一种用于相似模拟实验的微型液压支架及其受力测试方法技术

本发明专利技术提供一种用于相似模拟实验的微型液压支架及其受力测试方法，微型液压支架主要包括顶板、底座；顶板和底座之间连接有导向柱；底座上固定油缸；无缝管由油缸引出再与测压软管相连，油缸的油口与另一根测压软管相连；测压软管与集成控制多通道小型移动液压站的进出液油管相连；油缸的液压柱与顶板连接；导向块与底座相连接；数据采集系统主要包括电脑及数据采集系统。本发明专利技术实现了相似材料模拟试验中液压支架从原型到模型的转化，实测数据精确，可适用于相似材料模拟试验中不同厚度煤层回采工作面；通过监测测压油管的油压来实时监测支架所受的顶板压力，并用连接在集成控制多通道小型移动液压站上的微机记录油压数据。通道小型移动液压站上的微机记录油压数据。通道小型移动液压站上的微机记录油压数据。

【技术实现步骤摘要】
一种用于相似模拟实验的微型液压支架及其受力测试方法


[0001]本专利技术涉及采矿相似材料模拟试验设备
，特别涉及一种用于相似模拟实验的微型液压支架及其受力测试方法。

技术介绍

[0002]矿山现场煤层开采工作面控顶范围通常用液压支架支护顶板，以提供安全的回采空间，而工作面矿压规律显现的主要研究手段之一是对工作面支架受力的特点进行观测、研究和分析，因此，支架在煤层回采过程中起着不可或缺的作用。然而，实验室内的地下采矿相似材料模拟试验中，尤其是在模拟矿山现场煤层回采的过程中，往往忽略了支架的作用，由于没有模拟现场支架对顶板的支撑，这从一定程度上削弱了相似材料模拟试验的准确性，同时也失去了一个较好的研究工作面矿压显现规律的手段和工具。为了采用相似原理模拟实际支架的受载情况，已有学者研究设计了相应的实验室相似材料模拟试验微型支架。已有专利CN104963707A公开了一种相似材料模拟试验支架，包括底座、柱腔、支撑柱、螺母、顶板和微型压力传感器，能对现场液压支架进行简单模拟，并记录支架受载情况及位移变化，但该支架系统不稳定在一段受力的情况下容易使柱体损坏，在倾斜煤层中这种情况更加明显，而且在支架工作的过程中升架降架都需要手动操作，过程略显繁琐，且支架受力记录不连续，不具备实时监测功能；已有专利CN107401419U公开了一种具有初撑力的采煤工作面物理相似模拟支架，包括支架骨架、支架立柱、测力传感系统以及显示表，该装置基本模拟了支架的工作状态，但使用的是支撑杆支撑没有完全体现出液压支架的工作原理，而且该装置制作工艺复杂。

技术实现思路

[0003]针对上述实验室相似材料模拟试验中不采用支架的情况和已有支架存在的技术不足，本专利技术提供一种用于相似模拟实验的微型液压支架及其受力测试方法，适用于实验室相似材料模拟试验，在模拟厚煤层回采过程中起到采场顶板支撑作用，并通过油缸上的测压软管与集成控制多通道小型移动液压站进出液油管相连，数据采集系统与电器柜连接，实现微型液压支架升降以及液压支架受力实时监测及数据存储，为工作面矿压规律的模拟研究提供先进、高效、直观、可靠和安全的试验装置及试验方法。
[0004]一种用于相似模拟实验的微型液压支架，由按照几何相似比设计出与液压支架几何尺寸相似的微型液压支架以及与其配套的集成控制多通道小型移动液压站、数据采集系统；
[0005]微型液压支架主要包括顶板、底座；
[0006]顶板为两边向下倾斜的矩形钢板，底座为矩形钢板，顶板和底座之间连接有导向柱；
[0007]底座上通过第一内六角螺钉固定油缸；
[0008]无缝管由油缸引出再与测压软管相连，油缸的油口与另一根测压软管相连；测压
软管与集成控制多通道小型移动液压站的进出液油管相连；
[0009]油缸的液压柱通过第二内六角螺钉与顶板连接；
[0010]导向块与底座通过六角薄螺母、螺母相连接；
[0011]集成控制多通道小型移动液压站主要包括电器柜、油箱、油泵、压力传感器及阀门、集成块组件、进出液无缝钢管、控制面板；数据采集系统主要包括电脑及数据采集系统。
[0012]所述的顶板为两边向下倾斜的矩形钢板，长233mm，宽50mm，厚5mm，两边向下倾斜的角度为与水平方向成166度夹角。
[0013]所述的导向柱的导向筒外径为30mm，导向行程为10mm。
[0014]所述的底座为矩形钢板，长190mm，宽50mm，厚5mm。
[0015]所述的油缸缸筒外径为40mm，活塞柱直径为18mm，最大行程为20mm。
[0016]所述的数据采集系统与电器柜连接，实现微型液压支架升降以及液压支架受力实时监测及数据存储。
[0017]所述的一种用于相似模拟实验的微型液压支架的受力测试方法，包括以下步骤：
[0018]步骤一：通过测压软管实现微型液压支架与集成控制多通道小型移动液压站进出液无缝钢管连接，并将集成控制多通道小型移动液压站油压输出压力设定到规定值；
[0019]步骤二：通过数据线实现数据采集系统与集成控制多通道小型移动液压站电器柜连接，同时开启数据采集系统及集成控制多通道小型移动液压站控制面板的电源开关；
[0020]步骤三：向前推动控制面板上与进出液无缝钢管对应的操作杆，开始向微型液压支架油缸注油，或者通过数据采集软件控制按钮向微型液压支架油缸注油；升起微型液压支架支撑顶板；
[0021]步骤四：开挖支架前方煤体完成一个循环进尺后，向后推动控制面板上与进出液无缝钢管对应的操作杆，开始回油，或者通过数据采集软件控制按钮开始回油，实现微型液压支架降架，并利用导向柱向前推移液压支架；
[0022]步骤五：重复执行步骤三、步骤四，完成整个模拟工作面的推进过程，再次期间数据采集系统实时监测微型液压支架的受力状态，并进行受力数据读取与存储；
[0023]步骤六：开挖完整个模拟工作面后，数据采集系统保存数据，关闭集成控制多通道小型移动液压站控制面板的电源开关，或者通过数据采集软件控制按钮关闭集成控制多通道小型移动液压站电源开关。
[0024]本专利技术实现了相似材料模拟试验中液压支架从原型到模型的转化，实现了原型液压支架的工作特点，实测数据精确，可适用于相似材料模拟试验中不同厚度煤层回采工作面；通过监测测压油管的油压来实时监测支架所受的顶板压力，并用连接在集成控制多通道小型移动液压站上的微机记录油压数据。从而对矿压规律进行模拟研究；解决了原型液压支架在相似材料模拟试验过程中的支架模型制作工艺复杂、应用不广泛的问题。
附图说明
[0025]图1是本专利技术的结构示意图；
[0026]图2是本专利技术的微型液压支架结构示意图；
[0027]图3是本专利技术集成控制多通道小型移动液压站主视结构示意图；
[0028]图4是本专利技术集成控制多通道小型移动液压站俯视结构示意图。
具体实施方式
[0029]本专利技术提供了一种用于相似物理模拟试验的微型液压支架及其受力测试方法，为了使本专利技术的目的、技术方案以及优点更清楚、明确，以下将结合附图与具体实施例对本专利技术进一步详细说明。
[0030]如图1所示，一种用于相似模拟实验的微型液压支架，由按照几何相似比设计出与液压支架几何尺寸相似的微型液压支架1以及与其配套的集成控制多通道小型移动液压站2、数据采集系统3；
[0031]如图2所示，微型液压支架1主要包括顶板4、底座6；顶板4为两边向下倾斜的矩形钢板，底座6为矩形钢板，顶板4和底座6之间连接有导向柱5；底座6上通过第一内六角螺钉13固定油缸8；无缝管15由油缸8引出再与测压软管10相连，油缸8的油口9与另一根测压软管10相连；测压软管10与集成控制多通道小型移动液压站2的进出液油管21相连；油缸8的液压柱通过第二内六角螺钉14与顶板4连接；导向块7与底座6通过六角薄螺母11、螺母12相连接；
[0032]如图3和4所示，集成控制多通道小型移动液压站2主要包括电器柜16本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于相似模拟实验的微型液压支架，其特征在于：包括微型液压支架(1)以及与其配套的集成控制多通道小型移动液压站(2)、数据采集系统(3)；微型液压支架(1)主要包括顶板(4)、底座(6)；顶板(4)为两边向下倾斜的矩形钢板，底座(6)为矩形钢板，顶板(4)和底座(6)之间连接有导向柱(5)；底座(6)上通过第一内六角螺钉(13)固定油缸(8)；无缝管(15)由油缸(8)引出再与测压软管(10)相连，油缸(8)的油口(9)与另一根测压软管(10)相连；测压软管(10)与集成控制多通道小型移动液压站(2)的进出液油管(21)相连；油缸(8)的液压柱通过第二内六角螺钉(14)与顶板(4)连接；导向块(7)与底座(6)通过六角薄螺母(11)、螺母(12)相连接；集成控制多通道小型移动液压站(2)主要包括电器柜(16)、油箱(17)、油泵(18)、压力传感器及阀门(19)、集成块组件(20)、进出液无缝钢管(21)、控制面板(22)；数据采集系统(3)主要包括电脑及数据采集系统。2.根据权利要求1所述的一种用于相似模拟实验的微型液压支架，其特征在于：所述的顶板(1)为两边向下倾斜的矩形钢板，长233mm，宽50mm，厚5mm，两边向下倾斜的角度为与水平方向成166度夹角。3.根据权利要求1所述的一种用于相似模拟实验的微型液压支架，其特征在于：所述的导向柱(5)的导向筒外径为30mm，导向行程为10mm。4.根据权利要求1所述的一种用于相似模拟实验的微型液压支架，其特征在于：所述的底座(6)为矩形钢板，长190mm，宽50mm，厚5mm。5.根据权利要求1所述的一种用于相似模拟实验的微型液压支架，其特征在于：所述的油缸(8)缸筒外径为40...

【专利技术属性】
技术研发人员：张小强，王开，李建忠，姜玉龙，张世玉，闫建兵，岳少飞，侯建，
申请(专利权)人：太原理工大学，
类型：发明
国别省市：