EBZ160掘進(jìn)機(jī)液壓系統(tǒng)的改進(jìn)設(shè)計(jì)

閆福明

(山西焦煤西山煤電集團(tuán)公司機(jī)電廠山西 太原 030053)

EBZ160掘進(jìn)機(jī)作為中型掘進(jìn)機(jī)，能實(shí)現(xiàn)連續(xù)截割、裝載、運(yùn)輸作業(yè)，整機(jī)機(jī)身矮、截割能力強(qiáng)，掘進(jìn)穩(wěn)定，廣泛適用于較大傾角的煤巷、半煤巖巷以及軟巖巷道的掘進(jìn)，但在該機(jī)使用過(guò)程中發(fā)現(xiàn)其液壓系統(tǒng)存在設(shè)計(jì)缺陷，嚴(yán)重影響該機(jī)性能的發(fā)揮。針對(duì)其存在的問(wèn)題，在該機(jī)大修時(shí)對(duì)其進(jìn)行了改進(jìn)設(shè)計(jì)。

1 EBZ160掘進(jìn)機(jī)液壓系統(tǒng)存在的問(wèn)題

1.1 伸縮油缸液壓回路缺閉鎖元件

EBZ160掘進(jìn)機(jī)液壓系統(tǒng)原理示意圖見(jiàn)圖1。

圖1 EBZ160掘進(jìn)機(jī)液壓系統(tǒng)原理示意圖

伸縮油缸液壓回路的動(dòng)作是由七聯(lián)閥中的第四聯(lián)動(dòng)作完成;推進(jìn)為伸出，拉收為縮回，中位為Y型機(jī)能閉鎖，Y型機(jī)能的功用是，泵不卸荷，油缸成浮動(dòng)狀態(tài)，當(dāng)受到外力情況時(shí)，油缸將前后移動(dòng)，長(zhǎng)期處于這種情況將給安全生產(chǎn)帶來(lái)安全隱患。如果只靠閥的功能，不僅損壞伸縮油缸，甚至七聯(lián)閥的使用壽命也將縮短。其二是換向不平穩(wěn)，動(dòng)作緩慢，效率低，與生產(chǎn)進(jìn)度不協(xié)調(diào)，嚴(yán)重阻礙正常連續(xù)生產(chǎn)。

1.2 履帶漲緊油缸保壓效果不佳，噴霧泵閑置

在履帶漲緊時(shí)，油缸有墊片定位，手柄可以拉到中位，但漲緊油缸因閥的因素和自身因素緩慢卸荷，此時(shí)漲緊油缸已不起作用，只靠墊片定位履帶的漲緊，而履帶在生產(chǎn)過(guò)程中受的是變載荷，在長(zhǎng)時(shí)間變載荷的作用下，履帶會(huì)變形拉長(zhǎng)，而墊片又不能及時(shí)補(bǔ)充加上，結(jié)果會(huì)導(dǎo)致履帶松弛，行走鏈輪加劇磨損，履帶的壽命也相應(yīng)縮短，不到一個(gè)檢修周期就必須進(jìn)行各部件檢修，增加了檢修成本。

因井下有獨(dú)立的供水設(shè)備，一般噴霧泵閑置不用。

1.3 裝運(yùn)能力與截割生產(chǎn)能力不匹配

在額定18 MPa壓力下，裝載和一運(yùn)能力與截割生產(chǎn)能力不匹配，表現(xiàn)在截割生產(chǎn)的煤巖裝運(yùn)能力跟不上，時(shí)有堵轉(zhuǎn)卡鏈的現(xiàn)象發(fā)生，并且必須投入人工進(jìn)行清理，與機(jī)械化綜采工作面非常不匹配。

2 EBZ160掘進(jìn)機(jī)液壓系統(tǒng)改進(jìn)設(shè)計(jì)方案

2.1 伸縮油缸液壓系統(tǒng)中增加一個(gè)閉鎖元件

因伸縮油缸液壓系統(tǒng)在調(diào)定壓力下，工作不穩(wěn)定，因此，在伸縮油缸回路中增加一個(gè)閉鎖元件，如平衡閥。EBZ160掘進(jìn)機(jī)改進(jìn)液壓原理示意圖見(jiàn)圖2。

圖2 EBZ160掘進(jìn)機(jī)改進(jìn)液壓原理示意圖

平衡閥的工作原理如下:利用其反向截止作用來(lái)實(shí)現(xiàn)兩路的封閉，保證執(zhí)行元件在雙向負(fù)載作用下都能停在所需位置，不致發(fā)生緩慢移動(dòng)，這樣解決了因外載的突變使得伸縮油缸回路壓力不穩(wěn)，緩慢移動(dòng)的缺陷，起到保護(hù)伸縮油缸和穩(wěn)壓的作用。

2.2 履帶漲緊油缸、噴霧泵回路各加設(shè)高壓截止閥

在履帶漲緊油缸液壓回路應(yīng)加設(shè)一個(gè)高壓截止閥的原因:

1)在履帶漲緊后，關(guān)閉高壓截止閥，操縱手柄可以拉出或推進(jìn)或在中位，避免了閥中內(nèi)泄造成履帶緩慢松馳。

2)在履帶漲緊后，關(guān)閉高壓截止閥，若操縱履帶漲緊的手柄不在漲緊的位置時(shí)，由于負(fù)載敏感變量泵仍有負(fù)載信號(hào)，油液會(huì)從履帶漲緊回路回到主系統(tǒng)回路，無(wú)形中增加了一運(yùn)、星輪的流量，使得一運(yùn)的運(yùn)行速度提高，星輪的轉(zhuǎn)速提高，達(dá)到重新分配系統(tǒng)流量的目的。

3)關(guān)閉高壓截止閥后，履帶漲緊缸的內(nèi)泄也會(huì)減少，再加上墊片的定位作用，使履帶漲緊效果更好。

由于井下有獨(dú)立的供水系統(tǒng)，一般噴霧泵閑置不用。若在噴霧回路中加設(shè)一個(gè)高壓截止閥的好處:

1)可以使噴霧泵閑置，若想啟用噴霧泵可以打開(kāi)高壓截止閥。

2)操縱噴霧泵的手柄在噴霧的一側(cè)時(shí)，關(guān)閉高壓截止閥，系統(tǒng)又會(huì)同履帶漲緊油缸效果相同，使得一運(yùn)的運(yùn)行速度提高，星輪的轉(zhuǎn)速提高，達(dá)到重新分配系統(tǒng)流量的目的。

3)檢修噴霧泵更加方便。

2.3 改變液壓回路流量使裝運(yùn)、截割生產(chǎn)能力匹配

在額定壓力下，一運(yùn)、星輪、噴霧(或履帶漲緊油缸)同時(shí)工作時(shí)，一運(yùn)的流量為48 L/min，刮板鏈的運(yùn)行速度為45 m/min，星輪為48×2=96 L/min，星輪的轉(zhuǎn)速為30 r/min，噴霧的流量也為48 L/min。由于四聯(lián)閥的結(jié)構(gòu)相同，在噴霧工作位(或履帶漲緊操縱位時(shí))關(guān)閉高壓截止閥，負(fù)載變量泵仍有信號(hào)，使得系統(tǒng)流量會(huì)重新分配，一運(yùn)流量增加，星輪的流量增加，從而使一運(yùn)刮板鏈速度提高，星輪的轉(zhuǎn)速提高，提高多少將以實(shí)測(cè)為準(zhǔn)，最終達(dá)到裝運(yùn)能力與截割生產(chǎn)能力相匹配。

3 EBZ160掘進(jìn)機(jī)液壓系統(tǒng)改進(jìn)設(shè)計(jì)操作步驟方法

3.1 伸縮油缸液壓回路加平衡閥的步驟方法

選一個(gè)用在該機(jī)型后支承油缸回路一樣的平衡閥，使用壓力為18 MPa，放在操縱臺(tái)內(nèi)側(cè)，打開(kāi)伸縮油缸的進(jìn)、回油管，把配好相應(yīng)接頭的平衡閥與伸縮油缸的進(jìn)、回油管相連，注意平衡閥的進(jìn)、回油口，不要接反，在整機(jī)空載試驗(yàn)時(shí)，操縱七聯(lián)閥的伸縮油缸定位手柄時(shí)，伸縮油缸就穩(wěn)在相應(yīng)的位置。

3.2 加設(shè)高壓截止閥的步驟方法

選兩個(gè)額定壓力在25 MPa，DN25的高壓截止閥，在履帶漲緊油缸液壓回路、噴霧液壓回路各加設(shè)一個(gè)高壓截止閥進(jìn)，進(jìn)、出口變成G3/8，便于連接管路，位置放在操縱臺(tái)適當(dāng)?shù)奈恢谩?/p>

當(dāng)接好各管路整機(jī)試驗(yàn)時(shí)，操縱履帶漲緊定位手柄使履帶漲緊，關(guān)閉高壓截止閥，就改變系統(tǒng)流量，噴霧操縱同理。

3.3 重新調(diào)整分配液壓回路流量的步驟方法

如前所述，不論操縱履帶漲緊油缸控制手柄，還是噴霧液壓控制手柄，都能使一運(yùn)和星輪液壓回路的流量增加。具體方法是:當(dāng)掘進(jìn)機(jī)工作時(shí)，在履帶漲緊油缸液壓回路中，先把高壓截止閥打開(kāi)，待操縱履帶漲緊油缸控制手柄使履帶漲緊后，關(guān)閉高壓截止閥，控制手柄仍處于履帶漲緊位置時(shí)，負(fù)載敏感變量泵仍有壓力反饋，因高壓截止閥是關(guān)閉的，去履帶漲緊回路的油液返回主系統(tǒng)，使一運(yùn)和星輪液壓回路的流量比原來(lái)增加近1/3，實(shí)測(cè)一下，一運(yùn)刮板鏈的速度為52 m/min，星輪的轉(zhuǎn)速為42 r/min，操縱噴霧定位手柄后的效果與履帶漲緊油缸定位手柄的效果相同。

4 改進(jìn)后的使用效果分析

4.1 伸縮油缸使用效果分析

伸縮油缸液壓回路在改進(jìn)后，由原來(lái)的負(fù)載變化時(shí)，伸縮油缸穩(wěn)不住壓，到現(xiàn)在能隨時(shí)停在某個(gè)需要的工作位置，給生產(chǎn)和檢修帶來(lái)極大的方便，伸出時(shí)間是原來(lái)的近4倍，縮回的時(shí)間為原來(lái)的近3倍，效率明顯提高，也為安全生產(chǎn)打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)，受到用戶的一致認(rèn)可。

4.2 履帶漲緊油缸漲緊效果分析

通過(guò)對(duì)履帶漲緊油缸系統(tǒng)的改進(jìn)，不僅不用頻繁使用四聯(lián)閥操作定位手柄漲緊履帶，而且即保護(hù)了四聯(lián)閥，又不用適時(shí)更換定位墊片，降低了勞動(dòng)強(qiáng)度。若漲緊油缸經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期使用后，履帶有松動(dòng)的痕象，可以再次打開(kāi)高壓截止閥，使?jié)q緊油缸漲緊，提高了效率，改善了漲緊效果，得到了用戶的好評(píng)，若在期間履帶漲緊油缸有泄漏或履帶不能漲緊，就應(yīng)該考慮檢修更換漲緊油缸。

4.3 裝運(yùn)在改進(jìn)后使用效果分析

在液壓系統(tǒng)改進(jìn)后，裝載星輪表現(xiàn)在轉(zhuǎn)速的變化上，改進(jìn)前，星輪的轉(zhuǎn)速為:32～34 r/min，改進(jìn)后，星輪的轉(zhuǎn)速為:40～44 r/min。

星輪的裝載能力提高了近23%，有效地滿足了生產(chǎn)的需要。以前在生產(chǎn)中常有堵轉(zhuǎn)現(xiàn)象，經(jīng)大修液壓系統(tǒng)改進(jìn)后，此現(xiàn)象不再發(fā)生，減少了井下職工清堵的勞動(dòng)強(qiáng)度。

一運(yùn)在液壓系統(tǒng)改進(jìn)后，刮板鏈鏈速由原來(lái)的38～42 m/min，提高至49～52 m/min，運(yùn)行速度提高了近23%，與裝載星輪共同配合，滿足運(yùn)輸與截割生產(chǎn)能力相匹配，有效地提升了掘進(jìn)機(jī)整體掘進(jìn)性能，滿足了生產(chǎn)的需要。

5 結(jié)論

通過(guò)改進(jìn)后的掘進(jìn)機(jī)液壓系統(tǒng)性能穩(wěn)定可靠，故障率低、工作效率高，受到用戶的一致好評(píng)，經(jīng)過(guò)液壓系統(tǒng)的改進(jìn)，使原系統(tǒng)總體布局更合理，整機(jī)部件運(yùn)行更協(xié)調(diào)，為掘進(jìn)機(jī)在半煤巖巷的快速掘進(jìn)提供了有力的保障，也為同類機(jī)型液壓系統(tǒng)的改進(jìn)設(shè)計(jì)提供參考依據(jù)。

［1］高 飛.掘進(jìn)機(jī)液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)［J］.煤礦機(jī)械，2006(8):27－28.

［2］宋會(huì)挺.EBZ132SH型掘進(jìn)機(jī)液壓系統(tǒng)改進(jìn)設(shè)計(jì)［J］.煤礦機(jī)電，2011(6):5－8.