BM281鑿巖臺車液壓油冷卻系統(tǒng)性能優(yōu)化

崔永峰

(山東黃金礦業(yè)(萊州)有限公司 三山島金礦，山東 萊州 261442)

BM281鑿巖臺車液壓油冷卻系統(tǒng)性能優(yōu)化

崔永峰

(山東黃金礦業(yè)(萊州)有限公司 三山島金礦，山東 萊州 261442)

本文對BM281鑿巖臺車在實(shí)際使用過程中,由于環(huán)境溫度影響造成的液壓油溫度高問題進(jìn)行了分析與闡述，通過提高液壓油的冷卻系統(tǒng)性能，解決了存在的問題，取得了顯著的經(jīng)濟(jì)效益。

鑿巖臺車；冷卻系統(tǒng)；優(yōu)化

0 引言

瑞典阿特拉斯公司的Rocket Boomer281鑿巖臺車，是隧道和礦山用全液壓鑿巖臺車，采用液壓控制方式，配備DCS18鉆進(jìn)系統(tǒng)、BUT28鉆臂和COP1838ME鑿巖機(jī)，具有以下特點(diǎn)：

(1)BUT28重型鉆臂是雙三角懸浮支撐的鉆臂，能夠保證在各個方向上準(zhǔn)確的液壓平行保持功能；

(2)COP1838ME鑿巖機(jī)帶有雙緩沖減震系統(tǒng)，確保鉆具最佳的使用壽命，壓力油膜保護(hù)和潤滑各結(jié)合界面，減少鑿巖機(jī)內(nèi)部污染。

(3)采用直控式鉆進(jìn)系統(tǒng)，擁有極佳的自動防卡釬功能RPCF，液壓泵組分別用于沖擊/定位、回轉(zhuǎn)和緩沖的各泵構(gòu)成，獨(dú)立的控制回路，確保最大的功率輸出。

(4)BMH2800系列重型鋁合金推進(jìn)梁，具有很高的抗彎、抗扭強(qiáng)度，使用壽命長，推進(jìn)梁表面覆有不銹鋼皮，運(yùn)動部件間采用聚四氟乙烯耐磨襯墊，耐磨損方便更換。

(5)結(jié)實(shí)的鉸接式重型底盤，四輪驅(qū)動，適合在狹窄隧道和礦山巷道中工作。采用液壓動力轉(zhuǎn)向，失效保險制動器，底盤集中潤滑系統(tǒng)。配備四個液壓支腿，定位穩(wěn)固。Rocket Boomer281鑿巖臺車外形圖見圖1。

圖1 Rocket Boomer281鑿巖臺車

DCS18是帶有可手動控制的直接控制閥的鉆孔系統(tǒng)，適用于COP1638及COP1838鑿巖機(jī)，由液壓系統(tǒng)、電氣系統(tǒng)、水系統(tǒng)、空氣及潤滑系統(tǒng)四個子系統(tǒng)構(gòu)成。其中液壓系統(tǒng)由主工作泵、組合控制閥組、油管、鑿巖機(jī)、液壓油冷卻器、過濾器等組成，水系統(tǒng)由過濾器、安全閥、水流量監(jiān)測器、液壓油冷卻器、水泵、控制閥、鑿巖機(jī)機(jī)頭水套等組成。

鑿巖臺車鉆孔作業(yè)時，由主電機(jī)帶動主工作泵工作，產(chǎn)生液壓系統(tǒng)的液壓動力源，在工作過程中，液壓油產(chǎn)生的大量熱量通過液壓油冷卻器進(jìn)行熱交換降溫處理，保證液壓油的溫度在系統(tǒng)允許的溫度范圍內(nèi)，從而保證液壓系統(tǒng)能夠正常的運(yùn)行。

液壓油冷卻器安裝在鑿巖臺車的供水系統(tǒng)中，工作原理是用流動的水流將經(jīng)過冷卻器的液壓油中的溫度帶走，實(shí)現(xiàn)降低液壓油溫度的功能。液壓油冷卻器外形見圖2。

圖2 液壓油冷卻器

液壓油的工作溫度是否在允許范圍內(nèi)，是影響Rocket Boomer281鑿巖臺車液壓系統(tǒng)正常工作的重要原因之一，尤其是設(shè)備在溫度比較高的環(huán)境中作業(yè)，液壓油的水冷卻系統(tǒng)的降溫效果必須滿足設(shè)備液壓系統(tǒng)的要求，因此在高溫環(huán)境條件下提高Rocket Boomer281鑿巖臺車液壓油的水冷卻系統(tǒng)的降溫效果是非常重要的。

1 現(xiàn)場工作狀況分析

三山島金礦西山采掘二車間的2臺Rocket Boomer281鑿巖臺車長期工作在井下-400 m以下的各個采場，設(shè)備所處的作業(yè)環(huán)境屬于井下的高溫區(qū)域，且?guī)r壁淋水多、空氣潮濕度大。從2012年四季度以來，由于各種原因造成兩臺設(shè)備先后都出現(xiàn)了液壓系統(tǒng)的主工作泵頻繁損壞問題，主工作泵投入使用后基本都在2周左右就出現(xiàn)壓力下降現(xiàn)象，造成設(shè)備無法正常工作，每次更換主工作泵至少需要8～10 h，同時還要浪費(fèi)大量的液壓油。兩臺設(shè)備由原來的主力采礦設(shè)備不得不改為替補(bǔ)設(shè)備，嚴(yán)重地降低了設(shè)備的可利用率。

經(jīng)過拆檢損壞的舊泵，發(fā)現(xiàn)出現(xiàn)的部件及損壞情況基本都相同。為了解決這一問題，各部門技術(shù)人員與維修人員以及設(shè)備廠家技術(shù)服務(wù)人員從各方面對故障進(jìn)行反復(fù)分析，先后多次檢測維修了設(shè)備的液壓系統(tǒng)各元件的泄漏情況、維修了鑿巖機(jī)、更換了液壓油并清洗了液壓油箱、清洗了液壓油冷卻器、更換了液壓油濾芯，取得了一定的效果，主工作泵的損壞周期延長到了1個月左右，但是還是沒有完全達(dá)到正常的工作狀態(tài)。

針對西山采掘二車間2臺Rocket Boomer281鑿巖臺車主工作泵使用壽命不穩(wěn)定問題，首先從Rocket Boomer281鑿巖臺車的主工作泵需要的工作條件方面進(jìn)行了分析。鑿巖臺車的主工作泵是1臺德國Rexroth公司的A10VO100型軸向柱塞泵，該泵節(jié)能高效，但是對工作環(huán)境條件要求比其它形式的液壓泵相對要高很多。通過前期的工作，認(rèn)為液壓系統(tǒng)、油質(zhì)等方面已經(jīng)能夠滿足泵的運(yùn)行要求，只有1個方面還沒有確定是否能夠滿足泵的運(yùn)行要求，就是設(shè)備正常鉆孔作業(yè)時，液壓油的溫度及升溫速度是否在允許的范圍內(nèi)。通過了解操作人員，得知設(shè)備正常鉆孔作業(yè)時，液壓油升溫比較快，溫度比較高。其次設(shè)備所處的作業(yè)環(huán)境溫度方面也是比較高的，不利于液壓油散熱。兩方面說明主泵長期在溫度比較高的條件下運(yùn)行，有可能降低了主泵的使用壽命，造成了主泵內(nèi)部磨損過快，故障率升高。

2 實(shí)施方案

如何降低液壓油的溫度，成為了解決Rocket Boomer281鑿巖臺車主泵能否正常運(yùn)行的又一個重要問題。如果需要更好地降低液壓油的工作溫度，就必須從液壓油冷卻器部分想辦法解決。經(jīng)過充分考慮，決定從加大液壓油冷卻器中的水流量方面做工作，利用增加通過液壓油冷卻器的水流量帶走更多的液壓油中的熱量，實(shí)現(xiàn)液壓油更好地降溫目的。在分析設(shè)備供水系統(tǒng)圖時，發(fā)現(xiàn)水泵的排量已經(jīng)是不能改變的，液壓油冷卻器放置在水泵的吸水口水路上，決定在水泵和液壓油冷卻器之間的供水管路上加裝一個三通和一個放水閥門，在能夠滿足水泵為鑿巖機(jī)系統(tǒng)提供沖渣水的情況下，操作人員根據(jù)情況適當(dāng)控制放水閥的開啟程度，使流出液壓油冷卻器出水口的一部分液壓油冷卻水水從放水閥中泄掉，從而增加了通過液壓油冷卻器的水流量。改造后的供水系統(tǒng)見圖3。

圖3 供水系統(tǒng)圖

供水系統(tǒng)圖中的水開關(guān)3所指示的就是增加的液壓油冷卻水放水閥，通過幾個月的試運(yùn)行，經(jīng)過水冷卻系統(tǒng)改造的2臺Rocket Boomer281鑿巖臺車的主泵運(yùn)行良好，液壓系統(tǒng)工作狀態(tài)平穩(wěn)，設(shè)備的故障率和成本費(fèi)用明顯下降，兩臺設(shè)備又成為了車間的主力采礦設(shè)備，設(shè)備的產(chǎn)量平穩(wěn)增長。杜絕了頻繁地更換主工作泵的不正?，F(xiàn)象，明顯降低維修工作量，節(jié)省了大筆備件費(fèi)用和人工費(fèi)用。

3 技術(shù)創(chuàng)新點(diǎn)

通過對瑞典阿特拉斯公司Rocket Boomer281鑿巖臺車的液壓油冷卻系統(tǒng)實(shí)施改造，技術(shù)創(chuàng)新方面有以下幾點(diǎn)：

(1)解決了設(shè)備在溫度相對較高的作業(yè)環(huán)境中的液壓系統(tǒng)如何降低工作溫度的問題。

(2)工藝簡單，所用材料采購方便，耗用時間少。

(3)投用的資金少，單臺設(shè)備改造所用材料費(fèi)和人工費(fèi)在500元左右。

(4)效益非常可觀，達(dá)到了少投入而效益最大化的目的，投入產(chǎn)出比非常大。

4 經(jīng)濟(jì)效益分析

該項(xiàng)技術(shù)改造應(yīng)用后，解決了Rocket Boomer281鑿巖臺車在溫度相對較高的作業(yè)環(huán)境中的液壓系統(tǒng)如何降低工作溫度的問題，設(shè)備的可靠性提高，從而保證了井下重點(diǎn)采礦設(shè)備的正常運(yùn)行。實(shí)現(xiàn)了改造的目的，使設(shè)備滿足了礦山增產(chǎn)增效需求，創(chuàng)造的經(jīng)濟(jì)效益十分顯著。

4.1 直接經(jīng)濟(jì)效益

(1)Rocket Boomer281鑿巖臺車的主工作泵是臺德國Rexroth公司的A10VO100型軸向柱塞泵，每臺原廠生產(chǎn)的泵每臺采購價為4.7萬元左右，正常使用每臺泵的壽命在10～12個月左右，沒有進(jìn)行液壓油冷卻系統(tǒng)性能優(yōu)化之前，每臺泵的壽命在1個月左右，通過該技術(shù)改造，延長泵的使用壽命10～12倍，按單臺Rocket Boomer281鑿巖臺車每年減少使用10個原裝泵計(jì)算，單臺設(shè)備每年可節(jié)約資金4.7×10=47萬元左右。

(2)每臺設(shè)備減少更換泵時所損失的液壓油70 kg左右，每公斤液壓油采購價為12元左右，按單臺Rocket Boomer281鑿巖臺車每年減少損失700 kg液壓油計(jì)算，單臺設(shè)備每年可節(jié)約資金700×12=8.4萬元左右。

(3)通過進(jìn)行液壓油冷卻系統(tǒng)性能優(yōu)化，單臺設(shè)備每年可直接節(jié)約資金合計(jì)47+8.4=55.4萬元左右。

4.2 間接經(jīng)濟(jì)效益

設(shè)備正常運(yùn)行后，降低了液壓系統(tǒng)的相關(guān)備件的故障率及減少了液壓油濾芯的使用量，設(shè)備產(chǎn)量得到大幅度提高，間接經(jīng)濟(jì)效益是非?？捎^的。

Performance Optimization of Hydraulic Oil Cooling System of BM281 Drilling Machine

CUI Yong-feng

(Sanshandao Gold Mine, Shandong Gold Mine Industry (Laizhou) Co., Ltd. Laizhou 261442, China)

This article analyses the problem of excessively high temperature caused by environment temperature of BM281 drilling machine hydraulic oil, solves this problem by improving performance of hydraulic oil cooling system, obtains remarkable economic benefits.

drilling machine； cooling system； optimization

2013-09-16

崔永峰(1970-)，男，山西朔州人，工程師，大學(xué)?？?，主要從事進(jìn)口、國產(chǎn)地下無軌采礦設(shè)備的采購選型論證、技術(shù)與商務(wù)洽談、交機(jī)驗(yàn)收、技術(shù)培訓(xùn)、日常使用的技術(shù)與維護(hù)管理等工作，現(xiàn)任山東黃金礦業(yè)(萊州)有限公司三山島金礦無軌設(shè)備主管。

TD421.2

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1003-8884(2014)01-0061-03