煤礦機械液壓傳動技術(shù)設(shè)計與應用

王宇

摘要：隨著近年來我國經(jīng)濟的快速發(fā)展，各行各業(yè)對于能源資源的需求也日益增多。我國是富煤貧油的國家，煤炭在我國能源結(jié)構(gòu)中仍處于核心地位。在國家提倡節(jié)能環(huán)保的大背景下，大規(guī)模煤炭開采和傳輸是目前行業(yè)發(fā)展的趨勢，近年來，液壓傳動技術(shù)因其高效、省力和高可靠性等優(yōu)點在我國煤礦機械領(lǐng)域得到了廣泛的應用和好評，基于此，今天本文主要就煤礦機械液壓傳動技術(shù)設(shè)計與應用這一論題給大家進行闡述和分析，希望能起到拋磚引玉之效。

關(guān)鍵詞：煤礦機械；液壓傳動技術(shù)；設(shè)計與應用

引言

煤礦機械所處的運行環(huán)境相對比較特殊，加之受到生產(chǎn)連續(xù)性的影響，從而使得機械設(shè)備需要長時間處于運行狀態(tài)，這在一定程度上增大了機械液壓系統(tǒng)的故障發(fā)生概率。因此，煤礦機械應用液壓技術(shù)時，必須對可能出現(xiàn)的故障進行全面具體的分析，并采取合理可行的方法和措施加以預防和處理。只有這樣，才能使液壓技術(shù)的作用得以充分發(fā)揮，也才能使煤礦機械的運行穩(wěn)定性獲得顯著提升，從而提高煤礦企業(yè)的生產(chǎn)能效，為企業(yè)帶來一定的經(jīng)濟效益。

1煤礦機械液壓傳動技術(shù)概況

1.1液壓傳動簡介

液壓傳動是指一種以液體作為工作介質(zhì)進行能源傳輸和控制的傳動方式。其根據(jù)能量傳輸形式的差異可分為液壓傳動和液力傳動。前者強調(diào)是利用液體壓力進行能量轉(zhuǎn)換，在煤礦機械上應用該技術(shù)可以有效的減輕作業(yè)強度、提升工作效率和可靠性并簡化機械設(shè)備的設(shè)計結(jié)構(gòu)；后者主要是指利用其本身動能進行能量轉(zhuǎn)換的傳動方式，常見的裝置有液力耦合器。

1.2液壓傳動技術(shù)發(fā)展背景

隨著1650 年科學家帕斯卡研究得出的靜壓傳遞原理逐步的完善，其逐漸應用在壓力機、起重機等機械設(shè)備中。1795 年，英國工業(yè)革命的興起，采用液壓傳動技術(shù)的世界上第一臺水壓機誕生。20 世紀60年代，隨著IT 技術(shù)、材料科學和微電子技術(shù)的高速發(fā)展和融合推動了液壓傳動技術(shù)發(fā)展到新的高度，已成為實現(xiàn)智能制造、生產(chǎn)自動化和提升勞動效率、減輕勞動強度的最有效方式之一。

1.3液壓傳動系統(tǒng)的構(gòu)成

（1）動力元件。其功能主要是將原動機輸入的機械能轉(zhuǎn)化為油液壓力能，為液壓系統(tǒng)提供壓力油。常見的元件有液壓泵。

（2）執(zhí)行元件。其功能主要是輸出力矩和轉(zhuǎn)速。常見的元件有液壓缸。

（3）控制元件。其功能主要是通過調(diào)整液壓系統(tǒng)中油液的壓力、流速和方向，配合執(zhí)行模塊完成預定的工作。常見的元件有換向閥。

（4）輔助元件。其主要包括油管、壓力表、濾油器、密封件、郵箱等功能器件，各元件緊密合作，共同完成液壓傳動工作。

（5）液壓介質(zhì)。其主要起到傳遞動力和信號的作用。根據(jù)機械設(shè)備作業(yè)環(huán)境、作業(yè)需求的差異選擇最適合、最經(jīng)濟、最可靠的液壓油。

2煤炭機械液壓傳動技術(shù)的優(yōu)點

與傳統(tǒng)的機械傳動相比，液壓傳動技術(shù)主要體現(xiàn)了以下優(yōu)點：

（1）于液壓傳動主要采用液壓油作為工作介質(zhì)，因此提升了其潤滑條件，可高效、便利的將旋轉(zhuǎn)運動變成直線運動。這一工作特點非常適合類似煤礦機械中的液壓支柱和液壓支架等裝置。

（2）機械液壓傳動技術(shù)能實現(xiàn)大范圍的、不受功率大小限制的無極調(diào)速，極大地提升了傳動比，能實現(xiàn)高速啟動和頻繁轉(zhuǎn)向。同時更便于集中和遙控操作，特別是類似礦井等危險作業(yè)環(huán)境。

（3）液壓傳動技術(shù)有利于推動液壓元器件的標準化和通用化，能有效的降低企業(yè)的設(shè)備采購和維護保養(yǎng)成本。

3煤炭機械液壓傳動技術(shù)調(diào)速設(shè)計和控制方式設(shè)計

（1）要實現(xiàn)對煤礦機械液壓傳動技術(shù)系統(tǒng)的調(diào)速設(shè)計，就需要根據(jù)煤炭開采時實際需要來進行。比如煤礦機械設(shè)備的牽引部分就需要對煤炭挖掘作業(yè)的容量和流量進行調(diào)速。前者主要通過調(diào)節(jié)油泵流量和馬達排量來進行調(diào)速。其方式主要視情況而定，一般針對高速段采用馬達調(diào)速；針對低中速段采用恒轉(zhuǎn)矩調(diào)速的方式，在可控的范圍內(nèi)進行有效調(diào)節(jié)。后者主要是通過調(diào)整節(jié)流閥參數(shù)從而改變其流動面積來控制流入液動機流量的大小，從而完成對煤礦挖掘作業(yè)的調(diào)速設(shè)計。這一過程主要針對節(jié)流閥門的閉合以及開啟的大小來調(diào)節(jié)節(jié)流活塞作業(yè)的快慢，此設(shè)計方式常用于較小功率的馬達液壓系統(tǒng)中。

（2）在煤炭開采的實際作業(yè)過程中，其液壓傳動技術(shù)系統(tǒng)可分為手動和自動兩種控制方式。根據(jù)實際作業(yè)的需要，兩者都是通過調(diào)節(jié)變量油缸的泵油流量來實現(xiàn)的。其基本原理可概括為通過2條通路連通主油箱和油路，然后通過伺服閥門進行調(diào)節(jié)，從而控制液壓油進入變量油缸的流速。同時，變量活塞會在液壓壓力的推動下擺動，直到靜止為止，從而實現(xiàn)調(diào)速。如果工作中發(fā)現(xiàn)相關(guān)數(shù)據(jù)出現(xiàn)異常，必須根據(jù)異常找到相應的原因盡快修復，以確保液壓傳動裝置的精度和平穩(wěn)運行。

4煤礦機械液壓傳動技術(shù)應用現(xiàn)況

（1）進一步提升煤礦機械液壓傳動技術(shù)的工作可靠性，煤礦的作業(yè)環(huán)境都是較為艱苦和惡劣的，其工作環(huán)境決定了煤礦機械設(shè)備必須持續(xù)高效的穩(wěn)定運行，否則極易導致人員的生命安全風險和財產(chǎn)損失風險。因此，煤礦機械的液壓傳動技術(shù)設(shè)計必須合理，且配套最高品質(zhì)的制造工藝。由于我國液壓傳動技術(shù)自主研究的歷史較短，部分核心元器件還需要依賴國外進口，從這個層面更凸顯了我國自主智能裝備制造和材料制造的重要性。只有解決了設(shè)備研究的自主性問題，才能真正的確保機械設(shè)備不受制于人，從而提升我國煤礦企業(yè)的經(jīng)濟效益。

（2）防止出現(xiàn)密封性問題。

液壓元器件密封性能的好壞會直接影響到煤礦機械的工況性能和穩(wěn)定性。密封性問題主要控制在兩個環(huán)節(jié)：其一，機械設(shè)備的安裝環(huán)節(jié)。機械設(shè)備安裝的好壞直接影響了其使用效率和精確度。其二，密封保養(yǎng)環(huán)節(jié)。密封件到了作業(yè)時長上限，就應該進行仔細的檢修，視情況進行相應的保養(yǎng)和更換，從而確保煤礦機械的整體安全平穩(wěn)運行。

結(jié)束語

綜上所述，隨著科技的進步和市場的發(fā)展需要，為促使煤炭產(chǎn)業(yè)順應時代和社會的發(fā)展，加速煤炭機械液壓傳動技術(shù)的研究開發(fā)和應用，對于提升煤炭挖掘效率和安全性都有著重要的作用，這就要求我們積極引入和借鑒國際上發(fā)達的機械液壓傳動技術(shù)，并結(jié)合我國煤礦作業(yè)特點和國情，加快開發(fā)和研究出適合我國煤炭開采的機械液壓傳動技術(shù)，從而有力的推動和保障我國煤礦挖掘和運輸環(huán)節(jié)高效和穩(wěn)定運行。

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（作者單位：哈爾濱博業(yè)科技開發(fā)有限責任公司）