礦用連采機(jī)鏟板浮動(dòng)研究

祁世棟

（三一重型裝備有限公司，遼寧 沈陽(yáng) 110027）

連續(xù)采礦機(jī)（簡(jiǎn)稱連采機(jī)）是用于礦山開(kāi)采的綜合化采礦設(shè)備，集截割、裝載、行走、噴霧降塵于一身的綜合機(jī)械化開(kāi)采設(shè)備。

連續(xù)采礦機(jī)主要用于巷道快速掘進(jìn)，邊角區(qū)域能源的回采和礦柱的回采。適用于1.5m～6m的采高范圍；為多電機(jī)驅(qū)動(dòng)及多油缸動(dòng)作；履帶式行走；全球在用設(shè)備超過(guò)1400臺(tái)；國(guó)內(nèi)用戶有神東公司、晉城礦務(wù)局和大寧礦等大型礦企廣泛使用[1]。

1 連續(xù)采礦機(jī)鏟板自浮動(dòng)油缸現(xiàn)狀

根據(jù)連續(xù)采礦機(jī)工作時(shí)電機(jī)和油缸動(dòng)作比較多。有截割電機(jī)、鏟運(yùn)電機(jī)、運(yùn)輸機(jī)電機(jī)、行走電機(jī)、液壓系統(tǒng)泵站電機(jī)及除塵電機(jī)共6種電機(jī)；油缸動(dòng)作有截割升降油缸、鏟板升降油缸、運(yùn)輸機(jī)升降和擺動(dòng)油缸、后支撐油缸共5種油缸。設(shè)備進(jìn)行礦物切割操控時(shí)需要各動(dòng)作協(xié)調(diào)銜接好，按鈕及手柄較多，對(duì)操作司機(jī)要求很高[2-4]。

為了簡(jiǎn)化司機(jī)的操作工序，鏟板舉升油缸采用自浮動(dòng)的方式，減少司機(jī)工作時(shí)的操作動(dòng)作。即連續(xù)采礦機(jī)在工作時(shí)，鏟板不用進(jìn)行操作，自己浮動(dòng)根據(jù)底板的起伏情況始終緊貼底板。

目前連續(xù)采礦機(jī)鏟板浮動(dòng)采用的方案為多級(jí)缸+蓄能器+順序閥。蓄能器就相當(dāng)于一個(gè)小油箱，設(shè)備工作鏟板浮動(dòng)開(kāi)啟，液壓油隨著鏟板油缸的升降在蓄能器和油箱之間流動(dòng)如下圖所示：

圖1 現(xiàn)有鏟板浮動(dòng)控制原理

在油箱和鏟板油缸之間增加了順序閥，連續(xù)采礦機(jī)截割所采資源時(shí)，鏟板切換到自動(dòng)浮動(dòng)狀態(tài)，使鏟板工作過(guò)程中始終緊貼底板，不需要司機(jī)單獨(dú)控制鏟板升降；當(dāng)連續(xù)采礦機(jī)不工作時(shí)需要設(shè)備行走時(shí)結(jié)此閥關(guān)閉，鏟板可由司機(jī)控制多路閥實(shí)現(xiàn)升、停、降等動(dòng)作。

現(xiàn)有方案優(yōu)點(diǎn)是設(shè)備工作時(shí)不用單獨(dú)操作鏟板升降油缸，簡(jiǎn)化司機(jī)操作工序。在我司連續(xù)采礦機(jī)在井下實(shí)際工作中，也存在一些問(wèn)題。當(dāng)?shù)装迳系牡V產(chǎn)資源較多時(shí)，鏟板向上飄的現(xiàn)象比較明顯，鏟板下面資源會(huì)越積累越多，鏟板會(huì)不斷向上抬起，截割幾米就需要將設(shè)備后退才能重新將鏟板底板落實(shí)到底板上[5]。這樣影響了工作效率。經(jīng)過(guò)分析，順序閥的背壓較大是影響浮動(dòng)效果的主要原因。如果此背壓太小，蓄能器又不起作用。

2 改進(jìn)后的鏟板自浮動(dòng)油缸

通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)分析討論，我們選取了兩種方案進(jìn)行對(duì)比試驗(yàn)，具體試驗(yàn)方案如下：

2.1 多級(jí)缸+手動(dòng)截止閥

在油箱和鏟板油缸之間加了截止閥，此閥開(kāi)啟，鏟板處于浮動(dòng)狀態(tài)使鏟板工作過(guò)程中始終緊貼底板；此閥關(guān)閉，鏟板可由多路閥實(shí)現(xiàn)升、停、降；此種方案優(yōu)點(diǎn)：液壓回路簡(jiǎn)單，浮動(dòng)時(shí)油缸無(wú)桿腔背壓為零，浮動(dòng)效果好[6]。不足：多一個(gè)控制手柄，且此截止閥需要人到設(shè)備前方進(jìn)行開(kāi)關(guān)，當(dāng)設(shè)備處在空頂下時(shí)，人如果去開(kāi)關(guān)截止閥的話，會(huì)有較大的安全隱患；截止閥經(jīng)常開(kāi)關(guān)容易損壞，另外油缸無(wú)桿腔為高壓，經(jīng)常直接對(duì)截止閥操作也有安全隱患。所以此方案不建議采納。

2.2 多級(jí)缸+單獨(dú)手柄

經(jīng)過(guò)我們現(xiàn)場(chǎng)的不斷總結(jié)和分析，第二種方案為：將去掉蓄能器組件、將原順序閥改進(jìn)成由負(fù)載平衡閥和換向閥組成的鏟板浮動(dòng)閥塊，增加了一組控制手柄（下圖2）。

圖2 浮動(dòng)閥塊

因?yàn)槿∠诵钅芷?，?jiǎn)化了結(jié)構(gòu)，節(jié)省了整機(jī)的空間，改進(jìn)后鏟板油缸無(wú)桿腔背壓為零，使鏟板工作過(guò)程中始終緊貼底板，提升了浮動(dòng)效果?？刂圃砣缦聢D3。

圖3 改進(jìn)的鏟板浮動(dòng)控制原理

改進(jìn)后又進(jìn)行了現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)，通過(guò)遙控單獨(dú)切換鏟板浮動(dòng)狀態(tài)和正常升降狀態(tài)。

當(dāng)設(shè)備工作時(shí)，完全不用控制鏟板升降油缸，遇到不平的底板可隨底板的起伏自動(dòng)控制鏟板自動(dòng)緊貼地面行走，經(jīng)過(guò)現(xiàn)場(chǎng)反復(fù)試驗(yàn)，連續(xù)采礦機(jī)一個(gè)循環(huán)工作（進(jìn)11m），不需要退機(jī)清理鏟板下面的礦產(chǎn)資源，實(shí)現(xiàn)了鏟板自動(dòng)控制的功能。當(dāng)切換成正常工作狀態(tài)時(shí)，可通過(guò)原有的多路閥進(jìn)行控制升降[7,8]。達(dá)到了我們預(yù)期的使用效果。我們也采納了此方案應(yīng)用到后續(xù)的設(shè)備當(dāng)中。

3 結(jié)論

通過(guò)此次對(duì)連續(xù)采礦機(jī)浮動(dòng)油缸的整改，解決了鏟板浮動(dòng)存在的一些問(wèn)題，使設(shè)備在工作時(shí)鏟板始終緊貼地面，簡(jiǎn)化了連續(xù)采礦機(jī)工作時(shí)的操作工序，提高了生產(chǎn)效率。通過(guò)不斷的應(yīng)用總結(jié)發(fā)現(xiàn)，特別對(duì)起伏底板的工況使用效果最為突出。大大提升了此類工況設(shè)備的操控性。連續(xù)采礦機(jī)的這種自浮動(dòng)油缸方式，也可以推廣應(yīng)用到其他掘進(jìn)設(shè)備上，提升此類工況的進(jìn)尺效率。