趙永科，呼靳宏

(西安煤礦機(jī)械有限公司，陜西 西安 710032)

0 前言

急傾斜煤層是指煤層傾角大于45°的煤層，受煤礦井下條件的限制，綜采工作面的布置不能完全沿著煤層的傾斜方向，導(dǎo)致急傾斜大俯采工作面的出現(xiàn)［1］。該工況下，工作面的煤層傾角大，工作面的走向角度有的接近20°，特殊的煤層賦存條件使得開采困難，采出率底，損失了大量寶貴的煤炭資源［2］。隨著綜采技術(shù)在傾斜煤層應(yīng)用的發(fā)展與成熟，急傾斜煤層的高產(chǎn)高效機(jī)械化開采成為重要的發(fā)展方向，并取得了較好的經(jīng)濟(jì)技術(shù)效果［3］［4］。目前，由于急傾斜大俯采工作面設(shè)備穩(wěn)定性一直沒(méi)有得到很好的解決，急傾斜大俯采工作面的開采機(jī)械化程度低、煤炭成本高、安全系數(shù)低［5］。因此，為了提高煤炭資源采出率，實(shí)現(xiàn)礦井的安全高效開采，急傾斜大俯采綜采面設(shè)備的穩(wěn)定性是保障安全高效開采的根本問(wèn)題。

根據(jù)煤礦特殊工況下對(duì)設(shè)備使用提出的要求，對(duì)于急傾斜大俯采綜采工作面，為改善采煤機(jī)牽引部減速箱的潤(rùn)滑條件，提高設(shè)備運(yùn)行的穩(wěn)定性和可靠性，開發(fā)了采煤機(jī)的強(qiáng)迫潤(rùn)滑機(jī)構(gòu)。

1 原潤(rùn)滑系統(tǒng)的缺陷

在采煤工作面出現(xiàn)大俯采(工作面推進(jìn)方向小于－20°)的情況下，采煤機(jī)牽引減速箱潤(rùn)滑油因?yàn)闄C(jī)身整體傾斜會(huì)流向煤壁側(cè)。如果采煤機(jī)長(zhǎng)時(shí)間在該狀態(tài)下運(yùn)行，處于老塘側(cè)的行星減速機(jī)構(gòu)行星架軸承會(huì)出現(xiàn)燒損、導(dǎo)致滾珠脫落等情況，進(jìn)而造成整個(gè)行星機(jī)構(gòu)的報(bào)廢，影響了采煤機(jī)整個(gè)產(chǎn)品的可靠性。

現(xiàn)有電牽引采煤機(jī)牽引減速箱都是通過(guò)內(nèi)部齒輪油以飛濺形式進(jìn)行潤(rùn)滑，在大俯采工作面都會(huì)遇到潤(rùn)滑油流向煤壁側(cè)的問(wèn)題，行星減速機(jī)構(gòu)行星架老塘側(cè)的支撐軸承得不到良好潤(rùn)滑，牽引部強(qiáng)迫潤(rùn)滑機(jī)構(gòu)有效的解決了該軸承的潤(rùn)滑問(wèn)題。

2 新潤(rùn)滑機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)方案和結(jié)構(gòu)組成

2.1 設(shè)計(jì)方案

為解決采煤機(jī)牽引減速箱普遍采用的飛濺式潤(rùn)滑在特殊工況下無(wú)法潤(rùn)滑老塘側(cè)傳動(dòng)件的缺點(diǎn)，通過(guò)在牽引減速箱外側(cè)增加液壓元件，利用減速箱自身動(dòng)力使采煤機(jī)牽引系統(tǒng)得到良好的潤(rùn)滑，整體結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，容易操作，從而提高采煤機(jī)牽引系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性。

在采煤機(jī)牽引減速箱二軸安裝驅(qū)動(dòng)齒輪泵，實(shí)現(xiàn)采煤機(jī)牽引減速箱的強(qiáng)迫潤(rùn)滑。強(qiáng)迫潤(rùn)滑機(jī)構(gòu)主要由牽引減速箱內(nèi)部傳動(dòng)齒輪帶動(dòng)的齒輪泵、安裝在牽引減速箱上的吸油濾油器和安裝在牽引減速箱外側(cè)的邏輯閥組組成。齒輪泵由牽引減速箱傳動(dòng)齒輪帶動(dòng)，齒輪潤(rùn)滑泵選用順時(shí)針、逆時(shí)針雙向旋轉(zhuǎn)，旋轉(zhuǎn)方向改變時(shí)，潤(rùn)滑油流向也相應(yīng)改變，通過(guò)采煤機(jī)牽引方向轉(zhuǎn)換實(shí)現(xiàn)正、反轉(zhuǎn)動(dòng)作，吸油濾油器通過(guò)齒輪泵吸入潤(rùn)滑油并過(guò)濾，邏輯閥組利用自身特殊結(jié)構(gòu)在齒輪泵正轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)時(shí)保證強(qiáng)迫潤(rùn)滑機(jī)構(gòu)潤(rùn)滑油的流向始終是由煤壁側(cè)到老塘側(cè)。

2.2 結(jié)構(gòu)組成

如圖1 所示，采煤機(jī)牽引部強(qiáng)迫潤(rùn)滑機(jī)構(gòu)由牽引減速箱內(nèi)部傳動(dòng)齒輪2 帶動(dòng)齒輪泵1、安裝在牽引減速箱上的吸油濾油器3、安裝在牽引減速箱外側(cè)的邏輯閥組4 以及輔助管路和接頭等組成。牽引減速箱傳動(dòng)齒輪帶動(dòng)齒輪泵實(shí)現(xiàn)正、反轉(zhuǎn)動(dòng)作。潤(rùn)滑油經(jīng)吸油濾油器過(guò)濾后，通過(guò)齒輪泵和邏輯閥組，實(shí)現(xiàn)在齒輪泵正轉(zhuǎn)和反轉(zhuǎn)的情況下潤(rùn)滑油的流向始終不變。

圖1 強(qiáng)迫潤(rùn)滑安裝結(jié)構(gòu)圖Fig.1 Installation diagram of forced lubrication mechanism

3 新潤(rùn)滑機(jī)構(gòu)的工作原理

如圖2 所示，邏輯閥組共由S1、S2、P 和T四個(gè)油路口，S1 口、S2 口和齒輪泵的吸油口、排油口連接，T 口和煤壁側(cè)的吸油過(guò)濾器相連，P 口和老塘側(cè)行星架支撐軸承處的潤(rùn)滑口連接。

圖2 邏輯閥組安裝圖Fig.2 Logic valve group installation diagram

邏輯閥組內(nèi)部由4 個(gè)單向閥組成，連接結(jié)構(gòu)類似于電路中的電橋連接，區(qū)別在于單向閥的連接具有方向性。如圖3 所示，從T 口到P 口，所有閥體在T 口方向，所有閥芯在P 口方向。

圖3 邏輯閥組原理圖Fig.3 Logic valve group principle diagram

牽引部強(qiáng)迫潤(rùn)滑機(jī)構(gòu)工作過(guò)程:采煤機(jī)向左行走時(shí)，通過(guò)牽引減速箱內(nèi)部傳動(dòng)齒輪2 帶動(dòng)的齒輪泵1 工作，將潤(rùn)滑油由吸油濾油器3 吸入并過(guò)濾后，經(jīng)過(guò)邏輯閥組4 的T 口進(jìn)入齒輪泵1，齒輪泵A 帶動(dòng)潤(rùn)滑油流入邏輯閥組4 的P 口，最終排向牽引減速箱行星機(jī)構(gòu)一側(cè)潤(rùn)滑該部位軸承;采煤機(jī)反向行走時(shí)，邏輯閥組4 利用自身特殊結(jié)構(gòu)使?jié)櫥陀蒔 口進(jìn)入齒輪泵，齒輪泵帶動(dòng)潤(rùn)滑油又流入邏輯閥組的T 口，并最終排向牽引減速箱行星機(jī)構(gòu)一側(cè)。

如圖4 所示，當(dāng)采煤機(jī)向左牽引時(shí)，傳動(dòng)齒輪驅(qū)動(dòng)齒輪泵順時(shí)針旋轉(zhuǎn)，單向閥2、3 開啟，單向閥1、4 截止，潤(rùn)滑油由邏輯閥組T 口吸入，經(jīng)單向閥2 到邏輯閥組S2 口，潤(rùn)滑油被齒輪泵從邏輯閥組S2 口壓到邏輯閥組S1 口，最后經(jīng)過(guò)單向閥3 到達(dá)邏輯閥組P 口;當(dāng)采煤機(jī)向右牽引時(shí)，傳動(dòng)齒輪驅(qū)動(dòng)齒輪泵逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)，單向閥1、4 開啟，單向閥2、3 截止，潤(rùn)滑油由邏輯閥組T 口吸入，經(jīng)單向閥1 到邏輯閥組S1 口，潤(rùn)滑油被齒輪泵從邏輯閥組S1 口壓到邏輯閥組S2口，最后經(jīng)過(guò)單向閥4 到達(dá)邏輯閥組P 口。

綜上所述，不論采煤機(jī)左牽或右牽，即齒輪泵左旋或右旋時(shí)，潤(rùn)滑油的流向始終是由T 口到P 口，具體的潤(rùn)滑油流向如圖4 箭頭方向所示。

圖4 邏輯閥組機(jī)能圖Fig.4 Logic valve group function diagram

4 強(qiáng)迫潤(rùn)滑機(jī)構(gòu)的技術(shù)特點(diǎn)

(1)強(qiáng)迫潤(rùn)滑機(jī)構(gòu)由齒輪泵、吸油濾油器和邏輯閥組的有效組合構(gòu)成，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，設(shè)計(jì)合理，實(shí)現(xiàn)方便。

(2)強(qiáng)迫潤(rùn)滑機(jī)構(gòu)安裝在采煤機(jī)牽引減速箱煤壁側(cè)，利用牽引減速箱自身動(dòng)力，不依靠外部動(dòng)力源，便可帶動(dòng)齒輪泵轉(zhuǎn)動(dòng)，又利用邏輯閥組在齒輪泵反向時(shí)不發(fā)生倒吸，進(jìn)而達(dá)到潤(rùn)滑油的流動(dòng)和潤(rùn)滑整個(gè)減速箱，機(jī)構(gòu)可靠便捷。

(3)在目前普遍使用飛濺式潤(rùn)滑的牽引減速箱內(nèi)增加強(qiáng)迫潤(rùn)滑，填補(bǔ)了市場(chǎng)上同類項(xiàng)目的空白，提高了采煤機(jī)在大俯采工作面牽引減速箱的可靠性，能夠降低減速箱故障率，保障了設(shè)備的安全。

(4)強(qiáng)迫潤(rùn)滑機(jī)構(gòu)實(shí)用性強(qiáng)，為井下大俯采高效工作面安全生產(chǎn)提供了保證，使用效果好，便于推廣使用。

5 結(jié)束語(yǔ)

采煤機(jī)的強(qiáng)迫潤(rùn)滑機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，設(shè)計(jì)合理，操作方便，牽引系統(tǒng)工作可靠性高，實(shí)用性強(qiáng)，使用效果好，便于推廣應(yīng)用。

［1］李康來(lái)，何興.礦井急傾斜薄煤層采煤技術(shù)探究［J］.中國(guó)新技術(shù)新產(chǎn)品，2012(4):151.

［2］馮俊杰，張寧波，楊培舉，等.新強(qiáng)煤礦急傾斜綜采工作面設(shè)備配套與應(yīng)用［J］.現(xiàn)代煤礦，2012(4):121－124.

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