張 濤

(太重煤機(jī)有限公司，山西 太原 030032)

0 引言

在煤礦巷道掘進(jìn)中，要實(shí)現(xiàn)掘、運(yùn)、支三位一體高效率的快速運(yùn)行，即需實(shí)現(xiàn)掘進(jìn)、支護(hù)、運(yùn)輸?shù)倪B續(xù)作業(yè)。為了適應(yīng)這一市場(chǎng)需求，提出了在煤礦井下掘進(jìn)巷道中使用掘進(jìn)機(jī)來(lái)開挖隧道，使用聯(lián)排支護(hù)進(jìn)行支護(hù)，同時(shí)配合使用皮帶運(yùn)輸機(jī)、半封閉式鏈條運(yùn)輸裝置和帶式轉(zhuǎn)載機(jī)等實(shí)現(xiàn)煤炭的運(yùn)輸。掘進(jìn)機(jī)在完成掘進(jìn)作業(yè)時(shí)，在掘進(jìn)巷道端頭使用聯(lián)排支護(hù)進(jìn)行掛網(wǎng)支護(hù)，錨護(hù)工人在掘進(jìn)機(jī)前使用錨桿鉆機(jī)打入一部分錨桿，然后掘進(jìn)機(jī)繼續(xù)掘進(jìn)，同時(shí)錨護(hù)工人站在半封閉式鏈條運(yùn)輸裝置上方補(bǔ)打剩余錨桿。

半封閉式鏈條運(yùn)輸裝置的行走、運(yùn)輸主要靠液壓系統(tǒng)的控制來(lái)實(shí)現(xiàn)，為此本文設(shè)計(jì)了礦用半封閉式鏈條運(yùn)輸裝置的液壓控制系統(tǒng)。

1 半封閉式鏈條運(yùn)輸裝置的組成

半封閉式鏈條運(yùn)輸裝置是一種適用于煤礦掘進(jìn)巷道中的自移動(dòng)式運(yùn)輸裝置，布置于皮帶運(yùn)輸機(jī)和帶式轉(zhuǎn)載機(jī)之間，不但可以實(shí)現(xiàn)煤炭的運(yùn)輸，同時(shí)還是半封閉式的，其中間部分上邊有蓋板，工人可以將此作為一個(gè)安全的作業(yè)平臺(tái)，利用這一平臺(tái)進(jìn)行支護(hù)作業(yè)。

礦用半封閉式鏈條輸送裝置主要由行走機(jī)構(gòu)、運(yùn)輸機(jī)構(gòu)、主架體、液壓系統(tǒng)和電氣系統(tǒng)組成。由兩個(gè)液壓馬達(dá)同時(shí)驅(qū)動(dòng)雙邊鏈?zhǔn)焦伟遢斔蜋C(jī)實(shí)現(xiàn)運(yùn)輸，左右兩側(cè)的行走機(jī)構(gòu)在行走馬達(dá)的作用下驅(qū)動(dòng)驅(qū)動(dòng)輪轉(zhuǎn)動(dòng)，帶動(dòng)履帶轉(zhuǎn)動(dòng)實(shí)現(xiàn)運(yùn)輸裝置的移動(dòng)。

2 礦用半封閉式鏈條運(yùn)輸裝置液壓控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)

2.1 擬定液壓系統(tǒng)控制原理圖

為了實(shí)現(xiàn)半封閉式鏈條運(yùn)輸裝置的基本功能，初步擬定了液壓系統(tǒng)原理圖，如圖1所示。該液壓系統(tǒng)主要零部件有油箱、液壓泵、行走馬達(dá)、液壓馬達(dá)、支腿油缸、行走減速器、多路換向閥和液壓鎖等。

1-油箱；2-過(guò)濾器；3-油泵；4-壓力表；5-多路換向閥；6-行走減速器；7-行走馬達(dá)；8-液壓馬達(dá)；9-液壓鎖；10-支腿油缸

2.2 行走機(jī)構(gòu)液壓回路設(shè)計(jì)

在掘進(jìn)工作面中，運(yùn)輸裝置需實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)彎，所以左右行走機(jī)構(gòu)采用兩個(gè)液壓馬達(dá)分別驅(qū)動(dòng)，在液壓回路設(shè)計(jì)中將行走機(jī)構(gòu)回路分開控制，即進(jìn)行單控，以實(shí)現(xiàn)行走機(jī)構(gòu)的前進(jìn)、后退和轉(zhuǎn)彎。為了適應(yīng)行走機(jī)構(gòu)的各種復(fù)雜工作條件，設(shè)計(jì)了3個(gè)基本回路，即緩沖回路、制動(dòng)回路和限速回路。由于本設(shè)備重量和慣性大，當(dāng)行走機(jī)構(gòu)啟動(dòng)、停止以及突然換向時(shí)，產(chǎn)生的液壓沖擊將導(dǎo)致液壓系統(tǒng)產(chǎn)生振動(dòng)和噪聲，甚至可能會(huì)損壞液壓元件，造成整個(gè)系統(tǒng)破壞，因此，將緩沖閥等液壓元件添加到液壓系統(tǒng)中，并且當(dāng)液壓馬達(dá)的高壓腔壓力超過(guò)設(shè)定的壓力值時(shí)及時(shí)卸荷，從而使一部分液壓油回到油箱中，以起到緩沖作用。在下坡時(shí)，由于自身重力，該設(shè)備會(huì)獲得很大的加速度，一方面速度過(guò)快可能會(huì)與前方的帶式轉(zhuǎn)載機(jī)發(fā)生碰撞，損壞設(shè)備；另一方面當(dāng)速度過(guò)快時(shí)，行走馬達(dá)容易產(chǎn)生吸空現(xiàn)象，會(huì)加速行走馬達(dá)的損壞，因此，應(yīng)在行走回路中增加限速回路，將行走馬達(dá)的轉(zhuǎn)速控制在安全的轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)，從而達(dá)到控制行走馬達(dá)轉(zhuǎn)速的目的，并確保設(shè)備和人員的安全。制動(dòng)回路主要由制動(dòng)閥和制動(dòng)器組成，制動(dòng)器的開啟由液壓控制，制動(dòng)器的供油壓力由制動(dòng)閥控制。設(shè)計(jì)的行走機(jī)構(gòu)液壓回路原理圖如圖2所示。

圖2 行走機(jī)構(gòu)液壓回路原理圖

2.3 運(yùn)輸機(jī)構(gòu)液壓回路設(shè)計(jì)

運(yùn)輸機(jī)構(gòu)的作用是通過(guò)帶式轉(zhuǎn)載機(jī)將送達(dá)運(yùn)輸裝置的煤炭運(yùn)輸?shù)狡н\(yùn)輸機(jī)上，它由兩個(gè)低速大扭矩液壓馬達(dá)驅(qū)動(dòng)，且兩個(gè)液壓馬達(dá)應(yīng)同步驅(qū)動(dòng)鏈輪，然后帶動(dòng)刮板鏈組來(lái)實(shí)現(xiàn)物料的運(yùn)輸，整個(gè)過(guò)程由一個(gè)液壓手柄控制。

2.4 支腿油缸液壓回路設(shè)計(jì)

在運(yùn)輸過(guò)程中，為了使整機(jī)更加穩(wěn)定，4個(gè)支腿油缸同時(shí)提供支撐力。但是，由于煤礦巷道底板的特殊地質(zhì)條件，4個(gè)支腿油缸分別由4個(gè)回路控制，通過(guò)在回路中增加液壓鎖，使得支腿油缸撐地時(shí)支撐力更為穩(wěn)定。

3 半封閉式鏈條運(yùn)輸裝置液壓控制系統(tǒng)工作原理

當(dāng)操作工人準(zhǔn)備作業(yè)時(shí)，合上隔離開關(guān)，打開照明燈，啟動(dòng)油泵電機(jī)，從油箱吸入經(jīng)過(guò)過(guò)濾器過(guò)濾的液壓油，為七聯(lián)多路換向閥供油。通過(guò)操作多路換向閥上的兩個(gè)操作手柄，分別控制左、右行走機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)行走運(yùn)動(dòng)。其中，左側(cè)操作手柄控制左側(cè)行走，右側(cè)操作手柄控制右側(cè)行走，兩個(gè)手柄同時(shí)向前推動(dòng)，設(shè)備前進(jìn)，同理，手柄同時(shí)向后拉，設(shè)備后退，一個(gè)向前推一個(gè)向后拉，設(shè)備轉(zhuǎn)彎；運(yùn)輸機(jī)構(gòu)中刮板鏈的正反轉(zhuǎn)由多路換向閥上的一個(gè)操作手柄控制，將控制手柄向前推，運(yùn)輸機(jī)反轉(zhuǎn)，將操作手柄向后拉則運(yùn)輸機(jī)正轉(zhuǎn)。4個(gè)支腿油缸由多路換向閥上的4個(gè)操作手柄控制，當(dāng)鏈條運(yùn)輸機(jī)處于行走狀態(tài)時(shí)，通過(guò)控制操作手柄將支腿油缸抬起；當(dāng)進(jìn)行支護(hù)作業(yè)時(shí)，錨護(hù)工人需將支腿油缸撐地。同時(shí)，可以通過(guò)液壓系統(tǒng)中的壓力表檢測(cè)系統(tǒng)的壓力，整個(gè)設(shè)備中液壓系統(tǒng)的壓力設(shè)定為16 MPa，還可以通過(guò)油箱側(cè)面上的液溫液位計(jì)觀察液壓系統(tǒng)的油溫和油箱中的油量。

4 液壓控制系統(tǒng)的保養(yǎng)維護(hù)

(1)液壓膠管必須在切斷電源、裝置停止、泄壓后拆卸，避免高壓油噴出傷人。

(2)拆卸液壓元件特別是液壓膠管接頭時(shí)，須用干凈的螺塞或兩層以上的干凈塑料布封堵裸露口，而且必須做好清潔防護(hù)措施以防止液壓油被污染。

(3)過(guò)濾器的濾芯必須每15個(gè)工作日清潔或更換一次。

(4)如果發(fā)現(xiàn)液壓油油質(zhì)較差，應(yīng)盡快更換新油，建議約15個(gè)工作日內(nèi)對(duì)油箱內(nèi)的液壓油進(jìn)行檢查，通常是通過(guò)觀察液壓油的顏色、透明度、沉淀物以及雜物的混入程度等來(lái)判斷。人眼可見度的下限為40 μm，可初步確定油液的清潔度，然后用濾紙過(guò)濾液壓油，濾出其雜質(zhì)，再通過(guò)濾紙顏色來(lái)判斷油液的清潔度，如果顏色變成乳白色或有異常氣味，則必須更換新油；更嚴(yán)格的檢查則是依據(jù)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)黏度、抗氧化、沉淀物、閃點(diǎn)、色相、比重、水分的含量進(jìn)行檢查，根據(jù)檢查結(jié)果來(lái)確定液壓油是否需要更換。

(5)每天檢查油箱中的油量，當(dāng)油位低于油位計(jì)的1/3時(shí)，需要補(bǔ)充油液。

(6)在安裝、使用和維護(hù)過(guò)程中，需要及時(shí)處理干凈液壓系統(tǒng)各部位溢出和滲出的礦物質(zhì)油。

(7)液壓系統(tǒng)中的所有液壓元件及其接合處均不得在泄漏的狀態(tài)下工作。

(8)煤塵和水會(huì)直接影響油脂的清潔度，應(yīng)慎重保管和使用液壓油，以免因粉塵或水的混入而引起液壓系統(tǒng)的故障。

(9)造成液壓系統(tǒng)故障70%的原因是由于對(duì)液壓油的管理不善,如果可以對(duì)管理給予足夠的重視，則可以減少液壓系統(tǒng)的故障。當(dāng)在液壓系統(tǒng)中發(fā)現(xiàn)異常物時(shí)，應(yīng)排放掉全部的油，并清理液壓系統(tǒng)。

(10)每天應(yīng)檢查多路換向閥操縱手柄的操作位置及油泵、馬達(dá)中有無(wú)異常聲響。

5 結(jié)語(yǔ)

本文設(shè)計(jì)的適用于半封閉式鏈條運(yùn)輸裝置的液壓控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、實(shí)用性較強(qiáng)，具有保護(hù)裝置(壓力、油溫、油位顯示等)及過(guò)濾裝置，故障率較低，壽命長(zhǎng)，解決了半封閉式鏈條運(yùn)輸裝置的控制問(wèn)題。