白 帆

（晉能控股煤業(yè)集團王村煤業(yè)公司，山西 大同 037003）

1 增壓裝置之錨索預(yù)緊分析

掘進巷道的支護工藝結(jié)合了錨索和錨桿以及錨網(wǎng)還有鋼筋梯一起使用的，錨索在斷面的3 m×5.6 m處打2根，每隔0.9 m的縱向處接著打錨索2根，以此重復(fù)。錨索原料是鋼絞線，成段切割預(yù)應(yīng)力后，結(jié)合頂板現(xiàn)狀，選擇28.6 mm或21.8 mm的直徑。錨索打進后，頂板末端有100~200 mm被漏出。預(yù)應(yīng)力型號是YCD22-290或YCD29-360的千斤頂張拉向下拉拔可以使支護效果增強，預(yù)應(yīng)力被施加在已打錨索上。錨索是21.8 mm直徑時具備36.5 MPa的額定張拉壓力，錨索是28.6 mm直徑時具備27.5 MPa的額定張拉壓力。因此掘進機自動化液壓系統(tǒng)具備20 MPa以內(nèi)的壓力，平均是18 MPa的壓力，沒有達到預(yù)期設(shè)計的張拉千斤頂要求。掘進使用的高壓油，操作者必須利用手壓泵來獲得，手壓泵操作時間大概是5~6 min左右，可以獲得36.5 MPa的提升壓力，整個過程費力費時。

掘進機綜合聯(lián)閥自動化組件具備16~18 MPa的出口油壓，微調(diào)14.6 MPa的螺旋減壓閥。增壓器不同的活塞內(nèi)部面積流出不同的液壓油，局部高壓達到36.5 MPa需要的增壓是2.5倍，錨索預(yù)緊需要21.8 mm的直徑。安全閥整個保護所有高壓元件，需調(diào)整36.5 MPa的整定壓力。千斤頂流入高壓油需要將操作閥扳動，錨索經(jīng)千斤頂張拉后達到緊固。縮回千斤頂需要將操作閥扳動，壓力經(jīng)回油管道被釋放。錨索達到28.6 mm的當張拉直徑時，具備27.5 MPa的壓力值。接著，微調(diào)11 MPa的螺旋減壓閥，得到的27.5 MPa是增壓2.5倍才得到的，可以實現(xiàn)錨索預(yù)緊28.6 mm的直徑。

增壓裝置的錨索預(yù)緊在掘進機自動化綜合設(shè)備的操作臺左側(cè)被固定，拆除以前的急停截割架，自制迎面防護和加工架體。壓力油源來自掘進機自動化綜合設(shè)備的操作臺左側(cè)中，千斤頂?shù)膶嶋H壓力來自過增壓裝置錨索預(yù)緊中。

2 增壓裝置關(guān)鍵增壓技術(shù)分析

增壓器是增壓裝置錨索預(yù)緊的核心液壓元件，實際上就是自動化高頻增壓缸。圖1是增壓裝置錨索預(yù)緊不同階段對應(yīng)的具體動作圖，缸內(nèi)高壓活塞大于活塞的面積，低壓活塞被低壓壓力向上推動，液柱在高壓活塞里也被壓縮后形成高壓。

圖1 錨索預(yù)緊增壓裝置各階段動作

增壓比即活塞低、高壓面積比等于高、低壓的壓力比。增壓器自動循環(huán)過程共分5個階段完成詳細動作。

1）第一階段：低壓充液。增壓器從P口流進液壓油，無桿腔在千斤頂中直接由單向液控閥流入絕大部分液壓油，無桿腔剩下的液壓油是利用單向閥進、出液進入千斤頂，以此完成快速供油。

2）第二階段：增壓。平衡壓力將單向液控閥自動關(guān)閉，高壓活塞的液壓油進入頂端是依靠單向進液閥完成的，低壓活塞被同時推向底部。等待底部觸碰到高壓活塞后，換向閥在增壓器和高壓油內(nèi)部被上方接通，換向內(nèi)控閥被向下推動。通過換向閥在增壓器中的液壓油被換向后觸碰到低壓活塞的最下端，高壓活塞與此同時被向上推動，單向出液閥完成高壓經(jīng)低壓轉(zhuǎn)換后即可輸出高壓油，經(jīng)過千斤頂，到達活塞的無桿腔。

3）第三階段：換向。頂部接收到高壓活塞后，T口在增壓器上和換向內(nèi)控閥的最上方進行連接，降為零壓力，下部壓力推動換向閥上行。

4）第四階段：增壓缸回位。將內(nèi)控換向閥推到最頂端，回油路連接了增壓缸下方后，降為0壓力，液體從進液口到達高壓活塞的位置，向下推動高壓活塞。

5）第五階段：增壓器回向。最下方的壓強等于最上方的內(nèi)控換向閥，其面積小于換向閥頂部，所以換向閥可以向下至增壓初始位置。

增壓器在上述自動循環(huán)的五個階段中，可以進行高頻動作，將高壓油持續(xù)輸出。

換向閥在卸荷過程進行換向，T口的增壓器因進油需要，將單向液控閥打開，液壓油在無桿腔的油缸中反向流入P口增壓器，經(jīng)單向液控閥直達換向閥，最后進入掘進機自動化綜合油箱。

增壓裝置錨索預(yù)緊核心是減壓閥，最終的壓力在17.5~52.5 MPa范圍內(nèi)，錨索要調(diào)節(jié)壓力后才能進行更換種類，具體順序是螺母鎖緊要擰松，手柄緩慢轉(zhuǎn)動，順時針進行增壓，逆時針進行降壓。螺母鎖緊在調(diào)壓之后再擰緊。

3 增壓裝置液壓元件的選擇

3.1 增壓器

增壓器的選擇結(jié)合了固定形式和流量以及增壓倍數(shù)后，確定型號是BST-TY2.5 G，可以選擇1.8和2.5以及3.4和4.5等多種增壓倍數(shù)。掘進機自動化綜合設(shè)備的錨桿機具備2個輔助接口，可以調(diào)節(jié)16~20 MPa左右的壓力：當需要增壓1.8倍時，需把掘進機調(diào)整為20.28 MPa的壓力，才能達錨索21.8 mm直徑的壓力值，與此同時增壓器與液壓系統(tǒng)開始滿負荷作業(yè)，不利于液壓元件的平穩(wěn)運行；因此選擇增壓2.5倍的系統(tǒng)，掘進機外接減壓閥后，可以降低壓力為14.6 MPa，然后再達到36.5 MPa的增壓。

3.2 減壓閥

單向減壓閥的選擇結(jié)合了流量和連接形式以及調(diào)節(jié)范圍和最高工作壓力等因素，最終確定型號是RCT-03-H-22。其連接方式屬于螺紋，更易于鋼板固定，具備21 MPa的工作壓力最大值，比初始系統(tǒng)壓力還大；系統(tǒng)閥才具備47 L/min流量，此閥遠大于系統(tǒng)流量，具備50 L/min的流量；可以調(diào)節(jié)7~21 MPa左右的壓力范圍，足夠達到調(diào)節(jié)前一級增壓器的壓力需求。

4 應(yīng)用效果

掘進機自動化綜合增壓錨索預(yù)緊裝置在液壓系統(tǒng)之前的基礎(chǔ)上采取擴充方式，聯(lián)閥組件選擇就近直取油路，集成設(shè)置保護和調(diào)壓以及示壓和增壓這4種元件，增壓器調(diào)壓減壓閥得到預(yù)緊錨索的壓力需求，實現(xiàn)了省時省力且安全高效的工作模式。

以前采用手壓泵這種工藝只能緩慢升壓，5~6 min左右的操作后，停留在高壓區(qū)域25 MPa的時間過久，有較大的高壓傷人機率，嚴重威脅操作人員的身心健康。使用增壓裝置的錨索預(yù)緊后，能夠在極短的時間內(nèi)達到預(yù)緊錨索的壓力需求，運用較短的時間即可完成操作，達到了短時間停留在高壓區(qū)域的目的，可以更加安全的保護操作人員。