EBZ—160型掘進機升降油缸液壓回路的改進

黃建輝

云南東源鎮雄煤業有限公司 云南省鎮雄縣烏峰鎮 657200

摘要：通過對掘進機截割部在生產運行中常見問題的分析與了解，截割部會出現液壓系統控制油量竄動的現象，導致升降油缸在升降時，出現抖動，影響機體的機械部件鏈接強度和造成部分機械部件的損壞。我礦通過對掘進機截割部升降液壓回路進行了改進，使掘進機截割部升降時機體比較穩定，較好的滿足了生產。

關鍵詞：掘進機；截割部；平穩升降；平衡閥；液控單向閥

0、引言

云南東源鎮雄煤業有限公司朱家灣煤礦于2011年投入使用的EBZ-160型懸臂式掘進機，其截割部的升降是由一對油缸組合的伸縮來完成的。在油缸伸縮（特別是在回縮）時，由于承載了整個截割部的重量，需要對下降的速度進行很平穩的控制。該機出廠設計升降液壓系統的平穩性是通過控制系統中的液控單向閥實現的，通過我礦在工作中的探索，將液壓系統中的液控單向閥改為平衡閥，在使用中取得了較好的效果。

1、截割部升降液控單向閥的工作原理

該回路由手動換向閥、液控單向閥、限速閥以及升降油缸組成。其動作為上升時，液壓油經手動換向閥、限速閥、液控單向閥進入升降油缸活塞腔，使截割部上升；下降時，液壓油經手動換向閥進入升降油缸活塞腔，同時打開限速閥和液控單向閥，使活塞腔回油，截割部下降。當液控單向閥打開，截割部下降時，由限速閥提供背壓，控制回油流量，使截割部平穩下降。當截割部不動作時，由液控單向閥鎖住油缸活塞，阻止截割部下降。

在機器運行工作時，截割部下降會出現突然停止，再下降，再突然停止的運動反復間斷現象，由于懸臂很長，因此，對機器振動很大，長期工作后會造成機械部件損壞。液控單向閥、限速閥組成的升降回路示意圖，見圖一。

1、手動換向閥 2、限速閥 3、液控單向閥 4、升降油缸

圖1 液控單向閥、限速閥組成升降油缸示意圖

2、掘進機截割部油缸受力狀況分析

從回路上初步分析，截割部下降時，該組合中的限速閥先于液控單向閥開啟，否則油路不通，液控單向閥打不開，其次當液控單向閥開啟時，限速閥的開口已開啟較大，不能及時提供有效的背壓來消除壓力變化現象。下面對該機構回路進行粗略計算。掘進機截割部油缸受力圖，見圖二.（以下計算不計摩擦等其他阻力）

圖2、掘進機截割部油缸受力圖

從圖2對N點取矩 PL1+FL2=0

式中P-----截割機構重量，P=7t

L1----截割機構重心與 N點距離，L1= 1800mm

F——升降油缸活塞桿作用于懸臂支點之力

L2——升降油缸活塞桿與 N點距離，L2= 480mm

實際使用時，L1與L2是個變量。

活塞桿上受力F=-F=PL1/L2=26.25t

截割機構有兩個升降油缸，缸徑φ=180mm，由于截割機構的重力使液控單向閥中導閥承受的原始油壓

PL2=F'/2Al2=5.16 Mpa

式中 AL——升降油缸大端面積

液控單向閥結構見圖2。

由圖2可列出P2A3>（P2A2/A1+P1）A4十P3A5+S

式中P2——液控單向閥反向控制壓力，該壓力同時作用在升降油缸小腔

P3——液控單向閥控制活塞的回油阻力，P3=2MPA

A2——升降油缸小腔面積，A1/A2=0.69

A3——液控單向閥控制活塞大端面積，A3=3.14CM2

A4——液控單向閥中導閥作用面積，A4=0.33CM2

A5——液控單向閥控制活塞小端面積，A5=2.64CM2

S——彈簧的預壓力，S=20 N

將上式整理得反向控制壓力

P2>（P1A4+P3A5+S）/（A3-A2/A1A4）=2.47MPa

3、平衡閥組成的升降回路的工作原理

3.1平衡閥的應用

平衡閥是一種壓力閥，用于控制對雙向執行原件回油的側壓力。它以其設定的壓力要求回油的閉鎖，（設定壓力約大于最大負載壓力的15%）并克服移動負載的壓力，更合理的解決了油缸下降動作平穩控制的問題，消除了截割部升降油缸竄動帶來的對液壓系統壓力的沖擊和對機身振動的影響，有效的提高了掘進機作業中的安全性和穩定性。

3.2改進后的截割部升降回路

該回路用平衡閥代替了液控單向閥和限速閥的組合來消除升降油缸工作時液壓系統壓力變化的現象，利用平衡閥隨負載變化改變其錐閥開啟度的平穩開啟特性，使截割部的下降速度基本不受截割部重力加速度的影響，保持了截割部平穩下降，當回路不工作時，平衡閥中的單向閥鎖住油缸活塞腔的液壓油，使截割部保持不動。改進后截割部升降控制液壓回路見圖三。

1、手動換向閥 2、平衡閥 3、升降油缸

圖3、改進后截割部升降控制液壓回路示意圖

4、改進后效果

改進后的截割部升降回路中，采用平衡閥代替液控單向閥和限速閥（分配閥）的組合更合理的解決了油缸下降中不能平穩控制的問題，消除了截割部升降油缸竄動帶來的對液壓系統壓力的沖擊和對機身振動的影響，有效的提高了掘進機作業中的安全性和穩定性。

5、結 語

根據朱家灣煤礦EBZ-160型掘進機在井下使用的實際情況，通過對平衡閥在截割部升降回路系統上的使用，替代了液控單向閥和限速閥（分配閥）組合的繁瑣系統，實現了截割部的平穩升降，同時也簡化了液壓系統。經過實踐檢驗，性能穩定，運行平穩，至今未出現任何問題，給井下綜掘工作帶來了很大的經濟效益和安全效益。

參考文獻：

[1] IMM佳木斯煤礦機械有限公司EBZ-160掘進機使用說明書

[2] 徐瑞云 《液壓傳動技術》 山東科學技術出版社 2009.3

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[4] 李振軍 《液壓傳動與控制》 機械工業出版社 2009.5

[5] 張利平 《液壓氣壓傳動與控制》 西北工業大學出版社 2012.7