掘進機液壓系統(tǒng)設(shè)計及參數(shù)確定

賀亞軍

（山西鄉(xiāng)寧焦煤集團毛則渠煤炭有限公司， 山西 臨汾 042100）

引言

懸臂式掘進機是井下機械化采煤的主要施工設(shè)備，憑借著其生產(chǎn)效率高、技術(shù)先進、較強的適應(yīng)力等優(yōu)勢被我國機械化采煤作業(yè)廣泛應(yīng)用，并取得了良好的效果[1]。在這一趨勢下，懸臂式挖進機的技術(shù)發(fā)展也逐漸邁向大功率、重型化的方式發(fā)展。

1 懸臂式掘進機的工作原理

目前，懸臂式掘進機主要分為行走部和工作部兩個部分。對于行走部主要是由履帶行走機構(gòu)組成。而工作部則分為工裝機構(gòu)以及輔助機構(gòu)兩大部分組成[2]。懸臂式掘進機的整體運行工序首先為電機帶動液壓泵驅(qū)動行走馬達，從而移動整個履帶，其次使整機進一步靠近煤巖的工作面，使截割頭得以在伸縮缸的作用下鉆進，從而對其進行水平截割，當(dāng)達到最大擺動角時進行升降工序，從而保證截割頭可以以垂直的方向進行一定高度的截割，在進行截割后的煤炭經(jīng)裝運機進行輸送，并完成整體的懸臂式掘進機工作環(huán)節(jié)。

2 懸臂式掘進機的液壓系統(tǒng)原理工序

2.1 系統(tǒng)原理

懸臂式掘進機的液壓系統(tǒng)主要目的是為了給主機以及不同機構(gòu)中的有關(guān)工序提供技術(shù)上的幫助和保障，從而進一步促進施工的平穩(wěn)運行。因此，懸臂式掘進機液壓系統(tǒng)在運行時需要注意以下幾點施工工序。首先，由于巷道底板的情況較為惡劣，會給施工人員的整體工作帶來一定的難度，當(dāng)掘進機采用履帶底盤進行行走時，一定要注意選用高速的馬達來匹配行星減速器的驅(qū)動[3]。其次，懸臂式掘進機在進行截割環(huán)節(jié)時，需要將截割頭準(zhǔn)確固定在截割的位置上，并從鉆進的方向加強軸向力從而沿水平以及豎直的方向進行有序切割，以此來更好控制截割方向的水平和垂直油缸。再次，裝運機構(gòu)需要將截割落于鏟板上的煤炭渣灰通過弧形的三齒星輪進行匯集，經(jīng)過皮帶輸送機輸送，分別驅(qū)動三星齒輪以及運輸機。最后，在進行具體的截割工序之前，需要選用恰當(dāng)?shù)挠透祝ＷC整機穩(wěn)定。

2.2 回路設(shè)計

目前，我國懸臂式挖進機技術(shù)所需要執(zhí)行的元件過多，并且具有較大的負(fù)載敏感特性[4]。因此，需要選用負(fù)載敏感特性的雙聯(lián)柱塞泵作為原有的動力源，并將其一聯(lián)作為裝載機構(gòu)的回路使用，另一聯(lián)作為截割以及輔助的回路使用。其中行走部液壓系統(tǒng)主要是由變量泵的左聯(lián)為兩個馬達所構(gòu)成整體的并聯(lián)回路，提供壓力油，并由變量泵所提供的油液液控閥流入多路閥，回路中的梭閥用于感知壓力程度和具體數(shù)值的變化，依靠溢流閥進行壓力控制[5]。裝運機構(gòu)主要是通過變量泵提供壓力油，采用星輪馬達進行驅(qū)動，從而完成對煤渣落料的輸送，兩組馬達一同使用并聯(lián)回路通過多路閥進行控制，從而進一步實現(xiàn)壓力控制的目的。除此之外，輔助液壓系統(tǒng)主要是依靠行走機制來進行制動，在進行具體截割時需要保證整機的有效支撐以及其中的制動缸與行走馬達進行合理并聯(lián)，打開多路閥，通過工作人員對多路閥進行合理控制換向，并有效設(shè)置平衡閥，從而避免因油缸下降而使整體的懸掛式挖進機在具體運行時出現(xiàn)失誤。

3 懸臂式挖進機工作參數(shù)計算

3.1 馬達匹配計算

經(jīng)研究發(fā)現(xiàn)懸臂式挖進機的最大負(fù)載工況為坡道上的原地轉(zhuǎn)向，馬達的負(fù)載轉(zhuǎn)矩為：

式中：單側(cè)履帶阻力T1為110 kN；η1為履帶鏈傳動效率，取值為0.92；η2為液壓系統(tǒng)容積效率，數(shù)值為0.95；i為減速機的速比，取215；r為驅(qū)動輪的半徑，0.6 m。將數(shù)據(jù)帶入公式（1）得出Mm1=352 N·m。與此同時，實驗人員取行走回路的運行壓力Δp=21.5 MPa，ηm為運行效率，0.90，帶入其馬達排量的公式得實際選用的馬達額定排量Vm額=kVm=1.4×114=160 mL/r，由上述的公式以及懸臂式挖進機的一系列參數(shù)可知，選型號為A2FE 160/61W-VZL100的馬達。

3.2 馬達合理選用的實驗計算

由于懸臂式挖進機在進行工作時需要具備的額牽引力要滿足挖進機的最大坡度要求，因此型號EBZ160的懸臂式挖進機的最大設(shè)計爬坡度數(shù)為18°，在進行原地轉(zhuǎn)向工作時需要承受的具體牽引力公式為：

式中：θ為設(shè)計爬坡坡度，18°；G為整機的重力，450 kN；L為單側(cè)履帶板接地長度，2 570 mm；f為地板滾動摩擦系數(shù)，0.24，μ為履帶機構(gòu)與底板轉(zhuǎn)向阻力系數(shù)，0.14；n為縱向偏心距，520 mm。將數(shù)據(jù)帶入式（2），得 T1=145 kN。

此時，單側(cè)履帶負(fù)載轉(zhuǎn)矩Mr2=T1×r=87 kN·m，馬達輸出轉(zhuǎn)矩，選配的行走馬達輸出轉(zhuǎn)矩。顯然，Mmax＞Mm2。因此，選用A11VO145LRDS/10R+A12VO190LRDS/10R的雙聯(lián)負(fù)載泵，并保證前泵排量為145 mL/r，后泵排量為190 mL/r，最高的壓力為30 MPa左右。與此同時，專業(yè)的實驗工作人員將發(fā)動機的實際轉(zhuǎn)速調(diào)為1 470 r/min，則前泵的最大輸出量qp=189 L/min。由此得出單側(cè)的馬達流量的具體公式為L/min，液壓馬達的轉(zhuǎn)速最大值r/min，整機的最大行走速度m/min。可知所選馬達滿足最大行走速度7 m/min的要求。

4 結(jié)論

通過對EBZ160懸臂式挖進機液壓系統(tǒng)的實際運行參數(shù)數(shù)據(jù)以及工作原理進行深層次的分析，可知該系統(tǒng)不僅可以承擔(dān)較強的壓力，而且具有良好的集成度以及可靠性。