黃建輝

云南東源鎮(zhèn)雄煤業(yè)有限公司 云南省鎮(zhèn)雄縣烏峰鎮(zhèn) 657200

摘要：通過對掘進(jìn)機(jī)截割部在生產(chǎn)運(yùn)行中常見問題的分析與了解，截割部會出現(xiàn)液壓系統(tǒng)控制油量竄動的現(xiàn)象，導(dǎo)致升降油缸在升降時(shí)，出現(xiàn)抖動，影響機(jī)體的機(jī)械部件鏈接強(qiáng)度和造成部分機(jī)械部件的損壞。我礦通過對掘進(jìn)機(jī)截割部升降液壓回路進(jìn)行了改進(jìn)，使掘進(jìn)機(jī)截割部升降時(shí)機(jī)體比較穩(wěn)定，較好的滿足了生產(chǎn)。

關(guān)鍵詞：掘進(jìn)機(jī)；截割部；平穩(wěn)升降；平衡閥；液控單向閥

0、引言

云南東源鎮(zhèn)雄煤業(yè)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(jìn)機(jī)，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(shí)，由于承載了整個(gè)截割部的重量，需要對下降的速度進(jìn)行很平穩(wěn)的控制。該機(jī)出廠設(shè)計(jì)升降液壓系統(tǒng)的平穩(wěn)性是通過控制系統(tǒng)中的液控單向閥實(shí)現(xiàn)的，通過我礦在工作中的探索，將液壓系統(tǒng)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(shí)，液壓油經(jīng)手動換向閥、限速閥、液控單向閥進(jìn)入升降油缸活塞腔，使截割部上升；下降時(shí)，液壓油經(jīng)手動換向閥進(jìn)入升降油缸活塞腔，同時(shí)打開限速閥和液控單向閥，使活塞腔回油，截割部下降。當(dāng)液控單向閥打開，截割部下降時(shí)，由限速閥提供背壓，控制回油流量，使截割部平穩(wěn)下降。當(dāng)截割部不動作時(shí)，由液控單向閥鎖住油缸活塞，阻止截割部下降。

在機(jī)器運(yùn)行工作時(shí)，截割部下降會出現(xiàn)突然停止，再下降，再突然停止的運(yùn)動反復(fù)間斷現(xiàn)象，由于懸臂很長，因此，對機(jī)器振動很大，長期工作后會造成機(jī)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(jìn)機(jī)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(shí)，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(dāng)液控單向閥開啟時(shí)，限速閥的開口已開啟較大，不能及時(shí)提供有效的背壓來消除壓力變化現(xiàn)象。下面對該機(jī)構(gòu)回路進(jìn)行粗略計(jì)算。掘進(jìn)機(jī)截割部油缸受力圖，見圖二.（以下計(jì)算不計(jì)摩擦等其他阻力）

圖2、掘進(jìn)機(jī)截割部油缸受力圖

從圖2對N點(diǎn)取矩 PL1+FL2=0

式中P-----截割機(jī)構(gòu)重量，P=7t

L1----截割機(jī)構(gòu)重心與 N點(diǎn)距離，L1= 1800mm

F——升降油缸活塞桿作用于懸臂支點(diǎn)之力

L2——升降油缸活塞桿與 N點(diǎn)距離，L2= 480mm

實(shí)際使用時(shí)，L1與L2是個(gè)變量。

活塞桿上受力F=-F=PL1/L2=26.25t

截割機(jī)構(gòu)有兩個(gè)升降油缸，缸徑φ=180mm，由于截割機(jī)構(gòu)的重力使液控單向閥中導(dǎo)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(jié)構(gòu)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(shí)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(dǎo)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(yù)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(yīng)用

平衡閥是一種壓力閥，用于控制對雙向執(zhí)行原件回油的側(cè)壓力。它以其設(shè)定的壓力要求回油的閉鎖，（設(shè)定壓力約大于最大負(fù)載壓力的15%）并克服移動負(fù)載的壓力，更合理的解決了油缸下降動作平穩(wěn)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(tǒng)壓力的沖擊和對機(jī)身振動的影響，有效的提高了掘進(jìn)機(jī)作業(yè)中的安全性和穩(wěn)定性。

3.2改進(jìn)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(shí)液壓系統(tǒng)壓力變化的現(xiàn)象，利用平衡閥隨負(fù)載變化改變其錐閥開啟度的平穩(wěn)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(wěn)下降，當(dāng)回路不工作時(shí)，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(jìn)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(jìn)后截割部升降控制液壓回路示意圖

4、改進(jìn)后效果

改進(jìn)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(wěn)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(tǒng)壓力的沖擊和對機(jī)身振動的影響，有效的提高了掘進(jìn)機(jī)作業(yè)中的安全性和穩(wěn)定性。

5、結(jié) 語

根據(jù)朱家灣煤礦EBZ-160型掘進(jìn)機(jī)在井下使用的實(shí)際情況，通過對平衡閥在截割部升降回路系統(tǒng)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(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了截割部的平穩(wěn)升降，同時(shí)也簡化了液壓系統(tǒng)。經(jīng)過實(shí)踐檢驗(yàn)，性能穩(wěn)定，運(yùn)行平穩(wěn)，至今未出現(xiàn)任何問題，給井下綜掘工作帶來了很大的經(jīng)濟(jì)效益和安全效益。

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