鄧建飛

（太原理工大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院，山西太原 030024）

0 概述

全液壓鉆石采煤機(jī)在薄煤層和極薄煤層有著優(yōu)秀的開采能力，同時(shí)對邊角煤以及頂板松軟破碎煤層也都具有優(yōu)秀的開采能力。在開采施工和應(yīng)用的過程中還能實(shí)時(shí)回收各種類型的煤柱。

1 全液壓鉆式采煤機(jī)

在施工過程中，優(yōu)秀的施工能力能夠極大地節(jié)省開采過程中的人工成本，降低能源消耗，把握整體開采工程的順利進(jìn)展，提升開采速度和質(zhì)量。一般情況下，全液壓鉆石采煤機(jī)能夠根據(jù)自身的工作原理發(fā)揮綠色環(huán)保的開采技能和標(biāo)準(zhǔn)。在不斷運(yùn)用全液壓系統(tǒng)的運(yùn)行原理過程中，能夠?qū)崿F(xiàn)無人狀態(tài)的全自動開采。系統(tǒng)采用的是MZY425型全液壓鉆式采煤機(jī)[1]，全程采用交流變頻調(diào)速系統(tǒng)進(jìn)行控制。采煤深度基本控制在0.4～0.6 m，采煤上下角范圍標(biāo)準(zhǔn)20°。采煤機(jī)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)是經(jīng)過了專業(yè)設(shè)計(jì)和精心改良的經(jīng)驗(yàn)結(jié)果，包括推進(jìn)機(jī)構(gòu)、支撐機(jī)構(gòu)、截割機(jī)構(gòu)、機(jī)架和液壓系統(tǒng)等相關(guān)部分。其中截割機(jī)是采煤機(jī)的主要工作部件，主要由鉆頭、鉆桿和驅(qū)動液壓馬達(dá)組成。鉆頭的工作流程是先使鉆頭鉆進(jìn)煤礦層進(jìn)行采煤工作，挖出來的煤經(jīng)過螺旋葉片進(jìn)行輸送和傳導(dǎo)。全液壓鉆式采煤機(jī)如圖1所示。

2 全液壓鉆式采煤機(jī)工作原理

（1）按照最基礎(chǔ)的螺旋鉆開采技術(shù)，能夠與開采的應(yīng)用過程進(jìn)行有效的運(yùn)用，應(yīng)用煤礦的有利資源對開采的模式進(jìn)行調(diào)整。在應(yīng)用鉆桿中的螺旋葉片的轉(zhuǎn)動模式進(jìn)行輸出[2]，煤炭被輸出管孔后，通過刮板將煤收集，轉(zhuǎn)運(yùn)到礦井之外。

圖1 全液壓鉆式采煤機(jī)

（2）采煤機(jī)應(yīng)用的一個(gè)孔狀表現(xiàn)的煤礦資源開采完畢后，需要選擇新的孔內(nèi)進(jìn)行開采。針對具體的位置和煤礦的探測對新管孔進(jìn)行有效的鉆頭定位。

（3）鉆式采煤機(jī)的采出率相對較高，在相鄰孔之間控制煤源之間的距離，能有效提升采出率。同時(shí)采煤機(jī)采出煤礦率越高，其工作完成后的穩(wěn)定性就越強(qiáng)。

（4）當(dāng)孔距達(dá)到一定長度或鉆孔的工作結(jié)束以后，就需要拆除鉆桿。

（5）退鉆桿的環(huán)節(jié)十分耗時(shí)，需要花一些時(shí)間控制鉆桿從鉆孔中全部退出。使其與相鄰的工作保持一致。

鉆采工作面設(shè)備布置如圖2所示，鉆機(jī)式采煤機(jī)在工作面中工作狀態(tài)如圖3所示。

圖2 鉆采工作面設(shè)備布置

圖3 鉆機(jī)式采煤機(jī)在工作面中工作狀態(tài)

3 全液壓鉆式采煤機(jī)液壓系統(tǒng)（圖4）設(shè)計(jì)

3.1 油路以及動作回路的設(shè)計(jì)

3.1.1 主油路設(shè)定

2臺YB280S-4型75 kW電機(jī)進(jìn)行帶動，再附加2臺主油泵工作，在系統(tǒng)中充當(dāng)主油路，在高壓油的運(yùn)轉(zhuǎn)中，按照馬達(dá)的旋轉(zhuǎn)進(jìn)行機(jī)械的配合，運(yùn)用驅(qū)動的工作原理進(jìn)行鉆桿的轉(zhuǎn)動和應(yīng)用。在轉(zhuǎn)動的過程中對轉(zhuǎn)速應(yīng)用范圍做好控制，一般情況下在55～65 r/min[3]。在控制的范圍內(nèi)需要對回路進(jìn)行動作設(shè)定，但是很多轉(zhuǎn)速的調(diào)節(jié)不能夠超過上面應(yīng)用的具體范圍，否則在施工控制的過程中會出現(xiàn)問題。對于油路系統(tǒng)的工作壓力也需要進(jìn)行有效的范圍設(shè)定和應(yīng)用監(jiān)管。在主要溢流閥的控制過程中，回油環(huán)節(jié)能夠?qū)鋮s器的冷區(qū)進(jìn)行合理的溢出，滯后在進(jìn)行過濾器的二次進(jìn)油，保證了輸出的質(zhì)量。變量泵的定量標(biāo)準(zhǔn)能和馬達(dá)匹配產(chǎn)生差異，在問題中需要依據(jù)主要油泵配合馬達(dá)來完成工作。

圖4 全液壓鉆式采煤機(jī)液壓系統(tǒng)原理

3.1.2 副油路設(shè)定

由電機(jī)和聯(lián)軸器組成整個(gè)針對附油泵的控制系統(tǒng)。需要1臺TB225S-4型37 kW電機(jī)，控制副油路進(jìn)行合理分配調(diào)整。通過輸出管把高壓油傳輸?shù)綋Q向閥，在經(jīng)過推進(jìn)和支撐以及穩(wěn)定鉆桿的幾個(gè)步驟進(jìn)行，以保證系統(tǒng)供油的正常運(yùn)行。在應(yīng)用的過程中需要對換向閥的位置進(jìn)行調(diào)整。在油經(jīng)過換向閥以及過濾器回路油箱的過程中，會出現(xiàn)泵油的現(xiàn)象。因此需要換向閥在工作中進(jìn)行換向推閥促進(jìn)油缸的運(yùn)行。運(yùn)行標(biāo)準(zhǔn)的油路壓力的技術(shù)調(diào)整，針對桿腔提供油路以及油缸的活塞方向配合。根據(jù)完成退鉆的工作狀態(tài)，保證油缸在工作中不產(chǎn)生漏油現(xiàn)象，同時(shí)要確保液壓鎖的安置。

3.1.3 執(zhí)行機(jī)構(gòu)確認(rèn)

通常情況下，螺旋鉆桿是應(yīng)用液壓馬達(dá)驅(qū)動進(jìn)行方向旋轉(zhuǎn)的工作原理。通過動力傳送，達(dá)到循環(huán)的運(yùn)動模式。在運(yùn)行的過程中，需要按照支線運(yùn)行的標(biāo)準(zhǔn)和狀態(tài)進(jìn)行。在循環(huán)的運(yùn)動模式下完成有效的單活塞桿液壓缸的直驅(qū)原理。

3.1.4 設(shè)定液壓馬達(dá)動作回路

由于螺旋桿的結(jié)構(gòu)因素，使其在工作中以正向的模式運(yùn)行，因此，液壓馬達(dá)僅僅按照單向旋轉(zhuǎn)進(jìn)行動力傳輸，這在一定程度上節(jié)省了反向的功率和動作時(shí)間，可以在穩(wěn)定性和效率中進(jìn)行有效提升。系統(tǒng)在此時(shí)進(jìn)行系統(tǒng)保護(hù)中對制動部件進(jìn)行合理保障的同時(shí)，能夠滿足整個(gè)傳動系統(tǒng)的安全運(yùn)行保障。

3.1.5 推進(jìn)缸動作回路

在推進(jìn)缸動作回路中進(jìn)行系統(tǒng)的回路設(shè)定，保證回路節(jié)流在運(yùn)行中的適當(dāng)調(diào)節(jié)。針對推進(jìn)缸體在進(jìn)鉆工序中的應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)，完成了一部分大量供油標(biāo)準(zhǔn)?；芈穼τ谒俣群头€(wěn)定性的要求相對較高，針對回路節(jié)流的應(yīng)用范圍和方法的實(shí)施，能夠滿足對回路問題進(jìn)行合理的技術(shù)性解決。

3.2 電磁鐵的工作狀態(tài)

3.2.1 機(jī)器的正常運(yùn)行

機(jī)器工作中，通過轉(zhuǎn)換開關(guān)進(jìn)行電路的聯(lián)通和控制。在電磁鐵YA2的接線聯(lián)通過程中，通過電磁鐵的應(yīng)用，通過發(fā)信開始向下位移。在壓力油路暢通的情況下進(jìn)行整體的系統(tǒng)工作和技術(shù)性調(diào)節(jié)。

3.2.2 調(diào)斜與支撐的管理

在工作運(yùn)行中，當(dāng)開關(guān)處于“支撐”狀態(tài)時(shí)，需要通過電磁鐵進(jìn)行電磁訊號聯(lián)通，在操作的過程中，對換向閥位移進(jìn)行一側(cè)中間位置對位，兩邊的油路經(jīng)過換向閥的分流傳送到油箱中，在保證機(jī)能標(biāo)準(zhǔn)的情況下實(shí)現(xiàn)溢流閥控制的整個(gè)過程。

［1］吳超.采煤機(jī)液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與應(yīng)用［J］.產(chǎn)業(yè)與科技論壇,2014（16）:61-62.

［2］徐明陽,李文亮,徐培,等.淺析 MZ110/235 螺旋鉆削式采煤機(jī)［J］.煤礦現(xiàn)代化,2015（1）:87-88.

［3］吳新生,陽東山.基于Automation Studio的造紙機(jī)液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)與仿真［J］.計(jì)算機(jī)與現(xiàn)代化,2015（8）:29-31，66.