賀亞軍

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

引言

懸臂式掘進(jìn)機(jī)是井下機(jī)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(jìn)、較強(qiáng)的適應(yīng)力等優(yōu)勢(shì)被我國(guó)機(jī)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(shì)下，懸臂式挖進(jìn)機(jī)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(jìn)機(jī)的工作原理

目前，懸臂式掘進(jìn)機(jī)主要分為行走部和工作部?jī)蓚€(gè)部分。對(duì)于行走部主要是由履帶行走機(jī)構(gòu)組成。而工作部則分為工裝機(jī)構(gòu)以及輔助機(jī)構(gòu)兩大部分組成[2]。懸臂式掘進(jìn)機(jī)的整體運(yùn)行工序首先為電機(jī)帶動(dòng)液壓泵驅(qū)動(dòng)行走馬達(dá)，從而移動(dòng)整個(gè)履帶，其次使整機(jī)進(jìn)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(jìn)，從而對(duì)其進(jìn)行水平截割，當(dāng)達(dá)到最大擺動(dòng)角時(shí)進(jìn)行升降工序，從而保證截割頭可以以垂直的方向進(jìn)行一定高度的截割，在進(jìn)行截割后的煤炭經(jīng)裝運(yùn)機(jī)進(jìn)行輸送，并完成整體的懸臂式掘進(jìn)機(jī)工作環(huán)節(jié)。

2 懸臂式掘進(jìn)機(jī)的液壓系統(tǒng)原理工序

2.1 系統(tǒng)原理

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

2.2 回路設(shè)計(jì)

目前，我國(guó)懸臂式挖進(jìn)機(jī)技術(shù)所需要執(zhí)行的元件過(guò)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(dòng)力源，并將其一聯(lián)作為裝載機(jī)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(gè)馬達(dá)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(jìn)行壓力控制[5]。裝運(yùn)機(jī)構(gòu)主要是通過(guò)變量泵提供壓力油，采用星輪馬達(dá)進(jìn)行驅(qū)動(dòng)，從而完成對(duì)煤渣落料的輸送，兩組馬達(dá)一同使用并聯(lián)回路通過(guò)多路閥進(jìn)行控制，從而進(jìn)一步實(shí)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(jī)制來(lái)進(jìn)行制動(dòng)，在進(jìn)行具體截割時(shí)需要保證整機(jī)的有效支撐以及其中的制動(dòng)缸與行走馬達(dá)進(jìn)行合理并聯(lián)，打開(kāi)多路閥，通過(guò)工作人員對(duì)多路閥進(jìn)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(jìn)機(jī)在具體運(yùn)行時(shí)出現(xiàn)失誤。

3 懸臂式挖進(jìn)機(jī)工作參數(shù)計(jì)算

3.1 馬達(dá)匹配計(jì)算

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

式中：?jiǎn)蝹?cè)履帶阻力T1為110 kN；η1為履帶鏈傳動(dòng)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(jī)的速比，取215；r為驅(qū)動(dòng)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(shí)，實(shí)驗(yàn)人員取行走回路的運(yùn)行壓力Δp=21.5 MPa，ηm為運(yùn)行效率，0.90，帶入其馬達(dá)排量的公式得實(shí)際選用的馬達(dá)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(jìn)機(jī)的一系列參數(shù)可知，選型號(hào)為A2FE 160/61W-VZL100的馬達(dá)。

3.2 馬達(dá)合理選用的實(shí)驗(yàn)計(jì)算

由于懸臂式挖進(jìn)機(jī)在進(jìn)行工作時(shí)需要具備的額牽引力要滿(mǎn)足挖進(jìn)機(jī)的最大坡度要求，因此型號(hào)EBZ160的懸臂式挖進(jìn)機(jī)的最大設(shè)計(jì)爬坡度數(shù)為18°，在進(jìn)行原地轉(zhuǎn)向工作時(shí)需要承受的具體牽引力公式為：

式中：θ為設(shè)計(jì)爬坡坡度，18°；G為整機(jī)的重力，450 kN；L為單側(cè)履帶板接地長(zhǎng)度，2 570 mm；f為地板滾動(dòng)摩擦系數(shù)，0.24，μ為履帶機(jī)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(shí)，單側(cè)履帶負(fù)載轉(zhuǎn)矩Mr2=T1×r=87 kN·m，馬達(dá)輸出轉(zhuǎn)矩，選配的行走馬達(dá)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(shí)，專(zhuān)業(yè)的實(shí)驗(yàn)工作人員將發(fā)動(dòng)機(jī)的實(shí)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(dá)流量的具體公式為L(zhǎng)/min，液壓馬達(dá)的轉(zhuǎn)速最大值r/min，整機(jī)的最大行走速度m/min?？芍x馬達(dá)滿(mǎn)足最大行走速度7 m/min的要求。

4 結(jié)論

通過(guò)對(duì)EBZ160懸臂式挖進(jìn)機(jī)液壓系統(tǒng)的實(shí)際運(yùn)行參數(shù)數(shù)據(jù)以及工作原理進(jìn)行深層次的分析，可知該系統(tǒng)不僅可以承擔(dān)較強(qiáng)的壓力，而且具有良好的集成度以及可靠性。