史永生

（安徽開發(fā)礦業(yè)有限公司，安徽 霍邱 237462）

由于中深孔鑿巖鉆孔的需要，安徽開發(fā)礦業(yè)有限公司引進(jìn)了瑞典安百拓公司（原阿特拉斯公司）制造的11 臺Simba_H1354 中深孔鑿巖臺車。該型臺車集機(jī)、電、液、氣、內(nèi)燃于一體，有著效率高、污染低、作業(yè)安全、機(jī)械化程度高等特點，符合當(dāng)前礦山鑿巖臺車自動化、環(huán)保化、多樣化的發(fā)展趨勢，受到國內(nèi)眾多礦山的青睞[1-2]。但從該臺車在礦區(qū)的使用情況看，隨著使用年限增長，受井下惡劣環(huán)境影響，液壓系統(tǒng)多次發(fā)生內(nèi)泄，鑿巖效率受到影響，工作主泵的損壞頻率明顯增加，備件成本大幅上升。本文分析了該問題產(chǎn)生的原因，并提出了相應(yīng)的改進(jìn)方案。

1 問題分析

安百拓Simba_H1354 鑿巖臺車液壓工作系統(tǒng)主要功能包括鑿巖機(jī)的沖擊、推進(jìn)、回轉(zhuǎn)等。主要鑿巖機(jī)工作液壓系統(tǒng)中動力供油部分的原理圖如圖1 所示，其動力來源于A10 V 變量液壓雙聯(lián)泵，雙聯(lián)的兩個泵排量分別為100 mL/r 和71 mL/r，其中100 mL/r 的主泵主要為推進(jìn)機(jī)構(gòu)、沖擊機(jī)構(gòu)提供動力油，71 mL/r 的副泵為回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)提供動力油，二者由一個55 kW的電機(jī)共同帶動。

圖1 液壓系統(tǒng)動力供油部分原理圖

在實際的鑿巖作業(yè)過程中，推進(jìn)和沖擊機(jī)構(gòu)均需要很大的液壓流量，尤其在進(jìn)行硬巖或者鑿入深度大時，調(diào)節(jié)到高沖擊和高推進(jìn)模式后，工作主泵處于滿負(fù)荷工作狀態(tài)，井下環(huán)境惡劣，加上液壓油的品質(zhì)問題等原因共同作用，導(dǎo)致沖擊和推進(jìn)系統(tǒng)中的電磁閥等元件易發(fā)生內(nèi)泄，或者工作主泵出現(xiàn)內(nèi)泄，無法保證推進(jìn)和沖擊的工作壓力，出現(xiàn)鑿巖效率大幅降低的情況。工作主泵的使用壽命受到嚴(yán)重影響。從實際使用過程看，雙聯(lián)泵中用于給回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)提供動力的副泵則很少出現(xiàn)該情況。因此，主泵消耗數(shù)量遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于副泵，設(shè)計可以使用2年以上的泵，在工作1年左右就需要更換，由此造成的備件消耗量巨大。

同時，隨著鉆進(jìn)深度的增加和接桿次數(shù)的增多，能量損失加大，鉆孔效率逐漸降低。對于礦區(qū)特定硬度的礦石，為了保證鉆孔效率，鑿巖機(jī)單次沖擊能的要求更高。

2 改進(jìn)方案

通過技術(shù)人員分析，在系統(tǒng)滿載大負(fù)荷工作時，目前采用1 個55 kW 電機(jī)同時帶動雙油泵提供動力的系統(tǒng)設(shè)計無法滿足推進(jìn)和沖擊時的壓力需求，導(dǎo)致鑿巖效率降低，系統(tǒng)內(nèi)泄導(dǎo)致主泵使用壽命下降。因此，本文從沖擊和推進(jìn)的動力液壓系統(tǒng)上進(jìn)行改進(jìn)，為鑿巖機(jī)沖擊機(jī)構(gòu)增加單獨的動力供油系統(tǒng)方案，實現(xiàn)了優(yōu)化改造。改動后的工作液壓系統(tǒng)供油部分原理圖如圖2 所示。

圖2 改進(jìn)后的液壓系統(tǒng)動力供油部分原理圖

采用雙電機(jī)泵供油方案，保留現(xiàn)有臺車上的55 kW 主電機(jī)帶100 mL/r+71 mL/r 泵的動力系統(tǒng)，但該系統(tǒng)中100 mL/r 泵僅給推進(jìn)機(jī)構(gòu)和其他輔助油路供油， 71 mL/r 泵仍給回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)供油。同時，額外增加一套55 kW+ 100 mL/r 的電機(jī)泵組單獨給沖擊機(jī)構(gòu)供油，新增沖擊電機(jī)泵組如圖3 所示。這樣也能彌補(bǔ)液壓系統(tǒng)的泄漏，使沖擊機(jī)構(gòu)中有足夠的壓力油。相同功率的電機(jī)和相同排量的泵雖然在功率上有一定富余，但可以保證備件的互換性。同時，為減少系統(tǒng)發(fā)熱，對油箱進(jìn)行改動，改動后的油箱如圖4 所示。該油箱增加了100 L 容量，同時重新連接沖擊機(jī)構(gòu)的進(jìn)回油管路。按作業(yè)工序的要求，增加延時繼電器，使兩個電機(jī)按順序啟動，沖擊電機(jī)較推進(jìn)電機(jī)延時8 s 啟動。采用雙電機(jī)后，負(fù)載功率增大，動力電纜相應(yīng)變更為截面規(guī)格為70 mm2的電纜。

圖3 新增沖擊電機(jī)泵組

圖4 改動后的液壓油箱

3 改造效果

Simba_H1354 鑿巖臺車采用雙電機(jī)泵工作系統(tǒng)方案完成改造后，從使用效果上看，系統(tǒng)的可靠性得到提高，工作效率得到提升，設(shè)備的利用率和備件消耗顯著降低。具體表現(xiàn)有三點。

一是出現(xiàn)工作液壓系統(tǒng)中電磁閥內(nèi)泄、主泵壓力低等故障的頻率大幅降低，液壓系統(tǒng)穩(wěn)定工作的時間延長，降低了臺車維修停機(jī)時間，提升了工作效率。二是對沖擊機(jī)構(gòu)采用單獨的電機(jī)泵提供動力油后，沖擊性能改善，鑿巖效率得到大幅提升。三是液壓工作系統(tǒng)的備件消耗費用顯著降低，鉆頭、鉆桿等鉆具的消耗與之前相比，每月可節(jié)省三分之一的用量，經(jīng)濟(jì)效益明顯。經(jīng)收集和統(tǒng)計，改進(jìn)前后的備件消耗如表1 所示。從備件消耗來看，單臺車改造成本為3.4 萬元，相對于備件消耗的減少，實際改造從臺車長時間的使用效益來說是成功的。

表1 改進(jìn)前后備件消耗對比

4 結(jié)論

Simba_H1354 鑿巖臺車出現(xiàn)液壓工作內(nèi)泄問題，導(dǎo)致鑿巖效率降低、備件成本高等。本文在原車液壓工作系統(tǒng)的基礎(chǔ)上提出了采用雙電機(jī)提供動力的改造方案，有效提高了鑿巖效率，并降低了備件成本。