液压支架可靠性和快速移动的技术途径.pdf

2 0 0 1年 第 1 2 文章编号 1 0 0 3 ． 0 7 9 4 c 2 0 0 l 】 1 2 - 0 0 4 5 ． 0 3 液压支架可靠胜和快速程动的技了 l c 途径 何彦海 ．李海 明．闫文泉 ．李四 明．李计 明 ．靳典有 ．刘亿慢 阳泉煤业 集 团有限责任公 司 五矿 ，山西 阳泉 0 4 5 7 ． 9 摘要 分析 了支架液压 系统故障的形式及鼻原 因， 提 出提 高液压 支架可靠性和快速移动的 技 术途径 。 关键词液压支架；可靠性；移架速度；改进 中图号 T D 3 5 5 ． 4 文献标识码 B 1 引言 液压支架快速移架的液压系统台理设计将是提 高单产的关键， 是高效 的可靠途径。 随着大功率 、 大 截深、 高截削速度采煤机的应用， 移架速度缓慢已是 限制单产能力和支架防止顶板塌落的“ 瓶颈”因素。 据统计． 液 压支架工作过 程中发生的故障， 8 0 ％ 左 右是液压系统故障 ， 而故障本来 是比较容易预防和 避免的。 因为这些故 障绝大部分是由乳化液 中的颗 粒性杂质达不到规定要求造成的。 随着产量的不断 提高， 移架速度和单产能力 、 经济效益之间的矛盾尤 为突出， 因此支架快移势在必行． 一方面现有液压支 架完成降架 、 移 架、 升架 的循环时 间平均每架 长达 2 5 s ， 而大功率采煤机则以6～1 0m ／ rai n 的牵引速度 截煤 ， 因而其通过每架的时间仅为 91 5 s ， 如此慢 的移架速度直接影响着采煤机与工作面工效的充分 发挥； 另一方面在移架速度如此慢的情况下 ， 为缩短 循环时同， 只有采用分段同时移架 ， 这样， 虽一再加 大乳化液泵的公称流量并加大进 、 回液管直径 ， 仍显 示液压支架系统流量供给不足的现象。 本文以WR B 乳化液泵支架液压系统为例． 来说 明提高液压支架可靠性和快速移动的技术途径。 2原因分析 影响支架液压系统可靠性是由元件出现故障引 起的， 主要原因是因为污染物含量高． 其具体情况如 表 1 所示。 裹 1 液压元件故障爱其原因 Ta b． 1 F a u R l u g鼬di t sr e 咖o fh I ct I 粗嘲 ‘ 元件故摩 敞摩原因 ； 他 札 械 性 故 障 。 。 后要改造其他回路 ． 可以选择输入输出点数较多的 P L C ， 或者增加扩展单元。 2 继 电器选 型 由于 z J 2是因 Z l l 触 点不 足而增加 的 ， 其 动作关 系与 Z J 1 一致 ， 所以 2 个继电器改造时可以台并为 1 个 ， 相应地， 其梯形图及语句也作 了相应的改变。 因 此Z J 1 、 F J 1 应选为具有常开点4 d “ 、 常闭点2 个的2 2 0 V继 电器 。 3 改造后的硬件接线 按图4接线后 ， Z J 1 ． F J 1的常开点、 常闭点按照 原理图中的要求接线 ． 不必做大改动 ， x 0一x 5分别 接 J Z K 1 ． 4 Q A ． J Z K 2 ． 6 Q A ， X C J ， 利用编程器输人控制 语句 ， 接通电源 P L E即可投入使用。 田 3硬 件接线田 F i g ． 3 Di a g r a m o fh a r dwa r e 作者简介时均全． 1 9 7 [ 年生、 助理工程师． 1 9 9 6 年毕业于山东 科技大学机械电子工程系． 一直从事雠矿机电运转技术工作。 收稿 日搠 2 0 0 1 ． 1 0 - 0 3 P LC t e c hn o l o g y t r an s f o r m 0 f T KD A e l e c t r i c c o n t r o l s y s t e m S i l l J u n ． q u a n ． G ON G S h ag - q l a o ． WA N G Z h e n - l i n c S h a n d ,c ,n g P m v i n e e H a r L Mi n e ， Z o u e k e t g 2 7 3 5 L 7 ． C h i n a Ab s t r a c t Th i s口 a p e r i n t r o d u c e s t h e p r o c e s s o f P L C t e c h n o l o g y t r a n s f o r m o f a p a r t o f C o l l t rol l i n e a c e o r d i n g t o c o mmu t at i o n lt u r n o f T KD- -A e l e c t r i c c o n t r o l s y s t e m． Ke y wo r d s T KD -- A； P L C； p g r a mme c o mp o s i t i o n 维普资讯 煤 矿 机 械 1 年第 】 2期 影响液压支架的推移速度有以下原因 】 窜液对移架速度 的影响 现有操纵 阁在使用中出现窜液较多 ， 其现象主 要有 2种 即阀与阀之间的窜液， 阗的高低压之间的 窜液。 究其原因 ① 操纵阀与钢球频繁受高压的冲 击， 磨损严重造成间隙加大， 密封破坏。 ② 配件质量 问题及安装质量问题 。 当综放面投产开始截煤时， 支 架工就反映拉架“ 设劲 ” ， 故液压 系统窜液是影 响移 架速度的一个原因。 2 胶管的直径过小 乳化液泵排 出的有效流量通过支架 的主干胶管 使液压支架获得适当的移架速度 。 胶管截面越小 ， 液 体在管内的流速就越高。 则阻力损失就越大 ， 有时由 于压力过大． 还 会造成胶管 破裂。 通常在管路设计 时， 将主管路流速 “ 限制在 2 5 m ／ s ， 其主胶管直径 d 2 9 4 6 mr i | V oU口 式中0 乳化液泵额定流量 ． p 2 0 0 L ／ ra i n 因而在采用流量泵与操纵阀后， 原来选择的 忆5 m i t t 主进液干路管， 实践证明偏小 ， 造成流量 降 低和能量损耗 ， 直接影响 了移架速度 因此选用 2 m m的高压胶管较为合适 。 3 堵塞造成流量的减小 支架进液过滤器及泵站的吸液 断路器堵塞 ， 造 成流量减小。 如图 l 所示 液压支架原供液系统 ， 进 、 回液截止阎只有在检修本架时才予以关闭， 平时 处于常开位 ， 由于支架进液 口的平面截止阗及过滤 器安装在支架连杆机构的后方， 检修空间小 ， 且数量 又多 每个工作面大约 1 0 0架 ， 检修操作极不方便 ， 致使过滤器长期得不到清洗 ， 过滤网堵塞 ， 造成支架 供液受阻， 从而使支架的移动速度变慢。 3 l 皋 t 周 1 液压支架原供液系统圈 F i g ． 1 Ol df e e d s y s t e m o fh y d r a u l i c s u p p o r t 1 。 过滤器2 ． 藏止阀3 、 回蔽单向阀4 ． 低压安全煳 3 支架液压系统可靠性和快速移动的技术途径 1 液箱箱盖改为固定封r 式箱盖 ， 并进行可 靠密封， 以避免随意敞开使空气中的杂质进入液箱， 同时 ， 为满足液面变化的要求 ， 开设 l 、 2个装有空气 滤清器的呼吸孔。 泵站工作在含有大量粉尘的空气 巷道中 ， 投易进入开放式液 箱而污染乳化液。 因此 ， 从空气中滤踪这些污染物要 比从液体中滤除容易得 多。 2 选用精度高 ， 纳污量大的高压滤清器。 泵站 原选用 wV H 2 5 0 x 8 0 F高压过滤器 ， 其过滤精度为 8 0 。 由于支架液压系统工作的压力较高， 其液压 元件大多对污染物的敏感性较高。 为此， 采用 4 0 的过滤器更有利于提高液压支架元件 的工作性能、 可靠性和使用寿命 3 为改变进液截止阀后面的过滤器长期得不 到清洗的现象， 笔者建议改变原供液系统 ， 采用新的 液压系统 见图 2 。 新的系统在 工作面采用环形供 液 ， 每架安装上进液三通过滤器和回液三通单 向阁。 在工作面尾部的高压胶管上装设 船2 r m 截止阀 在 高低压管路问安装 I 9 r m 的截止阀。 正常工作状态 为截止阀3 开通、 截止阀4 关闭。 当需检修肘 ， 关闭截 止阀 3 打开截止阀4 ， 高压液体通过全工作面所有进 液三通过滤器来冲刷主干管道， 虽后 经过截止阅 4 进入 把8 m n l 回液管， 这样就能把留在进液三通过滤 器过滤网上的杂质颗粒冲回泵站 液箱的过滤槽 内。 从而消除支架供液时园管道受阻液流不畅的现象。 同时安装回液三通单 向阀， 还能防止因操作阀不 归 零位， 在清洗进液主干路管时支架的误动作现象。 一同左 1． 同左 一 一 围 2 改进后的液压 幕统周 Fi g ． 2 Hy d r a u l i c s y s t e m d i a g r a m a f t e r i mp r o v e d 1 ． 三通过撼器 2 ． 三通单向阀 3 ． 1 9截止窖 马 4帕2 截止窖 马 5 ． 片阔6 ． 截止翊 4 对于影响快速移架 的操纵阀窜液问题 ， 一 方面保证购件质量， 另～方面对原供液方式进行改 进， 原进液截止阀与操纵片阀 5均为分离元件， 布置 在远离片阀的位置 ， 操作极为不便， 高压下球形截止 阔转动极为费力 ， 平面截止阀又需转动多圈也费力 费时。 现在 不用与操纵 片阀一样且在一起的手把式 截止阀 6 原理图见图 2虚线框 手把式截止阀的液 压系统 ， 操纵完片阀后再顺便关闭手把式截止阀， 可达到在一常闭状态使用。 因为每架从片阀 I 4个隔 离阗降为手把式截止阀的一个隔离 阀， 只有打开操 纵阀才拔得高压液体。 这样， 使原来由于操纵阀的隔 离阀多达 l 4 0 0 个事故点造成的窜液问题 得 到根本 一 维普资讯 2 0 o 1 年第1 2 塾 文章编号 1 0 0 3 ． I a 0 0 t 1 2 - 0 0 4 7 ． 0 2 X 5 3 K主轴箱齿轮断齿的分析及处理 4 7 薛艳玲 永煤集 团机 电制惨厂 ，河南 永城 4 7 6 6 0 摘要通过对主轴箱齿轮主要损坏形式的分析 ． 采取 了一种改进措施 ， 有效地解决了主传动 齿轮副经常 出现断齿的问题。 关键词铣床；齿轮断齿；处理 中图号T H 1 3 2 ． 4 1 文献标识码 B 1 问题的提出 我厂使用的一台 x 5 3 K立式铣床在使用过程 中 主传动箱中齿轮副经常出现断齿现象。 直 接影响 了 生产的顺利进行。 经过几年来对失效损坏的齿轮进 行统计分析及齿断面进行认 真观察和分析发现 ， 轮 齿折断多发生在 Ⅲ 轴的输入及输 出齿轮副中最薄 弱环节处的齿轮上。 其断口切面均属疲劳裂纹， 按主 传动的输出扭矩计算其输出齿轮副降速档的齿轮接 触应力 d H ／ P c l z r 计算依据 机械零件 一 书一 高等教育 出版社 。 其计算值均超过 齿轮材料 4 o c t 的许用接触应力值。 观察其点蚀情况 ， 斑点均 布在靠近节圆的齿根间齿 面上 ， 而齿宽方 向有明显 疲劳源及其扩展迹线。 这说明在机床工作时 ， 特别是 加工毛坯件的重载断续切削过程中， 齿面承受着过 大的j 中 击载荷 ， 甚至瞬时 的冲击值超过其材料极限 应力值． 这样在 j 中击载荷的循环作用下 ， 使得裂纹不 断扩展和延伸， 最后导致轮齿折断。 2解决措施 1 提高主传动的平稳性 ， 减少断续切削冲击 负荷 ； 同时应降低节圆和齿根圆处的接触应力 ， 使其 在选用材料许用值范围内。 主传动系统中， 当主轴转 动时， 进行主轴停车必然使主轴断电， 这时由于整个 系统回转件惯性的作用， 在制动时必然会产生剧烈 冲击 ， 从而使啮合齿轮 l 起激烈的撞击， 甚至发生断 齿 。 我们知道 ， 当电机功率一定时， 其传动轴的计 算 扭矩与转速成反比。 因此， 在主轴计算转速范围内 ， 传动轴应处于较高转速下工作为好。 机床原设计 中， 主传动 系统有 四级重复 转速。 变速 机构采用 i 1 7 ／ 4 8也可以满足原来 的主轴转速。 这时传动 轴 Ⅲ 的扭矩由 1 4 2 5 N m降至 5 儡 N m， 这样 Ⅲ轴的传动剐 度明显增强 了。 2 随着刀具 材料的发展， 其切削速度都有普 遍提高的趋势。 因此 ， 在对主传动系统进行改装设计 时 ， 将主运动参数做适当的调高 。 规定其最低转速为 3 0 r ／ ra i n ； 最高转速为 2 0 0 0 r ／ ra i n ， 将定比传动机构 基本组 的传动 比 2 1 ／ 6 5改为 i2 7 ／ 5 3 ， 变速 组及增倍组保持原结构形式 ， 不做大的改动。 即更换 了 I轴和 Ⅱ轴上的一对齿轮副。 3 鉴于 X 5 3 K铣床在重载高速断续切削条件 下主传动系统不平稳 ， 有较强 的撞击现象 ， 为降低其 影响程度 。 将原机床 Ⅲ 一Ⅳ 转动轴问的一对直齿圆 解决 。 4结语 通过对 以上移架液压系统 的改进 ， 并经煤矿井 下实际运行 。 取得 了良好的技术效果 ． 证明改进是非 常必要 的， 保证支架液压系统的可靠和快速移动， 而 只有当系统正常有效地工作， 才能提高工作面单产 能力和经济效益。 作者简舟坷彦悔， 1 9 6 8 年生， 机械工程师， 1 9 9 1 年毕业于山西 矿业学院矿山机械专业 ． 现在阳煤集团五矿机运区从 事拄术管理工 作。 收稿 日期 2 0 0 1 - 0 9 - 1 0 Te c h ni c a l c h a n n e l o f t h e r e l i a bi l i t y a nd v e l o c i t y o f t he mo v e me n t a bo u t h y d r a u l i c s u p po r t l i E y m a - h a i ． L I Ha i - n d n g ． Y A N We n - q u a n ． L I I l g ， U 弘 I l g ． J 矾 D i a n - y o u ， 删Y i - s h u n Y a n q u a n C o a l I n d u s t r y c G r o u p Hn fi t e dm p a n y N o 5 C o a l Mi t re． Y a n g q u l 0 4 5 2 0 9 ， t i n a As t r a c t T h e f o r ms a n d r e a s o n s o f t h e f a l t u r e s o f s u p p o r t h y d r a u l i c s y s t e m a r e a n a l y z e d a n d t h e t e e h r d e a l e h a a a e l t o i mp r o v e t h e r e l i a b i l i t y a n d v o l o c i t y o f t h e mo v e me n t a r e p u t t 0 t w i t r d ． Ke y wo r d s h y d r a u l l e s u p p o r t ； r e l i a b i l i t y ； s p e e d o f t h e mo v e me n t ； i mp r o v e me n t 维普资讯