一种新型掘锚机液压系统的设计.pdf

液 压 气 动 与 密 封 ／ 2 01 3年 第 0 3期 一 种新型掘锚机液压系统的设计 耿 风 肖 石家庄煤矿机械有限公司 ， 河北 石家庄0 5 0 0 3 1 摘要 为适应煤炭行业对掘锚作业安全 、 快速的要求 ， 作者设计出一种新型掘锚机 ， 该掘锚机分为前车和后车 ， 前车除完成 掘进 功能 外 ， 增加 了两个左右对称 、 可前后移动的锚杆钻臂 。该机除前车切割 头旋转 与后车运输 为电机直接驱动外 ， 其余所有动作均 由液压驱 动 。为避免掘进机与锚杆钻臂 之间动作产生干涉 ， 液 压系统需将掘 、 锚 功能严格分开 。 关键词 掘锚机 ； 前车 ； 后车 ； 液压 系统 ； 设计 中图分类号 T H1 3 7 文献标识码 A 文章编号 1 0 0 8 0 8 1 3 2 0 1 3 0 3 0 0 3 0 0 3 Th e De s i g n o f Hyd r a u l i c S y s t e m f o r A Ne w Dr i v i n g An c ho r M a c h i n e GE NG F e n g - x i a o S h i j i a z h u a n g C o a l Mi n i n g Ma c h i n e r y C o ． ，L t d ． ，S h i j i a z h u a n g 0 5 0 0 3 1 ， C h i n a Ab s t r a c t I n o r d e r t o a d a p t t o t h e c o a l i n d u s t r y t o d i g a n c h o r s a f e t y r e q u i r e me n t s q u i c k l y ， w e d e s i g n e d a n e w t y p e d riv i n g a n c h o r ma c h i n e ． b e f o r e t h e c a r b e s i d e s d ri v i n g f u n c t i o n ．a n i n c r e a s e o f t wo s y mme t ri c a l b o l t d ril l a r n 1 ．T h e ma c h i n e i n a d d i t i o n t o t h e v e h i c l e i n f r o n t c u t t i n g h e a d r o t a t i o n a n d t r a n s p o r t v e h i c l e s f o r d i r e c t mo t o r , a l l o f t h e r e ma i n i n g a c t i o n s a l e d ri v e n b y h y d r a u l i c p r e s s u r e ． I n o r d e r t o a v o i d t h e i n t e r f e r e n c e b e t w e e n t h e ma c h i n e a n d t h e d ri l l a r m， h y d r a u l i c s y s t e m mu s t b e s t r i c k y s e p a r a t e d f r o m t h e d i g a n d a n c h o r f u ne t i o n， Ke y wo r d s t h e d i g a n c h o r ma c h i n e ； t h e v e h i c l e i n f r o n t ； t h e v e h i c l e i n f r o n t a f t e r t h e c a r ； h y d r a u l i c s y s t e m ； d e s i g n O 引言 随着我国经济的发展 ， 对能源 的需求不断提升 ， 煤 炭成为我 国能源主要供体 ，煤炭行业获得空前迅猛发 展。煤炭企业对采掘设备的需求进一步增大 ， 综掘设备 迅速装备煤矿 ， 但是 ， 巷道 的锚护作业效率低成为制约 巷道掘进速度的瓶颈。基于国内煤炭企业急切 的市场 需求 ， 石家庄煤矿机械有限公司适 时开发 了 E C MMB 2 ～ 3 6 2 ／ 2 5型掘锚机组。为了适应巷道条件 ， 不增加整机高 度及宽度 ， 设计时将掘锚机分为前车和后车。掘锚机除 前车切割头旋转与后车运输为电机直接驱动外 ，其余 所有动作均由液压驱动。该掘锚机组液压执行机构多、 动作复杂 ， 锚杆钻臂工作时要伸到前车掘进机前端 ， 为 避免掘进机与锚杆钻臂之 间动作产生干涉 ，液压系统 需要将掘 、 锚功能严格分开。 1 掘锚机液压系统设计 1 ． 1 掘锚机结构及功能动作 本机组由前车及后车组成 ， 1 号件为前 车掘进机 ， 实现掘进作业 ； 2号件为左右钻臂 ，可移动至掘进机最 收稿 日期 2 0 1 2 一l 1 1 2 作者简介 耿 风肖 1 9 6 8 一 ， 女 ， 河北深州人 ， 高级 工程师 ， 学士 ， 现从事煤 矿设备研 发及液压系统设计 。 3 0 前侧 ， 实现锚护作业 ； 3号件为后车， 后车为前车提供动 力及实现转载运输。掘锚机结构如图 1 所示。 图 1掘 锚 机 结 构 该掘锚机组液压执行机构多、 动作复杂。前车掘进 机动作包含切割臂升降、 回转 、 伸缩 ， 铲板升降 ， 后支撑 升降、 履带涨 紧及一运涨紧， 装载 、 运输 、 行走等 。前车 有左右对称 、 可前后移动的 2个钻臂 ， 锚杆钻臂动作复 杂而精细 。 包含钻臂升降 、 摆动 、 调整 、 伸缩 ， 倍 速 、 导 轨 、 水平 回转 、 垂直 回转 、 前后调整共九组油缸及钻进 马达组成 。钻臂结构如图 2所示。 图 2 钻臂结构 1号件为钻进装置 ，实现锚杆的钻进 ； 2号件为伸 缩 回转装置 ，实现钻臂的上下及左右回转 ； 3号件为推 Hv d r a u l i c s P n e u ma t i c s＆ S e a l s ／ No ． 0 3 ． 2 0 1 3 进装置 ， 将整体向前推进至掘进机前方 ， 实现迎头锚护 作业。 后车掘进机包含驱动铲板升降 ，驱动履带涨紧及 一 运涨紧的四组油缸 、 驱动后车行走的一组行走马达。 1 ． 2掘锚机液压系统布置及原理设计 1 液 压 系统 布置 掘锚机前车功能是实现掘进 与锚护作业 ，为了作 业 时人员 、 设备的安全 ， 要求掘进作业 时不能锚 护 ， 锚 护作业时不能掘进 。因此我们用切换 阀将这两种作业 功能形成互锁的逻辑关系 。 这一点至关重要。前车上部 左右两侧安装 了可移动钻臂 ．占据原掘进 机泵 站 、 油 箱 、 操纵台及 电控箱位置 。为了保证性能 、 节省管路及 减少液压 系统发热等 ，前车掘进机主控制阀放在前车 中部本体架上。为 了节省空间 、 方便前车掘进作业 ， 不 在前车掘进机上放置掘进作业操作 台，而是采用遥控 方式控制前车掘进机的作业 。后车操纵台设计在掘进 机上部 前端 ， 采用液压先导 控制 ， 泵站 、 油箱 、 高压过 滤 、 掘进机与锚杆钻臂动作切换 阀、 低压冷却器组等组 件布置在后车上。因为执行机构 多且分散 ，前后车跨 度 ， 管路 的走向、 固定成为必须考虑和解决的事情。 2 液压系统原理设计 在考虑 了掘锚机组各种动作 、功能及逻辑关系的 要求前提下 ， 为了尽可能地减少液压 系统发热 ， 简化液 压 系统管路 ，掘锚机主系统采用了负载敏感变量液压 系统 ．钻臂采用负载敏感变量与定量相衔接的控制方 式 。掘锚机液压系统原理如图 3所示。 3 液 压系 统原 理说 明 该掘锚机液压 系统利用梭 阀组采集反馈信号 ， 信 号反 馈 到两 个 最 大 排量 分 别 为 2 5 0 mL和 1 4 0 mL的 V 3 0 D串联变量泵 。因泵吸油总流量大 ， 泵吸油 口与油 箱 出油 口不加吸油过滤器 ， 加蝶 阀开关 ， 在泵高压 出口 加高压过滤器 、油箱 回油加精回油过滤器的方式保证 液压系统油液的清洁。 在液压系统回油管路中安装有 3 个高效水冷却器 ． 保证油液温度不致过高 。 从而保护液 压元件。工作时将后车 3个切换 阀柄扳到一致 向前即 为掘进机控制阀供油 ，切换 阀柄一致向后就可实现锚 杆钻臂动作控制 。掘进机控制方式前车为无线遥控 ， 后 车为液控 ， 跟随前车进退 。锚杆钻臂的控制是利用一组 双联 比例阀， 比例阀第一片用来为锚杆机马达供油， 可 实现变速控制 ； 第二片给两组定量阀组提供动力油 ， 实 现变量定量系统衔接 。锚杆钻机油缸加调速阀实现调 整和钻进的最佳速度控制 。 图 3 液压系统原理 31 液 压 气 动 与 密 封 ／ 2 0 1 3年 第 0 3期 顺槽用胶轮车行走及其控制系统的设计 梁玉芳 中国煤炭科工集团 太原研究院 ， 山西 太原0 3 0 0 0 6 摘要 针对顺槽巷道 的工况要求 ， 介绍 了顺槽用胶轮车行走及其控制系统 的组成 、 工作原理 ， 并详 细论述 了液 压系统关键组 件参 数的 匹配计算过程。结果表明 ， 此设计思路符合整车行走及控制系统设计要求和性能指标要求 。 关键词 顺槽用胶轮车 ； 行走及其控制系统 ； 设计计算 ； 匹配验算 中图分类号 T H1 3 7 ． 9 文献标识 码 A 文章编 号 1 0 0 8 0 8 1 3 2 0 1 3 0 3 0 0 3 2 0 3 Th e De s i g n o f W a l k i n g a n d Co nt r o l S y s t e m f o r Cr o s s he a d i ng Ti r e Ve h i c l e L I AN G Y u - f a n g T a i y u a n I n s t i t u t e o f C h i n a C o a l T e c h n o l o g y a n d E n g i n e e r i n g G r o u p C o ． ，T a i y u a n 0 3 0 0 0 6 ， C h i n a Ab s t r a c t Co n d i t i o n s f o r c ros s h e a d i n g r o a d w a y i s s l o t wi t h r u b b e r t i r e v e h i c l e s o n l y i t s c o n t r o l s y s t e m c o mp o s e d w o r k s ， a n d d i s c u s s e s i n d e vi l t h e p r o c e s s o f ma t c h i n g c a l c u l a t i o n o f t h e p a r a me t e r s o f the k e y c o mp o n e n t s o f t h e h y d r a u l i c s y s t e m． T h e r e s u l t s s h o w tha t t h i s d e s i g n i d e a s c o n c e p t wi t h v e h i c l e w a l k i n g a n d c o n t rol s y s t e m d e s i g n r e q u i r e me n t s a n d p e r f o r ma n c e r e q u i r e me n t s ． Ke y wo r d s c r o s s h e a d i n g t i r e v e h i c l e ； c o n t r o l s y s t e m o f walk i n g； d e s i g n c a l c u l a t i o n s ； ma t c h c h e c k i n g 1 顺槽用胶轮车主要特点和技术参数 1 ． 1 主要特 点 顺槽用胶轮车是一种新型运输车辆 ，主要用于高 产 高效矿井综采工作 面顺槽 中运输小型设备和物料 ， 如锚杆 、 水管、 皮带 、 电机等 ， 是 目前 国内唯一可用于顺 槽 中的运输车辆 ， 具有爬坡能力强 、 机动灵活 、 适 应性 强 、 安全高效 、 运输成本低等优点 ， 解决我 国煤矿长期 以来顺槽中物料及小型设备运输 的困难 ，减轻了工人 的劳动强度 ， 大大提高生产效率。 液压系统是顺槽用胶轮车的主要组成部分 ，液压 驱动系统可 以实现前进 、 倒退 、 驱动 、 制动等转矩一 转速 平面内 4个象限的工作需求 ， 包括工作液压系统 、 行走 液压系统 、 操纵系统 3 个部分。为实现顺槽车的机动灵 收稿 日期 2 0 1 2 0 9 2 0 作者简介 梁玉芳 1 9 8 2 一 ， 女 ， 山西太原人 ， 助理研 究员 ， 现从 事煤矿辅 助运输专业工作。 活和在狭窄巷道施工作业的特殊性 ，要求其液压系统 应具备使整机能够实现无级变速 ，正反双 向行驶的能 力以及转 向灵活等功能 。 1 ． 2主要技术性能参数 额定装载质量 2 0 0 0 k g 轴距 9 9 6 mm； 最小离地间隙 2 3 5 mm 爬坡 能力 1 5 。 ； 最小转弯半径 4 ． 2 m； 满载最高车速 I S k m ／ h 前后同速 。 2 液压行走及其控制系统组成 2 ． 1 液 压 系统 类 型的 组成 顺槽用胶轮车发动机的输出端直接与变量柱塞泵 相接。其中 ， 两串联柱塞泵分别驱动左右行走 马达 ， 再 经左右减速箱驱动两侧链轮 、链条分别带动相应 的车 轮转动最终实现前后 车轮同步运转。相 比传统的液力 2 结语 新的掘锚机液压系统吸取 了当今液压领域最先进 的理念与技术 ， 采用多种适宜的控制方式 ， 满足了新型 掘锚一体化设备的需要 。为提升煤炭企业技术装备水 平 ． 加快安全高效矿井建设提供了装备保障。 参 考 文 献 [ 1 】 吴根 茂， 邱敏 秀， 王庆 丰， 等． 新 编实用 电液 比例技 术[ M】 ． 浙江 3 2 浙江大学出版社， 2 0 0 6 ． 【 2 ] 路 甬祥． 液压气动技术手册【 M】 ． 北京 机械工业出版社， 2 0 0 5 ． 【 3 】 黄 日恒． 悬臂式掘进机[ M] ． 北京 中国矿业大学出版社， 1 9 9 6 ． [ 4 】 李锋， 刘 志毅． 现代采掘机械【 M】 ． 北京 煤炭工业出版社， 2 0 0 7 ． [ 5 】 赵学社． 煤矿 高效掘进 技术现 状与发展 趋势【 J J ． 煤 炭科学 技 术， 2 0 0 7 ， 3 5 4 1 1 0 ． [ 6 】 M- q u a d ． O r g a n i z a t i o n o f K n o w l e d g e B a s e i n A u t o ma t i c D e s i g n Drum C u t t i n g Ma c h i n e s P r o c e e d i n g o f I n t e r n a t i o n a l S y mp o s i u m [ J ] ．Mi n e Me c h a n i z a t i o n a n d A u t o ma t i o n ， 1 9 9 5 ， 1 ．