采煤机调高系统压力损失的分析.pdf

8 0 煤矿机电 2 0 0 9年第6 期 采煤机调高系统压力损失的分析 朱红 煤炭科学研究总院 上海分院， 上海 2 0 0 0 3 0 摘要 针对采煤机调高系统中存在的压力损失问题， 从设计、 安装和调试等方面， 对液压系统本 身及其元部件和管路的压力损失情况进行分析 ， 并提 出改进办法， 效果 良好。 关键词 滚筒采煤机；调高系统；压力损失 中图分类号 T D 4 2 1 ． 6 1 文献标识码 A 文章编- - 1 0 0 1 0 8 7 4 2 0 0 9 O 6 0 0 8 0 0 3 An a ly s is o n t h e P r e s s u r e L o s s i n Sh e a r e r H y d r a u l i c S y s t e m ZHU Ho n g S h a n g h a i B r anc h o f C h i n a C o a l R e s e a r c h I n s t i t u t e ， S h anghai 2 0 0 0 3 0 ， C h i n a Ab s t r ac t Abo u t t he p r e s s u r e l o s s i n s h e a r e r s t e e r i n g s y s t e m ，f r o m t h e a s pe c t o f d e s i g n i n g、 a s s e mb l y a n d t e s t i n g ， t h i s p a p e r a n a l y z e s t h e c a u s e s o f p r e s s u r e l o s s pr o d uc e d b y s y s t e m s e l f 、p i p e s an d v alv e s， a nd pr o v i de s t h e s o l u t i o n s ． Ke y wo r d s d r u m s h e a r e r ；s t e e r i n g s y s t e m；p r e s s u r e l o s s 采煤机调高系统主要由齿轮泵、 调高油缸、 控制 阀及辅助装置等组成 ， 用于控制摇臂的升降。 在调高过程中， 调高压力往往高于设计值 ， 压力 损失较大。这不仅会使系统效率下 降， 而且会造成 系统温度升高 ， 引发各种故障 ， 并严重影响元件的使 用寿命和整个系统的稳定性和可靠性。 因此 ， 在调高系统的设计、 安装和调试 过程 中， 应找出有效 的控制办法 ， 正确估计 出压力损失的大 小 。 1 压力损失的原因 压力损失是液体在管道中流动时克服由液体粘 性产生的摩擦阻力所消耗的能量 ， 因此 ， 压力损失是 不可避免的。 压力损失 ， 连同泄漏、 机械摩擦及溢流、 节流损 失等 ， 是造成液压系统功率损耗的形式和原因 。 压力损失主要 出现在 以下两种情况 一是沿程 压力损失， 即沿管道分布的沿程能量损耗， 它与管道 长度、 管道内径大小、 液流速度及粘性有关 ； 另一种 是局部压力损失 ， 即液体流经阀体 、 弯管以及通流截 面发生变化等场合 ， 由于液流方向和流速发生变化， 形成涡流、 撞击 ， 从而产生的局部能量损耗 。 2 解决办法 为解决采煤机调高系统存在的压力损失问题 ， 现提出以下改进措施 1 机外油管的布置 采煤机机身处放置油管的空间有限， 且油管分 布又广， 安装布置时， 应使管路走向尽可能呈流线 型， 尽量避免不必要的管路弯曲， 弯曲半径应大于管 内径的5倍 ， 以减少局部压力损失。 尽量缩短油管的长度 ， 但管长与管经之比应 ≥ 1 0 2 0倍 ， 并使相邻管径之 间的距离要足够远 ， 以 避免互相干扰。一般工况下， 1 m长的管路压力损 失应 ≤O ． 0 1 M P a 。 2 油管管径的选择 调高系统的工作流量较大， 应适当增大管路的 管径 ， 减小流速。 在采煤机液压系统中， 泵 的吸油管应 比系统 中 其它油管要粗而短些 ， 过于细长 ， 会增大压力损失， 同时易造成泵的气穴现象 ； 回油管径也应适当扩大， 以减少系统在非工作过程中的压力损失。 增大管径时 ， 不应明显增大或改动其他元件规 格 ， 以免造成不必要 的浪费。管路设计 时可参考下 2 0 0 9 年第6 期 煤矿机 电 8 l 列流速范围 吸油管道 1～ 2 m ／ s ； 压油管道 2 ． 5 6 m ／ s ； 短管及局部收缩处 ≤1 0 m ／ s ； 总回油管 1 ． 5～ 2 ． 5 m ／ s 。 3 阀的设计 在大多数液压系统中， 压力损失主要体现在阀 类元件上。 对阀体流道设计时， 应使阀块内两相交孔交接 处的过流断面积不小于其中一孔的截面积 ； 在孔与 孑 L 对接时， 要控制好钻深， 避免出现死角 ， 产生涡流 ； 在尺寸限定下， 尽可能增大通流面积， 减少深孔 、 斜 孑 L 和工艺孔； 在流道截面突变处通过倒角过渡。 1 手液动换向阀 采用滑阀结构的手液动换向阀， 通常阀体内部 结构复杂 、 孑 L 径阀口狭小、 流速变化剧烈， 压力损失 大 。 在设计中， 可适当加大阀芯直径和阀体的孔径 ， 也可利用在阀芯内部打孑 L 的办法 ， 连通阀体上的进、 出口， 减少割槽数 目， 简化阀体 内部 的流道 ， 见图 1 所示 a 改进前 b 改进后 图 1 阀芯内部打孔前、 后对比图 还可采用化学抛光， 提高阀的制造工艺， 减小油 液在阀体内的流通阻力。 此外， 阀体可选用耐磨、 切削性能好且具有足够 机械强度的铸铁材料， 采用铰刀铰制其配合孔， 提高 阀芯与阀体间的配合精度， 减少泄漏量， 减少压力损 失 。 2 粗过滤器 粗过滤器为调高泵提供清洁的油液 ， 内部流量 大。为了减少压力损失 ， 应尽可能增大阀芯和阀体 之间的通流面积， 降低阀内油液的流速 ； 并要合理安 排吸油口位置以方便进油， 同时要尽量避免流道弯 曲或急转弯 ， 见图 2所示。 进油 a 改进前 b 改进后 图 2 粗过滤器吸油流道改进前 、 后对比图 另外 ， 粗过滤器在投入使用后 ， 滤芯要定期进行 清洗和更换， 以减小系统的吸油阻力。 3 液力锁 通过测试不同流量经过液力锁时产生的压降损 失见表 1 ， 可知在管道通径不变的情况下， 压力损失 随着流量的增大而显著增大。 表 1 不同流量下液力锁 的压力损失 在液力锁 内部制约流速的部位主要是阀芯和阀 体之间的通流面积， 设计时应考虑油液的流速。并 选用刚度较小的弹簧 ， 适 当减小液力锁的开启压力 ， 也可以起到减少压力损失的作用。在整机调高试验 中表明， 经上述改进后的液力锁 ， 能使系统工作压力 降低 2 5 ％ ～ 4 0 ％。 4 液压元件的选择和数量 在满足同等功能的情况下， 尽可能简化回路 。 受采煤机机身分段的影响， 考虑油管拆装方便 的同时 ， 尽量减少接头、 弯头的数量， 避免管道突扩 或突缩引起的局部压力损失。在条件允许下 ， 可采 用法兰连接 一是不存在流道截面的突变， 同时连接 可靠性也高。 选择溢流阀、 平衡阀等阀类元件时， 其最大流量 允许超出公称流量 2 0 ％ 。在条件允许下 ， 优先选 择通径大的阀件。 需合理利用液压阀的特定功能。中小采煤机通 常选用单向节流阀来保证摇臂的平稳下降， 这种方 法结构简单、 成本低且效果好， 但能耗大。在结构允 许的情况下可采用平衡阀， 虽然成本较高 ， 但能同时 8 2 煤矿机电 2 0 0 9年第6 期 单电源双电压智能控制柜的研制 蒋彦国 呼伦贝尔学院，内蒙古 海拉尔 0 2 1 0 0 8 摘要 针对煤矿井下机 电设备定期检修、 出厂验收的实际需要， 提 出用 一个干 式变压器 为不 同 电压等级的机电设备 ， 提供与之相适应 的供 电电源的智能控制柜 的设计方案， 该方案具有结构简 单、 操作安全方便、 保护完善的特点。重点介绍主电路、 控制 电路和保护电路。 关键词 双电压 ； 智能控制；运行 ； 应用 中图分类号 T M 5 9 2 文献标识码 B 文章编号 1 0 0 1 0 8 7 4 2 0 0 9 0 6 0 0 8 2 0 3 Re s e a r c h o n Du a l -v o lt a g e S i n g l e - s u p p l y I n t e l l i g e n t Co n t r o l Ca b i n e t J I A NG Y a n g u o H u l u n b u i r C o l l e g e ， H a i l a r 0 2 1 0 0 8 ， C h i n a Ab s t r a c t F o r me e t i n g t h e a c t u a l n e e d s o f p e rio d i c ma i n t e n a n c e ， f a c t o r y i n s p e c t i o n b e f o r e d e l i v e ry o f e l e c t r o me e h a n i e al e q u i p me n t u n d e r g r o u n d c o al mi n e，p r o p o s e s a d e s i g n s c h e me o f p o w e r s u p p l y i n t e l l i g e n t c o n t r o l c a b i n e t b y a d r y t y p e t r an s f o r me r w i t h v o l t a g e s f o r d i f f e r e n t l e v e l s o f me c h a n i c a l a n d e l e c t r i c al e q u i p me n t t o p rov i d e wi th s u i t a b l e pow e r l e v e l s ．T h e c ab i n e t o f s c h e me h a s t h e c h a r a c t e r i s t i c s o f a s i mp l e s t r u c t u r e ．s a f e a n d c o n v e n i e n t o p e r a t i o n a n d s o u n d p rot e c t i o n ．Th e ma i n c i r c u i t ，c o n t r o l c i r c u i t ，p rot e c t i o n c i rcu i t s ，e t c ．are ma i n l y i n tr o d u c e d ． K e y wo r d sd u al- v o l t a g e ；i n t e l l i g e n t c o n tr o l ；o p e r a t i o n；a p p l i c a t i o n 目 前， 我国煤矿所使用的采、 掘、 运等机电设备 采用的电压等级主要有 1 1 4 0 V和 6 6 0 V两种 。井 下设备必须进行定期检修 ， 在检修 的过程 中需要进 行试运转 ， 通常对于两种 电压等级的设备需要准备 两条线路 、 两台变压器 ， 以及相匹配的启动器 、 控制 柜等 ， 这样不仅 占用了大量供电设备及场地 ， 增加了 生产成本， 而且操作起来也不方便， 降低了安全性。 经过理论分析及试验， 本文提出了一种用一个干式 变压器为不同电压等级的机电设备提供与之相适应 的供电电源的智能控制柜的设计方案， 它具有结构 简单 、 操作安全方便 、 保护完善等特点。 1 主 电路 1 主电路 的组成 实现摇臂的平稳下降、 液力锁的锁 紧及安全阀保护 三项 功能 。 5 合理给定各类阀的卉启压力 给定采煤机的回油背压时， 在保证制动功能不 受影响的条件上， 使低压溢流阀的开启压力尽可能 小 ， 以免回油管路压力过高及油箱回油的温度过高。 3结语 如何使采煤机调高系统进一步节能、 可靠， 必须 对系统、 各元部件和管路进行具体分析， 在满足功能 要求的同时， 减少压力损失 。 参考文献 [ 1 ] 侯印浩． 降低液压系统功耗的有效途径 [ J ] ． 煤矿机械， 2 0 0 3 7 ． [ 2 ] 王剑华． 减少液压系统压力损失的方法[ J ] ． 机械制造与研究， 2 0 0 3 5 ． [ 3 ] 芮德宇． 液压传动系统中压力损失的探讨[ J ] ． 机床与液压， 1 9 9 8 3 ． [ 4 ] 王春荣， 臧克江， 吴佩． 液压传动[ M] ． 长春 吉林科学技术出 版社 ， 2 0 o 0 ． 作者 简介 朱红 1 9 8 1 一 ， 女， 助理工程师。 2 0 0 6 年毕业于中国农 业大学 硕士学位 ， 现在煤炭科学研 究学院上海分 院从事采掘机械 的设计工作 。 收稿日期 2 0 0 9 0 6 1 1 ； 责任编辑 陈锡强