新型掘进机液压系统的设计

 1 概 述 
    随着国民经济快速的发展，电力、能源日趋紧张。由于我国的电力行业大部分是火力发电，所以对煤炭的需求量日益增加。为了加强安全生产，国家关闭了小煤窑，扶持大煤矿，加大煤矿开采的现代化装备，从政策上带动了煤矿机械的大发展。 
    2 掘进机的用途、组成及工作状况 
    掘进机是集截割、装运和行走于一体的综合掘进设备。用于截割任意断面形状的井下巷遭。边打煤巷边用锚杆机打煤巷的帮和顶，进行支护。然后采煤机才能进入巷道，骑在刮板运输机上进行采煤及运输。 
    掘进机是由截割部、装运部、行走部、本体部、后支撑部5大部分以及液压、电气、水路3大系统组成。除截割部、本体部及电气系统外，其他部分均由液压系统驱动的。 
工作时，后支撑部的支腿缸支撑地面，截割部的防爆电机带动截割头旋转，液压油缸驱动截割臂回转、升降，破落煤（岩），煤落在装运部的铲板上，铲板可升降，在铲板上安装2个星轮，星轮旋转将落在铲板上的煤块送到一运的刮板上，将煤块运出。掘进机能够自力走行，在头部安装内、外喷水系统进行灭尘。 
    3 老型掘进机液压系统的特点 
    老型掘进机是参照日本技术设计的，上世纪五、六十年代开发的产品，经过不断完善而成，下面以EBZ150型为例，来说明系统的优缺点： 
    （1）该系统采用的是多泵配多组阀的形式。5个齿轮泵，型号较多，需要加分动箱，实际上成本并不低。掘进机在硬岩或半煤岩工作时需要承受较大的外力冲击，由于大排量齿轮泵的工作压力不高，承受的液压冲击能力较差，同时又是连续工作，使用寿命较低，由于矿井下地方小，环境差，维修极不方便且容易造成二次污染； 
    （2）采用国产三位六通阀，阀的内泄漏量大，片间及操纵杆处容易漏油。由于25m的直线跑偏比较大，所以行走需进行马达功率选配，比较麻烦； 
    （3）阀多，比较分散，管路较乱，且占用空间； 
    （4）由于空间所限油箱较小，发热较快； 
    （5）星轮采用齿轮分油器，由于受压力冲击较大，纠正偏载能力差，容易漏油，使用寿命较短； 
    （6）系统采用阀控节流调速，能量损失较大； 
    （7）由于系统采用国产液压元件，制造和维修成本较低； 
进入2l世纪，液压技术发展较快，负载敏感技术在工程机械上得到了越来越广泛的应用。 
    4 新型掘进机液压系统的特点 
        新的掘进机液压系统采用负载敏感式变量泵与负载敏感式比例多路阀组成的负载敏感式控制系统，该系统具有以下特点： 
    （1）系统在非工作状态下，比例多路阀上公共的负载LS信号通道通过T口卸压，泵的流量～压力控制器上的LS也无压力信号，此时视为无负载状态，泵的斜盘在2～3 MPa压力作用下，使泵处于最小摆角，泵最小摆角时的压力是由压力流量控制器中安装的弹簧的特性曲线决定的。一般出厂时压力调整为2.5 MPa，泵的溢流流量约2～4 L/min。这样系统在非工作状态的功率损失较小，系统油液的空循环量较少，可提高油液的使用寿命。在停机时，泵的斜盘在回位弹簧的作用下，达到最大摆角； 
    （2）本系统采用进口件V30D140负载敏感式双联变量泵配PSV552/230-3型7联和PSV55/230-3型4联，2组负载敏感式比例多路阀，1个泵配1组阀，系统管路配置简洁、紧凑、清晰，便于组装和维修； 
    （3）系统能够与其变化的负载无关地控制执行元件的流量，也就是说不管负载如何变化，执行元件都能够得到恒定的流量，同时多执行元件可同时工作，压力、流量互相不受影响。也就是说4联阀上的2个星轮、第一运输、一个喷水，这4个动作一般情况下都同时长时间工作，且都是马达驱动，没有频繁换向，不会影响工作运行的平稳性，控制方式为手动定位。这样工作时将手柄推至换向位后定位不动，然后可进行其他操作； 
7联阀上头两联是用于走行，流量一般为80 L/rain。其他依此为截割头升降、截割头回转、铲板升降、后支撑、截割头伸缩（或锚杆机），它们的流量基本为60 L/min。在安排动作的顺序上，考虑有同步要求的行走放在第一和第二联，由于流量充裕、阻力小，同步精度高。考虑到阀内的压力损失，动作频繁的向前排，不频繁的排在后面，且几个动作均可同时工作； 
    （4）阀的LS口压力信号为每组阀中工作压力通过梭阀进行比较取最大的压力值，两组阀的LS口分别接在2个负载敏感武变量泵的LS口上。泵的流量～压力控制器可根据执行元件所需流量总和来控制泵的摆角位置； 
    （5）行走工作时，使用PSV阀Z口4 MPa压力打开行走马达制动器，不需要额外控制油源，节省一个齿轮泵； 
    （6）进口件PSV型比例电磁阀通过了国家矿用安全认证，安全标志编号：J2007101；J2007102。为掘进机实现电控操纵或遥控操纵做准备。 
    5 总 结 
       通过改进后的掘进机液压系统性能稳定可靠，故障率低，工作效率高，受到用户的一致好评。目前国内掘进机的液压系统的设计各有特色，但基本上都采用负载敏感式变量泵加负载敏感式比例多路阀的液压系统形式，控制方式采用手动比例或液动比例。但总的发展趋势是向遥控方向发展，目前国外掘进机的液压系统采用遥控形式已非常成熟。相信不久国内的遥控掘进机也将诞生。