煤礦瓦斯抽采履帶鉆機獨立行走液壓系統設計

葛本利++高文博

摘 要：煤礦瓦斯抽采履帶式鉆機是一種在煤礦開采中應用較多的設備。常用的煤礦瓦斯抽采履帶式鉆機所采用的分體式結構需要采用油管來連接兩個分體履帶式車體的液壓系統，但是這一模式會使得煤礦瓦斯抽采履帶式鉆機在井下移動時受到極大的影響。為了提高煤礦瓦斯抽采履帶式鉆機移動的方便性，通過對某型煤礦瓦斯抽采履帶式鉆機的液壓系統進行了重新優化從而改變了以往煤礦瓦斯抽采履帶式鉆機采用油管進行連接的特性，使得煤礦瓦斯抽采履帶式鉆機的液壓系統實現了無需管路連接而能夠獨立進行位移的特性。待到煤礦瓦斯抽采履帶式鉆機位移到指定方位后在重新對兩分體式履帶車輛進行油路連接用以實現鉆探施工。文章在分析煤礦瓦斯抽采履帶式鉆機液壓系統特點的基礎上對煤礦瓦斯抽采履帶式鉆機液壓系統的改進實現進行了分析介紹。

關鍵詞：煤礦瓦斯抽采履帶式鉆機；液壓系統；獨立行走

中圖分類號：TD4 文獻標志碼：A 文章編號：2095-2945（2017）20-0091-02

前言

煤礦瓦斯抽采履帶式鉆機能夠使得鉆機方便的在井下進行移動，從而使得煤礦開采的安全性及開采效率大為提高，現今煤礦瓦斯抽采履帶式鉆機已經在煤礦開采中得到了較為廣泛的應用。早先的煤礦瓦斯抽采履帶式鉆機由于受到整體布局特點的影響比分體式鉆機的體積和重量都大，從而使得其在井下移動受限。因此將煤礦瓦斯抽采履帶式鉆機的結構改為了分體式的結構。將煤礦瓦斯抽采履帶式鉆機中尺寸較大的部件分成兩部分分別裝在了兩個履帶車體上。但是這一分體式結構使得煤礦瓦斯抽采履帶式鉆機在行走和搬遷時兩履帶車體之間必須要通過油管進行連接，且在煤礦瓦斯抽采履帶式鉆機行走時必須要保持兩個車體之間的同步性從而使得煤礦瓦斯抽采履帶式鉆機在移動時也存在著諸多不便。為解決這一問題對煤礦瓦斯抽采履帶式鉆機液壓系統進行優化，設計了煤礦瓦斯抽采履帶式鉆機分體履帶的獨立行走液壓系統。

1 煤礦瓦斯抽采履帶式鉆機分體行走液壓系統要求分析

為使得煤礦瓦斯抽采履帶式鉆機能夠獨立行走，在煤礦瓦斯抽采履帶式鉆機的兩個分體履帶車上都必須要設置電動機、液壓泵和油箱以便為兩個履帶車分別提供行走的動力。而在這兩套行走動力機構中分布于安裝主機的履帶車上其獨立動力系統僅需滿足履帶車的行走即可，其體積小并不會對煤礦瓦斯抽采履帶式鉆機造成較大的影響。在煤礦瓦斯抽采履帶式鉆機液壓系統設計的過程中要注意控制好液壓油的走向，提高煤礦瓦斯抽采履帶式鉆機液壓系統運行的安全性。

煤礦瓦斯抽采履帶式鉆機主要應用于煤礦井下回采作業面的瓦斯抽采鉆孔施工，在井下作業的構成中，巷道中多部署有輸送皮帶，加之預留的供工人行走的通道使得煤礦瓦斯抽采履帶式鉆機在井下巷道中的行走寬度極為有限，從而對煤礦瓦斯抽采履帶式鉆機的尺寸提出了較高的要求。出于對煤礦瓦斯抽采履帶式鉆機結構尺寸的考慮在煤礦瓦斯抽采履帶式鉆機設計過程中分體履帶、鉆車和泵車，各分履帶車上都設計的有泵、油箱、電動機等的動力部分，待到煤礦瓦斯抽采分體式履帶式鉆機移動到指定位置后通過采用快速接頭將兩分體履帶車上的油路進行連接即可實現煤礦瓦斯抽采履帶式鉆機的作業。在煤礦瓦斯抽采履帶式鉆機液壓系統的設計上將煤礦瓦斯抽采分體式履帶式鉆機的液壓系統設計成為泵車液壓系統和鉆車液壓系統兩個分部分，兩部分之間通過4條油管進行連接。通過這種設計將極大的簡化煤礦瓦斯抽采履帶式鉆機現場作業流程，提高煤礦瓦斯抽采履帶式鉆機的作業效率。

2 煤礦瓦斯抽采履帶式鉆機液壓系統設計

2.1 煤礦瓦斯抽采履帶式鉆機泵車液壓系統

煤礦瓦斯抽采履帶式鉆機中的泵車液壓系統在工作時，通過液壓泵從油箱中吸油，泵送出的油液一路泵送入泵車獨立行走系統中依靠泵車行走多路閥來控制煤礦瓦斯抽采履帶式鉆機中泵車的行走移動，當控制閥處于中位時，泵車的履帶馬達制動。而另一路則連入到了鉆車液壓系統中。泵車液壓系統的回油路分為泵車冷卻回路和鉆車冷卻回路兩個回路系統。

2.2 煤礦瓦斯抽采履帶式鉆機鉆車液壓系統

煤礦瓦斯抽采履帶式鉆機鉆車液壓系統分為主、副泵液壓系統，主、副泵共同控制主機動作，副泵則主要控制行走系統、穩固角系統等。在煤礦瓦斯抽采履帶式鉆機鉆車副泵系統工作時，泵送出來的液壓油通過串并聯閥的控制來帶動煤礦瓦斯抽采履帶式鉆機鉆車履帶行走。其中，副泵采用的是恒壓變量泵，依靠調壓閥來控制副泵的壓力及排量的變化。

2.3 煤礦瓦斯抽采履帶式鉆機主機動作液壓系統

煤礦瓦斯抽采履帶式鉆機主機在工作時，主泵泵送的液壓油通過主多路閥中的第一聯通過回轉油路板進入到回轉馬達中，主機液壓系統通過帶摩擦定位的手柄來控制回轉馬達的轉向和轉速。主泵泵送的液壓油通過多路閥的第二聯控制進入到油缸中用以控制油缸的動作。當多路閥處于中位時，煤礦瓦斯抽采履帶式鉆機的主泵處于卸荷狀態。在煤礦瓦斯抽采履帶式鉆機液壓系統的設計中為了確保煤礦瓦斯抽采履帶式鉆機的鉆孔動作，其需要依靠副泵油路來控制進給油缸的動作，在煤礦瓦斯抽采履帶式鉆機液壓系統設計的過程中為了避免主、副泵油路之間的沖突、串流，應當對主、副泵油路進入油缸的液控閥設置互鎖，確保煤礦瓦斯抽采履帶式鉆機液壓系統中鉆車油箱和泵車油箱液壓油的平衡。同時為了避免出現誤操作，應當在主泵和副泵控制閥之間設置信號油路板用以避免主、副泵油路之間串油。在煤礦瓦斯抽采履帶式鉆機在鉆孔工作的過程中，回轉馬達和卡盤都會產生一定的泄漏油，對于這些泄漏應當通過連接油管與煤礦瓦斯抽采履帶式鉆機泵車油箱相連接，以確保泵車油箱油液的平衡。

2.4 煤礦瓦斯抽采履帶式鉆機聯動液壓系統

在煤礦瓦斯抽采履帶式鉆機運行的過程中有可能需要多組液壓元件協同運作以實現某一功能：（1）馬達卡盤聯動。在煤礦瓦斯抽采履帶式鉆機液壓系統設計時通過將回轉油路板中回轉馬達正反轉的液壓油能夠進入到卡盤中，通過回轉馬達的轉動帶動卡盤夾緊以實現液壓馬達和卡盤兩者之間的聯動。（2）起下鉆桿聯動。在煤礦瓦斯抽采履帶式鉆機液壓系統中多路閥的第二聯合回轉油路板之間連接下鉆功能閥，用以實現起下鉆聯動。在煤礦瓦斯抽采履帶式鉆機起下鉆時，首先將該控制閥置于相應的工位，而后通過操作相應的彈簧復位手柄來協調地控制煤礦瓦斯抽采履帶式鉆機的卡盤、夾持器的打開與關閉實現煤礦瓦斯抽采履帶式鉆機的起下鉆作業。（3）夾轉聯動功能閥處于夾轉聯動狀態時，能夠實現回轉馬達、卡盤以及鉆桿夾持器三者之間的聯動。（4）回轉超壓聯動。在煤礦瓦斯抽采履帶式鉆機液壓系統中依靠進給油板中的順序閥和液控換向閥的動作能夠在煤礦瓦斯抽采履帶式鉆機運動時在液壓回轉壓力處于設定區間范圍內時控制油缸進行自動前進、后退以減少或是避免煤礦瓦斯抽采履帶式鉆機鉆孔過程中出現孔內埋鉆的問題。當煤礦瓦斯抽采履帶式鉆機鉆孔作業過程中鉆孔阻力超出順序閥所設定的壓力時，液壓系統將控制換向閥將液壓油導入到煤礦瓦斯抽采履帶式鉆機的進給油箱中實現煤礦瓦斯抽采履帶式鉆機鉆頭的后退，以確保煤礦瓦斯抽采履帶式鉆機能夠安全施工。當煤礦瓦斯抽采履帶式鉆機液壓系統中回轉壓力恢復到順序閥所設定的壓力范圍內時，煤礦瓦斯抽采履帶式鉆機液壓系統將會控制換向閥動作使得液壓油進入到油缸中推動鉆桿前進。

3 煤礦瓦斯抽采履帶式鉆機液壓系統試驗檢測

完成了對于煤礦瓦斯抽采履帶式鉆機液壓系統的設計后，需要對煤礦瓦斯抽采履帶式鉆機液壓系統進行試驗檢測以試驗其可靠性。在煤礦瓦斯抽采履帶式鉆機液壓系統試驗中對主泵回轉、副泵進給工況條件、鉆桿起下鉆工況、鉆夾聯動以及回轉超壓聯動等工況條件進行試驗。此外，在試驗的過程中還會針對誤操作工況條件進行試驗以驗證煤礦瓦斯抽采履帶式鉆機液壓系統的可靠性。通過長時間的試驗觀測觀察到煤礦瓦斯抽采履帶式鉆機兩個分履帶機中油箱的液面能夠保持在一個較為穩定的范圍內進行波動，這一現象與單油箱時液壓系統所呈現出的現象相一致。這一現象表明煤礦瓦斯抽采履帶式鉆機兩履帶車體油箱之間的密閉較強，并未產生串油故障。同時在煤礦瓦斯抽采履帶式鉆機移動時兩分體履帶車的中的液壓系統能夠驅動其同步運動，表明煤礦瓦斯抽采履帶式鉆機液壓系統設計滿足要求。

在煤礦瓦斯抽采履帶式鉆機液壓系統設計完成后為了進一步驗證煤礦瓦斯抽采履帶式鉆機液壓系統設計的可靠性，選擇在誤操作鉆機進給起拔作業時同時操作鉆進動作，在這一誤操作情況下理論上主泵的回油應當直接回到主油箱，而不會因泄漏而影響測試數據，在對煤礦瓦斯抽采履帶式鉆機液壓系統進行檢測時可以通過采用液體流量計來對液壓系統中的流量進行測定以判斷煤礦瓦斯抽采履帶式鉆機液壓系統中是否產生串油缺陷。

4 結束語

通過對煤礦瓦斯抽采履帶式鉆機液壓系統進行優化使得煤礦瓦斯抽采履帶式鉆機中的每個履帶車體都具有一定的行走功能，兩履帶車體依靠自身獨立的液壓驅動系統進行動作。從而使得煤礦瓦斯抽采履帶式鉆機的運動更為方便。本文在分析煤礦瓦斯抽采履帶式鉆機液壓系統特點的基礎上對煤礦瓦斯抽采履帶式鉆機液壓系統的設計進行了分析介紹。

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