煤礦瓦斯抽采履帶鉆機(jī)獨(dú)立行走液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)

葛本利++高文博

摘 要：煤礦瓦斯抽采履帶式鉆機(jī)是一種在煤礦開(kāi)采中應(yīng)用較多的設(shè)備。常用的煤礦瓦斯抽采履帶式鉆機(jī)所采用的分體式結(jié)構(gòu)需要采用油管來(lái)連接兩個(gè)分體履帶式車(chē)體的液壓系統(tǒng)，但是這一模式會(huì)使得煤礦瓦斯抽采履帶式鉆機(jī)在井下移動(dòng)時(shí)受到極大的影響。為了提高煤礦瓦斯抽采履帶式鉆機(jī)移動(dòng)的方便性，通過(guò)對(duì)某型煤礦瓦斯抽采履帶式鉆機(jī)的液壓系統(tǒng)進(jìn)行了重新優(yōu)化從而改變了以往煤礦瓦斯抽采履帶式鉆機(jī)采用油管進(jìn)行連接的特性，使得煤礦瓦斯抽采履帶式鉆機(jī)的液壓系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了無(wú)需管路連接而能夠獨(dú)立進(jìn)行位移的特性。待到煤礦瓦斯抽采履帶式鉆機(jī)位移到指定方位后在重新對(duì)兩分體式履帶車(chē)輛進(jìn)行油路連接用以實(shí)現(xiàn)鉆探施工。文章在分析煤礦瓦斯抽采履帶式鉆機(jī)液壓系統(tǒng)特點(diǎn)的基礎(chǔ)上對(duì)煤礦瓦斯抽采履帶式鉆機(jī)液壓系統(tǒng)的改進(jìn)實(shí)現(xiàn)進(jìn)行了分析介紹。

關(guān)鍵詞：煤礦瓦斯抽采履帶式鉆機(jī)；液壓系統(tǒng)；獨(dú)立行走

中圖分類(lèi)號(hào)：TD4 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：2095-2945（2017）20-0091-02

前言

煤礦瓦斯抽采履帶式鉆機(jī)能夠使得鉆機(jī)方便的在井下進(jìn)行移動(dòng)，從而使得煤礦開(kāi)采的安全性及開(kāi)采效率大為提高，現(xiàn)今煤礦瓦斯抽采履帶式鉆機(jī)已經(jīng)在煤礦開(kāi)采中得到了較為廣泛的應(yīng)用。早先的煤礦瓦斯抽采履帶式鉆機(jī)由于受到整體布局特點(diǎn)的影響比分體式鉆機(jī)的體積和重量都大，從而使得其在井下移動(dòng)受限。因此將煤礦瓦斯抽采履帶式鉆機(jī)的結(jié)構(gòu)改為了分體式的結(jié)構(gòu)。將煤礦瓦斯抽采履帶式鉆機(jī)中尺寸較大的部件分成兩部分分別裝在了兩個(gè)履帶車(chē)體上。但是這一分體式結(jié)構(gòu)使得煤礦瓦斯抽采履帶式鉆機(jī)在行走和搬遷時(shí)兩履帶車(chē)體之間必須要通過(guò)油管進(jìn)行連接，且在煤礦瓦斯抽采履帶式鉆機(jī)行走時(shí)必須要保持兩個(gè)車(chē)體之間的同步性從而使得煤礦瓦斯抽采履帶式鉆機(jī)在移動(dòng)時(shí)也存在著諸多不便。為解決這一問(wèn)題對(duì)煤礦瓦斯抽采履帶式鉆機(jī)液壓系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化，設(shè)計(jì)了煤礦瓦斯抽采履帶式鉆機(jī)分體履帶的獨(dú)立行走液壓系統(tǒng)。

1 煤礦瓦斯抽采履帶式鉆機(jī)分體行走液壓系統(tǒng)要求分析

為使得煤礦瓦斯抽采履帶式鉆機(jī)能夠獨(dú)立行走，在煤礦瓦斯抽采履帶式鉆機(jī)的兩個(gè)分體履帶車(chē)上都必須要設(shè)置電動(dòng)機(jī)、液壓泵和油箱以便為兩個(gè)履帶車(chē)分別提供行走的動(dòng)力。而在這兩套行走動(dòng)力機(jī)構(gòu)中分布于安裝主機(jī)的履帶車(chē)上其獨(dú)立動(dòng)力系統(tǒng)僅需滿(mǎn)足履帶車(chē)的行走即可，其體積小并不會(huì)對(duì)煤礦瓦斯抽采履帶式鉆機(jī)造成較大的影響。在煤礦瓦斯抽采履帶式鉆機(jī)液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)的過(guò)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(jī)液壓系統(tǒng)運(yùn)行的安全性。

煤礦瓦斯抽采履帶式鉆機(jī)主要應(yīng)用于煤礦井下回采作業(yè)面的瓦斯抽采鉆孔施工，在井下作業(yè)的構(gòu)成中，巷道中多部署有輸送皮帶，加之預(yù)留的供工人行走的通道使得煤礦瓦斯抽采履帶式鉆機(jī)在井下巷道中的行走寬度極為有限，從而對(duì)煤礦瓦斯抽采履帶式鉆機(jī)的尺寸提出了較高的要求。出于對(duì)煤礦瓦斯抽采履帶式鉆機(jī)結(jié)構(gòu)尺寸的考慮在煤礦瓦斯抽采履帶式鉆機(jī)設(shè)計(jì)過(guò)程中分體履帶、鉆車(chē)和泵車(chē)，各分履帶車(chē)上都設(shè)計(jì)的有泵、油箱、電動(dòng)機(jī)等的動(dòng)力部分，待到煤礦瓦斯抽采分體式履帶式鉆機(jī)移動(dòng)到指定位置后通過(guò)采用快速接頭將兩分體履帶車(chē)上的油路進(jìn)行連接即可實(shí)現(xiàn)煤礦瓦斯抽采履帶式鉆機(jī)的作業(yè)。在煤礦瓦斯抽采履帶式鉆機(jī)液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)上將煤礦瓦斯抽采分體式履帶式鉆機(jī)的液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)成為泵車(chē)液壓系統(tǒng)和鉆車(chē)液壓系統(tǒng)兩個(gè)分部分，兩部分之間通過(guò)4條油管進(jìn)行連接。通過(guò)這種設(shè)計(jì)將極大的簡(jiǎn)化煤礦瓦斯抽采履帶式鉆機(jī)現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)流程，提高煤礦瓦斯抽采履帶式鉆機(jī)的作業(yè)效率。

2 煤礦瓦斯抽采履帶式鉆機(jī)液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)

2.1 煤礦瓦斯抽采履帶式鉆機(jī)泵車(chē)液壓系統(tǒng)

煤礦瓦斯抽采履帶式鉆機(jī)中的泵車(chē)液壓系統(tǒng)在工作時(shí)，通過(guò)液壓泵從油箱中吸油，泵送出的油液一路泵送入泵車(chē)獨(dú)立行走系統(tǒng)中依靠泵車(chē)行走多路閥來(lái)控制煤礦瓦斯抽采履帶式鉆機(jī)中泵車(chē)的行走移動(dòng)，當(dāng)控制閥處于中位時(shí)，泵車(chē)的履帶馬達(dá)制動(dòng)。而另一路則連入到了鉆車(chē)液壓系統(tǒng)中。泵車(chē)液壓系統(tǒng)的回油路分為泵車(chē)?yán)鋮s回路和鉆車(chē)?yán)鋮s回路兩個(gè)回路系統(tǒng)。

2.2 煤礦瓦斯抽采履帶式鉆機(jī)鉆車(chē)液壓系統(tǒng)

煤礦瓦斯抽采履帶式鉆機(jī)鉆車(chē)液壓系統(tǒng)分為主、副泵液壓系統(tǒng)，主、副泵共同控制主機(jī)動(dòng)作，副泵則主要控制行走系統(tǒng)、穩(wěn)固角系統(tǒng)等。在煤礦瓦斯抽采履帶式鉆機(jī)鉆車(chē)副泵系統(tǒng)工作時(shí)，泵送出來(lái)的液壓油通過(guò)串并聯(lián)閥的控制來(lái)帶動(dòng)煤礦瓦斯抽采履帶式鉆機(jī)鉆車(chē)履帶行走。其中，副泵采用的是恒壓變量泵，依靠調(diào)壓閥來(lái)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(jī)主機(jī)動(dòng)作液壓系統(tǒng)

煤礦瓦斯抽采履帶式鉆機(jī)主機(jī)在工作時(shí)，主泵泵送的液壓油通過(guò)主多路閥中的第一聯(lián)通過(guò)回轉(zhuǎn)油路板進(jìn)入到回轉(zhuǎn)馬達(dá)中，主機(jī)液壓系統(tǒng)通過(guò)帶摩擦定位的手柄來(lái)控制回轉(zhuǎn)馬達(dá)的轉(zhuǎn)向和轉(zhuǎn)速。主泵泵送的液壓油通過(guò)多路閥的第二聯(lián)控制進(jìn)入到油缸中用以控制油缸的動(dòng)作。當(dāng)多路閥處于中位時(shí)，煤礦瓦斯抽采履帶式鉆機(jī)的主泵處于卸荷狀態(tài)。在煤礦瓦斯抽采履帶式鉆機(jī)液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)中為了確保煤礦瓦斯抽采履帶式鉆機(jī)的鉆孔動(dòng)作，其需要依靠副泵油路來(lái)控制進(jìn)給油缸的動(dòng)作，在煤礦瓦斯抽采履帶式鉆機(jī)液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)的過(guò)程中為了避免主、副泵油路之間的沖突、串流，應(yīng)當(dāng)對(duì)主、副泵油路進(jìn)入油缸的液控閥設(shè)置互鎖，確保煤礦瓦斯抽采履帶式鉆機(jī)液壓系統(tǒng)中鉆車(chē)油箱和泵車(chē)油箱液壓油的平衡。同時(shí)為了避免出現(xiàn)誤操作，應(yīng)當(dāng)在主泵和副泵控制閥之間設(shè)置信號(hào)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(jī)在鉆孔工作的過(guò)程中，回轉(zhuǎn)馬達(dá)和卡盤(pán)都會(huì)產(chǎn)生一定的泄漏油，對(duì)于這些泄漏應(yīng)當(dāng)通過(guò)連接油管與煤礦瓦斯抽采履帶式鉆機(jī)泵車(chē)油箱相連接，以確保泵車(chē)油箱油液的平衡。

2.4 煤礦瓦斯抽采履帶式鉆機(jī)聯(lián)動(dòng)液壓系統(tǒng)

在煤礦瓦斯抽采履帶式鉆機(jī)運(yùn)行的過(guò)程中有可能需要多組液壓元件協(xié)同運(yùn)作以實(shí)現(xiàn)某一功能：（1）馬達(dá)卡盤(pán)聯(lián)動(dòng)。在煤礦瓦斯抽采履帶式鉆機(jī)液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)通過(guò)將回轉(zhuǎn)油路板中回轉(zhuǎn)馬達(dá)正反轉(zhuǎn)的液壓油能夠進(jìn)入到卡盤(pán)中，通過(guò)回轉(zhuǎn)馬達(dá)的轉(zhuǎn)動(dòng)帶動(dòng)卡盤(pán)夾緊以實(shí)現(xiàn)液壓馬達(dá)和卡盤(pán)兩者之間的聯(lián)動(dòng)。（2）起下鉆桿聯(lián)動(dòng)。在煤礦瓦斯抽采履帶式鉆機(jī)液壓系統(tǒng)中多路閥的第二聯(lián)合回轉(zhuǎn)油路板之間連接下鉆功能閥，用以實(shí)現(xiàn)起下鉆聯(lián)動(dòng)。在煤礦瓦斯抽采履帶式鉆機(jī)起下鉆時(shí)，首先將該控制閥置于相應(yīng)的工位，而后通過(guò)操作相應(yīng)的彈簧復(fù)位手柄來(lái)協(xié)調(diào)地控制煤礦瓦斯抽采履帶式鉆機(jī)的卡盤(pán)、夾持器的打開(kāi)與關(guān)閉實(shí)現(xiàn)煤礦瓦斯抽采履帶式鉆機(jī)的起下鉆作業(yè)。（3）夾轉(zhuǎn)聯(lián)動(dòng)功能閥處于夾轉(zhuǎn)聯(lián)動(dòng)狀態(tài)時(shí)，能夠?qū)崿F(xiàn)回轉(zhuǎn)馬達(dá)、卡盤(pán)以及鉆桿夾持器三者之間的聯(lián)動(dòng)。（4）回轉(zhuǎn)超壓聯(lián)動(dòng)。在煤礦瓦斯抽采履帶式鉆機(jī)液壓系統(tǒng)中依靠進(jìn)給油板中的順序閥和液控?fù)Q向閥的動(dòng)作能夠在煤礦瓦斯抽采履帶式鉆機(jī)運(yùn)動(dòng)時(shí)在液壓回轉(zhuǎn)壓力處于設(shè)定區(qū)間范圍內(nèi)時(shí)控制油缸進(jìn)行自動(dòng)前進(jìn)、后退以減少或是避免煤礦瓦斯抽采履帶式鉆機(jī)鉆孔過(guò)程中出現(xiàn)孔內(nèi)埋鉆的問(wèn)題。當(dāng)煤礦瓦斯抽采履帶式鉆機(jī)鉆孔作業(yè)過(guò)程中鉆孔阻力超出順序閥所設(shè)定的壓力時(shí)，液壓系統(tǒng)將控制換向閥將液壓油導(dǎo)入到煤礦瓦斯抽采履帶式鉆機(jī)的進(jìn)給油箱中實(shí)現(xiàn)煤礦瓦斯抽采履帶式鉆機(jī)鉆頭的后退，以確保煤礦瓦斯抽采履帶式鉆機(jī)能夠安全施工。當(dāng)煤礦瓦斯抽采履帶式鉆機(jī)液壓系統(tǒng)中回轉(zhuǎn)壓力恢復(fù)到順序閥所設(shè)定的壓力范圍內(nèi)時(shí)，煤礦瓦斯抽采履帶式鉆機(jī)液壓系統(tǒng)將會(huì)控制換向閥動(dòng)作使得液壓油進(jìn)入到油缸中推動(dòng)鉆桿前進(jìn)。

3 煤礦瓦斯抽采履帶式鉆機(jī)液壓系統(tǒng)試驗(yàn)檢測(cè)

完成了對(duì)于煤礦瓦斯抽采履帶式鉆機(jī)液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)后，需要對(duì)煤礦瓦斯抽采履帶式鉆機(jī)液壓系統(tǒng)進(jìn)行試驗(yàn)檢測(cè)以試驗(yàn)其可靠性。在煤礦瓦斯抽采履帶式鉆機(jī)液壓系統(tǒng)試驗(yàn)中對(duì)主泵回轉(zhuǎn)、副泵進(jìn)給工況條件、鉆桿起下鉆工況、鉆夾聯(lián)動(dòng)以及回轉(zhuǎn)超壓聯(lián)動(dòng)等工況條件進(jìn)行試驗(yàn)。此外，在試驗(yàn)的過(guò)程中還會(huì)針對(duì)誤操作工況條件進(jìn)行試驗(yàn)以驗(yàn)證煤礦瓦斯抽采履帶式鉆機(jī)液壓系統(tǒng)的可靠性。通過(guò)長(zhǎng)時(shí)間的試驗(yàn)觀(guān)測(cè)觀(guān)察到煤礦瓦斯抽采履帶式鉆機(jī)兩個(gè)分履帶機(jī)中油箱的液面能夠保持在一個(gè)較為穩(wěn)定的范圍內(nèi)進(jìn)行波動(dòng)，這一現(xiàn)象與單油箱時(shí)液壓系統(tǒng)所呈現(xiàn)出的現(xiàn)象相一致。這一現(xiàn)象表明煤礦瓦斯抽采履帶式鉆機(jī)兩履帶車(chē)體油箱之間的密閉較強(qiáng)，并未產(chǎn)生串油故障。同時(shí)在煤礦瓦斯抽采履帶式鉆機(jī)移動(dòng)時(shí)兩分體履帶車(chē)的中的液壓系統(tǒng)能夠驅(qū)動(dòng)其同步運(yùn)動(dòng)，表明煤礦瓦斯抽采履帶式鉆機(jī)液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)滿(mǎn)足要求。

在煤礦瓦斯抽采履帶式鉆機(jī)液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)完成后為了進(jìn)一步驗(yàn)證煤礦瓦斯抽采履帶式鉆機(jī)液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)的可靠性，選擇在誤操作鉆機(jī)進(jìn)給起拔作業(yè)時(shí)同時(shí)操作鉆進(jìn)動(dòng)作，在這一誤操作情況下理論上主泵的回油應(yīng)當(dāng)直接回到主油箱，而不會(huì)因泄漏而影響測(cè)試數(shù)據(jù)，在對(duì)煤礦瓦斯抽采履帶式鉆機(jī)液壓系統(tǒng)進(jìn)行檢測(cè)時(shí)可以通過(guò)采用液體流量計(jì)來(lái)對(duì)液壓系統(tǒng)中的流量進(jìn)行測(cè)定以判斷煤礦瓦斯抽采履帶式鉆機(jī)液壓系統(tǒng)中是否產(chǎn)生串油缺陷。

4 結(jié)束語(yǔ)

通過(guò)對(duì)煤礦瓦斯抽采履帶式鉆機(jī)液壓系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化使得煤礦瓦斯抽采履帶式鉆機(jī)中的每個(gè)履帶車(chē)體都具有一定的行走功能，兩履帶車(chē)體依靠自身獨(dú)立的液壓驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)進(jìn)行動(dòng)作。從而使得煤礦瓦斯抽采履帶式鉆機(jī)的運(yùn)動(dòng)更為方便。本文在分析煤礦瓦斯抽采履帶式鉆機(jī)液壓系統(tǒng)特點(diǎn)的基礎(chǔ)上對(duì)煤礦瓦斯抽采履帶式鉆機(jī)液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)進(jìn)行了分析介紹。

參考文獻(xiàn)：

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