優化錨桿鉆車液壓系統的具體措施

萬智

摘要：正是因為錨桿鉆車支護速度對巷道成巷速度有著直接的影響。所以要想進一步提高巷道掘進速遞就需要改變錨桿鉆車的支護速度，為此就必須要做好錨桿鉆車液壓系統的優化。本文筆者即結合個人研究經驗，對錨桿鉆車液壓系統在各個工作過程中的功率消耗、熱量產生加以計算，總結出一套行之有效的計算公式，以期優化錨桿鉆車液壓系統的設計奠定良好的基礎。

關鍵詞：錨桿鉆車;液壓系統;熱平衡溫度;冷卻器

前言：

隨著近些年來，我國在煤礦綜采設備成套化、重型化、大型化、智能化等諸多方面所取得的長足發展，我國的綜采工作面產能也得到了大幅度的提高，然而相對應的巷道掘進技術仍相對低下。而要想有效提高巷道掘進技術則可以從提高錨桿鉆車支護速度入手，也就是說要不斷的優化與完善錨桿鉆車液壓系統，以達到這一目標。因此以下筆者即從錨桿鉆車的實際工作情況入手加以粗淺的闡述，并對錨桿鉆車液壓系統中的熱平衡進行計算，以此錨桿鉆車液壓系統設計優化提供有益的參考借鑒。

1.錨桿鉆車工作

錨桿鉆車是一種專門被應用在煤礦井下的綜合性支護設備，其能夠對巷道頂板、側幫實施高效錨桿支護。因為錨桿鉆車本身具有超前支護系統、自動卷纜系統、獨立行走系統、除塵系統，所以能夠獨立的完成自動鉆孔以及錨桿支護功能。在錨桿鉆車的整機運行中，動力由自身攜帶的液壓動力站進行提供。而錨桿鉆車液壓系統中卻包含大量著液壓操作元件和執行元件，這部分液壓元件在工作過程中造成的容積損失和機械損失的能量，及液壓管路中的壓力損失，幾乎全部轉化為熱量。這部分熱量除少部分散發到周圍空氣中，其余大部分熱量隨著液壓油進入油箱，使整機系統的溫度逐步升高。但這并不是代表著錨桿鉆車液壓系統的溫度越高越好，而是應該將溫度控制在一個合理的范圍內，如50℃到70℃之間為宜。

錨桿鉆車打鉆工作流程：升起鉆架的支撐柱以此穩定鉆架。在鉆箱內放入鉆桿，使用液壓手柄實施鉆孔，完成鉆孔作業之后，在孔內先后放入錨桿與藥卷實施攪拌，最后在操作液壓手柄對錨桿進行緊固。完成支護后，應該將鉆箱收回到初始位置之中，并將錨桿鉆車駕駛到下一個工作位置之上。通常情況下完成一次支護需要時間在8分鐘左右。

2.錨桿鉆車液壓系統的發熱計算

通過錨桿鉆車鉆架在各個工作時間內的實際情況，對錨桿鉆車熱平衡溫度加以計算，如下所示：

對單個循環內損失進行計算：因為液壓系統發熱的主要原因就是由于液壓泵、執行元件以及各種控制閥出現了功率損失問題。

液壓泵功率損失：H1= P（1-η）

在公式中P表示液壓泵輸入功率;η表示液壓泵總效率。

閥功率損失：H2= p閥 q

在公式中P閥表示溢流閥調整壓力;q表示溢流閥流回郵箱的流量。

管路功率損失：H3=（0.03～0.05）P

H表示液壓系統發熱功率之和：H=H1+H2+H3，由此可知錨桿鉆車單個工作循環內的平均功率損失H為8.97kW。

對油箱散熱進行計算：錨桿鉆車液壓郵箱的容積為1600L，表面面積為9.9m2，假設初始的溫度是14℃（T0），那么整機液壓系統的平衡溫度為：，平衡溫度為79.71℃。

在公式中T0表示環境溫度;k表示郵箱傳熱系數，取15W（m2·K）;A為油箱散熱面積，取9.1m2。

根據井下實際測算數值，我們可以得知錨桿鉆車要想完成單個循環需要3個小時，因此在這個過程中，郵箱溫度為：

，也就是升至83.25℃。

也就是說此時的油箱溫度已經遠遠的超過了錨桿鉆車液壓系統的規定溫度值。所以隨著油液溫度的不斷提高，錨桿鉆車液壓系統內部的元件性能與使用壽命勢必會受到巨大的影響。同時液壓油物理、化學性質的改變，也會加大液壓系統滲漏的可能性。因此添加必要的冷卻系統，以此控制液壓系統溫度尤為重要。

3.冷卻器的應用

油-氣冷卻器與油-水冷卻器是兩種最為常見的冷卻器形式。其中油-氣冷卻器具有安裝成本相對較低，維修也十分方便，可自由選取驅動裝置，不會污染整機液壓系統等優點。但與此同時油-氣冷卻器的體積相對較大，且在實際的工作過程中還會產生大量的噪聲也是其較為顯著的不足之處;油-水冷卻器則要求工作地點必須具備水源，當冷卻水溫度一定時，冷卻器只能提供固定的冷卻能力，雖然且其體積相對較小，但是冷卻水容易發生滲漏問題，對整個液壓系統造成污染，還會導致液壓元件的損壞。

因為錨桿鉆車其本身就屬于行走類型的機械產品，需要在工作面中來回運動，所以選擇油-氣冷卻器更為適宜。為此可以采用負載敏感反饋開式變量系統，實現多執行元件同時運動時的自動控制，并可匹配流量降低系統發熱。通過實踐證明，這種改造方式有利于保證液壓系統始終處于最佳運行狀態之下。

結束語：

熱平衡計算作為錨桿鉆車液壓系統中的一個重要環節所在，其對錨桿鉆車工作可靠性，內部元件、附件的使用壽命有著至關重要的影響，是整個錨桿鉆車液壓系統設計計算之中不可或缺的重要因素所在。所以為了進一步提高錨桿鉆車的支護速度，本文筆者通過計算與實際相結合的方式，對錨桿鉆車熱量計算公式加以總結與分析，以期為后續的產品設計提供一些有益的參考，從而更好的完善錨桿鉆車的液壓系統，使其更好的服務于巷道掘進工作。

參考文獻：

[1]牛凱.EBZ-260掘進機配備液壓錨桿鉆車在煤礦的應用[J]煤.2017-02-15

[2]劉楊.一種干濕兩用的礦山液壓錨桿鉆車的研究[J]世界有色金屬.2016-07-19

[3]王威;武秀芳.錨桿鉆車液壓系統的優化[J]機床與液壓.2016-02-28

[4]王晨升;蘇芳;張占東.雙臂錨桿鉆車行走液壓系統仿真分析[J]設備管理與維修.2018-07-06

[5]祁玉寧.新型錨桿鉆車的研制及應用[J]煤礦機械.2012-12-15