礦用連采機鏟板浮動研究

祁世棟

（三一重型裝備有限公司，遼寧 沈陽 110027）

連續(xù)采礦機（簡稱連采機）是用于礦山開采的綜合化采礦設備，集截割、裝載、行走、噴霧降塵于一身的綜合機械化開采設備。

連續(xù)采礦機主要用于巷道快速掘進，邊角區(qū)域能源的回采和礦柱的回采。適用于1.5m～6m的采高范圍；為多電機驅(qū)動及多油缸動作；履帶式行走；全球在用設備超過1400臺；國內(nèi)用戶有神東公司、晉城礦務局和大寧礦等大型礦企廣泛使用[1]。

1 連續(xù)采礦機鏟板自浮動油缸現(xiàn)狀

根據(jù)連續(xù)采礦機工作時電機和油缸動作比較多。有截割電機、鏟運電機、運輸機電機、行走電機、液壓系統(tǒng)泵站電機及除塵電機共6種電機；油缸動作有截割升降油缸、鏟板升降油缸、運輸機升降和擺動油缸、后支撐油缸共5種油缸。設備進行礦物切割操控時需要各動作協(xié)調(diào)銜接好，按鈕及手柄較多，對操作司機要求很高[2-4]。

為了簡化司機的操作工序，鏟板舉升油缸采用自浮動的方式，減少司機工作時的操作動作。即連續(xù)采礦機在工作時，鏟板不用進行操作，自己浮動根據(jù)底板的起伏情況始終緊貼底板。

目前連續(xù)采礦機鏟板浮動采用的方案為多級缸+蓄能器+順序閥。蓄能器就相當于一個小油箱，設備工作鏟板浮動開啟，液壓油隨著鏟板油缸的升降在蓄能器和油箱之間流動如下圖所示：

圖1 現(xiàn)有鏟板浮動控制原理

在油箱和鏟板油缸之間增加了順序閥，連續(xù)采礦機截割所采資源時，鏟板切換到自動浮動狀態(tài)，使鏟板工作過程中始終緊貼底板，不需要司機單獨控制鏟板升降；當連續(xù)采礦機不工作時需要設備行走時結(jié)此閥關(guān)閉，鏟板可由司機控制多路閥實現(xiàn)升、停、降等動作。

現(xiàn)有方案優(yōu)點是設備工作時不用單獨操作鏟板升降油缸，簡化司機操作工序。在我司連續(xù)采礦機在井下實際工作中，也存在一些問題。當?shù)装迳系牡V產(chǎn)資源較多時，鏟板向上飄的現(xiàn)象比較明顯，鏟板下面資源會越積累越多，鏟板會不斷向上抬起，截割幾米就需要將設備后退才能重新將鏟板底板落實到底板上[5]。這樣影響了工作效率。經(jīng)過分析，順序閥的背壓較大是影響浮動效果的主要原因。如果此背壓太小，蓄能器又不起作用。

2 改進后的鏟板自浮動油缸

通過現(xiàn)場分析討論，我們選取了兩種方案進行對比試驗，具體試驗方案如下：

2.1 多級缸+手動截止閥

在油箱和鏟板油缸之間加了截止閥，此閥開啟，鏟板處于浮動狀態(tài)使鏟板工作過程中始終緊貼底板；此閥關(guān)閉，鏟板可由多路閥實現(xiàn)升、停、降；此種方案優(yōu)點：液壓回路簡單，浮動時油缸無桿腔背壓為零，浮動效果好[6]。不足：多一個控制手柄，且此截止閥需要人到設備前方進行開關(guān)，當設備處在空頂下時，人如果去開關(guān)截止閥的話，會有較大的安全隱患；截止閥經(jīng)常開關(guān)容易損壞，另外油缸無桿腔為高壓，經(jīng)常直接對截止閥操作也有安全隱患。所以此方案不建議采納。

2.2 多級缸+單獨手柄

經(jīng)過我們現(xiàn)場的不斷總結(jié)和分析，第二種方案為：將去掉蓄能器組件、將原順序閥改進成由負載平衡閥和換向閥組成的鏟板浮動閥塊，增加了一組控制手柄（下圖2）。

圖2 浮動閥塊

因為取消了蓄能器，簡化了結(jié)構(gòu)，節(jié)省了整機的空間，改進后鏟板油缸無桿腔背壓為零，使鏟板工作過程中始終緊貼底板，提升了浮動效果。控制原理如下圖3。

圖3 改進的鏟板浮動控制原理

改進后又進行了現(xiàn)場試驗，通過遙控單獨切換鏟板浮動狀態(tài)和正常升降狀態(tài)。

當設備工作時，完全不用控制鏟板升降油缸，遇到不平的底板可隨底板的起伏自動控制鏟板自動緊貼地面行走，經(jīng)過現(xiàn)場反復試驗，連續(xù)采礦機一個循環(huán)工作（進11m），不需要退機清理鏟板下面的礦產(chǎn)資源，實現(xiàn)了鏟板自動控制的功能。當切換成正常工作狀態(tài)時，可通過原有的多路閥進行控制升降[7,8]。達到了我們預期的使用效果。我們也采納了此方案應用到后續(xù)的設備當中。

3 結(jié)論

通過此次對連續(xù)采礦機浮動油缸的整改，解決了鏟板浮動存在的一些問題，使設備在工作時鏟板始終緊貼地面，簡化了連續(xù)采礦機工作時的操作工序，提高了生產(chǎn)效率。通過不斷的應用總結(jié)發(fā)現(xiàn)，特別對起伏底板的工況使用效果最為突出。大大提升了此類工況設備的操控性。連續(xù)采礦機的這種自浮動油缸方式，也可以推廣應用到其他掘進設備上，提升此類工況的進尺效率。