連續(xù)采煤機(jī)液壓管路的優(yōu)化設(shè)計(jì)*

鄭吉

(中國煤炭科工集團(tuán) 太原研究院有限公司，山西 太原 030006)

0 引言

連續(xù)采煤機(jī)是一種集截割、裝載、運(yùn)輸、行走功能為一體的高度集成化采煤設(shè)備，主要用于主采區(qū)煤田開采、回收邊角煤和“三下”煤層開采及煤巷的快速掘進(jìn)。其液壓系統(tǒng)主要控制截割臂、鏟板、運(yùn)輸槽、穩(wěn)定靴等部件的運(yùn)動(dòng)。由于連續(xù)采煤機(jī)本身結(jié)構(gòu)緊湊，機(jī)身內(nèi)部空間狹小，液壓管路全部以膠管形式布置在整機(jī)內(nèi)部。對(duì)于部分高壓膠管，在使用過程中易出現(xiàn)局部磨損爆管的情況，且更換不便。因此，有必要對(duì)液壓管路布置進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)[1-4]。

1 原管路布置存在的問題及原因

由于連續(xù)采煤機(jī)集成化程度高，留給液壓管路布置的空間狹小，故只能以膠管形式布置在整機(jī)上。通過故障數(shù)據(jù)分析，發(fā)現(xiàn)爆管現(xiàn)象集中分布在高壓膠管上，都是由于管路局部磨損所致。這部分高壓膠管的共同點(diǎn)是布置方式為橫穿機(jī)架過線孔。

由于膠管在受內(nèi)部高壓時(shí)會(huì)發(fā)生振動(dòng)和攢動(dòng)，會(huì)與行走電動(dòng)機(jī)、機(jī)架邊緣、過線孔邊緣等銳邊發(fā)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)摩擦，引起局部磨損，如圖1所示。這種在高壓油長(zhǎng)時(shí)間反復(fù)沖擊下發(fā)生爆管，即使有膠管護(hù)套保護(hù)，也只能在一定程度上延緩磨損，不能從根本上解決磨損問題。

圖1 膠管磨損部位

一方面,因設(shè)備檢修不到位，未及時(shí)清理覆蓋在膠管上的浮煤，浮煤與噴霧水混合一定時(shí)間后以一定厚度板結(jié)，造成膠管被浮煤壓實(shí)。另一方面,由于機(jī)架過線孔位置較低，浮煤壓實(shí)后，無法將膠管從機(jī)架內(nèi)部抽出，更換不便。

2 改進(jìn)方案

2.1 管路布置

在局部管路采用鋼管代替膠管，讓鋼管去接觸易堅(jiān)硬銳邊，通過優(yōu)化鋼管布置使其避開堅(jiān)硬銳邊。具體布置方案如圖2所示，圖中粗實(shí)線代表鋼管，細(xì)實(shí)線代表膠管。將油泵出口的高壓膠管局部改成鋼管1，避開與行走電機(jī)的接觸；將截割回路高壓膠管局部改成鋼管2和管3，避開與機(jī)架、過線孔堅(jiān)硬銳邊的接觸。

1-鋼管；2-鋼管；3-鋼管。圖2 管路布置

橫穿機(jī)架過線孔鋼管與軟管的接口位置需設(shè)置在高處，其目的是避免浮煤遇水板結(jié)壓實(shí)膠管，使更換方便。圖3為橫穿機(jī)架過線孔鋼管三維布置。

圖3 橫穿機(jī)架過線孔鋼管三維布置

2.2 鋼管計(jì)算選型

對(duì)于鋼管，管路通徑表示名義上的通流能力，與管子內(nèi)徑一般不一致。

1) 確定管路內(nèi)徑:

(1)

式中:d為管子內(nèi)徑，mm；q為油液的流量，m3/s；v為管內(nèi)油液的流速，m/s，按推薦流速選取，高壓管路選5～7 m/s。

2) 計(jì)算管子的壁厚：

(2)

式中:σ為金屬管壁厚，m；d為管子內(nèi)徑，m；p為工作壓力，Pa;[σ]為許用應(yīng)力，Pa。

2.3 鋼管施工工藝流程

要保證管道施工質(zhì)量，應(yīng)采取施工工藝流程，即成品管件—試驗(yàn)臺(tái)打壓試驗(yàn)—酸洗—鍍鋅—?dú)獯怠惭b—調(diào)試。

3 改進(jìn)后的管路布置

根據(jù)改進(jìn)方案和施工工藝完成管路布置改進(jìn)，如圖4所示。采取此種管路布置方式，可有效地避免高壓膠管與行走電動(dòng)機(jī)、機(jī)架、過線孔等部位的摩擦，并通過將鋼管與膠管的接口位置設(shè)置在高處，便于維護(hù)。

圖4 改進(jìn)后的管路布置

4 結(jié)論

本文采用鋼管在局部管路代替膠管的思路，通過三維方案排布，設(shè)計(jì)計(jì)算選型和現(xiàn)場(chǎng)施工的流程，完成了液壓管路布置的改進(jìn)設(shè)計(jì)。經(jīng)過近3 a的現(xiàn)場(chǎng)使用，此種管路布置方式成功解決了連續(xù)采煤機(jī)狹小空間下的管路磨損和更換不便的問題。同時(shí),為其他煤機(jī)設(shè)備的液壓管路布置提供了一個(gè)思路。