礦用半封閉式鏈條運輸裝置的液壓控制系統設計

張 濤

(太重煤機有限公司，山西 太原 030032)

0 引言

在煤礦巷道掘進中，要實現掘、運、支三位一體高效率的快速運行，即需實現掘進、支護、運輸的連續作業。為了適應這一市場需求，提出了在煤礦井下掘進巷道中使用掘進機來開挖隧道，使用聯排支護進行支護，同時配合使用皮帶運輸機、半封閉式鏈條運輸裝置和帶式轉載機等實現煤炭的運輸。掘進機在完成掘進作業時，在掘進巷道端頭使用聯排支護進行掛網支護，錨護工人在掘進機前使用錨桿鉆機打入一部分錨桿，然后掘進機繼續掘進，同時錨護工人站在半封閉式鏈條運輸裝置上方補打剩余錨桿。

半封閉式鏈條運輸裝置的行走、運輸主要靠液壓系統的控制來實現，為此本文設計了礦用半封閉式鏈條運輸裝置的液壓控制系統。

1 半封閉式鏈條運輸裝置的組成

半封閉式鏈條運輸裝置是一種適用于煤礦掘進巷道中的自移動式運輸裝置，布置于皮帶運輸機和帶式轉載機之間，不但可以實現煤炭的運輸，同時還是半封閉式的，其中間部分上邊有蓋板，工人可以將此作為一個安全的作業平臺，利用這一平臺進行支護作業。

礦用半封閉式鏈條輸送裝置主要由行走機構、運輸機構、主架體、液壓系統和電氣系統組成。由兩個液壓馬達同時驅動雙邊鏈式刮板輸送機實現運輸，左右兩側的行走機構在行走馬達的作用下驅動驅動輪轉動，帶動履帶轉動實現運輸裝置的移動。

2 礦用半封閉式鏈條運輸裝置液壓控制系統設計

2.1 擬定液壓系統控制原理圖

為了實現半封閉式鏈條運輸裝置的基本功能，初步擬定了液壓系統原理圖，如圖1所示。該液壓系統主要零部件有油箱、液壓泵、行走馬達、液壓馬達、支腿油缸、行走減速器、多路換向閥和液壓鎖等。

1-油箱；2-過濾器；3-油泵；4-壓力表；5-多路換向閥；6-行走減速器；7-行走馬達；8-液壓馬達；9-液壓鎖；10-支腿油缸

2.2 行走機構液壓回路設計

在掘進工作面中，運輸裝置需實現轉彎，所以左右行走機構采用兩個液壓馬達分別驅動，在液壓回路設計中將行走機構回路分開控制，即進行單控，以實現行走機構的前進、后退和轉彎。為了適應行走機構的各種復雜工作條件，設計了3個基本回路，即緩沖回路、制動回路和限速回路。由于本設備重量和慣性大，當行走機構啟動、停止以及突然換向時，產生的液壓沖擊將導致液壓系統產生振動和噪聲，甚至可能會損壞液壓元件，造成整個系統破壞，因此，將緩沖閥等液壓元件添加到液壓系統中，并且當液壓馬達的高壓腔壓力超過設定的壓力值時及時卸荷，從而使一部分液壓油回到油箱中，以起到緩沖作用。在下坡時，由于自身重力，該設備會獲得很大的加速度，一方面速度過快可能會與前方的帶式轉載機發生碰撞，損壞設備；另一方面當速度過快時，行走馬達容易產生吸空現象，會加速行走馬達的損壞，因此，應在行走回路中增加限速回路，將行走馬達的轉速控制在安全的轉速范圍內，從而達到控制行走馬達轉速的目的，并確保設備和人員的安全。制動回路主要由制動閥和制動器組成，制動器的開啟由液壓控制，制動器的供油壓力由制動閥控制。設計的行走機構液壓回路原理圖如圖2所示。

圖2 行走機構液壓回路原理圖

2.3 運輸機構液壓回路設計

運輸機構的作用是通過帶式轉載機將送達運輸裝置的煤炭運輸到皮帶運輸機上，它由兩個低速大扭矩液壓馬達驅動，且兩個液壓馬達應同步驅動鏈輪，然后帶動刮板鏈組來實現物料的運輸，整個過程由一個液壓手柄控制。

2.4 支腿油缸液壓回路設計

在運輸過程中，為了使整機更加穩定，4個支腿油缸同時提供支撐力。但是，由于煤礦巷道底板的特殊地質條件，4個支腿油缸分別由4個回路控制，通過在回路中增加液壓鎖，使得支腿油缸撐地時支撐力更為穩定。

3 半封閉式鏈條運輸裝置液壓控制系統工作原理

當操作工人準備作業時，合上隔離開關，打開照明燈，啟動油泵電機，從油箱吸入經過過濾器過濾的液壓油，為七聯多路換向閥供油。通過操作多路換向閥上的兩個操作手柄，分別控制左、右行走機構實現行走運動。其中，左側操作手柄控制左側行走，右側操作手柄控制右側行走，兩個手柄同時向前推動，設備前進，同理，手柄同時向后拉，設備后退，一個向前推一個向后拉，設備轉彎；運輸機構中刮板鏈的正反轉由多路換向閥上的一個操作手柄控制，將控制手柄向前推，運輸機反轉，將操作手柄向后拉則運輸機正轉。4個支腿油缸由多路換向閥上的4個操作手柄控制，當鏈條運輸機處于行走狀態時，通過控制操作手柄將支腿油缸抬起；當進行支護作業時，錨護工人需將支腿油缸撐地。同時，可以通過液壓系統中的壓力表檢測系統的壓力，整個設備中液壓系統的壓力設定為16 MPa，還可以通過油箱側面上的液溫液位計觀察液壓系統的油溫和油箱中的油量。

4 液壓控制系統的保養維護

(1)液壓膠管必須在切斷電源、裝置停止、泄壓后拆卸，避免高壓油噴出傷人。

(2)拆卸液壓元件特別是液壓膠管接頭時，須用干凈的螺塞或兩層以上的干凈塑料布封堵裸露口，而且必須做好清潔防護措施以防止液壓油被污染。

(3)過濾器的濾芯必須每15個工作日清潔或更換一次。

(4)如果發現液壓油油質較差，應盡快更換新油，建議約15個工作日內對油箱內的液壓油進行檢查，通常是通過觀察液壓油的顏色、透明度、沉淀物以及雜物的混入程度等來判斷。人眼可見度的下限為40 μm，可初步確定油液的清潔度，然后用濾紙過濾液壓油，濾出其雜質，再通過濾紙顏色來判斷油液的清潔度，如果顏色變成乳白色或有異常氣味，則必須更換新油；更嚴格的檢查則是依據相關標準，對黏度、抗氧化、沉淀物、閃點、色相、比重、水分的含量進行檢查，根據檢查結果來確定液壓油是否需要更換。

(5)每天檢查油箱中的油量，當油位低于油位計的1/3時，需要補充油液。

(6)在安裝、使用和維護過程中，需要及時處理干凈液壓系統各部位溢出和滲出的礦物質油。

(7)液壓系統中的所有液壓元件及其接合處均不得在泄漏的狀態下工作。

(8)煤塵和水會直接影響油脂的清潔度，應慎重保管和使用液壓油，以免因粉塵或水的混入而引起液壓系統的故障。

(9)造成液壓系統故障70%的原因是由于對液壓油的管理不善,如果可以對管理給予足夠的重視，則可以減少液壓系統的故障。當在液壓系統中發現異常物時，應排放掉全部的油，并清理液壓系統。

(10)每天應檢查多路換向閥操縱手柄的操作位置及油泵、馬達中有無異常聲響。

5 結語

本文設計的適用于半封閉式鏈條運輸裝置的液壓控制系統結構簡單、實用性較強，具有保護裝置(壓力、油溫、油位顯示等)及過濾裝置，故障率較低，壽命長，解決了半封閉式鏈條運輸裝置的控制問題。