S150型礦用綜掘機液壓系統優化設計

陳永生 丁 莉 鄒小正

(1.淮南礦業集團；2.安徽工貿職業技術學院；3.中國人民保險公司)

由于S150型綜掘機截割效率高，機械穩定性良好，作業操作與維護方便，且運行安全可靠，因而淮南礦業集團某礦煤巷、半煤巖巷及軟巖巷道的掘進工作多數基于該型號綜掘機進行作業[1]。然而，S150型綜掘機采用的油泵為齒輪泵，是一種定量泵，其輸出排量不能調節，無法根據現場具體情況進行調速[2]。長期使用時發現該機掘進時出貨速度稍慢，無法滿足礦業集團所需的高效掘進要求，對其生產效率亦產生極大的影響。

1 技術改造方案

為克服這一缺點，對該綜掘機液壓系統進行技術改造，具體方案如下：原左、右星輪馬達采用的是并聯方式，優化設計時將并聯方式改為串聯方式，這樣馬達流量可以提高為原流量的2倍，即馬達轉速變為原來的2倍，該改進設計直接加快了S150型掘進機的裝載出貨速度，也大大提高了煤礦生產效率[3]。

2 改造方法及原理

2.1 S150型綜掘機的主要技術參數

(1)機體總長：9 m。

(2)截割寬度：5 m。

(3)截割高度：4.8 m。

(4)截割功率：150 kW。

(5)截割頭臥底深度：260 mm。

(6)總功率：216 kW。

(7)供電電壓：1 140 V。

(8)截割硬度：≤80 MPa。

(9)鏈速：56 m/min。

(10)運輸能力：4 m3/min。

(11)原動機：液壓馬達10 kW。

(12)液壓馬達：各2臺。

2.2 液壓原理

由上述參數可知，第一運輸機的鏈速為56 m/min，運輸能力4 m3/min，運輸形式采用的是雙邊鏈刮板式，原動機為2臺10 kW液壓馬達[4]。從液壓原理圖(圖1)中可知，2臺液壓馬達原是并聯連接方式。

圖1 液壓原理

2.3 改造后液壓原理

為提高煤巷掘進出貨速度，將原來并聯的2臺馬達改為串聯連接，改造后液壓原理圖如圖2所示[5]。

圖2 改造后液壓原理

2.4 提速原理

2臺同規格馬達同軸，系統流量一定，系統壓力一定的情況下，馬達的輸出扭矩=馬達排量×馬達進出口壓差/6.28，所以串聯時每臺馬達只是分得了系統壓力的一半，故輸出扭矩小，并聯時壓差=系統壓力-回油背壓，故輸出扭矩大。

2臺馬達并聯時，每臺馬達將總流量各分一半。若采用串聯連接方式，整個系統流量得以全部通過，而轉速=系統流量/馬達排量，由此可見，高流量的串聯方式的轉速明顯高于并聯方式[6]。

2.5 星輪馬達液壓系統改造

同2.3節。

3 應用效果

根據理論計算和井下實踐證明，以上改造對綜掘機液壓系統和整體性能無任何影響，同時可以使裝載運輸速度提高近1倍，對煤巷掘進進尺速度給予極大的提高，從而能使掘進工作實現安全、快速、高效的優勢，每年創造的經濟效益計算如下。

3.1 增加產值

若將每小班多進尺1排，排距設置為0.8 m，圓班提高進尺即為3×0.8=2.4 m，使得年平均增加進尺876 m。巷道斷面5 000 mm×3 200 mm，煤的容重1.34 t/m3。

每年增產原煤：5×3.2×876×1.34=18 781.44 t。

以400元/t的價格計算,每年增加產值：18 781.44×400=7 512 576元。

3.2 增加進尺消耗的成本

支護材料成本每米4 343元(以某礦施工17126運順為例)，年消耗成本876×4 343=3 804 468元。

電費計算：每排截割時間約半小時，截割電機功率150 kW,油泵電機功率為55 kW，第二運輸機電機功率為11 kW。工作面出貨有1部75 kW皮帶機和1部40 kW皮帶機，以1度電1元錢計算。

年消耗電費：365×331×1.5×1=181 222.5元。

3.3 每年效益計算

每年增加的產量去除支護材料成本和電費結果:7 512 576-3 804 468-181 222.5=3 526 885.5元。

由該結果可見，經優化后的綜掘機能大大增加每年生產效益。

4 結 語

綜上所述，該改進方案能增加煤礦開采作業能力，有效增加煤礦開采產值，雖然進尺消耗成本略有增多，但總體上不影響整體生產效益的提高。