Simba_H1354鑿巖臺車效率提升研究

史永生

（安徽開發礦業有限公司，安徽 霍邱 237462）

由于中深孔鑿巖鉆孔的需要，安徽開發礦業有限公司引進了瑞典安百拓公司（原阿特拉斯公司）制造的11 臺Simba_H1354 中深孔鑿巖臺車。該型臺車集機、電、液、氣、內燃于一體，有著效率高、污染低、作業安全、機械化程度高等特點，符合當前礦山鑿巖臺車自動化、環保化、多樣化的發展趨勢，受到國內眾多礦山的青睞[1-2]。但從該臺車在礦區的使用情況看，隨著使用年限增長，受井下惡劣環境影響，液壓系統多次發生內泄，鑿巖效率受到影響，工作主泵的損壞頻率明顯增加，備件成本大幅上升。本文分析了該問題產生的原因，并提出了相應的改進方案。

1 問題分析

安百拓Simba_H1354 鑿巖臺車液壓工作系統主要功能包括鑿巖機的沖擊、推進、回轉等。主要鑿巖機工作液壓系統中動力供油部分的原理圖如圖1 所示，其動力來源于A10 V 變量液壓雙聯泵，雙聯的兩個泵排量分別為100 mL/r 和71 mL/r，其中100 mL/r 的主泵主要為推進機構、沖擊機構提供動力油，71 mL/r 的副泵為回轉機構提供動力油，二者由一個55 kW的電機共同帶動。

圖1 液壓系統動力供油部分原理圖

在實際的鑿巖作業過程中，推進和沖擊機構均需要很大的液壓流量，尤其在進行硬巖或者鑿入深度大時，調節到高沖擊和高推進模式后，工作主泵處于滿負荷工作狀態，井下環境惡劣，加上液壓油的品質問題等原因共同作用，導致沖擊和推進系統中的電磁閥等元件易發生內泄，或者工作主泵出現內泄，無法保證推進和沖擊的工作壓力，出現鑿巖效率大幅降低的情況。工作主泵的使用壽命受到嚴重影響。從實際使用過程看，雙聯泵中用于給回轉機構提供動力的副泵則很少出現該情況。因此，主泵消耗數量遠遠大于副泵，設計可以使用2年以上的泵，在工作1年左右就需要更換，由此造成的備件消耗量巨大。

同時，隨著鉆進深度的增加和接桿次數的增多，能量損失加大，鉆孔效率逐漸降低。對于礦區特定硬度的礦石，為了保證鉆孔效率，鑿巖機單次沖擊能的要求更高。

2 改進方案

通過技術人員分析，在系統滿載大負荷工作時，目前采用1 個55 kW 電機同時帶動雙油泵提供動力的系統設計無法滿足推進和沖擊時的壓力需求，導致鑿巖效率降低，系統內泄導致主泵使用壽命下降。因此，本文從沖擊和推進的動力液壓系統上進行改進，為鑿巖機沖擊機構增加單獨的動力供油系統方案，實現了優化改造。改動后的工作液壓系統供油部分原理圖如圖2 所示。

圖2 改進后的液壓系統動力供油部分原理圖

采用雙電機泵供油方案，保留現有臺車上的55 kW 主電機帶100 mL/r+71 mL/r 泵的動力系統，但該系統中100 mL/r 泵僅給推進機構和其他輔助油路供油， 71 mL/r 泵仍給回轉機構供油。同時，額外增加一套55 kW+ 100 mL/r 的電機泵組單獨給沖擊機構供油，新增沖擊電機泵組如圖3 所示。這樣也能彌補液壓系統的泄漏，使沖擊機構中有足夠的壓力油。相同功率的電機和相同排量的泵雖然在功率上有一定富余，但可以保證備件的互換性。同時，為減少系統發熱，對油箱進行改動，改動后的油箱如圖4 所示。該油箱增加了100 L 容量，同時重新連接沖擊機構的進回油管路。按作業工序的要求，增加延時繼電器，使兩個電機按順序啟動，沖擊電機較推進電機延時8 s 啟動。采用雙電機后，負載功率增大，動力電纜相應變更為截面規格為70 mm2的電纜。

圖3 新增沖擊電機泵組

圖4 改動后的液壓油箱

3 改造效果

Simba_H1354 鑿巖臺車采用雙電機泵工作系統方案完成改造后，從使用效果上看，系統的可靠性得到提高，工作效率得到提升，設備的利用率和備件消耗顯著降低。具體表現有三點。

一是出現工作液壓系統中電磁閥內泄、主泵壓力低等故障的頻率大幅降低，液壓系統穩定工作的時間延長，降低了臺車維修停機時間，提升了工作效率。二是對沖擊機構采用單獨的電機泵提供動力油后，沖擊性能改善，鑿巖效率得到大幅提升。三是液壓工作系統的備件消耗費用顯著降低，鉆頭、鉆桿等鉆具的消耗與之前相比，每月可節省三分之一的用量，經濟效益明顯。經收集和統計，改進前后的備件消耗如表1 所示。從備件消耗來看，單臺車改造成本為3.4 萬元，相對于備件消耗的減少，實際改造從臺車長時間的使用效益來說是成功的。

表1 改進前后備件消耗對比

4 結論

Simba_H1354 鑿巖臺車出現液壓工作內泄問題，導致鑿巖效率降低、備件成本高等。本文在原車液壓工作系統的基礎上提出了采用雙電機提供動力的改造方案，有效提高了鑿巖效率，并降低了備件成本。