ML180Y全液压螺旋钻采煤机液压系统设计
ML180Y全液压螺旋钻采煤机液压系统设计
摘 要:介绍新型的薄煤层采煤机械ML180Y全液压螺旋钻采煤机及该机的液压系统工作原理。
关键词:螺旋钻采煤机;液压系统;薄煤层
中图分类号: TD421.63 文献标识码: B文章编号:0253-2336 (2006) 04-0026-04
Design on hydraulic system of ML180Y full hydraulic screw miner
LIU Song-yong, DU Chang-long
(China University of Mining and Technology, Xuzhou 221008, China )
1 概 述
提高煤炭采出率,解决残留煤柱、大倾角煤层、边角(边坡)煤、薄煤层与极薄煤层的开采问题成为近年来煤炭行业研究的重要问题。
提高煤炭开采的机械化与自动化程度,提高采煤机械的技术水平,走减人提效之路,是我国煤矿开采的目标。ML180Y全液压螺旋钻采煤机便是为了解决薄煤层的开采问题,本着减人提效的目标而设计的新机型。
2 ML180Y全液压螺旋钻采煤机
该机装机功率180 kW,采用液压系统来实现其功能,适用于采煤层厚度0.4~0.6 m,采煤层上山方向和下山方向倾角为±20°,煤层普氏系数小于4。由图1可知该钻机主要由支撑机构、截割机构、推进机构、机架及配套液压系统构成,其中截割机构由钻杆、钻头和驱动液压马达组成,主要靠钻头钻进,煤依靠螺旋叶片输出。
该机的回采工艺如下:
(1)螺旋钻采煤机可能是最简单的薄煤层采煤设备。它的方法是在回采工作面上靠图2中的螺旋钻头7钻孔,煤依靠钻杆4上螺旋叶片的螺旋作用排到孔外,在孔口煤被刮板输送机收集运走。
(2)采完一个孔后,设备搬到与此相邻的下一个位置,开始新的钻采过程。
(3)相邻孔之间的距离决定了采出率,在用钻采机采完后,围岩稳定性好。
(4)在一个钻采循环期间,需要装配设备、钻孔,然后随着钻孔的延深,接长钻杆。钻杆的搬运靠单轨吊来完成。
(5)当一个钻孔达到预定长度或由于某种原因,钻进工作结束时,钻杆必须拆卸,退出钻孔,并存放好以备再用。退钻杆工作很费时间,在有限的巷道中存放它们也带来麻烦。因此,设法安排使一个钻孔的采煤钻进工作,和与其相邻已钻毕孔内撤出钻杆的工作保持同步。当正在进行的打钻工作需要接长钻杆时,就从刚结束的钻孔内取出来接上去即可。
3 液压系统设计
螺旋钻采煤机的液压系统如图3所示。
图3 液压系统原理
3．1 油路及动作回路设计
(1)主油路。由2台YB280S-4型75kW电机经弹性联轴器带动2台JBP160ACNOFGL型主油泵工作,高压油经三位四通阀驱动1JMD-125径向柱塞马达旋转,马达带动钻具旋转,转速在55~65 r/min范围内无极调速。油路系统工作压力16MPa,由溢流阀调定。回油经冷却器、过滤器进入油箱。主油泵与马达为变量泵与定量马达匹配关系,主轴调速由变量泵完成。该泵的油路压力与流量由恒功率变量系统控制互相补偿,当煤层硬度发生变化时,钻头的扭矩与转速相互调整,达到恒功率自动反馈调速。
(2)副油路。由1台YB225S-4型37 kW电机经弹性联轴器带动PFED-4131045/045型副油泵工作,高压油经输油管向换向阀供油。负责向推进、支撑、调斜、卡钻、稳钻、风筒等19个油缸供油。当各换向阀处于中位时,来油经换向阀和滤油器回油箱。若某一个换向阀处于工作位置,如推进油缸换向阀处于工作位置,高压油便向油缸的无杆腔供油,使活塞杆伸出,推动钻架座前移,实现钻进动作。若换向阀处于退钻位置,高压油向有杆腔供油,推进油缸活塞收缩,完成退钻动作。根据操作工艺上的要求各支路不同时工作,副油路的压力由溢流阀调定,为防止油缸工作时泄油,各支路均装有液压锁。
(3)执行机构的确定。动作机构除螺旋钻杆是单向旋转外,其它机构为直线往复运动,由单活塞杆液压缸直接驱动,螺旋钻杆用液压马达驱动。
(4)液压马达动作回路。螺旋钻杆不要求反转,所以液压马达单向旋转即可。由于其转速不高,但对速度平稳性要求较高,同时为了防止马达反向敲缸,采用溢流桥进行制动保护。
(5)推进缸动作回路。推进缸运动要实现推进钻杆和回退钻杆,在推进时需油量大,并且其速
度较低,但对速度的稳定性要求较高,因此采用回路节流调速回路。
(6)调斜缸动作回路。调斜缸实现机座的倾斜调整,工艺要求其不工作时,处于静止状态,并对其定位要求较高,故采用Y型中位机能的换向阀。液压源的选择。该液压系统在整个工作循环中需油量变化较大,另外,支撑和调斜又要求长时间的保压,所以选择双泵供油,这样可以减少功率损失,提高系统效率。
3·2 系统中电磁铁的工作状态
电磁铁的工作状态见表1。表1中“+”代表电磁阀工作。
由图3和表1可看出不同工作状态时各电磁阀的通断情况及该机的工作情况。其运行机理如下:
3.2.1 机器运行(工作)
当机器工作时,把转换开关放在“工作”位置,就接通了YA2电磁铁,电磁阀20 (左)的阀芯向下移动,因此压力油路为:
可以实现支撑、调斜的各种油缸操作。不操作时,多路换向阀30处左中位,两路来油经阀中位入油箱,油泵卸载。由于支撑(调斜和支撑)时,油缸的定位要求很高,所以这里的多路换向阀30是“Y”机能的。支撑的保护是由叠加式溢流阀19以及先导式溢流阀24来保护的。
3.2.3 辅助操作
辅助操作包括左右2组卡钻、风筒伸缩、稳钻(定心)和调动推进(用于接、卸钻杆)等动作。辅助操作时,转换开关放在“辅助操作”位置。这时,电磁铁YA1, YA4及YA5接通。
卡钻。卡钻分左右两组油缸,每组由一路油供液。YA1, YA5通电时,油路如下:
YA4通电时，油路为:
(2)风筒。操作风筒时,卡钻的多路换向阀32都处在中位,这时,进入左卡钻换向阀32的一路油P1及进入右卡钻的多路换向阀32的另一路油P2经左右2组换向阀的中位合流进入风筒伸缩换向阀31来操作风筒伸缩。
(3)稳钻(定心)和调动推进。稳钻和调动推进时,卡钻和风筒操作停止,其余多路换向阀处在中位。这时的油路是:进入32左的P1及进入32右的P2经中位汇合到多路阀31,再经31中位送到多路换向阀29来供给操作稳钻及调动推进。
(4)稳钻。操纵右边的多路换向阀29,就可以操作稳钻(定心)液压缸。(5)调动推进。操纵左边的多路换向阀29,即可经梭阀26去操作推进液压缸。这时,由于有2路油进入,因此,推进(向前或向后)速度较快,用于接或卸钻杆,称为调动推进。
辅助操作时,靠溢流阀19来保护。所有辅助操作不工作时,其换向阀芯都处于中位,油泵来的油经多路换向阀29回油箱,油泵卸载。
ML180Y全液压螺旋钻采煤机是新设计的用于薄煤层开采的采煤设备,其特点是采用全液压传动与控制,减轻了机重,提高了可靠性,用人少,改善了工人的工作环境,提高了安全度。同时,达到了减员增效的目的。
参考文献:
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