CN101881165A

CN101881165A - 采煤机液压系统

Info

Publication number: CN101881165A
Application number: CN 201010212332
Authority: CN
Inventors: 樊二村
Original assignee: Taiyuan Mining Machinery Group Co Ltd
Current assignee: Taizhong Coal Mining Machinery Co Ltd
Priority date: 2010-06-29
Filing date: 2010-06-29
Publication date: 2010-11-10
Anticipated expiration: 2030-06-29
Also published as: CN101881165B

Abstract

本发明属于采煤机的技术领域，具体涉及一种采煤机液压系统，解决了现有采煤机液压系统油温过高，故障频繁发生，造成采煤机停机率增加、出煤量降低的问题。采煤机液压系统，其油泵出口连接蓄能器，蓄能器连接减压阀，然后连接制动器；蓄能器出口还与互相并联的各油缸工作组连接，各油缸工作组的出油口通过出油管直接与冷却器入口相连接，冷却器出口与油箱连接；油泵、先导溢流电磁换向阀、油箱形成卸荷回路。本发明具有如下有益效果：执行元件非工作时泵处于卸荷状态；原系统工作循环温度在85～100℃，现系统为25～40℃；原系统万吨煤故障为0.5小时，现系统为0.1小时，显然故障率降低了80%，提高了采煤机的开机率。

Description

采煤机液压系统

技术领域

本发明属于采煤机的技术领域，具体涉及一种采煤机液压系统。

背景技术

长期以来600~1200Kw电牵引采煤机，泵站系统油温过高（90°C左右）。井下使用期间，液压系统故障频繁发生，最后走进修复-停机-再修复-再停机的恶性循环怪圈内，最终，造成采煤机停机率增加，出煤量降低。另外经常拆装系统造成接头密封损坏后而将空气带入将会导致系统中更大的故障。

液压系统产生的热量，主要包括泵和马达的功率损失、溢流阀的溢流损失、液流通过阀及管道的压力损失所产生的热量。

如图1所示，为现有采煤机的液压原理图，造成现有采煤机液压系统存在上述问题的原因分析如下：

1、采煤机在一般情况下，运动到刮板输送机，机头或机尾时，才将处于两位置的左右摇臂，进行互换采高、卧底状态，所占用的时间，仅仅为整个采煤机割煤总时间的5%左右，而泵输出的油液却始终进行大循环状态，这样存在下列几个问题：

1.1、油液流经三个手动换向阀阀芯时，由公式

3*△P_局=3*γξV²x10^-4/2xg(Kg/cm²)

不难看出，当通径由大骤然变成小孔和缝隙，流动的液体会被这些小孔和缝隙，产生巨大的局部压力损失和较强的阻力。液体在克服这些阻力时，会消耗掉相当的能量；再加上，液体粘度的存在，并在高速、高压下产生的摩擦能，叠加后将这种能全部转化为热能。

1.2、液体长期在背压溢流阀的2.5MPa上回油。同上述公式一样，当液体流经该阀时，又一次产生液流方向和断面的变化，引起压力损失，同样将这种损失的能量转化为热能。

1.3、管路系统中，

△P_沿=γλ（l/d）x（V²x10^-4/2xg）(Kg/cm²)，V=4.61²Q/d²

显然流量一定的情况下，管子内径越小，液流速度越快，原回油管为G3/8通径。口径小、流速快所产生的摩擦阻力，沿程压力损失转化成的热量。

2、油箱小也是一个不利的重要因素：

公知的，对于空间、面积不受限制的设备，油箱的有效容量为泵每分钟流量的6-12倍。对于行走机械，在冷却效果较好的情况下，油箱的有效容量可选为泵每分钟流量的3-7倍。现有采煤机由于空间有限，所设计的油箱有效容量远远不足泵每分钟流量的3倍。

3、冷却器效果不佳，也是一个不利的重要因素

冷却器的散热面积A=（H-H1）/κ△tm，由公式可见：板式水冷方式的传热系数κ=465W/m²x℃，较蛇形管式的传热系数κ=110W/m²x℃，大的多，冷却效果会更好。而现采煤机液压系统使用的冷却器，是自行弯制成的紫铜管，其形状还不归整，就离蛇形管的要求还相差甚远。更不可比板式冷却。实际情况也证实了这一点，现冷却器的进出口水的温度几乎一样（如进冷却器入口水温度为60℃，出口水温度为65℃显然温差不大），显然，冷却效果不佳。

发明内容

本发明为了解决现有采煤机液压系统油温过高，故障频繁发生，造成采煤机停机率增加、出煤量降低的问题。

本发明采用如下的技术方案实现：

采煤机液压系统，包括油箱、油泵以及若干油缸工作组，所述的油缸工作组包括左调高油缸工作组和右调高油缸工作组，左调高油缸工作组包括左调高油缸以及与左调高油缸连接的手液动换向阀和电磁换向阀，右调高油缸工作组包括右调高油缸以及与右调高油缸连接的手液动换向阀和电磁换向阀，其特征在于油泵出口连接蓄能器，蓄能器连接减压阀，然后连接制动器；蓄能器出口还与互相并联的各油缸工作组连接，各油缸工作组的出油口通过出油管直接与冷却器入口相连接，冷却器出口与油箱连接；油泵、先导溢流电磁换向阀以及油箱形成卸荷回路。

蓄能器连接压力控制器。增设压力控制器的目的是，当系统中的液压油一旦有渗漏现象，系统高压低于调定工作压力（16～20Mpa）时，压力控制器发出电信号，先导溢流电磁换向阀换向，泵开始给蓄能器储压力油，达到设定压力时压力控制器发电信号，先导溢流电磁换向阀换向，泵重新回到卸荷状态。油箱底板设有S形自制加工的循环水槽，用不锈钢盖板封闭，油箱内设有除渣磁铁，油箱顶部放置有专业厂生产的板翅式冷却器（并与S形自制加工的循环水槽系统相连通）。油箱注油口增设了通气加油过滤器，加油必须经过滤的程序，确保的系统中油液的清洁度，降低了故障率。

本发明具有如下有益效果：

1、执行元件非工作时泵处于卸荷状态。

2、原系统工作循环温度在85～100℃，现系统为25～40℃。

3、原系统万吨煤故障为0.5小时,现系统为0.1小时。显然故障率降低了80%，提高了采煤机的开机率。

4、大大降低了矿工的维修时间和更换备件的劳动强度。

5、提高了整机产品可靠性，提升了产品的品牌质量。

附图说明

图1为现有采煤机液压系统示意图

图2为本发明采煤机液压系统示意图

图中：1-左调高油缸，2-右调高油缸，3-制动器，4-手液动换向阀，5-液力锁，6-电磁换向阀，7-刹车电磁阀，8-压力继电器，9-高压溢流阀，10-油泵，11-油箱，12-高压表，13-真空表，14-粗过滤器，15-精过滤器，16-低压表，17-低压溢流阀，18-冷却器，19-温度表，20-蓄能器，21-先导溢流电磁换向阀，22-减压阀，23-单向阀。

具体实施方式

采煤机液压系统，包括油箱11、油泵10以及若干油缸工作组，所述的油缸工作组包括左调高油缸工作组和右调高油缸工作组，左调高油缸工作组包括左调高油缸1以及与左调高油缸1连接的手液动换向阀和电磁换向阀，右调高油缸工作组包括右调高油缸2以及与右调高油缸2连接的手液动换向阀和电磁换向阀，其特征在于油泵10出口连接蓄能器20，蓄能器20连接减压阀22，然后连接制动器3；蓄能器20出口还与互相并联的各油缸工作组连接，各油缸工作组的出油口通过出油管直接与冷却器18相连后，再与油箱11连接；卸荷回路为油泵10经先导溢流电磁换向阀21、冷却器18流回油箱11。

本发明的工作原理：

1、摇臂不调整时，油泵10输出的油液可通过先导溢流电磁换向阀21直接与油箱11连通，形成卸荷状态。这样，油泵10在采煤机整个截割煤的95%时间内，是处于无阻力少循环液路回油，几乎也不产生压力损失。

2、当摇臂需要调整时，油泵10输出的高压压力油，经调高油缸后，因取消了原有2.5MPa的背压溢流阀，形成无背压回油。因此，减少了系统的发热源。

3、本发明所述的液压系统设置了蓄能器，其作用是：采煤机在割煤行走时，打开刹车装置所需的液压油，和用摇控器操作摇臂升降时，手液动换向阀所需的液控液压油，均由蓄能器储存的压力油来提供。确保了泵在长期卸荷状态下，采煤机能正常工作。

4、蓄能器连接压力控制器，其作用是：当管路系统的接头、弯头、软硬管、密封垫、联接螺纹以及各种阀、阀块、阀组还有其它元件等，造成渗漏时，蓄能器会即时给系统补充压力油。若长时间渗漏，导致蓄能器压力降低到2调定的工作压力时（16～20Mpa），压力控制器触点闭合，给先导溢流阀发出电信号，这时先导溢流阀的电磁铁得电，阀芯芯杆动作换向，泵输出的高压油从卸荷状态转变为给蓄能器补充压力油。

另外，辅以如下其他改进：

1、采用板翅式冷却器，油道外壳装有横向和纵向有易阻碍水流的散热翅片。所增加的散热面积，可达光管的8-10倍。椭圆管带矩形翅片的传热效率平均值比圆管带翅片的高8倍。这样在高速冷却水流和液压系统回油油液间被散热翅片隔离，由散热翅片将油液中的热量快速传递给涌流的水，并被其带走。从而降低了系统的温度。

2、油箱底板增设了循环水冷却装置。将油箱底板加工出S形循环水槽，用不锈钢盖板封闭。因油箱两侧壁与主机架间已无空间来增加侧壁板壁厚的可能，只能在油箱底板上增设。由于油箱底板面积大，它的冷却作用必将带走经过冷却器后，回到油箱内油液的热量。从而起到了二次冷却器的效果，又不另外占有保贵的空间。

3、油箱加大

采煤设备空间相当紧凑。因此，只能在现有空间结构不变的情况下，保证不影响后部电缆通道、前面不与溜槽电缆槽帮干涉，又要方便操作的条件下。充分考虑还没有利用起来的空间资源。发现油箱上面阀组后，空间闲置，浪费的可惜。因一边是油箱小，一边是空间富裕没有利用。现用的冷却器外形，没有油箱后面的面积大，但它却占了其长度方向的全部。所以本申请将背置冷却器方式，改为油箱顶部放置。将腾出的位置让给油箱断面在长度方向的加大。这样可一举两得。油箱前面也加大到，既不妨碍操作，又较美观的合适位置上。油箱左右方向已没有任何发展空间，因一边是与电控箱的隔板相邻，另一边是与泵电机筋板相邻，这两相邻间隙均为10毫米左右，除各别机型有水阀组件时，还间隙稍大些，但还要保证水阀手柄的操作。最主要是想采煤机油箱制作的通用性。

综合上述考虑了有利与不利的全部因素后，最终使油箱的容量满足了油箱最小容积的设计要求。

4、泵的更换

由美国派克重型齿轮泵替代了力士乐轻型齿轮泵，首先泵的壳体由铸铁材料替代了铝制材料。相比较降低了热膨胀系数，当受同等热量的条件下，相比寿命大大提高。

5、原液压系统中，没有设置磁铁。本系统中增加了强力磁铁，能使油箱本身及系统中各种阀、阀块、管道等内的铁屑或铁沫，在随液体流动时会被吸附到强力磁铁表面上。从而，保证了油路系统的畅通无阻。强力磁铁还可定期清理。

6、新增设了通气加油过滤器，通气口径较原来增大3倍。有效地维持了油箱内的压力与外界大气压的平衡。加油过滤器可以有效地防止，井下工人在用油桶加油时，将煤炭颗粒及其它杂质无意带入油箱系统内。造成没必要的液压故障。

7、泵输入轴与电机输出轴的联接方式，应采用挠性联轴节，来补偿两轴不同心的偏差。但由于两轴直径差距较大，联接的挠性联轴节外径就相当大，转动惯量大大增大。为此，仍采用小直径的刚性联接，在工艺上采取了保证同心度的措施。并加大了渐开线花键啮合的侧隙，因该泵传动为单向旋转。

8、液压系统中，在工作油缸进油口管路上新增了可调节流量的单向节流阀，其作用是为了在操作摇臂下降时，防止因速度快而产生摇臂抖动现象。用它可以调节到摇臂平稳下降为此。

本发明不仅提升了产品质量的整体性能，而且具有现实的经济效益。因600-1200KW电牵引采煤机，申请人年产台数约80台。平均每台煤机上泵的使用寿命，约为1.5个月（因油温过高造成寿命低）。采煤机质保期一般为一年，那么一年一台煤机就要赔8台泵，80台煤机共赔偿640台泵。每台买进价为8000元（售给矿方为10000元），共节约512万元。

Claims

1.一种采煤机液压系统，包括油箱（11）、油泵（10）以及若干油缸工作组，所述的油缸工作组包括左调高油缸工作组和右调高油缸工作组，左调高油缸工作组包括左调高油缸（1）以及与左调高油缸（1）连接的手液动换向阀和电磁换向阀，右调高油缸工作组包括右调高油缸（2）以及与右调高油缸（2）连接的手液动换向阀和电磁换向阀，其特征在于油泵（10）出口连接蓄能器（20），蓄能器（20）连接减压阀（22），然后连接制动器（3）；蓄能器（20）出口还与互相并联的各油缸工作组连接，各油缸工作组的出油口通过出油管直接与冷却器（18）入口相连接，冷却器（18）出口与油箱（11）连接；油泵（10）、先导溢流电磁换向阀（21）以及油箱（11）形成卸荷回路。

2.根据权利要求1所述的采煤机液压系统，其特征在于蓄能器（20）连接压力控制器。

3.根据权利要求1或2所述的采煤机液压系统，其特征在于油箱（11）底板设有S形循环水槽，用不锈钢盖板封闭，油箱内设有除渣磁铁，油箱顶部放置板翅式冷却器，油箱加油口设置通气加油过滤器。