一种水系统流量分配的优化方式

摘 要：文章主要涉及一种用于掘进机水系统各水路流量分配的优化方式。其目的是提供一种结构简单、不需要对水系统原水路布置做多大改动即可达到保证各水路工作流量的流量分配优化方式。在水系统两处分流的地方加装两个分流阀，通过分别调节这两个分流阀的流量输出比例来控制每条水路的流量大小，从而达到合理分配、充分利用总供水量的目的。改善掘进机工作状况，提高工作效率，延长掘进机使用寿命。

关键词：水系统；掘进机；流量分配；分流阀

前言

掘进机主要用于煤矿井下巷道掘进，工况条件恶劣，工作强度大，工作时间长。需要持续性喷雾降尘，冷却液压系统的液压油，冷却切割电机，冷却截齿，这些都需要由水系统来完成。而整个水系统的水路布置因掘进机整体布局的限制无法做较大程度改动，这就导致掘进机工作时，液压系统、切割电机冷却困难、温升过快，尤其是掘进机在做高强度截割、频繁操作时，往往只需要2-3個小时，液压系统就会因油温超过设定的70℃而自动停机，需要等其自然冷却后才能再次启动。切割电机在持续性高温下工作，其寿命和性能也会大大降低。这些都对掘进机的工作效率、元器件寿命造成了严重影响。一种新型的水系统流量分配方式显得尤为重要。

1 改进前的水系统原理简述

如图1所示，外部供水经水过滤器过滤后进入掘进机水系统，经球阀1'后分为两路。一路经球阀2'后由喷嘴喷出形成掘进机的外喷雾，这条水路称为水路1（图中双点划线所示），其主要功用是喷雾降尘和冷却截齿；另一路通过水冷却器3'冷却完液压油后再次分为两路，一路经增压水泵4'后由喷嘴喷出形成掘进机内喷雾，这条水路称为水路2（图中虚线所示），其主要功用是辅助降尘；最后一路水冷却完切割电机后由喷嘴喷出形成掘进机内喷雾，这条水路称为水路3（图中实线所示），其主要功用是冷却液压油和冷却切割电机。但是在掘进机的工作过程中，各路水的流量没有采取任何合理分配的措施，水路1连接的元器件较少，其通行阻力和沿程压力损失都较小加之其属于第一次流量分配，故其占据了水系统的大部分流量，水量充沛。而水路2实际上为水路3的一个支流，这两路水元器件多，工作内容多，通行阻力大，但是却得不到充足的水流量。尤其是冷却水路3因水路2的再次分流根本达不到冷却切割电机所需要的流量要求。

2 改进后的水系统原理简述

文章介绍的流量分配优化方式，主要是在原水系统中增加两个分流阀，外部供水经水过滤器过滤后进入水系统，经过所述球阀1后再通过所述分流阀1，调定所述分流阀1的流量输出比为2：3，这样水路1就占有总供水量40%的流量，剩下60%的水流经过所述水冷却器后再通过所述分流阀2，调定所述分流阀2的流量输出比为1：1，这样水路2和水路3各占有总供水量30%的流量。

此分配优化方式与现有技术不同之处在于加装了两个分流阀，通过调节每个分流阀的流量输出比，可以控制每条水路的流量大小。按照本实用新型设定的比例调节，可以保证外喷雾降尘的水流量占总供水量的40%，内喷雾辅助降尘及冷却截齿的水流量占总供水量的60%，冷却液压系统液压油的水流量占总供水量的60%，冷却切割电机的水流量占总供水量的30%。通过对水量的合理分配，可以有效抑制液压系统的温升甚至将温度控制在一合理范围内，切割电机亦得到良好冷却。内外喷雾的流量大小也通过调节而得到改善，这对改善掘进机的操作环境起到较大作用，保证了掘进机连续性、高强度工作。

3 结束语

正常情况下，应将分流阀1的流量输出比调定为2：3，水路1流量占总供水量的40%，将分流阀2的流量输出比调定为1：1，水路2和水路3的流量分别占总供水量的30%。具体调定比例还应视具体工况而定，粉尘较大时，可调节分流阀1适当调高水路1的流量比，达到优先降尘的目的；当需要长时间工作、频繁操作时，可调节分流阀1适当提高水路3的流量比，使水冷却器水流充足，充分和液压系统的液压油交换热量，抑制液压系统温升；当岩石较硬，切割电机工作强度较大时，可调节分流阀2，适当提高冷却切割电机的水流量，保障切割电机的正常工作。

如图2所示本优化方式是在原水系统的基础上增加两个分流阀，这两个分流阀分别布置在水系统两处分流的地方，通过分别调节这两个分流阀的流量输出比可以控制每条水路的流量大小，从而达到合理分配、充分利用总供水量的目的。

参考文献

[1]王金喜.国外掘进机设计概述[J].山西煤炭管理干部学院学报，2007（2）.

[2]高飞.掘进机的液压系统设计[J].煤矿机械，2006，27（8）.

[3]赵松年.现代机械创新产品分析与设计[M].北京：机械工业出版社，2000.

作者简介：张从兵，男，2008年本科毕业于安徽理工大学机械设计制造及其自动化专业，现就职于凯盛重工有限公司研发中心同时为安徽理工大学机械工程学院在职硕士研究生，主要从事掘进机设计工作，工程师。