矿用半封闭式链条运输装置的液压控制系统设计

张 涛

(太重煤机有限公司，山西 太原 030032)

0 引言

在煤矿巷道掘进中，要实现掘、运、支三位一体高效率的快速运行，即需实现掘进、支护、运输的连续作业。为了适应这一市场需求，提出了在煤矿井下掘进巷道中使用掘进机来开挖隧道，使用联排支护进行支护，同时配合使用皮带运输机、半封闭式链条运输装置和带式转载机等实现煤炭的运输。掘进机在完成掘进作业时，在掘进巷道端头使用联排支护进行挂网支护，锚护工人在掘进机前使用锚杆钻机打入一部分锚杆，然后掘进机继续掘进，同时锚护工人站在半封闭式链条运输装置上方补打剩余锚杆。

半封闭式链条运输装置的行走、运输主要靠液压系统的控制来实现，为此本文设计了矿用半封闭式链条运输装置的液压控制系统。

1 半封闭式链条运输装置的组成

半封闭式链条运输装置是一种适用于煤矿掘进巷道中的自移动式运输装置，布置于皮带运输机和带式转载机之间，不但可以实现煤炭的运输，同时还是半封闭式的，其中间部分上边有盖板，工人可以将此作为一个安全的作业平台，利用这一平台进行支护作业。

矿用半封闭式链条输送装置主要由行走机构、运输机构、主架体、液压系统和电气系统组成。由两个液压马达同时驱动双边链式刮板输送机实现运输，左右两侧的行走机构在行走马达的作用下驱动驱动轮转动，带动履带转动实现运输装置的移动。

2 矿用半封闭式链条运输装置液压控制系统设计

2.1 拟定液压系统控制原理图

为了实现半封闭式链条运输装置的基本功能，初步拟定了液压系统原理图，如图1所示。该液压系统主要零部件有油箱、液压泵、行走马达、液压马达、支腿油缸、行走减速器、多路换向阀和液压锁等。

1-油箱；2-过滤器；3-油泵；4-压力表；5-多路换向阀；6-行走减速器；7-行走马达；8-液压马达；9-液压锁；10-支腿油缸

2.2 行走机构液压回路设计

在掘进工作面中，运输装置需实现转弯，所以左右行走机构采用两个液压马达分别驱动，在液压回路设计中将行走机构回路分开控制，即进行单控，以实现行走机构的前进、后退和转弯。为了适应行走机构的各种复杂工作条件，设计了3个基本回路，即缓冲回路、制动回路和限速回路。由于本设备重量和惯性大，当行走机构启动、停止以及突然换向时，产生的液压冲击将导致液压系统产生振动和噪声，甚至可能会损坏液压元件，造成整个系统破坏，因此，将缓冲阀等液压元件添加到液压系统中，并且当液压马达的高压腔压力超过设定的压力值时及时卸荷，从而使一部分液压油回到油箱中，以起到缓冲作用。在下坡时，由于自身重力，该设备会获得很大的加速度，一方面速度过快可能会与前方的带式转载机发生碰撞，损坏设备；另一方面当速度过快时，行走马达容易产生吸空现象，会加速行走马达的损坏，因此，应在行走回路中增加限速回路，将行走马达的转速控制在安全的转速范围内，从而达到控制行走马达转速的目的，并确保设备和人员的安全。制动回路主要由制动阀和制动器组成，制动器的开启由液压控制，制动器的供油压力由制动阀控制。设计的行走机构液压回路原理图如图2所示。

图2 行走机构液压回路原理图

2.3 运输机构液压回路设计

运输机构的作用是通过带式转载机将送达运输装置的煤炭运输到皮带运输机上，它由两个低速大扭矩液压马达驱动，且两个液压马达应同步驱动链轮，然后带动刮板链组来实现物料的运输，整个过程由一个液压手柄控制。

2.4 支腿油缸液压回路设计

在运输过程中，为了使整机更加稳定，4个支腿油缸同时提供支撑力。但是，由于煤矿巷道底板的特殊地质条件，4个支腿油缸分别由4个回路控制，通过在回路中增加液压锁，使得支腿油缸撑地时支撑力更为稳定。

3 半封闭式链条运输装置液压控制系统工作原理

当操作工人准备作业时，合上隔离开关，打开照明灯，启动油泵电机，从油箱吸入经过过滤器过滤的液压油，为七联多路换向阀供油。通过操作多路换向阀上的两个操作手柄，分别控制左、右行走机构实现行走运动。其中，左侧操作手柄控制左侧行走，右侧操作手柄控制右侧行走，两个手柄同时向前推动，设备前进，同理，手柄同时向后拉，设备后退，一个向前推一个向后拉，设备转弯；运输机构中刮板链的正反转由多路换向阀上的一个操作手柄控制，将控制手柄向前推，运输机反转，将操作手柄向后拉则运输机正转。4个支腿油缸由多路换向阀上的4个操作手柄控制，当链条运输机处于行走状态时，通过控制操作手柄将支腿油缸抬起；当进行支护作业时，锚护工人需将支腿油缸撑地。同时，可以通过液压系统中的压力表检测系统的压力，整个设备中液压系统的压力设定为16 MPa，还可以通过油箱侧面上的液温液位计观察液压系统的油温和油箱中的油量。

4 液压控制系统的保养维护

(1)液压胶管必须在切断电源、装置停止、泄压后拆卸，避免高压油喷出伤人。

(2)拆卸液压元件特别是液压胶管接头时，须用干净的螺塞或两层以上的干净塑料布封堵裸露口，而且必须做好清洁防护措施以防止液压油被污染。

(3)过滤器的滤芯必须每15个工作日清洁或更换一次。

(4)如果发现液压油油质较差，应尽快更换新油，建议约15个工作日内对油箱内的液压油进行检查，通常是通过观察液压油的颜色、透明度、沉淀物以及杂物的混入程度等来判断。人眼可见度的下限为40 μm，可初步确定油液的清洁度，然后用滤纸过滤液压油，滤出其杂质，再通过滤纸颜色来判断油液的清洁度，如果颜色变成乳白色或有异常气味，则必须更换新油；更严格的检查则是依据相关标准，对黏度、抗氧化、沉淀物、闪点、色相、比重、水分的含量进行检查，根据检查结果来确定液压油是否需要更换。

(5)每天检查油箱中的油量，当油位低于油位计的1/3时，需要补充油液。

(6)在安装、使用和维护过程中，需要及时处理干净液压系统各部位溢出和渗出的矿物质油。

(7)液压系统中的所有液压元件及其接合处均不得在泄漏的状态下工作。

(8)煤尘和水会直接影响油脂的清洁度，应慎重保管和使用液压油，以免因粉尘或水的混入而引起液压系统的故障。

(9)造成液压系统故障70%的原因是由于对液压油的管理不善,如果可以对管理给予足够的重视，则可以减少液压系统的故障。当在液压系统中发现异常物时，应排放掉全部的油，并清理液压系统。

(10)每天应检查多路换向阀操纵手柄的操作位置及油泵、马达中有无异常声响。

5 结语

本文设计的适用于半封闭式链条运输装置的液压控制系统结构简单、实用性较强，具有保护装置(压力、油温、油位显示等)及过滤装置，故障率较低，寿命长，解决了半封闭式链条运输装置的控制问题。