采煤機(jī)齒輪箱自動(dòng)集中加油技術(shù)研究
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高俊光1,2，廉自生1
（1．太原理工大學(xué)，山西 太原 030024；2．太重煤機(jī)有限公司，山西 太原 030032）
摘要：通過對(duì)采煤機(jī)現(xiàn)有加油技術(shù)及國(guó)內(nèi)外自動(dòng)加油技術(shù)研究，提出了一種采煤機(jī)齒輪箱自動(dòng)集中加油技術(shù)；通過對(duì)相關(guān)油品、油壓、流量及液壓閥組等技術(shù)參數(shù)的設(shè)計(jì)計(jì)算，完成了主要元器件的型號(hào)設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)了該技術(shù)在采煤機(jī)上的應(yīng)用。
關(guān)鍵詞：采煤機(jī)；自動(dòng)；加油技術(shù)；齒輪箱
中圖分類號(hào)：TD421.6 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：B
0 引言
隨著煤炭工業(yè)的快速發(fā)展，現(xiàn)代化煤礦生產(chǎn)對(duì)煤機(jī)裝備的自動(dòng)化、智能化和人性化設(shè)計(jì)提出了更高的要求。采煤機(jī)作為煤礦生產(chǎn)的關(guān)鍵設(shè)備，在檢修維護(hù)中，各齒輪箱的加油占用了大量的時(shí)間，且勞動(dòng)強(qiáng)度大，操作繁瑣，如果油液不能及時(shí)加注和更換，將會(huì)嚴(yán)重降低采煤機(jī)的生產(chǎn)效率。
本文在原有采煤機(jī)調(diào)高液壓系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，通過簡(jiǎn)單的改進(jìn)設(shè)計(jì)，增加了一套自動(dòng)集中加油系統(tǒng)，能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)采煤機(jī)各部齒輪箱的快速加油，且操作方便，可大大除低維護(hù)人員的勞動(dòng)強(qiáng)度。
1 齒輪箱自動(dòng)集中加油系統(tǒng)工作原理
采煤機(jī)齒輪箱自動(dòng)集中加油系統(tǒng)主要由主泵1、兩位三通換向閥2、調(diào)高系統(tǒng)回路3、馬達(dá)泵4、四位五通換向閥5、加油油箱7、濾油器6及管路等組成，其工作原理圖如圖1所示。
主泵1為原有采煤機(jī)調(diào)高系統(tǒng)的高壓油液供油泵，在不改變?cè)袡C(jī)能的基礎(chǔ)上，在主泵1的出油口上增加了兩位三通換向閥2，實(shí)現(xiàn)了液壓油動(dòng)力的切換；當(dāng)需要加油時(shí)，操作兩位三通換向閥2使進(jìn)油口P與出油口A連通，將主泵1提供的高壓油通過Pm口引入馬達(dá)泵4組件，從而驅(qū)動(dòng)馬達(dá)泵4旋轉(zhuǎn)，將加油油箱7的潤(rùn)滑油泵人各齒輪箱；四位五通閥5的出油口分別連接采煤機(jī)的各齒輪箱，通過調(diào)節(jié)其工作位置實(shí)現(xiàn)對(duì)采煤機(jī)各齒輪箱的單獨(dú)加油。
具體操作過程如下：加油時(shí)，首先將馬達(dá)泵的Pb口與加油油箱7連通，并檢查所有管路是否連接牢靠；然后將四位五通閥5的閥芯轉(zhuǎn)至所需加油的工作位置；最后操作兩位三通換向閥2，將采煤機(jī)調(diào)高系統(tǒng)中的高壓油引入馬達(dá)泵4組件。加油完畢后必須首先操作兩位三通換向閥2，將高壓動(dòng)力油切斷，以免造成安全損害事故。
2 主要元器件的選型
本文以2 660 kW采煤機(jī)為基本機(jī)型，介紹各主要元件的選型設(shè)計(jì)。
2.1 馬達(dá)泵的選型
馬達(dá)泵的外形尺寸受采煤機(jī)空間限制，要求結(jié)構(gòu)緊湊、體積小、便于安裝。
本系統(tǒng)確定選用泊姆克MP124系列馬達(dá)泵，其馬達(dá)和泵的性能參數(shù)如表1、表2所示。
已知調(diào)高系統(tǒng)主泵的額定工作壓力為20 MPa，排量為59.0 mL/r，電機(jī)轉(zhuǎn)速為1 463 r／min，理論流量Q=86 L／min。根據(jù)主泵和馬達(dá)的流量守恒，有：
其中：nmi為馬達(dá)的轉(zhuǎn)速，i=1，2，3，4，5，6，7；qmi為馬達(dá)的排量。
根據(jù)式(1)計(jì)算，得出：nm1=1 000×86/10. 16 =8 464 r/min,nm2 =1 000×86/15. 23=5 647 r/min,nm3 =1 000×86/20. 31=4 234 r/min, nm4 =1 000×86/25. 39=3 387 r/min, nm5 =1 000×86/30. 47=2 822 r/min,nm6=1 000×86/35. 54=2 420 r/min,nm7 =1 000X86/40. 62=2 117 r/min。
由表2可知，只有nm6和nm7滿足馬達(dá)的工作轉(zhuǎn)速要求。
為了盡可能地縮短設(shè)備加油時(shí)間，實(shí)現(xiàn)快速加油，且保證一定的設(shè)計(jì)余量，結(jié)合表1、表2中馬達(dá)泵的轉(zhuǎn)速和排量參數(shù)，最終確定馬達(dá)泵的選型按表1和表2中序號(hào)7的參數(shù)為最優(yōu)。
2.2 吸油過濾器
該過濾器安裝在馬達(dá)泵的吸油口Pb前，避免泵中吸人較大的機(jī)械雜質(zhì)，保障系統(tǒng)穩(wěn)定工作，提高元件的使用壽命。
應(yīng)根據(jù)系統(tǒng)的工作壓力、元器件的精度要求、工作介質(zhì)、介質(zhì)黏度、原始?jí)翰罴跋到y(tǒng)的最大流量來確定濾油器的型號(hào)。
本系統(tǒng)中的濾油器選用泰克牌濾油器，其樣本中提供的將非基準(zhǔn)黏度下的流量換算成基準(zhǔn)黏度下的流量的計(jì)算公式如下：
其中：Q濾為非基準(zhǔn)黏度換算成標(biāo)準(zhǔn)黏度時(shí)的濾油器流量，L/min; Q額為液壓系統(tǒng)的額定流量，L／min；f為黏度修正系數(shù)，f=[(V／30)+(V/30)1/2]／2，V為實(shí)際工作介質(zhì)黏度，mm2／s。
根據(jù)表1序號(hào)7的參數(shù)，可知馬達(dá)泵的流量Q額=qb×nm7；工作介質(zhì)為中級(jí)齒輪油N320，其黏度V=320 mm2／s，代入公式(2)，最終計(jì)算得出Q濾≈600 L/min。
因此，選用泰克牌S系列吸油濾油器中的S455G130R-RU，其流量范圍為300 L／min～800 L／min，連接尺寸為2英時(shí)。根據(jù)需要，可配置旁通閥，一旦濾芯堵塞，如現(xiàn)場(chǎng)無人，當(dāng)壓力達(dá)到0. 03 MPa時(shí)，旁通閥開啟，避免馬達(dá)泵吸空損壞。
2.3 兩位三通換向閥
由兩位三通換向閥實(shí)現(xiàn)動(dòng)力高壓油的切換，因此對(duì)其密封性和可靠性的要求較高，我們選用可靠性比較高的HBS的產(chǎn)品。選型原則主要取決于與其連接的管路直徑的大小。根據(jù)HBS提供的樣本及主泵的出油口徑，選用A15080301. 00型，其流量范圍為60L/min～180 L/min，連接尺寸為1英吋。
3 結(jié)語(yǔ)
采煤機(jī)齒輪箱自動(dòng)集中加油系統(tǒng)以采煤機(jī)自身的調(diào)高液壓系統(tǒng)中的主泵為動(dòng)力源，操作簡(jiǎn)單、可靠，實(shí)現(xiàn)了齒輪潤(rùn)滑油加油裝置與原調(diào)高液壓系統(tǒng)的集成，安裝在采煤機(jī)上，只占用很小的空間，廣泛適用于中、厚煤層采煤機(jī)。加油時(shí)，操作人員只需要將馬達(dá)泵與機(jī)油油箱連通，無需其他管路連接，大大減輕了工作強(qiáng)度，也降低了工人在使用傳統(tǒng)方法加油時(shí)的危險(xiǎn)性；另外，操作人員無需開啟采煤機(jī)加油口部的護(hù)板和加油口封蓋等，避免了煤粉和水汽通過敞開的加油口進(jìn)入齒輪箱，有效地保證了箱體內(nèi)部免受污染，對(duì)于延長(zhǎng)齒輪、軸承、密封等構(gòu)件的使用壽命及降低采煤機(jī)故障率均具有重要意義。
參考文獻(xiàn)：
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Automatic Centralized Refueling Technology for Shearer Gearbox
GAO Jun-guang',z , LIAN Zi-shengl
(1. Taiyuan University of Technology, Taiyuan 030024, China; 2. Taiyuan TZ Coal Machinery Co. , Ltd. , Taiyuan 030032, China)
Abstract: Based on the existing technologies of automatic refueling of shearer at home and abroad, an automatic centralized refueling method for the gearboxes in shearer was proposed in this paper. Through the calculation related to oil pressure, flow and other tech-nical parameters, we completed the design of the main components in this system, to achieve the technology used in shearer.
Key words: shearer; automation; refueling technology; gearbox
