IMG_D_200采煤机调高液压系统的改造

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改造方案
参照不同工作温度下常 用泵与 油液的 粘度关 系 , 如 表 1 所示。 通过对比 可 以看 出 , 在 相同 工作 液 体和 温 度变 化 范 围 内 , 齿轮泵内的油液 粘度 变化较 小 , 而柱 塞泵 内的油 液粘 度 变化较大。也就是说在相同条件下 , 使用齿轮泵 能使油液 具 有较好的粘温特性 , 从而保持了液 压系统的 稳定性。因此 用 齿轮泵来代替柱塞泵的改造方案是可行的。
2. 2 结构改造
为了将齿轮泵与减速箱以及其他传 动部件相连 接 , 在 结 构上做了以下改造。 2. 2. 1 齿轮泵的安装 柱塞泵是用六个 M10 螺栓 固定 在固定 减速 箱内的。 首 先把 柱塞泵分解下来 ; 然后设 计一个 齿轮泵 盘 , 如 图 2, 把 齿 轮泵通过两个 M10 螺栓固定在泵盘上 ; 再用 六个 M10 螺栓把 泵盘固定在固定减速箱内。 2. 2. 2 齿轮泵和动力元件的连接 调高泵、 手动换 向阀、 溢流 阀等 元件都 布置 在固 定减 速 箱内 , 形成独立的调高泵箱。由于原 柱塞泵是 由固定减速 箱 内与 牵引部通轴相连的 内齿 轮上 的渐开 线花 键与传 动齿 轮 带动的 , 因此换成齿轮泵时需 设计一 个花键 套 , 用 它来连 接 齿轮 泵 和 动 力 元 件。齿 轮 泵 轴 头 直 径 是 20mm, 键 槽 宽 6mm, 花键套尺寸如图 3 所示。
油泵型式
5~ 40 !
40~ 80 !
推荐油液品种
40 ! 运动粘度( cSt) 叶片泵 < 6. 3MPa > 6. 3MPa 28~ 46 49~ 70 39~ 72 56~ 90 普通液压油及其代用 油品抗磨液压油 中低压用普通液压油 中高压用抗磨液压油 中低压用普通液压油 中高压用抗磨液压油
2. 1
流量核算
根据 XB7. 69 斜盘式柱 塞泵 性能指 标 , 我矿 选用 阜新 液 压件厂生产的 CBF- E10P 齿轮 泵代替 柱塞 泵。两种 液压 泵 的性能指标如下表 2 所示。
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图2
齿轮泵盘
图 4 出油板
图 3 花键套 2. 2. 3 出油板的设计 为防止调高系统过载 , 需要 考虑安装一 个安全阀。先 设 计一个出油板 , 如图 4 所示。 18 孔安装空 心螺栓 , 齿轮泵 输 出油口的压力油 通过 空心 螺栓 流入 出油 板 ; M27 ∀ 2 处安 装 安全阀 , 安全阀的设 定压力 为 15MPa; M18 ∀ 1. 5 处接 通到 调 高系统油缸 ;M10 ∀ 1. 0 处接压力表 ; 出油板 M10 ∀ 1. 0 和 M18 ∀ 1. 5 对称 布置为通孔 , 在变换工作面时 , 可交换使用。出 油 管、 压力表接在一侧 , 另一侧用丝堵堵住。 2. 2. 4 输出口与出油板的连接 需要用空心螺栓来连接齿轮泵输出口 与出油板 , 空心 螺 栓如图 5 所示。泵输出压力油通 过空心螺 栓流入到出 油板 , 进入上、 下油缸腔内 , 使得活塞杆移动 , 从而实现摇臂的升降。
根据两种泵的性能指 标核算 流量 , 计算 公式 为 : Q= n q ∀ 10 式中 Q 液压泵的流 量 , l min; n 转速 , r min; q 排量 , ml r。 柱塞泵的流量 Q柱 = 2000 ∀ 7. 69 ∀ 10- 3 = 15. 38( l min)
- 3
齿轮泵的流量 Q齿 = 2500 ∀ 10 ∀ 10 - 3 = 25( l min) 各类泵的总效率 值不 同 , 柱 塞泵为 0. 8~ 0. 9; 齿轮 泵 为 0. 6~ 0. 8; 叶片泵为 0. 75~ 0. 85 。则两种泵 的实际输出 流 量。 Q# 柱 = Q 柱 = 15. 38 ∀ 0. 9= 13. 84( l min) Q# 齿 = Q 齿 = 25 ∀ 0. 6= 15( l min) 两种泵的实际输出量相比 , 齿轮 泵的流量 比原柱塞泵 的 大 , 可以满足排量的要求。
图5
空心螺栓
3
结
语
改造组装后 , 安全阀的设定压力为 15MPa。地面的安装、 调试、 验收以及试运 转均 能达到 原来 采煤 机的要 求 , 并且 在 井下生产实践中运 行良好。 经大量 实验 分析 和生产 实践 证 明 , 此项改造除能够 满足 原来采 煤机 的需 求外 , 在生 产中 还 具有以下优点 : 1) 节省生产 时间 , 降低 生产 成本。齿 轮泵 结构 简 单 , 体 积小 , 成本低 , 每台约 540 元 ; 而柱 塞泵结 构复杂、 精度 高、 成 本高 , 每台约 3880 元。我 矿一 个采 煤工 作面 从安 装到 收 尾
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IMG( D) 200 采煤机调高液压系统的改造
宋宏英, 潘荣存
( 鹤岗 矿业集团 , 黑龙江 鹤岗 154103)
摘 要 : 通过对影响采煤机调高系统动作失灵因素的分析, 找出了柱塞泵事故率高的原 因 , 并提出了相应的改造方案, 在生产实践中降低了事故率。 关键词: 采煤机; 压力泵 ; 齿轮泵; 柱塞泵; 调高系统; 排量 中图分类号: TD421. 6 文献标识码 : B 文章编号: 1671- 0959( 2003) 05- 0053- 03
The Improvement of Hydraulic Lifting System of IMG( D) 200 Coal- cutting Machine
SONG Hong- ying, PAN Rong- chun ( Fuli Coal Mine Hegang Coal Group Co. Ltd. , Hegang Heilongjiang 154103, China) Abstract: The authors f irstly analyze the factors that lead the hydraulic lift ing system of IMG( D) 200 coal- cutting machine not to work properly and f ind out the reason why the rate of accident resulting from plunger pump is so high. After that , the authors also design an appropriate plan to improve the hydraulic lifting system and put it into practice. Moreover, the rate of accident has been greatly reduced in prac t ice. Keywords: pressure pump; gear pump; plunger pump; lifting system; delivery
辽源煤 矿机 械厂 研制 生产 的 IMG( D) 200 采煤 机 , 配 有 SGD- 630 180 型 刮板 输送机 , DZ 单 体液压 支柱 和金 属铰 接 顶梁等设备。由于 200 采煤机 比其他 机组在 技术上更 先进 , 其牵引力、 截割扭矩提高了一倍以上 , 尤其是适用于采高 1. 3 ~ 2. 5m 煤质中硬以上 的缓 倾斜 煤层 , 因此 被中 厚煤 层矿 井 普遍使用。 然而在井下恶劣的生产环境中 , 该采煤机的 调高液压 系 统频繁地发生故 障 , 常常 出现摇 臂升 降不 灵的情 况 , 因此 需 要经常停工检修。对 IMG( D) 200 采 煤机 调高 液压系 统进 行 技术改造不仅可以充分发挥现有装备的优 势 , 降 低机械事 故 率 , 而且能够取得较高的经济效益 , 具有较高的推广价值。 IMG( D) 200 采煤机 的调 高液 压系统 是开 式系统 , 如 图 1 所示。调高 系统由调 高泵 , 上、 下调 高油 缸 , 手动 换向 阀 , 溢 流阀和高压油管等部件组成。
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故障分析
如图 1 所示 , 调高泵经滤油器吸油。若不调高时 , 手动换
图 1 调高液压系统图
收稿日期 : 2003- 04- 03 作者简介 : 宋宏英 ( 1970 ) , 女 , 汉族 , 黑龙江鹤岗人 , 鹤岗矿业集团助理工程师 , 主要从事煤矿机械、 机电 方面的设计 研 究工作。
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需 8 个月左 右时 间。原 来每 2~ 3 个 月 需要 更 换柱 塞 泵 一 次 , 改造后的采煤机能够保证从安装 到收尾期 间截煤的正 常 运转 。同时避 免井下 打开 机盖 , 煤尘 进入 泵箱 , 保持 了油 质 的清 洁。另外 , 更换 一个 柱塞泵 需要 5 个小 时 , 大约 影响 采 煤 200t 。按 吨煤 140 元计 算 , 改 造后的 采煤机 每个工 作面 可 节省人民币约 10 万元。 2) 运行可靠 , 调 高系统 运转 灵活 , 减 少了 事故 率。井 下 生产 环境恶劣 , 油液 污染 机会 多 , 因而对 油液 的污染 不敏 感 的齿轮泵比较适合井下生产 ; 另外齿 轮泵克服 了由于泵箱 温 度高 , 可能引起原柱 塞泵 柱塞 烧伤或 弹簧 卡住的 缺点 , 减 少 了工人的检修工作量 , 降低了事故率。 参考文献 : [ 1] 孙 执书 , 李缤主 编 . 采掘机 械与 液压传 动 . 徐州 : 中 国 矿 业大学出版社 , 1991. [ 2] 辽源煤机厂 . IMG( D) 200 采煤机说明书 . 1990. ( 责任编辑 郑燕凌 )
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表1
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不同工作温度下常用泵的工作液体与粘度推荐
工作温度
向阀处于中立位 置 , 由调 高泵来 的油 经换 向阀排 回油 池 ; 调 高时 , 操纵手动换向阀将手柄往外拉 , 带动阀芯右移。此时 P 口与 B 口接通 , 使液压油 经高压 管从 B 口 分别打 开上、 下油 缸的液压锁 , 流进调高油缸的一侧。 这时上油缸 活塞杆向 内 收缩 , 下油缸活塞杆向外伸长使摇 臂上调。而油 缸另一侧 的 油则通过 A 口回到 O 口 , 完 成活塞 杆的伸 缩。松开手 柄时 , 阀芯在复位弹簧力的作用下恢复到 中间位置 , P、 O 口重新 接 通 , 油缸停止运 动。同时 , 活塞 杆依 靠液压 锁的 作用 保持 在 调定的位置上 , 使油缸保持一定的 高度进行 割煤。当手柄 往 里推时 , P 口与 A 口 接通 , 高压 油从 A 口 进入 调高油 缸另 一 侧。这时上油缸活塞 杆向外伸长 , 下 油缸活塞向 内收缩使 摇 臂下调。 液压泵是液压系统的主要元件。据 统计 , 液 压系统故 障 中 70% 以上是由于液压泵中的工作液的劣化和污染 造成的。 油液的工作 温 度关 系 到油 液的 寿 命 , 油温 过 高引 起油 液 氧 化 , 导致油 液 变质。一 般 在 45 ! 左 右 油液 开始 变 质。如 果 50 ! 时油液的寿命为 100% , 油温每升高 8. 33 ! , 其寿命约 降 低 5% , 那 么油 温 上升 到 100 ! , 其 寿命 则 降低 到 3% 左右。 因此 , 必须注意油温的控制。一般液 压系统的最 高油温应 控 制在 80 ! 以下。 油液中的污染物主要是指混入油液中 的固体污 物、 水分 和空气。根据国家有关部门对油质的规定 , 当工 作液中混 入 的固体污物重量超过 4. 4mg ml 时 , 就应 该更换 工作液 ; 而 且 还规定液压 传动中液压 油的水分 含量不 允许 超过 0. 1% ; 此 外 , 以气泡形式混入工作液中的空气 对泵类和阀 类等元件 产 生气蚀、 异常噪 声、 降低 效率等影响。因此 , 对工作液的及 时 维护以及对液压系统进行污染控制是十分必要的。 IMG( D) 200 采 煤机的 调高 系统 的 原液 压泵 是双 向定 量 柱塞泵。柱 塞泵结构 比较 复杂 , 工作 压力 大 , 效率 高。柱 塞 但泵加工精度高 , 滑 动配 合间隙 小 , 因此 对油 液的油 质要 求 较高。而采煤机 在井 下都 是连续 作业 的 , 因 此油 液温 度高 , 容易引起油质劣 化 ; 同时 井下工 作环 境恶 劣 , 油液污 染的 机 会较多 , 故此柱塞泵事故率也会相 应增加。在井 下环境不 可 改变的情况下 , 笔者及其他科研人员 在实践中提 出用齿轮 泵 代替柱塞泵的想 法。因为 齿轮泵 结构 简单 , 自吸 能力 好 , 对 油液的污染不敏感 ( 齿轮泵和柱塞泵 对油液的过 滤精度要 求 分别为 40u 和 15u) ; 而 且齿 轮泵 体 积 小 , 价 格便 宜 , 工 作 可 靠 ,