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煤矿现代化 2 0 1 1 年第1 期 笪 E B J 1 2 0 T P型掘进机液压系统温度控制的研究 毛继伟 中国地质大学 武 汉 煤炭科学研究总 院 太原研究院 山西 太原 0 3 0 0 0 6 摘要针对 E B J 1 2 0 T P型掘进机液压系统在井下长时间连续作业时，其油温过高导 致掘进机无法使用的情况 ， 全面的分析 了其温升过快的主要原因， 提 出了改进液压系统和水 路强制冷却系统 的方案， 并在实际应用 中取得 了良好的效果。 关键词掘进机 ； 液压 系统； 控制； 温升 T a i y u a nB r a n c h o f C C R I 中图分类号 T D 4 2 1 ． 5 文献标志码 B文章编号 1 0 0 9 0 7 9 7 2 0 1 1 0 1 - 0 1 0 1 - 0 2 E B J 1 2 0 T P型掘进机是 目前我国累计产销量最大 的一型掘进机， 广泛的应用于中小断面的煤及半煤岩 巷道快速掘进 ， 其可靠性高 、 维护使用方便 的特点得 到了广大用户的一致好评 ， 然 而在某些情况下 ， 如巷 道顶板条件较好 、 空顶距较 大 ， 掘进机超长 时间连续 工作时 ， 其液压系统 的油温温升过快 ， 循环液压油温 度过高 ， 导致掘进机整体作业 能力下降 ， 必要时还需 停机冷却。 而且过高的工作油温还会导致掘进机液压 系统密封元件损坏率高、 油泵压力降低、 元部件漏损 严重 、液压马达损坏等后果 。因此在这些场合使用 E B J 1 2 0 T P型掘进机时必须要合理控制的液压系统温 升。 本文将就温升过快的原 因和控制掘进机液压系统 工作油温的解决方案进行探讨和研究。 1 掘进 机油温过高 的原 因 通过对 E B J 1 2 0 T P掘进机液压 系统和水路冷却 系统的分析 ， 发现造成掘进机长时间作业时系统油温 过高的主要原因有 以下几个方面 1 ． 1 采用节流调速回路 。 其效率低 、 发热量大 目前 E B J 1 2 0 T P型掘进机液压系统采 用的是节 流调速 回路的形式。系统主要 由定量齿轮泵 、 集成有 溢流阀的多路换向阀、 定量马达和油缸组成 。这种系 统的优点是结构简单 、 维护方便 、 配件价格低。 缺点是 系统工作压力低 ， 效率低 ， 发热量大。 一般情况下掘进 机采用 的是循环作业的工作形式 ， 掘进机在掘进 1 3 m时 ， 会停机 2～ 4 h ， 由工人进行 支护作业 ， 液压 系 统所积累的热量会在这段时间内发散 ， 不会使掘进机 的工作油温过高。然而在我国内蒙地 区的一些煤矿 ， 其顶板条件好 ， 掘进机连续掘进 6～1 0 m才会停下来 进行支护 ， 甚至在某些极端情况下 ， 掘进机一直连续 作业 ， 由工人在掘进机后部进行支护。这些情况下液 压系统连续工作积累了大量的热量 ， 而又没有充分的 时间发散 ， 从而造成系统油温过高。 1 ． 2 加工制造精度差 由于成本 的限制 ， E B J 1 2 O T P型掘进机采用 的大 多是国产液压元件 ，其加工精度及装配质量不 良， 相 对运动的零部件之间的机械摩擦损失大 ； 相配件 的配 合 间隙太大 ， 内、 外泄漏量大 ， 造成容积损失大 ， 这也 是造成系统温升过快的一个重要原因。 1 ． 3 系统磨损严重 掘进机液压系统中的很多主要元件都是靠间隙 密封的， 如齿轮泵的齿轮与泵体， 齿轮与侧板， 马达的 缸体与配油盘， 缸体孔与柱塞， 换向阀的阀杆与阀体， 其它阀的滑阀与阀套、阀体等处都是靠间隙密封的。 一 旦这些液压件磨损增加 ，就会引起内泄漏增加 ， 致 使温度升高 ， 从而使液压油 的粘度下降 ， 粘度下降又 会导致 内泄漏增加 ， 造成油温的进一步升高。 1 ． 4 液压 系统散热能力不足 1 冷却水流量不 足 ， 冷却器热交 换能力不足 。 E B J 1 2 0 T P型掘进机水系统原理 图如图 1 所示 。从 图 1 可 以看 出，掘进机的进水经过过滤器后分为 2路 ， 一 路直接经过内喷雾和外喷雾的线性喷雾喷出 ， 另一 路冷却液压系统和截割电机后经过雾状喷雾喷出， 在 此系统中有一半的冷却水未参与系统冷却。 而且整个 系统冷却水的流量取决于供水系统压力。 在内蒙地区 很多煤 矿是平洞 ， 供水压力一般仅为 3一l O b a r ， 因此 冷却系统水流量不足也是液压系统油温过高的一个 重要 原 因 。 1 ． 内喷雾 ； 2 ． 雾状喷雾 ； 3 ． 线状喷雾 ； 4 ． 板 翅式冷却器 ； 5 ． 蛇形管冷却器；6 ． 水路减压阀； 7 ． 过滤器 图 1 E B J 1 2 0 T P型掘进机水系统原理图 2 液压系统散热器和油箱被灰尘 、 油泥或其它 污物覆盖而未清 除， 则会形成保温层 ， 使传 热系数降 低或散热面积减小而影响整个系统的散热 。 2 解决方案 针对 E B J 1 2 0 T P型掘进机 的特点 ， 将从以下几个 1 01． 蠛矿现代化 2 0 1 1 年 第1 期 总 第1 0 0 期 方面进行改进 2 ． 1 液压 系统改为容积节流调速 回路 将 E B J 1 2 0 T P型掘进机 的液压系统改进为进 口 的负载敏感恒功率变量泵和比例多路换向阀组成的 容积节流调速 回路 。在此系统中， 当阀没有动作时泵 的倾角几乎为零 ，仅输 出很少 的流量以补偿系统泄 漏。系统工作时 ， 通过梭阀传递的最高负载压力作用 在变量油缸上， 使泵的摆角增大， 输出流量增加， 直到 泵输出压力比负载压力高出所需的控制压差 ， 泵输 出 流量是系统所需的流量 ， 而无多余流量损失。系统所 需流量由换向阀节流 口控制。当使用几路换向阀时 ， 每个执行元件均可得到 由可变节流设定 的最大流量 ， 因此 ， 该系统的输 出流量与负载相匹配 ， 降低了损耗 ， 减少了能量损失。 而且由于采用进 口的变量柱塞泵和 比例多路换向阀， 其加工制造精度高， 相对运动的零 部件之间的机械摩擦损失小 ；相配件的配合间隙小 ， 内、 外泄漏量小 ， 容积损失小 ， 这也能有效 的降低系统 的发热量。 2 ． 2改进水路系统 1 ． 内喷雾； 2 ． 雾状喷雾； 3 ． 喷雾泵； 4 ． 板翅式冷却器； 5 ． 蛇形管冷却器； 6 ． 水路减压阀； 7 ． 过滤器 图 2 改进后 的 E B J 1 2 0 T P型掘进机水系统原理图 改进后的水路系统原理图如图 2所示。 在新系统 中增加 了一个流量为 6 0 1 ／ mi n的喷雾泵 ， 用来稳定 系 统的流量 ； 取消原来两路布置 ， 将所有的水全部来冷 却液压系统和截割 电机 ；采用新型板翅式冷却器 ， 提 高热交换效率 ； 增加蛇形管冷却器长度 ， 并在铜管的 外面增加冷却片， 以提高冷却效果。 3 结语 通过采取以上措施， 改进后 的 E B J 1 2 0 T P型掘进 机在车间进行地面试验 时，其在不通冷却水 的条件 下 ， 液压系统所有部件 同时空载运行 2小时 ， 液压系 统温 升 达 到 平衡 状 态 时进 行 测量 ，温 升 在 2 0c C ～ 2 5 ℃， 随后该机型在 内蒙地 区宏景塔煤矿井下连续 作业 6小时掘进 1 l m， 液压 系统温度维持在 6 5 2 ， 得 到了矿方的一致好评。 通过地面实验和实际应用证明 了所采取 的改进措施是有效的， 此类改进方案也可用 于在类似地质条件下使用的其他型号的掘进机上。 参考文献 『 1 1 雷天 觉．液 - X - 程 手 册『 K ] ．北京 机 械 工业 出版 社 ． 1 9 9 0 ． [ 2 ] 李贵轩． 掘进机械设计[ M J ． 阜新 阜新矿业学院 出版社 1 9 8 2 ． [ 3 1 隗金文． 液压传动 [ M] ． 沈阳东北大学出版社， 2 001 ． 『 4 1 何存兴 ， 张铁华．液压传动与 气压传动[ M】 ．武 昌 华中科技大学 出版社 ． 2 0 0 0 ． 作者 简介 毛继伟 1 9 8 1 一 ， 男， 河南省叶县人， 在读工程硕 士 ， 工程师 ， 2 0 0 3年毕业于太原理 工大学， 现在煤科 总院太原研 究院掘进机研 究所从事掘进机 的研 究与 开发 。 收稿 日期 2 0 1 0 9 9 上接第 1 4 7页 是每年 以文件 的形式， 制定安全 目标， 并将 安全控制 指标层层分解，落实到各站段、 班组和个人。 每月严格 考核各单位安全工作完成情况， 奖惩兑现。三是采取 切实有效的安全技术措施 。在重要车站的关键地段 安装电子监控装置， 对超速列车进行自动监控， 严格 控制列车超速运行。 在线路坡度 2 0 ％ 。 ～2 7 ％ v 的一 、 四 矿站 ， 严格地实行列车制动全面试验 ， 校验列 车制动 机性能 ， 避免高坡放羊等重大事故的发生。 5 建立员工培训及选拔机制 。每年制定全面、 详细的培训教育计划，完不成培训任务量给予 5 0 0 0 元的罚款 ， 以此来推动培训工作的落实。坚持“ 公开 、 公平 、 公正竞争 ， 择优 录取” 的选人 、 用人原则 ， 从制 度上保证真正选出工作认真负责 ， 作风扎实 ， 技术水 平过硬的人。 1 02 参考文献 [ 1 1 煤炭 工业铁路技术管理规程． 中国铁 道 出版社 ， 1 9 96 ． [ 2 ] 运输模型及优化． 中国铁道 出版社 ， 2 0 0 4 ． [ 3 】 站场及枢纽． 中国铁道 出版社 ， 2 0 0 4年． 作者简介 王佩跃． 经济师， 1 9 8 9 年大学毕业参加工作， 在 中平能化 集 团铁 路 运 输 处企 管科 当办 事 员 ； 1 9 9 5 ～ 1 9 9 8年任 田庄车务段副段 长； 1 9 9 8 2 0 0 2年任 申西车务段 副段 长 ； 2 0 0 2 2 0 0 8年 2月任 文 明办主 任 2 0 0 8年 3月至今任运输处企管科科长。 收稿 日期 2 0 1 0 1 0 1 8
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