煤矿瓦斯抽采履带钻机独立行走液压系统设计

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摘 要：煤矿瓦斯抽采履带式钻机是一种在煤矿开采中应用较多的设备。常用的煤矿瓦斯抽采履带式钻机所采用的分体式结构需要采用油管来连接两个分体履带式车体的液压系统，但是这一模式会使得煤矿瓦斯抽采履带式钻机在井下移动时受到极大的影响。为了提高煤矿瓦斯抽采履带式钻机移动的方便性，通过对某型煤矿瓦斯抽采履带式钻机的液压系统进行了重新优化从而改变了以往煤矿瓦斯抽采履带式钻机采用油管进行连接的特性，使得煤矿瓦斯抽采履带式钻机的液压系统实现了无需管路连接而能够独立进行位移的特性。待到煤矿瓦斯抽采履带式钻机位移到指定方位后在重新对两分体式履带车辆进行油路连接用以实现钻探施工。文章在分析煤矿瓦斯抽采履带式钻机液压系统特点的基础上对煤矿瓦斯抽采履带式钻机液压系统的改进实现进行了分析介绍。

关键词：煤矿瓦斯抽采履带式钻机；液压系统；独立行走

中图分类号：TD4 文献标志码：A 文章编号：2095-2945（2017）20-0091-02

前言

煤矿瓦斯抽采履带式钻机能够使得钻机方便的在井下进行移动，从而使得煤矿开采的安全性及开采效率大为提高，现今煤矿瓦斯抽采履带式钻机已经在煤矿开采中得到了较为广泛的应用。早先的煤矿瓦斯抽采履带式钻机由于受到整体布局特点的影响比分体式钻机的体积和重量都大，从而使得其在井下移动受限。因此将煤矿瓦斯抽采履带式钻机的结构改为了分体式的结构。将煤矿瓦斯抽采履带式钻机中尺寸较大的部件分成两部分分别装在了两个履带车体上。但是这一分体式结构使得煤矿瓦斯抽采履带式钻机在行走和搬迁时两履带车体之间必须要通过油管进行连接，且在煤矿瓦斯抽采履带式钻机行走时必须要保持两个车体之间的同步性从而使得煤矿瓦斯抽采履带式钻机在移动时也存在着诸多不便。为解决这一问题对煤矿瓦斯抽采履带式钻机液压系统进行优化，设计了煤矿瓦斯抽采履带式钻机分体履带的独立行走液压系统。

1 煤矿瓦斯抽采履带式钻机分体行走液压系统要求分析

为使得煤矿瓦斯抽采履带式钻机能够独立行走，在煤矿瓦斯抽采履带式钻机的两个分体履带车上都必须要设置电动机、液压泵和油箱以便为两个履带车分别提供行走的动力。而在这两套行走动力机构中分布于安装主机的履带车上其独立动力系统仅需满足履带车的行走即可，其体积小并不会对煤矿瓦斯抽采履带式钻机造成较大的影响。在煤矿瓦斯抽采履带式钻机液压系统设计的过程中要注意控制好液压油的走向，提高煤矿瓦斯抽采履带式钻机液压系统运行的安全性。

煤矿瓦斯抽采履带式钻机主要应用于煤矿井下回采作业面的瓦斯抽采钻孔施工，在井下作业的构成中，巷道中多部署有输送皮带，加之预留的供工人行走的通道使得煤矿瓦斯抽采履带式钻机在井下巷道中的行走宽度极为有限，从而对煤矿瓦斯抽采履带式钻机的尺寸提出了较高的要求。出于对煤矿瓦斯抽采履带式钻机结构尺寸的考]在煤矿瓦斯抽采履带式钻机设计过程中分体履带、钻车和泵车，各分履带车上都设计的有泵、油箱、电动机等的动力部分，待到煤矿瓦斯抽采分体式履带式钻机移动到指定位置后通过采用快速接头将两分体履带车上的油路进行连接即可实现煤矿瓦斯抽采履带式钻机的作业。在煤矿瓦斯抽采履带式钻机液压系统的设计上将煤矿瓦斯抽采分体式履带式钻机的液压系统设计成为泵车液压系统和钻车液压系统两个分部分，两部分之间通过4条油管进行连接。通过这种设计将极大的简化煤矿瓦斯抽采履带式钻机现场作业流程，提高煤矿瓦斯抽采履带式钻机的作业效率。

2 煤矿瓦斯抽采履带式钻机液压系统设计

2.1 煤矿瓦斯抽采履带式钻机泵车液压系统

煤矿瓦斯抽采履带式钻机中的泵车液压系统在工作时，通过液压泵从油箱中吸油，泵送出的油液一路泵送入泵车独立行走系统中依靠泵车行走多路阀来控制煤矿瓦斯抽采履带式钻机中泵车的行走移动，当控制阀处于中位时，泵车的履带马达制动。而另一路则连入到了钻车液压系统中。泵车液压系统的回油路分为泵车冷却回路和钻车冷却回路两个回路系统。

2.2 煤矿瓦斯抽采履带式钻机钻车液压系统

煤矿瓦斯抽采履带式钻机钻车液压系统分为主、副泵液压系统，主、副泵共同控制主机动作，副泵则主要控制行走系统、稳固角系统等。在煤矿瓦斯抽采履带式钻机钻车副泵系统工作时，泵送出来的液压油通过串并联阀的控制来带动煤矿瓦斯抽采履带式钻机钻车履带行走。其中，副泵采用的是恒压变量泵，依靠调压阀来控制副泵的压力及排量的变化。

2.3 煤矿瓦斯抽采履带式钻机主机动作液压系统

煤矿瓦斯抽采履带式钻机主机在工作时，主泵泵送的液压油通过主多路阀中的第一联通过回转油路板进入到回转马达中，主机液压系统通过带摩擦定位的手柄来控制回转马达的转向和转速。主泵泵送的液压油通过多路阀的第二联控制进入到油缸中用以控制油缸的动作。当多路阀处于中位时，煤矿瓦斯抽采履带式钻机的主泵处于卸荷状态。在煤矿瓦斯抽采履带式钻机液压系统的设计中为了确保煤矿瓦斯抽采履带式钻机的钻孔动作，其需要依靠副泵油路来控制进给油缸的动作，在煤矿瓦斯抽采履带式钻机液压系统设计的过程中为了避免主、副泵油路之间的冲突、串流，应当对主、副泵油路进入油缸的液控阀设置互锁，确保煤矿瓦斯抽采履带式钻机液压系统中钻车油箱和泵车油箱液压油的平衡。同时为了避免出现误操作，应当在主泵和副泵控制阀之间设置信号油路板用以避免主、副泵油路之间串油。在煤矿瓦斯抽采履带式钻机在钻孔工作的过程中，回转马达和卡盘都会产生一定的泄漏油，对于这些泄漏应当通过连接油管与煤矿瓦斯抽采履带式钻机泵车油箱相连接，以确保泵车油箱油液的平衡。

2.4 煤矿瓦斯抽采履带式钻机联动液压系统

在煤矿瓦斯抽采履带式钻机运行的过程中有可能需要多组液压元件协同运作以实现某一功能：（1）马达卡盘联动。在煤矿瓦斯抽采履带式钻机液压系统设计时通过将回转油路板中回转马达正反转的液压油能够进入到卡盘中，通过回转马达的转动带动卡盘夹紧以实现液压马达和卡盘两者之间的联动。（2）起下钻杆联动。在煤矿瓦斯抽采履带式钻机液压系统中多路阀的第二联合回转油路板之间连接下钻功能阀，用以实现起下钻联动。在煤矿瓦斯抽采履带式钻机起下钻时，首先将该控制阀置于相应的工位，而后通过操作相应的弹簧复位手柄来协调地控制煤矿瓦斯抽采履带式钻机的卡盘、夹持器的打开与关闭实现煤矿瓦斯抽采履带式钻机的起下钻作业。（3）夹转联动功能阀处于夹转联动状态时，能够实现回转马达、卡盘以及钻杆夹持器三者之间的联动。（4）回转超压联动。在煤矿瓦斯抽采履带式钻机液压系统中依靠进给油板中的顺序阀和液控换向阀的动作能够在煤矿瓦斯抽采履带式钻机运动时在液压回转压力处于设定区间范围内时控制油缸进行自动前进、后退以减少或是避免煤矿瓦斯抽采履带式钻机钻孔过程中出现孔内埋钻的问题。当煤矿瓦斯抽采履带式钻机钻孔作业过程中钻孔阻力超出顺序阀所设定的压力时，液压系统将控制换向阀将液压油导入到煤矿瓦斯抽采履带式钻机的进给油箱中实现煤矿瓦斯抽采履带式钻机钻头的后退，以确保煤矿瓦斯抽采履带式钻机能够安全施工。当煤矿瓦斯抽采履带式钻机液压系统中回转压力恢复到顺序阀所设定的压力范围内时，煤矿瓦斯抽采履带式钻机液压系统将会控制换向阀动作使得液压油进入到油缸中推动钻杆前进。

3 煤矿瓦斯抽采履带式钻机液压系统试验检测

完成了对于煤矿瓦斯抽采履带式钻机液压系统的设计后，需要对煤矿瓦斯抽采履带式钻机液压系统进行试验检测以试验其可靠性。在煤矿瓦斯抽采履带式钻机液压系统试验中对主泵回转、副泵进给工况条件、钻杆起下钻工况、钻夹联动以及回转超压联动等工况条件进行试验。此外，在试验的过程中还会针对误操作工况条件进行试验以验证煤矿瓦斯抽采履带式钻机液压系统的可靠性。通过长时间的试验观测观察到煤矿瓦斯抽采履带式钻机两个分履带机中油箱的液面能够保持在一个较为稳定的范围内进行波动，这一现象与单油箱时液压系统所呈现出的现象相一致。这一现象表明煤矿瓦斯抽采履带式钻机两履带车体油箱之间的密闭较强，并未产生串油故障。同时在煤矿瓦斯抽采履带式钻机移动时两分体履带车的中的液压系统能够驱动其同步运动，表明煤矿瓦斯抽采履带式钻机液压系统设计满足要求。

在煤矿瓦斯抽采履带式钻机液压系统设计完成后为了进一步验证煤矿瓦斯抽采履带式钻机液压系统设计的可靠性，选择在误操作钻机进给起拔作业时同时操作钻进动作，在这一误操作情况下理论上主泵的回油应当直接回到主油箱，而不会因泄漏而影响测试数据，在对煤矿瓦斯抽采履带式钻机液压系统进行检测时可以通过采用液体流量计来对液压系统中的流量进行测定以判断煤矿瓦斯抽采履带式钻机液压系统中是否产生串油缺陷。

4 结束语

通过对煤矿瓦斯抽采履带式钻机液压系统进行优化使得煤矿瓦斯抽采履带式钻机中的每个履带车体都具有一定的行走功能，两履带车体依靠自身独立的液压驱动系统进行动作。从而使得煤矿瓦斯抽采履带式钻机的运动更为方便。本文在分析煤矿瓦斯抽采履带式钻机液压系统特点的基础上对煤矿瓦斯抽采履带式钻机液压系统的设计进行了分析介绍。

参考文献：

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