摘 要：文章主要涉及一種用于掘進(jìn)機(jī)水系統(tǒng)各水路流量分配的優(yōu)化方式。其目的是提供一種結(jié)構(gòu)簡單、不需要對水系統(tǒng)原水路布置做多大改動(dòng)即可達(dá)到保證各水路工作流量的流量分配優(yōu)化方式。在水系統(tǒng)兩處分流的地方加裝兩個(gè)分流閥，通過分別調(diào)節(jié)這兩個(gè)分流閥的流量輸出比例來控制每條水路的流量大小，從而達(dá)到合理分配、充分利用總供水量的目的。改善掘進(jìn)機(jī)工作狀況，提高工作效率，延長掘進(jìn)機(jī)使用壽命。

關(guān)鍵詞：水系統(tǒng)；掘進(jìn)機(jī)；流量分配；分流閥

前言

掘進(jìn)機(jī)主要用于煤礦井下巷道掘進(jìn)，工況條件惡劣，工作強(qiáng)度大，工作時(shí)間長。需要持續(xù)性噴霧降塵，冷卻液壓系統(tǒng)的液壓油，冷卻切割電機(jī)，冷卻截齒，這些都需要由水系統(tǒng)來完成。而整個(gè)水系統(tǒng)的水路布置因掘進(jìn)機(jī)整體布局的限制無法做較大程度改動(dòng)，這就導(dǎo)致掘進(jìn)機(jī)工作時(shí)，液壓系統(tǒng)、切割電機(jī)冷卻困難、溫升過快，尤其是掘進(jìn)機(jī)在做高強(qiáng)度截割、頻繁操作時(shí)，往往只需要2-3個(gè)小時(shí)，液壓系統(tǒng)就會(huì)因油溫超過設(shè)定的70℃而自動(dòng)停機(jī)，需要等其自然冷卻后才能再次啟動(dòng)。切割電機(jī)在持續(xù)性高溫下工作，其壽命和性能也會(huì)大大降低。這些都對掘進(jìn)機(jī)的工作效率、元器件壽命造成了嚴(yán)重影響。一種新型的水系統(tǒng)流量分配方式顯得尤為重要。

1 改進(jìn)前的水系統(tǒng)原理簡述

如圖1所示，外部供水經(jīng)水過濾器過濾后進(jìn)入掘進(jìn)機(jī)水系統(tǒng)，經(jīng)球閥1'后分為兩路。一路經(jīng)球閥2'后由噴嘴噴出形成掘進(jìn)機(jī)的外噴霧，這條水路稱為水路1（圖中雙點(diǎn)劃線所示），其主要功用是噴霧降塵和冷卻截齒；另一路通過水冷卻器3'冷卻完液壓油后再次分為兩路，一路經(jīng)增壓水泵4'后由噴嘴噴出形成掘進(jìn)機(jī)內(nèi)噴霧，這條水路稱為水路2（圖中虛線所示），其主要功用是輔助降塵；最后一路水冷卻完切割電機(jī)后由噴嘴噴出形成掘進(jìn)機(jī)內(nèi)噴霧，這條水路稱為水路3（圖中實(shí)線所示），其主要功用是冷卻液壓油和冷卻切割電機(jī)。但是在掘進(jìn)機(jī)的工作過程中，各路水的流量沒有采取任何合理分配的措施，水路1連接的元器件較少，其通行阻力和沿程壓力損失都較小加之其屬于第一次流量分配，故其占據(jù)了水系統(tǒng)的大部分流量，水量充沛。而水路2實(shí)際上為水路3的一個(gè)支流，這兩路水元器件多，工作內(nèi)容多，通行阻力大，但是卻得不到充足的水流量。尤其是冷卻水路3因水路2的再次分流根本達(dá)不到冷卻切割電機(jī)所需要的流量要求。

2 改進(jìn)后的水系統(tǒng)原理簡述

文章介紹的流量分配優(yōu)化方式，主要是在原水系統(tǒng)中增加兩個(gè)分流閥，外部供水經(jīng)水過濾器過濾后進(jìn)入水系統(tǒng)，經(jīng)過所述球閥1后再通過所述分流閥1，調(diào)定所述分流閥1的流量輸出比為2：3，這樣水路1就占有總供水量40%的流量，剩下60%的水流經(jīng)過所述水冷卻器后再通過所述分流閥2，調(diào)定所述分流閥2的流量輸出比為1：1，這樣水路2和水路3各占有總供水量30%的流量。

此分配優(yōu)化方式與現(xiàn)有技術(shù)不同之處在于加裝了兩個(gè)分流閥，通過調(diào)節(jié)每個(gè)分流閥的流量輸出比，可以控制每條水路的流量大小。按照本實(shí)用新型設(shè)定的比例調(diào)節(jié)，可以保證外噴霧降塵的水流量占總供水量的40%，內(nèi)噴霧輔助降塵及冷卻截齒的水流量占總供水量的60%，冷卻液壓系統(tǒng)液壓油的水流量占總供水量的60%，冷卻切割電機(jī)的水流量占總供水量的30%。通過對水量的合理分配，可以有效抑制液壓系統(tǒng)的溫升甚至將溫度控制在一合理范圍內(nèi)，切割電機(jī)亦得到良好冷卻。內(nèi)外噴霧的流量大小也通過調(diào)節(jié)而得到改善，這對改善掘進(jìn)機(jī)的操作環(huán)境起到較大作用，保證了掘進(jìn)機(jī)連續(xù)性、高強(qiáng)度工作。

3 結(jié)束語

正常情況下，應(yīng)將分流閥1的流量輸出比調(diào)定為2：3，水路1流量占總供水量的40%，將分流閥2的流量輸出比調(diào)定為1：1，水路2和水路3的流量分別占總供水量的30%。具體調(diào)定比例還應(yīng)視具體工況而定，粉塵較大時(shí)，可調(diào)節(jié)分流閥1適當(dāng)調(diào)高水路1的流量比，達(dá)到優(yōu)先降塵的目的；當(dāng)需要長時(shí)間工作、頻繁操作時(shí)，可調(diào)節(jié)分流閥1適當(dāng)提高水路3的流量比，使水冷卻器水流充足，充分和液壓系統(tǒng)的液壓油交換熱量，抑制液壓系統(tǒng)溫升；當(dāng)巖石較硬，切割電機(jī)工作強(qiáng)度較大時(shí)，可調(diào)節(jié)分流閥2，適當(dāng)提高冷卻切割電機(jī)的水流量，保障切割電機(jī)的正常工作。

如圖2所示本優(yōu)化方式是在原水系統(tǒng)的基礎(chǔ)上增加兩個(gè)分流閥，這兩個(gè)分流閥分別布置在水系統(tǒng)兩處分流的地方，通過分別調(diào)節(jié)這兩個(gè)分流閥的流量輸出比可以控制每條水路的流量大小，從而達(dá)到合理分配、充分利用總供水量的目的。

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作者簡介：張從兵，男，2008年本科畢業(yè)于安徽理工大學(xué)機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化專業(yè)，現(xiàn)就職于凱盛重工有限公司研發(fā)中心同時(shí)為安徽理工大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院在職碩士研究生，主要從事掘進(jìn)機(jī)設(shè)計(jì)工作，工程師。