邱長敏 李文亮

兗礦東華重工有限公司 山東濟(jì)寧 273500

1 采煤機(jī)自動調(diào)高系統(tǒng)存在問題

現(xiàn)階段對于采煤機(jī)滾筒調(diào)高的控制，國內(nèi)大多數(shù)企業(yè)依舊采用手動控制，依靠采煤機(jī)司機(jī)在工作時的視力觀察及截割過程的噪聲來判斷是在割巖還是割煤，以便及時調(diào)節(jié)滾筒的位置。然而，在煤礦井下采煤機(jī)的工作環(huán)境惡劣，滾筒在截割煤巖時會產(chǎn)生大量煤塵等雜質(zhì)，降低了工作面的能見度，尤其是總功率達(dá)幾千瓦的大采煤機(jī)會產(chǎn)生巨大噪音，操作時工人受到影響比較大，難以準(zhǔn)確判斷滾筒的割煤狀態(tài)，準(zhǔn)確調(diào)整高度存在嚴(yán)重的環(huán)境干擾等因素。同時采煤機(jī)滾筒工作中需要連續(xù)截割煤層，巖石等在持續(xù)劇烈的切割過程中會使截齒磨損，其他重要零部件也會在不同程度受到影響，導(dǎo)致采煤設(shè)備的質(zhì)量下降，尤其在高瓦斯礦井，瓦斯?jié)舛群芨撸滓鸨òl(fā)生重大事故，對于現(xiàn)場工作人員而言存在較大的安全隱患[1]。

2 采煤機(jī)自動調(diào)高在煤礦生產(chǎn)中的作用

由于井下工作環(huán)境極其惡劣、復(fù)雜，并且采煤工作面噪聲大、粉塵多，僅僅依靠采煤機(jī)司機(jī)的眼睛和耳朵是很難準(zhǔn)確、及時地判斷出采煤機(jī)的實際截割狀態(tài)和頂?shù)装宓奈恢?。若因采煤機(jī)滾筒的位置調(diào)整得過于保守而切割過少，則會導(dǎo)致煤層開采不充分，造成資源的浪費；若因滾筒高度調(diào)整不當(dāng)而切割頂?shù)装?，則會加劇截齒的磨損，也會造成采煤機(jī)機(jī)械、液壓及電氣系統(tǒng)的零部件的損壞，進(jìn)而影響整機(jī)的可靠性。對于高瓦斯礦井，切割頂?shù)装鍘r石產(chǎn)生的火花，還極易引起瓦斯爆炸，造成煤礦事故。因此，為解決以上問題，十分有必要對采煤機(jī)自動調(diào)高技術(shù)進(jìn)行研究。采煤機(jī)自動調(diào)高不僅可以減輕工人的勞動強(qiáng)度，加強(qiáng)工作面的安全保障，同時還能夠提高回采率，減低設(shè)備損耗和故障率，因此，對采煤機(jī)自動調(diào)高的研究意義重大。

3 采煤機(jī)自動調(diào)高系統(tǒng)的優(yōu)點

采煤機(jī)在要求工作的時間內(nèi)可以保持足夠的輸出功率，以此來滿足轉(zhuǎn)速和力矩的要求，使該系統(tǒng)在工作期間內(nèi)保持動力充足。采煤機(jī)具有較好的動態(tài)特性，當(dāng)受到的載荷較大時，即在大慣性負(fù)載的情況下，采煤機(jī)具有良好的穩(wěn)定性。當(dāng)采煤機(jī)遇到振動、過載、過高過低溫情況時，該系統(tǒng)的調(diào)負(fù)載剛度較大，調(diào)整能力較強(qiáng)，能夠迅速有效地阻止反操作情況。

4 采煤機(jī)自動調(diào)高系統(tǒng)的工作原理

采煤機(jī)自動調(diào)高液壓控制系統(tǒng)主要由搖臂、滾筒、執(zhí)行油缸、液壓泵站及控制系統(tǒng)等組成。當(dāng)采煤機(jī)需要根據(jù)巷道高度對滾筒的高度進(jìn)行調(diào)節(jié)時，液壓泵站的驅(qū)動電機(jī)帶動液壓泵開始工作，從油箱內(nèi)將液壓油傳遞到執(zhí)行油缸內(nèi)。在驅(qū)動滾筒升降時，控制液壓泵站內(nèi)電磁換向閥的工作狀態(tài)，使液壓油通過電磁換向閥進(jìn)入到執(zhí)行油缸內(nèi)，推動執(zhí)行油缸的活塞桿伸出，直到達(dá)到指定的高度。當(dāng)為執(zhí)行調(diào)高換向時，采煤機(jī)的驅(qū)動滾筒的高度保持不變，此時液壓油控制對液壓系統(tǒng)回路的調(diào)節(jié)，使閥門保持在關(guān)閉狀態(tài)，從而確保系統(tǒng)處于保壓狀態(tài)，維持驅(qū)動滾筒的高度。在整個控制過程中，調(diào)高換向閥的閥芯在電磁力的控制下，不斷地根據(jù)采煤機(jī)滾筒的工作高度要求進(jìn)行調(diào)節(jié)，使液壓油從不同的油口進(jìn)入到執(zhí)行油缸的有桿腔或者是無桿腔，使活塞桿執(zhí)行伸出或者收縮，從而完成對于滾筒升降過程的調(diào)節(jié)控制。在整個液壓控制系統(tǒng)中，安全閥用于確保滾筒位置的穩(wěn)定性，溢流閥用于控制系統(tǒng)的工作壓力，防止系統(tǒng)過載[2]。

5 采煤機(jī)自動調(diào)高系統(tǒng)設(shè)計

采煤機(jī)在實際生產(chǎn)過程中主要靠滾筒切割煤壁對煤礦井下的煤炭進(jìn)行開采，因此要達(dá)到高產(chǎn)高效采煤的目的，就必須實現(xiàn)采煤機(jī)滾筒地自動調(diào)高。對于采煤機(jī)滾筒自動調(diào)高控制系統(tǒng)原理的設(shè)計就是對采煤機(jī)的機(jī)械結(jié)構(gòu)與液壓調(diào)高系統(tǒng)的設(shè)計。機(jī)械結(jié)構(gòu)方面主要包括采煤機(jī)的齒輪的嚙合參數(shù)及強(qiáng)度校核、軸及軸承的選用與校核、花鍵的選擇及其強(qiáng)度的校核、潤滑及密封的良好性等內(nèi)容，而液壓部分則主要控制采煤機(jī)滾筒的自動調(diào)高系統(tǒng)。該系統(tǒng)的實驗研究是在某高校的綜合實驗室完成的，主要利用液壓實驗臺對其進(jìn)行聯(lián)合模擬實驗。該實驗系統(tǒng)可分別通過手動模式和自動模式對實驗系統(tǒng)進(jìn)行模擬加載，從而得到相應(yīng)的液壓缸特性指標(biāo)。而本文主要選擇自動控制模式對其進(jìn)行測試，從而完成本課題的實驗研究目的。該系統(tǒng)的工作原理：在液壓主回路控制中，由系統(tǒng)配電柜給變頻器及相應(yīng)模塊供電，變頻器帶動電機(jī)運轉(zhuǎn)，電機(jī)則拖動主泵轉(zhuǎn)動，對整個液壓系統(tǒng)進(jìn)行供油。本文以電控方式舉例說明工作原理，首先通過控制比例先導(dǎo)減壓閥在調(diào)整電壓的作用下去控制液控?fù)Q向閥，使其產(chǎn)生換向動作，當(dāng)液控方向閥在左位時，液壓油會經(jīng)過液控?fù)Q向閥流入測試油缸的無桿腔內(nèi)，此時測試油缸在液壓油的作用下會左移；在加載回路中，首先給溢流閥設(shè)定一個壓力值，對比例溢流閥的輸入信號進(jìn)行控制，控制加載油缸活塞兩端的壓力，從而實現(xiàn)對液壓缸的模擬加載，由于加載油缸右側(cè)處于高壓腔，所以控制液壓油就可以經(jīng)過對應(yīng)的單向閥組重新回到油箱；在補(bǔ)油回路中，控制液壓油直接經(jīng)過減壓閥，并通過對應(yīng)的單向閥組流入加載油缸的左側(cè)，即加載油缸的低壓腔部分，進(jìn)而給系統(tǒng)補(bǔ)充油量。

6 結(jié)語

總之，采煤機(jī)是煤炭資源開采的主要設(shè)備，是實現(xiàn)生產(chǎn)機(jī)械化和現(xiàn)代化的重要因素，能否可靠、安全、連續(xù)地工作，已經(jīng)成為人們關(guān)注的焦點。對于研制生產(chǎn)出高質(zhì)量的采煤機(jī)，在提高煤炭的開釆率、減少能源消耗、提高產(chǎn)量和經(jīng)濟(jì)效益的增加等方面有直接的關(guān)系，在很大程度上保障了礦產(chǎn)資源可靠持續(xù)輸出。