新桥矿DCY-1. 5B 型电动铲运机制动液压系统技术改造-矿业114网 
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新桥矿DCY-1. 5B 型电动铲运机制动液压系统技术改造
2019-02-13
新桥矿2 台DCY-1. 5B 型电动液压铲运机制动液压系统故障率居高不下,在很大程 度上制约了矿井安全生产。为确保该型设备安全稳定运行,分析了制动液压系统的工作原理,认为 系统存在的不足为:叠加阀下板块孔径偏小,导致频繁出现制动灵活、转向不灵活或转向灵活、制动 不灵活的现象;叠加阀结构复杂,不便于准确排查故障;蓄能器位置设置不合理;叠加式集成阀与脚 制动阀之间出油管通径较小,导致压力损失大,易产生高温;双联泵前泵出口处未设置安全阀,易形 成2 股压力油相对流动,造成油温增加,导致整个液压系统不稳定。对此,对该型设备的制动液压 系统的技术改造方案进行了设计,即将叠加式集成阀块替换为流量大的充液...
Serial No. 596 现ꢀ 代ꢀ 矿ꢀ 业 总第 596期 December. 2018 MODERN MINING 2018 年 12 月第 12 期 新桥矿 DCY-1. 5B 型电动铲运机 制动液压系统技术改造 1 2 1 李ꢀ 强 ꢀ 徐慧春 ꢀ 刘恒亮 ( 1. 铜陵化工集团新桥矿业公司;2. 内蒙古乌海市经济和信息化委员会) ꢀ ꢀ 摘ꢀ 要ꢀ 新桥矿 2 台 DCY-1. 5B 型电动液压铲运机制动液压系统故障率居高不下,在很大程 度上制约了矿井安全生产。 为确保该型设备安全稳定运行,分析了制动液压系统的工作原理,认为 系统存在的不足为:叠加阀下板块孔径偏小,导致频繁出现制动灵活、转向不灵活或转向灵活、制动 不灵活的现象;叠加阀结构复杂,不便于准确排查故障;蓄能器位置设置不合理;叠加式集成阀与脚 制动阀之间出油管通径较小,导致压力损失大,易产生高温;双联泵前泵出口处未设置安全阀,易形 成 2 股压力油相对流动,造成油温增加,导致整个液压系统不稳定。 对此,对该型设备的制动液压 系统的技术改造方案进行了设计,即将叠加式集成阀块替换为流量大的充液阀,消除因阀孔堵塞造 成局部压力突增现象,并在一定程度上简化液压系统,便于维修;将叠加式集成阀块出油管(ϕ8 mm)替换为内径较大的出油管(ϕ13 mm);拆除不常用的手动换向阀,简化系统;将普通的电磁换 向阀替换为质量可靠的电磁换向阀,并将其连接于充液阀和脚制动阀之间,增强制动的灵活性;在 双联泵前泵出口处增加 1 个溢流阀代替电磁换向阀作为安全阀使用。 理论分析和现场实践表明: 改造后的制动液压系统各元件的压力损失均小于相应额定压力损失;系统改造后,故障率大幅降低 了约 85% ,该型电动铲运机的工作效率得到了大幅提升,有效确保了矿井安全高效生产。 关键词ꢀ 电动铲运机ꢀ 充液阀ꢀ 叠加式集成阀块ꢀ 压力继电器 DOI:10. 3969 / j. issn. 1674-6082. 2018. 12. 051 ꢀ ꢀ 新桥矿于 2003 年引进了 2 台 DCY-1. 5B 型电 制动液压系统中的制动器是弹簧制动液压释放 的全封闭湿式制动器,转向器是叠加式集成阀块和 全液压转向器,系统工作原理如图 1 所示。 动铲运机,主要承担井巷工区掘进和采矿任务。 随 着设备老化,故障率明显增加,已越来越不能满足大 规模安全生产需要,特别是制动液压系统故障频发, 已成为制约矿井安全生产的重要因素之一。 为确保 设备安全运行,提升矿井生产效率,对该型设备的制 动液压系统进行技术改造很有必要。 1 ꢀ 制动液压系统工作原理及缺陷 1 . 1ꢀ 工作原理 DCY-1. 5B 型电动铲运机动力机额定功率 P额 = 5 5 kW, 额 定 转 速 n额 = 1 480 r/ min; 双 联 泵 n额 = 3 200 r/ min 最大工作压力 Pmax = 23 MPa;制动系 统弹簧压力 7 MPa;转向系统压力 10 MPa;油箱容 积 240 L(邮箱长、宽、高比例为 1 ∶2 ∶3,配有冷却 器);液压油采用火炬牌 N68B 抗磨液压油,适宜温 度为 60 ~ 80 ℃;充液阀上限压力 10. 5 MPa,下限压 力 8. 4 MPa。 图 1ꢀ 铲运机制动液压系统工作原理 1—进油滤清器;2—双联泵;3—叠加式集成阀块;4—电磁换向阀; 5—手动换向阀;6—脚制动阀;7—蓄能器;8—全液压转向器; 9 —转向缸;10—回油滤清器 电动机带动双联泵旋转使液压油由油箱经进油 ꢀ ꢀ 李ꢀ 强(1982—),男,工程师,244099 安徽省铜陵市。 滤清器到达双联齿轮泵,压力油从双联泵的前泵流 1 81 总第 596 期 现代矿业 2018 年 12 月第 12 期 出进入叠加式集成阀块,经顺序阀优先供油通过单 向阀流入手动换向阀,再流入脚制动器,最后流入前 后桥制动器,推开摩擦片释放制动。 一部分压力油 进入蓄能器进行补液,随着压力油流量不断增加,当 压力达到顺序阀的弹簧力时,阀口打开,一部分液压 油进入转向系统。 随着液压油不断增多,压力继续 上升,当压力达到压力继电器的弹簧力时,压力继电 器的微动开关断开,电磁换向阀使其右移,将多余的 压力油导入进油管进行卸载。 当踩下脚制动后,脚 制动换向阀换向,液压油经回油滤清器直接流回油 箱。 当铲运机需要被其他车辆牵引时,可旋转手动 换向阀,通过手动泵对制动器进行松闸。 后与脚制动器相连,不但能够消除因阀孔堵塞造成 局部压力突增的现象,还在一定程度上简化了液压 系统,便于维修。 (2)将叠加式集成阀块出油管(内径 ϕ8 mm)替 换为内径较大的出油管(内径 ϕ13 mm),能够有效 减少沿程压力损失,减少温升。 (3)拆除不常用的手动换向阀,简化系统,降低 成本。 (4)将普通电磁换向阀替换为质量可靠的电磁 换向阀,并将其连接于充液阀和脚制动阀之间,能够 有效提高系统稳定性,增强制动的灵活性。 (5)在双联泵前泵出口处增加 1 个溢流阀代替 电磁换向阀,作为安全阀使用,将多余的压力油通过 回油管返回油箱,避免了 2 股压力油相对冲击造成 系统油温升高,保护主要元件双联泵,保证系统安全 性和稳定性。 叠加式集成阀块由底板、电磁换向阀、压力继电 器、单向阀、顺序阀等组成。 阀块上有 4 个油口上下 贯通,不仅起到单个阀的功能,而且具有沟通阀与阀 之间流道的作用。 组成回路时,换向阀安装于最上 方,所有对外连接的油口都设置于最下方的底板上, 其他阀通过螺栓连接于换向阀和底板之间。 2. 2ꢀ 改进后液压制动系统工作原理 改进后制动液压系统的工作原理如图 2 所示。 压力继电器是一种将液压系统的压力信号转换 为电信号输出的元件,其作用是根据液压系统压力 的变化,通过压力继电器内的微动开关,自动接通或 断开电气线路,实现执行元件的顺序控制或安全保 [ 1] 。 护 1 . 2ꢀ 缺陷分析 DCY-1. 5B 型电动铲运机原制动液压系统故障率 较高,每个月至少出现 2 次故障,极大影响了矿井生 产。 经过分析论证,本研究认为该型设备的制动液压 系统无论在设计上还是在选材上,均存在不足。 主要 缺陷为:①由于叠加阀下板块孔径小,易堵塞,造成局 部压力增大,导致频繁出现制动灵活、转向不灵活或 制动不灵活的现象;②叠加阀结构复杂,不易准确排 查故障,维修不方便,且维修成本高;③原液压系统通 过边制动边给蓄能器补液,蓄能器在该系统中主要起 补偿泄漏和保持恒压作用,从安全角度考虑,蓄能器 位置设置不合理,应先给蓄能器补液而后进行制动, 方可提高系统安全性;④叠加式集成阀的出油管接口 较小,造成叠加式集成阀与脚制动阀之间出油管通径 较小,压力损失大,易产生高温;⑤在双联泵前泵出口 处未设置安全阀,仅依靠电磁换向阀将多余的液压油 返回进油管,形成 2 股压力油相对流动,易造成油温 增加,导致整个液压系统不稳定。 图 2ꢀ 改进后的铲运机制动液压系统工作原理 1 —进油滤清器;2—双联泵;3—充液阀;4—压力表; —电磁换向阀;6—脚制动阀;7—蓄能器;8—全液压转向器; —转向缸;10—回油滤清器;11—溢流阀 5 9 当电动机带动双联泵转动时,液压油从双联泵 的前泵进入充液阀,经充液阀流出的液压油首先进 入蓄能器进行保压,然后经电磁阀进入脚制动阀,最 后流入前、后桥制动器,蓄能器内的压力油随时可供 给制动器。 踩下脚制动阀后,液压油流回油箱,充液 阀的另一路油进入转向系统用于转向,当充液阀向 蓄能器充液并达到充液阀设定的上限压力时,充液 阀卸载;当蓄能器压力低于充液阀设定的下限压力 时,充液阀补液。 当电动铲运机需要被其他车辆牵 引时,仅需将制动器进油管与手动泵出油口直接相 连便可就松闸,改进后的制动液压系统在理论上能 够达到制动系统的安全稳定要求。 2 ꢀ 制动液压系统改造 2 . 1ꢀ 改造方案 充液阀具有体积小、通流量大、无泄漏等特点, ( 1) 将叠加式集成阀块替换为流量大的充液 阀,由充液阀流出的压力油首先进入蓄能器补液,然 82 自身带有缓冲阀心,能有效减少冲击和振动,但其动 [2-3] 作前必须先泄压方可打开通油 。 充液阀一般作 1 ꢀ ꢀ 李ꢀ 强ꢀ 徐慧春等:新桥矿 DCY-1. 5B 型电动铲运机制动液压系统技术改造ꢀ 2018 年 12 月第 12 期 为液压缸和油箱之间的吸排油阀使用,大型压力机 的快进行程,需要从油缸向油箱吸油,加压时防止从 表 1ꢀ 铲运机制动液压系统各元件流量及局部压力损失 元件 名称 额定流量 实际流量 额定压力损失 实际压力损失 / (×105 Pa) / (×105 Pa) [ 4] / (L/ min) / (L/ min) 油缸流入油箱,反向时从油缸排油至油箱 。 充液 阀的液压原理为动力油进入充液阀后经阀内滤网、 单向阀和阀芯向蓄能器充液,当压力达到充液阀设 定的上限压力时,充液阀的中间阀芯向右移,下面阀 的中心向左移,如此液压泵的油便能够进入转向系 统。 当蓄能器压力低于充液阀设定的下限压力时, 中间阀芯向左移,下面阀芯向右移,对蓄能器进行补 液。 脚制动阀 电磁阀 63 63 16 32 48 4. 0 0. 26 4. 0 1. 03 冲液阀 400 3. 5 0. 05 4 ꢀ 结ꢀ 语 针对新桥矿 2 台 DCY-1. 5B 型电动铲运机制动 液压系统存在的问题,设计了相应的技术改造方案。 即从结构上简化了原有的叠加式集成阀块式结构, 采用充液阀代替了集成式叠加阀使得系统结构变得 简单灵活,安装和维修方便;利用内径较大的油管代 替内径较小油管大大减少了沿程压力损失,并缩短 了制动时间;降低了液压油的温度使其达到了最佳 工作状态;采用溢流阀代替电磁换向阀作为安全阀 使用,既保护了系统主要元件,又增强了系统的安全 性和稳定性。 现场实践表明:系统改造后,故障率下 降了约 85% ,大幅提高了该型电动铲运机的工作效 率,降低了设备维修成本,经济效益较显著。 3 ꢀ 压力损失验算 从双联泵到充液阀的进油管长为 l1 = 0. 95 m, ꢁ 3 直 径 为 d1 = 16 × 10 m, 流 量 为 q1 = 60 L/ min ꢁ 3 3 1×10 m / s;由充液阀到脚制动的进油管长为 l2 ꢁ 3 = = 0. 7 m, 直径为 d2 = 13 × 10 m, 流量为 q2 = 48 ꢁ 3 3 L/ min =0. 8×10 m / s;由脚制动到前后桥制动器 ꢁ 3 的进油管长为 l3 =1. 8 m,直径为 d2 =8×10 m,流量 ꢁ 3 3 为 q2 =10 L/ min = 0. 17×10 m / s;回油管长为 l4 = ꢁ 3 1 . 5 m,直径为 d4 =13×10 m,流量为 q4 =120 L/ min 参ꢀ 考ꢀ 文ꢀ 献 ꢁ 3 3 = 2×10 m / s。 制动液压系统采用 N68 号液压油, [ 1]ꢀ 董景新,吴秋平. 控制工程基础[M]. 2 版. 北京:清华大学出版 社,2003. 最低工作温度为 25 ℃,可知此时油的运动黏度为 ꢁ 6 2 3 2 00×10 m / s,油密度为 900 kg / m 。 经过计算,进 [2]ꢀ 白世民,薛建平. 6 000 t 水压机工作缸与充液阀的分析[J]. 一 重技术,2004(4):52-53. 5 油路压力损失为 6. 64 ×10 Pa,回油路压力损失为 5 [3]ꢀ 许福玲,陈晓明. 液压与气压传动[M]. 2 版. 北京:机械工业出 版社,2004. 1 0×10 Pa。 整个液压系统各元件的压力损失计算 结果见表 1。 分析表 1 可知:系统各元件实际压力 损失均小于额定压力损失,表明整个制动液压系统 改造较合理。 [ 4]ꢀ 刘ꢀ 维. 注塑机能量再生利用节能技术的分析研究[J]. 饮料 工业,2011,14(3):35-43. ( 收稿日期 2018-09-23) ■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■ ( 上接第 169 页) 辊套母体。 但在使用后期,由于高压辊磨机的边缘 效应和稳流称重仓物料离析等原因造成辊面磨损不 均匀,且呈两端磨损小、中间磨损大的磨损特征,影 响高压辊磨机辊磨产品产率与质量。 通过应用柱钉辊面磨削装置对磨损不均匀的柱 钉辊面在现场进行在线磨削,可恢复辊面的均匀性 和挤压效果,延长柱钉辊面的使用寿命,避免更换新 辊套带来的高昂成本和资源浪费,从而提高生产效 率,节省资源。 图 6ꢀ 高压辊磨机应用于现场磨削柱钉辊面 经测量,辊子两端面高出中间约 20 mm,因此对 高出部分柱钉进行磨削处理。 处理后,高压辊磨机 挤压效果明显改善,恢复到之前较为理想的状态。 自修复以来,该辊面又运行了 2 000 h。 按照目前辊 面状况,该辊套使用寿命预计可达 25 000 h 以上。 磨削装置的使用可提高柱钉辊面的使用价值,能延 长辊面使用寿命,经济效益明显。 参ꢀ 考ꢀ 文ꢀ 献 [1]ꢀ 陈代彦,许鹏云,高ꢀ 霖. 高压辊磨机柱钉辊面的受力分析与 应用[J]. 现代矿业,2013(11):132-134. [ 2]ꢀ 许瑞超,王ꢀ 青. HFKG 高压辊磨机在冶金矿山的应用[J]. 现 代矿业,2011(11):83-84. [ 3]ꢀ 葛新建. 高压辊磨工艺在我国冶金矿山的应用现状[J]. 金属 矿山,2009(9):1-5. 5 ꢀ 结ꢀ 论 柱钉辊面硬度大、耐磨性能好,能形成料衬保护 (收稿日期 2018-09-29) 1 83
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