高俊光1,2，廉自生1
（1．太原理工大学，山西 太原 030024；2．太重煤机有限公司，山西 太原 030032）
摘要：通过对采煤机现有加油技术及国内外自动加油技术研究，提出了一种采煤机齿轮箱自动集中加油技术；通过对相关油品、油压、流量及液压阀组等技术参数的设计计算，完成了主要元器件的型号设计，实现了该技术在采煤机上的应用。
关键词：采煤机；自动；加油技术；齿轮箱
中图分类号：TD421.6 文献标识码：B
0 引言
随着煤炭工业的快速发展，现代化煤矿生产对煤机装备的自动化、智能化和人性化设计提出了更高的要求。采煤机作为煤矿生产的关键设备，在检修维护中，各齿轮箱的加油占用了大量的时间，且劳动强度大，操作繁琐，如果油液不能及时加注和更换，将会严重降低采煤机的生产效率。
本文在原有采煤机调高液压系统的基础上，通过简单的改进设计，增加了一套自动集中加油系统，能够实现对采煤机各部齿轮箱的快速加油，且操作方便，可大大除低维护人员的劳动强度。
1 齿轮箱自动集中加油系统工作原理
采煤机齿轮箱自动集中加油系统主要由主泵1、两位三通换向阀2、调高系统回路3、马达泵4、四位五通换向阀5、加油油箱7、滤油器6及管路等组成，其工作原理图如图1所示。
主泵1为原有采煤机调高系统的高压油液供油泵，在不改变原有机能的基础上，在主泵1的出油口上增加了两位三通换向阀2，实现了液压油动力的切换；当需要加油时，操作两位三通换向阀2使进油口P与出油口A连通，将主泵1提供的高压油通过Pm口引入马达泵4组件，从而驱动马达泵4旋转，将加油油箱7的润滑油泵人各齿轮箱；四位五通阀5的出油口分别连接采煤机的各齿轮箱，通过调节其工作位置实现对采煤机各齿轮箱的单独加油。
具体操作过程如下：加油时，首先将马达泵的Pb口与加油油箱7连通，并检查所有管路是否连接牢靠；然后将四位五通阀5的阀芯转至所需加油的工作位置；最后操作两位三通换向阀2，将采煤机调高系统中的高压油引入马达泵4组件。加油完毕后必须首先操作两位三通换向阀2，将高压动力油切断，以免造成安全损害事故。
2 主要元器件的选型
本文以2 660 kW采煤机为基本机型，介绍各主要元件的选型设计。
2.1 马达泵的选型
马达泵的外形尺寸受采煤机空间限制，要求结构紧凑、体积小、便于安装。
本系统确定选用泊姆克MP124系列马达泵，其马达和泵的性能参数如表1、表2所示。
已知调高系统主泵的额定工作压力为20 MPa，排量为59.0 mL/r，电机转速为1 463 r／min，理论流量Q=86 L／min。根据主泵和马达的流量守恒，有：
其中：nmi为马达的转速，i=1，2，3，4，5，6，7；qmi为马达的排量。
根据式(1)计算，得出：nm1=1 000×86/10. 16 =8 464 r/min,nm2 =1 000×86/15. 23=5 647 r/min,nm3 =1 000×86/20. 31=4 234 r/min, nm4 =1 000×86/25. 39=3 387 r/min, nm5 =1 000×86/30. 47=2 822 r/min,nm6=1 000×86/35. 54=2 420 r/min,nm7 =1 000X86/40. 62=2 117 r/min。
由表2可知，只有nm6和nm7满足马达的工作转速要求。
为了尽可能地缩短设备加油时间，实现快速加油，且保证一定的设计余量，结合表1、表2中马达泵的转速和排量参数，最终确定马达泵的选型按表1和表2中序号7的参数为最优。
2.2 吸油过滤器
该过滤器安装在马达泵的吸油口Pb前，避免泵中吸人较大的机械杂质，保障系统稳定工作，提高元件的使用寿命。
应根据系统的工作压力、元器件的精度要求、工作介质、介质黏度、原始压差及系统的最大流量来确定滤油器的型号。
本系统中的滤油器选用泰克牌滤油器，其样本中提供的将非基准黏度下的流量换算成基准黏度下的流量的计算公式如下：
其中：Q滤为非基准黏度换算成标准黏度时的滤油器流量，L/min; Q额为液压系统的额定流量，L／min；f为黏度修正系数，f=[(V／30)+(V/30)1/2]／2，V为实际工作介质黏度，mm2／s。
根据表1序号7的参数，可知马达泵的流量Q额=qb×nm7；工作介质为中级齿轮油N320，其黏度V=320 mm2／s，代入公式(2)，最终计算得出Q滤≈600 L/min。
因此，选用泰克牌S系列吸油滤油器中的S455G130R-RU，其流量范围为300 L／min～800 L／min，连接尺寸为2英时。根据需要，可配置旁通阀，一旦滤芯堵塞，如现场无人，当压力达到0. 03 MPa时，旁通阀开启，避免马达泵吸空损坏。
2.3 两位三通换向阀
由两位三通换向阀实现动力高压油的切换，因此对其密封性和可靠性的要求较高，我们选用可靠性比较高的HBS的产品。选型原则主要取决于与其连接的管路直径的大小。根据HBS提供的样本及主泵的出油口径，选用A15080301. 00型，其流量范围为60L/min～180 L/min，连接尺寸为1英吋。
3 结语
采煤机齿轮箱自动集中加油系统以采煤机自身的调高液压系统中的主泵为动力源，操作简单、可靠，实现了齿轮润滑油加油装置与原调高液压系统的集成，安装在采煤机上，只占用很小的空间，广泛适用于中、厚煤层采煤机。加油时，操作人员只需要将马达泵与机油油箱连通，无需其他管路连接，大大减轻了工作强度，也降低了工人在使用传统方法加油时的危险性；另外，操作人员无需开启采煤机加油口部的护板和加油口封盖等，避免了煤粉和水汽通过敞开的加油口进入齿轮箱，有效地保证了箱体内部免受污染，对于延长齿轮、轴承、密封等构件的使用寿命及降低采煤机故障率均具有重要意义。
参考文献：
[1] 成大先，机械设计手册[M].北京：化学工业出版社，2004．
[2]史春祥．滚筒采煤机齿轮箱集中加油系统的设计与应用[J]．煤矿机电,2013(2)：52-54.
[3] 马先贵，孙志礼，对现行工业齿轮油有关标准的讨论[J].合成润滑材料，2003 (1)：12-16.
Automatic Centralized Refueling Technology for Shearer Gearbox
GAO Jun-guang',z , LIAN Zi-shengl
(1. Taiyuan University of Technology, Taiyuan 030024, China; 2. Taiyuan TZ Coal Machinery Co. , Ltd. , Taiyuan 030032, China)
Abstract: Based on the existing technologies of automatic refueling of shearer at home and abroad, an automatic centralized refueling method for the gearboxes in shearer was proposed in this paper. Through the calculation related to oil pressure, flow and other tech-nical parameters, we completed the design of the main components in this system, to achieve the technology used in shearer.
Key words: shearer; automation; refueling technology; gearbox
