BM281凿岩台车液压油冷却系统性能优化

崔永峰

(山东黄金矿业(莱州)有限公司 三山岛金矿，山东 莱州 261442)

BM281凿岩台车液压油冷却系统性能优化

崔永峰

(山东黄金矿业(莱州)有限公司 三山岛金矿，山东 莱州 261442)

本文对BM281凿岩台车在实际使用过程中,由于环境温度影响造成的液压油温度高问题进行了分析与阐述，通过提高液压油的冷却系统性能，解决了存在的问题，取得了显著的经济效益。

凿岩台车；冷却系统；优化

0 引言

瑞典阿特拉斯公司的Rocket Boomer281凿岩台车，是隧道和矿山用全液压凿岩台车，采用液压控制方式，配备DCS18钻进系统、BUT28钻臂和COP1838ME凿岩机，具有以下特点：

(1)BUT28重型钻臂是双三角悬浮支撑的钻臂，能够保证在各个方向上准确的液压平行保持功能；

(2)COP1838ME凿岩机带有双缓冲减震系统，确保钻具最佳的使用寿命，压力油膜保护和润滑各结合界面，减少凿岩机内部污染。

(3)采用直控式钻进系统，拥有极佳的自动防卡钎功能RPCF，液压泵组分别用于冲击/定位、回转和缓冲的各泵构成，独立的控制回路，确保最大的功率输出。

(4)BMH2800系列重型铝合金推进梁，具有很高的抗弯、抗扭强度，使用寿命长，推进梁表面覆有不锈钢皮，运动部件间采用聚四氟乙烯耐磨衬垫，耐磨损方便更换。

(5)结实的铰接式重型底盘，四轮驱动，适合在狭窄隧道和矿山巷道中工作。采用液压动力转向，失效保险制动器，底盘集中润滑系统。配备四个液压支腿，定位稳固。Rocket Boomer281凿岩台车外形图见图1。

图1 Rocket Boomer281凿岩台车

DCS18是带有可手动控制的直接控制阀的钻孔系统，适用于COP1638及COP1838凿岩机，由液压系统、电气系统、水系统、空气及润滑系统四个子系统构成。其中液压系统由主工作泵、组合控制阀组、油管、凿岩机、液压油冷却器、过滤器等组成，水系统由过滤器、安全阀、水流量监测器、液压油冷却器、水泵、控制阀、凿岩机机头水套等组成。

凿岩台车钻孔作业时，由主电机带动主工作泵工作，产生液压系统的液压动力源，在工作过程中，液压油产生的大量热量通过液压油冷却器进行热交换降温处理，保证液压油的温度在系统允许的温度范围内，从而保证液压系统能够正常的运行。

液压油冷却器安装在凿岩台车的供水系统中，工作原理是用流动的水流将经过冷却器的液压油中的温度带走，实现降低液压油温度的功能。液压油冷却器外形见图2。

图2 液压油冷却器

液压油的工作温度是否在允许范围内，是影响Rocket Boomer281凿岩台车液压系统正常工作的重要原因之一，尤其是设备在温度比较高的环境中作业，液压油的水冷却系统的降温效果必须满足设备液压系统的要求，因此在高温环境条件下提高Rocket Boomer281凿岩台车液压油的水冷却系统的降温效果是非常重要的。

1 现场工作状况分析

三山岛金矿西山采掘二车间的2台Rocket Boomer281凿岩台车长期工作在井下-400 m以下的各个采场，设备所处的作业环境属于井下的高温区域，且岩壁淋水多、空气潮湿度大。从2012年四季度以来，由于各种原因造成两台设备先后都出现了液压系统的主工作泵频繁损坏问题，主工作泵投入使用后基本都在2周左右就出现压力下降现象，造成设备无法正常工作，每次更换主工作泵至少需要8～10 h，同时还要浪费大量的液压油。两台设备由原来的主力采矿设备不得不改为替补设备，严重地降低了设备的可利用率。

经过拆检损坏的旧泵，发现出现的部件及损坏情况基本都相同。为了解决这一问题，各部门技术人员与维修人员以及设备厂家技术服务人员从各方面对故障进行反复分析，先后多次检测维修了设备的液压系统各元件的泄漏情况、维修了凿岩机、更换了液压油并清洗了液压油箱、清洗了液压油冷却器、更换了液压油滤芯，取得了一定的效果，主工作泵的损坏周期延长到了1个月左右，但是还是没有完全达到正常的工作状态。

针对西山采掘二车间2台Rocket Boomer281凿岩台车主工作泵使用寿命不稳定问题，首先从Rocket Boomer281凿岩台车的主工作泵需要的工作条件方面进行了分析。凿岩台车的主工作泵是1台德国Rexroth公司的A10VO100型轴向柱塞泵，该泵节能高效，但是对工作环境条件要求比其它形式的液压泵相对要高很多。通过前期的工作，认为液压系统、油质等方面已经能够满足泵的运行要求，只有1个方面还没有确定是否能够满足泵的运行要求，就是设备正常钻孔作业时，液压油的温度及升温速度是否在允许的范围内。通过了解操作人员，得知设备正常钻孔作业时，液压油升温比较快，温度比较高。其次设备所处的作业环境温度方面也是比较高的，不利于液压油散热。两方面说明主泵长期在温度比较高的条件下运行，有可能降低了主泵的使用寿命，造成了主泵内部磨损过快，故障率升高。

2 实施方案

如何降低液压油的温度，成为了解决Rocket Boomer281凿岩台车主泵能否正常运行的又一个重要问题。如果需要更好地降低液压油的工作温度，就必须从液压油冷却器部分想办法解决。经过充分考虑，决定从加大液压油冷却器中的水流量方面做工作，利用增加通过液压油冷却器的水流量带走更多的液压油中的热量，实现液压油更好地降温目的。在分析设备供水系统图时，发现水泵的排量已经是不能改变的，液压油冷却器放置在水泵的吸水口水路上，决定在水泵和液压油冷却器之间的供水管路上加装一个三通和一个放水阀门，在能够满足水泵为凿岩机系统提供冲渣水的情况下，操作人员根据情况适当控制放水阀的开启程度，使流出液压油冷却器出水口的一部分液压油冷却水水从放水阀中泄掉，从而增加了通过液压油冷却器的水流量。改造后的供水系统见图3。

图3 供水系统图

供水系统图中的水开关3所指示的就是增加的液压油冷却水放水阀，通过几个月的试运行，经过水冷却系统改造的2台Rocket Boomer281凿岩台车的主泵运行良好，液压系统工作状态平稳，设备的故障率和成本费用明显下降，两台设备又成为了车间的主力采矿设备，设备的产量平稳增长。杜绝了频繁地更换主工作泵的不正常现象，明显降低维修工作量，节省了大笔备件费用和人工费用。

3 技术创新点

通过对瑞典阿特拉斯公司Rocket Boomer281凿岩台车的液压油冷却系统实施改造，技术创新方面有以下几点：

(1)解决了设备在温度相对较高的作业环境中的液压系统如何降低工作温度的问题。

(2)工艺简单，所用材料采购方便，耗用时间少。

(3)投用的资金少，单台设备改造所用材料费和人工费在500元左右。

(4)效益非常可观，达到了少投入而效益最大化的目的，投入产出比非常大。

4 经济效益分析

该项技术改造应用后，解决了Rocket Boomer281凿岩台车在温度相对较高的作业环境中的液压系统如何降低工作温度的问题，设备的可靠性提高，从而保证了井下重点采矿设备的正常运行。实现了改造的目的，使设备满足了矿山增产增效需求，创造的经济效益十分显著。

4.1 直接经济效益

(1)Rocket Boomer281凿岩台车的主工作泵是台德国Rexroth公司的A10VO100型轴向柱塞泵，每台原厂生产的泵每台采购价为4.7万元左右，正常使用每台泵的寿命在10～12个月左右，没有进行液压油冷却系统性能优化之前，每台泵的寿命在1个月左右，通过该技术改造，延长泵的使用寿命10～12倍，按单台Rocket Boomer281凿岩台车每年减少使用10个原装泵计算，单台设备每年可节约资金4.7×10=47万元左右。

(2)每台设备减少更换泵时所损失的液压油70 kg左右，每公斤液压油采购价为12元左右，按单台Rocket Boomer281凿岩台车每年减少损失700 kg液压油计算，单台设备每年可节约资金700×12=8.4万元左右。

(3)通过进行液压油冷却系统性能优化，单台设备每年可直接节约资金合计47+8.4=55.4万元左右。

4.2 间接经济效益

设备正常运行后，降低了液压系统的相关备件的故障率及减少了液压油滤芯的使用量，设备产量得到大幅度提高，间接经济效益是非常可观的。

Performance Optimization of Hydraulic Oil Cooling System of BM281 Drilling Machine

CUI Yong-feng

(Sanshandao Gold Mine, Shandong Gold Mine Industry (Laizhou) Co., Ltd. Laizhou 261442, China)

This article analyses the problem of excessively high temperature caused by environment temperature of BM281 drilling machine hydraulic oil, solves this problem by improving performance of hydraulic oil cooling system, obtains remarkable economic benefits.

drilling machine； cooling system； optimization

2013-09-16

崔永峰(1970-)，男，山西朔州人，工程师，大学专科，主要从事进口、国产地下无轨采矿设备的采购选型论证、技术与商务洽谈、交机验收、技术培训、日常使用的技术与维护管理等工作，现任山东黄金矿业(莱州)有限公司三山岛金矿无轨设备主管。

TD421.2

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1003-8884(2014)01-0061-03