EBZ-160型掘进机装载驱动装置技术改造及应用

2018-08-02尹鹏飞

机械管理开发 2018年7期

尹鹏飞

（大同煤矿集团轩岗煤电有限责任公司梨园河煤矿，山西忻州 034114）

引言

在掘进机驱动装置中，液压马达是最重要的设备，而现有EBZ-160型掘进机采用的是进口CA50-32马达，这种马达的性能优良，但是本身精密度过高，在煤矿恶劣的环境下，不仅无法充分发挥自身的优势，一旦出现问题也无法及时进行维护，更换马达需要花费大量的成本，难以充分保证设备运行效果。基于此，本文提出了一种利用国产液压马达替换原马达的技术改造方案。

1 EBZ-160型掘进机装载驱动装置技术改造方案

虽然从理论上，只需要将进口CA50-32马达更换为国产马达即可，但由于液压马达与马达座通过螺栓连接在一起，与转盘轴之间采用的是花键连接，带动固定在转盘轴上的三爪星轮转动，完成掘进工作，如果更换液压马达，考虑不同马达的结构和尺寸差异，需要对马达座、转盘轴以及相应的配件进行重新设计和加工[1]。

1.1 马达选型

从安装尺寸、性能参数、成本价格等方面，就我国现有符合EBZ-160型掘进机功率需求的液压马达进行全面分析和对比，最终选择的替代品是国产NHM16-1800马达，如表1所示。

可见，两种马达的参数性能相近，但是价格差距在10倍以上。而在煤矿巷道掘进生产中，经现场测量，掘进机正常工作状态下装载驱动装置的压力在16～20 MPa之间，国产NHM16-1800马达额定压力可以达到20 MPa，完全能够满足使用需求[2]。

1.2 液压系统改造

1.2.1 同步马达转速

EBZ-160型掘进机液压系统采用的是三联柱塞泵A11V130中泵供油，结合比例减压阀完成两联多路换向阀控制，从而根据实际需要实现马达的正转或者反转，通过调整比例减压阀开度的方式，可以对马达的转速进行控制。A11V130泵的驱动电机为90 kW，驱动马达的转速计算公式为：

表1 两种马达对比结果

式中：n为驱动马达转速，r/min；Vp为泵排量，取130 mL/r；n1为泵驱动电机转速，同样为固定值1 450 r/min；η1为泵容积效率，取0.98，Vm为被驱动马达的排量，5 802.41 mL/r；N1为被驱动马达数量，这里为2台；η2为被驱动马达容积效率，取0.98。

将对应数值代入到公式中，可以计算出CA50-32马达的转速为15.6 r/min，NHM16-1800马达转速为49 r/min，差距不明显。为了保证马达转速同步，可以对存在于比例减压阀以及两联多路换向阀中控制阀片的调节螺母进行调整，实现马达转速的调节。减压阀控制换向阀的基本原理如下页图1所示。

结合图1分析，对于马达的控制是通过流进减压阀组的液流推动换向阀主阀芯实现的，马达的正转和反转由阀组手柄的方向控制，减压阀输入压力与换向阀阀芯开度呈正比，输出压力越大则阀芯开度越大，流入到马达的液体流量也越大，马达转速同样越大。结合计算分析，替换马达需要适当将输出减压阀的压力调低，而在实际操作环节，可以通过对减压阀阀片调节螺母，实现马达转速的同步[3]。

图1 减压阀控制换向阀原理图

1.2.2 加工转盘轴

在装载驱动装置中，转盘属于一种盘状零件，是连接马达和传动部的关键。对比两种马达，原装马达与转盘轴的配合采用的是花键的方式，其本身自带花键孔与花键轴配合，而国产替代马达不仅带有花键孔，还配备了花键轴，在这种情况下，就需要对马达转盘轴进行重新设计，以确保其能够正常运转。依照替代马达、三爪星轮以及掘进机铲板的外形尺寸，对转盘轴进行了重新设计加工，平面图见图2。

1.2.3 其他改造

在同步马达转速、重新设计转盘轴的同时，还需要针对液压系统进行改造，具体改造包括四点：一是调节两联阀PSV61/300-5溢流阀开启压力，使得其能够达到18.5 MPa，这样能够有效减少液压冲击对于马达的负面影响；二是考虑进口马达配置的泄油接头螺纹尺寸为G3/4-C10，国产马达配置的泄油接头螺纹为G1/2，为了方便替换和安装，增加两个G1/2-G3/4阳阴过渡接头；三是针对不同的进油口连接方式，在相应位置增加了四个过渡法兰盘；四是于替换NHM16-1800马达配油体上，增加双向溢流阀，在不影响设备其他模块正常运行的前提下，可以有效延长马达的使用寿命[4]。

图2 转盘轴平面图

2 改造效果

依照上述改造方案，对某煤矿EBZ-160型掘进机装载驱动装置进行了改造，经试运行后，发现技术改造方案科学合理，改造后运行时间超过一年，掘进机效果良好，改造后的装载驱动装置始终保持稳定运行，即使在煤矿井下潮湿、粉尘的恶劣环境下，也没有发生任何问题和故障，充分表明设备选型合理，技术改造有效，在保证煤矿生产安全的情况下，促进了其经济效益和社会效益的提高。