优化锚杆钻车液压系统的具体措施

万智

摘要：正是因为锚杆钻车支护速度对巷道成巷速度有着直接的影响。所以要想进一步提高巷道掘进速递就需要改变锚杆钻车的支护速度，为此就必须要做好锚杆钻车液压系统的优化。本文笔者即结合个人研究经验，对锚杆钻车液压系统在各个工作过程中的功率消耗、热量产生加以计算，总结出一套行之有效的计算公式，以期优化锚杆钻车液压系统的设计奠定良好的基础。

关键词：锚杆钻车;液压系统;热平衡温度;冷却器

前言：

随着近些年来，我国在煤矿综采设备成套化、重型化、大型化、智能化等诸多方面所取得的长足发展，我国的综采工作面产能也得到了大幅度的提高，然而相对应的巷道掘进技术仍相对低下。而要想有效提高巷道掘进技术则可以从提高锚杆钻车支护速度入手，也就是说要不断的优化与完善锚杆钻车液压系统，以达到这一目标。因此以下笔者即从锚杆钻车的实际工作情况入手加以粗浅的阐述，并对锚杆钻车液压系统中的热平衡进行计算，以此锚杆钻车液压系统设计优化提供有益的参考借鉴。

1.锚杆钻车工作

锚杆钻车是一种专门被应用在煤矿井下的综合性支护设备，其能够对巷道顶板、侧帮实施高效锚杆支护。因为锚杆钻车本身具有超前支护系统、自动卷缆系统、独立行走系统、除尘系统，所以能够独立的完成自动钻孔以及锚杆支护功能。在锚杆钻车的整机运行中，动力由自身携带的液压动力站进行提供。而锚杆钻车液压系统中却包含大量着液压操作元件和执行元件，这部分液压元件在工作过程中造成的容积损失和机械损失的能量，及液压管路中的压力损失，几乎全部转化为热量。这部分热量除少部分散发到周围空气中，其余大部分热量随着液压油进入油箱，使整机系统的温度逐步升高。但这并不是代表着锚杆钻车液压系统的温度越高越好，而是应该将温度控制在一个合理的范围内，如50℃到70℃之间为宜。

锚杆钻车打钻工作流程：升起钻架的支撑柱以此稳定钻架。在钻箱内放入钻杆，使用液压手柄实施钻孔，完成钻孔作业之后，在孔内先后放入锚杆与药卷实施搅拌，最后在操作液压手柄对锚杆进行紧固。完成支护后，应该将钻箱收回到初始位置之中，并将锚杆钻车驾驶到下一个工作位置之上。通常情况下完成一次支护需要时间在8分钟左右。

2.锚杆钻车液压系统的发热计算

通过锚杆钻车钻架在各个工作时间内的实际情况，对锚杆钻车热平衡温度加以计算，如下所示：

对单个循环内损失进行计算：因为液压系统发热的主要原因就是由于液压泵、执行元件以及各种控制阀出现了功率损失问题。

液压泵功率损失：H1= P（1-η）

在公式中P表示液压泵输入功率;η表示液压泵总效率。

阀功率损失：H2= p阀 q

在公式中P阀表示溢流阀调整压力;q表示溢流阀流回郵箱的流量。

管路功率损失：H3=（0.03～0.05）P

H表示液压系统发热功率之和：H=H1+H2+H3，由此可知锚杆钻车单个工作循环内的平均功率损失H为8.97kW。

对油箱散热进行计算：锚杆钻车液压邮箱的容积为1600L，表面面积为9.9m2，假设初始的温度是14℃（T0），那么整机液压系统的平衡温度为：，平衡温度为79.71℃。

在公式中T0表示环境温度;k表示邮箱传热系数，取15W（m2·K）;A为油箱散热面积，取9.1m2。

根据井下实际测算数值，我们可以得知锚杆钻车要想完成单个循环需要3个小时，因此在这个过程中，邮箱温度为：

，也就是升至83.25℃。

也就是说此时的油箱温度已经远远的超过了锚杆钻车液压系统的规定温度值。所以随着油液温度的不断提高，锚杆钻车液压系统内部的元件性能与使用寿命势必会受到巨大的影响。同时液压油物理、化学性质的改变，也会加大液压系统渗漏的可能性。因此添加必要的冷却系统，以此控制液压系统温度尤为重要。

3.冷却器的应用

油-气冷却器与油-水冷却器是两种最为常见的冷却器形式。其中油-气冷却器具有安装成本相对较低，维修也十分方便，可自由选取驱动装置，不会污染整机液压系统等优点。但与此同时油-气冷却器的体积相对较大，且在实际的工作过程中还会产生大量的噪声也是其较为显著的不足之处;油-水冷却器则要求工作地点必须具备水源，当冷却水温度一定时，冷却器只能提供固定的冷却能力，虽然且其体积相对较小，但是冷却水容易发生渗漏问题，对整个液压系统造成污染，还会导致液压元件的损坏。

因为锚杆钻车其本身就属于行走类型的机械产品，需要在工作面中来回运动，所以选择油-气冷却器更为适宜。为此可以采用负载敏感反馈开式变量系统，实现多执行元件同时运动时的自动控制，并可匹配流量降低系统发热。通过实践证明，这种改造方式有利于保证液压系统始终处于最佳运行状态之下。

结束语：

热平衡计算作为锚杆钻车液压系统中的一个重要环节所在，其对锚杆钻车工作可靠性，内部元件、附件的使用寿命有着至关重要的影响，是整个锚杆钻车液压系统设计计算之中不可或缺的重要因素所在。所以为了进一步提高锚杆钻车的支护速度，本文笔者通过计算与实际相结合的方式，对锚杆钻车热量计算公式加以总结与分析，以期为后续的产品设计提供一些有益的参考，从而更好的完善锚杆钻车的液压系统，使其更好的服务于巷道掘进工作。

参考文献：

[1]牛凯.EBZ-260掘进机配备液压锚杆钻车在煤矿的应用[J]煤.2017-02-15

[2]刘杨.一种干湿两用的矿山液压锚杆钻车的研究[J]世界有色金属.2016-07-19

[3]王威;武秀芳.锚杆钻车液压系统的优化[J]机床与液压.2016-02-28

[4]王晨升;苏芳;张占东.双臂锚杆钻车行走液压系统仿真分析[J]设备管理与维修.2018-07-06

[5]祁玉宁.新型锚杆钻车的研制及应用[J]煤矿机械.2012-12-15