CC BY
126
ГОРНЫЕ МАШИНЫ И ОБОРУДОВАНИЕ
УДК 622.26
Ю.А. Антонов, В.А. Ковалев, В.И. Нестеров, Г.Д. Буялич
СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ ГИДРОСИСТЕМЫ ПРОХОДЧЕСКОГО КОМБАЙНА
В Кузбассе в настоящее время наблюдается тенденция к снижению общего количества комплексно-механизированных очистных забоев с одновременным увеличением добычи из них. Уже к середине марта этого года три добычные бригады добыли по 1млн. тонн угля. Шахта «Котин-ская» с 2006 года работает в режиме 4 млн. тонн в год, а шахта «Талдинская-Западная 2» планирует выйти на рубеж 1млн. в месяц. При таких высоких темпах роста добычи угля всё более важное значение приобретает подготовка очистного фронта, т.е. скорость проведения подготовительных выработок.
Парк проходческих комбайнов в Кузбассе сегодня представлен комбайнами российского и импортного производства (ГПКС, КП21, КП25, П110, П220, КСП32, СМ130, Joy, Sandvik MB 670 и т.д.). Все эти комбайны отличаются своей массой, энерговооружённостью, типом привода, способом погрузки, формой и сечением выработок и, конечно, производительностью.
Рекордные темпы проходки составили более 700 м на шахте «Комсомолец» отечественным комбайном КП21. А на шахте «Талдинская-Западная 2» комплексом Sandvik темпы проходки в 2011году достигали 30 м в сутки, т.е. порядка 1 км. в месяц. Планируется взять рубеж в 1,5 км. Этому, конечно, способствовало то, что процессы разрушения забоя и крепления кровли совмещены во времени.
Вопросы разумно обоснованного совмещения или разделения во времени основных и вспомогательных операций при управлении комбайном и его гидросистемой имеют существенное значение для удобства управления, скорости выполнения отдельных операций, безопасности работ, исключения влияния человеческого фактора и, в конечном счете, для производительности.
Общей особенностью современных проходческих комбайнов является сложность и разветвлён-ность гидросистемы, когда число гидравлических потребителей достигает 20 и более единиц (гидроцилиндры, гидродомкраты, гидромоторы, гидротормоза и т.д.). Поэтому и система гидравлического управления комбайном весьма сложна. При этом она не всегда бывает удобной, универсальной и многофункциональной.
С учётом опыта эксплуатации проходческих комбайнов критическому анализу была подвергнута гидравлическая схема, система управления гидропотребителями, возможность и необходимость совмещения и разделения операций на примере комбайна КП21 [1], показанного на рис. 1. Комбайн включает в свой состав режущий орган 1, механизм перемещения (гусеничный ход) 2, гидроцилиндры 3 с гидрозамками , кинематически соединенные с аутригерами 5. В результате анализа был выявлен ряд недостатков, которые в разной степени присущи и другим комбайнам. Существенным недостатком комбайна и его гидросистемы является то, что сокращение гидроцилиндров 3 аутригеров 5 (перевод их в нерабочее положение) выполняется только независимо от включения гидромоторов гусеничного хода 2 в положение «ход вперед» либо «ход назад», а включение гидромоторов в любое из этих положений не приводит к отрыву аутригеров от почвы, если они были предварительно расперты. То есть включение гидромоторов механизма перемещения для хода комбайна вперед либо назад и перевод аутригеров в нерабочее положение не могут быть выполнены одновременно одной командой и в одной позиции гидрораспределителя. Эти операции выполняются раздельно и разными гидрораспределителями. Желательно иметь возможность при запуске гидромоторов для движения комбайна вперёд или назад одновременно с этой командой и в одной позиции гидрораспределителя управления гидромоторами давать команду на складывание гидроцилиндров аутригеров, если они были расперты в почву. Это позволит повысить удобство управления комбайном, исключить влияние человеческого фактора и независимо от машиниста комбайна и его квалификации совмещать операции по запуску гидромоторов и складыванию аутригеров, что приведет к уменьшению операций по управлению комбайном и исключению поломок механизмов аутригеров. Иначе, если перед включением гидромоторов механизма перемещения, аутригеры не были переведены в нерабочее положение (вследствие ошибки или низкой квалификации машиниста комбайна), то при движении комбайна в любую сторону механизмы аутригеров могут выйти из строя. Эта опасность,
12
Ю.А. Антонов, В.А. Ковалев, В.И. Нестеров, Г.Д. Буялич
вследствие особенностей кинематики механизма, возрастает, если комбайн движется назад и, тем более, если опорная поверхность аутригера глубоко погружена в почву.
Вместе с тем необходимо сохранить и возможность управления механизмами аутригеров независимо от управления гидромоторами, например, при техническом обслуживании и ремонте.
Для устранения описанного выше недостатка
гидравлическая схема комбайна была изменена. Штатная гидросистема комбайна дополнена клапаном «или» и обратным клапаном. При этом в нейтральной позиции гидрораспределителя управления гидроцилиндрами их поршневые полости через гидрозамки соединены со сливной магистралью.
Фрагмент гидросхемы с внесёнными изменениями показан на рис. 2. В гидросхему входят гидроцилиндры 3 с гидрозамками 4, гидрораспре-
делитель 6 управления гидроцилиндрами 3, гидромоторы 7 привода гусеничного хода, управляемые гидрораспределителем 8, клапан «или» 9 и обратный клапан 10. Один вход клапана 9 соединен с магистралью 11, другой вход - с магистралью 12. Каждая из магистралей 11 и 12, подключённых к гидромоторам 7, может быть напорной или сливной в зависимости от одной из рабочих позиций гидрораспределителя 8, в которых рабочая жидкость от насоса 13 поступает либо в полости гидромоторов 7 для движения комбайна вперед, либо в их полости для движения назад (реверс). Обратный клапан 10 своей подклапанной полостью соединен с выходом клапана «или» 9, а надклапанной полостью через гидрозамки 4 соединен со штоковыми полостями посредством канала 15.гидроцилиндров 3. Гидрораспределитель 6 управления гидроцилиндрами выполнен так, что в нейтральной его позиции поршневые полости гидроцилиндров 3 через гидрозамки 4 соединены со сливной магистралью 14.
Проходческий комбайн с изменённой гидросистемой работает следующим образом. Во время разрушения забоя комбайном его аутригеры 5, расположенные в хвостовой части комбайна с правой и левой его сторон, расперты в почву с помощью гидроцилиндров 3, что повышает его устойчивость.
После завершения цикла разрушения забоя необходимо зарубить режущий орган 1 в массив для следующего цикла разрушения. Для этого с помощью гидромоторов 7 механизма перемещения необходимо включить гусеничный ход. Включение гидромоторов 7 производится гидрораспределителем 8. Он переводится из нейтральной позиции в позицию, соответствующую ходу комбайна вперед. Рабочая жидкость поступает в соответствующие полости гидромоторов 7 от насоса 13 через магистраль 11 или 12. Одновременно с этим жидкость через клапан «или» 9, обратный клапан 10 и гидрозамки 4 поступает в штоковые полости гидроцилиндров 3, они сокращаются и аутригеры 5 переводятся в сложенное положение. Во время выполнения этой операции гидрораспределитель 6 находится в нейтральной позиции и при сокращении гидроцилиндров 3 жидкость из их поршневых полостей через гидро-
замки 4 уходит в сливную магистраль через канал 15 нейтральной позиции отдельного гидрораспределителя 6. Если же необходимо отвести комбайн от забоя, то гидрораспределитель 8 ставится в соответствующую позицию. При этом рабочая жидкость поступает в гидромоторы 7 для хода комбайна назад и, вместе с тем, через клапаны 9, 10 и гидрозамки 4 опять же поступает в штоковые полости гидроцилиндров 3, которые сокращаются и переводят аутригеры 5 в нерабочее положение. Слив жидкости из поршневых полостей гидроцилиндров 3 происходит через гидрозамки 4 и канал 15 в нейтральной позиции гидрораспределителя 6.
Таким образом, и при движении комбайна вперед, и при движении комбайна назад, для складывания аутригеров 5 не требуется отдельной команды, что исключает влияние человеческого фактора, сокращает количество операций по управлению комбайном и предотвращает возможную поломку механизма аутригера, если он не был сложен перед началом движения комбайна.
Для независимого управления гидроцилиндрами, в том числе при проведении технического обслуживания, ремонте или проверке функционирования механизмов аутригеров без включения гидромоторов гусеничного хода, гидрораспределитель 8 ставится в нейтральную позицию, а для управления гидроцилиндрами используется гидрораспределитель 6 управления гидроцилиндрами 3.
Он имеет две рабочих позиции, в одной из которых жидкость поступает в штоковые полости гидроцилиндров 3 для их складывания, а в другой - в их поршневые полости для распора аутригеров 5 в почву.
При подаче жидкости в штоковые полости гидроцилиндров 3 обратный клапан 10 препятствует её попаданию в магистрали 11 или 12 гидромоторов 7 и делает невозможным их запуск.
Таким образом, в предлагаемом проходческом комбайне обеспечивается возможность совмещения операций по управлению гидромоторами и гидроцилиндрами аутригеров при сохранении возможности отдельного управления гидроцилиндрами, что расширяет возможности управления комбайном и повышает безопасность труда.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. «Комбайны проходческие КП21, КП21-01. Руководство по эксплуатации КП21.00.00.000 РЭ» (http: www.twirpx.com/file/229010).
□ Авторы статьи:
Антонов Юрий Анатольевич канд.техн.наук, доц. каф. горных машин и комплексовКузГТУ Email: aia@kuzstu.ru
Ковалев
Владимир Анатольевич, докт.техн.наук ректор КузГТУ Email: kva@kuzstu.ru,
Нестеров Валерий Иванович, докт.техн.наук проф., президент КузГТУ Email: nvi@kuzstu.ru,
Буялич
Геннадий Даниилович, докт.техн.наук, доц., проф. каф горных машин и комплексов КузГТУ Email: gdb@kuzstu.ru
