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      AT2000天井鉆機(jī)回轉(zhuǎn)故障分析與改進(jìn)

      2012-11-17 09:20:52陳慧泉
      采礦技術(shù) 2012年3期
      關(guān)鍵詞:主閥天井換向閥

      陳慧泉

      (銅陵有色金屬集團(tuán)冬瓜山銅礦, 安徽銅陵市 244000)

      AT2000天井鉆機(jī)回轉(zhuǎn)故障分析與改進(jìn)

      陳慧泉

      (銅陵有色金屬集團(tuán)冬瓜山銅礦, 安徽銅陵市 244000)

      針對(duì)AT2000天井鉆機(jī)回轉(zhuǎn)系統(tǒng)電液控?fù)Q向制閥出現(xiàn)換向延遲或換向無(wú)反應(yīng)等故障的情況,實(shí)踐找出了發(fā)生此故障的原因,并對(duì)所存在的主閥壓差不夠的缺陷做了相應(yīng)的改進(jìn)。

      天井鉆機(jī);換向延遲;故障分析;電液換向閥;預(yù)壓閥

      1 AT2000型天井鉆機(jī)工作原理

      AT2000型天井鉆機(jī)是湖南有色重型機(jī)器有限責(zé)任公司自主研發(fā)的井下礦山設(shè)備,主要用于地下礦山及其他工程中,正向鉆進(jìn)Ф250mm(或Ф280 mm)的導(dǎo)向孔并反向擴(kuò)Ф2000mm的通風(fēng)井、充填井或管道井等,也可以用于掘進(jìn)大斷面天井和溜井,鉆進(jìn)深度400m,鉆進(jìn)傾角60°~90°。該鉆機(jī)具有成孔效率高、成井質(zhì)量好、操作安全、鉆孔偏斜率小等特點(diǎn)。

      天井鉆機(jī)成井一般分導(dǎo)孔與擴(kuò)孔2個(gè)步驟,導(dǎo)孔時(shí)由推進(jìn)油缸提供軸向推進(jìn)力,同時(shí)用2個(gè)液壓馬達(dá)產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)共同作用在鉆頭上。擴(kuò)孔時(shí)由油缸產(chǎn)生提升力,馬達(dá)通過(guò)減速機(jī)鉆桿對(duì)擴(kuò)孔刀盤(pán)產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)力。

      AT2000天井鉆機(jī)軸向推進(jìn)與旋轉(zhuǎn)部分主要原理為:鉆孔動(dòng)作為液壓傳動(dòng),旋轉(zhuǎn)由一可調(diào)定量泵為動(dòng)力源,由溢流閥調(diào)定所需壓力,由電液換向閥控制馬達(dá)旋轉(zhuǎn)方向,馬達(dá)為內(nèi)曲線低速大扭矩液壓馬達(dá),有高、低速二檔可選,通過(guò)液壓回路控制改變馬達(dá)排量進(jìn)行高、低檔切換。在經(jīng)過(guò)一段時(shí)間的使用后,發(fā)現(xiàn)馬達(dá)有時(shí)不能動(dòng)作或動(dòng)作延遲的情況,亟需解決。

      2 故障分析

      理論上分析,馬達(dá)不能動(dòng)作的原因有4個(gè):泵無(wú)輸出、溢流閥卸荷、馬達(dá)損壞、馬達(dá)回轉(zhuǎn)換向閥沒(méi)有打開(kāi)。經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)檢查發(fā)現(xiàn),是控制馬達(dá)旋轉(zhuǎn)與停止的電液換向閥不能打開(kāi),導(dǎo)致油液經(jīng)液控閥返回油箱。之后經(jīng)反復(fù)現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)發(fā)現(xiàn),此電液閥先導(dǎo)閥能正常打開(kāi),但主閥部分未能正常開(kāi)啟。

      AT2000天井鉆機(jī)上使用的電液換向閥為4WEH型電液換向閥,用于控制液流的開(kāi)啟、停止和方向。此閥為內(nèi)供內(nèi)排式電液換向閥,組成結(jié)構(gòu)如圖1所示,主要包括閥體(1)、主閥芯(2)、2個(gè)復(fù)位彈簧(3.1,3.2)的主閥及帶2個(gè)電磁鐵“a”(5.1)、電磁鐵“b”(5.2)的先導(dǎo)閥(4)。主閥閥芯由彈簧或壓力保持在中位或初始位置。2個(gè)彈簧腔(6)通過(guò)處于初始位置的先導(dǎo)閥與油箱連通。經(jīng)過(guò)控制油路(7)向先導(dǎo)閥(4)供油,控制油可以由內(nèi)部或外部供給(外部供給經(jīng)油口X)。主閥閥芯(2)是彈簧對(duì)中的三位四通閥,由先導(dǎo)閥(4)液壓操作。當(dāng)先導(dǎo)閥一端帶電,通過(guò)換向先導(dǎo)油施壓于主閥芯的一端,移動(dòng)閥芯至操作位置。根據(jù)操作方向,閥芯向低壓端滑動(dòng),液壓油則由P口至A口到達(dá)執(zhí)行機(jī)構(gòu)(旋轉(zhuǎn)液壓馬達(dá)),再?gòu)鸟R達(dá)出口回流至閥B口,或從閥T口排出,或從P口至B口到達(dá)執(zhí)行機(jī)構(gòu),再?gòu)鸟R達(dá)出口回流至閥A口從閥T口排出。當(dāng)電磁鐵斷電,先導(dǎo)閥復(fù)位至靜態(tài)位置彈簧腔卸荷,控制油從彈簧腔先導(dǎo)閥排入T口。

      圖1 彈簧對(duì)中的電液換向閥結(jié)構(gòu)示意

      先導(dǎo)閥的壓力來(lái)自主閥P口,常態(tài)下此閥的中位機(jī)能為H型,即P、T、A、B口都相通,P口通油后直接經(jīng)過(guò)T口流回油箱,則換向時(shí)必須是P口壓力高于T口,才能使主閥芯兩端產(chǎn)生壓差從而推動(dòng)主閥芯向低壓端運(yùn)動(dòng)。因此壓差成為主閥能否打開(kāi)的關(guān)鍵,此壓差由預(yù)壓閥來(lái)提供,預(yù)壓閥結(jié)構(gòu)如圖2所示。油液從液控閥P口進(jìn)入,預(yù)壓閥插裝在主閥進(jìn)油處,預(yù)壓閥閥芯在彈簧力作用下處于關(guān)閉狀態(tài),當(dāng)P口進(jìn)油后,油液先從閥體(19)四周的節(jié)流小孔流入先導(dǎo)控制X口,預(yù)壓閥的設(shè)定壓力為4bar,當(dāng)壓力超過(guò)4bar后,預(yù)壓閥閥芯克服彈簧力打開(kāi),油液進(jìn)入閥體。正常情況下能使主閥芯高壓端的壓力比低壓端大4bar,但經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量主閥兩端的壓力,發(fā)現(xiàn)高壓端壓力為10bar時(shí),低壓端壓力也達(dá)到7 bar,因先導(dǎo)換向閥的排油方式為內(nèi)排式,即排油端與主閥T口相通,所以T口回油壓力將在閥芯需要滑動(dòng)時(shí)產(chǎn)生反推力。

      圖2 預(yù)壓閥結(jié)構(gòu)示意

      3 解決方案分析

      預(yù)壓閥在使用一段時(shí)間后,因動(dòng)作頻繁,加之溫度原因使得預(yù)壓彈簧變軟,壓力隨之降低。當(dāng)預(yù)壓壓力產(chǎn)生的壓差達(dá)不到開(kāi)啟主閥芯所需壓力(>2.5 bar)時(shí),主閥芯無(wú)法開(kāi)啟,解決方案有如下2種。

      (1)更換預(yù)壓閥,將作用在主閥芯兩端的壓力提高,但考慮到實(shí)際使用工況,不能保證使用一段時(shí)間后同樣的問(wèn)題不再出現(xiàn)。

      (2)改造主閥,將閥芯低壓端壓力減小,則能提高主閥芯兩端壓差。主閥芯兩端的油是與A、B口相通,當(dāng)先導(dǎo)閥P口與A口相通時(shí),B口將與T口相通,當(dāng)先導(dǎo)閥A口與液控主閥a端相通時(shí),液控主閥芯將向b端移動(dòng),同時(shí)b端油液應(yīng)流至先導(dǎo)閥B口再排回T口。很明顯,如果T口回油系統(tǒng)產(chǎn)生的回油壓力直接作用在液控主閥芯的低壓端,換向所需壓差則減小。通過(guò)對(duì)原理分析,只需將T口壓力減小,換向所需壓差將增大。經(jīng)分析與比較,因換向閥的回油端是通過(guò)先導(dǎo)閥排往T口的,只需將主閥的回油壓力即T口壓力與先導(dǎo)閥的T口壓力隔開(kāi),同時(shí)讓主閥芯排油端通過(guò)先導(dǎo)閥直接排回油箱,將大大降低主閥芯動(dòng)作時(shí)排油端的壓力,使作用在主閥芯兩端的壓差提高。

      針對(duì)以上分析,最終確定改造方法為:加工一過(guò)渡閥塊,疊加在先導(dǎo)閥與主閥之間,讓先導(dǎo)閥A、B口與主閥a、b換向口直通,P口則與先導(dǎo)進(jìn)油口直通,先導(dǎo)閥T口從過(guò)渡塊側(cè)面引出,與主閥體y口隔斷,引出的先導(dǎo)回油口用管路接回油箱。

      4 改造后效果

      在安裝好過(guò)渡塊后,分別測(cè)量主閥芯兩端壓力,進(jìn)油端壓力(11bar)不變,回油端壓力為0bar,換向也良好,改造后經(jīng)過(guò)1個(gè)月的試用,效果良好。之后把我礦使用的同類(lèi)型天井鉆機(jī)都進(jìn)行了改造,使用過(guò)程中再?zèng)]出現(xiàn)過(guò)同類(lèi)故障,大大提高了其可靠性與穩(wěn)定性。

      [1]黃道斌.AT2000型天井鉆機(jī)的應(yīng)用[J].礦業(yè)研究與開(kāi)發(fā),1999(S1).

      [2]孫書(shū)彬,汪忠波.天井鉆機(jī)在夏甸金礦開(kāi)拓工程中的應(yīng)用[J].采礦技術(shù),2010,10(1):54-56.

      [3]李 格,譚祁陽(yáng).AT2000型天井鉆機(jī)[J].礦業(yè)研究與開(kāi)發(fā),1986(3).

      2012-03-09)

      陳惠泉(1970-),男,工程師,從事設(shè)備管理工作。

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