连续采煤机液压管路的优化设计*

郑吉

(中国煤炭科工集团 太原研究院有限公司，山西 太原 030006)

0 引言

连续采煤机是一种集截割、装载、运输、行走功能为一体的高度集成化采煤设备，主要用于主采区煤田开采、回收边角煤和“三下”煤层开采及煤巷的快速掘进。其液压系统主要控制截割臂、铲板、运输槽、稳定靴等部件的运动。由于连续采煤机本身结构紧凑，机身内部空间狭小，液压管路全部以胶管形式布置在整机内部。对于部分高压胶管，在使用过程中易出现局部磨损爆管的情况，且更换不便。因此，有必要对液压管路布置进行优化设计[1-4]。

1 原管路布置存在的问题及原因

由于连续采煤机集成化程度高，留给液压管路布置的空间狭小，故只能以胶管形式布置在整机上。通过故障数据分析，发现爆管现象集中分布在高压胶管上，都是由于管路局部磨损所致。这部分高压胶管的共同点是布置方式为横穿机架过线孔。

由于胶管在受内部高压时会发生振动和攒动，会与行走电动机、机架边缘、过线孔边缘等锐边发生相对运动摩擦，引起局部磨损，如图1所示。这种在高压油长时间反复冲击下发生爆管，即使有胶管护套保护，也只能在一定程度上延缓磨损，不能从根本上解决磨损问题。

图1 胶管磨损部位

一方面,因设备检修不到位，未及时清理覆盖在胶管上的浮煤，浮煤与喷雾水混合一定时间后以一定厚度板结，造成胶管被浮煤压实。另一方面,由于机架过线孔位置较低，浮煤压实后，无法将胶管从机架内部抽出，更换不便。

2 改进方案

2.1 管路布置

在局部管路采用钢管代替胶管，让钢管去接触易坚硬锐边，通过优化钢管布置使其避开坚硬锐边。具体布置方案如图2所示，图中粗实线代表钢管，细实线代表胶管。将油泵出口的高压胶管局部改成钢管1，避开与行走电机的接触；将截割回路高压胶管局部改成钢管2和管3，避开与机架、过线孔坚硬锐边的接触。

1-钢管；2-钢管；3-钢管。图2 管路布置

横穿机架过线孔钢管与软管的接口位置需设置在高处，其目的是避免浮煤遇水板结压实胶管，使更换方便。图3为横穿机架过线孔钢管三维布置。

图3 横穿机架过线孔钢管三维布置

2.2 钢管计算选型

对于钢管，管路通径表示名义上的通流能力，与管子内径一般不一致。

1) 确定管路内径:

(1)

式中:d为管子内径，mm；q为油液的流量，m3/s；v为管内油液的流速，m/s，按推荐流速选取，高压管路选5～7 m/s。

2) 计算管子的壁厚：

(2)

式中:σ为金属管壁厚，m；d为管子内径，m；p为工作压力，Pa;[σ]为许用应力，Pa。

2.3 钢管施工工艺流程

要保证管道施工质量，应采取施工工艺流程，即成品管件—试验台打压试验—酸洗—镀锌—气吹—安装—调试。

3 改进后的管路布置

根据改进方案和施工工艺完成管路布置改进，如图4所示。采取此种管路布置方式，可有效地避免高压胶管与行走电动机、机架、过线孔等部位的摩擦，并通过将钢管与胶管的接口位置设置在高处，便于维护。

图4 改进后的管路布置

4 结论

本文采用钢管在局部管路代替胶管的思路，通过三维方案排布，设计计算选型和现场施工的流程，完成了液压管路布置的改进设计。经过近3 a的现场使用，此种管路布置方式成功解决了连续采煤机狭小空间下的管路磨损和更换不便的问题。同时,为其他煤机设备的液压管路布置提供了一个思路。