由于煤礦井下地質(zhì)條件較為復(fù)雜,掘進機在截割作業(yè)過程中會受到頻繁且不穩(wěn)定的交變載荷的影響,給液壓控制系統(tǒng)造成了極大的壓力沖擊,同時由于掘進機工作時的驅(qū)動功率極大,造成系統(tǒng)在啟動過程中會產(chǎn)生巨大的壓力波動,嚴重影響了液壓系統(tǒng)相關(guān)元器件的使用壽命。利用AMESIM仿真分析軟件對掘進機液壓控制系統(tǒng)進行優(yōu)化研究,提升其工作時的穩(wěn)定性和可靠性,分析表明,優(yōu)化后掘進機的最大載荷波動比優(yōu)化前減小了約25%,掘進機從開始執(zhí)行截割作業(yè)到截割載荷趨于穩(wěn)定的時間與優(yōu)化前差異性不大,截割穩(wěn)定后的載荷比優(yōu)化前減小了約25%,有效延長了掘進機截割機構(gòu)和液壓系統(tǒng)的使用壽命,極大地提升了液壓系統(tǒng)的工作穩(wěn)定性。 

【文章來源】：自動化應(yīng)用. 2020,(11)

【文章頁數(shù)】：3 頁

【部分圖文】：

掘進機機液聯(lián)合仿真分析原理圖

利用聯(lián)合仿真分析軟件，對掘進機液壓系統(tǒng)工作時搖臂的載荷變化情況進行仿真分析[4]，結(jié)果如圖2所示。由仿真分析結(jié)果可知，優(yōu)化前的最大載荷波動約為200 000N，波動時間約為3.7s，初始時刻的載荷波動是由于在截割機構(gòu)啟動的情況下截割巖壁造成了載荷的突然增加，同時截齒在初始狀態(tài)下未完全進入截割作業(yè)狀態(tài)，因此在開始時截割載荷隨截齒切入巖壁的深度不同而產(chǎn)生了劇烈的波動。隨著時間的推移，掘進機掘進速度、巖壁截割硬度分布等都逐漸趨于穩(wěn)定，穩(wěn)定時的載荷約為80 000N，在第2s和第3.7s處產(chǎn)生波動的原因在于電控閥換向產(chǎn)生了壓力沖擊，當(dāng)在掘進機工作3.7s后截割載荷達到穩(wěn)定狀態(tài)，實現(xiàn)了穩(wěn)定截割作業(yè)。

針對掘進機工作時在啟動階段和換向階段產(chǎn)生嚴重載荷沖擊的問題，經(jīng)過對掘進機液壓控制系統(tǒng)的分析，提出了在系統(tǒng)中使用比例溢流閥替代普通的單向閥，同時在系統(tǒng)中加入蓄能器來增加系統(tǒng)工作阻尼的方案[5]，實現(xiàn)滿足工作平穩(wěn)性的要求。根據(jù)系統(tǒng)需求，設(shè)置蓄能器的容積為0.03m3，工作時的公稱壓力為20 MPa，蓄能器的阻尼比為0.35，新增的阻尼段管路長度不超過1m，避免過大的沿程阻力損失影響工作穩(wěn)定性，在相同的情況下同樣對優(yōu)化后的控制系統(tǒng)的工作穩(wěn)定性進行分析，其工作時的載荷沖擊變化曲線如圖3所示。由仿真分析結(jié)果可知，優(yōu)化后掘進機的最大載荷波動約為150 000N，比優(yōu)化前減小了約25%，極大地提升了在啟動階段的穩(wěn)定性。在掘進機換向的過程中同樣會出現(xiàn)載荷沖擊，但載荷沖擊的波動量要遠小于優(yōu)化前的沖擊波動量，優(yōu)化后掘進機從開始執(zhí)行截割作業(yè)到截割載荷趨于穩(wěn)定，其經(jīng)歷的實際時間約為4s，與優(yōu)化前差異性不大，說明在經(jīng)歷載荷沖擊后能夠盡快進入平穩(wěn)狀態(tài)，滿足截割穩(wěn)定性的需求。截割穩(wěn)定后的載荷約為60 000N，比優(yōu)化前減小了約25%，提升了截割機構(gòu)工作時的平穩(wěn)性，減小了對截割機構(gòu)的沖擊，能夠有效延長掘進機截割機構(gòu)和液壓系統(tǒng)的使用壽命。

【參考文獻】：
期刊論文
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本文編號：3564611