用电磁球阀设计电牵引采煤机液压系统研究

用电磁球阀设计电牵引采煤机液压系统研究

贾建文

中国煤炭科工集团太原研究院有限公司 山西太原 030006

摘  要：随着我国能源结构的调整，我国煤炭资源储量不足，而电牵引采煤机作为煤矿机械的一种，它具有高效、安全、可靠等优点，因此在煤炭行业得到了广泛的应用。电牵引采煤机是一种以电动机为动力的采煤设备，其工作环境恶劣，需要有可靠的液压系统为其提供动力。电磁球阀由于其结构简单、体积小、重量轻、故障率低、可靠性高等优点，被广泛应用于采煤机液压系统中。文章介绍了电磁球阀在电牵引采煤机液压系统中的应用，并对其结构及工作原理进行了分析，同时提出了电磁球阀在电牵引采煤机液压系统中的应用优势。

   关键词：电牵引；液压系统；电磁球阀

一．绪论

在电牵引采煤机液压系统中，电磁球阀具有体积小、重量轻、安全可靠、工作压力大等优点，可实现采煤机在井下的远程控制，适用于井下恶劣环境，因此其在电牵引采煤机液压系统中的应用具有十分重要的意义。本文对电磁球阀在电牵引采煤机液压系统中的结构及工作原理进行了分析，并提出了电磁球阀在电牵引采煤机液压系统中的应用优势。

二．液压系统设计

2.1电磁球阀设计要素

电磁球阀的设计要素包括以下几个方面：（1）控制阀门开度，以便于对采煤机液压系统进行控制；（2）阀门通径及介质流速，以便于控制阀门的流量，从而满足采煤机液压系统的需要；（3）电磁球阀的密封性能，以便于在采煤机液压系统出现泄漏现象时及时进行修复；（4）电磁球阀的耐压性能，以便于在采煤机液压系统出现泄漏现象时保证电磁球阀不会被损坏；（5）电磁球阀的密封性，以便于在采煤机液压系统出现泄漏现象时保证电磁球阀不会被损坏。因此，在设计电磁球阀时需要考虑以上几个方面的因素，从而保证电磁球阀具有良好的控制性能和耐压性能。

2.2电液互换设计

液压阀作为电液转换的主要执行元件，其工作特性的优劣直接影响着整个系统的工作性能和可靠性。电磁球阀具有结构简单、体积小、重量轻、功能强、工作稳定、可靠性高等特点，被广泛应用于液压系统中。然而，由于电磁球阀阀芯在安装时需要进行工艺加工，且工作时易受铁芯、外壳等部件的振动及磨损影响，从而影响电磁球阀的性能和寿命，因此需要在电磁球阀的结构设计上进行优化。

基于电牵引采煤机液压系统的工作环境，电磁球阀的结构设计应以其具有较好的密封性、稳定性和可靠性为前提。在电磁球阀阀芯上安装一套密封圈，以保证其与壳体之间能很好地密封，防止杂质进入阀芯与阀座之间并损坏阀芯与阀座之间的配合。

2.3变转速技术应用

通过分析电磁球阀在采煤机液压系统中的应用，我们可以得出，当液压系统处于低负载状态时，电磁球阀的控制压力较低，此时通过调整电磁球阀的开度，使其能够满足采煤机的工作要求；当液压系统处于高负载状态时，由于电磁球阀的控制压力较高，此时通过调整电磁球阀的开度，使其能够满足采煤机的工作要求。由于采煤机工况多变，对于液压系统来说也是如此，所以通过分析液压系统在不同工况下的工作要求，我们可以得出，在电牵引采煤机液压系统中，可以通过调整电磁球阀的控制压力和控制电流来实现变转速控制。该技术已经成功应用于电牵引采煤机液压系统中。

三.电牵引采煤机设计

3.1滑差离合器特性分析

滑差离合器的工作原理是当电磁球阀与滑差离合器连接时，液压系统中的油通过滑差离合器后，在离心力的作用下进入主油泵，从而使液压泵产生压力。主泵产生的压力通过电磁球阀调节后，在回油弹簧的作用下进入吸油管路。

3.2电磁调速作为牵引动力的新方式

电牵引采煤机作为一种矿井运输机械，它的牵引方式一直是人们关注的重点。电牵引采煤机牵引方式分为：液压牵引、电牵引、气动牵引三种方式，其中液压牵引和电牵引作为井下设备的主要的运输方式，而电牵引作为一种新型的运输方式，还没有被广泛使用。在国内外煤矿行业都在积极探索一种新的牵引动力方式。

3.3电磁调速电牵引采煤机技术参数介绍

电牵引采煤机作为煤矿生产中的重要设备，其工作环境恶劣，需要有可靠的液压系统为其提供动力，而液压系统中最重要的部件之一就是电磁球阀。电磁调速电牵引采煤机液压系统主要由液压泵、电控阀、溢流阀、节流阀和电磁球阀等组成。工作时，液压泵产生一定的压力通过溢流阀溢流到溢流控制室，通过电磁球阀将压力油导入节流阀中，对节流孔进行节流，从而控制阀口的流量。在此过程中，通过电磁球阀控制电磁线圈的通电和断电，实现对流量的控制。

3.4电磁干扰现象对设备运行的影响及治理谐波措施

电磁干扰现象是指在电力系统中出现的一种电磁干扰现象，其对设备的正常运行造成了一定影响。其主要是由电磁场和电磁干扰产生的，例如在电力系统中出现的变压器、开关电源等设备都会对电磁干扰造成影响，当电磁干扰产生之后，其会对电气设备、电力线路产生一定的影响，从而使电气设备发生故障。治理谐波的措施主要是通过合理选择配变，采用三相双母线接线方式，以抑制零序电流。

3.5液压牵引采煤机改造中液压元器件选型及仿真结果分析

仿真分析主要针对3个方面： 仿真模型：根据现场实际情况，选择s-mesh网络作为仿真的基础网络； 仿真软件：基于西门子公司的simatix s7-300/600系列plc，选用simatix s7_0404作为控制程序； 变量：包括速度、压力等； 试验数据：采集的现场实际数据。在本次仿真的过程中，分别利用模拟量输入输出模块采集了速度信号和压力信号。在仿真分析过程中采用了多路阀控制。其中，一路用来调节速度，另一路用来调节压力。另外，还利用模拟量输出模块采集了各油泵的工作电流值和流量值。 通过以上参数设定以及采样数据的对比分析发现，2台设备的整体运行情况良好。

3.6电牵引采煤机液压系统设计方案

系统总体布局包括油源装置（油箱）、泵站（多路阀组和电机）、控制系统等。首先是油源装置，主要功能是提供足够的油液，供泵站进行工作，以及向多路阀组分配压力油。该部分由油箱和输油管组成。其中，油箱容量为10L；输油管长度约2m。其次是多路阀组及其驱动电机，其主要作用是根据需要将压力油分配到不同方向或不同的位置，以满足各个动作的要求。最后本系统中采用了3个三通换向阀分别用于三个方向的流量调节。3个换向阀均采用插装式结构。2个三通换向阀分别位于左右两侧，3个换向器则位于中间位置。4台驱动电机与1套主控柜相连，1套主控柜连接了6块电磁铁，2块电磁铁连接了4根回路的输出轴，4根回路输出轴又各自连接了4台电磁铁，形成了一个闭环控制系统。

四．结论

用电磁球阀作为电牵引采煤机液压系统的控制阀，可改善和提高液压系统的性能、效率和工作可靠性，降低制造和使用成本，符合采煤技术和流体传动技术的发展趋势具有现实和长远意义。

参考文献：

[1] 侯波.用电磁球阀设计电牵引采煤机液压系统研究[J].液压与气动,2007:69-70.

[2] 侯波,孙全兵.电牵引采煤机水介质液压系统设计研究[J].矿山机械,2008:36-37.

[3] 蒋伟,侯波.插装阀在电牵引采煤机液压系统中的应用研究[J].矿山机械,2006:5+28-29.

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