采煤机自适应液压调高速度控制系统设计

    随着现代大型煤矿的发展，机械化、自动化采煤已成为煤矿发展的趋势，采煤机是煤矿井下重要的开采工具，采煤机性能的优劣直接关系到煤矿生产效益的好坏，而采煤机液压调高系统速度的控制是采煤机性能重要的一部分，速度控制的稳定与否对采煤机工作性能及寿命有很大影响。本文着重研究电牵引采煤机自适应液压调高系统速度控制部分。

1 采煤机液压调高机构布置形式

    电牵引螺旋滚筒式采煤机主要通过液压缸带动摇臂上下摆动来调整滚筒的高度。如何根据现场实际情况控制液压缸活塞的运动速度成为调高系统速度控制的关键。目前采煤机调高机构的布置形式主要有单液压缸和双液压缸两种形式，本文结合一煤机企业正在研制的单液压缸横行布置形式的采煤机摇臂滚筒为模型，分析研究其速度控制系统，其结构简图如图l所示。

2 自适应调高液压系统设计

    如图2所示，采煤机自适应液压调高系统主要由液压泵、电动机、过滤器、溢流阀、三位四通电液伺服阀、液控单向阀、调高油缸、速度传感器、指令电位器、比较器、伺服放大器等构成。当采煤机开始工作时，电动机带动液压泵从油箱中抽取液压油，液压油经过滤器过滤后进入液压泵，此后，压力油的流向和流量大小主要由电液伺服阀控制。调高油缸中活塞的运动方向由控制电流的正负极性决定，当电流为正极性时，电液伺服阀处于左位，压力油通过液控单向阀进入调高油缸无杆腔，推动活塞杆右移，完成滚筒调高工作。当电流控制换向阀处于中位时，液压缸左右油路被锁紧回路中的单向阀封死，此时，采煤机滚筒处于高度不变状态。当采煤机滚筒需要调低时，改变控制电流正负极性，将电液伺服阀调到右位，此时调高油缸的有杆腔开始进油，无杆腔回油，完成采煤机滚筒的调低工作。系统中过滤器主要起过滤油液作用，溢流阀对液压回路起安全保护作用，当回路中油液压力过大超过系统额定压力时，溢流阀开启，使压力油回流油箱，释放压力，起到限压保护作用。液压锁紧回路由两个液控单向阀构成，可实现活塞在任意位置上的锁紧，保证了采煤机滚筒正常升降时的稳定性和可靠性，使采煤机在正常工作或受到冲击时，截割滚筒不至于上下起伏，摇摆不定。为了保证可靠的锁紧，此处调高系统电液伺服阀采用Y型中位机能。这样当换向阀处于中位时，回路直通油箱，保证了液倥单向阀的及时锁紧，实现摇臂的精确停位。

3 液压调高系统速度控制原理

    采煤机液压调高系统速度的控制主要通过调节电液伺服阀开口的方向和大小来调定。当采煤机正常工作时，系统根据综采工作面煤层的实际厚度和高度，并结合煤层硬度等因素通过指令电位器给定一个速度信号Ⅱr，该速度信号经A／D转换后通过与反馈系统传回的速度信号妒进行比较，输出偏差信号△u，偏差信号再通过校正、放大器等环节输出控制电流i，控制电液伺服阀的开口大小和方向，输出相应的压力油，驱动调高油缸中的活塞运动，进而带动截割滚筒按照给定速度进行升降和工作。

4 自适应液压调高速度控制系统优点

    如图3所示，为了应对综采工作面复杂、恶劣的工作环境，煤矿井下采煤机自适应液压调高速度控制系统要求具备精确、安全、可靠等特点。通过与煤机企业的长期合作研究，在该领域的研究取得了巨大进展。该自适应液压调高速度控制系统加入了检测、反馈等环节，构成了闭环控制系统，采煤机滚筒升降速度可以根据实际工作情况自动进行调节，并且可以实现远程遥控操作。该系统还具有抗干扰、抗外部环境参数变化的能力，响应速度快，灵活性强。而且该系统对卸载、泄漏、温度等影响因素均具有自动补偿功能，能在外部干扰的情况下获得精确的速度控制。保证了采煤机摇臂正常升降中对速度的实时控制和精确停位。

5 结语

    电牵引采煤机自适应液压调高系统速度控制一直是煤矿开采中研究的重点和难点。本文结合近年来各煤机企业的研究成果提出了一种实现采煤机自适应液压调高系统速度控制的方案和设计思路。该方法能够实现采煤机截割滚筒正常工作时，任意位置的速度控制和精确定位。为煤矿开采的无人化和高效化开采提供了一种解决方案。