第１９卷第３期 矿 冶 Ｖｏ１．１９，Ｎｏ．３ Ｓｅｐｔｅｍｂｅｒ ２０１０ ２０１０年９月 ＭＩＮＩＮＧ＆ＭＥＴＡＬＬＵＲＧＹ 文章编号：１００５—７８５４（２０１０）０３—００８５—０６ 地下铲运机工作机构定量泵液压控制系统的设计 石峰，冯孝华，顾洪枢，战凯，郭鑫 （北京矿冶研究总院，北京１０００４４） 摘 要：本文论述一种新型地下铲运机工作机构的定量泵液压控制系统。该液压系统具有单泵和双 泵两种供油状态，该液压系统能够较少占用发动机功率，节省下来的发动机功率可用于加大牵引力和铲 斗插入力，从而提高了铲斗一次铲取装满率。 关键词：地下铲运机；定量泵；液压控制；铲装 中图分类号：ＴＤ４２２．４ 文献标识码：Ａ ＤＥＳＩＧＮ ＯＦ ＴＨＥ ＧＥＡＲ ＰＵＭＰ ＨＹＤＲＡＵＬＩＣ Ｃ０ＮＴＲ０Ｌ ＳＹＳＴＥＭ ＦＯＲ ＵＮＤＥＲＧＲ０ＵＮＤ ＬＯＡＤＥＲ ＷＯＲＫＩＮＧ ＭＥＣＨＡＮＩＳＭ ＳＨＩ Ｆｅｎｇ，ＦＥＮＧ Ｘｉａｏ—ｈｕａ，ＧＵ Ｈｏｎｇ—ｓｈｕ，ＺＨＡＮ Ｋａｉ，ＧＵＯ Ｘｉｎ （Ｂｅｉｊｉｎｇ Ｇｅｎｅｒａｌ Ｒｅｓｅａｒｃｈ Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ ｏｆ Ｍｉｎｉｎｇ ａｎｄ Ｍｅｔａｌｌｕｒｇｙ，Ｂｅｉｊｉｎｇ １ ０００４４） ＡＢＳＴＲＡＣＴ：Ｔｈｅ ｎｅｗ ｇｅａｒ ｐｕｍｐ ｈｙｄｒａｕｌｉｃ ｃｏｎｔｒｏｌ ｓｙｓｔｅｍ ｆｏｒ ｕｎｄｅｒｇｒｏｕｎｄ ｌｏａｄｅｒ ｗｏｒｋｉｎｇ ｍｅｃｈａｎｉｓｍ ｉｓ ｄｉｓｃｕｓｓｅｄ ｉｎ ｔｈｉｓ ｐａｐｅｒ．Ｔｈｅ ｈｙｄｒａｕｌｉｃ ｓｙｓｔｅｍ ｈａｓ ｔｗｏ ｓｔａｔｕｓ ｏｆ ｏｉｌ ｓｕｐｐｌｙｉｎｇ，ｉｔ ｃａｎ ｔａｋｅ ｕｐ ｌｅｓｓ ｅｎｇｉｎｅ ｐｏｗｅｒ，ｔｈｅ ｓａｖｉｎｇｓ ｏｆ ｅｎｇｉｎｅ ｐｏｗｅｒ ｃａｎ ｂｅ ｕｓｅｄ ｔｏ ｉｎｃｒｅａｓｅ ｔｒａｃｔｉｏｎ ａｎｄ ｂｕｃｋｅｔ ｐｅｎｅｔｒａｔｅ ｆｏｒｃｅ，ｔｈｅｒｅｂｙ ｉｔ ｉｓ ｉｎｃｒｅａｓｉｎｇ ｔｈｅ ｒａｔｅ ｏｆ ｌｏａｄｉｎｇ ｔｈｅ ｂｕｃｋｅｔ ｉｎ ａ ｓｉｎｇｌｅ ｐａｓｓ． ＫＥＹ ＷＯＲＤＳ：ｕｎｄｅｒｇｒｏｕｎｄ ｌｏａｄｅｒ；ｇｅａｒ ｐｕｍｐ；ｈｙｄｒａｕｌｉｃ ｃｏｎｔｒｏｌ；ｌｏａｄｉｎｇ 液压系统是地下铲运机一个重要组成部分，也 地下矿山采矿设备中得到了广泛的应用，目前我国 的地下铲运机的液压系统主要为定量泵液压系统。 但定量泵液压系统一般不能按照设备需要来输出流 量，使得液压系统能量损失较大，同时液压系统占用 的发动机功率也较多，对地下铲运机整机工作性能 造成不利影响。 是故障最多的一个系统¨ ，其性能的好坏直接影响 铲运机整机的可靠性和综合性能指标。据统计，国 内使用的地下铲运机故障３０％以上是由液压系统 引起的，而液压系统的许多故障是由液压油油温过 高引起的，因此，如何提高地下铲运机液压系统效 率，减少发热量，降低油温，不仅涉及到节约能源，也 涉及到设备的作业效率和使用可靠性。 特别是在地下铲运机的铲取工况，铲斗铲装是 铲运机工作循环中最紧迫、最重要的部分。这时发 动机全速运转，以使底盘液力变矩器有最大的力矩 １ 传统的定量泵液压控制系统分析 定量泵液压系统与变量泵液压系统相比，成本 输出，并通过传动系统将扭矩放大后来驱动４个轮 胎，产生强大的驱动力，使铲运机铲斗克服矿石料堆 阻力，插入料堆。由于随着铲斗斗刃的不断插入，在 斗刃前方会产生压缩密实核，阻碍铲斗的进一步插 低、使用可靠、维护方便，对油液清洁度要求不是很 苛刻，适应性强，能够适应井下的恶劣环境，因此在 收稿日期：２０１０—０４—０２ 入，使得铲斗插入困难。特别是地下金属矿山，矿石 基金项目：国家“十一五”科技支撑计划支持项目（２００６ＢＡＢ１１Ｂ０２） 作者简介：石峰，教授级高级工程师，主要从事地下无轨采矿设 备开发研究。 料堆的阻力更大，如果此时铲斗不上下撬动的话，铲 斗插入深度往往不够，使得铲斗不能一次装满，还得 让铲斗第二次、甚至第三次插入料堆，才能完成铲斗 矿 冶 装载，这样不仅造成铲取时间延长，生产效率降低， 同时铲运机多铲取一次，就多一次严重磨损，因为此 时发动机全速运转，铲运机前车架、后车架、副车架、 铲斗、动臂、摇臂、连杆、底盘传动系统（包括发动 机、液力变矩器、变速箱、前后驱动桥、传动轴、轮胎 等）、各铰接处（包括销孔、销轴），液压传动系统（包 括工作油泵、转向油泵、工作多路阀、转斗油缸、举升 油缸、液压管路等），都是受力很大的时候，铲运机 最大的磨损，甚至铲运机上传动件损坏、结构件焊缝 开裂往往发生在这个时候。 因此，为了提高地下铲运机铲取一次装满率，在 设计方面要优化铲斗、工作臂和底盘的牵引力及其 相互之间的匹配，在使用方面也要采取适合的铲装 方法。在实际操纵地下铲运机铲取矿石过程中，铲 运机操作者通常通过不断来回扳动铲斗转斗操纵手 柄，使铲斗上下小幅摆动，产生铲斗斗刃的上下撬动 作用（有时还要同时配合动臂慢速小幅提升，来提 高前轮附着力），通过操纵铲运机边插入料堆边让 铲斗斗刃上下撬动，来使铲斗不断破坏掉硬核，减小 铲斗插入阻力，使其顺利插入到足够深度，然后操纵 转斗手柄使铲斗收斗，实现一次插入就装满铲斗，提 高装载效率。 但是，铲斗斗刃上下撬动量（包括动臂提升量） 都比较小，此时需要的液压流量也较小，但是为了产 生很大的牵引力，发动机需要接近全速运转，此时定 量泵液压系统输出的流量是接近最大的，由于铲斗 插入料堆后斗刃上下撬动阻力很大，铲斗工作液压 系统油压接近额定工作油压，此时液压取用功率约 占到发动机总输出功率的４５％，但由于铲斗撬动量 比较小，仅有一小部分液压能量用于铲斗撬动所需 要的能量，绝大部分能量都从液压阀溢流，变成了热 量损失，使得液压系统油温升高，使液压密封件、液 压油等寿命降低。为了防止液压系统油温过高，还 需要加大散热功率，这样一方面增加了燃油消耗，另 一方面占用了发动机的功率，使得发动机用于底盘 驱动的功率进一步减少，导致牵引力和插入力减少。 插入力减少又需要多次铲取才能装满铲斗，这又进 一步加剧了液压系统发热，造成了恶性循环。 可见常规的采用定量液压泵的地下铲运机面临 两难的境地，铲装时不使用铲斗撬动料堆，插入阻力 太大，铲斗难于插入足够深度，使得发动机全速运转 铲斗也难于一次装满矿石；而使用铲斗撬动料堆，由 于液压系统占用功率较大，又会使发动机输出给底 盘牵引系统的功率减少较多，使铲斗的插入力减少 较大，也影响铲斗一次装满矿石。 目前地下铲运机的故障率较高，设备完好率较 低，使用成本较高，液压系统油温较高，除了地下铲 运机制造质量和配套件质量方面的原因外，与上述 情况存在有较大关系。 可见提升地下铲运机定量泵液压系统的能量利 用率，解决铲斗撬动过程中能耗过高问题，减少液压 系统发热，对于减少液压系统故障，提高底盘在铲取 时的牵引力，提高铲斗一次铲取装满率，提高生产效 率，降低出矿成本，提高地下铲运机设备完好率，都 有着重要的意义。 ２ 新型工作机构定量泵液压控制系统 针对上述系统存在的问题，设计一种地下铲运 机工作机构的定量泵液压控制系统，该地下铲运机 工作机构液压系统具有单泵和双泵两种供油状态， 通过选用不同的油泵构成单泵供油回路，可以组成 两种方案的地下铲运机工作机构的定量泵液压控制 系统。其中图１所示的方案为以转向油泵作为单泵 供油油泵，图２所示的方案为以工作油泵作为单泵 供油油泵，这两种方案主要考虑到转向油泵与工作 油泵一般排量不相同，可根据工作机构在单泵供油 时要求达到的运动速度，来选择究竟采用哪个油泵 作为单泵供油油泵。由于这两种方案的原理是相同 的，区别仅是转向油泵与工作油泵互换了位置，下面 以图１方案为例来作论述。 图１中，从转向油泵（１３）输出的液压油，首先 接到转向多路阀（１４）的进油口，给转向液压回路供 油，操纵转向多路阀（１４）可控制通往转向油缸（１５） 的液压流量，使转向油缸（１５）产生伸缩动作，实现 铲运机铰接转向。当转向多路阀（１４）不操纵时，该 阀阀芯处于中位位置，此时来自转向油泵（１３）的液 压油经转向多路阀（１４）中位机能直接通到工作多 路阀（１６）的进油口，给工作机构液压回路供油。一 般情况下地下铲运机工作机构动作时不转向，转向 时工作机构不动作 ，因此转向油泵（１３）能够为工 作机构液压回路可靠供油。 先导阀（１９）用来操纵控制工作多路阀（１６），使 得转斗油缸（１８）或举升油缸（１７）动作，实现铲运机 工作机构的操作控制。先导阀（１９）的操纵手柄一 般位于司机的右侧，将该操纵手柄向右扳动，先导阀 （１９）油口ａ输出先导操纵油压，使动臂举升；将该 操纵手柄向左扳动，先导阀（１９）油口ｂ输出先导操 纵油压，使动臂降落；将该操纵手柄向前推动，先导 石峰等：地下铲运机工作机构定量泵液压控制系统的设计 １～５．单向阀；６．液控两位两通阀；７～９．节流阀；１０．工作油 泵；１１，回油滤油器；１２．制动油泵；１３．转向油泵；１４．转向多 路阀；１５．转向油缸；１６．工作多路阀；１７．举升油缸；１８．转斗 油缸；１９．先导阀 图１ 工作机构液压系统（工作油泵卸荷）原理图 Ｆｉｇ．１ Ｐｒｉｎｃｉｐｌｅ ｏｆ ｔｈｅ ｈｙｄｒａｕｌｉｃ ｓｙｓｔｅｍ ｆｏｒ ｗｏｒｋｉｎｇ ｍｅｃｈａｎｉｓｍ（ｗｏｒｋｉｎｇ ｐｕｍｐ ｕｎｌｏａｄｉｎｇ） 阀（１９）油口ｃ输出先导操纵油压，使铲斗卸料；将 该操纵手柄向后扳动，先导阀（１９）油口ｄ输出先导 操纵油压，使铲斗收斗。另外，该先导阀（１９）各油 口输出油压与其操纵手柄扳动角度成比例，扳动角 度越大，输出油压越高，对应工作多路阀（１６）输出 流量越大，工作机构动作速度越快。 从工作油泵（１０）输出的液压油，可有两条通 路，一路通往单向阀（５），另一路通往液控两位两通 阀（６）。液控两位两通阀（６）的切换与否由其控制 油口ｅ的控制油压来决定，当控制油压小于调定的 切换压力时，液控两位两通阀（６）处于初始位置，当 控制油压大于调定的切换压力时，液控两位两通阀 （６）处于切换位置，该调定的切换压力可以根据需 要进行调节。 当液控两位两通阀（６）在初始位置时，该阀进 出油口连通，工作油泵（１０）输出的液压油经液控两 位两通阀（６）直接流回油箱，这时工作油泵（１０）不 能与转向油泵（１３）合流，处于卸荷状态。此时工作 机构仅由转向油泵（１３）供油，处于单泵供油状态。 此状态对于工作机构的中低速动作，特别是在大负 载情况下的中低速动作，例如铲斗撬动插人工况，具 １．转向油泵；２．工作油泉 图２地下铲运机工作机构液压系统 （转向油泵卸荷）原理图 Ｆｉｇ．２ Ｐｒｉｎｃｉｐｌｅ ｏｆ ｔｈｅ ｈｙｄｒａｕｌｉｃ ｓｙｓｔｅｍ ｆｏｒ ｗｏｒｋｉｎｇ ｍｅｃｈａｎｉｓｍ ｏｆ ｕｎｄｅｒｇｒｏｕｎｄ ｌｏａｄｅｒ（ｔｕｒｎｉｎｇ ｐｕｍｐ ｕｎｌｏａｄｉｎｇ） 有显著的节能效果，节省的功率可用于加大铲运机 底盘牵引力，提高铲斗的插人力，提高一次插入的铲 斗装满率，提高铲装效率，并减少液压系统的发热 量。 当液控两位两通阀（６）在切换位置时，该阀进 出油口不通，工作油泵（１０）输出的液压油经单向阀 （５）与来自转向油泵（１３）的液压油合流，一起为工 作机构供油，从而处于双泵供油状态。此状态可实 现工作机构的快速动作，提高地下铲运机的作业效 率。 液控两位两通阀（６）的切换由先导阀（１９）输出 的先导操纵油压来控制，当操纵先导阀（１９）使得油 口ｃ或油口ｄ有先导操纵油压输出时，该先导操纵 压力油可经过单向阀（１）或单向阀（２），流经节流阀 （８）后，进入液控两位两通阀（６）的控制腔并作用到 该阀的阀芯端面上。当阀芯端面作用的液压力小于 阀芯另一端的弹簧弹力时，液控两位两通阀（６）保 持在初始位置，工作油泵（１０）卸荷，系统处于单泵 供油状态；当阀芯端面作用的液压力大于阀芯另一 端的弹簧弹力时，液控两位两通阀（６）切换，系统进 入双泵供油状态。当先导阀（１９）回到中位时，先导 阀（１９）此时无先导操纵油压输出，液控两位两通阀 矿 冶 （６）控制腔的压力油通过节流阀（９）流回油箱，液控 两位两通阀（６）的阀芯在弹簧力的作用下切换回到 初始位置，工作油泵（１０）重又回到卸荷状态。 同样，当操纵先导阀（１９）使得油口ａ或油口ｂ 有先导操纵油压输出时，该先导操纵压力油可经过 单向阀（４）或单向阀（３），流经节流阀（７）后，进入液 控两位两通阀（６）的控制腔并作用到该阀的阀芯端 面上。液控两位两通阀（６）在该液压力作用下的工 作情况与上述说明相同。 一般来说，要使铲运机工作机构动作慢，手柄扳 动角度就要小，要使工作机构动作快，手柄扳动角度 就要大。与此相对应，当手柄扳动角度小时，控制油 压较低，不足以推动液控两位两通阀（６）的阀芯，液 控两位两通阀（６）处在初始位置，工作油泵（１０）卸 荷，这时只有单个油泵供油，可以满足工作机构中低 速动作要求，减少液压所占用的发动机功率，并减少 液压系统发热。当手柄扳动角度接近最大时，较大 的控制油压使液控两位两通阀（６）处在切换位置， 工作油泵（１０）与转向油泵合流给工作机构供油，使 得工作机构可以快速动作，提高作业效率。 单向阀（１）、单向阀（２）、单向阀（３）、单向阀 （４）的作用是使先导阀（１９）输出的４条控制油路既 能通到液控两位两通阀（６）实现控制作用，又要使 这４条控制油路相互隔离，互不干扰。 节流阀（７）、节流阀（８）、节流阀（９）的作用是， 通过分别调节这３个节流阀的大小，产生不同的节 流分压效果，来实现对举升先导操纵油路与转斗先 导操纵油路的分别调整，来适应这两种先导操纵油 压可能存在的不相同及切换点压力要求的不同。 ３ 牵引力和节能效果计算 以载重ｌＯｔ的ＫｃＹ－４地下铲运机为例，该铲运 机发动机为康明斯ＱＳＬ９ Ｃ２５０，额定功率１８６ ｋＷ， 额定转速２０００ ｒ／ｍｉｎ，变矩器为ＤＡＮＡ公司Ｃ５５０２， 失速比３．０９０，变速箱为美国ＤＡＮＡ公司Ｒ３６４２０型 变速箱，前、后驱动桥为美国ＤＡＮＡ公司４３ＲＭ１７５ 驱动桥。 当铲运机插入铲取时，基本处于起动工况，此时 变矩器涡轮与泵轮转速比ｉ＝０。单泵供油状态和双 泵供油状态的发动机与变矩器共同工作输入特性曲 线（起动工况）见图３。 其中，曲线１为柴油机标准状态外特性曲线，曲 线２为转向油泵单泵供油状态且工作机构油压达到 额定油压时发动机输出给液力变矩器泵轮的扭矩曲 亨 Ｚ 暴 墨 基 图３发动机与变矩器共同工作输入特性曲线（起动工况） Ｆｉｇ．３ Ｃｏｍｍｏｎ ｗｏｒｋｉｎｇ ｉｎｐｕｔ ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃ ｃｕｒｖｅｓ ｏｆ ｔｈｅ ｅｎｇｉｎｅ ａｎｄ ｔｏｒｑｕｅ ｃｏｎｖｅｒｔｅｒ （ｓｔａｒｔｉｎｇ ｃｏｎｄｉｔｉｏｎ） 线，曲线３为双泵供油状态且工作机构油压达到额 定油压时发动机输出给液力变矩器泵轮的扭矩曲 线，曲线４为液力变矩器泵轮处于失速工况时的输 入特性曲线，Ａ点为曲线２与曲线４的交点， 点为 曲线３与曲线４的交点， 点、 点为两种供油状态 下发动机与变矩器共同工作的工况点。 ３．１牵引力计算 ３．１．１ 双泵供油时的扭矩计算 采用传统的铲运机工作机构液压系统，在行走、 铲斗撬动联合工况时，发动机传递给液力变矩器的 扭矩等于发动机标准状况输出扭矩扣除各种其他消 耗扭矩，此时要扣除的扭矩有： （１）发动机标准附属件所消耗的扭矩，取１０％ 额定功率时的扭矩，该扭矩为８９ Ｎ・ｍ。 （２）液力油泵、液压油泵空载时所消耗的发动 机扭矩，该扭矩为５６ Ｎ・ｍ。 （３）在铲斗撬动作业时，液压系统接近额定油 压状态，工作油泵、转向油泵合流给工作机构供油所 消耗的发动机扭矩： ＭＧ＋ｚ＝ （ｑＧ＋ｑｚ）△ｐ （７３．８＋４０．４）×１８ 一＝＝—————————。——————— —————————————。———一 ２竹。 ２订×０．９５５×０・９１ ３７７（Ｎ・ｍ） 式中ｑ。——工作油泵的排量，ｑ ＝７３．８ ｍＬ／ ｒ；ｑ ——转向油泵的排量，ｑｚ＝４０ ４ ｍＬ／ｒ； △ｐ——铲斗撬动作业时的液压系统油压，取△ｐ＝ １８ ＭＰａ；ｉ。——变矩器油泵输出机构速比，；ｉ ＝ ０．９５５；ｒ／——油泵机械效率，取叼＝０．９１。 双泵供油时上述三项消耗的扭矩之和为８９＋ ５６＋３７７＝５２２Ｎ・ｍ。铲运机插入铲取时，液力变矩 石峰等：地下铲运机工作机构定量泵液压控制系统的设计 器基本处于起动工况，此时变矩器涡轮与泵轮转速 比ｉ：０，发动机（泵轮）转速Ｉｔ ＝１８６０ ｒ／ｍｉｎ，泵轮 力矩Ｍ＾＝４２０ Ｎ・ｍ。 ３．１．２单泵供油时的扭矩计算 采用新型铲运机工作机构液压系统，在行走、铲 斗撬动联合工况时，此时要扣除的扭矩有： （１）发动机标准附属件所消耗的扭矩，取１０％ 额定功率时的扭矩，该扭矩为８９ Ｎ・ｍ。 （２）液力油泵、液压油泵空载时所消耗的发动 机扭矩，该扭矩为５６ Ｎ・ｍ。 （３）在铲斗撬动作业时，液压系统接近额定油 压状态，转向油泵单独给工作机构供油所消耗的发 动机扭矩： ＝ ＝ 而 ３（Ｎ ・ｍ） 单泵供油时上述三项消耗的扭矩之和为８９＋ ５６＋１３３＝２７８Ｎ・ｍ。 此时，发动机（泵轮）转速ｎ ＝２０４０ ｒ／ｍｉｎ，泵 轮力矩Ｍ ＝５１０ Ｎ・ｍ。 ３．１．３牵引力计算 （１）采用传统的铲运机工作机构液压系统，在 行走、铲斗撬动联合工况时的牵引力计算 此时，发动机（泵轮）转速ｎ ＝１８６０ ｒ／ｍｉｎ，泵 轮力矩Ｍ ＝４２０ Ｎ・ｍ，涡轮力矩Ｍ ＝１２９８ Ｎ・ｍ。 铲运机此时一档最大牵引力为（不计滚动阻 力）： Ｍ，ｉｉ ｍ￣Ｌ Ｐ１ ：—ｑ— １０－３ ｒｑ ： Ｚ： 鱼 ： ：墨 １０一ｓ：１９６ ０．７７０ （ｋＮ） 式中 ——变矩器之后传动系统效率，取叼 ＝０．８；ｒａ——轮胎动力半径，取 ＝０．７７０ ｍ； ｉ ——驱动桥总速比，ｉ ＝２７．３３６；ｉ ——变速箱 一档传动比， ＝５．３３。 （２）采用新型铲运机工作机构液压系统，在行 走、铲斗撬动联合工况时的牵引力计算 此时，发动机（泵轮）转速Ｉｔ ＝２０４０ ｒ／ｍｉｎ，泵 轮力矩Ｍ ＝５１０ Ｎ・ｍ，涡轮力矩Ｍ ＝１５７６ Ｎ・ｍ。 铲运机此时一档最大牵引力为（不计滚动阻 力）： Ｐ ：竺 ×１０－３ 。 ｒ口 ： 兰 鱼 ： 鱼 ： 三 ：璺 １０一，：２３９ Ｕ． ７ ７Ｕ （ｋＮ） （３）牵引力提高情况 采用单泵供油与双泵供油时的铲运机一档牵引 力之差为Ｐ：一Ｐ ＝２３９—１９６＝４３（ｋＮ），该差值较 大，说明该新型铲运机工作机构液压系统可以显著 提高底盘的牵引力，使得铲运机的插入力大幅提高。 ３．２节能效果计算 （１）采用传统的铲运机工作机构液压系统，在 行走、铲斗撬动联合工况时，液压系统取用的功率计 算 此时，发动机（泵轮）转速ｎ ＝１８６０ ｒ／ｍｉｎ，工 作油泵、转向油泵合流给工作装置供油所消耗的发 动机扭矩为Ｍ ＋ ＝３７７ Ｎ・ｍ，则液压系统取用的 功率为： Ⅳ－＝ ＝ ７１＂×１８６０×３７７×１０～＝７４ ｋＷ （２）采用新型铲运机工作机构液压系统，在行 走、铲斗撬动联合工况时，液压系统取用的功率计算 此时，发动机（泵轮）转速ｎ ＝２０４０ ｒ／ｒａｉｎ，转 向油泵给工作装置供油所消耗的发动机扭矩为 ＝１３３ Ｎ・１ＴＩ，则液压系统取用的功率为： Ｎ２＝ ＇ｒｒ ｎＭｚ＝ ７１＂ｘ ２０４０×１３３×１０～＝２８ ｋｗ ６新型铲运机工作机构液压系统与传统的铲运机 工作机构液压系统相比，可节省的功率为：Ｎ 一Ⅳ ＝７４—２８＝４６ ｋＷ，该值很大，可见采用新型铲运机 工作机构液压系统后节能效果显著。 ４ 结语 （１）该新型液压控制系统实现了地下铲运机工 作机构按照作业需要自动选择单泵供油或双泵供油 状态。在单泵供油时，减少了液压系统消耗的发动 机功率，节约下来的功率可以加大铲运机底盘牵引 力，提高铲斗插入力，提高铲装效率，大幅提高铲运 机一次铲取装满率，提高生产能力，减少司机操作疲 劳，同时减少燃油消耗（对于柴油铲运机）或电力消 耗（对于电动铲运机），节约能源，降低使用成本，减 少井下尾气污染，改善井下作业条件；在双泵供油 时，两个油泵同时给工作机构供油，可以加快工作机 构的动作速度，提高铲运机作业效率。 （２）液控两位两通阀的切换由工作机构液压多 矿 冶 路阀的先导操纵压力油经节流阀节流后来控制，通 过先导操纵油压引入到控制回路，将操作者的操作 意图反映进来，然后再控制液压油泵合流与否，达到 既实现节能效果，又满足工作机构动作快速性要求， 特别是满足铲运机铲装工况要求，实现高效装载。 （３）通过分别调节３个节流阀节流口的大小， 由于液压系统发热减少，可使液压元件（包括：液压 泵、液压阀、液压橡胶管总成、特别是液压密封件、液 压油）的寿命大大延长。降低故障率，减少维护费 用。 （６）由于铲斗撬动功率大幅减少，铲运机发动 机与变矩器匹配位置可以改变，可以采用特性较硬 来实现对举升先导操纵油路与转斗先导操纵油路的 分别调整，来适应这两种先导操纵油压可能的不相 同及切换点压力要求的不同。 （４）由于大幅提高了一次装满率，缩短了总的 铲取时间，减少了设备在极端高应力下的工作时间， 减少了铲运机机械零部件的高应力疲劳破坏机会， 的液力变矩器，这样的液力变矩器的高效区更宽，效 率更高，与该铲运机工作机构液压系统配合后能更 好地兼顾铲取和运输两种工况，由此可提高底盘传 动系统效率，提高坡道上运输的能力及爬坡速度，增 加生产效率，降低燃油消耗，减少尾气污染。 参考文献： ［１］高梦熊．地下装载机结构设计与使用［Ｍ］．北京：冶金 工业出版社，２００２． 延长了铲运机使用寿命，提高了设备完好率，减少了 停机时间，减少了轮胎消耗，降低了维修费用。 （５）由于减少了液压系统发热量，可以减少液 压系统的散热功率（包括风扇功率）和散热面积，一 方面可以节省燃料，另一方面可降低设备制造成本。 （上接第８０页） ［４］陈国发，王德全．铅冶金学［Ｍ］．北京：冶金工业出版 社，２０００：７７—７９． ［２］赵金元．ＣＹ一４铲运机液压系统分析与改进［Ｊ］．矿山 机械，２００１（Ｏ６）：３０—３１． ［９］Ｋａｗａｌｋａ Ｐ，Ｈａｆｆｅｎｄｅｎ Ｗ Ｊ，Ｍａｃｋｉｗ Ｖ Ｎ．Ｒｅｃｏｖｅｒｙ ｏｆ ｚｉｎｃ ｆｒｏｍ ｚｉｎｃ ｓｕｌｐｈｉｄｅｓ ｂｙ ｄｉｒｅｃｔ ｐｒｅｓｓｕｒｅ ｌｅａｃｈｉｎｇ：Ｕｎｉｔｅｄ ［５］王吉坤，周廷熙．高铁硫化锌精矿加压浸出研究及产业 化［Ｊ］．有色金属（冶炼部分），２００６（２）：２４—２６． ［６］王海北，蒋开喜，施友富，等．硫化锌精矿加压酸浸新工 艺研究［Ｊ］．有色金属（冶炼部分），２００４（５）：２—４． ［７］Ｆｏｒｗａｒｄ Ｆ Ａ，Ｖｅｈｍａｎ Ｈ．Ｄｉｒｅｃｔ ｌｅａｃｈｉｎｇ ｚｉｎｃ—ｓｕｌｆｉｄｅ ｃｏｎ— Ｓｔａｔｅｓ。３８６７２６８『Ｐ］．１９７５—０２—１８． ［１０］王吉坤，周廷熙．硫化锌精矿加酸浸出技术及产业化 ［Ｍ］．北京：冶金工业出版社，２００５：２１—２３． ［１１］王吉坤，周廷熙．硫化锌精矿加酸浸出技术及产业化 ［Ｍ］．北京：冶金工业出版社，２００５：１２５—１２８． ［１２］陈永强，张寅生，尹飞．锌铅混合精矿加压浸出过程 ｃｅｎｔｒａｔｅｓ ｂｙ Ｓｈｅｒｒｉｔｔ Ｇｏｒｄｏｎ［Ｊ］．Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｍｅｔａｌｓ，１ ９５９， １１（１１）：８３６—８４０． 研究［Ｊ］．有色金属，２００３（４）：５７—６０． ［１３］邓孟俐．硫化锌精矿加压浸出元素硫的形成机理及硫 回收工艺的研究［Ｊ］．工程设计与研究，２００８（１２）：１４ 一［８］Ｃｈａｌｋｌｅｙ Ｍ Ｅ，Ｍａｓｔｅｒｓ Ｉ Ｍ，Ｄｏｙｌｅ Ｂ Ｎ．Ｒｅｃｏｖｅｒｙ ｏｆ ｍｅｔａｌｓ ｆｒｏｍ ｓｕｌｐｈｉｄｉｃ ｍａｔｅｒｉａｌ：Ｕｎｉｔｅｄ Ｓｔａｔｅｓ，５３８０３５４［Ｐ］．１９９５ —０１—１０． 】８．
