導(dǎo)語(yǔ)：煤礦井下風(fēng)能資源豐富，如果能把風(fēng)能轉(zhuǎn)換為液壓能源并為井下其他大型液壓設(shè)備提供液壓能源，則可以減少其他能源消耗。本期轉(zhuǎn)化果平臺(tái)推薦的《風(fēng)能液壓動(dòng)力轉(zhuǎn)換裝置》，通過(guò)一系列設(shè)計(jì)，將風(fēng)能轉(zhuǎn)換為液壓能，并能實(shí)現(xiàn)能量存蓄，設(shè)備移動(dòng)方便，組合方便，可應(yīng)用于井下狹小空間的積煤清理、挖掘等，減輕工人勞動(dòng)強(qiáng)度。
一、研究背景
液壓站又稱(chēng)液壓泵站，電機(jī)帶動(dòng)油泵旋轉(zhuǎn)，泵從油箱中吸油后打油，將機(jī)械能轉(zhuǎn)化為液壓油的壓力能，液壓油通過(guò)集成塊（或閥組合）被液壓閥實(shí)現(xiàn)了方向、壓力、流量調(diào)節(jié)后經(jīng)外接管路傳輸?shù)揭簤簷C(jī)械的油缸或油馬達(dá)中，從而控制了液動(dòng)機(jī)方向的變換、力量的大小及速度的快慢，推動(dòng)各種液壓機(jī)械做功。煤礦井下風(fēng)能資源豐富，如果能把風(fēng)能轉(zhuǎn)換為液壓能源并為井下其他大型液壓設(shè)備提供液壓能源，則可以減少其他能源消耗。
二、技術(shù)內(nèi)容
該液壓動(dòng)力轉(zhuǎn)換裝置，包括風(fēng)動(dòng)馬達(dá)、液壓泵和油箱，油箱上安裝有蓄能器組，蓄能器組包括若干組并列設(shè)置的蓄能器，蓄能器頂部設(shè)置連接油口，蓄能器上部設(shè)置出油口，下部設(shè)置進(jìn)油口，出油口與上旋轉(zhuǎn)二通閥連通，進(jìn)油口與下旋轉(zhuǎn)二通閥連通，蓄能器內(nèi)部設(shè)置有活塞，活塞與蓄能器底部之間設(shè)置有回位彈簧，活塞下端連接活塞桿，活塞桿伸出蓄能器，活塞桿伸出端安裝有齒條，齒條通過(guò)傳動(dòng)結(jié)構(gòu)驅(qū)動(dòng)連接上旋轉(zhuǎn)二通閥和下旋轉(zhuǎn)二通閥，并列設(shè)置的第一個(gè)蓄能器的進(jìn)油口通過(guò)其下旋轉(zhuǎn)二通閥與液壓泵連接，液壓泵由風(fēng)動(dòng)馬達(dá)驅(qū)動(dòng)，第一個(gè)蓄能器的出油口通過(guò)其上旋轉(zhuǎn)二通閥與油箱連接，前一個(gè)蓄能器的連接油口與后一個(gè)蓄能器的上旋轉(zhuǎn)二通閥和下旋轉(zhuǎn)二通閥連接，并以此連接方式一直連接到最后一個(gè)蓄能器。
傳動(dòng)結(jié)構(gòu)包括與齒條嚙合的齒輪I，齒輪I與齒輪II和下旋轉(zhuǎn)二通閥同軸設(shè)置，齒輪II通過(guò)鏈條與齒輪III連接，齒輪III與上旋轉(zhuǎn)二通閥同軸設(shè)置。
風(fēng)動(dòng)馬達(dá)、液壓泵、蓄能器和油箱安裝在支撐架上，支撐架安裝在底座上，底座上設(shè)置有由行走馬達(dá)驅(qū)動(dòng)的行走履帶。支撐架一側(cè)鉸接有挖掘裝置。
1-行走履帶，2-底座，3-行走馬達(dá)，4-蓄能器，5-支撐架，6-風(fēng)動(dòng)馬達(dá)，7-液壓泵，8-油箱，9-上旋轉(zhuǎn)二通閥，10-鏈條，11-下旋轉(zhuǎn)二通閥，12-齒條，13-齒輪I，14-齒輪II，15-齒輪III，16-連接油口，17-挖機(jī)大臂，18-大臂千斤頂，19-小臂千斤頂，20-挖機(jī)小臂，21-挖斗千斤頂，22-挖斗，4.1-活塞，4.2-回位彈簧，4.3-活塞桿。
圖1 氣動(dòng)液壓站整體圖
三、技術(shù)優(yōu)勢(shì)
與現(xiàn)有技術(shù)相比，本技術(shù)主要作用在于為井下其他大型液壓設(shè)備提供液壓能源，實(shí)現(xiàn)風(fēng)能向液壓能的轉(zhuǎn)換。挖掘裝置由井下的壓縮空氣提供原始動(dòng)力，風(fēng)動(dòng)馬達(dá)帶動(dòng)液壓泵工作，將壓力油先儲(chǔ)存在大容量蓄能器中，挖機(jī)的動(dòng)力油直接由蓄能器提供。當(dāng)蓄能器的壓力油耗盡時(shí)風(fēng)動(dòng)馬達(dá)帶動(dòng)液壓泵隨時(shí)補(bǔ)充。還可應(yīng)用于井下狹小空間的積煤清理、挖掘，代替體力勞動(dòng)。如井下巷道開(kāi)口積煤清理、輸送機(jī)里幫積煤清理、小型水倉(cāng)煤泥清理等。其上部氣動(dòng)液壓泵站部分可拆卸，由移動(dòng)氣動(dòng)液壓泵站供液，這樣體積可進(jìn)一步縮小。亦可根據(jù)生產(chǎn)實(shí)際將其做大點(diǎn)，依然由外部泵站供液?？伸`活應(yīng)用于礦井生產(chǎn)的各個(gè)領(lǐng)域。
四、應(yīng)用方案
1. 風(fēng)動(dòng)儲(chǔ)存裝置－蓄能器
圖2 氣動(dòng)液壓站應(yīng)用方案圖
如圖所示，支撐架5一側(cè)鉸接有挖掘裝置。挖掘裝置由挖機(jī)大臂17、大臂千斤頂18、小臂千斤頂19、挖機(jī)小臂20、挖斗千斤頂21和挖斗22組成，其中各個(gè)千斤頂?shù)囊簤耗茉磥?lái)自于蓄能器組。
風(fēng)動(dòng)儲(chǔ)存裝置－蓄能器設(shè)置4個(gè)。四個(gè)進(jìn)油口直接與液壓泵相連，四個(gè)出油口直接與油箱相連。如圖所示，蓄能器I的液壓油剛好使用完畢。此時(shí)由于活塞桿上安裝的齒條傳動(dòng)作使齒輪旋轉(zhuǎn)，從而帶動(dòng)鏈輪鏈條副的傳動(dòng)，使得旋轉(zhuǎn)二通閥導(dǎo)通從而使蓄能器II開(kāi)始進(jìn)油。蓄能器II進(jìn)油過(guò)程中，蓄能器III、蓄能器IV依次進(jìn)油。當(dāng)蓄能器IV滿(mǎn)油時(shí)，上旋轉(zhuǎn)二通閥導(dǎo)通，這時(shí)蓄能器I開(kāi)始排油，排油過(guò)程中旋轉(zhuǎn)二通閥導(dǎo)通但不進(jìn)油，蓄能器II此時(shí)已滿(mǎn)油。蓄能器I油排盡后上旋轉(zhuǎn)二通閥導(dǎo)通，此時(shí)蓄能器II開(kāi)始排油，排油過(guò)程中蓄能器I進(jìn)油完畢。同理依次使蓄能器III、蓄能器IV依次排油，排油過(guò)程中使前置蓄能器進(jìn)油，雖然進(jìn)油二位二通閥導(dǎo)通，但由于后置蓄能器已滿(mǎn)油故不再進(jìn)油。上述過(guò)程為一個(gè)循環(huán)，通過(guò)活塞桿的齒條帶動(dòng)齒輪旋轉(zhuǎn)，齒輪帶動(dòng)鏈輪鏈條機(jī)械傳動(dòng)從而帶動(dòng)二通閥導(dǎo)通，從而實(shí)現(xiàn)邏輯控制。
2. 煤礦膠帶輸送機(jī)底部積煤清理裝備
利用上述儲(chǔ)能裝置通過(guò)液壓泵轉(zhuǎn)化為機(jī)械能，從而實(shí)現(xiàn)煤礦膠帶輸送機(jī)底部積煤清理。
（1）解決長(zhǎng)距離、可移動(dòng)、大功率能源問(wèn)題
對(duì)于幾千米長(zhǎng)的膠帶輸送機(jī)動(dòng)輒，要想實(shí)現(xiàn)伴隨輸送機(jī)移動(dòng)作業(yè)，不可能拉幾千米長(zhǎng)的電纜跟機(jī)作業(yè)，一般內(nèi)燃機(jī)雖然功率上能達(dá)到要求，但不適用于煤礦高瓦斯環(huán)境。
（2）狹小空間、復(fù)雜工況下大功率設(shè)備
小型大功率集鏟、運(yùn)、推為一體的特種小推車(chē)。該小推車(chē)一端設(shè)計(jì)為蟹爪式鏟斗，中間為一部小型輸送帶，另一端為推斗，兩端機(jī)構(gòu)均可自由調(diào)節(jié)高度，全車(chē)采用液壓履帶行走，適用于坑洼不平的底板環(huán)境，詳細(xì)結(jié)構(gòu)見(jiàn)圖3。優(yōu)點(diǎn)是能在狹小的空間盡量少轉(zhuǎn)彎或者不轉(zhuǎn)彎的情況下將積煤從機(jī)架下推到寬敞的路面。
圖3 特種小推車(chē)
（3）提升機(jī)
該提升機(jī)采用與小推車(chē)類(lèi)似的結(jié)構(gòu)，區(qū)別在于少了推斗，而是直接將提升上來(lái)的煤炭放到輸送帶上拉走。如下圖。
圖4 提升機(jī)
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