導語：煤礦井下風能資源豐富，如果能把風能轉換為液壓能源并為井下其他大型液壓設備提供液壓能源，則可以減少其他能源消耗。本期轉化果平臺推薦的《風能液壓動力轉換裝置》，通過一系列設計，將風能轉換為液壓能，并能實現(xiàn)能量存蓄，設備移動方便，組合方便，可應用于井下狹小空間的積煤清理、挖掘等，減輕工人勞動強度。
一、研究背景
液壓站又稱液壓泵站，電機帶動油泵旋轉，泵從油箱中吸油后打油，將機械能轉化為液壓油的壓力能，液壓油通過集成塊（或閥組合）被液壓閥實現(xiàn)了方向、壓力、流量調節(jié)后經(jīng)外接管路傳輸?shù)揭簤簷C械的油缸或油馬達中，從而控制了液動機方向的變換、力量的大小及速度的快慢，推動各種液壓機械做功。煤礦井下風能資源豐富，如果能把風能轉換為液壓能源并為井下其他大型液壓設備提供液壓能源，則可以減少其他能源消耗。
二、技術內容
該液壓動力轉換裝置，包括風動馬達、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置的蓄能器，蓄能器頂部設置連接油口，蓄能器上部設置出油口，下部設置進油口，出油口與上旋轉二通閥連通，進油口與下旋轉二通閥連通，蓄能器內部設置有活塞，活塞與蓄能器底部之間設置有回位彈簧，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，齒條通過傳動結構驅動連接上旋轉二通閥和下旋轉二通閥，并列設置的第一個蓄能器的進油口通過其下旋轉二通閥與液壓泵連接，液壓泵由風動馬達驅動，第一個蓄能器的出油口通過其上旋轉二通閥與油箱連接，前一個蓄能器的連接油口與后一個蓄能器的上旋轉二通閥和下旋轉二通閥連接，并以此連接方式一直連接到最后一個蓄能器。
傳動結構包括與齒條嚙合的齒輪I，齒輪I與齒輪II和下旋轉二通閥同軸設置，齒輪II通過鏈條與齒輪III連接，齒輪III與上旋轉二通閥同軸設置。
風動馬達、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，底座上設置有由行走馬達驅動的行走履帶。支撐架一側鉸接有挖掘裝置。
1-行走履帶，2-底座，3-行走馬達，4-蓄能器，5-支撐架，6-風動馬達，7-液壓泵，8-油箱，9-上旋轉二通閥，10-鏈條，11-下旋轉二通閥，12-齒條，13-齒輪I，14-齒輪II，15-齒輪III，16-連接油口，17-挖機大臂，18-大臂千斤頂，19-小臂千斤頂，20-挖機小臂，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 氣動液壓站整體圖
三、技術優(yōu)勢
與現(xiàn)有技術相比，本技術主要作用在于為井下其他大型液壓設備提供液壓能源，實現(xiàn)風能向液壓能的轉換。挖掘裝置由井下的壓縮空氣提供原始動力，風動馬達帶動液壓泵工作，將壓力油先儲存在大容量蓄能器中，挖機的動力油直接由蓄能器提供。當蓄能器的壓力油耗盡時風動馬達帶動液壓泵隨時補充。還可應用于井下狹小空間的積煤清理、挖掘，代替體力勞動。如井下巷道開口積煤清理、輸送機里幫積煤清理、小型水倉煤泥清理等。其上部氣動液壓泵站部分可拆卸，由移動氣動液壓泵站供液，這樣體積可進一步縮小。亦可根據(jù)生產(chǎn)實際將其做大點，依然由外部泵站供液?？伸`活應用于礦井生產(chǎn)的各個領域。
四、應用方案
1. 風動儲存裝置－蓄能器
圖2 氣動液壓站應用方案圖
如圖所示，支撐架5一側鉸接有挖掘裝置。挖掘裝置由挖機大臂17、大臂千斤頂18、小臂千斤頂19、挖機小臂20、挖斗千斤頂21和挖斗22組成，其中各個千斤頂?shù)囊簤耗茉磥碜杂谛钅芷鹘M。
風動儲存裝置－蓄能器設置4個。四個進油口直接與液壓泵相連，四個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。此時由于活塞桿上安裝的齒條傳動作使齒輪旋轉，從而帶動鏈輪鏈條副的傳動，使得旋轉二通閥導通從而使蓄能器II開始進油。蓄能器II進油過程中，蓄能器III、蓄能器IV依次進油。當蓄能器IV滿油時，上旋轉二通閥導通，這時蓄能器I開始排油，排油過程中旋轉二通閥導通但不進油，蓄能器II此時已滿油。蓄能器I油排盡后上旋轉二通閥導通，此時蓄能器II開始排油，排油過程中蓄能器I進油完畢。同理依次使蓄能器III、蓄能器IV依次排油，排油過程中使前置蓄能器進油，雖然進油二位二通閥導通，但由于后置蓄能器已滿油故不再進油。上述過程為一個循環(huán)，通過活塞桿的齒條帶動齒輪旋轉，齒輪帶動鏈輪鏈條機械傳動從而帶動二通閥導通，從而實現(xiàn)邏輯控制。
2. 煤礦膠帶輸送機底部積煤清理裝備
利用上述儲能裝置通過液壓泵轉化為機械能，從而實現(xiàn)煤礦膠帶輸送機底部積煤清理。
（1）解決長距離、可移動、大功率能源問題
對于幾千米長的膠帶輸送機動輒，要想實現(xiàn)伴隨輸送機移動作業(yè)，不可能拉幾千米長的電纜跟機作業(yè)，一般內燃機雖然功率上能達到要求，但不適用于煤礦高瓦斯環(huán)境。
（2）狹小空間、復雜工況下大功率設備
小型大功率集鏟、運、推為一體的特種小推車。該小推車一端設計為蟹爪式鏟斗，中間為一部小型輸送帶，另一端為推斗，兩端機構均可自由調節(jié)高度，全車采用液壓履帶行走，適用于坑洼不平的底板環(huán)境，詳細結構見圖3。優(yōu)點是能在狹小的空間盡量少轉彎或者不轉彎的情況下將積煤從機架下推到寬敞的路面。
圖3 特種小推車
（3）提升機
該提升機采用與小推車類似的結構，區(qū)別在于少了推斗，而是直接將提升上來的煤炭放到輸送帶上拉走。如下圖。
圖4 提升機
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