Układ hydrauliczny małogabarytowego wozu wiertniczego MWW-1

W przypadku urabiania skał bardzo twardych (R > 100 MPa), ekonomicznie uzasadnione jest drąŜe- nie wyrobisk korytarzowych metodą z wykorzystaniem materiałów wybuchowych. Jedną z podstawowych czynności wykonywanych podczas drąŜenia wyrobisk korytarzowych za pomocą tej metody jest wiercenie otworów strzałowych.

Obecnie w polskich kopalniach węgla kamiennego wiercenie wykonywane jest wiertarkami ręcznymi. Jest to przedsięwzięcie czasochłonne i niebezpieczne. Jed- nocześnie od efektywności prowadzenia tego procesu zaleŜy w duŜej mierze postęp przodka. W celu zwięk- szenia efektywności wiercenia, do przodków wyrobisk stopniowo wprowadzane są wozy wiertnicze.

Opracowany w KOMAG-u małogabarytowy wóz wiertniczy MWW-1 (rys. 5) przeznaczony jest do mechanizacji procesu wiercenia otworów strzałowych (o standardowej średnicy φ 42 mm i długości do 2250 mm) w podziemnych wyrobiskach górniczych o stopniu niebezpieczeństwa „a”, „b” i „c” wybuchu me- tanu oraz klasy „A” i „B” zagroŜenia wybuchem pyłu węglowego [11, 12].

Wóz MWW-1 złoŜony jest z następujących głów- nych zespołów:

− podwozia gąsienicowego,

− wysięgnika wiertniczego,

− agregatu hydraulicznego z wyposaŜeniem hydrau- licznym.

Układ hydrauliczny małogabarytowego wozu wiert- niczego MWW-1 (schemat blokowy przedstawiono na rysunku 6) jest hydrostatycznym układem otwartym, zbudowanym w oparciu o pompę tłoczkową typu A10 z podstawowym regulatorem ciśnienia DR (Drucregler).

Zaletą zastosowanej pompy jest dopasowanie jej wy- datku do poboru oleju przez odbiorniki, przy zacho- waniu ciśnienia nastawionego na regulatorze DR.

Takie rozwiązanie pozwala na uniknięcie strat energe-

tycznych, związanych z przelewem niewykorzystanej części strumienia medium roboczego przez zawór zabezpieczający układ.

Rys.6. Schemat blokowy układu hydraulicznego małogaba- rytowego wozu wiertniczego MWW-1

Pompa zasila oddzielnie dwa podstawowe układy robocze:

− napędu jazdy wozu wiertniczego,

− wysięgnika wiertniczego.

Hydrauliczny układ napędu jazdy złoŜony jest z dwóch silników tłoczkowych o stałej chłonności, na- pędzających gąsienice. Silniki hydrauliczne wyposa- Ŝone są w zawory hamujące, zabezpieczające mało- gabarytowy wóz wiertniczy MWW-1 przed niekontrolo- wanym ruchem. W układzie zastosowano przekaźnik ciśnienia współpracujący z sygnalizacją dźwiękową, uruchamianą podczas jazdy wozu do tyłu.

W układzie hydraulicznym wysięgnika wiertniczego zastosowano zmodyfikowany blok hydrauliczny 6URRE6 produkcji Ponar Wadowice o przepustowości do 60 dm³/min na sekcję oraz szereg elementów wyko- nawczych (głównie w postaci cylindrów hydraulicz- nych). Zastosowanie tego bloku zapewnia wystarcza- jącą ilość medium dla wszystkich zespołów wykonaw- czych wysięgnika wiertniczego wozu wiertniczego, a w szczególności:

− napędu ruchu obrotowego wrzeciona wiertarki,

− napędu udaru,

− napędu ruchów ramienia wysięgnika.

Cylindry hydrauliczne wysięgnika posiadają zamon- towane zawory hamujące, zabezpieczające przed nie- kontrolowanym ruchem ramienia wysięgnika oraz przed oddziaływaniem masy wysięgnika na prędkość jego ruchu.

W układzie zasilania napędu wiertarki zastosowano zawór zwrotny sterowany, którego zadaniem jest umoŜliwienie przepływu wody płuczkowej jedynie w momencie włączenia wiertarki.

Z magistrali tłocznej pompy głównej doprowadzone zostało zasilanie dla układu centralnego smarowania wysięgnika. Jego włączanie następuje poprzez prze- sterowanie zaworu kulowego.

Dzięki trójdrogowemu zaworowi kulowemu (zabu- dowanemu w dogodnym dla operatora miejscu), mo- Ŝliwe jest przełączanie zasilania między gałęzią układu napędu jazdy, a gałęzią układu wysięgnika wiertni- czego. Po przesterowaniu zaworu kulowego w połoŜe- nie umoŜliwiające przepływ oleju do układu jazdy, w pierwszej kolejności następuje automatyczne, se- kwencyjne złoŜenie układu podporowego wozu bez ingerencji operatora. Przesterowanie zaworu kulowego w drugie skrajne połoŜenie, powoduje automatyczne, sekwencyjne rozłoŜenie układu podporowego wozu z jednoczesnym podaniem ciśnienia na gałąź zasilania układu roboczego.

Układ podporowy, zabudowany w przedniej części maszyny, słuŜy do zapewnienia wymaganej stateczno- ści. Zbudowany jest on z obrotowo zamocowanych podpór, wraz z siłownikami hydraulicznymi, realizują- cymi poszczególne ruchy całego układu. Podczas roz- kładania podpór, w pierwszej kolejności, następuje wy- suw ramienia wewnętrznego, a następnie jego obrót, aŜ do uzyskania wymaganego podparcia. Składanie podpór odbywa się w kolejności odwrotnej.

Do napełniania zbiornika olejem zastosowano pom- pę ręczną, połączoną hydraulicznie z filtrem zlewo- wym, uniemoŜliwiając w ten sposób przypadkowe za- nieczyszczenie układu hydraulicznego. Konstrukcja układu napełniania zapewnia (poprzez odpowiednią zabudowę dwóch zaworów kulowych uruchamianych jedną dźwignią) opróŜnianie zbiornika ze zuŜytego oleju tą samą pompą ręczną.

W połączeniach układu hydraulicznego wykorzysta- no przewody rurowe, przewody giętkie oraz elementy złączne, co pozwoliło na łączenie komponentów układu w zespoły w niewielkiej przestrzeni, zapewniając przy tym szczelność i trwałość połączeń.

5. Podsumowanie

Dzięki swym zaletom, napędy hydrauliczne posia- dają wręcz nieograniczone moŜliwości sterowania i re- gulacji, przenoszenia napędu na duŜe odległości, wy- soką sprawność, prostą budowę elementów stero-

wania, moŜliwość budowy sztywnych i elastycznych połączeń oraz bezpośrednie połączenie silnika lub cy- lindra z maszyną roboczą lub jej podzespołem.

Rozwój hydrauliki siłowej podyktowany coraz szer- szym wkraczaniem w tą dziedzinę nowoczesnych układów elektronicznych sprawia, Ŝe obsługa maszyn i urządzeń jest łatwiejsza i bardziej bezpieczna.

Efektem zrealizowanych prac badawczo-rozwojo- wych prowadzonych w Zakładzie Systemów Chodni- kowych i Hydrauliki ITG KOMAG jest szereg wdroŜo- nych do produkcji maszyn i urządzeń wyposaŜonych w hydrauliczne układy robocze.

Opracowane układy hydrauliczne cechują się no- woczesnością i rozwiązaniami poprawiającymi bezpie- czeństwo, wydajność oraz ergonomię uŜytkowania.

Niska energochłonność, funkcjonalność i niezawod- ność projektowanych układów hydraulicznych, w spo- sób bezpośredni przekłada się na zwiększenie bez- pieczeństwa procesowego.

Współpraca z producentami i uŜytkownikami ma- szyn i urządzeń wyposaŜanych w hydrauliczne układy napędu i sterowania, pozwala na ich sukcesywne doskonalenie.

Coraz szerzej stosowane rozwiązania mechatroniki w układach hydraulicznych pozwalają na miniatury- zację układów sterowania pracą zespołów wykonaw- czych, co skutkuje ograniczeniem do niezbędnego minimum miejsca zabudowy.

Dzięki swoim zaletom (elastyczność, zwarta budo- wa, pewien stopień inteligencji, wielofunkcjonalność, komunikatywność, dobre właściwości dynamiczne, du- Ŝa dokładność pozycjonowania i prowadzenia, szeroki zakres regulacji, proste sterowanie, komfortowa ob- sługa), coraz intensywniej rozwijać się będzie hydro- tronika. Jej rozwój polegał będzie głównie na:

− rozwoju mikroprocesorów i cyfrowych metod ste- rowania,

− rozwoju oprogramowania i sieci informatycznej,

− budowie zaworów zintegrowanych z regulatorem cyfrowym,

− budowie autonomicznych osi hydraulicznych o pew- nym stopniu inteligencji,

− rozwoju mikrohydrauliki i jej zastosowaniem w kon- wencjonalnych napędach,

− wprowadzeniu elementów piezoelektrycznych.

Literatura

4. http://pl.wikipedia.org/wiki/Nap%C4%99d_hydrauliczny 5. http://www.boschrexroth.com/country_units/europe /poland/pl/files/archive_DC_local/gazetka_local_04.

03.pdf

6. http://www.nkmz.com/English/index.html

7. http://www.scribd.com/doc/7249193/maszynoznawstwo 8. Kozieł A.: Innowacyjne rozwiązania hydrauliczne i pneumatyczne stosowane w maszynach górni- czych. Hydraul. Pneum. nr 4, 2005.

9. Marciniak Z., Mierzwa Z., Nieśpiałowski K., Pieczora E.: Hydrauliczny układ napędu i sterowa- nia lokomotywy podwieszanej spalinowej LPS-90.

Materiały na konferencję: CYLINDER 2000, Dzie- siąta Jubileuszowa Ogólnopolska Konferencja

"Badanie, konstrukcja, wytwarzanie i eksploatacja układów hydraulicznych", Szczyrk, wrzesień 2000.

10. Mierzwa Z.: Energooszczędne hydrauliczne układy maszyn górniczych. Ogólnopolskie sympozjum na temat: Badanie, konstrukcja, wytwarzanie układów hydraulicznych. Maszyny Górnicze nr 44, 1993 Wydanie Specjalne.

11. Nieśpiałowski K., Kalita M., Rojek P., Rawicki N.:

Układ hydrauliczny małogabarytowego wozu wiert- niczego MWW-1. Napędy i Sterowanie nr 7/8, 2008.

12. Nieśpiałowski K., Rojek P., Rawicki N., Kalita M.:

Układ hydrauliczny wozu wiertniczego konstrukcji CMG KOMAG. CYLINDER 2008, Badanie, kon- strukcja, wytwarzanie i eksploatacja układów hy- draulicznych, Centrum Mechanizacji Górnictwa KOMAG, Gliwice 2008.

13. Nieśpiałowski K., Rojek P., Jasiulek T.: Hydraulic systems of Lds lokomotives designed by KOMAG Centre. Układy hydrauliczne dla lokomotyw Lds zaprojektowanych przez CMG KOMAG. Materiały na konferencję: Riadenie tekutinovych systemov 2008, VIII medzinarodna vedecka a odborna kon- ferencia, Strbske Pleso (Slovakia), 2.4.-4.4.2008.

14. Osiecki A.: Hydrostatyczny napęd maszyn. Wy- dawnictwo Naukowo-Techniczne, Warszawa 1998.

Artykuł wpłynął do redakcji we wrześniu 2010 r.

Recenzent: prof.dr hab.inŜ. Edward Palczak

BEZPIECZEŃSTWO I ERGONOMIA

Dr inŜ. Dariusz PROSTAŃSKI Mgr inŜ. Dominik BAŁAGA

Instytut Techniki Górniczej KOMAG

Prace badawcze Instytutu Techniki Górniczej KOMAG