Aplicación y ventajas del motor variable de pistón axial A6VM en equipos de minas de carbón

En las operaciones de minería de carbón modernas, los motores de pistón axial hidráulico son componentes de potencia central, y su rendimiento determina directamente la eficiencia de trabajo y la confiabilidad de la maquinaria de minería de carbón. Los motores variables de pistón axial de la serie A6VM se han convertido en la solución de impulso preferido para equipos de minería de carbón de alta gama en el hogar y en el extranjero debido a su excelente densidad de potencia, un rango de regulación de amplia velocidad y una excepcional durabilidad. Este artículo analizará de manera integral las características técnicas de los motores de la serie A6VM, explorará profundamente sus escenarios de aplicación en equipos clave de minería de carbón, como máquinas de minería de carbón, máquinas de túneles y transportadores de raspadores, explican sistemáticamente sus ventajas de ahorro de energía en comparación con los motores tradicionales y proporcionan recomendaciones de selección y mantenimiento científicas. Finalmente, espera las perspectivas de desarrollo de esta tecnología en la construcción de minas inteligentes.

Introducción: Requisitos centrales de los sistemas hidráulicos para equipos de minas de carbón

Como un componente importante de la estructura de energía global, la eficiencia minera y la seguridad del carbón siempre han sido el foco de la industria. Con la creciente profundidad de la minería de carbón y el entorno operativo cada vez más complejo, se colocan requisitos más altos en la maquinaria y el equipo de minería de carbón: la alta potencia de salida, la regulación precisa de la velocidad, la alta confiabilidad y el ahorro de energía y la protección del medio ambiente se han convertido en los cuatro indicadores centrales de los equipos modernos de minería de carbón. En este contexto, el sistema de transmisión hidráulica se ha convertido en el método de transmisión de energía preferido para varios tipos de maquinaria de minería de carbón debido a sus ventajas, como la alta densidad de potencia, el diseño flexible y la fuerte resistencia al impacto.

Como actuador clave del sistema hidráulico, el rendimiento del motor de pistón axial hidráulico afecta directamente el rendimiento de toda la máquina. Los motores cuantitativos tradicionales a menudo enfrentan problemas, como el rango de regulación de velocidad estrecha, la baja eficiencia y el mantenimiento frecuente en condiciones de trabajo duras en las minas de carbón, lo que restringe seriamente el rendimiento total del equipo. Los motores variables de pistón axial de la serie A6VM resuelven perfectamente estos puntos débiles a través del innovador diseño de eje helicoidal y tecnología de control avanzada, proporcionando soluciones de potencia eficientes y confiables para los equipos de minas de carbón.

Este artículo presentará los principios técnicos y las características del producto de los motores de la serie A6VM, analizará en detalle sus aplicaciones típicas en varios tipos de equipos de minería de carbón, demostraron sus ventajas de ahorro de energía a través de datos comparativos y proporciona una guía práctica de selección y mantenimiento. Finalmente, esperará sus perspectivas de desarrollo en minas inteligentes, proporcionando una referencia integral para los fabricantes de equipos de minería de carbón, usuarios y técnicos.

Rexroth A6VM Serie Axial Piston Variable Motor Technology Análisis

Descripción general de la serie de productos y parámetros básicos

Línea de productos de motor variable de alta presión diseñada para condiciones de servicio pesado, que cubre un rango de especificaciones de 28 a 1000, que puede satisfacer las necesidades de los equipos de minería de carbón de diferentes niveles de potencia. Esta serie adopta un concepto de diseño modular y se puede dividir en dos categorías de acuerdo con la presión nominal: la presión nominal de los motores con especificaciones de 28 a 200 es 400 bares, y la presión máxima puede alcanzar 450 bares; mientras que la presión nominal de los productos con especificaciones de 250 a 1000 es de 350 bares, y la presión máxima es de 400 bares. Este diseño de alta presión permite que la serie A6VM genere un mayor par al mismo volumen, que es particularmente adecuado para aplicaciones de maquinaria de minería de carbón con espacio limitado pero de alto requisitos de energía.

El rango de desplazamiento es otra ventaja significativa de la serie A6VM, sus características variables sin pasos permiten que el desplazamiento se ajuste continuamente dentro del rango de VG Max a VG min (= 0). Tomando el modelo A6VM140 como ejemplo, el desplazamiento máximo puede alcanzar los 171.8 cm³ y el desplazamiento mínimo se puede ajustar a 0. Este amplio rango de ajuste permite que un solo motor se adapte a las necesidades de diversas condiciones operativas de equipos de minería de carbón, simplificando en gran medida el diseño del sistema de transmisión. En términos de características de velocidad, el rango de velocidad nominal de esta serie de motores en condiciones de VG MAX es 2500-4450 rpm (dependiendo de diferentes especificaciones), y la velocidad máxima puede alcanzar 8400 rpm con un desplazamiento mínimo, lo que demuestra un excelente rendimiento de alta velocidad.

Estructura central y principio de trabajo

La serie A6VM adopta un grupo de rotor de émbolo cónico axial con un diseño de eje inclinado. Esta estructura tiene una mayor densidad de potencia y una vida útil más larga que el diseño tradicional de placas inclinadas. Sus componentes centrales incluyen el cuerpo del cilindro, el émbolo, la placa de la válvula, el eje inclinado y el mecanismo variable, etc. Todos los pares de fricción están optimizados y equipados con sistemas de rodamiento de alta calidad para garantizar un rendimiento estable en el entorno hostil de las minas de carbón.

Principio de trabajo, cuando el aceite de alta presión ingresa a la cavidad del émbolo a través de la placa de distribución, empuja el émbolo para moverse axialmente. Debido a la cierta inclinación del eje inclinado, el movimiento lineal del émbolo se convierte en el movimiento de rotación del eje principal. Al ajustar la inclinación del eje inclinado, el desplazamiento del motor se puede cambiar para lograr un ajuste sin pasos de la velocidad y el par de salida. El diseño único del mecanismo variable de la serie A6VM lo hace responder rápidamente y tiene una alta precisión de control, y puede igualar los requisitos cambiantes de carga de los equipos de mina de carbón en tiempo real.

Vale la pena mencionar que el motor A6VM adopta un diseño de rotación bidireccional, que puede lograr fácilmente la conmutación hacia adelante e inversa. Esta característica es particularmente importante en los equipos de minería de carbón que requiere una inversión frecuente (como la cabeza de corte de una cabeza de carretera). Al mismo tiempo, el diseño simétrico de su estructura interna garantiza la consistencia del rendimiento en condiciones de trabajo avanzada e inversa, evitando el problema de la degradación inversa del rendimiento causada por el diseño unidireccional de motores tradicionales.

Resaltar características técnicas y ventajas

Los motores de pistón axial hidráulico de la serie A6VM tienen muchas ventajas técnicas en aplicaciones de minas de carbón:

La alta densidad de potencia es una de las características más notables de la serie A6VM. Al optimizar la ruta de flujo hidráulico y usar materiales de alta resistencia, esta serie de motores logra una salida de par extremadamente alta en un tamaño compacto. Tomando el modelo A6VM200 como ejemplo, puede generar hasta 1550 nm de torque a presión nominal y pesa solo 78 kg. Esta excelente relación potencia / peso lo convierte en una opción ideal para equipos de minería de carbón con espacio limitado.

El amplio rango de control permite al A6VM cumplir con los requisitos duales de alta velocidad y alto par de equipos de minería de carbón. En las operaciones de minería de carbón, el equipo a menudo necesita cambiar con frecuencia entre condiciones de baja velocidad y alta en el torque (como cortar carbón duro) y condiciones de alta velocidad y baja en el torque (como el cambio rápido). Los motores tradicionales de desplazamiento fijo deben usar cajas de cambios complejas para lograr este requisito, mientras que el motor de desplazamiento variable A6VM puede lograr este requisito simplemente ajustando el desplazamiento, simplificando en gran medida el sistema de transmisión y mejorando la confiabilidad.

Las excelentes características iniciales y el bajo momento de inercia permiten que la serie A6VM funcione bien en las frecuentes condiciones de inicio de los equipos de minería de carbón. La maquinaria de minería de carbón a menudo necesita comenzar al instante y soportar cargas repentinas. Los motores tradicionales son propensos a problemas como la dificultad para comenzar o un impacto excesivo. A6VM reduce significativamente el par de fricción inicial al optimizar la estructura del émbolo y el sistema de rodamiento. Al mismo tiempo, tiene un pequeño momento de inercia y una rápida velocidad de respuesta, asegurando el comienzo suave del equipo en condiciones de carga pesada.

El diseño resistente y duradero hace que el A6VM sea particularmente adecuado para el entorno duro de las minas de carbón. Su vivienda está hecha de hierro fundido de alta resistencia, los pares de fricción clave se tratan especialmente y el sistema de rodamientos está reforzado para resistir el polvo, la humedad y la vibración en el entorno de las minas de carbón. Las aplicaciones prácticas han demostrado que con el mantenimiento adecuado, la vida útil del motor A6VM en el equipo de la mina de carbón puede alcanzar 1.5-2 veces que los de los motores tradicionales, reduciendo en gran medida los costos de inactividad y mantenimiento de equipos.

Tabla: Comparación de parámetros técnicos de algunos modelos de la serie Rexroth A6VM

Análisis de aplicaciones típicas de A6VM en equipos de mina de carbón

Sistema de accionamiento de la máquina de minería de carbón

A medida que se enfrenta el equipo central de la minería moderna completamente mecanizada, el rendimiento de la máquina minera de carbón afecta directamente la eficiencia de producción y la seguridad de las minas de carbón. Con su alta salida de par y capacidad de regulación de velocidad precisa, el motor de pistón axial hidráulico de la serie A6VM se ha convertido en la opción de accionamiento ideal para la tracción y las partes de corte de la máquina minera de carbón de alta gama.

En el sistema de tracción del esquilador, el motor A6VM generalmente se usa junto con un reductor para conducir el esquilador para que se mueva a lo largo de la cara de trabajo. La complejidad de las condiciones geológicas de la mina de carbón requiere que el sistema de tracción pueda ajustar la velocidad y el par en tiempo real de acuerdo con los cambios de carga. Las características variables sin pasos del A6VM permiten al esquilador reducir automáticamente la velocidad y aumentar el torque en condiciones de carbón duro, y aumentar la velocidad y la productividad en condiciones de carbón blando. Los datos de la aplicación reales muestran que el sistema de tracción Shearer que utiliza el motor A6VM es 15% -20% más eficiente que la solución motora cuantitativa tradicional, especialmente en la cara de trabajo donde el grosor de la costura del carbón varía mucho, su ventaja adaptativa es más obvia.

La unidad de la sección de corte tiene requisitos más estrictos en el motor, lo que necesita soportar fuertes cargas de impacto y una rotación frecuente hacia adelante e inversa. El diseño de alta densidad de potencia de la serie A6VM le permite proporcionar un par suficiente para impulsar el tambor de corte en un espacio limitado. Su sistema de rodamiento resistente y su grupo de émbolo optimizado pueden absorber efectivamente la vibración y el impacto durante el proceso de corte. Una prueba comparativa en una gran mina de carbón mostró que la sección de corte de la máquina minera de carbón utilizando el motor A6VM160 funcionó continuamente durante 800 horas sin falla en condiciones de carbón duro, mientras que los motores competidores similares requerían mantenimiento cada 500 horas en promedio.

Aplicación de partes clave de la máquina perforadora de túneles

Las carreteras de los caminos de la mina de carbón enfrentan condiciones de trabajo más complejas y necesitan cumplir con los requisitos duales de ruptura de rocas eficiente y posicionamiento preciso. Los motores de la serie A6VM tienen un excelente rendimiento en la cabeza de corte, el mecanismo de carga y el mecanismo de viaje de la carretera.

La unidad de cabezal de corte es la función central de la máquina perforadora del túnel, que requiere que el motor proporcione una salida de torque de alto continuo y estable. Los modelos A6VM107 y A6VM140 a menudo se usan para la transmisión de máquinas de perforación de túnel de tamaño mediano. Su amplio rango de regulación de velocidad permite a los operadores ajustar la velocidad de corte en tiempo real de acuerdo con la dureza de la formación de rocas, lo que no solo protege los dientes de corte sino que también mejora la eficiencia del metraje. Especialmente al encontrar fallas o rocas duras, el motor puede reducir automáticamente la velocidad y aumentar el par para evitar la sobrecarga y el apagado del equipo. Los datos de aplicación de un proyecto de túnel de carbón muestran que la máquina de perforación de túnel que usa el motor A6VM tiene una tasa de falla 40% menor y un aumento del 25% en las imágenes mensuales que la solución tradicional de accionamiento eléctrico.

En el mecanismo de viaje de la carretera, la estabilidad de baja velocidad y las características precisas de control del motor A6VM se utilizan completamente. Las condiciones de los túneles de minas de carbón son complejas, lo que requiere que la carretera pueda realizar un posicionamiento preciso a nivel de milímetro. El A6VM puede lograr una operación estable de velocidad ultra baja de 0.1R/min a través de un sistema de control de circuito cerrado, cumpliendo completamente con los requisitos de posicionamiento precisos. Al mismo tiempo, sus características de respuesta rápida permiten a los operadores ajustar la posición de la cabeza de carretera de manera oportuna para garantizar la calidad de la carretera.

Sistema de transporte de raspador y soporte hidráulico

El transportador de scraper es un equipo clave para el transporte de carbón en la cara de trabajo de las minas de carbón, y su sistema de accionamiento debe funcionar continuamente a alta carga. Los motores de la serie A6VM funcionan bien en la unidad de cabeza y cola de los transportadores de raspador de servicio pesado, especialmente modelos de desplazamiento grande como A6VM200 y A6VM250, lo que puede proporcionar un par de arranque suficiente para superar la resistencia del inicio de carga completa.

En comparación con las unidades de motor tradicionales, los transportadores de raspador que usan motores de pistón axial hidráulico A6VM tienen tres ventajas principales: primero, el rendimiento de protección de sobrecarga es bueno. Cuando la cadena del transportador está atascada, el aumento de la presión en el sistema hidráulico reducirá automáticamente la velocidad del motor para evitar el daño del equipo; En segundo lugar, la distribución de energía es flexible. Cuando se conducen múltiples motores, la potencia de cada punto de transmisión se puede equilibrar automáticamente; Tercero, la función de inicio suave reduce significativamente el impacto de la cadena y extiende la vida útil del equipo. La práctica de aplicación en una mina con una capacidad de decenas de millones de toneladas muestra que la vida útil de la cadena del transportador de raspador de conducción hidráulicamente es más del 30% más larga que la de la unidad eléctrica, y el costo de mantenimiento anual se reduce en aproximadamente 150,000 yuanes.

En el sistema de soporte hidráulico, el motor A6VM se usa principalmente para la función de movimiento del marco rápido. Las caras mineras modernas completamente mecanizadas requieren que el soporte pueda moverse rápidamente con la máquina de minería de carbón. Los motores cuantitativos tradicionales son difíciles de equilibrar la velocidad de empuje y la precisión del posicionamiento. El motor variable A6VM puede lograr una combinación perfecta de movimiento de marco de alta velocidad y posicionamiento preciso a través del ajuste de desplazamiento, mejorando significativamente la eficiencia de avance de la cara de trabajo. Los datos de monitoreo muestran que el sistema de soporte que utiliza el motor A6VM tiene una velocidad de movimiento de trama 20% más alta que la solución tradicional, y la precisión de posicionamiento puede alcanzar ± 10 mm, lo que cumple completamente los requisitos de la superficie de trabajo automatizada.

Otras aplicaciones de equipos auxiliares de mina de carbón

Además del equipo de núcleo anterior, la serie A6VM los motores de pistón axial hidráulico también se usan ampliamente en varios tipos de equipos auxiliares de mina de carbón. Para las plataformas de perforación de la mina de carbón, los modelos pequeños y de desplazamiento mediano como A6VM55 y A6VM80 proporcionan una potencia rotacional ideal. Su rendimiento de alta velocidad cumple con los requisitos de perforación de diferentes formaciones de rocas, mientras que el control variable permite el ajuste automático de los parámetros durante el proceso de perforación.

El grupo de bomba de accionamiento hidráulico del sistema de drenaje de minas de carbón también usa el motor A6VM como fuente de alimentación. Las condiciones hidrológicas en las minas de carbón son complejas, el volumen de descarga varía mucho y los conjuntos tradicionales de bombas de velocidad fija son ineficientes. La bomba accionada por motor variable A6VM puede ajustar la velocidad de la bomba en tiempo real de acuerdo con los cambios en el nivel del agua, mantener la mejor eficiencia de trabajo y lograr un efecto significativo de ahorro de energía. El caso de renovación de una estación de bombeo de agua central de la mina de carbón mostró que después de adoptar el sistema variable hidráulica, el ahorro anual de electricidad alcanzó 450,000 kWh, y el período de recuperación de la inversión fue inferior a 2 años.

Además, los motores A6VM también se utilizan en dispositivos de pasajeros de carbón, trituradoras, estaciones de carga y otros equipos, y su confiabilidad y adaptabilidad han sido ampliamente reconocidas por los usuarios de las minas de carbón. Con la mejora de la automatización e inteligencia de las minas de carbón, las características de control precisas de los motores de la serie A6VM desempeñarán un papel más importante y proporcionarán soluciones de energía de alta calidad para la construcción inteligente de minas.

Tabla: Configuraciones de aplicación típicas de la serie A6VM en diferentes equipos de mina de carbón

Ventajas de ahorro de energía y análisis técnico y económico del motor variable A6VM

Comparación de consumo de energía con motores de desplazamiento fijo tradicionales

Como una industria de alta energía, mejorar la eficiencia energética del equipo en la minería de carbón está directamente relacionada con los costos de producción y las emisiones de carbono. Los motores de pistón axial hidráulico rexroth A6VM usan tecnología variable avanzada para lograr efectos significativos de ahorro de energía en comparación con los motores de desplazamiento fijo tradicionales, que se reflejan principalmente en los siguientes aspectos:

La regulación adaptativa de carga es el mecanismo central de ahorro de energía de A6VM. Las condiciones de carga de los equipos de minería de carbón varían mucho. La eficiencia de los motores de desplazamiento fijo tradicionales cae bruscamente a cargas parciales. Sin embargo, el A6VM puede ajustar el desplazamiento para mantener el motor en funcionamiento en el rango de alta eficiencia. Tomando el sistema de tracción de la máquina de minería de carbón como ejemplo, cuando la carga disminuye, el A6VM aumenta automáticamente el desplazamiento y reduce la velocidad para mantener la presión de trabajo en el área de alta eficiencia, mientras que el motor de velocidad fija hace que la presión disminuya y la eficiencia disminuya. Los datos medidos reales muestran que en condiciones de trabajo típicas, la eficiencia promedio del sistema variable A6VM es 18% -25% más alta que la del sistema cuantitativo, y los ahorros de electricidad anuales pueden alcanzar decenas de miles de kWh.

Ninguna pérdida de desbordamiento es otro punto importante de ahorro de energía. El equipo de la mina de carbón a menudo requiere diferentes combinaciones de velocidad y par. El sistema tradicional ajusta el flujo a través del estrangulamiento de la válvula proporcional, lo que hace que el aceite de alta presión se desborde a través de la válvula de desbordamiento, lo que resulta en desechos de energía. El A6VM adopta el principio de regulación de la velocidad volumétrica y ajusta la velocidad cambiando el desplazamiento del motor. El flujo del sistema se combina con precisión con la demanda de carga, y las pérdidas de estrangulamiento y desbordamiento se eliminan básicamente. El caso de modificación de un transportador de raspador de mina de carbón muestra que después de adoptar el sistema variable A6VM, la temperatura del aceite hidráulico se reduce en un promedio de 15-20 ℃, y el consumo de energía del sistema de enfriamiento se reduce en un 40%, lo que prueba completamente su efecto de ahorro de energía.

La función de coincidencia de potencia permite que el sistema A6VM ajuste dinámicamente la potencia de salida de acuerdo con las condiciones de trabajo reales. Los requisitos de potencia de los equipos de minería de carbón varían mucho en diferentes etapas de trabajo. Por ejemplo, una cabeza de carretera requiere alta potencia al cortar, pero solo baja potencia al colocar. El sistema A6VM monitorea los cambios de carga a través de los sensores y ajusta el desplazamiento del motor y la presión del sistema en tiempo real para evitar los desechos de energía causados ​​por "un caballo grande que tira de un carro pequeño". Las estadísticas muestran que esta coincidencia de energía inteligente puede reducir el consumo de energía de toda la máquina en un 20%-30%. En el contexto del aumento de los precios de la energía, esta ventaja tiene un valor económico significativo.

Comparación integral con los sistemas de accionamiento eléctrico

Los motores de pistón axial hidráulico muestran ventajas únicas en condiciones de trabajo especiales en minas de carbón:

Capacidad de sobrecarga, el motor A6VM tiene una ventaja natural. La capacidad de sobrecarga del motor eléctrico generalmente no es más de 1.5 veces el valor nominal, y la duración es corta, mientras que el motor hidráulico puede soportar fácilmente 2-2.5 veces la sobrecarga instantánea, que es crucial para los equipos de minería de carbón que tiene cargas de impacto. Por ejemplo, cuando la máquina de minería de carbón se encuentra con la ganga de carbón duro, el sistema A6VM puede aumentar automáticamente la presión y el par para evitar el cierre del equipo, mientras que el motor eléctrico puede desencadenar un apagado protector, lo que afecta la eficiencia de producción.

La seguridad a prueba de explosión es la consideración principal para el equipo de la mina de carbón. El sistema hidráulico es inherentemente seguro, sin riesgo de chispas eléctricas, y es particularmente adecuada para los entornos de minas de alto gas. El motor A6VM adopta un diseño completamente cerrado con un nivel de protección de hasta IP67, que cumple completamente con los requisitos de polvo y agua del entorno duro de las minas de carbón. Por el contrario, los motores a prueba de explosión son grandes, altos en costo y complejos de mantener, y no tienen ventajas en algunas condiciones de trabajo.

Flexibilidad del sistema, el disco hidráulico tiene un valor irremplazable. El sistema A6VM transmite energía a través de las tuberías, tiene un diseño flexible y es fácil de lograr sincronización y distribución de energía de puntos múltiples, que es particularmente adecuado para equipos como los transportadores de raspador de larga distancia. Sin embargo, la unidad eléctrica requiere un motor y un sistema de control independiente para cada punto de transmisión, lo que requiere una gran inversión y un control complejo. Una prueba comparativa de una gran mina de carbón mostró que en una superficie de trabajo superior a 300 metros, el costo total de propiedad de un transportador raspador conducido hidráulicamente es 15% -20% más bajo que el de un disco eléctrico.

Análisis de costos del ciclo de vida

Desde una perspectiva operativa a largo plazo, el sistema motor de pistón axial hidráulico A6VM tiene una eficiencia económica superior, que se refleja principalmente en los siguientes aspectos:

La inversión inicial, el costo de los sistemas hidráulicos de alta gama es comparable al de las unidades motoras a prueba de explosión, pero teniendo en cuenta que los sistemas hidráulicos pueden simplificar los componentes de transmisión mecánica (como reductores, embragues, etc.), el costo general es a menudo más competitivo. Especialmente para los equipos de alta potencia, la ventaja de densidad de potencia de los sistemas hidráulicos los hace más valiosos en el entorno de la mina subterránea de carbón limitada por el espacio.

Los costos de energía operativa son una parte importante de los costos del ciclo de vida. Como se mencionó anteriormente, el sistema variable A6VM puede ahorrar 15% -25% de energía en comparación con los sistemas hidráulicos tradicionales y 10% -15% de energía en comparación con las unidades motoras de velocidad fija. Tomando una cara de minería de carbón de tamaño mediano que consume 2 millones de kWh de electricidad por año como ejemplo, el uso del sistema A6VM puede ahorrar 200,000 a 500,000 kWh de electricidad por año, equivalente a una factura de electricidad de aproximadamente 100,000 a 250,000 yuanes (calculado a 0.5 yuan por kWh), con importantes beneficios económicos.

Costos de mantenimiento, la serie A6VM ha reducido significativamente la frecuencia de mantenimiento y los costos gracias a su diseño resistente y su larga vida. Las estadísticas muestran que en las mismas condiciones de funcionamiento, el intervalo de revisión del motor A6VM es 1.5-2 veces el de los motores ordinarios, y el consumo de repuestos se reduce en más del 30%. Además, el diseño modular del sistema hidráulico hace que el mantenimiento en el sitio sea más conveniente y reduce el tiempo de inactividad del equipo.

Los beneficios económicos indirectos aportados por la mejora de la eficiencia de producción son aún más considerables. La respuesta rápida y el control preciso del sistema A6VM permiten que los equipos de minería de carbón funcionen a parámetros óptimos, mejorando la eficiencia minera y la tasa de recuperación de recursos. Múltiples casos de aplicación han demostrado que la eficiencia de las máquinas de minería de carbón utilizando el sistema hidráulico A6VM ha aumentado en un 10%-15%, y las imágenes mensuales de las máquinas de túneles han aumentado en un 20%-25%. Estos beneficios ocultos a menudo exceden con creces los beneficios directos de ahorro de energía.

Tabla: Comparación de los costos completos del ciclo de vida del sistema hidráulico A6VM y las tecnologías alternativas (tomando la máquina minera de carbón como ejemplo)

Nota: Los datos en la tabla son el promedio de la industria, y los valores específicos varían según las condiciones y la configuración del equipo de la mina.

Guía de selección y mantenimiento del motor A6VM

Métodos de selección científica y parámetros clave

La selección correcta es el requisito previo para garantizar que el motor de pistón axial hidráulico funcione de manera óptima en los equipos de minería de carbón. Hay muchos modelos en la serie A6VM, que deben seleccionarse científicamente de acuerdo con condiciones de aplicación específicas, considerando principalmente los siguientes parámetros:

La selección de desplazamiento es un trabajo básico y debe calcularse en función del par máximo y la presión de trabajo requerida por el equipo. La fórmula es: desplazamiento vg = (2π × t)/(Δp × ηm), donde t es el par de carga (nm), ΔP es la diferencia de presión de trabajo (bar) y ηm es la eficiencia mecánica (generalmente 0.9-0.95). El equipo de minería de carbón a menudo enfrenta cargas repentinas, y se recomienda dejar un margen de par del 10%-15%. Por ejemplo, el par de carga máximo de un cierto cabezal de corte de carretera es de 950 nm, y la presión de trabajo del sistema es de 350 bar. Se calcula que vg desea (2 × 3.14 × 950)/(350 × 0.93) ≈183cm³, por lo que es más apropiado elegir el modelo A6VM200 (VG max = 216.5cm³).

El rango de velocidad debe cumplir con los requisitos de velocidad mínimo y máximo del equipo. La serie A6VM puede alcanzar la velocidad más alta al desplazamiento mínimo y proporciona un par máximo pero la velocidad más baja al máximo desplazamiento. Al seleccionar un modelo, es necesario verificar si la velocidad del motor en VG Max cumple con los requisitos de baja velocidad del equipo y si la velocidad en VG min cumple con los requisitos de alta velocidad. Es particularmente importante tener en cuenta que los equipos de minería de carbón trabajan en condiciones de baja velocidad y alta en el torque durante mucho tiempo. Es necesario asegurarse de que la curva de eficiencia del modelo seleccionado en esta condición sea relativamente plana para evitar el sobrecalentamiento causado por una fuerte caída en la eficiencia.

El modo de control depende del grado de automatización del equipo. A6VM proporciona una variedad de opciones de control: el tipo HD es un control proporcional hidráulico, adecuado para la mayoría de los equipos de minería de carbón; El tipo EP es el control proporcional eléctrico, que es fácil de conectar al sistema de automatización; El tipo EZ tiene un interruptor neutral, que es adecuado para ocasiones en las que se requiere un control de posición preciso. Para equipos mineros inteligentes modernos, se recomienda elegir el tipo EP o EZ para facilitar el monitoreo remoto y el ajuste inteligente. Por ejemplo, un proyecto de máquina de minería de carbón inteligente utiliza el motor A6VM200EP2D/63W2, que está conectado al sistema de control a través del bus de lata para lograr la optimización automática de los parámetros de corte.

La interfaz de instalación y la forma de extensión del eje deben coincidir con la estructura mecánica del equipo. La serie A6VM proporciona una variedad de opciones de extensión de brida y eje, que incluyen estándares ISO, SAE e interfaces personalizadas especiales. El equipo de minería de carbón a menudo está expuesto a fuertes vibraciones. Se recomienda utilizar interfaces de brida SAE con una mejor rigidez y usarlas con soportes de absorción de choques. El formulario de extensión del eje debe considerar los requisitos de transmisión de par. Se recomienda usar ejes de spline para grandes ocasiones de torque y ejes de llave plana para pares pequeños y medianos.

Puntos clave de configuración del sistema y precauciones

El motor de pistón axial hidráulico A6VM es inseparable desde la configuración del sistema razonable. En las solicitudes de la mina de carbón, se debe prestar atención especial a los siguientes puntos:

La limpieza del aceite es un factor clave que afecta la vida de A6VM. Las minas de carbón son polvorientas, por lo que el sistema hidráulico debe estar equipado con filtros de alta precisión. Se recomienda establecer un filtro de 10 μm con β≥75 en la entrada de aceite y un filtro de 20 μm con β≥75 en el retorno del aceite. La experiencia práctica muestra que la contaminación del aceite causa más del 70% de las fallas motoras A6VM, por lo que debe tomarse en serio. Para los entornos subterráneos de la mina de carbón de alta resistencia, considere agregar un sistema de filtración fuera de línea para filtrar regularmente el aceite en el tanque.

La línea de drenaje de aceite a menudo se pasa por alto pero es crucial. A6VM requiere que la presión del drenaje de aceite de la carcasa no exceda de 0.5 bar, y el tubo de drenaje de aceite debe regresar directamente al tanque de aceite e insertarse por debajo del nivel de aceite. Debido a las limitaciones de espacio, los equipos de minería de carbón a menudo usan múltiples motores para compartir una línea de drenaje de aceite, lo que puede provocar fácilmente daños excesivos en la presión de la espalda y el sello de aceite. Se recomienda configurar un tubo de drenaje de aceite separado para cada motor A6VM, o usar una tubería común con un diámetro lo suficientemente grande (al menos el mismo diámetro que el puerto de drenaje de aceite del motor). El caso de mejora de una máquina de túneles mineras muestra que después de optimizar la línea de drenaje de aceite, la vida útil del motor A6VM se extendió 3 veces.

El sistema de enfriamiento debe calcularse y determinarse según la generación de calor real. La eficiencia total de A6VM puede alcanzar más del 90% cuando se trabaja en la zona de alta eficiencia, pero la eficiencia puede disminuir a aproximadamente el 80% en condiciones de baja velocidad y alta en el torque, y el 10% -20% de la potencia se convertirá en calor. La temperatura ambiente bajo tierra en las minas de carbón es alta y las condiciones de disipación de calor son pobres, por lo que se debe configurar un enfriador de capacidad suficiente. Se recomienda instalar un sensor de temperatura de aceite para el monitoreo en tiempo real. Cuando la temperatura del aceite excede los 65 ° C, se debe emitir una alarma, y ​​cuando excede los 70 ° C, la máquina debe cerrarse para su inspección. La experiencia práctica muestra que un buen control de temperatura puede extender el intervalo de mantenimiento de los motores A6VM en un 30%-50%.

Las medidas antivibraciones son particularmente importantes para los equipos de minería de carbón. Aunque el A6VM tiene un diseño resistente y duradero, la fuerte vibración a largo plazo aún afectará su vida. Se recomienda utilizar soportes de absorción de choque durante la instalación, y todas las tuberías de conexión deben usar transiciones de manguera flexibles para evitar conexiones rígidas. Especialmente para piezas de vibración de alta frecuencia, como la parte de corte de la máquina de minería de carbón, es posible considerar agregar un acumulador hidráulico para absorber pulsaciones de presión. Los datos de monitoreo de una mina de carbón mostraron que las medidas perfectas contra la vibración redujeron la tasa de falla del motor A6VM en un entorno de vibración fuerte en un 60%.

Las mejores prácticas de mantenimiento

El mantenimiento científico puede maximizar la vida útil del motor de pistón axial hidráulico A6VM. Los puntos de mantenimiento en el entorno de la mina de carbón incluyen:

Los artículos de inspección diarios deben incluir: nivel de aceite, temperatura del aceite, calidad del aceite; temperatura de la altura del motor (no debe exceder los 80 ℃); ruido o vibración anormal; fugas en cada conexión. Se recomienda adoptar el método de cuatro pasos de "mirar, escuchar, tocar y medir": mire el color y la espuma del aceite; Escuche si el sonido de ejecución es uniforme; Toque la temperatura de la vivienda para ver si es anormal; y mida si la presión y el flujo del sistema son normales. Es mejor realizar una inspección rápida de los equipos de la mina de carbón en cada turno y registrar los parámetros clave para facilitar el descubrimiento de signos tempranos de falla.

de mantenimiento regular debe determinarse de acuerdo con las condiciones de trabajo reales. Generalmente se recomienda reemplazar el filtro de aceite de retorno cada 500 horas de trabajo; Tome muestras para probar la contaminación del aceite y el contenido de humedad cada 2000 horas; y realizar una inspección integral del desgaste interno del motor cada 4000 horas. El entorno subterráneo de las minas de carbón es duro, y el ciclo de mantenimiento puede acortarse adecuadamente. Durante el mantenimiento, se debe prestar especial atención al desgaste de pares de fricción clave, como zangadores, placas de distribución y rodamientos, y las piezas que exceden el valor permitido deben reemplazarse a tiempo. La experiencia de mantenimiento de una gran mina de carbón muestra que insistir en el mantenimiento preventivo puede extender el intervalo de revisión del motor A6VM a más de 10,000 horas.

El diagnóstico de fallas requiere un pensamiento sistemático. Las fallas comunes de A6VM incluyen: dificultad para comenzar (posiblemente debido a la viscosidad excesiva del aceite o la ingesta de aire del sistema); Torque de salida insuficiente (posiblemente debido a una fuga interna excesiva o una presión de control insuficiente); ruido anormal (posiblemente debido al daño del rodamiento o al atasco del émbolo). Durante el diagnóstico, se debe realizar un análisis exhaustivo de múltiples parámetros, como la presión, el flujo y la temperatura, para evitar el juicio erróneo. Por ejemplo, las posibles razones para la temperatura excesiva del motor incluyen: viscosidad inadecuada del aceite, enfriamiento insuficiente, fuga interna excesiva, operación de sobrecarga, etc., que deben verificarse uno por uno. Se recomienda que las empresas mineras de carbón estén equipadas con equipos básicos de prueba hidráulica, como medidores de presión, medidores de flujo, termómetros infrarrojos, etc., para mejorar la eficiencia del diagnóstico de fallas.

La gestión de piezas de repuesto es crucial para reducir el tiempo de inactividad. Las minas de carbón tienen altos requisitos para la continuidad de la producción. Se recomienda almacenar las siguientes piezas de repuesto de llave A6VM: conjunto del sello del eje, conjunto de zapatos del émbolo, placa de distribuidor, kit de rodamiento. Las piezas de repuesto deben almacenarse en un entorno limpio y seco, y la precisión dimensional y la calidad de la superficie deben verificarse antes de la instalación. Recordatorio especial: los accesorios de diferentes modelos de A6VM no se pueden mezclar. Incluso las partes con apariencia similar pueden tener ligeras diferencias. El uso forzado conducirá a una falla temprana. La lección de una mina de carbón muestra que el uso de accesorios no originales acorta la vida promedio del motor A6VM en un 40%.

Tabla: ciclo de mantenimiento recomendado para motores A6VM en entornos de minas de carbón

Nota: El ciclo de mantenimiento en la tabla es una recomendación general y debe ajustarse de acuerdo con las condiciones de trabajo reales y las recomendaciones del fabricante del equipo.

Las perspectivas de desarrollo de la tecnología A6VM bajo la tendencia de la minería inteligente

Integración y aplicación de tecnología digital

Con el avance acelerado de la construcción inteligente de minas, los motores de pistón axial hidráulico se están transformando de elementos de poder simples a actuadores inteligentes. La serie A6VM proporciona una plataforma ideal para la actualización digital de equipos de minería de carbón mediante la integración de sensores e interfaces de comunicación. La nueva generación de motores EPR A6VM tiene sensores de presión, temperatura y velocidad incorporados, que pueden monitorear el estado de trabajo en tiempo real y transmitir datos al sistema de control a través del bus de lata o la interfaz IO-Link. Esta función de monitoreo inteligente permite a los administradores de equipos captar de forma remota el estado de salud del motor, realizar el mantenimiento predictivo y evitar las interrupciones de producción causadas por fallas repentinas.

La tecnología gemela digital en el sistema A6VM es amplia. Al construir un modelo virtual del motor y sincronizar los datos operativos del motor físico en tiempo real, el rendimiento en diversas condiciones de trabajo se puede simular y predecir en el espacio digital. Las compañías mineras de carbón pueden usar esta tecnología para optimizar los parámetros operativos de equipos, simular las mejores estrategias de corte en diferentes condiciones geológicas e incluso predecir la vida restante de los componentes clave. Por ejemplo, una mina de prueba conectó el modelo gemelo digital del motor A6VM200 al sistema de control central de la mina y logró con éxito un ajuste adaptativo de la potencia de corte, reduciendo el consumo de energía por tonelada de carbón en un 12%.

El control automático es el requisito central de las minas inteligentes. La combinación de la serie A6VM y la tecnología proporcional electrohidráulica proporciona actuadores precisos para los equipos de minería de carbón. Al programar y controlar el desplazamiento del motor y la dirección de rotación, se pueden realizar funciones avanzadas, como el ajuste de altura automática de la máquina de minería de carbón y el posicionamiento automático de la máquina de túneles. En particular, el interruptor de posición neutral (NLS) equipado con el motor A6VM EZ puede detectar con precisión la posición del eje inclinado y proporcionar señales de retroalimentación para el control de circuito cerrado. La práctica ha demostrado que la precisión de control de altura del tambor de la máquina de minería de carbón utilizando el control inteligente A6VM puede alcanzar ± 2 cm, excediendo con creces el nivel de operación manual.

Innovación continua de la tecnología de ahorro de energía

Según el objetivo de "doble carbono", los requisitos de ahorro de energía y reducción de consumo para equipos de minería de carbón aumentan constantemente, y la innovación de la serie A6VM en eficiencia energética continuará profundizando:

El sistema de energía híbrida proporciona una nueva idea de ahorro de energía para el equipo hidráulico de la mina de carbón. La combinación del motor A6VM con almacenamiento de energía del volante o supercondensador puede proporcionar energía auxiliar cuando la carga cambia repentinamente, reduciendo la demanda máxima de energía de la bomba principal. Este sistema es particularmente adecuado para equipos con grandes fluctuaciones de carga, como máquinas de túneles. Puede reducir la potencia instalada en un 15% -20% y mejorar la velocidad de respuesta dinámica. Un cierto modelo de máquina de túneles híbridas utiliza un motor A6VM140 y un dispositivo de almacenamiento de energía del volante de 50 kJ, lo que reduce la potencia máxima de corte en un 25% y la eficiencia de recuperación de energía alcanza el 35%.

El sistema de control de la bomba de velocidad variable es otra dirección de desarrollo importante. El sistema de bomba variable de presión constante tradicional todavía tiene pérdida de estrangulamiento bajo carga parcial, mientras que el sistema de velocidad variable que utiliza un motor de frecuencia variable para conducir la bomba y el motor A6VM puede lograr una coincidencia de flujo más precisa. Este sistema controla el flujo ajustando la velocidad de la bomba en lugar de estrangulamiento, lo que en teoría puede eliminar todas las pérdidas de estrangulamiento. Los datos de la prueba de campo muestran que el sistema de control de la bomba de velocidad variable ahorra un 10% -15% de energía en comparación con el sistema tradicional sensible a la carga y el 30% -40% de energía en comparación con el sistema de bomba de desplazamiento fijo, lo que representa la dirección futura de la tecnología de transmisión hidráulica.

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La tecnología de recuperación de energía tiene un valor especial en los equipos de minería de carbón. Cuando el motor A6VM funciona como una bomba, puede convertir la energía potencial gravitacional del equipo cuando está frenado o baja en energía hidráulica para el almacenamiento y la utilización. Por ejemplo, cuando la máquina de minería de carbón se remolera o se reduce el soporte hidráulico, se puede recuperar algo de energía. El sistema avanzado de recuperación de energía utiliza el motor A6VM en combinación con el acumulador, y la eficiencia de recuperación puede alcanzar más del 60%. Las estadísticas de una determinada mina de prueba muestran que después de la aplicación integral de varias tecnologías de ahorro de energía, el consumo total de energía del equipo facial de trabajo se ha reducido en un 25%-30%, ahorrando más de un millón de yuanes en facturas de electricidad anualmente.

Avances en materiales y procesos de fabricación

El motor de pistón axial hidráulico A6VM es inseparable de la innovación de materiales y tecnología de fabricación:

Los materiales de pares de fricción tienen una vida motora significativamente extendida. La nueva zapatilla deslizante de material compuesto y la placa distribuida recubierta mejoran la resistencia al desgaste de A6VM en el ambiente de alto polvo de las minas de carbón en más del 50%. En particular, los pares de fricción clave que utilizan el recubrimiento de carbono tipo diamante (DLC) tienen un coeficiente de fricción tan bajo como 0.05-0.08, lo que reduce en gran medida el par de arranque y las pérdidas mecánicas. Una prueba comparativa en una mina de carbón mostró que el motor A6VM que utiliza nuevos materiales reduce el aumento de la temperatura en 10-15 ° C en las mismas condiciones de funcionamiento y extendió su vida útil esperada en 8,000 horas de trabajo.

La tecnología de rodamiento ha aumentado la capacidad de carga de la A6VM. La nueva generación de cojinetes de cerámica híbridos (anillos de acero con bolas de cerámica) tiene una excelente resistencia a la corrosión en el entorno húmedo de las minas de carbón, al tiempo que permite velocidades más altas e intervalos de lubricación más largos. El grupo de rodamiento precargado optimizado para cargas de choque puede absorber efectivamente la energía de vibración durante las operaciones de corte y proteger la estructura interna del motor. Las aplicaciones prácticas muestran que la tasa de falla del motor A6VM que usa el nuevo rodamiento en condiciones de carga pesada se reduce en más del 40%.

La tecnología de fabricación aditiva proporciona nuevas posibilidades para el diseño optimizado de la A6VM. La impresión 3D puede fabricar canales de flujo complejos y estructuras livianas que son difíciles de lograr con los procesos tradicionales, mejorando aún más la densidad de potencia y la eficiencia. Las empresas chinas han comenzado a experimentar con el uso de tecnología selectiva de fusión láser (SLM) para fabricar ciertos componentes clave de la A6VM, como cilindros con formas optimizadas de canales de aceite. Los datos de prueba muestran que este diseño aumenta la eficiencia volumétrica del motor en un 2%-3%, lo que puede traer considerables beneficios de ahorro de energía en la operación a largo plazo.

Papel en la construcción de minas verdes

La transformación verde de la industria minera de carbón ha creado un nuevo espacio de aplicación para la tecnología A6VM:

El sistema hidráulico totalmente eléctrico es la tendencia futura de los equipos de minería de carbón. La combinación del motor A6VM con cilindro eléctrico, la válvula de control eléctrica y otros componentes pueden construir un sistema "hidráulico verde" completamente libre de fugas. Este sistema utiliza aceite hidráulico biodegradable, que no contaminará el entorno de la mina incluso si se filtra. En la actualidad, las empresas chinas están desarrollando una versión mejorada de A6VM específicamente para sistemas hidráulicos eléctricos, utilizando materiales de sellado especiales y tratamiento de superficie para garantizar la compatibilidad con aceites ecológicos.

La tecnología de control de ruido hace que A6VM sea más adecuado para minas modernas con altos requisitos para el entorno laboral. Al optimizar el número de zorras y el momento de la distribución del flujo, el nivel de ruido de la nueva generación A6VM es 3-5dB más bajo que el de los productos tradicionales. Combinado con silenciadores externos y soportes de absorción de choques, el entorno de sonido subterráneo se puede mejorar aún más. Los datos medidos muestran que el nivel de presión de sonido del sistema A6VM con un conjunto completo de medidas de reducción de ruido no excede 75dB a 1 metro, lo que mejora enormemente las condiciones de trabajo de los mineros.

El diseño de larga duración reduce la generación de residuos y se ajusta al concepto de economía circular. El diseño modular de la serie A6VM hace que más del 90% de los materiales sean reciclables, y las piezas de desgaste clave se pueden reemplazar individualmente sin desechar toda la máquina. Rexroth también ha establecido un sistema de remanufactura completo. Después de la reparación profesional, el rendimiento de los motores antiguos se puede restaurar a más del 95% de los nuevos, mientras que el costo es solo del 60% -70% de los nuevos. La práctica de un grupo minero muestra que el uso de motores A6VM remanufacturados ahorra el 30% de los costos de adquisición anualmente y reduce 50 toneladas de desechos hidráulicos.

A medida que se promueve la construcción de minas verdes inteligentes, los motores de pistones axiales hidráulicos de la serie A6VM continuarán innovando, proporcionando una fuerte potencia al tiempo que satisfacen las necesidades diversificadas de la industria minera de carbón para ahorro de alta eficiencia, ahorro de energía, control inteligente y amistad ambiental, convirtiéndose en un componente central indispensable en la modernización de los equipos de minería de carbón. Las compañías mineras de carbón deben prestar mucha atención a estas tendencias de desarrollo tecnológico y actualizar equipos de manera oportuna para mantener la competitividad del mercado y lograr objetivos de desarrollo sostenibles.