掘進(jìn)機(jī)星形輪故障分析及技改探討

趙 擎

(大同煤礦集團(tuán) 宏泰礦山工程建設(shè)有限責(zé)任公司，山西 大同 037003)

0 引 言

在眾多掘進(jìn)設(shè)備中，掘進(jìn)機(jī)屬于一種大型設(shè)備，由于各個(gè)煤礦地質(zhì)條件有差異，受井下地質(zhì)條件影響，一旦掘進(jìn)機(jī)設(shè)備自身結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)不適宜，極易出現(xiàn)一些故障，因此對(duì)掘進(jìn)機(jī)設(shè)備結(jié)構(gòu)進(jìn)一步優(yōu)化改進(jìn)，是確保掘進(jìn)工作效率不受影響，為煤礦企業(yè)贏得更好經(jīng)濟(jì)效益的有效途徑。

1 EBZ230掘進(jìn)機(jī)故障分析及技改探討

EBZ230掘進(jìn)機(jī)設(shè)備是潤(rùn)聯(lián)機(jī)械設(shè)備有限公司生產(chǎn)的巷道掘進(jìn)設(shè)備，可用在硬度較高的煤巷、半煤巷以及巖巷掘進(jìn)施工中，可以連續(xù)截割作業(yè)，確保裝載作業(yè)以及運(yùn)輸作業(yè)的連續(xù)性。該型號(hào)掘進(jìn)設(shè)備縱向工作坡度可達(dá)18°，掘進(jìn)機(jī)設(shè)備中含有截割部件、鏟板部件、運(yùn)輸部件、本體部件、行走部件以及液壓部件等。EBZ230掘進(jìn)機(jī)設(shè)備總重量達(dá)72 t，掘進(jìn)機(jī)機(jī)身長(zhǎng)度值超過(guò)了10 m，掘進(jìn)機(jī)高度值超過(guò)1.7 m，截割作業(yè)時(shí)最大截割寬度值5.7 m，截割最大高度值可達(dá)4.5 m，截割強(qiáng)度最大值達(dá)到100 MPa，供電電壓值為AC1140V，采用的噴霧方式屬于內(nèi)外噴霧形式，裝載方式屬于星形扒爪裝載方式[1]。

1.1 星形輪變形

EBZ230掘進(jìn)機(jī)星形輪部件由于長(zhǎng)時(shí)間受到外部壓力影響，導(dǎo)致這一部件常出現(xiàn)變形，出現(xiàn)變形時(shí)，大部分情況下都是通過(guò)氧焊方式對(duì)星形輪進(jìn)行加熱處理和修整，使星形輪變形結(jié)構(gòu)復(fù)原。但修整處理后很快又會(huì)發(fā)生變形，嚴(yán)重影響到巷道掘進(jìn)作業(yè)。

結(jié)合經(jīng)驗(yàn)分析，EBZ230掘進(jìn)機(jī)星形輪部件在出廠時(shí)和鏟板部件間距相對(duì)大，尤其是在星形輪部件運(yùn)行至刮板輸送設(shè)備上方位置處，此時(shí)星形輪部件中的部分區(qū)域便處在懸空狀態(tài)，如此導(dǎo)致星形輪上巖石顆粒形成擠壓及打砸，導(dǎo)致星形輪部件發(fā)生變形，使星形輪出現(xiàn)卡頓，無(wú)法正常運(yùn)轉(zhuǎn)。

1.2 星形輪技改措施

(1) 方案1。針對(duì)由于體積相對(duì)大的煤塊打砸或者擠壓造成的星型輪變形問(wèn)題，如果使星形輪部件尺寸減小，增大星形輪部件自身厚度值，則能有效改善星形輪部件變形。試驗(yàn)時(shí)，將星形輪部件半徑減少了70 mm左右，此時(shí)星形部件的效率依舊能夠滿(mǎn)足掘進(jìn)作業(yè)要求，將星形輪部件厚度值由50 mm增加值60 mm。進(jìn)行實(shí)際測(cè)試發(fā)現(xiàn)，星形輪部件在鏟板上部的外漏長(zhǎng)度達(dá)到了260 mm，雖然通過(guò)縮小半徑該方式能夠使變形減輕，不過(guò)無(wú)法從根本上解決問(wèn)題。

(2) 方案2。通過(guò)實(shí)踐分析，星形輪部件出現(xiàn)變形根本原因是由于星形輪部件在運(yùn)轉(zhuǎn)至鏟板結(jié)構(gòu)上方位置處失去了支撐，導(dǎo)致星形輪部件受到體積相對(duì)大的煤體或者巖體打砸或者擠壓作用而出現(xiàn)變形。想要從根本上解決問(wèn)題，經(jīng)過(guò)論證，在輸送機(jī)設(shè)備的溜槽結(jié)構(gòu)上方設(shè)置相應(yīng)的托架結(jié)構(gòu)能夠有效的對(duì)星形輪起支撐作用，所設(shè)計(jì)支架結(jié)構(gòu)為鋼板厚度20 mm材料焊接而成，在托架上部鉆孔，和溜槽結(jié)構(gòu)的上沿部位固定一起，托架結(jié)構(gòu)的上平面與下平面和溜槽上沿夾角與鏟板夾角保持相同，把設(shè)計(jì)的托架結(jié)構(gòu)置于鏟板與溜槽結(jié)構(gòu)中間部位，確保有效支撐星形輪部件，從而避免其發(fā)生變形[2]。鏟板結(jié)構(gòu)和溜槽結(jié)構(gòu)示意圖與托架結(jié)構(gòu)示意圖如圖1和圖2所示。

圖1 鏟板結(jié)構(gòu)和溜槽結(jié)構(gòu)示意圖

圖2 托架結(jié)構(gòu)示意圖

1.3 除塵風(fēng)機(jī)裝置堵塞問(wèn)題

EBZ230掘進(jìn)機(jī)風(fēng)機(jī)裝置所對(duì)應(yīng)的吸風(fēng)口位置相對(duì)較低，和地面位置距離值大約在50 cm左右，同時(shí)還設(shè)置在鏟板結(jié)構(gòu)后面位置處。實(shí)際掘進(jìn)鏟煤及推煤作業(yè)時(shí)，煤體極易由鏟板中溢出，導(dǎo)致除塵風(fēng)機(jī)裝置極易堵塞，除塵作用無(wú)法有效發(fā)揮實(shí)施，對(duì)井下作業(yè)環(huán)境影響不利。

1.4 除塵風(fēng)機(jī)裝置堵塞技改措施

通過(guò)對(duì)EBZ230掘進(jìn)機(jī)設(shè)除塵風(fēng)機(jī)裝置堵塞問(wèn)題分析，結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況，組織技術(shù)人員增高加粗EBZ230掘進(jìn)機(jī)設(shè)除塵風(fēng)機(jī)裝置的除塵口位置，并采取下列優(yōu)化改進(jìn)措施：

(1) 將除塵風(fēng)機(jī)的除塵口位置處設(shè)置上蓋板，避免大粒徑煤巖顆粒進(jìn)入，由于之前吸風(fēng)口位置較低，因此，將之前吸風(fēng)口封堵。

(2) 把12吋水管焊接成彎頭形狀，在其前部位置設(shè)置規(guī)格為20×20 mm的直徑為3 mm鋼絲金屬網(wǎng)，避免體積較大的煤體落入吸風(fēng)口中，彎頭的朝向設(shè)置為面向作業(yè)面，在水管底座部位焊接上法蘭部件，與風(fēng)道相互連接。

(3) 風(fēng)道部件的上方位置，避開(kāi)截割臂部件以及風(fēng)道過(guò)濾網(wǎng)部件，開(kāi)尺寸為φ325 mm孔，同時(shí)在其周?chē)_(kāi)相應(yīng)的法蘭孔。

(4) 使吸風(fēng)管法蘭部件和風(fēng)道口相連接。吸風(fēng)口設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)示意圖如圖3所示。

圖3 設(shè)計(jì)的吸風(fēng)口結(jié)構(gòu)示意圖

(5) 通過(guò)技改有效解決除塵風(fēng)機(jī)裝置之前吸風(fēng)口位置過(guò)低的問(wèn)題，防止了風(fēng)機(jī)裝置堵塞發(fā)生，有效減少了作業(yè)面位置處浮塵濃度，節(jié)約了維修時(shí)間。

1.5 設(shè)備轉(zhuǎn)載運(yùn)輸裝置跑偏問(wèn)題

EBZ230掘進(jìn)機(jī)轉(zhuǎn)載裝置主要是由滾筒驅(qū)動(dòng)部件進(jìn)行驅(qū)動(dòng)運(yùn)行，轉(zhuǎn)載裝置會(huì)隨機(jī)組運(yùn)動(dòng)出現(xiàn)一定擺動(dòng)，掘進(jìn)作業(yè)中，若是落煤速率或位置出現(xiàn)不均勻，極易導(dǎo)致轉(zhuǎn)載機(jī)裝置發(fā)生跑偏，實(shí)際調(diào)節(jié)困難較大，出現(xiàn)灑煤?jiǎn)栴}，導(dǎo)致設(shè)備出現(xiàn)嚴(yán)重故障而無(wú)法運(yùn)行。

1.6 轉(zhuǎn)載運(yùn)輸裝置跑偏技改措施

結(jié)合跑偏原因分析，技術(shù)人員設(shè)置防跑偏托輥部件，轉(zhuǎn)載機(jī)裝置中輸送帶梁結(jié)構(gòu)尺寸為50×50 mm方管，在上下兩根梁結(jié)構(gòu)上使用厚度為6 mm的鋼板材料，作為防跑偏托輥的固定部件，其上部固定于機(jī)梁結(jié)構(gòu)上，下部則用來(lái)固定防跑偏托輥部件，具體結(jié)構(gòu)示意圖如圖4所示。防跑偏托輥部件的控制有效避免了皮帶跑偏問(wèn)題[3]。

圖4 防跑偏托輥裝置結(jié)構(gòu)示意圖

經(jīng)實(shí)踐應(yīng)用，既提升了轉(zhuǎn)載機(jī)的開(kāi)機(jī)率也有效緩解了輸送帶磨損，轉(zhuǎn)載機(jī)運(yùn)行成本投入減少，保證了運(yùn)行連續(xù)性與穩(wěn)定性。

2 應(yīng)用效果

通過(guò)技術(shù)改造之后，保障了掘進(jìn)面采煤設(shè)備整體運(yùn)行效率得以顯著提升，為設(shè)備連續(xù)、穩(wěn)定運(yùn)行提供了可靠的保障，今年3月份完成技改后，除了正常的維護(hù)停機(jī)外，作業(yè)面中的掘進(jìn)設(shè)備未出現(xiàn)因?yàn)樯鲜鰡?wèn)題停機(jī)現(xiàn)象，確保了掘進(jìn)施工效率的提升，保障了井下作業(yè)的安全性。

EBZ230掘進(jìn)機(jī)屬于較為先進(jìn)設(shè)備，維護(hù)成本相對(duì)高，星形輪部件屬于較易出現(xiàn)故障的部件，據(jù)統(tǒng)計(jì)實(shí)際掘進(jìn)中平均每月更換星形輪數(shù)量為4個(gè)左右，平均每年需更換約48個(gè)，每個(gè)星形輪價(jià)格為3 000元左右，平均更換每件星形輪部件費(fèi)用約為14.4萬(wàn)元。浪費(fèi)大量工時(shí)，導(dǎo)致巷道掘進(jìn)效率降低。通過(guò)技改方案實(shí)踐應(yīng)用，平均每?jī)蓚€(gè)月更換星形輪數(shù)量為1個(gè)左右，每年更換星形輪部件6個(gè)，更換部件所需費(fèi)用投入1.8萬(wàn)，僅更換部件一項(xiàng)節(jié)約費(fèi)用12.6萬(wàn)元。轉(zhuǎn)載機(jī)裝置技改后，開(kāi)機(jī)率從之前不到70%提升至目前90%左右，確保了轉(zhuǎn)載機(jī)裝置運(yùn)行效率有效提升，有效避免了輸送帶磨損，以往轉(zhuǎn)載機(jī)裝置輸送帶幾乎每星期均需更換1次，而技改后基本上3個(gè)月才需要更換一次，有效降低了更換皮帶成本，同時(shí)也減少了維修停機(jī)時(shí)間，提升了轉(zhuǎn)載機(jī)裝置的運(yùn)行效率。

3 結(jié) 語(yǔ)

掘進(jìn)機(jī)設(shè)備故障會(huì)嚴(yán)重的影響巷道掘進(jìn)作業(yè)效率，要確保巷道掘進(jìn)作業(yè)能順利開(kāi)展，必須針對(duì)掘進(jìn)機(jī)設(shè)備的各類(lèi)故障問(wèn)題加以全面分析，結(jié)合井下掘進(jìn)實(shí)際情況，對(duì)有問(wèn)題的裝置進(jìn)行合理技術(shù)改造，達(dá)到確保掘進(jìn)機(jī)設(shè)備穩(wěn)定運(yùn)行的目標(biāo)，為井下掘進(jìn)作業(yè)的順利開(kāi)展提供有效保障。