SPM4210濕噴臺車現(xiàn)場改造應(yīng)用

仲 偉， 張周平， 雒煥禎， 謝世棋， 羅 鳴， 高澤民

(金川集團股份公司， 甘肅 金昌 737100)

0 前言

SPM4210型移動式混凝土噴射機組簡稱濕噴臺車(如圖1所示)，是由德國普茨邁斯特公司生產(chǎn)的當(dāng)前先進的礦用噴射混凝土臺車，某礦山公司目前在用2臺，該臺車適合中小型隧道，它的噴涂臂提供10 m的噴涂距離。雙電纜和無線比例遙控器，除了調(diào)節(jié)20 m3/h的混凝土流量和調(diào)整添加量外，還可以輕松操控手臂的運動。

圖1 SPM4210設(shè)備示意圖

SPM4210濕噴臺車帶有加強的噴射臂(如圖2所示)，垂直高度可達10 m；1臺普茨邁斯特雙活塞泵，最大生產(chǎn)能力20 m3/h。1套相應(yīng)的遙控裝置，可以手動或無線操作，可方便地控制大臂、混凝土噴射量和調(diào)節(jié)外加劑摻量。SPM4210系統(tǒng)具有最新技術(shù)的機軸和加強的旋轉(zhuǎn)系統(tǒng)，適用于惡劣工況條件。

機箱內(nèi)置空氣壓縮機安裝在設(shè)備上的普茨邁斯特混凝土泵，保證了磨損部件的高性能、低脈動和長壽命。比例遙控可完全調(diào)節(jié)混凝土產(chǎn)量，并可調(diào)整預(yù)先設(shè)定的添加劑用量，以應(yīng)對井下工作條件的變化。同步加料器泵配有與混凝土流量成比例的自動加藥裝置，保證了噴射精度和質(zhì)量。重型底盤與最先進的車軸和加強車軸系統(tǒng)提供了巨大的機動性。

1 SPM4210濕噴臺車的先進性

SPM4210濕噴臺車是目前世界上井下砼濕噴技術(shù)最前端的設(shè)備，完全取代原有的噴漿機等設(shè)備，SPM4210濕噴臺車高效率，低能耗，省工、省料，降低污染，操作簡單，操作面廣，是井下巷道快速掘進最合適的設(shè)備。

SPM4210濕噴臺車的五邊形大截面液壓伸縮臂(如圖3所示)，平穩(wěn)而堅固，結(jié)合整體式鋼結(jié)構(gòu)底架，讓臂架動作非常平穩(wěn)，真正實現(xiàn)“指哪打哪”；噴頭部分由3個馬達分別驅(qū)動，圍繞臂架360°旋轉(zhuǎn)，240°擺動噴涂，業(yè)界盲區(qū)最小，反應(yīng)靈敏，施工定位更簡單；混凝土泵專為噴涂設(shè)計，保證了高性能、低震動和易損件的長壽命，效率獨一無二；智能的操作系統(tǒng)與極低的混凝土回彈率，降低了操作手的勞動強度；嚴(yán)格控制的粉塵污染為操作手提供了健康的作業(yè)環(huán)境[1]。

圖2 SPM4210井下工作圖

圖3 SPM4210大臂水平及垂直工作范圍示意圖

2 S閥擺塊工作原理

SPM4210濕噴臺車的S閥擺塊安裝于S-擺管閥中，如圖4所示，混凝土泵缸及料斗。

工作中當(dāng)混凝土注入料斗后，此時S-擺管閥讓開吸料的泵缸口，泵的活塞向后運動，混凝土被吸入混凝土缸；接著S-擺管閥的S閥擺塊擺動，使S-擺管閥出口端與輸送管聯(lián)接，然后活塞向前運動，將缸內(nèi)混凝土推出送入輸送管，這樣，混凝土通過S-擺管閥、彎管將混凝土送入輸送管，完成單個混凝土泵缸的一個工作過程。

為保證泵送的連續(xù)性，安裝有兩個混凝土泵缸，通過一個活塞在抽吸行程中，轉(zhuǎn)換S-擺管閥位置，另一混凝土缸通過S-擺管閥繼續(xù)泵送混凝土。這樣，交替運行的兩個泵缸使得混凝土連續(xù)泵送。

3 S閥擺塊改造利用

如圖5所示，為SPM4210濕噴臺車原裝S閥擺塊，井下現(xiàn)場SPM4210濕噴臺車工作時突發(fā)故障，無法噴漿，停車檢查，打開部件發(fā)現(xiàn)系S閥擺塊上內(nèi)花鍵磨損，花鍵齒磨齊根磨禿，導(dǎo)致S-擺管閥不工作，致使混凝土不能連續(xù)輸送。

1.彎管 2.S-擺管閥 3.混凝土泵缸 4.混凝土泵活塞 5.冷卻水箱 6.液壓油缸圖4 混凝土泵缸工作示意簡圖

圖5 原裝S閥擺塊示意圖

當(dāng)時沒有庫存?zhèn)浼M口設(shè)備備件計劃上報需三個月才能到貨，影響濕噴工作。

如圖6所示，找到并拆除原二期廢棄濕噴臺車S閥擺塊,經(jīng)實測，外形尺寸能夠滿足使用,不同的是，新S閥內(nèi)孔傳動聯(lián)接方式是花鍵聯(lián)接，但老S閥擺塊內(nèi)孔是六邊形，新S閥擺塊內(nèi)孔傳動聯(lián)接方式是花鍵齒。老S閥擺塊內(nèi)孔傳動聯(lián)接方式是六角形。

圖6 廢棄濕噴臺車S閥擺塊示意圖

如圖7測量得，老S閥擺塊內(nèi)孔對角線尺寸為36 mm，新S閥擺塊內(nèi)孔花鍵齒齒頂圓直徑為37.5 mm，這樣，把老S閥擺塊六角形內(nèi)孔改成新S閥擺塊花鍵內(nèi)孔，老S閥擺塊剛好有加工余量，滿足改造尺寸要求，安排對老S閥擺塊內(nèi)孔六角形進行改造為新閥擺塊的花鍵齒，經(jīng)外委插齒，安裝后完全滿足新濕噴臺車使用，這樣就將因缺少備件影響降到了最低。

圖7 新舊S閥擺塊內(nèi)孔結(jié)構(gòu)尺寸簡圖

改造后的S閥擺塊在新臺車上已使用近1年，仍然使用良好，說明了此次改造還是比較成功的[2]。

4 旋轉(zhuǎn)馬達油管接頭改造

SPM4210濕噴臺車工作端俗稱“眼鏡蛇”噴射頭，有軸向和縱向兩個旋轉(zhuǎn)馬達，軸向旋轉(zhuǎn)馬達可360°旋轉(zhuǎn)(如圖8所示)，縱向旋轉(zhuǎn)馬達可240°旋轉(zhuǎn)(如圖9所示)。在實際使用過程中，兩個馬達油管經(jīng)常有刮碰造成油管對絲彎曲變形甚至斷裂造成漏油影響使用，嚴(yán)重時甚至導(dǎo)致軸向旋轉(zhuǎn)馬達油缸報廢。

圖8 軸向旋轉(zhuǎn)馬達工作范圍示意圖

圖9 縱向旋轉(zhuǎn)馬達工作范圍示意圖

經(jīng)現(xiàn)場比對，發(fā)現(xiàn)是軸向旋轉(zhuǎn)馬達的油管接頭與縱向旋轉(zhuǎn)馬達連接座剮蹭(如圖10所示)，導(dǎo)致油管及接頭變形甚至斷裂造成漏油，發(fā)生在縱向旋轉(zhuǎn)馬達旋轉(zhuǎn)時剛好碰上。是原濕噴臺車設(shè)備設(shè)計時沒有留下足夠的間隙，詢問廠家后得到證實。只能自行改裝，調(diào)大間隙后使用。

圖10 軸向旋轉(zhuǎn)馬達的油管接頭與縱向旋轉(zhuǎn)馬達連接座剮蹭簡圖

重新加工制作油管接頭，同時降低新加工接頭高度(如圖11所示)，增加兩個旋轉(zhuǎn)馬達交叉時軸向旋轉(zhuǎn)馬達的油管與縱向馬達連接架之間的空隙，避免兩個馬達油管的碰撞。為保證螺紋強度及進行可靠密封，在油管接頭加工后對螺紋進行淬火處理，并用對應(yīng)的板牙對螺紋進行處理，保證絲扣，并剔除螺紋上的毛刺，以保證高強度下的螺紋聯(lián)接緊固可靠。

圖11 油管接頭改造前后示意圖

改造后的油管接頭安裝到濕噴臺車對應(yīng)的旋轉(zhuǎn)馬達上后，試車運行，噴射頭分別和同時進行兩個方向的轉(zhuǎn)動，都未發(fā)生剮蹭，轉(zhuǎn)動自如(如圖12所示)。這樣，通過對旋轉(zhuǎn)馬達上油管接頭尺寸的改動，完全解決了原兩個馬達油管刮碰，順利解決了濕噴臺車旋轉(zhuǎn)馬達旋轉(zhuǎn)空間位置剮蹭問題。

圖12 軸向旋轉(zhuǎn)馬達的油管接頭與縱向旋轉(zhuǎn)馬達連接座剮蹭解決示意圖

5 大臂滑塊國產(chǎn)化改造

SPM4210濕噴臺車大臂分4部分構(gòu)成(如圖13所示)，為抽插式結(jié)構(gòu)滑動聯(lián)接，滑動聯(lián)結(jié)為滑塊在滑軌上滑動，滑塊由埋頭螺栓固定在每節(jié)大臂滑道的兩端，每個端頭分別對稱固定安裝有兩個相同的滑塊，以保證滑塊受力均勻，防止滑塊發(fā)生單邊偏磨，以免影響設(shè)備工作精度和設(shè)備使用周期[3]。

如圖14所示滑塊外形結(jié)構(gòu)有兩種，其中單孔的有4種尺寸，加上雙孔的共有5種滑塊。為進口尼龍材質(zhì)。

圖13 SPM4210濕噴臺車大臂結(jié)構(gòu)示意圖

圖14 大臂滑塊外形結(jié)構(gòu)示意圖

SPM4210濕噴臺車為整車進口設(shè)備，備件價格高且進貨周期長，而大臂滑塊為易損件，需經(jīng)常調(diào)整更換，由于上述原因，常因滑塊備件跟不上導(dǎo)致設(shè)備停用，為此，我們對滑塊進行實物測繪后，用國產(chǎn)尼龍材質(zhì)加工制作，并安裝道濕噴臺車大臂上試用，使用效果良好，使用周期接近原進口件的60%～70%，根據(jù)試用情況，我們在實際生產(chǎn)中安排進口滑塊與自制滑塊交錯使用，避免因滑塊備件跟不上導(dǎo)致設(shè)備停用的情況，同時對備件進行了國產(chǎn)化改造，降低了備件費用。

6 振動器改造

濕噴臺車在砼進料倉口格篩處設(shè)置有振動器(如圖19所示)，振動器與篩格栓接在一起，它搖動篩格從而防止堵塞，尤其是遇到混凝土稠度較高的情況。振動器為電動振動器，通過配電盤控制。

1.格篩 2.振動器 3.電纜圖15 振動器安裝示意圖

在實際工作中，我們發(fā)現(xiàn)振動器的振動電機頻繁燒損，而振動器因電機燒損停止工作會導(dǎo)致格篩下料不暢，下料速度慢且下料量少，直接影響濕噴臺車的噴料量，嚴(yán)重時只能停機處理，同時，因振動器不振動減少格篩下料量，導(dǎo)致正常速凝劑的配比與濕噴的混凝土的量無法正常，達不到正常的配比，直接影響濕噴質(zhì)量。

在井下工作現(xiàn)場，我們跟班作業(yè)發(fā)現(xiàn)，當(dāng)混凝土罐車給濕噴臺車料倉下料過程中，混凝土?xí)粩酁R到振動器外殼，隨著多班作業(yè)，振動器外殼附著的混凝土越積越多，直接導(dǎo)致振動器負載過大，而導(dǎo)致振動電機因長期超負荷發(fā)熱而燒損。

如圖16所示，我們給振動器外部加裝一個防護罩，以防止工作時混凝土濺到振動器外表面上，同時還不影響振動器正常的工作效率，其外罩的清理非常方便，可直接將外罩拆除下來清理。

圖16 振動器加裝防護罩示意圖

振動器防護罩由底板和上罩構(gòu)成，上罩與底板做成合頁結(jié)構(gòu)聯(lián)結(jié)，上罩可轉(zhuǎn)動翻開，底板和上罩分別用10 mm和3 mm鋼板制作，上罩采取直接沖壓成型，以保證整體結(jié)構(gòu)的強度，防止工作時受壓變形，同時，沖壓后的光滑表面便于清理。

經(jīng)過現(xiàn)場使用，濕噴臺車的振動器使用正常，再未發(fā)生振動器之振動電機因負荷過大發(fā)熱而燒損的情況，改造效果非常良好，保證了設(shè)備穩(wěn)定正常運行。

7 遙控器改造

濕噴臺車在井下噴漿作業(yè)時，操作人員在靠近待噴漿面的附近位置遙控操作作業(yè)，此時操作人員不在臺車上，依靠遙控器(如圖17所示)操作臺車噴漿作業(yè)，這樣操作人員視線清晰，操作無遮擋，便于現(xiàn)場作業(yè)。同時，遙控作業(yè)操作先進，操作簡單、集中、一目了然，并且人員更容易適應(yīng)井下現(xiàn)場工況，降低了操作人員的勞動強度。

圖17 遙控器示意圖

在井下一處巷道顛簸行車中遙控器失落被擠碎，檢查后無法修復(fù)，濕噴臺車失去現(xiàn)場工作操控，聯(lián)系供貨商，新遙控器進口需半年時間，且費用昂貴，濕噴臺車只能停車等待遙控器到貨，直接影響井下掘進巷道濕噴作業(yè)工程進度。

我們找到一個國產(chǎn)設(shè)備上類似的有線操控器外殼，又購進萬向手柄、按鈕及電氣控制元件，并利用現(xiàn)有的通訊電纜，然后對該有線操控器按原濕噴臺車遙控器內(nèi)部結(jié)構(gòu)進行組裝，組裝后具有的操控功能可完全滿足濕噴臺車遙控器具備的操控功能，為此，我們將該有線操控器與濕噴臺車主控系統(tǒng)有線聯(lián)接，比對原有的操控功能一一調(diào)試，待全部功能調(diào)試完成，直接進行濕噴作業(yè)試車調(diào)試，獲得成功，至此，濕噴臺車又開始恢復(fù)正常濕噴作業(yè)，待新遙控器到貨使用后，該有線操控器即可作為備用的操控器，消除遙控器故障對濕噴臺車工作影響[4-5]。

8 結(jié)論

通過井下現(xiàn)場SPM4210濕噴臺車故障處理，使臺車使用狀況更加穩(wěn)定，人員操作和維修都容易上手，車輛故障減少，降低設(shè)備對井下掘進生產(chǎn)的影響。目前，該礦山公司已有2臺SPM4210濕噴臺車在井下進行濕噴作業(yè)，工作狀況都較為平穩(wěn)。