薄煤層電牽引采煤機(jī)的技術(shù)改進(jìn)

尚存正

（山西寧武德盛煤業(yè)有限公司， 山西 寧武 036700）

引言

近年來，隨著我國基礎(chǔ)工業(yè)發(fā)展水平的不斷提高，電力電子工業(yè)技術(shù)得到了廣泛的應(yīng)用，且越來越多的煤礦企業(yè)在進(jìn)行井下開采的過程中將采煤機(jī)的牽引形式由液壓牽引改為了電牽引。采用電牽引形式的采煤機(jī)相較于液壓牽引的采煤機(jī)來說，其牽引速度較大、運(yùn)行較穩(wěn)定、安全性高，不僅維修操作方便，而且制造成本低，經(jīng)濟(jì)效益高，但盡管如此，在實(shí)踐應(yīng)用期間，電牽引采煤機(jī)還存在著不少的問題。某礦在進(jìn)行井下開采時(shí)，所利用的采煤機(jī)為MG200/456WD 型電牽引采煤機(jī)，在開采期間，由于工作面的開采環(huán)境復(fù)雜惡劣，生產(chǎn)條件差，以及采煤機(jī)的設(shè)計(jì)不合理等原因，使得該采煤機(jī)不能進(jìn)行正常作業(yè)，由此導(dǎo)致煤礦企業(yè)的生產(chǎn)受到了影響，經(jīng)濟(jì)效益降低。故對(duì)該電牽引采煤機(jī)進(jìn)行故障分析，并提出相應(yīng)的改進(jìn)措施，提高采煤機(jī)運(yùn)行的穩(wěn)定性和安全性是十分必要的。

1 MG200/456WD 型電牽引采煤機(jī)概況

MG200/456WD 型電牽引采煤機(jī)的最小開采高度為1.1 m，最大開采高度為2.2 m，整個(gè)機(jī)身的高度為853 mm，重量為22 t，一次進(jìn)刀的截深為630 mm，在對(duì)工作面進(jìn)行開采的期間，可適應(yīng)的煤層傾角范圍較大，最大可達(dá)到25°，且采用的是擺線輪-銷軌無鏈牽引的方式，由此帶來的最大牽引力為440 kN，最小牽引力為220 kN。通過對(duì)工作面的實(shí)際開采情況進(jìn)行分析可知，該電牽引采煤機(jī)主要存在的問題有：由于該工作面煤炭的硬度較大，在開采期間，該采煤機(jī)的搖臂壓盤上的螺栓會(huì)發(fā)生較劇烈的振動(dòng)，從而導(dǎo)致螺栓發(fā)生松動(dòng)，機(jī)頭的油液發(fā)生泄漏；其次采煤機(jī)的離合結(jié)構(gòu)在工作期間出現(xiàn)了異常，不能正常啟動(dòng)；用來固定調(diào)高千斤頂?shù)膹椥跃€圈在生產(chǎn)過程中產(chǎn)生了磨損，同時(shí)銷軸在煤塊沖擊力的作用下來回竄動(dòng)和脫落；此外該電牽引采煤機(jī)的拖纜裝置布置不合理，導(dǎo)致電纜發(fā)生了較大程度的磨損。

2 MG200/456WD 型電牽引采煤機(jī)故障原因的分析

2.1 搖臂壓盤用螺栓松動(dòng)

該電牽引采煤機(jī)的截割機(jī)構(gòu)主要是通過安裝在搖臂上的電動(dòng)機(jī)來進(jìn)行驅(qū)動(dòng)的，每個(gè)搖臂上安裝電動(dòng)機(jī)的數(shù)量為2 臺(tái)，功率為100 kW，并通過齒輪減速箱行星機(jī)構(gòu)以及滾筒來完成煤壁上煤炭的截割、破落和裝運(yùn)工序。但在割煤期間，由于工作面煤炭的煤質(zhì)較硬，故在工作時(shí)，由于截割滾筒不斷振動(dòng)，導(dǎo)致壓緊滾筒聯(lián)接套上的壓盤也在不斷振動(dòng)，從而使得壓盤上的螺栓在振動(dòng)的作用下發(fā)生松動(dòng)，同時(shí)由于沒有對(duì)該螺栓采取任何的防松措施，造成了螺栓松動(dòng)程度的不斷增大，且對(duì)油液的浮動(dòng)密封失去作用，使得油液不斷泄露[1]。

2.2 離合機(jī)構(gòu)異常

該電牽引采煤機(jī)的離合機(jī)構(gòu)主要是用來實(shí)現(xiàn)截割滾筒的旋轉(zhuǎn)和離合的，并使套在搖臂軸上的離合齒輪可以沿著花鍵進(jìn)行前后移動(dòng)。但在實(shí)際應(yīng)用過程中發(fā)現(xiàn)，由于離合機(jī)構(gòu)的定位盤在對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)角度進(jìn)行標(biāo)注時(shí)，標(biāo)注不合理，且齒輪牙型的精度較低，因此在將專用手把放在定位盤上“合”的位置時(shí)發(fā)現(xiàn)，離合機(jī)構(gòu)上并沒有使得搖臂軸上的離合齒輪恰當(dāng)?shù)膰Ш?，僅僅只有2/3 完全地嚙合了，此外當(dāng)專用手把處于定位盤上“分”的位置時(shí)，該離合齒輪也沒有完全地脫開。這種現(xiàn)象的出現(xiàn)，使得割煤過程中采煤機(jī)的聲音出現(xiàn)了異常，且由于齒輪嚙合脫開不完全，導(dǎo)致齒輪的受力不均勻，磨損程度較大，此時(shí)離合機(jī)構(gòu)出現(xiàn)異常，不能發(fā)揮應(yīng)有的作用。因此一旦采煤機(jī)截割滾筒上的截齒由于損耗嚴(yán)重需要更換時(shí)，離合機(jī)構(gòu)并不能對(duì)滾筒旋轉(zhuǎn)起到停止作用，故只能通過斷電來使得采煤機(jī)停止作業(yè)，以此來進(jìn)行截齒的更換和維修，這一過程耗時(shí)較長，極大地影響了煤礦開采的進(jìn)行，并對(duì)井下工人的安全造成了一定的威脅。

2.3 調(diào)高千斤頂彈性線圈磨損

為了實(shí)現(xiàn)調(diào)高油缸的伸縮作用，在割煤過程中適應(yīng)煤層采高的變化，將搖臂上升到割煤所需要的位置，其油缸的缸體是鉸接在減速箱的支撐座上的，且活塞桿與搖臂的回轉(zhuǎn)腿連接，同時(shí)通過換向閥或者調(diào)高按鈕來實(shí)現(xiàn)油缸高度的調(diào)節(jié)。該電牽引采煤機(jī)的千斤頂銷軸是通過彈性線圈來固定的，但在實(shí)踐過程中，由于煤炭硬度較大，工作面高度變化復(fù)雜，其調(diào)高千斤頂上下起動(dòng)的次數(shù)較多，關(guān)節(jié)軸承轉(zhuǎn)動(dòng)的角度范圍大，因此銷軸極易發(fā)生上下竄動(dòng)現(xiàn)象，從而導(dǎo)致彈性線圈發(fā)生磨損失效，使得銷軸進(jìn)一步脫落，關(guān)節(jié)軸承受損，造成調(diào)高千斤頂異常，不能正常進(jìn)行作業(yè)，由此影響煤炭的生產(chǎn)。

2.4 拖纜裝置設(shè)計(jì)不合理

電牽引采煤機(jī)在進(jìn)行正常開采的過程中，為了保證足夠的動(dòng)力來源，其電動(dòng)機(jī)的電纜通常會(huì)隨著采煤機(jī)的不斷推進(jìn)而向前移動(dòng)，在這個(gè)過程中拖纜裝置是十分必要的。通過該裝置，可以使電纜在拖動(dòng)過程中的磨損程度減小，且不會(huì)承受過大的拉力，同時(shí)由于電纜槽內(nèi)安裝有電纜夾，并將拖纜裝置固定在電控箱上，故電纜在拖動(dòng)時(shí)，可以較順利地進(jìn)入電控箱內(nèi)。但由于采煤機(jī)的機(jī)身高度為853 mm，電纜槽的高度為614 mm，因此當(dāng)采煤機(jī)一次進(jìn)刀完成后，在工作面采煤機(jī)機(jī)頭與機(jī)尾發(fā)生轉(zhuǎn)向時(shí)，由于轉(zhuǎn)向的半徑較大，而實(shí)際可操作的空間比較小，故電纜在拖動(dòng)時(shí)常常會(huì)和電纜槽發(fā)生擠壓，由此造成電纜的損傷，或者水管的破裂，從而導(dǎo)致設(shè)備異常，嚴(yán)重時(shí)甚至?xí)?dǎo)致設(shè)備失爆現(xiàn)象的發(fā)生[2]。

3 對(duì)MG200/456WD 型電牽引采煤機(jī)的改進(jìn)

3.1 搖臂壓盤用螺栓的改進(jìn)措施

為了防止由于工作面煤炭較硬，截割滾筒振動(dòng)而造成的壓緊滾筒聯(lián)接套上的壓盤也發(fā)生振動(dòng)，從而導(dǎo)致螺栓發(fā)生松動(dòng)現(xiàn)象的出現(xiàn)，在該電牽引采煤機(jī)搖臂滾筒壓蓋的螺栓頭上進(jìn)行了打孔作業(yè)，并使用直徑為4 mm 的鉆頭在螺栓上鉆出了兩個(gè)通孔，通過這兩個(gè)孔，利用鐵絲將搖臂滾筒壓蓋上的六條螺栓連接在了一起，使其成為了一個(gè)整體。采用這一措施后，螺栓的松動(dòng)明顯減少，并防止了螺栓松動(dòng)程度的進(jìn)一步擴(kuò)大，同時(shí)避免了浮動(dòng)液壓油封的失效，阻止了油液的泄露以及螺孔的損傷。

3.2 離合機(jī)構(gòu)的改進(jìn)措施

電牽引采煤機(jī)的離合機(jī)構(gòu)是通過離合手把來進(jìn)行操控的，在進(jìn)行齒輪的嚙合時(shí)，傘齒輪是由錐齒輪來帶動(dòng)旋轉(zhuǎn)的，且由于撥叉和傘齒輪安裝在軸上，因此當(dāng)傘齒輪轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，撥叉也會(huì)進(jìn)行轉(zhuǎn)動(dòng)，從而撥動(dòng)嚙合齒輪，進(jìn)行嚙合作業(yè)。為了解決嚙合齒輪嚙合不良、定位盤轉(zhuǎn)動(dòng)角度標(biāo)注不合理以及傘齒輪精度差的問題，對(duì)定位盤進(jìn)行了重新制作，并通過多次實(shí)驗(yàn)重新確定了定位盤上“分”“合”的標(biāo)注角度，由原來的33°改為了現(xiàn)在的53°，經(jīng)過這一改進(jìn)措施后，離合機(jī)構(gòu)可以正常工作，且齒輪嚙合情況良好，未出現(xiàn)齒輪僅僅嚙合2/3 的情況[3]。

3.3 彈性線圈的改進(jìn)措施

由于工作面開采環(huán)境的復(fù)雜性，調(diào)高千斤頂為了適應(yīng)煤層采高的變化，發(fā)生上下起動(dòng)的次數(shù)較多，在這種情況下，銷軸上下竄動(dòng)極易導(dǎo)致彈性線圈發(fā)生摩擦損傷，為了避免彈性線圈的損壞，在采煤機(jī)正常工作的前提下，在回轉(zhuǎn)腿位置處增設(shè)了一個(gè)防銷軸竄動(dòng)的套，該套是焊接在回轉(zhuǎn)腿上的，其中套的外部直徑為140 mm，內(nèi)部直徑為120 mm 和40 mm，并在套的中部用鉆機(jī)打了一個(gè)通孔，通孔直徑為12 mm，此通孔主要是用來安裝銷軸的，其銷軸直徑也為12 mm，將銷軸從通孔中穿過后，可有效防止銷軸的竄動(dòng)，且可以避免銷軸的脫落，此時(shí)彈性線圈的磨損就會(huì)大大降低，從而使得調(diào)高千斤頂繼續(xù)正常工作，保證了采煤作業(yè)的穩(wěn)定運(yùn)行。

3.4 拖纜裝置的改進(jìn)措施

對(duì)于該礦工作面所使用的電牽引采煤機(jī)來說，其機(jī)身的高度比較低，在進(jìn)行截割進(jìn)刀往返時(shí)，采煤機(jī)的機(jī)頭和機(jī)尾處的拖纜裝置都需要改變方向，在這樣的情況下，由于拖纜裝置的彎曲半徑大，且井下作業(yè)空間有限，往往會(huì)導(dǎo)致電纜發(fā)生折疊、彎曲、損傷等，因此為了解決上述問題，在拖纜裝置的底部增設(shè)了一塊鋼板，該鋼板的長度及寬度與拖纜架的長度及寬度保持一致，且厚度為80 mm，此外利用鉆機(jī)在鋼板上打了7 個(gè)孔，孔的直徑為18 mm，主要是為了將電控箱和拖纜裝置連接到一起。通過在拖纜裝置上焊接這一鋼板，不僅使得拖纜裝置的高度提高了80 mm，擴(kuò)大了電纜拖動(dòng)的空間，且使得電纜在使用過程中的磨損減小，延長了電纜使用的壽命。

4 改進(jìn)效果

通過對(duì)MG200/456WD 型電牽引采煤機(jī)進(jìn)行上述改進(jìn)，并將其應(yīng)用于礦井實(shí)際生產(chǎn)中可知，改進(jìn)后的電牽引采煤機(jī)的故障發(fā)生率明顯減少，且搖臂壓盤用螺栓的松動(dòng)作用也顯著減退，離合結(jié)構(gòu)發(fā)生異常的次數(shù)降低，拖纜裝置以及銷軸發(fā)生磨損的程度減緩，不僅保證了設(shè)備的可靠性和工作人員的安全性，而且提高了礦井的產(chǎn)量，增強(qiáng)了生產(chǎn)效率，在進(jìn)行工作面開采的過程中作出了極大的貢獻(xiàn)[4]。