掘進機內(nèi)噴霧系統(tǒng)的改進

摘 要：對掘進機內(nèi)噴霧的現(xiàn)狀進行統(tǒng)計分析，從噴嘴設(shè)計和水路系統(tǒng)兩方面改進了掘進機內(nèi)噴霧系統(tǒng)。噴嘴設(shè)計上采用齒座為水路的后噴霧方式，可以降低噴嘴堵塞的概率，噴霧效果也會得到一定量的加強；通過改進水路系統(tǒng)，重新組織配水系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)設(shè)計和配水方式，對整機及內(nèi)噴霧的性能提高起到了較大的作用。

關(guān)鍵詞：掘進機 內(nèi)噴霧 噴嘴 技術(shù)改進

中圖分類號：TM35 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2013）04（c）-0111-01

隨著礦井作業(yè)向高產(chǎn)高效發(fā)展，采掘工作場所的粉塵濃度現(xiàn)象是越來越高的。同時采掘工作人員的身心健康不僅受到粉塵的嚴重危害，同時也對設(shè)備的工作環(huán)境遭到破壞，這樣就加速了采掘機械的磨損度，增加的各項事故的發(fā)生機率，煤塵濃度在0.75～1.00 mm的直徑范圍內(nèi)達到一定程度時，就很容易發(fā)生重大的安全事故，比如：瓦斯爆炸、煤塵爆炸等事故。為了解決該問題，內(nèi)噴霧降塵系統(tǒng)應(yīng)運而生。內(nèi)噴霧系統(tǒng)是利用安裝在截割頭上的噴嘴對著截齒的前面噴霧，用較少的水就可以達到較好的滅塵效果，是最經(jīng)濟有效、操作簡便的降塵措施。

從國內(nèi)各廠家生產(chǎn)的掘進機統(tǒng)計中，其內(nèi)噴霧的方式基本是前側(cè)噴霧，即噴嘴的位置在截齒的前側(cè)下方一定的距離，水由噴嘴由下向上（齒尖周圍）進行噴霧，如圖1所示，此種內(nèi)噴霧方式很容易產(chǎn)生噴嘴堵塞現(xiàn)象，而且受截割落料的阻礙使霧化距離大大縮短，使水的霧化程度受很大的影響，甚至不能霧化，很大程度上達不到設(shè)計的噴霧效果，無法起到滅塵、冷卻和潤滑作用。從引進掘進機技術(shù)到現(xiàn)在的自主開發(fā)掘進機產(chǎn)品，經(jīng)過多次的噴霧試驗及一系列的研究、探索和現(xiàn)場改進后，這一問題終于得到了圓滿解決[1]。

1 改進噴嘴設(shè)計

掘進機內(nèi)噴霧是將壓力水經(jīng)噴嘴噴出實現(xiàn)，噴霧效果的好壞與噴嘴的噴射性能、噴嘴的布置有很多關(guān)系。原始內(nèi)噴霧系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)如圖1所示，噴嘴的旋轉(zhuǎn)方向為順時針方向。截割頭在煤巖實體中進行掏挖工作時，截齒和煤巖之間會產(chǎn)生研磨力。研磨力較大時會產(chǎn)生較多的小塊落料和細粉塵，卡在截齒與噴嘴座之間容易造成噴嘴堵塞[2]。所以必須對原始噴嘴結(jié)構(gòu)進行改進。

對噴嘴的結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計可以從以下兩個個方面入手：第一，噴嘴結(jié)構(gòu)和安裝方式要合理，防止作業(yè)場所周邊物料或其他物品碰到噴嘴而造成內(nèi)噴霧效果降低；第二，合理布置噴嘴和噴霧目的地的相對位置，既要保證兩者之間沒有其他物品阻礙，使噴霧按規(guī)定路線送達，同時還要保證噴嘴和目的地之間的距離遠近合適，使噴嘴的起始霧化點不超過噴嘴的出水點距離要達到的目的地距離，從而使出水在到達工作目的地前能夠充分霧化。

根據(jù)上述噴嘴的結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計方案，多次的試驗及實際應(yīng)用后，設(shè)計了一種新的內(nèi)噴霧結(jié)構(gòu)，其簡圖見圖2。改進后內(nèi)噴霧結(jié)構(gòu)的噴嘴位置從原來的在截割頭體上改在前一個齒的齒座上，壓力水經(jīng)前一個齒座傳到噴嘴，再噴到后一個齒尖周圍的特定的距離內(nèi)，對挖掘機周邊的作業(yè)空間起到冷卻、潤滑和滅塵的效果。

這種結(jié)構(gòu)與原結(jié)構(gòu)相比具有以下的優(yōu)勢：首先，改變了噴水角度，將銳角噴霧改為直角噴霧或鈍角噴霧，這樣可以使得水霧對齒尖的包圍更加充分[3]，并減少了落料在二者間的堵塞機會，使噴霧路徑更通暢無阻；其次，改變了噴嘴的安裝位置，這樣可以減少中間的落料阻擋機會；第三，在設(shè)計噴嘴的安裝保護中，噴嘴隱藏在了前一組的齒座中，其fCJfJFmdb0mh/uTZuNbTTsvEjVOPXoxITCCByO+e/ig=外平面與齒座的相關(guān)外平面重合，這樣有效的保證了噴嘴的牢固性，減少了噴嘴的磨損機會；第四，對噴嘴結(jié)構(gòu)進行了全新的加工工藝，往齒座中供水，這樣使得切割頭上鉆對鉆孔的要求就降低了許多，工人在操作時有了很大的自由空間；最后，噴霧路徑的準確度得到了很大的提高，原來的結(jié)構(gòu)在焊接噴水座時，即使有工裝的定位也很難使出水準確無誤的噴到指定的位置，現(xiàn)在通過改進后，在齒座工裝的約束下，齒座準確定位了，然后把噴水嘴直接安裝在齒座上即可達到噴水的準確定位，達到較理想的定位噴霧效果。

2 水路系統(tǒng)的改進

內(nèi)噴霧系統(tǒng)在長期工作后，會引發(fā)配水裝置上的旋轉(zhuǎn)密封過度磨損，而密封件的磨損后會影響到其余配合零件的同軸度、表面粗糙度、轉(zhuǎn)動速度、硬度和密封介質(zhì)等。

為了減少偏心給旋轉(zhuǎn)密封產(chǎn)生的附加循環(huán)應(yīng)力，減少密封的偏磨現(xiàn)象，新改進的水路系統(tǒng)將配水盤設(shè)計成浮動模式。旋轉(zhuǎn)密封直接與主軸上的軸套外圓面配合，形成密封面，安裝旋轉(zhuǎn)密封的配水盤用兩個圓柱銷沿徑向方向與懸臂筒固定，圓柱銷與懸臂筒采用靜配合，而與配水盤留有一定量的間隙。這樣，一方面配水盤相對主軸有一定的浮動量，能自動調(diào)節(jié)密封面的不同心度；另一方面，能防止配水盤發(fā)生轉(zhuǎn)動偏移。為了保證泄漏的壓力水能順利排出，在懸臂段下方設(shè)計了排泄口。另外，再設(shè)計配水盤結(jié)構(gòu)和材質(zhì)選用時，選擇浮動量時綜合考慮其與主軸相聯(lián)的各零部件的加工安裝誤差、軸承游隙及旋轉(zhuǎn)密封的安裝要求

通過配合零件的表面粗糙度、硬度對旋轉(zhuǎn)密封的壽命有很大的影響。為防止旋轉(zhuǎn)密封與配合面的摩擦造成主軸過度磨損，在主軸上加了耐磨軸套，軸套材料為 20CMrnTi采用滲碳淬火處理，硬度達HRC55～60，與旋轉(zhuǎn)密封的配合面要求拋光處理，粗糙度為Ra0.4μm。

3 結(jié)語

經(jīng)過上述一系列改進后，整機和內(nèi)噴霧效果明顯增強，噴嘴堵塞的幾率顯著降低，使用壽命延長，生產(chǎn)制造成本大幅降低。新的系統(tǒng)內(nèi)噴霧系統(tǒng)結(jié)構(gòu)合理，安全可靠，使用維護方便，大大改善了礦井作業(yè)環(huán)境。

參考文獻

[1] 周曉娟.掘進工作面沖擊噴霧的試制[J].煤炭技術(shù)，2004，（3）：19-21.

[2] 煤及半煤巖巷道掘進設(shè)備研討會籌備組編.煤及半煤巖巷道掘進設(shè)備研討會會議論文[C]//上海：上?？茖W(xué)研究總院上海分院編印，1993，10.

[3] 吉林工業(yè)大學(xué).工程機械液壓與液力傳動[M].北京：機械工業(yè)出版社，1979，6.