關于東灘煤礦主井裝載硐室分煤裝置氣缸的技術改造

摘 要：東灘煤礦主井裝載硐室分煤裝置的氣缸日常工作中切換較頻繁，氣缸缺少緩沖裝置，使用壽命較短，且容易出現(xiàn)故障。通過對氣缸進行技術改造，根據(jù)該氣缸所處的實際工況條件，增加合適的緩沖裝置，以達到提高使用壽命、減少故障率、保障安全生產(chǎn)的目的。

關鍵詞：氣缸；緩沖裝置；技術改造

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2015.22.012

1 引言

東灘煤礦主井提升系統(tǒng)主要擔負礦井原煤提升任務，礦井提升方式為立井提升，目前主提升設備為法國FCB公司多南礦山設備廠生產(chǎn)的兩套φ4m×4繩塔式摩擦輪提升機。主井裝載硐室是煤流運輸?shù)闹修D(zhuǎn)站，主要負責煤炭中轉(zhuǎn)運輸及為提升機箕斗分煤、定量配煤。主井裝載硐室為每套提升機配備了三臺K4給煤機、一條運煤皮帶、一套分煤裝置及一對定量倉。

2 問題分析

分煤裝置主要由固定的“褲襠叉”結構、氣缸（型號：JB180×980-6）及受氣缸控制的配煤小車組成。分煤裝置簡圖見圖1。

如圖1所示，分煤裝置有兩個工作位置，當前氣缸桿完全伸出，根據(jù)箭頭指示的煤流方向，分煤裝置將煤流引至B定量倉。當B定量倉滿倉且A定量倉未滿倉時，電磁閥控制氣缸轉(zhuǎn)換工作位置，氣缸桿完全收縮，此時分煤裝置將煤流引至A定量倉。

東灘煤礦主井兩臺提升系統(tǒng)日提升量約1300勾，則單臺提升機日提升勾數(shù)為650，單臺分煤裝置的氣缸日切換次數(shù)約650次，配煤小車重量（含耐磨襯板）約1100kg。由于氣缸頻繁切換，同時配煤小車對氣缸的沖擊力較大，氣缸無緩沖裝置，導致氣缸故障頻發(fā)。常見的問題有以下幾點：（1）氣缸的密封件過早損壞導致使用壽命平均不足3個月；（2）因氣缸漏氣，導致頻繁出現(xiàn)氣缸切換超時報警而造成設備停機；（3）因氣缸漏氣，造成氣缸切換速度慢，引起定量倉超量裝煤，進而引起箕斗過裝而造成提升機報警停機。

針對上述原因，需要對氣缸進行優(yōu)化設計，延長氣缸使用壽命，減少故障率，保障安全生產(chǎn)。

3 解決方案

（1）設計方向。氣缸切換頻率、氣缸工作中的沖擊力以及產(chǎn)品質(zhì)量因素、安裝工藝等是影響氣缸使用壽命及故障率的重要原因。現(xiàn)通過減小氣缸工作中的沖擊力進行設計分析：1）減小氣缸進（排）氣孔的孔徑。通過公式：F·t=m·v可知，當減小進（排）氣孔的孔徑時，公式中m保持不變，顯然速度v將減小，伴隨著沖擊力作用時間t將增大，從而達到降低沖擊力F的效果；2）增加緩沖裝置。增加緩沖裝置，對氣缸桿的運行形成阻力，從而降低氣缸桿運動速度，通過公式F·t=m·v可知，同樣可以達到降低沖擊力F的效果。

通過減小氣缸進（排）氣孔的孔徑，將會降低氣缸桿全程的運行速度，容易引起定量倉超量裝煤及箕斗過裝事故；增加緩沖裝置，不影響氣缸桿正常運行時的速度，僅在形成末端形成緩沖阻力，降低運行速度。綜上所述，選定增加緩沖裝置的方式進行氣缸的技術改造。

（2）設計方案。舊氣缸內(nèi)部構造比較簡單，無緩沖裝置，改造后氣缸內(nèi)部結構見圖2。

由圖2可知，當新氣缸進氣端進氣時，氣缸運動分為兩個階段：第一階段，排期端腔室內(nèi)A空間與B空間為聯(lián)通的空間，大部分空氣通過排氣孔（Φ8mm）直接外排，少部分空氣經(jīng)過輔助氣孔（Φ2mm）流至排氣孔（Φ8mm）外排，該階段氣缸運動狀態(tài)與舊氣缸基本一致；第二階段如圖2所示，當氣缸桿向右運動至圖2所示位置時，排期端腔室內(nèi)A空間與B空間分隔成兩個獨立的空間，B空間中的空氣經(jīng)過排氣孔（Φ8mm）外排，A空間中的空氣通過輔助氣孔（Φ2mm）流至排氣孔（Φ8mm）外排。此時，因排氣孔小導致A空間排氣速度驟然下降，A空間中的空氣對氣缸的運動的阻力增大，從而達到對氣缸桿減速、緩沖的效果。

4 現(xiàn)場使用情況

主井裝載硐室1#分煤裝置沿用舊氣缸，2#分煤裝置更換為改進后的氣缸，經(jīng)過近一年的觀察記錄，對兩種氣缸的使用情況對比總結如下：（1）正常運行期間，2#分煤裝置氣缸的震動強度明顯小于1#分煤裝置；（2）新氣缸的故障率約為舊氣缸的1/4，尤其是突發(fā)性的應急事故大大減少；（3）與舊氣缸使用壽命普遍不超過3個月的情況相比，新氣缸的使用壽命普遍超過6個月。

5 結語

通過對氣缸內(nèi)部進行技術改造，增加了緩沖結構，有效的降低了氣缸工作中的沖擊力。一方面，減少了氣缸活塞等密封件的損壞率，降低了設備故障率，增強了煤流運輸系統(tǒng)的穩(wěn)定可靠性；另一方面，延長了氣缸的使用壽命，降低了一半的設備資金投入，同時減少了工人的勞動強度。

作者簡介：劉歡，兗礦集團東灘煤礦運轉(zhuǎn)工區(qū)，助理工程師。