懸臂式掘進(jìn)機(jī)截割部抑塵防護(hù)裝置設(shè)計(jì)與應(yīng)用

劉宛濤

摘 要：針對(duì)平禹各礦近幾年懸臂式掘進(jìn)機(jī)截割部維修情況統(tǒng)計(jì)及截割部損壞情況分析，其中90%的截割部損壞都是由于煤巖塵進(jìn)入截割部?jī)?nèi)造成的。通過(guò)長(zhǎng)期的探索實(shí)踐，終于找出了導(dǎo)致截割部損壞的根源，設(shè)計(jì)了抑塵防護(hù)裝置，有效的解決了截割部損壞率高的問(wèn)題。

關(guān)鍵詞：懸臂式掘進(jìn)機(jī)；截割部；抑塵防護(hù)裝置

一、截割部工作情況

本設(shè)計(jì)以三一重裝EBZ200II代掘進(jìn)機(jī)截割部為研究母本（國(guó)產(chǎn)掘進(jìn)機(jī)外形大同小異），該機(jī)型適用于煤巷、半煤巖巷的巷道掘進(jìn)，截割硬度不大于80MPa，能實(shí)現(xiàn)連續(xù)切割、裝載、運(yùn)輸作業(yè)。截割部主要有截割頭、伸縮部、截割減速機(jī)、截割電機(jī)等部件組成，工作時(shí)伸縮部的主軸后端通過(guò)花鍵套與減速機(jī)輸出軸聯(lián)接在一起旋轉(zhuǎn)，前段與截割頭聯(lián)接使截割頭發(fā)生旋轉(zhuǎn)，實(shí)現(xiàn)切割物料目的。

通過(guò)對(duì)近幾年對(duì)截割部損壞情況統(tǒng)計(jì)，每2000巷道掘進(jìn)，截割部維修更換次數(shù)不低于兩次，每年直接維修費(fèi)用在200萬(wàn)左右，截割部的問(wèn)題成為制約采掘接替、降低生產(chǎn)成本的難點(diǎn)。

二、導(dǎo)致截割部損壞的原因分析

截割部升井檢修過(guò)程中，截割頭浮動(dòng)油封被磨損的沒(méi)有蹤跡，伸縮部?jī)?nèi)的軸承被干硬的煤巖塵包裹，軸承滾珠變形散落，軸承內(nèi)圓燒結(jié)在截割頭軸上，整個(gè)軸承室被煤巖塵充斥著，潤(rùn)滑管道被堵死。由于伸縮部與截割頭是與煤、巖壁直接接觸，在截割過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生大量的煤巖塵，煤、巖塵會(huì)破壞原截割部的密封系統(tǒng)進(jìn)入伸縮部?jī)?nèi)造成伸縮部的損壞。

是什么原因造成這種問(wèn)題不斷的發(fā)生？不同礦井不同區(qū)隊(duì)不同工作條件出現(xiàn)類似的損壞情況，經(jīng)過(guò)下井跟班觀察和定期檢查跟蹤，最終找出了問(wèn)題的根源，原截割部的密封系統(tǒng)被輕易攻破，導(dǎo)致了大量煤巖塵的涌入，堵塞潤(rùn)滑管路，機(jī)械摩擦使得截割部報(bào)廢。

如何讓密封系統(tǒng)不那么容易被攻破，有效的隔絕煤巖塵的進(jìn)入成為解決問(wèn)題的關(guān)鍵。原密封系統(tǒng)有：截割頭和伸縮部頂端密封和尾端密封兩種。頂端有兩組密封圈，由于較小的間隙且沒(méi)有相對(duì)旋轉(zhuǎn)，密封效果良好。尾端密封是由碳纖維盤(pán)根和毛氈壓蓋組成的，通過(guò)螺栓壓緊碳纖維盤(pán)根實(shí)現(xiàn)密封，毛氈壓蓋和碳纖維盤(pán)根隨截割頭相對(duì)伸縮保護(hù)筒做旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)產(chǎn)生摩擦勢(shì)必會(huì)產(chǎn)生間隙。使煤巖塵進(jìn)入到截割頭與伸縮部之間的空間，隨著旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生熱量，并逐步被壓迫通過(guò)浮動(dòng)密封，在浮動(dòng)密封之間產(chǎn)生磨損，浮動(dòng)密封失效后大量煤巖塵涌入軸承室位置，堵塞油路，軸承在干涸的條件下運(yùn)轉(zhuǎn)，產(chǎn)生熱量和機(jī)械摩擦，最終截割部報(bào)廢。

三、抑塵防護(hù)裝置的設(shè)計(jì)

（一）實(shí)驗(yàn)與分析。根據(jù)對(duì)掘進(jìn)機(jī)生產(chǎn)的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)發(fā)現(xiàn)，煤、巖塵進(jìn)入截割部部?jī)?nèi)的三個(gè)階段：第一階段在掘進(jìn)機(jī)正常工作前500h內(nèi)或掘進(jìn)350m內(nèi)，截割頭尾密封磨損量小，進(jìn)入的煤、巖塵少。第二階段在工作800h或掘進(jìn)600m時(shí)，截割頭空隙內(nèi)已充滿煤巖塵，尾密封已失去密封作用，煤巖塵已開(kāi)始傷害伸縮部?jī)?nèi)部結(jié)構(gòu)。第三階段截割部密封被完全攻破，截割部部發(fā)熱異常，出現(xiàn)異響，逐步無(wú)法轉(zhuǎn)動(dòng)。

只有把伸縮部與截割頭連接位置有效的保護(hù)起來(lái)，并且保證有效的相對(duì)旋轉(zhuǎn)，把機(jī)械傳動(dòng)的部位與煤巖塵有效的隔絕開(kāi)來(lái)，保證有效的潤(rùn)滑和散熱，才能實(shí)現(xiàn)截割部長(zhǎng)期連續(xù)工作。

針對(duì)由于煤巖塵從截割頭尾部進(jìn)入伸縮部造成設(shè)備損壞這個(gè)根源，經(jīng)過(guò)反復(fù)思考和查閱資料，采用單方面的改進(jìn)無(wú)法滿足抑塵防護(hù)效果，在近四年的維修過(guò)程中逐漸積累了一些想法，經(jīng)過(guò)一次次的尺寸配合和樣品模擬制作，最終利用截割頭尾端與外噴霧之間的空間確定了抑塵防護(hù)裝置的外形尺寸。

（二）抑塵防護(hù)裝置主要原理和技術(shù)優(yōu)點(diǎn)。（1）增長(zhǎng)截割頭尾螺旋，在小于截割頭截割半徑的位置做連接法蘭，便于截割頭拆卸和與第二節(jié)延長(zhǎng)段連接。（2）分段對(duì)接滾筒技術(shù)，法蘭和浮動(dòng)油封的設(shè)計(jì)便于對(duì)接和檢修也保證了相對(duì)旋轉(zhuǎn)，留出調(diào)整尺寸，使抑塵防護(hù)裝置能適應(yīng)更多機(jī)型。（3）改進(jìn)外噴霧裝置，調(diào)整原有噴霧架的高度和外形，實(shí)現(xiàn)全方位噴灑，滅塵和冷卻效果更好。（4）依據(jù)刮板輸送機(jī)鏈輪結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)了抑塵防護(hù)裝置的相對(duì)旋轉(zhuǎn)密封結(jié)構(gòu)，利用浮動(dòng)油封減少摩擦發(fā)熱和噪聲，避免了伸縮保護(hù)筒的摩擦損傷。（5）抑塵防護(hù)護(hù)裝置與頂端密封共同形成一個(gè)密閉的油腔，加注適量齒輪油加速了伸縮內(nèi)筒各機(jī)構(gòu)摩擦起熱的熱傳遞。

四、抑塵防護(hù)裝置效果分析

對(duì)平禹一礦某采面機(jī)巷2000m巷道掘進(jìn)的跟蹤監(jiān)測(cè)和掘進(jìn)機(jī)升井檢查情況看，抑塵防護(hù)裝置有效的隔絕了煤巖塵與伸縮部的接觸，保護(hù)了伸縮內(nèi)部的構(gòu)件，保證了各部件的有效潤(rùn)滑，發(fā)揮了設(shè)備的最大效能。

平禹煤電公司各礦復(fù)雜的煤層分布和地質(zhì)條件，給綜掘、綜采設(shè)備帶來(lái)了嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)，采煤機(jī)、刮板輸送機(jī)、轉(zhuǎn)載機(jī)等都面臨相似的維檢問(wèn)題。抑塵防護(hù)裝置的成功應(yīng)用為解決相似條件下綜采、綜掘設(shè)備維修積累了資料和經(jīng)驗(yàn)，提供了新的方法和思路，具有積極的借鑒意義和推廣價(jià)值。

參考文獻(xiàn)：

[1] 錢(qián)明高.煤炭的科學(xué)開(kāi)采及有關(guān)問(wèn)題的討論[J].中國(guó)煤炭，2008，34（8）：5-10.