電牽引采煤機(jī)的優(yōu)化改進(jìn)及應(yīng)用

閆 丁

（山西西山煤電股份公司西曲礦運(yùn)輸四隊(duì)， 山西 古交 030200）

引言

相比于傳統(tǒng)的液壓牽引式采煤機(jī)，電牽引采煤機(jī)的運(yùn)行效果更好，工作狀態(tài)更穩(wěn)定，而且在運(yùn)行期間，由于牽引速度較大，采煤量大大提高，同時(shí)電牽引采煤機(jī)的維修工作簡單易行，不僅降低了工人的勞動(dòng)負(fù)擔(dān)，還減少了采煤機(jī)的維護(hù)成本，增加了煤礦企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益。就某礦來說，該礦原來每年的設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力為400萬t，而隨著機(jī)械化程度以及自動(dòng)化水平的提高，其生產(chǎn)能力目前達(dá)到了每年600萬t，此外經(jīng)過對技術(shù)及采煤設(shè)備的優(yōu)化改進(jìn)，該礦引進(jìn)了MG610/1400-WD型電牽引采煤機(jī)，通過使用該電牽引采煤機(jī)，礦井的產(chǎn)量得到了極大的提高，還增加了單個(gè)工作面的作業(yè)效率，極具經(jīng)濟(jì)價(jià)值。

1 電牽引采煤機(jī)在工作面的使用情況

該礦目前正在回采的工作面是沿著走向進(jìn)行長壁式開采，且開采工藝為綜合機(jī)械化開采，其中該工作面的運(yùn)輸及回風(fēng)順槽的支護(hù)形式為錨梁與錨網(wǎng)聯(lián)合支護(hù)，煤層的厚度為1.5～3.4 m，且在煤層的上方有偽頂存在，該偽頂?shù)膸r性為泥巖，厚度為0.9 m，整個(gè)工作面的推進(jìn)長度為1800 m，傾向長度為200 m。在該工作面回采期間應(yīng)用電牽引采煤機(jī)之后可以發(fā)現(xiàn)，其設(shè)備的性能和生產(chǎn)能力都得到了極大的提高，平均每天推進(jìn)16刀，且每次推進(jìn)的時(shí)間為50 min，不僅提高了割煤的效率，而且很好地適應(yīng)了斷層、夾矸等地質(zhì)條件的變化，同時(shí)創(chuàng)下了該礦的生產(chǎn)記錄，其單日產(chǎn)量最高達(dá)到了1.6414萬t，單月產(chǎn)量達(dá)到了34.2113萬t。但在長期的應(yīng)用過程中發(fā)現(xiàn)，該電牽引采煤機(jī)雖然給煤礦企業(yè)帶來了較大的經(jīng)濟(jì)效益，但也出現(xiàn)了一些故障及問題，比如截割頭油液泄露、滑靴磨損程度增大、變頻器出現(xiàn)故障以及采煤機(jī)工控機(jī)性能不穩(wěn)定等，影響了采煤機(jī)的正常使用，阻礙了產(chǎn)煤工作的穩(wěn)定有效進(jìn)行。

2 電牽引采煤機(jī)故障分析

2.1 行走箱頻繁更換

在日常使用過程中，由于采煤機(jī)使用頻繁，軸承的磨損程度較大，且井下工作人員未定期對行走箱進(jìn)行維修保養(yǎng)，導(dǎo)致油液不足，軸承燒壞，同時(shí)，行走箱滑靴的耐磨性較差，強(qiáng)度較低，經(jīng)常會(huì)發(fā)生磨損破壞的情況，再加上采煤機(jī)自身的重力作用，更加加劇了滑靴以及行走箱的摩擦損壞，此外滑靴在設(shè)計(jì)制造時(shí)未選擇耐磨性更好的復(fù)合材料，從而造成了行走箱的損壞，使行走箱的更換變得更為頻繁。就該礦而言，在對其工作面進(jìn)行開采的過程中，一共更換了3個(gè)滑靴，同時(shí)在對其進(jìn)行修復(fù)時(shí)，利用焊條進(jìn)行堆焊，當(dāng)修復(fù)面較大而修復(fù)材料又有限時(shí)，不僅浪費(fèi)了材料，還使得井下生產(chǎn)不能正常進(jìn)行。

2.2 搖臂鉸接銷軸斷裂及齒箱損壞

采煤機(jī)在進(jìn)行割煤作業(yè)的過程中，由于巖石巖性以及煤炭硬度等影響，其機(jī)身經(jīng)常會(huì)發(fā)生較大程度的振動(dòng)，同時(shí)搖臂也會(huì)發(fā)生上上下下的運(yùn)動(dòng)，當(dāng)機(jī)身振動(dòng)以及搖臂運(yùn)動(dòng)比較劇烈時(shí)，將采煤機(jī)的截割部與牽引部鉸接起來的銷軸上的螺母就會(huì)發(fā)生松動(dòng)，從而使鎖緊螺母的緊固作用失效，造成銷軸前后竄動(dòng)，如果檢修人員在進(jìn)行維修保養(yǎng)時(shí)沒有及時(shí)發(fā)現(xiàn)該問題，則容易導(dǎo)致此銷軸脫落。當(dāng)銷軸脫落時(shí)，由于牽引部與搖臂進(jìn)行連接的兩個(gè)中單耳座所承受的作用力增大，一旦作用力的大小超過耳座的核定能力時(shí)，就會(huì)使得耳座裂開，或者銷軸斷裂，從而影響搖臂的正常使用；其次在實(shí)際使用過程中發(fā)現(xiàn)，該采煤機(jī)的截割部在進(jìn)行采煤時(shí)，出現(xiàn)了油液泄露現(xiàn)象，同時(shí)在對其進(jìn)行檢修時(shí)發(fā)現(xiàn)，其浮動(dòng)密封裝置受損嚴(yán)重，已經(jīng)無法發(fā)揮其密封效果。通過對浮動(dòng)密封裝置的受損原因進(jìn)行分析后可知，由于采煤機(jī)自身構(gòu)造的特點(diǎn)，其滾筒與行星頭之間的空隙非常小，在割煤過程中，煤炭經(jīng)常會(huì)在這個(gè)地方發(fā)生堆積，且一些粒徑較小的煤粒會(huì)進(jìn)入到搖臂齒箱的內(nèi)部，一旦進(jìn)入齒箱內(nèi)，就很難清理出來，故這些煤粒會(huì)對浮動(dòng)密封裝置造成影響，導(dǎo)致油液泄露。此外與行星減速器配套使用的調(diào)心軸承的游隙較大，當(dāng)軸承向外竄出時(shí)，其距離經(jīng)常會(huì)超過浮動(dòng)量的正常值，從而導(dǎo)致浮動(dòng)環(huán)被破壞，齒箱受損。

2.3 工控機(jī)性能不佳

該電牽引采煤機(jī)的電氣系統(tǒng)在運(yùn)行過程中，其工控機(jī)的性能發(fā)揮不穩(wěn)定，時(shí)好時(shí)壞，這主要是由于兩個(gè)方面的原因引起的，其一是該工控機(jī)在使用過程中經(jīng)常發(fā)生故障，從而使得顯示屏白屏的次數(shù)非常多，一旦出現(xiàn)這種情況，只有將原有的工控機(jī)進(jìn)行更換，才能使其正常工作；其二是由于該工控機(jī)的散熱性能差導(dǎo)致的，由于采煤機(jī)往往會(huì)長時(shí)間的進(jìn)行工作，因此工控機(jī)的溫度通常都比較高，此時(shí)若散熱效果不好，極易導(dǎo)致線路故障以及停機(jī)等，從而影響井下生產(chǎn)的正常進(jìn)行；除此之外，當(dāng)工控機(jī)出現(xiàn)問題時(shí)，由于檢修條件的限制，工控機(jī)無法得到及時(shí)有效的處理，從而影響其性能的正常發(fā)揮。

2.4 截割電機(jī)受損

在對電牽引采煤機(jī)進(jìn)行設(shè)計(jì)制造時(shí)，由設(shè)計(jì)手冊可知，該采煤機(jī)的最小臥底量為0.435 m，而最大臥底量為0.554 m，但在實(shí)踐中發(fā)現(xiàn)，當(dāng)臥底量僅超過0.3 m時(shí)，其截割電機(jī)就會(huì)與齒條發(fā)生摩擦，從而使電機(jī)發(fā)生變形，并受到破壞；而且該電機(jī)使用的是水冷卻的結(jié)構(gòu)，在使用過程中常常會(huì)發(fā)生堵塞，影響其冷卻效果；另外由于井下空氣濕度以及井下水的影響，電機(jī)非常容易受潮，一旦電機(jī)受潮，絕緣性能就會(huì)下降，從而導(dǎo)致電機(jī)出現(xiàn)異常。

3 電牽引采煤機(jī)優(yōu)化改進(jìn)

3.1 對行走箱的優(yōu)化改進(jìn)

為了降低行走箱的磨損程度，減少行走箱的更換次數(shù)，必須采用耐磨性更好的材料來制作滑靴，以此增強(qiáng)滑靴的耐磨性，主要的改進(jìn)措施為：首先增加將滑靴的長度，在總受力大小不變的情況下，通過增大滑靴與齒軌之間的有效接觸面積來降低單位面積上滑靴所受到的作用力，避免采煤機(jī)發(fā)生脫軌；其次使用耐磨性更好的復(fù)合鋼板來制造滑靴，以提高滑靴的強(qiáng)度，減少滑靴的摩擦損失，延長滑靴的使用壽命，通過現(xiàn)場實(shí)際應(yīng)用可知，滑靴增加的長度為150mm，所選擇的耐磨性更好的鋼板其拉伸及屈服的最大強(qiáng)度為1700 MPa，最小強(qiáng)度為1200 MPa。

3.2 對搖臂的優(yōu)化改進(jìn)

為了有效防止銷軸的斷裂，必須對鉸接的鎖緊方式進(jìn)行優(yōu)化改進(jìn)，將原有的兩端鎖緊方式改為現(xiàn)在一端鎖緊，一端固定的方式，此種方式可以更好地避免銷軸發(fā)生竄動(dòng)，防止銷軸脫落，且便于井下工人對其進(jìn)行維護(hù)；同時(shí)為了減少油液的泄露，將原來的浮動(dòng)密封環(huán)改為了密封性更好的芝加哥密封環(huán)，并使用了雙列推力軸承，增設(shè)了一個(gè)調(diào)心軸承，在減少游隙間距的同時(shí)，更準(zhǔn)確地對軸承進(jìn)行定位，從而減少軸承的磨損和行走箱的油液泄露。

3.3 對工控機(jī)的優(yōu)化改進(jìn)

由采煤機(jī)電氣系統(tǒng)中工控機(jī)故障的原因分析可知，該采煤機(jī)的工控機(jī)性能不穩(wěn)定主要是由于溫度過高、散熱較差以及白屏現(xiàn)象過于頻繁所引起的，這說明工控機(jī)的本身存在著某種不可逆的缺陷，從而導(dǎo)致工控機(jī)性能不穩(wěn)定，因此為了確保工控機(jī)可以正常使用，應(yīng)該從設(shè)計(jì)上進(jìn)行改進(jìn)，具體的改進(jìn)方式為，將原來工控機(jī)的機(jī)型改為軍用機(jī)型，以增加其穩(wěn)定性，同時(shí)為了改善工控機(jī)的散熱效果，應(yīng)增設(shè)散熱裝置，可以采用風(fēng)冷裝置，也可以采用水冷裝置。

3.4 對截割電機(jī)的優(yōu)化改進(jìn)

為了避免截割電機(jī)與齒條發(fā)生摩擦，防止截割電機(jī)的損壞，應(yīng)對搖臂與牽引部的聯(lián)接塊進(jìn)行優(yōu)化改進(jìn)，或者將原來所使用的直搖臂改為彎搖臂，通過此種改進(jìn)方式，可以有效預(yù)防截割電機(jī)與齒條之間發(fā)生直接接觸，同時(shí)減少了截割電機(jī)的磨損；其次為了增強(qiáng)截割電機(jī)的散熱效果，將原來的冷卻水道改為了老塘側(cè)端頭進(jìn)水方式，并且增設(shè)了密封裝置，以避免冷卻水進(jìn)入到電機(jī)內(nèi)部，使電機(jī)受潮，影響電機(jī)的正常使用；另外井下采煤工作面常常會(huì)發(fā)生滲水現(xiàn)象，在這種情況下，為了防止工作面淋水落到電機(jī)上，降低電機(jī)的絕緣性能，在電機(jī)進(jìn)線的喇叭嘴處采用了防護(hù)隔離措施；一旦電機(jī)的水路系統(tǒng)在運(yùn)行過程中發(fā)生了堵塞，不能用高壓水對電機(jī)進(jìn)行沖洗，同時(shí)在一刻鐘內(nèi)禁止停水，以確保電機(jī)可以充分散熱，在避免電機(jī)受潮的同時(shí)，防止電機(jī)絕緣性能的下降。

4 優(yōu)化改進(jìn)效果分析

對該電牽引采煤機(jī)進(jìn)行上述優(yōu)化改進(jìn)，并將其應(yīng)用于實(shí)際礦井中可知，其優(yōu)化效果明顯，且事故發(fā)生的可能性大大減小，主要表現(xiàn)在：行走箱的更換次數(shù)降低，由原來的5次改為了現(xiàn)在的1次，不僅減少了材料的浪費(fèi)，還降低了維修成本；搖臂鉸接銷軸斷裂的次數(shù)由原來的2次變成了現(xiàn)在的不斷裂，且齒箱損壞也不再發(fā)生；工控機(jī)的性能逐漸穩(wěn)定，白屏次數(shù)減少；同時(shí)截割電機(jī)的損壞次數(shù)也由5次變?yōu)榱?次，故障率顯著降低。

5 結(jié)論

某礦通過MG610/1400-WD型對電牽引采煤機(jī)的滑靴長度增加了150mm，選擇了耐磨性更好的鋼板，確定了一端固定、一端鎖緊的鉸接銷軸連接方式，并更換了密封性更好的芝加哥浮動(dòng)環(huán)，采用了軍用工控機(jī)機(jī)型，同時(shí)改進(jìn)了截割電機(jī)的冷卻方式，增設(shè)了密封裝置以及淋水保護(hù)。該采煤機(jī)的穩(wěn)定性和可靠性大大提高，不僅降低了事故發(fā)生的概率，而且減少了設(shè)備維修保養(yǎng)的費(fèi)用，保證了井下采煤工作的正常有序進(jìn)行。