仲 偉, 張周平, 雒煥禎, 謝世棋, 羅 鳴, 高澤民
(金川集團股份公司, 甘肅 金昌 737100)
SPM4210型移動式混凝土噴射機組簡稱濕噴臺車(如圖1所示),是由德國普茨邁斯特公司生產(chǎn)的當(dāng)前先進的礦用噴射混凝土臺車,某礦山公司目前在用2臺,該臺車適合中小型隧道,它的噴涂臂提供10 m的噴涂距離。雙電纜和無線比例遙控器,除了調(diào)節(jié)20 m3/h的混凝土流量和調(diào)整添加量外,還可以輕松操控手臂的運動。
圖1 SPM4210設(shè)備示意圖
SPM4210濕噴臺車帶有加強的噴射臂(如圖2所示),垂直高度可達10 m;1臺普茨邁斯特雙活塞泵,最大生產(chǎn)能力20 m3/h。1套相應(yīng)的遙控裝置,可以手動或無線操作,可方便地控制大臂、混凝土噴射量和調(diào)節(jié)外加劑摻量。SPM4210系統(tǒng)具有最新技術(shù)的機軸和加強的旋轉(zhuǎn)系統(tǒng),適用于惡劣工況條件。
機箱內(nèi)置空氣壓縮機安裝在設(shè)備上的普茨邁斯特混凝土泵,保證了磨損部件的高性能、低脈動和長壽命。比例遙控可完全調(diào)節(jié)混凝土產(chǎn)量,并可調(diào)整預(yù)先設(shè)定的添加劑用量,以應(yīng)對井下工作條件的變化。同步加料器泵配有與混凝土流量成比例的自動加藥裝置,保證了噴射精度和質(zhì)量。重型底盤與最先進的車軸和加強車軸系統(tǒng)提供了巨大的機動性。
SPM4210濕噴臺車是目前世界上井下砼濕噴技術(shù)最前端的設(shè)備,完全取代原有的噴漿機等設(shè)備,SPM4210濕噴臺車高效率,低能耗,省工、省料,降低污染,操作簡單,操作面廣,是井下巷道快速掘進最合適的設(shè)備。
SPM4210濕噴臺車的五邊形大截面液壓伸縮臂(如圖3所示),平穩(wěn)而堅固,結(jié)合整體式鋼結(jié)構(gòu)底架,讓臂架動作非常平穩(wěn),真正實現(xiàn)“指哪打哪”;噴頭部分由3個馬達分別驅(qū)動,圍繞臂架360°旋轉(zhuǎn),240°擺動噴涂,業(yè)界盲區(qū)最小,反應(yīng)靈敏,施工定位更簡單;混凝土泵專為噴涂設(shè)計,保證了高性能、低震動和易損件的長壽命,效率獨一無二;智能的操作系統(tǒng)與極低的混凝土回彈率,降低了操作手的勞動強度;嚴(yán)格控制的粉塵污染為操作手提供了健康的作業(yè)環(huán)境[1]。
圖2 SPM4210井下工作圖
圖3 SPM4210大臂水平及垂直工作范圍示意圖
SPM4210濕噴臺車的S閥擺塊安裝于S-擺管閥中,如圖4所示,混凝土泵缸及料斗。
工作中當(dāng)混凝土注入料斗后,此時S-擺管閥讓開吸料的泵缸口,泵的活塞向后運動,混凝土被吸入混凝土缸;接著S-擺管閥的S閥擺塊擺動,使S-擺管閥出口端與輸送管聯(lián)接,然后活塞向前運動,將缸內(nèi)混凝土推出送入輸送管,這樣,混凝土通過S-擺管閥、彎管將混凝土送入輸送管,完成單個混凝土泵缸的一個工作過程。
為保證泵送的連續(xù)性,安裝有兩個混凝土泵缸,通過一個活塞在抽吸行程中,轉(zhuǎn)換S-擺管閥位置,另一混凝土缸通過S-擺管閥繼續(xù)泵送混凝土。這樣,交替運行的兩個泵缸使得混凝土連續(xù)泵送。
如圖5所示,為SPM4210濕噴臺車原裝S閥擺塊,井下現(xiàn)場SPM4210濕噴臺車工作時突發(fā)故障,無法噴漿,停車檢查,打開部件發(fā)現(xiàn)系S閥擺塊上內(nèi)花鍵磨損,花鍵齒磨齊根磨禿,導(dǎo)致S-擺管閥不工作,致使混凝土不能連續(xù)輸送。
1.彎管 2.S-擺管閥 3.混凝土泵缸 4.混凝土泵活塞 5.冷卻水箱 6.液壓油缸圖4 混凝土泵缸工作示意簡圖
圖5 原裝S閥擺塊示意圖
當(dāng)時沒有庫存?zhèn)浼M口設(shè)備備件計劃上報需三個月才能到貨,影響濕噴工作。
如圖6所示,找到并拆除原二期廢棄濕噴臺車S閥擺塊,經(jīng)實測,外形尺寸能夠滿足使用,不同的是,新S閥內(nèi)孔傳動聯(lián)接方式是花鍵聯(lián)接,但老S閥擺塊內(nèi)孔是六邊形,新S閥擺塊內(nèi)孔傳動聯(lián)接方式是花鍵齒。老S閥擺塊內(nèi)孔傳動聯(lián)接方式是六角形。
圖6 廢棄濕噴臺車S閥擺塊示意圖
如圖7測量得,老S閥擺塊內(nèi)孔對角線尺寸為36 mm,新S閥擺塊內(nèi)孔花鍵齒齒頂圓直徑為37.5 mm,這樣,把老S閥擺塊六角形內(nèi)孔改成新S閥擺塊花鍵內(nèi)孔,老S閥擺塊剛好有加工余量,滿足改造尺寸要求,安排對老S閥擺塊內(nèi)孔六角形進行改造為新閥擺塊的花鍵齒,經(jīng)外委插齒,安裝后完全滿足新濕噴臺車使用,這樣就將因缺少備件影響降到了最低。
圖7 新舊S閥擺塊內(nèi)孔結(jié)構(gòu)尺寸簡圖
改造后的S閥擺塊在新臺車上已使用近1年,仍然使用良好,說明了此次改造還是比較成功的[2]。
SPM4210濕噴臺車工作端俗稱“眼鏡蛇”噴射頭,有軸向和縱向兩個旋轉(zhuǎn)馬達,軸向旋轉(zhuǎn)馬達可360°旋轉(zhuǎn)(如圖8所示),縱向旋轉(zhuǎn)馬達可240°旋轉(zhuǎn)(如圖9所示)。在實際使用過程中,兩個馬達油管經(jīng)常有刮碰造成油管對絲彎曲變形甚至斷裂造成漏油影響使用,嚴(yán)重時甚至導(dǎo)致軸向旋轉(zhuǎn)馬達油缸報廢。
圖8 軸向旋轉(zhuǎn)馬達工作范圍示意圖
圖9 縱向旋轉(zhuǎn)馬達工作范圍示意圖
經(jīng)現(xiàn)場比對,發(fā)現(xiàn)是軸向旋轉(zhuǎn)馬達的油管接頭與縱向旋轉(zhuǎn)馬達連接座剮蹭(如圖10所示),導(dǎo)致油管及接頭變形甚至斷裂造成漏油,發(fā)生在縱向旋轉(zhuǎn)馬達旋轉(zhuǎn)時剛好碰上。是原濕噴臺車設(shè)備設(shè)計時沒有留下足夠的間隙,詢問廠家后得到證實。只能自行改裝,調(diào)大間隙后使用。
圖10 軸向旋轉(zhuǎn)馬達的油管接頭與縱向旋轉(zhuǎn)馬達連接座剮蹭簡圖
重新加工制作油管接頭,同時降低新加工接頭高度(如圖11所示),增加兩個旋轉(zhuǎn)馬達交叉時軸向旋轉(zhuǎn)馬達的油管與縱向馬達連接架之間的空隙,避免兩個馬達油管的碰撞。為保證螺紋強度及進行可靠密封,在油管接頭加工后對螺紋進行淬火處理,并用對應(yīng)的板牙對螺紋進行處理,保證絲扣,并剔除螺紋上的毛刺,以保證高強度下的螺紋聯(lián)接緊固可靠。
圖11 油管接頭改造前后示意圖
改造后的油管接頭安裝到濕噴臺車對應(yīng)的旋轉(zhuǎn)馬達上后,試車運行,噴射頭分別和同時進行兩個方向的轉(zhuǎn)動,都未發(fā)生剮蹭,轉(zhuǎn)動自如(如圖12所示)。這樣,通過對旋轉(zhuǎn)馬達上油管接頭尺寸的改動,完全解決了原兩個馬達油管刮碰,順利解決了濕噴臺車旋轉(zhuǎn)馬達旋轉(zhuǎn)空間位置剮蹭問題。
圖12 軸向旋轉(zhuǎn)馬達的油管接頭與縱向旋轉(zhuǎn)馬達連接座剮蹭解決示意圖
SPM4210濕噴臺車大臂分4部分構(gòu)成(如圖13所示),為抽插式結(jié)構(gòu)滑動聯(lián)接,滑動聯(lián)結(jié)為滑塊在滑軌上滑動,滑塊由埋頭螺栓固定在每節(jié)大臂滑道的兩端,每個端頭分別對稱固定安裝有兩個相同的滑塊,以保證滑塊受力均勻,防止滑塊發(fā)生單邊偏磨,以免影響設(shè)備工作精度和設(shè)備使用周期[3]。
如圖14所示滑塊外形結(jié)構(gòu)有兩種,其中單孔的有4種尺寸,加上雙孔的共有5種滑塊。為進口尼龍材質(zhì)。
圖13 SPM4210濕噴臺車大臂結(jié)構(gòu)示意圖
圖14 大臂滑塊外形結(jié)構(gòu)示意圖
SPM4210濕噴臺車為整車進口設(shè)備,備件價格高且進貨周期長,而大臂滑塊為易損件,需經(jīng)常調(diào)整更換,由于上述原因,常因滑塊備件跟不上導(dǎo)致設(shè)備停用,為此,我們對滑塊進行實物測繪后,用國產(chǎn)尼龍材質(zhì)加工制作,并安裝道濕噴臺車大臂上試用,使用效果良好,使用周期接近原進口件的60%~70%,根據(jù)試用情況,我們在實際生產(chǎn)中安排進口滑塊與自制滑塊交錯使用,避免因滑塊備件跟不上導(dǎo)致設(shè)備停用的情況,同時對備件進行了國產(chǎn)化改造,降低了備件費用。
濕噴臺車在砼進料倉口格篩處設(shè)置有振動器(如圖19所示),振動器與篩格栓接在一起,它搖動篩格從而防止堵塞,尤其是遇到混凝土稠度較高的情況。振動器為電動振動器,通過配電盤控制。
1.格篩 2.振動器 3.電纜圖15 振動器安裝示意圖
在實際工作中,我們發(fā)現(xiàn)振動器的振動電機頻繁燒損,而振動器因電機燒損停止工作會導(dǎo)致格篩下料不暢,下料速度慢且下料量少,直接影響濕噴臺車的噴料量,嚴(yán)重時只能停機處理,同時,因振動器不振動減少格篩下料量,導(dǎo)致正常速凝劑的配比與濕噴的混凝土的量無法正常,達不到正常的配比,直接影響濕噴質(zhì)量。
在井下工作現(xiàn)場,我們跟班作業(yè)發(fā)現(xiàn),當(dāng)混凝土罐車給濕噴臺車料倉下料過程中,混凝土?xí)粩酁R到振動器外殼,隨著多班作業(yè),振動器外殼附著的混凝土越積越多,直接導(dǎo)致振動器負載過大,而導(dǎo)致振動電機因長期超負荷發(fā)熱而燒損。
如圖16所示,我們給振動器外部加裝一個防護罩,以防止工作時混凝土濺到振動器外表面上,同時還不影響振動器正常的工作效率,其外罩的清理非常方便,可直接將外罩拆除下來清理。
圖16 振動器加裝防護罩示意圖
振動器防護罩由底板和上罩構(gòu)成,上罩與底板做成合頁結(jié)構(gòu)聯(lián)結(jié),上罩可轉(zhuǎn)動翻開,底板和上罩分別用10 mm和3 mm鋼板制作,上罩采取直接沖壓成型,以保證整體結(jié)構(gòu)的強度,防止工作時受壓變形,同時,沖壓后的光滑表面便于清理。
經(jīng)過現(xiàn)場使用,濕噴臺車的振動器使用正常,再未發(fā)生振動器之振動電機因負荷過大發(fā)熱而燒損的情況,改造效果非常良好,保證了設(shè)備穩(wěn)定正常運行。
濕噴臺車在井下噴漿作業(yè)時,操作人員在靠近待噴漿面的附近位置遙控操作作業(yè),此時操作人員不在臺車上,依靠遙控器(如圖17所示)操作臺車噴漿作業(yè),這樣操作人員視線清晰,操作無遮擋,便于現(xiàn)場作業(yè)。同時,遙控作業(yè)操作先進,操作簡單、集中、一目了然,并且人員更容易適應(yīng)井下現(xiàn)場工況,降低了操作人員的勞動強度。
圖17 遙控器示意圖
在井下一處巷道顛簸行車中遙控器失落被擠碎,檢查后無法修復(fù),濕噴臺車失去現(xiàn)場工作操控,聯(lián)系供貨商,新遙控器進口需半年時間,且費用昂貴,濕噴臺車只能停車等待遙控器到貨,直接影響井下掘進巷道濕噴作業(yè)工程進度。
我們找到一個國產(chǎn)設(shè)備上類似的有線操控器外殼,又購進萬向手柄、按鈕及電氣控制元件,并利用現(xiàn)有的通訊電纜,然后對該有線操控器按原濕噴臺車遙控器內(nèi)部結(jié)構(gòu)進行組裝,組裝后具有的操控功能可完全滿足濕噴臺車遙控器具備的操控功能,為此,我們將該有線操控器與濕噴臺車主控系統(tǒng)有線聯(lián)接,比對原有的操控功能一一調(diào)試,待全部功能調(diào)試完成,直接進行濕噴作業(yè)試車調(diào)試,獲得成功,至此,濕噴臺車又開始恢復(fù)正常濕噴作業(yè),待新遙控器到貨使用后,該有線操控器即可作為備用的操控器,消除遙控器故障對濕噴臺車工作影響[4-5]。
通過井下現(xiàn)場SPM4210濕噴臺車故障處理,使臺車使用狀況更加穩(wěn)定,人員操作和維修都容易上手,車輛故障減少,降低設(shè)備對井下掘進生產(chǎn)的影響。目前,該礦山公司已有2臺SPM4210濕噴臺車在井下進行濕噴作業(yè),工作狀況都較為平穩(wěn)。