SL-500 型采煤機(jī)拖纜機(jī)構(gòu)的優(yōu)化

賈 恒

（大同煤礦集團(tuán)馬道頭煤業(yè)有限責(zé)任公司，山西 左云 037104）

馬道頭煤業(yè)SL-500 型采煤機(jī)在綜采作業(yè)過程中需要不斷地變換截割狀態(tài)，需要反復(fù)地拖動(dòng)電纜?，F(xiàn)有的拖纜保護(hù)裝置由于結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原因，在運(yùn)行過程中存在著夾板偏移量大、轉(zhuǎn)接困難、拖纜機(jī)構(gòu)使用壽命低、纏線等問題。本文針對馬道頭煤業(yè)井下采煤機(jī)拖纜裝置在使用過程中暴露出的問題進(jìn)行了優(yōu)化設(shè)計(jì)，根據(jù)在馬道頭煤業(yè)井下的實(shí)際應(yīng)用表明，優(yōu)化后的拖纜裝置具有結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性好、靈活性高的優(yōu)點(diǎn)，目前已經(jīng)在馬道頭煤業(yè)井下多個(gè)采煤機(jī)上進(jìn)行了應(yīng)用，顯著提升了拖纜裝置的工作穩(wěn)定性和使用壽命。

1 拖纜裝置結(jié)構(gòu)及問題

馬道頭煤業(yè)SL-500 型采煤機(jī)的拖纜裝置主要由夾板、回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)、定位機(jī)構(gòu)等組成，在使用過程中將電纜設(shè)置到拖纜機(jī)構(gòu)的夾板內(nèi)，隨著采煤機(jī)的運(yùn)行夾板不斷地調(diào)整轉(zhuǎn)接狀態(tài)，避免電纜發(fā)生纏繞、扭曲等，保證電纜在反復(fù)折彎時(shí)的完整性和使用壽命。

SL-500 型采煤機(jī)的拖纜裝置由于結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的原因，夾板在使用過程中經(jīng)常夾傷電纜，導(dǎo)致電纜的破損和扭曲。為了避免拖纜裝置滑動(dòng)損壞電纜，馬道頭煤業(yè)井下機(jī)電科在拖纜機(jī)構(gòu)處設(shè)置了兩名專業(yè)的工人，用扎帶、緊固套等對電纜進(jìn)行固定，避免被拉壞。同時(shí)，夾板的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度不足，磨損嚴(yán)重，需要頻繁地停機(jī)更換。在拖纜裝置上也沒有設(shè)計(jì)過載保護(hù)機(jī)構(gòu)，當(dāng)采煤機(jī)出現(xiàn)大角度的截割作業(yè)時(shí)極易導(dǎo)致夾板的折斷，不僅極大地影響了煤礦井下綜采效率而且對綜采作業(yè)安全造成了較大的隱患。因此在對現(xiàn)有拖纜裝置損壞現(xiàn)象和原因進(jìn)行分析的基礎(chǔ)上，制定了拖纜裝置結(jié)構(gòu)改善方案，提升使用的穩(wěn)定性。SL-500 型采煤機(jī)拖纜裝置結(jié)構(gòu)如圖1。

2 拖纜裝置伸縮機(jī)構(gòu)的優(yōu)化

拖纜裝置的伸縮機(jī)構(gòu)主要是用于拖拽電纜。原有拖纜機(jī)構(gòu)上的拖纜架和導(dǎo)軌采用了銷接結(jié)構(gòu)，在長期工作時(shí)極易出現(xiàn)脫落，同時(shí)由于伸縮機(jī)構(gòu)的動(dòng)力油缸經(jīng)常出現(xiàn)油液污染，傳統(tǒng)的接近開關(guān)極易受到影響，導(dǎo)致監(jiān)測精度降低。馬道頭煤業(yè)提出將拖纜架和導(dǎo)軌更改為焊接結(jié)構(gòu)，同時(shí)在連接位置增加長約50 mm 的加強(qiáng)筋，避免在焊接處產(chǎn)生應(yīng)力集中；將動(dòng)力油缸內(nèi)的傳感器更改為磁性接近開關(guān)傳感器[1-2]，提升對行程監(jiān)控的精確性和靈敏性，滿足對拖纜裝置伸縮機(jī)構(gòu)精確調(diào)整的控制需求。優(yōu)化后的伸縮機(jī)構(gòu)整體結(jié)構(gòu)如圖2。

圖1 拖纜裝置結(jié)構(gòu)示意圖

圖2 伸縮機(jī)構(gòu)示意圖

3 拖纜裝置轉(zhuǎn)動(dòng)臂優(yōu)化

拖纜裝置的轉(zhuǎn)動(dòng)臂主要用于調(diào)整拖纜時(shí)的高度，由機(jī)架、驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)、轉(zhuǎn)臂等構(gòu)成。馬道頭煤業(yè)井下拖纜裝置現(xiàn)有的轉(zhuǎn)動(dòng)臂采用了液控雙回路驅(qū)動(dòng)，整體結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜，極易出現(xiàn)卡死現(xiàn)象。在對轉(zhuǎn)動(dòng)臂結(jié)構(gòu)和工作流程進(jìn)行分析后，提出了一種新的液控單回路驅(qū)動(dòng)結(jié)構(gòu)，在簡化控制回路結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上提升了工作可靠性。為了確保單回路驅(qū)動(dòng)穩(wěn)定性，將機(jī)架和轉(zhuǎn)臂連接機(jī)構(gòu)由銷接更改為了轉(zhuǎn)軸連接，避免了單回路驅(qū)動(dòng)下調(diào)整角過大導(dǎo)致的卡死現(xiàn)象。在轉(zhuǎn)動(dòng)臂運(yùn)行過程中，將原先的拖拽鏈更改為高強(qiáng)度聚合尼龍繩[3]，在保證拖拽可靠性的基礎(chǔ)上降低了拖拽重量，減少了運(yùn)行過程中的摩擦，提升了拖纜輪的使用壽命。優(yōu)化后的拖纜裝置轉(zhuǎn)動(dòng)臂機(jī)構(gòu)如圖3。

圖3 轉(zhuǎn)動(dòng)臂機(jī)構(gòu)示意圖

4 過載保護(hù)裝置優(yōu)化

由于煤礦井下工作環(huán)境惡劣，拖纜裝置在運(yùn)行過程中經(jīng)常出現(xiàn)卡死現(xiàn)象，此時(shí)若繼續(xù)調(diào)整電纜的位置，將導(dǎo)致夾板承受巨大的調(diào)整拉力，使夾板受力斷裂，進(jìn)而造成電纜被扯斷等異常，嚴(yán)重影響煤礦井下綜采作業(yè)安全和效率。拖纜機(jī)構(gòu)的過載保護(hù)裝置能夠在承受過大的載荷時(shí)及時(shí)脫開，避免纜槽受力折斷。過載保護(hù)裝置主要包括拖纜架、保護(hù)銷等。在實(shí)際工作過程中將電纜用保護(hù)銷固定在滑板上，滑板可以在拖纜架上滑動(dòng)，在兩旁固定有導(dǎo)向座避免出現(xiàn)跑偏。為了增加夾板受力時(shí)的可靠性，將傳統(tǒng)的鑄造夾板更改為了高強(qiáng)度鋼夾板，在夾板的外側(cè)設(shè)置有尼龍保護(hù)層[4]，降低在運(yùn)行過程中的磨損，提高結(jié)構(gòu)強(qiáng)度。整個(gè)過載保護(hù)裝置結(jié)構(gòu)如圖4。

圖4 保護(hù)裝置結(jié)構(gòu)示意圖

5 應(yīng)用效果分析

該新型采煤機(jī)拖纜機(jī)構(gòu)在馬道頭煤業(yè)SL-500 型采煤機(jī)上投入使用以來，根據(jù)實(shí)際監(jiān)測，優(yōu)化前拖纜裝置運(yùn)行時(shí)的最大應(yīng)力集中為104.78 MPa，優(yōu)化后拖纜裝置在運(yùn)行時(shí)的最大應(yīng)力集中為70.62 MPa，比優(yōu)化前降低了67.4%。優(yōu)化前拖纜裝置夾板在運(yùn)行時(shí)最大變形量約為3.6 mm，優(yōu)化后拖纜裝置夾板在運(yùn)行時(shí)最大變形量約為2.6 mm，比優(yōu)化前降低了71.4%。在5 個(gè)月的使用過程中發(fā)生了2 次受力過大導(dǎo)致的保護(hù)裝置動(dòng)作現(xiàn)象，影響綜采作業(yè)時(shí)間1.2 h，未出現(xiàn)電纜破損和拉裂異常，對生產(chǎn)效率的影響降低了96.4%，顯著提升了煤礦井下采煤機(jī)運(yùn)行的穩(wěn)定性和安全性。

6 結(jié)論

針對馬道頭煤業(yè)井下采煤機(jī)拖纜機(jī)構(gòu)所存在的夾板偏移量大、轉(zhuǎn)接困難、拖纜機(jī)構(gòu)使用壽命低、纏線等問題，對拖纜裝置的過載保護(hù)裝置、轉(zhuǎn)接裝置等進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，根據(jù)在馬道頭煤業(yè)的實(shí)際應(yīng)用表明：

（1）馬道頭煤業(yè)原脫纜裝置夾板強(qiáng)度不足、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)不合理是導(dǎo)致其在運(yùn)行中頻繁出現(xiàn)斷裂、纏線的主要原因；

（2）優(yōu)化后拖纜裝置在運(yùn)行時(shí)的最大應(yīng)力集中比優(yōu)化前降低了67.4%，最大變形量比優(yōu)化前降低了71.4%，對生產(chǎn)效率的影響降低了96.4%，顯著提升了運(yùn)行安全性。