采煤機破碎機構(gòu)機械保護裝置改進設(shè)計

鄧 娟 喬禹寧 陳曉旭

(西安煤礦機械有限公司，陜西 西安 710201)

現(xiàn)有大采高采煤機在井下使用過程中，通過搖臂帶動滾筒做上下擺動，可實現(xiàn)對煤壁的切割作業(yè)。作業(yè)過程中，在采煤機上方會伴隨有大塊煤掉落，此大塊煤會堵塞在采煤機過煤口前端，從而導(dǎo)致煤流無法正常通過采煤機，影響開采效率，嚴重時候還可能會導(dǎo)致采煤機、運輸機等工作面設(shè)備受損停機，嚴重制約煤礦開采效率。這時就需要在采煤機機尾側(cè)安裝破碎裝置對大塊煤進行破碎操作。破碎機構(gòu)通過其內(nèi)部的傳動機構(gòu)，主要靠行星減速機構(gòu)進行傳動，由于在破碎大塊煤時候有時會出現(xiàn)負載過大情況，為防止行星機構(gòu)出現(xiàn)損壞，需要安裝機械保護裝置。當機械保護裝置發(fā)生損壞時，就需要快速更換，但現(xiàn)有的機械保護裝置在拆裝時工人需在煤壁側(cè)操作，危險性大且費時費力；且需更換太陽輪，無形中增加成本。在此提出一種機械保護裝置的改進辦法，以此提高采煤機的工作效率。

1 工作原理及隱患

1.1 保護裝置的工作原理

在破碎機構(gòu)的內(nèi)部，主要是通過一級行星機構(gòu)來傳遞扭矩，由于破碎機構(gòu)在破碎大塊煤過程中，時常會出現(xiàn)負載過大情況，導(dǎo)致傳動系統(tǒng)過載損壞?，F(xiàn)有破碎機構(gòu)通常都是在行星機構(gòu)的太陽輪上設(shè)置一處剪切槽(如圖1 所示)，太陽輪外花鍵與破碎電機直接聯(lián)接。

圖1 太陽輪結(jié)構(gòu)

當系統(tǒng)過載時，太陽輪沿剪切槽處斷裂，以此保護整個傳動系統(tǒng)，減少損失。太陽輪安裝于破碎機構(gòu)內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖2 所示。

1.2 隱患分析

當外部載荷過大時，太陽輪在剪切槽處發(fā)生斷裂，就需要工人拆開破碎裝置的蓋板來進行更換。需要將行星機構(gòu)完全取出后才能進行更換，會造成工人的費時費力且成本上升，同時在操作時工人需站在煤壁側(cè)位置，工人的受傷風險大大增加，嚴重影響采煤機的開采效率。

2 機械保護裝置改進辦法

2.1 技術(shù)方案

根據(jù)最初的機械保護裝置的隱患進行研究，分析工人的費時費力、成本和受傷風險三個問題，對太陽輪的機械保護裝置進行改進設(shè)計：

2.1.1 根據(jù)工人費時費力這個問題進行研究，主要從減少拆裝蓋板這個點入手，由于最初的機械保護裝置是與行星減速器直接相連，就需要先拆蓋板再將行星減速器取出，之后才可以進行相應(yīng)的更換?，F(xiàn)主要辦法是將機械保護裝置的拆裝置于老塘側(cè)位置，就大幅度減少蓋板的拆裝，不需要將行星減速器取出，即可完成更換，省去不少的人力物力。

2.1.2 再根據(jù)更換成本進行研究，最初的機械保護裝置設(shè)計在太陽輪上，一旦出現(xiàn)過載斷裂，就需要更換太陽輪，這樣設(shè)備的正常維護成本就大大增加?，F(xiàn)主要辦法是將太陽輪拆分為兩個零件，即太陽輪和扭矩軸，如圖3、4 所示。

圖3 新太陽輪

圖4 扭矩軸

兩者通過內(nèi)外花鍵聯(lián)接，將原設(shè)計于太陽輪上的剪切槽設(shè)計在扭矩軸上，這樣，當系統(tǒng)出現(xiàn)過載時，扭矩軸從剪切槽處斷裂，太陽輪不會損壞，在更換時只需要更換扭矩軸，太陽輪還可以繼續(xù)使用，無需更換，相比扭矩軸和太陽輪的成本，該問題得到解決。

2.1.3 最后根據(jù)工人的受傷風險進行研究，工人在拆裝機械保護裝置時，就需要工人站在行星頭與破碎滾筒的位置處進行操作，這個方向正好處于煤壁側(cè)，液壓支架的保護范圍較小，在拆裝過程中就有較大的受傷風險，且空間狹小，工人操作時勞動強度大，費時費力?，F(xiàn)主要辦法是改變工人的拆裝位置，將機械保護裝置安裝于老塘側(cè)位置，工人只需站在液壓支架內(nèi)進行操作，操作空間大，工人活動自由，可減少工人受傷的風險。

對以上三個問題研究分析，圖5 為改進后的機械保護裝置安裝示意圖，解決費時費力、成本和受傷風險這三個問題。

圖5 改進后的機械保護裝置安裝示意圖

2.2 使用效果

通過對機械保護裝置的改進設(shè)計，新的設(shè)計方案已經(jīng)在MG1000/2550-GWD 機型中得到使用，并成功在陜蒙礦區(qū)中投入使用。從最初的拆裝機械保護裝置時間2 個小時，到現(xiàn)在拆裝時間0.5 個小時，時間大大縮短；從最初的更換成本1326.59元，到現(xiàn)在936.89 元，成本大幅度減少；工人的受傷風險大幅度降低。從使用情況來分析，有效的解決了保護裝置的問題，提高采煤機的工作效率。下一步，根據(jù)實際情況，可將該改進方案繼續(xù)推廣至其他大采高機型的破碎機構(gòu)中。

3 結(jié)論

通過對采煤機破碎裝置中內(nèi)部傳動機構(gòu)的機械保護裝置改進設(shè)計，有效的解決機械保護裝置余留的問題，拆裝時間從2個小時降到0.5 個小時，更換成本從1326.59 元降到936.89 元，受傷風險大幅度降低。從數(shù)字大小來分析，都降低了至少30%，達到預(yù)期的改進辦法，提高大采高采煤機的工作效率。