梁海陽(yáng)　宗德明　呂清勝

摘要：在現(xiàn)代化生產(chǎn)過(guò)程中，煤礦綜采工作面最重要的機(jī)械設(shè)備是采煤機(jī)。延長(zhǎng)采煤機(jī)的使用壽命，提高其利用率，從而提高經(jīng)濟(jì)效益與社會(huì)效益成為當(dāng)務(wù)之急。隨著綜采工作面設(shè)計(jì)長(zhǎng)度的增加，為了保證采煤機(jī)發(fā)揮最大效能，應(yīng)對(duì)其進(jìn)行升級(jí)改造，確定技術(shù)升級(jí)改造方案，實(shí)施后效果很好。

關(guān)鍵詞：采煤機(jī)；技術(shù)升級(jí)；密封性能；強(qiáng)化；綜采工作面；機(jī)械設(shè)備

中圖分類號(hào)：TD421 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1009-2374（2014）34-0134-03

1 項(xiàng)目實(shí)施背景

徐礦集團(tuán)新疆天山礦業(yè)有限公司俄霍布拉克煤礦在1108綜采工作面回采時(shí)，該工作面長(zhǎng)度為180m，采高為3.2m，每天10個(gè)循環(huán)，產(chǎn)量為8000噸。為解決南疆用煤之急需，在回采接續(xù)工作面1404工作面時(shí)，工作面設(shè)計(jì)長(zhǎng)度為280m，采高為3.2m，要求日產(chǎn)量12600噸，為保證采煤機(jī)的安全性和可靠性，必須對(duì)采煤機(jī)結(jié)構(gòu)件、電器元件進(jìn)行技術(shù)升級(jí)改造。

2 采煤機(jī)結(jié)構(gòu)件技術(shù)升級(jí)方案

2.1 外牽引與主機(jī)架連接的強(qiáng)化

采煤機(jī)外牽引與主機(jī)架的連接方式原設(shè)計(jì)為在機(jī)架上鉆孔，將外牽引與機(jī)架用M30的液壓螺母連接。隨工作面長(zhǎng)度的增加，要求采煤機(jī)割煤時(shí)的牽引速度達(dá)到8m/min才能符合要求。在這種狀態(tài)下，外牽引與主機(jī)架的連接螺栓容易松動(dòng)，造成導(dǎo)向滑靴運(yùn)行不規(guī)則，導(dǎo)向滑靴與銷排干涉，損壞導(dǎo)向滑靴與銷排。為避免事故的發(fā)生，必須對(duì)外牽引與主機(jī)架的連接進(jìn)行加固強(qiáng)化。

將外牽引與主機(jī)架頂部連接的兩個(gè)螺母塊更換，分別在外牽引與主機(jī)架頂部加裝厚度50mm的鋼板并分別與外牽引、主機(jī)架焊接牢固。在兩塊鋼板上找正鉆孔，增加5條10.9級(jí)M30的高強(qiáng)度螺栓進(jìn)行緊固，由原來(lái)的螺絲孔連接改為螺栓螺母連接，不僅提高緊固性能，而且當(dāng)螺栓斷裂后可以方便地更換螺栓。所有的螺栓連接處，配進(jìn)口碟簧預(yù)緊墊片。

2.2 主機(jī)架間的連接緊固強(qiáng)化

左右主機(jī)架的邊立板原設(shè)計(jì)用Q345鋼板，鉆孔用M36液壓螺母把左右主機(jī)架連接。由于采煤機(jī)割煤時(shí)震動(dòng)很大，容易造成液壓螺母泄壓。當(dāng)液壓螺母泄壓后，左右主機(jī)架的連接被破壞。由于兩個(gè)主機(jī)架腔內(nèi)裝有內(nèi)牽引和電控箱，不可能每天將內(nèi)牽引和電控箱抽出檢修，只能周檢或月檢，不能及時(shí)發(fā)現(xiàn)問(wèn)題。左右主機(jī)架的連接松動(dòng)到一定程度，液壓螺桿及邊立板發(fā)生塑性變形，液壓螺桿被拉長(zhǎng)、螺桿孔受力由圓型變?yōu)闄E圓型。左右主機(jī)架的連接方式無(wú)法恢復(fù)原始狀態(tài)，造成采煤機(jī)不能正常工作。針對(duì)實(shí)際問(wèn)題，解決方案是：（1）將左右主機(jī)架的邊立板進(jìn)行切割，用Q690鋼板替代Q345鋼板，提高邊立板抗微量塑性變形的能力；（2）左右主機(jī)架的連接采用10.9級(jí)M36的高強(qiáng)度螺栓進(jìn)行緊固，由原來(lái)的液壓螺母連接改為螺栓螺母連接，螺栓兩端頭用閉母閉緊，保證螺栓不松動(dòng)，確保緊固性能；（3）在主機(jī)架頂部及主機(jī)架后面加裝厚度50mm的鋼板，將鋼板與主機(jī)架焊接在一起，鋼板鉆孔，做成外法蘭連接形式，增加10.9級(jí)M36高強(qiáng)度螺栓22條，高強(qiáng)度螺栓穿過(guò)外法蘭時(shí)，法蘭之間存在間隙，測(cè)量間隙的大小并根據(jù)間隙配進(jìn)口碟簧預(yù)緊墊片。然后用螺栓連接，螺栓兩端頭用閉母閉緊；（4）為防止楔鐵松動(dòng)或位移，增加楔鐵壓緊螺栓，楔鐵壓緊螺栓采用10.9級(jí)M36高強(qiáng)度螺栓，楔鐵壓緊螺栓與主機(jī)架之間采用弧形壓板，避免壓緊螺栓松動(dòng)，保證牢固，提高穩(wěn)定性；（5）在主機(jī)架頂部及主機(jī)架后面分別增加兩條直徑為70mm的長(zhǎng)螺桿。四條長(zhǎng)螺桿分別穿過(guò)主機(jī)架頂部及主機(jī)架后面加裝厚度50mm的鋼板。四條長(zhǎng)螺桿的端頭加工成螺紋，用M36液壓螺母把左右主機(jī)架連接。

2.3 搖臂行星減速器漏油原因分析及解決方案

搖臂行星減速器是兩級(jí)行星減速裝置，在割煤時(shí)屬于擺動(dòng)件，當(dāng)行星減速器工作時(shí)，行星架與軸承杯之間存在相對(duì)運(yùn)動(dòng)即轉(zhuǎn)動(dòng)，容易造成行星減速器漏油。為防止漏油，兩組零件之間必須有動(dòng)密封裝置，動(dòng)密封裝置通常采用機(jī)械密封即采用浮動(dòng)油封解決密封問(wèn)題。如果密封不好，行星減速器漏油，采煤機(jī)無(wú)法工作。分析浮動(dòng)油封密封性能破壞的原因，采取針對(duì)措施如下：（1）浮封環(huán)、浮動(dòng)油封裝配不正確，選型不合理；（2）橡膠圈彈性失效；（3）浮封環(huán)硬度低，耐磨性差；（4）潤(rùn)滑油中含有雜質(zhì)；（5）軸承支撐方式不合理，磨損嚴(yán)重，造成浮動(dòng)油封密封性能降低。

針對(duì)搖臂行星減速器漏油的原因，采取預(yù)防措施如下：（1）選用帶有凹槽的浮封環(huán)，這種浮封環(huán)硬度高，耐磨性好。浮動(dòng)油封選用矩形橡膠圈，矩形橡膠圈的特點(diǎn)是密封性能好、補(bǔ)償大。裝配時(shí)，保證矩形橡膠圈與浮封環(huán)之間沒(méi)有相對(duì)滑動(dòng)。只要產(chǎn)生相對(duì)滑動(dòng)就造成矩形橡膠圈磨損，彈性失效；（2）連接法蘭與內(nèi)齒圈的軸向裝配尺寸，決定浮封環(huán)壓緊力的大小。軸向尺寸過(guò)大，壓緊力小，密封性能差。軸向尺寸過(guò)小，壓緊力大，密封端面磨損加快。選用雙圓錐密封座，保證連接法蘭與內(nèi)齒圈的軸向裝配尺寸在2.5±0.5mm浮封環(huán)壓緊力達(dá)到最佳狀態(tài)；（3）滾筒在轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，受到很大的徑向載荷和軸向載荷，徑向載荷和軸向載荷主要由行星架兩側(cè)的軸承承擔(dān)。軸承經(jīng)過(guò)長(zhǎng)時(shí)間磨損，空隙變大，浮動(dòng)油封密封性能下降。改變軸承支撐方式：在煤壁側(cè)選用雙列圓錐滾子軸承，老塘側(cè)選用圓柱滾子軸承，保證浮動(dòng)油封密封性能穩(wěn)定。

2.4 滾筒與滾筒座、截割電機(jī)的緊固強(qiáng)化

滾筒在采煤機(jī)執(zhí)行落煤和裝煤的工作中起著重要作用，它消耗的功率占采煤機(jī)裝機(jī)功率的85%左右。滾筒在轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，受到很大的徑向載荷和軸向載荷的作用，滾筒與滾筒座的連接螺栓、固定截割電機(jī)螺栓的緊固質(zhì)量對(duì)采煤機(jī)工作產(chǎn)生舉足輕重的影響。如果螺栓緊固不可靠、不牢固，將造成以下后果：（1）截割電機(jī)扭矩軸斷裂、扭矩軸外花鍵及調(diào)心軸承損壞；（2）螺孔及螺栓塑性變形而破壞，電動(dòng)機(jī)不能正常工作、滾筒擺動(dòng)若不能及時(shí)發(fā)現(xiàn)繼續(xù)割煤會(huì)導(dǎo)致螺栓受剪切力被切斷，滾筒脫離滾筒座而飛出，造成重大事故。因此，必須保證滾筒與滾筒座、截割電機(jī)的緊固要牢固可靠。采用的方法是：（1）裝配時(shí)，滾筒與滾筒座結(jié)合面清理干凈并用砂紙打磨，保證滾筒與滾筒座之間間隙不大于0.5mm；（2）各部分螺孔清理干凈，螺紋選用細(xì)螺紋結(jié)構(gòu)，所有螺栓選用12.9級(jí)M30高強(qiáng)度螺栓，各部位螺栓在初次裝配時(shí)，配進(jìn)口碟簧預(yù)緊墊片，螺紋均勻涂上一層樂(lè)泰膠，然后再進(jìn)行緊固；（3）滾筒與滾筒座之間的連接螺栓緊固后用鋼絲串聯(lián)，再次采取防松措施。endprint

2.5 鏈輪組件軸承損壞的原因分析及解決方案

煤機(jī)外牽引部的鏈輪組件采用圓柱滾子軸承，分析軸承容易損壞原因：（1）在使用過(guò)程中鏈輪組件受力后，鏈輪上端蓋易松動(dòng)產(chǎn)生縫隙，煤灰落到里面造成軸承潤(rùn)滑效果差，從而損壞軸承；（2）采煤機(jī)在割煤時(shí)，鏈輪組件承受沖擊載荷，沖擊載荷傳遞給圓柱滾子軸承，圓柱滾子軸承承載能力差而損壞。分析鏈輪組件軸承損壞原因后，針對(duì)現(xiàn)場(chǎng)的使用實(shí)際情況采取解決方案：（1）鏈輪組件軸承室改為花瓣結(jié)構(gòu)，長(zhǎng)螺栓壓緊結(jié)構(gòu)形式；（2）對(duì)外牽引部的鏈輪組件軸承進(jìn)行更換，更換成滿裝滾子軸承。滿裝滾子軸承既能夠徑向調(diào)心，又能夠軸向串動(dòng)，承載能力強(qiáng)，能夠承受一定的沖擊載荷，保證了鏈輪組件的使用壽命。

2.6 鏈輪輪齒強(qiáng)度進(jìn)一步強(qiáng)化

鏈輪熱處理效果差，在使用過(guò)程中鏈輪齒尖磨損嚴(yán)重，磨損后，輪齒與銷排接觸面減少，造成輪齒折斷，嚴(yán)重時(shí)造成鏈輪整體斷裂，鏈輪的強(qiáng)度達(dá)不到使用要求。采取有效措施是：鏈輪整體中頻淬火，淬火深度達(dá)8mm，提高整體強(qiáng)度和齒面硬度，導(dǎo)向滑靴與銷排接觸面比理想接觸面增加5mm，增大受力面積。

3 電氣元件技術(shù)升級(jí)方案

要求采煤機(jī)割煤時(shí)的牽引速度達(dá)到8m/min，由于采煤機(jī)牽引速度的提高，采煤機(jī)運(yùn)行阻力增大，牽引電動(dòng)機(jī)功率、變頻器容量必須滿足運(yùn)行要求，否則，牽引電動(dòng)機(jī)過(guò)載，變頻器過(guò)熱，采煤機(jī)無(wú)法正常工作。采取措施是：（1）牽引電動(dòng)機(jī)由90kW更換為120kW。隨牽引電動(dòng)機(jī)容量的增大，牽引變壓器容量由200kVA擴(kuò)容為300kVA；（2）變頻器由180kVA擴(kuò)容為260kVA；（3）電控程序調(diào)試為采煤機(jī)大傾角制動(dòng)系統(tǒng)，并調(diào)整相應(yīng)的電氣元件。

4 結(jié)語(yǔ)

確定技術(shù)升級(jí)方案后，在地面利用40天時(shí)間改造完畢，調(diào)試過(guò)程性能穩(wěn)定。投入使用每天實(shí)現(xiàn)15個(gè)循環(huán)，產(chǎn)量達(dá)到18800噸，緩解南疆地區(qū)用煤，創(chuàng)造了良好的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。

參考文獻(xiàn)

[1] 高亞桐.關(guān)于加強(qiáng)煤礦機(jī)電設(shè)備維修管理及技術(shù)改造探討[J].中國(guó)高新技術(shù)產(chǎn)品，2012，（20）.

[2] 呂春發(fā).煤礦機(jī)電設(shè)備的技術(shù)管理與檢修改造[J].經(jīng)營(yíng)管理者，2011，（1）.

[3] 于迎春.煤礦機(jī)電設(shè)備的檢修與技術(shù)改造[J].科技咨詢導(dǎo)報(bào)，2007，（2）.

[4] 吳寶贏.工程力學(xué)[M].北京：清華大學(xué)出版社，2008.

作者簡(jiǎn)介：梁海陽(yáng)（1981-），男，徐州礦務(wù)集團(tuán)新疆天山礦業(yè)有限責(zé)任公司俄霍布拉克煤礦生產(chǎn)副總經(jīng)理。endprint

2.5 鏈輪組件軸承損壞的原因分析及解決方案

煤機(jī)外牽引部的鏈輪組件采用圓柱滾子軸承，分析軸承容易損壞原因：（1）在使用過(guò)程中鏈輪組件受力后，鏈輪上端蓋易松動(dòng)產(chǎn)生縫隙，煤灰落到里面造成軸承潤(rùn)滑效果差，從而損壞軸承；（2）采煤機(jī)在割煤時(shí)，鏈輪組件承受沖擊載荷，沖擊載荷傳遞給圓柱滾子軸承，圓柱滾子軸承承載能力差而損壞。分析鏈輪組件軸承損壞原因后，針對(duì)現(xiàn)場(chǎng)的使用實(shí)際情況采取解決方案：（1）鏈輪組件軸承室改為花瓣結(jié)構(gòu)，長(zhǎng)螺栓壓緊結(jié)構(gòu)形式；（2）對(duì)外牽引部的鏈輪組件軸承進(jìn)行更換，更換成滿裝滾子軸承。滿裝滾子軸承既能夠徑向調(diào)心，又能夠軸向串動(dòng)，承載能力強(qiáng)，能夠承受一定的沖擊載荷，保證了鏈輪組件的使用壽命。

2.6 鏈輪輪齒強(qiáng)度進(jìn)一步強(qiáng)化

鏈輪熱處理效果差，在使用過(guò)程中鏈輪齒尖磨損嚴(yán)重，磨損后，輪齒與銷排接觸面減少，造成輪齒折斷，嚴(yán)重時(shí)造成鏈輪整體斷裂，鏈輪的強(qiáng)度達(dá)不到使用要求。采取有效措施是：鏈輪整體中頻淬火，淬火深度達(dá)8mm，提高整體強(qiáng)度和齒面硬度，導(dǎo)向滑靴與銷排接觸面比理想接觸面增加5mm，增大受力面積。

3 電氣元件技術(shù)升級(jí)方案

要求采煤機(jī)割煤時(shí)的牽引速度達(dá)到8m/min，由于采煤機(jī)牽引速度的提高，采煤機(jī)運(yùn)行阻力增大，牽引電動(dòng)機(jī)功率、變頻器容量必須滿足運(yùn)行要求，否則，牽引電動(dòng)機(jī)過(guò)載，變頻器過(guò)熱，采煤機(jī)無(wú)法正常工作。采取措施是：（1）牽引電動(dòng)機(jī)由90kW更換為120kW。隨牽引電動(dòng)機(jī)容量的增大，牽引變壓器容量由200kVA擴(kuò)容為300kVA；（2）變頻器由180kVA擴(kuò)容為260kVA；（3）電控程序調(diào)試為采煤機(jī)大傾角制動(dòng)系統(tǒng)，并調(diào)整相應(yīng)的電氣元件。

4 結(jié)語(yǔ)

確定技術(shù)升級(jí)方案后，在地面利用40天時(shí)間改造完畢，調(diào)試過(guò)程性能穩(wěn)定。投入使用每天實(shí)現(xiàn)15個(gè)循環(huán)，產(chǎn)量達(dá)到18800噸，緩解南疆地區(qū)用煤，創(chuàng)造了良好的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。

參考文獻(xiàn)

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[4] 吳寶贏.工程力學(xué)[M].北京：清華大學(xué)出版社，2008.

作者簡(jiǎn)介：梁海陽(yáng)（1981-），男，徐州礦務(wù)集團(tuán)新疆天山礦業(yè)有限責(zé)任公司俄霍布拉克煤礦生產(chǎn)副總經(jīng)理。endprint

2.5 鏈輪組件軸承損壞的原因分析及解決方案

煤機(jī)外牽引部的鏈輪組件采用圓柱滾子軸承，分析軸承容易損壞原因：（1）在使用過(guò)程中鏈輪組件受力后，鏈輪上端蓋易松動(dòng)產(chǎn)生縫隙，煤灰落到里面造成軸承潤(rùn)滑效果差，從而損壞軸承；（2）采煤機(jī)在割煤時(shí)，鏈輪組件承受沖擊載荷，沖擊載荷傳遞給圓柱滾子軸承，圓柱滾子軸承承載能力差而損壞。分析鏈輪組件軸承損壞原因后，針對(duì)現(xiàn)場(chǎng)的使用實(shí)際情況采取解決方案：（1）鏈輪組件軸承室改為花瓣結(jié)構(gòu)，長(zhǎng)螺栓壓緊結(jié)構(gòu)形式；（2）對(duì)外牽引部的鏈輪組件軸承進(jìn)行更換，更換成滿裝滾子軸承。滿裝滾子軸承既能夠徑向調(diào)心，又能夠軸向串動(dòng)，承載能力強(qiáng)，能夠承受一定的沖擊載荷，保證了鏈輪組件的使用壽命。

2.6 鏈輪輪齒強(qiáng)度進(jìn)一步強(qiáng)化

鏈輪熱處理效果差，在使用過(guò)程中鏈輪齒尖磨損嚴(yán)重，磨損后，輪齒與銷排接觸面減少，造成輪齒折斷，嚴(yán)重時(shí)造成鏈輪整體斷裂，鏈輪的強(qiáng)度達(dá)不到使用要求。采取有效措施是：鏈輪整體中頻淬火，淬火深度達(dá)8mm，提高整體強(qiáng)度和齒面硬度，導(dǎo)向滑靴與銷排接觸面比理想接觸面增加5mm，增大受力面積。

3 電氣元件技術(shù)升級(jí)方案

要求采煤機(jī)割煤時(shí)的牽引速度達(dá)到8m/min，由于采煤機(jī)牽引速度的提高，采煤機(jī)運(yùn)行阻力增大，牽引電動(dòng)機(jī)功率、變頻器容量必須滿足運(yùn)行要求，否則，牽引電動(dòng)機(jī)過(guò)載，變頻器過(guò)熱，采煤機(jī)無(wú)法正常工作。采取措施是：（1）牽引電動(dòng)機(jī)由90kW更換為120kW。隨牽引電動(dòng)機(jī)容量的增大，牽引變壓器容量由200kVA擴(kuò)容為300kVA；（2）變頻器由180kVA擴(kuò)容為260kVA；（3）電控程序調(diào)試為采煤機(jī)大傾角制動(dòng)系統(tǒng)，并調(diào)整相應(yīng)的電氣元件。

4 結(jié)語(yǔ)

確定技術(shù)升級(jí)方案后，在地面利用40天時(shí)間改造完畢，調(diào)試過(guò)程性能穩(wěn)定。投入使用每天實(shí)現(xiàn)15個(gè)循環(huán)，產(chǎn)量達(dá)到18800噸，緩解南疆地區(qū)用煤，創(chuàng)造了良好的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。

參考文獻(xiàn)

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[4] 吳寶贏.工程力學(xué)[M].北京：清華大學(xué)出版社，2008.

作者簡(jiǎn)介：梁海陽(yáng)（1981-），男，徐州礦務(wù)集團(tuán)新疆天山礦業(yè)有限責(zé)任公司俄霍布拉克煤礦生產(chǎn)副總經(jīng)理。endprint