俄霍布拉克煤礦MG750/1800—WD電牽引采煤機爬坡能力提升技術改造方案

摘 要：文章針對俄霍布拉克煤礦下1煤工作面MG750/1805-WD采煤機在使用過程中出現的爬坡能力小，不能滿足煤機上行割煤的問題，進行計算分析，找出了原因，并提出增大牽引電機功率和相應設備配套的改造方案，實施后，煤機爬坡能力顯著增強，生產效率提高，效果良好。

關鍵詞：采煤機；牽引；功率；能力；改進

1 概述

徐礦集團天山公司俄礦使用太重公司MG750/1800-WD交流電牽引采煤機，在下1煤采區回采，煤層平均厚度3.5m，傾角15°，煤層硬度f4～5，采用一次采全高工藝。先后回采了1402、1106、1108三個工作面，共計推進長度2200米，生產原煤250萬t，折算實際生產時間約11個月。煤機間斷在三個工作面使用，暴露較多故障，最主要的問題為爬坡能力小，不能滿足上行割煤要求，煤機上行需跑空刀，生產效率低。

2 采煤機牽引速度與牽引力計算

采煤機爬坡能力小的根本原因在于牽引力不足，為此，必須驗算牽引電機在隨機功率下牽引力是否滿足要求。

2.1 MG750/1800-WD采煤機主要參數

采煤機主要參數：采高2.2～4.0m；電機功率1805kw；其中截割功率2*750kw，牽引電機功率2*90kw；牽引速度0～24.58m/min；自重93t；電牽引方式，截深800mm。

2.2 牽引速度計算

廠家提供MG750/1800-WD采煤機采用的銷排節距是147mm，牽引電機工頻額定轉速為n =1485r/min，牽引系統傳動比為i=246。計算牽引速度：

鏈輪的轉速為：n=1485÷246=6.04r/min

采煤機的牽引速度為：V=6.04×2×3.14×0.2574=9.76m/min。

2.3 牽引力計算

3 采煤機爬坡能力計算

影響采煤機牽引阻力的因素很多，其受力圖見圖1所示。

圖1 采煤機受力分析圖

滾筒截煤時受到的阻力，可以分解為互相垂直的兩個分力：前滾筒為PX和PY，后滾筒為P’X和P’Y。PY和P’Y就是作用在滾筒圓周上的截割阻力，其影響牽引力方式是造成摩擦力。PX和P’X是滾筒的推進阻力其作用方向與采煤機的牽引方向相反直接影響牽引力的大小。

由于螺旋滾筒受到軸向力，特別是滾筒的推進阻力PX和P’X的合力與牽引輪T+T'，不是沿同一條直線作用而形成使采煤機轉動的扭矩，造成導向滑靴側向力PZ和P’Z這兩個力影響牽引力方式是造成摩擦力。

以上分析的各力很難精確計算，一般都用機重來估算。那么采煤機的最大牽引阻力就可以寫成：

TMAX=PX+P’X+f（G·cosα+PY+P’Y+PZ+P’Z）+ G·sinα

式中（各參數均選用最大值）

f-摩擦系數，取值范圍0.15～0.20 取 f=0.2

α-煤層傾角，取α=15°

G-采煤機自重， G=93t

PX+P’X≈K1G

PY+P’Y≈K2G

PZ+P’Z≈2K3G

K1-推進阻力比例系數，對中等摩擦程度截齒取值范圍0.5～0.7， 取 K1≈0.6

K2-截割阻力比例系數， 取值范圍 0～0.2 ， 取K2≈0.1

K3-側向導向力比例系數， 當工作傾角α=0°～40°時， K3取值范圍0.12～0.15 取K3≈0.14

采煤機最大牽引力

TMAX=104.9t，MG750/1800-WD電牽引采煤機在15°傾角工作面上行割煤時的最大牽引阻力為104.9t。

4 比較分析

根據計算結果，當牽引功率為2x90kW時，MG750/1800-WD電牽引采煤機的最大牽引力為約F1=93t小于割煤所需TMAX=104.9t，因此不能在該工作面上正常割煤。表象為煤機爬坡能力小，上行割煤狀態下煤機牽不動。

5 改進方案

5.1 提高牽引電機功率

經研究換用功率為2×120kW牽引電機，則相關參數計算為：

此時，MG750/1800-WD電牽引采煤機的最大牽引力為約124t。FI>TMAX，因此，用120kW的電機將90kW的電機更換后，能在該工作面上正常割煤。

5.2 牽引功率提高后設備相應改造

采煤機牽引電機功率提高到2×120kw后，煤機控制箱及相應一些元器件需進行相應的改造。

①牽引功率增大后，必須提高牽引部強度。牽引部行走鏈輪材料使用42CrNiMOA，提高整體強度和齒面硬度與耐磨性能。提高外牽引與主機架緊固性能，將頂部連接的兩個螺母塊更換成對接法蘭，并在頂部增加5條M36的高強螺栓與液壓螺母緊固，配進口碟簧預緊墊片，通過提高牽引部的連接強度，來提升煤機割煤時行走穩定性。見圖2所示。

圖2 牽引部強化聯接示意圖

② 原牽引變壓器S=225KVA<240KVA（KW），牽引變壓器容量不足，現提高到S=300KVA，變頻器由170KVA提高到260KVA ，滿足煤機正常行走割煤需求。

③ 由于電器功率變大，內部接線改造，主進線電纜口加大；電控箱殼體進行更換，內部元器件的布置位置重新合理優化；增大冷卻水的流量，其余如監控中心等硬件不變，程序需進行調整；

6 結束語

通過計算技術分析，俄礦使用太重公司MG750/1800-WD交流電牽引采煤機爬坡能力小，煤機不能上行割煤的原因就是牽引電機功率偏小，配套的牽引變壓器、變頻器不能滿足需求。通過加大牽引電機功率及相應設備配套改造滿足了煤機上行割煤要求，提高了生產效率，效果良好。

作者簡介：陳國強（1972-），男，江蘇金壇人，畢業于中國礦業大學礦山機電專業，研究生學歷，碩士學位，現為徐礦集團天山礦業公司機電副總經理，高級工程師，主要從事礦山機電運輸設備運行管理與研究，先后發表論文30余篇，獲專利9項。