1805采煤機技術升級方案實施與效果

梁海陽　宗德明　呂清勝

摘要：在現代化生產過程中，煤礦綜采工作面最重要的機械設備是采煤機。延長采煤機的使用壽命，提高其利用率，從而提高經濟效益與社會效益成為當務之急。隨著綜采工作面設計長度的增加，為了保證采煤機發揮最大效能，應對其進行升級改造，確定技術升級改造方案，實施后效果很好。

關鍵詞：采煤機；技術升級；密封性能；強化；綜采工作面；機械設備

中圖分類號：TD421 文獻標識碼：A 文章編號：1009-2374（2014）34-0134-03

1 項目實施背景

徐礦集團新疆天山礦業有限公司俄霍布拉克煤礦在1108綜采工作面回采時，該工作面長度為180m，采高為3.2m，每天10個循環，產量為8000噸。為解決南疆用煤之急需，在回采接續工作面1404工作面時，工作面設計長度為280m，采高為3.2m，要求日產量12600噸，為保證采煤機的安全性和可靠性，必須對采煤機結構件、電器元件進行技術升級改造。

2 采煤機結構件技術升級方案

2.1 外牽引與主機架連接的強化

采煤機外牽引與主機架的連接方式原設計為在機架上鉆孔，將外牽引與機架用M30的液壓螺母連接。隨工作面長度的增加，要求采煤機割煤時的牽引速度達到8m/min才能符合要求。在這種狀態下，外牽引與主機架的連接螺栓容易松動，造成導向滑靴運行不規則，導向滑靴與銷排干涉，損壞導向滑靴與銷排。為避免事故的發生，必須對外牽引與主機架的連接進行加固強化。

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

2.2 主機架間的連接緊固強化

左右主機架的邊立板原設計用Q345鋼板，鉆孔用M36液壓螺母把左右主機架連接。由于采煤機割煤時震動很大，容易造成液壓螺母泄壓。當液壓螺母泄壓后，左右主機架的連接被破壞。由于兩個主機架腔內裝有內牽引和電控箱，不可能每天將內牽引和電控箱抽出檢修，只能周檢或月檢，不能及時發現問題。左右主機架的連接松動到一定程度，液壓螺桿及邊立板發生塑性變形，液壓螺桿被拉長、螺桿孔受力由圓型變為橢圓型。左右主機架的連接方式無法恢復原始狀態，造成采煤機不能正常工作。針對實際問題，解決方案是：（1）將左右主機架的邊立板進行切割，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）左右主機架的連接采用10.9級M36的高強度螺栓進行緊固，由原來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，確保緊固性能；（3）在主機架頂部及主機架后面加裝厚度50mm的鋼板，將鋼板與主機架焊接在一起，鋼板鉆孔，做成外法蘭連接形式，增加10.9級M36高強度螺栓22條，高強度螺栓穿過外法蘭時，法蘭之間存在間隙，測量間隙的大小并根據間隙配進口碟簧預緊墊片。然后用螺栓連接，螺栓兩端頭用閉母閉緊；（4）為防止楔鐵松動或位移，增加楔鐵壓緊螺栓，楔鐵壓緊螺栓采用10.9級M36高強度螺栓，楔鐵壓緊螺栓與主機架之間采用弧形壓板，避免壓緊螺栓松動，保證牢固，提高穩定性；（5）在主機架頂部及主機架后面分別增加兩條直徑為70mm的長螺桿。四條長螺桿分別穿過主機架頂部及主機架后面加裝厚度50mm的鋼板。四條長螺桿的端頭加工成螺紋，用M36液壓螺母把左右主機架連接。

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行星減速裝置，在割煤時屬于擺動件，當行星減速器工作時，行星架與軸承杯之間存在相對運動即轉動，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密封裝置，動密封裝置通常采用機械密封即采用浮動油封解決密封問題。如果密封不好，行星減速器漏油，采煤機無法工作。分析浮動油封密封性能破壞的原因，采取針對措施如下：（1）浮封環、浮動油封裝配不正確，選型不合理；（2）橡膠圈彈性失效；（3）浮封環硬度低，耐磨性差；（4）潤滑油中含有雜質；（5）軸承支撐方式不合理，磨損嚴重，造成浮動油封密封性能降低。

針對搖臂行星減速器漏油的原因，采取預防措施如下：（1）選用帶有凹槽的浮封環，這種浮封環硬度高，耐磨性好。浮動油封選用矩形橡膠圈，矩形橡膠圈的特點是密封性能好、補償大。裝配時，保證矩形橡膠圈與浮封環之間沒有相對滑動。只要產生相對滑動就造成矩形橡膠圈磨損，彈性失效；（2）連接法蘭與內齒圈的軸向裝配尺寸，決定浮封環壓緊力的大小。軸向尺寸過大，壓緊力小，密封性能差。軸向尺寸過小，壓緊力大，密封端面磨損加快。選用雙圓錐密封座，保證連接法蘭與內齒圈的軸向裝配尺寸在2.5±0.5mm浮封環壓緊力達到最佳狀態；（3）滾筒在轉動時，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的軸承承擔。軸承經過長時間磨損，空隙變大，浮動油封密封性能下降。改變軸承支撐方式：在煤壁側選用雙列圓錐滾子軸承，老塘側選用圓柱滾子軸承，保證浮動油封密封性能穩定。

2.4 滾筒與滾筒座、截割電機的緊固強化

滾筒在采煤機執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裝機功率的85%左右。滾筒在轉動時，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、固定截割電機螺栓的緊固質量對采煤機工作產生舉足輕重的影響。如果螺栓緊固不可靠、不牢固，將造成以下后果：（1）截割電機扭矩軸斷裂、扭矩軸外花鍵及調心軸承損壞；（2）螺孔及螺栓塑性變形而破壞，電動機不能正常工作、滾筒擺動若不能及時發現繼續割煤會導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、截割電機的緊固要牢固可靠。采用的方法是：（1）裝配時，滾筒與滾筒座結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，螺紋選用細螺紋結構，所有螺栓選用12.9級M30高強度螺栓，各部位螺栓在初次裝配時，配進口碟簧預緊墊片，螺紋均勻涂上一層樂泰膠，然后再進行緊固；（3）滾筒與滾筒座之間的連接螺栓緊固后用鋼絲串聯，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）在使用過程中鏈輪組件受力后，鏈輪上端蓋易松動產生縫隙，煤灰落到里面造成軸承潤滑效果差，從而損壞軸承；（2）采煤機在割煤時，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，針對現場的使用實際情況采取解決方案：（1）鏈輪組件軸承室改為花瓣結構，長螺栓壓緊結構形式；（2）對外牽引部的鏈輪組件軸承進行更換，更換成滿裝滾子軸承。滿裝滾子軸承既能夠徑向調心，又能夠軸向串動，承載能力強，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 鏈輪輪齒強度進一步強化

鏈輪熱處理效果差，在使用過程中鏈輪齒尖磨損嚴重，磨損后，輪齒與銷排接觸面減少，造成輪齒折斷，嚴重時造成鏈輪整體斷裂，鏈輪的強度達不到使用要求。采取有效措施是：鏈輪整體中頻淬火，淬火深度達8mm，提高整體強度和齒面硬度，導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 電氣元件技術升級方案

要求采煤機割煤時的牽引速度達到8m/min，由于采煤機牽引速度的提高，采煤機運行阻力增大，牽引電動機功率、變頻器容量必須滿足運行要求，否則，牽引電動機過載，變頻器過熱，采煤機無法正常工作。采取措施是：（1）牽引電動機由90kW更換為120kW。隨牽引電動機容量的增大，牽引變壓器容量由200kVA擴容為300kVA；（2）變頻器由180kVA擴容為260kVA；（3）電控程序調試為采煤機大傾角制動系統，并調整相應的電氣元件。

4 結語

確定技術升級方案后，在地面利用40天時間改造完畢，調試過程性能穩定。投入使用每天實現15個循環，產量達到18800噸，緩解南疆地區用煤，創造了良好的經濟效益和社會效益。

參考文獻

[1] 高亞桐.關于加強煤礦機電設備維修管理及技術改造探討[J].中國高新技術產品，2012，（20）.

[2] 呂春發.煤礦機電設備的技術管理與檢修改造[J].經營管理者，2011，（1）.

[3] 于迎春.煤礦機電設備的檢修與技術改造[J].科技咨詢導報，2007，（2）.

[4] 吳寶贏.工程力學[M].北京：清華大學出版社，2008.

作者簡介：梁海陽（1981-），男，徐州礦務集團新疆天山礦業有限責任公司俄霍布拉克煤礦生產副總經理。endprint

2.5 鏈輪組件軸承損壞的原因分析及解決方案

煤機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）在使用過程中鏈輪組件受力后，鏈輪上端蓋易松動產生縫隙，煤灰落到里面造成軸承潤滑效果差，從而損壞軸承；（2）采煤機在割煤時，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，針對現場的使用實際情況采取解決方案：（1）鏈輪組件軸承室改為花瓣結構，長螺栓壓緊結構形式；（2）對外牽引部的鏈輪組件軸承進行更換，更換成滿裝滾子軸承。滿裝滾子軸承既能夠徑向調心，又能夠軸向串動，承載能力強，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 鏈輪輪齒強度進一步強化

鏈輪熱處理效果差，在使用過程中鏈輪齒尖磨損嚴重，磨損后，輪齒與銷排接觸面減少，造成輪齒折斷，嚴重時造成鏈輪整體斷裂，鏈輪的強度達不到使用要求。采取有效措施是：鏈輪整體中頻淬火，淬火深度達8mm，提高整體強度和齒面硬度，導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 電氣元件技術升級方案

要求采煤機割煤時的牽引速度達到8m/min，由于采煤機牽引速度的提高，采煤機運行阻力增大，牽引電動機功率、變頻器容量必須滿足運行要求，否則，牽引電動機過載，變頻器過熱，采煤機無法正常工作。采取措施是：（1）牽引電動機由90kW更換為120kW。隨牽引電動機容量的增大，牽引變壓器容量由200kVA擴容為300kVA；（2）變頻器由180kVA擴容為260kVA；（3）電控程序調試為采煤機大傾角制動系統，并調整相應的電氣元件。

4 結語

確定技術升級方案后，在地面利用40天時間改造完畢，調試過程性能穩定。投入使用每天實現15個循環，產量達到18800噸，緩解南疆地區用煤，創造了良好的經濟效益和社會效益。

參考文獻

[1] 高亞桐.關于加強煤礦機電設備維修管理及技術改造探討[J].中國高新技術產品，2012，（20）.

[2] 呂春發.煤礦機電設備的技術管理與檢修改造[J].經營管理者，2011，（1）.

[3] 于迎春.煤礦機電設備的檢修與技術改造[J].科技咨詢導報，2007，（2）.

[4] 吳寶贏.工程力學[M].北京：清華大學出版社，2008.

作者簡介：梁海陽（1981-），男，徐州礦務集團新疆天山礦業有限責任公司俄霍布拉克煤礦生產副總經理。endprint

2.5 鏈輪組件軸承損壞的原因分析及解決方案

煤機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）在使用過程中鏈輪組件受力后，鏈輪上端蓋易松動產生縫隙，煤灰落到里面造成軸承潤滑效果差，從而損壞軸承；（2）采煤機在割煤時，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，針對現場的使用實際情況采取解決方案：（1）鏈輪組件軸承室改為花瓣結構，長螺栓壓緊結構形式；（2）對外牽引部的鏈輪組件軸承進行更換，更換成滿裝滾子軸承。滿裝滾子軸承既能夠徑向調心，又能夠軸向串動，承載能力強，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 鏈輪輪齒強度進一步強化

鏈輪熱處理效果差，在使用過程中鏈輪齒尖磨損嚴重，磨損后，輪齒與銷排接觸面減少，造成輪齒折斷，嚴重時造成鏈輪整體斷裂，鏈輪的強度達不到使用要求。采取有效措施是：鏈輪整體中頻淬火，淬火深度達8mm，提高整體強度和齒面硬度，導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 電氣元件技術升級方案

要求采煤機割煤時的牽引速度達到8m/min，由于采煤機牽引速度的提高，采煤機運行阻力增大，牽引電動機功率、變頻器容量必須滿足運行要求，否則，牽引電動機過載，變頻器過熱，采煤機無法正常工作。采取措施是：（1）牽引電動機由90kW更換為120kW。隨牽引電動機容量的增大，牽引變壓器容量由200kVA擴容為300kVA；（2）變頻器由180kVA擴容為260kVA；（3）電控程序調試為采煤機大傾角制動系統，并調整相應的電氣元件。

4 結語

確定技術升級方案后，在地面利用40天時間改造完畢，調試過程性能穩定。投入使用每天實現15個循環，產量達到18800噸，緩解南疆地區用煤，創造了良好的經濟效益和社會效益。

參考文獻

[1] 高亞桐.關于加強煤礦機電設備維修管理及技術改造探討[J].中國高新技術產品，2012，（20）.

[2] 呂春發.煤礦機電設備的技術管理與檢修改造[J].經營管理者，2011，（1）.

[3] 于迎春.煤礦機電設備的檢修與技術改造[J].科技咨詢導報，2007，（2）.

[4] 吳寶贏.工程力學[M].北京：清華大學出版社，2008.

作者簡介：梁海陽（1981-），男，徐州礦務集團新疆天山礦業有限責任公司俄霍布拉克煤礦生產副總經理。endprint