電牽引采煤機的優化改進及應用

閆 丁

（山西西山煤電股份公司西曲礦運輸四隊， 山西 古交 030200）

引言

相比于傳統的液壓牽引式采煤機，電牽引采煤機的運行效果更好，工作狀態更穩定，而且在運行期間，由于牽引速度較大，采煤量大大提高，同時電牽引采煤機的維修工作簡單易行，不僅降低了工人的勞動負擔，還減少了采煤機的維護成本，增加了煤礦企業的經濟效益。就某礦來說，該礦原來每年的設計生產能力為400萬t，而隨著機械化程度以及自動化水平的提高，其生產能力目前達到了每年600萬t，此外經過對技術及采煤設備的優化改進，該礦引進了MG610/1400-WD型電牽引采煤機，通過使用該電牽引采煤機，礦井的產量得到了極大的提高，還增加了單個工作面的作業效率，極具經濟價值。

1 電牽引采煤機在工作面的使用情況

該礦目前正在回采的工作面是沿著走向進行長壁式開采，且開采工藝為綜合機械化開采，其中該工作面的運輸及回風順槽的支護形式為錨梁與錨網聯合支護，煤層的厚度為1.5～3.4 m，且在煤層的上方有偽頂存在，該偽頂的巖性為泥巖，厚度為0.9 m，整個工作面的推進長度為1800 m，傾向長度為200 m。在該工作面回采期間應用電牽引采煤機之后可以發現，其設備的性能和生產能力都得到了極大的提高，平均每天推進16刀，且每次推進的時間為50 min，不僅提高了割煤的效率，而且很好地適應了斷層、夾矸等地質條件的變化，同時創下了該礦的生產記錄，其單日產量最高達到了1.6414萬t，單月產量達到了34.2113萬t。但在長期的應用過程中發現，該電牽引采煤機雖然給煤礦企業帶來了較大的經濟效益，但也出現了一些故障及問題，比如截割頭油液泄露、滑靴磨損程度增大、變頻器出現故障以及采煤機工控機性能不穩定等，影響了采煤機的正常使用，阻礙了產煤工作的穩定有效進行。

2 電牽引采煤機故障分析

2.1 行走箱頻繁更換

在日常使用過程中，由于采煤機使用頻繁，軸承的磨損程度較大，且井下工作人員未定期對行走箱進行維修保養，導致油液不足，軸承燒壞，同時，行走箱滑靴的耐磨性較差，強度較低，經常會發生磨損破壞的情況，再加上采煤機自身的重力作用，更加加劇了滑靴以及行走箱的摩擦損壞，此外滑靴在設計制造時未選擇耐磨性更好的復合材料，從而造成了行走箱的損壞，使行走箱的更換變得更為頻繁。就該礦而言，在對其工作面進行開采的過程中，一共更換了3個滑靴，同時在對其進行修復時，利用焊條進行堆焊，當修復面較大而修復材料又有限時，不僅浪費了材料，還使得井下生產不能正常進行。

2.2 搖臂鉸接銷軸斷裂及齒箱損壞

采煤機在進行割煤作業的過程中，由于巖石巖性以及煤炭硬度等影響，其機身經常會發生較大程度的振動，同時搖臂也會發生上上下下的運動，當機身振動以及搖臂運動比較劇烈時，將采煤機的截割部與牽引部鉸接起來的銷軸上的螺母就會發生松動，從而使鎖緊螺母的緊固作用失效，造成銷軸前后竄動，如果檢修人員在進行維修保養時沒有及時發現該問題，則容易導致此銷軸脫落。當銷軸脫落時，由于牽引部與搖臂進行連接的兩個中單耳座所承受的作用力增大，一旦作用力的大小超過耳座的核定能力時，就會使得耳座裂開，或者銷軸斷裂，從而影響搖臂的正常使用；其次在實際使用過程中發現，該采煤機的截割部在進行采煤時，出現了油液泄露現象，同時在對其進行檢修時發現，其浮動密封裝置受損嚴重，已經無法發揮其密封效果。通過對浮動密封裝置的受損原因進行分析后可知，由于采煤機自身構造的特點，其滾筒與行星頭之間的空隙非常小，在割煤過程中，煤炭經常會在這個地方發生堆積，且一些粒徑較小的煤粒會進入到搖臂齒箱的內部，一旦進入齒箱內，就很難清理出來，故這些煤粒會對浮動密封裝置造成影響，導致油液泄露。此外與行星減速器配套使用的調心軸承的游隙較大，當軸承向外竄出時，其距離經常會超過浮動量的正常值，從而導致浮動環被破壞，齒箱受損。

2.3 工控機性能不佳

該電牽引采煤機的電氣系統在運行過程中，其工控機的性能發揮不穩定，時好時壞，這主要是由于兩個方面的原因引起的，其一是該工控機在使用過程中經常發生故障，從而使得顯示屏白屏的次數非常多，一旦出現這種情況，只有將原有的工控機進行更換，才能使其正常工作；其二是由于該工控機的散熱性能差導致的，由于采煤機往往會長時間的進行工作，因此工控機的溫度通常都比較高，此時若散熱效果不好，極易導致線路故障以及停機等，從而影響井下生產的正常進行；除此之外，當工控機出現問題時，由于檢修條件的限制，工控機無法得到及時有效的處理，從而影響其性能的正常發揮。

2.4 截割電機受損

在對電牽引采煤機進行設計制造時，由設計手冊可知，該采煤機的最小臥底量為0.435 m，而最大臥底量為0.554 m，但在實踐中發現，當臥底量僅超過0.3 m時，其截割電機就會與齒條發生摩擦，從而使電機發生變形，并受到破壞；而且該電機使用的是水冷卻的結構，在使用過程中常常會發生堵塞，影響其冷卻效果；另外由于井下空氣濕度以及井下水的影響，電機非常容易受潮，一旦電機受潮，絕緣性能就會下降，從而導致電機出現異常。

3 電牽引采煤機優化改進

3.1 對行走箱的優化改進

為了降低行走箱的磨損程度，減少行走箱的更換次數，必須采用耐磨性更好的材料來制作滑靴，以此增強滑靴的耐磨性，主要的改進措施為：首先增加將滑靴的長度，在總受力大小不變的情況下，通過增大滑靴與齒軌之間的有效接觸面積來降低單位面積上滑靴所受到的作用力，避免采煤機發生脫軌；其次使用耐磨性更好的復合鋼板來制造滑靴，以提高滑靴的強度，減少滑靴的摩擦損失，延長滑靴的使用壽命，通過現場實際應用可知，滑靴增加的長度為150mm，所選擇的耐磨性更好的鋼板其拉伸及屈服的最大強度為1700 MPa，最小強度為1200 MPa。

3.2 對搖臂的優化改進

為了有效防止銷軸的斷裂，必須對鉸接的鎖緊方式進行優化改進，將原有的兩端鎖緊方式改為現在一端鎖緊，一端固定的方式，此種方式可以更好地避免銷軸發生竄動，防止銷軸脫落，且便于井下工人對其進行維護；同時為了減少油液的泄露，將原來的浮動密封環改為了密封性更好的芝加哥密封環，并使用了雙列推力軸承，增設了一個調心軸承，在減少游隙間距的同時，更準確地對軸承進行定位，從而減少軸承的磨損和行走箱的油液泄露。

3.3 對工控機的優化改進

由采煤機電氣系統中工控機故障的原因分析可知，該采煤機的工控機性能不穩定主要是由于溫度過高、散熱較差以及白屏現象過于頻繁所引起的，這說明工控機的本身存在著某種不可逆的缺陷，從而導致工控機性能不穩定，因此為了確保工控機可以正常使用，應該從設計上進行改進，具體的改進方式為，將原來工控機的機型改為軍用機型，以增加其穩定性，同時為了改善工控機的散熱效果，應增設散熱裝置，可以采用風冷裝置，也可以采用水冷裝置。

3.4 對截割電機的優化改進

為了避免截割電機與齒條發生摩擦，防止截割電機的損壞，應對搖臂與牽引部的聯接塊進行優化改進，或者將原來所使用的直搖臂改為彎搖臂，通過此種改進方式，可以有效預防截割電機與齒條之間發生直接接觸，同時減少了截割電機的磨損；其次為了增強截割電機的散熱效果，將原來的冷卻水道改為了老塘側端頭進水方式，并且增設了密封裝置，以避免冷卻水進入到電機內部，使電機受潮，影響電機的正常使用；另外井下采煤工作面常常會發生滲水現象，在這種情況下，為了防止工作面淋水落到電機上，降低電機的絕緣性能，在電機進線的喇叭嘴處采用了防護隔離措施；一旦電機的水路系統在運行過程中發生了堵塞，不能用高壓水對電機進行沖洗，同時在一刻鐘內禁止停水，以確保電機可以充分散熱，在避免電機受潮的同時，防止電機絕緣性能的下降。

4 優化改進效果分析

對該電牽引采煤機進行上述優化改進，并將其應用于實際礦井中可知，其優化效果明顯，且事故發生的可能性大大減小，主要表現在：行走箱的更換次數降低，由原來的5次改為了現在的1次，不僅減少了材料的浪費，還降低了維修成本；搖臂鉸接銷軸斷裂的次數由原來的2次變成了現在的不斷裂，且齒箱損壞也不再發生；工控機的性能逐漸穩定，白屏次數減少；同時截割電機的損壞次數也由5次變為了2次，故障率顯著降低。

5 結論

某礦通過MG610/1400-WD型對電牽引采煤機的滑靴長度增加了150mm，選擇了耐磨性更好的鋼板，確定了一端固定、一端鎖緊的鉸接銷軸連接方式，并更換了密封性更好的芝加哥浮動環，采用了軍用工控機機型，同時改進了截割電機的冷卻方式，增設了密封裝置以及淋水保護。該采煤機的穩定性和可靠性大大提高，不僅降低了事故發生的概率，而且減少了設備維修保養的費用，保證了井下采煤工作的正常有序進行。