MZ275改進型液壓鉆機式采煤機工業試驗分析

曹海波

（山西省陽泉市大陽泉煤炭有限責任公司，山西 陽泉 045000）

本文以某煤礦為原型對MZ275（改進）型液壓鉆機式采煤機進行工業性試驗分析。

1 新型采煤機的功能特點

MZ275（改進）型液壓鉆機式采煤機具有以下特點：

1）設計了新的鉆桿快速聯接裝置，實現了鉆桿的準確、快速、方便對接，大大降低了鉆桿換接時間，提高了鉆機式采煤機的鉆采效率，同時降低了工人的勞動強度；

2）在傳統液壓控制系統的基礎上進行了改進，主液壓系統采用負載敏感控制，極大的降低了主液壓系統中的能量損失，提高了樣機的穩定性和可靠性。

表1為MZ275型液壓鉆機式采煤機主要技術參數。

表1 MZ275（改進）型液壓鉆機式

2 樣機基本性能試驗

進行工業性試驗的目的主要有：驗證新型液壓鉆機式采煤機的性能特點；驗證所設計的鉆桿快速聯接裝置是否比原有結構節省時間。本試驗利用一臺MZ275（改進）型液壓鉆機式采煤機進行工業性試驗。

2.1 鉆桿快速聯結裝置試驗

鉆桿快速聯接裝置是在原有鉆桿自鎖裝置的基礎上改進的，其裝配組成見圖1。為驗證鉆桿快速聯接裝置可以實現快速換接鉆桿及縮短換接鉆桿的時間，進行了試驗。

圖1 鉆桿快速聯結裝置

試驗前，將鉆桿快速聯結裝置裝配好，將一節鉆桿聯接到驅動架馬達減速器輸出軸上，通過起吊裝置將待接鉆桿吊起，放至已連接鉆桿前端。啟動驅動架推進油缸，使已連接上的鉆桿向前運動。鉆桿脫離時啟動前架上的開鎖油缸，油缸頂部塊狀結構擠壓待拆卸鉆桿快速聯接裝置的頂銷，頂銷帶動頂塊，頂塊擠壓壓塊，壓塊壓縮彈簧，自鎖裝置打開。之后前架油缸回位，脫離一節鉆桿的快速聯接裝置恢復原狀［1］。

表2是鉆桿快速聯接裝置原有方案換接一組鉆桿的時間和現有鉆桿快速聯接裝置換接一組鉆桿時間的對比。為更加直觀的對比兩種方案中鉆桿連接時間和拆卸時間，以序號為橫坐標，以時間為縱坐標繪制成曲線見圖2。

表2 原有方案和現有方案換接鉆桿時間對比

圖2 原有方案和現有方案換接鉆桿時間對比

對比圖2（a）和圖2（b）可以看出，原有方案鉆桿連接時間平均在2.5 s左右，鉆桿拆卸時間平均在3.5 s左右，單組鉆桿完成連接和拆卸所需時間約為6 s，在整個過程中，拆卸鉆桿所需時間所占比例較連接所需時間大；現有方案鉆桿連接所需時間平均在2.0s左右，鉆桿拆卸時間平均在2.0s左右，單組鉆桿完成連接和拆卸所需時間約為4 s，在整個過程中，鉆桿連接和拆卸所消耗的時間基本相當［2］。由此可以看出，新設計的鉆桿快速連接裝置在鉆桿連接時，消耗時間短，效率高，可極大的提高采煤效率，降低采煤成本。

2.2 工作機構液壓系統試驗

為檢驗整機工作機構中液壓系統設計的可靠性，利用電渦流測功機對工作機構液壓系統進行測試實驗。電渦流測功機的型號為GW250，通過后方的增速器增速，測試中需要測量的數據包括馬達轉速、截割扭矩、泵的流量和輸出壓力。試驗設備包括測試部分和記錄儀器，見圖3。

GW250電渦流測功機扭矩傳感器的量程為：0～1000 N·m，通過增速器，截割液壓系統可將扭矩降至量程范圍內。將增速器與截割機構液壓系統連接，電渦流測功機再與增速器相連，在測功機上裝配有測力傳感器和轉矩轉速傳感器。通過測力傳感器和轉矩轉速傳感器，將力的大小和速度轉換成電信號后輸出，再將電信號輸送給測功儀，這時測功儀顯示的數據即為測試所需的扭矩大小和速度大小。試驗前應先將記錄儀器調零，見圖4（a）。試驗時在恒扭矩工況下進行加載，通過調節扭矩值大小來測試其它的參數。為避免瞬時增大或減小扭矩對試驗設備造成損傷，在試驗過程中，扭矩應由大到小或由小到大進行漸進進行減載或加載。圖4（b）為恒扭矩加載過程，根據工作機構實際割煤巖的實際公開，模擬工作機構截割純煤和截割夾矸工況下的受力變化曲線對測試系統進行加載，并記錄下檢測數據。

圖3 截割機構液壓系統試驗設備

圖4 工作機構液壓系統試驗

試驗結果與分析：

通過加載截割純煤和截割夾矸工況下的受力模擬曲線，可以分別測得工作機構純煤工作條件和夾矸工作條件下，馬達輸出的扭矩和轉速數據以及泵出口的流量和壓力。將測得的數據繪制成曲線，圖5為煤工作條件下泵和馬達響應曲線，圖6為夾矸工況下泵和馬達響應曲線。

圖5 純煤工作條件下泵和馬達響應曲線

圖6 夾矸工作條件下泵和馬達響應曲線

圖5和圖6分別是純煤工作條件和夾矸工作條件下，泵與馬達的響應曲線，由上圖可知，泵處在負載敏感功能時，馬達轉速和泵出口流量分別為263r/min和276 L/min，截割純煤時，泵出口所需的壓力為12.6 MPa；在截割夾矸煤巖層時，泵的功能為恒功率，泵出口的流量和壓力均受負載的影響，隨負載變化而變化，而且據曲線圖很明顯看出泵出口的流量和壓力呈現負相關的關系，在這種情況下，泵出口的最大壓力17.2 MPa［3］。

3 工業性試驗結果

MZ257（改進）型液壓鉆機式采煤機樣性能檢測完成后，被拆解運輸到礦上，后通過罐籠運送到井下，在井下進行裝配調試。將連續工作30天時間后的鉆采試驗與改進前對比列于如表3所示。

表3 工業性試驗報告及改進前對比

4 結 語

綜上所述，通過試驗證明改裝后的新型鉆機式采煤機工作時，工人作業安全，勞動強度低，開采效率高，出煤量和出煤質量提高，社會效益顯著，同時，也為其他礦井開采時提供了寶貴經驗。