基于采煤機(jī)滾筒的可靠性分析

摘 要：隨著科研經(jīng)濟(jì)的迅速發(fā)展，滾筒采煤機(jī)得到了不斷開發(fā)與創(chuàng)新，給我國大部分煤炭企業(yè)帶來了很大便利。滾筒采煤機(jī)是我國最近幾年來最具有代表性的采煤機(jī)型，是現(xiàn)代化煤炭企業(yè)高產(chǎn)、高效益的主要核心設(shè)備，它主要負(fù)責(zé)采煤過程中的裝煤與卸煤，是衡量采煤機(jī)性能的重要指標(biāo)。由于地下條件艱苦復(fù)雜、地下周圍的工作環(huán)境惡劣，因此滾筒通常是采煤機(jī)最容易受到損壞的機(jī)械設(shè)備，所以提高采煤機(jī)滾筒的可靠性是我們當(dāng)前最值得關(guān)注的問題。

關(guān)鍵詞：采煤機(jī)滾筒；可靠性；分析

中圖分類號：TD421.6 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1004-7344（2018）27-0263-02

1 引 言

最近幾年，我國生產(chǎn)的采煤機(jī)滾筒強(qiáng)度性能都比較高，可用于截割硬度比較大及一些含矸含量比較高的煤層。第一次使用時(shí)，為了保證它的使用壽命、提高它的使用質(zhì)量、確保它的強(qiáng)度性能，盡量使它的截割范圍在7～12萬m之間，同時(shí)還要及時(shí)的對滾筒進(jìn)行修補(bǔ)、監(jiān)測，因?yàn)槊恳淮芜M(jìn)行滾筒更換和修補(bǔ)，都需要消耗整個(gè)檢修班的大量時(shí)間，它的購買、運(yùn)輸、修補(bǔ)也需要大量的人力物力。所以提高采煤機(jī)滾筒的可靠性可以在一定程度上延長滾筒的使用壽命，也可以提高煤炭企業(yè)的產(chǎn)量和經(jīng)濟(jì)效益。接下來本文主要對采煤機(jī)滾筒的材料設(shè)計(jì)、工藝流程分析探討采煤機(jī)可能失效的因素，來提高采煤機(jī)滾筒運(yùn)行的可靠性。

2 采煤機(jī)滾筒失效的運(yùn)行狀態(tài)

當(dāng)滾筒出現(xiàn)失效損壞時(shí)，它就出現(xiàn)無法正常運(yùn)行的狀態(tài)。接下來就分析滾筒失效時(shí)出現(xiàn)的運(yùn)行狀態(tài)，希望真正使用時(shí)可以及時(shí)的發(fā)現(xiàn)出現(xiàn)問題原因，在一定程度上可以減少資源、資金浪費(fèi)。①長時(shí)間的使用，焊縫可能會(huì)出現(xiàn)開裂，截割齒輪的底座可能會(huì)出現(xiàn)斷裂及脫焊、發(fā)力的旋轉(zhuǎn)葉子與筒體之間的焊縫可能會(huì)出現(xiàn)開裂，引起這些損壞的主要原因是煤炭的硬度太大、基石含矸量太大，滾筒運(yùn)行時(shí)遇到的阻力太大、截割強(qiáng)度太高，最終導(dǎo)致超負(fù)荷運(yùn)行。②隨著長時(shí)間的使用，截割齒輪會(huì)被磨損脫落，然后引起螺旋葉片的尾部與煤層之間出現(xiàn)劇烈的摩擦，最后葉片受到損壞逐漸向裝煤的那一側(cè)傾斜，從而影響了裝煤的最佳效果。③采煤機(jī)滾筒有內(nèi)噴霧和外噴霧主要的作用是防止截割的時(shí)侯摩擦起熱出現(xiàn)火花，如果噴霧管路和噴霧孔出現(xiàn)異常或堵塞，噴霧的一切作用就會(huì)失效，可能會(huì)引起不可預(yù)測安全隱患。④采煤機(jī)滾筒的齒輪的尖端有一段性能比較強(qiáng)的合金，一旦它出現(xiàn)損壞和斷裂就會(huì)帶來巨大的損失和困擾。上面的敘述主要針對截齒和齒座分析的，截齒和齒座也是整個(gè)滾筒的主要組成部位，因此要加強(qiáng)對這幾個(gè)方面的管理力度，提高它們使用的可靠性。另外相關(guān)檢修部門規(guī)定如果截齒出現(xiàn)三個(gè)異常，需要重新?lián)Q置滾筒，否則整個(gè)采煤過程的效益大大降低。

3 采煤機(jī)滾筒出現(xiàn)損失的因素

3.1 滾筒的使用材料不合格

我國屬于發(fā)展中國家，滾筒的使用材料與其他發(fā)達(dá)國家相比比較單一，我國截割齒輪和筒體使用的材料是普通的碳素結(jié)構(gòu)鋼板，主要是由A3鋼制作成的，這種鋼板的強(qiáng)度性能和硬度都比較低，使用壽命比較短，很容易出現(xiàn)裂縫。對于國外的發(fā)達(dá)國家，他們使用的是優(yōu)質(zhì)的鋼板和低合金鋼板，其材料的結(jié)構(gòu)性能都比較好。對于我國使用的齒座材料，以35CrMnSiA鋼為主要使用材料，這種材料強(qiáng)度性能比較高、價(jià)格廉價(jià)，但是它不能承受沖擊力較大的施工工程、可焊性也比較低。因?yàn)槟壳拔覈X座出現(xiàn)問題的概率占到了82.5～85.5%左右，所以我國齒座的使用材料是不合格的，最終導(dǎo)致截齒的槽孔磨損、截齒丟失，所以我國要提高齒座使用材料的質(zhì)量，減小它發(fā)生錯(cuò)誤的概率，因此目前選擇合適的使用材料對采煤機(jī)滾筒是非常重要的。

3.2 設(shè)計(jì)上的欠缺

目前我國采煤機(jī)滾筒的種類比較單一，所以運(yùn)用到不同硬度的煤層中必然會(huì)出現(xiàn)一些問題，因?yàn)橐环N采煤機(jī)滾筒是不可能適應(yīng)所以煤炭層的地質(zhì)條件，因此我國最好根據(jù)不同的煤層條件設(shè)計(jì)出適合的滾筒。一個(gè)滾筒的設(shè)計(jì)是否成功是由它的截割效果是否最佳、滾筒制造的可靠性、裝煤的效率是否最好等綜合考慮的。另外，截齒是滾筒進(jìn)行工作時(shí)最重要的構(gòu)件，因?yàn)樗饕淖饔檬墙馗蠲簩印⒎鬯槊簩樱虼怂暮侠碓O(shè)計(jì)在采煤機(jī)滾筒中起著至關(guān)重要的作用。它安裝位置和尺寸大小的設(shè)計(jì)決定著它的受力情況、采煤機(jī)的效率、影響著它的加工精度，否則截齒就會(huì)出現(xiàn)受力不均勻，超過截齒受力的最大限度就會(huì)引起截齒斷裂、丟失，最后影響采煤機(jī)的使用壽命。截齒還有一個(gè)不合理的設(shè)計(jì)是滾筒上截齒之間距離的安排太密集或太稀疏，對于一些硬度太高的煤層，齒座和截齒會(huì)出現(xiàn)開裂，導(dǎo)致滾筒使用壽命縮短、提前出現(xiàn)損壞。

3.3 制造過程劣質(zhì)

滾筒的所有部位大多都是焊接成的，如筒體、齒座、螺旋葉片及噴嘴等。但對它的制造過程進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，制定的焊接流程沒有制定一套合理方案和一套合理標(biāo)準(zhǔn)，它的焊接方法也沒有充分考慮采煤的地質(zhì)條件、周圍的地質(zhì)環(huán)境，因此，制造過程劣質(zhì)造成焊接的過程中總是會(huì)出現(xiàn)一些紕漏，導(dǎo)致內(nèi)部出現(xiàn)裂開，使采煤機(jī)滾筒的使用壽命縮短。另外采煤機(jī)滾筒的螺旋葉片在采煤的過程中主要承擔(dān)著裝煤的作用，長時(shí)間和煤層、基石劇烈摩擦，如果螺旋葉片的質(zhì)量劣質(zhì)就會(huì)很容易摩擦損壞、降低裝煤效率，螺旋葉片的使用壽命也會(huì)縮短。

4 提高可靠性的技術(shù)措施分析

4.1 對滾筒進(jìn)行重新設(shè)計(jì)

只有不斷的開發(fā)和創(chuàng)新滾筒，才能優(yōu)化滾筒的制造工藝，所以在設(shè)計(jì)的過程盡量的縮短截齒之間的距離、減少截齒尖端之間的落差，來調(diào)整截齒截割煤層時(shí)圓弧的曲率半徑，使端盤截齒、螺旋葉片設(shè)置在合適的位置，從而使螺旋葉片的截齒可以截割合理的截距、同時(shí)截齒可以均勻受力，從而使整個(gè)截割面效果最好。另外還要設(shè)計(jì)一個(gè)強(qiáng)度性能比較高、耐磨性比較好的齒座，因?yàn)槲覈F(xiàn)在使用的齒座已經(jīng)滿足不了我國滾筒的使用要求，所以我國必須重新設(shè)計(jì)一個(gè)合理齒座。此外還要提高我國截齒尖端合金的強(qiáng)度性能，我國的這種合金主要以炭化鎢是鈷為主要組成部分，碳化鎢具有硬度好、脆性好的優(yōu)點(diǎn)，但耐沖擊力比較差，所以可以重新設(shè)計(jì)出碳化鎢和鈷的配比，因?yàn)殁捒梢詮浹a(bǔ)炭化鎢的缺點(diǎn)。

4.2 采納科學(xué)性的方法，提高加工精度

使用科學(xué)的方法和科學(xué)的施工技術(shù)來增強(qiáng)滾筒受力強(qiáng)度，提高采煤的效率。首先，我們可以向發(fā)達(dá)國家學(xué)習(xí)，發(fā)楊“汲取精華、棄其糟粕”的學(xué)習(xí)精神，引進(jìn)先進(jìn)的儀器設(shè)備，使用專用的加工設(shè)備使?jié)L筒上焊接構(gòu)件可以更加精確、精密，提高滾筒各個(gè)構(gòu)件安裝位置和安裝傾斜角的準(zhǔn)確度，保證截齒所出現(xiàn)的誤差在規(guī)定允許的范圍之內(nèi)。另外，對于焊接的工藝流程有著嚴(yán)格的要求，每個(gè)環(huán)節(jié)的焊接都應(yīng)該有一套科學(xué)的設(shè)計(jì)方案，例如螺旋葉片、齒座、端筒體之間的焊接，它們需要小電流、直徑比較小的焊條等一系列嚴(yán)格的焊接要求。此外，經(jīng)過科學(xué)家的證明，二氧化碳在焊接的過程中有集中熱源、焊接比較深、焊接強(qiáng)度比較高等，所以我們要把二氧化碳應(yīng)用到焊接中。

4.3 提高噴霧的檢測力度

我國要提高好噴霧的監(jiān)測力度，避免噴霧管路和噴嘴出現(xiàn)堵塞，使內(nèi)噴霧充分發(fā)揮出它的降塵功能。內(nèi)噴霧主要是噴嘴出現(xiàn)問題，所以在監(jiān)測的過程中要注意容易上銹的部位，筒體盡量涂抹一些防腐蝕、防上銹的合金，噴嘴的部位要采用不銹鋼材料。

4.4 加強(qiáng)管理力度

我國相關(guān)部門要加強(qiáng)對采煤機(jī)滾筒的管理力度，制定一個(gè)具有科學(xué)性、合理化的管理標(biāo)準(zhǔn)。在監(jiān)測的過程中要及時(shí)的把滾筒的使用情況和建議反饋給負(fù)責(zé)人，然后相關(guān)負(fù)責(zé)人對采煤機(jī)滾筒的使用情況進(jìn)行分析，從而可以有針對性的反饋給滾筒生產(chǎn)單位，生產(chǎn)單位可以及時(shí)的對制造流程進(jìn)行優(yōu)化，從而可以提高滾筒的使用壽命。

5 結(jié)束語

綜上所述，采煤機(jī)滾筒設(shè)計(jì)時(shí)，要根據(jù)采煤機(jī)滾筒使用的實(shí)際情況分析，同時(shí)相關(guān)部門要監(jiān)督和收集資料，可以進(jìn)一步的督促生產(chǎn)單位優(yōu)化滾筒的制造流程，從而提高滾筒的使用質(zhì)量、使用壽命以及使用可靠性，使?jié)L筒更好的應(yīng)用到采煤企業(yè)中，促進(jìn)我國煤炭企業(yè)的穩(wěn)定可持續(xù)發(fā)展。

參考文獻(xiàn)

[1]馬 鴻.滾筒采煤機(jī)自動(dòng)化與智能化技術(shù)在煤層開采中的應(yīng)用[J].機(jī)械管理開發(fā)，2016（05）：77～78+85.

[2]范生春.滾筒采煤機(jī)薄煤層自動(dòng)化開采技術(shù)的運(yùn)用[J].山東煤炭科技，2015（12）：64+67.

[3]蘇小立.采煤機(jī)仿形截割運(yùn)動(dòng)學(xué)分析[D].太原理工大學(xué)，2014.

收稿日期：2018-8-14

作者簡介：代 強(qiáng)（1985-），男，河南偃師人，助理工程師，本科，主要從事機(jī)械工藝工作。

陳 微（1988-），女，寧夏中衛(wèi)人，助理工程師，本科，主要從事機(jī)械技術(shù)工作。