SPM4210濕噴臺車現場改造應用

仲 偉， 張周平， 雒煥禎， 謝世棋， 羅 鳴， 高澤民

(金川集團股份公司， 甘肅 金昌 737100)

0 前言

SPM4210型移動式混凝土噴射機組簡稱濕噴臺車(如圖1所示)，是由德國普茨邁斯特公司生產的當前先進的礦用噴射混凝土臺車，某礦山公司目前在用2臺，該臺車適合中小型隧道，它的噴涂臂提供10 m的噴涂距離。雙電纜和無線比例遙控器，除了調節20 m3/h的混凝土流量和調整添加量外，還可以輕松操控手臂的運動。

圖1 SPM4210設備示意圖

SPM4210濕噴臺車帶有加強的噴射臂(如圖2所示)，垂直高度可達10 m；1臺普茨邁斯特雙活塞泵，最大生產能力20 m3/h。1套相應的遙控裝置，可以手動或無線操作，可方便地控制大臂、混凝土噴射量和調節外加劑摻量。SPM4210系統具有最新技術的機軸和加強的旋轉系統，適用于惡劣工況條件。

機箱內置空氣壓縮機安裝在設備上的普茨邁斯特混凝土泵，保證了磨損部件的高性能、低脈動和長壽命。比例遙控可完全調節混凝土產量，并可調整預先設定的添加劑用量，以應對井下工作條件的變化。同步加料器泵配有與混凝土流量成比例的自動加藥裝置，保證了噴射精度和質量。重型底盤與最先進的車軸和加強車軸系統提供了巨大的機動性。

1 SPM4210濕噴臺車的先進性

SPM4210濕噴臺車是目前世界上井下砼濕噴技術最前端的設備，完全取代原有的噴漿機等設備，SPM4210濕噴臺車高效率，低能耗，省工、省料，降低污染，操作簡單，操作面廣，是井下巷道快速掘進最合適的設備。

SPM4210濕噴臺車的五邊形大截面液壓伸縮臂(如圖3所示)，平穩而堅固，結合整體式鋼結構底架，讓臂架動作非常平穩，真正實現“指哪打哪”；噴頭部分由3個馬達分別驅動，圍繞臂架360°旋轉，240°擺動噴涂，業界盲區最小，反應靈敏，施工定位更簡單；混凝土泵專為噴涂設計，保證了高性能、低震動和易損件的長壽命，效率獨一無二；智能的操作系統與極低的混凝土回彈率，降低了操作手的勞動強度；嚴格控制的粉塵污染為操作手提供了健康的作業環境[1]。

圖2 SPM4210井下工作圖

圖3 SPM4210大臂水平及垂直工作范圍示意圖

2 S閥擺塊工作原理

SPM4210濕噴臺車的S閥擺塊安裝于S-擺管閥中，如圖4所示，混凝土泵缸及料斗。

工作中當混凝土注入料斗后，此時S-擺管閥讓開吸料的泵缸口，泵的活塞向后運動，混凝土被吸入混凝土缸；接著S-擺管閥的S閥擺塊擺動，使S-擺管閥出口端與輸送管聯接，然后活塞向前運動，將缸內混凝土推出送入輸送管，這樣，混凝土通過S-擺管閥、彎管將混凝土送入輸送管，完成單個混凝土泵缸的一個工作過程。

為保證泵送的連續性，安裝有兩個混凝土泵缸，通過一個活塞在抽吸行程中，轉換S-擺管閥位置，另一混凝土缸通過S-擺管閥繼續泵送混凝土。這樣，交替運行的兩個泵缸使得混凝土連續泵送。

3 S閥擺塊改造利用

如圖5所示，為SPM4210濕噴臺車原裝S閥擺塊，井下現場SPM4210濕噴臺車工作時突發故障，無法噴漿，停車檢查，打開部件發現系S閥擺塊上內花鍵磨損，花鍵齒磨齊根磨禿，導致S-擺管閥不工作，致使混凝土不能連續輸送。

1.彎管 2.S-擺管閥 3.混凝土泵缸 4.混凝土泵活塞 5.冷卻水箱 6.液壓油缸圖4 混凝土泵缸工作示意簡圖

圖5 原裝S閥擺塊示意圖

當時沒有庫存備件，進口設備備件計劃上報需三個月才能到貨，影響濕噴工作。

如圖6所示，找到并拆除原二期廢棄濕噴臺車S閥擺塊,經實測，外形尺寸能夠滿足使用,不同的是，新S閥內孔傳動聯接方式是花鍵聯接，但老S閥擺塊內孔是六邊形，新S閥擺塊內孔傳動聯接方式是花鍵齒。老S閥擺塊內孔傳動聯接方式是六角形。

圖6 廢棄濕噴臺車S閥擺塊示意圖

如圖7測量得，老S閥擺塊內孔對角線尺寸為36 mm，新S閥擺塊內孔花鍵齒齒頂圓直徑為37.5 mm，這樣，把老S閥擺塊六角形內孔改成新S閥擺塊花鍵內孔，老S閥擺塊剛好有加工余量，滿足改造尺寸要求，安排對老S閥擺塊內孔六角形進行改造為新閥擺塊的花鍵齒，經外委插齒，安裝后完全滿足新濕噴臺車使用，這樣就將因缺少備件影響降到了最低。

圖7 新舊S閥擺塊內孔結構尺寸簡圖

改造后的S閥擺塊在新臺車上已使用近1年，仍然使用良好，說明了此次改造還是比較成功的[2]。

4 旋轉馬達油管接頭改造

SPM4210濕噴臺車工作端俗稱“眼鏡蛇”噴射頭，有軸向和縱向兩個旋轉馬達，軸向旋轉馬達可360°旋轉(如圖8所示)，縱向旋轉馬達可240°旋轉(如圖9所示)。在實際使用過程中，兩個馬達油管經常有刮碰造成油管對絲彎曲變形甚至斷裂造成漏油影響使用，嚴重時甚至導致軸向旋轉馬達油缸報廢。

圖8 軸向旋轉馬達工作范圍示意圖

圖9 縱向旋轉馬達工作范圍示意圖

經現場比對，發現是軸向旋轉馬達的油管接頭與縱向旋轉馬達連接座剮蹭(如圖10所示)，導致油管及接頭變形甚至斷裂造成漏油，發生在縱向旋轉馬達旋轉時剛好碰上。是原濕噴臺車設備設計時沒有留下足夠的間隙，詢問廠家后得到證實。只能自行改裝，調大間隙后使用。

圖10 軸向旋轉馬達的油管接頭與縱向旋轉馬達連接座剮蹭簡圖

重新加工制作油管接頭，同時降低新加工接頭高度(如圖11所示)，增加兩個旋轉馬達交叉時軸向旋轉馬達的油管與縱向馬達連接架之間的空隙，避免兩個馬達油管的碰撞。為保證螺紋強度及進行可靠密封，在油管接頭加工后對螺紋進行淬火處理，并用對應的板牙對螺紋進行處理，保證絲扣，并剔除螺紋上的毛刺，以保證高強度下的螺紋聯接緊固可靠。

圖11 油管接頭改造前后示意圖

改造后的油管接頭安裝到濕噴臺車對應的旋轉馬達上后，試車運行，噴射頭分別和同時進行兩個方向的轉動，都未發生剮蹭，轉動自如(如圖12所示)。這樣，通過對旋轉馬達上油管接頭尺寸的改動，完全解決了原兩個馬達油管刮碰，順利解決了濕噴臺車旋轉馬達旋轉空間位置剮蹭問題。

圖12 軸向旋轉馬達的油管接頭與縱向旋轉馬達連接座剮蹭解決示意圖

5 大臂滑塊國產化改造

SPM4210濕噴臺車大臂分4部分構成(如圖13所示)，為抽插式結構滑動聯接，滑動聯結為滑塊在滑軌上滑動，滑塊由埋頭螺栓固定在每節大臂滑道的兩端，每個端頭分別對稱固定安裝有兩個相同的滑塊，以保證滑塊受力均勻，防止滑塊發生單邊偏磨，以免影響設備工作精度和設備使用周期[3]。

如圖14所示滑塊外形結構有兩種，其中單孔的有4種尺寸，加上雙孔的共有5種滑塊。為進口尼龍材質。

圖13 SPM4210濕噴臺車大臂結構示意圖

圖14 大臂滑塊外形結構示意圖

SPM4210濕噴臺車為整車進口設備，備件價格高且進貨周期長，而大臂滑塊為易損件，需經常調整更換，由于上述原因，常因滑塊備件跟不上導致設備停用，為此，我們對滑塊進行實物測繪后，用國產尼龍材質加工制作，并安裝道濕噴臺車大臂上試用，使用效果良好，使用周期接近原進口件的60%～70%，根據試用情況，我們在實際生產中安排進口滑塊與自制滑塊交錯使用，避免因滑塊備件跟不上導致設備停用的情況，同時對備件進行了國產化改造，降低了備件費用。

6 振動器改造

濕噴臺車在砼進料倉口格篩處設置有振動器(如圖19所示)，振動器與篩格栓接在一起，它搖動篩格從而防止堵塞，尤其是遇到混凝土稠度較高的情況。振動器為電動振動器，通過配電盤控制。

1.格篩 2.振動器 3.電纜圖15 振動器安裝示意圖

在實際工作中，我們發現振動器的振動電機頻繁燒損，而振動器因電機燒損停止工作會導致格篩下料不暢，下料速度慢且下料量少，直接影響濕噴臺車的噴料量，嚴重時只能停機處理，同時，因振動器不振動減少格篩下料量，導致正常速凝劑的配比與濕噴的混凝土的量無法正常，達不到正常的配比，直接影響濕噴質量。

在井下工作現場，我們跟班作業發現，當混凝土罐車給濕噴臺車料倉下料過程中，混凝土會不斷濺到振動器外殼，隨著多班作業，振動器外殼附著的混凝土越積越多，直接導致振動器負載過大，而導致振動電機因長期超負荷發熱而燒損。

如圖16所示，我們給振動器外部加裝一個防護罩，以防止工作時混凝土濺到振動器外表面上，同時還不影響振動器正常的工作效率，其外罩的清理非常方便，可直接將外罩拆除下來清理。

圖16 振動器加裝防護罩示意圖

振動器防護罩由底板和上罩構成，上罩與底板做成合頁結構聯結，上罩可轉動翻開，底板和上罩分別用10 mm和3 mm鋼板制作，上罩采取直接沖壓成型，以保證整體結構的強度，防止工作時受壓變形，同時，沖壓后的光滑表面便于清理。

經過現場使用，濕噴臺車的振動器使用正常，再未發生振動器之振動電機因負荷過大發熱而燒損的情況，改造效果非常良好，保證了設備穩定正常運行。

7 遙控器改造

濕噴臺車在井下噴漿作業時，操作人員在靠近待噴漿面的附近位置遙控操作作業，此時操作人員不在臺車上，依靠遙控器(如圖17所示)操作臺車噴漿作業，這樣操作人員視線清晰，操作無遮擋，便于現場作業。同時，遙控作業操作先進，操作簡單、集中、一目了然，并且人員更容易適應井下現場工況，降低了操作人員的勞動強度。

圖17 遙控器示意圖

在井下一處巷道顛簸行車中遙控器失落被擠碎，檢查后無法修復，濕噴臺車失去現場工作操控，聯系供貨商，新遙控器進口需半年時間，且費用昂貴，濕噴臺車只能停車等待遙控器到貨，直接影響井下掘進巷道濕噴作業工程進度。

我們找到一個國產設備上類似的有線操控器外殼，又購進萬向手柄、按鈕及電氣控制元件，并利用現有的通訊電纜，然后對該有線操控器按原濕噴臺車遙控器內部結構進行組裝，組裝后具有的操控功能可完全滿足濕噴臺車遙控器具備的操控功能，為此，我們將該有線操控器與濕噴臺車主控系統有線聯接，比對原有的操控功能一一調試，待全部功能調試完成，直接進行濕噴作業試車調試，獲得成功，至此，濕噴臺車又開始恢復正常濕噴作業，待新遙控器到貨使用后，該有線操控器即可作為備用的操控器，消除遙控器故障對濕噴臺車工作影響[4-5]。

8 結論

通過井下現場SPM4210濕噴臺車故障處理，使臺車使用狀況更加穩定，人員操作和維修都容易上手，車輛故障減少，降低設備對井下掘進生產的影響。目前，該礦山公司已有2臺SPM4210濕噴臺車在井下進行濕噴作業，工作狀況都較為平穩。