煤礦裝備通用互換性的研究

邊 越

（同煤集團機電管理處， 山西 大同 037003）

引言

同煤集團各采區點多面廣，使用的綜采設備也種類繁多，為了方便集團內部相互調劑，減少備品備件的管理難度，降低維護成本，提高管理效率，方便一線員工的使用，特對刮板運輸機、轉載機、破碎機、皮帶運輸機做了統一規范的要求。該要求明確了設備的加工規格、樣式、型號。能夠在今后逐步降低集團設備維護成本、管理成本。

1 研究過程及創新點

1.1 通用互換要求推廣前后的比較

1.1.1 2012年以前同煤集團設備使用情況

在通用互換性要求提出以前，根據中標規則，集團購買的綜采設備均為同廠家不同型號的設備。而且是同一廠家同一型號的設備，第一年和第二年的設備也會有所不同。這樣導致的結果是同一型號的不同廠家的設備，其備品備件要分別購買兩次，在集團總庫、二級單位庫房、一線工作面都要成倍保存零部件。

導致設備差異的原因：設備生產廠家不同；同一廠家不同批次的設備不同；產品技術升級尺寸產生變化。

以綜采設備中的刮板輸送機舉例。

2012年以前，集團從A廠購得型號為764/132的轉載機a，在α礦使用[1]。第二年又從B廠購得型號764/132的轉載機b,在β礦使用，經過一段時間使用后α礦需要型號a的轉載機的鏈輪組件。此時α礦只能從本礦的設備庫中調用，或從集團總庫中調用。在集團總庫中存有A廠的轉載機和B廠轉載機的鏈輪組件。兩種部件只能按廠家的差別發給α礦。也不能從臨近α礦的β礦調撥該種部件。圖1所示為A廠鏈輪組件的運動拓撲。

從圖1和表1可以看出，該設備在5個存有地點的3個中運動，沒有實現物資的全流通。而且同一型號設備的零部件要成倍存有，如果使用的礦增多，則相應成倍增加。設備的管理成本、調用成本也會相應成倍增加。

1.1.2 2012年以后同煤集團設備使用情況

在2012年以后同煤集團推行通用互換標準之后，廠家和廠家之間的加工圖紙統一，在不違反招標規則的同時保證了設備的通用互換性。

還以A廠的764/132轉載機的鏈輪組件舉例。A廠的764/132轉載機的鏈輪組件與B廠的764/132轉載機的鏈輪組件通用互換。其運動拓撲圖見下頁圖2。

圖1 執行互換要求前設備零部件運動拓撲圖

表1 執行互換要求前764/132轉載機鏈輪組件在集團、α礦、β礦的設備存有情況

從圖2和表2（見下頁）可以看出，鏈輪組件可以在5個保存地點的5個中流通，實現了設備的全流通。設備配件保有量相比之前少了2個。隨著該種設備使用的礦數的增多，保有量也會相應減少。而且該種設備可在礦與礦間、庫房與庫房間靈活調配。降低設備管理成本和設備的調用成本。

1.2 綜采運輸設備通用規范的制定

為提高綜采設備的通用互換性，自2012年起，同煤集團要求購置的同型號刮板輸送機、轉載機、破碎機、自移機尾和 DSJ800/2×40、DSJ1000/160，兩種帶式輸送機必須按照配套圖紙及同煤集團提供的圖紙進行加工制造。為進一步加強綜采設備通用互換性，2017年要求制造廠家在滿足統一圖紙的前提下，對刮板輸送機、轉載機、破碎機、自移機尾、皮帶輸送機必須做到通用互換[2]。

圖2 執行互換要求后設備零部件運動拓撲

表2 執行互換要求后764/132轉載機鏈輪組件在集團、α礦、β礦的設備存有情況

1.2.1 轉載機、刮板機、自移機尾的通用互換性要求的制定

為了保證設備的質量和通用互換性，需要進行審查、選優設備的圖紙。期間，與同煤集團有合作關系的刮板運輸機、轉載機、電機、減速機生產廠家(中煤張家口煤礦機械有限責任公司、山西煤礦機械制造股份有限公司、淮南久益采礦設備有限責任公司、寧夏天地重型裝備科技有限公司、山西鑫拓煤機設備制造有限公司、陽煤忻州通用機械有限責任公司、大同煤礦集團機電裝備同比公司、大同虹云煤機有限責任公司、山西維達機械制造有限公司)的專家、同煤集團設備使用的單位的專家對圖紙進行了詳細的審查擇優選擇。其中審核的圖紙數量巨大，按套可分為四類。分別是刮板輸送機（電機、減速器、摩擦限距器、鏈輪組件、中部槽、鏈條、刮板、槽間啞鈴銷等）；轉載機（電機、減速器、鏈輪組件、鏈條、刮板、轉載機與自移機尾聯接卡環等）；破碎機（電機、減速器、液力偶合器、錘軸組件）；自移機尾。

1.2.2 膠帶輸送機通用互換要求的制定

由于膠帶輸送機的特殊性，為了保證設備的質量和通用互換性，與同煤有合作關系的廠家（唐山冶金礦山機械廠、中煤科工集團上海有限公司、寧夏天地西北煤機有限公司、山西煤礦機械制造股份有限公司：張權、山西隆達煤礦機械制造股份有限公司、大同煤礦集團機電裝備科大機械有限公司、臥龍電氣南陽防爆集團股份有限公司、佳木斯電機股份有限公司、山西聚全恒電器有限公司）的專家、同煤集團設備使用單位的專家對大量的圖紙進行了優化和取舍，并制定了如下規范，并建立了設備選用數據表格：本規范對1 000 mm、1 200 mm、1 400 mm、1 600 mm四種帶寬，250 kW、400 kW、500 kW、630 kW、800 kW、1 120 kW六擋功率皮帶機的傳動滾筒、改向滾筒、驅動電機進行分類統一。其中傳動滾筒規定為20種規格。改向滾筒規定為48種規格。驅動電機規定為15種規格。

因皮帶機運行工況千差萬別，按國家標準規定種類繁多。為了減少備件儲備，加強通用互換性，對相近規格進行合并。在設備選型設計時，如計算結果在規定的兩擋之間，選型按高擋執行。

傳動滾筒技術規范：傳動滾筒參照《傳動滾筒選擇表》，保證通用互換。改向滾筒技術規范：改向滾筒參照機電處《改向滾筒選擇表》，保證通用互換。驅動電機技術規范：驅動電機參照《皮帶機配套電機安裝尺寸表》，保證通用互換。

本規范規定了一般工況下通用電機及滾筒的選用范圍，特殊工況下超出此規范的由帶式輸送機廠家另行設計。

1.3 通用規范的意義

1.3.1 提高設備管理效率

在集團內部，不同的使用單位所用的設備因訂購年代不同、生產廠家不同、同一廠家同一型號的設備的改進等原因，導致同一型號綜采設備的溜槽、電機、減速機、鏈輪組件、連接盤、過渡段、刮板、鏈條、滾筒等不通用互換，迫使各使用單位備有大量同一型號設備的不同廠家，不同改進型的易損件的備品備件。通過通用互換要求的推進可以逐漸使同一型號的設備甚至不同型號設備的相同部位的零件統一，減少設備管理部門、機電技術部門的勞動量，方便零部件在井上、井下、集團內部快速準確流動。

1.3.2 減少備品備件的儲備與成本

一臺設備的備品備件，一般在工作面備有一到兩個，在庫房備有兩到三個。如果同一型號的設備在兩個不同的工作面同時使用，則備品備件可相應減少。在不影響使用的條件下可縮小備件的數量。隨著通用互換性要求的逐步推進，這種節約成本的方式將越來越顯示出其效益。

1.3.3 提高設備的產品質量

統一要求一方面提升了綜采設備的統一程度，同時對綜采設備的采購提出了更高的要求，迫使煤機企業做精做細，提高產品質量。

創新點：提高設備管理效率；節省備件成本；降低一線機電管理勞動強度。

2 應用舉例

2.1 刮板輸送機電機減速機連接盤的通用互換

通用互換的規定中將同一型號的刮板輸送機電機減速機的連接斷面進行了統一。同種型號的電機減速機的罩筒接口尺寸是一致的。不同廠家生產的刮板輸送機、電機、減速機、連接盤是有完全互換的可能性的。連接盤的配合長度只要達到罩筒磁口盤之間的長度，連接盤就可以通用互換。

2.2 刮板輸送機中部槽的通用互換

通用互換要求了刮板輸送機的接口斷面尺寸。不同生產廠家或同一生產廠家同種型號的刮板輸送機的中部槽在齒軌座到槽中心線的位置一般不同。該尺寸與采煤工作面的斷面有關。但改變齒軌座的位置相對容易。同種型號的刮板輸送機只要通過改變齒軌座的相對位置就可以通用互換。

2.3 鏈輪組件的通用互換

鏈輪組件是刮板輸送機和轉載機上的易損部件。同一型號的機器，鏈輪組件的穩釘位置、花鍵齒數、排間距一致一般就可通用互換。

2.4 皮帶機滾筒的通用互換

皮帶輸送機上的滾筒因其傳遞功率不同，雖然外形尺寸一致可以互換安裝，但不一定能滿足使用要求。為了使滾筒在外形尺寸一致的情況下可以滿足通用互換要求又能滿足使用需要，要求主機廠家在選用滾筒時使用同一擋上可承載載荷最大的滾筒選型。雖然這樣犧牲了一定的經濟性，但其通用互換性的增強可以降低備品備件的數量，總體可降低設備的購置成本。

3 社會經濟效益

2013年按照“同一型號、統一圖紙”的原則與制造單位合作對75部（臺）刮板機、轉載機、破碎機、皮帶機進行了設備通用互換，降低了備品備件儲備，減少了資金占用。資金3 200萬元。

2014年94臺采掘設備推行設備間的通用互換，降低設備儲備資金4 300萬元。

2015年對89臺/套采掘設備實現了通用互換，降低了設備儲備資金。資金3 700萬元。

2016年對14部刮板機、8部轉載機、8臺破碎機、3套自移機尾、26部皮帶機進行統一圖樣加工制造，實現了通用互換。降低設備配件費用2 300萬元。

2017年，對63臺/套采掘設備實現了通用互換，降低備品備件儲備費用2 460萬元。

截至2017年通用互換性要求已經節約資金1.596億元。

4 存在問題及推廣應用前景

通用互換性只是對于用量大、使用普遍的設備，對于一些特殊工況需要特殊設計的設備和零部件則不要求其通用互換性，因其使用數量少，與其他設備沒有通用互換的意義。比如礦井的主運輸皮帶機，其滾筒、電機、減速機都是經過特殊設計的，而且一個礦井只有一臺或一部，要求其與其他礦井的皮帶機通用互換是不現實的。又如工作面加長的刮板運輸機，為了保證運力同時滿足設備的裝配需求，其電機、減速機、鏈輪軸組、鏈條也是進過特殊設計的。即使同樣型號的設備由于使用條件的限制，其局部零件也不能通用互換。比如刮板運輸機、轉載機的舌板、分鏈器和刮板運輸機的過渡槽。所以設備通用互換性的研究需要理論和現場經驗結合，根據實際情況進行設備零部件的組織使用。比如同樣型號的皮帶運輸機由于其運輸距離不同，改向滾筒的安裝尺寸雖然相同，但是運輸距離長載荷大的皮帶輸送機的滾筒其強度要大于運力小的。這樣運力大的運輸機的零部件可以在運力小的皮帶運輸機上使用，但反過來則需要理論論證后使用。

設備的通用互換性研究是一個長期和變化的過程，當某種設備成為主流時，新的通用互換性研究會同步跟進。老舊設備因使用較少逐漸喪失通用互換的需求。新設備剛進入應用時的一段時間通用互換性的要求也較低。通用互換是對主流大量設備的通用互換。