王晉巖,何鐵牛
(太原鋼鐵(集團(tuán))有限公司 代縣礦業(yè)有限公司,山西 代縣 034207)
峨口礦是太鋼集團(tuán)主要鐵礦粉原料基地,采礦廠分為西南、西北、東南、東北四個(gè)采場,相距8~15 km,礦用挖掘機(jī)是采礦主要生產(chǎn)設(shè)備,它屬于礦用機(jī)械正鏟式單斗挖掘機(jī),主要用來采掘經(jīng)過爆破后的礦巖產(chǎn)品,也被廣泛用于大型水利建筑工程中土石方的挖掘工作。峨口礦用10臺型號為WK-4A的礦用挖掘機(jī),擔(dān)負(fù)800萬t/a鐵礦石、2 900萬t/a廢石采掘鏟裝任務(wù)。挖掘機(jī)是礦巖采掘主要設(shè)備,而挖掘機(jī)在檢修維護(hù)過程中,經(jīng)常發(fā)生重復(fù)性檢修、檢修質(zhì)量和檢修安全事故,因此挖掘機(jī)首要管理任務(wù)是如何提高檢修效率、降低檢修重復(fù)率、杜絕檢修質(zhì)量和檢修人身傷害事故,即如何實(shí)現(xiàn)挖掘機(jī)檢修維護(hù)標(biāo)準(zhǔn)化,更好提高挖掘機(jī)綜合效率,而挖掘機(jī)檢修維護(hù)時(shí)間占挖掘機(jī)總?cè)諝v時(shí)間39.57%左右,而挖掘機(jī)總費(fèi)用的42.67%左右是檢修維護(hù)消耗備件與材料,因此對挖掘機(jī)檢修維護(hù)作業(yè)標(biāo)準(zhǔn)研究與應(yīng)用可以提高檢修效率,降低檢修重復(fù)率,杜絕檢修傷害事故,提高挖掘機(jī)綜合效率和備件使用壽命,降低挖掘機(jī)的鏟運(yùn)故障和采掘成本,現(xiàn)在峨口礦用挖掘機(jī)采掘效率為218萬t/a、作業(yè)率61.79%,在國內(nèi)礦山行業(yè)屬于較高水平。
挖掘機(jī)即機(jī)械式電動挖掘機(jī)是利用齒輪、鏈條、鋼絲繩、滑輪組等傳動件傳替動力的單斗挖掘機(jī),其生產(chǎn)已經(jīng)有百年歷史,目前所生產(chǎn)最大斗容已超過50 m3。中小型用柴油機(jī)或柴油機(jī)+電動機(jī)驅(qū)動,而大型采用電動機(jī)組,由外部輸入電能驅(qū)動。是現(xiàn)代各種露天礦主要采掘設(shè)備,挖掘機(jī)鏟斗剛性固定在鏟桿上,由鋼絲繩將其拉入到要挖掘的礦石中,只能在一個(gè)方向作強(qiáng)制的圓弧運(yùn)動,而不是按所挖掘的構(gòu)成進(jìn)行工作,因此無法使鏟斗跟隨礦層。挖掘機(jī)只能在一個(gè)方向發(fā)揮其挖掘力,因此其工作裝置的重量必須很大才能抵抗住其挖掘力,為與之平衡,機(jī)身的重量也相應(yīng)的增加,因此機(jī)械式挖掘機(jī)整機(jī)重量較大。
WK-4A礦用挖掘機(jī)是多電機(jī)獨(dú)立驅(qū)動的單斗正鏟式機(jī)械挖掘機(jī),采用單梁挺桿式起重臂,雙斗桿齒條推壓機(jī)構(gòu)和少支點(diǎn)的履帶行走機(jī)構(gòu)。由工作裝置、上部機(jī)構(gòu)、回轉(zhuǎn)支承和行走機(jī)構(gòu)等部分組成。靠電氣控制系統(tǒng)和氣壓操縱系統(tǒng)完成整機(jī)的各種運(yùn)動并實(shí)現(xiàn)采掘及裝載作業(yè)。其中推壓、提升、回轉(zhuǎn)和行走機(jī)構(gòu)的傳動部分均采用漸開線圓柱齒輪、圓錐齒輪和齒條傳動。挖掘機(jī)主要的傳動齒輪和軸類采用高強(qiáng)度的鉻錳硅鉬合金鑄鋼和鉻錳硅鉬合金鍛鋼,在部分零件中還使用了鎳合金。減速機(jī)的箱體、箱蓋、支架等零件均采用高強(qiáng)度炭素鑄鋼、球墨鑄鐵或焊接結(jié)構(gòu)。所有焊接結(jié)構(gòu)件中的主要零件均采用焊接性能良好的低合金高強(qiáng)度鋼板制造(如16Mn)。環(huán)形軌道、行走傘齒輪、推壓大齒輪、提升卷筒大齒輪等都采用了中頻淬火的熱處理工藝,以便得到較深的淬硬層來提高使用壽命。斗齒、斗前壁、斗底彎梁、斗提梁、履帶板等易磨損的零件采用經(jīng)過水韌處理的高錳鋼鑄件,各種備件均在國內(nèi)生產(chǎn)。
根據(jù)挖掘機(jī)鏟斗提升鋼絲繩破斷拉力按公式(1)計(jì)算,鋼絲繩破斷拉力或者破斷拉力總和應(yīng)當(dāng)滿足鋼絲繩最小破斷拉力,因此鋼絲繩最小破斷拉力按公式(1)計(jì)算:

式中F0—鋼絲繩最小破斷拉力,N,實(shí)測確定;
d—鋼絲繩公稱直徑,mm,有包裹層的鋼絲繩選用其內(nèi)徑值進(jìn)行計(jì)算,計(jì)算確定;
R0—鋼絲繩公稱抗拉強(qiáng)度,MPa,查表確定;
K—挖掘機(jī)鏟斗提升鋼絲繩最小破斷拉力系數(shù),查表確定。
綜上所述,根據(jù)公式(1)計(jì)算,挖掘機(jī)鏟斗提升鋼絲繩計(jì)算實(shí)測破斷拉力總和應(yīng)不低于計(jì)算最小破斷拉力總和。為了保證挖掘機(jī)裝車效率最高,鋼絲繩使用壽命最長、效率最佳,最終確定礦用挖掘機(jī)鏟斗提升鋼絲繩最佳直徑為φ39.5 mm,更換周期為3個(gè)月,裝車量為25~30萬t。
(1)挖掘機(jī)當(dāng)班司機(jī)負(fù)責(zé)檢查麻繩、撬棍、大錘完好。更換鏟斗提升鋼絲繩時(shí),負(fù)責(zé)人組織作業(yè)前危險(xiǎn)辨識及全員安全交底,填寫《礦用挖掘機(jī)司機(jī)崗位一表化》檢修作業(yè)安全交底、驗(yàn)收記錄。
(2)更換鏟斗提升鋼絲繩時(shí)乙班由機(jī)長指揮,丙甲班由值班干部指揮,4人配合,看手勢、聽指令,做到呼應(yīng)確認(rèn)。
(3)在退出鏟斗提升鋼絲繩過程中,設(shè)專人負(fù)責(zé)監(jiān)護(hù),拆卸楔鐵后,所有檢修人員應(yīng)避開提升機(jī)構(gòu),以免發(fā)生人身傷害;其中1人站在機(jī)棚門口指揮操作司機(jī)轉(zhuǎn)動卷筒使繩頭依靠重力自動退出,嚴(yán)禁人員站在提升電機(jī)部位用手拉出繩頭。嚴(yán)禁檢修人員站在天輪下10 m范圍以內(nèi),或停放其他設(shè)備,防止機(jī)械傷害事故發(fā)生。
(4)大架人員在上下樓梯時(shí),要面對設(shè)備并保持三點(diǎn)接觸(雙腳和一手或雙手和一腳),用大架和欄桿支撐身體,確認(rèn)站穩(wěn),扶牢,檢查大架欄桿是否牢固、可靠,安全帶栓掛處是否牢固、可靠,并系好安全帶,麻繩要系牢鋼絲繩,調(diào)整鏟斗提升鋼絲繩要使用專用工具。
(5)打楔鐵要戴好護(hù)目鏡,站到卷筒側(cè)面,防止楔鐵掉落砸腳。
(6)挖掘機(jī)平臺上面員工拽拉鏟斗提升鋼絲繩時(shí),要保證大架、機(jī)棚上面人員站穩(wěn),同時(shí)聽從指揮人員口令,一起用勁拽拉鋼絲繩,將鏟斗鋼絲繩穿入到卷筒固定孔內(nèi),安裝楔鐵,使用同樣方法將另一頭鋼絲繩穿入到卷筒固定孔內(nèi),安裝楔鐵。
(7)在卷筒處調(diào)整鏟斗提升鋼絲繩時(shí)嚴(yán)禁啟動鏟斗,需要調(diào)整鏟斗提升鋼絲繩時(shí),作業(yè)人員認(rèn)真進(jìn)行站位辨識,不能站在軸、套等轉(zhuǎn)動危險(xiǎn)部位附近,卷筒上、下部人員必須離開轉(zhuǎn)動部位,聯(lián)系確認(rèn)好方可鳴笛啟動鏟斗,防止機(jī)械傷害事故發(fā)生。
(8)當(dāng)班司機(jī)驗(yàn)收,提緊鋼絲繩,卷筒內(nèi)兩接頭無松動,均衡輪銷完好,鋼絲繩在天輪槽內(nèi)。
(9)更換完畢,司機(jī)匯報(bào)調(diào)度、清理現(xiàn)場、回收工具,汽車司機(jī)負(fù)責(zé)回收舊鋼絲繩。
(10)檢修完畢后由機(jī)長驗(yàn)收提升機(jī)構(gòu)功能,鏟斗提升鋼絲繩是否入槽,無交叉、無搭繞,鋼絲繩楔鐵鎖緊到位可靠,同時(shí)驗(yàn)收現(xiàn)場檢修質(zhì)量(是否遺留鐵件、是否有油跡污染)。
(1)挖掘機(jī)抱閘閘皮磨損量大于5 mm時(shí),需要更換新閘皮,新閘皮的鉚釘埋頭深度應(yīng)大于2.5 mm。
(2)按標(biāo)準(zhǔn)停車后,司機(jī)拆卸風(fēng)缸銷軸,斷開磁力站全部電源開關(guān),掛“正在檢修、禁止送電”指示牌,然后更換閘瓦及銷軸。
(3)檢查閘瓦、風(fēng)缸各部有無裂紋和變形。
(4)調(diào)整閘瓦和制動輪的不同心度小于1 mm,偏磨小于1 mm。
(5)調(diào)整制動輪與閘皮的有效接觸面積大于80%。
(6)松開抱閘,調(diào)整閘皮與制動輪間隙為1~3 mm。
(7)調(diào)整提升抱閘,以重斗處于最大卸載高度時(shí)能立即制動為準(zhǔn)。
(8)調(diào)整回轉(zhuǎn)抱閘,以重斗鏟桿水平伸出3/4全速回轉(zhuǎn)時(shí)能立即制動為準(zhǔn)。
(9)調(diào)整推壓抱閘,以重斗處于任何位置全速推壓時(shí)能立即制動為準(zhǔn)。
(10)調(diào)整行走抱閘,在12°的下坡行走能立即制動為準(zhǔn)。
(11)檢修完畢,清理現(xiàn)場,整理工具。
(1)當(dāng)履帶中間位置下垂≥80 mm,或在托鐵完好的情況下,如果履帶下繞摩擦傳動油箱蓋,這時(shí)需調(diào)整履帶松緊。
(2)調(diào)整履帶松緊時(shí),由機(jī)長指揮,并且站在軌板側(cè)面3 m以外,防止機(jī)械傷害事故發(fā)生。
(3)準(zhǔn)備用鋼絲繩調(diào)整,鋼絲繩直徑為φ31 mm,繩卡3個(gè),繩卡間距大于200 mm。
(4)鋼絲繩一端掛在鏟斗的斗齒上,另一端栓住方軸,由挖掘機(jī)司機(jī)緩緩起動提升、推壓機(jī)構(gòu),使調(diào)整鋼絲繩繃緊,逐漸加力使方軸移動拉緊,直至履帶上半部在張緊輪、支承輪、主動輪間無明顯松馳下垂為止,然后在方軸與履帶間隙之間加入調(diào)整墊片,裝好三角擋架。
(5)卸去鋼絲繩,安裝好方軸及膠皮。
(6)檢修完畢,清理現(xiàn)場,整理工具。
(1)提起鏟斗使鏟桿處于水平位置后停主機(jī),斷開磁力站全部電源(夜間檢修保留照明電源),掛“正在檢修、禁止合閘”警示牌,檢修人員將安全帶規(guī)范系掛在繃?yán)K上。
(2)卸固定螺絲、滑板墊和固定樁,最后拆卸舊滑板。
(3)把新滑板推進(jìn)扶柄,挖掘機(jī)鏟桿下面嚴(yán)禁站人,防止機(jī)械傷害事故發(fā)生;安裝好固定樁并且鎖緊,緊固螺栓并且鎖緊。
(4)檢修完畢,清理現(xiàn)場,整理工具。
(5)本檢修項(xiàng)目由機(jī)長驗(yàn)收,由作業(yè)區(qū)副主管負(fù)責(zé)監(jiān)督檢查。
(1)在大車搭建高空作業(yè)平臺,系掛好安全帶。
(2)抬齒條時(shí),2人呼應(yīng)確認(rèn),同時(shí)用力。
(3)在撬棍上焊接齒條時(shí),要焊牢固。
(4)確認(rèn)齒條已在鏟桿上焊接牢固,抬齒條人員方可松手、離開。
(1)更換主電機(jī)時(shí),首先應(yīng)檢查高壓柜隔離刀閘、高壓柜內(nèi)壓敏電阻上端的三根主電機(jī)電纜線是否斷開,并懸掛“正在檢修、嚴(yán)禁送電”警示牌,待電工解除電機(jī)電纜線路的同時(shí),挖掘機(jī)司機(jī)拆卸聯(lián)軸器罩子、聯(lián)軸器螺栓、電機(jī)地腳螺絲,并檢查聯(lián)軸器螺絲、更換聯(lián)軸器膠圈,準(zhǔn)備電機(jī)中心調(diào)整墊片。
(2)拆卸挖掘機(jī)房頂螺栓,電工拆卸照明線路接頭,拆卸接地線螺栓,然后遠(yuǎn)離機(jī)器。
(3)起重工指揮吊車吊取房頂,吊出舊電機(jī)。
(4)吊裝新電機(jī),挖掘機(jī)司機(jī)協(xié)同起重工安裝新電機(jī),調(diào)整聯(lián)軸器間隙,調(diào)整聯(lián)軸器同軸度,完成后起重工摘鉤,加蓋機(jī)房頂。在加蓋機(jī)房頂時(shí),人員應(yīng)撤離起吊作業(yè)區(qū)域,機(jī)長現(xiàn)場監(jiān)督作業(yè)。待蓋好機(jī)房頂后,礦用挖掘機(jī)司機(jī)緊固地腳,穿好聯(lián)軸器螺栓,上好聯(lián)軸器罩子,電工接線,礦用挖掘機(jī)司機(jī)緊固房頂聯(lián)結(jié)螺栓。
(5)電工調(diào)試合格后,收拾工具,清理現(xiàn)場。
(1)將挖掘機(jī)退出掌子面15 m以外(或高邊坡30 m以外)的平坦位置,并落下鏟斗鋼絲繩成松馳狀態(tài),停機(jī)后,斷開磁力站全部開關(guān)(夜間保留照明),并懸掛“正在檢修、嚴(yán)禁送電”警示牌。
(2)挖掘機(jī)司機(jī)在大臂拆卸電機(jī)地腳,電工拆風(fēng)機(jī)、拆電機(jī)電源線,但必須留下一條地腳螺絲,待用鋼絲繩栓好電機(jī),吊車吊住電機(jī)時(shí),方可拆卸最后一條螺栓,以免電機(jī)在未固定的情況下松脫砸傷作業(yè)人員,挖掘機(jī)司機(jī)拆卸推壓抱閘閘瓦、抱閘安全護(hù)罩,露出電機(jī)軸頭齒輪即可。
(3)機(jī)長現(xiàn)場監(jiān)督起重工更換電機(jī)后,維修司機(jī)1人進(jìn)大臂孔穿螺絲,1人在二車平臺上遞螺絲,并調(diào)整電機(jī)頂絲,調(diào)整電機(jī)與抱閘間隙,保證齒輪頂間隙≤4 mm,調(diào)整好并緊固螺栓。
(4)安裝閘瓦,調(diào)整閘瓦間隙均勻,安裝好風(fēng)機(jī),緊固地腳,并且電機(jī)接線。
(5)安裝完畢后,電工調(diào)試挖掘機(jī),確認(rèn)正常后離開。
(1)將挖掘機(jī)退出掌子面15 m以外(或高邊坡30 m外)鏟斗落地后停機(jī)后,斷開磁力站全部開關(guān),(夜間保留照明),掛禁止送電牌。
(2)挖掘機(jī)司機(jī)拆卸房頂掛鉤螺栓、房頂螺栓、回轉(zhuǎn)風(fēng)機(jī)、電源線、回轉(zhuǎn)抱閘銷子,拆開抱閘總成基礎(chǔ)地腳,電機(jī)地腳。
(3)起重工吊出房頂及抱閘架子、電機(jī),挖掘機(jī)司機(jī)檢查大、小齒輪磨損和潤滑情況。
(4)更換回轉(zhuǎn)電動機(jī),在吊起電機(jī)離減速箱0.5 m時(shí),司機(jī)負(fù)責(zé)回轉(zhuǎn)電機(jī)軸頭齒輪雜物清理與潤滑,抹好黃油后,再進(jìn)行安裝。
(5)緊固電機(jī)地腳、抱閘地腳,穿抱閘銷子,接風(fēng)管,電工接電源線,安裝風(fēng)機(jī)后試車,試車正常后整理工具,清理現(xiàn)場。
(1)將挖掘機(jī)運(yùn)行到平坦地方,鏟斗落地,如遇斜坡,挖掘機(jī)軌板下應(yīng)打堰石,利用走臺孔掛好倒鏈。斷開磁力站全部開關(guān)(夜間保留照明),并懸掛“正在檢修、嚴(yán)禁送電”警示牌。
(2)挖掘機(jī)司機(jī)拆卸行走聯(lián)軸器配合螺栓、行走抱閘上下閘瓦、行走電機(jī)地腳螺栓、其中兩條螺栓后經(jīng)起重工用導(dǎo)鏈及專用鋼絲繩,栓吊好電機(jī)后,再拆卸另外兩條螺栓。
(3)電工拆卸電源線,起重工指揮吊車,并且用導(dǎo)鏈配合吊出行走電機(jī)。
(4)待起重工將電機(jī)復(fù)位后,安裝聯(lián)軸器,調(diào)整減速機(jī)和電機(jī)聯(lián)軸器同軸度,緊固電機(jī)地腳后摘取鋼絲繩,拆卸導(dǎo)鏈,安裝聯(lián)軸器螺栓,電工接電源線,調(diào)試挖掘機(jī)正常后,整理工具,清理現(xiàn)場。
(1)挖掘機(jī)司機(jī)指揮挖掘機(jī)運(yùn)行到平坦地方,電機(jī)正對開闊平坦地方,并放下鏟斗,鏟斗著地后停機(jī)。如WK-4B型挖掘機(jī)可先拆卸房頂螺栓,以備直接吊出。
(2)打開電機(jī)出口小門,司機(jī)斷開磁力站全部電源開關(guān),斷開高壓隔離開關(guān),斷開跌落保險(xiǎn),摘下電纜線,并懸掛“正在檢修、嚴(yán)禁送電”警示牌。電工拆卸提升電機(jī)電源線,挖掘機(jī)司機(jī)拆卸電機(jī)地腳螺絲,拆卸聯(lián)軸器傳動護(hù)罩,拆卸膠木棒擋圈,拆卸膠木棒(膠木棒直徑磨損大于5 mm需要更換)。
(3)起重工指揮吊車,吊出提升電機(jī),挖掘機(jī)司機(jī)監(jiān)護(hù),防止撞壞出口小門及房頂,更換新行走電機(jī)后,調(diào)整減速機(jī)與電機(jī)中心線,找正,緊固地腳,安裝聯(lián)軸器膠木棒和擋圈,檢查工具或備件,是否掉入環(huán)軌或高壓集電環(huán)內(nèi)部,以免造成電擊傷害,安裝聯(lián)軸器傳動護(hù)罩,起重機(jī)起吊加蓋房頂,挖掘機(jī)機(jī)房內(nèi)人員撤離,待蓋好機(jī)房房頂后再緊固螺栓。
(4)電工接好電源線,司機(jī)按停送電標(biāo)準(zhǔn)送電試車,試車確認(rèn)正常后,整理工具,清理現(xiàn)場。
(1)挖掘機(jī)鏟斗裝少量巖石,確認(rèn)回轉(zhuǎn)半徑無人后,轉(zhuǎn)到無石塊滾落砸傷危險(xiǎn)的安全地帶。
(2)鏟斗落地后,最大限度推出鏟斗,打開斗底門利用巖石將斗底門和鏟斗自然分開,并確認(rèn)斗底門和鏟斗支撐牢固,停主機(jī)電源后,斷開磁力站所有空氣開關(guān)(夜間保留照明)。
(3)將鏈條連接螺栓松開,解開鏈條重新連接。

圖1 礦用挖掘機(jī)檢修作業(yè)
礦用挖掘機(jī)是礦山采掘及鏟裝的核心設(shè)備,檢修維護(hù)工人每次對挖掘機(jī)進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)檢修、精心點(diǎn)檢、定期維護(hù),降低了挖掘機(jī)檢修故障和采掘成本,延長關(guān)鍵部件(如斗齒、齒輪、鏟桿及鋼絲繩等)使用壽命;如因檢修維護(hù)人員,不按照標(biāo)準(zhǔn)檢修、點(diǎn)檢缺失、加油不及時(shí),造成挖掘機(jī)故障擴(kuò)大,關(guān)鍵部件壽命縮短,按照檢修維護(hù)標(biāo)準(zhǔn)考核檢修工人;另外由于挖掘機(jī)司機(jī)野蠻操作、過載使用,造成挖掘機(jī)斗齒或鋼絲繩斷裂,鏟桿及齒輪開裂,按照采掘操作標(biāo)準(zhǔn)嚴(yán)肅考核操作人員;如因挖掘機(jī)點(diǎn)檢質(zhì)量、點(diǎn)檢內(nèi)容缺失、點(diǎn)檢不真實(shí)等原因造成挖掘機(jī)故障,按照點(diǎn)檢管理制度考核檢修維護(hù)及點(diǎn)檢人員;通過對挖掘機(jī)檢修維護(hù)標(biāo)準(zhǔn)研究與應(yīng)用,提高挖掘機(jī)采掘效率,消除操作故障,杜絕挖掘機(jī)過載及檢修維護(hù)人身傷害事故發(fā)生,減少重復(fù)性檢修,降低檢修維護(hù)費(fèi)用和運(yùn)行成本,延長挖掘機(jī)關(guān)鍵備件使用壽命。