張世宗,張麗明,盧川川

(太原礦山機器集團公司設(shè)計研究院)

·技術(shù)經(jīng)驗·

油頁巖采煤機調(diào)高油缸的設(shè)計改進

張世宗,張麗明,盧川川

(太原礦山機器集團公司設(shè)計研究院)

根據(jù)油頁巖(f≥7)采煤機割煤時的受力分析，得出了采煤機調(diào)高油缸活塞、活塞桿頻繁損壞的原因；依此對調(diào)高油缸進行設(shè)計改進，最終使其既滿足采高的需要，又提高了使用壽命。

油頁巖；采煤機；調(diào)高油缸；受力分析；設(shè)計；采高

調(diào)高油缸是采煤機液壓系統(tǒng)的重要組成部分，擔(dān)負(fù)著采煤機搖臂的升、降動作，以適應(yīng)不同煤層的需要；對于整個采煤機來說，處于舉足輕重的地位。對于截割油頁巖的采煤機來說，它所承受的截割反力大，調(diào)高油缸所承受滾筒割煤時的反作用沖擊力就更大。針對太原礦山機器集團公司為龍口礦業(yè)集團研發(fā)的油頁巖采煤機在煤礦井下使用中出現(xiàn)的問題，為提高其可靠性和適應(yīng)性，對調(diào)高油缸的頻繁損壞及強度、結(jié)構(gòu)進行分析，重新設(shè)計改進。

1 調(diào)高油缸頻繁損壞的形式

龍口礦業(yè)集團油頁巖采煤機的調(diào)高油缸在使用過程中頻繁發(fā)生損壞失效，主要有以下幾種形式：

1) 活塞墊變形，前、后油腔串油。2) 活塞桿(受拉)斷裂。3) 導(dǎo)向套螺扣脫扣。4) 固定活塞與活塞桿的螺母脫扣。

2 調(diào)高油缸受力狀況分析

油頁巖采煤機在割煤的過程中，要受到截割力、牽引力等的作用。從而使調(diào)高油缸在工作中處于不斷的沖擊力的作用；具體調(diào)高油缸受力圖見圖1。

由于搖臂在割煤的過程中要處于平衡狀態(tài)，即 ∑MO=0

F·OC·cosθ-Gy·OA·cosθ-Gg·OB·cosθ+Fj·OB=0(其中：OB與OC近似為90°；調(diào)高油缸近似為水平考慮)

式中：

F—調(diào)高油缸對搖臂的推力;

Gy—搖臂的重力；

1—調(diào)高油缸 2—主機架 3—搖臂 4—滾筒

圖1 調(diào)高油缸受力圖示意圖

Gg—滾筒的重力；

Fj—滾筒截割煤與牽引時的阻力；

θ—搖臂的上擺角。

從上式可以得出，當(dāng)截割阻力Fj小于Gy+Gg作用時，調(diào)高油缸承受壓應(yīng)力；當(dāng)截割阻力Fj大于Gy+Gg作用時，調(diào)高油缸承受拉應(yīng)力。

油頁巖采煤機在采油頁巖的過程中，由于油頁巖的普氏硬度f≥7，所以截割阻力Fj大的多，因而調(diào)高油缸承受著更大的拉應(yīng)力；當(dāng)搖臂上擺角最大采頂煤時，油缸的行程全部用盡，滾筒截割油頁巖時的所有沖擊力全部由調(diào)高油缸的活塞墊與導(dǎo)向套的碰撞來吸收，從而導(dǎo)致以上的頻繁損壞形式發(fā)生。

3 調(diào)高油缸結(jié)構(gòu)的改進措施

通過對調(diào)高油缸頻繁損壞原因的分析，考慮到不影響采煤機的性能，從以下三方面進行結(jié)構(gòu)上的改進：

1) 改進前的活塞是由活塞墊(15 mm)、活塞、螺母三部分組合而成，在最大采高時，活塞前端的活塞墊與導(dǎo)向套之間的沖擊碰撞使活塞墊發(fā)生變形，從而導(dǎo)致活塞密封失效，造成前、后腔泄漏串油；改進后活塞做成了整體，活塞的整體強度得到了提高，使活塞與活塞桿的螺紋聯(lián)接加長。

2) 對于原來的活塞密封泄漏比較大，在活塞改進為整體結(jié)構(gòu)后，活塞的密封組件也進行了改進，選用派克密封組件。活塞的密封改進前后結(jié)構(gòu)對比示意圖見圖2。

圖2 活塞及密封改進前后結(jié)構(gòu)對比示意圖

3) 加長調(diào)高油缸的行程，對調(diào)高油缸進行重新設(shè)計，在其采煤機達(dá)到采高時，使其調(diào)高油缸的活塞與導(dǎo)向套之間留有10 mm的距離(由前進油口控制)，再截割阻力的沖擊下，活塞與導(dǎo)向套之間有高壓液壓油作為緩沖，避免了活塞與導(dǎo)向套直接撞擊，從而解決了活塞桿的拉斷、導(dǎo)向套與缸筒的脫扣、活塞與活塞桿的螺母脫扣的等失效原因。

4 結(jié) 論

經(jīng)過上述設(shè)計，改進加工的調(diào)高油缸，通過龍口礦業(yè)集團油頁巖采煤機的井下實際使用，減少了調(diào)高油缸出現(xiàn)前后腔泄漏串油、活塞桿受拉斷裂、導(dǎo)向套脫扣等現(xiàn)象的發(fā)生，調(diào)高油缸的事故率明顯降低，取得了較好的效果，特別在采煤機采高上得到了保證，節(jié)約了大量的更換和維修費用，提高了設(shè)備的使用壽命，創(chuàng)造了較大的經(jīng)濟效益和社會效益。

[1] 李昌熙，沈立山，高 榮 . 采煤機[M].北京：煤炭工業(yè)出版社，1988:25-28.

[2] 劉鴻文. 材料力學(xué)[M].北京：高等教育出版社，1985:62-64.

DesignandImprovementofHydraulicCylinderinOilShaleShearer

ZhangShi-zong，ZhangLi-ming，LuChuan-chuan

According to the force analysis when shearer cutting the oil shale(f≥7), we have a result why the piston and piston rod of the shearer's hydro-cylinder damaged frequently. we make exchange the hydraulic cylinder on the design improvement according to this, Finally make it to fit the cutting height and raise their service life.

Oil shale; Shearer; Hydraulic cylinder; Force analysis; Design; Cutting height

張世宗 男 1966年出生 1988年畢業(yè)于太原工業(yè)大學(xué) 高級工程師 太原 030032

TD421.6

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2010-08-29