劉海元

(大同煤礦集團(tuán)有限責(zé)任公司馬脊梁礦)

在我國(guó)井巷開采中，巷道掘進(jìn)量約為600萬 m/a，其中機(jī)掘量約占 2/3［1］，20 世紀(jì) 60 年代，我國(guó)開始研究懸臂式掘進(jìn)機(jī)技術(shù)，經(jīng)歷了由引進(jìn)到合作再到目前的自主研發(fā)一系列過程［2］。懸臂式掘進(jìn)機(jī)是集截割、行走、噴霧、運(yùn)輸于一體的現(xiàn)代化煤礦機(jī)械設(shè)備，被廣泛應(yīng)用于煤礦井下掘進(jìn)、交通以及隧道掘進(jìn)等方面［3］。針對(duì)MK5重型、履帶式軸向懸臂式掘進(jìn)機(jī)在使用過程中出現(xiàn)的問題，在對(duì)故障原因進(jìn)行分析的基礎(chǔ)上，給出了恰當(dāng)?shù)奶幚矸桨浮?/p>

1 MK5掘進(jìn)機(jī)概述

1.1 DOSCO公司MK5掘進(jìn)機(jī)

MK5型掘進(jìn)機(jī)(圖1)是英國(guó)DOSCO公司面向中、美、德等國(guó)家，最新設(shè)計(jì)推出的一種重型履帶式單臂掘進(jìn)機(jī)［4］。該掘進(jìn)機(jī)采用模塊化設(shè)計(jì)，維護(hù)與拆裝都比較方便。該掘進(jìn)機(jī)全長(zhǎng)14.3 m，全機(jī)重量120 t，機(jī)器高度2.57 m，最大切割高度和寬度分別為5.35，7.75 m，截割臂最大弧向切力為 200 kN。其他主要技術(shù)參數(shù)見表1。

圖1 MK5掘進(jìn)機(jī)

表1 MK5掘進(jìn)機(jī)主要技術(shù)參數(shù)

MK5掘進(jìn)機(jī)的動(dòng)力模式為電氣-液壓型，除饋電電纜外，通過饋電開關(guān)、切割電機(jī)、泵站電機(jī)、運(yùn)輸電機(jī)和刮板運(yùn)輸機(jī)驅(qū)動(dòng)電機(jī)進(jìn)行獨(dú)立工作。物料的切割通過切割臂上的切割頭完成，由1臺(tái)單速水冷電機(jī)通過行星齒輪箱進(jìn)行驅(qū)動(dòng)。利用液壓油缸，切割臂可以垂直和水平運(yùn)動(dòng)。機(jī)器配備350 kW單速切割臂，可以與斷面指示系統(tǒng)連同操作。液壓系統(tǒng)由掘進(jìn)機(jī)的泵站提供動(dòng)力，該泵站擁有能進(jìn)行負(fù)載檢測(cè)的比例控制閥，確保液壓系統(tǒng)達(dá)到最佳性能。機(jī)器的行走通過2條自動(dòng)張緊的液壓履帶完成，每條履帶由1個(gè)備有自動(dòng)安全制動(dòng)系統(tǒng)的低轉(zhuǎn)速高扭矩的液壓馬達(dá)驅(qū)動(dòng)。履帶較小的接地比壓使其能在濕軟的底板進(jìn)行工作。

1.2 MK5掘進(jìn)機(jī)組成

MK5掘進(jìn)機(jī)結(jié)構(gòu)如圖2所示。

圖2 MK5型掘進(jìn)機(jī)結(jié)構(gòu)示意

2 存在問題

使用MK5掘進(jìn)機(jī)進(jìn)行掘進(jìn)工作期間，發(fā)現(xiàn)機(jī)組鏟板星輪由于受壓，經(jīng)常發(fā)生變形向下彎曲，從而導(dǎo)致星輪無法運(yùn)轉(zhuǎn)，煤巖無法裝入機(jī)組刮板機(jī)。對(duì)此，在井下對(duì)星輪采取氧焊加熱、休整、恢復(fù)原狀的措施，但不久之后星輪仍出現(xiàn)變形，無法正常工作。原因在于:原機(jī)組設(shè)計(jì)星輪緊貼鏟板，在運(yùn)行過程中，星輪上部的巖石打砸擠壓星輪，不會(huì)對(duì)星輪造成較大的損害，但當(dāng)星輪運(yùn)轉(zhuǎn)至機(jī)組刮板機(jī)上方時(shí)，星輪一部分處于懸空狀態(tài)(圖3)，下部不接觸刮板機(jī)，缺乏支撐，如果遇到巖石打砸或其他外力作用時(shí)，便會(huì)被擠壓變形，向下彎曲，如此便導(dǎo)致星輪卡于鏟板上，無法正常運(yùn)行。

圖3 星輪運(yùn)行中懸空狀態(tài)示意

3 解決方案及經(jīng)濟(jì)效益

3.1 方案分析

(1)處理方案一。認(rèn)為星輪變形為偶然事件，主要是由于意外碰到了大塊煤巖，或受到意外的擠壓。對(duì)此，僅需將星輪加熱、修復(fù)，一般不會(huì)出現(xiàn)星輪變形現(xiàn)象。但在井下具體工作中，按照該方案對(duì)星輪進(jìn)行了多次井下氧焊加熱，實(shí)施了整形，但星輪在短時(shí)間內(nèi)又發(fā)生變形，無法正常運(yùn)轉(zhuǎn)。

(2)處理方案二。認(rèn)為適當(dāng)減小星輪外徑尺寸(半徑減小80 mm)并增加星輪的厚度(鐵板厚度由50 mm變?yōu)?0 mm)可以防止變形情況的出現(xiàn)。通過減小尺寸和加大厚度，增加了星輪的抗變形能力。但經(jīng)過實(shí)際測(cè)量，星輪露出鏟板邊緣達(dá)250 mm，即使半徑減少了80 mm，仍有170 mm外露，如此，盡管星輪變形程度會(huì)有所降低，但未能從根本上解決星輪變形的問題。

(3)處理方案三。在機(jī)組刮板機(jī)溜槽上加裝1組底托架，底托架由20 mm厚的鐵板焊接而成，底托架下部打眼，與溜槽上沿聯(lián)接固定，底托架上下兩平面夾角與機(jī)組溜槽上沿和機(jī)組鏟板的夾角一致，將底托架嵌套于鏟板與溜槽之間，起到支撐星輪的作用。支架托設(shè)計(jì)示意見圖4。

圖4 支架托設(shè)計(jì)示意(單位:mm)

3.2 經(jīng)濟(jì)效益

MK5掘進(jìn)機(jī)是新型的掘進(jìn)機(jī)，單機(jī)價(jià)值在3 000萬元以上，每年的維修費(fèi)用約100萬元，星輪變形故障的出現(xiàn)導(dǎo)致機(jī)組頻繁進(jìn)行檢修，影響了正常的生產(chǎn)作業(yè)，費(fèi)工費(fèi)時(shí)，不利于增產(chǎn)增效。采用加裝底托架的方案，輕松解決了上述問題，提高了生產(chǎn)效率，節(jié)約了檢修費(fèi)用，成效顯著。

4 結(jié)語

對(duì)MK5掘進(jìn)機(jī)在使用過程中，機(jī)組鏟板星輪經(jīng)常發(fā)生變形、彎曲，無法正常運(yùn)轉(zhuǎn)的原因進(jìn)行分析，通過在機(jī)組刮板機(jī)溜槽上加裝1組底托架，將底托架嵌套于鏟板與溜槽之間，支撐星輪，有效解決了上述問題，取得了較好的經(jīng)濟(jì)效益。

［1］毛 君，吳常田，謝 苗.淺談懸臂式掘進(jìn)機(jī)的發(fā)展及趨勢(shì)［J］.中國(guó)工程機(jī)械學(xué)報(bào)，2007(2):240-242.

［2］ 馬 躍.我國(guó)懸臂式掘進(jìn)機(jī)的發(fā)展及趨勢(shì)［J］.煤，2006(2):29-30.

［3］汪勝陸，孟國(guó)營(yíng)，田 劼，等.懸臂式掘進(jìn)機(jī)的發(fā)展?fàn)顩r及趨勢(shì)［J］.煤礦機(jī)械，2007，28(6):1-2.

［4］王廷進(jìn)，胡 超.MK3巖巷掘進(jìn)機(jī)液壓系統(tǒng)運(yùn)行常見問題的分析與優(yōu)化［J］.煤礦機(jī)械，2007，28(7):57-59.