胡　峰

（山西省大同市同煤集團馬脊梁礦， 山西　大同　037027）

引言

同煤集團馬脊梁礦所用的EBZ220型掘進機屬于一種重型掘進機，該掘進機是由上海創(chuàng)力礦山設(shè)備有限公司制造，可有效掘進半煤巖巷以及軟巖巷道，具有高產(chǎn)、高效的優(yōu)點。但近年來隨著我國煤礦開采年限的增加，礦井開采煤炭資源不斷減少，開采地質(zhì)條件越來越復(fù)雜，加之EBZ220型掘進機已開發(fā)使用很多年，并且各類故障開始頻發(fā)，已很難滿足礦井的生產(chǎn)需求。

1　EBZ220型掘進機的常見問題

1）截割頭硬度不足，在進行巖巷截割時，一方面截齒易損壞造成截齒數(shù)量不足，另一方面截齒易發(fā)生嚴重磨損。

2）懸臂段主軸進行大轉(zhuǎn)矩傳遞時，時常因強度不足，易發(fā)生微變形，長期傳遞大轉(zhuǎn)矩，主軸使用壽命會大幅縮短。

3）配套的履帶張緊選用的是黃油缸張緊，施工人員不易操作，實際勞動強度較高。

4）基于入井尺寸因素，該種掘進機的固定鏟板油缸配置的左右耳架與前機架處于分離狀，它們僅靠螺栓連接，而在實際生產(chǎn)作業(yè)中，由于應(yīng)承受較大的剪切力，時常會切斷螺栓[1]。

5）為縮小入井尺寸，平行布設(shè)了該掘進機的厚支撐腿，這樣有效支撐面積不大，易影響到整機的運行穩(wěn)定性。

6）該種掘進機叉形架以及回轉(zhuǎn)耳架均為鑄造工藝，鑄造工藝易受天氣，實際加工工藝等因素影響，很難有效控制鑄造質(zhì)量，開裂與斷齒現(xiàn)象時有發(fā)生。

7）液壓系統(tǒng)故障。該種掘進機液壓系統(tǒng)工作時，不僅易發(fā)生流量分配不均問題，而且因系統(tǒng)所用膠管接頭種類繁多，不易儲備與更換。

2　EBZ220型掘進機液壓系統(tǒng)故障產(chǎn)生原因

除了EBZ220型掘進機除截割頭處的旋轉(zhuǎn)運動不是液壓傳動外，其他各部件的運動大多為液壓傳動，這種液壓傳動主要是通過泵站電機來對雙聯(lián)變量泵進行驅(qū)動，以把油液供向各個回路，如油缸回路、裝載回路、刮板機回路及行走回路，并配備有自動補油裝置以便給各回路進行自動補油。在日常生產(chǎn)中，我們常見的液壓系統(tǒng)故障及原因主要有：第一，多路換向閥無法復(fù)位，主要原因為復(fù)位彈簧發(fā)生變形或定位彈簧發(fā)生變形，或有污物填充于閥體與閥桿間隙；第二，執(zhí)行機構(gòu)執(zhí)行力不足，如油缸壓力無法達到系統(tǒng)實際調(diào)定值，出現(xiàn)這種故障的原因主要為油缸配備的安全閥泄漏過大或裝設(shè)的補油閥未及時補油；第三，油箱易嚴重發(fā)熱，該故障主要為溢流閥溢流時間過長或系統(tǒng)多路換向閥塊出現(xiàn)的內(nèi)泄過大等。

3　EBZ220型掘進機改進內(nèi)容

3.1　優(yōu)化整機參數(shù)

在優(yōu)化EBZ220型掘進機結(jié)構(gòu)時，應(yīng)對各部件的通用性進行兼顧，改進后的掘進機各部件應(yīng)具有較強的通用性和互換性，以便后期維護保養(yǎng)。另外，對整機性能參數(shù)的優(yōu)化，主要是對整機各回路的實際運行速度進行調(diào)整，以實現(xiàn)整機的安全、高效運行[2]。

改進提高作業(yè)后的零部件如截割部、鏟板部以及機架等應(yīng)盡量與原機型能實現(xiàn)互換；在局部改動電氣元部件與液壓系統(tǒng)后應(yīng)能與原機型實現(xiàn)整體互換，以增強掘進的通用性。

改進截割部性能與其運行可靠性；重新研究設(shè)計截割頭，增加截割齒數(shù)，增強其耐磨性，如可加設(shè)耐磨板，進行耐磨層堆焊等；進一步深入研究設(shè)計懸臂段，并選用更優(yōu)質(zhì)的材料來制作軸承。

把固定鏟板油缸的左右耳架與機架進行一體化設(shè)計，在確保能順利入井的同時，進一步提高其可靠性。

可把掘進機后支承腿改為八字腿，這樣支承面積會更大，可顯著提高整機的運行穩(wěn)定性。

3.2　進一步優(yōu)化設(shè)計叉形架與回轉(zhuǎn)耳架

在進行掘進機叉形架與回轉(zhuǎn)耳架改進作業(yè)時，可借助三維設(shè)計方法與相關(guān)仿真軟件來科學、合理地優(yōu)化待改進結(jié)構(gòu)并進行具體的力學分析，同時，應(yīng)改進焊接工藝選用更牢固的焊接結(jié)構(gòu)，以把掘進機叉形架與掘進耳架當前存在的問題徹底解決好[3]。

若在改進作業(yè)中只局部強化叉形架與回轉(zhuǎn)臺，很難把潛在隱患徹底消除。因此，本次改進我們讓回轉(zhuǎn)耳架直接連接于截割電機，想方設(shè)法的去除了截割部叉形架。此結(jié)構(gòu)通過去除叉形架方式實施改進，這樣叉形架的故障問題便可徹底解決；對于回轉(zhuǎn)耳架的改進，可把單耳回轉(zhuǎn)耳架調(diào)整為雙耳回轉(zhuǎn)耳架，并進一步強化回轉(zhuǎn)耳架結(jié)構(gòu)，這樣便可顯著降低回轉(zhuǎn)臺潛在的故障隱患。采用該結(jié)構(gòu)后還可不改變當前方式的情況下進行升降油缸，可解決難更換升降油缸平衡閥、難布設(shè)油缸油管、難拆卸油缸等問題。具體改進結(jié)構(gòu)如圖1所示。

圖1　改進后的截割部及回轉(zhuǎn)臺

3.3　改進履帶行走機構(gòu)

把EBZ220型掘進機行走機構(gòu)原來使用的黃油缸張緊改為液壓缸張緊，工人作業(yè)強度減輕；可采用內(nèi)藏式減速器與變量馬達相結(jié)合，并加設(shè)支重輪，用液壓張緊型裝置來充當導向張緊裝置的方式來改進掘進機履帶行走機構(gòu)。通過上述改進，可有效解決履帶行走機構(gòu)行走困難，內(nèi)阻較大，易損壞摩擦面等問題，同時可使作業(yè)人員需手動張緊油缸的作業(yè)強度大幅減輕。改進后的掘進機履帶行走機構(gòu)如圖2所示[4]。

圖2　履帶行走機構(gòu)

3.4　優(yōu)化設(shè)計液壓系統(tǒng)

我們可通過對液壓系統(tǒng)的具體運行參數(shù)進行改進，以優(yōu)化各液壓回路運行，確保整機可實現(xiàn)最大負荷平穩(wěn)運行。如使用PV270+PV80泵，改為雙A11VLO190DRS泵，讓這兩個泵平均分配負載，這樣不僅可有效解決流量分配不均問題，而且所用膠管接頭種類也會大幅減少。同時，應(yīng)重視不斷優(yōu)化液壓元部件，如優(yōu)化油缸結(jié)構(gòu)，進行密封的科學選型，選用優(yōu)質(zhì)的平衡閥廠家。模塊化設(shè)計操作臺，選用滑閥式雙平衡結(jié)構(gòu)來充當平衡閥，這樣可使其動態(tài)平衡能力更強。此外應(yīng)合理布設(shè)液壓管路，布置效果應(yīng)簡潔、高效。

4　掘進機改進的幾點建議

1）由于掘進機結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，其內(nèi)部構(gòu)件一旦發(fā)生故障，不易檢修、更換，因此所用的大型結(jié)構(gòu)件必須應(yīng)具有較高的可靠性。

2）應(yīng)科學定位掘進機。就EBZ220掘進機使用現(xiàn)狀而言，較適合應(yīng)用于掘進半煤巖巷道與軟巖巷道，掘進這樣的巷道機組故障率低，而用此掘進機來掘進全硬巖巷道時，掘進機易發(fā)生故障，特別是易發(fā)生機械故障。

3）應(yīng)依據(jù)客戶需求開發(fā)相應(yīng)部件。如有些地方對下井尺寸要求不高，而有些地方必須對掘進機拆機下井問題進行考慮，具體應(yīng)依據(jù)客戶實際需求的不同，開發(fā)相應(yīng)的部件。

4）考慮細節(jié)。應(yīng)綜合顧及掘進機各零部件細節(jié)，設(shè)計時可把掘進機截割減速器與行走減速器設(shè)計為可加同一型號的齒輪油，以及使行走導向裝置與具體裝運驅(qū)動裝置可加同一型號油液。

5）設(shè)計的掘進機應(yīng)具有先進性、通用性、可靠性。給掘進機裝設(shè)的各零部件應(yīng)結(jié)構(gòu)簡單性能可靠，液壓系統(tǒng)應(yīng)易于檢修，維護，應(yīng)盡量少布設(shè)膠管接頭；應(yīng)裝設(shè)部分安全保護部件，如臨時支護部件等；另外選用的各種掘進機零部件應(yīng)具有較強的通用性[5]。

5　結(jié)語

掘進機是煤礦開采需用到的重要機械設(shè)備，其掘進效能的高低將直接影響到煤礦開采率，因此必須重視研究改進掘進機。通過對EBZ220型掘進機的改進與提高，可進一步優(yōu)化該掘進機結(jié)構(gòu)，提高掘進機工作的安全性、可靠性。

[1]張林慧.EBZ220型掘進機裝載機構(gòu)結(jié)構(gòu)改進設(shè)計的影響因素分析[J].煤礦機電，2014（6）：78-81.

[2]楊春海.煤礦重型掘進機履帶式行走機構(gòu)的設(shè)計[J].煤礦機械，2015（2）：93-95.

[3]張樂強，孟鑫，張際景.EBZ260H硬巖掘進機的應(yīng)用和改進[J].山東煤炭科技，2011（2）：239-240.

[4]蔡璐，徐歡，朱友志.巷道掘進機存在問題與改進對策[J].煤炭工程，2016（4）：96-99.

[5]胡振南，王娜娜，孫建明.掘進機在煤礦中的使用及改進探析[J].內(nèi)蒙古煤炭經(jīng)濟，2014（9）：77-80.