MG400/940-WD型采煤机调高油缸的优化设计

常文涛， 李春花

（兖矿集团机电设备制造厂，山东 邹城 273500）

MG400/940-WD型采煤机调高油缸的优化设计

常文涛， 李春花

（兖矿集团机电设备制造厂，山东 邹城 273500）

通过对MG400/940采煤机原调高油缸结构进行研究分析，结合矿井生产现场和使用人员反馈的信息情况，针对使用过程中调高油缸存在的缺陷，对MG400/940采煤机原调高油缸的结构进行了优化设计。

采煤机；调高油缸；优化设计

1 调高油缸的结构及工作原理

MG400/940-WD型采煤机原调高油缸的结构如图1所示。

图1 原MG400/940-WD型采煤机调高油缸结构图

图2 调高油缸受力示意图

MG400/940-WD型采煤机调高油缸的工作原理为：当压力油经单向阀进入油缸活塞腔，推动缸体移动，采煤机截割部升高，活塞杆腔的回油经换向阀回油池；当压力油经液压锁进入油缸活塞杆腔，活塞腔的回油经换向阀口回油池，缸体缩回，采煤机截割部下降［1］。

2 MG400/940-WD型采煤机调高油缸问题分析

根据维修MG400/940-WD型采煤机配套的调高油缸时发现的问题及由生产单位反馈信息情况，并结合原调高油缸的结构，此调高油缸产生的问题如下：

（1）活塞杆、耳座之间的连接是通过M105×3的螺纹及φ20×40的定位销定位，但是在使用过程中经常出现螺纹损坏，有时连同定位销都被拉断，因此需要经常更换调高油缸，费用昂贵，增大了原煤成本，限制了生产能力的发挥，同时也给安全生产带来较大的隐患。

（2）活塞杆内部油管密封点过多，导致油缸故障点多，在出现内泄或外泄问题后查找故障费时费力，增大了维修工人的劳动强度，延长了维修工作时间，影响矿井的生产速度。

3 MG400/940-WD型采煤机调高油缸损坏的理论基础

MG400/940-WD型采煤机在截割煤的过程中，要受到截割力、牵引力等的作用，从而使调高油缸在截割煤的过程中受到不断的冲击作用，其受力图见图2。其中，调高油缸近似为水平，即OB与OC夹角近似为90°。

由于截割臂在截割煤的过程中处于平衡状态，即∑M0=0，F·OC·sinθ－Gy·OA·sinθ-Gg·OB·sinθ+Fj·OB＝0

得：F＝Gy·OA＋Gg·OB/OC-Fj·OB/（OC·sinθ）

式中，F-调高油缸对截割臂的推力；Gy-截割臂的自身重力；Gg-滚筒的重力；Fj-滚筒截割煤与牵引时的阻力；θ-截割臂的上摆角［2］。

由上式可得，当截割阻力Fj小于Gy+Gg的总和时，调高油缸承受的是压应力；当截割阻力Fj大于Gy+Gg的总和时，调高油缸承受的是拉应力。由于我矿矿井的煤质硬度大约在3.5左右，而且煤层中间夹杂岩石，所以截割阻力Fj比较大，因而调高油缸承受较大的拉应力，从而在调高油缸工作时经常发生油缸与耳座螺纹损坏及内部窜液。

4 优化设计

通过以上对调高油缸频繁损坏原因的分析，在不影响采煤机性能的前提下，从以下两个方面对其结构进行改进：（1）从活塞杆和耳座的螺纹连接问题着手，对活塞杆进行改型设计，将活塞杆与耳座整体焊接加工，从根本上解决了螺纹断裂的问题。（2）针对活塞杆内部油管密封点过多问题，将活塞杆内部钻孔，直接导通油液，内部没有导油管，从根本上解决了活塞杆内部密封点故障。这样不但缩短了维修时间，而且降低了工人的劳动强度，能在最短时间内恢复生产。优化后的结构件见图3。

5 优化后的经济及效益分析

图3 优化后MG400/940-WD型采煤机调高油缸结构图

在竞争越来越激烈的煤炭行业，提高原煤产量和减轻工人劳动强度势在必行，对于大采高采煤工艺而言，提高产量的直接办法就是提高采煤机有效的采煤时间。经过上述改进，优化后的调高油缸通过在我矿井下的实际使用，减少了调高油缸出现活塞杆断裂及前后腔窜液等现象的发生，降低了工人的劳动强度，提高了有效的采煤时间，大大减少了油缸的更换和维修所产生的费用，提高了设备的使用寿命，创造了较大的经济效益和社会效益。

（编辑 黄 荻）

TH137.51

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1002-2333（2013）09-0203-02

常文涛（1984-），男，助理工程师，从事液压油缸研发工作。

2013-07-16