1805采煤机技术升级方案实施与效果

梁海阳　宗德明　吕清胜

摘要：在现代化生产过程中，煤矿综采工作面最重要的机械设备是采煤机。延长采煤机的使用寿命，提高其利用率，从而提高经济效益与社会效益成为当务之急。随着综采工作面设计长度的增加，为了保证采煤机发挥最大效能，应对其进行升级改造，确定技术升级改造方案，实施后效果很好。

关键词：采煤机；技术升级；密封性能；强化；综采工作面；机械设备

中图分类号：TD421 文献标识码：A 文章编号：1009-2374（2014）34-0134-03

1 项目实施背景

徐矿集团新疆天山矿业有限公司俄霍布拉克煤矿在1108综采工作面回采时，该工作面长度为180m，采高为3.2m，每天10个循环，产量为8000吨。为解决南疆用煤之急需，在回采接续工作面1404工作面时，工作面设计长度为280m，采高为3.2m，要求日产量12600吨，为保证采煤机的安全性和可靠性，必须对采煤机结构件、电器元件进行技术升级改造。

2 采煤机结构件技术升级方案

2.1 外牵引与主机架连接的强化

采煤机外牵引与主机架的连接方式原设计为在机架上钻孔，将外牵引与机架用M30的液压螺母连接。随工作面长度的增加，要求采煤机割煤时的牵引速度达到8m/min才能符合要求。在这种状态下，外牵引与主机架的连接螺栓容易松动，造成导向滑靴运行不规则，导向滑靴与销排干涉，损坏导向滑靴与销排。为避免事故的发生，必须对外牵引与主机架的连接进行加固强化。

将外牵引与主机架顶部连接的两个螺母块更换，分别在外牵引与主机架顶部加装厚度50mm的钢板并分别与外牵引、主机架焊接牢固。在两块钢板上找正钻孔，增加5条10.9级M30的高强度螺栓进行紧固，由原来的螺丝孔连接改为螺栓螺母连接，不仅提高紧固性能，而且当螺栓断裂后可以方便地更换螺栓。所有的螺栓连接处，配进口碟簧预紧垫片。

2.2 主机架间的连接紧固强化

左右主机架的边立板原设计用Q345钢板，钻孔用M36液压螺母把左右主机架连接。由于采煤机割煤时震动很大，容易造成液压螺母泄压。当液压螺母泄压后，左右主机架的连接被破坏。由于两个主机架腔内装有内牵引和电控箱，不可能每天将内牵引和电控箱抽出检修，只能周检或月检，不能及时发现问题。左右主机架的连接松动到一定程度，液压螺杆及边立板发生塑性变形，液压螺杆被拉长、螺杆孔受力由圆型变为椭圆型。左右主机架的连接方式无法恢复原始状态，造成采煤机不能正常工作。针对实际问题，解决方案是：（1）将左右主机架的边立板进行切割，用Q690钢板替代Q345钢板，提高边立板抗微量塑性变形的能力；（2）左右主机架的连接采用10.9级M36的高强度螺栓进行紧固，由原来的液压螺母连接改为螺栓螺母连接，螺栓两端头用闭母闭紧，保证螺栓不松动，确保紧固性能；（3）在主机架顶部及主机架后面加装厚度50mm的钢板，将钢板与主机架焊接在一起，钢板钻孔，做成外法兰连接形式，增加10.9级M36高强度螺栓22条，高强度螺栓穿过外法兰时，法兰之间存在间隙，测量间隙的大小并根据间隙配进口碟簧预紧垫片。然后用螺栓连接，螺栓两端头用闭母闭紧；（4）为防止楔铁松动或位移，增加楔铁压紧螺栓，楔铁压紧螺栓采用10.9级M36高强度螺栓，楔铁压紧螺栓与主机架之间采用弧形压板，避免压紧螺栓松动，保证牢固，提高稳定性；（5）在主机架顶部及主机架后面分别增加两条直径为70mm的长螺杆。四条长螺杆分别穿过主机架顶部及主机架后面加装厚度50mm的钢板。四条长螺杆的端头加工成螺纹，用M36液压螺母把左右主机架连接。

2.3 摇臂行星减速器漏油原因分析及解决方案

摇臂行星减速器是两级行星减速装置，在割煤时属于摆动件，当行星减速器工作时，行星架与轴承杯之间存在相对运动即转动，容易造成行星减速器漏油。为防止漏油，两组零件之间必须有动密封装置，动密封装置通常采用机械密封即采用浮动油封解决密封问题。如果密封不好，行星减速器漏油，采煤机无法工作。分析浮动油封密封性能破坏的原因，采取针对措施如下：（1）浮封环、浮动油封装配不正确，选型不合理；（2）橡胶圈弹性失效；（3）浮封环硬度低，耐磨性差；（4）润滑油中含有杂质；（5）轴承支撑方式不合理，磨损严重，造成浮动油封密封性能降低。

针对摇臂行星减速器漏油的原因，采取预防措施如下：（1）选用带有凹槽的浮封环，这种浮封环硬度高，耐磨性好。浮动油封选用矩形橡胶圈，矩形橡胶圈的特点是密封性能好、补偿大。装配时，保证矩形橡胶圈与浮封环之间没有相对滑动。只要产生相对滑动就造成矩形橡胶圈磨损，弹性失效；（2）连接法兰与内齿圈的轴向装配尺寸，决定浮封环压紧力的大小。轴向尺寸过大，压紧力小，密封性能差。轴向尺寸过小，压紧力大，密封端面磨损加快。选用双圆锥密封座，保证连接法兰与内齿圈的轴向装配尺寸在2.5±0.5mm浮封环压紧力达到最佳状态；（3）滚筒在转动时，受到很大的径向载荷和轴向载荷，径向载荷和轴向载荷主要由行星架两侧的轴承承担。轴承经过长时间磨损，空隙变大，浮动油封密封性能下降。改变轴承支撑方式：在煤壁侧选用双列圆锥滚子轴承，老塘侧选用圆柱滚子轴承，保证浮动油封密封性能稳定。

2.4 滚筒与滚筒座、截割电机的紧固强化

滚筒在采煤机执行落煤和装煤的工作中起着重要作用，它消耗的功率占采煤机装机功率的85%左右。滚筒在转动时，受到很大的径向载荷和轴向载荷的作用，滚筒与滚筒座的连接螺栓、固定截割电机螺栓的紧固质量对采煤机工作产生举足轻重的影响。如果螺栓紧固不可靠、不牢固，将造成以下后果：（1）截割电机扭矩轴断裂、扭矩轴外花键及调心轴承损坏；（2）螺孔及螺栓塑性变形而破坏，电动机不能正常工作、滚筒摆动若不能及时发现继续割煤会导致螺栓受剪切力被切断，滚筒脱离滚筒座而飞出，造成重大事故。因此，必须保证滚筒与滚筒座、截割电机的紧固要牢固可靠。采用的方法是：（1）装配时，滚筒与滚筒座结合面清理干净并用砂纸打磨，保证滚筒与滚筒座之间间隙不大于0.5mm；（2）各部分螺孔清理干净，螺纹选用细螺纹结构，所有螺栓选用12.9级M30高强度螺栓，各部位螺栓在初次装配时，配进口碟簧预紧垫片，螺纹均匀涂上一层乐泰胶，然后再进行紧固；（3）滚筒与滚筒座之间的连接螺栓紧固后用钢丝串联，再次采取防松措施。endprint

2.5 链轮组件轴承损坏的原因分析及解决方案

煤机外牵引部的链轮组件采用圆柱滚子轴承，分析轴承容易损坏原因：（1）在使用过程中链轮组件受力后，链轮上端盖易松动产生缝隙，煤灰落到里面造成轴承润滑效果差，从而损坏轴承；（2）采煤机在割煤时，链轮组件承受冲击载荷，冲击载荷传递给圆柱滚子轴承，圆柱滚子轴承承载能力差而损坏。分析链轮组件轴承损坏原因后，针对现场的使用实际情况采取解决方案：（1）链轮组件轴承室改为花瓣结构，长螺栓压紧结构形式；（2）对外牵引部的链轮组件轴承进行更换，更换成满装滚子轴承。满装滚子轴承既能够径向调心，又能够轴向串动，承载能力强，能够承受一定的冲击载荷，保证了链轮组件的使用寿命。

2.6 链轮轮齿强度进一步强化

链轮热处理效果差，在使用过程中链轮齿尖磨损严重，磨损后，轮齿与销排接触面减少，造成轮齿折断，严重时造成链轮整体断裂，链轮的强度达不到使用要求。采取有效措施是：链轮整体中频淬火，淬火深度达8mm，提高整体强度和齿面硬度，导向滑靴与销排接触面比理想接触面增加5mm，增大受力面积。

3 电气元件技术升级方案

要求采煤机割煤时的牵引速度达到8m/min，由于采煤机牵引速度的提高，采煤机运行阻力增大，牵引电动机功率、变频器容量必须满足运行要求，否则，牵引电动机过载，变频器过热，采煤机无法正常工作。采取措施是：（1）牵引电动机由90kW更换为120kW。随牵引电动机容量的增大，牵引变压器容量由200kVA扩容为300kVA；（2）变频器由180kVA扩容为260kVA；（3）电控程序调试为采煤机大倾角制动系统，并调整相应的电气元件。

4 结语

确定技术升级方案后，在地面利用40天时间改造完毕，调试过程性能稳定。投入使用每天实现15个循环，产量达到18800吨，缓解南疆地区用煤，创造了良好的经济效益和社会效益。

参考文献

[1] 高亚桐.关于加强煤矿机电设备维修管理及技术改造探讨[J].中国高新技术产品，2012，（20）.

[2] 吕春发.煤矿机电设备的技术管理与检修改造[J].经营管理者，2011，（1）.

[3] 于迎春.煤矿机电设备的检修与技术改造[J].科技咨询导报，2007，（2）.

[4] 吴宝赢.工程力学[M].北京：清华大学出版社，2008.

作者简介：梁海阳（1981-），男，徐州矿务集团新疆天山矿业有限责任公司俄霍布拉克煤矿生产副总经理。endprint

2.5 链轮组件轴承损坏的原因分析及解决方案

煤机外牵引部的链轮组件采用圆柱滚子轴承，分析轴承容易损坏原因：（1）在使用过程中链轮组件受力后，链轮上端盖易松动产生缝隙，煤灰落到里面造成轴承润滑效果差，从而损坏轴承；（2）采煤机在割煤时，链轮组件承受冲击载荷，冲击载荷传递给圆柱滚子轴承，圆柱滚子轴承承载能力差而损坏。分析链轮组件轴承损坏原因后，针对现场的使用实际情况采取解决方案：（1）链轮组件轴承室改为花瓣结构，长螺栓压紧结构形式；（2）对外牵引部的链轮组件轴承进行更换，更换成满装滚子轴承。满装滚子轴承既能够径向调心，又能够轴向串动，承载能力强，能够承受一定的冲击载荷，保证了链轮组件的使用寿命。

2.6 链轮轮齿强度进一步强化

链轮热处理效果差，在使用过程中链轮齿尖磨损严重，磨损后，轮齿与销排接触面减少，造成轮齿折断，严重时造成链轮整体断裂，链轮的强度达不到使用要求。采取有效措施是：链轮整体中频淬火，淬火深度达8mm，提高整体强度和齿面硬度，导向滑靴与销排接触面比理想接触面增加5mm，增大受力面积。

3 电气元件技术升级方案

要求采煤机割煤时的牵引速度达到8m/min，由于采煤机牵引速度的提高，采煤机运行阻力增大，牵引电动机功率、变频器容量必须满足运行要求，否则，牵引电动机过载，变频器过热，采煤机无法正常工作。采取措施是：（1）牵引电动机由90kW更换为120kW。随牵引电动机容量的增大，牵引变压器容量由200kVA扩容为300kVA；（2）变频器由180kVA扩容为260kVA；（3）电控程序调试为采煤机大倾角制动系统，并调整相应的电气元件。

4 结语

确定技术升级方案后，在地面利用40天时间改造完毕，调试过程性能稳定。投入使用每天实现15个循环，产量达到18800吨，缓解南疆地区用煤，创造了良好的经济效益和社会效益。

参考文献

[1] 高亚桐.关于加强煤矿机电设备维修管理及技术改造探讨[J].中国高新技术产品，2012，（20）.

[2] 吕春发.煤矿机电设备的技术管理与检修改造[J].经营管理者，2011，（1）.

[3] 于迎春.煤矿机电设备的检修与技术改造[J].科技咨询导报，2007，（2）.

[4] 吴宝赢.工程力学[M].北京：清华大学出版社，2008.

作者简介：梁海阳（1981-），男，徐州矿务集团新疆天山矿业有限责任公司俄霍布拉克煤矿生产副总经理。endprint

2.5 链轮组件轴承损坏的原因分析及解决方案

煤机外牵引部的链轮组件采用圆柱滚子轴承，分析轴承容易损坏原因：（1）在使用过程中链轮组件受力后，链轮上端盖易松动产生缝隙，煤灰落到里面造成轴承润滑效果差，从而损坏轴承；（2）采煤机在割煤时，链轮组件承受冲击载荷，冲击载荷传递给圆柱滚子轴承，圆柱滚子轴承承载能力差而损坏。分析链轮组件轴承损坏原因后，针对现场的使用实际情况采取解决方案：（1）链轮组件轴承室改为花瓣结构，长螺栓压紧结构形式；（2）对外牵引部的链轮组件轴承进行更换，更换成满装滚子轴承。满装滚子轴承既能够径向调心，又能够轴向串动，承载能力强，能够承受一定的冲击载荷，保证了链轮组件的使用寿命。

2.6 链轮轮齿强度进一步强化

链轮热处理效果差，在使用过程中链轮齿尖磨损严重，磨损后，轮齿与销排接触面减少，造成轮齿折断，严重时造成链轮整体断裂，链轮的强度达不到使用要求。采取有效措施是：链轮整体中频淬火，淬火深度达8mm，提高整体强度和齿面硬度，导向滑靴与销排接触面比理想接触面增加5mm，增大受力面积。

3 电气元件技术升级方案

要求采煤机割煤时的牵引速度达到8m/min，由于采煤机牵引速度的提高，采煤机运行阻力增大，牵引电动机功率、变频器容量必须满足运行要求，否则，牵引电动机过载，变频器过热，采煤机无法正常工作。采取措施是：（1）牵引电动机由90kW更换为120kW。随牵引电动机容量的增大，牵引变压器容量由200kVA扩容为300kVA；（2）变频器由180kVA扩容为260kVA；（3）电控程序调试为采煤机大倾角制动系统，并调整相应的电气元件。

4 结语

确定技术升级方案后，在地面利用40天时间改造完毕，调试过程性能稳定。投入使用每天实现15个循环，产量达到18800吨，缓解南疆地区用煤，创造了良好的经济效益和社会效益。

参考文献

[1] 高亚桐.关于加强煤矿机电设备维修管理及技术改造探讨[J].中国高新技术产品，2012，（20）.

[2] 吕春发.煤矿机电设备的技术管理与检修改造[J].经营管理者，2011，（1）.

[3] 于迎春.煤矿机电设备的检修与技术改造[J].科技咨询导报，2007，（2）.

[4] 吴宝赢.工程力学[M].北京：清华大学出版社，2008.

作者简介：梁海阳（1981-），男，徐州矿务集团新疆天山矿业有限责任公司俄霍布拉克煤矿生产副总经理。endprint