新一代掘进机功能拓展的研究

兖州矿业（集团）公司机械制修厂在国内掘进机技术水平的基础上， 根据不同用户的需求，从液压、电气和机械结构方面研究总结了新一代掘进机的功能特点。

⑴液压系统

①超高压液压系统。为确保掘进机具有足够的牵引力和破碎能力， 液压系统压力要达到80 MPa，对泵、阀、油缸、马达等液压元件的密封性能要求更高，国内的一些密封厂家已在液压支架立柱上进行120 MPa 超高压试验。

②液压系统在线康复。虽然掘进机液压系统中通常都设有多级过滤装置，但由于其工作环境恶劣，空气中的粉尘、液压元件磨损产生的铁屑等都会对液压系统造成污染，这些细微颗粒会对液压马达的柱塞、换向阀的阀芯及泵的缸体造成致命损坏，缩短其使用寿命。 国内的掘进机制造厂家已经尝试在掘进机上增加1 套自动过滤装置，在掘进机工作的同时对液压系统进行体外循环过滤，实现液压油的在线康复。

③故障快速诊断。掘进机液压系统中执行元件较多、管路复杂，尤其负载敏感和先导控制方式对操作人员的技能要求较高，出现故障后判断处理起来需要更多的时间。在液压系统中的某些关键位置安装压力传感器和流量传感器，将这些信号传送到电控箱的主控器中，主控器通过程序对信号的大小进行比较， 快速判断故障点并在LCD 显示屏上显示出来， 同时启动语音报警系统，为操作人员节省大量时间。

⑵电控系统

①变频截割和可视化截割。随着变频技术的不断完善， 变频调速系统开始应用到煤机设备中，目前的电牵引采煤机大都采用这种调速方式控制牵引速度， 但是截割变频调速是一项新技术， 需要在设备上配备传感器来检测煤岩的硬度， 根据检测结果控制变频器来改变电动机转速。 在目前的技术条件下，利用传感器准确的检测出煤岩硬度比较困难。有厂家在采煤机上做过这种设计：利用程序使采煤机能够根据截割电动机电流的大小判断采煤机是否过载，过载时采煤机会倒车并以较低的牵引速度重新截割，但由于采煤面工作条件复杂，影响截割电动机电流的因素较多，实际使用效果不很理想。 可视化截割是目前国内厂家正在攻克的技术难题之一，它通过在掘进机上配置监控系统，操作人员可以远离掘进机，通过显示屏观察巷道的具体情况，利用无线遥控系统控制掘进机的各种动作，实现掘进机的自动定位和全自动截割，最大限度地保证人员安全。现在的问题是监控器的抗震性能能否满足使用需求，在粉尘量大的巷道长时间工作，监控器的镜头和视线容易被遮挡，影响监控效果。

②无线遥控系统。第一代掘进机主要是靠手动操作，劳动强度大、安全系数低。随着无线遥控操作系统在工程机械领域的成功应用，煤机装备也开始引入这一技术，最早应用于电牵引采煤机中。其工作原理是将控制指令编码后由发射机发出，接收器接收信号经解码、放大后控制继电器的吸合和断开，再配合液压系统，从而达到控制掘进机动作的目的。目前国内许多厂家在大型掘进机上均采用手动+无线遥控双操作系统，稳定、安全、可靠是衡量无线遥控系统最重要的3 个指标。

⑶机械结构

①快拆快开快修。这是新一代掘进机的突出特点，各种部件一定要方便拆装、便于修理。如掘进机的电控箱门采用快开式，内部采用模块化设计，出现故障后直接更换模块，节约大量维修时间。

②机载除尘系统。利用掘进机电控箱直接控制除尘风机，不仅便于联锁控制，还节省电缆、电磁启动器等资源。除尘系统的核心部件是风筒和除尘风机。目前国内有厂家做的风筒可将风分为两部分：一部分向前吹，将粉尘吹到掘进机前部，除尘风机吸入经过滤后排放至巷道中；另一部分向后吹，最大限度保证掘进机周围工作区内的空气清洁。国内的除尘风机绝大部分是利用滤网过滤粉尘、排出清洁的空气，工作时滤网容易堵塞、除尘效率低。有的厂家利用空气动力特性具有潜在的分离气载粉尘的能力直接将粉尘分离捕获，大大减小了除尘系统阻力，提高除尘效率。

③超前支护装置和掘锚一体机。随着煤矿对巷道掘进速度的要求，越来越多的用户要求掘进机配备超前支护装置和机载锚杆钻机。国内许多厂家专门生产机载超前支护装置， 并形成系列化、规模化，能适应不同截面形状的巷道，也有部分厂家自己生产超前支护装置，能更好和本厂掘进机配套使用。机载锚杆钻机由掘进机自身的液压系统驱动， 不需要外接其它动力源， 实现掘、锚、护三位一体，可有效降低劳动强度，提高支护速度。

⑷自动润滑系统

掘进机在井下潮湿、粉尘含量大、重载、冲击载荷大的环境中工作，润滑对于回转轴承、销轴等发生相对转动的零部件十分重要，但要操作人员花费大量的时间逐点注油也是不现实的。配备自动润滑系统后， 司机仅需操作手柄或按钮，就可对整机所有润滑点进行注油。甚至在产品设计阶段通过编程， 使PLC 在累计开机时间达到一定值后自动启动润滑系统， 节省了大量人力物力。 在大型掘进机的截割减速机内部，由于截割部升降时润滑油会流动，导致减速机内润滑不均匀， 需要在截割减速机内部增设润滑油循环系统，利用润滑泵对减速机内部实施强制润滑。