电牵引采煤机的优化改进及应用

闫 丁

（山西西山煤电股份公司西曲矿运输四队， 山西 古交 030200）

引言

相比于传统的液压牵引式采煤机，电牵引采煤机的运行效果更好，工作状态更稳定，而且在运行期间，由于牵引速度较大，采煤量大大提高，同时电牵引采煤机的维修工作简单易行，不仅降低了工人的劳动负担，还减少了采煤机的维护成本，增加了煤矿企业的经济效益。就某矿来说，该矿原来每年的设计生产能力为400万t，而随着机械化程度以及自动化水平的提高，其生产能力目前达到了每年600万t，此外经过对技术及采煤设备的优化改进，该矿引进了MG610/1400-WD型电牵引采煤机，通过使用该电牵引采煤机，矿井的产量得到了极大的提高，还增加了单个工作面的作业效率，极具经济价值。

1 电牵引采煤机在工作面的使用情况

该矿目前正在回采的工作面是沿着走向进行长壁式开采，且开采工艺为综合机械化开采，其中该工作面的运输及回风顺槽的支护形式为锚梁与锚网联合支护，煤层的厚度为1.5～3.4 m，且在煤层的上方有伪顶存在，该伪顶的岩性为泥岩，厚度为0.9 m，整个工作面的推进长度为1800 m，倾向长度为200 m。在该工作面回采期间应用电牵引采煤机之后可以发现，其设备的性能和生产能力都得到了极大的提高，平均每天推进16刀，且每次推进的时间为50 min，不仅提高了割煤的效率，而且很好地适应了断层、夹矸等地质条件的变化，同时创下了该矿的生产记录，其单日产量最高达到了1.6414万t，单月产量达到了34.2113万t。但在长期的应用过程中发现，该电牵引采煤机虽然给煤矿企业带来了较大的经济效益，但也出现了一些故障及问题，比如截割头油液泄露、滑靴磨损程度增大、变频器出现故障以及采煤机工控机性能不稳定等，影响了采煤机的正常使用，阻碍了产煤工作的稳定有效进行。

2 电牵引采煤机故障分析

2.1 行走箱频繁更换

在日常使用过程中，由于采煤机使用频繁，轴承的磨损程度较大，且井下工作人员未定期对行走箱进行维修保养，导致油液不足，轴承烧坏，同时，行走箱滑靴的耐磨性较差，强度较低，经常会发生磨损破坏的情况，再加上采煤机自身的重力作用，更加加剧了滑靴以及行走箱的摩擦损坏，此外滑靴在设计制造时未选择耐磨性更好的复合材料，从而造成了行走箱的损坏，使行走箱的更换变得更为频繁。就该矿而言，在对其工作面进行开采的过程中，一共更换了3个滑靴，同时在对其进行修复时，利用焊条进行堆焊，当修复面较大而修复材料又有限时，不仅浪费了材料，还使得井下生产不能正常进行。

2.2 摇臂铰接销轴断裂及齿箱损坏

采煤机在进行割煤作业的过程中，由于岩石岩性以及煤炭硬度等影响，其机身经常会发生较大程度的振动，同时摇臂也会发生上上下下的运动，当机身振动以及摇臂运动比较剧烈时，将采煤机的截割部与牵引部铰接起来的销轴上的螺母就会发生松动，从而使锁紧螺母的紧固作用失效，造成销轴前后窜动，如果检修人员在进行维修保养时没有及时发现该问题，则容易导致此销轴脱落。当销轴脱落时，由于牵引部与摇臂进行连接的两个中单耳座所承受的作用力增大，一旦作用力的大小超过耳座的核定能力时，就会使得耳座裂开，或者销轴断裂，从而影响摇臂的正常使用；其次在实际使用过程中发现，该采煤机的截割部在进行采煤时，出现了油液泄露现象，同时在对其进行检修时发现，其浮动密封装置受损严重，已经无法发挥其密封效果。通过对浮动密封装置的受损原因进行分析后可知，由于采煤机自身构造的特点，其滚筒与行星头之间的空隙非常小，在割煤过程中，煤炭经常会在这个地方发生堆积，且一些粒径较小的煤粒会进入到摇臂齿箱的内部，一旦进入齿箱内，就很难清理出来，故这些煤粒会对浮动密封装置造成影响，导致油液泄露。此外与行星减速器配套使用的调心轴承的游隙较大，当轴承向外窜出时，其距离经常会超过浮动量的正常值，从而导致浮动环被破坏，齿箱受损。

2.3 工控机性能不佳

该电牵引采煤机的电气系统在运行过程中，其工控机的性能发挥不稳定，时好时坏，这主要是由于两个方面的原因引起的，其一是该工控机在使用过程中经常发生故障，从而使得显示屏白屏的次数非常多，一旦出现这种情况，只有将原有的工控机进行更换，才能使其正常工作；其二是由于该工控机的散热性能差导致的，由于采煤机往往会长时间的进行工作，因此工控机的温度通常都比较高，此时若散热效果不好，极易导致线路故障以及停机等，从而影响井下生产的正常进行；除此之外，当工控机出现问题时，由于检修条件的限制，工控机无法得到及时有效的处理，从而影响其性能的正常发挥。

2.4 截割电机受损

在对电牵引采煤机进行设计制造时，由设计手册可知，该采煤机的最小卧底量为0.435 m，而最大卧底量为0.554 m，但在实践中发现，当卧底量仅超过0.3 m时，其截割电机就会与齿条发生摩擦，从而使电机发生变形，并受到破坏；而且该电机使用的是水冷却的结构，在使用过程中常常会发生堵塞，影响其冷却效果；另外由于井下空气湿度以及井下水的影响，电机非常容易受潮，一旦电机受潮，绝缘性能就会下降，从而导致电机出现异常。

3 电牵引采煤机优化改进

3.1 对行走箱的优化改进

为了降低行走箱的磨损程度，减少行走箱的更换次数，必须采用耐磨性更好的材料来制作滑靴，以此增强滑靴的耐磨性，主要的改进措施为：首先增加将滑靴的长度，在总受力大小不变的情况下，通过增大滑靴与齿轨之间的有效接触面积来降低单位面积上滑靴所受到的作用力，避免采煤机发生脱轨；其次使用耐磨性更好的复合钢板来制造滑靴，以提高滑靴的强度，减少滑靴的摩擦损失，延长滑靴的使用寿命，通过现场实际应用可知，滑靴增加的长度为150mm，所选择的耐磨性更好的钢板其拉伸及屈服的最大强度为1700 MPa，最小强度为1200 MPa。

3.2 对摇臂的优化改进

为了有效防止销轴的断裂，必须对铰接的锁紧方式进行优化改进，将原有的两端锁紧方式改为现在一端锁紧，一端固定的方式，此种方式可以更好地避免销轴发生窜动，防止销轴脱落，且便于井下工人对其进行维护；同时为了减少油液的泄露，将原来的浮动密封环改为了密封性更好的芝加哥密封环，并使用了双列推力轴承，增设了一个调心轴承，在减少游隙间距的同时，更准确地对轴承进行定位，从而减少轴承的磨损和行走箱的油液泄露。

3.3 对工控机的优化改进

由采煤机电气系统中工控机故障的原因分析可知，该采煤机的工控机性能不稳定主要是由于温度过高、散热较差以及白屏现象过于频繁所引起的，这说明工控机的本身存在着某种不可逆的缺陷，从而导致工控机性能不稳定，因此为了确保工控机可以正常使用，应该从设计上进行改进，具体的改进方式为，将原来工控机的机型改为军用机型，以增加其稳定性，同时为了改善工控机的散热效果，应增设散热装置，可以采用风冷装置，也可以采用水冷装置。

3.4 对截割电机的优化改进

为了避免截割电机与齿条发生摩擦，防止截割电机的损坏，应对摇臂与牵引部的联接块进行优化改进，或者将原来所使用的直摇臂改为弯摇臂，通过此种改进方式，可以有效预防截割电机与齿条之间发生直接接触，同时减少了截割电机的磨损；其次为了增强截割电机的散热效果，将原来的冷却水道改为了老塘侧端头进水方式，并且增设了密封装置，以避免冷却水进入到电机内部，使电机受潮，影响电机的正常使用；另外井下采煤工作面常常会发生渗水现象，在这种情况下，为了防止工作面淋水落到电机上，降低电机的绝缘性能，在电机进线的喇叭嘴处采用了防护隔离措施；一旦电机的水路系统在运行过程中发生了堵塞，不能用高压水对电机进行冲洗，同时在一刻钟内禁止停水，以确保电机可以充分散热，在避免电机受潮的同时，防止电机绝缘性能的下降。

4 优化改进效果分析

对该电牵引采煤机进行上述优化改进，并将其应用于实际矿井中可知，其优化效果明显，且事故发生的可能性大大减小，主要表现在：行走箱的更换次数降低，由原来的5次改为了现在的1次，不仅减少了材料的浪费，还降低了维修成本；摇臂铰接销轴断裂的次数由原来的2次变成了现在的不断裂，且齿箱损坏也不再发生；工控机的性能逐渐稳定，白屏次数减少；同时截割电机的损坏次数也由5次变为了2次，故障率显著降低。

5 结论

某矿通过MG610/1400-WD型对电牵引采煤机的滑靴长度增加了150mm，选择了耐磨性更好的钢板，确定了一端固定、一端锁紧的铰接销轴连接方式，并更换了密封性更好的芝加哥浮动环，采用了军用工控机机型，同时改进了截割电机的冷却方式，增设了密封装置以及淋水保护。该采煤机的稳定性和可靠性大大提高，不仅降低了事故发生的概率，而且减少了设备维修保养的费用，保证了井下采煤工作的正常有序进行。