综掘机液压张紧装置的改进研究

郭承良

（云南能投威信煤炭有限公司， 云南 昭通 657903）

1 工程概况

云南某矿为年产180 万t 矿井，开采煤层埋藏深度为50～260 m，属于瓦斯突出矿井，煤层有突出危险性，矿井水文地质构造一般。为了提升矿井巷道掘进效率，缓解矿井采掘接替紧张局面，矿井引进4台综掘机，用以提升巷道掘进效率。综掘机在使用过程中不同程度出现行走履带以及中部装运刮板输送机刮板链松弛现象，需要定期采用液压张紧装置张紧。但是张紧装置每次张紧耗时均在1 h 以上，同时张紧装置液压油管路中控制阀组需要经常更换，给综掘机正常使用带来不利影响。因此，需要针对综掘机、液压张紧装置具体结构构成，对液压张紧装置进行改进，从而提升设备的实用性及张紧效率。

2 综掘机结构组成及张紧装置的分析

采用的综掘机结构组成见图1，主要包括有截割头、行走部分、装运部分、电气系统、水系统等构成。在综掘机正常使用过程中，综掘机行走履带以及装运部分链条会在外力作用下出现不同程度松弛，需要定期进行张紧[1-2]。

2.1 装运部分

综掘机装运部分对截割头破碎的煤、岩进行装载运输，结构组成包括有机头、机尾部，双链刮板，驱动装置，脱扣器以及液压张紧装置等[3]。装运部分主要安装在综掘机中部，机头与综掘机主机架、铲板连接，机尾部托在机架上[4]。机架在装运部分机尾处装有可以拆卸垫块，可以根据现场需要对机架调高或者降低，满足现场运输需要。装运部分动力采用液压马达，直接驱动刮板链链条运转，刮板链张紧是通过位于机尾部的液压张紧装置实现。

图1 综掘机结构组成

2.2 行走部分

综掘机的行走部分为履带式行走机构，在掘进机底部左、右两侧对称布置有履带行走机构。行走部分结构包括有提供动力的液压马达、履带链、履带架以及制动器等[5]。液压马达经过三级圆柱齿轮、二级行星齿轮等减速器减速后，将动力传递给行走驱动轮，带动履带运动，综掘机正常行走速度在6 m/min。履带张紧通过调整张紧装置内油缸压力来实现，具体为：通过黄油枪来向张紧装置油缸内注入油脂（油缸最大行程120 mm），履带张紧压力满足要求后，垫入垫板及锁板，通过垫板、锁板承受履带张紧力，从而减少油缸活塞受到的张紧力[6-7]。

2.3 张紧装置

检修人员通过控制操作台上张紧手柄，来控制张紧油缸活塞运移量并通过增加或者减少垫块数量来实现张紧力大小的调整[8]。矿井采用的综掘机装运部分及行走部分张紧装置供液系统运行原理见下页图2。

具体运行为：液压油经过液压油泵分成两路，一路通过换向阀进入到截割部控制截割头伸缩；一路经由换向阀、单向阀控制行走机构左、右履带张紧油缸以及装运部分刮板链液压油缸。整个液压油系统采用一个梭阀、两个溢流阀来控制油路，张紧装置油路及截割头油路虽然共用一个液压油泵，但是有两个相对独立的液压油管路。

图2 原张紧装置供液系统

3 原张紧方式存在问题的分析

综掘机装运装置刮板链、行走装置履带液压张紧装置在使用过程中存在下述问题：

1）液压张紧装置控制阀组在使用过程中容易损坏，设备故障率高，且难以修复，只能进行更换处理，造成张紧装置可靠性及后期维护成本高；

2）液压张紧装置供液油管需要采用特殊油管，其他油管不能配套使用，使用局限性大；

3）张紧操控不方便，张紧时仅能张紧一处位置，操作过程繁琐，制约设备检修效率提升。

4 液压张紧装置的改进

采用6 个直径10 mm 截止阀来控制截割部截割头伸缩、装运部分以及行走部分刮板链、履带张紧，将原液压油系统的两趟供液油路改造成一趟，省掉控制液压张紧装置的换向阀、单向阀及其他相关阀组，降低液压张紧装置供液系统复杂程度，从源头上减少张紧装置供液系统故障发生率及维修复杂程度。

具体改进方法为：拆除原综掘机液压张紧装置、供液系统及其控制阀组，将走行部位左、右履带张紧液压油缸、装运部位左、右张紧油缸通过供液管路、6个直径10 mm 截止阀直接与控制截割部截割头伸缩的油路连接，从而绕过张紧控制这一环节，通过6个截止阀直接控制6 个供液油路通断。具体改进后的供液系统见图3。

通过对液压张紧装置供液油路进行改进，简化了张紧装置操控程序，大幅降低故障发生率，同时减少了操作人员张紧装置维修难度及后期维护、维修费用。

图3 改进后的液压张紧装置供液系统

5 改进后液压张紧装置的应用效果

通过对液压张紧装置液压油供液管路改进，从而使得液压张紧装置张紧过程更为便捷，从源头上减少了液压张紧装置故障发生率；履带、刮板链张紧操作更为方便，改进后的液压油供液系统摒弃了特殊张紧油管这一环节，更有利于设备的检修。原张紧装置每次张紧需要耗时接近1 h，改进后的张紧装置每次张紧耗时仅在10 min，大幅度降低张紧耗时及作业人员后期检修、维护强度。现改进后的液压张紧装置已经在云南某矿生产实践中应用，取得显著效果，得到矿井管理层以及掘进队的高度认可。

6 结语

通过对综掘机液压张紧装置进行改进研究，并将改进后的液压张紧装置应用到现场实践，不仅提升了张紧装置运行稳定性，而且还降低作业人员劳动强度及设备检修、维护成本。综掘机原液压张紧装置每套费用接近9 000 元，供油特殊油管费用接近2 000 元、溢流阀、梭阀以及节流阀费用接近3 000元，整个液压张紧装置费用在1.4 万元。现矿井有4台综掘机，按每台综掘设备每年更换2 次液压张紧设备计算，采用改进后的液压张紧装置每年可以为矿井节省投入约11.2 万元。