智能化采煤机自动控制检修模式探讨

张 亮 李永岗 豆 斌 卜庆辉

(西安煤矿机械有限公司，陕西 西安 710032)

近年来，随着科学技术的进步和“中国制造2025”规划纲要,大力发展民族工业，制造业取得长足的进步。但煤炭行业由于高危、重体力劳动多、自动化和智能化程度低等诸多不利因素，近年来从事煤炭开采的一线人员越来越少，这就对煤炭开采设备的机械化、自动化、智能化提出了更高的要求。目前，大型煤矿生产企业对综采工作面提出了高产高效的要求，煤矿工作模式为每天3 班，其中检修班8 个小时，如遇周检、月检等，检修时间紧，工作量大，任务重，采煤机维护不到位，为完成生产任务，采煤机不得不带“病”工作，轻则造成采煤机故障，严重的造成机电事故，给煤矿生产带来了巨大安全隐患和经济损失。因此，对智能化采煤机维护的便利性和易操作性提出了更高的要求。

本文基于采煤机的传感器和控制系统，增加自动检修模式，减少维护时间，提高维护效率和采煤机的开机率。

1 摇臂润滑液

采煤机摇臂由截割电机驱动，经直齿和行星机构齿轮传动减速后驱动滚筒割煤。在齿轮减速传动区，齿轮经过一段时间啮合后，齿面磨损，齿面磨损的铁屑和润滑液混合在一起，在进行下次的啮合时，铁屑进入齿面，齿轮处于非正常啮合，如此往复，减少了齿轮寿命，因此，必须定期的更换润滑油以保证齿面啮合的清洁度，从而提高齿轮传动寿命。

采煤机摇臂的工作状态为：前摇臂采高割顶煤，并且需要长时间的保持这种姿态，直到一刀煤割完后才能更换方向。因此前摇臂的直齿传动末级齿轮、轴承和后摇臂高速区的齿轮、轴承未浸入润滑液，只能依靠齿轮转动，带动润滑液飞溅润滑；而前摇臂的高速区齿轮、轴承和后摇臂齿传动末级齿轮、轴承完全浸入油液，齿轮转动时，阻力大，增加润滑液的搅油摩擦，发热量大。润滑液的油量必须严格按照说明书进行加注，摇臂处于水平状态，图1 所示，润滑液加油量在探尺豁口中心线附近，表明加油完成，摇臂齿轮、轴承得到正常润滑；若摇臂高于水平位置，润滑液加油量仍然在探尺豁口中心线附近，则此时润滑油加油量偏少，飞溅润滑高度不够，齿轮、轴承润滑冷却不良，摇臂高温；若摇臂低于水平位置，润滑液加油量仍然在探尺豁口中心线附近，则此时润滑油加油量偏多，搅油摩擦产生大量的热量，摇臂仍然高温。摇臂高温后，密封、轴承面临的巨大的考验，对于大采高采煤机摇臂，摇臂高温更加明显。虽然摇臂中装有的水冷却管能带走一部分热量，但是采煤机的高频振动和高温，使得密封失效，造成润滑液乳化，润滑液乳化后加速了齿轮的齿面磨损，从而缩短传动齿轮寿命，严重的甚至损坏，如图1。

图1 摇臂水平位置

因此，在维护采煤机摇臂时，需要定期严格按照说明书注入适量的同一型号润滑油，保证摇臂的正常使用。目前，更换润滑油，没有检测数据，只能靠工人的观测摇臂是否处于水平状态，存在一定的误差，造成加油量不准。

2 自动检修模式

本文设计了一种自动控制检修模式，定期维护摇臂，可减少更换维护油液的时间，同时减轻体力劳动，省时省力，缩短检修时间，增加采煤机开机率，提高了煤矿的生产效益，具有重要的经济效益。

2.1 倾角传感器

倾角传感器安装于摇臂上，实时监控摇臂的倾角，并通过算法计算出采煤机摇臂的实时状态，给采煤机智能化提供了数据基础，并可以在遥控器和显示屏上显示，方便采煤机司机实时监控采煤机运行参数。

2.2 采煤机遥控器

遥控器为无线遥控器，可实现对采煤机的无线遥控，在检修模式下，摇臂、行走机构都禁止工作(断电保护)，可防止因人为的误操作导致机电事故，只有液压系统工作。同时遥控器可查看采煤机运行历史参数，可以在不用打开采煤机电控箱盖板的情况下进行参数修改，满足智能化采煤机要求。

2.3 检修模式的液压系统

液压系统是保证采煤机摇臂能正常工作的主要执行元件，液压油是系统可靠性的重要保证，井下环境中煤尘大，空气干燥，加油过程中煤尘落在油液中，油液就会受到污染，降低液压系统的可靠性。因此，设计了自动加油系统，可不用打开加油孔的情况下，自动为采煤机加润滑液。采煤机的油液主要有两种油液。320 号齿轮油具有极压添加剂，抗腐蚀剂、抗氧化剂、抗饱和降倾点添加剂的优点，符合采煤机低速重载传动，主要用于采煤机齿轮减速传动。68 号液压油具有抗磨性能、抗乳化性、优良的氧化安定性，水解安定性、剪切安定性等优点，适用于采煤机液压系统。

现价段多数加油方式为：人工将润滑液分多次搬运至工作面，然后登高作业将润滑液的油经加油孔加入，若从顶部或煤壁侧有落煤或矸石，可能进入加油口，增加了润滑液的污染概率，同时工人登高作业，也带来了不安全因素。

采煤机采用了双调高系统，可同时满足两个主油缸同时动作，提高了液压系统的工作效率。左调高系统控制左摇臂的升降和齿轮油的加注，右调高系统控制右摇臂的升降和液压油的加注。在维护的过程中，两个油缸可同时动作，摇臂快速达到水平状态，提高检修效率。

2.4 控制流程

采煤机控制流程图，如图2 所示，智能化采煤机的检修模式为：按下采煤机遥控器按钮后，采煤机遥控器和采煤机控制器通讯，采煤机摇臂倾角传感器实时检测摇臂姿态，若该数据和标准值不符，则反馈信号给控制器，控制器控制液压系统电磁比例换向阀，油缸动作，摇臂升高或者降低，摇臂倾角传感器数据变化，和标准值对比，如此反复，油缸动作，摇臂最终处于水平状态。检测摇臂处于水平状态后，将吸油管接入提前准备好的润滑液容器，电磁比例阀动作，高压油经马达带动泵工作，将容器里润滑液吸入摇臂润滑腔，完成加油工作。

图2 控制流程图

3 结论

在智能化采煤机的自动检修模式下，摇臂自动处于水平位置并完成自动加注润滑油，提高了采煤机的机械化、自动化和智能化程度，通过实践应用证明，自动检修模式不仅可以减少采煤机油液污染的几率，降低故障率，提高了采煤机的检修效率和煤炭开采效率，同时减轻了工人的劳动强度，对我国智能化采煤机检修技术发展有重要意义。