EBZ220型掘进机的改进及提高

胡　峰

（山西省大同市同煤集团马脊梁矿， 山西　大同　037027）

引言

同煤集团马脊梁矿所用的EBZ220型掘进机属于一种重型掘进机，该掘进机是由上海创力矿山设备有限公司制造，可有效掘进半煤岩巷以及软岩巷道，具有高产、高效的优点。但近年来随着我国煤矿开采年限的增加，矿井开采煤炭资源不断减少，开采地质条件越来越复杂，加之EBZ220型掘进机已开发使用很多年，并且各类故障开始频发，已很难满足矿井的生产需求。

1　EBZ220型掘进机的常见问题

1）截割头硬度不足，在进行岩巷截割时，一方面截齿易损坏造成截齿数量不足，另一方面截齿易发生严重磨损。

2）悬臂段主轴进行大转矩传递时，时常因强度不足，易发生微变形，长期传递大转矩，主轴使用寿命会大幅缩短。

3）配套的履带张紧选用的是黄油缸张紧，施工人员不易操作，实际劳动强度较高。

4）基于入井尺寸因素，该种掘进机的固定铲板油缸配置的左右耳架与前机架处于分离状，它们仅靠螺栓连接，而在实际生产作业中，由于应承受较大的剪切力，时常会切断螺栓[1]。

5）为缩小入井尺寸，平行布设了该掘进机的厚支撑腿，这样有效支撑面积不大，易影响到整机的运行稳定性。

6）该种掘进机叉形架以及回转耳架均为铸造工艺，铸造工艺易受天气，实际加工工艺等因素影响，很难有效控制铸造质量，开裂与断齿现象时有发生。

7）液压系统故障。该种掘进机液压系统工作时，不仅易发生流量分配不均问题，而且因系统所用胶管接头种类繁多，不易储备与更换。

2　EBZ220型掘进机液压系统故障产生原因

除了EBZ220型掘进机除截割头处的旋转运动不是液压传动外，其他各部件的运动大多为液压传动，这种液压传动主要是通过泵站电机来对双联变量泵进行驱动，以把油液供向各个回路，如油缸回路、装载回路、刮板机回路及行走回路，并配备有自动补油装置以便给各回路进行自动补油。在日常生产中，我们常见的液压系统故障及原因主要有：第一，多路换向阀无法复位，主要原因为复位弹簧发生变形或定位弹簧发生变形，或有污物填充于阀体与阀杆间隙；第二，执行机构执行力不足，如油缸压力无法达到系统实际调定值，出现这种故障的原因主要为油缸配备的安全阀泄漏过大或装设的补油阀未及时补油；第三，油箱易严重发热，该故障主要为溢流阀溢流时间过长或系统多路换向阀块出现的内泄过大等。

3　EBZ220型掘进机改进内容

3.1　优化整机参数

在优化EBZ220型掘进机结构时，应对各部件的通用性进行兼顾，改进后的掘进机各部件应具有较强的通用性和互换性，以便后期维护保养。另外，对整机性能参数的优化，主要是对整机各回路的实际运行速度进行调整，以实现整机的安全、高效运行[2]。

改进提高作业后的零部件如截割部、铲板部以及机架等应尽量与原机型能实现互换；在局部改动电气元部件与液压系统后应能与原机型实现整体互换，以增强掘进的通用性。

改进截割部性能与其运行可靠性；重新研究设计截割头，增加截割齿数，增强其耐磨性，如可加设耐磨板，进行耐磨层堆焊等；进一步深入研究设计悬臂段，并选用更优质的材料来制作轴承。

把固定铲板油缸的左右耳架与机架进行一体化设计，在确保能顺利入井的同时，进一步提高其可靠性。

可把掘进机后支承腿改为八字腿，这样支承面积会更大，可显著提高整机的运行稳定性。

3.2　进一步优化设计叉形架与回转耳架

在进行掘进机叉形架与回转耳架改进作业时，可借助三维设计方法与相关仿真软件来科学、合理地优化待改进结构并进行具体的力学分析，同时，应改进焊接工艺选用更牢固的焊接结构，以把掘进机叉形架与掘进耳架当前存在的问题彻底解决好[3]。

若在改进作业中只局部强化叉形架与回转台，很难把潜在隐患彻底消除。因此，本次改进我们让回转耳架直接连接于截割电机，想方设法的去除了截割部叉形架。此结构通过去除叉形架方式实施改进，这样叉形架的故障问题便可彻底解决；对于回转耳架的改进，可把单耳回转耳架调整为双耳回转耳架，并进一步强化回转耳架结构，这样便可显著降低回转台潜在的故障隐患。采用该结构后还可不改变当前方式的情况下进行升降油缸，可解决难更换升降油缸平衡阀、难布设油缸油管、难拆卸油缸等问题。具体改进结构如图1所示。

图1　改进后的截割部及回转台

3.3　改进履带行走机构

把EBZ220型掘进机行走机构原来使用的黄油缸张紧改为液压缸张紧，工人作业强度减轻；可采用内藏式减速器与变量马达相结合，并加设支重轮，用液压张紧型装置来充当导向张紧装置的方式来改进掘进机履带行走机构。通过上述改进，可有效解决履带行走机构行走困难，内阻较大，易损坏摩擦面等问题，同时可使作业人员需手动张紧油缸的作业强度大幅减轻。改进后的掘进机履带行走机构如图2所示[4]。

图2　履带行走机构

3.4　优化设计液压系统

我们可通过对液压系统的具体运行参数进行改进，以优化各液压回路运行，确保整机可实现最大负荷平稳运行。如使用PV270+PV80泵，改为双A11VLO190DRS泵，让这两个泵平均分配负载，这样不仅可有效解决流量分配不均问题，而且所用胶管接头种类也会大幅减少。同时，应重视不断优化液压元部件，如优化油缸结构，进行密封的科学选型，选用优质的平衡阀厂家。模块化设计操作台，选用滑阀式双平衡结构来充当平衡阀，这样可使其动态平衡能力更强。此外应合理布设液压管路，布置效果应简洁、高效。

4　掘进机改进的几点建议

1）由于掘进机结构较复杂，其内部构件一旦发生故障，不易检修、更换，因此所用的大型结构件必须应具有较高的可靠性。

2）应科学定位掘进机。就EBZ220掘进机使用现状而言，较适合应用于掘进半煤岩巷道与软岩巷道，掘进这样的巷道机组故障率低，而用此掘进机来掘进全硬岩巷道时，掘进机易发生故障，特别是易发生机械故障。

3）应依据客户需求开发相应部件。如有些地方对下井尺寸要求不高，而有些地方必须对掘进机拆机下井问题进行考虑，具体应依据客户实际需求的不同，开发相应的部件。

4）考虑细节。应综合顾及掘进机各零部件细节，设计时可把掘进机截割减速器与行走减速器设计为可加同一型号的齿轮油，以及使行走导向装置与具体装运驱动装置可加同一型号油液。

5）设计的掘进机应具有先进性、通用性、可靠性。给掘进机装设的各零部件应结构简单性能可靠，液压系统应易于检修，维护，应尽量少布设胶管接头；应装设部分安全保护部件，如临时支护部件等；另外选用的各种掘进机零部件应具有较强的通用性[5]。

5　结语

掘进机是煤矿开采需用到的重要机械设备，其掘进效能的高低将直接影响到煤矿开采率，因此必须重视研究改进掘进机。通过对EBZ220型掘进机的改进与提高，可进一步优化该掘进机结构，提高掘进机工作的安全性、可靠性。

[1]张林慧.EBZ220型掘进机装载机构结构改进设计的影响因素分析[J].煤矿机电，2014（6）：78-81.

[2]杨春海.煤矿重型掘进机履带式行走机构的设计[J].煤矿机械，2015（2）：93-95.

[3]张乐强，孟鑫，张际景.EBZ260H硬岩掘进机的应用和改进[J].山东煤炭科技，2011（2）：239-240.

[4]蔡璐，徐欢，朱友志.巷道掘进机存在问题与改进对策[J].煤炭工程，2016（4）：96-99.

[5]胡振南，王娜娜，孙建明.掘进机在煤矿中的使用及改进探析[J].内蒙古煤炭经济，2014（9）：77-80.