卡特彼勒EL3000采煤机国产化改造及应用

佟光

摘要：针对卡特彼勒EL3000采煤机在张集矿使用的中发现的问题，提出了改造方案，并与厂家经过多次交流最后共同确定了煤机机械部分、电气部分的改造方案。经改造的电气部分和机械部分已经在生产中经过实践检验，效果良好。

关键词：采煤机；国产化；改造

淮南矿业集团在籍两台卡特彼勒EL3000采煤机均在张集矿使用。根据煤机在使用过程中出现的问题，张集矿与设备租赁分公司研究后提出将煤机齿轨轮节距由126mm改为147mm，配套1.75米中部槽使用。且由于进口采煤机电气元器件供货周期长，生产过程中故障率高，无法满足生产需要。为保证该煤机的正常使用，降低生产及大修的费用，需要将原厂的电控部分进行国产化改造。

1 概述

卡特彼勒EL3000采煤机出厂时配套的是1.5米中部槽126mm节距的齿轨轮，在张集矿使用过程中发现机身重心偏向煤壁侧，俯采时齿轨轮与运输机齿轨啮合存在问题，造成齿轨轮磨损严重、使用寿命低。根据煤机在使用过程中出现的问题，张集矿提出了具体的改造方案。

1.1机械部分

淮南矿业集团在籍两台卡特彼勒EL3000采煤机均在张集矿使用，节距为126mm。由于煤机机身重，煤机重心偏向煤壁侧，造成齿轨轮经常损坏，为了改变煤机存在问题，需将煤机齿轨轮节距由126mm改为147mm；使用过程中，多次出现齿轨轮损坏现象，共计损坏齿轨轮22件，并且摇臂滚筒连接座出现断裂现象，严重影响安全生产。

由于比塞洛斯公司被卡特彼勒公司收购后其售后服务及配件供应无法满足生产需要，加之配件价格高、供货周期长，为了确保2015年11月张集矿14136工作面按期投产，故将第2台EL3000采煤机齿轨轮、摇臂滚筒连接座进行国产化改造，并配套使用国产化齿轨轮。

1.2电气部分

由于进口采煤机电气元器件供货周期长，生产过程中故障率高，无法满足生产需要。为保证该煤机的正常使用，降低生产及大修的费用，将原厂的电控部分进行了国产化改造。

2 机械部分改造方案

2.1 改造范围

EL3000采煤机摇臂两件（不包含电机和摇臂外接水管及电缆）、行走部两件（包括齿轨轮组件）。

2.2 摇臂改造方案

针对滚筒座的外花键与滚筒连接法兰连接处撕裂现象，对滚筒连接座进行了研究分析，需要对薄弱地方进行加强。如下图所示法兰与外花键连接部位明显强度薄弱，并且在此位子布置螺孔更加降低了连接强度，很容易从螺孔处撕裂。为了提高此部位的连接强度，并保证摇臂其他零件的连接尺寸，改造方案如下：

1）将滚筒连接座和浮动密封座制做成一个整体零件。

2）更换浮动密封。

3）滚筒连接座中安装水分配盘的地方尽可能的加厚以增加强度。

4）摇臂中其余零件不改造。

5）更换摇臂中的所有轴承

6）更换所有标准件和密封件。

2.3行走部改造方案

1）齿轨轮的改造：节距126mm变为147mm，齿轨轮的宽度变化。

2）导向靴的改造：因齿轨宽度由150mm变为180mm，齿轨轮宽度变化，所以导向靴尺寸相应发生变动。

3）空心轴的改造：因刮板运输机跨度增加57 mm，连接的空心轴相应加长。

4）行走部连接螺柱的改造：因刮板运输机跨度变动，连接螺柱相应加长。

5）垫板的增加：因刮板运输机跨度变动，在主机架与行走部之间增加垫板。

6）行走部与主机架定位衬套：因刮板运输机跨度变动，衬套的尺寸相应加长。

7）行走部壳体改造：因刮板运输机跨度变动，行走部壳体的定位处焊接衬套并加工。

8）标准件和密封件全部更换。

9）更换行走部的全部轴承。

2.4 齿轨轮的改造

太重煤机有限公司于2014年2月份对EL3000采煤机的齿轨轮进行过国产化改造，共为张集矿提供4个齿轨轮。这4个齿轨轮一直使用到2015年5月份，期间未发生断齿、裂变等质量问题，大大降低了该采煤机的使用成本。

2.4.1齿轨轮设计

通过精确的测绘和分析EL3000采煤机齿轨轮组件的结构和齿形特征，与太重煤机有限公司齿轨轮和艾柯夫齿轨轮进行齿形比对，并做各自齿形与齿轨的干涉分析。改进和优化了该齿轨轮的齿形和材料，提高了其齿根部强度和使用寿命。

2.4.2 材料的选取

太重煤机有限公司对EL3000采煤机在用的齿轨轮进行光谱定量分析，得出其材料的化学成分及其含量。通过比对最终精确整合了替代原齿轨轮的材料化学成分及其含量，再与锻造厂家定制相应材料进行锻造。

2.4.3齿轨轮的加工制造要求

齿轨轮的毛坯采用锻件；锻压使用电渣重熔钢锭，锻造比不小于3；锻件表面不允许存在白点、裂纹、夹层、折叠、夹渣等有害缺陷，不允许出现必须焊补的缺陷；锻件内在质量的超声波探伤应符合JB/T5000.15—2007《重型机械通用技术条件 锻钢件无损探伤》的规定，齿部达到I级，芯部达到II级；

在毛坯回厂粗加工后进行缺陷探伤，有任何缺陷出现即判定为废品，不允许降级使用；热处理按照图纸技术要求的上限值进行处理，热处理工艺结束后立即进行缺陷探伤，如出现裂纹即报废处理；齿轨轮的齿形检验必须使用相对应的检验卡具，如卡具出现卡阻时必须重新加工修正；如卡具与齿形的间隙量超过规定值时该零件报废；该产品的所有加工余量、公差按照Q/TZMJ79-2012《工艺余量标准》执行；该产品严格按照图纸要求的表面粗糙度进行检验。

2.4.4齿轨轮的检验标准

严格按照JB/T5000.8—2007《重型机械通用技术条件 锻件》的要求进行检验。严格按照JB/T5000.15—2007《重型机械通用技术条件 锻钢件无损探伤》的要求进行探伤检验。回厂后，对毛坯全部取样分析鋼的化学成分，不合格立即报废。抽样检测力学性能，出现不合格现象后，毛坯应全部检验，不合格的毛坯报废处理。对零件在制造过程中严格按照《过程控制》要求执行。

2.4.5齿轨轮的使用效果

太重煤机有限公司经过精确地设计、严格的质量控制，最终于2014年4月份为张集矿生产出齿轨轮4件。张集矿在使用了8个月左右更换下了2件齿轨轮，更换下的齿轨轮未发生任何质量问题。与原厂的齿轨轮进行对比后，太重煤机有限公司生产的齿轨轮大大提高了使用寿命，降低了使用成本。

3 电气部分改造

3.1 主要更换件

真空接触器2个，漏电检测装置3个，电流互感器5个，控制变压器l个；主监控器l套，工控显示器1个；变频器1套，辅助检测控制器1套；遥控接收机2个，遥控发射机6个，瓦斯检测装置l套，主停按钮组件l套，防爆分线盒l个，空气断路器1个，大喇叭口组件1套，小喇叭口组件4套及其它辅助电气元件和电缆。

3.2 性能部分

改造后可以实现EL30O采煤机主监控器、接触器等与MG75O/18O0WD电控系统通用互换；改造后使用的变频器功率为315KW，容量为420KVA，两象限“一拖二”运行。

4 结束语

摇臂改造后，对EL3000采煤机摇臂的滚筒连接座的强度大大加强，解决了该摇臂滚筒座撕裂掉落问题。行走部的改造后，EL3000采煤机的牵引部齿轨轮节距变成了147mm，配套1.75米中部槽运输机使用，解决因原煤机机身重心偏向煤壁侧而使齿轨轮磨损速度快、使用寿命低等问题。电气部分改造后解决进口采煤机电气元器件供货周期长，生产过程中故障率高，无法满足生产需要等问题。煤机电气、机械部分改造完成后，太重煤机有限公司将长期提供技术服务，配件的供应会及时可靠，极大的降低了配件成本和维修成本。

（作者单位：淮南矿业集团设备租赁有限责任公司）