AM-50型掘进机技术改进

李 岩

（阳煤集团寿阳开元矿业有限责任公司， 山西 寿阳 045400）

1 AM-50型掘进机存在的问题

与同种掘进设备相比，AM-50型掘进机所采用的横轴式截割结构的稳定性更好，且该种型号的掘进设备结构更加紧凑，操作方式更加简单、方便，保护措施也更加齐全，可靠性更高，对井下恶劣环境的适应性更强。掘进机的截割头与传动主轴之间安装有防止过载引起故障的摩擦连轴节，整个机器的传动均使用电动机减速器，一旦发生故障，维修更加方便，高效，节约了维修时间，提高了生产效率。

结合我国某矿对AM-50型掘进机的投入使用情况来看，该掘进机能够适应较大的坡度，对较硬煤岩的截割效果也优于其他型号的掘进机，截割强度大，效率高，其对井下恶劣条件具有很好的适应性。但从目前的使用情况来看，该型号的掘进机仍然存在一些问题：其长时间工作很容易导致截割臂与回转座支座之间的连接结构出现松动；行走部的电机也很容易发生烧坏故障[1]。这些问题对掘进机整机的影响非常大，如果发生故障，掘进机的其他部位也很容易产生不同程度的损坏，且维修相对困难，对企业的生产效率影响较大。

2 问题分析及改进措施

2.1 截割臂松动的原因分析及改进措施

AM-50型掘进机所采用的横轴式截割结构的主要特点是截割头的轴线和悬臂的轴线相垂直，对煤岩进行截割作业所使用的作用力主要来自于截割悬臂的水平摆动。在截割作业中，掘进机也要受到一定的反作用力，这部分反作用力会因截割头与悬臂垂直轴线旋转而与截割机的自身重量达到平衡，因此，AM-50型掘进机的作业稳定性较好。在截割作业过程中，掘进机需要频繁启动且在截割硬度较大的半煤岩时，其受到的负荷比较大，很容易导致截齿断裂；遇到破碎程度比较大的顶板，大块煤岩与截割臂的碰撞而引起截割臂与回转支座的碰撞，这些情况都会引起截齿受损、螺栓松动或折断，从而导致截割臂的松动。另外，掘进机作业过程中截割臂的过载、回转受力不均等情况也能引起截割头与煤岩之间的碰撞，截割臂回转力矩超出自身承受范围，同样会使两个部位之间松动。截割臂与回转支座之间的螺钉经常与煤水接触，会加快螺钉的生锈，因此螺钉拧不动或拧螺丝过程中螺丝折断的情况也经常发生，一旦出现这个情况，维修时必须将设备运往地面，并采用攻丝的措施解决，而整个过程耗时过长，对企业的生产效率造成很大影响，因此，将回转座的支座上焊接一个带有法兰盘的衔接块并将与截割臂之间相连接的螺钉改为螺钉+液压螺母的连接方式[2]。液压螺母的预紧力相对较大，能够有效解决截割臂出现的松动，即使出现松动，也很容易拧紧。通过改变螺钉的连接方式，可以有效解决螺钉的松动现象，减少螺钉松动故障率，增加掘进机的可靠性，改进后的截割机构支座如图1所示。

图1 改进后的截割机构支座

2.2 行走部的故障原因分析与改进措施

AM-50型掘进机行走部的驱动设备由两台15 kW的电机组成，这两台电机分别控制各自的履带，并通过四级减速器带动链轮以控制掘进机的行走。掘进机在坡道上行驶时，当掘进机的行走部电机停止工作时，掘进机的电磁制动器可以使机器进行制动，防止出现溜车等危险。AM-50型掘进机具有很好的灵活性，一般情况下，行走速度在5 m/min左右，若使行星齿轮与中心齿轮之间的连接断开，则机器的行走会被快速牵引，行走速度达到25 m/min。掘进机在工作过程中，常常会出现超载的现象，且由于机器本身机械系统、电器系统的原因，经常出现电磁制动抱死现象，严重时还会烧毁电机，造成严重后果，威胁井下的安全生产。因此，井下作业时，大部分矿井选择拆除电磁制动器，但电磁制动器作为一种保护措施，一旦被拆除，当行走坡度超过8°时，就无法使掘进机进行制动，因此，在有坡度的地方进行作业，通过拆除电磁制动器来减少故障，是一种更加危险的行为。

因此，本文选择采用液压式制动器，回路的供油压力由机器液压系统的回路供给，行走机构的液压制动系统如图2所示。

当掘进机出现突然停车或由于机器自身的问题需要停车时，改进后的制动系统会使液压缸内的液压油流过刹车电磁阀的左位进入液压油箱，刹车制动器紧阀使掘进机进入制动状态从而进行停车。掘进机在坡度较大的巷道行走时，若发生故障失去控制，掘进机就会出现急速下滑，因此改进后的制动系统选择两个液压制动器与刹车电磁阀相连接，一旦掘进机失去控制，下滑速度过大时，行走结构电机中的速度传感器就会发出超速信号，刹车电磁阀断电失效，掘进机的电动机也因失电而停止转动，液压制动器抱闸而阻止掘进机进一步下滑，这种防滑保护系统可以防止掘进机超速时，刹车电磁阀不能有效控制掘进机的行走速度，对掘进机进行超速保护。掘进机出现两侧履带速度不一的现象也经常发生，这主要是由于掘进机履带某侧电机出现故障或其他问题引起的两个电动机转速不一致，因此，在掘进机履带处安装速度比较传感器，当两侧电机的转速相差超出2 m/min时，液压制动器抱闸，电动机断电而停止工作，掘进机停止作业。

图2 AM-50型掘进机行走结构液压制动系统

3 实际效果检验

本文对AM-50型掘进机的行走部和制动系统进行了改进，目的为解决当前AM-50型掘进机存在的截割臂松动、行走部电机易烧坏等故障，通过对改进后的掘进机进行数次现场效果检验，掘进机截割臂与回转支座间的螺栓可靠性更高，不易松动，在对螺栓取出过程实验检验发现，改进后的螺栓比改进前的螺栓更易取出，可以有效节约维修时间，降低维修成本，提高生产效率。对掘进机进行多次上坡检验，改进后的掘进机制动反应速度更快且制动效果更好，未出现溜车下滑的现象，将掘进机两侧履带的电动机转速调节不统一时，液压制动器立刻抱闸，使掘进机停止运行。根据现场反应结果来看，改进后的掘进机可靠性得到了有效的提高，掘进速度得到了保障，提升了企业的经济效益[3]。