薄煤层电牵引采煤机的技术改进

尚存正

（山西宁武德盛煤业有限公司， 山西 宁武 036700）

引言

近年来，随着我国基础工业发展水平的不断提高，电力电子工业技术得到了广泛的应用，且越来越多的煤矿企业在进行井下开采的过程中将采煤机的牵引形式由液压牵引改为了电牵引。采用电牵引形式的采煤机相较于液压牵引的采煤机来说，其牵引速度较大、运行较稳定、安全性高，不仅维修操作方便，而且制造成本低，经济效益高，但尽管如此，在实践应用期间，电牵引采煤机还存在着不少的问题。某矿在进行井下开采时，所利用的采煤机为MG200/456WD 型电牵引采煤机，在开采期间，由于工作面的开采环境复杂恶劣，生产条件差，以及采煤机的设计不合理等原因，使得该采煤机不能进行正常作业，由此导致煤矿企业的生产受到了影响，经济效益降低。故对该电牵引采煤机进行故障分析，并提出相应的改进措施，提高采煤机运行的稳定性和安全性是十分必要的。

1 MG200/456WD 型电牵引采煤机概况

MG200/456WD 型电牵引采煤机的最小开采高度为1.1 m，最大开采高度为2.2 m，整个机身的高度为853 mm，重量为22 t，一次进刀的截深为630 mm，在对工作面进行开采的期间，可适应的煤层倾角范围较大，最大可达到25°，且采用的是摆线轮-销轨无链牵引的方式，由此带来的最大牵引力为440 kN，最小牵引力为220 kN。通过对工作面的实际开采情况进行分析可知，该电牵引采煤机主要存在的问题有：由于该工作面煤炭的硬度较大，在开采期间，该采煤机的摇臂压盘上的螺栓会发生较剧烈的振动，从而导致螺栓发生松动，机头的油液发生泄漏；其次采煤机的离合结构在工作期间出现了异常，不能正常启动；用来固定调高千斤顶的弹性线圈在生产过程中产生了磨损，同时销轴在煤块冲击力的作用下来回窜动和脱落；此外该电牵引采煤机的拖缆装置布置不合理，导致电缆发生了较大程度的磨损。

2 MG200/456WD 型电牵引采煤机故障原因的分析

2.1 摇臂压盘用螺栓松动

该电牵引采煤机的截割机构主要是通过安装在摇臂上的电动机来进行驱动的，每个摇臂上安装电动机的数量为2 台，功率为100 kW，并通过齿轮减速箱行星机构以及滚筒来完成煤壁上煤炭的截割、破落和装运工序。但在割煤期间，由于工作面煤炭的煤质较硬，故在工作时，由于截割滚筒不断振动，导致压紧滚筒联接套上的压盘也在不断振动，从而使得压盘上的螺栓在振动的作用下发生松动，同时由于没有对该螺栓采取任何的防松措施，造成了螺栓松动程度的不断增大，且对油液的浮动密封失去作用，使得油液不断泄露[1]。

2.2 离合机构异常

该电牵引采煤机的离合机构主要是用来实现截割滚筒的旋转和离合的，并使套在摇臂轴上的离合齿轮可以沿着花键进行前后移动。但在实际应用过程中发现，由于离合机构的定位盘在对转动角度进行标注时，标注不合理，且齿轮牙型的精度较低，因此在将专用手把放在定位盘上“合”的位置时发现，离合机构上并没有使得摇臂轴上的离合齿轮恰当的啮合，仅仅只有2/3 完全地啮合了，此外当专用手把处于定位盘上“分”的位置时，该离合齿轮也没有完全地脱开。这种现象的出现，使得割煤过程中采煤机的声音出现了异常，且由于齿轮啮合脱开不完全，导致齿轮的受力不均匀，磨损程度较大，此时离合机构出现异常，不能发挥应有的作用。因此一旦采煤机截割滚筒上的截齿由于损耗严重需要更换时，离合机构并不能对滚筒旋转起到停止作用，故只能通过断电来使得采煤机停止作业，以此来进行截齿的更换和维修，这一过程耗时较长，极大地影响了煤矿开采的进行，并对井下工人的安全造成了一定的威胁。

2.3 调高千斤顶弹性线圈磨损

为了实现调高油缸的伸缩作用，在割煤过程中适应煤层采高的变化，将摇臂上升到割煤所需要的位置，其油缸的缸体是铰接在减速箱的支撑座上的，且活塞杆与摇臂的回转腿连接，同时通过换向阀或者调高按钮来实现油缸高度的调节。该电牵引采煤机的千斤顶销轴是通过弹性线圈来固定的，但在实践过程中，由于煤炭硬度较大，工作面高度变化复杂，其调高千斤顶上下起动的次数较多，关节轴承转动的角度范围大，因此销轴极易发生上下窜动现象，从而导致弹性线圈发生磨损失效，使得销轴进一步脱落，关节轴承受损，造成调高千斤顶异常，不能正常进行作业，由此影响煤炭的生产。

2.4 拖缆装置设计不合理

电牵引采煤机在进行正常开采的过程中，为了保证足够的动力来源，其电动机的电缆通常会随着采煤机的不断推进而向前移动，在这个过程中拖缆装置是十分必要的。通过该装置，可以使电缆在拖动过程中的磨损程度减小，且不会承受过大的拉力，同时由于电缆槽内安装有电缆夹，并将拖缆装置固定在电控箱上，故电缆在拖动时，可以较顺利地进入电控箱内。但由于采煤机的机身高度为853 mm，电缆槽的高度为614 mm，因此当采煤机一次进刀完成后，在工作面采煤机机头与机尾发生转向时，由于转向的半径较大，而实际可操作的空间比较小，故电缆在拖动时常常会和电缆槽发生挤压，由此造成电缆的损伤，或者水管的破裂，从而导致设备异常，严重时甚至会导致设备失爆现象的发生[2]。

3 对MG200/456WD 型电牵引采煤机的改进

3.1 摇臂压盘用螺栓的改进措施

为了防止由于工作面煤炭较硬，截割滚筒振动而造成的压紧滚筒联接套上的压盘也发生振动，从而导致螺栓发生松动现象的出现，在该电牵引采煤机摇臂滚筒压盖的螺栓头上进行了打孔作业，并使用直径为4 mm 的钻头在螺栓上钻出了两个通孔，通过这两个孔，利用铁丝将摇臂滚筒压盖上的六条螺栓连接在了一起，使其成为了一个整体。采用这一措施后，螺栓的松动明显减少，并防止了螺栓松动程度的进一步扩大，同时避免了浮动液压油封的失效，阻止了油液的泄露以及螺孔的损伤。

3.2 离合机构的改进措施

电牵引采煤机的离合机构是通过离合手把来进行操控的，在进行齿轮的啮合时，伞齿轮是由锥齿轮来带动旋转的，且由于拨叉和伞齿轮安装在轴上，因此当伞齿轮转动时，拨叉也会进行转动，从而拨动啮合齿轮，进行啮合作业。为了解决啮合齿轮啮合不良、定位盘转动角度标注不合理以及伞齿轮精度差的问题，对定位盘进行了重新制作，并通过多次实验重新确定了定位盘上“分”“合”的标注角度，由原来的33°改为了现在的53°，经过这一改进措施后，离合机构可以正常工作，且齿轮啮合情况良好，未出现齿轮仅仅啮合2/3 的情况[3]。

3.3 弹性线圈的改进措施

由于工作面开采环境的复杂性，调高千斤顶为了适应煤层采高的变化，发生上下起动的次数较多，在这种情况下，销轴上下窜动极易导致弹性线圈发生摩擦损伤，为了避免弹性线圈的损坏，在采煤机正常工作的前提下，在回转腿位置处增设了一个防销轴窜动的套，该套是焊接在回转腿上的，其中套的外部直径为140 mm，内部直径为120 mm 和40 mm，并在套的中部用钻机打了一个通孔，通孔直径为12 mm，此通孔主要是用来安装销轴的，其销轴直径也为12 mm，将销轴从通孔中穿过后，可有效防止销轴的窜动，且可以避免销轴的脱落，此时弹性线圈的磨损就会大大降低，从而使得调高千斤顶继续正常工作，保证了采煤作业的稳定运行。

3.4 拖缆装置的改进措施

对于该矿工作面所使用的电牵引采煤机来说，其机身的高度比较低，在进行截割进刀往返时，采煤机的机头和机尾处的拖缆装置都需要改变方向，在这样的情况下，由于拖缆装置的弯曲半径大，且井下作业空间有限，往往会导致电缆发生折叠、弯曲、损伤等，因此为了解决上述问题，在拖缆装置的底部增设了一块钢板，该钢板的长度及宽度与拖缆架的长度及宽度保持一致，且厚度为80 mm，此外利用钻机在钢板上打了7 个孔，孔的直径为18 mm，主要是为了将电控箱和拖缆装置连接到一起。通过在拖缆装置上焊接这一钢板，不仅使得拖缆装置的高度提高了80 mm，扩大了电缆拖动的空间，且使得电缆在使用过程中的磨损减小，延长了电缆使用的寿命。

4 改进效果

通过对MG200/456WD 型电牵引采煤机进行上述改进，并将其应用于矿井实际生产中可知，改进后的电牵引采煤机的故障发生率明显减少，且摇臂压盘用螺栓的松动作用也显著减退，离合结构发生异常的次数降低，拖缆装置以及销轴发生磨损的程度减缓，不仅保证了设备的可靠性和工作人员的安全性，而且提高了矿井的产量，增强了生产效率，在进行工作面开采的过程中作出了极大的贡献[4]。