掘进机行走部与本体连接改造

刘斌 田秋燕

摘  要：我国是产煤大国，各大小煤矿众多，随着政府对煤矿开采的安全问题的关注，机械化生产成为必然的选择，这就保证了煤矿掘进机的需求不断的稳定增长。掘进和回采是煤矿生产的重要生产环节，国家的方针是：采掘并重，掘进先行。煤矿巷道的快速掘进是煤矿保证矿井高产稳产的关键技术措施。因此在实际应用中不断的发现问题，并在保障总体性能的基础上做出改进，保证设备的工作稳定性和增强实用性。

关键词：硬岩;掘进机;本体部;行走部;掘进面;巷道

中图分类号：TD632.1 文献标志码：A         文章编号：2095-2945（2020）29-0110-02

Abstract： China is a big coal producer with many coal mines of all sizes. With the government's attention to the safety of coal mining， mechanized production has become an inevitable choice， which ensures the continuous and stable growth of the demand for coal mine roadheader. Driving and mining are important production links in coal mine production. The national policy is： pay equal attention to both mining and driving first. The rapid driving of coal mine roadway is the key technical measure to ensure the high and stable production of coal mine. Therefore， problems are found in practical application， and improvement is made on the basis of ensuring the overall performance， so as to ensure the working stability and enhance the practicability of the equipment.

Keywords： hard rock; roadheader; body part; walking part; heading face; roadway

1 概述

由于掘进机使用现场的特殊性和运输的便利性需求，因此掘进机不可能采用行走和本体整体连接的设计思路，因此利用连接件将两部分连接成一体是必然选择。EBZ200H掘进机主要应用于硬岩巷道的掘进工作，大部分掘进面以岩石为主同时根据煤层的走向同时存在上坡和下坡情况，所以行走部与本体联结螺栓由于所承受的力具备了非常复杂的冲击频率，因此很难保持长期紧固，所以在维护规程中要求定期紧固。由于工况的复杂性煤矿井下掘进施工时很难及时紧固，一旦有个别螺栓松动，则带动整部螺栓承受剪切应力。连接螺栓的断裂和螺纹失效属于常见现象，为加强行走部与本体的连接强度，对行走和本体的连接部分进行了相应的结构改造。

2 改造方案

EBZ200H的行走部与本体部结构及连接，采用40根M30的12.9级高强螺栓与本体连接，40根螺栓均匀分布在两侧，每侧连接数量为20根，螺栓以承受剪切应力为主，为进一步加强行走架与本体间剪切应力的抵抗能力，在剪切力作用下保护连接螺栓能够继续保持完整，保证掘进机行走动作能够长期有效的进行稳定工作，如图1所示，将本体后部7-M30处的两个螺纹孔改制成φ60的销轴连接，当掘进机在工作过程中螺栓出现松动时，首先承受冲击剪切的为φ60的销轴，由销轴将掘进机传导过来的冲击频率吸收掉，根据其受力的性质销轴材质为45#钢，并经过热处理使其表面强度达到HRC48-55，既能够有效抵抗剪切破坏，又能够达到表面耐磨，可以有效的增强对剪切应力的抵抗。

图2所标注尺寸φ60的孔即为行走部改造部分，将原来的M30的螺栓孔改造而成。将图中原来的两个直径为32mm的穿螺栓的光孔扩钻成直径60mm的光孔。如图2的位置选择可以兼顾剪切力的均匀承载能力。

图3为连接后的剖面图，组对后用销轴穿入连接，内侧为盲孔，插入销轴后内的盲孔防止销轴向内侧窜动，同时在外侧行走部分，每个φ60销孔两侧加工有M10的螺孔用来安装压板保证销轴不会向外侧窜动。

查资料可得，12.9级高强螺栓的硬度为HRC39-44;并且其由于螺纹结构的存在，一旦出现松动现象不能及时发现并预紧的话，更容易造成应力集中现象从而抗剪切破坏的可能性更大。

45#材质加工成的销轴经过热处理后其表面强度可达到HRC48-55，因此用销轴代替螺栓后其抗剪切的强度会大大优于螺栓的抗剪切能力，并且根据改造后矿方的实际反映同样表明，改造后的机型大大减少了连接螺栓的剪切断裂情况和螺纹变形失效的情况，有效的减轻了维护和检修的负担。

因此从理论和实际上都能够充分证明此项改造方案能够提高局部的机械性能。

3 经济效益

第一方案：在井下掘进面进行检修：首先在井下检修时由于空间有限必然对工作效率造成很大影响，需要分解开链板，同事必须用风动设备将断裂螺栓清除，因此其整体工作效率想要提高很困难，按照最简单的单侧断裂两条螺栓为准，想要清除两条螺栓并重新恢复没有四个连班是无法完成的，按照每个班掘进2m，每米承包价格5000元计算这总共费用2*4*5000=40000元。

第二方案：整机升井检修：一般为完成一次掘进任务或者经过检测鉴定掘进机不能继续进行掘进作业时，需要将其分解后运送到地面进行检修，其成本相对较高。首先掘进机在井下分解，作业空间和工具都收到极大的限制，一般情况在井下分解需要三個班以上，运输需要三个班。由于井下掘进面工况状态的原因，掘进机运送到检修厂之后需要进行全面清理煤灰、煤泥，一般来说需要至少两个班。对断裂螺栓进行清除是部分可以再断裂处焊接一段后逐步将断裂螺栓拧出，但由于预紧力和水、灰的作用大部分断裂螺栓需要转至机加清除，综合上述两种方式每条断裂螺栓的平均成本约为80元;同时综合拆解+运输+清理+清除总耗时为8.5个班，检修完成后再转运回工作面安装调试好至少花掉相同的时间则总检修时间为17个班，则所消耗的总成本为2*17*5000+80*2=170160元。

4 结束语

根据已改造完成的进行再现场的应用实例证明，经过改造的掘进机行走部分对螺栓的剪切情况有了明显的改善，即使螺栓稍有松动但被剪断的情况很少出现，只需要定期的紧固就可保证掘进机的稳定工作，现阶段改造完成的掘进机已在两个矿完成了4条巷道总掘进里程约7000米的掘进任务，返回地面检修时均未发现螺栓被剪断的情况，证明此项改造能够有效的减少螺栓的剪切应力。

参考文献：

[1]成大先.机械设计手册（第五版 第2卷）[M].化学工业出版社，2008.

[2]魏晋文.煤矿机电设备使用与维修[M].化学工业出版社，2009.