SL-500 型采煤机拖缆机构的优化

2021-04-12贾恒

山东煤炭科技 2021年3期

贾恒

（大同煤矿集团马道头煤业有限责任公司，山西左云 037104）

马道头煤业SL-500 型采煤机在综采作业过程中需要不断地变换截割状态，需要反复地拖动电缆。现有的拖缆保护装置由于结构设计原因，在运行过程中存在着夹板偏移量大、转接困难、拖缆机构使用寿命低、缠线等问题。本文针对马道头煤业井下采煤机拖缆装置在使用过程中暴露出的问题进行了优化设计，根据在马道头煤业井下的实际应用表明，优化后的拖缆装置具有结构稳定性好、灵活性高的优点，目前已经在马道头煤业井下多个采煤机上进行了应用，显著提升了拖缆装置的工作稳定性和使用寿命。

1 拖缆装置结构及问题

马道头煤业SL-500 型采煤机的拖缆装置主要由夹板、回转机构、定位机构等组成，在使用过程中将电缆设置到拖缆机构的夹板内，随着采煤机的运行夹板不断地调整转接状态，避免电缆发生缠绕、扭曲等，保证电缆在反复折弯时的完整性和使用寿命。

SL-500 型采煤机的拖缆装置由于结构设计的原因，夹板在使用过程中经常夹伤电缆，导致电缆的破损和扭曲。为了避免拖缆装置滑动损坏电缆，马道头煤业井下机电科在拖缆机构处设置了两名专业的工人，用扎带、紧固套等对电缆进行固定，避免被拉坏。同时，夹板的结构强度不足，磨损严重，需要频繁地停机更换。在拖缆装置上也没有设计过载保护机构，当采煤机出现大角度的截割作业时极易导致夹板的折断，不仅极大地影响了煤矿井下综采效率而且对综采作业安全造成了较大的隐患。因此在对现有拖缆装置损坏现象和原因进行分析的基础上，制定了拖缆装置结构改善方案，提升使用的稳定性。SL-500 型采煤机拖缆装置结构如图1。

2 拖缆装置伸缩机构的优化

拖缆装置的伸缩机构主要是用于拖拽电缆。原有拖缆机构上的拖缆架和导轨采用了销接结构，在长期工作时极易出现脱落，同时由于伸缩机构的动力油缸经常出现油液污染，传统的接近开关极易受到影响，导致监测精度降低。马道头煤业提出将拖缆架和导轨更改为焊接结构，同时在连接位置增加长约50 mm 的加强筋，避免在焊接处产生应力集中；将动力油缸内的传感器更改为磁性接近开关传感器[1-2]，提升对行程监控的精确性和灵敏性，满足对拖缆装置伸缩机构精确调整的控制需求。优化后的伸缩机构整体结构如图2。

图1 拖缆装置结构示意图

图2 伸缩机构示意图

3 拖缆装置转动臂优化

拖缆装置的转动臂主要用于调整拖缆时的高度，由机架、驱动机构、转臂等构成。马道头煤业井下拖缆装置现有的转动臂采用了液控双回路驱动，整体结构较为复杂，极易出现卡死现象。在对转动臂结构和工作流程进行分析后，提出了一种新的液控单回路驱动结构，在简化控制回路结构的基础上提升了工作可靠性。为了确保单回路驱动稳定性，将机架和转臂连接机构由销接更改为了转轴连接，避免了单回路驱动下调整角过大导致的卡死现象。在转动臂运行过程中，将原先的拖拽链更改为高强度聚合尼龙绳[3]，在保证拖拽可靠性的基础上降低了拖拽重量，减少了运行过程中的摩擦，提升了拖缆轮的使用寿命。优化后的拖缆装置转动臂机构如图3。

图3 转动臂机构示意图

4 过载保护装置优化

由于煤矿井下工作环境恶劣，拖缆装置在运行过程中经常出现卡死现象，此时若继续调整电缆的位置，将导致夹板承受巨大的调整拉力，使夹板受力断裂，进而造成电缆被扯断等异常，严重影响煤矿井下综采作业安全和效率。拖缆机构的过载保护装置能够在承受过大的载荷时及时脱开，避免缆槽受力折断。过载保护装置主要包括拖缆架、保护销等。在实际工作过程中将电缆用保护销固定在滑板上，滑板可以在拖缆架上滑动，在两旁固定有导向座避免出现跑偏。为了增加夹板受力时的可靠性，将传统的铸造夹板更改为了高强度钢夹板，在夹板的外侧设置有尼龙保护层[4]，降低在运行过程中的磨损，提高结构强度。整个过载保护装置结构如图4。

图4 保护装置结构示意图

5 应用效果分析

该新型采煤机拖缆机构在马道头煤业SL-500 型采煤机上投入使用以来，根据实际监测，优化前拖缆装置运行时的最大应力集中为104.78 MPa，优化后拖缆装置在运行时的最大应力集中为70.62 MPa，比优化前降低了67.4%。优化前拖缆装置夹板在运行时最大变形量约为3.6 mm，优化后拖缆装置夹板在运行时最大变形量约为2.6 mm，比优化前降低了71.4%。在5 个月的使用过程中发生了2 次受力过大导致的保护装置动作现象，影响综采作业时间1.2 h，未出现电缆破损和拉裂异常，对生产效率的影响降低了96.4%，显著提升了煤矿井下采煤机运行的稳定性和安全性。