采煤机破碎机构机械保护装置改进设计

2021-09-11乔禹宁陈晓旭

科学技术创新 2021年25期

邓娟乔禹宁陈晓旭

(西安煤矿机械有限公司，陕西西安 710201)

现有大采高采煤机在井下使用过程中，通过摇臂带动滚筒做上下摆动，可实现对煤壁的切割作业。作业过程中，在采煤机上方会伴随有大块煤掉落，此大块煤会堵塞在采煤机过煤口前端，从而导致煤流无法正常通过采煤机，影响开采效率，严重时候还可能会导致采煤机、运输机等工作面设备受损停机，严重制约煤矿开采效率。这时就需要在采煤机机尾侧安装破碎装置对大块煤进行破碎操作。破碎机构通过其内部的传动机构，主要靠行星减速机构进行传动，由于在破碎大块煤时候有时会出现负载过大情况，为防止行星机构出现损坏，需要安装机械保护装置。当机械保护装置发生损坏时，就需要快速更换，但现有的机械保护装置在拆装时工人需在煤壁侧操作，危险性大且费时费力；且需更换太阳轮，无形中增加成本。在此提出一种机械保护装置的改进办法，以此提高采煤机的工作效率。

1 工作原理及隐患

1.1 保护装置的工作原理

在破碎机构的内部，主要是通过一级行星机构来传递扭矩，由于破碎机构在破碎大块煤过程中，时常会出现负载过大情况，导致传动系统过载损坏。现有破碎机构通常都是在行星机构的太阳轮上设置一处剪切槽(如图1 所示)，太阳轮外花键与破碎电机直接联接。

图1 太阳轮结构

当系统过载时，太阳轮沿剪切槽处断裂，以此保护整个传动系统，减少损失。太阳轮安装于破碎机构内部结构如图2 所示。

1.2 隐患分析

当外部载荷过大时，太阳轮在剪切槽处发生断裂，就需要工人拆开破碎装置的盖板来进行更换。需要将行星机构完全取出后才能进行更换，会造成工人的费时费力且成本上升，同时在操作时工人需站在煤壁侧位置，工人的受伤风险大大增加，严重影响采煤机的开采效率。

2 机械保护装置改进办法

2.1 技术方案

根据最初的机械保护装置的隐患进行研究，分析工人的费时费力、成本和受伤风险三个问题，对太阳轮的机械保护装置进行改进设计：

2.1.1 根据工人费时费力这个问题进行研究，主要从减少拆装盖板这个点入手，由于最初的机械保护装置是与行星减速器直接相连，就需要先拆盖板再将行星减速器取出，之后才可以进行相应的更换。现主要办法是将机械保护装置的拆装置于老塘侧位置，就大幅度减少盖板的拆装，不需要将行星减速器取出，即可完成更换，省去不少的人力物力。

2.1.2 再根据更换成本进行研究，最初的机械保护装置设计在太阳轮上，一旦出现过载断裂，就需要更换太阳轮，这样设备的正常维护成本就大大增加。现主要办法是将太阳轮拆分为两个零件，即太阳轮和扭矩轴，如图3、4 所示。

图3 新太阳轮

图4 扭矩轴

两者通过内外花键联接，将原设计于太阳轮上的剪切槽设计在扭矩轴上，这样，当系统出现过载时，扭矩轴从剪切槽处断裂，太阳轮不会损坏，在更换时只需要更换扭矩轴，太阳轮还可以继续使用，无需更换，相比扭矩轴和太阳轮的成本，该问题得到解决。

2.1.3 最后根据工人的受伤风险进行研究，工人在拆装机械保护装置时，就需要工人站在行星头与破碎滚筒的位置处进行操作，这个方向正好处于煤壁侧，液压支架的保护范围较小，在拆装过程中就有较大的受伤风险，且空间狭小，工人操作时劳动强度大，费时费力。现主要办法是改变工人的拆装位置，将机械保护装置安装于老塘侧位置，工人只需站在液压支架内进行操作，操作空间大，工人活动自由，可减少工人受伤的风险。

对以上三个问题研究分析，图5 为改进后的机械保护装置安装示意图，解决费时费力、成本和受伤风险这三个问题。

图5 改进后的机械保护装置安装示意图

2.2 使用效果

通过对机械保护装置的改进设计，新的设计方案已经在MG1000/2550-GWD 机型中得到使用，并成功在陕蒙矿区中投入使用。从最初的拆装机械保护装置时间2 个小时，到现在拆装时间0.5 个小时，时间大大缩短；从最初的更换成本1326.59元，到现在936.89 元，成本大幅度减少；工人的受伤风险大幅度降低。从使用情况来分析，有效的解决了保护装置的问题，提高采煤机的工作效率。下一步，根据实际情况，可将该改进方案继续推广至其他大采高机型的破碎机构中。