常文濤， 李春花

（兗礦集團(tuán)機(jī)電設(shè)備制造廠，山東 鄒城 273500）

MG400/940-WD型采煤機(jī)調(diào)高油缸的優(yōu)化設(shè)計(jì)

常文濤， 李春花

（兗礦集團(tuán)機(jī)電設(shè)備制造廠，山東 鄒城 273500）

通過對MG400/940采煤機(jī)原調(diào)高油缸結(jié)構(gòu)進(jìn)行研究分析，結(jié)合礦井生產(chǎn)現(xiàn)場和使用人員反饋的信息情況，針對使用過程中調(diào)高油缸存在的缺陷，對MG400/940采煤機(jī)原調(diào)高油缸的結(jié)構(gòu)進(jìn)行了優(yōu)化設(shè)計(jì)。

采煤機(jī)；調(diào)高油缸；優(yōu)化設(shè)計(jì)

1 調(diào)高油缸的結(jié)構(gòu)及工作原理

MG400/940-WD型采煤機(jī)原調(diào)高油缸的結(jié)構(gòu)如圖1所示。

圖1 原MG400/940-WD型采煤機(jī)調(diào)高油缸結(jié)構(gòu)圖

圖2 調(diào)高油缸受力示意圖

MG400/940-WD型采煤機(jī)調(diào)高油缸的工作原理為：當(dāng)壓力油經(jīng)單向閥進(jìn)入油缸活塞腔，推動缸體移動，采煤機(jī)截割部升高，活塞桿腔的回油經(jīng)換向閥回油池；當(dāng)壓力油經(jīng)液壓鎖進(jìn)入油缸活塞桿腔，活塞腔的回油經(jīng)換向閥口回油池，缸體縮回，采煤機(jī)截割部下降［1］。

2 MG400/940-WD型采煤機(jī)調(diào)高油缸問題分析

根據(jù)維修MG400/940-WD型采煤機(jī)配套的調(diào)高油缸時(shí)發(fā)現(xiàn)的問題及由生產(chǎn)單位反饋信息情況，并結(jié)合原調(diào)高油缸的結(jié)構(gòu)，此調(diào)高油缸產(chǎn)生的問題如下：

（1）活塞桿、耳座之間的連接是通過M105×3的螺紋及φ20×40的定位銷定位，但是在使用過程中經(jīng)常出現(xiàn)螺紋損壞，有時(shí)連同定位銷都被拉斷，因此需要經(jīng)常更換調(diào)高油缸，費(fèi)用昂貴，增大了原煤成本，限制了生產(chǎn)能力的發(fā)揮，同時(shí)也給安全生產(chǎn)帶來較大的隱患。

（2）活塞桿內(nèi)部油管密封點(diǎn)過多，導(dǎo)致油缸故障點(diǎn)多，在出現(xiàn)內(nèi)泄或外泄問題后查找故障費(fèi)時(shí)費(fèi)力，增大了維修工人的勞動強(qiáng)度，延長了維修工作時(shí)間，影響礦井的生產(chǎn)速度。

3 MG400/940-WD型采煤機(jī)調(diào)高油缸損壞的理論基礎(chǔ)

MG400/940-WD型采煤機(jī)在截割煤的過程中，要受到截割力、牽引力等的作用，從而使調(diào)高油缸在截割煤的過程中受到不斷的沖擊作用，其受力圖見圖2。其中，調(diào)高油缸近似為水平，即OB與OC夾角近似為90°。

由于截割臂在截割煤的過程中處于平衡狀態(tài)，即∑M0=0，F(xiàn)·OC·sinθ－Gy·OA·sinθ-Gg·OB·sinθ+Fj·OB＝0

得：F＝Gy·OA＋Gg·OB/OC-Fj·OB/（OC·sinθ）

式中，F(xiàn)-調(diào)高油缸對截割臂的推力；Gy-截割臂的自身重力；Gg-滾筒的重力；Fj-滾筒截割煤與牽引時(shí)的阻力；θ-截割臂的上擺角［2］。

由上式可得，當(dāng)截割阻力Fj小于Gy+Gg的總和時(shí)，調(diào)高油缸承受的是壓應(yīng)力；當(dāng)截割阻力Fj大于Gy+Gg的總和時(shí)，調(diào)高油缸承受的是拉應(yīng)力。由于我礦礦井的煤質(zhì)硬度大約在3.5左右，而且煤層中間夾雜巖石，所以截割阻力Fj比較大，因而調(diào)高油缸承受較大的拉應(yīng)力，從而在調(diào)高油缸工作時(shí)經(jīng)常發(fā)生油缸與耳座螺紋損壞及內(nèi)部竄液。

4 優(yōu)化設(shè)計(jì)

通過以上對調(diào)高油缸頻繁損壞原因的分析，在不影響采煤機(jī)性能的前提下，從以下兩個(gè)方面對其結(jié)構(gòu)進(jìn)行改進(jìn)：（1）從活塞桿和耳座的螺紋連接問題著手，對活塞桿進(jìn)行改型設(shè)計(jì)，將活塞桿與耳座整體焊接加工，從根本上解決了螺紋斷裂的問題。（2）針對活塞桿內(nèi)部油管密封點(diǎn)過多問題，將活塞桿內(nèi)部鉆孔，直接導(dǎo)通油液，內(nèi)部沒有導(dǎo)油管，從根本上解決了活塞桿內(nèi)部密封點(diǎn)故障。這樣不但縮短了維修時(shí)間，而且降低了工人的勞動強(qiáng)度，能在最短時(shí)間內(nèi)恢復(fù)生產(chǎn)。優(yōu)化后的結(jié)構(gòu)件見圖3。

5 優(yōu)化后的經(jīng)濟(jì)及效益分析

圖3 優(yōu)化后MG400/940-WD型采煤機(jī)調(diào)高油缸結(jié)構(gòu)圖

在競爭越來越激烈的煤炭行業(yè)，提高原煤產(chǎn)量和減輕工人勞動強(qiáng)度勢在必行，對于大采高采煤工藝而言，提高產(chǎn)量的直接辦法就是提高采煤機(jī)有效的采煤時(shí)間。經(jīng)過上述改進(jìn)，優(yōu)化后的調(diào)高油缸通過在我礦井下的實(shí)際使用，減少了調(diào)高油缸出現(xiàn)活塞桿斷裂及前后腔竄液等現(xiàn)象的發(fā)生，降低了工人的勞動強(qiáng)度，提高了有效的采煤時(shí)間，大大減少了油缸的更換和維修所產(chǎn)生的費(fèi)用，提高了設(shè)備的使用壽命，創(chuàng)造了較大的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益。

（編輯 黃 荻）

TH137.51

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1002-2333（2013）09-0203-02

常文濤（1984-），男，助理工程師，從事液壓油缸研發(fā)工作。

2013-07-16