劉海元

(大同煤礦集團有限責任公司馬脊梁礦)

在我國井巷開采中，巷道掘進量約為600萬 m/a，其中機掘量約占 2/3［1］，20 世紀 60 年代，我國開始研究懸臂式掘進機技術(shù)，經(jīng)歷了由引進到合作再到目前的自主研發(fā)一系列過程［2］。懸臂式掘進機是集截割、行走、噴霧、運輸于一體的現(xiàn)代化煤礦機械設備，被廣泛應用于煤礦井下掘進、交通以及隧道掘進等方面［3］。針對MK5重型、履帶式軸向懸臂式掘進機在使用過程中出現(xiàn)的問題，在對故障原因進行分析的基礎上，給出了恰當?shù)奶幚矸桨浮?/p>

1 MK5掘進機概述

1.1 DOSCO公司MK5掘進機

MK5型掘進機(圖1)是英國DOSCO公司面向中、美、德等國家，最新設計推出的一種重型履帶式單臂掘進機［4］。該掘進機采用模塊化設計，維護與拆裝都比較方便。該掘進機全長14.3 m，全機重量120 t，機器高度2.57 m，最大切割高度和寬度分別為5.35，7.75 m，截割臂最大弧向切力為 200 kN。其他主要技術(shù)參數(shù)見表1。

圖1 MK5掘進機

表1 MK5掘進機主要技術(shù)參數(shù)

MK5掘進機的動力模式為電氣-液壓型，除饋電電纜外，通過饋電開關(guān)、切割電機、泵站電機、運輸電機和刮板運輸機驅(qū)動電機進行獨立工作。物料的切割通過切割臂上的切割頭完成，由1臺單速水冷電機通過行星齒輪箱進行驅(qū)動。利用液壓油缸，切割臂可以垂直和水平運動。機器配備350 kW單速切割臂，可以與斷面指示系統(tǒng)連同操作。液壓系統(tǒng)由掘進機的泵站提供動力，該泵站擁有能進行負載檢測的比例控制閥，確保液壓系統(tǒng)達到最佳性能。機器的行走通過2條自動張緊的液壓履帶完成，每條履帶由1個備有自動安全制動系統(tǒng)的低轉(zhuǎn)速高扭矩的液壓馬達驅(qū)動。履帶較小的接地比壓使其能在濕軟的底板進行工作。

1.2 MK5掘進機組成

MK5掘進機結(jié)構(gòu)如圖2所示。

圖2 MK5型掘進機結(jié)構(gòu)示意

2 存在問題

使用MK5掘進機進行掘進工作期間，發(fā)現(xiàn)機組鏟板星輪由于受壓，經(jīng)常發(fā)生變形向下彎曲，從而導致星輪無法運轉(zhuǎn)，煤巖無法裝入機組刮板機。對此，在井下對星輪采取氧焊加熱、休整、恢復原狀的措施，但不久之后星輪仍出現(xiàn)變形，無法正常工作。原因在于:原機組設計星輪緊貼鏟板，在運行過程中，星輪上部的巖石打砸擠壓星輪，不會對星輪造成較大的損害，但當星輪運轉(zhuǎn)至機組刮板機上方時，星輪一部分處于懸空狀態(tài)(圖3)，下部不接觸刮板機，缺乏支撐，如果遇到巖石打砸或其他外力作用時，便會被擠壓變形，向下彎曲，如此便導致星輪卡于鏟板上，無法正常運行。

圖3 星輪運行中懸空狀態(tài)示意

3 解決方案及經(jīng)濟效益

3.1 方案分析

(1)處理方案一。認為星輪變形為偶然事件，主要是由于意外碰到了大塊煤巖，或受到意外的擠壓。對此，僅需將星輪加熱、修復，一般不會出現(xiàn)星輪變形現(xiàn)象。但在井下具體工作中，按照該方案對星輪進行了多次井下氧焊加熱，實施了整形，但星輪在短時間內(nèi)又發(fā)生變形，無法正常運轉(zhuǎn)。

(2)處理方案二。認為適當減小星輪外徑尺寸(半徑減小80 mm)并增加星輪的厚度(鐵板厚度由50 mm變?yōu)?0 mm)可以防止變形情況的出現(xiàn)。通過減小尺寸和加大厚度，增加了星輪的抗變形能力。但經(jīng)過實際測量，星輪露出鏟板邊緣達250 mm，即使半徑減少了80 mm，仍有170 mm外露，如此，盡管星輪變形程度會有所降低，但未能從根本上解決星輪變形的問題。

(3)處理方案三。在機組刮板機溜槽上加裝1組底托架，底托架由20 mm厚的鐵板焊接而成，底托架下部打眼，與溜槽上沿聯(lián)接固定，底托架上下兩平面夾角與機組溜槽上沿和機組鏟板的夾角一致，將底托架嵌套于鏟板與溜槽之間，起到支撐星輪的作用。支架托設計示意見圖4。

圖4 支架托設計示意(單位:mm)

3.2 經(jīng)濟效益

MK5掘進機是新型的掘進機，單機價值在3 000萬元以上，每年的維修費用約100萬元，星輪變形故障的出現(xiàn)導致機組頻繁進行檢修，影響了正常的生產(chǎn)作業(yè)，費工費時，不利于增產(chǎn)增效。采用加裝底托架的方案，輕松解決了上述問題，提高了生產(chǎn)效率，節(jié)約了檢修費用，成效顯著。

4 結(jié)語

對MK5掘進機在使用過程中，機組鏟板星輪經(jīng)常發(fā)生變形、彎曲，無法正常運轉(zhuǎn)的原因進行分析，通過在機組刮板機溜槽上加裝1組底托架，將底托架嵌套于鏟板與溜槽之間，支撐星輪，有效解決了上述問題，取得了較好的經(jīng)濟效益。

［1］毛 君，吳常田，謝 苗.淺談懸臂式掘進機的發(fā)展及趨勢［J］.中國工程機械學報，2007(2):240-242.

［2］ 馬 躍.我國懸臂式掘進機的發(fā)展及趨勢［J］.煤，2006(2):29-30.

［3］汪勝陸，孟國營，田 劼，等.懸臂式掘進機的發(fā)展狀況及趨勢［J］.煤礦機械，2007，28(6):1-2.

［4］王廷進，胡 超.MK3巖巷掘進機液壓系統(tǒng)運行常見問題的分析與優(yōu)化［J］.煤礦機械，2007，28(7):57-59.