胡　峰

（山西省大同市同煤集團(tuán)馬脊梁礦， 山西　大同　037027）

引言

同煤集團(tuán)馬脊梁礦所用的EBZ220型掘進(jìn)機(jī)屬于一種重型掘進(jìn)機(jī)，該掘進(jìn)機(jī)是由上海創(chuàng)力礦山設(shè)備有限公司制造，可有效掘進(jìn)半煤巖巷以及軟巖巷道，具有高產(chǎn)、高效的優(yōu)點(diǎn)。但近年來隨著我國煤礦開采年限的增加，礦井開采煤炭資源不斷減少，開采地質(zhì)條件越來越復(fù)雜，加之EBZ220型掘進(jìn)機(jī)已開發(fā)使用很多年，并且各類故障開始頻發(fā)，已很難滿足礦井的生產(chǎn)需求。

1　EBZ220型掘進(jìn)機(jī)的常見問題

1）截割頭硬度不足，在進(jìn)行巖巷截割時(shí)，一方面截齒易損壞造成截齒數(shù)量不足，另一方面截齒易發(fā)生嚴(yán)重磨損。

2）懸臂段主軸進(jìn)行大轉(zhuǎn)矩傳遞時(shí)，時(shí)常因強(qiáng)度不足，易發(fā)生微變形，長期傳遞大轉(zhuǎn)矩，主軸使用壽命會(huì)大幅縮短。

3）配套的履帶張緊選用的是黃油缸張緊，施工人員不易操作，實(shí)際勞動(dòng)強(qiáng)度較高。

4）基于入井尺寸因素，該種掘進(jìn)機(jī)的固定鏟板油缸配置的左右耳架與前機(jī)架處于分離狀，它們僅靠螺栓連接，而在實(shí)際生產(chǎn)作業(yè)中，由于應(yīng)承受較大的剪切力，時(shí)常會(huì)切斷螺栓[1]。

5）為縮小入井尺寸，平行布設(shè)了該掘進(jìn)機(jī)的厚支撐腿，這樣有效支撐面積不大，易影響到整機(jī)的運(yùn)行穩(wěn)定性。

6）該種掘進(jìn)機(jī)叉形架以及回轉(zhuǎn)耳架均為鑄造工藝，鑄造工藝易受天氣，實(shí)際加工工藝等因素影響，很難有效控制鑄造質(zhì)量，開裂與斷齒現(xiàn)象時(shí)有發(fā)生。

7）液壓系統(tǒng)故障。該種掘進(jìn)機(jī)液壓系統(tǒng)工作時(shí)，不僅易發(fā)生流量分配不均問題，而且因系統(tǒng)所用膠管接頭種類繁多，不易儲(chǔ)備與更換。

2　EBZ220型掘進(jìn)機(jī)液壓系統(tǒng)故障產(chǎn)生原因

除了EBZ220型掘進(jìn)機(jī)除截割頭處的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)不是液壓傳動(dòng)外，其他各部件的運(yùn)動(dòng)大多為液壓傳動(dòng)，這種液壓傳動(dòng)主要是通過泵站電機(jī)來對(duì)雙聯(lián)變量泵進(jìn)行驅(qū)動(dòng)，以把油液供向各個(gè)回路，如油缸回路、裝載回路、刮板機(jī)回路及行走回路，并配備有自動(dòng)補(bǔ)油裝置以便給各回路進(jìn)行自動(dòng)補(bǔ)油。在日常生產(chǎn)中，我們常見的液壓系統(tǒng)故障及原因主要有：第一，多路換向閥無法復(fù)位，主要原因?yàn)閺?fù)位彈簧發(fā)生變形或定位彈簧發(fā)生變形，或有污物填充于閥體與閥桿間隙；第二，執(zhí)行機(jī)構(gòu)執(zhí)行力不足，如油缸壓力無法達(dá)到系統(tǒng)實(shí)際調(diào)定值，出現(xiàn)這種故障的原因主要為油缸配備的安全閥泄漏過大或裝設(shè)的補(bǔ)油閥未及時(shí)補(bǔ)油；第三，油箱易嚴(yán)重發(fā)熱，該故障主要為溢流閥溢流時(shí)間過長或系統(tǒng)多路換向閥塊出現(xiàn)的內(nèi)泄過大等。

3　EBZ220型掘進(jìn)機(jī)改進(jìn)內(nèi)容

3.1　優(yōu)化整機(jī)參數(shù)

在優(yōu)化EBZ220型掘進(jìn)機(jī)結(jié)構(gòu)時(shí)，應(yīng)對(duì)各部件的通用性進(jìn)行兼顧，改進(jìn)后的掘進(jìn)機(jī)各部件應(yīng)具有較強(qiáng)的通用性和互換性，以便后期維護(hù)保養(yǎng)。另外，對(duì)整機(jī)性能參數(shù)的優(yōu)化，主要是對(duì)整機(jī)各回路的實(shí)際運(yùn)行速度進(jìn)行調(diào)整，以實(shí)現(xiàn)整機(jī)的安全、高效運(yùn)行[2]。

改進(jìn)提高作業(yè)后的零部件如截割部、鏟板部以及機(jī)架等應(yīng)盡量與原機(jī)型能實(shí)現(xiàn)互換；在局部改動(dòng)電氣元部件與液壓系統(tǒng)后應(yīng)能與原機(jī)型實(shí)現(xiàn)整體互換，以增強(qiáng)掘進(jìn)的通用性。

改進(jìn)截割部性能與其運(yùn)行可靠性；重新研究設(shè)計(jì)截割頭，增加截割齒數(shù)，增強(qiáng)其耐磨性，如可加設(shè)耐磨板，進(jìn)行耐磨層堆焊等；進(jìn)一步深入研究設(shè)計(jì)懸臂段，并選用更優(yōu)質(zhì)的材料來制作軸承。

把固定鏟板油缸的左右耳架與機(jī)架進(jìn)行一體化設(shè)計(jì)，在確保能順利入井的同時(shí)，進(jìn)一步提高其可靠性。

可把掘進(jìn)機(jī)后支承腿改為八字腿，這樣支承面積會(huì)更大，可顯著提高整機(jī)的運(yùn)行穩(wěn)定性。

3.2　進(jìn)一步優(yōu)化設(shè)計(jì)叉形架與回轉(zhuǎn)耳架

在進(jìn)行掘進(jìn)機(jī)叉形架與回轉(zhuǎn)耳架改進(jìn)作業(yè)時(shí)，可借助三維設(shè)計(jì)方法與相關(guān)仿真軟件來科學(xué)、合理地優(yōu)化待改進(jìn)結(jié)構(gòu)并進(jìn)行具體的力學(xué)分析，同時(shí)，應(yīng)改進(jìn)焊接工藝選用更牢固的焊接結(jié)構(gòu)，以把掘進(jìn)機(jī)叉形架與掘進(jìn)耳架當(dāng)前存在的問題徹底解決好[3]。

若在改進(jìn)作業(yè)中只局部強(qiáng)化叉形架與回轉(zhuǎn)臺(tái)，很難把潛在隱患徹底消除。因此，本次改進(jìn)我們讓回轉(zhuǎn)耳架直接連接于截割電機(jī)，想方設(shè)法的去除了截割部叉形架。此結(jié)構(gòu)通過去除叉形架方式實(shí)施改進(jìn)，這樣叉形架的故障問題便可徹底解決；對(duì)于回轉(zhuǎn)耳架的改進(jìn)，可把單耳回轉(zhuǎn)耳架調(diào)整為雙耳回轉(zhuǎn)耳架，并進(jìn)一步強(qiáng)化回轉(zhuǎn)耳架結(jié)構(gòu)，這樣便可顯著降低回轉(zhuǎn)臺(tái)潛在的故障隱患。采用該結(jié)構(gòu)后還可不改變當(dāng)前方式的情況下進(jìn)行升降油缸，可解決難更換升降油缸平衡閥、難布設(shè)油缸油管、難拆卸油缸等問題。具體改進(jìn)結(jié)構(gòu)如圖1所示。

圖1　改進(jìn)后的截割部及回轉(zhuǎn)臺(tái)

3.3　改進(jìn)履帶行走機(jī)構(gòu)

把EBZ220型掘進(jìn)機(jī)行走機(jī)構(gòu)原來使用的黃油缸張緊改為液壓缸張緊，工人作業(yè)強(qiáng)度減輕；可采用內(nèi)藏式減速器與變量馬達(dá)相結(jié)合，并加設(shè)支重輪，用液壓張緊型裝置來充當(dāng)導(dǎo)向張緊裝置的方式來改進(jìn)掘進(jìn)機(jī)履帶行走機(jī)構(gòu)。通過上述改進(jìn)，可有效解決履帶行走機(jī)構(gòu)行走困難，內(nèi)阻較大，易損壞摩擦面等問題，同時(shí)可使作業(yè)人員需手動(dòng)張緊油缸的作業(yè)強(qiáng)度大幅減輕。改進(jìn)后的掘進(jìn)機(jī)履帶行走機(jī)構(gòu)如圖2所示[4]。

圖2　履帶行走機(jī)構(gòu)

3.4　優(yōu)化設(shè)計(jì)液壓系統(tǒng)

我們可通過對(duì)液壓系統(tǒng)的具體運(yùn)行參數(shù)進(jìn)行改進(jìn)，以優(yōu)化各液壓回路運(yùn)行，確保整機(jī)可實(shí)現(xiàn)最大負(fù)荷平穩(wěn)運(yùn)行。如使用PV270+PV80泵，改為雙A11VLO190DRS泵，讓這兩個(gè)泵平均分配負(fù)載，這樣不僅可有效解決流量分配不均問題，而且所用膠管接頭種類也會(huì)大幅減少。同時(shí)，應(yīng)重視不斷優(yōu)化液壓元部件，如優(yōu)化油缸結(jié)構(gòu)，進(jìn)行密封的科學(xué)選型，選用優(yōu)質(zhì)的平衡閥廠家。模塊化設(shè)計(jì)操作臺(tái)，選用滑閥式雙平衡結(jié)構(gòu)來充當(dāng)平衡閥，這樣可使其動(dòng)態(tài)平衡能力更強(qiáng)。此外應(yīng)合理布設(shè)液壓管路，布置效果應(yīng)簡(jiǎn)潔、高效。

4　掘進(jìn)機(jī)改進(jìn)的幾點(diǎn)建議

1）由于掘進(jìn)機(jī)結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，其內(nèi)部構(gòu)件一旦發(fā)生故障，不易檢修、更換，因此所用的大型結(jié)構(gòu)件必須應(yīng)具有較高的可靠性。

2）應(yīng)科學(xué)定位掘進(jìn)機(jī)。就EBZ220掘進(jìn)機(jī)使用現(xiàn)狀而言，較適合應(yīng)用于掘進(jìn)半煤巖巷道與軟巖巷道，掘進(jìn)這樣的巷道機(jī)組故障率低，而用此掘進(jìn)機(jī)來掘進(jìn)全硬巖巷道時(shí)，掘進(jìn)機(jī)易發(fā)生故障，特別是易發(fā)生機(jī)械故障。

3）應(yīng)依據(jù)客戶需求開發(fā)相應(yīng)部件。如有些地方對(duì)下井尺寸要求不高，而有些地方必須對(duì)掘進(jìn)機(jī)拆機(jī)下井問題進(jìn)行考慮，具體應(yīng)依據(jù)客戶實(shí)際需求的不同，開發(fā)相應(yīng)的部件。

4）考慮細(xì)節(jié)。應(yīng)綜合顧及掘進(jìn)機(jī)各零部件細(xì)節(jié)，設(shè)計(jì)時(shí)可把掘進(jìn)機(jī)截割減速器與行走減速器設(shè)計(jì)為可加同一型號(hào)的齒輪油，以及使行走導(dǎo)向裝置與具體裝運(yùn)驅(qū)動(dòng)裝置可加同一型號(hào)油液。

5）設(shè)計(jì)的掘進(jìn)機(jī)應(yīng)具有先進(jìn)性、通用性、可靠性。給掘進(jìn)機(jī)裝設(shè)的各零部件應(yīng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單性能可靠，液壓系統(tǒng)應(yīng)易于檢修，維護(hù)，應(yīng)盡量少布設(shè)膠管接頭；應(yīng)裝設(shè)部分安全保護(hù)部件，如臨時(shí)支護(hù)部件等；另外選用的各種掘進(jìn)機(jī)零部件應(yīng)具有較強(qiáng)的通用性[5]。

5　結(jié)語

掘進(jìn)機(jī)是煤礦開采需用到的重要機(jī)械設(shè)備，其掘進(jìn)效能的高低將直接影響到煤礦開采率，因此必須重視研究改進(jìn)掘進(jìn)機(jī)。通過對(duì)EBZ220型掘進(jìn)機(jī)的改進(jìn)與提高，可進(jìn)一步優(yōu)化該掘進(jìn)機(jī)結(jié)構(gòu)，提高掘進(jìn)機(jī)工作的安全性、可靠性。

[1]張林慧.EBZ220型掘進(jìn)機(jī)裝載機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)改進(jìn)設(shè)計(jì)的影響因素分析[J].煤礦機(jī)電，2014（6）：78-81.

[2]楊春海.煤礦重型掘進(jìn)機(jī)履帶式行走機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)[J].煤礦機(jī)械，2015（2）：93-95.

[3]張樂強(qiáng)，孟鑫，張際景.EBZ260H硬巖掘進(jìn)機(jī)的應(yīng)用和改進(jìn)[J].山東煤炭科技，2011（2）：239-240.

[4]蔡璐，徐歡，朱友志.巷道掘進(jìn)機(jī)存在問題與改進(jìn)對(duì)策[J].煤炭工程，2016（4）：96-99.

[5]胡振南，王娜娜，孫建明.掘進(jìn)機(jī)在煤礦中的使用及改進(jìn)探析[J].內(nèi)蒙古煤炭經(jīng)濟(jì)，2014（9）：77-80.