李 巖

（陽煤集團(tuán)壽陽開元礦業(yè)有限責(zé)任公司， 山西 壽陽 045400）

1 AM-50型掘進(jìn)機(jī)存在的問題

與同種掘進(jìn)設(shè)備相比，AM-50型掘進(jìn)機(jī)所采用的橫軸式截割結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性更好，且該種型號(hào)的掘進(jìn)設(shè)備結(jié)構(gòu)更加緊湊，操作方式更加簡(jiǎn)單、方便，保護(hù)措施也更加齊全，可靠性更高，對(duì)井下惡劣環(huán)境的適應(yīng)性更強(qiáng)。掘進(jìn)機(jī)的截割頭與傳動(dòng)主軸之間安裝有防止過載引起故障的摩擦連軸節(jié)，整個(gè)機(jī)器的傳動(dòng)均使用電動(dòng)機(jī)減速器，一旦發(fā)生故障，維修更加方便，高效，節(jié)約了維修時(shí)間，提高了生產(chǎn)效率。

結(jié)合我國(guó)某礦對(duì)AM-50型掘進(jìn)機(jī)的投入使用情況來看，該掘進(jìn)機(jī)能夠適應(yīng)較大的坡度，對(duì)較硬煤巖的截割效果也優(yōu)于其他型號(hào)的掘進(jìn)機(jī)，截割強(qiáng)度大，效率高，其對(duì)井下惡劣條件具有很好的適應(yīng)性。但從目前的使用情況來看，該型號(hào)的掘進(jìn)機(jī)仍然存在一些問題：其長(zhǎng)時(shí)間工作很容易導(dǎo)致截割臂與回轉(zhuǎn)座支座之間的連接結(jié)構(gòu)出現(xiàn)松動(dòng)；行走部的電機(jī)也很容易發(fā)生燒壞故障[1]。這些問題對(duì)掘進(jìn)機(jī)整機(jī)的影響非常大，如果發(fā)生故障，掘進(jìn)機(jī)的其他部位也很容易產(chǎn)生不同程度的損壞，且維修相對(duì)困難，對(duì)企業(yè)的生產(chǎn)效率影響較大。

2 問題分析及改進(jìn)措施

2.1 截割臂松動(dòng)的原因分析及改進(jìn)措施

AM-50型掘進(jìn)機(jī)所采用的橫軸式截割結(jié)構(gòu)的主要特點(diǎn)是截割頭的軸線和懸臂的軸線相垂直，對(duì)煤巖進(jìn)行截割作業(yè)所使用的作用力主要來自于截割懸臂的水平擺動(dòng)。在截割作業(yè)中，掘進(jìn)機(jī)也要受到一定的反作用力，這部分反作用力會(huì)因截割頭與懸臂垂直軸線旋轉(zhuǎn)而與截割機(jī)的自身重量達(dá)到平衡，因此，AM-50型掘進(jìn)機(jī)的作業(yè)穩(wěn)定性較好。在截割作業(yè)過程中，掘進(jìn)機(jī)需要頻繁啟動(dòng)且在截割硬度較大的半煤巖時(shí)，其受到的負(fù)荷比較大，很容易導(dǎo)致截齒斷裂；遇到破碎程度比較大的頂板，大塊煤巖與截割臂的碰撞而引起截割臂與回轉(zhuǎn)支座的碰撞，這些情況都會(huì)引起截齒受損、螺栓松動(dòng)或折斷，從而導(dǎo)致截割臂的松動(dòng)。另外，掘進(jìn)機(jī)作業(yè)過程中截割臂的過載、回轉(zhuǎn)受力不均等情況也能引起截割頭與煤巖之間的碰撞，截割臂回轉(zhuǎn)力矩超出自身承受范圍，同樣會(huì)使兩個(gè)部位之間松動(dòng)。截割臂與回轉(zhuǎn)支座之間的螺釘經(jīng)常與煤水接觸，會(huì)加快螺釘?shù)纳P，因此螺釘擰不動(dòng)或擰螺絲過程中螺絲折斷的情況也經(jīng)常發(fā)生，一旦出現(xiàn)這個(gè)情況，維修時(shí)必須將設(shè)備運(yùn)往地面，并采用攻絲的措施解決，而整個(gè)過程耗時(shí)過長(zhǎng)，對(duì)企業(yè)的生產(chǎn)效率造成很大影響，因此，將回轉(zhuǎn)座的支座上焊接一個(gè)帶有法蘭盤的銜接塊并將與截割臂之間相連接的螺釘改為螺釘+液壓螺母的連接方式[2]。液壓螺母的預(yù)緊力相對(duì)較大，能夠有效解決截割臂出現(xiàn)的松動(dòng)，即使出現(xiàn)松動(dòng)，也很容易擰緊。通過改變螺釘?shù)倪B接方式，可以有效解決螺釘?shù)乃蓜?dòng)現(xiàn)象，減少螺釘松動(dòng)故障率，增加掘進(jìn)機(jī)的可靠性，改進(jìn)后的截割機(jī)構(gòu)支座如圖1所示。

圖1 改進(jìn)后的截割機(jī)構(gòu)支座

2.2 行走部的故障原因分析與改進(jìn)措施

AM-50型掘進(jìn)機(jī)行走部的驅(qū)動(dòng)設(shè)備由兩臺(tái)15 kW的電機(jī)組成，這兩臺(tái)電機(jī)分別控制各自的履帶，并通過四級(jí)減速器帶動(dòng)鏈輪以控制掘進(jìn)機(jī)的行走。掘進(jìn)機(jī)在坡道上行駛時(shí)，當(dāng)掘進(jìn)機(jī)的行走部電機(jī)停止工作時(shí)，掘進(jìn)機(jī)的電磁制動(dòng)器可以使機(jī)器進(jìn)行制動(dòng)，防止出現(xiàn)溜車等危險(xiǎn)。AM-50型掘進(jìn)機(jī)具有很好的靈活性，一般情況下，行走速度在5 m/min左右，若使行星齒輪與中心齒輪之間的連接斷開，則機(jī)器的行走會(huì)被快速牽引，行走速度達(dá)到25 m/min。掘進(jìn)機(jī)在工作過程中，常常會(huì)出現(xiàn)超載的現(xiàn)象，且由于機(jī)器本身機(jī)械系統(tǒng)、電器系統(tǒng)的原因，經(jīng)常出現(xiàn)電磁制動(dòng)抱死現(xiàn)象，嚴(yán)重時(shí)還會(huì)燒毀電機(jī)，造成嚴(yán)重后果，威脅井下的安全生產(chǎn)。因此，井下作業(yè)時(shí)，大部分礦井選擇拆除電磁制動(dòng)器，但電磁制動(dòng)器作為一種保護(hù)措施，一旦被拆除，當(dāng)行走坡度超過8°時(shí)，就無法使掘進(jìn)機(jī)進(jìn)行制動(dòng)，因此，在有坡度的地方進(jìn)行作業(yè)，通過拆除電磁制動(dòng)器來減少故障，是一種更加危險(xiǎn)的行為。

因此，本文選擇采用液壓式制動(dòng)器，回路的供油壓力由機(jī)器液壓系統(tǒng)的回路供給，行走機(jī)構(gòu)的液壓制動(dòng)系統(tǒng)如圖2所示。

當(dāng)掘進(jìn)機(jī)出現(xiàn)突然停車或由于機(jī)器自身的問題需要停車時(shí)，改進(jìn)后的制動(dòng)系統(tǒng)會(huì)使液壓缸內(nèi)的液壓油流過剎車電磁閥的左位進(jìn)入液壓油箱，剎車制動(dòng)器緊閥使掘進(jìn)機(jī)進(jìn)入制動(dòng)狀態(tài)從而進(jìn)行停車。掘進(jìn)機(jī)在坡度較大的巷道行走時(shí)，若發(fā)生故障失去控制，掘進(jìn)機(jī)就會(huì)出現(xiàn)急速下滑，因此改進(jìn)后的制動(dòng)系統(tǒng)選擇兩個(gè)液壓制動(dòng)器與剎車電磁閥相連接，一旦掘進(jìn)機(jī)失去控制，下滑速度過大時(shí)，行走結(jié)構(gòu)電機(jī)中的速度傳感器就會(huì)發(fā)出超速信號(hào)，剎車電磁閥斷電失效，掘進(jìn)機(jī)的電動(dòng)機(jī)也因失電而停止轉(zhuǎn)動(dòng)，液壓制動(dòng)器抱閘而阻止掘進(jìn)機(jī)進(jìn)一步下滑，這種防滑保護(hù)系統(tǒng)可以防止掘進(jìn)機(jī)超速時(shí)，剎車電磁閥不能有效控制掘進(jìn)機(jī)的行走速度，對(duì)掘進(jìn)機(jī)進(jìn)行超速保護(hù)。掘進(jìn)機(jī)出現(xiàn)兩側(cè)履帶速度不一的現(xiàn)象也經(jīng)常發(fā)生，這主要是由于掘進(jìn)機(jī)履帶某側(cè)電機(jī)出現(xiàn)故障或其他問題引起的兩個(gè)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速不一致，因此，在掘進(jìn)機(jī)履帶處安裝速度比較傳感器，當(dāng)兩側(cè)電機(jī)的轉(zhuǎn)速相差超出2 m/min時(shí)，液壓制動(dòng)器抱閘，電動(dòng)機(jī)斷電而停止工作，掘進(jìn)機(jī)停止作業(yè)。

圖2 AM-50型掘進(jìn)機(jī)行走結(jié)構(gòu)液壓制動(dòng)系統(tǒng)

3 實(shí)際效果檢驗(yàn)

本文對(duì)AM-50型掘進(jìn)機(jī)的行走部和制動(dòng)系統(tǒng)進(jìn)行了改進(jìn)，目的為解決當(dāng)前AM-50型掘進(jìn)機(jī)存在的截割臂松動(dòng)、行走部電機(jī)易燒壞等故障，通過對(duì)改進(jìn)后的掘進(jìn)機(jī)進(jìn)行數(shù)次現(xiàn)場(chǎng)效果檢驗(yàn)，掘進(jìn)機(jī)截割臂與回轉(zhuǎn)支座間的螺栓可靠性更高，不易松動(dòng)，在對(duì)螺栓取出過程實(shí)驗(yàn)檢驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，改進(jìn)后的螺栓比改進(jìn)前的螺栓更易取出，可以有效節(jié)約維修時(shí)間，降低維修成本，提高生產(chǎn)效率。對(duì)掘進(jìn)機(jī)進(jìn)行多次上坡檢驗(yàn)，改進(jìn)后的掘進(jìn)機(jī)制動(dòng)反應(yīng)速度更快且制動(dòng)效果更好，未出現(xiàn)溜車下滑的現(xiàn)象，將掘進(jìn)機(jī)兩側(cè)履帶的電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)不統(tǒng)一時(shí)，液壓制動(dòng)器立刻抱閘，使掘進(jìn)機(jī)停止運(yùn)行。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)反應(yīng)結(jié)果來看，改進(jìn)后的掘進(jìn)機(jī)可靠性得到了有效的提高，掘進(jìn)速度得到了保障，提升了企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益[3]。