曹海波

（山西省陽泉市大陽泉煤炭有限責(zé)任公司，山西 陽泉 045000）

本文以某煤礦為原型對MZ275（改進(jìn)）型液壓鉆機(jī)式采煤機(jī)進(jìn)行工業(yè)性試驗(yàn)分析。

1 新型采煤機(jī)的功能特點(diǎn)

MZ275（改進(jìn)）型液壓鉆機(jī)式采煤機(jī)具有以下特點(diǎn)：

1）設(shè)計(jì)了新的鉆桿快速聯(lián)接裝置，實(shí)現(xiàn)了鉆桿的準(zhǔn)確、快速、方便對接，大大降低了鉆桿換接時(shí)間，提高了鉆機(jī)式采煤機(jī)的鉆采效率，同時(shí)降低了工人的勞動(dòng)強(qiáng)度；

2）在傳統(tǒng)液壓控制系統(tǒng)的基礎(chǔ)上進(jìn)行了改進(jìn)，主液壓系統(tǒng)采用負(fù)載敏感控制，極大的降低了主液壓系統(tǒng)中的能量損失，提高了樣機(jī)的穩(wěn)定性和可靠性。

表1為MZ275型液壓鉆機(jī)式采煤機(jī)主要技術(shù)參數(shù)。

表1 MZ275（改進(jìn)）型液壓鉆機(jī)式

2 樣機(jī)基本性能試驗(yàn)

進(jìn)行工業(yè)性試驗(yàn)的目的主要有：驗(yàn)證新型液壓鉆機(jī)式采煤機(jī)的性能特點(diǎn)；驗(yàn)證所設(shè)計(jì)的鉆桿快速聯(lián)接裝置是否比原有結(jié)構(gòu)節(jié)省時(shí)間。本試驗(yàn)利用一臺(tái)MZ275（改進(jìn)）型液壓鉆機(jī)式采煤機(jī)進(jìn)行工業(yè)性試驗(yàn)。

2.1 鉆桿快速聯(lián)結(jié)裝置試驗(yàn)

鉆桿快速聯(lián)接裝置是在原有鉆桿自鎖裝置的基礎(chǔ)上改進(jìn)的，其裝配組成見圖1。為驗(yàn)證鉆桿快速聯(lián)接裝置可以實(shí)現(xiàn)快速換接鉆桿及縮短換接鉆桿的時(shí)間，進(jìn)行了試驗(yàn)。

圖1 鉆桿快速聯(lián)結(jié)裝置

試驗(yàn)前，將鉆桿快速聯(lián)結(jié)裝置裝配好，將一節(jié)鉆桿聯(lián)接到驅(qū)動(dòng)架馬達(dá)減速器輸出軸上，通過起吊裝置將待接鉆桿吊起，放至已連接鉆桿前端。啟動(dòng)驅(qū)動(dòng)架推進(jìn)油缸，使已連接上的鉆桿向前運(yùn)動(dòng)。鉆桿脫離時(shí)啟動(dòng)前架上的開鎖油缸，油缸頂部塊狀結(jié)構(gòu)擠壓待拆卸鉆桿快速聯(lián)接裝置的頂銷，頂銷帶動(dòng)頂塊，頂塊擠壓壓塊，壓塊壓縮彈簧，自鎖裝置打開。之后前架油缸回位，脫離一節(jié)鉆桿的快速聯(lián)接裝置恢復(fù)原狀［1］。

表2是鉆桿快速聯(lián)接裝置原有方案換接一組鉆桿的時(shí)間和現(xiàn)有鉆桿快速聯(lián)接裝置換接一組鉆桿時(shí)間的對比。為更加直觀的對比兩種方案中鉆桿連接時(shí)間和拆卸時(shí)間，以序號(hào)為橫坐標(biāo)，以時(shí)間為縱坐標(biāo)繪制成曲線見圖2。

表2 原有方案和現(xiàn)有方案換接鉆桿時(shí)間對比

圖2 原有方案和現(xiàn)有方案換接鉆桿時(shí)間對比

對比圖2（a）和圖2（b）可以看出，原有方案鉆桿連接時(shí)間平均在2.5 s左右，鉆桿拆卸時(shí)間平均在3.5 s左右，單組鉆桿完成連接和拆卸所需時(shí)間約為6 s，在整個(gè)過程中，拆卸鉆桿所需時(shí)間所占比例較連接所需時(shí)間大；現(xiàn)有方案鉆桿連接所需時(shí)間平均在2.0s左右，鉆桿拆卸時(shí)間平均在2.0s左右，單組鉆桿完成連接和拆卸所需時(shí)間約為4 s，在整個(gè)過程中，鉆桿連接和拆卸所消耗的時(shí)間基本相當(dāng)［2］。由此可以看出，新設(shè)計(jì)的鉆桿快速連接裝置在鉆桿連接時(shí)，消耗時(shí)間短，效率高，可極大的提高采煤效率，降低采煤成本。

2.2 工作機(jī)構(gòu)液壓系統(tǒng)試驗(yàn)

為檢驗(yàn)整機(jī)工作機(jī)構(gòu)中液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)的可靠性，利用電渦流測功機(jī)對工作機(jī)構(gòu)液壓系統(tǒng)進(jìn)行測試實(shí)驗(yàn)。電渦流測功機(jī)的型號(hào)為GW250，通過后方的增速器增速，測試中需要測量的數(shù)據(jù)包括馬達(dá)轉(zhuǎn)速、截割扭矩、泵的流量和輸出壓力。試驗(yàn)設(shè)備包括測試部分和記錄儀器，見圖3。

GW250電渦流測功機(jī)扭矩傳感器的量程為：0～1000 N·m，通過增速器，截割液壓系統(tǒng)可將扭矩降至量程范圍內(nèi)。將增速器與截割機(jī)構(gòu)液壓系統(tǒng)連接，電渦流測功機(jī)再與增速器相連，在測功機(jī)上裝配有測力傳感器和轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)速傳感器。通過測力傳感器和轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)速傳感器，將力的大小和速度轉(zhuǎn)換成電信號(hào)后輸出，再將電信號(hào)輸送給測功儀，這時(shí)測功儀顯示的數(shù)據(jù)即為測試所需的扭矩大小和速度大小。試驗(yàn)前應(yīng)先將記錄儀器調(diào)零，見圖4（a）。試驗(yàn)時(shí)在恒扭矩工況下進(jìn)行加載，通過調(diào)節(jié)扭矩值大小來測試其它的參數(shù)。為避免瞬時(shí)增大或減小扭矩對試驗(yàn)設(shè)備造成損傷，在試驗(yàn)過程中，扭矩應(yīng)由大到小或由小到大進(jìn)行漸進(jìn)進(jìn)行減載或加載。圖4（b）為恒扭矩加載過程，根據(jù)工作機(jī)構(gòu)實(shí)際割煤巖的實(shí)際公開，模擬工作機(jī)構(gòu)截割純煤和截割?yuàn)A矸工況下的受力變化曲線對測試系統(tǒng)進(jìn)行加載，并記錄下檢測數(shù)據(jù)。

圖3 截割機(jī)構(gòu)液壓系統(tǒng)試驗(yàn)設(shè)備

圖4 工作機(jī)構(gòu)液壓系統(tǒng)試驗(yàn)

試驗(yàn)結(jié)果與分析：

通過加載截割純煤和截割?yuàn)A矸工況下的受力模擬曲線，可以分別測得工作機(jī)構(gòu)純煤工作條件和夾矸工作條件下，馬達(dá)輸出的扭矩和轉(zhuǎn)速數(shù)據(jù)以及泵出口的流量和壓力。將測得的數(shù)據(jù)繪制成曲線，圖5為煤工作條件下泵和馬達(dá)響應(yīng)曲線，圖6為夾矸工況下泵和馬達(dá)響應(yīng)曲線。

圖5 純煤工作條件下泵和馬達(dá)響應(yīng)曲線

圖6 夾矸工作條件下泵和馬達(dá)響應(yīng)曲線

圖5和圖6分別是純煤工作條件和夾矸工作條件下，泵與馬達(dá)的響應(yīng)曲線，由上圖可知，泵處在負(fù)載敏感功能時(shí)，馬達(dá)轉(zhuǎn)速和泵出口流量分別為263r/min和276 L/min，截割純煤時(shí)，泵出口所需的壓力為12.6 MPa；在截割?yuàn)A矸煤巖層時(shí)，泵的功能為恒功率，泵出口的流量和壓力均受負(fù)載的影響，隨負(fù)載變化而變化，而且據(jù)曲線圖很明顯看出泵出口的流量和壓力呈現(xiàn)負(fù)相關(guān)的關(guān)系，在這種情況下，泵出口的最大壓力17.2 MPa［3］。

3 工業(yè)性試驗(yàn)結(jié)果

MZ257（改進(jìn)）型液壓鉆機(jī)式采煤機(jī)樣性能檢測完成后，被拆解運(yùn)輸?shù)降V上，后通過罐籠運(yùn)送到井下，在井下進(jìn)行裝配調(diào)試。將連續(xù)工作30天時(shí)間后的鉆采試驗(yàn)與改進(jìn)前對比列于如表3所示。

表3 工業(yè)性試驗(yàn)報(bào)告及改進(jìn)前對比

4 結(jié) 語

綜上所述，通過試驗(yàn)證明改裝后的新型鉆機(jī)式采煤機(jī)工作時(shí)，工人作業(yè)安全，勞動(dòng)強(qiáng)度低，開采效率高，出煤量和出煤質(zhì)量提高，社會(huì)效益顯著，同時(shí)，也為其他礦井開采時(shí)提供了寶貴經(jīng)驗(yàn)。