楊琳琳

摘要：采煤機承擔著從煤壁割煤，裝煤的任務(wù)，是綜采工作面的關(guān)鍵核心設(shè)備。但在實際應用中，采煤機存在可靠性低的問題，影響整個采煤生產(chǎn)過程。本文對采煤機結(jié)構(gòu)進行了分析，總結(jié)出常見的采煤機失效形式，并就這些問題提出解決措施，對采煤機運行過程可靠性進行研究，將為企業(yè)制定設(shè)備檢修、維護計劃提供參考，為采煤機制定合理的項修和大修提供依據(jù)。

關(guān)鍵詞：采煤機；失效分析；可靠性

1 引言

采煤機是煤礦開采的主要設(shè)備，它承擔著原煤生產(chǎn)的關(guān)鍵任務(wù)。采煤機整機系統(tǒng)由包括多個子系統(tǒng)，工作過程中某一零部件損壞就可能導致采煤機停止工作。近年來我國經(jīng)濟水平逐漸提高，采煤機的技術(shù)工藝也有了較大的提升，但是仍然與世界先進水平存在著較大差距。為進一步促進我國煤礦產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，提高煤礦產(chǎn)量，必須提高采煤機的可靠性。

2 采煤機薄弱環(huán)節(jié)失效分析

采煤機的失效分析主要是對采煤機最易出現(xiàn)故障的截割部和牽引部進行分析，其中牽引部驅(qū)動輪部分承受載荷相對較大，工作時在沖擊作用下容易斷齒，牽引部導向滑靴容易在輸送機彎曲部分出現(xiàn)磨損加劇而撕裂損壞。截割部分的主軸承容易出現(xiàn)溫度升高后的軸承間隙增大而引起軸承內(nèi)圈損壞、軸承斷裂、竄出等故障，而截三軸容易因彎矩過大而引起故障。此外截割部減速太陽輪在高阻力情況下也很容易出現(xiàn)損壞失效。在工程計算中，MATLAB軟件是根據(jù)采煤機的故障數(shù)據(jù)做出檢驗故障的直方圖，將采煤機所存在的問題直觀表達出來。采煤機的失效部件較多，本文只對最薄弱的最易失效的部件進行以下的失效分析。

2.1 牽引部驅(qū)動輪、導向滑靴

采煤機是通過驅(qū)動輪和輸送機銷排銷齒嚙合將圓周運動轉(zhuǎn)化為直線運動推進采煤機前進的。由于井下生產(chǎn)條件惡劣，驅(qū)動輪上承受的載荷較大，當采煤機工作時驅(qū)動輪要與銷排齒嚙合，也要承受一定的沖擊，當工作時間較長時很容易導致驅(qū)動輪斷齒或損壞。

導向滑靴損壞的原因主要有：導向滑靴的跨度較小，當采煤機通過輸送機彎曲段時，其運行阻力較大，尤其在斜進刀方式中阻力會更大，導向滑靴在輸送機彎曲處受到很大的側(cè)向力，因而會加劇導向滑靴內(nèi)擋的磨損，造成導向滑靴撕裂。傾斜開采對導向滑靴的影響也很大，角度越大，受力就越大，導向滑靴越容易損壞。

2.2 截割部截一軸、截二軸、截三軸及太陽輪

搖臂高速區(qū)截一軸、截二軸齒輪的軸承內(nèi)圈轉(zhuǎn)動或軸向竄出，造成軸承內(nèi)圈擋邊損壞、斷裂，斷裂的軸承擋邊進入搖臂減速器箱體，損壞其他齒輪與軸承，致使整臺搖臂減速器嚴重損壞。其主要原因是軸承內(nèi)圈與齒輪軸徑的設(shè)計配合過盈量偏小，即齒輪軸頸的最小極限尺寸偏小。在搖臂負載運行的情況下，溫度升高到一定范圍，尺寸微變后，它們間原有過盈量很可能不存在，而變?yōu)殚g隙配合，從而導致軸承內(nèi)圈轉(zhuǎn)動或軸向竄動。

由于煤質(zhì)不同和煤中含有堅硬夾雜物，即使在同一工作面，截割阻力變化也很大，由于截三軸既承受彎矩又承受扭矩因此容易出現(xiàn)失效。雙行星減速位于搖臂的最前端，其受到的影響也最大，工作環(huán)境也最差。當截割阻力很大時，雙行星減速的太陽輪所承受的扭矩很大，因此經(jīng)常出現(xiàn)失效。

3 采煤機可靠性保證措施

可靠性可分為固有可靠性和使用可靠性，主要受到設(shè)計制造工藝和操作維護方面的影響。

3.1 采煤機的設(shè)計制造過程的可靠性保證措施

對于失效率比較高截割部截三軸和行星減速機構(gòu)中的太陽輪，由于承受力較復雜且沖擊較大，可以采用相對更加優(yōu)質(zhì)材料，以降低其可能發(fā)生的頻繁載荷沖擊下的失效現(xiàn)象。對于齒輪的加工精度要加強控制，選用品質(zhì)較好的軸承以防止出現(xiàn)是高速失效，軸承配合尺寸應設(shè)計嚴格。截割部關(guān)鍵部位應加裝保護機構(gòu)，防止載荷過大時的損壞，對齒輪及的運轉(zhuǎn)應加強潤滑保護。對于采用大功率電機的采煤機應加強其行星減速機構(gòu)太陽輪的強度設(shè)計。同時對于采煤機操作人員及維修人員應加強培訓，提高工作效率，避免誤判。采煤機應定期進行維護檢修，出現(xiàn)問題及時統(tǒng)計。采煤機與輸送機之間配合要根據(jù)實際工作要求進行調(diào)整，液壓支架與截割部也要互不干涉。在惡劣工作環(huán)境下應及時調(diào)整采煤機的運行方式。

在設(shè)計過程中，要全面了解現(xiàn)有機型采煤機的實際生產(chǎn)故障及維修情況，對故障部件要進行失效原因的分析，在設(shè)計中有針對性的提高薄弱環(huán)節(jié)的可靠度。提高采煤機可靠性的保證措施主要有：

⑴關(guān)鍵部件要選用優(yōu)質(zhì)材料制造。

⑵對齒輪的齒形設(shè)計、材料、熱處理工藝、機械加工精度要有嚴格要求。

⑶軸承選用著名公司的品牌產(chǎn)品，以提高其使用壽命。

⑷為減小滾筒沖擊載荷對傳動件的破壞，應采取保護扭矩軸，當載荷超過許用值時，以實現(xiàn)自行剪斷，實現(xiàn)保護傳動件的目的。

⑸對搖臂上的齒輪和軸承采取強迫潤滑。

⑹提高銷齒和驅(qū)動輪的嚙合傳動比的穩(wěn)定性。

⑺提高選用的大功率截割電動機性能。

⑻軸承內(nèi)圈與齒輪軸徑的設(shè)計配合過盈量要合適。

在設(shè)計中要綜合應用可靠性設(shè)計、優(yōu)化設(shè)計、人機工程設(shè)計等現(xiàn)代設(shè)計方法，以提高產(chǎn)品的可靠性。特別是可靠性設(shè)計，如預防故障設(shè)計、簡化設(shè)計、降額設(shè)計和安全裕度設(shè)計、余度設(shè)計、耐環(huán)境設(shè)計、人機工程設(shè)計等。當然，機械可靠性設(shè)計的方法絕不能離開傳統(tǒng)的機械設(shè)計和其它的一些優(yōu)化設(shè)計方法，如機械計算機輔助設(shè)計、有限元分析等。

3.2 采煤機的使用與維護可靠性保證措施

提高人的操作水平及覺悟認識對提高整個采煤機的可靠性也是至關(guān)重要的。做好人的培訓工作，提高操作和維修水平，盡量避免操作過程中的判斷失誤和操作失誤。還應加強安全管理，提高人的自我糾錯能力，及時分析人為失誤的原因采取相應措施。要注意對采煤機的維護與保養(yǎng)，當出現(xiàn)小的故障隱患時要及時處理，以免造成更嚴重的后果。做好對人的管理工作，制定健全的規(guī)章制度及監(jiān)督檢查機制。做好設(shè)備可靠性數(shù)據(jù)的統(tǒng)計工作，認真做好設(shè)備的運行記錄、制定合理的維修計劃。采煤機、液壓支架、刮板輸送機之間的配套選型合理與否，也將對采煤機的可靠性產(chǎn)生很大的影響。輸送機與采煤機配套時，要考慮過煤高度，合理的過煤高度可以保證大塊煤和矸石的順利通過，在滿足采煤機機身設(shè)計尺寸的要求下，過煤高度取值應盡量大些。輸送機的結(jié)構(gòu)形式必須與采煤機的結(jié)構(gòu)相匹配。液壓支架的結(jié)構(gòu)尺寸要適應采煤機的采高范圍的要求，而液壓支架的推移步距也要與采煤機的截深相適應。要保證設(shè)備運行時不相互發(fā)生干擾，并使其配套設(shè)備的效能最大程度的發(fā)揮。

工作面作業(yè)環(huán)境對人的影響也很大，要提高工人工作的舒適度、降低有害氣體、煤塵和噪聲的產(chǎn)生。作業(yè)環(huán)境直接影響人機系統(tǒng)的效率和操作者的身心健康與安全，良好的工作面生產(chǎn)環(huán)境將對人的工作狀態(tài)有極大的提升，同時也使采煤機的使用可靠性有了很大的提高。在工作面的生產(chǎn)條件比較惡劣的時候，更要根據(jù)煤層地質(zhì)條件特點，合理選擇采煤機的工作方式。另外，對采煤機的供電及供水等配套設(shè)施要充分保證，這樣才能使采煤機正常工作有所保障。

4 結(jié)語

通過對采煤機整機進行分析，可以注意故障頻發(fā)點，更好地提高采煤機的使用壽命，從而提高煤礦產(chǎn)業(yè)的產(chǎn)量和經(jīng)濟效益。制造、設(shè)計、操作、維修是影響采煤機可靠性的主要因素。首先改善采煤機的薄弱環(huán)節(jié)，選用更優(yōu)質(zhì)的材料來增強零件的抗磨損性為重點。其次加強提高操作人員、維修人員自身素質(zhì)，正確使用和維修采煤機，提高使用效率和工作效率。還要定期對采煤機進行檢查。通過分析明確失效原因，給出預防對策盡量減少或避免失效的再次發(fā)生，保證采煤機在惡劣的環(huán)境下長期高效作業(yè)。

參考文獻

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[2]郭瑩.采煤機的失效分析與可靠性保證措施[J].煤礦現(xiàn)代化，2018（02）：114-116.

（作者單位：三一重型裝備有限公司）