賈 恒

（大同煤礦集團馬道頭煤業(yè)有限責任公司，山西 左云 037104）

馬道頭煤業(yè)SL-500 型采煤機在綜采作業(yè)過程中需要不斷地變換截割狀態(tài)，需要反復地拖動電纜?，F(xiàn)有的拖纜保護裝置由于結構設計原因，在運行過程中存在著夾板偏移量大、轉接困難、拖纜機構使用壽命低、纏線等問題。本文針對馬道頭煤業(yè)井下采煤機拖纜裝置在使用過程中暴露出的問題進行了優(yōu)化設計，根據(jù)在馬道頭煤業(yè)井下的實際應用表明，優(yōu)化后的拖纜裝置具有結構穩(wěn)定性好、靈活性高的優(yōu)點，目前已經(jīng)在馬道頭煤業(yè)井下多個采煤機上進行了應用，顯著提升了拖纜裝置的工作穩(wěn)定性和使用壽命。

1 拖纜裝置結構及問題

馬道頭煤業(yè)SL-500 型采煤機的拖纜裝置主要由夾板、回轉機構、定位機構等組成，在使用過程中將電纜設置到拖纜機構的夾板內，隨著采煤機的運行夾板不斷地調整轉接狀態(tài)，避免電纜發(fā)生纏繞、扭曲等，保證電纜在反復折彎時的完整性和使用壽命。

SL-500 型采煤機的拖纜裝置由于結構設計的原因，夾板在使用過程中經(jīng)常夾傷電纜，導致電纜的破損和扭曲。為了避免拖纜裝置滑動損壞電纜，馬道頭煤業(yè)井下機電科在拖纜機構處設置了兩名專業(yè)的工人，用扎帶、緊固套等對電纜進行固定，避免被拉壞。同時，夾板的結構強度不足，磨損嚴重，需要頻繁地停機更換。在拖纜裝置上也沒有設計過載保護機構，當采煤機出現(xiàn)大角度的截割作業(yè)時極易導致夾板的折斷，不僅極大地影響了煤礦井下綜采效率而且對綜采作業(yè)安全造成了較大的隱患。因此在對現(xiàn)有拖纜裝置損壞現(xiàn)象和原因進行分析的基礎上，制定了拖纜裝置結構改善方案，提升使用的穩(wěn)定性。SL-500 型采煤機拖纜裝置結構如圖1。

2 拖纜裝置伸縮機構的優(yōu)化

拖纜裝置的伸縮機構主要是用于拖拽電纜。原有拖纜機構上的拖纜架和導軌采用了銷接結構，在長期工作時極易出現(xiàn)脫落，同時由于伸縮機構的動力油缸經(jīng)常出現(xiàn)油液污染，傳統(tǒng)的接近開關極易受到影響，導致監(jiān)測精度降低。馬道頭煤業(yè)提出將拖纜架和導軌更改為焊接結構，同時在連接位置增加長約50 mm 的加強筋，避免在焊接處產(chǎn)生應力集中；將動力油缸內的傳感器更改為磁性接近開關傳感器[1-2]，提升對行程監(jiān)控的精確性和靈敏性，滿足對拖纜裝置伸縮機構精確調整的控制需求。優(yōu)化后的伸縮機構整體結構如圖2。

圖1 拖纜裝置結構示意圖

圖2 伸縮機構示意圖

3 拖纜裝置轉動臂優(yōu)化

拖纜裝置的轉動臂主要用于調整拖纜時的高度，由機架、驅動機構、轉臂等構成。馬道頭煤業(yè)井下拖纜裝置現(xiàn)有的轉動臂采用了液控雙回路驅動，整體結構較為復雜，極易出現(xiàn)卡死現(xiàn)象。在對轉動臂結構和工作流程進行分析后，提出了一種新的液控單回路驅動結構，在簡化控制回路結構的基礎上提升了工作可靠性。為了確保單回路驅動穩(wěn)定性，將機架和轉臂連接機構由銷接更改為了轉軸連接，避免了單回路驅動下調整角過大導致的卡死現(xiàn)象。在轉動臂運行過程中，將原先的拖拽鏈更改為高強度聚合尼龍繩[3]，在保證拖拽可靠性的基礎上降低了拖拽重量，減少了運行過程中的摩擦，提升了拖纜輪的使用壽命。優(yōu)化后的拖纜裝置轉動臂機構如圖3。

圖3 轉動臂機構示意圖

4 過載保護裝置優(yōu)化

由于煤礦井下工作環(huán)境惡劣，拖纜裝置在運行過程中經(jīng)常出現(xiàn)卡死現(xiàn)象，此時若繼續(xù)調整電纜的位置，將導致夾板承受巨大的調整拉力，使夾板受力斷裂，進而造成電纜被扯斷等異常，嚴重影響煤礦井下綜采作業(yè)安全和效率。拖纜機構的過載保護裝置能夠在承受過大的載荷時及時脫開，避免纜槽受力折斷。過載保護裝置主要包括拖纜架、保護銷等。在實際工作過程中將電纜用保護銷固定在滑板上，滑板可以在拖纜架上滑動，在兩旁固定有導向座避免出現(xiàn)跑偏。為了增加夾板受力時的可靠性，將傳統(tǒng)的鑄造夾板更改為了高強度鋼夾板，在夾板的外側設置有尼龍保護層[4]，降低在運行過程中的磨損，提高結構強度。整個過載保護裝置結構如圖4。

圖4 保護裝置結構示意圖

5 應用效果分析

該新型采煤機拖纜機構在馬道頭煤業(yè)SL-500 型采煤機上投入使用以來，根據(jù)實際監(jiān)測，優(yōu)化前拖纜裝置運行時的最大應力集中為104.78 MPa，優(yōu)化后拖纜裝置在運行時的最大應力集中為70.62 MPa，比優(yōu)化前降低了67.4%。優(yōu)化前拖纜裝置夾板在運行時最大變形量約為3.6 mm，優(yōu)化后拖纜裝置夾板在運行時最大變形量約為2.6 mm，比優(yōu)化前降低了71.4%。在5 個月的使用過程中發(fā)生了2 次受力過大導致的保護裝置動作現(xiàn)象，影響綜采作業(yè)時間1.2 h，未出現(xiàn)電纜破損和拉裂異常，對生產(chǎn)效率的影響降低了96.4%，顯著提升了煤礦井下采煤機運行的穩(wěn)定性和安全性。

6 結論

針對馬道頭煤業(yè)井下采煤機拖纜機構所存在的夾板偏移量大、轉接困難、拖纜機構使用壽命低、纏線等問題，對拖纜裝置的過載保護裝置、轉接裝置等進行優(yōu)化設計，根據(jù)在馬道頭煤業(yè)的實際應用表明：

（1）馬道頭煤業(yè)原脫纜裝置夾板強度不足、結構設計不合理是導致其在運行中頻繁出現(xiàn)斷裂、纏線的主要原因；

（2）優(yōu)化后拖纜裝置在運行時的最大應力集中比優(yōu)化前降低了67.4%，最大變形量比優(yōu)化前降低了71.4%，對生產(chǎn)效率的影響降低了96.4%，顯著提升了運行安全性。