王晉巖,何鐵牛

(太原鋼鐵(集團)有限公司 代縣礦業(yè)有限公司,山西 代縣 034207)

0 前言

峨口礦是太鋼集團主要鐵礦粉原料基地,采礦廠分為西南、西北、東南、東北四個采場,相距8～15 km,礦用挖掘機是采礦主要生產(chǎn)設(shè)備,它屬于礦用機械正鏟式單斗挖掘機,主要用來采掘經(jīng)過爆破后的礦巖產(chǎn)品,也被廣泛用于大型水利建筑工程中土石方的挖掘工作。峨口礦用10臺型號為WK-4A的礦用挖掘機,擔(dān)負(fù)800萬t/a鐵礦石、2 900萬t/a廢石采掘鏟裝任務(wù)。挖掘機是礦巖采掘主要設(shè)備,而挖掘機在檢修維護過程中,經(jīng)常發(fā)生重復(fù)性檢修、檢修質(zhì)量和檢修安全事故,因此挖掘機首要管理任務(wù)是如何提高檢修效率、降低檢修重復(fù)率、杜絕檢修質(zhì)量和檢修人身傷害事故,即如何實現(xiàn)挖掘機檢修維護標(biāo)準(zhǔn)化,更好提高挖掘機綜合效率,而挖掘機檢修維護時間占挖掘機總?cè)諝v時間39.57%左右,而挖掘機總費用的42.67%左右是檢修維護消耗備件與材料,因此對挖掘機檢修維護作業(yè)標(biāo)準(zhǔn)研究與應(yīng)用可以提高檢修效率,降低檢修重復(fù)率,杜絕檢修傷害事故,提高挖掘機綜合效率和備件使用壽命,降低挖掘機的鏟運故障和采掘成本,現(xiàn)在峨口礦用挖掘機采掘效率為218萬t/a、作業(yè)率61.79%,在國內(nèi)礦山行業(yè)屬于較高水平。

1 峨口鐵礦礦用挖掘機簡介

挖掘機即機械式電動挖掘機是利用齒輪、鏈條、鋼絲繩、滑輪組等傳動件傳替動力的單斗挖掘機,其生產(chǎn)已經(jīng)有百年歷史,目前所生產(chǎn)最大斗容已超過50 m3。中小型用柴油機或柴油機+電動機驅(qū)動,而大型采用電動機組,由外部輸入電能驅(qū)動。是現(xiàn)代各種露天礦主要采掘設(shè)備,挖掘機鏟斗剛性固定在鏟桿上,由鋼絲繩將其拉入到要挖掘的礦石中,只能在一個方向作強制的圓弧運動,而不是按所挖掘的構(gòu)成進行工作,因此無法使鏟斗跟隨礦層。挖掘機只能在一個方向發(fā)揮其挖掘力,因此其工作裝置的重量必須很大才能抵抗住其挖掘力,為與之平衡,機身的重量也相應(yīng)的增加,因此機械式挖掘機整機重量較大。

WK-4A礦用挖掘機是多電機獨立驅(qū)動的單斗正鏟式機械挖掘機,采用單梁挺桿式起重臂,雙斗桿齒條推壓機構(gòu)和少支點的履帶行走機構(gòu)。由工作裝置、上部機構(gòu)、回轉(zhuǎn)支承和行走機構(gòu)等部分組成。靠電氣控制系統(tǒng)和氣壓操縱系統(tǒng)完成整機的各種運動并實現(xiàn)采掘及裝載作業(yè)。其中推壓、提升、回轉(zhuǎn)和行走機構(gòu)的傳動部分均采用漸開線圓柱齒輪、圓錐齒輪和齒條傳動。挖掘機主要的傳動齒輪和軸類采用高強度的鉻錳硅鉬合金鑄鋼和鉻錳硅鉬合金鍛鋼,在部分零件中還使用了鎳合金。減速機的箱體、箱蓋、支架等零件均采用高強度炭素鑄鋼、球墨鑄鐵或焊接結(jié)構(gòu)。所有焊接結(jié)構(gòu)件中的主要零件均采用焊接性能良好的低合金高強度鋼板制造(如16Mn)。環(huán)形軌道、行走傘齒輪、推壓大齒輪、提升卷筒大齒輪等都采用了中頻淬火的熱處理工藝,以便得到較深的淬硬層來提高使用壽命。斗齒、斗前壁、斗底彎梁、斗提梁、履帶板等易磨損的零件采用經(jīng)過水韌處理的高錳鋼鑄件,各種備件均在國內(nèi)生產(chǎn)。

2 礦用挖掘機檢修維護作業(yè)標(biāo)準(zhǔn)制定與應(yīng)用

2.1 確定挖掘機鏟斗提升鋼絲繩更換周期

根據(jù)挖掘機鏟斗提升鋼絲繩破斷拉力按公式(1)計算,鋼絲繩破斷拉力或者破斷拉力總和應(yīng)當(dāng)滿足鋼絲繩最小破斷拉力,因此鋼絲繩最小破斷拉力按公式(1)計算：

式中F0—鋼絲繩最小破斷拉力,N,實測確定；

d—鋼絲繩公稱直徑,mm,有包裹層的鋼絲繩選用其內(nèi)徑值進行計算,計算確定；

R0—鋼絲繩公稱抗拉強度,MPa,查表確定；

K—挖掘機鏟斗提升鋼絲繩最小破斷拉力系數(shù),查表確定。

綜上所述,根據(jù)公式(1)計算,挖掘機鏟斗提升鋼絲繩計算實測破斷拉力總和應(yīng)不低于計算最小破斷拉力總和。為了保證挖掘機裝車效率最高,鋼絲繩使用壽命最長、效率最佳,最終確定礦用挖掘機鏟斗提升鋼絲繩最佳直徑為φ39.5 mm,更換周期為3個月,裝車量為25～30萬t。

2.2 挖掘機更換鏟斗提升鋼絲繩檢修作業(yè)標(biāo)準(zhǔn)

(1)挖掘機當(dāng)班司機負(fù)責(zé)檢查麻繩、撬棍、大錘完好。更換鏟斗提升鋼絲繩時,負(fù)責(zé)人組織作業(yè)前危險辨識及全員安全交底,填寫《礦用挖掘機司機崗位一表化》檢修作業(yè)安全交底、驗收記錄。

(2)更換鏟斗提升鋼絲繩時乙班由機長指揮,丙甲班由值班干部指揮,4人配合,看手勢、聽指令,做到呼應(yīng)確認(rèn)。

(3)在退出鏟斗提升鋼絲繩過程中,設(shè)專人負(fù)責(zé)監(jiān)護,拆卸楔鐵后,所有檢修人員應(yīng)避開提升機構(gòu),以免發(fā)生人身傷害；其中1人站在機棚門口指揮操作司機轉(zhuǎn)動卷筒使繩頭依靠重力自動退出,嚴(yán)禁人員站在提升電機部位用手拉出繩頭。嚴(yán)禁檢修人員站在天輪下10 m范圍以內(nèi),或停放其他設(shè)備,防止機械傷害事故發(fā)生。

(4)大架人員在上下樓梯時,要面對設(shè)備并保持三點接觸(雙腳和一手或雙手和一腳),用大架和欄桿支撐身體,確認(rèn)站穩(wěn),扶牢,檢查大架欄桿是否牢固、可靠,安全帶栓掛處是否牢固、可靠,并系好安全帶,麻繩要系牢鋼絲繩,調(diào)整鏟斗提升鋼絲繩要使用專用工具。

(5)打楔鐵要戴好護目鏡,站到卷筒側(cè)面,防止楔鐵掉落砸腳。

(6)挖掘機平臺上面員工拽拉鏟斗提升鋼絲繩時,要保證大架、機棚上面人員站穩(wěn),同時聽從指揮人員口令,一起用勁拽拉鋼絲繩,將鏟斗鋼絲繩穿入到卷筒固定孔內(nèi),安裝楔鐵,使用同樣方法將另一頭鋼絲繩穿入到卷筒固定孔內(nèi),安裝楔鐵。

(7)在卷筒處調(diào)整鏟斗提升鋼絲繩時嚴(yán)禁啟動鏟斗,需要調(diào)整鏟斗提升鋼絲繩時,作業(yè)人員認(rèn)真進行站位辨識,不能站在軸、套等轉(zhuǎn)動危險部位附近,卷筒上、下部人員必須離開轉(zhuǎn)動部位,聯(lián)系確認(rèn)好方可鳴笛啟動鏟斗,防止機械傷害事故發(fā)生。

(8)當(dāng)班司機驗收,提緊鋼絲繩,卷筒內(nèi)兩接頭無松動,均衡輪銷完好,鋼絲繩在天輪槽內(nèi)。

(9)更換完畢,司機匯報調(diào)度、清理現(xiàn)場、回收工具,汽車司機負(fù)責(zé)回收舊鋼絲繩。

(10)檢修完畢后由機長驗收提升機構(gòu)功能,鏟斗提升鋼絲繩是否入槽,無交叉、無搭繞,鋼絲繩楔鐵鎖緊到位可靠,同時驗收現(xiàn)場檢修質(zhì)量(是否遺留鐵件、是否有油跡污染)。

2.3 挖掘機更換抱閘閘瓦檢修維護作業(yè)標(biāo)準(zhǔn)

(1)挖掘機抱閘閘皮磨損量大于5 mm時,需要更換新閘皮,新閘皮的鉚釘埋頭深度應(yīng)大于2.5 mm。

(2)按標(biāo)準(zhǔn)停車后,司機拆卸風(fēng)缸銷軸,斷開磁力站全部電源開關(guān),掛“正在檢修、禁止送電”指示牌,然后更換閘瓦及銷軸。

(3)檢查閘瓦、風(fēng)缸各部有無裂紋和變形。

(4)調(diào)整閘瓦和制動輪的不同心度小于1 mm,偏磨小于1 mm。

(5)調(diào)整制動輪與閘皮的有效接觸面積大于80%。

(6)松開抱閘,調(diào)整閘皮與制動輪間隙為1～3 mm。

(7)調(diào)整提升抱閘,以重斗處于最大卸載高度時能立即制動為準(zhǔn)。

(8)調(diào)整回轉(zhuǎn)抱閘,以重斗鏟桿水平伸出3/4全速回轉(zhuǎn)時能立即制動為準(zhǔn)。

(9)調(diào)整推壓抱閘,以重斗處于任何位置全速推壓時能立即制動為準(zhǔn)。

(10)調(diào)整行走抱閘,在12°的下坡行走能立即制動為準(zhǔn)。

(11)檢修完畢,清理現(xiàn)場,整理工具。

2.4 挖掘機調(diào)整履帶維護作業(yè)標(biāo)準(zhǔn)

(1)當(dāng)履帶中間位置下垂≥80 mm,或在托鐵完好的情況下,如果履帶下繞摩擦傳動油箱蓋,這時需調(diào)整履帶松緊。

(2)調(diào)整履帶松緊時,由機長指揮,并且站在軌板側(cè)面3 m以外,防止機械傷害事故發(fā)生。

(3)準(zhǔn)備用鋼絲繩調(diào)整,鋼絲繩直徑為φ31 mm,繩卡3個,繩卡間距大于200 mm。

(4)鋼絲繩一端掛在鏟斗的斗齒上,另一端栓住方軸,由挖掘機司機緩緩起動提升、推壓機構(gòu),使調(diào)整鋼絲繩繃緊,逐漸加力使方軸移動拉緊,直至履帶上半部在張緊輪、支承輪、主動輪間無明顯松馳下垂為止,然后在方軸與履帶間隙之間加入調(diào)整墊片,裝好三角擋架。

(5)卸去鋼絲繩,安裝好方軸及膠皮。

(6)檢修完畢,清理現(xiàn)場,整理工具。

2.5 挖掘機更換滑板檢修作業(yè)標(biāo)準(zhǔn)

(1)提起鏟斗使鏟桿處于水平位置后停主機,斷開磁力站全部電源(夜間檢修保留照明電源),掛“正在檢修、禁止合閘”警示牌,檢修人員將安全帶規(guī)范系掛在繃?yán)K上。

(2)卸固定螺絲、滑板墊和固定樁,最后拆卸舊滑板。

(3)把新滑板推進扶柄,挖掘機鏟桿下面嚴(yán)禁站人,防止機械傷害事故發(fā)生；安裝好固定樁并且鎖緊,緊固螺栓并且鎖緊。

(4)檢修完畢,清理現(xiàn)場,整理工具。

(5)本檢修項目由機長驗收,由作業(yè)區(qū)副主管負(fù)責(zé)監(jiān)督檢查。

2.6 挖掘機割焊齒條作業(yè)標(biāo)準(zhǔn)

(1)在大車搭建高空作業(yè)平臺,系掛好安全帶。

(2)抬齒條時,2人呼應(yīng)確認(rèn),同時用力。

(3)在撬棍上焊接齒條時,要焊牢固。

(4)確認(rèn)齒條已在鏟桿上焊接牢固,抬齒條人員方可松手、離開。

2.7 挖掘機更換主電機、發(fā)電機檢修作業(yè)標(biāo)準(zhǔn)

(1)更換主電機時,首先應(yīng)檢查高壓柜隔離刀閘、高壓柜內(nèi)壓敏電阻上端的三根主電機電纜線是否斷開,并懸掛“正在檢修、嚴(yán)禁送電”警示牌,待電工解除電機電纜線路的同時,挖掘機司機拆卸聯(lián)軸器罩子、聯(lián)軸器螺栓、電機地腳螺絲,并檢查聯(lián)軸器螺絲、更換聯(lián)軸器膠圈,準(zhǔn)備電機中心調(diào)整墊片。

(2)拆卸挖掘機房頂螺栓,電工拆卸照明線路接頭,拆卸接地線螺栓,然后遠(yuǎn)離機器。

(3)起重工指揮吊車吊取房頂,吊出舊電機。

(4)吊裝新電機,挖掘機司機協(xié)同起重工安裝新電機,調(diào)整聯(lián)軸器間隙,調(diào)整聯(lián)軸器同軸度,完成后起重工摘鉤,加蓋機房頂。在加蓋機房頂時,人員應(yīng)撤離起吊作業(yè)區(qū)域,機長現(xiàn)場監(jiān)督作業(yè)。待蓋好機房頂后,礦用挖掘機司機緊固地腳,穿好聯(lián)軸器螺栓,上好聯(lián)軸器罩子,電工接線,礦用挖掘機司機緊固房頂聯(lián)結(jié)螺栓。

(5)電工調(diào)試合格后,收拾工具,清理現(xiàn)場。

2.8 挖掘機更換推壓電機檢修作業(yè)標(biāo)準(zhǔn)

(1)將挖掘機退出掌子面15 m以外(或高邊坡30 m以外)的平坦位置,并落下鏟斗鋼絲繩成松馳狀態(tài),停機后,斷開磁力站全部開關(guān)(夜間保留照明),并懸掛“正在檢修、嚴(yán)禁送電”警示牌。

(2)挖掘機司機在大臂拆卸電機地腳,電工拆風(fēng)機、拆電機電源線,但必須留下一條地腳螺絲,待用鋼絲繩栓好電機,吊車吊住電機時,方可拆卸最后一條螺栓,以免電機在未固定的情況下松脫砸傷作業(yè)人員,挖掘機司機拆卸推壓抱閘閘瓦、抱閘安全護罩,露出電機軸頭齒輪即可。

(3)機長現(xiàn)場監(jiān)督起重工更換電機后,維修司機1人進大臂孔穿螺絲,1人在二車平臺上遞螺絲,并調(diào)整電機頂絲,調(diào)整電機與抱閘間隙,保證齒輪頂間隙≤4 mm,調(diào)整好并緊固螺栓。

(4)安裝閘瓦,調(diào)整閘瓦間隙均勻,安裝好風(fēng)機,緊固地腳,并且電機接線。

(5)安裝完畢后,電工調(diào)試挖掘機,確認(rèn)正常后離開。

2.9 挖掘機更換回轉(zhuǎn)電機檢修作業(yè)標(biāo)準(zhǔn)

(1)將挖掘機退出掌子面15 m以外(或高邊坡30 m外)鏟斗落地后停機后,斷開磁力站全部開關(guān),(夜間保留照明),掛禁止送電牌。

(2)挖掘機司機拆卸房頂掛鉤螺栓、房頂螺栓、回轉(zhuǎn)風(fēng)機、電源線、回轉(zhuǎn)抱閘銷子,拆開抱閘總成基礎(chǔ)地腳,電機地腳。

(3)起重工吊出房頂及抱閘架子、電機,挖掘機司機檢查大、小齒輪磨損和潤滑情況。

(4)更換回轉(zhuǎn)電動機,在吊起電機離減速箱0.5 m時,司機負(fù)責(zé)回轉(zhuǎn)電機軸頭齒輪雜物清理與潤滑,抹好黃油后,再進行安裝。

(5)緊固電機地腳、抱閘地腳,穿抱閘銷子,接風(fēng)管,電工接電源線,安裝風(fēng)機后試車,試車正常后整理工具,清理現(xiàn)場。

2.10 挖掘機更換行走電機檢修作業(yè)標(biāo)準(zhǔn)

(1)將挖掘機運行到平坦地方,鏟斗落地,如遇斜坡,挖掘機軌板下應(yīng)打堰石,利用走臺孔掛好倒鏈。斷開磁力站全部開關(guān)(夜間保留照明),并懸掛“正在檢修、嚴(yán)禁送電”警示牌。

(2)挖掘機司機拆卸行走聯(lián)軸器配合螺栓、行走抱閘上下閘瓦、行走電機地腳螺栓、其中兩條螺栓后經(jīng)起重工用導(dǎo)鏈及專用鋼絲繩,栓吊好電機后,再拆卸另外兩條螺栓。

(3)電工拆卸電源線,起重工指揮吊車,并且用導(dǎo)鏈配合吊出行走電機。

(4)待起重工將電機復(fù)位后,安裝聯(lián)軸器,調(diào)整減速機和電機聯(lián)軸器同軸度,緊固電機地腳后摘取鋼絲繩,拆卸導(dǎo)鏈,安裝聯(lián)軸器螺栓,電工接電源線,調(diào)試挖掘機正常后,整理工具,清理現(xiàn)場。

2.11 挖掘機更換提升電機檢修作業(yè)標(biāo)準(zhǔn)

(1)挖掘機司機指揮挖掘機運行到平坦地方,電機正對開闊平坦地方,并放下鏟斗,鏟斗著地后停機。如WK-4B型挖掘機可先拆卸房頂螺栓,以備直接吊出。

(2)打開電機出口小門,司機斷開磁力站全部電源開關(guān),斷開高壓隔離開關(guān),斷開跌落保險,摘下電纜線,并懸掛“正在檢修、嚴(yán)禁送電”警示牌。電工拆卸提升電機電源線,挖掘機司機拆卸電機地腳螺絲,拆卸聯(lián)軸器傳動護罩,拆卸膠木棒擋圈,拆卸膠木棒(膠木棒直徑磨損大于5 mm需要更換)。

(3)起重工指揮吊車,吊出提升電機,挖掘機司機監(jiān)護,防止撞壞出口小門及房頂,更換新行走電機后,調(diào)整減速機與電機中心線,找正,緊固地腳,安裝聯(lián)軸器膠木棒和擋圈,檢查工具或備件,是否掉入環(huán)軌或高壓集電環(huán)內(nèi)部,以免造成電擊傷害,安裝聯(lián)軸器傳動護罩,起重機起吊加蓋房頂,挖掘機機房內(nèi)人員撤離,待蓋好機房房頂后再緊固螺栓。

(4)電工接好電源線,司機按停送電標(biāo)準(zhǔn)送電試車,試車確認(rèn)正常后,整理工具,清理現(xiàn)場。

2.12 挖掘機調(diào)整拉門鏈條維護作業(yè)標(biāo)準(zhǔn)

(1)挖掘機鏟斗裝少量巖石,確認(rèn)回轉(zhuǎn)半徑無人后,轉(zhuǎn)到無石塊滾落砸傷危險的安全地帶。

(2)鏟斗落地后,最大限度推出鏟斗,打開斗底門利用巖石將斗底門和鏟斗自然分開,并確認(rèn)斗底門和鏟斗支撐牢固,停主機電源后,斷開磁力站所有空氣開關(guān)(夜間保留照明)。

(3)將鏈條連接螺栓松開,解開鏈條重新連接。

圖1 礦用挖掘機檢修作業(yè)

3 結(jié)語

礦用挖掘機是礦山采掘及鏟裝的核心設(shè)備,檢修維護工人每次對挖掘機進行標(biāo)準(zhǔn)檢修、精心點檢、定期維護,降低了挖掘機檢修故障和采掘成本,延長關(guān)鍵部件(如斗齒、齒輪、鏟桿及鋼絲繩等)使用壽命；如因檢修維護人員,不按照標(biāo)準(zhǔn)檢修、點檢缺失、加油不及時,造成挖掘機故障擴大,關(guān)鍵部件壽命縮短,按照檢修維護標(biāo)準(zhǔn)考核檢修工人；另外由于挖掘機司機野蠻操作、過載使用,造成挖掘機斗齒或鋼絲繩斷裂,鏟桿及齒輪開裂,按照采掘操作標(biāo)準(zhǔn)嚴(yán)肅考核操作人員；如因挖掘機點檢質(zhì)量、點檢內(nèi)容缺失、點檢不真實等原因造成挖掘機故障,按照點檢管理制度考核檢修維護及點檢人員；通過對挖掘機檢修維護標(biāo)準(zhǔn)研究與應(yīng)用,提高挖掘機采掘效率,消除操作故障,杜絕挖掘機過載及檢修維護人身傷害事故發(fā)生,減少重復(fù)性檢修,降低檢修維護費用和運行成本,延長挖掘機關(guān)鍵備件使用壽命。