王耀國
(國能準能集團黑岱溝露天煤礦, 內(nèi)蒙古 鄂爾多斯 010300)
礦用電鏟是煤礦開采中最主要的機械設(shè)備,也稱為機械式挖掘機,其是由鋼索滑輪、鏈條、齒輪等組成,主要任務(wù)是對露天礦山進行電鏟,包括附著在露天礦山表面的礦物、爆破之后所有的巖石、砂石、覆土等。當電鏟挖掘作業(yè)結(jié)束后,由于回轉(zhuǎn)機構(gòu)所提供的驅(qū)動力,就會使鏟斗移動,使其移動到運輸車輛的車頭頂部,繼而開斗系統(tǒng)會把鏟斗的斗底打開,此時,由于重力對物料的作用,就會使物料下滑,并滑到下方的車斗中。所以,在電鏟作業(yè)時,最關(guān)鍵的功能就是開斗系統(tǒng),基于以上問題,針對電鏟開斗系統(tǒng)進行改進優(yōu)化并展開分析。
電鏟開斗系統(tǒng)中,頭桿與鞍座的滑輪之上的鋼絲繩會由于卷揚機來實施纏繞,并且卷揚機是由于開斗的直流電動機來進行驅(qū)動,不僅會拉動斗栓,而且對斗底進行解鎖,使開斗功能得以實現(xiàn)。卸料結(jié)束之后,由于重力對斗底的作用,斗底實現(xiàn)自動閉鎖功能,然后再進入到接下來的循環(huán)工作中,圖1 為原開斗系統(tǒng)圖。
圖1 原開斗系統(tǒng)
開斗系統(tǒng)的優(yōu)點是易調(diào)節(jié)、結(jié)構(gòu)比較簡單,但是在礦山開采中由于工作條件非常惡劣,其中物料與礦石特性較為復雜,導致在實施挖掘時斗栓被卡住,需要將電機的輸出扭矩提高,同時造成在開斗瞬間沖擊載荷較大,對鋼絲繩的使用壽命有很大的影響。除此之外,鋼絲繩會和斗底的杠桿一端進行連接,斗底所處的條件就是經(jīng)常與礦石塊進行撞擊與摩擦,對繩頭處磨損嚴重,甚至斷裂,降低了鋼絲繩的運行壽命。在有比較大的受力時,由于沖擊載荷對鋼絲繩的作用力,就會使鋼絲繩在瞬間發(fā)生斷裂,對操作人員與設(shè)備的安全造成威脅[1-2]。與此同時,在停止開斗時,直流電動機的扭矩與電流會由變阻器進行改變,使鋼絲繩所具有的張緊力得到控制,可在這時,變阻器會讓電能發(fā)熱而產(chǎn)生損耗,導致能量被損失掉。所以,怎樣確保能耗的下降、提高鋼絲繩運行壽命、提高成功開斗的概率是急需解決的問題。
經(jīng)過把現(xiàn)場的實際工況和多次論證結(jié)合起來,以之前的開斗系統(tǒng)為基礎(chǔ),新型的電鏟開斗系統(tǒng)被研發(fā)出來,直流電機與直流的調(diào)速器是新型的電鏟開斗系統(tǒng)的動力系統(tǒng),電機扭矩就被直流電控系統(tǒng)所準確控制,使準確控制鋼絲繩所具有的張緊力得以實現(xiàn),避免有突發(fā)狀況出現(xiàn)在開斗中,給設(shè)備與人員的安全提供了保證。就機械傳統(tǒng)系統(tǒng)而言,開斗力的放大是由杠桿結(jié)構(gòu)所實現(xiàn)的,使系統(tǒng)所承受的力得以改善,金屬鏈條會把斗底杠桿與杠桿機構(gòu)連接起來,并對其拉力進行傳遞,就是當斗底板的杠桿的工況比較惡劣時,鋼絲繩的運行壽命要低于鏈條[3-4]。旋轉(zhuǎn)環(huán)與套環(huán)會把一級杠桿和鋼絲繩連接起來,降低鋼絲繩的折彎、扭轉(zhuǎn)與磨損,其接頭運行壽命得到延長。下頁圖2、圖3 分別為新型開斗機械傳動系統(tǒng)示意圖。
圖3 開斗機械傳動系統(tǒng)示意圖
從下頁圖2 中能夠看出,在把開斗系統(tǒng)進行改造之后,其動力源為380 V 50 Hz 三相交流輸入電源,直流電機所產(chǎn)生的磁場和電樞所需要的電源會由變流器來提供,繼而在對輸出電流進行控制,并且是經(jīng)過對直流調(diào)速器的控制來實現(xiàn)的,然后在控制其扭矩,然后使在工況比較復雜時的小扭矩與大扭矩得以實現(xiàn)[5-6]。
從圖3 中能夠看出,機械傳動中卷筒被減速機所驅(qū)動,使直流電機收、放鋼絲繩。在鋼絲繩從導向滑輪上繞過之后,旋轉(zhuǎn)環(huán)繩夾套環(huán)在連接之后,在把鋼絲繩和一級杠桿連接起來。金屬鏈條會把斗底杠桿和一級杠桿連接起來。經(jīng)過上面對連接結(jié)構(gòu)的講述,在開斗作業(yè)被開斗系統(tǒng)進行執(zhí)行之后,經(jīng)過對直流調(diào)速器來進行控制,來增大輸出端此時的電流,增加直流電機的扭矩,使鋼絲繩承受的力更大,并且有開斗力作用到鋼絲繩中,在該力會被一級杠桿進行放大,然后該力會被斗底與鏈條進行又一次的放大,一直到拉出斗栓,打開與解鎖都底板,進而使開斗作業(yè)的更加高效與可靠[7-8]。
因為直流變速器被使用,在開斗沒有工作的情況時,能夠?qū)χ绷麟姍C所具有輸出扭矩進行控制,繼而控制作用于鋼絲繩中張緊力,使作業(yè)車輛不會由于鋼絲繩下垂而產(chǎn)生危險,而且鋼絲繩下垂是由于其本身的重力,能夠很好地避免發(fā)生突發(fā)的開斗,使附近設(shè)備與人員更加安全。兩級杠桿被使用時,使開斗上的鋼絲繩中的力下降,使鋼絲繩的期限延長;因為套環(huán)對鋼絲繩進行了固定,把鋼絲繩折成圓弧形,并且不會和套環(huán)有摩擦的消耗產(chǎn)生,鋼絲繩運行壽命得到延長;旋轉(zhuǎn)環(huán)被使用時,在開斗作業(yè)的過程中,旋轉(zhuǎn)環(huán)會把鋼絲繩所具有扭轉(zhuǎn)載荷進行釋放,延長鋼絲繩的運行壽命[9-10]。
2021 年年末,在某漏天礦對已優(yōu)化改造的電鏟進行了試驗,通過一個季度的檢驗,經(jīng)改造后的開斗系統(tǒng),克服了物料黏結(jié)、堅硬等問題,通暢的開斗使鋼絲繩使用壽命得到了延長,以下是新型電鏟開斗系統(tǒng)所具有的優(yōu)點:直流調(diào)速器的使用,能夠?qū)ζ渲绷麟姍C所具有的輸出扭矩進行控制,當工況是開斗時,開斗是有效的,當工況是非開斗時,能夠確保鋼絲繩始終是張緊的,不會發(fā)生突發(fā)開斗與下垂都,使設(shè)備與人員更加安全;兩級杠桿結(jié)構(gòu)使用時鏈條會對其進行連接,當開斗是有效的狀況時,作用于鋼絲繩的力會被二級杠桿所下降,把鏈條連接與鋼絲繩的運行壽命延長;旋轉(zhuǎn)環(huán)和套環(huán)結(jié)構(gòu)會把鋼絲繩進行連接,能夠?qū)︿摻z繩在扭轉(zhuǎn)、磨損與折彎時進行保護,使鋼絲繩的運行壽命得到延長;在調(diào)節(jié)力矩時,不需要電阻,節(jié)約了電能。