＊胡芳周 武義忠 何志遠(yuǎn)

（中煤平朔集團(tuán)有限公司 山西 036000）

P&H2800XPB挖掘機(jī)是用于采礦作業(yè)的新型大型采礦機(jī)械，它可與220噸至363噸的自卸卡車配合使用，適用于年產(chǎn)量超過2000萬噸的大型露天礦的巖石剝離、提取和材料裝載作業(yè)。

為了滿足國內(nèi)外露天礦山開采裝備大型化的發(fā)展潮流，在過去幾十年間，該項(xiàng)目匯集了大型礦用挖掘機(jī)在制造和設(shè)計(jì)方面的成功和失敗經(jīng)驗(yàn)，并對(duì)現(xiàn)有的礦用挖掘機(jī)系列進(jìn)行了開發(fā)。借鑒國內(nèi)外最先進(jìn)的開發(fā)和生產(chǎn)技術(shù)，采用最先進(jìn)的技術(shù)手段、方法、標(biāo)準(zhǔn)、材料處理方法和工藝流程，結(jié)合成熟的PLC控制技術(shù)和先進(jìn)的交流變頻驅(qū)動(dòng)技術(shù)。

開發(fā)出一種新型大型電機(jī)驅(qū)動(dòng)礦用挖掘機(jī)。這是一種大型齒輪齒條式挖掘機(jī)，大大提高了產(chǎn)品的技術(shù)水平和可靠性，具有較高的性價(jià)比，可滿足國內(nèi)外露天礦用戶的需求。

礦用機(jī)械挖掘機(jī)有五個(gè)主要驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)—提升、推壓、回轉(zhuǎn)、行走和鏟斗，通過使這五個(gè)主要驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)相互配合，挖掘機(jī)可以進(jìn)行目標(biāo)切割（推動(dòng)）、鏟斗裝載（提升）、轉(zhuǎn)運(yùn)（回轉(zhuǎn)）、卸載（鏟斗運(yùn)作）、深挖（移動(dòng)）和其他操作。它們工作的時(shí)候，相互協(xié)調(diào)配合，可實(shí)現(xiàn)的挖掘目標(biāo)有：大幅提高工作效率、大幅擴(kuò)展挖掘機(jī)的工作范圍、大容量鏟斗、降低易損件及主要結(jié)構(gòu)件的故障率、延遲使用壽命、提升維護(hù)便攜性。礦用挖掘機(jī)的電氣部件主要有：電源、高壓開關(guān)柜、高壓集電器、主輔變壓器、避雷系統(tǒng)、變頻控制電機(jī)、變頻控制器、限位照明等裝置構(gòu)成。礦用挖掘機(jī)的機(jī)械部件主要有：鏟斗、提升臂、開閉機(jī)構(gòu)、回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)、提升機(jī)構(gòu)、潤(rùn)滑系統(tǒng)等裝置和其他關(guān)鍵部件。

本文提供了集中和手動(dòng)潤(rùn)滑的干油潤(rùn)滑方法，飛濺潤(rùn)滑和稀油油池潤(rùn)滑這兩種方法在減速箱內(nèi)齒輪中采用。氣路系統(tǒng)配有空氣干燥裝置，以確保在寒冷天氣下正常運(yùn)行。在機(jī)艙的左側(cè)和右側(cè)，配有互鎖開關(guān)和登機(jī)梯，方便操作員進(jìn)出。除了安裝在駕駛室后部配重箱內(nèi)的高壓柜、主變壓器、輔助變壓器和輔助柜外，其他的精密電氣控制柜都安裝在了右側(cè)行走平臺(tái)的中央，并配有特殊散熱風(fēng)機(jī)和單獨(dú)的隔間，用于保護(hù)裝置和散熱。

1.P&H2800XPB電鏟鏟斗情況

本文使用的挖掘機(jī)鏟斗型號(hào)為P&H2800XPB，標(biāo)準(zhǔn)容量為35.2m3，帶有焊接耐磨鋼板。鏟斗斗體可接受現(xiàn)場(chǎng)維修，如焊接操作規(guī)范，焊接后可實(shí)現(xiàn)優(yōu)良的斗體性能。一般鏟斗大都配有八個(gè)鏟斗防護(hù)裝置及整體斗齒，防護(hù)裝置組成部件主要有：斗唇角、側(cè)護(hù)套、斗唇中央護(hù)套、耐磨鋼防護(hù)設(shè)備等部件組成。斗齒的組成部件主要有：楔子、斗齒、銷軸或“C”型卡板。這些部件通過連接機(jī)構(gòu)相互協(xié)作和依存。鏟斗斗唇跟斗齒的裝配精度越高越有利于降低鏟斗的維修成本，如果斗齒與斗唇裝配過程中過盈值過高則容易降低斗齒的束縛力進(jìn)而產(chǎn)生松動(dòng)現(xiàn)象，這樣就極易損壞斗齒與斗唇的接觸面，致使斗齒超前實(shí)效。挖巖鏟斗斗齒的材料、結(jié)構(gòu)及規(guī)格外形的合理選擇，保證了鏟斗的高強(qiáng)度、高耐磨、長(zhǎng)使用壽命，滿足特殊工作環(huán)境的要求。鏟斗的工作環(huán)境及所挖材料的堅(jiān)硬程度決定了鏟斗的工作壽命。比如，同樣的斗齒可以用在銅礦石上幾個(gè)星期，而用在鐵礦石上卻只有8個(gè)小時(shí)。

圖1 斗齒組件

鏟斗的前唇及側(cè)唇在使用過程中非常容易磨損，因此在設(shè)計(jì)中為了提升更換維護(hù)的便攜性將斗唇側(cè)護(hù)套分成了上中下三部分組成，斗唇護(hù)套的連接機(jī)構(gòu)有“銷軸-插銷式”和“C”型卡板組成。在使用中如果斗唇防磨套磨損量超過允許值時(shí)就必須更換，在更換斗唇防磨套的同時(shí)也需要將護(hù)套連接、鎖緊裝置（包括楔子、“C”型卡板等）一起更換。

2.改造原因

針對(duì)日常維修和監(jiān)測(cè)P&H2800XPB電鏟鏟斗系統(tǒng)中斗唇運(yùn)行，得出由于電鏟工作期間斗唇部件需要承載極強(qiáng)的工作沖擊力，電鏟日復(fù)一日的高強(qiáng)度工作，設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)導(dǎo)致大牙和護(hù)套部件出現(xiàn)不同程度的疲勞磨損，在挖運(yùn)物料過程中，會(huì)造成護(hù)套尖端受力，上部受力時(shí)牙銷起到較好的銜接作用；而下部受力時(shí)沒有牙銷的銜接作用，會(huì)造成護(hù)套向上變形，進(jìn)而形成護(hù)套的掉落。運(yùn)行時(shí)間一長(zhǎng)，則生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)必須進(jìn)行更換，頻繁性更換造成人力成本的增加，相應(yīng)地增加了安全風(fēng)險(xiǎn)；而目前原廠件價(jià)格明顯偏高，導(dǎo)致設(shè)備維修成本增加，還會(huì)出現(xiàn)，先期計(jì)劃的訂單，無法按期發(fā)貨的情況，備件的非正常到貨嚴(yán)重制約了現(xiàn)場(chǎng)生產(chǎn)，且維修生產(chǎn)成本較高。

在挖掘過程中，只有斗體的底部、兩側(cè)中下部分會(huì)受到磨損，上部基本不會(huì)受到磨損。按此特點(diǎn)設(shè)計(jì)護(hù)套的尺寸，延伸護(hù)套下端，使其與上端平齊，在挖運(yùn)物料過程中，護(hù)套尖端受力，使得上部和下部受力時(shí)牙銷能夠發(fā)揮較好的銜接作用，以此來充分發(fā)揮護(hù)套銷的銜接作用，防止護(hù)套會(huì)向上變形。通過對(duì)同類型產(chǎn)品（大牙）的使用情況應(yīng)用的跟蹤，提出對(duì)斗唇護(hù)套進(jìn)行技術(shù)改造，將極大減少更換大牙和護(hù)套的數(shù)量，工作量和維修成本將大大降低[1]。

3.改造技術(shù)方案

目前，國內(nèi)同行業(yè)同類型大型挖掘機(jī)設(shè)備中，還沒有使用該項(xiàng)試制的護(hù)套。平朔公司建礦以來，電鏟鏟斗大修都是使用進(jìn)口或國產(chǎn)耐磨板，耐磨性相對(duì)較差，而且不適合坑下的作業(yè)環(huán)境，使用周期短，維修成本增加；為此，安家?guī)X電鏟車間群策群力、集思廣議，通過試制改造后的護(hù)套，工作量將大大降低，這保證了電動(dòng)挖掘機(jī)設(shè)備的正常維護(hù)工期，間接提高了電動(dòng)挖掘機(jī)的經(jīng)濟(jì)效益。

(1)改造的思路

針對(duì)上述問題，露天設(shè)備維修中心安家?guī)X電鏟車間，經(jīng)過比對(duì)同類型電鏟設(shè)備的大牙部件，發(fā)現(xiàn)電鏟鏟斗部件改造后的護(hù)套裝置配合也很合理，承沖擊性穩(wěn)定，運(yùn)行效果良好。通過對(duì)同類型產(chǎn)品大牙的牙銷安裝和使用情況應(yīng)用的跟蹤，發(fā)現(xiàn)大牙銷的銜接作用較強(qiáng)；同理，提出對(duì)斗唇護(hù)套進(jìn)行技術(shù)改造，將極大減少更換護(hù)套的數(shù)量，工作量和維修成本將大大降低。本次改進(jìn)的特點(diǎn)：第一，延伸護(hù)套下端，使其與上端平齊，以此來充分發(fā)揮護(hù)套銷的銜接作用；第二，延伸的下端將對(duì)斗唇下部有良好的防護(hù)作用。斗唇裝置改造后效果如圖2所示。

圖2 斗唇裝置系統(tǒng)組成

圖3 系統(tǒng)整體效果圖

(2)設(shè)計(jì)主要參數(shù)

此方法改進(jìn)后，對(duì)鏟斗下部有防護(hù)作用；通過卡板、直銷固定中部護(hù)套，護(hù)套安裝后更加牢固，護(hù)套錯(cuò)位機(jī)率下降，降低護(hù)套脫落機(jī)率，有效保護(hù)鏟斗，延長(zhǎng)使用時(shí)間。

(3)配件組成及工作流程

配件組成：楔子、“C”型卡板和支撐件。設(shè)計(jì)護(hù)套的尺寸，延伸護(hù)套下端，使其與上端平齊，在挖運(yùn)物料過程中，護(hù)套尖端受力，使得上部和下部受力時(shí)牙銷能夠發(fā)揮較好的銜接作用，以此來充分發(fā)揮護(hù)套銷的銜接作用，防止護(hù)套會(huì)向上變形[2]。

表1 斗唇裝置系統(tǒng)配件組成

4.改造后達(dá)到的效果

P&H2800XPB電鏟逐步使用試制的護(hù)套部件，試制部件投入后設(shè)備穩(wěn)定運(yùn)行，電鏟鏟斗斗唇配合合理，在此基礎(chǔ)上極大地降低設(shè)備維修成本。試制的護(hù)套部件能達(dá)到預(yù)期的性能參數(shù)，能有效地服務(wù)設(shè)備正常周期。本研究完成后，將有效避免電鏟設(shè)備因護(hù)套和大牙的待件停工和整體更換斗唇現(xiàn)象的發(fā)生。

跟蹤車間全年坑下電鏟更換護(hù)套的更換記錄顯示（半年，7臺(tái)鏟），原來安裝護(hù)套數(shù)量為49件，半年共更換147個(gè)護(hù)套，費(fèi)用總計(jì)43.37萬元；而更換一個(gè)護(hù)套所需的時(shí)間約為15分鐘，共計(jì)時(shí)間為2205分鐘（在此期間所形成的人工費(fèi)約為0.28萬元）。以上費(fèi)用合計(jì)為58.11萬元。

而后期換成試制的護(hù)套部件，不需要頻繁更換，將極大縮短維修時(shí)間，保障維修安全；試制的護(hù)套（每臺(tái)鏟安裝7個(gè)護(hù)套）平均價(jià)為5000元/個(gè)，共計(jì)3.5萬元，平均每半年更換1次，共需投入24.5萬元。這樣設(shè)備保守估計(jì)能多創(chuàng)造33.61萬元，這樣下來每年多創(chuàng)造預(yù)計(jì)67.22萬元經(jīng)濟(jì)效益，且能大大降低人力成本，減少安全風(fēng)險(xiǎn)。因此，試制的護(hù)套部件能有效節(jié)約維修成本，優(yōu)化設(shè)備經(jīng)濟(jì)效益。

5.結(jié)論

礦用挖掘機(jī)是露天礦產(chǎn)采礦中使用最多的一種挖掘機(jī)，其斗齒在采礦過程中與礦物等物料直接接觸，在巨大的沖擊載荷下，斗齒經(jīng)常出現(xiàn)磨損、斷裂、脫落等失效現(xiàn)象。出現(xiàn)故障的斗齒，連同礦石和其他物料一同進(jìn)入了破碎機(jī)，將導(dǎo)致破碎機(jī)的失效，造成巨大的經(jīng)濟(jì)損失。針對(duì)這一問題，因其惡劣的作業(yè)環(huán)境和作業(yè)條件，選擇適當(dāng)?shù)谋O(jiān)控設(shè)備，按照系統(tǒng)的工作要求，對(duì)整個(gè)測(cè)試系統(tǒng)的進(jìn)行了總體設(shè)計(jì)。目前，車間經(jīng)過與相關(guān)車間和廠家進(jìn)行研討，已經(jīng)掌握了其優(yōu)化、改造的技術(shù)基礎(chǔ)，具備改造的基礎(chǔ)條件，可以針對(duì)性地推廣使用，目前車間對(duì)P&H2800XPB電鏟所有設(shè)備進(jìn)行裝配試制的護(hù)套部件。

試制的護(hù)套部件運(yùn)行穩(wěn)定、結(jié)構(gòu)合理、耐用性強(qiáng)，減少了維修成本和采購的不確定性，能保證現(xiàn)場(chǎng)電鏟鏟斗組裝如期完成，且現(xiàn)場(chǎng)很少需要更換護(hù)套，進(jìn)而相應(yīng)地減少了大牙和斗唇的磨損；且護(hù)套的使用周期約3000小時(shí)；同類型設(shè)備極具推廣價(jià)值。通過試制改造后的護(hù)套，工作量將大大降低，這確保了電動(dòng)挖掘機(jī)設(shè)備的正常維護(hù)工期，間接提高了電動(dòng)挖掘機(jī)的經(jīng)濟(jì)效益。