采煤机卧底不到位的原因分析及解决方法.pdf

引言 同煤鄂尔多斯色连一矿采煤机从 2019 年 3 月中旬正式开采以来，发现采煤机在机头处卧底不 足， 有漂溜现象， 需多次强制卧底或人工清理， 影响 生产进度。经认真排查后，发现煤机油缸有 3070 mm 行程退不到位。为了解决这一问题， 技术人员在 现场进行了详细的勘察并给出了多种方案。最终通 过详细的分析解决了这一问题。 1原因分析及解决方案 油缸与牵引铰接处易囤积黏性较高的煤岩泥， 并不易脱落， 经油缸端面密封盖挤压后， 形成 “限位 套” ， 造成回拉受阻， 见图 1。 经清理后， 再次卧底， 间隙不足 1 cm， 符合设计 要求， 如图 2。 通过清理该处煤泥， 油缸顺利归位， 因此可以在 该处增加保护罩， 这样能有效减少煤泥堆积， 但因油 缸为活动单元，无法实现护罩在油缸全部行程中阻 止煤泥侵入油缸运行空隙，所以这种方法并不能完 全避免该问题。 使用保护罩存在的问题保护罩与牵引壳体的 连接， 如用螺纹连接， 需在壳体加工螺纹孔， 但用焊 接， 将无法清理堆积的煤泥。 此处需要的是经常性的清理。人员在煤壁侧经 常清理是不安全的，需要找到一种方便快捷的方式 完成油缸 “限位套” 的清理， 或者使用其他方式避免 对油缸堆积煤泥的清理。经过技术人员分析可以调 整油缸的安装方向。 调整油缸安装方向， 即改倒装为正装， 并将活塞 杆耳朵处倒角。这样可以改变油缸在回程时油缸杆 的运行位置， 提高活塞杆的高度。 在整个油缸伸缩过 程中， 油缸的导向套处均处于上下摆动的过程中， 增 加煤泥在油缸上的附着难度从而减少煤泥在油缸处 的堆积， 如图 3。 调整油缸安装方向存在的问题 1） 活塞杆完全暴露。 掉落的矸石容易砸伤、 刮伤 活塞杆的镀铬层， 使油缸在行程过程中损坏密封圈。 长时间运行还会导致油缸窜液减少油缸的工作阻 力。 矸石和煤炭甚至挤压活塞杆使其变形， 导致油缸 失效损坏。使用该方案同时会减少油缸密封圈的使 用寿命。 采煤机卧底不到位的原因分析及解决方法 边越 （同煤集团机电管理处， 山西大同037003） 摘要 从油缸铰接、 摇臂行星、 原始配套装置、 滚筒等方面对高黏度煤层采煤机卧底不到位的原因及解决方案 进行了多角度的分析。经过对现场的仔细观察及结合采煤机运行原理提出切实可行的方案， 对采煤机卧底不到 为的问题有借鉴意义。 关键词 采煤机卧底维护 中图分类号 TD421文献标识码 A文章编号 1003-773X （2020） 06-0279-03 收稿日期 2020-04-16 作者简介 边越 （1985） ， 男， 本科， 毕业于北京理工大学， 工程 师， 从事矿山机械的研究。 DOI10.16525/14-1134/th.2020.06.121 总第 206 期 2020 年第6 期 机械管理开发 MECHANICALMANAGEMENTANDDEVELOPMENT Total 206 No.6， 2020 图 1煤泥构成的 “限位套” 图 2清理后油缸归位 图 3油缸连接头 经验交流 第 35 卷 机械管理开发 jxglkfbjb 2） 因进出油口位置变化， 下油口成为上油口为 了减少跌落的煤炭对油缸油口的损伤，同时避免油 缸和摇臂机体的物理干涉。 油缸需重新设计制造， 这 样会导致该种机型的采煤机的油缸成为特殊备件， 增加备品备件的投入，同时该位置的油缸因工况特 殊需要的备件数量也比通用设备更多。 3） 煤机从未使用过油缸正装方式， 可能存在不 确定性因素。 比如改变摇臂上下运行的稳定性。 正装 这种方式能否避开机械自锁是需要实验才能确定 的。 正装后油缸的载荷情况发生了变化， 由杆受力变 为了缸受力，实验需验证油缸在这种受力情况下能 否承受载荷， 运行寿命是否会受到影响。 煤机在无牵引速度强制卧底时， 油缸退不到底。 此油缸缸径 280 mm， 活塞杆外径 160 mm， 在 20 MPa 工作压力时， 推力为 830.5 kN， 拉力为 428.6 kN， 在 油缸有 35 cm 未退回的工况下， 油缸拉力在行星头 处的切向分力约 100 kN，折合滚筒及摇臂自重， 再 累计滚筒的截割反力，最终行星头处受下压合力不 超 16 t， 不足以挤碎已被压紧的煤， 如图 4。 解决办法 在机头卧不动时给予反向牵引， 行走 1 m 后， 再切换牵引方向， 整个动作过程需持续按下 摇臂下降按钮。这种方法需要采煤机司机有娴熟的 操作技巧。实用性较高。 刮板机销轨顶面距地面高度在配套图中为 565 mm， 因在现场无法实测此距离， 故将销轨高度换算 到距中板距离为 370 mm，现场实测此距离为 405 mm， 考虑到一定磨损量 5 mm， 实际高度高于配套图 30 mm。对采煤机行走机构及平板滑靴寿命有影响， 同时理论上减小卧底量 30 mm。 解决方案已将问题反馈刮板机厂家，经过咨 询，刮板机在出厂时在满足采煤机卧底量合格的情 况下对刮板机的机身进行了加厚、 加强， 导致采煤机 与刮板机配合时有所上移。对于采煤机滚筒在采煤 过程中的卧底量有一定影响但不是主要的影响因 素。该型采煤机与刮板机的配套已在多个工作面使 用， 并未出现滚筒卧底量小的情况。 综采设备整体向机头或机尾窜动是采煤过程中 经常出现的现象，对头尾巷处采煤机的卧底量有较 大影响。配套图纸上刮板机的理论位置与工作面实 际工作位置有一定的出入。 为了弥补这一出入， 刮板 机一般会配备调节溜槽。具体使用需要根据工作面 的实际情况确定。 经过工作面实测， 刮板机机头链轮 中心距顺槽内帮约 3 300 mm， 配套图中对应该尺寸 为 4 050 mm， 即机头向工作面内窜动 750 mm。刮板 机采用交叉侧卸形式， 故转载槽邦距内帮距离由 1 412 mm 减小为 662 mm， 在此工况下， 滚筒中心到转载槽 帮需 1 m 的安全距离， 影响卧底量约 70 mm。该影响 程度较大， 需要采取措施提高采煤机的卧底量。 解决方案经过计算分析机头处可增加 500750 mm 调节槽， 让机头复位提高采煤机在机头 处的卧底量， 调节槽为标准件从库房调用方便可靠； 另可在推进作业中逐步找回，控制机头链轮中心到 内邦距离不小于 3 600 mm， 使用该方法投入小但不 能根本上解决机头卧底量不足的问题。 采煤机调高油缸的杆与导向套之间存在一定的 间隙，密封圈在此间隙内受到挤压存在一定的变形 量， 虽然很小但是也存在径向位移， 如图 5 所示。 当油缸受到径向力时，推移杆和导向套的相对 位置发生微小变形。推移杆会在密封圈的弹性范围 内运动，当推移杆的外部载荷的合力落在推移杆与 密封圈的摩擦锥内部时， 推移杆的位置就会被锁死。 无论推移油缸施加多大的收缩载荷，油缸都会被锁 死。油缸锁死示意图如图 6 所示。 解决方法在不改变现有油缸的情况下可以通 过改变油缸外部受力情况使油缸所受的合外力的方 向改变。 比如改变摇臂的质量， 可以通过改变截割滚 图 4滚筒向下挤压下方煤 图 5油缸配合示意图 图 6油缸锁死示意图 间隙 间隙 挤压点 挤压点 280 2020 年第 6 期 图 8采煤机摇臂角度与油缸间隙 筒的大小达到目的。 或者使油缸正装， 改变油缸的受 力位置。 改变油缸的内部结构， 比如更换油缸与推移 杆之间的密封圈的材质改变摩擦锥的形状。新制油 缸，调整杆与油缸之间的密封间隙改变摩擦锥的形 状。对油缸进行大修， 使用新的配合精度。 2其他解决采煤机卧底不到位的方法 逆时针调节蓝色顶针，可增加油缸受冲击时的 卸载打开压力， 增大自锁力。提高油缸收缩力度， 在 有少量煤泥堆积的情况下，油缸可将煤泥自行挤压 掉落， 减少人员清理次数， 提高设备开机率， 保证安 全生产， 见图 7。 从配套图抓取数据， 用直径 椎1 800 mm 滚筒情 形下， 卧底能力 中部为 401 mm、 机头为 240 mm、 机 尾为 160 mm。 从数据上看， 卧底量虽不大， 但可满足 正常生产。但实际工况中， 如上述分析， 煤岩泥、 浮 煤、 窜头等因素均对卧底产生负影响。 其中， 浮煤、 窜 头等影响可通过开采工艺控制避免，而煤岩泥需人 工清理， 如图 8 所示， 油缸在不能完全复位 （油缸最 短时 1 270 mm） 时对卧底会产生影响。 由图 8 可见， 当油缸有 50 mm 退不回时， 头尾 将完全丧失卧底能力。 如果每刀都要人工清理， 绝不 是合理的解决办法。 据生产单位提出的建议， 增加滚 筒直径到 椎2 000 mm， 从设计角度看， 该采煤机滚筒 转速为 33 r/min，对应 椎2 000 mm 的滚筒线速度为 3.5 m/s， 属合理区间， 可行。 根据观察， 如果在滚筒直 径增大， 卧底量增加 100 mm 的情况下， 让卧底量保 有一定的余量，可让每刀或几刀清理一次煤岩泥延 长到每班或每天清理一次。 在此工作面的开采过程中发现，煤炭中岩石成 分的黏度较大。 在后续对煤炭的洗选过程中， 煤泥经 常将震动筛的筛缝堵塞。降低煤泥的黏度最好的方 法就是增加煤泥的含水量。 在油缸根部增加外喷雾喷头。在不干涉摇臂运 行的位置布设喷雾管路。喷头对油缸根部进行不间 断地喷水作业，使粘黏于油缸根部限制油缸行程的 煤泥在没有固着前自行脱落。同时减小油缸的表面 阻力， 使油缸更容易收缩。 使用外喷雾管路可以有效降低人员的维护工 作。减少人员在采煤机煤壁侧的停留时间可保证检 修人员的人身安全。提高设备的开机率可保证生产 正常运行。 3应用效果 该工作面采煤机经过多方案综合治理，采煤机 卧底量显著提高， 能够满足生产需要， 减少了人员维 护时间， 调高了开机率， 保证了生产。每班减少人员 投入 1 人， 提高开机时间约 1 h。 4推广应用前景 工作面煤泥黏性大的问题导致采煤机卧底量 不足， 增加了人员和维护成本， 降低了设备的开机 率。经过对系统分析后采用逐个击破的方法， 现设 备已经正常使用。该方案在类似情况下有推广应用 的价值。 （编辑 赵婧） Cause Analysis and Solution of Undercover of Shearer Bian Yue （Datong Coal Mine Group, Datong Shanxi 037003） Abstract From the oil cylinder hinge, rocker planet, original supporting device, drum and other aspects of high viscosity coal seam shearer undercover not in place and the solution of multi-angle analysis. After careful observation of the site and the operation principle of shearer, a practical scheme is put forward for reference to the problem that shearer is not undercover. Key words shearer; undercover; maintenance 图 7油缸平衡阀结构 摒紧螺母 调压螺钉 8-1油缸 30 mm 间隙 14.4912.36 边越 采煤机卧底不到位的原因分析及解决方法 8-2油缸 50 mm 间隙 281