MG400/940-WD型采煤機調高油缸的優化設計

常文濤， 李春花

（兗礦集團機電設備制造廠，山東 鄒城 273500）

MG400/940-WD型采煤機調高油缸的優化設計

常文濤， 李春花

（兗礦集團機電設備制造廠，山東 鄒城 273500）

通過對MG400/940采煤機原調高油缸結構進行研究分析，結合礦井生產現場和使用人員反饋的信息情況，針對使用過程中調高油缸存在的缺陷，對MG400/940采煤機原調高油缸的結構進行了優化設計。

采煤機；調高油缸；優化設計

1 調高油缸的結構及工作原理

MG400/940-WD型采煤機原調高油缸的結構如圖1所示。

圖1 原MG400/940-WD型采煤機調高油缸結構圖

圖2 調高油缸受力示意圖

MG400/940-WD型采煤機調高油缸的工作原理為：當壓力油經單向閥進入油缸活塞腔，推動缸體移動，采煤機截割部升高，活塞桿腔的回油經換向閥回油池；當壓力油經液壓鎖進入油缸活塞桿腔，活塞腔的回油經換向閥口回油池，缸體縮回，采煤機截割部下降［1］。

2 MG400/940-WD型采煤機調高油缸問題分析

根據維修MG400/940-WD型采煤機配套的調高油缸時發現的問題及由生產單位反饋信息情況，并結合原調高油缸的結構，此調高油缸產生的問題如下：

（1）活塞桿、耳座之間的連接是通過M105×3的螺紋及φ20×40的定位銷定位，但是在使用過程中經常出現螺紋損壞，有時連同定位銷都被拉斷，因此需要經常更換調高油缸，費用昂貴，增大了原煤成本，限制了生產能力的發揮，同時也給安全生產帶來較大的隱患。

（2）活塞桿內部油管密封點過多，導致油缸故障點多，在出現內泄或外泄問題后查找故障費時費力，增大了維修工人的勞動強度，延長了維修工作時間，影響礦井的生產速度。

3 MG400/940-WD型采煤機調高油缸損壞的理論基礎

MG400/940-WD型采煤機在截割煤的過程中，要受到截割力、牽引力等的作用，從而使調高油缸在截割煤的過程中受到不斷的沖擊作用，其受力圖見圖2。其中，調高油缸近似為水平，即OB與OC夾角近似為90°。

由于截割臂在截割煤的過程中處于平衡狀態，即∑M0=0，F·OC·sinθ－Gy·OA·sinθ-Gg·OB·sinθ+Fj·OB＝0

得：F＝Gy·OA＋Gg·OB/OC-Fj·OB/（OC·sinθ）

式中，F-調高油缸對截割臂的推力；Gy-截割臂的自身重力；Gg-滾筒的重力；Fj-滾筒截割煤與牽引時的阻力；θ-截割臂的上擺角［2］。

由上式可得，當截割阻力Fj小于Gy+Gg的總和時，調高油缸承受的是壓應力；當截割阻力Fj大于Gy+Gg的總和時，調高油缸承受的是拉應力。由于我礦礦井的煤質硬度大約在3.5左右，而且煤層中間夾雜巖石，所以截割阻力Fj比較大，因而調高油缸承受較大的拉應力，從而在調高油缸工作時經常發生油缸與耳座螺紋損壞及內部竄液。

4 優化設計

通過以上對調高油缸頻繁損壞原因的分析，在不影響采煤機性能的前提下，從以下兩個方面對其結構進行改進：（1）從活塞桿和耳座的螺紋連接問題著手，對活塞桿進行改型設計，將活塞桿與耳座整體焊接加工，從根本上解決了螺紋斷裂的問題。（2）針對活塞桿內部油管密封點過多問題，將活塞桿內部鉆孔，直接導通油液，內部沒有導油管，從根本上解決了活塞桿內部密封點故障。這樣不但縮短了維修時間，而且降低了工人的勞動強度，能在最短時間內恢復生產。優化后的結構件見圖3。

5 優化后的經濟及效益分析

圖3 優化后MG400/940-WD型采煤機調高油缸結構圖

在競爭越來越激烈的煤炭行業，提高原煤產量和減輕工人勞動強度勢在必行，對于大采高采煤工藝而言，提高產量的直接辦法就是提高采煤機有效的采煤時間。經過上述改進，優化后的調高油缸通過在我礦井下的實際使用，減少了調高油缸出現活塞桿斷裂及前后腔竄液等現象的發生，降低了工人的勞動強度，提高了有效的采煤時間，大大減少了油缸的更換和維修所產生的費用，提高了設備的使用壽命，創造了較大的經濟效益和社會效益。

（編輯 黃 荻）

TH137.51

B

1002-2333（2013）09-0203-02

常文濤（1984-），男，助理工程師，從事液壓油缸研發工作。

2013-07-16