懸臂式掘進機截割部抑塵防護裝置設計與應用

劉宛濤

摘 要：針對平禹各礦近幾年懸臂式掘進機截割部維修情況統計及截割部損壞情況分析，其中90%的截割部損壞都是由于煤巖塵進入截割部內造成的。通過長期的探索實踐，終于找出了導致截割部損壞的根源，設計了抑塵防護裝置，有效的解決了截割部損壞率高的問題。

關鍵詞：懸臂式掘進機；截割部；抑塵防護裝置

一、截割部工作情況

本設計以三一重裝EBZ200II代掘進機截割部為研究母本（國產掘進機外形大同小異），該機型適用于煤巷、半煤巖巷的巷道掘進，截割硬度不大于80MPa，能實現連續切割、裝載、運輸作業。截割部主要有截割頭、伸縮部、截割減速機、截割電機等部件組成，工作時伸縮部的主軸后端通過花鍵套與減速機輸出軸聯接在一起旋轉，前段與截割頭聯接使截割頭發生旋轉，實現切割物料目的。

通過對近幾年對截割部損壞情況統計，每2000巷道掘進，截割部維修更換次數不低于兩次，每年直接維修費用在200萬左右，截割部的問題成為制約采掘接替、降低生產成本的難點。

二、導致截割部損壞的原因分析

截割部升井檢修過程中，截割頭浮動油封被磨損的沒有蹤跡，伸縮部內的軸承被干硬的煤巖塵包裹，軸承滾珠變形散落，軸承內圓燒結在截割頭軸上，整個軸承室被煤巖塵充斥著，潤滑管道被堵死。由于伸縮部與截割頭是與煤、巖壁直接接觸，在截割過程中會產生大量的煤巖塵，煤、巖塵會破壞原截割部的密封系統進入伸縮部內造成伸縮部的損壞。

是什么原因造成這種問題不斷的發生？不同礦井不同區隊不同工作條件出現類似的損壞情況，經過下井跟班觀察和定期檢查跟蹤，最終找出了問題的根源，原截割部的密封系統被輕易攻破，導致了大量煤巖塵的涌入，堵塞潤滑管路，機械摩擦使得截割部報廢。

如何讓密封系統不那么容易被攻破，有效的隔絕煤巖塵的進入成為解決問題的關鍵。原密封系統有：截割頭和伸縮部頂端密封和尾端密封兩種。頂端有兩組密封圈，由于較小的間隙且沒有相對旋轉，密封效果良好。尾端密封是由碳纖維盤根和毛氈壓蓋組成的，通過螺栓壓緊碳纖維盤根實現密封，毛氈壓蓋和碳纖維盤根隨截割頭相對伸縮保護筒做旋轉運動，相對轉動產生摩擦勢必會產生間隙。使煤巖塵進入到截割頭與伸縮部之間的空間，隨著旋轉產生熱量，并逐步被壓迫通過浮動密封，在浮動密封之間產生磨損，浮動密封失效后大量煤巖塵涌入軸承室位置，堵塞油路，軸承在干涸的條件下運轉，產生熱量和機械摩擦，最終截割部報廢。

三、抑塵防護裝置的設計

（一）實驗與分析。根據對掘進機生產的實時監測發現，煤、巖塵進入截割部部內的三個階段：第一階段在掘進機正常工作前500h內或掘進350m內，截割頭尾密封磨損量小，進入的煤、巖塵少。第二階段在工作800h或掘進600m時，截割頭空隙內已充滿煤巖塵，尾密封已失去密封作用，煤巖塵已開始傷害伸縮部內部結構。第三階段截割部密封被完全攻破，截割部部發熱異常，出現異響，逐步無法轉動。

只有把伸縮部與截割頭連接位置有效的保護起來，并且保證有效的相對旋轉，把機械傳動的部位與煤巖塵有效的隔絕開來，保證有效的潤滑和散熱，才能實現截割部長期連續工作。

針對由于煤巖塵從截割頭尾部進入伸縮部造成設備損壞這個根源，經過反復思考和查閱資料，采用單方面的改進無法滿足抑塵防護效果，在近四年的維修過程中逐漸積累了一些想法，經過一次次的尺寸配合和樣品模擬制作，最終利用截割頭尾端與外噴霧之間的空間確定了抑塵防護裝置的外形尺寸。

（二）抑塵防護裝置主要原理和技術優點。（1）增長截割頭尾螺旋，在小于截割頭截割半徑的位置做連接法蘭，便于截割頭拆卸和與第二節延長段連接。（2）分段對接滾筒技術，法蘭和浮動油封的設計便于對接和檢修也保證了相對旋轉，留出調整尺寸，使抑塵防護裝置能適應更多機型。（3）改進外噴霧裝置，調整原有噴霧架的高度和外形，實現全方位噴灑，滅塵和冷卻效果更好。（4）依據刮板輸送機鏈輪結構設計了抑塵防護裝置的相對旋轉密封結構，利用浮動油封減少摩擦發熱和噪聲，避免了伸縮保護筒的摩擦損傷。（5）抑塵防護護裝置與頂端密封共同形成一個密閉的油腔，加注適量齒輪油加速了伸縮內筒各機構摩擦起熱的熱傳遞。

四、抑塵防護裝置效果分析

對平禹一礦某采面機巷2000m巷道掘進的跟蹤監測和掘進機升井檢查情況看，抑塵防護裝置有效的隔絕了煤巖塵與伸縮部的接觸，保護了伸縮內部的構件，保證了各部件的有效潤滑，發揮了設備的最大效能。

平禹煤電公司各礦復雜的煤層分布和地質條件，給綜掘、綜采設備帶來了嚴峻的挑戰，采煤機、刮板輸送機、轉載機等都面臨相似的維檢問題。抑塵防護裝置的成功應用為解決相似條件下綜采、綜掘設備維修積累了資料和經驗，提供了新的方法和思路，具有積極的借鑒意義和推廣價值。

參考文獻：

[1] 錢明高.煤炭的科學開采及有關問題的討論[J].中國煤炭，2008，34（8）：5-10.