卡特彼勒EL3000采煤機國產化改造及應用

佟光

摘要：針對卡特彼勒EL3000采煤機在張集礦使用的中發現的問題，提出了改造方案，并與廠家經過多次交流最后共同確定了煤機機械部分、電氣部分的改造方案。經改造的電氣部分和機械部分已經在生產中經過實踐檢驗，效果良好。

關鍵詞：采煤機；國產化；改造

淮南礦業集團在籍兩臺卡特彼勒EL3000采煤機均在張集礦使用。根據煤機在使用過程中出現的問題，張集礦與設備租賃分公司研究后提出將煤機齒軌輪節距由126mm改為147mm，配套1.75米中部槽使用。且由于進口采煤機電氣元器件供貨周期長，生產過程中故障率高，無法滿足生產需要。為保證該煤機的正常使用，降低生產及大修的費用，需要將原廠的電控部分進行國產化改造。

1 概述

卡特彼勒EL3000采煤機出廠時配套的是1.5米中部槽126mm節距的齒軌輪，在張集礦使用過程中發現機身重心偏向煤壁側，俯采時齒軌輪與運輸機齒軌嚙合存在問題，造成齒軌輪磨損嚴重、使用壽命低。根據煤機在使用過程中出現的問題，張集礦提出了具體的改造方案。

1.1機械部分

淮南礦業集團在籍兩臺卡特彼勒EL3000采煤機均在張集礦使用，節距為126mm。由于煤機機身重，煤機重心偏向煤壁側，造成齒軌輪經常損壞，為了改變煤機存在問題，需將煤機齒軌輪節距由126mm改為147mm；使用過程中，多次出現齒軌輪損壞現象，共計損壞齒軌輪22件，并且搖臂滾筒連接座出現斷裂現象，嚴重影響安全生產。

由于比塞洛斯公司被卡特彼勒公司收購后其售后服務及配件供應無法滿足生產需要，加之配件價格高、供貨周期長，為了確保2015年11月張集礦14136工作面按期投產，故將第2臺EL3000采煤機齒軌輪、搖臂滾筒連接座進行國產化改造，并配套使用國產化齒軌輪。

1.2電氣部分

由于進口采煤機電氣元器件供貨周期長，生產過程中故障率高，無法滿足生產需要。為保證該煤機的正常使用，降低生產及大修的費用，將原廠的電控部分進行了國產化改造。

2 機械部分改造方案

2.1 改造范圍

EL3000采煤機搖臂兩件（不包含電機和搖臂外接水管及電纜）、行走部兩件（包括齒軌輪組件）。

2.2 搖臂改造方案

針對滾筒座的外花鍵與滾筒連接法蘭連接處撕裂現象，對滾筒連接座進行了研究分析，需要對薄弱地方進行加強。如下圖所示法蘭與外花鍵連接部位明顯強度薄弱，并且在此位子布置螺孔更加降低了連接強度，很容易從螺孔處撕裂。為了提高此部位的連接強度，并保證搖臂其他零件的連接尺寸，改造方案如下：

1）將滾筒連接座和浮動密封座制做成一個整體零件。

2）更換浮動密封。

3）滾筒連接座中安裝水分配盤的地方盡可能的加厚以增加強度。

4）搖臂中其余零件不改造。

5）更換搖臂中的所有軸承

6）更換所有標準件和密封件。

2.3行走部改造方案

1）齒軌輪的改造：節距126mm變為147mm，齒軌輪的寬度變化。

2）導向靴的改造：因齒軌寬度由150mm變為180mm，齒軌輪寬度變化，所以導向靴尺寸相應發生變動。

3）空心軸的改造：因刮板運輸機跨度增加57 mm，連接的空心軸相應加長。

4）行走部連接螺柱的改造：因刮板運輸機跨度變動，連接螺柱相應加長。

5）墊板的增加：因刮板運輸機跨度變動，在主機架與行走部之間增加墊板。

6）行走部與主機架定位襯套：因刮板運輸機跨度變動，襯套的尺寸相應加長。

7）行走部殼體改造：因刮板運輸機跨度變動，行走部殼體的定位處焊接襯套并加工。

8）標準件和密封件全部更換。

9）更換行走部的全部軸承。

2.4 齒軌輪的改造

太重煤機有限公司于2014年2月份對EL3000采煤機的齒軌輪進行過國產化改造，共為張集礦提供4個齒軌輪。這4個齒軌輪一直使用到2015年5月份，期間未發生斷齒、裂變等質量問題，大大降低了該采煤機的使用成本。

2.4.1齒軌輪設計

通過精確的測繪和分析EL3000采煤機齒軌輪組件的結構和齒形特征，與太重煤機有限公司齒軌輪和艾柯夫齒軌輪進行齒形比對，并做各自齒形與齒軌的干涉分析。改進和優化了該齒軌輪的齒形和材料，提高了其齒根部強度和使用壽命。

2.4.2 材料的選取

太重煤機有限公司對EL3000采煤機在用的齒軌輪進行光譜定量分析，得出其材料的化學成分及其含量。通過比對最終精確整合了替代原齒軌輪的材料化學成分及其含量，再與鍛造廠家定制相應材料進行鍛造。

2.4.3齒軌輪的加工制造要求

齒軌輪的毛坯采用鍛件；鍛壓使用電渣重熔鋼錠，鍛造比不小于3；鍛件表面不允許存在白點、裂紋、夾層、折疊、夾渣等有害缺陷，不允許出現必須焊補的缺陷；鍛件內在質量的超聲波探傷應符合JB/T5000.15—2007《重型機械通用技術條件 鍛鋼件無損探傷》的規定，齒部達到I級，芯部達到II級；

在毛坯回廠粗加工后進行缺陷探傷，有任何缺陷出現即判定為廢品，不允許降級使用；熱處理按照圖紙技術要求的上限值進行處理，熱處理工藝結束后立即進行缺陷探傷，如出現裂紋即報廢處理；齒軌輪的齒形檢驗必須使用相對應的檢驗卡具，如卡具出現卡阻時必須重新加工修正；如卡具與齒形的間隙量超過規定值時該零件報廢；該產品的所有加工余量、公差按照Q/TZMJ79-2012《工藝余量標準》執行；該產品嚴格按照圖紙要求的表面粗糙度進行檢驗。

2.4.4齒軌輪的檢驗標準

嚴格按照JB/T5000.8—2007《重型機械通用技術條件 鍛件》的要求進行檢驗。嚴格按照JB/T5000.15—2007《重型機械通用技術條件 鍛鋼件無損探傷》的要求進行探傷檢驗。回廠后，對毛坯全部取樣分析鋼的化學成分，不合格立即報廢。抽樣檢測力學性能，出現不合格現象后，毛坯應全部檢驗，不合格的毛坯報廢處理。對零件在制造過程中嚴格按照《過程控制》要求執行。

2.4.5齒軌輪的使用效果

太重煤機有限公司經過精確地設計、嚴格的質量控制，最終于2014年4月份為張集礦生產出齒軌輪4件。張集礦在使用了8個月左右更換下了2件齒軌輪，更換下的齒軌輪未發生任何質量問題。與原廠的齒軌輪進行對比后，太重煤機有限公司生產的齒軌輪大大提高了使用壽命，降低了使用成本。

3 電氣部分改造

3.1 主要更換件

真空接觸器2個，漏電檢測裝置3個，電流互感器5個，控制變壓器l個；主監控器l套，工控顯示器1個；變頻器1套，輔助檢測控制器1套；遙控接收機2個，遙控發射機6個，瓦斯檢測裝置l套，主停按鈕組件l套，防爆分線盒l個，空氣斷路器1個，大喇叭口組件1套，小喇叭口組件4套及其它輔助電氣元件和電纜。

3.2 性能部分

改造后可以實現EL30O采煤機主監控器、接觸器等與MG75O/18O0WD電控系統通用互換；改造后使用的變頻器功率為315KW，容量為420KVA，兩象限“一拖二”運行。

4 結束語

搖臂改造后，對EL3000采煤機搖臂的滾筒連接座的強度大大加強，解決了該搖臂滾筒座撕裂掉落問題。行走部的改造后，EL3000采煤機的牽引部齒軌輪節距變成了147mm，配套1.75米中部槽運輸機使用，解決因原煤機機身重心偏向煤壁側而使齒軌輪磨損速度快、使用壽命低等問題。電氣部分改造后解決進口采煤機電氣元器件供貨周期長，生產過程中故障率高，無法滿足生產需要等問題。煤機電氣、機械部分改造完成后，太重煤機有限公司將長期提供技術服務，配件的供應會及時可靠，極大的降低了配件成本和維修成本。

（作者單位：淮南礦業集團設備租賃有限責任公司）