馬曉燕

（陜煤集團神南產業發展有限公司，陜西 神木 719300）

隨著我國經濟高速發展的同時，對資源的需求量持續增加，煤炭作為我國的主要能源來源，采煤機是煤炭開采的主要設備。

采煤機的定期維護和可靠性是保持煤炭正常開采的基礎。主流采煤機的設計為積木式，為多段連接，采用螺栓緊固技術，將多段連接為一個整體。在設計初期，為了便于運輸、拆解、更換，行走箱和牽引部設計成兩大部分，在調試階段，需要將兩大部分連接為一體，實現整機的牽引行走進行調試；在井下安裝過程中，受巷道空間的限制，必須將行走箱和牽引部拆卸，分開下井，然后，進行連接緊固；采煤機在運行中，強烈的振動可導致連接牽引部和行走箱的螺栓松動或斷裂，從而造成兩大部分的分開，造成采煤機嚴重的故障，因此，需要定期地檢查螺栓緊固力矩和螺桿是否開裂，保證連接可靠，為減輕工人的勞動強度，提高工作效率，可以設計成快速連接的螺栓連接進行緊固和拆卸。設計了‘Z’字型螺栓緊固，滿足了緊固要求，同時，提高了拆卸和安裝的效率。

1 螺栓連接方式

采煤機行走箱和牽引部之間的連接，采用螺栓連接，根據采煤機整體剛性的計算，得出所需的緊固力，根據螺栓的分布和數量，確定了螺栓的規格，在保證整體緊固力矩的條件下，若采并列的方式選擇排列螺栓數量，可起到緊固的作用，同時，加工條件好，編程容易，加工效率高。

由于在行走箱殼體挖空過多，造成行走箱殼體存在強度不夠的風險，在綜合考慮結構、行走箱預緊力的情況下，本文設計了‘Z’字型螺栓連接，可減少螺栓數量，既可以保證行走箱殼體的強度，也可以保證行走箱和牽引部的可靠連接，提高了因螺栓數量過多，造成緊固效率低的問題，提高了安裝、拆卸、維護的效率。行走箱‘Z’字型螺栓布置圖圖1所示。

圖1 行走箱‘Z’字型布置螺栓

2 螺栓緊固的安裝結構

2.1 螺母連接的方式

如圖2所示，在行走箱殼體上加工成沉孔，螺母緊固后，并在突出的螺桿上安裝保護帽，螺母在殼體沉孔中，有效保證了螺母因在煤礦開采過程中，碎煤塊對螺母的摩擦和損傷，為拆卸過程中，防止因螺紋損傷，不能拆卸。

圖2 螺母和保護帽的安裝

2.2 螺母緊固

按圖3所示進行安裝，螺桿5穿過殼體8安裝在殼體上，通過螺母6緊固，該螺母所需力矩大，需要用專用工具進行緊固。螺母撥套4套在螺母6上，接桿3通過螺紋連接在螺桿5上，支撐套2靠在殼體8外面，將液壓拉緊裝置1通過接桿3的螺紋配合，最后，將超高壓手動泵的接頭連接在液壓拉緊裝置的接頭處，連接完成。

圖3 螺栓緊固連接

通過超高壓手動泵7的壓力油輸入液壓拉緊裝置1，液壓拉緊裝置1的缸體伸縮，拉動接桿3，接桿3與螺桿5連接，致使螺桿5伸長，螺母6和墊片9就有一定的縫隙，轉動螺母撥套4，螺母撥套4帶動螺母6轉動，直到螺母6和墊片9的縫隙為零，螺母和螺桿完成緊固連接，此時，卸掉超高壓手動泵7的壓力，接桿3恢復彈性變形，螺桿5已經發生彈性變形被拉長，螺母6完成緊固行走箱。

2.3 螺母拆卸

螺母拆卸和螺母緊固也是同樣的方式進行安裝，拆卸過程相反，首先，是超高壓手動泵進行打壓，液壓拉緊裝置的缸體伸長，接桿和螺桿連接，一同被拉長，螺母6和墊片9中級存在縫隙，撥動螺母撥套4，螺母6松動，卸掉超高手動泵的壓力，接桿彈性變形恢復，螺桿5預緊力消失，完成螺母拆卸。

3 緊固力計算

采煤機預緊力在使用的過程中，為了方便、易懂，在技術要求中，往往采用超高壓手動泵的壓力值來計算，因此，需要進行換算，保證行走箱螺桿的預緊力達到設計值，最后，采用超高壓手動泵的壓力值來表示。

（1）根據采煤機的整體剛性分析，以及選型的螺母規格，來確定預緊力。

（2）根據選用的液壓拉緊裝置，確定的缸體面積。

（3）根據多個螺栓需要的拉力，確定支撐座的厚度，適當地選取較大的安全系數。

以神東在用的8.8米超大采高采煤機行走箱為例，計算螺母緊固時所需的打壓壓力。螺桿采用M42×3，超高壓手動泵的最大壓力值280Mpa；液壓拉緊裝置的型號為：YYLJ-M42×3-11.5，壓力面積，3317.5mm2，最大行程 11.5mm，M42 螺栓的拉緊力為560KN。因此，所需的壓力值P。

P=F/S=550000/0.003317=165812481Pa ≈ 160MPa（取整）

在實際操作過程中，根據經驗和液壓拉緊裝置的行程，一般采用是第一次將所有螺栓的預緊力打壓至所需壓力值的50%，第二次打壓到預緊力的80%，第三次打壓到所需的壓力值。該種緊固方式，可保證所有螺母能均勻地承載壓力負載值，防止某個螺母超過極限值，一部分螺母承載力矩小或者不承載。有效提高均在能力，提高螺母的壽命，同時，也為拆卸提供了便利。

根據超高壓手動泵的壓力表的顯示，打壓行走箱螺母，第一次打壓至80MPa，第二次打壓至128MPa（取整130MPa），第三次打壓至160MPa。完成整個行走箱的螺母緊固。

值得注意的是，采煤機在井下首次安裝使用，因開采煤層較厚、煤質較硬，且煤機運行過程中受到的振動較大，螺桿易發生彈性變形，經過一周的割煤運行，認為采煤機的振動造成了螺桿的緊固松動和部分螺栓受力不均勻，因此，在工作一周后，需要第一次緊固行走箱螺桿；工作一個月進行第二次緊固，以后每個月都要檢查采煤機的螺桿緊固，進行打壓檢查，使每條螺栓受力均勻，保證行走箱和牽引部的連接可靠。

4 結語

采煤機行走箱屬于重要部件，本文設計的行走箱緊固螺栓和拆卸技術，能有效、快速地對行走箱進行緊固和拆卸，結構簡單，方便拆卸和緊固，減輕煤礦工人的勞動強度，同時，保護了螺桿的螺紋，提高了螺桿和螺母的使用壽命，提高了煤礦的經濟效益。