掘進機行走部與本體連接改造

劉斌 田秋燕

摘? 要：我國是產(chǎn)煤大國，各大小煤礦眾多，隨著政府對煤礦開采的安全問題的關(guān)注，機械化生產(chǎn)成為必然的選擇，這就保證了煤礦掘進機的需求不斷的穩(wěn)定增長。掘進和回采是煤礦生產(chǎn)的重要生產(chǎn)環(huán)節(jié)，國家的方針是：采掘并重，掘進先行。煤礦巷道的快速掘進是煤礦保證礦井高產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)的關(guān)鍵技術(shù)措施。因此在實際應(yīng)用中不斷的發(fā)現(xiàn)問題，并在保障總體性能的基礎(chǔ)上做出改進，保證設(shè)備的工作穩(wěn)定性和增強實用性。

關(guān)鍵詞：硬巖;掘進機;本體部;行走部;掘進面;巷道

中圖分類號：TD632.1 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A? ? ? ? ?文章編號：2095-2945（2020）29-0110-02

Abstract： China is a big coal producer with many coal mines of all sizes. With the government's attention to the safety of coal mining， mechanized production has become an inevitable choice， which ensures the continuous and stable growth of the demand for coal mine roadheader. Driving and mining are important production links in coal mine production. The national policy is： pay equal attention to both mining and driving first. The rapid driving of coal mine roadway is the key technical measure to ensure the high and stable production of coal mine. Therefore， problems are found in practical application， and improvement is made on the basis of ensuring the overall performance， so as to ensure the working stability and enhance the practicability of the equipment.

Keywords： hard rock; roadheader; body part; walking part; heading face; roadway

1 概述

由于掘進機使用現(xiàn)場的特殊性和運輸?shù)谋憷孕枨螅虼司蜻M機不可能采用行走和本體整體連接的設(shè)計思路，因此利用連接件將兩部分連接成一體是必然選擇。EBZ200H掘進機主要應(yīng)用于硬巖巷道的掘進工作，大部分掘進面以巖石為主同時根據(jù)煤層的走向同時存在上坡和下坡情況，所以行走部與本體聯(lián)結(jié)螺栓由于所承受的力具備了非常復(fù)雜的沖擊頻率，因此很難保持長期緊固，所以在維護規(guī)程中要求定期緊固。由于工況的復(fù)雜性煤礦井下掘進施工時很難及時緊固，一旦有個別螺栓松動，則帶動整部螺栓承受剪切應(yīng)力。連接螺栓的斷裂和螺紋失效屬于常見現(xiàn)象，為加強行走部與本體的連接強度，對行走和本體的連接部分進行了相應(yīng)的結(jié)構(gòu)改造。

2 改造方案

EBZ200H的行走部與本體部結(jié)構(gòu)及連接，采用40根M30的12.9級高強螺栓與本體連接，40根螺栓均勻分布在兩側(cè)，每側(cè)連接數(shù)量為20根，螺栓以承受剪切應(yīng)力為主，為進一步加強行走架與本體間剪切應(yīng)力的抵抗能力，在剪切力作用下保護連接螺栓能夠繼續(xù)保持完整，保證掘進機行走動作能夠長期有效的進行穩(wěn)定工作，如圖1所示，將本體后部7-M30處的兩個螺紋孔改制成φ60的銷軸連接，當(dāng)掘進機在工作過程中螺栓出現(xiàn)松動時，首先承受沖擊剪切的為φ60的銷軸，由銷軸將掘進機傳導(dǎo)過來的沖擊頻率吸收掉，根據(jù)其受力的性質(zhì)銷軸材質(zhì)為45#鋼，并經(jīng)過熱處理使其表面強度達(dá)到HRC48-55，既能夠有效抵抗剪切破壞，又能夠達(dá)到表面耐磨，可以有效的增強對剪切應(yīng)力的抵抗。

圖2所標(biāo)注尺寸φ60的孔即為行走部改造部分，將原來的M30的螺栓孔改造而成。將圖中原來的兩個直徑為32mm的穿螺栓的光孔擴鉆成直徑60mm的光孔。如圖2的位置選擇可以兼顧剪切力的均勻承載能力。

圖3為連接后的剖面圖，組對后用銷軸穿入連接，內(nèi)側(cè)為盲孔，插入銷軸后內(nèi)的盲孔防止銷軸向內(nèi)側(cè)竄動，同時在外側(cè)行走部分，每個φ60銷孔兩側(cè)加工有M10的螺孔用來安裝壓板保證銷軸不會向外側(cè)竄動。

查資料可得，12.9級高強螺栓的硬度為HRC39-44;并且其由于螺紋結(jié)構(gòu)的存在，一旦出現(xiàn)松動現(xiàn)象不能及時發(fā)現(xiàn)并預(yù)緊的話，更容易造成應(yīng)力集中現(xiàn)象從而抗剪切破壞的可能性更大。

45#材質(zhì)加工成的銷軸經(jīng)過熱處理后其表面強度可達(dá)到HRC48-55，因此用銷軸代替螺栓后其抗剪切的強度會大大優(yōu)于螺栓的抗剪切能力，并且根據(jù)改造后礦方的實際反映同樣表明，改造后的機型大大減少了連接螺栓的剪切斷裂情況和螺紋變形失效的情況，有效的減輕了維護和檢修的負(fù)擔(dān)。

因此從理論和實際上都能夠充分證明此項改造方案能夠提高局部的機械性能。

3 經(jīng)濟效益

第一方案：在井下掘進面進行檢修：首先在井下檢修時由于空間有限必然對工作效率造成很大影響，需要分解開鏈板，同事必須用風(fēng)動設(shè)備將斷裂螺栓清除，因此其整體工作效率想要提高很困難，按照最簡單的單側(cè)斷裂兩條螺栓為準(zhǔn)，想要清除兩條螺栓并重新恢復(fù)沒有四個連班是無法完成的，按照每個班掘進2m，每米承包價格5000元計算這總共費用2*4*5000=40000元。

第二方案：整機升井檢修：一般為完成一次掘進任務(wù)或者經(jīng)過檢測鑒定掘進機不能繼續(xù)進行掘進作業(yè)時，需要將其分解后運送到地面進行檢修，其成本相對較高。首先掘進機在井下分解，作業(yè)空間和工具都收到極大的限制，一般情況在井下分解需要三個班以上，運輸需要三個班。由于井下掘進面工況狀態(tài)的原因，掘進機運送到檢修廠之后需要進行全面清理煤灰、煤泥，一般來說需要至少兩個班。對斷裂螺栓進行清除是部分可以再斷裂處焊接一段后逐步將斷裂螺栓擰出，但由于預(yù)緊力和水、灰的作用大部分?jǐn)嗔崖菟ㄐ枰D(zhuǎn)至機加清除，綜合上述兩種方式每條斷裂螺栓的平均成本約為80元;同時綜合拆解+運輸+清理+清除總耗時為8.5個班，檢修完成后再轉(zhuǎn)運回工作面安裝調(diào)試好至少花掉相同的時間則總檢修時間為17個班，則所消耗的總成本為2*17*5000+80*2=170160元。

4 結(jié)束語

根據(jù)已改造完成的進行再現(xiàn)場的應(yīng)用實例證明，經(jīng)過改造的掘進機行走部分對螺栓的剪切情況有了明顯的改善，即使螺栓稍有松動但被剪斷的情況很少出現(xiàn)，只需要定期的緊固就可保證掘進機的穩(wěn)定工作，現(xiàn)階段改造完成的掘進機已在兩個礦完成了4條巷道總掘進里程約7000米的掘進任務(wù)，返回地面檢修時均未發(fā)現(xiàn)螺栓被剪斷的情況，證明此項改造能夠有效的減少螺栓的剪切應(yīng)力。

參考文獻(xiàn)：

[1]成大先.機械設(shè)計手冊（第五版 第2卷）[M].化學(xué)工業(yè)出版社，2008.

[2]魏晉文.煤礦機電設(shè)備使用與維修[M].化學(xué)工業(yè)出版社，2009.