智能化采煤機(jī)自動(dòng)控制檢修模式探討

張 亮 李永崗 豆 斌 卜慶輝

(西安煤礦機(jī)械有限公司，陜西 西安 710032)

近年來，隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步和“中國制造2025”規(guī)劃綱要,大力發(fā)展民族工業(yè)，制造業(yè)取得長足的進(jìn)步。但煤炭行業(yè)由于高危、重體力勞動(dòng)多、自動(dòng)化和智能化程度低等諸多不利因素，近年來從事煤炭開采的一線人員越來越少，這就對(duì)煤炭開采設(shè)備的機(jī)械化、自動(dòng)化、智能化提出了更高的要求。目前，大型煤礦生產(chǎn)企業(yè)對(duì)綜采工作面提出了高產(chǎn)高效的要求，煤礦工作模式為每天3 班，其中檢修班8 個(gè)小時(shí)，如遇周檢、月檢等，檢修時(shí)間緊，工作量大，任務(wù)重，采煤機(jī)維護(hù)不到位，為完成生產(chǎn)任務(wù)，采煤機(jī)不得不帶“病”工作，輕則造成采煤機(jī)故障，嚴(yán)重的造成機(jī)電事故，給煤礦生產(chǎn)帶來了巨大安全隱患和經(jīng)濟(jì)損失。因此，對(duì)智能化采煤機(jī)維護(hù)的便利性和易操作性提出了更高的要求。

本文基于采煤機(jī)的傳感器和控制系統(tǒng)，增加自動(dòng)檢修模式，減少維護(hù)時(shí)間，提高維護(hù)效率和采煤機(jī)的開機(jī)率。

1 搖臂潤滑液

采煤機(jī)搖臂由截割電機(jī)驅(qū)動(dòng)，經(jīng)直齒和行星機(jī)構(gòu)齒輪傳動(dòng)減速后驅(qū)動(dòng)滾筒割煤。在齒輪減速傳動(dòng)區(qū)，齒輪經(jīng)過一段時(shí)間嚙合后，齒面磨損，齒面磨損的鐵屑和潤滑液混合在一起，在進(jìn)行下次的嚙合時(shí)，鐵屑進(jìn)入齒面，齒輪處于非正常嚙合，如此往復(fù)，減少了齒輪壽命，因此，必須定期的更換潤滑油以保證齒面嚙合的清潔度，從而提高齒輪傳動(dòng)壽命。

采煤機(jī)搖臂的工作狀態(tài)為：前搖臂采高割頂煤，并且需要長時(shí)間的保持這種姿態(tài)，直到一刀煤割完后才能更換方向。因此前搖臂的直齒傳動(dòng)末級(jí)齒輪、軸承和后搖臂高速區(qū)的齒輪、軸承未浸入潤滑液，只能依靠齒輪轉(zhuǎn)動(dòng)，帶動(dòng)潤滑液飛濺潤滑；而前搖臂的高速區(qū)齒輪、軸承和后搖臂齒傳動(dòng)末級(jí)齒輪、軸承完全浸入油液，齒輪轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，阻力大，增加潤滑液的攪油摩擦，發(fā)熱量大。潤滑液的油量必須嚴(yán)格按照說明書進(jìn)行加注，搖臂處于水平狀態(tài)，圖1 所示，潤滑液加油量在探尺豁口中心線附近，表明加油完成，搖臂齒輪、軸承得到正常潤滑；若搖臂高于水平位置，潤滑液加油量仍然在探尺豁口中心線附近，則此時(shí)潤滑油加油量偏少，飛濺潤滑高度不夠，齒輪、軸承潤滑冷卻不良，搖臂高溫；若搖臂低于水平位置，潤滑液加油量仍然在探尺豁口中心線附近，則此時(shí)潤滑油加油量偏多，攪油摩擦產(chǎn)生大量的熱量，搖臂仍然高溫。搖臂高溫后，密封、軸承面臨的巨大的考驗(yàn)，對(duì)于大采高采煤機(jī)搖臂，搖臂高溫更加明顯。雖然搖臂中裝有的水冷卻管能帶走一部分熱量，但是采煤機(jī)的高頻振動(dòng)和高溫，使得密封失效，造成潤滑液乳化，潤滑液乳化后加速了齒輪的齒面磨損，從而縮短傳動(dòng)齒輪壽命，嚴(yán)重的甚至損壞，如圖1。

圖1 搖臂水平位置

因此，在維護(hù)采煤機(jī)搖臂時(shí)，需要定期嚴(yán)格按照說明書注入適量的同一型號(hào)潤滑油，保證搖臂的正常使用。目前，更換潤滑油，沒有檢測(cè)數(shù)據(jù)，只能靠工人的觀測(cè)搖臂是否處于水平狀態(tài)，存在一定的誤差，造成加油量不準(zhǔn)。

2 自動(dòng)檢修模式

本文設(shè)計(jì)了一種自動(dòng)控制檢修模式，定期維護(hù)搖臂，可減少更換維護(hù)油液的時(shí)間，同時(shí)減輕體力勞動(dòng)，省時(shí)省力，縮短檢修時(shí)間，增加采煤機(jī)開機(jī)率，提高了煤礦的生產(chǎn)效益，具有重要的經(jīng)濟(jì)效益。

2.1 傾角傳感器

傾角傳感器安裝于搖臂上，實(shí)時(shí)監(jiān)控?fù)u臂的傾角，并通過算法計(jì)算出采煤機(jī)搖臂的實(shí)時(shí)狀態(tài)，給采煤機(jī)智能化提供了數(shù)據(jù)基礎(chǔ)，并可以在遙控器和顯示屏上顯示，方便采煤機(jī)司機(jī)實(shí)時(shí)監(jiān)控采煤機(jī)運(yùn)行參數(shù)。

2.2 采煤機(jī)遙控器

遙控器為無線遙控器，可實(shí)現(xiàn)對(duì)采煤機(jī)的無線遙控，在檢修模式下，搖臂、行走機(jī)構(gòu)都禁止工作(斷電保護(hù))，可防止因人為的誤操作導(dǎo)致機(jī)電事故，只有液壓系統(tǒng)工作。同時(shí)遙控器可查看采煤機(jī)運(yùn)行歷史參數(shù)，可以在不用打開采煤機(jī)電控箱蓋板的情況下進(jìn)行參數(shù)修改，滿足智能化采煤機(jī)要求。

2.3 檢修模式的液壓系統(tǒng)

液壓系統(tǒng)是保證采煤機(jī)搖臂能正常工作的主要執(zhí)行元件，液壓油是系統(tǒng)可靠性的重要保證，井下環(huán)境中煤塵大，空氣干燥，加油過程中煤塵落在油液中，油液就會(huì)受到污染，降低液壓系統(tǒng)的可靠性。因此，設(shè)計(jì)了自動(dòng)加油系統(tǒng)，可不用打開加油孔的情況下，自動(dòng)為采煤機(jī)加潤滑液。采煤機(jī)的油液主要有兩種油液。320 號(hào)齒輪油具有極壓添加劑，抗腐蝕劑、抗氧化劑、抗飽和降傾點(diǎn)添加劑的優(yōu)點(diǎn)，符合采煤機(jī)低速重載傳動(dòng)，主要用于采煤機(jī)齒輪減速傳動(dòng)。68 號(hào)液壓油具有抗磨性能、抗乳化性、優(yōu)良的氧化安定性，水解安定性、剪切安定性等優(yōu)點(diǎn)，適用于采煤機(jī)液壓系統(tǒng)。

現(xiàn)價(jià)段多數(shù)加油方式為：人工將潤滑液分多次搬運(yùn)至工作面，然后登高作業(yè)將潤滑液的油經(jīng)加油孔加入，若從頂部或煤壁側(cè)有落煤或矸石，可能進(jìn)入加油口，增加了潤滑液的污染概率，同時(shí)工人登高作業(yè)，也帶來了不安全因素。

采煤機(jī)采用了雙調(diào)高系統(tǒng)，可同時(shí)滿足兩個(gè)主油缸同時(shí)動(dòng)作，提高了液壓系統(tǒng)的工作效率。左調(diào)高系統(tǒng)控制左搖臂的升降和齒輪油的加注，右調(diào)高系統(tǒng)控制右搖臂的升降和液壓油的加注。在維護(hù)的過程中，兩個(gè)油缸可同時(shí)動(dòng)作，搖臂快速達(dá)到水平狀態(tài)，提高檢修效率。

2.4 控制流程

采煤機(jī)控制流程圖，如圖2 所示，智能化采煤機(jī)的檢修模式為：按下采煤機(jī)遙控器按鈕后，采煤機(jī)遙控器和采煤機(jī)控制器通訊，采煤機(jī)搖臂傾角傳感器實(shí)時(shí)檢測(cè)搖臂姿態(tài)，若該數(shù)據(jù)和標(biāo)準(zhǔn)值不符，則反饋信號(hào)給控制器，控制器控制液壓系統(tǒng)電磁比例換向閥，油缸動(dòng)作，搖臂升高或者降低，搖臂傾角傳感器數(shù)據(jù)變化，和標(biāo)準(zhǔn)值對(duì)比，如此反復(fù)，油缸動(dòng)作，搖臂最終處于水平狀態(tài)。檢測(cè)搖臂處于水平狀態(tài)后，將吸油管接入提前準(zhǔn)備好的潤滑液容器，電磁比例閥動(dòng)作，高壓油經(jīng)馬達(dá)帶動(dòng)泵工作，將容器里潤滑液吸入搖臂潤滑腔，完成加油工作。

圖2 控制流程圖

3 結(jié)論

在智能化采煤機(jī)的自動(dòng)檢修模式下，搖臂自動(dòng)處于水平位置并完成自動(dòng)加注潤滑油，提高了采煤機(jī)的機(jī)械化、自動(dòng)化和智能化程度，通過實(shí)踐應(yīng)用證明，自動(dòng)檢修模式不僅可以減少采煤機(jī)油液污染的幾率，降低故障率，提高了采煤機(jī)的檢修效率和煤炭開采效率，同時(shí)減輕了工人的勞動(dòng)強(qiáng)度，對(duì)我國智能化采煤機(jī)檢修技術(shù)發(fā)展有重要意義。