采煤機(jī)破碎機(jī)構(gòu)機(jī)械保護(hù)裝置改進(jìn)設(shè)計(jì)

鄧 娟 喬禹寧 陳曉旭

(西安煤礦機(jī)械有限公司，陜西 西安 710201)

現(xiàn)有大采高采煤機(jī)在井下使用過程中，通過搖臂帶動(dòng)滾筒做上下擺動(dòng)，可實(shí)現(xiàn)對(duì)煤壁的切割作業(yè)。作業(yè)過程中，在采煤機(jī)上方會(huì)伴隨有大塊煤掉落，此大塊煤會(huì)堵塞在采煤機(jī)過煤口前端，從而導(dǎo)致煤流無法正常通過采煤機(jī)，影響開采效率，嚴(yán)重時(shí)候還可能會(huì)導(dǎo)致采煤機(jī)、運(yùn)輸機(jī)等工作面設(shè)備受損停機(jī)，嚴(yán)重制約煤礦開采效率。這時(shí)就需要在采煤機(jī)機(jī)尾側(cè)安裝破碎裝置對(duì)大塊煤進(jìn)行破碎操作。破碎機(jī)構(gòu)通過其內(nèi)部的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，主要靠行星減速機(jī)構(gòu)進(jìn)行傳動(dòng)，由于在破碎大塊煤時(shí)候有時(shí)會(huì)出現(xiàn)負(fù)載過大情況，為防止行星機(jī)構(gòu)出現(xiàn)損壞，需要安裝機(jī)械保護(hù)裝置。當(dāng)機(jī)械保護(hù)裝置發(fā)生損壞時(shí)，就需要快速更換，但現(xiàn)有的機(jī)械保護(hù)裝置在拆裝時(shí)工人需在煤壁側(cè)操作，危險(xiǎn)性大且費(fèi)時(shí)費(fèi)力；且需更換太陽輪，無形中增加成本。在此提出一種機(jī)械保護(hù)裝置的改進(jìn)辦法，以此提高采煤機(jī)的工作效率。

1 工作原理及隱患

1.1 保護(hù)裝置的工作原理

在破碎機(jī)構(gòu)的內(nèi)部，主要是通過一級(jí)行星機(jī)構(gòu)來傳遞扭矩，由于破碎機(jī)構(gòu)在破碎大塊煤過程中，時(shí)常會(huì)出現(xiàn)負(fù)載過大情況，導(dǎo)致傳動(dòng)系統(tǒng)過載損壞。現(xiàn)有破碎機(jī)構(gòu)通常都是在行星機(jī)構(gòu)的太陽輪上設(shè)置一處剪切槽(如圖1 所示)，太陽輪外花鍵與破碎電機(jī)直接聯(lián)接。

圖1 太陽輪結(jié)構(gòu)

當(dāng)系統(tǒng)過載時(shí)，太陽輪沿剪切槽處斷裂，以此保護(hù)整個(gè)傳動(dòng)系統(tǒng)，減少損失。太陽輪安裝于破碎機(jī)構(gòu)內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖2 所示。

1.2 隱患分析

當(dāng)外部載荷過大時(shí)，太陽輪在剪切槽處發(fā)生斷裂，就需要工人拆開破碎裝置的蓋板來進(jìn)行更換。需要將行星機(jī)構(gòu)完全取出后才能進(jìn)行更換，會(huì)造成工人的費(fèi)時(shí)費(fèi)力且成本上升，同時(shí)在操作時(shí)工人需站在煤壁側(cè)位置，工人的受傷風(fēng)險(xiǎn)大大增加，嚴(yán)重影響采煤機(jī)的開采效率。

2 機(jī)械保護(hù)裝置改進(jìn)辦法

2.1 技術(shù)方案

根據(jù)最初的機(jī)械保護(hù)裝置的隱患進(jìn)行研究，分析工人的費(fèi)時(shí)費(fèi)力、成本和受傷風(fēng)險(xiǎn)三個(gè)問題，對(duì)太陽輪的機(jī)械保護(hù)裝置進(jìn)行改進(jìn)設(shè)計(jì)：

2.1.1 根據(jù)工人費(fèi)時(shí)費(fèi)力這個(gè)問題進(jìn)行研究，主要從減少拆裝蓋板這個(gè)點(diǎn)入手，由于最初的機(jī)械保護(hù)裝置是與行星減速器直接相連，就需要先拆蓋板再將行星減速器取出，之后才可以進(jìn)行相應(yīng)的更換。現(xiàn)主要辦法是將機(jī)械保護(hù)裝置的拆裝置于老塘側(cè)位置，就大幅度減少蓋板的拆裝，不需要將行星減速器取出，即可完成更換，省去不少的人力物力。

2.1.2 再根據(jù)更換成本進(jìn)行研究，最初的機(jī)械保護(hù)裝置設(shè)計(jì)在太陽輪上，一旦出現(xiàn)過載斷裂，就需要更換太陽輪，這樣設(shè)備的正常維護(hù)成本就大大增加。現(xiàn)主要辦法是將太陽輪拆分為兩個(gè)零件，即太陽輪和扭矩軸，如圖3、4 所示。

圖3 新太陽輪

圖4 扭矩軸

兩者通過內(nèi)外花鍵聯(lián)接，將原設(shè)計(jì)于太陽輪上的剪切槽設(shè)計(jì)在扭矩軸上，這樣，當(dāng)系統(tǒng)出現(xiàn)過載時(shí)，扭矩軸從剪切槽處斷裂，太陽輪不會(huì)損壞，在更換時(shí)只需要更換扭矩軸，太陽輪還可以繼續(xù)使用，無需更換，相比扭矩軸和太陽輪的成本，該問題得到解決。

2.1.3 最后根據(jù)工人的受傷風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行研究，工人在拆裝機(jī)械保護(hù)裝置時(shí)，就需要工人站在行星頭與破碎滾筒的位置處進(jìn)行操作，這個(gè)方向正好處于煤壁側(cè)，液壓支架的保護(hù)范圍較小，在拆裝過程中就有較大的受傷風(fēng)險(xiǎn)，且空間狹小，工人操作時(shí)勞動(dòng)強(qiáng)度大，費(fèi)時(shí)費(fèi)力。現(xiàn)主要辦法是改變工人的拆裝位置，將機(jī)械保護(hù)裝置安裝于老塘側(cè)位置，工人只需站在液壓支架內(nèi)進(jìn)行操作，操作空間大，工人活動(dòng)自由，可減少工人受傷的風(fēng)險(xiǎn)。

對(duì)以上三個(gè)問題研究分析，圖5 為改進(jìn)后的機(jī)械保護(hù)裝置安裝示意圖，解決費(fèi)時(shí)費(fèi)力、成本和受傷風(fēng)險(xiǎn)這三個(gè)問題。

圖5 改進(jìn)后的機(jī)械保護(hù)裝置安裝示意圖

2.2 使用效果

通過對(duì)機(jī)械保護(hù)裝置的改進(jìn)設(shè)計(jì)，新的設(shè)計(jì)方案已經(jīng)在MG1000/2550-GWD 機(jī)型中得到使用，并成功在陜蒙礦區(qū)中投入使用。從最初的拆裝機(jī)械保護(hù)裝置時(shí)間2 個(gè)小時(shí)，到現(xiàn)在拆裝時(shí)間0.5 個(gè)小時(shí)，時(shí)間大大縮短；從最初的更換成本1326.59元，到現(xiàn)在936.89 元，成本大幅度減少；工人的受傷風(fēng)險(xiǎn)大幅度降低。從使用情況來分析，有效的解決了保護(hù)裝置的問題，提高采煤機(jī)的工作效率。下一步，根據(jù)實(shí)際情況，可將該改進(jìn)方案繼續(xù)推廣至其他大采高機(jī)型的破碎機(jī)構(gòu)中。

3 結(jié)論

通過對(duì)采煤機(jī)破碎裝置中內(nèi)部傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的機(jī)械保護(hù)裝置改進(jìn)設(shè)計(jì)，有效的解決機(jī)械保護(hù)裝置余留的問題，拆裝時(shí)間從2個(gè)小時(shí)降到0.5 個(gè)小時(shí)，更換成本從1326.59 元降到936.89 元，受傷風(fēng)險(xiǎn)大幅度降低。從數(shù)字大小來分析，都降低了至少30%，達(dá)到預(yù)期的改進(jìn)辦法，提高大采高采煤機(jī)的工作效率。