大坡度滑移式掘進機的研制與應(yīng)用

張希望

（中國煤炭機械工業(yè)協(xié)會-煤炭機械工業(yè)綜采安撤工程技術(shù)研究中心，遼寧 鐵嶺 112700）

1 概述

1.1 產(chǎn)品特點

大坡度滑移式掘進機在滑移式臨時支護裝置的掩護下，在轉(zhuǎn)載機的轉(zhuǎn)載機上滑動，并由轉(zhuǎn)載機支頂裝置進行前移和防止大坡度工作時下滑，掘進機切割落下的煤料由轉(zhuǎn)載機收集并轉(zhuǎn)運。大坡度滑移式掘進機除具有普通懸臂式掘進機應(yīng)有的特點外，整機具有以下特點：

1.1.1 鏟板底部大傾角。

1.1.2 整機采用軌道自移式移動，可實現(xiàn)大坡度掘進，穩(wěn)定性好。

1.1.3 配備具有滑道的40T 刮板轉(zhuǎn)載機，運輸能力大，穩(wěn)定性高。

1.1.4 可與滑移式臨時支護裝置等配套使用于擴安一體化工藝中，節(jié)省支護材料，縮短擴幫工期。

1.2 主要用途及適用范圍

該機主要用于煤巖硬度≤f7.5、坡度≤30°的煤巷、半煤巖巷以及軟巖的巷道、隧道快速掘進，能夠?qū)崿F(xiàn)連續(xù)截割、裝載、運輸作業(yè)，還可與滑移式臨時支護裝置、防爆電機齒軌機車、安裝叉車配套使用于擴安一體化工藝中。

2 技術(shù)特征

整機參數(shù)：

（1）總體長度(m)： 22.5；

（2）總體寬度(m)： 3.95；

（3）總體高度(m)： 2.2；

（4）總重(t)： 45；

（5）截割寬度(m)： 5.16；

（6）截割高度(m)： 5.93；

（7）定位截割面積(m2)： 30；

（8）截割臥底深度(m)： 0.9；

（9）裝載能力(m3/min)： 3.4；（10）輸送能力(t/h)： 150；

（11）截割硬度(MPa)： ≤75；

（12）裝機總功率(kW)： 265；

（13）液壓系統(tǒng)額定壓力(MPa)： 24；

（14）截割電機功率(kW)： 135；

（15）油泵電機功率(kW)： 90；

（16）刮板輸送機電機功率(kW)： 40；

（17）供電電壓（V）： AC1140，50Hz；

（18）行走方式： 推移油缸滑道自移式。

3 主要結(jié)構(gòu)與工作原理

3.1 總體結(jié)構(gòu)及工作原理

本掘進機由截割部、鏟板部、運輸部、本體部、自移行走部、液壓系統(tǒng)、水系統(tǒng)、電氣系統(tǒng)構(gòu)成。整個掘進作業(yè)除煤巖截割采用電機驅(qū)動，其余動作均由液壓泵帶動液壓執(zhí)行元件來完成。掘進機的截割頭由截割電機經(jīng)過二級行星減速器驅(qū)動進行截割作業(yè)，油缸控制截割臂的升降與回轉(zhuǎn)，推拉油缸由液壓泵驅(qū)動來實現(xiàn)進給作業(yè)。機器作業(yè)時的支撐和進給由固定在滑移式的刮板輸送機上的推拉油缸完成，由馬達帶動弧形三齒星輪式耙爪裝載截割后的落煤，具有滑道的40T 刮板轉(zhuǎn)載機完成截割煤的運輸。液壓系統(tǒng)的冷卻噴霧系統(tǒng)的除塵由液壓馬達帶動水泵進行。

3.2 主要部件的結(jié)構(gòu)

3.2.1 截割部

截割頭、截割臂、截割減速機、截割電機等組成截割部。截割臂與截割減速箱聯(lián)接、截割減速箱與電機箱體聯(lián)接處的螺栓連接扭矩為1240N·m。

3.2.2 鏟板部

主鏟板、側(cè)鏟板、鏟板驅(qū)動裝置、從動輪裝置等組成鏟板部。通過兩個液壓馬達帶動弧形三齒星輪，把截割下來的物料裝到刮板輸送機內(nèi)。見圖1。

圖1 鏟板部

3.2.3 運輸部

運輸部是具有滑道的40T 刮板轉(zhuǎn)載機。由前溜槽、后溜槽、推拉裝置、斜拉裝置、滑靴裝置、支頂裝置、溜槽架、電機減速機、刮板鏈等組成。滑靴裝置與支頂裝置配合實現(xiàn)運輸部的相對固定，斜拉裝置通過油缸可以實現(xiàn)不同巷道條件的支頂，運輸部在推拉裝置的作用下實現(xiàn)整機的移動。驅(qū)動裝置見圖2，運輸部見圖3。

圖2 驅(qū)動裝置

圖3 運輸部

3.2.4 本體部

本體部由本體部底座、連接方箱、前罩組件、油箱組件、后罩組件、水過濾器組件、推移油缸等組成。本體部見圖4。

圖4 本體部

3.2.5 行走部

行走部主要由推移油缸的伸縮來實現(xiàn)掘進機在刮板輸送機上的行走。焊接在掘進機底部的耐磨凹槽滑道與刮板輸送機的凸滑道相互咬合，兩者之間采用滑動摩擦，通過兩端分別固定在掘進機和刮板輸送機上的推移油缸的伸縮實現(xiàn)掘進機在刮板輸送機上的相對移動。滑道示意見圖5。這種滑移結(jié)構(gòu)克服了履帶復雜結(jié)構(gòu)的弊端，能夠?qū)崿F(xiàn)大坡度的掘進，且保證了掘進機與刮板輸送機的相對固定位置，便于安裝和拆解。

圖5 自移滑道圖

3.3 液壓系統(tǒng)組成

本機的液壓系統(tǒng)是一個開式回路系統(tǒng)，液壓系統(tǒng)是由油缸、馬達、操縱臺、油箱、泵站以及相互聯(lián)接的油管等組成。

3.3.1 液壓系統(tǒng)的功能

（1）推拉油缸驅(qū)動；

（2）星輪馬達驅(qū)動；

（3）運輸部馬達驅(qū)動；

（4）內(nèi)噴霧泵馬達驅(qū)動；

（5）截割頭的上、下、左、右擺動；

（6）鏟板的升降。

3.3.2 油泵、液壓馬達和油缸

系統(tǒng)由風冷電機驅(qū)動一臺變量泵輸出的壓力油，分別供給一個八聯(lián)操作手柄和一個四向航空操作手柄。其中，八聯(lián)操作手柄分別控制：左耙爪馬達、右耙爪馬達、鏟板升降、推移油缸，其余為備用。其中左耙爪馬達、右耙爪馬達控制方式均帶自鎖功能，其余功能控制方式均為手動彈簧復位式；四向航空操作手柄用于實現(xiàn)截割部的升降油缸的伸縮、回轉(zhuǎn)油缸的伸縮。

3.3.3 操縱臺

操縱臺上裝有手動先導閥、水系統(tǒng)操作閥、1 組八聯(lián)操作閥、四向航空操作手柄、礦用隔爆兼本質(zhì)安全型監(jiān)控分站，通過操作液壓手柄完成各油缸及液壓馬達的動作。

3.3.4 油缸和馬達的過負荷保護

液壓系統(tǒng)設(shè)有過載保護功能來防止油缸和馬達過負荷而造成的損壞。

3.4 水系統(tǒng)

水系統(tǒng)是利用流動的冷卻水經(jīng)過發(fā)熱元件，通過熱交換帶走一定熱量后經(jīng)噴嘴霧化灑向截割部工作空間，起到降低工作面粉塵的作用，具有降塵、冷卻功能。

3.5 電氣系統(tǒng)

電控部分工作原理：電控部分由掘進機用隔爆兼本質(zhì)安全型電控箱、礦用液壓泵站保護裝置（PLC 控制箱、各種傳感器）、電鈴等組成。電控箱送電后，系統(tǒng)進行自檢，電控保護部分無故障后，前照明燈亮。設(shè)備準備啟動，按PLC 控制箱啟動按鈕，發(fā)出語音報警“將要啟動，注意安全”。延時5 秒（可調(diào)）后，泵站電機回路啟動，后照明燈亮。然后按截割部啟動按鈕，第二回路截割部電機啟動，第一回路和第二回路閉鎖，只有第一回路啟動后，第二回路才能啟動。設(shè)備尾部裝有急停按鈕，緊急情況按下急停按鈕可緊急停機。

礦用液壓泵站保護裝置工作原理：PLC 控制箱送電后，系統(tǒng)檢測油位、油溫和周圍環(huán)境中瓦斯?jié)舛取z測到故障時，PLC 控制箱會發(fā)出語音報警，設(shè)備不能啟動。

4 各部的安裝與調(diào)整

4.1 解體要求

掘進機如果不能整體下井，則應(yīng)在地面上先將它解體，做好標記后再運到井下。井筒的尺寸、巷道的尺寸以及提升設(shè)備的安全提升負載等多種因素決定可以將掘進機解體成幾部分。

4.2 向井下運輸順序及要求

4.2.1 運輸順序：一般情況下，按下列順序分解和向井下運輸（表1，2）。

表1 下井分解及運輸順序表

表2 各部分運輸參數(shù)表

注意：運輸過程中應(yīng)保證各部件的拆卸方向和運輸方向盡量保持一致，防止反向運輸給安裝帶來不便。

4.2.2 運輸要求

大坡度滑移式掘進機運輸可參照懸臂式掘進機的運輸要求。

4.3 在井下的裝配方法

組裝好后的掘進機長度約22.5 米，所以組裝區(qū)的長度要求為掘進機自身長度加上10 米，以便安裝時在各部件的前后端留出一定的空間。裝配順序與所述分解順序相反。

5 結(jié)論

大坡度滑移式掘進機的研制與應(yīng)用，可解決現(xiàn)有履帶式行走掘進機掘進坡度受限，在大坡度掘進時需打眼放炮造成人員傷亡等問題；還可與滑移式臨時支護裝置等配套使用于擴安一體化工藝中，節(jié)省單體鋼梁等支護材料的使用，可有效地縮短工期、減少作業(yè)環(huán)節(jié)與人員投入，保護生產(chǎn)人員和設(shè)備的安全，具有很大的應(yīng)用價值。