采煤機(jī)搖臂故障治理研究

楊寶忠

（大同煤礦集團(tuán)公司，山西 大同 037007）

引言

采煤機(jī)作為現(xiàn)代井下煤炭綜采工藝的核心設(shè)備，其運(yùn)行效率與故障率對(duì)煤礦生產(chǎn)任務(wù)的達(dá)標(biāo)結(jié)果有著絕對(duì)的影響性。根據(jù)相關(guān)調(diào)查統(tǒng)計(jì)顯示，采煤機(jī)各類(lèi)機(jī)械故障中，截割部搖臂的故障發(fā)生頻率最高，約占采煤機(jī)所有故障總量的30%～40%。有鑒于此，針對(duì)采煤機(jī)搖臂故障展開(kāi)專(zhuān)項(xiàng)探究，降低搖臂故障概率，對(duì)于提升井下煤炭回采效率和作業(yè)人員安全有著積極的效果。

1 采煤機(jī)搖臂結(jié)構(gòu)概述

一般而言采煤機(jī)共由四部分構(gòu)成，分別為電動(dòng)機(jī)、牽引部、截割部與輔助裝置［1］。圖1是典型的截割部搖臂結(jié)構(gòu)示意圖。整個(gè)搖臂機(jī)構(gòu)由直齒輪與行星輪兩部分齒輪減速箱構(gòu)成，共分四級(jí)減速。

2 采煤機(jī)常見(jiàn)故障分析

借由對(duì)多年生產(chǎn)實(shí)踐數(shù)據(jù)資料的分析總結(jié)可知采煤機(jī)搖臂的常見(jiàn)故障可歸納為三大類(lèi)：

圖1 典型采煤機(jī)結(jié)構(gòu)示意圖

1）搖臂內(nèi)部關(guān)鍵零件（齒輪、軸承等）發(fā)生損毀。此類(lèi)故障是指齒輪等關(guān)鍵零部件在長(zhǎng)期運(yùn)行使用中發(fā)生磨損而失靈無(wú)效。其中齒輪故障可細(xì)化為高速區(qū)故障與低速區(qū)故障兩大類(lèi)。前者主要概指發(fā)生在第一級(jí)直齒圓柱傳動(dòng)系統(tǒng)中的故障，除了齒輪還包含系統(tǒng)中額定的各個(gè)軸承，根據(jù)相關(guān)統(tǒng)計(jì)，此類(lèi)故障約占到搖臂齒輪箱故障的40%；低速區(qū)故障概指發(fā)生在第二級(jí)外行星輪與圓錐軸承部位的故障，所占比例約達(dá)齒輪箱故障總數(shù)的30%。一般而言，發(fā)生在高速區(qū)的故障主要體現(xiàn)為直齒圓柱齒輪表面過(guò)度磨損與腐蝕、結(jié)構(gòu)變形、軸承失靈等，原因多是由裝配不達(dá)標(biāo)、潤(rùn)滑不足及工作面環(huán)境惡劣等因素綜合作用而成。低速區(qū)故障主要體現(xiàn)為第二級(jí)輸出星輪碎裂、圓錐軸承損毀、行星架斷裂等，原因多是由交變載荷引起的疲勞損傷與過(guò)載保護(hù)失靈等［2］。

2）密封失靈引起的搖臂漏油。井下采煤機(jī)搖臂的齒輪箱通常均采用封閉的飛濺式潤(rùn)滑法，但受到井下惡劣工作環(huán)境的影響，齒輪箱密封會(huì)逐漸失效，從而引起齒輪箱的漏油故障。一般而言，根據(jù)采煤機(jī)搖臂運(yùn)移方式及工作方式的區(qū)別，密封形式可分為0型圈密封、骨架油封、平面浮動(dòng)油封等多種類(lèi)型。其中平面浮動(dòng)油封由于多使用于箱體與行星架的相接處，因此始終處于移動(dòng)變化中，故障發(fā)生概率也最高。這種密封方式的原理為借由兩個(gè)0 型圈支撐兩個(gè)相鄰的金屬環(huán)，金屬環(huán)間留有一定間隙，在相互的運(yùn)動(dòng)中形成油膜來(lái)達(dá)到潤(rùn)滑的效果。通過(guò)上述工作原理可知，隨著長(zhǎng)時(shí)間的工作使用以及設(shè)備載荷的長(zhǎng)期作用，O 型圈非常容易發(fā)生硬化、老化的改變從而失去功效，進(jìn)而無(wú)法有效支撐圓環(huán)，引起漏油現(xiàn)象。除此之外，金屬環(huán)表面的劃痕及點(diǎn)蝕現(xiàn)象也極易導(dǎo)致兩金屬環(huán)的接觸不良從而引發(fā)漏油。搖臂的局部漏油似乎不會(huì)影響設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)，但事實(shí)上搖臂齒輪箱的工作必須依靠它才能正常運(yùn)行，所以一旦出現(xiàn)搖臂漏油事故應(yīng)當(dāng)立即采取針對(duì)性措施進(jìn)行專(zhuān)項(xiàng)排查，以避免更大的安全隱患［3］。

3）特殊地形、違規(guī)操作及超負(fù)荷運(yùn)行引發(fā)的故障。相對(duì)于上述兩種故障人為不可控的機(jī)械故障類(lèi)型而言，此類(lèi)故障多是由于人為原因?qū)е碌?。一般而言，井下回采過(guò)程中不可避免地會(huì)遭遇陷落柱、斷層等特殊的地質(zhì)構(gòu)造，在這些特殊構(gòu)造區(qū)域，巖石的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度往往會(huì)出現(xiàn)顯著的變化，從而大幅增加對(duì)采煤機(jī)搖臂的工作壓力，此時(shí)若未能對(duì)此類(lèi)特殊構(gòu)造進(jìn)行提前的探明，采煤機(jī)直接高速切割就極易引發(fā)搖臂的故障；違規(guī)操作是指采煤機(jī)的操作人員在作業(yè)時(shí)疲勞駕駛或隨意操作引發(fā)的設(shè)備不可逆損傷，譬如在設(shè)備過(guò)熱及冷卻循環(huán)故障的情況下仍然繼續(xù)開(kāi)機(jī)作業(yè)；超負(fù)荷運(yùn)作是指生產(chǎn)隊(duì)伍未追趕生產(chǎn)進(jìn)度而采取“人休機(jī)不休”的連續(xù)高強(qiáng)度作業(yè)模式，省略了中間的檢修維護(hù)過(guò)程，從而導(dǎo)致采煤機(jī)搖臂長(zhǎng)時(shí)間超負(fù)荷運(yùn)作，進(jìn)而導(dǎo)致齒輪在交變載荷與高溫的作用下，出現(xiàn)疲勞損傷。

3 采煤機(jī)搖臂故障防治的有效措施

3.1 加強(qiáng)對(duì)回采面前部地質(zhì)狀況的勘探

地下地質(zhì)結(jié)構(gòu)的繁復(fù)多變往往會(huì)導(dǎo)致巖層巖體強(qiáng)度的大幅變化，進(jìn)而對(duì)采煤機(jī)的工況造成負(fù)面影響。特別是搖臂的齒輪箱，巖體結(jié)構(gòu)強(qiáng)度的驟增會(huì)大幅提升工作壓力，從而對(duì)齒輪箱中的齒輪與軸承產(chǎn)生不可逆的損傷。有鑒于此，在回采過(guò)程中必須對(duì)工作面前部的地質(zhì)狀況進(jìn)行提前的預(yù)勘探，及早發(fā)現(xiàn)潛在的特殊地質(zhì)結(jié)構(gòu)，以便采取針對(duì)性的措施進(jìn)行防護(hù)。

3.2 規(guī)范設(shè)備操作流程

在采煤機(jī)的日常操作中嚴(yán)格遵守相關(guān)設(shè)備操作的流程規(guī)范，堅(jiān)決避免野蠻操作等不正當(dāng)操作現(xiàn)象的出現(xiàn)。對(duì)于新上崗的操作人員必須開(kāi)展嚴(yán)格、系統(tǒng)、全面的上崗培訓(xùn)，安排經(jīng)驗(yàn)豐富的老工人進(jìn)行“一帶一”的幫教，確保新上崗人員能夠盡快掌握設(shè)備操作中的難易點(diǎn)及常見(jiàn)故障，做到爛熟于心，有備無(wú)患［4］。

3.3 細(xì)化檢修內(nèi)容

對(duì)采煤機(jī)的日常維護(hù)應(yīng)當(dāng)進(jìn)行進(jìn)一步的細(xì)化設(shè)置，依據(jù)采煤機(jī)搖臂的特點(diǎn)制定詳實(shí)細(xì)致的檢修工作計(jì)劃表，并確保所有檢修人員嚴(yán)格依照計(jì)劃予以實(shí)施。具體檢修時(shí)不僅要謹(jǐn)慎小心，盡可能避免外界異物或灰塵進(jìn)入齒輪箱中，同時(shí)還應(yīng)充分運(yùn)用油液分析法、鐵譜分析法等先進(jìn)的故障檢測(cè)方法，對(duì)搖臂當(dāng)前運(yùn)行狀況進(jìn)行精確的辨識(shí)，以便實(shí)現(xiàn)隱患的提前發(fā)現(xiàn)與故障的準(zhǔn)確定位。

3.4 構(gòu)建現(xiàn)代化的采煤機(jī)運(yùn)行檢測(cè)系統(tǒng)

井下綜采割煤作業(yè)時(shí)，由于粉塵偏大且工作面空間狹小，工作面作業(yè)人員往往難以對(duì)采煤機(jī)的運(yùn)行狀況進(jìn)行觀(guān)測(cè)。因此，煤礦企業(yè)應(yīng)當(dāng)引進(jìn)現(xiàn)代化的遠(yuǎn)程在線(xiàn)檢測(cè)系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)對(duì)井下采煤機(jī)運(yùn)行狀態(tài)的遠(yuǎn)程實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)。與此同時(shí)工作人員還可將檢測(cè)到的設(shè)備運(yùn)行數(shù)據(jù)上傳至中央控制系統(tǒng)，通過(guò)比對(duì)分析以往設(shè)備工作數(shù)據(jù)，發(fā)現(xiàn)設(shè)備運(yùn)行數(shù)據(jù)中的異常點(diǎn)，從而實(shí)現(xiàn)故障的及時(shí)發(fā)現(xiàn)與排查，進(jìn)而提升設(shè)備運(yùn)行的穩(wěn)定性。

3.5 增強(qiáng)員工職業(yè)培訓(xùn)

井下設(shè)備操作及維護(hù)人員專(zhuān)業(yè)素養(yǎng)的高低對(duì)采煤機(jī)運(yùn)行的長(zhǎng)久、穩(wěn)定有著絕對(duì)的影響性。因此，礦山管理者應(yīng)當(dāng)重視對(duì)井下操作及維護(hù)人員的專(zhuān)業(yè)培訓(xùn)，定期組織大家參加各類(lèi)職業(yè)培訓(xùn)課程并進(jìn)行相關(guān)專(zhuān)業(yè)考核，確保職工真正勝任相關(guān)工作。同時(shí)制定匹配的獎(jiǎng)懲制度，提升員工的積極性，積極主動(dòng)地參與到相關(guān)專(zhuān)業(yè)知識(shí)的學(xué)習(xí)中，從而為采煤機(jī)的高效運(yùn)行提供保障［5］。

4 結(jié)語(yǔ)

搖臂作為井下采煤機(jī)所不可或缺的重要構(gòu)成元件，擔(dān)負(fù)著割煤、裝煤的重任。由于井下回采工作面空間十分有限，一旦發(fā)生采煤機(jī)搖臂故障，對(duì)其進(jìn)行檢修不僅耗時(shí)耗力且會(huì)嚴(yán)重滯緩正常的作業(yè)效率，對(duì)全礦生產(chǎn)任務(wù)的達(dá)標(biāo)造成壓力。有鑒于此，礦井管理者必須委派專(zhuān)人總結(jié)以往生產(chǎn)實(shí)踐中的經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)，針對(duì)搖臂故障制定針對(duì)性的預(yù)防處置措施，從而做到隱患的提前排除與故障的高效治理，這不僅有助于提升井下工作效率，更能進(jìn)一步延長(zhǎng)搖臂的使用周期，從而為礦井經(jīng)濟(jì)效益的提升起到積極的推動(dòng)作用。

［1］王井坤.采煤機(jī)搖臂軸承故障診斷技術(shù)［J］.煤礦機(jī)電，2014（6）：114－116.

［2］蔣云.采煤機(jī)搖臂的常見(jiàn)故障與解決措施［J］.中國(guó)高新技術(shù)企業(yè)，2015（18）：153－154.

［3］邢桂霞.采煤機(jī)搖臂故障診斷分析與預(yù)防［J］.煤炭與化工，2015（6）：110－112.

［4］趙亞?wèn)|，鄔栓，陸浩.大功率采煤機(jī)搖臂故障分析及預(yù)防措施探討［J］.內(nèi)蒙古煤炭經(jīng)濟(jì)，2014（3）：190－196.

［5］薛獻(xiàn)超.采煤機(jī)搖臂常見(jiàn)故障及修復(fù)方法［J］.電子制作，2012（11）：183.