綜掘機(jī)液壓張緊裝置的改進(jìn)研究

郭承良

（云南能投威信煤炭有限公司， 云南 昭通 657903）

1 工程概況

云南某礦為年產(chǎn)180 萬t 礦井，開采煤層埋藏深度為50～260 m，屬于瓦斯突出礦井，煤層有突出危險(xiǎn)性，礦井水文地質(zhì)構(gòu)造一般。為了提升礦井巷道掘進(jìn)效率，緩解礦井采掘接替緊張局面，礦井引進(jìn)4臺(tái)綜掘機(jī)，用以提升巷道掘進(jìn)效率。綜掘機(jī)在使用過程中不同程度出現(xiàn)行走履帶以及中部裝運(yùn)刮板輸送機(jī)刮板鏈松弛現(xiàn)象，需要定期采用液壓張緊裝置張緊。但是張緊裝置每次張緊耗時(shí)均在1 h 以上，同時(shí)張緊裝置液壓油管路中控制閥組需要經(jīng)常更換，給綜掘機(jī)正常使用帶來不利影響。因此，需要針對(duì)綜掘機(jī)、液壓張緊裝置具體結(jié)構(gòu)構(gòu)成，對(duì)液壓張緊裝置進(jìn)行改進(jìn)，從而提升設(shè)備的實(shí)用性及張緊效率。

2 綜掘機(jī)結(jié)構(gòu)組成及張緊裝置的分析

采用的綜掘機(jī)結(jié)構(gòu)組成見圖1，主要包括有截割頭、行走部分、裝運(yùn)部分、電氣系統(tǒng)、水系統(tǒng)等構(gòu)成。在綜掘機(jī)正常使用過程中，綜掘機(jī)行走履帶以及裝運(yùn)部分鏈條會(huì)在外力作用下出現(xiàn)不同程度松弛，需要定期進(jìn)行張緊[1-2]。

2.1 裝運(yùn)部分

綜掘機(jī)裝運(yùn)部分對(duì)截割頭破碎的煤、巖進(jìn)行裝載運(yùn)輸，結(jié)構(gòu)組成包括有機(jī)頭、機(jī)尾部，雙鏈刮板，驅(qū)動(dòng)裝置，脫扣器以及液壓張緊裝置等[3]。裝運(yùn)部分主要安裝在綜掘機(jī)中部，機(jī)頭與綜掘機(jī)主機(jī)架、鏟板連接，機(jī)尾部托在機(jī)架上[4]。機(jī)架在裝運(yùn)部分機(jī)尾處裝有可以拆卸墊塊，可以根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)需要對(duì)機(jī)架調(diào)高或者降低，滿足現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)輸需要。裝運(yùn)部分動(dòng)力采用液壓馬達(dá)，直接驅(qū)動(dòng)刮板鏈鏈條運(yùn)轉(zhuǎn)，刮板鏈張緊是通過位于機(jī)尾部的液壓張緊裝置實(shí)現(xiàn)。

圖1 綜掘機(jī)結(jié)構(gòu)組成

2.2 行走部分

綜掘機(jī)的行走部分為履帶式行走機(jī)構(gòu)，在掘進(jìn)機(jī)底部左、右兩側(cè)對(duì)稱布置有履帶行走機(jī)構(gòu)。行走部分結(jié)構(gòu)包括有提供動(dòng)力的液壓馬達(dá)、履帶鏈、履帶架以及制動(dòng)器等[5]。液壓馬達(dá)經(jīng)過三級(jí)圓柱齒輪、二級(jí)行星齒輪等減速器減速后，將動(dòng)力傳遞給行走驅(qū)動(dòng)輪，帶動(dòng)履帶運(yùn)動(dòng)，綜掘機(jī)正常行走速度在6 m/min。履帶張緊通過調(diào)整張緊裝置內(nèi)油缸壓力來實(shí)現(xiàn)，具體為：通過黃油槍來向張緊裝置油缸內(nèi)注入油脂（油缸最大行程120 mm），履帶張緊壓力滿足要求后，墊入墊板及鎖板，通過墊板、鎖板承受履帶張緊力，從而減少油缸活塞受到的張緊力[6-7]。

2.3 張緊裝置

檢修人員通過控制操作臺(tái)上張緊手柄，來控制張緊油缸活塞運(yùn)移量并通過增加或者減少墊塊數(shù)量來實(shí)現(xiàn)張緊力大小的調(diào)整[8]。礦井采用的綜掘機(jī)裝運(yùn)部分及行走部分張緊裝置供液系統(tǒng)運(yùn)行原理見下頁圖2。

具體運(yùn)行為：液壓油經(jīng)過液壓油泵分成兩路，一路通過換向閥進(jìn)入到截割部控制截割頭伸縮；一路經(jīng)由換向閥、單向閥控制行走機(jī)構(gòu)左、右履帶張緊油缸以及裝運(yùn)部分刮板鏈液壓油缸。整個(gè)液壓油系統(tǒng)采用一個(gè)梭閥、兩個(gè)溢流閥來控制油路，張緊裝置油路及截割頭油路雖然共用一個(gè)液壓油泵，但是有兩個(gè)相對(duì)獨(dú)立的液壓油管路。

圖2 原張緊裝置供液系統(tǒng)

3 原張緊方式存在問題的分析

綜掘機(jī)裝運(yùn)裝置刮板鏈、行走裝置履帶液壓張緊裝置在使用過程中存在下述問題：

1）液壓張緊裝置控制閥組在使用過程中容易損壞，設(shè)備故障率高，且難以修復(fù)，只能進(jìn)行更換處理，造成張緊裝置可靠性及后期維護(hù)成本高；

2）液壓張緊裝置供液油管需要采用特殊油管，其他油管不能配套使用，使用局限性大；

3）張緊操控不方便，張緊時(shí)僅能張緊一處位置，操作過程繁瑣，制約設(shè)備檢修效率提升。

4 液壓張緊裝置的改進(jìn)

采用6 個(gè)直徑10 mm 截止閥來控制截割部截割頭伸縮、裝運(yùn)部分以及行走部分刮板鏈、履帶張緊，將原液壓油系統(tǒng)的兩趟供液油路改造成一趟，省掉控制液壓張緊裝置的換向閥、單向閥及其他相關(guān)閥組，降低液壓張緊裝置供液系統(tǒng)復(fù)雜程度，從源頭上減少張緊裝置供液系統(tǒng)故障發(fā)生率及維修復(fù)雜程度。

具體改進(jìn)方法為：拆除原綜掘機(jī)液壓張緊裝置、供液系統(tǒng)及其控制閥組，將走行部位左、右履帶張緊液壓油缸、裝運(yùn)部位左、右張緊油缸通過供液管路、6個(gè)直徑10 mm 截止閥直接與控制截割部截割頭伸縮的油路連接，從而繞過張緊控制這一環(huán)節(jié)，通過6個(gè)截止閥直接控制6 個(gè)供液油路通斷。具體改進(jìn)后的供液系統(tǒng)見圖3。

通過對(duì)液壓張緊裝置供液油路進(jìn)行改進(jìn)，簡化了張緊裝置操控程序，大幅降低故障發(fā)生率，同時(shí)減少了操作人員張緊裝置維修難度及后期維護(hù)、維修費(fèi)用。

圖3 改進(jìn)后的液壓張緊裝置供液系統(tǒng)

5 改進(jìn)后液壓張緊裝置的應(yīng)用效果

通過對(duì)液壓張緊裝置液壓油供液管路改進(jìn)，從而使得液壓張緊裝置張緊過程更為便捷，從源頭上減少了液壓張緊裝置故障發(fā)生率；履帶、刮板鏈張緊操作更為方便，改進(jìn)后的液壓油供液系統(tǒng)摒棄了特殊張緊油管這一環(huán)節(jié)，更有利于設(shè)備的檢修。原張緊裝置每次張緊需要耗時(shí)接近1 h，改進(jìn)后的張緊裝置每次張緊耗時(shí)僅在10 min，大幅度降低張緊耗時(shí)及作業(yè)人員后期檢修、維護(hù)強(qiáng)度?，F(xiàn)改進(jìn)后的液壓張緊裝置已經(jīng)在云南某礦生產(chǎn)實(shí)踐中應(yīng)用，取得顯著效果，得到礦井管理層以及掘進(jìn)隊(duì)的高度認(rèn)可。

6 結(jié)語

通過對(duì)綜掘機(jī)液壓張緊裝置進(jìn)行改進(jìn)研究，并將改進(jìn)后的液壓張緊裝置應(yīng)用到現(xiàn)場(chǎng)實(shí)踐，不僅提升了張緊裝置運(yùn)行穩(wěn)定性，而且還降低作業(yè)人員勞動(dòng)強(qiáng)度及設(shè)備檢修、維護(hù)成本。綜掘機(jī)原液壓張緊裝置每套費(fèi)用接近9 000 元，供油特殊油管費(fèi)用接近2 000 元、溢流閥、梭閥以及節(jié)流閥費(fèi)用接近3 000元，整個(gè)液壓張緊裝置費(fèi)用在1.4 萬元。現(xiàn)礦井有4臺(tái)綜掘機(jī)，按每臺(tái)綜掘設(shè)備每年更換2 次液壓張緊設(shè)備計(jì)算，采用改進(jìn)后的液壓張緊裝置每年可以為礦井節(jié)省投入約11.2 萬元。