自制液压螺旋清车机在鹤煤三矿的应用

[摘 要] 目前，煤矿井下设备、原材料、矸石的运输工作主要依靠矿车进行运输，矿车在煤矿井下运输中占有十分重要的地位，煤矸和杂物粘结矿车车底，是煤矿生产运输过程中存在的一个普遍问题，经常而及时地清扫矿车车箱是提高矿井轨道运输效率的重要因素。所以，清理车底的问题，在煤矿就显得尤为重要。清扫矿车车箱的主要要求是及时和干净，否则日积月累形成的煤、岩粉和土料等杂物粘结层厚而结实，鹤煤三矿通过使用自我研制的液压螺旋清车机，提高了清车效率，且可以将矿车内部砼性物料清理掉95%以上。

[关键词] 液压； 螺旋； 清车； 切割； 高效

鹤煤三矿通常利用两种矿车：平板式和车厢式；在利用车厢式矿车运输物料时，由于矿车运输的物品繁多，运输的材料繁杂，一些矿车由于运输粘性比较大的物料导致物料粘结在矿车底部，随着时间的推移粘结的物料也会越来越多，无法自行脱落，形成厚重的“罐底”。 造成矿车有效容积减少， 严重影响着矿车的运输效率。因此， 清理“罐底车”是保证矿井运输能力的重要环节。

鹤煤三矿曾安装使用过摇臂抓斗式机械绳轮清车机和气动式振动清车机，摇臂抓斗式机械绳轮清车机原安装于三矿放矸仓与翻罐笼之间的轨道上，经使用发现，其清车效果不佳，不能够完全将罐车内粘结物清除掉，且维修率高；气动式振动清车机曾安装在翻罐笼上，在使用过程中存在容易损坏、不易维修，清车效率低、易损坏矿车等问题。

鹤煤三矿每天圆班进车量达350车左右，其中此类带粘结物的“罐底车”占车辆总数的10%，直接影响了矿车的装载量，严重影响着矿车供应和翻矸效率，增加了副井口提升量和矿车周转次数，为鹤煤三矿带来不必要的人力、物力、电力及时间的浪费，进一步制约了岩巷进尺任务。因此，迫切需要研制一种适合本矿实际情况的、清车彻底的、高效的矿车清理设备。

1 自制液压螺旋清车机的总体结构

液压螺旋清车机主要由液压泵站、液压组合操纵箱、行走机构、液压马达传动机构、截割机构、矿车固定机构等六部分组成（如图1）。

2 自制液压螺旋清车机各机构传导关系

各部分传导关系如图2所示。

3 自制液压螺旋清车机主要组成机构设计

1、液压泵站

由双泵双电机组成，一台作为备用。

2、液压组合操纵机构

由启动/停止、上下、左右、前后、抱轮固定等五个液压操纵杆组成，并有压力状态显示功能；

3、机械行走机构

纵向行走机构：由垂直行走小车、垂直行走轨道、垂直行走液压缸体组成，行走轨道设置在垂直支撑架体上，兼做行走轨道。行走小车上设有四对轮对，通过液压缸体升降带动切割机构完成切割动作（如图3）。

横向行走机构：由纵向行走小车、纵向液压缸体组成，其行走轨道设置在纵向行走机构横梁槽钢内部，通过液压缸体推力经由滑块沿纵向行走机构横梁做横向切割动作（如图4）。

4、螺旋截割机构

由行走小车、液压缸体、液压马达、螺旋滚筒等组成，其行走轨道设置在横向行走机构横梁槽钢内部，螺旋切割机构设置在该行走机构之上，通过两组液压缸体分别动作实现切割机构的左右切割动作（如图5）。

螺旋滚筒由四组圆柱滚筒、齿轮、四组切割刀爪组成，其中两组切割刀爪呈左旋分布，两组呈右旋分布；每组成螺旋状分布，由6个截齿组成，每个截齿固定在齿座中，是一个独立的单元（如图5）。

液压马达传动机构：由CD00462DW液压马达、齿轮、链条组成。

5、矿车抱轮联锁机构

该机构设置在轨道下方，在液压操纵机构控制下可实现复合阻车器连锁固定作用，在矿车清理过程中可以有效的固定矿车轮、矿车边框，避免矿车剧烈震动。

4 自制液压螺旋清车机的动作原理

液压螺旋清车机清车时，启动电源，将矿车推进到位，操纵阻车器油路手柄使阻车器关闭到位，固定矿车；操纵前后油缸手柄使螺旋切削机构到位；同时操纵液压马达手柄及升降油缸手柄使螺旋切削机构下降到极限；同时操纵液压马达手柄及清角油缸手柄以清除左右两角；清角油缸手柄应进行前后推拉；同时操纵液压马达手柄及升降油缸手柄使油缸小幅度上升，然后同时操纵液压马达手柄及清角油缸手柄，使螺旋切削机构沿矿车内部轨迹线清除矿车两侧壁砼性物料。

以上步骤完成后，操纵清角油缸使螺旋切削机构归中位，操纵升降油缸，使螺旋切削机构上升，打开前后阻车器，将矿车推出，完成一个清车动作。

5 自制液压螺旋清车机的特点

综合各类清车机的诸多优缺点，结合鹤煤三矿砼性物料结构特性，三矿研制出了独特的液压螺旋式清车机，并于投入试运行。

液压螺旋清车机通体由液压泵站提供动力源，各部件动作均有液压力完成，其螺旋切割机构由液压马达经链条进行传动，通过各类阀体控制在矿车内部进行切割，其螺旋切割机构由四组40MnMo合金切割刀组成，可以通过三组行走小车实现前后、左右、上下自由动作，使矿车内部砼性物料得以破碎，当物料破碎后的矿车通过翻车机后物料就会从矿车内清理出来。经过现场试验其清理效果比较显著，可以将矿车内部砼性物料清理掉95%以上。

6 自制液压螺旋式清车机的改进

液压螺旋清车机的安装工作于2012年1月份完成，经过近一个月的实际试运发现其清车效果较为明显，但是在清理部分粘结物时效果不是很理想，如：水泥与石块粘结物。该类粘结物较为坚硬，液压螺旋切割机构在切割该类粘结物时切割刀头底座螺旋叶片有变形开焊趋势。

为进一步完善该清车机机能，项目组对螺旋切割机构进行了进一步的优化工作，将螺旋切割机构螺旋叶片更换为呈螺旋分布的切割刀爪，共计四组，两两成对旋布置，每组由六个刀爪组成。改进后切割机构不仅加固了切割机构，并减少了切割阻力，经过近两个月的试运转，效果良好，清车效率达到95%以上。其中在2012年4月份完成了200余辆“罐底车”的清挖工作，彻底消除了困扰我矿长期存在的大“罐底车”现象。

7 经济安全及社会效益分析

液压螺旋清车机的研制项目实施后，可以不改变煤矿轨道运输路线，直接架设在轨道的上方进行矿车粘结物的清理工作，同时，根据不同需要，可以扩展为架设在双股轨道上方进行双股道清理工作，其占地面积小，清车效果可以达到95%以上，经济效益显著。

1、节约清车工4人/班，鹤煤三矿人均工资3.3万元，企业上缴的各项保险、住房公积金、失业金等工资附加费（按平均工资的56%提取）减少3.3万元x56%=1.8万元，全年合计减少人工成本20.4万元。

2、该装置占地面积小、清车效率高、故障率低、操作方便，实现了机械化控制，体现了我矿“多上设备少上人”的发展理念；

3、为安全运转节约了时间，降低了矿车周转频率，减少了不必要的路途提升费用的投入，降低了电量能耗，提高了供给能力，创造的无形经济效益更加可观；

4、液压螺旋清车机通体使用焊接、螺栓固定连接，其机械零部件、管路件均为通用元件，维修方便，配件费用消耗低廉。

5、在清车过程中不必将一列矿车逐个分开、掐断，只需从清车机下方驶过，逐辆清理即可，节约了矿车运输时间；

6、由于液压螺旋清车机各构件全部由靠液压传动，其各机构操作简单，反应灵敏，噪声低，符合煤矿安全生产规定。

8 结语

通过液压螺旋式清车机研制及在鹤煤三矿的实际应用，充分展现了液压螺旋式清车机的优点，给煤矿带来了显著的经济和安全效益。经过对该装置使用实际情况分析，认为克服了原振动式、抓斗式等各类清车机的缺点，充分肯定了该技术在煤矿应用的必要性，并体现了以人为本、节能、降耗的安全生产理念，同时标志着一种新型矿车清理机的诞生，具有较大的使用和推广价值。