EBZ230掘进机截割、行走系统技术升级改造

[摘要]：针对 掘进机在使用过程中截割和行走系统中出现的故障，从改造结构入手，解决截割、行走系统强度，从而提高其性能，解决现掘进机使用过程中伸缩部伸缩花键轴、伸缩内筒损坏以及履带板发生变形等问题，同时介绍了改造后达到的效果

[关键词]：截割 行走 升级改造

0. 前言

掘进机作为一种先进的生产设备，以其快速、高效在大中型煤矿得到极大的推广应用，生产效率相比普掘有了很大的提高。但随着掘进机使用周期的延长，原设计和制造中的许多问题在使用和维修过程中逐渐暴露出来。

首先截割系统存在的问题：现在使用的EBZ30掘进机截割头以及伸缩部在使用过程中经常损坏，严重影响正常的生产作业。其中截割头存在着结构型式不合理、截齿和截齿座强度不足、截割断面成形不好、截割效率低、内喷雾化效果差等缺陷；伸缩部伸缩花键轴、伸缩内筒容易损坏，影响正产生产作业。

行走系统存在的问题：S150掘进机的行走系统由于采用支重轮结构，履带板工作时处于悬臂状态；履带板强度不足，在工作过程中易造成履带板发生塑性变形、弯曲甚至断裂严重影响正常使用的现象，影响正常生产；其次掘进机在大倾角爬坡作业时，由于需要克服因自重而产生下滑，导致切割效率下降。

综上所述，为了让掘进机更好的服务于矿井生产，我们将立足解决截割、行走系统出现的问题，对两大系统进行升级改造。

一. 设计方案

（一）截割系统

1 原因分析

采矿掘进设备，特别是煤矿掘进作业中的多采用悬臂式纵轴掘进机，掘进机在使用过程中，内喷雾系统在喷雾降尘中起重要作用。内喷雾系统通过配水盘上的进水通道和掘进机转动主轴上的喷水通道连通，由于掘进机主轴在作业时不停转动，和配水盘间的内喷雾进水系统间需要进行密封，以防止高压内喷雾水由配水盘和掘进机转动主轴间泄露出去。原来的内喷雾进水密封系统大都采用格来圈式密封或U型密封圈对配水盘上的进水通道两侧密封，该种密封结构承受压力小，易磨损，运行一段时间磨损后没有补偿能力，内喷雾用水泄漏严重，无法使用。

截割头存在着结构型式不合理，截齿和截齿座强度不足等缺陷；工作时易出现断齿、齿座脱落等现象，存在截割断面成形不好、截割效率降低等缺陷；同时伸缩花键轴、伸缩内筒、内喷水系统容易损坏，影响正产生产作业。

2、解决方案的确定：

（1）将截割系统伸缩部改造为悬臂结构，工作时电动机动力由齿轮联轴器经二级行星减速器通过花键套减速传至悬臂段主轴，将动力传递到截割头，最终截割破碎煤岩。

（2）对截割头结构型式进行改造，新截割头的结构为锥形平头，在满足使用需求的基础上，尽量减少截割头的外形尺寸，防止产生较大的扭转力矩。

（3）对喷雾降尘系统进行改造：

1、用拥有自主知识产权的掘进机内喷雾密闭壳体密封自动补偿装置替代原来的格来圈密封结构形式。

2、用三层螺旋外喷雾装置替代原来的外喷系统。

（二） 行走系统

1、原因分析

S150掘进机行走部由于采用支重轮结构，履带板只有中间部分通过链条与支重轮接触，而机架与履带板之间有70mm间隙。工作时履带两侧处于悬空状态；当在履带边缘有硬物卡住履带时，由于履带板强度不足，在工作过程中易造成履带板发生塑性变形、弯曲甚至断裂，严重影响正常使用的现象，影响正常生产。

2、解决方案的确定

（1）为了解决履带板使用过程中产生弯曲的现象，设计受力状况好、抗弯能力强的新型履带板，保证其强度更高，满足生产需要，同时对履带架进行改造，改变履带的受力工况，使履带板受力始终处于弹性变形阶段。

（2）针对掘进机大倾角作业时爬坡能力不足的现象，研究制作一套液压助推装置，该助推装置可以给掘进机相当大的外力，提高掘进机的爬坡能力，该装置由导向装置、推移装置、锚固装置及弹簧板、销轴、导向套等组合而成，整个装置与掘进机后支承铰接，工作时依靠泵站压力使推移千斤顶动作，进而推动掘进机前进。

二. 方案具体实施

（一）截割系统

截割系统具体改造方案如下：

1、摒弃原S150伸缩炮头结构，改为如图1所示悬臂结构，考虑截割头、铲板干涉以及悬臂抗扭强度等因素确定悬臂长度1120mm，其中联接座为新加零件，长度为640mm，一端与叉形架联接固定，一端通过止口与外筒体联接。

2、改进内喷结构，使用获得国家专利的内喷雾密封自动补偿装置，补偿装置在主轴上采用高水基复合密封填料环作为密封件，密封填料环的两端加设环形油缸活塞对密封材料进行磨损补偿，主轴转动时，高水基复合密封填料环可有效起到密封作用，防止高压内喷雾水的泄漏。当运行一段时间后，通过配水盘筒体上与环形油缸活塞缸体相通的管道，打入油脂，推动环形油缸向内侧运动，对高水基复合密封填料施加压力，补偿磨损部分，从而达到继续密封的效果。

3、改进截割头型式，新截割头的结构为锥形平头，在满足使用需求的基础上，确定截割头最大外形尺寸Φ640，防止产生较大的扭转力矩。

（二）行走系统

行走系统具体改造方案如下：

1、对履带板使用三维软件重新进行设计，在不改变节距的情况下改变其部分筋板位置和整体尺寸，在强度上对其进行加强。

2、在履带架体上焊接辅助支撑，使履带板受力后还没有达到其塑性变形时对其进行支撑，改变其受力状况。

通过以上两方面的改进改变履带板的总体受力状态，以达到技改要求。

3、液压助推装置：选择Φ125推移千斤顶，由于液压系统对工作环境要求较高，制作导向套对伸缩频繁的千斤顶进行密封，根据千斤顶的尺寸及行程合力确定导向套的尺寸，同时选择位移弹性大的汽车用弹簧板，以满足不同顶板条件下锚固时接顶良好的需要，为减小接触面积，增大摩擦力，我们在底盘焊接人字加强筋，既提高了强度，又增大了与底板的摩擦力，更好的满足使用要求。整个装置与掘进机后支承铰接，工作时依靠泵站压力使推移千斤顶动作，进而推动掘进机前进。该装置具有压力传动平稳，结构简单，操作安全可靠等特点，并且液压动力借助掘进机液压源，不需安装其他设备，工作时能给予掘进机相当大的推动力，提高掘进工作效率和安全系数。

三、结语

1、截割系统的改造完成后可以很好的与太原EBZ230型掘进机 实现互换。杜绝伸缩套筒损坏引起的事故，大大提高掘进机的可靠性，延长使用周期，减少维修费用的同时降低配件储备，减少资金占用量；

2、行走部的改造可以杜绝因支重轮故障和履带板弯曲断裂引起的事故，大大提高掘进机的可靠性，延长使用周期，减少维修费用的同时降低配件储备，减少资金占用量，助推装置研制成功有效解决掘进机大角度下上山掘进的问题，具有很好的安全效益和经济效益，该装置在上山掘进过程中给掘进机相当大的助推力避免了掘进机下滑，可提高工作效率35%以上，在煤矿行业有很好的推广价值。