懸臂式綜掘機(jī)后支撐尾座連接架的改造與使用 　 　

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大隆礦 ? ? 樊強(qiáng)　　

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摘要： 大隆礦東二1501底板瓦斯道巷道使用懸臂式綜掘機(jī)掘進(jìn)期間，綜掘機(jī)后支撐尾座與連接架之間的連接螺栓檢修時發(fā)現(xiàn)多根斷裂，斷裂的螺栓在螺栓孔中不能取出，導(dǎo)致懸臂式綜掘機(jī)不能進(jìn)行正常安全掘進(jìn)，通過對綜掘機(jī)后支撐尾座與連接架加鋼板與固定螺栓的方式得到了有效的治理。 　 　

關(guān)鍵詞： 綜掘機(jī)；后支撐；連接架；　　

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前言 　 　

??? 大隆礦東二1501底板瓦斯道掘進(jìn)巷道使用型號EBZ-260A懸臂式綜掘機(jī)。當(dāng)掘進(jìn)至950m處時，綜掘機(jī)后支撐尾座與連接架之間的連接螺栓檢修時發(fā)現(xiàn)多根斷裂，斷裂到螺栓孔中不能取出，致使懸臂式綜掘機(jī)不能進(jìn)行正常掘進(jìn)。此巷道設(shè)計長度達(dá)2050m，為了保證正常安全施工，特此對懸臂式綜掘機(jī)后支撐尾座與連接架之間的連接進(jìn)行改造。　　

1? EBZ260A 懸臂式綜掘機(jī)技術(shù)參數(shù)和特點　　

1.1? EBZ260A 懸臂式綜掘機(jī)技術(shù)參數(shù)　　

　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　

圖1? EBZ260A綜掘機(jī)　　

??? EBZ260A 綜掘機(jī)各字母含義：E表示掘進(jìn)機(jī)；B表示懸臂式；Z表示縱軸式；260表示綜掘機(jī)的截割功率，kw；A表示硬巖；　　

??? 定位截割寬度（最大） ? 6.2m　　

??? 定位截割高度（最大）? 5.1m　　

??? 操作控制???????????? 液壓先導(dǎo)（手動和無線遙控）　　

??? 爬坡能力???????????? ±18°　　

??? 最大/經(jīng)濟(jì)截割巖石單向抗壓強(qiáng)度? ≤120/90Mpa　　

? ?? 綜掘機(jī)適合巷道性質(zhì)???? 煤巷、半煤巷、全巖巷掘進(jìn)　　

??? 臥底深度?????????????? 255mm　　

??? 截割電機(jī)功率?????????? 260/200Kw　　

??? 裝載形式?????????????? 五齒星輪　　

??? 運(yùn)輸機(jī)形式???????????? 邊雙鏈刮板式　　

??? 運(yùn)輸機(jī)鏈速???????????? 66m/min　　

??? 最大不可拆卸尺寸?????? 3.03m×1.4m×1.39m　　

?????????????????????????? 3.35m×0.78m×0.6m　　

?????????????????????????? 2.13m×1.8m×0.92　　

??? 行走速度?????????????? 0～6.5m/min　　

??? 星輪轉(zhuǎn)速?????????????? 33rpm　　

??? 裝載能力?????????????? 4.0m³/min　　

??? 油箱容積?????????????? 900L　　

??? 外型尺寸?????????????? 長×寬×高（12.4m×2.62m×1.79m）　　

??? 整機(jī)重量?????????????? 100 t（含二運(yùn)、除塵系統(tǒng)）　　

? ?? 供電電壓?????????????? 1140V　　

??? 油泵電機(jī)功率?????????? 160Kw　　

??? 額定輸出功率?????????? 475Kw　　

??? 供水的PH值??????????? 6～8　　

??? 要求井下供水壓???????? 3～8Mpa　　

??? 最小冷卻水量?????????? 30L/min　　

??? 最大不可拆卸件重量???? 7600kg　　

??? 履帶寬度?????????????? 650mm　　

??? 液壓泵???????????????? 260/190/60ml/r　　

1.2? EBZ260A 懸臂式綜掘機(jī)性能特點 　 　

穩(wěn)定性高，機(jī)重大、震動?。贿m用性廣，適合煤巷、半煤巷、全巖巷的掘進(jìn)；截割頭的單軸抗壓強(qiáng)度大，破巖能力強(qiáng)，達(dá)到全齒咬合，鉆進(jìn)力大，無偏磨，能夠達(dá)到最大截割效率和最小截齒消耗；電控系統(tǒng)具有遙控功能、截割頭軌跡顯示功能，高性能PLC控制，電器系統(tǒng)采用模塊化設(shè)計，具有液晶漢字動態(tài)顯示、故障自診斷及記憶功能；履帶行走部，采用行走組合支承技術(shù)，減小履帶阻力，接地平穩(wěn)，易維護(hù)。　　

2? EBZ260A 懸臂式綜掘機(jī)后支撐與連接架螺栓斷裂情況分析　　

??? 　 　 　 　 　 　

圖2? EBZ260A綜掘機(jī)斷裂螺栓的位置　　

??? EBZ260A 懸臂式綜掘機(jī)后支撐與連接架使用M24×60mm螺栓24根進(jìn)行連接，由于長時間使用，造成螺栓斷裂13根。　　

??? 螺栓斷裂原因的分析，主要有以下幾個方面：螺栓的質(zhì)量、螺栓的預(yù)緊力矩、螺栓的強(qiáng)度、螺栓的疲勞強(qiáng)度等。實際上，螺栓斷裂絕大多數(shù)情況是因為松動而斷裂的，或是由于松動而被打壞的。因為螺栓松動打斷的情況和疲勞斷裂的情況大體相同，最終總能從疲勞強(qiáng)度上找到原因。實際上，疲勞強(qiáng)度大得我們無法想象，螺栓在使用過程中根本用不到疲勞強(qiáng)度。　　

螺栓斷裂不是由于螺栓的抗拉強(qiáng)度低，以一只M20×80的8.8級的高強(qiáng)螺栓為例，它的重量只有0.2公斤，而它的最小拉力載荷是20t，高達(dá)它自身重量的十萬倍，所以不可能因為螺栓的抗拉強(qiáng)度不夠而損壞。螺栓的斷裂不是由于螺栓的疲勞強(qiáng)度，螺紋緊固件在橫向振動實驗中只需一百次即可松動，而在疲勞強(qiáng)度實驗中需反復(fù)振動一百萬次。換句話說，螺紋緊固件在使用基疲勞強(qiáng)度的萬分之一時即松動了，所以說螺紋緊固件的松動也不是因為螺栓疲勞強(qiáng)度。螺紋緊固件損壞的真正原因是松動，螺紋緊固件松動后，被堅固件運(yùn)動產(chǎn)生巨大的動能mv²，這種巨大的動能直接作用于緊固件及設(shè)備，致使緊固件松動、損壞，最終受徑向力作用的緊固件螺栓被剪斷。　　

3? EBZ260A 懸臂式綜掘機(jī)后支撐與連接架連接進(jìn)行改造　　

??? 二水平東二1501底板瓦斯道掘進(jìn)工作面綜掘機(jī)后支撐與連接架螺栓的斷裂，受到井下工作環(huán)境的因素影響，斷裂的螺栓無法取出，采取加鐵板與螺栓緊固的方法予以改造。 　 　 　 　 　 　

圖3? EBZ260A綜掘機(jī)后支撐和連接架主視圖和左視圖　　

由于原來未斷裂的螺栓不采取方法處理會繼續(xù)斷裂，已斷裂的螺栓孔已經(jīng)作廢，所以采用原對接螺栓處上下各加一塊長×寬×厚(1000mm×100mm×40mm)鐵板，上面鉆有2個φ30mm的通孔，通孔間距665mm。夾板4塊，尺寸：長×寬×厚(1000mm×100mm×20mm)，上面鉆有2個φ30mm的通孔，通孔間距910mm。4根φ30×120mm加固螺栓。　　

安裝方法：先將原來還能使用的M24×60mm螺栓11根進(jìn)行緊固，然后按如圖3所示先安裝上加固鐵板，給好4塊夾板，穿上上面2根φ30×120mm加固螺栓，再把下加固鐵板放好，穿上下面2根φ30×120mm加固螺栓，最后將螺栓全部擰緊。　　

4? 螺栓剪切力計算　　

由于原來螺栓的斷裂主要來自松動后的剪切力，故對采取加固方法的螺栓進(jìn)行剪切計算。螺栓的剪切力主要來自掘進(jìn)機(jī)轉(zhuǎn)載機(jī)。轉(zhuǎn)載機(jī)由三部分組成：第一部分轉(zhuǎn)載頭長2m，第二部分中間節(jié)，4節(jié)，每節(jié)長3m，中間節(jié)共計12m，第三部分機(jī)尾部長2m，所以轉(zhuǎn)載機(jī)總長16m。　　

4.1? 轉(zhuǎn)載皮帶所拉的矸石重量計算 　 　

轉(zhuǎn)載機(jī)帶速1.6m/s，總長16m，矸石從轉(zhuǎn)載頭到轉(zhuǎn)載尾所需要的時間 = 　　　　?= 10s，刮板運(yùn)輸機(jī)運(yùn)輸能力4.0m³/min。　　

轉(zhuǎn)載機(jī)10s時間所拉的矸石重 = 　　　　　　?= 　　　　?= 1.27t = 1270 kg 　 　

式中：矸石的密度1.7～1.9t/m³? (取最大值)。　　

4.2? 轉(zhuǎn)載橋上電纜重量計算 　 　

綜掘機(jī)70m²電纜單位重量5.39kg/m，按轉(zhuǎn)載橋上盤80m電纜計算，　　

80m 電纜重 = 5.39×80 = 431.2kg　　

4.3? 螺栓上的剪切應(yīng)力計算　　

作用在螺栓上剪切力　　　　　　

　 　 　 　 =　　　　　　N/mm²　　　　N/mm²

所以EBZ260A懸臂式掘進(jìn)機(jī)后支撐與連接架所采用的鐵板與螺栓加固方法滿足要求。 　 　

式中：　　　　=　　　　 ? ， 　 　 　 　 ^? - M24 螺栓最大許用抗剪強(qiáng)度N/mm² 。　　

????? 　 　 　 　 - 矸石重量+電纜重量+轉(zhuǎn)載橋自重 = 1270+431.2+8000 = 9701.2kg = 97012N　　

????? 　 　 　 　 　 　 = 螺栓剪切力　　

????? M24 螺栓有效截面積353mm^2? ?,M30螺栓有效截面積561mm² 。　　

5? EBZ260A 懸臂式綜掘機(jī)檢修維護(hù)和作業(yè)情況　　

5.1? EBZ260A 懸臂式綜掘機(jī)檢修維護(hù)　　

計算分析出螺栓斷裂是由于螺栓的松動引起，故要求每班作業(yè)前對掘進(jìn)機(jī)連接螺栓檢查，發(fā)現(xiàn)松動及時緊固。班中發(fā)現(xiàn)問題及時處理，嚴(yán)禁強(qiáng)行截割。　　

5.2? EBZ260A 懸臂式綜掘機(jī)改造后作業(yè)情況　　

改造后經(jīng)過3個多月的使用，發(fā)現(xiàn)螺栓有松動現(xiàn)象及時進(jìn)行緊固，螺栓沒有再發(fā)生過斷裂的現(xiàn)象，成功解決了井下更換螺栓困難的問題。　　

6? EBZ260A 懸臂式綜掘機(jī)改造經(jīng)濟(jì)效益　　

6.1? EBZ260A 懸臂式綜掘機(jī)改造費用　　

改造費用計算：需要2個人2個工時，進(jìn)行加工并送到井下進(jìn)行安裝。按150元/（每個人1個工時）計算，1個小班需要花費300元，M30×60螺栓，B級，1個15.8元，4個共計63.2元。　　

改造費用 = 300+63.2 = 363.2元。　　

6.2 EBZ260A 懸臂式綜掘機(jī)更換部件費用　　

綜掘機(jī)后支撐尾座更換費用計算：綜掘機(jī)后支撐尾座配件單價6.1萬元，拆卸綜掘機(jī)后支撐尾座，4個人2個小班，地面配件裝車下井拉放車至工作面需要4個人1個小班，再進(jìn)行組裝，4個人2個小班，按150元/（每個人1個工時）計算所需要的費用計算。　　

更換配件費用 = 配件費用+拆卸費用+拉運(yùn)費用+組裝費用 = 61000+150×4×2+150×4+150×4×2 = 64000元。兩項對比節(jié)省費用=64000-363.2=63636.8元　　

6.3 EBZ260A 懸臂式綜掘機(jī)后支撐尾座改造綜合分析　　

??? （表1） EBZ260A 懸臂式綜掘機(jī)后支撐尾座改造與更換對比 　 　

從表1中可以看出EBZ260A懸臂式綜掘機(jī)后支撐尾座改造所需的費用少，安全性高，投入人力、物力少，影響工作面掘進(jìn)進(jìn)度少等諸多優(yōu)點。經(jīng)過理論數(shù)據(jù)驗證與現(xiàn)場實際應(yīng)用相結(jié)合，證明了此方法具有較高的推廣價值，值得掘進(jìn)系統(tǒng)學(xué)習(xí)與應(yīng)用。　　

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作者簡介 ： 樊強(qiáng) （1982-），男，助理工程師，2012年畢業(yè)于遼寧工程技術(shù)大學(xué)礦井建設(shè)專業(yè)，現(xiàn)任鐵煤集團(tuán)大隆礦綜掘三隊技術(shù)主管。聯(lián)系電話：15141075221。　　

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