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
??? 運輸機(jī)形式???????????? 邊雙鏈刮板式
??? 運輸機(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、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、震動小;適用性廣,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
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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,刮板運輸機(jī)運輸能力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353mm2? ?,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
EBZ260A 懸臂式綜掘機(jī)后支撐尾座 |
改造 |
更換配件 |
所需費用對比 |
363.2 元(費用低) |
64000 元(費用高) |
影響掘進(jìn)進(jìn)度 |
時間短 |
時間長 |
投入人力、物力 |
少 |
多 |
安全角度 |
高 |
低 |
效果 |
好 |
一般 |
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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