懸臂式綜掘機后支撐尾座連接架的改造與使用 　 　

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大隆礦 ? ? 樊強　　

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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掘進期間，綜掘機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)致懸臂式綜掘機不能進行正常安全掘進，通過對綜掘機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；后支撐；連接架；　　

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前言 　 　

??? 大隆礦東二1501底板瓦斯道掘進巷道使用型號EBZ-260A懸臂式綜掘機。當(dāng)掘進至950m處時，綜掘機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，致使懸臂式綜掘機不能進行正常掘進。此巷道設(shè)計長度達2050m，為了保證正常安全施工，特此對懸臂式綜掘機后支撐尾座與連接架之間的連接進行改造。　　

1? EBZ260A 懸臂式綜掘機技術(shù)參數(shù)和特點　　

1.1? EBZ260A 懸臂式綜掘機技術(shù)參數(shù)　　

　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　

圖1? EBZ260A綜掘機　　

??? EBZ260A 綜掘機各字母含義：E表示掘進機；B表示懸臂式；Z表示縱軸式；260表示綜掘機的截割功率，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)濟截割巖石單向抗壓強度? ≤120/90Mpa　　

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

??? 臥底深度?????????????? 255mm　　

??? 截割電機功率?????????? 260/200Kw　　

??? 裝載形式?????????????? 五齒星輪　　

??? 運輸機形式???????????? 邊雙鏈刮板式　　

??? 運輸機鏈速???????????? 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）　　

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

? ?? 供電電壓?????????????? 1140V　　

??? 油泵電機功率?????????? 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 懸臂式綜掘機性能特點 　 　

穩(wěn)定性高，機重大、震動??；適用性廣，適合煤巷、半煤巷、全巖巷的掘進；截割頭的單軸抗壓強度大，破巖能力強，達到全齒咬合，鉆進力大，無偏磨，能夠達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。　　

2? EBZ260A 懸臂式綜掘機后支撐與連接架螺栓斷裂情況分析　　

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圖2? EBZ260A綜掘機斷裂螺栓的位置　　

??? EBZ260A 懸臂式綜掘機后支撐與連接架使用M24×60mm螺栓24根進行連接，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、螺栓的強度、螺栓的疲勞強度等。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，最終總能從疲勞強度上找到原因。實際上，疲勞強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度。　　

螺栓斷裂不是由于螺栓的抗拉強度低，以一只M20×80的8.8級的高強螺栓為例，它的重量只有0.2公斤，而它的最小拉力載荷是20t，高達它自身重量的十萬倍，所以不可能因為螺栓的抗拉強度不夠而損壞。螺栓的斷裂不是由于螺栓的疲勞強度，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 懸臂式綜掘機后支撐與連接架連接進行改造　　

??? 二水平東二1501底板瓦斯道掘進工作面綜掘機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行剪切計算。螺栓的剪切力主要來自掘進機轉(zhuǎn)載機。轉(zhuǎn)載機由三部分組成：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，第三部分機尾部長2m，所以轉(zhuǎn)載機總長16m。　　

4.1? 轉(zhuǎn)載皮帶所拉的矸石重量計算 　 　

轉(zhuǎn)載機帶速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，刮板運輸機運輸能力4.0m³/min。　　

轉(zhuǎn)載機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懸臂式掘進機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 懸臂式綜掘機檢修維護和作業(yè)情況　　

5.1? EBZ260A 懸臂式綜掘機檢修維護　　

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)前對掘進機連接螺栓檢查，發(fā)現(xiàn)松動及時緊固。班中發(fā)現(xiàn)問題及時處理，嚴禁強行截割。　　

5.2? EBZ260A 懸臂式綜掘機改造后作業(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 懸臂式綜掘機改造經(jīng)濟效益　　

6.1? EBZ260A 懸臂式綜掘機改造費用　　

改造費用計算：需要2個人2個工時，進行加工并送到井下進行安裝。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 懸臂式綜掘機更換部件費用　　

綜掘機后支撐尾座更換費用計算：綜掘機后支撐尾座配件單價6.1萬元，拆卸綜掘機后支撐尾座，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 懸臂式綜掘機后支撐尾座改造綜合分析　　

??? （表1） EBZ260A 懸臂式綜掘機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，影響工作面掘進進度少等諸多優(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，值得掘進系統(tǒng)學(xué)習(xí)與應(yīng)用。　　

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作者簡介 ： 樊強 （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)任鐵煤集團大隆礦綜掘三隊技術(shù)主管。聯(lián)系電話：15141075221。　　

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