EBZ系列掘进机的优化设计

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摘要：掘进机配备了锚杆钻机，实现了掘锚一体。通过对液压系统、装运系统、截割头、行走机构的优化设计，使掘进机的品质更接近国外先进水平。

关键词：掘进机 掘锚一体 液压比例控制技术 分装分运 截割头

随着我国经济的高速发展，能源的供给日趋紧张。因此煤炭行业形势好转，国内各大煤矿都在想尽办法加大煤炭产量。综采工艺成熟推广后，制约煤炭生产的重要因素就是巷道掘进，因此煤矿纷纷引进各种型号的掘进机。目前，国内掘进机都停留在上世纪七、八十年代的水平，技术落后，故障率较高，只有单一的掘进功能，不能很好满足现代化矿井的需求，这对掘进设备提出了更高要求。

鉴于此种情况，石家庄煤矿机械有限责任公司近几年陆续开发了三种型号、五种规格掘进机（具体型号、参数见表一），用户达近百个矿。在掘进机开发过程中，公司技术人员进行了广泛的市场调研，听取多方面意见，对掘进机进行了优化设计，使我公司生产的掘进机具有一些独到之处，使之更适应现代化矿井的要求，这些特点在实践中受到了用户一致认可。具体情况介绍如下：

一、 掘进机配备锚杆支护系统，实现了简易的掘、锚一体

国内掘进机只有单一的掘进功能，技术比较落后，不太适合现在煤矿的要求，尤其是中、小煤矿的要求，因为大煤矿基本都推广了锚杆支护，支护速度能跟上掘进速度，而大多数中、小煤矿都没有锚杆支护工艺，支护速度不能跟上掘进速度，购买功能单一的掘进机，掘进速度并不能得到明显提高，国外机型，如奥钢联掘锚机组，实践证明不适应我国的地质条件，广泛推广受到限制，且高昂的价格并非一般煤矿能承受的起。鉴于此种情况，我公司开发的掘进机都配备了单独的锚杆支护系统，在这一系统设计过程中，充分考虑了我国煤矿地质条件，使之简单、实用、维护方便。

二、 液压系统采用比例控制技术，使整机效率高、操作可靠

许多用户反应，在使用国产掘进机时，液压系统的故障率非常高，液压管路非常复杂，再加上井下条件很差，环境相当恶劣，一旦发生故障，诊断起来非常困难。针对这一问题，我们在进行掘进机液压系统设计时，参照了许多国外工程机械的先进液压技术（因我公司有搞工程机械的基础），进行了多方案优化设计，最终确定了比例控制液压系统。

三 、装运部采用了分装分运机构，使装运互不干涉

装运一体指的是，装载运输的动力是一套系统提供。液压马达（或电机）驱动刮板运输机驱动轮，驱动轮通过刮板链带动从动轮，完成运输功能，从动轮轴两侧再带动两个减速箱，驱动铲板上的两个装载星轮，完成装载功能。装运一体的机构给井下工作带来了很大的不便，首先，从动轮轴和减速箱经常损坏，因从动轮轴和减速箱经常泡在煤泥中工作，此处密封很容易被破坏，从动轮轴和减速箱中的齿轮很快会被煤泥中的岩石、沙子研磨坏。其次，装载、运输经常相互干涉，因动力公用，无论装载、运输谁出故障，都会影响到对方。

四、截割头、铲板的个性化设计，使掘进机在用户中更受欢迎

在调研中，我们经常听到，井下工人反应截割头、铲板对具体巷道的不适应问题，这些问题看起来不大，但对巷道掘进速度的影响却很大。首先看截割头，一般掘进机只配备一个截割头，对于不同的煤矿，巷道的地质条件不尽相同，甚至相差很大，一个截割头不可能全部适应这些千差万别的巷道。于是，我们考虑能不能对不同的巷道配不同的截割头，硬度变化较大的巷道配两个截割头，这样的设计更适合煤矿的具体情况，经广泛论证和征求用户意见，认为方案是可行的，于是我们要求用户定货时，提供该矿的巷道的具体地质情况，以便我们设计的截割头更有针对性。如辽宁某矿的巷道较硬，夹层岩石硬度接近f=8，我们对它订购的ebz150Ⅰ掘进机截割头，进行了个性化设计，截割头直径变小，改变截齿的排列数量与角度，减小截割阻力，经过近半年的使用，该矿反应效果很好。相反，对巷道较软的内蒙古某矿，设计了大直径截割头，增大割煤量，提高了截割效率。邢台煤矿的巷道，硬度变化很大，我们为该矿配备了大、小两个截割头，交替使用，使用效果也相当不错。接下来，我们对铲板也进行了个性化设计，根据每个巷道的宽度，设计不同宽度的铲板和不同直径的星轮，使装煤效果达到最佳。通过截割头、铲板的个性化设计，使我公司生产的掘进机在用户中更受欢迎。

五、轻机型采用无支重轮履带行走机构，使掘进机行走更加平稳

众所周知，特定的条件，对设备都有特殊的要求。掘进机用于井下巷道掘进，因此它对巷道必须适应。一般巷道断面都比较窄小，所以对掘进机高度和宽度要求很严，这两个尺寸越小，它的工况适应能力越好，所以目前掘进机都是瘦长条型。考虑整机的稳定性等原因，整机的宽度已没有压缩空间，只有在高度上作文章。我们查阅了许多国外先进工程机械的资料，发现30吨以下的较轻设备，行走机构许多采用了无支重轮履带行走。如果掘进机行走采用这一机构，将使整机高度降低200―300mm，整机重心降低许多，行走的平稳性大大加强，同时使井下工人的作业空间加大。这种一举两得的提高方案，我们没理由不试验。首先，在EBZ100Ⅰ掘进机上进行了无支重轮履带行走机构的设计，使整机高度控制在1.5米左右。经邢台煤矿近一年的使用验证，设计达到了预期目的。接下来，在EBZ100Ⅱ、EBZ55掘进机的开发中，都采用了无支重轮履带行走机构，使掘进机高度相对降低，行走的稳定性增强。

总之，通过以上掘进机的优化设计，使国产掘进机的品质更接近国际先进水平。目前，我公司首先研制开发了具有遥控截割功能的掘进机，这一技术的应用，使掘进机的操作更加直观、方便。使掘进机的功能更加完善。