MK5掘进机星轮变形故障处理

刘海元

(大同煤矿集团有限责任公司马脊梁矿)

在我国井巷开采中，巷道掘进量约为600万 m/a，其中机掘量约占 2/3［1］，20 世纪 60 年代，我国开始研究悬臂式掘进机技术，经历了由引进到合作再到目前的自主研发一系列过程［2］。悬臂式掘进机是集截割、行走、喷雾、运输于一体的现代化煤矿机械设备，被广泛应用于煤矿井下掘进、交通以及隧道掘进等方面［3］。针对MK5重型、履带式轴向悬臂式掘进机在使用过程中出现的问题，在对故障原因进行分析的基础上，给出了恰当的处理方案。

1 MK5掘进机概述

1.1 DOSCO公司MK5掘进机

MK5型掘进机(图1)是英国DOSCO公司面向中、美、德等国家，最新设计推出的一种重型履带式单臂掘进机［4］。该掘进机采用模块化设计，维护与拆装都比较方便。该掘进机全长14.3 m，全机重量120 t，机器高度2.57 m，最大切割高度和宽度分别为5.35，7.75 m，截割臂最大弧向切力为 200 kN。其他主要技术参数见表1。

图1 MK5掘进机

表1 MK5掘进机主要技术参数

MK5掘进机的动力模式为电气-液压型，除馈电电缆外，通过馈电开关、切割电机、泵站电机、运输电机和刮板运输机驱动电机进行独立工作。物料的切割通过切割臂上的切割头完成，由1台单速水冷电机通过行星齿轮箱进行驱动。利用液压油缸，切割臂可以垂直和水平运动。机器配备350 kW单速切割臂，可以与断面指示系统连同操作。液压系统由掘进机的泵站提供动力，该泵站拥有能进行负载检测的比例控制阀，确保液压系统达到最佳性能。机器的行走通过2条自动张紧的液压履带完成，每条履带由1个备有自动安全制动系统的低转速高扭矩的液压马达驱动。履带较小的接地比压使其能在湿软的底板进行工作。

1.2 MK5掘进机组成

MK5掘进机结构如图2所示。

图2 MK5型掘进机结构示意

2 存在问题

使用MK5掘进机进行掘进工作期间，发现机组铲板星轮由于受压，经常发生变形向下弯曲，从而导致星轮无法运转，煤岩无法装入机组刮板机。对此，在井下对星轮采取氧焊加热、休整、恢复原状的措施，但不久之后星轮仍出现变形，无法正常工作。原因在于:原机组设计星轮紧贴铲板，在运行过程中，星轮上部的岩石打砸挤压星轮，不会对星轮造成较大的损害，但当星轮运转至机组刮板机上方时，星轮一部分处于悬空状态(图3)，下部不接触刮板机，缺乏支撑，如果遇到岩石打砸或其他外力作用时，便会被挤压变形，向下弯曲，如此便导致星轮卡于铲板上，无法正常运行。

图3 星轮运行中悬空状态示意

3 解决方案及经济效益

3.1 方案分析

(1)处理方案一。认为星轮变形为偶然事件，主要是由于意外碰到了大块煤岩，或受到意外的挤压。对此，仅需将星轮加热、修复，一般不会出现星轮变形现象。但在井下具体工作中，按照该方案对星轮进行了多次井下氧焊加热，实施了整形，但星轮在短时间内又发生变形，无法正常运转。

(2)处理方案二。认为适当减小星轮外径尺寸(半径减小80 mm)并增加星轮的厚度(铁板厚度由50 mm变为60 mm)可以防止变形情况的出现。通过减小尺寸和加大厚度，增加了星轮的抗变形能力。但经过实际测量，星轮露出铲板边缘达250 mm，即使半径减少了80 mm，仍有170 mm外露，如此，尽管星轮变形程度会有所降低，但未能从根本上解决星轮变形的问题。

(3)处理方案三。在机组刮板机溜槽上加装1组底托架，底托架由20 mm厚的铁板焊接而成，底托架下部打眼，与溜槽上沿联接固定，底托架上下两平面夹角与机组溜槽上沿和机组铲板的夹角一致，将底托架嵌套于铲板与溜槽之间，起到支撑星轮的作用。支架托设计示意见图4。

图4 支架托设计示意(单位:mm)

3.2 经济效益

MK5掘进机是新型的掘进机，单机价值在3 000万元以上，每年的维修费用约100万元，星轮变形故障的出现导致机组频繁进行检修，影响了正常的生产作业，费工费时，不利于增产增效。采用加装底托架的方案，轻松解决了上述问题，提高了生产效率，节约了检修费用，成效显著。

4 结语

对MK5掘进机在使用过程中，机组铲板星轮经常发生变形、弯曲，无法正常运转的原因进行分析，通过在机组刮板机溜槽上加装1组底托架，将底托架嵌套于铲板与溜槽之间，支撑星轮，有效解决了上述问题，取得了较好的经济效益。

［1］毛 君，吴常田，谢 苗.浅谈悬臂式掘进机的发展及趋势［J］.中国工程机械学报，2007(2):240-242.

［2］ 马 跃.我国悬臂式掘进机的发展及趋势［J］.煤，2006(2):29-30.

［3］汪胜陆，孟国营，田 劼，等.悬臂式掘进机的发展状况及趋势［J］.煤矿机械，2007，28(6):1-2.

［4］王廷进，胡 超.MK3岩巷掘进机液压系统运行常见问题的分析与优化［J］.煤矿机械，2007，28(7):57-59.