掘進(jìn)機(jī)截割電機(jī)功率和截割能力之間的關(guān)系

韓飛

(佳木斯煤礦機(jī)械有限公司研究院沈陽(yáng)分院遼寧沈陽(yáng)110001)

摘要：掘進(jìn)機(jī)是以截割電機(jī)的功率為型號(hào)的，本文針對(duì)掘進(jìn)機(jī)的截割電機(jī)功率和截割能力之間的關(guān)系進(jìn)行了一些分析。結(jié)果表明，掘進(jìn)機(jī)的截割電機(jī)功率和截割能力是不一定成正比的。

關(guān)鍵詞：掘進(jìn)機(jī)；截割電機(jī)功率；截割能力；關(guān)系

ConnectionofCuttingelectromotorpowerandCuttingabilityforpart-facetunnellingmachine

HANFei

(JiamusicoalminingmachineryCo.,LtdacademeLiaoningShenyang110001)

Abstract:Magnitudeofpart-facetunnellingmachineiscompartmentalizedforcuttingelectromotorpower,inviewoftheconnectionofCuttingelectromotorpowerandCuttingabilityforpart-facetunnellingmachine,someanalysesisdiscussedinthispaper.ItisfoundthattherateofCuttingelectromotorpowerandCuttingabilityforpart-facetunnellingmachineisn’tequal.

Keywords:part-facetunnellingmachine;Cuttingelectromotorpower;Cuttingability;Connection

0引言

隨著煤巖截割硬度的增加，要求掘進(jìn)機(jī)的截割能力越來(lái)越大，掘進(jìn)機(jī)截割電機(jī)功率隨之加大，各掘進(jìn)機(jī)生產(chǎn)廠家也是以截割電機(jī)功率作為給機(jī)器區(qū)為大小的主要依據(jù)。但這種做法有很大局限性，截割電機(jī)功率并不能完全決定掘進(jìn)機(jī)截割能力的大小。

1理論分析

經(jīng)過(guò)分析，除截割電機(jī)功率外，影響掘進(jìn)機(jī)截割能力的應(yīng)包括以下幾個(gè)方面：截割頭上截齒的數(shù)目和排布方式、截割頭橫向推進(jìn)力的大小、機(jī)器的穩(wěn)定性。

1.1截割機(jī)理

要研究截割能力，首先要了解截割頭截割煤巖的截割機(jī)理。為了便于研究縱軸式掘進(jìn)機(jī)截割頭的破巖方式，在下面的分析中簡(jiǎn)化了鎬形截齒的安裝角，不考慮轉(zhuǎn)角對(duì)鎬齒的影響。

截割頭在截割的瞬間受力可以簡(jiǎn)化為如圖一所示。鎬形截齒在破巖過(guò)程中有兩個(gè)動(dòng)力源提供動(dòng)力，分別為截割電機(jī)和回轉(zhuǎn)（或升降）油缸。

巖石的截割過(guò)程可以分解為兩個(gè)部分來(lái)分析，一是截齒垂直巖石表面侵入巖石，這個(gè)過(guò)程是截齒依靠油缸提供的正壓力A，所有參與截割的截齒正壓力A之和，就是整機(jī)在經(jīng)濟(jì)截割時(shí)油缸應(yīng)該提供的正壓力。二是截齒通過(guò)電機(jī)給予的回轉(zhuǎn)力矩產(chǎn)生的力B，力B在力A侵入巖石過(guò)程中把巖石半拉半壓的作用下與巖體分離（如圖二），在一次進(jìn)刀中形成如圖三所示的月牙形切槽。大家都知道巖石的抗拉強(qiáng)度為抗壓強(qiáng)度的3%?30%，抗彎強(qiáng)度為抗壓強(qiáng)度的7%?15%，由此可見(jiàn)，在截割巖石過(guò)程中起決定作用的是油缸提供的正壓力，這個(gè)力的大小決定了整機(jī)的經(jīng)濟(jì)截割硬度。

1.2截割頭橫向推進(jìn)力的大小、機(jī)器的穩(wěn)定性對(duì)掘進(jìn)機(jī)截割能力的影響

現(xiàn)在國(guó)產(chǎn)掘進(jìn)機(jī)普編存在經(jīng)濟(jì)截割硬度偏低的狀況，這正是由于整機(jī)通過(guò)回轉(zhuǎn)油缸提供給截割頭的正壓力不足造成的，同時(shí)這個(gè)正壓力不是完全只與回轉(zhuǎn)油缸有關(guān)，它是一個(gè)整機(jī)系統(tǒng)問(wèn)題。要增加截割頭的正壓力首先必須增加掘進(jìn)機(jī)與地面之間的把合力，只有這樣才能不致使掘進(jìn)機(jī)在截割時(shí)產(chǎn)生擺尾現(xiàn)象，要增加把合力可以有幾個(gè)方法，如增加整機(jī)機(jī)重、側(cè)面增加支撐等，其中以增加機(jī)重為首選。國(guó)外掘進(jìn)機(jī)機(jī)重動(dòng)輒超過(guò)百?lài)嵕褪沁@個(gè)原因。

截割頭對(duì)巖石正壓力偏低還會(huì)造成截齒磨損加快。由于正壓力不足，導(dǎo)致截齒的侵入深度變小，在截割相同體積的巖石時(shí)截齒參與截割的距離、次數(shù)、時(shí)間都要大幅度增加，截齒與巖石之間的磨蝕增加，導(dǎo)致截齒消耗量的增加。

1.3截割頭上截齒的數(shù)目和排布方式對(duì)掘進(jìn)機(jī)截割能力的影響

截割頭上截齒的數(shù)目和排布方式，有人根據(jù)上面的介紹可能會(huì)問(wèn)：既然所有參與截割的截齒正壓力A之和，就是整機(jī)在經(jīng)濟(jì)截割時(shí)油缸應(yīng)該提供的正壓力，那減少截齒數(shù)量，不就能在總推進(jìn)力不變的情況下提高單個(gè)截齒的正壓力，從而提高掘進(jìn)機(jī)的截割能力嗎？如果單從一個(gè)截齒來(lái)看，這種說(shuō)法是正確的，但減少截齒數(shù)量就只能加大截線間距，導(dǎo)致兩個(gè)截齒之間的距離加大，兩個(gè)截槽距離加大，使截割相同深度的巖石截齒就需要深入巖石更深，致使截齒的磨損必然加大，而我們現(xiàn)在沒(méi)有找到符合要求的截齒，截齒消耗量加大是用戶根本不能接受的。

2模擬試驗(yàn)

用一臺(tái)EBZ132型掘進(jìn)機(jī)對(duì)一塊較硬巖體進(jìn)行截割，地面為較松軟的土地，結(jié)果掘進(jìn)機(jī)出現(xiàn)擺尾現(xiàn)象，截割頭不能對(duì)巖體進(jìn)行有效截割，只是磨截齒，沒(méi)有下料。對(duì)掘進(jìn)機(jī)的著地的地方進(jìn)行處理，加大了摩擦力，掘進(jìn)機(jī)能正常工作。結(jié)果表明機(jī)器的穩(wěn)定性是使掘進(jìn)機(jī)能否發(fā)揮截割能力的重要影響因素。同時(shí)也說(shuō)明了截割頭橫向推進(jìn)力的大小也是使掘進(jìn)機(jī)能否發(fā)揮截割能力的重要影響因素。

3現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)

筆者對(duì)三一的EBZ200H硬巖掘進(jìn)機(jī)和佳煤機(jī)的S230和S300在井下的工作狀況進(jìn)行過(guò)一些記錄，結(jié)果為：EBZ200H在截割最大硬度為f10.4的全巖巷道時(shí)，截割電機(jī)電流為其額定的一半左右，證明截割電機(jī)并沒(méi)有發(fā)揮最大作用。S300在井下試驗(yàn)時(shí)與EBZ200H情況相同，實(shí)際功率也只有額定功率的一半左右，截割電機(jī)沒(méi)有發(fā)揮最大作用。而S230在工作時(shí)可以發(fā)揮電機(jī)功率的70?80%，但其截割的巖石硬度只有f7?8，證明現(xiàn)在S230的經(jīng)濟(jì)截割硬度為f7?8，如果用S230截割f10左右的巖石，它也只能和上兩種機(jī)型相同。

4結(jié)束語(yǔ)

綜上所述可以證明，截割電機(jī)功率只是掘進(jìn)機(jī)截割能力的一個(gè)表象參數(shù)，能不能發(fā)揮截割電機(jī)的全部能力，還要機(jī)器整體來(lái)配合。

這套理論現(xiàn)在還停留在定性研究方面，想要進(jìn)行到定量研究方面，能對(duì)掘進(jìn)機(jī)的研發(fā)起到指導(dǎo)作用，還需要進(jìn)行大量的試驗(yàn)和現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)收集、整理。

參考文獻(xiàn)

［1］李曉豁，白純偉，王剛等?掘進(jìn)機(jī)截割頭使用中存在的問(wèn)題及其原因分析［J］.見(jiàn)：中國(guó)煤炭學(xué)會(huì)煤礦機(jī)械化專(zhuān)業(yè)委員會(huì).采掘機(jī)械化的回顧與展望論文集.1999.108-