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技术文章
| 影响掘进机性能的主要因素简析 |
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点击次数：3492 更新时间：2014-09-22 |
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掘进机性能的好坏是决定快速掘进的关键,本文在已有成果的基础上,对影响掘进机性能的主要因素进行了综合分析。
一、从掘进机的设计、加工和制造上分析
1、整机操作的稳定性。掘进机的操作稳定性对其工作效率、工作安全性具有很大的影响。同横轴型掘进机比较而言,纵轴型掘进机要实现相同的稳定性,重量需要增加约20%。在掘进机作业时,可能发生侧翻、后翻、沿垂直轴线旋转、履带打滑等失稳现象。增加机身重量可以改善掘进机作业的稳定性,但是这样做一方面会增加成本,另一方面使掘进机在潮湿低洼的环境下,容易出现下陷。据统计,在工作过程中,因机器在空间位置上不够稳定造成的停机达26%,因电机崩溃造成的停机占20%。掘进机的整机稳定性直接影响其他执行机构的正常运转,因此增强掘进机的整机稳定性,对于提高掘进机的机械性能,增强其工作效益,减少故障都具有重要意义。
2、星轮装载机构动作协调性。装载机构是掘进机的主要工作机构之一,其作用是将截割机构破落下的煤岩收集、耙装至中间输送机。装载能力的大小取决于装载机构参数的选择,它直接决定了整机的生产能力。因此不断改进和完善掘进机装载机构,是提高掘进机整机性能的前提。
3、截割头、截齿的综合因素。截齿是掘进机的关键部件,其材料、制造工艺对掘进机的性能会产生较大的影响。随着掘进机应用范围的扩展,对截齿硬度、疲劳强度的要求有增大趋势。目前,国产掘进机截齿体材多为硬质合金,如35crmnsia,其缺点是脆性大。由于掘进机作业岩层地质条件的复杂性,要求截齿具有较高硬度、良好的耐冲击性、抗磨性,从而保障掘进机在截割富含石英的岩石时具有稳定的工作能力。不仅截齿的材质十分重要,而且截齿的形状、截割头的排列方式,对于掘进机的性能影响也不容忽视。由于镐形截齿具有良好的自锐性、耐冲击性而得到广泛应用。截割头的排列方式直接影响着整机的平稳性和工作效率。
4、掘进机的功率。我国目前使用掘进机的功率普遍较小,而发达国家的掘进机普遍在200kw—300kw,zui高接近500kw。功率偏小,不利于截割更坚硬的岩石和提高作业效率,因此,我国需要加强大功率掘进机的开发。为了较好地发挥掘进机的性能,必须留有一定的储备功率。从目前掘进机的发展趋势来看,大功率的掘进机,必然成为矿山的主力机型。
二、从环境因素分析
1、岩层倾角。对于某掘进机,当不存在岩层倾角时,切削速度为8m3/h,存在岩层倾角时,切削速度为10m3/h。
2、隧道倾角。带有一定倾角的隧道,能够较好地利用媒炭自身的重力作用,被截割后易于装载。同时可以避免煤炭在截割头和工作面上循环滞留,从而增强了掘进机的工作效率和可靠性。
3、岩体强度。岩体强度的大小对掘进机的工作效率有明显的影响。岩体强度较大,截割单位体积的岩石所需要的能量就会增加,掘进机的工作效率也会降低。文献报道,当岩体强度为21mpa时,截割单位体积的岩石所需要的能量为11.2mj/m3,掘进机的工作率为25m3/h。当岩石强度为45mpa时,截割单位体积的岩石所需要的能量为16.3mj/m3,掘进机的工作率为20m3/h。
4、岩层注水。湿岩层与干岩层对掘进机工作性能有较大的影响。通过对比分析,每分钟注入11升水的岩层与干岩层相比,在岩体强度都相等的情况下,前者掘进机的工作效率为50m3/h,后者为25m3/h。由此可见岩层水分对掘进机的效率确实具有较大的影响作用。但其机理研究还处于空白阶段。除以上因素外,影响掘进机性能的地质环境因素还有很多,作用机理相当复杂,还有待进一步研究。
三、结论
以系统分析的方法,综合分析了一下掘进机性能的因素,即掘进机的内部因素和作业环境的外部因素。内部因素包括:整机操作的稳定性,星轮装载机构动作的协调性,截割头截齿的综合因素,掘进机的功率控制系统,液压系统,供水系统,行走系统等;外部因素包括:岩层倾角,隧道倾角,岩体强度岩层水分等因素。针对影响掘进机性能的综合分析,对于掘进机的设计、使用都有一定的指导意义。
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