艾柯夫采煤机摇臂升降油缸的结构和受力分析

采煤机摇臂受力特征分析及结构优化研究
王杰
【期刊名称】《矿业装备》
【年(卷),期】2024()3
【摘要】以MG80/120-BWD采煤机为对象,基于有限元法对摇臂结构的受力特征进行力学分析。

结果发现,摇臂结构存在明显的应力集中现象位于电机圆筒与下耳相交界位置,最大应力远超过了Q235材料的许用应力,是导致摇臂容易出现故障率的重要原因之一。

通过增加材料厚度、设置过渡圆角和加强筋的方式对应力集中部位进行结构优化。

再次进行受力分析发现最大应力降到了139.55 MPa,在材料的许用应力值范围内。

将优化后的结构应用到工程实践中,效果良好,创造了一定的安全效益和经济效益。

【总页数】3页(P151-153)
【作者】王杰
【作者单位】山西王家岭煤业有限公司
【正文语种】中文
【中图分类】TD4
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元法的采煤机摇臂受力分析及结构优化5.采煤机摇臂传动机构受力分析及外壳的优化设计
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德国ＥＫＦ（艾柯夫）公司ＳＬ５００型采煤机液控系统浅析作者：孙权来源：《中国新技术新产品》2008年第20期摘要：本文简要介绍了EKF（艾柯夫）公司SL500型采煤机液压控制系统的组成、工作原理及系统各个部分的具体功能和保护措施。

关键词：采煤机；液压控制系统；电磁阀；摇臂；破碎机1引言神东煤炭分公司高产高效的建井模式决定了它使用的采矿设备必须都是世界领先的，而德国EKF（艾柯夫）公司的SL500型采煤机就是其中的一种，本文根据笔者多年的工作经验，对EKF（艾柯夫）公司SL500型采煤机的液压控制系统进行了简要的介绍，希望能对国内相关工程技术人员有所帮助，并触类旁通。

2液压系统的组成及功能液压系统主要部件：一个35KW泵电机；一个双级齿轮泵；一个200微米的吸油过滤器；2个安装在液压箱外的电磁控制阀块和一个140升的油箱及一些液压系统常用附件。

EKFSL500型采煤机的液压系统主要用来实现升起、保持、降下摇臂、顶护板和破碎机等功能。

3液压系统各大部分的设计功用该液压系统主要由以下几大部分组成：双级泵油路；左右摇臂液压油路；顶护板液压油路；破碎机液压油路；电磁控制阀块和一些安全附件，下面就對各个液压油路的具体作用进行简要的介绍。

3.1 双级泵油路双级泵的每个泵用一个泵阀和一个电磁控制阀块来控制，EKF SL500型采煤机的液压泵在正常工作压力下，为机器的液压系统提供液体。

泵电机作为一个可听见的安全设备，提醒在现场工作的人们设备正在运行。

当泵电机启动泵运行，操作者没有发出其它液压功能的指令时，阀芯都在其正常位置，此时从泵流出的液压油进入泵阀--通过阀芯返回到油箱。

每个泵回路各有一个系统卸载阀和压力表，这个经过事先压力调整的卸载阀是为了保护泵，设定的开启压力为28MPa,当系统压力超过此值时，系统卸载阀开启。

此外，他还可以使操作者检查正常的操作压力并校验卸载阀的设置。

3.2 左右摇臂液压油路摇臂液压油路决定了摇臂在开采时期的各种位置状态，操作者利用该油路能够升起、稳定、降下摇臂。

采煤机摇臂故障的诊断与预防探讨摘要：本文针对采煤机截割部摇臂结构进行了探讨和分析，给出了新的故障诊断方法。

为了能够有效避免采煤机摇臂出现故障问题，提高整体的生产质量和生产效率，最后提出了相应的预防手段。

关键词：采煤机；摇臂故障；诊断；预防引言：采煤机是综合机械化采煤环节中不可缺少的一个重要设备，采煤机是否正常运作直接关系到了矿井生产任务是否能顺利完成。

据统计，采煤环节中截割部摇臂机经常出现故障问题，其中，摇臂齿轮箱发生故障的概率大约为34.2%。

由此可见，及时从摇臂结构入手，对产生故障的问题加以分析，通过先进的故障诊断方法将摇臂各种常见故障的发生概率降到最低，才能更好的保证矿井生产任务的顺利进行。

1摇臂的结构分析新时期的采煤机摇臂齿轮箱被划分为两级减速机构，第一级：直齿圆柱齿轮减速机构，第二级：行星齿轮减速机构。

2故障诊断以往的矿井生产工作当中，通常会使用以下三种针对采煤机摇臂结构的故障诊断方法。

(1）定期检修法。

检修人员按照时间要求进行每日巡检、月度检查和年度检查，及时处理采煤机出现的异常和故障。

这种方法有许多的弊端问题：第一，干扰正常的生产进度，因为必须要终止采煤机的运行进行检修。

第二，严重影响装配工作的精确程度，因为检修时会进行开盖拆卸操作导致会有一些杂质进入采煤机当中。

第三，定期的检修无法做到对各种故障发生的预防，只能在故障发生后进行处理。

(2）外观“问、查、测、摸”法。

“问”就是检修人员向采煤机操作人员询问采煤机运行中出现的异常情况。

“查”就是对采煤机运行情况以及采煤机维修经过进行查看。

“测”就是检修人员利用专门的测量仪器对采煤机的各部位进行测量，观察采煤机的仪表数值是否出现异常。

“摸”就是检修人员用手接触发生故障的部位，查看是否出现发烫、异常振动现象。

这种方法的直观性较差，同样不能对可能会发生的故障进行预防。

(3）铁谱分析法。

检修人员定期取齿轮箱中的润滑油进行检测，查验其中磨损的铁杂质是否与以往的数值相符，从而判断采煤机的运行是否出现异常。

2021年第4期2021年4月采煤机作为煤矿井下生产作业中不可或缺的重要设备,其高效运行对整个矿井生产的持续高效开展有着不可替代的积极意义[1]。

加强对采煤机运行作业过程中各类故障原因及改进措施的探究,对于提升采煤机作业效率、提高井下作业有效性和安全性十分重要。

1工程概述A 矿井下1201综采作业面为典型的特厚煤层一次采高作业面,作业面倾向长度250m ,回采高度7m ,煤质硬度为5级,煤层自身节理缜密,无夹矸及偏帮现象,作业时倾角和俯仰角均较小,属于典型的近水平作业面[2-3]。

在该作业面回采作业期间,采煤机滚筒的连接螺栓产生松动断裂,具体表现形式为采煤机压紧滚筒的12.9级螺栓普遍产生松动,个别还发生断裂。

图1为螺栓断裂示意图。

为确保回采作业的持续安全进行,需对故障原因进行探究,并提出针对性的改进措施。

a)断裂螺栓b)行星机构故障图1螺栓断裂示意图2采煤机摇臂行星机构定位与受力分析在采煤机截割作业中,采煤机的滚筒及配套滚筒连接套全部承受轴向力(F 1,F 2)和扭矩(M 1,M 2,M 3)的作用,其受力如图2所示。

图2中,F 1为采煤机斜切时的反向推力,N ;F 2为装煤时的反向推力,N ;M 1为截割作业反力产生的扭矩,N ·m ;M 2为斜切反力产生的扭矩,N ·m ;M 3为装煤反力产生的扭矩,N ·m 。

b)俯视图图2采煤机截割采煤过程中受力示意图图3为采煤机摇臂行星机构结构示意图。

结合图2和图3分析可知,采煤机截割作业期间作用力F 1的主要作用对象为双列圆锥滚子轴承;作用力F 2主要作用于12.9级的螺栓。

扭矩M 1主要作用于轴承花键;扭矩收稿日期:2021-02-02作者简介:白瑞东,1983年生,男,山西兴县人,2011年毕业于中国矿业大学(北京)采矿工程专业,工程师。

采煤机摇臂行星机构故障探究白瑞东(山西西山晋兴能源有限责任公司斜沟煤矿,山西兴县033602)摘要:结合具体工程实际,在开展采煤机摇臂行星机构定位及受力分析的基础上,对故障原因及螺栓受力做出探究,从理论上辨析了行星机构损伤的原因,进而提出了针对性的改进措施。

采煤机摇臂故障及对策探析1 概述为了满足日益增长的能源消耗需求，亿吨级、现代化矿区的建设发展速度持续增长，综采设备的现代化程度越发先进，装机功率不断增大，各个部件的维护要求越发严谨。

采煤机作为综采设备的主力，机电一体化程度越来越大，在地质结构复杂、环境恶劣的矿井下，精密程度越高的大型设备越容易遭受到外力的破坏，其中的一些关键零部件也就显得更加“脆弱”。

由于这些零部件的故障而致使采煤机整体停机，导致整个生产完全瘫痪的情况是很容易发生的。

因此，必须确定需要高度重视的维修维护对象，以及采煤机重要零部件的日常维修维护工作，只有采取得力措施预防和排除各种故障，才能确保矿井正常的生产秩序。

在采煤机的零部件中，摇臂是一个重要的零部件，担负着繁重的割煤、装煤任务，在外力的影响下，采煤机摇臂的四大构件都容易发生各种各样的故障。

四大构件分别是直齿传动系统、行星齿轮传动系统、操作离合器、截割电机，如图1所示：截割电机通过直齿传动系统传输动力，经行星齿轮传动系统将动力传递到滚筒，完成截煤、装煤任务，另一部分动力带动冷却水在冷却管内流动，给采煤机容易发热的机械设备进行散热，然后从滚筒上喷出用于降尘。

操作离合器实现对采煤机摇臂运行速度的控制。

2 摇臂的故障判断与解决方法2.1 故障判断的方法对采煤机摇臂的故障判断可以用四个字作为总结：问、查、测、摸。

2.1.1 问。

向现场操作人员仔细询问采煤机整体运作情况，询问摇臂的运行状态、截煤时候的反应、煤层的情况等。

2.1.2 查。

查看运行日志、维修记录、设备图纸、改造图样；查看设备是否有漏油、漏水情况；查看仪器仪表指示度数等。

2.1.3 测。

使用测量仪器对设备进行全面的勘测检查，主要有漏电、漏水、漏油、温度、转速、动力等。

2.1.4 摸。

通过触摸的方式直接感觉设备的运行情况，外壳的振动情况、个别零件的牢固程度。

通过以上四种手段，可以排除一些简单的故障，可以有效缩小故障范围，有利于进一步精确确定故障点。

艾柯夫采煤机摇臂升降油缸的结构和受力分析作者：王志强来源：《科技创新与应用》2014年第03期摘要：艾柯夫SL500采煤机摇臂升降油缸，工作环境恶劣，受力复杂，是采煤机割煤重要的部件之一。

原进口油缸活塞杆由于设计结构存在问题，实际使用中曾多次发生断裂，故障率较高。

给公司生产带来很大的损失。

文章针对油缸活塞杆改进前后的结构状况，分析了活塞杆与活塞头连接处的结构，密封以及受力情况，提出了解决方法。

关键词：SL500采煤机；摇臂升降油缸；活塞和活塞杆；应力集中；疲劳断裂1 前言艾柯夫SL500采煤机是一个集机械、电气和液压系统为一体的大型复杂设备。

工作环境非常恶劣，载荷变化很大，一些部位在工作中很容易发生过载，并且出现异常情况。

若井下发生轻度的损伤情况，工作人员不易发现，设备带病运行。

一旦采煤机不能运转，影响到生产情况时，将造成了很大的经济损失，并且给我们维修单位造成了一定的压力，因此，对SL500采煤机的故障进行分析是十分必要的。

采煤机发生故障率较高的部分是液压系统和机械部分，根据实际工作情况和我多年的工作经验证实，采煤机的故障有70%以上是由液压系统和机械部分引起的。

液压系统虽然有自动调速等装置进行过载保护，但仍避免不了发生故障，且发生故障的原因和故障部位及相互关系也是非常复杂的，而液压系统中摇臂升降油缸的故障也是非常明显的，特别是活塞杆端部环行密封槽由于应力集中而造成的疲劳断裂。

为此，我们对活塞杆端部受力状况进行了分析，对原有结构进行了改进，取得了较好的效果。

本文简要地对活塞杆改造前后的结构设计、加工工艺、受力情况进行分析和比较，只是我对艾柯夫SL500采煤机的大修过程的一些粗浅的认识。

2 油缸的结构分析艾柯夫SL500采煤机摇臂升降油缸是一个单缸双作用活塞式液压缸，安装在采煤机底托架与摇臂座之间，两端采用绞接销结构形式连接。

工作环境恶劣，受力状况复杂。

升降油缸主要由缸筒、缸盖和活塞组件、阀组等组成。

采煤机调高油缸故障分析报告2013年10月4日中班工作面发生采煤机调高油缸断裂故障，上午7:40由王总主持进行分析。

参加人员：..总、..处、..总、..总、综采队副队长…，班长…，采煤机司机…，分析结果如下：
一、故障经过：
10月4日中班0点10分采煤机割至溜头向回返机时，机组司机发现摇臂不调高，立即停机经检查确定右摇臂调高油缸活塞杆断裂，经过8小时处理后恢复生产，影响生产1个半小时。

8：10分工作面正常生产。

二、原因分析：
1、采煤机运行至溜头时，机组司机边卧刀边向溜头运行，导致油缸受力过大，是造成本次故障的直接原因。

2、机组司机责任心不强，操作不当，是造成本次故障的的重要原因。

3、区队现场管理不到位，跟班队长、班长对重点环节不重视，是造成本次故障的又一原因。

三、处理意见：
对事故直接责任者机组司机….罚款500元，对跟班队长…..罚款300元，对当班班长…罚款200元。

四、故障教训及防范措施
1、机组司机要提高责任意识，煤机到两头时要放慢速度，油缸要
留出余量，割通煤壁后再将滚筒卧到底，向回返机。

2、区队班前班后会强调必须严格按正规程序操作，吸取事故教训，防范于未然。

3、区队加强设备管理，分工明确，责任到人，严格考核，杜绝类似故障的再次发生。

综采队
2013年10月5日。