影響掘進(jìn)機(jī)性能好壞的綜合分析

掘進(jìn)機(jī)性能的好壞是決定快速掘進(jìn)的關(guān)鍵，已有成果的基礎(chǔ)上，對(duì)影響掘進(jìn)機(jī)性能的主要因素進(jìn)行了綜合分析。

一、從掘進(jìn)機(jī)的設(shè)計(jì)、加工和制造上分析采煤機(jī)制造

1、整機(jī)操作的穩(wěn)定性。掘進(jìn)機(jī)的操作穩(wěn)定性對(duì)其工作效率、工作安全性具有很大的影響。同橫軸型掘進(jìn)機(jī)比較而言，縱軸型掘進(jìn)機(jī)要實(shí)現(xiàn)相同的穩(wěn)定性，重量需要增加約20%。在掘進(jìn)機(jī)作業(yè)時(shí)，可能發(fā)生側(cè)翻、后翻、沿垂直軸線旋轉(zhuǎn)、履帶打滑等失穩(wěn)現(xiàn)象。增加機(jī)身重量可以改善掘進(jìn)機(jī)作業(yè)的穩(wěn)定性，但是這樣做一方面會(huì)增加成本，另一方面使掘進(jìn)機(jī)在潮濕低洼的環(huán)境下，容易出現(xiàn)下陷。據(jù)統(tǒng)計(jì)，在工作過(guò)程中，因機(jī)器在空間位置上不夠穩(wěn)定造成的停機(jī)達(dá)26%，因電機(jī)崩潰造成的停機(jī)占20%。掘進(jìn)機(jī)的整機(jī)穩(wěn)定性直接影響其他執(zhí)行機(jī)構(gòu)的正常運(yùn)轉(zhuǎn)，因此增強(qiáng)掘進(jìn)機(jī)的整機(jī)穩(wěn)定性，對(duì)于提高掘進(jìn)機(jī)的機(jī)械性能，增強(qiáng)其工作效益，減少故障都具有重要意義。

2、星輪裝載機(jī)構(gòu)動(dòng)作協(xié)調(diào)性。裝載機(jī)構(gòu)是掘進(jìn)機(jī)的主要工作機(jī)構(gòu)之一，其作用是將截割機(jī)構(gòu)破落下的煤巖收集、耙裝至中間輸送機(jī)。裝載能力的大小取決于裝載機(jī)構(gòu)參數(shù)的選擇，它直接決定了整機(jī)的生產(chǎn)能力。因此不斷改進(jìn)和完善掘進(jìn)機(jī)裝載機(jī)構(gòu)，是提高掘進(jìn)機(jī)整機(jī)性能的前提。

3、截割頭、截齒的綜合因素。截齒是掘進(jìn)機(jī)的關(guān)鍵部件，其材料、制造工藝對(duì)掘進(jìn)機(jī)的性能會(huì)產(chǎn)生較大的影響。隨著掘進(jìn)機(jī)應(yīng)用范圍的擴(kuò)展，對(duì)截齒硬度、疲勞強(qiáng)度的要求有增大趨勢(shì)。目前，國(guó)產(chǎn)掘進(jìn)機(jī)截齒體材多為硬質(zhì)合金，如35crmnsia，其缺點(diǎn)是脆性大。由于掘進(jìn)機(jī)作業(yè)巖層地質(zhì)條件的復(fù)雜性，要求截齒具有較高硬度、良好的耐沖擊性、抗磨性，從而保障掘進(jìn)機(jī)在截割富含石英的巖石時(shí)具有穩(wěn)定的工作能力。不僅截齒的材質(zhì)十分重要，而且截齒的形狀、截割頭的排列方式，對(duì)于掘進(jìn)機(jī)的性能影響也不容忽視。由于鎬形截齒具有良好的自銳性、耐沖擊性而得到廣泛應(yīng)用。截割頭的排列方式直接影響著整機(jī)的平穩(wěn)性和工作效率。

4、掘進(jìn)機(jī)的功率。我國(guó)目前使用掘進(jìn)機(jī)的功率普遍較小，而發(fā)達(dá)國(guó)家的掘進(jìn)機(jī)普遍在200kw—300kw，接近500kw。功率偏小，不利于截割更堅(jiān)硬的巖石和提高作業(yè)效率，因此，我國(guó)需要加強(qiáng)大功率掘進(jìn)機(jī)的開(kāi)發(fā)。為了較好地發(fā)揮掘進(jìn)機(jī)的性能，必須留有一定的儲(chǔ)備功率。從目前掘進(jìn)機(jī)的發(fā)展趨勢(shì)來(lái)看，大功率的掘進(jìn)機(jī)，必然成為礦山的主力機(jī)型。

二、從環(huán)境因素分析

1、巖層傾角。對(duì)于某掘進(jìn)機(jī)，當(dāng)不存在巖層傾角時(shí)，切削速度為8m3/h，存在巖層傾角時(shí)，切削速度為10m3/h。

2、隧道傾角。帶有一定傾角的隧道，能夠較好地利用媒炭自身的重力作用，被截割后易于裝載。同時(shí)可以避免煤炭在截割頭和工作面上循環(huán)滯留，從而增強(qiáng)了掘進(jìn)機(jī)的工作效率和可靠性。

3、巖體強(qiáng)度。巖體強(qiáng)度的大小對(duì)掘進(jìn)機(jī)的工作效率有明顯的影響。巖體強(qiáng)度較大，截割單位體積的巖石所需要的能量就會(huì)增加，掘進(jìn)機(jī)的工作效率也會(huì)降低。文獻(xiàn)報(bào)道，當(dāng)巖體強(qiáng)度為21mpa時(shí)，截割單位體積的巖石所需要的能量為11.2mj/m3，掘進(jìn)機(jī)的工作率為25m3/h。當(dāng)巖石強(qiáng)度為45mpa時(shí)，截割單位體積的巖石所需要的能量為16.3mj/m3，掘進(jìn)機(jī)的工作率為20m3/h。

4、巖層注水。濕巖層與干巖層對(duì)掘進(jìn)機(jī)工作性能有較大的影響。通過(guò)對(duì)比分析，每分鐘注入11升水的巖層與干巖層相比，在巖體強(qiáng)度都相等的情況下，前者掘進(jìn)機(jī)的工作效率為50m3/h，后者為25m3/h。由此可見(jiàn)巖層水分對(duì)掘進(jìn)機(jī)的效率確實(shí)具有較大的影響作用。但其機(jī)理研究還處于空白階段。除以上因素外，影響掘進(jìn)機(jī)性能的地質(zhì)環(huán)境因素還有很多，作用機(jī)理相當(dāng)復(fù)雜，還有待進(jìn)一步研究。

三、結(jié)論

以系統(tǒng)分析的方法，綜合分析了一下掘進(jìn)機(jī)性能的因素，即掘進(jìn)機(jī)的內(nèi)部因素和作業(yè)環(huán)境的外部因素。內(nèi)部因素包括：整機(jī)操作的穩(wěn)定性，星輪裝載機(jī)構(gòu)動(dòng)作的協(xié)調(diào)性，截割頭截齒的綜合因素，掘進(jìn)機(jī)的功率控制系統(tǒng)，液壓系統(tǒng)，供水系統(tǒng)，行走系統(tǒng)等;外部因素包括:巖層傾角，隧道傾角，巖體強(qiáng)度巖層水分等因素。針對(duì)影響掘進(jìn)機(jī)性能的綜合分析，對(duì)于掘進(jìn)機(jī)的設(shè)計(jì)、使用都有一定的指導(dǎo)意義。