掘进机截割电机功率和截割能力

掘进机截割电机功率和截割能力之间的关系

韩飞

(佳木斯煤矿机械有限公司研究院沈阳分院辽宁沈阳110001)

摘要：掘进机是以截割电机的功率为型号的，本文针对掘进机的截割电机功率和截割能力之间的关系进行了一些分析。结果表明，掘进机的截割电机功率和截割能力是不一定成正比的。

关键词：掘进机；截割电机功率；截割能力；关系

ConnectionofCuttingelectromotorpowerandCuttingabilityforpart-facetunnellingmachine

HANFei

(JiamusicoalminingmachineryCo.,LtdacademeLiaoningShenyang110001)

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

Keywords:part-facetunnellingmachine;Cuttingelectromotorpower;Cuttingability;Connection

0引言

随着煤岩截割硬度的增加，要求掘进机的截割能力越来越大，掘进机截割电机功率随之加大，各掘进机生产厂家也是以截割电机功率作为给机器区为大小的主要依据。但这种做法有很大局限性，截割电机功率并不能完全决定掘进机截割能力的大小。

1理论分析

经过分析，除截割电机功率外，影响掘进机截割能力的应包括以下几个方面：截割头上截齿的数目和排布方式、截割头横向推进力的大小、机器的稳定性。

1.1截割机理

要研究截割能力，首先要了解截割头截割煤岩的截割机理。为了便于研究纵轴式掘进机截割头的破岩方式，在下面的分析中简化了镐形截齿的安装角，不考虑转角对镐齿的影响。

截割头在截割的瞬间受力可以简化为如图一所示。镐形截齿在破岩过程中有两个动力源提供动力，分别为截割电机和回转（或升降）油缸。

岩石的截割过程可以分解为两个部分来分析，一是截齿垂直岩石表面侵入岩石，这个过程是截齿依靠油缸提供的正压力A，所有参与截割的截齿正压力A之和，就是整机在经济截割时油缸应该提供的正压力。二是截齿通过电机给予的回转力矩产生的力B，力B在力A侵入岩石过程中把岩石半拉半压的作用下与岩体分离（如图二），在一次进刀中形成如图三所示的月牙形切槽。大家都知道岩石的抗拉强度为抗压强度的3%〜30%，抗弯强度为抗压强度的7%〜15%，由此可见，在截割岩石过程中起决定作用的是油缸提供的正压力，这个力的大小决定了整机的经济截割硬度。

1.2截割头横向推进力的大小、机器的稳定性对掘进机截割能力的影响

现在国产掘进机普编存在经济截割硬度偏低的状况，这正是由于整机通过回转油缸提供给截割头的正压力不足造成的，同时这个正压力不是完全只与回转油缸有关，它是一个整机系统问题。要增加截割头的正压力首先必须增加掘进机与地面之间的把合力，只有这样才能不致使掘进机在截割时产生摆尾现象，要增加把合力可以有几个方法，如增加整机机重、侧面增加支撑等，其中以增加机重为首选。国外掘进机机重动辄超过百吨就是这个原因。

截割头对岩石正压力偏低还会造成截齿磨损加快。由于正压力不足，导致截齿的侵入深度变小，在截割相同体积的岩石时截齿参与截割的距离、次数、时间都要大幅度增加，截齿与岩石之间的磨蚀增加，导致截齿消耗量的增加。

1.3截割头上截齿的数目和排布方式对掘进机截割能力的影响

截割头上截齿的数目和排布方式，有人根据上面的介绍可能会问：既然所有参与截割的截齿正压力A之和，就是整机在经济截割时油缸应该提供的正压力，那减少截齿数量，不就能在总推进力不变的情况下提高单个截齿的正压力，从而提高掘进机的截割能力吗？如果单从一个截齿来看，这种说法是正确的，但减少截齿数量就只能加大截线间距，导致两个截齿之间的距离加大，两个截槽距离加大，使截割相同深度的岩石截齿就需要深入岩石更深，致使截齿的磨损必然加大，而我们现在没有找到符合要求的截齿，截齿消耗量加大是用户根本不能接受的。

2模拟试验

用一台EBZ132型掘进机对一块较硬岩体进行截割，地面为较松软的土地，结果掘进机出现摆尾现象，截割头不能对岩体进行有效截割，只是磨截齿，没有下料。对掘进机的着地的地方进行处理，加大了摩擦力，掘进机能正常工作。结果表明机器的稳定性是使掘进机能否发挥截割能力的重要影响因素。同时也说明了截割头横向推进力的大小也是使掘进机能否发挥截割能力的重要影响因素。

3现场试验

笔者对三一的EBZ200H硬岩掘进机和佳煤机的S230和S300在井下的工作状况进行过一些记录，结果为：EBZ200H在截割最大硬度为f10.4的全岩巷道时，截割电机电流为其额定的一半左右，证明截割电机并没有发挥最大作用。S300在井下试验时与EBZ200H情况相同，实际功率也只有额定功率的一半左右，截割电机没有发挥最大作用。而S230在工作时可以发挥电机功率的70〜80%，但其截割的岩石硬度只有f7〜8，证明现在S230的经济截割硬度为f7〜8，如果用S230截割f10左右的岩石，它也只能和上两种机型相同。

4结束语

综上所述可以证明，截割电机功率只是掘进机截割能力的一个表象参数，能不能发挥截割电机的全部能力，还要机器整体来配合。

这套理论现在还停留在定性研究方面，想要进行到定量研究方面，能对掘进机的研发起到指导作用，还需要进行大量的试验和现场数据收集、整理。

参考文献

［1］李晓豁，白纯伟，王刚等•掘进机截割头使用中存在的问题及其原因分析［J］.见：中国煤炭学会煤矿机械化专业委员会.采掘机械化的回顾与展望论文集.1999.108-