悬臂式掘进机的干涉分析及技术改造

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1、悬臂式掘进机的干涉分析及技术改造　　【摘要】悬臂式掘进机是一种能够实现截割、装载运输、喷雾除尘以及自行走的联合机组。其主要机构一般为六部分，分别是切割臂、回转台、装渣板、输送机、转载机以及履带等部分，其优点有调动灵活、强可靠性、高效率、所切割出的断面整齐、欠挖量和超挖量均较小等。近年来悬臂式掘进机在井下巷道的施工作业中发挥出了强大的优势，被广泛引用，因此悬臂式掘进机的用户以及科研学者逐渐对该机械的施工技术重视起来，尤其是对悬臂式掘进机的机械干涉问题进行了探索研究。　　【关键词】悬臂式掘进机防干涉分析技术改造截割机构　　1悬臂式掘进机的机械干涉问

2、题　　1.1悬臂式掘进机的干涉问题　　为了保证该机械能够有较好的装煤效果，机械铲板应该更多的向前延伸，在机械自行走时铲板需要抬起，避免出现机械的截割机构进行切割煤岩或者挖柱窝煤时，未能及时抬起铲板而出现机械干涉问题，导致机械事故。从悬臂式掘进机的整体设计方案来看，机械的防干涉方式有两种，第一，无干涉设计，机械的切割机构设置在最下端的位置，机械铲板设置在最上端的位置，二者之间不会产生干涉；第二，利用一些外加元件对二者之间的干涉进行有效的控制。例如EBZ-120C式悬臂式掘进机的截割机构与铲板之间就会产生机械干涉问题。　　1.2干涉问题分析4　　假

3、设悬臂式掘进机的截割臂长度为La，机械铲板的长度为Lb，二者产生的干涉长度为Lc，装载装置的长度为LY，机械的截割臂厚度为Ca，装在装置厚度设置为Cb，机械截割臂安装高度设置为Ha，装载装置安装高度设置为Hb，机械截割头的卧底深度设置为Hc，机械截割臂运动的最大面积设置为βa，机械铲板的最大活动面积设置为βc。为了达到机械的无干涉设计要求，也就是截割机构处于最下端位置，铲板位于最上端位置，二者之间不会产生机械干涉问题，则需要截割臂的顶端位置与铲板的顶端位置之间的相对距离应该大于等于0，设置两点间的距离为Y，则　　Y=Ha-（13sinβa+Ca

4、/2）-[Hb-（14cosβc-Cb）可以得出βa的最大值为arcsin[（Ha-△H）/La]，得出Y=H-[13sinβa-14cosβc]≥Y0；H=Ha-Hb-C±/2-Cb；　　其中Y0代表无干涉时截割臂与铲板之间的距离最小值。有上述数式2可知，当其他参数不变时，Y会随着Ha的变化而变化，并且二者之间成正比，证明此时悬臂式掘进机不会发生截割臂与铲板之间的干涉问题；当其余参数不变时，Y会随着参数Lc、Ca以及Cb中的一个参数或是几个参数同时发生变化而变化，并且呈反比关系，这就表明此时悬臂式掘进机的截割臂与铲板之间容易发生干涉问题。以悬

5、臂式掘进机的具体参数和结构设置为依据，对EBZ-120C式悬臂式掘进机的现场施工过程进行观察，将机械铲板水平放置，截割臂达到其运动的最大值时，铲板由水平位置抬起，测量，发现铲板的油缸千斤的伸出范围在0毫米至50毫米、70毫米至260毫米内，不会产生干涉问题；伸出范围在50毫米至70毫米内，则会出现干涉问题。4　　经过在现场收集到的各项测量数据，为了避免出现干涉问题，需要将机械铲板后方设置的挡煤板厚度由原本的厚度减少，至少减少50毫米。或者把截割臂下方设置的限位装置拆除，但是该方法容易造成机械的损害，因此前者的方法更为实用。　　2防止悬臂式掘进机

6、出现干涉问题的新方法　　2.1利用液压回路对限位进行控制　　在解决干涉问题时，无干涉设计存在较多的弊端，因此该方案并不被提倡。这就需要在设计悬臂式掘进机时，对防干涉设计方案实施有效的改进措施。利用液压回路对限位进行有效控制的工作原理是，安置一个电磁换向阀实施对机械液压油路的控制作业，使截割臂与铲板的活动方向能够受到一定的控制，完成防干涉设计。这种方法需要在截割臂与铲板之间的旋转轴位置安置一个角位移传感器，或者是在液压缸内设置一个直线式位移传感器，利用计算机系统收集并处理相关数据信息，利用控制系统对已经处理过的数据进行判断，从而发出控制液压系统中

7、的电磁换向装置的指令，控制油路的状态。加入计算机系统收集到大于标准值的信息，截割臂与铲板不会受到指令的控制，相反，收集到小于或等于标准值的信息时，二者的活动就会收到限制。　　2.2可视化预警设计4　　可视化预警设计需要与悬臂式掘进机的控制设计相结合完成，该设计方法根据矿井内部，截割机截割出的断面大小、精度以及形状，由计算机系统对传感器传输的铲板与截割臂的位移数据进行收集和处理，再利用显示器显示出当前掘进机的截割头作业完成的截割轨迹、截割臂以及铲板的位置的图像信息和数据信息，及时启动预警装置，保证操作掘进机的施工人员对截割断面的相关信息能够了如指

8、掌。该方法通过图像、图形的显示对下一步施工进行提示，能够及时的修正截割断面的形状，并且可以及时的避免错误操作导致的机械干涉。　　2.3利用截割头记忆程