煤矿用掘进机截割臂伸缩外筒强度分析与优化设计*

2021-09-15秦国明

机械研究与应用 2021年4期

秦国明

(山西兰花科创玉溪煤矿有限责任公司，山西晋城 048000)

0 引言

掘进机主要负责煤层的掘进与转运任务，是煤矿井下采煤作业的直接设备[1-3]。截割臂作为掘进机直接接触煤层，实现落煤的重要机构，其服役条件极为苛刻，是掘进机极易出现故障的部件，其工作可靠性要求较高[4]。一旦掘进机截割臂出现故障，将导致井下作业停滞和安全事故发生，给企业带来较大的经济损失，因此截割臂各个组成部件的强度特征至关重要[5-6]。笔者针对某型号掘进机截割臂工作可靠性优化目标，以截割臂伸缩外筒为研究对象，对其开展强度分析与优化设计，目的是提高整个截割臂工作安全性和可靠性，保证整个设备的安全稳定运行，为企业安全生产打下良好的基础。

1 掘进机结构及工作原理

掘进机是一种集截割、装载、输运、行走、喷雾等功能于一身的煤矿采掘设备。目前煤炭企业应用较为广泛的为横轴式掘进机，主要由截割机构、装运机构、行走机构和辅助机构组成，其结构布置中截割头和截割臂轴线相互垂直，截割头负责水平进给，悬臂负责水平摆动，进而实现煤炭巷道的掘进功能。图图1所示，截割臂作为掘进机的重要组成部件，直接关系着煤炭巷道掘进功能的实现和掘进效果的高低。伸缩外筒作为截割臂伸缩功能实现的关键部件，受力情况极为复杂，随着煤炭需求量的提高，对其可靠性要求越来越高。