495HR电铲开斗系统改造

解惠盛

摘 要：本文针对495HR电铲开斗系统故障频发的原因进行了详细的分析，通过将开斗系统进行改造，解决了诱发故障的一个重要成因，并为其他495HR电铲排除开斗系统故障提供了可借鉴的经验。

关键词：495HR电铲；开斗系统；三角铁

1 背景介绍

由BUCYRUS公司生产的495HR电铲是哈尔乌素露天煤矿进行岩土剥离及煤炭开采的主要采掘设备，单铲容量是60.4m3。铲斗是495HR电铲的重要组成部分，在设备运行过程中斗门承受着

较大物料冲击力及摩擦力的作用，因此开斗系统各部故障较为频繁。

495HR电铲的开斗系统三角铁设计上是用来固定和调整开斗钢丝绳的。斗门在开启和关闭的过程中，设计本身的问题和司机的操作不当导致开斗三角铁磕碰大臂缓冲和岩石时使三角铁变形、掉落。重新安装三角铁需要耗费大量成本和人员、设备。为了方便检修，提高设备出动率，节省生产成本，检修人员通过分析设备工作原理、故障成因，将开斗系统加以改造。

2 开斗系统故障原因分析及解决办法

495HR电铲开斗系统是整个设备上最为活跃的一部分，挖货和卸货过程需要斗门频繁开启、闭合。图1所示为当拉板长度正常时，铲斗与大臂缓冲的位置关系。

在回拉铲斗的时候铲斗和大臂是平行的，而三角铁是正对大臂缓冲的，司机操作稍有不当就会磕碰三角铁。只有改变铲斗和大臂的角度才能使三角铁和大臂缓冲的位置错开。我们发现改变拉板的长度是可以改变铲杆与铲斗的角度，角度发生了改变，在回拉铲斗时，大臂缓冲与开斗三角铁的位置就发生了改变，不再是平行的关系。

我们发现了两个问题：a 495HR电铲在设计的时候，角度是经过反复测量最优化的，是最有利于挖掘的，改造需要与设计公司申请，审批的时间比较长，司机在操作上也需要很长时间的适应；b改造成本过高，设备需要长时间停下试运行，维修人员长时间的测量和计算最合理的角度，再不断的下料、制作拉板、更换等繁琐工序。综上两点原因，该改造方案不可取。

有一点需要说明的是，铲斗的推出与回拉是靠两根钢丝绳来实现的，因此左右有一定角度的旋转角度。人们会认为铲斗前面的两根提升钢丝绳对铲斗的作用力会使其不旋转。事实上，在挖货的过程中，提升钢丝绳是受力的，它和铲杆的相互作用力可以控制其不旋转；但在回勺时，提升钢丝绳和铲杆没有相互作用力。

综合理论分析和现场维修经验，我们认为将三角铁重新改造从成本控制和实施难度上较为合理，因此提出了开斗三角铁的改造方案。

2.1 改变三角铁的形状和尺寸。以上分析看出，当铲杆发生左右旋转时开斗三角铁还是会磕碰到大臂缓冲的，所以这个办法虽然能起到一定效果，但不能从根本上降低或杜绝故障的发生。因此仅仅改变形状和尺寸是不够。

2.2 改变开斗三角铁的位置。难点是将三角铁置于何处才能使得无论司机怎么操作都无法磕碰到三角铁。通过现场观察，我们发现铲斗斗门上有一对对称的弯刀，它到斗门平面是有一定的距离。相对大臂和铲斗来说这个位置是一个死角，无论铲杆怎么旋转都不会磕碰到。因此我们将改造开斗三角铁的位置就选在这个死角。

开启斗门的力是固定不变的，开底绳的作用力通过动滑轮作用给开底横梁，动滑轮两侧受力是等同的，相對打开斗门的力是减半的，设计本身来说会延长开底绳的使用寿命，因此动滑轮这个环节虽然故障也较为频繁，我们在没有更好的解决方法之前仍然要保留该设计。

通过反复试验，最终我们选取10T的‘U型环加以改造替代三角铁。改造后底座越小越好，方便维护降低成本。设计上要求底座能长时间使用而不损坏。而‘U形环的作用是在固定开斗钢丝绳时不会有剪切钢丝绳的现象，为了能保证焊接的质量，对40mm和30mm的钢板及斗门固定位置进行了打磨处理。将‘U型环焊接在死角上时在正常标准150mm足够的情况下我们加长了30mm。

3 使用效果和经济效益

开斗系统改造前，保守统计，平均每年更换三角铁耗费的成本达43。2万元，平均每年更换三角铁所花费的检修时间达576个小时。更换三角铁不仅耗费价值不菲的生产成本，还占用大量的检修时间，非常影响设备出动率。更换三角铁还需要1台吊车设备、至少1名焊工检修人员。

开斗系统改造完成以后，效果极为显著，首先是替代三角铁的‘U型环不再像过去那样频繁损坏，平均一年更换‘U型环耗费成本3200元，更换‘U型环花费的检修时间仅为8小时。

开斗系统改造后，原类似故障基本不再发生。我们并没有看到因改造产生的开斗系统其它故障。改造提高了设备出动率。在一台495HR电铲上改造完成，看到效果后，已在其它三台495HR电铲推广。仅四台495HR电铲因改造开斗系统节省下的时间能够剥离的岩石达93.7万立方米。哈尔乌素露天煤矿年任务剥离量是13213万立方米，仅实施该项改造就相当于完成了0.7个百分点，新检修工艺所创造的经济价值可见一般。

希望这项改造能够推广到其它露天矿的495HR电铲，为解决495HR电铲开斗系统故障起到一定的指导作用。