段　軼（石家莊煤礦機(jī)械有限責(zé)任公司，河北 石家莊 051431）

掘進(jìn)機(jī)履帶驅(qū)動(dòng)輪積煤?jiǎn)栴}的分析及改進(jìn)

段軼
（石家莊煤礦機(jī)械有限責(zé)任公司，河北 石家莊 051431）

本文分析了掘進(jìn)機(jī)在煤巖粘性較大的巷道中掘進(jìn)時(shí)，驅(qū)動(dòng)輪輪齒間易發(fā)生積煤巖的原因和可能造成的后果，并給出了改進(jìn)意見(jiàn)。提高了掘進(jìn)機(jī)在各種工況的巷道中的適應(yīng)性。

掘進(jìn)機(jī)；履帶；驅(qū)動(dòng)輪；積煤

我國(guó)煤炭資源豐富，地域分布廣泛，煤炭賦存條件千差萬(wàn)別。與之對(duì)應(yīng)的煤礦巷道條件也各有不同。目前，掘進(jìn)機(jī)已廣泛應(yīng)用于各種煤礦巷道，其中包括煤巷、半煤巖巷和巖巷。其中有些巷道的煤（巖）粘性較大。在這種巷道中，掘進(jìn)機(jī)往往會(huì)發(fā)生履帶行走無(wú)力、跳鏈和斷鏈等問(wèn)題。大大影響了掘進(jìn)機(jī)的正常使用，進(jìn)而影響了煤礦巷道的掘進(jìn)速度。

1 履帶驅(qū)動(dòng)輪積煤（巖）的形成和后果

掘進(jìn)機(jī)在掘進(jìn)工作時(shí)需要使用噴霧降塵，巷道的錨桿支護(hù)也需要用水，這就造成了巷道掘進(jìn)工作面會(huì)有很多水。在巖性比較粘的巷道中，煤或巖遇水后極容易附著在掘進(jìn)機(jī)履帶和履帶驅(qū)動(dòng)輪上。如圖1所示，附著在驅(qū)動(dòng)輪齒間的煤或巖，在經(jīng)過(guò)履帶板的擠壓后會(huì)附著的更牢固，并逐漸硬化。經(jīng)過(guò)反復(fù)的附著、擠壓過(guò)程，這層積煤（巖）會(huì)越變?cè)胶?，?qū)動(dòng)輪節(jié)圓越變?cè)酱?，履帶也?huì)隨之越變?cè)骄o。由于履帶變緊，履帶板與履帶板銷(xiāo)軸之間的摩擦力和履帶與履帶梁之間摩擦的力也相應(yīng)變大。為了克服摩擦力，驅(qū)動(dòng)力的消耗將加大，最終造成了行走無(wú)力的問(wèn)題。當(dāng)積煤（巖）繼續(xù)增厚，摩擦力超過(guò)驅(qū)動(dòng)力時(shí)，履帶行走部就會(huì)卡死。如果驅(qū)動(dòng)輪的磨損嚴(yán)重還會(huì)發(fā)生履帶跳鏈的現(xiàn)象。部分有缺陷或強(qiáng)度不夠的履帶板會(huì)發(fā)生斷裂，造成履帶斷鏈的嚴(yán)重后果。

2 履帶驅(qū)動(dòng)輪積煤（巖）問(wèn)題解決方案

掘進(jìn)機(jī)在巷道中的工作空間狹小，巷道底板往往會(huì)積存很厚的煤或巖渣。如果發(fā)生履帶驅(qū)動(dòng)輪齒間積煤（巖）問(wèn)題，將履帶驅(qū)動(dòng)輪拆卸下來(lái)清理非常麻煩，而且耗時(shí)很長(zhǎng)。

針對(duì)驅(qū)動(dòng)輪齒間積煤（巖）問(wèn)題，主要可以從以下三個(gè)方面解決：

① 提高液壓系統(tǒng)壓力；

② 增大行走馬達(dá)排量，更換大扭矩行走減速機(jī)；

③ 改進(jìn)履帶驅(qū)動(dòng)輪結(jié)構(gòu)。

驅(qū)動(dòng)輪和履帶板之間的擠壓力約等于驅(qū)動(dòng)輪的驅(qū)動(dòng)力，計(jì)算公式如下：

式中：

T—驅(qū)動(dòng)力（N）；

M—液壓馬達(dá)輸出扭矩（N/m）；

R—驅(qū)動(dòng)輪節(jié)圓半徑（m）；

p— 液壓馬達(dá)輸入壓力（MPa）；

q—液壓馬達(dá)排量（L/min）；

n—轉(zhuǎn)速（r/min）；

η—效率（%）。

由上述公式可以看出，提高液壓系統(tǒng)壓力或增大行走馬達(dá)排量，可增大馬達(dá)的輸出扭矩，提高驅(qū)動(dòng)輪的驅(qū)動(dòng)力。同時(shí)履帶板與驅(qū)動(dòng)輪間的擠壓力也會(huì)隨之增大，有利于將積存的煤（巖）排出。但系統(tǒng)壓力提高太多，就需要提高相配套的液壓元件（如閥、接頭和膠管等）的壓力等級(jí)，否則會(huì)影響系統(tǒng)安全性。而大扭矩行走減速機(jī)勢(shì)必會(huì)使履帶行走部的高度尺寸變大，進(jìn)而使掘進(jìn)機(jī)機(jī)身變高，影響整機(jī)參數(shù)。通過(guò)在邯鄲梧桐莊礦試驗(yàn)，單純通過(guò)提高系統(tǒng)壓力或增大馬達(dá)排量，對(duì)于解決驅(qū)動(dòng)輪輪齒間積煤（巖）問(wèn)題有一定效果，但并不能從根本上消除積煤（巖）。

經(jīng)過(guò)試驗(yàn)和分析，發(fā)現(xiàn)通過(guò)改進(jìn)驅(qū)動(dòng)輪結(jié)構(gòu)可以從根本上消除積煤（巖）的存在條件。如圖2所示，改進(jìn)前驅(qū)動(dòng)輪齒間是一個(gè)平面，積存的煤（巖）很不容易排出。即便是增大擠壓力，也不能將積煤（巖）完全排出。而經(jīng)過(guò)對(duì)驅(qū)動(dòng)輪改進(jìn)，將驅(qū)動(dòng)輪輪齒間的平面加工出對(duì)稱的兩條半圓形排煤槽，在兩半圓槽相交處形成一條圓弧形相貫線。這樣在驅(qū)動(dòng)輪轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，靠驅(qū)動(dòng)輪和履帶板之間的擠壓力將煤（巖）擠壓到排煤槽里。由于排煤槽具有一定的斜度，積存在排煤槽里的煤（巖）可以方便的排出。經(jīng)過(guò)到梧桐莊礦再次試驗(yàn)，礦方反應(yīng)驅(qū)動(dòng)輪改進(jìn)后再?zèng)]有發(fā)生過(guò)行走無(wú)力或跳鏈、斷鏈等問(wèn)題。

圖1

圖2

結(jié)語(yǔ)

通過(guò)提高系統(tǒng)壓力或增大馬達(dá)排量，同時(shí)對(duì)履帶驅(qū)動(dòng)輪的改進(jìn)，可以解決驅(qū)動(dòng)輪輪齒間積煤（巖）的問(wèn)題，提高了掘進(jìn)機(jī)行走部適應(yīng)復(fù)雜巷道條件的能力。隨著我國(guó)煤礦的快速發(fā)展，煤礦對(duì)掘進(jìn)機(jī)需求越來(lái)越大，對(duì)掘進(jìn)機(jī)適用性和可靠性的要求也越來(lái)越高。履帶驅(qū)動(dòng)輪是掘進(jìn)機(jī)行走部的重要部件，更加合理的設(shè)計(jì)驅(qū)動(dòng)輪，可以提高掘進(jìn)機(jī)的適用性和可靠性，以適應(yīng)復(fù)雜的巷道條件。

[1]雷天覺(jué).液壓工程手冊(cè)[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1990.

[2]成大先.機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)[M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2009.

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