摘 要：簡(jiǎn)要介紹了煤礦井下懸臂式掘進(jìn)機(jī)支重輪的結(jié)構(gòu)及其工作原理，分析了普通支重輪使用過(guò)程中存在的問(wèn)題，并提出了相應(yīng)的解決方案。通過(guò)跟蹤試驗(yàn)最終設(shè)計(jì)出了適合煤礦井下應(yīng)用的新型支重輪，以期為日后的相關(guān)工作提供參考。

關(guān)鍵詞：懸臂式掘進(jìn)機(jī)；支重輪；履帶行走機(jī)構(gòu)；使用性能

中圖分類(lèi)號(hào)：TD421.5 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A DOI：10.15913/j.cnki.kjycx.2016.02.083

支重輪作為掘進(jìn)機(jī)履帶行走機(jī)構(gòu)中的重要組成部分，其使用性能直接影響著整機(jī)的行走性能。目前，掘進(jìn)機(jī)中使用的支重輪大多沿用地面工程機(jī)械使用的普通支重輪。由于工程機(jī)械所處施工環(huán)境的地面較為平整，因此，大多使用組合式履帶，采用鏈軌加履帶板連接成整條履帶，而與支重輪接觸并對(duì)它有導(dǎo)向作用的是鏈軌。支重輪寬度基本與鏈軌寬度一致，因?yàn)殒溰壿^窄，所以，支重輪大多也比較窄。但是，井下路面條件比較惡劣，掘進(jìn)機(jī)是應(yīng)用于巷道開(kāi)拓迎頭的。尤其是在巖巷的掘進(jìn)工程中，掘進(jìn)機(jī)的整條履帶長(zhǎng)期在巖石料堆內(nèi)移動(dòng)，使用鏈軌履帶很容易出現(xiàn)單個(gè)履帶板端部受力導(dǎo)致彎曲斷裂的情況。由此可知，組合式履帶板不適用于重型巖巷掘進(jìn)機(jī)上?，F(xiàn)階段，將井下掘進(jìn)機(jī)履帶板設(shè)計(jì)為整體式履帶板，取消了鏈軌，將履帶板直接與支重輪接觸并進(jìn)行導(dǎo)向。與原來(lái)的組合式履帶相比，整體式履帶板的強(qiáng)度和剛度都有所提高，在設(shè)計(jì)合理的情況下，完全避免了彎曲和斷裂的情況發(fā)生。

1 支重輪和整體式履帶板結(jié)構(gòu)

由圖1可知，該結(jié)構(gòu)采用履帶導(dǎo)向塊與導(dǎo)向輪、導(dǎo)向槽配合導(dǎo)向。當(dāng)設(shè)備直線(xiàn)行駛時(shí)，導(dǎo)向輪受到的側(cè)向力較小，其受力主要是與履帶的接觸應(yīng)力。計(jì)算接觸應(yīng)力后，可以根據(jù)所需表面應(yīng)力對(duì)導(dǎo)向輪表面進(jìn)行熱處理，一般使用表面淬火的方式提高導(dǎo)向輪的表面應(yīng)力。在設(shè)備調(diào)動(dòng)或轉(zhuǎn)彎時(shí)，履帶與地面的側(cè)向摩擦力會(huì)轉(zhuǎn)化為導(dǎo)向輪、導(dǎo)向槽與履帶導(dǎo)向塊之間的側(cè)向力。在特殊情況下，可能局部幾個(gè)導(dǎo)向輪就可以承受整機(jī)的牽引力反力，因此，導(dǎo)向輪內(nèi)部側(cè)向需注意增加滑動(dòng)摩擦副，以保證導(dǎo)向輪的側(cè)向應(yīng)力。導(dǎo)向輪潤(rùn)滑一般采用稀油潤(rùn)滑，由于它位于履帶最底端，基本長(zhǎng)期處于煤泥水中，所處環(huán)境較為惡劣，所以，采用浮動(dòng)油封，密封面為鋼對(duì)鋼的摩擦，使其能更好地適應(yīng)外界較差的環(huán)境。為了及時(shí)補(bǔ)充潤(rùn)滑油，導(dǎo)向輪上還需增設(shè)注油孔，但是，考慮到井下注油的便利性，最好將注油孔設(shè)計(jì)為傾斜孔。

2 使用過(guò)程中存在的問(wèn)題

將支重輪應(yīng)用于掘進(jìn)機(jī)后，原來(lái)履帶的滑動(dòng)摩擦變?yōu)闈L動(dòng)摩擦，大大降低了阻力系數(shù)，有效提高了整機(jī)牽引力，大幅提高了整機(jī)的爬坡能力和轉(zhuǎn)彎能力，有效解決了整機(jī)的動(dòng)力性問(wèn)題。但是，因?yàn)榫蜻M(jìn)機(jī)的使用條件比較復(fù)雜，所以，普通支重輪長(zhǎng)期應(yīng)用于井下會(huì)出現(xiàn)與地面工程機(jī)械不一樣的問(wèn)題。

由于井下履帶長(zhǎng)期處于巖石物料內(nèi)，支重輪與履帶間有一定的間隙，因此，在前后行走時(shí)，較大塊的石料都會(huì)進(jìn)入鉆機(jī)履帶側(cè)面的間隙，進(jìn)而加劇履帶與支重輪之間的磨損。使用該設(shè)備一年后發(fā)現(xiàn)，履帶導(dǎo)向塊磨損嚴(yán)重，導(dǎo)向塊高度由正常的25 mm降到不到10 mm，導(dǎo)向槽的寬度也增大了，整條履帶的導(dǎo)向性降低，履帶相對(duì)履帶架整體偏移，極易脫軌。鑒于此，針對(duì)井下的特殊條件，進(jìn)一步改進(jìn)了敞開(kāi)式履帶行走機(jī)構(gòu)導(dǎo)向。

3 技術(shù)改進(jìn)

鑒于敞開(kāi)式履帶行走機(jī)構(gòu)支重輪和履帶內(nèi)側(cè)易進(jìn)物料，需從原理上防止物料從側(cè)面進(jìn)入履帶內(nèi)側(cè)，即需在履帶外側(cè)增加導(dǎo)向塊，去掉中間導(dǎo)向。這樣，導(dǎo)向輪無(wú)需繼續(xù)導(dǎo)向，將外圓面做成一個(gè)整體，一方面，可以降低表面接觸應(yīng)力，提高耐磨性；另一方面，可以大大降低側(cè)向力，將施加于履帶上的側(cè)向力轉(zhuǎn)移到履帶架上。改進(jìn)后的導(dǎo)向輪和履帶如圖2所示。

4 試驗(yàn)結(jié)果

在平煤股份十三礦檢測(cè)了改進(jìn)后的導(dǎo)向輪后發(fā)現(xiàn)，在全巖巷道下，使用該設(shè)備一年，總計(jì)進(jìn)尺1 100 m左右，行走導(dǎo)向輪和履帶導(dǎo)向自如，無(wú)偏移情況發(fā)生。由于導(dǎo)向輪無(wú)導(dǎo)向槽，導(dǎo)向輪基本不受側(cè)向力，所以，導(dǎo)向輪在整個(gè)使用過(guò)程中基本無(wú)磨損。同時(shí)，履帶與履帶架處于一個(gè)面接觸，接觸表面應(yīng)力比較低，有效減緩了履帶導(dǎo)向塊的磨損，使封閉式導(dǎo)向輪設(shè)計(jì)完全滿(mǎn)足使用需求。

作者簡(jiǎn)介：楊春海（1980—），男，山西代縣人，副研究員。

〔編輯：白潔〕