全斷面煤巷掘進(jìn)機(jī)行走機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)

鄭曉東 吉國民 郭海明

摘 要：本文簡要介紹了全斷面煤巷掘進(jìn)機(jī)履帶行走機(jī)構(gòu)的組成及工作原理，并對影響行走機(jī)構(gòu)的一些因素進(jìn)行了分析，提出了主要參數(shù)的計(jì)算方法及設(shè)計(jì)意義。

關(guān)鍵詞：全斷面煤巷掘進(jìn)機(jī)；行走機(jī)構(gòu)；接地比壓；牽引力

中圖分類號：TD421 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

作為全斷面煤巷掘進(jìn)機(jī)整機(jī)的支承座，履帶行走機(jī)構(gòu)起著克服切割機(jī)構(gòu)在工作斷面作業(yè)時(shí)所產(chǎn)生的反力、承受整機(jī)的自重等作用，同時(shí)還為掘進(jìn)機(jī)在切割時(shí)提供推力。由于機(jī)器大而重，履帶架一體式機(jī)構(gòu)成為全斷面煤巷掘進(jìn)機(jī)履帶行走機(jī)構(gòu)的最佳選擇。行走機(jī)構(gòu)是全斷面煤巷掘進(jìn)機(jī)進(jìn)行各種作業(yè)的保證，其性能的好壞直接影響掘進(jìn)機(jī)的使用，因此要重視對行走機(jī)構(gòu)的研究和設(shè)計(jì)，以安全可靠為出發(fā)點(diǎn)，使其能夠經(jīng)受住各種工況的考驗(yàn)。

1 工作原理

①履帶架體、②履帶鏈、③張緊輪、④張緊油缸、⑤支重輪組、⑥液壓馬達(dá)及行走減速機(jī)、⑦后支撐裝置等是組成全斷面煤巷掘進(jìn)機(jī)行走機(jī)構(gòu)主要部分（如圖1所示）。履帶行走機(jī)構(gòu)采用的是液壓馬達(dá)驅(qū)動，這種機(jī)構(gòu)的工作原理是：高壓油經(jīng)液壓泵輸送到液壓馬達(dá)中，液壓馬達(dá)旋轉(zhuǎn)，從而驅(qū)動鏈輪獲得減速機(jī)傳遞的馬達(dá)扭矩，完成與履帶鏈咬合，實(shí)現(xiàn)整的行走。同時(shí)在張緊油缸作用下，張緊輪向前移動，通過履帶張緊懸垂自重帶動其向后退回，調(diào)節(jié)履帶的松緊程度，以達(dá)到最佳的行走效果。

2 履帶接地比壓

掘進(jìn)機(jī)的工作穩(wěn)定性和行駛通過性是體現(xiàn)掘進(jìn)機(jī)整機(jī)性能的重要考察指標(biāo)，而履帶接地比壓又是決定工作穩(wěn)定性和行駛通過性的重要參數(shù)，因此設(shè)計(jì)時(shí)履帶接地比壓的選擇就顯得非常關(guān)鍵。

以全斷面煤巷掘進(jìn)機(jī)設(shè)計(jì)參數(shù)為例，整機(jī)重力G=2850kN，接地長度 L=5700mm，兩條履帶間距B=3000mm，履帶板寬度b=1000mm。平均接地比壓表達(dá)式如下：

式中：P—平均接地比壓，MPa；G—整機(jī)的重力，kN；B—履帶板寬度，mm；L—單邊履帶行走機(jī)構(gòu)的接地長度，mm；

經(jīng)上述公式得出，平均接地比壓P為0.25 MPa。但機(jī)器的實(shí)際行駛通過性和工作穩(wěn)定性并不能由平均接地比壓真實(shí)地反映的，而是由最大接地比壓反映出來的。這是因?yàn)榫蜻M(jìn)機(jī)重心一般不會恰好與履帶接地區(qū)段的幾何中心相重合。設(shè)計(jì)中，應(yīng)確保接地比壓分布在梯形區(qū)域內(nèi)，不允許出現(xiàn)三角形分布狀況。實(shí)際設(shè)計(jì)過程中，很難保證整機(jī)重心和履帶重心的重合，只能使兩心盡量靠近，以全斷面煤巷掘進(jìn)機(jī)履帶設(shè)計(jì)為例，其最終偏心距約為900mm，經(jīng)相關(guān)公式計(jì)算得最大接地比壓約為0.48MPa 。

3 單側(cè)履帶行走機(jī)構(gòu)牽引力的確定

設(shè)計(jì)爬坡能力為4°，全斷面煤巷掘進(jìn)機(jī)在水平路面上轉(zhuǎn)彎、爬坡和作業(yè)，履帶行走機(jī)構(gòu)的最小牽引力應(yīng)滿足要求。水平路面履帶的附著力應(yīng)大于最大牽引力。全斷面煤巷掘進(jìn)機(jī)單側(cè)履帶的牽引力在水平地面轉(zhuǎn)彎時(shí)最大，故單側(cè)履帶行走機(jī)構(gòu)的牽引力為：

式中：T1—單邊履帶行走機(jī)構(gòu)的牽引力，kN；R1—單邊履帶對地面的滾動阻力，kN；μ—履帶與地面之間的轉(zhuǎn)向阻力系數(shù)，取值范圍0.8～1.0；n—掘進(jìn)機(jī)重心與行走機(jī)構(gòu)接地形心的縱向偏心距離，mm；G1—單邊履帶行走機(jī)構(gòu)承受的掘進(jìn)機(jī)的重量，kN；

其余符號同上。

μ按最大值選取，通過計(jì)算得出單邊牽引力為900 kN，則整機(jī)牽引力為1800 kN。

4 履帶的張緊

全斷面煤巷掘進(jìn)機(jī)履帶張緊機(jī)構(gòu)履帶鏈的松緊程度是在張緊油缸和張緊輪組共同作用下，通過調(diào)節(jié)張緊油缸來推動張緊輪組控制的。張緊油缸為單作用液壓缸，注入液壓油推動張緊油缸使履帶鏈張緊，方便省力。張緊后靠卡板鎖定釋放油缸，穩(wěn)定可靠，保護(hù)油缸不易損壞。張緊力的計(jì)算：

式中：T0 —預(yù)張力，kN；q—單位長度履帶鏈的重力，kN/mm；a—驅(qū)動輪與張緊輪的中心距，mm；h—懸垂，mm；

此全斷面煤巷掘進(jìn)機(jī)所用履帶板q為9.63×10-3kN/mm，取懸垂度150mm，張緊輪與驅(qū)動輪中心距為5700mm，最終算得張緊力為678 kN。

結(jié)語

全斷面煤巷掘進(jìn)機(jī)行走機(jī)構(gòu)是一個(gè)非常重要的組件，其作用是帶動掘進(jìn)機(jī)在井下巷道向前推動切割、后退和轉(zhuǎn)彎等運(yùn)動，同時(shí)又是整機(jī)支撐的基礎(chǔ)。它的性能和結(jié)構(gòu)的可靠性將影響整個(gè)掘進(jìn)機(jī)的工作性能。

參考文獻(xiàn)

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