EBZ160窄機(jī)身掘進(jìn)機(jī)行走機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)

王法冬 烏利鵬

摘 要：本文闡述了EBZ160窄機(jī)身掘進(jìn)機(jī)行走機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)思路，介紹了掘進(jìn)機(jī)履帶行走機(jī)構(gòu)的組成及工作原理，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：窄機(jī)身掘進(jìn)機(jī)；接地比壓；牽引力；張緊

中圖分類號(hào)： TD421 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

現(xiàn)有掘進(jìn)機(jī)型號(hào)不能滿足更小巷道的掘進(jìn)作業(yè)，由此窄機(jī)身掘進(jìn)機(jī)應(yīng)運(yùn)而生，為滿足煤礦安全、高效生產(chǎn)提供了便利。其中，行走機(jī)構(gòu)是掘進(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(duì)行走的研究和設(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。支重輪、張緊輪、液壓馬達(dá)及行走減速機(jī)、漲緊油缸、履帶鏈、履帶架是EBZ160窄機(jī)身掘進(jìn)機(jī)行走機(jī)構(gòu)主要組成部分。窄機(jī)身行走機(jī)構(gòu)的工作原理是：高壓油經(jīng)液壓泵被輸送到液壓馬達(dá)中，液壓馬達(dá)旋轉(zhuǎn)，從而驅(qū)動(dòng)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)掘進(jìn)機(jī)的行走。

2 接地比壓的確定。EBZ160窄機(jī)身掘進(jìn)機(jī)設(shè)計(jì)參數(shù)為，整機(jī)重力G=450kN，接地長(zhǎng)度L=3070mm，兩條履帶間距B=1550mm，履帶板寬度b=450mm。平均接地比壓表達(dá)式如下：

式中：b—履帶板寬度，mm；L—單邊履帶鏈的接地長(zhǎng)度，mm；G—掘進(jìn)機(jī)重力，kN；P—平均接地比壓，MPa；

經(jīng)上述公式驗(yàn)算，得出平均接地比壓P=0.163 MPa。平均接地比壓是行走機(jī)構(gòu)的一個(gè)重要參考指標(biāo)，通常推薦接地比壓P≤0.14 MPa。但是，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(huì)恰好與履帶接地 區(qū)段的幾何中心相重合。因此在設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)將整機(jī)重心設(shè)計(jì)在履帶接地梯形核心域內(nèi)，當(dāng)機(jī)器重心越出這個(gè)區(qū)域時(shí)，最大接地比壓必然大幅度增加，影響機(jī)器的正常工作。

最大接地比壓表達(dá)式：

式中：c—橫向偏心距，mm；e—縱向偏心距，mm；B—兩條履帶中心距，mm；Pmax—履帶最大接地比壓，MPa；其余符號(hào)同上。

EBZ160窄機(jī)身掘進(jìn)機(jī)重心橫向偏心距c=16mm，縱向偏心距e=622mm，經(jīng)上述公式計(jì)算得最大接地比壓Pmax=0.368MPa 。

3 單側(cè)行走機(jī)構(gòu)牽引力的確定。在最大設(shè)計(jì)坡度上，掘進(jìn)機(jī)轉(zhuǎn)彎、爬坡和作業(yè)，行走機(jī)構(gòu)的最小牽引力應(yīng)能滿足需要。水平路面履帶的附著力應(yīng)大于最大牽引力。在通常情況下，履帶行走機(jī)構(gòu)轉(zhuǎn)彎與掘進(jìn)機(jī)作業(yè)、爬坡不同時(shí)進(jìn)行，單側(cè)的牽引力在水平面轉(zhuǎn)彎時(shí)最大，故單側(cè)行走機(jī)構(gòu)的牽引力為：

單側(cè)行走機(jī)構(gòu)的牽引力，kN；R1— 單側(cè)履帶鏈對(duì)地面的滾動(dòng)阻力，kN；G1— 單側(cè)行走機(jī)構(gòu)承受的掘進(jìn)機(jī)的重量，kN；μ— 轉(zhuǎn)向阻力系數(shù)，取值范圍0.8～1.0；n — 掘進(jìn)機(jī)重心與接地形心的縱向偏心距，mm；? — 滾動(dòng)阻力系數(shù)，取值范圍0.08-0.10；其余符號(hào)同上。

為簡(jiǎn)化計(jì)算，假定EBZ160窄機(jī)身掘進(jìn)機(jī)的n取零，μ按最大值選取，通過計(jì)算得出單側(cè)牽引力T1為245 kN，則整機(jī)牽引力T為490 kN。

4 行走機(jī)構(gòu)履帶的張緊。傳統(tǒng)履帶張緊用黃油槍向油缸中注入潤(rùn)滑脂，使活塞桿推動(dòng)托架和張緊輪組向前平移，從而使履帶鏈張緊，但黃油槍張緊操作比較費(fèi)力，再加上有時(shí)容易泄漏失壓，造成履帶鏈下垂松弛，所以這種方法逐漸被替代。EBZ160窄機(jī)身掘進(jìn)機(jī)履帶的松緊程度是靠張緊油缸推動(dòng)張緊輪組調(diào)節(jié)的。張緊機(jī)構(gòu)采用的油缸為單作用液壓缸，通入液壓油從而推動(dòng)油缸向前移動(dòng)使履帶張緊，方便省力。

EBZ160窄機(jī)身掘進(jìn)機(jī)所用履帶板q為0.00126 kN/mm，取懸垂度h為50 mm，張緊輪與驅(qū)動(dòng)輪中心距a為3070 mm，最終算得張緊力T0為59.4 kN。

結(jié)語

掘進(jìn)機(jī)行走機(jī)構(gòu)是一個(gè)非常重要的部件，其作用是帶動(dòng)掘進(jìn)機(jī)在井下巷道實(shí)現(xiàn)前進(jìn)切割煤巖、后退和轉(zhuǎn)彎等運(yùn)動(dòng)，同時(shí)又是整機(jī)聯(lián)接、支撐的平臺(tái)，有時(shí)輔助截割機(jī)構(gòu)調(diào)整位置清理邊角煤。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)

[1]姚懷新，陳波.工程機(jī)械底盤理論[M].北京：人民交通出版社， 2002：10-16 .

[2]馬健康.懸臂式掘進(jìn)機(jī)履帶行走機(jī)構(gòu)主要參數(shù)的確定[J].煤炭科學(xué)技術(shù)，2002， 30（10）.

[3]陳雪飛.EBZ135掘進(jìn)機(jī)行走機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)[J].機(jī)械工程與自動(dòng)化 ， 2008， 6（12）.

[4]黃日恒.懸臂式掘進(jìn)機(jī)[M].北京：中國(guó)礦業(yè)大學(xué)出版社， 1996.

[5]王錚.懸臂式掘進(jìn)機(jī)行走機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)[J].煤礦機(jī)械，2011，32（07）.