懸臂式掘進(jìn)機(jī)導(dǎo)向張緊裝置的設(shè)計(jì)及改進(jìn)

摘 要：簡(jiǎn)要介紹了煤礦井下使用的懸臂式掘進(jìn)機(jī)液壓導(dǎo)向張緊裝置的結(jié)構(gòu)及其工作原理，分析了原有導(dǎo)向裝置在工作過(guò)程中出現(xiàn)的問(wèn)題，提出了有效的解決方案，并進(jìn)行跟蹤試驗(yàn)，以完善新型導(dǎo)向張緊裝置的設(shè)計(jì)。

關(guān)鍵詞：懸臂式掘進(jìn)機(jī)；導(dǎo)向張緊裝置；跟蹤試驗(yàn)；工作原理

中圖分類號(hào)：TD421.5 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A DOI：10.15913/j.cnki.kjycx.2016.03.099

目前，國(guó)內(nèi)井下掘進(jìn)機(jī)使用的導(dǎo)向張緊裝置主要有2種，一種是與地面工程機(jī)械類似的內(nèi)藏式導(dǎo)向張緊裝置，另一種是專門為掘進(jìn)機(jī)開(kāi)發(fā)的敞開(kāi)式導(dǎo)向張緊裝置。對(duì)于部分內(nèi)藏式導(dǎo)向張緊裝置，在初始設(shè)計(jì)時(shí)，可直接使用工程機(jī)械通用的結(jié)構(gòu)，張緊裝置采用液壓張緊，并加裝緩沖彈簧。但是，將其應(yīng)用于井下時(shí)發(fā)現(xiàn)，由于井下環(huán)境較為惡劣，比地面使用條件差，履帶長(zhǎng)期處于煤巖泥水中，內(nèi)圈經(jīng)常裹滿泥水和沙石，所以，當(dāng)它進(jìn)入導(dǎo)向張緊裝置時(shí)，會(huì)導(dǎo)致緩沖彈簧基本處于失控的狀態(tài)。當(dāng)整機(jī)倒退時(shí)，由于滑輪效應(yīng)，2倍的履帶張緊力完全加裝在導(dǎo)向張緊裝置上，并最終作用于內(nèi)部的液壓密封。反復(fù)的高壓應(yīng)力和偏載會(huì)損壞張緊裝置內(nèi)的密封，導(dǎo)致導(dǎo)向張緊裝置失效，失去相應(yīng)的導(dǎo)向和張緊作用。敞開(kāi)式導(dǎo)向張緊裝置結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，布置方式合理，經(jīng)過(guò)改進(jìn)設(shè)計(jì)后，可以避免密封受力，大大降低了其故障率。

1 敞開(kāi)式導(dǎo)向張緊裝置

如圖1所示，敞開(kāi)式導(dǎo)向張緊裝置位于履帶架前部，它是利用導(dǎo)向裝置內(nèi)部的上下鍵槽與履帶架滑動(dòng)連接。張緊裝置外側(cè)是2個(gè)導(dǎo)向輪，2個(gè)輪與履帶內(nèi)側(cè)導(dǎo)向鍵配合為履帶導(dǎo)向，防止它左右偏移引發(fā)脫鏈?zhǔn)鹿?。由于?dǎo)向張緊裝置完全暴露于履帶前部，并且導(dǎo)向與張緊油缸為一體，其外部?jī)H包了一圈履帶鏈，因此，在拆裝時(shí)，只需打開(kāi)履帶鏈就可以拆卸導(dǎo)向裝置。與傳統(tǒng)的內(nèi)藏式張緊裝置相比，導(dǎo)向裝置與張緊裝置合為一體，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，拆裝方便，便于井下掘進(jìn)機(jī)使用。

履帶運(yùn)行一段時(shí)間后，由于磨損導(dǎo)致鏈條變長(zhǎng)，所以，需要張緊。在此過(guò)程中，首先要打開(kāi)導(dǎo)向裝置連接的鎖緊球閥，操作操作臺(tái)的張緊液控手閥，由泵給張緊油缸供油，將導(dǎo)向輪向反方向推出，使履帶鏈張緊。這樣做，當(dāng)帶鏈滿足要求的鏈懸垂度后，要關(guān)閉鎖緊球閥。此時(shí)，裝入適量墊板和1塊鎖板，將張緊油缸操作手柄處于中位，卸掉壓力，并來(lái)回轉(zhuǎn)動(dòng)球閥卸壓后關(guān)閉球閥。采用上述方法可以保證在掘進(jìn)機(jī)工作的過(guò)程中張緊油缸不會(huì)承受壓力和側(cè)向力，使其工作更加穩(wěn)定、可靠。

2 使用過(guò)程中存在的問(wèn)題

如圖2所示，導(dǎo)向裝置左右各有一個(gè)導(dǎo)向輪作為履帶的導(dǎo)向，每個(gè)輪側(cè)向各用4個(gè)M24的螺栓固定。為了防止螺栓松動(dòng)，全部采用頭部開(kāi)孔穿鐵絲的防松設(shè)計(jì)。在使用初期，導(dǎo)向輪運(yùn)轉(zhuǎn)正常，但是，由于井下煤巖泥水經(jīng)常將履帶架完全包圍，使得防松鐵絲在使用了一段時(shí)間后容易被磨損以至斷裂，失去防松的作用；再加上掘進(jìn)機(jī)頻繁調(diào)動(dòng)，履帶受力復(fù)雜，所以，導(dǎo)向輪會(huì)受到不同的側(cè)向力。使用半年以上的螺栓都會(huì)出現(xiàn)不同程度的松動(dòng)，導(dǎo)致軸上螺栓底孔被損壞，無(wú)法修復(fù)。這時(shí)，如果不及時(shí)檢修，導(dǎo)向輪很容易脫落，最后只能更換導(dǎo)向裝置總成。

3 技術(shù)改進(jìn)

拆解、檢查損壞的導(dǎo)向輪時(shí)發(fā)現(xiàn)，除了螺栓底孔損壞導(dǎo)致導(dǎo)向輪脫落的問(wèn)題外，張緊缸和軸承等均完好無(wú)損。因此，主要針對(duì)導(dǎo)向輪固定的問(wèn)題進(jìn)行技術(shù)改進(jìn)。

導(dǎo)向輪固定是螺栓防松和預(yù)緊力工作中的一部分。由于該處空間有限，所以，在增加預(yù)緊力時(shí)，可將螺栓個(gè)數(shù)增加到極致，將導(dǎo)向輪連接的整個(gè)輸出軸作為1個(gè)大螺栓，并在其外側(cè)設(shè)計(jì)1個(gè)大螺母將導(dǎo)向輪固定在軸上。同時(shí)，為了防止螺栓松動(dòng)，可在軸端增加1個(gè)直徑為20 mm左右的通孔，并插入大直徑的開(kāi)口銷防松。整個(gè)鎖緊結(jié)構(gòu)具有很好的一體性和耐磨性，可以有效預(yù)防它被井下煤泥磨損和腐蝕。在此需要注意的是，大螺母之間的螺距不能太大。為了保證軸承和浮動(dòng)油封間隙的合理性，需要在螺母周邊開(kāi)6個(gè)導(dǎo)向槽。這樣做，不僅可以控制螺母的旋轉(zhuǎn)角度，還可以將間隙調(diào)整量控制在0.1 mm左右。

4 試驗(yàn)結(jié)果

將改進(jìn)后的導(dǎo)向張緊裝置放置在平煤八礦井下進(jìn)行試驗(yàn)，在全巖巷道條件下，該裝置使用了2年，總計(jì)進(jìn)尺2 100 m左右，導(dǎo)向張緊裝置導(dǎo)向輪無(wú)脫落，張緊有力，無(wú)油泄漏情況，整個(gè)行走機(jī)構(gòu)也能正常運(yùn)行。當(dāng)整機(jī)升井大修時(shí)，要拆解導(dǎo)向張緊裝置作必要的分析——導(dǎo)向裝置鎖緊大螺母拆卸自如，無(wú)損壞，內(nèi)部密封無(wú)損壞，軸承無(wú)損壞，整個(gè)導(dǎo)向裝置符合設(shè)計(jì)要求。

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作者簡(jiǎn)介：楊春海（1980—），男，山西代縣人，副研究員，主要從事掘進(jìn)裝備設(shè)計(jì)方面的工作。

〔編輯：白潔〕