EBZ230型懸臂式掘進機行走機構故障原因及解決措施

代艷松

（中國水利水電第八工程局有限公司，湖南 長沙 410007）

目前，掘進機的核心設備，作為地下開放的重要機械，當前朝著大功率方向發(fā)展。這會讓整個機器的重量持續(xù)增高。掘進機工作期間驅動力逐漸增大，減速器的體積逐漸增大，行走機構變成核心的支撐部件。在地上其同時擔負前行、后退、轉入掘進機運行，假如出現(xiàn)故障，會對掘進機的總體工作效率造成很大程度影響，為此一定要不斷提升其的可靠性。本文分析了EBZ230型懸臂式掘進機運行機構的主要原因，提出了解決方案。

1 EBZ230型懸臂式挖掘機簡介

1.1 EBZ230型懸臂式挖掘機結構

EBZ230型懸臂式挖掘機的基本部件如圖1所示，包括切割機構、鏟板機構、主體部分、行走機構、第一運輸機械結構、后支撐機構、電氣系統(tǒng)和液壓系統(tǒng)等。

圖1 EBZ230型懸臂式挖掘機圖

根據(jù)重量分類懸臂式挖掘機可分為微輕重量、輕重量、中重量和重重量四種。根據(jù)工作機理中切割煤巖的方式，鉆孔機可分為立軸式和臥式鉆孔機，但不同類型懸臂式掘進機行走機構的整體布局和功能類似。在懸臂式掘進機的組成部分，行走機構是一個非常重要的部分。其功能是承載懸臂式掘進機的整體重量，帶動懸臂式掘進機行走在礦山巷道內(nèi)，實現(xiàn)整機的前進，后退和轉向，同時還可以挖掘懸臂式掘進機。因此，行走機構的可靠性會影響整個懸臂掘進機的性能。

目前，履帶行走是懸臂掘進機行走機構的主要形式。行走機構的驅動機構由兩種方式組成：電機和液壓驅動。盡管電機傳動變速器易修理，可靠性高，但只有一種行走速度，無法實現(xiàn)調(diào)速，且電機驅動中的大體積減速箱難以布置結構，液壓傳動系統(tǒng)簡單并可實現(xiàn)無級調(diào)速，提供系統(tǒng)過載保護和電機及減速機結。由于結構緊湊，液壓傳動裝置被用作動臂式掘進機的驅動力。行走機構的張緊裝置有機械和液壓兩種類型。機械擰緊方式的絞緊器比較復雜，修理安裝不方便。液壓收緊機構結構簡單，維修和使用方便，更適合地下作業(yè)，液壓式收緊裝置多用于懸臂式鏜床的行走機構。

1.2 EBZ230型懸臂式掘進機主要技術性能（表1）

表1

1.3 EBZ230型懸臂式掘進機的特點

EBZ230型懸臂式掘進機可以實現(xiàn)不間斷地切割、裝卸與運載。其的顯著特征是穩(wěn)定性優(yōu)良、重心低、工藝領先、配置高。切割部分運用的是技術領先的軸承與切齒，并具有較強的破巖能力，它具有內(nèi)部和外部噴霧體系，且擁有過濾設備與泄漏監(jiān)測和保護性能；電機有效推動星形輪運行，十分有助于裝載與底部地保潔；中心位置的輸送機與鏟板的直線組織構成4條滑道。當鏟板升高的時候，首條輸送機的雙鏈條的長度非常小。驅動力與減速機高度集成，動力大，功能穩(wěn)定、液壓體系穩(wěn)定、功率不變、裝載敏感管控功能，壓力、油溫、油位顯示等保護裝置，電氣系統(tǒng)采用模塊化設計，操作箱具有液晶漢字動態(tài)顯示故障自診斷和記憶功能等。

1.4 EBZ230型懸臂式掘進機行走機構工作原理

懸臂式掘進機行走機構采用履帶式，通常由履帶架、履帶、傳動鏈輪、耐磨板、導向張緊輪和張緊裝置組成。步行機構的結構如圖2所示。掘進機運行機構的工作原理是液壓泵向液壓馬達提供高壓液壓油，使液壓馬達轉動，帶動減速機構產(chǎn)生低速和大扭矩。通過液壓馬達的旋轉，驅動輪和鏈輪旋轉，鏈輪的齒和履帶的鏈條履帶銷，履帶旋轉。最后，駕駛機器可以獲得行動能力。

導輪起引導作用，張緊筒和導輪可以一起調(diào)節(jié)履帶的松緊度。在設計中，方向盤和鏈輪必須位于同一條直線上。在懸臂式漂流器的情況下，必須滿足人體的運動，向后和向右轉動時，行走機構需要分開驅動并單獨放置。傳輸?shù)囊苿幽Ｊ?。當掘進機需要前后移動時，左右電機同時帶動鏈輪驅動履帶。當掘進機需要轉動時，另一側的液壓馬達可以單獨驅動，轉動側的液壓馬達停止轉動，兩邊的液壓馬達需要轉動時可同時運行。

圖2 挖進機行走機構總體布置圖

掘進機采用帶支撐輪的履帶式行走機構。左右履帶行走機構對稱布置并分別驅動。每個高強度螺栓都與框架連接。每個行走機構由一臺液壓馬達驅動，該馬達由行走減速器，傳動鏈輪和履帶鏈條構成，推動履帶移動。行走機構大致包括液壓馬達、導向張力裝置、行走減速器、左側履帶架等。制動器集成在一般處于關閉形態(tài)的行走減速器內(nèi)。當機器移動的時候，泵站給行走液壓馬達供給燃料，且給減速器的內(nèi)制動器供給燃料，以推動制動器抬升。

2 EBZ230型懸臂式掘進機行走機構故障剖析

掘進機運行機構的故障通常有兩種，一種是機械故障，一種是液壓系統(tǒng)故障。

第一種故障通常非常明顯，容易找出與解決。

2.1 履帶松弛，緊固或跳繩

在掘進機運行過程中，履帶一定要維持恰當?shù)乃删o度，這對于履帶鏈與驅動輪的準確嚙合特別關鍵，同時對于機械總體的穩(wěn)定性有很大影響。

左右軌道張力的調(diào)節(jié)依托張緊缸驅動的張緊輪組達成。張緊油缸伸出后，張緊輪支架后插入夾板內(nèi)，通過按壓軌道張力松開張緊油缸夾緊夾板?？ㄒ罁?jù)實際需求能夠分成多種規(guī)格，且能夠自行組合。

在履帶跳繩的狀況下，通常情形是軌道未張緊亦或張緊油缸毀壞，為此可更新張緊油缸的密封。如果賽道太緊，一般性能無法行走?？梢匀∠o張力缸并松開軌道;當軌道太松時，鏈輪不與履帶相嚙合，原因如下：

當軌道間距變長時，應排除故障且換上新的部件。當賽道過松的時候，許可嘗試將履帶板卸下。應當指出的是，軌道張緊度應該是適當?shù)?。在軌道張緊后，必須有一定的下垂，其下垂值為50～70毫米。

2.2 行走減速器的內(nèi)部損傷

如果掘進機行走部件正常，則另一側不會有任何動作，主要是為了減速器的內(nèi)部毀壞。另外，可采用替換油壓管線的方式來判斷機械故障。假如替換之前的無動作依舊不動，可認為液壓系統(tǒng)正常，減速度存在異常；減速機升溫或者出現(xiàn)異常聲響，通?？膳卸槭菧p速機軸承毀壞或者齒輪毀壞，通常拆卸查看，然而地下沒有條件修理減速機，大部分為整機更換。

2.3 驅動輪損壞

這種故障更直觀，場景可以零負荷運行。驅動輪可拆卸之后查看減速機的輸出軸與驅動輪的外花鍵。關鍵是和機械故障比較，液壓系統(tǒng)故障更繁雜。我們要基于整臺機器的液壓原理，且依據(jù)現(xiàn)實狀況進行實際剖析與評判。

2.3.1 左右行走速度存在差異

產(chǎn)生該種故障，可能的因素是液壓馬達的速度不一樣，兩邊行走不一致。這種情況下應當查看機油壓力。拉力缸故障導致軌道緊密。這個時候應當對油缸壓力與密封情況進行檢查，將毀壞的密封替換掉；軌道側面的間距應當增長而且應當調(diào)節(jié)緊軌。

2.3.2 爬行者不能走路或走路不好

這種故障大多是由液壓不到位或者油馬達內(nèi)部毀壞導致的。排除方式是對泵或者閥的壓力加以調(diào)節(jié)亦或替換新的油馬達。更換電機時保持清潔。另外，可能是多方向閥故障，且對多方向閥進行仔細檢驗。

2.3.3 液壓系統(tǒng)壓力不穩(wěn)定

假如液壓體系的液壓較低，則掘進機的功能無法全面發(fā)揮出來。這個時候應當要查看溢流閥，看設定的數(shù)值與有關要求一致與否。之后，查看各部件密封件存在泄漏問題與否，雙泵內(nèi)部毀壞與否，及時替換與否。

同時，在履帶運動期間，相對運動部件之間會發(fā)生摩擦損失。其中，常見的易損件有以下幾部分：皮帶輪外緣面和鏈軌側面；驅動輪的輪齒表面和履帶板連接銷釘?shù)耐獗砻?，導輪和履帶板的?nèi)表面；車輪的圓弧和履帶板的內(nèi)表面；銷軸的外表面以及銷和履帶板的內(nèi)表面的磨損。

（1）磨輪磨損。負載輪把挖掘機自重與工作負載轉嫁到地面上。動態(tài)負載高，工作環(huán)境惡劣。尤其是在挖掘機拐彎時，支撐輪的外側表面和鏈軌表層相碰觸。輪子的磨損減小到鏈軌的接觸凸緣的寬度。

（2）齒輪和銷的磨損。在履帶行駛期間，在驅動輪齒與銷套間常常產(chǎn)生滑動磨損。和一般齒輪磨損近似，驅動輪的磨損一般產(chǎn)生在齒輪齒的前面和后面，齒輪齒的兩端，齒輪齒的根部和齒輪齒的頂部。磨損使齒輪和銷釘匹配尺寸產(chǎn)生改變，致使嚙合時齒輪齒遭遇沖擊，讓其他部件間的磨損程度更嚴重，大幅減少履帶行走裝置的運用時間。

（3）導輪和皮帶輪的磨損。在軌道運行期間，由于導輪，支撐輪和履帶連桿間的碰觸，碰觸表面出現(xiàn)一定程度地磨損。磨損大多產(chǎn)生在履帶溝槽與輪緣中。磨損特性是在正常行駛條件下，軌道兩側的導輪和皮帶輪均衡磨損。（a）導輪的磨損。通常而言，方向盤磨損有2種出現(xiàn)較多的情形，其一是局部磨削，這通常是由于組裝中的偏心導輪造成的， 需要及時調(diào)整，使方向盤的徑向中心與鏈條的中心重合。另一方面，方向盤的磨損在車輪兩側更為嚴重，為此應當明確所有的車輪在履帶架上的相對地點準確與否。（b）磨損輪子磨損。因為軌道上具有多邊形效應，假如軌道功能薄弱，軌道會松弛，致使履帶連和皮帶輪接觸的時候形成沖擊。在該種沖擊過程中，皮帶輪很容易磨損，因此有必要確保軌道合理張緊。同時，工作現(xiàn)場的沙子也會造成皮帶輪的磨損，所以我們需要注意定期清洗。皮帶輪的磨損具有減小法蘭寬度和外徑的特點。

（4）履帶銷軸和銷的磨損。在履帶工作過程中，銷軸與銷套之間的相對旋轉導致擠壓和摩擦，這是磨損的主要原因。由于銷和銷的磨損，履帶的軌距將被拉長，這導致銷套在與驅動輪嚙合時的相對位置的變化，導致振動和沖擊的作用。假如沒有第一時間發(fā)現(xiàn)，乃至會致使履帶斷開且減短履帶行走設施的運用時長。銷軸的磨損大多產(chǎn)生在頭部與桿部。圖3為銷軌、銷套和鏈軌的組裝圖。

（5）履帶板的磨損。履帶板的操作環(huán)境十分惡劣，直接遭受沖擊與壓力等諸多因素的影響。在各種條件下作業(yè)時，卡特彼勒板的頂部磨損部件是不同的，可分為履帶板和支撐輪的部件以及相對滑動部件；履帶與土壤的位置。

應當注重的是，在上文進行的履帶行走機構的核心部件的磨損剖析中，不應當防止每一種磨損，并且允許正常磨損。一般情況下，履帶板、驅動輪等都應當依據(jù)實際狀況定期替換。

3 行走機構故障的解決措施

3.1 增加接地面積和長度

對于掘進機行走機構中出現(xiàn)的故障，可采取增加履帶接地面積和長度。根據(jù)平均地面比壓公式P=G/2Lb（P型掘進機的平均地面比壓，G型掘進機的重力，B履帶板的寬度，L履帶行走機構的接地長度），需要增加履帶的長度并增加履帶的寬度。

圖3 銷軌、銷套和鏈軌組裝圖

3.2 定期檢查和更換掘進機部件

當掘進機處于機械狀態(tài)時，有必要及時更換問題零件。例如，如果軌道太緊或太松，則需要安裝或移除一些軌道板。機械故障類通過換油壓力管道來判斷，如果更換仍不能解決，則可排除液壓系統(tǒng)故障，可能是變速箱故障，減速機有異響或溫度升高較快，一般出現(xiàn)的情況是在軸承損壞的減速器中，所以需要拆除檢查。如果損壞程度尚未不需要暫時修復，則需更換整個減速箱或取下驅動輪，如果必須更換，則檢查從花鍵外的減速機輸出鍵中取出傳動齒輪。并定期檢查掘進機油缸的壓力和密封程度，及時更換損壞的密封。如果軌道的節(jié)距變長，則應調(diào)整軌道的松緊度，并且不應允許松弛度或松緊程度。

3.3 導帶和導向張緊器

履帶鏈條的松緊度對于掘進機的移動特別關鍵。履帶鏈太松或者太緊均會給機械的行走帶來不良影響。導向張緊器的作用是對履帶鏈條的松緊程度加以調(diào)整。一般的導向張緊設施運用黃油張緊模式，也就是以黃油槍把潤滑油添加到油缸中，受到推力后，活塞桿后移，促使方向盤向外側運動，履帶鏈變緊。該種架構需依托黃油來維持內(nèi)部壓力，而黃油較易外泄并且壓力降低，從而導致履帶鏈放松，使用油脂槍將其擰緊有很大難度。為了應對該問題，導向張緊設施運用液壓張力。張緊油缸通過管路與液壓系統(tǒng)連接，并由球閥鎖定，操作特別簡便。履帶松弛時，需要拉緊張緊的球閥，注入壓力油推動活塞桿移動緊密的履帶鏈，然后插入氣缸墊并鎖定在鎖板上。油缸運用進口密封件，能夠避免泄漏造成的壓力損失。

4 結語

行走機構部分是掘進機的主要構成內(nèi)容，依據(jù)故障現(xiàn)實狀況正確找出故障成因特別關鍵。然而平常的檢查不可小覷。通常日常檢查主要包括：軌道張力出現(xiàn)異常與否；履帶板毀壞與否；履帶銷脫落與否。另外，定期清潔液壓油是非常重要的。