鉆機(jī)行走裝置的研究

姜 鵬，潘洪濤，張金龍，呂秀梅，王占武，李 壯

（1.遼寧瀚石機(jī)械制造有限公司，遼寧 阜新123000；2.遼寧北辰液壓氣動(dòng)有限公司，遼寧 阜新123000；3.鞍山精準(zhǔn)光學(xué)掃描技術(shù)有限公司，遼寧 鞍山114051）

穿孔是露天開(kāi)采的第1 道工序，直接為爆破工序做準(zhǔn)備。穿孔由鉆機(jī)來(lái)完成，穿孔質(zhì)量和效率的高低，直接影響著露天煤礦的生產(chǎn)。因此鉆機(jī)是露天開(kāi)采中的首要工程機(jī)械，在露天礦的生產(chǎn)中擔(dān)負(fù)著穿鑿炮孔的首要任務(wù)，起著十分重要的作用[1]。

露天礦行走條件較苛刻，對(duì)工程機(jī)械的行走要求較高。目前露天煤礦使用的工程機(jī)械大多為履帶式行走方式，履帶式行走裝置承載能力大，接地面積大，對(duì)地比壓小，不易下沉，抓地性好，不易打滑，通過(guò)性好，適用于露天礦山比較惡劣的地面行走環(huán)境[2]。

1 鉆機(jī)行走總成

底盤(pán)是帶動(dòng)整機(jī)行走的機(jī)構(gòu)，整機(jī)行走驅(qū)動(dòng)大多采用液壓馬達(dá)驅(qū)動(dòng)方式；整機(jī)行走采用履帶行走方式，履帶張緊采用油脂缸張緊[3]。

底盤(pán)主要包括四輪一帶（四輪：驅(qū)動(dòng)輪、導(dǎo)向輪、支重輪和拖輪；一帶：履帶）、履帶架、履帶張緊裝置、前梁、后軸、行走驅(qū)動(dòng)裝置（減速機(jī)、液壓馬達(dá)）等[4]，底盤(pán)如圖1。

圖1 底盤(pán)

1.1 四輪一帶

1）支重輪。承受整機(jī)質(zhì)量，將重力傳遞到履帶，特點(diǎn)是承重大，強(qiáng)度要求高，一般采用滑動(dòng)軸承，且安裝位置整臺(tái)設(shè)備的接近地面，經(jīng)常受到巖土、泥水浸沒(méi)，密封要求高，密封緊，摩擦力很大，不容易轉(zhuǎn)動(dòng)，只有承重后才能夠轉(zhuǎn)動(dòng)。

2）托鏈輪。托起上方履帶，防止過(guò)度下垂，只承受上方履帶下沉的質(zhì)量，承重力?。ㄟh(yuǎn)遠(yuǎn)小于承重輪的載荷），一般采用滾動(dòng)軸承，且安裝在履帶架上方，遠(yuǎn)離地面，不易受到污染，密封要求低，密封比較松，摩擦力小，很容易轉(zhuǎn)動(dòng)，與履帶鏈之間的摩擦小，防止相互磨損。

3）驅(qū)動(dòng)輪。用于傳遞動(dòng)力，一般由電動(dòng)機(jī)通過(guò)減速機(jī)來(lái)驅(qū)動(dòng)，大部分由液壓馬達(dá)通過(guò)2 級(jí)行星減速機(jī)來(lái)驅(qū)動(dòng)。本鉆機(jī)行走系統(tǒng)選用雙速液壓馬達(dá)來(lái)驅(qū)動(dòng)行走裝置。

4）導(dǎo)向輪也稱為引導(dǎo)輪。用于履帶導(dǎo)向以及張緊履帶。

5）履帶。由履帶板、履帶鏈等組成，用于整機(jī)行走，承受整機(jī)重量。履帶又分為組合式履帶與整體式履帶。地上路面上工程機(jī)械大多數(shù)采用組合式履帶行走機(jī)構(gòu)，組合式履帶由履帶節(jié)、履帶銷、銷套、履帶板和履帶螺栓等組成，各零件單獨(dú)更換，且泥沙不易進(jìn)入銷套內(nèi)，但拆卸困難[5]。

1．2 履帶架和張緊裝置及前梁與后軸

1）履帶架是行走總成的基礎(chǔ)件，用來(lái)安裝四輪一帶及其張緊裝置，承受整機(jī)質(zhì)量。

2）張緊裝置。張緊裝置如圖2，主要用于張緊履帶，防止咬鏈、脫鏈等作用。

圖2 張緊裝置

3）前梁與后軸。前梁與后軸用于連接履帶架與平臺(tái)，給平臺(tái)提供3 個(gè)支點(diǎn)，承受平臺(tái)及其以上部件的質(zhì)量并將重力傳遞到履帶架[6]。前梁（也稱為扁擔(dān)梁）兩端與履帶架鉸接，中間與平臺(tái)鉸接。在行走過(guò)程中，前梁可以繞中間鉸接點(diǎn)在一定范圍內(nèi)擺動(dòng)，適應(yīng)路面起伏變化。后軸兩端通過(guò)滑動(dòng)軸承與履帶架連接，軸上設(shè)有2 個(gè)支撐座與平臺(tái)連接。

1．3 行走驅(qū)動(dòng)裝置

變量柱塞馬達(dá)與行星減速齒輪箱集成為液壓馬達(dá)行走總成，液壓馬達(dá)輸出轉(zhuǎn)速和扭矩，經(jīng)過(guò)減速機(jī)減速后，驅(qū)動(dòng)履帶機(jī)構(gòu)的驅(qū)動(dòng)輪傳動(dòng)履帶鏈，實(shí)現(xiàn)鉆機(jī)行走。鉆機(jī)馬達(dá)選用力士樂(lè)公司生產(chǎn)的A6VE160系列雙速液壓馬達(dá)，液壓馬達(dá)旋轉(zhuǎn)方向雙向可逆，可滿足鉆機(jī)前進(jìn)與倒退工況需求；該馬達(dá)內(nèi)集成駐車制動(dòng)系統(tǒng)，可以有效地防止鉆機(jī)在鉆孔工作時(shí)運(yùn)動(dòng)，并滿足鉆機(jī)行走時(shí)的剎車制動(dòng)，同時(shí)具有液壓先導(dǎo)雙速切機(jī)構(gòu)。通過(guò)控制馬達(dá)變量機(jī)構(gòu)的先導(dǎo)油，切換馬達(dá)的排量，可以實(shí)現(xiàn)馬達(dá)雙速變量。當(dāng)鉆機(jī)行走在負(fù)載較小的平坦路面時(shí)，采用小排量，馬達(dá)輸出扭矩小，但是轉(zhuǎn)速高，滿足鉆機(jī)快速行走要求，當(dāng)需要大扭矩工作時(shí)，將馬達(dá)切換到大排量。通過(guò)馬達(dá)雙速排量切換，滿足鉆機(jī)高低速要求[7]。同時(shí)該馬達(dá)節(jié)省空間的緊湊式設(shè)計(jì)可大大減少安裝空間。

2 鉆機(jī)行走裝置的檢查與維護(hù)

1）經(jīng)常清理，保持清潔。

2）經(jīng)常檢查，保持零件不缺失，連接緊固、工作可靠。

3）按時(shí)給各個(gè)潤(rùn)滑點(diǎn)注油，保持潤(rùn)滑良好。

4）及時(shí)張緊履帶（加注黃干油），防止咬鏈、脫鏈、過(guò)早磨損驅(qū)動(dòng)輪齒、履帶、護(hù)鏈板等。

5）注意行走方向，盡量使驅(qū)動(dòng)輪在后，導(dǎo)向輪在前，否則容易咬鏈，產(chǎn)生過(guò)早磨損。并且導(dǎo)向輪在前，遇到大塊巖石阻礙、碰撞時(shí)，張緊彈簧可以起到緩沖作用，否則硬碰硬對(duì)機(jī)器沖擊大，影響使用壽命。

6）路況不平時(shí)，應(yīng)低速平穩(wěn)行駛，設(shè)備在高低起伏、凹凸不平的路面上行走時(shí)，前梁會(huì)稍稍擺動(dòng)，為了防止履帶與平臺(tái)干涉，在前梁兩側(cè)安裝有緩沖限位塊，限位塊限位時(shí)會(huì)使前梁受到?jīng)_擊剪切作用，如果應(yīng)力過(guò)大，則會(huì)造成前梁斷裂，因此為了減小沖擊和剪切應(yīng)力，防止前梁斷裂，在路況不平時(shí)，應(yīng)低速平穩(wěn)行駛。

7）前梁上的限位塊在此處起緩沖和限位作用，材質(zhì)為橡膠塊，禁止用鋼材替代。

8）兩輪-支重輪與托鏈輪，二者不能夠互換替代，如果用支重輪來(lái)替代托鏈輪，由于承重力小，而輪子內(nèi)密封緊、摩擦大，不易轉(zhuǎn)動(dòng)，則履帶鏈與輪子之間會(huì)產(chǎn)生相互摩擦，容易過(guò)早磨損，因此，托鏈輪不能用支重輪來(lái)替代。如果現(xiàn)場(chǎng)需要必須用支重輪替代托鏈輪，注意其密封要改松。

9）行走驅(qū)動(dòng)裝置首次使用前，必須給行星減速機(jī)注入適量的潤(rùn)滑油（按要求的品牌和數(shù)量注油），給馬達(dá)殼體內(nèi)注入適量的液壓油。

10）行走馬達(dá)的油管、制動(dòng)器油管等必須連接緊固、密封可靠。液壓馬達(dá)的泄油管、減壓閥的泄油管必須直通油箱[8]。

3 行走系統(tǒng)常見(jiàn)故障及解決方法

鉆機(jī)在使用過(guò)程中，行走部分故障率較高，針對(duì)項(xiàng)目部在實(shí)際使用過(guò)程中常出現(xiàn)的故障現(xiàn)象進(jìn)行了總結(jié)，并提出了排除方法和解決方案。

3．1 行走裝置

1）行走裝置不行走或行走不良。故障原因：①液壓馬達(dá)故障；②履帶板內(nèi)充滿泥沙并堅(jiān)硬化；③履帶過(guò)緊；④行走減速機(jī)損壞；制動(dòng)器故障。解決方法：①液壓檢查、維修馬達(dá)或更換新的液壓馬達(dá)；②清除泥沙；③調(diào)整履帶張緊程度；④檢查減速機(jī)；⑤液壓檢查、排除液壓剎車制動(dòng)系統(tǒng)問(wèn)題。

2）履帶跳鏈。故障原因：①履帶過(guò)松；②驅(qū)動(dòng)輪齒損壞。解決方法：①調(diào)整履帶張緊度；②更換驅(qū)動(dòng)輪。

3）減速機(jī)有異常音響或溫升高。故障原因：①減速機(jī)內(nèi)部損壞（齒輪或軸承）；②缺潤(rùn)滑油。解決方法：①拆開(kāi)檢查，更換損壞零件；②加潤(rùn)滑油。

3．2 驅(qū)動(dòng)馬達(dá)

1）液壓馬達(dá)常見(jiàn)問(wèn)題有轉(zhuǎn)速低。造成轉(zhuǎn)速低的原因：①液壓閥開(kāi)度不夠；②馬達(dá)內(nèi)泄；③液壓閥、管路泄漏；④供油量不足；⑤液壓油臟、變質(zhì)等情況。解決方法：①檢查液壓閥、先導(dǎo)壓力、電流大??；②更換馬達(dá)；③檢查液壓閥、管路；④檢查液壓泵；更換回油濾芯、更換新油等解決方法[9]。

2）扭矩不足。造成液壓馬達(dá)扭矩不足的常見(jiàn)原因：①供油壓力不足；②溢流閥壓力過(guò)低或閥芯卡??；③液壓閥、管路泄漏等問(wèn)題。解決方法：①檢查液壓泵調(diào)壓；②清洗檢查液壓閥、管路等解決方法。

3）沿輸出軸漏油。造成輸出軸漏油的原因：①泄油管過(guò)細(xì)或連接錯(cuò)誤（沒(méi)有直接單獨(dú)接回油箱）；②卸油管過(guò)細(xì)導(dǎo)致卸油阻力過(guò)大，造成油封損壞。解決方法：①更換泄油管；②直通油箱；③更換軸封。

4 結(jié) 語(yǔ)

對(duì)鉆機(jī)進(jìn)行了制作與試驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)鉆機(jī)行走系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定，能滿足露天礦各種工況要求，通過(guò)合理與定期的檢修和維護(hù)，使鉆機(jī)行走總成系統(tǒng)使用壽命大大增加。