掘進機履帶驅(qū)動輪積煤問題的分析及改進

段　軼（石家莊煤礦機械有限責(zé)任公司，河北 石家莊 051431）

掘進機履帶驅(qū)動輪積煤問題的分析及改進

段軼
（石家莊煤礦機械有限責(zé)任公司，河北 石家莊 051431）

本文分析了掘進機在煤巖粘性較大的巷道中掘進時，驅(qū)動輪輪齒間易發(fā)生積煤巖的原因和可能造成的后果，并給出了改進意見。提高了掘進機在各種工況的巷道中的適應(yīng)性。

掘進機；履帶；驅(qū)動輪；積煤

我國煤炭資源豐富，地域分布廣泛，煤炭賦存條件千差萬別。與之對應(yīng)的煤礦巷道條件也各有不同。目前，掘進機已廣泛應(yīng)用于各種煤礦巷道，其中包括煤巷、半煤巖巷和巖巷。其中有些巷道的煤（巖）粘性較大。在這種巷道中，掘進機往往會發(fā)生履帶行走無力、跳鏈和斷鏈等問題。大大影響了掘進機的正常使用，進而影響了煤礦巷道的掘進速度。

1 履帶驅(qū)動輪積煤（巖）的形成和后果

掘進機在掘進工作時需要使用噴霧降塵，巷道的錨桿支護也需要用水，這就造成了巷道掘進工作面會有很多水。在巖性比較粘的巷道中，煤或巖遇水后極容易附著在掘進機履帶和履帶驅(qū)動輪上。如圖1所示，附著在驅(qū)動輪齒間的煤或巖，在經(jīng)過履帶板的擠壓后會附著的更牢固，并逐漸硬化。經(jīng)過反復(fù)的附著、擠壓過程，這層積煤（巖）會越變越厚，驅(qū)動輪節(jié)圓越變越大，履帶也會隨之越變越緊。由于履帶變緊，履帶板與履帶板銷軸之間的摩擦力和履帶與履帶梁之間摩擦的力也相應(yīng)變大。為了克服摩擦力，驅(qū)動力的消耗將加大，最終造成了行走無力的問題。當(dāng)積煤（巖）繼續(xù)增厚，摩擦力超過驅(qū)動力時，履帶行走部就會卡死。如果驅(qū)動輪的磨損嚴(yán)重還會發(fā)生履帶跳鏈的現(xiàn)象。部分有缺陷或強度不夠的履帶板會發(fā)生斷裂，造成履帶斷鏈的嚴(yán)重后果。

2 履帶驅(qū)動輪積煤（巖）問題解決方案

掘進機在巷道中的工作空間狹小，巷道底板往往會積存很厚的煤或巖渣。如果發(fā)生履帶驅(qū)動輪齒間積煤（巖）問題，將履帶驅(qū)動輪拆卸下來清理非常麻煩，而且耗時很長。

針對驅(qū)動輪齒間積煤（巖）問題，主要可以從以下三個方面解決：

① 提高液壓系統(tǒng)壓力；

② 增大行走馬達(dá)排量，更換大扭矩行走減速機；

③ 改進履帶驅(qū)動輪結(jié)構(gòu)。

驅(qū)動輪和履帶板之間的擠壓力約等于驅(qū)動輪的驅(qū)動力，計算公式如下：

式中：

T—驅(qū)動力（N）；

M—液壓馬達(dá)輸出扭矩（N/m）；

R—驅(qū)動輪節(jié)圓半徑（m）；

p— 液壓馬達(dá)輸入壓力（MPa）；

q—液壓馬達(dá)排量（L/min）；

n—轉(zhuǎn)速（r/min）；

η—效率（%）。

由上述公式可以看出，提高液壓系統(tǒng)壓力或增大行走馬達(dá)排量，可增大馬達(dá)的輸出扭矩，提高驅(qū)動輪的驅(qū)動力。同時履帶板與驅(qū)動輪間的擠壓力也會隨之增大，有利于將積存的煤（巖）排出。但系統(tǒng)壓力提高太多，就需要提高相配套的液壓元件（如閥、接頭和膠管等）的壓力等級，否則會影響系統(tǒng)安全性。而大扭矩行走減速機勢必會使履帶行走部的高度尺寸變大，進而使掘進機機身變高，影響整機參數(shù)。通過在邯鄲梧桐莊礦試驗，單純通過提高系統(tǒng)壓力或增大馬達(dá)排量，對于解決驅(qū)動輪輪齒間積煤（巖）問題有一定效果，但并不能從根本上消除積煤（巖）。

經(jīng)過試驗和分析，發(fā)現(xiàn)通過改進驅(qū)動輪結(jié)構(gòu)可以從根本上消除積煤（巖）的存在條件。如圖2所示，改進前驅(qū)動輪齒間是一個平面，積存的煤（巖）很不容易排出。即便是增大擠壓力，也不能將積煤（巖）完全排出。而經(jīng)過對驅(qū)動輪改進，將驅(qū)動輪輪齒間的平面加工出對稱的兩條半圓形排煤槽，在兩半圓槽相交處形成一條圓弧形相貫線。這樣在驅(qū)動輪轉(zhuǎn)動時，靠驅(qū)動輪和履帶板之間的擠壓力將煤（巖）擠壓到排煤槽里。由于排煤槽具有一定的斜度，積存在排煤槽里的煤（巖）可以方便的排出。經(jīng)過到梧桐莊礦再次試驗，礦方反應(yīng)驅(qū)動輪改進后再沒有發(fā)生過行走無力或跳鏈、斷鏈等問題。

圖1

圖2

結(jié)語

通過提高系統(tǒng)壓力或增大馬達(dá)排量，同時對履帶驅(qū)動輪的改進，可以解決驅(qū)動輪輪齒間積煤（巖）的問題，提高了掘進機行走部適應(yīng)復(fù)雜巷道條件的能力。隨著我國煤礦的快速發(fā)展，煤礦對掘進機需求越來越大，對掘進機適用性和可靠性的要求也越來越高。履帶驅(qū)動輪是掘進機行走部的重要部件，更加合理的設(shè)計驅(qū)動輪，可以提高掘進機的適用性和可靠性，以適應(yīng)復(fù)雜的巷道條件。

[1]雷天覺.液壓工程手冊[M].北京：機械工業(yè)出版社，1990.

[2]成大先.機械設(shè)計手冊[M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2009.

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