懸臂式掘進機導向張緊裝置的設計及改進

摘 要：簡要介紹了煤礦井下使用的懸臂式掘進機液壓導向張緊裝置的結構及其工作原理，分析了原有導向裝置在工作過程中出現的問題，提出了有效的解決方案，并進行跟蹤試驗，以完善新型導向張緊裝置的設計。

關鍵詞：懸臂式掘進機；導向張緊裝置；跟蹤試驗；工作原理

中圖分類號：TD421.5 文獻標識碼：A DOI：10.15913/j.cnki.kjycx.2016.03.099

目前，國內井下掘進機使用的導向張緊裝置主要有2種，一種是與地面工程機械類似的內藏式導向張緊裝置，另一種是專門為掘進機開發的敞開式導向張緊裝置。對于部分內藏式導向張緊裝置，在初始設計時，可直接使用工程機械通用的結構，張緊裝置采用液壓張緊，并加裝緩沖彈簧。但是，將其應用于井下時發現，由于井下環境較為惡劣，比地面使用條件差，履帶長期處于煤巖泥水中，內圈經常裹滿泥水和沙石，所以，當它進入導向張緊裝置時，會導致緩沖彈簧基本處于失控的狀態。當整機倒退時，由于滑輪效應，2倍的履帶張緊力完全加裝在導向張緊裝置上，并最終作用于內部的液壓密封。反復的高壓應力和偏載會損壞張緊裝置內的密封，導致導向張緊裝置失效，失去相應的導向和張緊作用。敞開式導向張緊裝置結構簡單，布置方式合理，經過改進設計后，可以避免密封受力，大大降低了其故障率。

1 敞開式導向張緊裝置

如圖1所示，敞開式導向張緊裝置位于履帶架前部，它是利用導向裝置內部的上下鍵槽與履帶架滑動連接。張緊裝置外側是2個導向輪，2個輪與履帶內側導向鍵配合為履帶導向，防止它左右偏移引發脫鏈事故。由于導向張緊裝置完全暴露于履帶前部，并且導向與張緊油缸為一體，其外部僅包了一圈履帶鏈，因此，在拆裝時，只需打開履帶鏈就可以拆卸導向裝置。與傳統的內藏式張緊裝置相比，導向裝置與張緊裝置合為一體，結構簡單，拆裝方便，便于井下掘進機使用。

履帶運行一段時間后，由于磨損導致鏈條變長，所以，需要張緊。在此過程中，首先要打開導向裝置連接的鎖緊球閥，操作操作臺的張緊液控手閥，由泵給張緊油缸供油，將導向輪向反方向推出，使履帶鏈張緊。這樣做，當帶鏈滿足要求的鏈懸垂度后，要關閉鎖緊球閥。此時，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，并來回轉動球閥卸壓后關閉球閥。采用上述方法可以保證在掘進機工作的過程中張緊油缸不會承受壓力和側向力，使其工作更加穩定、可靠。

2 使用過程中存在的問題

如圖2所示，導向裝置左右各有一個導向輪作為履帶的導向，每個輪側向各用4個M24的螺栓固定。為了防止螺栓松動，全部采用頭部開孔穿鐵絲的防松設計。在使用初期，導向輪運轉正常，但是，由于井下煤巖泥水經常將履帶架完全包圍，使得防松鐵絲在使用了一段時間后容易被磨損以至斷裂，失去防松的作用；再加上掘進機頻繁調動，履帶受力復雜，所以，導向輪會受到不同的側向力。使用半年以上的螺栓都會出現不同程度的松動，導致軸上螺栓底孔被損壞，無法修復。這時，如果不及時檢修，導向輪很容易脫落，最后只能更換導向裝置總成。

3 技術改進

拆解、檢查損壞的導向輪時發現，除了螺栓底孔損壞導致導向輪脫落的問題外，張緊缸和軸承等均完好無損。因此，主要針對導向輪固定的問題進行技術改進。

導向輪固定是螺栓防松和預緊力工作中的一部分。由于該處空間有限，所以，在增加預緊力時，可將螺栓個數增加到極致，將導向輪連接的整個輸出軸作為1個大螺栓，并在其外側設計1個大螺母將導向輪固定在軸上。同時，為了防止螺栓松動，可在軸端增加1個直徑為20 mm左右的通孔，并插入大直徑的開口銷防松。整個鎖緊結構具有很好的一體性和耐磨性，可以有效預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油封間隙的合理性，需要在螺母周邊開6個導向槽。這樣做，不僅可以控制螺母的旋轉角度，還可以將間隙調整量控制在0.1 mm左右。

4 試驗結果

將改進后的導向張緊裝置放置在平煤八礦井下進行試驗，在全巖巷道條件下，該裝置使用了2年，總計進尺2 100 m左右，導向張緊裝置導向輪無脫落，張緊有力，無油泄漏情況，整個行走機構也能正常運行。當整機升井大修時，要拆解導向張緊裝置作必要的分析——導向裝置鎖緊大螺母拆卸自如，無損壞，內部密封無損壞，軸承無損壞，整個導向裝置符合設計要求。

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作者簡介：楊春海（1980—），男，山西代縣人，副研究員，主要從事掘進裝備設計方面的工作。

〔編輯：白潔〕