EBZ135悬臂式掘进机装运系统的设计与研究

黄丽琴，廉自生

（1.太原理工大学，山西 太原 030024；2.太重煤机有限公司 技术中心，山西 太原 030032）

1 概述

EBZ135悬臂式掘进机是太重煤机有限公司为煤矿掘进机产品系列化而自行开发设计的一种中型掘进机，主要应用于煤岩抗压强度≤70MPa的煤巷、半煤岩巷以及软岩的巷道、隧道掘进，能够实现连续切割、装载、运输作业。EBZ135悬臂式掘进机由10个部分组装而成，分别是截割机构、装载机构、运输机构、主机架装配、行走机构、后支撑装置、液压系统总成、水系统、润滑系统和电气系统。各部分功能如下：截割机构可上下、左右移动，截割出符合巷道要求的断面形状及尺寸；装载机构在油缸作用下在上抬位置配合掘进机行走、接地位置配合掘进机截割作业，与运输机构一起将截割落下的物料运离工作面；主机架位于机身中部，负责连接机器各部分，物料经由主机架下方的龙门通过；行走机构负责掘进机的行走；后支撑装置位于机身后部，负责承载液压系统及电气系统，提供与后配套设备的接口。

在掘进机开拓巷道的作业中，装载机构负责收集截割头切割运动产生的落煤、夹矸，并借助星轮的回转运动将它们推入装载机构铲板中部的运输通道中。掘进机运输通道由铲板中部槽、运输机构溜槽、链轮驱动装置、刮板链组件以及从动轮装置构成。装载机构与运输机构虽属于不同的部分，但需共同配合才能完成物料装载运输任务，所以，在这里我们将其统称为装运系统。通常，在煤巷掘进时，还需要配置后配套设备即带式转载机，其与掘进机后支撑装置相连。运输物经掘进机装运系统进入转载机皮带，并最终进入巷道皮带运输机，运出巷道。为避免造成落煤堆积和掘进机后退困难，在装运系统结构设计及参数匹配方面需满足转载速度＞运输速度＞装载速度，并且应满足结构强度高、刚度大、耐磨损、安全可靠的要求。

2 EBZ135掘进机装运系统的结构、原理及作用

掘进机装载机构由铲板、星轮驱动装置、从动轮装置等组成。铲板由主铲板及侧铲板经高强度螺栓连接而成，铲板总宽2.8m，采用中心对称双面倾角结构，铲板前端亦设计成大倾角结构，有利于装煤和清底。星轮驱动装置是由同一油路下的两个控制阀各自控制一个液压马达，对弧形三齿星轮进行驱动，并能够获得均衡的流量，确保星轮在平稳一致的条件下工作，提高工作效率，降低故障率。星轮动力由径向柱塞液压马达提供，选用意大利进口产品英特姆IAM.H4系列，马达排量为1 200mL／r，星轮转速为33r／min，装载能力达204m3／h。

运输机构位于机体中部，分前溜槽和后溜槽两部分，前、后溜槽用高强度螺栓联接，运输机前端通过销轴与主铲板和主机架相连，后端通过高强度螺栓固定在主机架上。采用两个液压马达直接驱动链轮，带动刮板链组实现物料运输。张紧装置采用丝杠加弹簧缓冲的结构，对刮板链的松紧程度进行调整。溜槽底板呈直线形状，保证运输顺畅，提高溜槽及刮板使用寿命。主动链轮动力由两个径向柱塞液压马达共同提供，液压马达选用英特姆IAM.H2系列，马达排量为400mL／r，刮板链速为61m／min，运输能力达264m3／h。随着煤矿资源整合与重组，各地的可采煤层条件差别较大，有的煤矿煤质条件好，煤岩硬度较低，有的煤矿煤岩硬度高，夹矸多。太重煤机公司EBZ135掘进机有两种结构形式的装运系统，分别适合不同的巷道条件，可供用户选用。

3 中双链型装运系统结构设计

中双链型掘进机装运系统采用中双链刮板形式，刮板链结构如图1所示。

图1 刮板链组件（中双链型）

上刮板、下刮板由高强度螺栓联接，链环处于上、下刮板之间，链条间距120mm。运输机构驱动链轮，带动刮板链组件沿溜槽底部运行。驱动链轮外径为Φ244mm，五齿均布，驱动轮装置见图2。

图2 驱动轮装置（中双链型）

从动轮装置设于装载机构铲板前端，采用五齿链轮形式，工作时链环沿着链轮齿面滑移，链轮起啮合过渡和导向作用，轮齿顶端直径为Φ208mm。从动轮装置结构形式见图3。

图3 从动轮装置（中双链型）

4 边双链型装运系统结构设计

边双链型的刮板采用单一零件，并且刮板长度缩短，利用连接环将刮板与链环联成一体，装拆方便。两链条间距为420mm，所有能通过掘进机龙门（在主架下段，前溜槽上方，高度为400mm）的煤块或矸石均可由其带动沿溜槽进入掘进机后部的带式转载机，并转运出巷道。边双链型刮板链组件结构形式见图4。相应地，边双链型从动轮装置在采用边双链配置后，从动轮形状也发生了变化，由五齿形变为环槽形，链轮外径为Φ175mm，仅起导向作用。

图4 刮板链组件（边双链型）

5 中双链型与边双链型装运系统比较

EBZ135掘进机双链型装运系统中，链条位于中间位置，强度高，并且链环由上、下刮板连接固定，可以绷直，减少了对溜槽底板的磨损。相同使用时间内链条的下垂量较小，并且在装运系统遇到卡阻需要倒链时不易松脱。这种结构适合于煤岩硬度比较低、有少量夹矸的场合，尤其是切割煤岩抗压强度为50MPa～65MPa的场合。

EBZ135掘进机边双链型装运系统中，链条位于刮板两侧，链条间距加大，当运送物料时不会因其卡在链条之间造成链条“别劲”而出现卡链现象，链条反向回转即倒链时也不会产生“脱链”现象。但链条由连接环固定，需定期紧链，并且在相同使用时间内链条的下垂量较大。这种结构形式适用于煤岩硬度比较高（煤岩抗压强度为60MPa～70MPa，局部可达75MPa）的场合。

以上两种装运系统中，链轮材料均选用35CrMo，整体调质处理后环槽部分进行表面淬火处理，以提高其耐磨性。对于18mm×64mm规格的链环，从动轮环槽尺寸设计为24mm×32.5mm（宽度×深度）。上下刮板之间以及刮板与连接环的连接均采用高强度螺栓和美国施必牢防松螺母，有效地保证了螺纹副的连接可靠性。

6 结束语

通过对EBZ135掘进机两种装运系统结构形式的设计和研究，制造的这两种机型根据各自不同的特点，应用在不同场合，不仅满足了产品系列化开发的需求，同时对于EBZ135掘进机的使用单位也提供了个性化的服务，可以根据煤层条件进行选择，减少设备的磨损与损坏，提高设备工作效率。