全断面煤巷掘进机行走机构设计

郑晓东 吉国民 郭海明

摘 要：本文简要介绍了全断面煤巷掘进机履带行走机构的组成及工作原理，并对影响行走机构的一些因素进行了分析，提出了主要参数的计算方法及设计意义。

关键词：全断面煤巷掘进机；行走机构；接地比压；牵引力

中图分类号：TD421 文献标识码：A

作为全断面煤巷掘进机整机的支承座，履带行走机构起着克服切割机构在工作断面作业时所产生的反力、承受整机的自重等作用，同时还为掘进机在切割时提供推力。由于机器大而重，履带架一体式机构成为全断面煤巷掘进机履带行走机构的最佳选择。行走机构是全断面煤巷掘进机进行各种作业的保证，其性能的好坏直接影响掘进机的使用，因此要重视对行走机构的研究和设计，以安全可靠为出发点，使其能够经受住各种工况的考验。

1 工作原理

①履带架体、②履带链、③张紧轮、④张紧油缸、⑤支重轮组、⑥液压马达及行走减速机、⑦后支撑装置等是组成全断面煤巷掘进机行走机构主要部分（如图1所示）。履带行走机构采用的是液压马达驱动，这种机构的工作原理是：高压油经液压泵输送到液压马达中，液压马达旋转，从而驱动链轮获得减速机传递的马达扭矩，完成与履带链咬合，实现整的行走。同时在张紧油缸作用下，张紧轮向前移动，通过履带张紧悬垂自重带动其向后退回，调节履带的松紧程度，以达到最佳的行走效果。

2 履带接地比压

掘进机的工作稳定性和行驶通过性是体现掘进机整机性能的重要考察指标，而履带接地比压又是决定工作稳定性和行驶通过性的重要参数，因此设计时履带接地比压的选择就显得非常关键。

以全断面煤巷掘进机设计参数为例，整机重力G=2850kN，接地长度 L=5700mm，两条履带间距B=3000mm，履带板宽度b=1000mm。平均接地比压表达式如下：

式中：P—平均接地比压，MPa；G—整机的重力，kN；B—履带板宽度，mm；L—单边履带行走机构的接地长度，mm；

经上述公式得出，平均接地比压P为0.25 MPa。但机器的实际行驶通过性和工作稳定性并不能由平均接地比压真实地反映的，而是由最大接地比压反映出来的。这是因为掘进机重心一般不会恰好与履带接地区段的几何中心相重合。设计中，应确保接地比压分布在梯形区域内，不允许出现三角形分布状况。实际设计过程中，很难保证整机重心和履带重心的重合，只能使两心尽量靠近，以全断面煤巷掘进机履带设计为例，其最终偏心距约为900mm，经相关公式计算得最大接地比压约为0.48MPa 。

3 单侧履带行走机构牵引力的确定

设计爬坡能力为4°，全断面煤巷掘进机在水平路面上转弯、爬坡和作业，履带行走机构的最小牵引力应满足要求。水平路面履带的附着力应大于最大牵引力。全断面煤巷掘进机单侧履带的牵引力在水平地面转弯时最大，故单侧履带行走机构的牵引力为：

式中：T1—单边履带行走机构的牵引力，kN；R1—单边履带对地面的滚动阻力，kN；μ—履带与地面之间的转向阻力系数，取值范围0.8～1.0；n—掘进机重心与行走机构接地形心的纵向偏心距离，mm；G1—单边履带行走机构承受的掘进机的重量，kN；

其余符号同上。

μ按最大值选取，通过计算得出单边牵引力为900 kN，则整机牵引力为1800 kN。

4 履带的张紧

全断面煤巷掘进机履带张紧机构履带链的松紧程度是在张紧油缸和张紧轮组共同作用下，通过调节张紧油缸来推动张紧轮组控制的。张紧油缸为单作用液压缸，注入液压油推动张紧油缸使履带链张紧，方便省力。张紧后靠卡板锁定释放油缸，稳定可靠，保护油缸不易损坏。张紧力的计算：

式中：T0 —预张力，kN；q—单位长度履带链的重力，kN/mm；a—驱动轮与张紧轮的中心距，mm；h—悬垂，mm；

此全断面煤巷掘进机所用履带板q为9.63×10-3kN/mm，取悬垂度150mm，张紧轮与驱动轮中心距为5700mm，最终算得张紧力为678 kN。

结语

全断面煤巷掘进机行走机构是一个非常重要的组件，其作用是带动掘进机在井下巷道向前推动切割、后退和转弯等运动，同时又是整机支撑的基础。它的性能和结构的可靠性将影响整个掘进机的工作性能。

参考文献

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