掘进机履带驱动轮积煤问题的分析及改进

段　轶（石家庄煤矿机械有限责任公司，河北 石家庄 051431）

掘进机履带驱动轮积煤问题的分析及改进

段轶
（石家庄煤矿机械有限责任公司，河北 石家庄 051431）

本文分析了掘进机在煤岩粘性较大的巷道中掘进时，驱动轮轮齿间易发生积煤岩的原因和可能造成的后果，并给出了改进意见。提高了掘进机在各种工况的巷道中的适应性。

掘进机；履带；驱动轮；积煤

我国煤炭资源丰富，地域分布广泛，煤炭赋存条件千差万别。与之对应的煤矿巷道条件也各有不同。目前，掘进机已广泛应用于各种煤矿巷道，其中包括煤巷、半煤岩巷和岩巷。其中有些巷道的煤（岩）粘性较大。在这种巷道中，掘进机往往会发生履带行走无力、跳链和断链等问题。大大影响了掘进机的正常使用，进而影响了煤矿巷道的掘进速度。

1 履带驱动轮积煤（岩）的形成和后果

掘进机在掘进工作时需要使用喷雾降尘，巷道的锚杆支护也需要用水，这就造成了巷道掘进工作面会有很多水。在岩性比较粘的巷道中，煤或岩遇水后极容易附着在掘进机履带和履带驱动轮上。如图1所示，附着在驱动轮齿间的煤或岩，在经过履带板的挤压后会附着的更牢固，并逐渐硬化。经过反复的附着、挤压过程，这层积煤（岩）会越变越厚，驱动轮节圆越变越大，履带也会随之越变越紧。由于履带变紧，履带板与履带板销轴之间的摩擦力和履带与履带梁之间摩擦的力也相应变大。为了克服摩擦力，驱动力的消耗将加大，最终造成了行走无力的问题。当积煤（岩）继续增厚，摩擦力超过驱动力时，履带行走部就会卡死。如果驱动轮的磨损严重还会发生履带跳链的现象。部分有缺陷或强度不够的履带板会发生断裂，造成履带断链的严重后果。

2 履带驱动轮积煤（岩）问题解决方案

掘进机在巷道中的工作空间狭小，巷道底板往往会积存很厚的煤或岩渣。如果发生履带驱动轮齿间积煤（岩）问题，将履带驱动轮拆卸下来清理非常麻烦，而且耗时很长。

针对驱动轮齿间积煤（岩）问题，主要可以从以下三个方面解决：

① 提高液压系统压力；

② 增大行走马达排量，更换大扭矩行走减速机；

③ 改进履带驱动轮结构。

驱动轮和履带板之间的挤压力约等于驱动轮的驱动力，计算公式如下：

式中：

T—驱动力（N）；

M—液压马达输出扭矩（N/m）；

R—驱动轮节圆半径（m）；

p— 液压马达输入压力（MPa）；

q—液压马达排量（L/min）；

n—转速（r/min）；

η—效率（%）。

由上述公式可以看出，提高液压系统压力或增大行走马达排量，可增大马达的输出扭矩，提高驱动轮的驱动力。同时履带板与驱动轮间的挤压力也会随之增大，有利于将积存的煤（岩）排出。但系统压力提高太多，就需要提高相配套的液压元件（如阀、接头和胶管等）的压力等级，否则会影响系统安全性。而大扭矩行走减速机势必会使履带行走部的高度尺寸变大，进而使掘进机机身变高，影响整机参数。通过在邯郸梧桐庄矿试验，单纯通过提高系统压力或增大马达排量，对于解决驱动轮轮齿间积煤（岩）问题有一定效果，但并不能从根本上消除积煤（岩）。

经过试验和分析，发现通过改进驱动轮结构可以从根本上消除积煤（岩）的存在条件。如图2所示，改进前驱动轮齿间是一个平面，积存的煤（岩）很不容易排出。即便是增大挤压力，也不能将积煤（岩）完全排出。而经过对驱动轮改进，将驱动轮轮齿间的平面加工出对称的两条半圆形排煤槽，在两半圆槽相交处形成一条圆弧形相贯线。这样在驱动轮转动时，靠驱动轮和履带板之间的挤压力将煤（岩）挤压到排煤槽里。由于排煤槽具有一定的斜度，积存在排煤槽里的煤（岩）可以方便的排出。经过到梧桐庄矿再次试验，矿方反应驱动轮改进后再没有发生过行走无力或跳链、断链等问题。

图1

图2

结语

通过提高系统压力或增大马达排量，同时对履带驱动轮的改进，可以解决驱动轮轮齿间积煤（岩）的问题，提高了掘进机行走部适应复杂巷道条件的能力。随着我国煤矿的快速发展，煤矿对掘进机需求越来越大，对掘进机适用性和可靠性的要求也越来越高。履带驱动轮是掘进机行走部的重要部件，更加合理的设计驱动轮，可以提高掘进机的适用性和可靠性，以适应复杂的巷道条件。

[1]雷天觉.液压工程手册[M].北京：机械工业出版社，1990.

[2]成大先.机械设计手册[M].北京：化学工业出版社，2009.

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