对掘进机装运机构的改进设计

张福昌

(久益环球(天津)装备制造有限公司，天津 300308)



对掘进机装运机构的改进设计

张福昌

(久益环球(天津)装备制造有限公司，天津 300308)

结合个人对掘进机装运机构的研究经验与相关文献，从掘进机使用角度入手，对掘进机装运机构在实际使用过程中存在的问题进行探讨，提出了相应的改进措施，以促进掘进机装运机构功能与技术的完善。

掘进机；装运机构；改进设计

装运机构作为掘进机最为重要的组成部分，其环节结构会对掘进机的使用性能产生巨大影响，影响掘进机的整体生产能力与可靠性，因此，应对掘进机的装运结构进行深入研究与探讨，做好改进设计工作。笔者结合相关参考文献与个人实践工作经验，以BZ160掘进机为例，就掘进机装运机构的改进设计提出几点建议，以供参考。

1 掘进机装运机构存在的问题

据调查分析，绝大多数掘进机的装运机构在实际使用过程中会发生以下几个问题：

第一，在煤和清底时铲板部位还存在着一定的死角，以致于一旦煤堆落到铲板的两侧死角内，就必须要依靠人工协作才能顺利完成装运工作。第二，由于铲板部的星轮驱动装置是由钢板组合焊接而成的，在实际作业过程中，如果加工量较大，常常会出现焊接变形、星轮轮爪开焊断裂的问题。第三，因为星轮轮爪的挡煤面是平面，使得在实际作业过程中煤极易受到惯性作用的影响而被甩出，这对收料是极为不利的。第四，因为左右两个星轮在实际运行过程中往往无法达成同步，不能符合规范要求，也就在运行时造成了较大的阻力。第五，由于第一运输机的运输效率较低，且溜槽底板的磨损十分严重，无法继续使用，需要时常予以更换。第六，由于第一运输机时常发生卡链、跳链的问题，严重影响了掘进机的生产能力。

2 对掘进机装运机构的改进设计

笔者以EBZ160掘进机为例，运用国内外的一些新技术，对装运机构实施改进设计，以期进一步增强掘进机装运机构的实际装运能力，提高掘进机装运机构在实际作业过程中的可靠性与稳定性，进而更好地实施施工作业，服务于煤矿企业。

2.1 对掘进机铲板部的改进设计

掘进机铲板部是由铲板体、星轮驱动装置、动轮三部分共同组成的，其最大的作用是收集切割破落下来的煤，将其耙装至中间第一输送机。为解决掘进机铲板部在实际作业过程中存在的问题，做出以下改进设计。

第一，对铲板体进行改进设计。铲板体由主铲板、左侧铲板、右侧铲板通过高强度的螺栓连接在一起组合而成。传统掘进机的铲板体主铲板与左侧铲板、右侧铲板的上表面往往处在同一平面，内部结构十分复杂，且需要进行大量的焊接工作。在焊接过程中，任何一个环节不合理，就会造成严重的变形，矫形也十分困难，难以确保加工精度，也会使星轮下平面与铲板表面的间隙难以得到有效保障。在长期的使用过程中，主侧铲板的联结螺栓极易受到剪切而损坏。笔者提出双镜面大倾角的改进设计建议，让主铲板的运料面为两平面，夹角为5°，分别与左侧铲板和右侧铲板成同一水平面。这样设计的最大好处是方便铲板装料、清底，降低了铲板两侧的厚度，最大限度避免了错误操作而导致的掘进机截割部与铲板发生碰撞，延长了掘进机的使用寿命。对于主要的受力板，在下料时应使用整体板材，这样不仅能提高受力性能，整体结构也相对简单。此外，还应通过铰制孔螺栓定位、高强度螺栓连接增加定位销与后端的连接，使其固定于主侧铲板的前端连接板上，以避免因为纵向窜动而导致联结螺栓发生损坏。

第二，对星轮驱动装置进行改进设计。因为结构简单、可靠性较高、成本较低等诸多优势，直接驱动方式得到了广泛的推广应用，但是在实际作业过程中往往会出现左、右星轮无法同步的问题。笔者选用阀式分流驱动方法，即由一个控制阀对左、右两侧的液压马达进行控制，驱动三齿星轮进行转动，从而使左、右两侧的液压马达能够在实际施工作业过程中得到均衡的流量，从而使左、右星轮在运转过程中保持一致。此外，还要将焊接式的平直三齿星轮改进为整体铸造式的弧形三齿星轮，圆弧曲面的轮爪不仅提高了星轮转动的平稳性与强度，还大大提高了掘进机的装载效率，改进设计如图1所示。

图1 改进设计后的铲板部Fig.1 The shovel plate after improved design

2.2 对掘进机第一运输机的改进设计

掘进机的第一运输机由溜槽、驱动装置、刮板链、张紧装置组合而成，最大的作用就是将装载机构收集的物料转移运送至掘进机后的转载设备上。为有效解决第一运输机在作业中存在的问题，做出以下改进设计。

第一，对溜槽进行的改进设计。传统的掘进机在上山掘进的过程中，往往物料的倾斜角度逐渐变化，超过了掘进机自身的安息角，以致于物料发生下滑，严重降低了掘进机的实际运输能力。笔者提出平面机构的改进方法，使前溜槽与后溜槽在实际送料过程中的位置在同一平面上，使物料的实际运动轨迹呈现小斜率直线行驶，进一步提高运输机的平稳性，降低运输过程中产生的阻力。同时，还应改变输送机前部与掘进机本体之间的连接方式，将输送机的前端做成叉口，并将其插入到铲板和掘进机本体连接的铰接销轴上，从而有效保持间隙的恒定不变，改进设计如图2所示。

图2 改进设计后的溜槽结构Fig.2 Chute structure after improved design

第二，对驱动装置进行改进设计。驱动架的链轮中心与后溜槽的开口槽中心处于一致状态，因此传统的掘进机第一运输机极易发生卡链问题。采取将驱动架链轮中心上调15 mm的方法，使二者不处于一致状态，即可有效解决实际作业过程中的卡链问题，使第一运输机的运行变得更加顺畅。

第三，对张紧装置进行改进设计。传统的掘进机采用的是油脂缸张紧方式，此种方式的生产效率极低，且需要较大的人工劳动强度，油抢也极易发生损坏。将其改进为液压张紧方式，不仅操作简单便利，且具有很强的缓冲能力，能够进行适度张紧，有利于掘进机的施工作业。

3 结语

笔者以BZ160掘进机为例进行分析，提出了掘进机装运机构在实际使用过程中存在的问题，提出了相应的改进设计方案，旨在为广大同行提供有益参考。希望在今后的工作中不断完善掘进机装运机构，优化装运机构，提高掘进机的整体设计水平、制造水平，最大限度地提高掘进机的开采效果，获得更大的经济效益。

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[6] 王韶蓓.掘进机装运机构设计[C]//中国科协2005年学术年会第20分会场论文集，2005.

Improved design of boring machine shipping mechanism

ZHANG Fu-chang

(Jiuyi Global (Tianjin) Equipment Manufacturing Co., Ltd., Tianjin 300308, China)

Based on the research experience and related literature of the boring machine, the problems existing in the actual use of the boring machine are discussed. The corresponding improvement measures are put forward to promote the function and technology of shipping mechanism.

Boring machine; Shipping mechanism; Improved design

2017-04-02

张福昌(1984-)，男，机械工程师，本科。

TD421

A

1674-8646(2017)10-0024-02