浅谈如何提高掘进机的适应性

郑心扬

(久益环球(天津)装备制造有限公司，天津 300308)



浅谈如何提高掘进机的适应性

郑心扬

(久益环球(天津)装备制造有限公司，天津 300308)

掘进机要想实现真正意义上的系列化设计，就必须不断提高自身的适应性，使每个型号的掘进机都能广泛应用，满足掘进机用户的施工作业需求，这也是掘进机生产制造企业面临的共同课题。从掘进机工作机构适应性的改进、掘进机装载机构的改进、掘进机行走机构的改进入手，对如何提高掘进机的适应性展开分析。

掘进机；适应性；装载机构；行走机构

为进一步提高掘进机的适应性，无论是掘进机的制造过程，还是掘进机的改进设计过程都具有重要意义，这也成为所有掘进机制造企业面临的重点课题，是社会各界关注的热点问题。笔者结合个人从事掘进机工作的实践经验与相关参考文献，从掘进机的工作机构、装载机构、行走机构改进设计入手，提出几点建议，以期不断优化掘进机的使用性能，提高掘进机的适应性，更好地满足掘进机用户的需求。

1 对掘进机工作机构适应性的改进设计

在掘进机的施工作业过程中，工作机构是直接用于截割的重要装置，因此工作机构的实际运转情况、结构形式及截割能力都会对掘进机产生巨大影响。为进一步提高掘进机工作机构的适应性，可从结构形式、调速方式两方面入手改进设计。

第一，对结构形式进行改进设计。大多数断面掘进机的工作机构为纵轴式和横轴式两种，特点各不相同。为进一步提高掘进机在实际施工作业中的适应性，应将结构形式设计为纵轴式和横轴式可相互转换的工作机构，满足掘进机用户的多元化选择，如图1所示。

图1 可互换的工作机构Fig.1 Interchangeable working agency

第二，对调速方式进行改进设计。在掘进机的实际施工作业过程中，考虑到被截割对象不同的机械特性，为了提高掘进机的适应性，应对掘进机的截割速度进行适当调整，使其随着煤岩硬度的变化而变化，以获得最大的转矩。目前，掘进机主要采用两种调速方式，即双速电机调速方式与减速级中加变速机构。事实上，采用双速电机并未提升截割力矩，而在减速级中加变速机构也并未真正考虑用户的切实变速需求。笔者建议可在双速电机调速的基础上，设计一个变速箱，如图2所示。掘进机在实际施工作业过程中，截割头钻进时机器是不行走的，行走时机器也是不钻进的，为了进一步提高钻进速度，可在钻进的过程中将行走马达中的液压油供给推进油缸。目前，大多数掘进机悬臂的摆动速度仍无法调整，为了更好地适应煤岩的实际特性，建议采用恒功率调速系统，最大限度地利用机器功率，实现对悬臂摆动速度的调整，大大加强掘进机的适应性。

图2 变速箱Fig.2 Gearbox

2 对掘进机装载机构的改进设计

目前，大多数的掘进机仍然只具备一种形式、尺寸的装载机构，致使掘进机在使用过程中受到了较大的限制。为进一步提高掘进机的适应性，可对构成掘进机装载机构的两部分进行改进设计。

第一，对装载部件进行改进设计。目前，掘进机的装载部件主要采用耙爪式和星轮式，为进一步提高掘进机装载部件的适应性，应将掘进机的装载部件设计为既能安装耙爪，又能安装星轮的模式，如图3-a、3-b所示。为进一步提高耙装生产率，耙爪应使用组装形式，如图3-c所示。

图3 可更换、可组装的装载部件Fig.3 Interchangeable and assembled loading components

第二，对铲板进行改进设计。为进一步提高铲板的适应性，更好地满足掘进机用户的实际需求，可将铲板设计为中间有棱线的铲板模式，并根据施工作业的实际情况，设计出拥有不同前缘形状的铲板，进而大大提高铲板的适应性。此外，结合耙爪改进设计情况，也可以将铲板设计为组合式，需要注意是，必须确保铲板连接的可靠性、拆装的简便性。

3 对掘进机行走机构的改进设计

掘进机要想移动、转弯，必须依靠行走机构，行走机构几乎承担着掘进机的整个重量。为进一步提高掘进机的适应性，应对掘进机的行走机构进行改进设计。

第一，对履带进行改进设计。履带作为掘进机与地面直接接触的重要部分，其自身特性不仅仅决定了掘进机的附着性，也直接决定了掘进机的行走质量情况。为了使掘进机在各种地表情况下都能顺利行走，应对掘进机履带进行改进设计，提高履带的适应性。如，设计具有不同宽度的履带板，设计表现现状各异的履带板，以供掘进机用户选择，更好地满足不同施工作业现场的实际需求。

第二，对动力原件进行改进设计。通常情况下，掘进机的行走机构在干燥的环境下，主要采用电动机进行驱动，而在比较潮湿或存有积水的施工作业环境下，则多采用液压马达进行驱动。为了进一步提高掘进机的适应性，可以将行走机构设计为电动机与液压马达二者可以相互转换的驱动模式。需要注意的是，为确保改进设计后的行走机构行走速度不受影响，还应额外设置一个减速器，调节行走速度。

4 结语

从掘进机的工作机构、装载机构、行走机构改进设计入手，对提高掘进机的适应性展开了探讨，提出几点建议，希望为广大同行在今后掘进机的制造、设计、研发过程中提供有益帮助。希望广大掘进机研发工作者在今后的工作中，给予掘进机适应性设计足够的重视，改变各种型号掘进机在使用过程中的局限性，使其更好地满足掘进机用户的多元化需求，发挥掘进机的最大效用。

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Discussion on how to improve the adaptability of boring machine

ZHENG Xin-yang

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

In order to realize the serial design in the true sense, the boring machine must continuously improve its adaptability so that each type of roadheader can be widely used to meet the construction requirements of the boring machine user, which is also a common problem of the boring machine manufacturing companies. From the improvement of the adaptability of the working mechanism, the improvement of the loading mechanism and the improvement of running mechanism of boring machine, the way to improve adaptability of boring machine was analyzed.

Boring machine; Adaptability; Loading mechanism; Walking mechanism

2017-04-04

郑心扬(1983-)，男，机械工程师，本科。

TD421.5

A

1674-8646(2017)10-0030-02