掘進機伸縮結(jié)構(gòu)設(shè)計探究

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摘要：以掘進機伸縮結(jié)構(gòu)設(shè)計為對象，聚焦懸臂式掘進機，在對其進行綜合論述的基礎(chǔ)上，對懸臂式掘進機伸縮臂結(jié)構(gòu)及其不足進行綜合分析，繼而開展懸臂式掘進機伸縮臂結(jié)構(gòu)優(yōu)化探究，希望能夠為其他礦井掘進機伸縮臂改良優(yōu)化提供幫助和借鑒。

關(guān)鍵詞：礦井；巷道掘進；懸臂式掘進機；伸縮臂掘進機

作為煤礦井下巷道施工作業(yè)必須的重要設(shè)備，確保掘進機截割作業(yè)的高效、高質(zhì)是推動生產(chǎn)持續(xù)、高效開展的關(guān)鍵所在[1]。而伸縮結(jié)構(gòu)作為掘進機的主要構(gòu)成組件，確保其設(shè)計結(jié)構(gòu)的合理性、科學(xué)性，對于提升煤礦生產(chǎn)作業(yè)效率意義重大。本次研究以懸臂式掘進機伸縮臂為對象，對其結(jié)構(gòu)優(yōu)化開展分析探究，對于推動煤礦高效高質(zhì)生產(chǎn)意義重大。

1懸臂式掘進機伸縮臂概述

煤礦井下巷道掘進中所用懸臂式掘進機伸縮臂大體分為內(nèi)伸縮和外伸縮兩種類型[2]。1.1內(nèi)伸縮式伸縮臂。這種類型的伸縮臂也被稱為套筒式伸縮臂，可分為伸縮部分與固定部分，其中，伸縮部分主要指截割頭、花鍵主軸、保護筒和內(nèi)筒；固定部分主要指截割電機、減速裝置和聯(lián)軸裝置。作業(yè)時，通過導(dǎo)鏈與花鍵聯(lián)鏈，在伸縮油缸的作用下，推動固定部分移動，完成伸縮作業(yè)。這種類型的伸縮臂主要特征為尺寸小、結(jié)構(gòu)緊密、伸縮作業(yè)靈活性高，但結(jié)構(gòu)相對復(fù)雜。1.2外伸縮式伸縮臂。這種類型的伸縮臂也被稱為滑架式伸縮臂，其主要將連軸裝置、截割電機和減速裝置聯(lián)成整體，從而形成可伸縮部分，以回轉(zhuǎn)臺鉸接的滑架作為固定部分。作業(yè)時，伸縮部分安裝于滑架內(nèi)，通過伸縮油缸實現(xiàn)來回整體伸縮移動。這類伸縮臂的主要特征為結(jié)構(gòu)簡潔、制造方便，同時，主軸與減速裝置軸向固聯(lián)，具有很好的密封性能。但是，這也使得移動部分質(zhì)量偏大，在伸縮作業(yè)時對機器穩(wěn)定性有影響。

2伸縮臂結(jié)構(gòu)及不足分析

2.1懸臂式掘進機伸縮臂結(jié)構(gòu)分析。目前，中國煤礦生產(chǎn)中所用掘進機伸縮臂多為內(nèi)伸縮型，其結(jié)構(gòu)如圖1所示，主要構(gòu)成組件包括主軸、內(nèi)外筒、保護筒、軸承、花鍵等[3]。這種伸縮懸臂不僅結(jié)構(gòu)簡單，而且作業(yè)時靈活性較高。從構(gòu)成上講，連軸器和外筒一起組成固定部分，同時外筒借助螺栓與減速裝置固聯(lián)，減速裝置再通過定位銷與花鍵套固聯(lián)；作業(yè)時，主軸、保護筒和內(nèi)筒作為伸縮部分，在伸縮缸推動下實現(xiàn)伸縮作業(yè)。2.2懸臂式掘進機伸縮臂原結(jié)構(gòu)不足分析。現(xiàn)階段，煤礦井下生產(chǎn)中所用掘進機伸縮臂多為內(nèi)伸縮型（套筒式）[4]，如圖1所示，其結(jié)構(gòu)設(shè)計存在以下不足：a)主軸前端軸承采用調(diào)心軸承，這種軸承的軸向縫隙較大，在使用中容易發(fā)生浮動密封損壞，導(dǎo)致作業(yè)面粉塵進入軸承腔體內(nèi)部。粉塵一旦進入，會隨著作業(yè)面在軸承內(nèi)不斷滾動，從而在軸承滾動體及內(nèi)外圈留下細微槽痕，經(jīng)過長時間的使用，槽痕會持續(xù)增大，進一步增大軸承縫隙，并引發(fā)作業(yè)溫度的提高和振動、摩擦的增強，最終會使得軸承徹底被損傷。b)軸承腔油口布設(shè)于伸縮端前部，受作業(yè)空間的限制，注油效果較差。此外，在實際使用中，注油口非常容易損傷或被封堵，日常管護難度較大。c)選用潤滑脂進行軸承腔潤滑作業(yè)，不僅散熱效果相對較差，且長時間使用容易引起浮動密封損傷。這是因為通過潤滑脂對浮動密封進行潤滑，不能在密封面間構(gòu)造有效的水力潤滑環(huán)境，從而使得浮動密封作業(yè)磨損加劇，使用周期大幅縮減。此外，在軸承腔內(nèi)部，隨著作業(yè)時腔內(nèi)溫度的升高，潤滑脂稠度和黏度均會顯著降低，使得潤滑效果大打折扣，嚴重的還會造成潤滑脂泄漏或分離，從而對整個作業(yè)的正常開展造成負面影響。d)原伸縮機構(gòu)中噴霧配水裝置的轉(zhuǎn)水密封位于軸承腔與浮動密封間[5-6]。在這種情況下，一旦旋轉(zhuǎn)水密封被損壞，會使得用于內(nèi)噴霧的高壓水外泄，從而對浮動密封正常運行造成干擾，嚴重的還會導(dǎo)致軸承腔進水，腐蝕軸承腔體，使整個伸縮臂受損。

3掘進機伸縮臂結(jié)構(gòu)優(yōu)化

針對原懸臂式掘進機伸縮臂結(jié)構(gòu)存在的不足開展優(yōu)化研究，提出以下改進措施：a)為最大程度延長軸承的使用壽命，應(yīng)當(dāng)盡可能減小軸承運行縫隙。而為實現(xiàn)這一目標(biāo)，將主軸承前端結(jié)構(gòu)改為雙外圈的圓錐滾子軸承。這種結(jié)構(gòu)具備1個整體外圈和2個單獨的內(nèi)圈，擁有較大的有效跨度。使用這種結(jié)構(gòu)，軸承軸向得到有效預(yù)緊，同時，軸向承載性能和定位精度也顯著提升，能夠有效規(guī)避軸向裂隙過大而引起的浮動密封損傷現(xiàn)象。b)優(yōu)化噴霧配水裝置。將密封套設(shè)置在伸縮部最前端，并借由擋板與主軸相連實現(xiàn)軸向定位。同時，高壓水密封借助擋板及螺栓與進水裝置連接為可拆卸的整體。如此一來，作業(yè)時一旦出現(xiàn)水密封損傷，便可更換它，不僅作業(yè)效率得到提升，設(shè)備使用性能也大幅改善，有效規(guī)避了以往作業(yè)中因漏水造成的進水事故。c)軸承作業(yè)溫度會對油膜厚度和軸承縫隙造成直接影響，而這兩個因素又是影響軸承使用壽命的關(guān)鍵要素。因此，針對其中存在的不足，將軸承腔潤滑液更改為齒輪油，從而大幅提升軸承腔作業(yè)散熱效果，降低軸承運行溫度。與此同時，改用潤滑油還可以及時對外傳遞掘進機作業(yè)時接觸面摩擦產(chǎn)生的熱，確保浮動密封獲得充分冷卻和潤滑，避免油封密封面出現(xiàn)冷焊現(xiàn)象。此外，在結(jié)構(gòu)設(shè)計上將原本的加油口向后挪移，以減小截割作業(yè)可能對整個結(jié)構(gòu)造成的損傷，并增大加油口尺寸，方便注油作業(yè)的開展，從而提升伸縮部養(yǎng)護的便捷性。

4結(jié)語

掘進機作為礦井生產(chǎn)中不可或缺的重要設(shè)備，其運行質(zhì)量對于礦井巷道的快速、高質(zhì)量布設(shè)有重大意義，是實現(xiàn)礦井生產(chǎn)高效開展的關(guān)鍵所在。因此，礦井管理者必須高度重視相關(guān)問題，在生產(chǎn)作業(yè)中積極組織專業(yè)技術(shù)力量，針對掘進機使用中存在的問題開展分析探究，總結(jié)行之有效的改進措施，以提高掘進機運行的穩(wěn)定性。

參考文獻：

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［3］羅炎炙.煤礦懸臂式掘進機伸縮臂結(jié)構(gòu)的改進與應(yīng)用研究［J］.技術(shù)與市場，2019，26(6)：173-174.

［4］許輝.掘進機伸縮內(nèi)筒加工工藝分析［J］.煤礦機械，2015，36(8)：170-172.

［5］王勇望.礦用掘進機伸縮機構(gòu)的故障診斷及優(yōu)化［J］.科技創(chuàng)新與生產(chǎn)力，2014(5)：81-82.

［6］李飛仙，張安寧，邵勇勝.掘進機內(nèi)伸縮機構(gòu)的受力分析［J］.煤礦機械，2009，30(4)：64-66.

作者:杜松 單位:晉能控股煤業(yè)集團大斗溝煤業(yè)有限公司