掘進機伸縮結構設計探究

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摘要：以掘進機伸縮結構設計為對象，聚焦懸臂式掘進機，在對其進行綜合論述的基礎上，對懸臂式掘進機伸縮臂結構及其不足進行綜合分析，繼而開展懸臂式掘進機伸縮臂結構優化探究，希望能夠為其他礦井掘進機伸縮臂改良優化提供幫助和借鑒。

關鍵詞：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必須的重要設備，確保掘進機截割作業的高效、高質是推動生產持續、高效開展的關鍵所在[1]。而伸縮結構作為掘進機的主要構成組件，確保其設計結構的合理性、科學性，對于提升煤礦生產作業效率意義重大。本次研究以懸臂式掘進機伸縮臂為對象，對其結構優化開展分析探究，對于推動煤礦高效高質生產意義重大。

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伸縮和外伸縮兩種類型[2]。1.1內伸縮式伸縮臂。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、保護筒和內筒；固定部分主要指截割電機、減速裝置和聯軸裝置。作業時，通過導鏈與花鍵聯鏈，在伸縮油缸的作用下，推動固定部分移動，完成伸縮作業。這種類型的伸縮臂主要特征為尺寸小、結構緊密、伸縮作業靈活性高，但結構相對復雜。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成整體，從而形成可伸縮部分，以回轉臺鉸接的滑架作為固定部分。作業時，伸縮部分安裝于滑架內，通過伸縮油缸實現來回整體伸縮移動。這類伸縮臂的主要特征為結構簡潔、制造方便，同時，主軸與減速裝置軸向固聯，具有很好的密封性能。但是，這也使得移動部分質量偏大，在伸縮作業時對機器穩定性有影響。

2伸縮臂結構及不足分析

2.1懸臂式掘進機伸縮臂結構分析。目前，中國煤礦生產中所用掘進機伸縮臂多為內伸縮型，其結構如圖1所示，主要構成組件包括主軸、內外筒、保護筒、軸承、花鍵等[3]。這種伸縮懸臂不僅結構簡單，而且作業時靈活性較高。從構成上講，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，減速裝置再通過定位銷與花鍵套固聯；作業時，主軸、保護筒和內筒作為伸縮部分，在伸縮缸推動下實現伸縮作業。2.2懸臂式掘進機伸縮臂原結構不足分析。現階段，煤礦井下生產中所用掘進機伸縮臂多為內伸縮型（套筒式）[4]，如圖1所示，其結構設計存在以下不足：a)主軸前端軸承采用調心軸承，這種軸承的軸向縫隙較大，在使用中容易發生浮動密封損壞，導致作業面粉塵進入軸承腔體內部。粉塵一旦進入，會隨著作業面在軸承內不斷滾動，從而在軸承滾動體及內外圈留下細微槽痕，經過長時間的使用，槽痕會持續增大，進一步增大軸承縫隙，并引發作業溫度的提高和振動、摩擦的增強，最終會使得軸承徹底被損傷。b)軸承腔油口布設于伸縮端前部，受作業空間的限制，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，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，不能在密封面間構造有效的水力潤滑環境，從而使得浮動密封作業磨損加劇，使用周期大幅縮減。此外，在軸承腔內部，隨著作業時腔內溫度的升高，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，從而對整個作業的正常開展造成負面影響。d)原伸縮機構中噴霧配水裝置的轉水密封位于軸承腔與浮動密封間[5-6]。在這種情況下，一旦旋轉水密封被損壞，會使得用于內噴霧的高壓水外泄，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掘進機伸縮臂結構優化

針對原懸臂式掘進機伸縮臂結構存在的不足開展優化研究，提出以下改進措施：a)為最大程度延長軸承的使用壽命，應當盡可能減小軸承運行縫隙。而為實現這一目標，將主軸承前端結構改為雙外圈的圓錐滾子軸承。這種結構具備1個整體外圈和2個單獨的內圈，擁有較大的有效跨度。使用這種結構，軸承軸向得到有效預緊，同時，軸向承載性能和定位精度也顯著提升，能夠有效規避軸向裂隙過大而引起的浮動密封損傷現象。b)優化噴霧配水裝置。將密封套設置在伸縮部最前端，并借由擋板與主軸相連實現軸向定位。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，作業時一旦出現水密封損傷，便可更換它，不僅作業效率得到提升，設備使用性能也大幅改善，有效規避了以往作業中因漏水造成的進水事故。c)軸承作業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時接觸面摩擦產生的熱，確保浮動密封獲得充分冷卻和潤滑，避免油封密封面出現冷焊現象。此外，在結構設計上將原本的加油口向后挪移，以減小截割作業可能對整個結構造成的損傷，并增大加油口尺寸，方便注油作業的開展，從而提升伸縮部養護的便捷性。

4結語

掘進機作為礦井生產中不可或缺的重要設備，其運行質量對于礦井巷道的快速、高質量布設有重大意義，是實現礦井生產高效開展的關鍵所在。因此，礦井管理者必須高度重視相關問題，在生產作業中積極組織專業技術力量，針對掘進機使用中存在的問題開展分析探究，總結行之有效的改進措施，以提高掘進機運行的穩定性。

參考文獻：

［1］張浩，譚英林.掘進機伸縮保護筒的改善及加工策略［J］.內燃機與配件，2020(10)：134-135.

［2］邵飛.一種掘進機抱緊裝置和伸縮機構的設計［J］.機械管理開發，2020，35(3)：35-36.

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

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

［5］王勇望.礦用掘進機伸縮機構的故障診斷及優化［J］.科技創新與生產力，2014(5)：81-82.

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

作者:杜松 單位:晉能控股煤業集團大斗溝煤業有限公司