掘进机伸缩结构设计探究

导语：掘进机伸缩结构设计探究一文来源于网友上传，不代表本站观点，若需要原创文章可咨询客服老师，欢迎参考。

摘要：以掘进机伸缩结构设计为对象，聚焦悬臂式掘进机，在对其进行综合论述的基础上，对悬臂式掘进机伸缩臂结构及其不足进行综合分析，继而开展悬臂式掘进机伸缩臂结构优化探究，希望能够为其他矿井掘进机伸缩臂改良优化提供帮助和借鉴。

关键词：矿井；巷道掘进；悬臂式掘进机；伸缩臂掘进机

作为煤矿井下巷道施工作业必须的重要设备，确保掘进机截割作业的高效、高质是推动生产持续、高效开展的关键所在[1]。而伸缩结构作为掘进机的主要构成组件，确保其设计结构的合理性、科学性，对于提升煤矿生产作业效率意义重大。本次研究以悬臂式掘进机伸缩臂为对象，对其结构优化开展分析探究，对于推动煤矿高效高质生产意义重大。

1悬臂式掘进机伸缩臂概述

煤矿井下巷道掘进中所用悬臂式掘进机伸缩臂大体分为内伸缩和外伸缩两种类型[2]。1.1内伸缩式伸缩臂。这种类型的伸缩臂也被称为套筒式伸缩臂，可分为伸缩部分与固定部分，其中，伸缩部分主要指截割头、花键主轴、保护筒和内筒；固定部分主要指截割电机、减速装置和联轴装置。作业时，通过导链与花键联链，在伸缩油缸的作用下，推动固定部分移动，完成伸缩作业。这种类型的伸缩臂主要特征为尺寸小、结构紧密、伸缩作业灵活性高，但结构相对复杂。1.2外伸缩式伸缩臂。这种类型的伸缩臂也被称为滑架式伸缩臂，其主要将连轴装置、截割电机和减速装置联成整体，从而形成可伸缩部分，以回转台铰接的滑架作为固定部分。作业时，伸缩部分安装于滑架内，通过伸缩油缸实现来回整体伸缩移动。这类伸缩臂的主要特征为结构简洁、制造方便，同时，主轴与减速装置轴向固联，具有很好的密封性能。但是，这也使得移动部分质量偏大，在伸缩作业时对机器稳定性有影响。

2伸缩臂结构及不足分析

2.1悬臂式掘进机伸缩臂结构分析。目前，中国煤矿生产中所用掘进机伸缩臂多为内伸缩型，其结构如图1所示，主要构成组件包括主轴、内外筒、保护筒、轴承、花键等[3]。这种伸缩悬臂不仅结构简单，而且作业时灵活性较高。从构成上讲，连轴器和外筒一起组成固定部分，同时外筒借助螺栓与减速装置固联，减速装置再通过定位销与花键套固联；作业时，主轴、保护筒和内筒作为伸缩部分，在伸缩缸推动下实现伸缩作业。2.2悬臂式掘进机伸缩臂原结构不足分析。现阶段，煤矿井下生产中所用掘进机伸缩臂多为内伸缩型（套筒式）[4]，如图1所示，其结构设计存在以下不足：a)主轴前端轴承采用调心轴承，这种轴承的轴向缝隙较大，在使用中容易发生浮动密封损坏，导致作业面粉尘进入轴承腔体内部。粉尘一旦进入，会随着作业面在轴承内不断滚动，从而在轴承滚动体及内外圈留下细微槽痕，经过长时间的使用，槽痕会持续增大，进一步增大轴承缝隙，并引发作业温度的提高和振动、摩擦的增强，最终会使得轴承彻底被损伤。b)轴承腔油口布设于伸缩端前部，受作业空间的限制，注油效果较差。此外，在实际使用中，注油口非常容易损伤或被封堵，日常管护难度较大。c)选用润滑脂进行轴承腔润滑作业，不仅散热效果相对较差，且长时间使用容易引起浮动密封损伤。这是因为通过润滑脂对浮动密封进行润滑，不能在密封面间构造有效的水力润滑环境，从而使得浮动密封作业磨损加剧，使用周期大幅缩减。此外，在轴承腔内部，随着作业时腔内温度的升高，润滑脂稠度和黏度均会显著降低，使得润滑效果大打折扣，严重的还会造成润滑脂泄漏或分离，从而对整个作业的正常开展造成负面影响。d)原伸缩机构中喷雾配水装置的转水密封位于轴承腔与浮动密封间[5-6]。在这种情况下，一旦旋转水密封被损坏，会使得用于内喷雾的高压水外泄，从而对浮动密封正常运行造成干扰，严重的还会导致轴承腔进水，腐蚀轴承腔体，使整个伸缩臂受损。

3掘进机伸缩臂结构优化

针对原悬臂式掘进机伸缩臂结构存在的不足开展优化研究，提出以下改进措施：a)为最大程度延长轴承的使用寿命，应当尽可能减小轴承运行缝隙。而为实现这一目标，将主轴承前端结构改为双外圈的圆锥滚子轴承。这种结构具备1个整体外圈和2个单独的内圈，拥有较大的有效跨度。使用这种结构，轴承轴向得到有效预紧，同时，轴向承载性能和定位精度也显著提升，能够有效规避轴向裂隙过大而引起的浮动密封损伤现象。b)优化喷雾配水装置。将密封套设置在伸缩部最前端，并借由挡板与主轴相连实现轴向定位。同时，高压水密封借助挡板及螺栓与进水装置连接为可拆卸的整体。如此一来，作业时一旦出现水密封损伤，便可更换它，不仅作业效率得到提升，设备使用性能也大幅改善，有效规避了以往作业中因漏水造成的进水事故。c)轴承作业温度会对油膜厚度和轴承缝隙造成直接影响，而这两个因素又是影响轴承使用寿命的关键要素。因此，针对其中存在的不足，将轴承腔润滑液更改为齿轮油，从而大幅提升轴承腔作业散热效果，降低轴承运行温度。与此同时，改用润滑油还可以及时对外传递掘进机作业时接触面摩擦产生的热，确保浮动密封获得充分冷却和润滑，避免油封密封面出现冷焊现象。此外，在结构设计上将原本的加油口向后挪移，以减小截割作业可能对整个结构造成的损伤，并增大加油口尺寸，方便注油作业的开展，从而提升伸缩部养护的便捷性。

4结语

掘进机作为矿井生产中不可或缺的重要设备，其运行质量对于矿井巷道的快速、高质量布设有重大意义，是实现矿井生产高效开展的关键所在。因此，矿井管理者必须高度重视相关问题，在生产作业中积极组织专业技术力量，针对掘进机使用中存在的问题开展分析探究，总结行之有效的改进措施，以提高掘进机运行的稳定性。

参考文献：

［1］张浩，谭英林.掘进机伸缩保护筒的改善及加工策略［J］.内燃机与配件，2020(10)：134-135.

［2］邵飞.一种掘进机抱紧装置和伸缩机构的设计［J］.机械管理开发，2020，35(3)：35-36.

［3］罗炎炙.煤矿悬臂式掘进机伸缩臂结构的改进与应用研究［J］.技术与市场，2019，26(6)：173-174.

［4］许辉.掘进机伸缩内筒加工工艺分析［J］.煤矿机械，2015，36(8)：170-172.

［5］王勇望.矿用掘进机伸缩机构的故障诊断及优化［J］.科技创新与生产力，2014(5)：81-82.

［6］李飞仙，张安宁，邵勇胜.掘进机内伸缩机构的受力分析［J］.煤矿机械，2009，30(4)：64-66.

作者:杜松 单位:晋能控股煤业集团大斗沟煤业有限公司