全斷面煤巷高效掘進(jìn)機(jī)行走驅(qū)動(dòng)輪設(shè)計(jì)

鄭曉東　蔡健　張寧寧

摘 要：全斷面煤巷高效掘進(jìn)機(jī)行走機(jī)構(gòu)采用整體履帶板加支重輪式結(jié)構(gòu)，由驅(qū)動(dòng)輪驅(qū)動(dòng)履帶板，從而實(shí)現(xiàn)整機(jī)的移動(dòng)并提供截割機(jī)構(gòu)向前的工作推力。驅(qū)動(dòng)輪是行走機(jī)構(gòu)的關(guān)鍵零件，其性能直接影響整機(jī)運(yùn)行的平穩(wěn)性和截割工作的高效性。本文通過(guò)全斷面煤巷高效掘進(jìn)機(jī)行走驅(qū)動(dòng)輪的設(shè)計(jì)過(guò)程，介紹了一種驅(qū)動(dòng)輪齒形的設(shè)計(jì)方法。

關(guān)鍵詞：全斷面煤巷高效掘進(jìn)機(jī)；驅(qū)動(dòng)輪；齒形設(shè)計(jì)

中圖分類號(hào)：TD421.5 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

1 引言

目前煤礦井下使用的掘進(jìn)機(jī)多采用整體履帶板加支重輪式結(jié)構(gòu)，由驅(qū)動(dòng)輪驅(qū)動(dòng)履帶板，從而實(shí)現(xiàn)整機(jī)的移動(dòng)。履帶板可依據(jù)煤炭相關(guān)設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)。但是驅(qū)動(dòng)輪沒(méi)有相應(yīng)的煤炭設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，多根據(jù)履帶板的結(jié)構(gòu)尺寸和鏈傳動(dòng)相關(guān)鏈輪設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，進(jìn)行類比設(shè)計(jì)，尋求齒形的設(shè)計(jì)。

2 行走機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)介

大多數(shù)工程機(jī)械采用履帶式行走機(jī)構(gòu)，履帶又分為組合式履帶和整體式履帶。工程機(jī)械常用的是套筒滾子鏈?zhǔn)铰膸凶邫C(jī)構(gòu)，各個(gè)零件組裝在一起，可單獨(dú)更換，但在煤礦機(jī)械使用時(shí)，由于更換拆卸困難，不易在掘進(jìn)機(jī)工作的惡劣工況下實(shí)施。經(jīng)過(guò)不斷的發(fā)展改進(jìn)，目前掘進(jìn)機(jī)多采用驅(qū)動(dòng)輪帶動(dòng)整體式履帶板加支重輪式的行走驅(qū)動(dòng)形式，以滾動(dòng)摩擦代替以往的滑動(dòng)摩擦，運(yùn)行阻力小，運(yùn)行平穩(wěn)、傳動(dòng)可靠、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、使用維修方便。驅(qū)動(dòng)輪用來(lái)將行走機(jī)構(gòu)的動(dòng)力傳遞給履帶，因此對(duì)驅(qū)動(dòng)輪的主要要求是嚙合平穩(wěn)，并在履帶因銷套磨損而伸長(zhǎng)時(shí)，仍能很好嚙合，不得有“跳齒”現(xiàn)象。履帶行走裝置的驅(qū)動(dòng)輪通常放在行走機(jī)構(gòu)的后部，這樣會(huì)縮短履帶張緊段的長(zhǎng)度，減少功率損失。

3 齒形的設(shè)計(jì)方法

驅(qū)動(dòng)輪設(shè)計(jì)要根據(jù)所設(shè)計(jì)機(jī)型的整機(jī)重量等確定履帶板的節(jié)距等結(jié)構(gòu)尺寸，整機(jī)所需推力等確定所需驅(qū)動(dòng)力，從而確定行走功率，根據(jù)總體要求，確定行走速度，選擇合適的行走減速機(jī)，確定減速比，選擇驅(qū)動(dòng)輪的大小、齒數(shù)等。本全斷面煤巷高效掘進(jìn)機(jī)的齒形設(shè)計(jì)主要參考相關(guān)的鏈輪設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，將工作齒廓段設(shè)計(jì)為一段直線段結(jié)構(gòu)，齒槽分離量根據(jù)履帶板的結(jié)構(gòu)確定。齒形設(shè)計(jì)主要參數(shù)的選擇見(jiàn)表1。

根據(jù)表1的技術(shù)參數(shù)，可進(jìn)行驅(qū)動(dòng)齒形的繪制，繪制出的齒形如圖1所示。

4 全斷面煤巷高效掘進(jìn)機(jī)行走驅(qū)動(dòng)輪設(shè)計(jì)參數(shù)

以全斷面煤高效巷掘進(jìn)機(jī)行走驅(qū)動(dòng)輪設(shè)計(jì)參數(shù)為例，履帶鏈節(jié)距為300mm，滾子直徑為125mm，驅(qū)動(dòng)輪齒數(shù)z=11。齒頂圓直徑考慮到分度圓以上齒高段幾乎為不承力區(qū)，取設(shè)計(jì)偏小值，其它設(shè)計(jì)參數(shù)也根據(jù)整體結(jié)構(gòu)的需要進(jìn)行相應(yīng)的參數(shù)選取。相關(guān)參數(shù)及設(shè)計(jì)計(jì)算見(jiàn)表2。

根據(jù)表2的技術(shù)參數(shù)，繪制出的齒形如圖2所示，其整體三維圖如圖3所示。

結(jié)論

本文介紹的設(shè)計(jì)方法在全斷面煤巷高效掘進(jìn)機(jī)行走驅(qū)動(dòng)輪設(shè)計(jì)中應(yīng)用，整機(jī)在神東大柳塔煤礦進(jìn)行了5000多米井下實(shí)際使用，使用過(guò)程中無(wú)卡阻，運(yùn)行平穩(wěn)，效果良好，齒面磨損均勻，磨損量小，使用壽命能達(dá)到設(shè)計(jì)要求，具有良好的推廣應(yīng)用價(jià)值。

參考文獻(xiàn)

[1]高春華.整體履帶板用驅(qū)動(dòng)輪齒形的設(shè)計(jì)方法[J].煤炭機(jī)械，2009，30（02）.

[2]郭贅，王宇.整體式履帶行走機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)輪輪齒設(shè)計(jì)及CAE分析[J].煤炭機(jī)械，2010，31（01）.

[3]王錚，侯喜雙，高志儉.掘進(jìn)機(jī)用驅(qū)動(dòng)輪設(shè)計(jì)[J].黑龍江科技信息，2011（10）.

[4]全國(guó)鏈傳動(dòng)標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會(huì)，等.最新鏈傳動(dòng)標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)用手冊(cè)[M].北京：中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)出版社，2002.