提高掘进机适应性的设计建议

赵桂丽

摘要：近些年来，随着掘进机在国民建设中的广泛应用，如何提高其适用性，使得能够满足更多用户对掘进机的实际需求早已成为社会各界关注的重点所在。本文笔者即从多个方面对掘进机的设计改进进行粗浅的探讨，提出几点个人建议，也希望通过本文笔者所提出的设计改进建议能够为掘进机应用领域的不断扩大，发挥其更大的作用提供有益的铺垫。

关键词：掘进机 适应性 设计建议

中图分类号： TD421 文献标识码：A 文章编号1672-3791（2016）07（b）-0000-00

做好掘进机的设计改进，提高掘进机的适应性，使其能够具备更为广泛的应用空间，并在国民建设中发挥更巨大的作用，满足越来越多用户的实际需求早已成为当前社会各界共同关注的焦点所在。也正因如此，作为掘进机的生产制造企业更应该加强对掘进机适应性的设计改进。以下笔者即结合个人多年从事掘进机制造设计的实践工作经验与相关参考文献，提出几点提高掘进机适应的设计建议，以供广大同行在今后的掘进机设计工作中做有益的参考。

1.对工作机构结构形式的分析

我们都知道，目前市面上现有的掘进机，其工作机构主要有纵轴式、横轴式两种，而这两种形式在具体使用上又各具特点。因此，为了能够进一步提高掘进机的适应性，更好的满足用户的实际需求，我们可以将掘进机现有工作机构的结构形式：纵轴式或横轴式，设计改造为可相互替换的纵、横两种工作结构，以便满足用户在不同施工条件下所产生的不同需求。尤其是需要注意的是，设计改造为两种工作机构可相互替换模式后，必须要确保两种工作机构都能够直接与掘进机的机身对接，且具备相同的连接方式与相同的连接尺寸，在不改变掘进机外形尺寸的基础上，保持与未改造前所具备的相同的生产能力与稳定性。

2.对工作机构调速方式的分析

针对掘进机截割对象的不同机械性能变化，也应该对掘进机的截割速度进行相应的调整，进而使得截割速度能够随着截割的不同对象而发生相应的变化，获得最佳的转矩与转速。一般来讲，目前掘进机的调速方式多为双速电机与减速级中加变速机构。而事实上采用变极调速电机，仅仅改变了功率，对截割力矩并没有较大的提高，而采用减速级中加变速又未真正的考虑到用户的变速需要。所以，笔者建议，掘进机在使用双速电机时可相应配备设计一个变速箱，将其连接在截割电机与减速器之间且长度尽可能的越短越好，从而满足用户的实际需求。

而在掘进机截割头的伸缩速度调整上以及掘进机摆臂速度的调整上，可以做如下设计。第一，可以结合掘进机的实际工作特性，截割头钻进时不行走，行走时不钻进这一机械特点，将行走时的马达液压油提供给推进油缸，从而加快掘进机截割头的钻井速度。第二，为了能够提高掘进机对施工环境的适应性，改变悬臂摆动速度不能调整这一现状，笔者建议掘进机应该采用恒功率调速系统，使其能够根据阻力的大小变化，相应调整悬臂的摆动速度，最大限度的利用掘进机的机械功率，从而保证掘进机工作的高效、可靠进行。

3.对掘进机外喷雾装置的分析

在掘进机正常作业过程中，水路不仅能够对掘进机的电机起到有效的冷却作用，更能够对掘进机起到重要的降尘作用。所以，水系统在掘进机的整个系统之中都占据着十分重要的地位。也正因如此，为了进一步提高掘进机的适应性与实用性，对掘进机外喷雾装置进行合理的改进，提高其灭尘效果则具有十分重要的现实意义。尤其是通过分析，我们可以看到目前许多掘进机的外喷雾装置都是固定式的反向凹字形，也就造成了在掘进机截割头的整个伸缩过程中水路的灭尘点并不是始终在截割灭尘点之上的，这也就大大的影响到整个外喷雾装置的降尘效果。因此，在改进设计中我们可以将掘进机的外喷雾装置改进在掘进机伸缩保护筒之上，并将外喷雾装置设计成为圆弧形，这样就能够确保外喷雾装置能够与截割头的伸缩作业进行同步，确保水路灭尘点始终与截割头的灭尘点处于重合的状态之下，更好的达成降尘效果。

4.对装载部件的分析

在现代化掘进机上，其装载部件主要由耙爪式、星轮式这两种组成。因此，为了能够进一步提高掘进机的适应性，我们在掘进机转载机构的设计改进中，应该将其装载部件设计为既能够安装耙爪式，又能安装星轮式的结构，使其在相互之间能够互相调换。并且将耙爪设计为组装形式，使得耙爪既能够当单耙爪使用，又可以安装上副耙爪当双耙爪使用，进一步提高掘进机耙装生产效率。

5.对铲板的分析

铲板作为负责承接与铲取物料的重要装置，其对掘进机的整体装载性能起着至关重要的影响，也正因如此，为了能够更好的提高掘进机的适应性，满足不同用户的实际需求，在铲板的设计改进上，我们可以将铲板设计为既有中间棱线的铲板，又有平面的铲板。而铲板的前缘则可以根据实际物料铲取的要求设计为不同的前缘，并可以进行随意的更换。此外，为了能够与单、双耙爪结构相适应，在铲板的设计上也应该相应配合设计有主、副铲板，从而更好的适应转载要求，也使得在铲板的升降过程中不会出现落煤问题。

6.对行走机构履带的分析

履带是掘进机与地面之间直接进行接触的重要部分，也正因如此，履带对掘进机的机械附着性与行走质量起着至关重要的作用。所以，为了能够提高掘进机的适应性，满足更多用户对不同施工作业环境、实际情况的选用需求，在设计制造上，应该对掘进机工作场合的接地比压不同，将履带板设计成不同的宽度。同时，针对不同的施工现场条件要求与行走路面，将履带板的表面形状设计为不同的形式，如：单履刺、短履刺、平履刺、三履刺等。

7.对行走机构动力元件的分析

电动机与液压马达作为行走机构的两个重要动力元件，在干燥的环境下往往选用电动机进行驱动，而在潮湿或者淋水的环境下则采用马达进行驱动。因此，为了能够有效提高掘进机的机械适应性，在对掘进机行走机构动力元件进行设计改造中，我们可以设计为电动机与液压马达相互互换的模式，也就是说，用户无论出于潮湿或者干燥的环境下，都能够通过动力元件之间的替换进行正常作业。而这里需要注意的是，为了确保相互互换后的掘进机能够保持相同的行走速度，还应该相应的设计一个减速器，从而确保掘进机的行走速度不变。

这里需要注意的是，掘进机与一般的行走车辆不同，并不需要对掘进机的行走速度进行大范围的调整，只需要将关注的焦点放在掘进机在工作过程中推进速度以及在调整过程中的行走速度这两档之上就可以了。所以，对于采取液压驱动行走方式的掘进机，在快速行走的过程中，截稿头不钻人，只有将供给截割头钻进的液压油，提供给马达时，才可以进行快速行走，而这个系统在实际的液压系统设计中是十分容易实现的。

8结束语

可以说无论在新型掘进机的开发研制上，还是对现有掘进机的设计改造上，其根本目的都是为了使掘进机能够具备更大的实用价值。尤其是近些年来，随着国民经济建设的快速发展，掘进机被广泛应用于国民建设的各个领域之中，并发挥着至关重要的作用。所以，进一步提高掘进机的适应性，使得能够满足更多用户的不同需求早已成为当前掘进机设计研究的重点所在。因此，笔者也是基于这方面的考虑，结合个人多年实践工作经验，通过本文提出提高掘进机适应性的设计改进方案，以期为广大同行在今后的设计工作上提供有益的参考与借鉴。

参考文献

[1]李晓豁.提高掘进机适应性的设计与研究[J]黑龙江科技学院学报.2003（06）

[2]张鑫，李新平.掘进机截割头运动参数的优化设计[A].中国煤炭学会煤矿机电一体化专业委员会、中国电工技术学会煤矿电工专业委员会2004年学术年会论文集[C].2004

[3]李晓豁.基于模块化系列化的掘进机的设计[J]煤矿机电.2003（10）

[4]黄丙庆.盾构机刀盘设计参数的适应性研究[D]天津大学.2009（05）

[5]李晓豁，程东堂. 掘进机截割工况参数的研究[J].煤矿机械.1991（02）