新型悬臂式掘进机从动轮装置的设计

□ 李忠豹 □ 左 夺

三一重型装备有限公司 沈阳 110027

1 悬臂式掘进机及从动轮装置概述

悬臂式掘进机是集截割、装运、行走为一体的隧道掘进设备,凭借价格低、效率高、井下作业灵活等优点,越来越多地应用于矿产开采和工程建设。悬臂式掘进机主要由截割机构、装运机构、行走机构、液压系统、电气系统、除尘喷雾系统等组成,其中装运机构由铲板部和第一运输机构成。铲板部的星轮装置将截割下落的物料装入第一运输机,再由第一运输机的刮板链将物料转运至掘进机后方[1-4]。

从动轮装置是铲板部的重要组成部分,与第一运输机中的链轮驱动装置配合,使刮板链循环运动,进而实现输送物料的功能[5]。常规从动轮装置主要由支撑轴承、从动轮轴、从动轮、密封元件、密封座等组成,结构如图1所示。

图1 常规从动轮装置结构

2 存在的问题

悬臂式掘进机采用常规从动轮装置结构,第一运输机能够满足多数矿产开采及隧道施工的要求,但是近年来悬臂式掘进机应用范围越来越广,在施工过程中常会遇到特殊问题[6]。如在泥岩工况下,地质本身含水量高,悬臂式掘进机工作时用水降尘、降温,泥岩遇水会出现软化、泥化现象,泥化物在第一运输机中容易粘在溜槽底部[7-8]。如长时间不清理溜槽内的泥化物,受冲击载荷影响,将会引起运输链松动,产生卡链、跳链等问题,迫使悬臂式掘进机停止工作,需要及时进行维护,严重影响掘进效率,给施工方带来巨大的经济损失[9-11]。

3 新型悬臂式掘进机从动轮装置

为了解决悬臂式掘进机在泥岩工况下的卡链、跳链问题,笔者公司设计了一款新型悬臂式掘进机从动轮装置,配合加长刮板,在很大程度上提高了泥岩工况下的掘进效率。如图2所示,传统的短刮板与从动轮装置配合使用,在第一运输机溜槽内与槽壁有间隙,并且整个刮板在压链板外,泥化物容易堆积在溜槽内部两侧运不出去,从而造成卡链、跳链问题。与新型从动轮装置配合使用的加长刮板在第一运输机溜槽内与槽壁无间隙,并且整个刮板在压链板之下,如图3所示。加长刮板可以有效清除溜槽内部两侧堆积的物料,减少物料粘结,避免产生卡链、跳链现象,进而提高物料的运输效率。

图2 短刮板在溜槽内位置

图3 加长刮板在溜槽内位置

常规从动轮装置中,从动轮为焊接结构,两端有凸起,凸起处有沟槽,方便与短刮板配合使用,如图4所示。新型从动轮装置的从动轮为光滑筒形,结构简单,更适合与加长刮板配合使用,可以保证刮板链顺畅绕过从动轮装置进行物料运输,如图5所示。新型从动轮装置的从动轮相比常规从动轮装置的从动轮,中部直径更大,与刮板接触部位的厚度也更大,在很大程度上延长了从动轮的使用寿命。

图4 常规从动轮装置与短刮板配合

图5 新型从动轮装置与加长刮板配合

新型从动轮装置内部结构如图6所示。常规从动轮装置内部两端各有一个支撑轴承,两端由浮动密封和O形圈组合进行密封。新型从动轮装置内部两端各有两个支撑轴承,在长时间承受较大压力时不易损坏,整体使用寿命更长。新型从动轮装置两端采用骨架油封,装配简单,易更换。新型从动轮装置的从动轮轴与内部元件配合安装,形式也与常规从动轮装置的从动轮轴不同。

图6 新型从动轮装置内部结构

常规从动轮装置内部注满工业润滑油进行润滑,密封性要求比较高。新型从动轮装置内部注满锂基脂进行润滑,润滑效果更为持久,可以延长润滑周期。

应用新型从动轮装置,不仅有效解决了泥岩工况下的物料运输问题,而且提高了掘进效率,同时还适用于其它工况。

4 结束语

新型悬臂式掘进机从动轮装置与加长刮板配合使用,有效解决了泥岩工况下第一运输机的卡链、跳链等问题,提高了掘进效率。需要注意的是,新型从动轮装置与常规从动轮装置没有绝对优劣之分,应根据不同工况选择使用,最终目的是提高悬臂式掘进机的工作效率,使悬臂式掘进机更好地适用于各种复杂工况。