礦用對稱布置液壓錨桿鉆機的研制范文

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摘要：針對我國煤巷傳統(tǒng)錨桿鉆機存在結(jié)構(gòu)不對稱、受力不均衡、故障率高的問題，設(shè)計研發(fā)出一套結(jié)構(gòu)合理、維護方便、可靠性高的對稱布置錨桿鉆機。介紹了它的結(jié)構(gòu)組成、功能和技術(shù)參數(shù)，闡述了它在總體布置、導(dǎo)向方式、鏈傳動機構(gòu)和潤滑方式上的設(shè)計特點。實踐結(jié)果表明，該鉆機可靠性高，提高了錨桿支護的效率，能夠滿足煤礦的生產(chǎn)要求。

關(guān)鍵詞：錨桿鉆機；對稱布置；導(dǎo)向方式；潤滑方式

錨桿支護作為一種經(jīng)濟、快速、安全的巷道支護方式，代表了煤礦巷道支護技術(shù)的發(fā)展方向［1］。錨桿鉆機是錨桿支護作業(yè)中專門用于實現(xiàn)鉆鑿錨桿孔、錨桿安裝并緊固錨桿的工作裝置［2］，是錨桿支護裝備中的核心功能模塊，其性能優(yōu)劣直接影響整機的性能。傳統(tǒng)錨桿鉆機采用非對稱結(jié)構(gòu)型式，在應(yīng)用中產(chǎn)生多種故障，主要有：①長進給油缸、短進給油缸因受力偏載產(chǎn)生油缸密封、導(dǎo)向套磨損現(xiàn)象，活塞桿變形甚至斷裂，油缸漏油、竄液等；②耐磨條磨損不均勻；③短進給油缸連接銷、撐桿損壞；④滑架內(nèi)側(cè)與鏈條產(chǎn)生磨損，最終導(dǎo)致鏈條斷裂。因此，傳統(tǒng)錨桿鉆機的偏載結(jié)構(gòu)存在弊端，可靠性低，有必要對錨桿鉆機的結(jié)構(gòu)進一步改進，研制一種對稱結(jié)構(gòu)布置的對稱布置錨桿鉆機。

1對稱布置錨桿鉆機的結(jié)構(gòu)與技術(shù)參數(shù)

1.1結(jié)構(gòu)組成錨桿鉆機的總體結(jié)構(gòu)，本文所介紹的對稱布置錨桿鉆機主要由支撐柱組件、框架、滑架、鏈傳動機構(gòu)、進給油缸、導(dǎo)向連接板、鉆箱總成組成。

1.11支撐柱組件支撐柱組件主要由支撐柱油缸、套筒和夾釬機構(gòu)組成，其功能是在進行錨桿支護作業(yè)時，支撐柱油缸產(chǎn)生驅(qū)動力，將夾釬機構(gòu)頂起直至壓緊煤巷頂板，使整個鉆機處于穩(wěn)定狀態(tài)，減小鉆機振動，便于后續(xù)鉆孔作業(yè)；框架背面上部設(shè)有可調(diào)節(jié)的燕尾機構(gòu)，為支撐柱的升降提供運行軌道；夾釬機構(gòu)上安裝有觸頭，當(dāng)鉆箱進給到極限高度時，鉆箱上的機械式換向閥與觸頭碰撞，鉆箱停止進給并自然下落。

1.12滑架滑架由潤滑頂板、滑軌架組成，滑架后端為外燕尾形、與內(nèi)燕尾形的前導(dǎo)向壓板組成導(dǎo)向平移副，滿足滑架上下滑動的功能和作用。內(nèi)燕尾形結(jié)構(gòu)內(nèi)設(shè)有自潤滑材料耐磨板，內(nèi)燕尾形結(jié)構(gòu)上設(shè)有將耐磨板和外燕尾形狀構(gòu)件壓在一起并可調(diào)節(jié)間隙的防松機構(gòu)。

1.13鏈傳動機構(gòu)鏈傳動機構(gòu)的2對鏈條對稱布置于短進給油缸的兩側(cè)，鏈條的兩端分別與鏈條調(diào)節(jié)機構(gòu)和導(dǎo)向連接板相連接。導(dǎo)向連接板上設(shè)計有鏈條松緊調(diào)節(jié)機構(gòu)，實現(xiàn)鏈條在一定范圍內(nèi)的張緊功能。整個鏈傳動機構(gòu)具有鉆箱進給行程的倍增功能，實現(xiàn)了有限空間內(nèi)的鉆箱工作行程倍增［3］。

1.14進給油缸進給油缸由兩側(cè)對稱布置的長進給油缸和位于中間位置的短進給油缸組成，兩長進給油缸進油口通過框架內(nèi)置的油道相通，保證油缸伸縮的同步性。長進給油缸可實現(xiàn)滑架（帶動導(dǎo)向連接板、鉆箱總成）的升降，此為鉆機的一級進給；短進給油缸通過倍增機構(gòu)的鏈傳動機構(gòu)實現(xiàn)鉆箱的進給，此為鉆機的二級進給。長短進給油缸的兩次進給完成鉆箱預(yù)定工作行程的實現(xiàn)。

1.2技術(shù)參數(shù)對稱布置錨桿鉆機的主要技術(shù)參數(shù)。

2對稱布置錨桿鉆機的設(shè)計特點

1）在總體布置上，長進給油缸對稱布置在滑架兩側(cè)，短進給油缸布置在滑架內(nèi)部中間部位，且短進給油缸鏈傳動機構(gòu)雙鏈對稱布置，這種對稱布置的方式，使得結(jié)構(gòu)受力合理，保證了整機不易發(fā)生偏載，避免了因結(jié)構(gòu)偏載引起的各種故障。2）在導(dǎo)向方式上，采用燕尾槽導(dǎo)向方式，即套筒與后導(dǎo)向壓板、滑架與前導(dǎo)向壓板、滑架與導(dǎo)向連接板間采用燕尾槽形導(dǎo)軌機構(gòu)，這種導(dǎo)向方式剛度大、穩(wěn)定性好，尤其能夠滿足井下側(cè)幫支護的需要。3）導(dǎo)向機構(gòu)具有防松調(diào)節(jié)功能和自動補償功能，當(dāng)耐磨板磨損導(dǎo)致間隙變大后，彈簧自動伸長把耐磨板壓住；磨損量太大時，可以調(diào)整彈簧預(yù)緊力。4）在潤滑方式上，對稱布置錨桿鉆機采用了3種潤滑方式：潤滑材料自潤滑、潤滑脂潤滑、間歇式自動潤滑，保證了整機的潤滑效果［4］。①支撐柱升降軌道處的耐磨板、燕尾導(dǎo)向處的耐磨板均選用潤滑材料，這種潤滑材料中含有適量的石墨，能夠保證良好的潤滑性能；②各相對運動的零件設(shè)計有潤滑脂通道，并安裝有潤滑油杯，為便于維護，可將潤滑油杯通過油管外置；③為便于給滑架軌道面和鏈傳動機構(gòu)的鏈條提供周期性潤滑，減輕人工維護的勞動強度，該鉆機設(shè)計了間歇式自動潤滑，其工作原理如圖3所示。鉆箱在進給油缸的驅(qū)動下以一定的速度運行到頂端，機械式換向閥（鉆箱）與觸頭碰撞后產(chǎn)生瞬時壓力脈沖，使?jié)櫥敯迳戏较蜷y的P口與A1口相通，于是一定量的液壓油從噴油孔噴出，產(chǎn)生潤滑作用；壓力降低后，方向閥的T口與A1口相通，潤滑油停止噴射。所有的噴油孔均布置在潤滑頂板上，其中4個噴油孔為滑架的4個燕尾平移副潤滑，2個噴油孔為2對鏈條潤滑。每個噴油孔內(nèi)安裝有孔徑0􀆰4mm的節(jié)流堵，用于限制液壓油的噴出量。由于鉆箱的進給運動是往復(fù)循環(huán)式，并且噴油動作自動完成，所以稱這種潤滑方式為間歇式自動潤滑。

3對稱布置錨桿鉆機的應(yīng)用

對稱布置錨桿鉆機在神東礦區(qū)烏蘭木倫礦進行工業(yè)性試驗，共支護錨桿4233排，21165根，日最高記錄310根（62排），班最高記錄155根（31排），工業(yè)性試驗期間，進給平穩(wěn)，維護簡便，故障率低，提高了錨桿支護的效率。對稱布置錨桿鉆機在神東礦區(qū)大柳塔礦世界首套高效快速掘進系統(tǒng)工業(yè)性試驗中，運行10個月，支護錨桿11􀆰95萬根，鉆機維護量小，可靠性高，實現(xiàn)了掘錨平行作業(yè)，配合掘錨機創(chuàng)造了當(dāng)時的煤巷大斷面單巷掘進的世界紀錄［5－10］。截止目前，該對稱布置錨桿鉆機已應(yīng)用于CMM2－25、CMM4－20、CMM4－25、CMM5－25、CMM6－20、CMM8－25、CMM10－30型錨桿鉆車，MZHB2－1200－20、MZHB5－1200－25型錨桿轉(zhuǎn)載機組，JM340型掘錨綜合機組，完全替代進口產(chǎn)品。高可靠性對稱布置鉆架的研制對于提高我國錨桿支護裝備的技術(shù)水平、增強國產(chǎn)煤機裝備的市場競爭力具有重要意義。

4結(jié)語

對稱布置錨桿鉆機的成功研制解決了傳統(tǒng)錨桿鉆機受力不均衡、故障率高的問題，提高了錨桿鉆機的可靠性，大大提高了錨鉆效率，具有更好的適應(yīng)性，并且可以集成于掘進機、連采機、錨桿機、破碎機等機載設(shè)備上，實現(xiàn)高效的錨桿支護作業(yè)，有效緩解了掘、支失衡的矛盾，也為下一步開展錨桿鉆機的自動化、智能化研究打下了技術(shù)基礎(chǔ)。

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作者：張東寶1，2；王靜1，2 單位：1中國煤炭科工集團太原研究院有限公司，2山西天地煤機煤機裝備有限公司