鞏孔正，盧團(tuán)部，張 星，李 軍

（西安煤礦機(jī)械有限公司，陜西 西安 710201）

引言

隨著社會的發(fā)展，煤礦向智能、高效、安全方向發(fā)展，由于工作環(huán)境的限制，越來越多的人不喜歡煤礦那樣艱苦的工作環(huán)境，煤礦也出現(xiàn)招工困難的問題。因此，越來越多的煤礦以及煤礦設(shè)備生產(chǎn)廠家都在尋找一種新的設(shè)備以達(dá)到安全、減人、高效的目的。一種智能、安全、高效的新型橫軸式掘錨一體機(jī)首先在陜北地區(qū)得到應(yīng)用，這種橫軸式掘錨機(jī)可以實(shí)現(xiàn)矩形巷道斷面的一次截割，在截割煤巖的同時(shí)對頂板和側(cè)幫進(jìn)行支護(hù)，實(shí)現(xiàn)掘錨同步作業(yè)[1]。這種設(shè)備的應(yīng)用極大地減少了工作面的工人數(shù)量，減輕了工人的勞動力強(qiáng)度。機(jī)載臨時(shí)支護(hù)的應(yīng)用，極大地提高了工人的人身安全。

全國的煤礦分布，只有陜北地區(qū)的地質(zhì)環(huán)境適合橫軸式掘錨一體機(jī)，其他區(qū)域的煤礦由于地質(zhì)條件的限制，高瓦斯、巷道壓力大、巷道斷面小，不適合使用橫軸式掘錨機(jī)。

在煤礦巷道的掘進(jìn)過程中，普通懸臂式掘進(jìn)機(jī)雖然能適應(yīng)大部分地質(zhì)條件下的煤礦巷道，但是在安全、智能、高效、減人等方面，遠(yuǎn)遠(yuǎn)不及橫軸式掘錨機(jī)。因此，一種縱軸式掘錨一體機(jī)誕生了，這種掘錨機(jī)就是在掘進(jìn)機(jī)的基礎(chǔ)上進(jìn)行改進(jìn)，增加了臨時(shí)支護(hù)裝置、機(jī)載鉆錨裝置和除塵裝置?？v軸式掘錨一體機(jī)雖然不像橫軸式掘錨機(jī)那樣實(shí)現(xiàn)掘錨同步，但是它也極大地提高了工人工作環(huán)境的安全性、減輕了工人的勞動量，可以適應(yīng)大部分的煤礦巷道掘進(jìn)。

1 縱軸掘錨機(jī)工作原理

1.1 縱軸掘錨機(jī)的組成

縱軸掘錨機(jī)是在掘錨機(jī)的基礎(chǔ)上進(jìn)行改造升級而來，它的組成包括普通掘進(jìn)機(jī)，機(jī)載鉆錨裝置、機(jī)載臨時(shí)支護(hù)和除塵系統(tǒng)。這種掘錨機(jī)結(jié)構(gòu)簡單可靠、動作靈活，能適應(yīng)所有地質(zhì)條件下的煤礦巷道掘進(jìn)。

1.2 工作原理

縱軸式掘錨機(jī)工作原理，首先在截割模式下，掘錨機(jī)截割一個(gè)斷面，完成煤巖的截割。然后切換到支護(hù)模式，截割臂落地，臨時(shí)支護(hù)升起來，保證工人工作環(huán)境安全，然后鉆錨系統(tǒng)向前滑移，鉆臂開始工作，完成截割斷面的錨護(hù)工作。錨護(hù)工作完成后，鉆臂收回到掘錨機(jī)上，臨時(shí)支護(hù)收回，返回截割模式，完成一個(gè)工作循環(huán)。

1.3 鉆錨系統(tǒng)的組成及工作原理

鉆錨系統(tǒng)包括：安裝底板、滑移底座、滑移齒條、鉆機(jī)和懸臂等[2]。在工作時(shí)，首先滑移底座在油缸的作用下，整體向前滑移一定的行程，然后鉆臂在驅(qū)動馬達(dá)的作用下，在齒條上再次滑移一定的行程，保證鉆機(jī)可以達(dá)到截割斷面，最后鉆機(jī)開始工作。

這種結(jié)構(gòu)是現(xiàn)在市場上最常用的結(jié)構(gòu)，雖然簡單可靠，但是需要兩個(gè)運(yùn)動單元，推移油缸和液壓馬達(dá)?；频鬃枰w往前移動，當(dāng)移動到最大行程時(shí)，滑移底座前端懸空太多，而且滑移底座固定在底板卡槽的距離太短，再加上鉆機(jī)整體在齒條上遷移，重心靠前，鉆機(jī)在工作時(shí)，由于底座剛性不足，就會出現(xiàn)晃動的現(xiàn)象，影響正常工作。

2 新型滑移機(jī)構(gòu)

2.1 滑移機(jī)構(gòu)組成及工作原理

針對滑移底座懸空太多，剛性不足的問題，設(shè)計(jì)一種新型的倍增滑移機(jī)構(gòu)，如圖3 所示，這種機(jī)構(gòu)利用滑輪組的原理，使用相同的推移油缸，新型滑移機(jī)構(gòu)可以實(shí)現(xiàn)2 倍的滑移行程，這樣滑移底座就能在底板上固定，保證了鉆機(jī)工作時(shí)的穩(wěn)定性[3]。

該行程倍增機(jī)構(gòu)上左側(cè)兩個(gè)鏈條的一端分別連接到基座對應(yīng)的兩個(gè)孔處，另一端分別連接到軌道對應(yīng)的兩個(gè)孔處，即一個(gè)鏈條繞過前動滑輪連接了基座的動點(diǎn)和軌道的定點(diǎn)、另一個(gè)鏈條繞過后動滑輪連接了基座的動點(diǎn)和軌道的定點(diǎn)，兩個(gè)鏈條由漲緊裝置來實(shí)現(xiàn)漲緊，從而形成傳動鏈的閉環(huán)（右側(cè)鏈條布置同理），通過油缸活塞桿的伸出和縮回，可使得基座沿軌道前進(jìn)和后退，利用動滑輪原理，實(shí)現(xiàn)基座工作位移的2 倍增程。前動滑輪和滾輪、后動滑輪和滾輪分別布置在同一軸線上，前后各兩個(gè)滾輪分別安裝在前動滑輪和后動滑輪的兩外側(cè)，其中前后滾輪布置安裝在軌道內(nèi)部精加工的內(nèi)槽面上,油缸伸縮時(shí)通過前后滾輪在內(nèi)槽面上的滾動，可保證運(yùn)動的平穩(wěn)，實(shí)現(xiàn)基座在軌道上滑移時(shí)，鏈條受力均勻、沖擊小，提高了鏈條運(yùn)行的平穩(wěn)性。

3 結(jié)構(gòu)優(yōu)點(diǎn)

1）結(jié)構(gòu)簡單可靠，維護(hù)方便，傳動能力更強(qiáng)。

2）縮短了鏈條長度，提高了鏈條使用壽命。

3）在空間受限或者較小空間下，可以實(shí)現(xiàn)大行程的移動。

4 結(jié)語

此次改進(jìn)后的倍增滑移機(jī)構(gòu)，如果空間足夠，只需要一個(gè)運(yùn)動單元就能實(shí)現(xiàn)足夠的滑移行程，減少了馬達(dá)的齒條滑移，節(jié)約了成本，提高了傳動效率。軌道固定不動，鉆機(jī)前后滑移，保證鉆機(jī)在工作時(shí)具有足夠的穩(wěn)定性，提高了設(shè)備的性能。