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懸臂式掘進(jìn)機(jī)現(xiàn)狀淺析及其行走機(jī)構(gòu)改進(jìn)初探
陳叢飛 2010/4/16
（接上頁）計(jì)理念、設(shè)計(jì)手段相對(duì)落后，無論是研究院所還是制造廠，更多重視追求應(yīng)用技術(shù)，輕視基礎(chǔ)理論的研究。其次是產(chǎn)品制造工藝、檢測(cè)實(shí)驗(yàn)手段、加工設(shè)備相對(duì)落后。還有就是主要產(chǎn)品的核心技術(shù)并沒有完全掌握，我國(guó)掘進(jìn)機(jī)的開發(fā)主要是引進(jìn)、跟蹤仿制，缺少創(chuàng)新和自主的知識(shí)產(chǎn)權(quán)，如液壓閥的核心技術(shù)靠外國(guó)公司提供。最后是產(chǎn)品使用壽命、可靠性相對(duì)進(jìn)口產(chǎn)品較差，對(duì)產(chǎn)品的可靠性和工藝研究不夠。 [1]
我國(guó)重型掘進(jìn)機(jī)在巖巷掘進(jìn)試驗(yàn)中也獲得一定的成效，可在發(fā)展過程中與其它國(guó)家還有一定距離，比較集中的體現(xiàn)在設(shè)備的能力、可靠性和智能化方面。國(guó)外設(shè)備在使用中，機(jī)器穩(wěn)定性好，故障點(diǎn)少，遙控技術(shù)給操作帶來了方便，各顯示功能也較齊全，并在巖巷掘進(jìn)技術(shù)方面已進(jìn)入了高可靠性和產(chǎn)業(yè)化階段，均將成熟的產(chǎn)品較多地用于煤巖硬度f≤10的巷道、隧道掘進(jìn)。我國(guó)研制的重型掘進(jìn)機(jī)較多地吸收了國(guó)外產(chǎn)品的技術(shù)，總體設(shè)計(jì)水平有很大提高，主要表現(xiàn)為結(jié)構(gòu)緊湊、造型簡(jiǎn)潔、重心降低，元件性能及質(zhì)量有較大幅度提高，安全保護(hù)更為完善，從性價(jià)比上看，遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于國(guó)外同類產(chǎn)品，代表了中國(guó)重型掘進(jìn)機(jī)最新技術(shù)水平。但與國(guó)外新型掘進(jìn)機(jī)相比，除總體性能參數(shù)偏低外，應(yīng)用范圍較窄，在基礎(chǔ)研究方面也比較薄弱，沒有完整的設(shè)計(jì)理論依據(jù)，計(jì)算機(jī)動(dòng)態(tài)仿真等方面還處于起步階段，整機(jī)遙控技術(shù)、推進(jìn)方向監(jiān)控、切割電機(jī)功率自動(dòng)調(diào)節(jié)、截割路徑循環(huán)程控、切割斷面輪廓尺寸監(jiān)控及工況檢測(cè)和故障診斷等技術(shù)還有待進(jìn)一步提高。[3]
我國(guó)懸臂式掘掘進(jìn)機(jī)向重型化方向發(fā)展；矮、窄機(jī)身中型掘進(jìn)機(jī)；輔助功能多的機(jī)型、主輔機(jī)一體化；通過綜合、成套技術(shù)提供整體解決方案；向系列化、標(biāo)準(zhǔn)化、模塊化方向發(fā)展；除了以上提及的幾個(gè)方面以外，還有一些特殊的要求。另外，還有一些融入了人性化和工業(yè)造型化的設(shè)計(jì)，使掘進(jìn)機(jī)操作、維護(hù)更加方便簡(jiǎn)捷。[1]
3. 懸臂式掘進(jìn)機(jī)行走機(jī)構(gòu)改進(jìn)初探
由當(dāng)今掘進(jìn)機(jī)的發(fā)展現(xiàn)狀可知，產(chǎn)品的推出先于標(biāo)準(zhǔn)的制定，包括硬巖掘進(jìn)機(jī)的一系列的掘進(jìn)機(jī)相關(guān)發(fā)明均為標(biāo)準(zhǔn)之外的設(shè)計(jì)。特重型以下的掘進(jìn)機(jī)應(yīng)用范圍較廣，且特重型掘進(jìn)機(jī)是發(fā)展趨勢(shì)。2009年國(guó)家行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的更新仍跟不上新型掘進(jìn)機(jī)的設(shè)計(jì)需求。行走機(jī)構(gòu)智能化、全自動(dòng)掘進(jìn)機(jī)等技術(shù)，我國(guó)已學(xué)得或首創(chuàng)。相應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)只是起到參考借鑒作用，并未強(qiáng)制，尤其不斷研發(fā)的已知標(biāo)準(zhǔn)數(shù)值外的新產(chǎn)品。隨著懸臂式掘進(jìn)機(jī)噸位的不斷加大，行走機(jī)構(gòu)的不斷放大，在巷道尺寸要求下，使得行走機(jī)構(gòu)加大是有限度的。在掘進(jìn)機(jī)早已開始質(zhì)的飛躍，不再單純放大，隨著窄機(jī)身掘進(jìn)機(jī)[10]等一系列的發(fā)明，行走機(jī)構(gòu)也已不可以不斷的放大，應(yīng)有新的設(shè)計(jì)。除了采用液壓步行式，多段式履帶可以考慮。
目前，煤礦掘進(jìn)機(jī)的行走部分使用液壓馬達(dá)推動(dòng)履帶進(jìn)行整機(jī)的移動(dòng)，行走和轉(zhuǎn)向，這種行走裝置有幾點(diǎn)不足：第一是因履帶運(yùn)行必須循環(huán)，故其高度不能降至很低，顧及對(duì)地板壓強(qiáng)的因素，其長(zhǎng)度、寬度不能很小，所以液壓馬達(dá)、履帶及其傳動(dòng)減速裝置占據(jù)整機(jī)空間的比例較大，使整機(jī)體積龐大且壓縮了裝煤溜的過煤面積，不利于提高裝煤效率，第二是液壓馬達(dá)結(jié)構(gòu)精密復(fù)雜，對(duì)油液污染敏感，造價(jià)較高，現(xiàn)有掘進(jìn)機(jī)體積和造價(jià)在很大程度上受其行走裝置的制約，第三是履帶式行走裝置結(jié)構(gòu)笨重復(fù)雜，安裝在整機(jī)的下方，不便于拆檢、維修。[11]
當(dāng)今坦克注重機(jī)動(dòng)性，多履帶幾被淘汰，而掘進(jìn)機(jī)無地形問題，幾乎不用考慮四履帶因路況變形扭轉(zhuǎn)問題，無速度及機(jī)動(dòng)性、靈活性方面的要求。設(shè)計(jì)多段式履帶行走機(jī)構(gòu)的懸臂式掘進(jìn)機(jī)，在解決承重問題的同時(shí)，加長(zhǎng)了車身，提高穩(wěn)定性，適應(yīng)窄小巷道。新型特重型懸臂式掘進(jìn)機(jī)車長(zhǎng)十幾米超過全長(zhǎng)9.72米的全世界最長(zhǎng)的坦克T-35，車重超過100噸，將趕上“鼠式”重型坦克的188噸。采用貫通式履帶，單條履帶的重量很可觀，極大的增加了車重，同時(shí)履帶的張緊力也非常大，這樣行駛時(shí)帶節(jié)之間連接軸的剪切應(yīng)力將十分大，加速時(shí)受力很大，對(duì)應(yīng)車重，履帶加寬，車身加寬。很多數(shù)千噸的工程機(jī)械采用履帶式設(shè)計(jì)，它們履帶寬度極寬，也極厚重，車速很緩慢。履帶式車輛的轉(zhuǎn)向靠差速完成，轉(zhuǎn)彎半徑與兩條履帶之間的橫向距離以及履帶本身的寬度成正比，那么無限制的縮小橫向距離和帶寬而增加接地帶長(zhǎng)顯然不行。轉(zhuǎn)彎半徑稍小一些地面對(duì)其產(chǎn)生的橫向阻力很大。為了應(yīng)對(duì)這個(gè)問題，多段式履帶概念設(shè)計(jì)應(yīng)運(yùn)而生，但是如果采用多段式的履帶設(shè)計(jì)，結(jié)構(gòu)將極其復(fù)雜，也為控制帶來諸多困難，實(shí)用性大大降低。四履帶橫列布局，控制設(shè)計(jì)很難，在低速行走的工程機(jī)械中，可采用控制更難的縱列式多履帶設(shè)計(jì)。尤其在礦山懸臂式掘進(jìn)機(jī)受巷道截面積的約束，還期望不斷加大功率、檢修快速等，多段式履帶行走機(jī)構(gòu)減小了部件的重量，分段檢修，便于支撐拆檢。在懸臂式掘進(jìn)機(jī)進(jìn)一步大型化的需求下，多段式履帶行走機(jī)構(gòu)是可以探討的。
4. 結(jié)論
本文淺析了懸臂式掘（未完，下一頁）
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