一种纵轴掘锚机用滑移机构

巩孔正，卢团部，张 星，李 军

（西安煤矿机械有限公司，陕西 西安 710201）

引言

随着社会的发展，煤矿向智能、高效、安全方向发展，由于工作环境的限制，越来越多的人不喜欢煤矿那样艰苦的工作环境，煤矿也出现招工困难的问题。因此，越来越多的煤矿以及煤矿设备生产厂家都在寻找一种新的设备以达到安全、减人、高效的目的。一种智能、安全、高效的新型横轴式掘锚一体机首先在陕北地区得到应用，这种横轴式掘锚机可以实现矩形巷道断面的一次截割，在截割煤岩的同时对顶板和侧帮进行支护，实现掘锚同步作业[1]。这种设备的应用极大地减少了工作面的工人数量，减轻了工人的劳动力强度。机载临时支护的应用，极大地提高了工人的人身安全。

全国的煤矿分布，只有陕北地区的地质环境适合横轴式掘锚一体机，其他区域的煤矿由于地质条件的限制，高瓦斯、巷道压力大、巷道断面小，不适合使用横轴式掘锚机。

在煤矿巷道的掘进过程中，普通悬臂式掘进机虽然能适应大部分地质条件下的煤矿巷道，但是在安全、智能、高效、减人等方面，远远不及横轴式掘锚机。因此，一种纵轴式掘锚一体机诞生了，这种掘锚机就是在掘进机的基础上进行改进，增加了临时支护装置、机载钻锚装置和除尘装置。纵轴式掘锚一体机虽然不像横轴式掘锚机那样实现掘锚同步，但是它也极大地提高了工人工作环境的安全性、减轻了工人的劳动量，可以适应大部分的煤矿巷道掘进。

1 纵轴掘锚机工作原理

1.1 纵轴掘锚机的组成

纵轴掘锚机是在掘锚机的基础上进行改造升级而来，它的组成包括普通掘进机，机载钻锚装置、机载临时支护和除尘系统。这种掘锚机结构简单可靠、动作灵活，能适应所有地质条件下的煤矿巷道掘进。

1.2 工作原理

纵轴式掘锚机工作原理，首先在截割模式下，掘锚机截割一个断面，完成煤岩的截割。然后切换到支护模式，截割臂落地，临时支护升起来，保证工人工作环境安全，然后钻锚系统向前滑移，钻臂开始工作，完成截割断面的锚护工作。锚护工作完成后，钻臂收回到掘锚机上，临时支护收回，返回截割模式，完成一个工作循环。

1.3 钻锚系统的组成及工作原理

钻锚系统包括：安装底板、滑移底座、滑移齿条、钻机和悬臂等[2]。在工作时，首先滑移底座在油缸的作用下，整体向前滑移一定的行程，然后钻臂在驱动马达的作用下，在齿条上再次滑移一定的行程，保证钻机可以达到截割断面，最后钻机开始工作。

这种结构是现在市场上最常用的结构，虽然简单可靠，但是需要两个运动单元，推移油缸和液压马达。滑移底座需要整体往前移动，当移动到最大行程时，滑移底座前端悬空太多，而且滑移底座固定在底板卡槽的距离太短，再加上钻机整体在齿条上迁移，重心靠前，钻机在工作时，由于底座刚性不足，就会出现晃动的现象，影响正常工作。

2 新型滑移机构

2.1 滑移机构组成及工作原理

针对滑移底座悬空太多，刚性不足的问题，设计一种新型的倍增滑移机构，如图3 所示，这种机构利用滑轮组的原理，使用相同的推移油缸，新型滑移机构可以实现2 倍的滑移行程，这样滑移底座就能在底板上固定，保证了钻机工作时的稳定性[3]。

该行程倍增机构上左侧两个链条的一端分别连接到基座对应的两个孔处，另一端分别连接到轨道对应的两个孔处，即一个链条绕过前动滑轮连接了基座的动点和轨道的定点、另一个链条绕过后动滑轮连接了基座的动点和轨道的定点，两个链条由涨紧装置来实现涨紧，从而形成传动链的闭环（右侧链条布置同理），通过油缸活塞杆的伸出和缩回，可使得基座沿轨道前进和后退，利用动滑轮原理，实现基座工作位移的2 倍增程。前动滑轮和滚轮、后动滑轮和滚轮分别布置在同一轴线上，前后各两个滚轮分别安装在前动滑轮和后动滑轮的两外侧，其中前后滚轮布置安装在轨道内部精加工的内槽面上,油缸伸缩时通过前后滚轮在内槽面上的滚动，可保证运动的平稳，实现基座在轨道上滑移时，链条受力均匀、冲击小，提高了链条运行的平稳性。

3 结构优点

1）结构简单可靠，维护方便，传动能力更强。

2）缩短了链条长度，提高了链条使用寿命。

3）在空间受限或者较小空间下，可以实现大行程的移动。

4 结语

此次改进后的倍增滑移机构，如果空间足够，只需要一个运动单元就能实现足够的滑移行程，减少了马达的齿条滑移，节约了成本，提高了传动效率。轨道固定不动，钻机前后滑移，保证钻机在工作时具有足够的稳定性，提高了设备的性能。