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摘要：針對(duì)我國(guó)煤巷傳統(tǒng)錨桿鉆機(jī)存在結(jié)構(gòu)不對(duì)稱、受力不均衡、故障率高的問題，設(shè)計(jì)研發(fā)出一套結(jié)構(gòu)合理、維護(hù)方便、可靠性高的對(duì)稱布置錨桿鉆機(jī)。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(dòng)機(jī)構(gòu)和潤(rùn)滑方式上的設(shè)計(jì)特點(diǎn)。實(shí)踐結(jié)果表明，該鉆機(jī)可靠性高，提高了錨桿支護(hù)的效率，能夠滿足煤礦的生產(chǎn)要求。

關(guān)鍵詞：錨桿鉆機(jī)；對(duì)稱布置；導(dǎo)向方式；潤(rùn)滑方式

錨桿支護(hù)作為一種經(jīng)濟(jì)、快速、安全的巷道支護(hù)方式，代表了煤礦巷道支護(hù)技術(shù)的發(fā)展方向［1］。錨桿鉆機(jī)是錨桿支護(hù)作業(yè)中專門用于實(shí)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(hù)裝備中的核心功能模塊，其性能優(yōu)劣直接影響整機(jī)的性能。傳統(tǒng)錨桿鉆機(jī)采用非對(duì)稱結(jié)構(gòu)型式，在應(yīng)用中產(chǎn)生多種故障，主要有：①長(zhǎng)進(jìn)給油缸、短進(jìn)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(jìn)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(jī)的偏載結(jié)構(gòu)存在弊端，可靠性低，有必要對(duì)錨桿鉆機(jī)的結(jié)構(gòu)進(jìn)一步改進(jìn)，研制一種對(duì)稱結(jié)構(gòu)布置的對(duì)稱布置錨桿鉆機(jī)。

1對(duì)稱布置錨桿鉆機(jī)的結(jié)構(gòu)與技術(shù)參數(shù)

1.1結(jié)構(gòu)組成錨桿鉆機(jī)的總體結(jié)構(gòu)，本文所介紹的對(duì)稱布置錨桿鉆機(jī)主要由支撐柱組件、框架、滑架、鏈傳動(dòng)機(jī)構(gòu)、進(jìn)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(jī)構(gòu)組成，其功能是在進(jìn)行錨桿支護(hù)作業(yè)時(shí)，支撐柱油缸產(chǎn)生驅(qū)動(dòng)力，將夾釬機(jī)構(gòu)頂起直至壓緊煤巷頂板，使整個(gè)鉆機(jī)處于穩(wěn)定狀態(tài)，減小鉆機(jī)振動(dòng)，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(jī)構(gòu)，為支撐柱的升降提供運(yùn)行軌道；夾釬機(jī)構(gòu)上安裝有觸頭，當(dāng)鉆箱進(jìn)給到極限高度時(shí)，鉆箱上的機(jī)械式換向閥與觸頭碰撞，鉆箱停止進(jìn)給并自然下落。

1.12滑架滑架由潤(rùn)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(dòng)的功能和作用。內(nèi)燕尾形結(jié)構(gòu)內(nèi)設(shè)有自潤(rùn)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(jī)構(gòu)。

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

1.14進(jìn)給油缸進(jìn)給油缸由兩側(cè)對(duì)稱布置的長(zhǎng)進(jìn)給油缸和位于中間位置的短進(jìn)給油缸組成，兩長(zhǎng)進(jìn)給油缸進(jìn)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(zhǎng)進(jìn)給油缸可實(shí)現(xiàn)滑架（帶動(dòng)導(dǎo)向連接板、鉆箱總成）的升降，此為鉆機(jī)的一級(jí)進(jìn)給；短進(jìn)給油缸通過倍增機(jī)構(gòu)的鏈傳動(dòng)機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)鉆箱的進(jìn)給，此為鉆機(jī)的二級(jí)進(jìn)給。長(zhǎng)短進(jìn)給油缸的兩次進(jìn)給完成鉆箱預(yù)定工作行程的實(shí)現(xiàn)。

1.2技術(shù)參數(shù)對(duì)稱布置錨桿鉆機(jī)的主要技術(shù)參數(shù)。

2對(duì)稱布置錨桿鉆機(jī)的設(shè)計(jì)特點(diǎn)

1）在總體布置上，長(zhǎng)進(jìn)給油缸對(duì)稱布置在滑架兩側(cè)，短進(jìn)給油缸布置在滑架內(nèi)部中間部位，且短進(jìn)給油缸鏈傳動(dòng)機(jī)構(gòu)雙鏈對(duì)稱布置，這種對(duì)稱布置的方式，使得結(jié)構(gòu)受力合理，保證了整機(jī)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(jī)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(hù)的需要。3）導(dǎo)向機(jī)構(gòu)具有防松調(diào)節(jié)功能和自動(dòng)補(bǔ)償功能，當(dāng)耐磨板磨損導(dǎo)致間隙變大后，彈簧自動(dòng)伸長(zhǎng)把耐磨板壓住；磨損量太大時(shí)，可以調(diào)整彈簧預(yù)緊力。4）在潤(rùn)滑方式上，對(duì)稱布置錨桿鉆機(jī)采用了3種潤(rùn)滑方式：潤(rùn)滑材料自潤(rùn)滑、潤(rùn)滑脂潤(rùn)滑、間歇式自動(dòng)潤(rùn)滑，保證了整機(jī)的潤(rùn)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(rùn)滑材料，這種潤(rùn)滑材料中含有適量的石墨，能夠保證良好的潤(rùn)滑性能；②各相對(duì)運(yùn)動(dòng)的零件設(shè)計(jì)有潤(rùn)滑脂通道，并安裝有潤(rùn)滑油杯，為便于維護(hù)，可將潤(rùn)滑油杯通過油管外置；③為便于給滑架軌道面和鏈傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的鏈條提供周期性潤(rùn)滑，減輕人工維護(hù)的勞動(dòng)強(qiáng)度，該鉆機(jī)設(shè)計(jì)了間歇式自動(dòng)潤(rùn)滑，其工作原理如圖3所示。鉆箱在進(jìn)給油缸的驅(qū)動(dòng)下以一定的速度運(yùn)行到頂端，機(jī)械式換向閥（鉆箱）與觸頭碰撞后產(chǎn)生瞬時(shí)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(rùn)滑作用；壓力降低后，方向閥的T口與A1口相通，潤(rùn)滑油停止噴射。所有的噴油孔均布置在潤(rùn)滑頂板上，其中4個(gè)噴油孔為滑架的4個(gè)燕尾平移副潤(rùn)滑，2個(gè)噴油孔為2對(duì)鏈條潤(rùn)滑。每個(gè)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(jìn)給運(yùn)動(dòng)是往復(fù)循環(huán)式，并且噴油動(dòng)作自動(dòng)完成，所以稱這種潤(rùn)滑方式為間歇式自動(dòng)潤(rùn)滑。

3對(duì)稱布置錨桿鉆機(jī)的應(yīng)用

對(duì)稱布置錨桿鉆機(jī)在神東礦區(qū)烏蘭木倫礦進(jìn)行工業(yè)性試驗(yàn)，共支護(hù)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(yàn)期間，進(jìn)給平穩(wěn)，維護(hù)簡(jiǎn)便，故障率低，提高了錨桿支護(hù)的效率。對(duì)稱布置錨桿鉆機(jī)在神東礦區(qū)大柳塔礦世界首套高效快速掘進(jìn)系統(tǒng)工業(yè)性試驗(yàn)中，運(yùn)行10個(gè)月，支護(hù)錨桿11􀆰95萬(wàn)根，鉆機(jī)維護(hù)量小，可靠性高，實(shí)現(xiàn)了掘錨平行作業(yè)，配合掘錨機(jī)創(chuàng)造了當(dāng)時(shí)的煤巷大斷面單巷掘進(jìn)的世界紀(jì)錄［5－10］。截止目前，該對(duì)稱布置錨桿鉆機(jī)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(jī)組，JM340型掘錨綜合機(jī)組，完全替代進(jìn)口產(chǎn)品。高可靠性對(duì)稱布置鉆架的研制對(duì)于提高我國(guó)錨桿支護(hù)裝備的技術(shù)水平、增強(qiáng)國(guó)產(chǎn)煤機(jī)裝備的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力具有重要意義。

4結(jié)語(yǔ)

對(duì)稱布置錨桿鉆機(jī)的成功研制解決了傳統(tǒng)錨桿鉆機(jī)受力不均衡、故障率高的問題，提高了錨桿鉆機(jī)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(jìn)機(jī)、連采機(jī)、錨桿機(jī)、破碎機(jī)等機(jī)載設(shè)備上，實(shí)現(xiàn)高效的錨桿支護(hù)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(jī)的自動(dòng)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(guó)煤炭科工集團(tuán)太原研究院有限公司，2山西天地煤機(jī)煤機(jī)裝備有限公司