采煤机行走箱优化设计与应用

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摘要：针对采煤机行走箱井下使用中存在的一些问题，如行走轮与销排啮合阻力较大、行走轮轴与壳体配合松动和跟转、行走轮轴井下拆卸困难与设计不合理、行走轮注油困难等，分别提出相应的改进措施：增设大空间滴油润滑装置、在壳体间增加耐磨套、设计新型支撑套结构和选用自润滑轴承，有效地解决了上述问题，现场应用效果良好。

关键词：采煤机；行走箱；优化设计

0引言

采煤机行走箱是采煤机牵引系统的动力输出执行机构。因内部齿轮传动系统为开式传动，加上行走轮与销排的非共轭啮合，在煤渣污染和振动的恶劣工况下，行走箱的可靠度相对整机其他大部件较低，且受空间制约，在井下更换易损件如导向滑靴、行走轮时非常困难。本文主要针对大采高采煤行走箱在实际应用中出现的问题，提出一系列优化设计。

1采煤机行走箱技术现状

行走箱主要由壳体、驱动轮组件、行走轮组件及导向滑靴组成。采煤机牵引部通过花键轴将动力传递到行走箱驱动轮，大采高采煤机行走箱通常为一级变速齿轮传动，驱动轮与行走轮组件中的大齿轮啮合，将转矩传递到行走轮，行走轮与销排啮合驱动采煤机行走。行走箱外形及内部结构如图1所示。目前，行走箱在使用过程中主要存在以下几个问题：①在新工作面运行初期，由于缺少煤粉润滑，行走轮与销排、导向滑靴与销排之间摩擦阻力较大，运行时噪声较大，牵引电机时常过载；②壳体材料较软，方轴与壳体配合间隙随着交变应力长时间作用逐渐增大，发生松动甚至跟转故障；③井下行走轮轴拆卸非常困难；④受电缆槽的影响，行走轮组件轴承注油困难。

2采煤机行走箱改进设计

针对行走箱的常见问题，分别从以下几方面进行改进优化设计。（1）滴油润滑装置在行走箱壳体顶部开槽，设置滴油润滑装置。该装置上盖板设计1个内六角螺塞作为加油口，下端设计2个滴油口，在垂直方向上与驱动轮与行走轮齿宽中心对应，以达到最佳润滑状态。滴油润滑装置如图2所示。滴油口由中心钻孔螺栓和毛毡组成，油箱中注入工业齿轮润滑油，润滑油浸润毛毡后经由螺栓孔滴下，左侧滴油口润滑驱动轮，右侧滴油口润滑行走轮。两滴油口螺栓用防松钢丝栓紧，防止螺栓受振动脱出掉落。实践表明，在新工作面采煤机齿轨与销排啮合初期，加入滴油润滑装置后，啮合噪声和牵引阻力明显减小。（2）增加耐磨套行走轮组件中心轴在工作中受轴向和径向作用力，因此在与行走箱壳体配合端设计为方形定位防止跟转，但行走箱壳体材质相对较软，实际生产中出现过方轴转动、壳体配合部位塑性变形、间隙增大失效。在行走轮中心轴与壳体配合段加入42CrMo材质钢套，提高壳体局部强度，可以有效地防止轴孔受力蠕变而导致中心轴发生转动失效。改进前后结构对比如图3所示。（3）新型支撑套结构行走轮组件通过销轴两端支撑行走箱壳体，煤壁侧结构通常采用一个支撑钢套，原结构中钢套与壳体配合长度较深，轴端受力挤压钢套后与壳体粘结，在井下有限空间中常难以拔出，进而导致行走轮轴无法退出，只能整体更换行走箱，增大井下检修人员劳动强度。特殊情形下，更换上来的旧行走箱送到机修厂也只能依靠顶丝抽拔支撑钢套，而无法将专业设备压力有效作用到行走轮轴上，最后只能采取切割破坏性手段割裂支撑套取出行走轮轴。新结构中将该套一分为二，煤壁侧端盖与壳体配合深度较浅，上面增加大顶丝并用螺堵封住以防止煤渣进入堵塞。同时，将另一侧钢套设计为从行走箱内侧装配，端盖拆下后即可从煤壁侧轴端用专用工具顶出行走轮轴。若出现特殊情况仍难以抽出行走轮轴，整体更换行走箱至机修厂后，压力机可将输出轴直接作用在行走轮轴端，压出行走轮轴。支撑套改进前后对比如图4所示。（4）选用自润滑轴承行走轮组件轴承一般选用调心滚子轴承，在采煤机日检、周检中需要通过行走箱壳体上设置的油杯加注锂基润滑脂。但油杯位置比电缆槽高度低很多，且行走箱与电缆槽间距离较窄，加注黄油时需采用延长管进行操作，较为困难。油杯位置示意图如图5所示。选用SKF两侧带密封圈的密封轴承（2CS5/VT143），内部装有极压润滑脂，该系列轴承非常适合在各种高污染环境中使用，可免除人工加注黄油维护，且使用寿命也有所提高。

3应用情况

在经过以上四方面的改进后，新型行走箱装备在MG900/2400-WD型电牵引采煤机上，在陕西能源凉水井矿进行工业性试验，行走箱行走距离达300km无故障，行走轮组件无需注油，使用效果明显，极大地减轻了工人劳动强度。

参考文献：

［1］王振乾.采煤机行走箱开式齿轮强迫润滑系统设计［J］.矿山机械，2021,49(6):7-10.

［2］吕瑞林.采煤机新型行走箱的结构设计［J］.煤炭技术，2015，34(2):246-247.

［3］陶新利.采煤机行走箱结构对行走轮断裂的影响［J］.煤矿机械，2020,41(7):147-148.

［4］张鹏，郑晓春，傅磊.薄煤层采煤机行走箱优化与应用［J］.煤矿机械，2017,38(5):108-109.

［5］田生文，杨东伟，田华.采煤机行走箱故障分析与研究［J］.煤矿机械，2013,34(1):276-278.

作者:胡俊 单位:中煤科工集团上海有限公司 天地上海采掘装备科技有限公司