采煤机行走机构双联齿轨轮组的应用分析
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收稿日期：2018-12-23
作者简介：周巍炜（1984—），男，毕业于中国矿业大学采矿工程
专业，副队长，采煤助理工程师。
牵引部 底托架
驱动轮 齿轨轮 销轨
工作面输送机溜槽
图 1 采煤机行走机构示意图
大而断裂失效。采煤机自身的重量已经达到数十吨，
并且在进行截割煤作业时还需要受到煤层的重力和
阻力，一旦触碰到岩石等阻力更大的物体，则齿轨轮
为了防止齿轨轮断裂造成的故障，将采煤机行 走机构销排啮合端的齿轨轮的节距进行适当调整， 使其可以满足较厚和宽度较大的轮齿间距。通过采 用较厚和宽度较大的轮齿间距的齿轨轮可以增加齿 轨轮的强度，减小齿轨轮断的概率。通过花键联接的 大齿轮和齿轨轮可以避免由于齿轨轮的磨损。同时 也避免了单列齿轨轮啮合产生的受力不均和多余磨 损，减小了损失的扩大，提高了设备的可靠性。
题，可以大大降低行走机构的故障发生率，提高机构的使用寿命。
关键词：采煤机 行走机构 齿轨轮 双联齿轨轮组
中图分类号：TD421.6
文献标识码：A
文章编号：1003-773X（2019）04-0270-02
引言 目前，双滚筒采煤机已经在煤矿井下得到了广
泛的应用，其结构主要由四部分组成，分别为截割 部、牵引部、中间箱以及行走部。在整个采煤生产中， 首先由采煤机截割部的滚筒旋转截入煤层，后由截 齿对煤层进行截割作业，被截割后的煤落入刮板输 送机的皮带，完成整个采煤过程。在生产过程中，双 滚筒采煤机的每部分结构都承担着重要的作用，如 行走部不仅要能够承担采煤机的重量，保证采煤机 安全稳定的行走，还要保证对采煤机的行走速度进 行调节控制，是采煤机行走过程中的重要部件。采煤 机行走部主要包括行走机构和行走驱动装置，行走 机构的主要作用是保证采煤机平稳移动，行走驱动 机构的主要作用是利用齿轨轮和销轨的齿合力来控 制采煤机的移动。行走机构如图 1 所示。如果行走机 构中的齿轨轮被破坏将会使整个采煤机的生产作业 停止，对企业的生产效率有着重大的影响。 1 采煤机行走机构齿轨轮失效形式及原因
齿轨轮的失效模式主要可以分为齿面磨损、齿 面塑性流动和齿面断裂三种形式。分析认为导致齿 轨轮失效的原因主要有三个方面：第一，粉尘颗粒落 入造成磨损。采煤机传动机构的齿轨轮为开式齿轮 传动，采煤机在割煤作业过程中，产生的煤尘颗粒很 容易落在齿面之间而作为磨料物质，随着采煤机的 运行，这些煤尘颗粒与齿轮面之间经过长时间的接 触而导致齿轨轮齿面出现磨损的情况。第二，过载发 生塑性流动。齿轨轮所使用材料都有一个屈服值即 最大承受应力，在齿轨轮重载运行中进行应力传递 时，出现的应力要大于材料的屈服值，应力作用在齿 轨轮的接触面会引起塑性流动现象[1]。第三，载荷过
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1—大齿轮；2—齿轨轮；3—油杯；4—压盖；5、6—格来圈； 7—螺钉；8—轴承；9—螺钉；10—垫圈 图 2 双联齿轨轮组结构示意图
2019 年第 4 期
周巍炜：采煤机行走机构双联齿轨轮组的应用分析
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间的摩擦损耗，在齿轨轮组中还增加了润滑油道，通 过外部的油杯将润滑油添加到润滑油道对轴承进行 润滑。另外在轴承的两侧使用格来圈进行了密封，保 证了轴承能够正常的运行。
证作业过程中煤尘颗粒的进入而产生的磨损，比原 有的采煤机行走机构齿轮具有更好的密封性。双联 齿轨轮组所采用的外部油杯注油，注油部位在双滚 子轴承的内圈与外圈之间，这种注油方式既方便又 能保证润滑效果好，具有很强的适用性，保证了采煤 机行走机构的润滑达到应有的效果。 3 双联齿轨轮组应用效果检验
双联齿轨轮组在开元公司多个矿井进行了 1 a 多的应用，从应用效果来看，采煤机行走机构的可靠 性得到了有效的保障，即使在井下更加复杂的环境 中，采煤机行走机构也能高效完成作业目标，有效解 决了行走机构的适应性问题，行走机构齿轨轮的磨 损程度相比原有的齿轨轮的磨损显著降低，其寿命 得到了大大的提高。 4 结论
由于煤矿井下空间受限，支架的宽度受到了一 定的限制，也无法对采煤机销排节距单节长度进行 调整，双联齿轨轮组的设计使得在这种受限空间中 也可以适当地增加齿轨轮的齿宽和齿厚，即提高齿 轨轮的强度，在 1 600 mm 宽的支架中，原有的采煤 机行走机构 齿轨轮节距仅有 130 mm，而双联齿轨 轮组的齿轨轮节距可以达到 155 mm，齿宽可以增加 16 mm，齿厚可以增加 13 mm，高强度的齿轨轮可以 有效保证行走机构的可靠性，降低事故发生的概率。 与原有的齿轨轮相比，这种双联齿轨轮组通过大齿 轮和上级齿轮啮合，齿轨轮和销排啮合，减少了原有 采煤机行走机构不仅需要销排的啮合，还得与上级 齿轮啮合的工作模式，大大减少了齿轮啮合过程中 产生的磨损损耗，同时也减少的齿轨轮在运行过程 中的受力不均的现象[3]。双联齿轨轮组内部采用的 双列圆柱滚子轴承的承载力要比原有的普通调心滚 子轴承的承载力更高，且采用的格来圈可以有效保
所承受的应力进一步加大，当承受不了相应的应力 时就造成行走机构中齿轨轮出现断裂等问题。 2 双联齿轨轮组的应用
双联齿轨轮组的机构图如图 2 所示。这种齿轨
轮组主要由一个较大的齿轮和齿轨轮通过花键进行
连接，并用螺钉和垫进行固定以保证两个齿轮可以
紧密的联系在一起，在双联齿轨轮组内部还安装有
双列圆柱滚子轴承[2]。为了尽可能地减小两个齿轮之
（阳煤集团开元公司调度生产指挥中心， 山西 晋中 031700）
摘 要：为提高采煤机行走机构的可靠性，对采煤机行走机构关键部件齿轨轮的失效模式进行了分析，并分析
了一种新型的双联齿轨轮组在采煤机行走机构中的优缺点及适用性，认为双联齿轨轮组可以取代原有的齿轨
轮以提高采煤机行走机构的可靠性。实践证明，新型双联齿轨轮组可以解决原有齿轨轮运行过程中存在的问
总第 192 期 2019 年第4 期
经验交流
机械管理开发 MECHANICAL MANAGEMENT AND DEVELOPMENT
Total 192 No.4，2019
DOI:10.16525/14-1134/th.2019.04.119
采煤机行走机构双联齿轨轮组的应用分析
周巍炜
作者简介：周巍炜（1984—），男，毕业于中国矿业大学采矿工程
专业，副队长，采煤助理工程师。
牵引部 底托架
驱动轮 齿轨轮 销轨
工作面输送机溜槽
图 1 采煤机行走机构示意图
大而断裂失效。采煤机自身的重量已经达到数十吨，
并且在进行截割煤作业时还需要受到煤层的重力和
阻力，一旦触碰到岩石等阻力更大的物体，则齿轨轮
为了防止齿轨轮断裂造成的故障，将采煤机行 走机构销排啮合端的齿轨轮的节距进行适当调整， 使其可以满足较厚和宽度较大的轮齿间距。通过采 用较厚和宽度较大的轮齿间距的齿轨轮可以增加齿 轨轮的强度，减小齿轨轮断的概率。通过花键联接的 大齿轮和齿轨轮可以避免由于齿轨轮的磨损。同时 也避免了单列齿轨轮啮合产生的受力不均和多余磨 损，减小了损失的扩大，提高了设备的可靠性。
题，可以大大降低行走机构的故障发生率，提高机构的使用寿命。
关键词：采煤机 行走机构 齿轨轮 双联齿轨轮组
中图分类号：TD421.6
文献标识码：A
文章编号：1003-773X（2019）04-0270-02
引言 目前，双滚筒采煤机已经在煤矿井下得到了广
泛的应用，其结构主要由四部分组成，分别为截割 部、牵引部、中间箱以及行走部。在整个采煤生产中， 首先由采煤机截割部的滚筒旋转截入煤层，后由截 齿对煤层进行截割作业，被截割后的煤落入刮板输 送机的皮带，完成整个采煤过程。在生产过程中，双 滚筒采煤机的每部分结构都承担着重要的作用，如 行走部不仅要能够承担采煤机的重量，保证采煤机 安全稳定的行走，还要保证对采煤机的行走速度进 行调节控制，是采煤机行走过程中的重要部件。采煤 机行走部主要包括行走机构和行走驱动装置，行走 机构的主要作用是保证采煤机平稳移动，行走驱动 机构的主要作用是利用齿轨轮和销轨的齿合力来控 制采煤机的移动。行走机构如图 1 所示。如果行走机 构中的齿轨轮被破坏将会使整个采煤机的生产作业 停止，对企业的生产效率有着重大的影响。 1 采煤机行走机构齿轨轮失效形式及原因
齿轨轮的失效模式主要可以分为齿面磨损、齿 面塑性流动和齿面断裂三种形式。分析认为导致齿 轨轮失效的原因主要有三个方面：第一，粉尘颗粒落 入造成磨损。采煤机传动机构的齿轨轮为开式齿轮 传动，采煤机在割煤作业过程中，产生的煤尘颗粒很 容易落在齿面之间而作为磨料物质，随着采煤机的 运行，这些煤尘颗粒与齿轮面之间经过长时间的接 触而导致齿轨轮齿面出现磨损的情况。第二，过载发 生塑性流动。齿轨轮所使用材料都有一个屈服值即 最大承受应力，在齿轨轮重载运行中进行应力传递 时，出现的应力要大于材料的屈服值，应力作用在齿 轨轮的接触面会引起塑性流动现象[1]。第三，载荷过
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1—大齿轮；2—齿轨轮；3—油杯；4—压盖；5、6—格来圈； 7—螺钉；8—轴承；9—螺钉；10—垫圈 图 2 双联齿轨轮组结构示意图
2019 年第 4 期
周巍炜：采煤机行走机构双联齿轨轮组的应用分析
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间的摩擦损耗，在齿轨轮组中还增加了润滑油道，通 过外部的油杯将润滑油添加到润滑油道对轴承进行 润滑。另外在轴承的两侧使用格来圈进行了密封，保 证了轴承能够正常的运行。
证作业过程中煤尘颗粒的进入而产生的磨损，比原 有的采煤机行走机构齿轮具有更好的密封性。双联 齿轨轮组所采用的外部油杯注油，注油部位在双滚 子轴承的内圈与外圈之间，这种注油方式既方便又 能保证润滑效果好，具有很强的适用性，保证了采煤 机行走机构的润滑达到应有的效果。 3 双联齿轨轮组应用效果检验
双联齿轨轮组在开元公司多个矿井进行了 1 a 多的应用，从应用效果来看，采煤机行走机构的可靠 性得到了有效的保障，即使在井下更加复杂的环境 中，采煤机行走机构也能高效完成作业目标，有效解 决了行走机构的适应性问题，行走机构齿轨轮的磨 损程度相比原有的齿轨轮的磨损显著降低，其寿命 得到了大大的提高。 4 结论
由于煤矿井下空间受限，支架的宽度受到了一 定的限制，也无法对采煤机销排节距单节长度进行 调整，双联齿轨轮组的设计使得在这种受限空间中 也可以适当地增加齿轨轮的齿宽和齿厚，即提高齿 轨轮的强度，在 1 600 mm 宽的支架中，原有的采煤 机行走机构 齿轨轮节距仅有 130 mm，而双联齿轨 轮组的齿轨轮节距可以达到 155 mm，齿宽可以增加 16 mm，齿厚可以增加 13 mm，高强度的齿轨轮可以 有效保证行走机构的可靠性，降低事故发生的概率。 与原有的齿轨轮相比，这种双联齿轨轮组通过大齿 轮和上级齿轮啮合，齿轨轮和销排啮合，减少了原有 采煤机行走机构不仅需要销排的啮合，还得与上级 齿轮啮合的工作模式，大大减少了齿轮啮合过程中 产生的磨损损耗，同时也减少的齿轨轮在运行过程 中的受力不均的现象[3]。双联齿轨轮组内部采用的 双列圆柱滚子轴承的承载力要比原有的普通调心滚 子轴承的承载力更高，且采用的格来圈可以有效保
所承受的应力进一步加大，当承受不了相应的应力 时就造成行走机构中齿轨轮出现断裂等问题。 2 双联齿轨轮组的应用
双联齿轨轮组的机构图如图 2 所示。这种齿轨
轮组主要由一个较大的齿轮和齿轨轮通过花键进行
连接，并用螺钉和垫进行固定以保证两个齿轮可以
紧密的联系在一起，在双联齿轨轮组内部还安装有
双列圆柱滚子轴承[2]。为了尽可能地减小两个齿轮之
（阳煤集团开元公司调度生产指挥中心， 山西 晋中 031700）
摘 要：为提高采煤机行走机构的可靠性，对采煤机行走机构关键部件齿轨轮的失效模式进行了分析，并分析
了一种新型的双联齿轨轮组在采煤机行走机构中的优缺点及适用性，认为双联齿轨轮组可以取代原有的齿轨
轮以提高采煤机行走机构的可靠性。实践证明，新型双联齿轨轮组可以解决原有齿轨轮运行过程中存在的问
总第 192 期 2019 年第4 期
经验交流
机械管理开发 MECHANICAL MANAGEMENT AND DEVELOPMENT
Total 192 No.4，2019
DOI:10.16525/14-1134/th.2019.04.119
采煤机行走机构双联齿轨轮组的应用分析
周巍炜