连续采煤机履带行走系统驱动功率匹配与试验

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1、第３４卷第３期煤炭学报Ｖｏｌ．３４Ｎｏ．３２００９年３月ＪＯＵＲＮＡＬＯＦＣＨＩＮＡＣＯＡＬＳＯＣＩＥＴＹＭａｒ．２００９文章编号：０２５３－９９９３（２００９）０３－０４１５－０５连续采煤机履带行走系统驱动功率匹配与试验宿月文，朱爱斌，陈渭，谢友柏（西安交通大学现代设计及转子轴承系统教育部重点实验室，陕西西安７１００４９）摘要：在履带行走系统的内部摩擦系统和履带－地面行驶动力学分析的基础上，明确了其内部摩擦结构的变化是导致其牵引性能改变的主要原因，并总结出了各内部摩擦环节，以及直驶、转向及最大工作负载３种工况下的结构参数和动力匹配理论．实车测试功率匹配结果与理论计算值误差在１０％左右，

2、表明应用该牵引动力匹配算法可合理进行连续采煤机整体设计和动力选型．关键词：连续采煤机；履带系统；功率匹配；摩擦阻力中图分类号：ＴＤ４２１６５文献标识码：ＡＰｏｗｅｒｍａｔｃｈａｎｄｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔｏｆｔｒａｃｋｅｄｔｒａｖｅｌｌｉｎｇｓｙｓｔｅｍｏｆｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓｍｉｎｅｒＳＵＹｕｅｗｅｎ，ＺＨＵＡｉｂｉｎ，ＣＨＥＮＷｅｉ，ＸＩＥＹｏｕｂａｉ（ＫｅｙＬａｂｏｒａｔｏｒｙｏｆＥｄｕｃａｔｉｏｎＭｉｎｉｓｔｒｙｆｏｒＭｏｄｅｒｎＤｅｓｉｇｎａｎｄＲｏｔｏｒＢｅａｒｉｎｇＳｙｓｔｅｍ，Ｘｉ’ａｎＪｉａｏｔｏｎｇＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｘｉ’ａｎ７１００４９，Ｃｈｉｎａ）Ａｂｓ

3、ｔｒａｃｔ：Ａｃｏｎｃｌｕｓｉｏｎｃａｎｂｅｇｏｔｔｅｎｂｙｔｈｅａｎａｌｙｓｉｓｏｆｓｐｅｃｉａｌｓｔｒｕｃｔｕｒｅｏｆｔｒａｃｋｓｙｓｔｅｍｉｎｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓｍｉｎｅｒｓｔｈａｔｉｎｎｅｒｆｒｉｃｔｉｏｎｏｆｖｅｈｉｃｌｅｓｗａｓｍａｊｏｒｆａｃｔｏｒｔｏｃａｕｓｅｔｒａｃｔｉｖｅｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅｃｈａｎｇｅ．Ａｐｏｗｅｒｍａｔｃｈｍｅｔｈｏｄｗａｓｐｒｏｐｏｓｅｄｆｏｒｐｏｗｅｒｍａｔｃｈｂｅｔｗｅｅｎｓｔｒｕｃｔｕｒａｌｐａｒａｍｅｔｅｒｓａｎｄｄｒｉｖｉｎｇｓｙｓｔｅｍｕｎｄｅｒｔｈｒｅｅｄｉｆｆｅｒｅｎｔｗｏｒｋｉｎｇｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓ．Ｏｎｖｅｈｉｃｌｅｍ

4、ｅａｓｕｒｅｍｅｎｔｗａｓｃａｒｒｉｅｄｏｕｔ．Ｔｈｅｒｅｓｕｌｔｓｓｈｏｗｔｈａｔｔｈｅｄｉｆｆｅｒｅｎｃｅｂｅｔｗｅｅｎｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌａｎｄｔｈｅｏｒｅｔｉｃａｌｖａｌｕｅｓｉｓａｂｏｕｔ１０％．Ｔｈｉｓｐｏｗｅｒｍａｔｃｈｍｅｔｈｏｄｃａｎｂｅｕｓｅｄｆｏｒｉｎｔｅｇｒａｌｄｅｓｉｇｎａｎｄｓｅｌｅｃｔｉｏｎｏｆｄｒｉｖｉｎｇｍｏｔｏｒ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓｍｉｎｅｒ；ｔｒａｃｋｓｙｓｔｅｍ；ｐｏｗｅｒｍａｔｃｈｉｎｇ；ｆｒｉｃｔｉｏｎａｌｒｅｓｉｓｔａｎｃｅ高效连续采煤机短臂采煤与长臂采煤互相补充构成了现代大型矿井的最佳生产模式，连续采煤机及其配套设备

5、在开采边角煤、“三下煤”、不规则块段以及工作面巷道掘进等方面发挥着越来越大的作用，逐［１－２］渐成为提高矿井综合效益的必要手段．行走机构是连续采煤机的重要组成部分，对整机起着支撑、连接与行走的作用，同时也是发挥其调动灵活、高效开采等优势的基础条件．连续采煤机行走机构通常采用履带系统，但又不同于常规的坦克、挖掘机用的履带系统，其主要区别就是它去掉了负重轮，履带与机架直接以滑动摩擦副接触，从而减少了部件，降低了机构复杂性，提高了可靠性．但是，与常规的负重轮与［３］履带滚动接触相比，连续采煤机行走机构履带机架的滑动摩擦副导致了巨大的内部摩擦功耗．因此行走机构的驱动功率匹配成为重要的难题．另一方

6、面，目前连续采煤机行走机构设计与分析一直沿用常规履带系统设计理论和方法，而忽略了它们的区别，造成了驱动功率匹配不合理的问题．本文分析了连续采煤机行走机构的特殊内部结构，将其细分为５个主要摩擦环节，并引入到履带行走系统牵引力学模型中，建立了牵引驱动功率的匹配算法，并应用实例进行了具体分析．最后利用某型连续采煤机进行了相关试验，对结果进行了验证分析．收稿日期：２００８－０４－１１责任编辑：许书阁基金项目：国家自然科学基金资助项目（５０８０５１１５）；高等学校博士点专项科研基金资助项目（２００５０６９８０１６）作者简介：宿月文（１９７９—），男，山西忻州人，博士研究生．Ｅ－ｍａｉｌ：ｓｕｙｗ＠

7、ｍａｉｌｘｊｔｕｅｄｕｃｎ４１６煤炭学报２００９年第３４卷１履带行走系统牵引平衡分析连续采煤机履带行走机构采取了直接将机架压在履带上的结构型式（图１），这种内部结构变化导致了车辆的牵引特性发生很大改变．根据履带车辆牵引力学原理，驱动力首先经过车辆内部系统，然后传递到地面，由地面形成推动力．因此车辆内部系统的摩擦会造成驱动力的损失．通常履带车辆的内部摩擦包括驱动轮和履带链的啮合摩擦，各种轴承摩擦，履带板之间的铰接摩擦以及［４］负