一种可调节牙轮钻机提升链条松紧装置的设计

把明儒

(酒泉钢铁(集团)有限责任公司物流中心，甘肃 嘉峪关 735100)

0 引 言

穿孔作业是矿山生产作业中的重要环节，其工艺性能技术指标对整个矿山生产工艺有着直接的影响[1]。KY-200B牙轮钻机系露天采矿中型穿孔设备，KY-200B型牙轮钻机作业时,其回转减速箱上的提升链条会发生张紧不一致的现象，这会造成回转机构与定位平台导向套轴线同轴度下降，钻杆不易对接、钻杆弯曲、钻孔数据不准确、加剧钻架滑道和回转机构滑块的磨损等问题。笔者通过对牙轮钻机回转提升装置进行改造，在链条和回转减速箱之间添加调节板，调节板可以方便快捷的调整链条的张紧度，使牙轮钻机的两根链条张紧度一致，减少链条张紧度不一致时出现的设备问题，从而提高检修效率、孔径数据的准确性，提高牙轮钻机作业效率。

1 牙轮钻机使用状况及问题

牙轮钻机回转提升装置是由提升链条和回转减速箱等组成。牙轮钻机提升链条一头与回转减速箱相连接，为固定连接，无法调节，如图1，这一机构主要控制钻杆的回转、上升与下降，是设备的主要点检维护部位。

图1 改造前提升链条与回转减速箱连接图

提升链条左、右张紧不一致时，这不仅会造成回转机构与定位平台导向套轴线同轴度下降，加剧钻架滑道和回转机构滑块的磨损、钻杆弯曲、打孔不垂直、孔径数据不够准确，而且孔径数据不准确会影响中深孔爆破的质量，更严重还会影响后续的铲装运输[2]。对牙轮钻机链条张紧度调节的改造能够减少设备的维修成本，提升链条左右张紧不一致，打孔时会造成钻杆弯曲，重新调整链条张紧度需检修人员爬上钻架顶部调整鞍座位置，需由吊车配合作业，这种高空、多工种配合作业存在极大地安全隐患，且劳动效率低、强度大、十分繁琐。

提升链条左、右张紧不一致时，会造成回转机构与定位平台导向套轴线同轴度大幅度下降，如图2所示，图中x为链条偏移长度，a为偏移夹角，y1为回转减速箱接头偏移量，y为钻杆下丝头偏移量。根据公式计算得出x=1 000 tana/2, tana=x/500

所以y1=1 500 tana

y1=1 500x/500=3x

y=10 000 tana

y=10 000x/500=20x

综上所述，左边提升链条上升1 mm,右边提升链条下降1 mm，回转减速箱接头就偏移3 mm, 钻杆下丝头就偏移20 mm。

图2 回转减速箱轴线偏移图

钻杆对接螺纹为锥形螺纹，锥度为1:4，螺距t=12.7 mm,首杆下丝头螺纹下口最大为140 mm,末杆上丝头上口最小为90 mm, 如图 3所示，如果首杆下丝头轴线偏移量超过25 mm, 首杆下丝头和末杆上丝头就无法对接。根据图2所示得出的计算公式y=20x，得出x=1.25 mm，即左右两根链条的长度相差2.5 mm以上，首杆下丝头和末杆上丝头就无法对接。

牙轮钻机的轴压力为70 kN，即两根链条的拉力之和为70 kN，当两根链条的长度相差较大时，只有较短的一根链条受力，即此时链条的提升力为35 kN，即可提升重量M=35000/9.8=3 571 kg。

根据公式计算滑动摩擦力f=μN

式中：μ为钢对钢的滑动摩擦系数，通过查资料得到钢对钢的滑动摩擦系数为0.2～0.3，取μ=0.3；N为钻架滑道和回转机构滑块的相互间的正压力，N=Fsin а

计算得出滑动摩擦力：

f=2×0.3×3 571 sin а=2 142.6 sin а

向上提升回转机构时提升力F1=Fcos а-f-G

式中：G为回转机构与钻杆的自重，G=3 550 kg

F1=3 571 cos а-2 142.6 sin а-3 550

当а≥0.4°时F1≤0，此时无法提动回转机构，还会拉断链条。

2 可调节牙轮钻机提升链条张紧度装置设计[3]

经过对链条张紧度调节的测量，及受力分析，设计加工两套调整装置[4]，然后将此装置安装在提升链条与回转减速箱的连接处，需要时进行调整链条的张紧度，如图4。

图3 丝头对接图 图4 改造后提升链条与回 转减速箱连接图

原链结板和链条均采用40Cr钢锻造而成，自制链条调整装置采用45Cr钢制造而成，自制链条调整装置抗拉强度远大于原链结板的抗拉强度[3]。

在两根链条与回转减速箱连接处安装一个调节链条张紧度装置，通过调整调节板联接孔的位置，就可以调整提升链条的张紧度。孔5为标准孔，每往左边移一孔，链条长度就减少1 mm, 每往右边移一孔，链条长度就增加1 mm，如图5。

图5 调节板尺寸图

增加自制链条调整装置后，链条张紧度调节过程中只需用调节其中一根链条的调节板安装位置，就可以快速地调整链条张紧度，使用钻杆轴线恢复到正常水平。如将较长链条的调节板安装位置由孔5更换为孔3(或者将较短链条的调节板安装位置由孔5更换为孔7)，这样较长链条的长度就会缩短2 mm(较长链短的长度就会增加2 mm),左右两根链条的长度相差会由2.5 mm减为0.5 mm, 首杆下丝头的偏移量会由25 mm减为5 mm, 这样首杆下丝头和末杆上丝头就能顺利对接，大大减低钻架滑道和回转机构滑块的磨损，提高提升链条的使用寿命。

有了调节板就可方便、快捷调节链条张紧度，避免了由于提升链条张紧不一致使得回转机构与定位平台导向套轴线同轴度下降，钻杆不易对接、钻杆弯曲、钻孔数据不准确、加剧钻架滑道和回转机构滑块的磨损等问题[5]，从而减少设备事故的发生，提高劳动生产效率。

3 结 语

通过对牙轮钻机提升链条张紧度调节的改造，很好的解决了我矿对这一现状的难题，这不仅延长了钻架滑道、回转机构滑块、钻杆的使用寿命，排除了事故隐患，还能减少对生产的影响，降低了生产成本。