钻机行走装置的研究

姜 鹏，潘洪涛，张金龙，吕秀梅，王占武，李 壮

（1.辽宁瀚石机械制造有限公司，辽宁 阜新123000；2.辽宁北辰液压气动有限公司，辽宁 阜新123000；3.鞍山精准光学扫描技术有限公司，辽宁 鞍山114051）

穿孔是露天开采的第1 道工序，直接为爆破工序做准备。穿孔由钻机来完成，穿孔质量和效率的高低，直接影响着露天煤矿的生产。因此钻机是露天开采中的首要工程机械，在露天矿的生产中担负着穿凿炮孔的首要任务，起着十分重要的作用[1]。

露天矿行走条件较苛刻，对工程机械的行走要求较高。目前露天煤矿使用的工程机械大多为履带式行走方式，履带式行走装置承载能力大，接地面积大，对地比压小，不易下沉，抓地性好，不易打滑，通过性好，适用于露天矿山比较恶劣的地面行走环境[2]。

1 钻机行走总成

底盘是带动整机行走的机构，整机行走驱动大多采用液压马达驱动方式；整机行走采用履带行走方式，履带张紧采用油脂缸张紧[3]。

底盘主要包括四轮一带（四轮：驱动轮、导向轮、支重轮和拖轮；一带：履带）、履带架、履带张紧装置、前梁、后轴、行走驱动装置（减速机、液压马达）等[4]，底盘如图1。

图1 底盘

1.1 四轮一带

1）支重轮。承受整机质量，将重力传递到履带，特点是承重大，强度要求高，一般采用滑动轴承，且安装位置整台设备的接近地面，经常受到岩土、泥水浸没，密封要求高，密封紧，摩擦力很大，不容易转动，只有承重后才能够转动。

2）托链轮。托起上方履带，防止过度下垂，只承受上方履带下沉的质量，承重力小（远远小于承重轮的载荷），一般采用滚动轴承，且安装在履带架上方，远离地面，不易受到污染，密封要求低，密封比较松，摩擦力小，很容易转动，与履带链之间的摩擦小，防止相互磨损。

3）驱动轮。用于传递动力，一般由电动机通过减速机来驱动，大部分由液压马达通过2 级行星减速机来驱动。本钻机行走系统选用双速液压马达来驱动行走装置。

4）导向轮也称为引导轮。用于履带导向以及张紧履带。

5）履带。由履带板、履带链等组成，用于整机行走，承受整机重量。履带又分为组合式履带与整体式履带。地上路面上工程机械大多数采用组合式履带行走机构，组合式履带由履带节、履带销、销套、履带板和履带螺栓等组成，各零件单独更换，且泥沙不易进入销套内，但拆卸困难[5]。

1．2 履带架和张紧装置及前梁与后轴

1）履带架是行走总成的基础件，用来安装四轮一带及其张紧装置，承受整机质量。

2）张紧装置。张紧装置如图2，主要用于张紧履带，防止咬链、脱链等作用。

图2 张紧装置

3）前梁与后轴。前梁与后轴用于连接履带架与平台，给平台提供3 个支点，承受平台及其以上部件的质量并将重力传递到履带架[6]。前梁（也称为扁担梁）两端与履带架铰接，中间与平台铰接。在行走过程中，前梁可以绕中间铰接点在一定范围内摆动，适应路面起伏变化。后轴两端通过滑动轴承与履带架连接，轴上设有2 个支撑座与平台连接。

1．3 行走驱动装置

变量柱塞马达与行星减速齿轮箱集成为液压马达行走总成，液压马达输出转速和扭矩，经过减速机减速后，驱动履带机构的驱动轮传动履带链，实现钻机行走。钻机马达选用力士乐公司生产的A6VE160系列双速液压马达，液压马达旋转方向双向可逆，可满足钻机前进与倒退工况需求；该马达内集成驻车制动系统，可以有效地防止钻机在钻孔工作时运动，并满足钻机行走时的刹车制动，同时具有液压先导双速切机构。通过控制马达变量机构的先导油，切换马达的排量，可以实现马达双速变量。当钻机行走在负载较小的平坦路面时，采用小排量，马达输出扭矩小，但是转速高，满足钻机快速行走要求，当需要大扭矩工作时，将马达切换到大排量。通过马达双速排量切换，满足钻机高低速要求[7]。同时该马达节省空间的紧凑式设计可大大减少安装空间。

2 钻机行走装置的检查与维护

1）经常清理，保持清洁。

2）经常检查，保持零件不缺失，连接紧固、工作可靠。

3）按时给各个润滑点注油，保持润滑良好。

4）及时张紧履带（加注黄干油），防止咬链、脱链、过早磨损驱动轮齿、履带、护链板等。

5）注意行走方向，尽量使驱动轮在后，导向轮在前，否则容易咬链，产生过早磨损。并且导向轮在前，遇到大块岩石阻碍、碰撞时，张紧弹簧可以起到缓冲作用，否则硬碰硬对机器冲击大，影响使用寿命。

6）路况不平时，应低速平稳行驶，设备在高低起伏、凹凸不平的路面上行走时，前梁会稍稍摆动，为了防止履带与平台干涉，在前梁两侧安装有缓冲限位块，限位块限位时会使前梁受到冲击剪切作用，如果应力过大，则会造成前梁断裂，因此为了减小冲击和剪切应力，防止前梁断裂，在路况不平时，应低速平稳行驶。

7）前梁上的限位块在此处起缓冲和限位作用，材质为橡胶块，禁止用钢材替代。

8）两轮-支重轮与托链轮，二者不能够互换替代，如果用支重轮来替代托链轮，由于承重力小，而轮子内密封紧、摩擦大，不易转动，则履带链与轮子之间会产生相互摩擦，容易过早磨损，因此，托链轮不能用支重轮来替代。如果现场需要必须用支重轮替代托链轮，注意其密封要改松。

9）行走驱动装置首次使用前，必须给行星减速机注入适量的润滑油（按要求的品牌和数量注油），给马达壳体内注入适量的液压油。

10）行走马达的油管、制动器油管等必须连接紧固、密封可靠。液压马达的泄油管、减压阀的泄油管必须直通油箱[8]。

3 行走系统常见故障及解决方法

钻机在使用过程中，行走部分故障率较高，针对项目部在实际使用过程中常出现的故障现象进行了总结，并提出了排除方法和解决方案。

3．1 行走装置

1）行走装置不行走或行走不良。故障原因：①液压马达故障；②履带板内充满泥沙并坚硬化；③履带过紧；④行走减速机损坏；制动器故障。解决方法：①液压检查、维修马达或更换新的液压马达；②清除泥沙；③调整履带张紧程度；④检查减速机；⑤液压检查、排除液压刹车制动系统问题。

2）履带跳链。故障原因：①履带过松；②驱动轮齿损坏。解决方法：①调整履带张紧度；②更换驱动轮。

3）减速机有异常音响或温升高。故障原因：①减速机内部损坏（齿轮或轴承）；②缺润滑油。解决方法：①拆开检查，更换损坏零件；②加润滑油。

3．2 驱动马达

1）液压马达常见问题有转速低。造成转速低的原因：①液压阀开度不够；②马达内泄；③液压阀、管路泄漏；④供油量不足；⑤液压油脏、变质等情况。解决方法：①检查液压阀、先导压力、电流大小；②更换马达；③检查液压阀、管路；④检查液压泵；更换回油滤芯、更换新油等解决方法[9]。

2）扭矩不足。造成液压马达扭矩不足的常见原因：①供油压力不足；②溢流阀压力过低或阀芯卡住；③液压阀、管路泄漏等问题。解决方法：①检查液压泵调压；②清洗检查液压阀、管路等解决方法。

3）沿输出轴漏油。造成输出轴漏油的原因：①泄油管过细或连接错误（没有直接单独接回油箱）；②卸油管过细导致卸油阻力过大，造成油封损坏。解决方法：①更换泄油管；②直通油箱；③更换轴封。

4 结 语

对钻机进行了制作与试验，发现钻机行走系统运行稳定，能满足露天矿各种工况要求，通过合理与定期的检修和维护，使钻机行走总成系统使用寿命大大增加。