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2 0 1 4年第 9期 始蒺 舛技 E B Z 一 1 3 5型掘进机行走机构优化研究 章晓慧 ， 章友慧 1 ． 大同市东华矿机有限责任公司技术质量部，山西 大同0 3 7 0 0 0 ； 2 ． 大同煤矿集团公司地煤公司青瓷窑矿 ，山西 大同0 3 7 0 0 3 摘要利用 U G软件建立 了E B Z 一 1 3 5 掘进机的三维简化模型，并将模型导入 A D A MS 软件中进行仿真，证明模型科学 合理。之后 ，利 用三维模型对 E B Z 一 1 3 5掘进机履 带板进行 了结构优化 ，在原先平履 带板上加上 着地筋 ，左右对称布 置 ， 其 中两头斜向布置 ，中间横 向布置 ，斜向布置角度 4 5 。 ，这样的优化既可 以增 大扭矩 同时还能 自动排 除淤泥 。 关键词掘进 机履带模型优 化 中图分 类号T D4 2 1 ． 5 文献标识码B d o i 1 0 ．3 9 6 9 ． i s s n ． 1 0 0 5 2 8 0 1 ． 2 0 1 4 ． 0 9 ． 4 5 Opt i m i za t i o n o f EBZ -1 35 t y pe r o ad he a de r wa l k i ng m e c ha ni s m Ab s t r a c t S e t ti n ga s i mp l if i e dt h r e e - d i me n s i o n a l mo d e l o f E BZ - 1 3 5 r o a d h e a d e r u s i n gUG s o ft wa r e ， a n dl e a d i n gt h e s i mu l a ti o n mo d e l int oADAM S s o ft wa r e ， i t i s p r o v ed t h a t t h emod e l i s s c i e n t ific an d r e a s o n a b l e ． Af t e r tha t , o p t i mi z e dthe s t r u c tu r e o f E B Z 一 1 3 5 e x c a v a t o r c r a wl er b o a r d wi th 3 D mode l s ， p lu s th e r i b s in t h e o ri g i n a l fi a t c r a wl er b o a r d , s y mme t r i c a l l a y o u t,wh i c h t wo inc l i n e d , inc l ined an g l eo f 4 5 d e g r e e s ， s u c ho p t im i z a fi o nc a ninc r e a s e t h e t o r q u ean da l s o c an a u t o ma t i c a l l yr e mo v e s i l t ． Ke y wo r d s r o a d h e a d e r t r a c k mo d e l o p t i mi z a t i o n E B Z 一 1 3 5掘进机是纵轴悬臂式掘进机，主要适 用井煤巷 、半煤岩巷以及软岩巷道的开采 ，它的主 要特点是既能开挖又能装载，同时成巷质量高。在 E B Z 一 1 3 5掘进机 中，履带行走 机构既起 到支撑掘进 机重量的作用，还要驱动整机向前钻进。由于工作 环境恶劣，履带板承受了掘进机工作中的多种荷载 ， 对其结构性能要求也 比较高，而且掘进机向前钻进 时对地附着力太小 ，容易打滑，不能 自动清除附着 在履带板上的淤泥，降低了切割效率 ⋯ 。因此 ， 研究履带板结构优化有着非常重要的作用。 l 概述 1 ． 1 E B Z 一 1 3 5掘 进机 介 绍 口 Z - 1 3 5 掘 尺寸长宽高为8 ．9 2 2 ． 8 X 1 ．4 8 m， 机体总重量为 3 8 ． 8 t ，截割头卧底量 2 0 0 mm，铲板 卧底量 2 0 0 m m，龙门高度 4 2 0 mm。掘进机 由截割 部、铲板部 、第一运输机、本体部、行走部 、后支 承、液压系统 、水系统 、润滑系统 、电气系统构成。 E B Z 一 1 3 5掘进机主要用于煤岩硬度 ≤7的煤巷、半 收稿 日期2 0 1 4 0 6 0 3 作者简介章晓慧 1 9 8 6一 ，女 ，山西应县人，助理工程师， 2 0 0 8年毕业 于太原科技 大 学机械 设计制 造及其 自动化 专业 ，本 科 ，现从事机 kS - 作业等工作。 煤岩巷及软岩的巷道、隧道掘进，能够实现连续切 割、装载、运输作业。定位截割断面 2 0 m。 截割宽 度 5 ． 1 m，高度 4 ． 0 m ，经济截割硬度 ≤7 0 MP a ，最 大可截割硬度 8 0 MP a ，纵向工作坡度≤ 1 8 。。 掘进机行走机构 由液压马达、行走减速机、链 轮、履带链、张紧机构、行走架等几部分组成。液 压马达发出的扭矩经减速器和驱动轮把履带的工作 区段张紧，引起履带板和地面间的相互作用而产生 牵引力。地面传递给履带板一个切向反作用力 ，推 动掘进机前 进。E B Z 一 1 3 5掘进机履带 行走机构具有 以下特点机动性好，接地 比压小 ，功率消耗大， 结构复杂，零件易磨损。 1 ． 2 UG软件以及 A DAMS软件介绍 U G是目前比较先进的计算机辅助设计软件，能 够广泛的应用于各个行业。另外 ，U G是基于 P a r a s o l i d 建模内核，能够与 A D A MS 软件兼容，使得 U G中的 模型能能够直接导入 AD A MS中。本文主要用利用 U G中的建模模块和装配模块。 掘进机驱动轮、 导向轮、 履带板以及机架的模型构建可以在建模模块中完成， 之后利用装配模组装成整机模型。 A D AM S软件主要应用于仿真领域，它是美国 MS C公司开发的虚拟样机分析软件。利用 AD AM S 创 建虚拟样机，分析仿真实际情况下的数据，建立系统 1 02 童 媳茬 斜技 2 0 1 4 年 第 9 期 交流的电压的幅值和相位 ，因此，整个装置相当于 一 个调相电源。通过检测电网电压和电流信号 ，采 用 S P WM控制技术，控制 S V G逆变单元 I G B T模 块的通断来控制逆变单元输出的交流电压，即改变 连接 电网 电抗器 上 的电压 ，从 而 控制 S VG补偿 感 性或容性电流，保持系统实时高功率因数运行。 5 0 0 k Va r 图 1 B J S 一 5 0 0 ／ 1 1 4 0型 S VG原理 简图 4 装置特点 防爆 S V G是 目前 最 为先 进 的无 功 补偿 技术 ， 其基于电压源型变流器的补偿装置实现了无功补偿 方式的飞跃。它不再采用大容量的电容、电感器件 ， 而是通过大功率电力电子器件的高频开关实现无功 能量 的转换 。其具有 以下优势 及特点 相应 时 间短，防爆 S VG相应 时间小 于等 于 5 ms ，它可在极短的时间内完成从额定容性无功到 额定感性无功功率的相互转换，这种相应速度完全 可以胜任对冲击性负荷的补偿。 抑制电压闪变能力更强 ，S V G对电压闪变的抑 制可以达到 5 1 ，甚至更高。由于其响应速度快， 增 大装 置容量 可以继续 提高抑制电压闪变的能力 。 运行范围更宽，在系统电压变低时，防爆 S V G 还 可以输 出与额 定工况相近的无功电流。 补偿功能多样化 ，使用一套 S V G装置可以实 现多种补偿功能单独补偿负载无功；单独补偿负 载谐波；单独补偿负载不平衡；同时补偿负载无功、 谐波和不平衡。 谐波含量低，S VG自身产生的谐波含量极低， 还能对负载的谐波和无功进行补偿 ，实现有源滤波 的功能，真正做到多功能化。 5 应用效果 翟镇煤矿在综采工作面安装一套矿用隔爆兼 本质安全性静止无功发生器 ，该设备型号为 B J S 一 5 0 0 ／ 1 1 4 0 ，额定补偿容量为 5 0 0 k V a r ，额定电流为 2 5 0 A， 该设备负载为MG 2 1 6 0 ／ 7 1 0 A WD型采煤机。 该设备 自投用以来 ，运行正常，未出现故障现 象。此设备操作简便，一次投入可实现连续 自动运 行 ，无需 再次进行 人工调整 ，可 以跟踪 负荷变 化情 况 ，通过 自换相的电力半导体桥式变流器 I G B T来 进行动态无功补偿。该设备 自动记录运行时间及累 计发出无功，根据记录情况 ，该设备运行累计运行 2 1 d ，发 出无功 9 7 8 9 1 ． 2 k V a r h ，平均每 天发 出无功 4 6 6 1 k V a r h ，节约电量 4 6 6 ． 1 k Wh 。在采煤机正常工 作情况下实现补偿 电流 1 2 6 A左右，而采煤机网侧 电流仅为 1 1 0 A。通过适时对设备进行从感性工况到 容性工况的动态补偿，提高设备的功率因数 ，减少 对电网无功的使用，投入设备后采煤机一路功率因 数提高到 0 ． 9 9 ，降低线路电源侧电流。 在掘进工作面安装一台低压无功补偿装置，该 设备负载为 E B Z 1 6 0综掘机，根据记录该设备累计 运行 7 d ，发 出无功 8 0 3 7 ． 2 k V a r h ，平均每天发出无 功 1 1 4 8 k V a r h ，节约电量 1 1 4 ． 8 k Wh 。设备运行时补 偿 电流为 6 8 A，设备网侧 电流为 t 5 2 A，负载功率 因数达到 0 ． 9 9 ，有效提高设备供电质量。同时还可 以提高线路末端的工作 电压 ，延长供电距离，实现 掘进巷道 的长距离掘进 ，有效地缓 解 了因电压降低 无法长距离掘进的局面 。 6 结束语 装置 自安装 以来运行稳定，可以有效地对低压 电网无功进行补偿 ，提高设备运行期间功率因数 ， 提高供电质量，节约电量 ，降低部分电缆的投入量。 上接 第 1 0 0页 矩与质心速度相近 ，说明模型合理 。 2对 E B Z 一 1 3 5掘进机履带板进行 了结构优 化，在原先平履带板上加上着地筋 ，左右对称布置， 其中两头斜向布置，中间横向布置，斜向布置角度 4 5 。。优化后进行仿真发现扭矩明显增大，而且可 以 自动排泥 。 【 参考文献 】 [ 1 ] 汪胜陆，孟国营，田劫 ，等 ． 悬臂式掘进机的发 展状况及趋势[ J ] ． 煤矿机械 ， 2 0 0 7 ， 2 8 6 1 - 3 ． [ 2] 隋文涛 ． 大型矿用挖掘机履带行走装置动力学仿 真研究 [ D]． 长春 吉林大学，2 0 0 7 ． [ 3] 王水林，邹月伟，李海伟 ． 基于 AD A MS的仿真 技术在履带行走装置的应用 [ J ]． 机 电产品开发 与创新 ， 2 0 0 8 ，2 1 34 4 4 8 ．
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