李洪亮

(三一重型装备有限公司， 辽宁 沈阳 110027)

0 引言

掘进机进行掘进作业时，经常出现机尾左右摆动的现象，发生此现象的原因是截割头上的截割反力相对重心的扭矩大于设备本身重力相对重心在地面上的扭矩[1]，增加侧支承后，强行将掘进机的转动中心从重心位置向后移动到后支承位置，改变了整机的受力状态，从而达到防止掘进机摆尾的目的。

1 扭矩计算

掘进机出现摆尾现象时掘进机基本处于水平截割的状态，截割臂水平进给是由回转油缸的运动实现的，在截割臂水平进给时，一个油缸伸长，另一个油缸缩短，如图1所示，2个油缸同时作用[2-3]。2个油缸提供的进给力矩与油缸力关系如公式(1)所示。

(1)

式中：Ma为油缸提供的总进给力矩，N·m；N1为有伸长趋势的油缸提供的推力，N；N2为有收缩趋势的油缸提供的拉力，N；a为回转中心到回转油缸前铰点距离，mm；b为伸长油缸的长度，mm；c为回转中心到回转油缸后铰点距离，mm；e为收缩油缸的长度，mm。

其中，伸展油缸的长度b与收缩油缸长度e的关系如公式(2)所示。

(2)

式中:M为回转台上2个油缸前铰点与回转中心连线的夹角，(°)；N为回转台上2个油缸后铰点与回转中心连线的夹角，(°)；

以某型号掘进机为例，将a=808 mm，c=1 908 mm，b和e的长度范围为1 485～2 014 mm，N1=582.3 kN，N2=366.7 kN，在Matlab中画出进给力矩曲线图，从图2上可以看出，随着回转油缸的伸缩，进给力矩不断变化，最大值为760 kN·m。姿态为截割臂摆到中间位置，截割头到回转中心的距离为4 700 mm，得到进给力为161.7 kN。当截割臂有俯仰角时，此力会变大，示例掘进机俯仰角变化小，因此不再考虑[4]。……