懸臂式半煤巖掘進機畢業(yè)設(shè)計

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1、 本科生畢業(yè)設(shè)計 姓 名： 學(xué) 號 學(xué) 院： 應(yīng)用技術(shù)學(xué)院 專 業(yè)： 機械工程及自動化07-2班 設(shè)計題目: 懸臂式半煤巖掘進機設(shè)計 指導(dǎo)教師： 職 稱：講師 2011 年 6 月 畢業(yè)設(shè)計任務(wù)書 學(xué)院 應(yīng)用技術(shù)

2、學(xué)院 專業(yè)年級 機自07-2 學(xué)生姓名 任務(wù)下達(dá)日期：2011 年 2 月 28 日 畢業(yè)設(shè)計日期 2011年 3 月 7日至 2011年 6 月 10日 畢業(yè)設(shè)計題目: 懸臂式半煤巖掘進機設(shè)計 畢業(yè)設(shè)計專題題目： 畢業(yè)設(shè)計主要內(nèi)容和要求： 裝機總功率：181kw 截割功率：110kW 最大截割高度：3.8m 最大截割寬度：5m 履行帶行走速度：5.3m／min 截割頭轉(zhuǎn)速：50r／min 機重：30t 外形（長寬高）：897928

3、001546mm 1、查閱相關(guān)資料、完成履帶式半煤巖掘進機總體方案的設(shè)計； 2、完成總體結(jié)構(gòu)設(shè)計及截割部設(shè)計； 3、截割部減速器兩級2K-H傳動機構(gòu)設(shè)計； 4、主要部件、組件、零件圖設(shè)計； 5、編寫完成整機設(shè)計計算說明書。 院長簽字： 指導(dǎo)教師簽字： 畢業(yè)設(shè)計指導(dǎo)教師評閱書 指導(dǎo)教師評語（①基礎(chǔ)理論及基本技能的掌握；②獨立解決實際問題的能力；③研究內(nèi)容的理論依據(jù)和技術(shù)方法；④取得的主要成果及創(chuàng)新點；⑤工作態(tài)度及工作量；⑥總體評價及建議成績；⑦存在問題；⑧是否同意答辯等）： 全套設(shè)計，聯(lián)系153893706

4、 成 績： 指導(dǎo)教師簽字： 年 月 日 畢業(yè)設(shè)計評閱教師評閱書 評閱教師評語（①選題的意義；②基礎(chǔ)理論及基本技能的掌握；③綜合運用所學(xué)知識解決實際問題的能力；③工作量的大?。虎苋〉玫闹饕晒皠?chuàng)新點；⑤寫作的規(guī)范程度；⑥總體評價及建議成績；⑦存在問題；⑧是否同意答辯等）： 成 績：

5、 評閱教師簽字： 年 月 日 畢業(yè)設(shè)計評閱教師評閱書 評閱教師評語（①選題的意義；②基礎(chǔ)理論及基本技能的掌握；③綜合運用所學(xué)知識解決實際問題的能力；③工作量的大??；④取得的主要成果及創(chuàng)新點；⑤寫作的規(guī)范程度；⑥總體評價及建議成績；⑦存在問題；⑧是否同意答辯等）： 成 績： 評閱教師簽字：

6、 年 月 日 畢業(yè)設(shè)計答辯及綜合成績 答 辯 情 況 提 出 問 題 回 答 問 題 正 確 基本 正確 有一般性錯誤 有原則性錯誤 沒有 回答 答辯委員會評語及建議成績： 答辯委員會主任簽字： 年 月 日 學(xué)院領(lǐng)導(dǎo)小組綜合評定成績： 學(xué)院領(lǐng)導(dǎo)小組負(fù)責(zé)人：

7、 年 月 日 摘 要 本次設(shè)計參照了石家莊煤礦機械有限責(zé)任公司生產(chǎn)的EBZ100型掘進機，這是一種中型懸臂式掘進機，主要用于中型煤巷及半煤巖巷的掘進作業(yè)。它結(jié)構(gòu)緊湊、適應(yīng)性好、機身矮、重心低、操作簡單、檢修方便。我的設(shè)計主要針對掘進機的總體、截割部以及減速器設(shè)計。 半煤巖掘進機是一種能夠?qū)崿F(xiàn)截割、裝載、轉(zhuǎn)載運輸、行走和噴霧除塵的聯(lián)合機組。本文對履帶式半煤巖掘進機的總體方案設(shè)計中工作、裝載、輸送、轉(zhuǎn)載、行走機構(gòu)型式及除塵裝置作了系統(tǒng)、全面的介紹,還就目前國內(nèi)外的掘進機的發(fā)展?fàn)顩r、特點和發(fā)展趨勢作了一個概述，從而

8、在宏觀上闡述了對部分?jǐn)嗝婢蜻M機加以研究的意義。 先進的設(shè)備和合理的配套是高效生產(chǎn)的可能條件，除滿足該條件以外，還必須在正確使用和維護的保證下，產(chǎn)品設(shè)備才能真正發(fā)揮其高效能。因此，懂得設(shè)備性能和結(jié)構(gòu)，正確地安裝、使用和維護保養(yǎng)是十分重要的。 關(guān)鍵詞：掘進機； 總體設(shè)計； 截割部設(shè)計； 減速器設(shè)計 ABSTRACT This design References the EBZ100 tunneling machine which is designed by Coal Science Research Institute in Shijiazhuang. It is o

9、ne kind of medium cantilever tunneling machine which is mainly used in the medium coal lane and the half coal crag lane digging the tunnels, its structure compact, the compatibility good, the fuselage short, the center of gravity low, the operation simple, the overhaul is convenient. My design mainl

10、y aims at the system of the tunneling machine, the cutting department and reduction gear design. Coal-rock boring machine is able to achieve cutting, loading, reproduced transport, walking and spray Dust combined unit.Crawler half of coal and rock boring machines overall program design work, loadin

11、g, transportation, republished, walking patterns and dusting device in a systematic and comprehensive presentation. This paper make an instruction about the situations of development ,characters and further development cases of the roadheader , with this method, we can see the means of doing researc

12、h about the section face roadheader. The advanced equipment and reasonable necessary is the highly effective production possible condition, besides satisfies this condition, but also it is must in the correct use and under the maintenance guarantee, the product equipment can display its high ef

13、ficiency truly. Therefore, understood that the equipment performance and the structure, install, function and maintain the maintenance are correctly very important. Key word：Tunneling machine； System design； Cutting department design；Reduction gear design 第123頁 中國礦業(yè)大學(xué)2011屆本科生畢業(yè)設(shè)計 目 錄

14、 1 前 言 1 1.1設(shè)計背景和目的 1 1.2國內(nèi)外掘進機發(fā)展現(xiàn)狀 2 1.2.1國外掘進機發(fā)展現(xiàn)狀 2 1.2.2國內(nèi)掘進機發(fā)展現(xiàn)狀 3 1.3近期我國掘進機研究取得的發(fā)展 4 1.3.1輕型掘進機 4 1.3.2中型掘進機 4 1.3.3重型掘進機 5 1.3.4超重型掘進機 5 1.3.5機載集成技術(shù) 6 1.4國內(nèi)掘進機發(fā)展趨勢及急需解決的關(guān)鍵技術(shù) 7 1.5懸臂式半煤巖掘進機簡介 8 1.5.1工作機構(gòu)的型式 8 1.5.2裝載機構(gòu)的型式 8 1.5.3輸送機構(gòu)的型式 9 1.5.4轉(zhuǎn)載機構(gòu)的型式 10 1.5.5行走機構(gòu)的型式 17 1.5

15、.6除塵裝置的型式 18 1.5.7高壓水細(xì)射流輔助切割技術(shù) 20 1.6懸臂式掘進機在半煤巖工作條件下應(yīng)用設(shè)計要求 20 2.總體方案設(shè)計 21 2.1掘進機總體結(jié)構(gòu)布置及特點 22 2.2機型的選定及主要部件的結(jié)構(gòu)型式的確定 23 2.3總體參數(shù)的確定 23 2.3.1機器外形尺寸 23 2.3.2重量估算 25 2.3.3機器可掘斷面 26 2.3.4截割機構(gòu)技術(shù)參數(shù)的初步確定 26 2.3.5裝運機構(gòu)參數(shù)確定 27 2.3.6行走履帶技術(shù)參數(shù)的確定與連接 27 2.3.7掘進機的傳動系統(tǒng) 27 2.3.8總體布置圖 27 3總體設(shè)計 31 3.1概述 3

16、2 3.1.1主要技術(shù)參數(shù) 34 3.1.2 主要結(jié)構(gòu)和工作原理 46 3.1.3 潤滑 46 3.2電氣部分 46 3.2.1 系統(tǒng)的組成 47 3.2.2 系統(tǒng)的結(jié)構(gòu) 49 3.2.3 工作原理 50 4截割部總體設(shè)計 50 4.1電動機的選型 51 4.2 截割頭的結(jié)構(gòu)設(shè)計 53 4.3截割部減速器傳動機構(gòu)設(shè)計 53 4.3.1傳動方案的擬定 54 4.3.2總傳動設(shè)計及分配 55 4.3.3運動和動力參數(shù) 55 4.4高速級部分 62 4.5低速級部分 69 4.6齒式聯(lián)軸器 71 4.7軸的設(shè)計 76 4.8軸承的校核 78 4.9銷的校核

17、 79 5掘進機的操作和使用 80 5.1掘進機的操作 81 5.2 掘進機的掘進作業(yè) 83 6掘進機的拆運、安裝和調(diào)整 83 6.1機器的拆卸和搬運 84 6.2掘進機井下組裝 85 6.3機器的井下調(diào)試 86 6.4機器的調(diào)整 88 7掘進機的檢修及保養(yǎng) 88 7.1機器的日常維護保養(yǎng) 88 7.2機器的定期維護保養(yǎng) 89 7.3潤滑 90 7.4液壓系統(tǒng)用油 90 7.5電氣系統(tǒng)維護 91 8機器常見故障原因及處理方法 91 8.1截割部 91 8.2裝運部 91 8.3行走部 92 8.4液壓系統(tǒng) 93 附錄 94 參考文獻 95 翻譯部分

18、96 英文原文 107 中文譯文 118 致 謝 119 1 前 言 大學(xué)四年的學(xué)習(xí)和生活即將結(jié)束，做好畢業(yè)設(shè)計是對我自己人生的一次總結(jié)和檢驗，為即將步入工作崗位建立良好的開端。本次設(shè)計的掘進機機型適用于截割普氏系數(shù)f6，坡度不大于16的煤及半煤巖巷中工作，屬于懸臂式縱向截割的部分?jǐn)嗝婢蜻M機，用于截割任意斷面形狀的井下巷道，是集截割、裝運和行走于一體的綜合掘進設(shè)備。 1.1設(shè)計背景和目的 隨著采煤機械化的迅速發(fā)展，日產(chǎn)萬噸以上的工作面不斷涌現(xiàn)，采

19、煤工作面推進速度越來越快。但是巷道掘進速度滯后，跟不上采煤要求，已經(jīng)造成采掘失去失衡，嚴(yán)重制約煤炭產(chǎn)量。為了實現(xiàn)巷道快速掘進，唯一有效途徑是發(fā)展綜掘機械化。 懸臂式掘進機是綜掘機械化系統(tǒng)中的主力設(shè)備，我國從60年代開始研制掘進機，主要經(jīng)歷了引進、消化吸收和自主研制3 個階段。20世紀(jì)90年代以來是我國掘進機的自主研發(fā)階段，也是我國掘進機發(fā)展最為快速的一個階段。這一階段我國中型掘進機發(fā)展日趨成熟， 重型掘進機大批出現(xiàn)，掘進機的設(shè)計與加工制造水平已比較先進，已能夠獨立研制截割硬度≤80 MPa，機重60 t 左右，截割功率160～315kW 的重型掘進機， 并且具備了根據(jù)礦井條件實現(xiàn)個性化設(shè)計的

20、能力，形成了多個系列的產(chǎn)品，EBJ(Z)系列、S 系列、EBZ 系列型掘進機。經(jīng)過50多年的努力，我國已經(jīng)建立《懸臂式掘進機通用技術(shù)條件》等完備的掘進機整機及零部件的研制標(biāo)準(zhǔn)和相應(yīng)的檢驗條件?，F(xiàn)如今掘進機已向綜合機組發(fā)展，機電一體化已成為掘進機發(fā)展趨勢并已顯示出卓越的高產(chǎn)高效功能，發(fā)展日新月異。 目前，國內(nèi)掘進機都停留在上世紀(jì)七、八十年代的水平，技術(shù)落后，故障率較高，只有單一的掘進功能，不能很好滿足現(xiàn)代化礦井的需求，這對掘進設(shè)備提出了更高要求。因此對掘進機進行優(yōu)化設(shè)計，使之更適應(yīng)現(xiàn)代化礦井的要求，開發(fā)研制綜合性能好、適應(yīng)范圍廣的新型掘進機已經(jīng)成為當(dāng)務(wù)之急，用于解決掘進機更新?lián)Q代的問題，緩解采

21、掘矛盾的緊張局面。 我所實習(xí)的單位是河北冀中能源邢臺煤礦，該礦井1968年投產(chǎn),設(shè)計生產(chǎn)能力90萬噸/a，80年代擴產(chǎn)到200萬噸/a，地質(zhì)構(gòu)造中等復(fù)雜，儲量中等豐富，煤層傾角較小，煤層賦存較穩(wěn)定，開采條件優(yōu)越，主要可采煤層為2號煤層平均厚度6.5m；進入2000年以來，礦井已進入衰退期，煤礦生產(chǎn)任務(wù)難以完成，掘進速度跟不上采煤生產(chǎn)，已經(jīng)出現(xiàn)無煤可采的窘境，礦領(lǐng)導(dǎo)集中精力組織開采小型工作面、邊角煤等，這就需要更加能適應(yīng)當(dāng)前生產(chǎn)的機械設(shè)備，EBZ110懸臂縱軸式掘進機完全能滿足該礦生產(chǎn)的需要。 1.2國內(nèi)外掘進機發(fā)展現(xiàn)狀 1.2.1 國外掘進機發(fā)展現(xiàn)狀 國外先進掘進機廣泛用于硬度低于f8

22、 的半煤巖采準(zhǔn)巷道的掘進，并擴大到巖巷。最新的重型機不移位截割斷面達(dá)到35～42 m2， 多數(shù)機型能在縱向16、橫向8的斜坡上工作，截割功率300 kW，機重100 t 以上，切割巖石硬度可達(dá)到f12。國外新推出的掘進機可以實現(xiàn)推進方向和斷面監(jiān)控、電機功率自動調(diào)節(jié)、離機遙控操作及工況監(jiān)測和故障診斷等機電一體化功能，機電一體化已成為掘進機發(fā)展趨勢。掘進機主機可以配套機載錨桿鉆臂系統(tǒng)、支護系統(tǒng)以及除塵系統(tǒng)等，掘進機多功能一體化也是一種發(fā)展趨勢。近10 a 來，掘進機已向綜合機組發(fā)展，并已顯示出卓越的高產(chǎn)高效功能，發(fā)展日新月異。 1.2.2 國內(nèi)掘進機發(fā)展現(xiàn)狀 我國掘進機研究始于20 世紀(jì)60

23、年代，主要經(jīng)歷了引進、消化吸收和自主研制3 個階段。20世紀(jì)90年代以來是我國掘進機的自主研發(fā)階段，也是我國掘進機發(fā)展最為快速的一個階段。這一階段我國中型掘進機發(fā)展日趨成熟， 重型掘進機大批出現(xiàn)，掘進機的設(shè)計與加工制造水平已比較先進，已能夠獨立研制截割硬度≤80 MPa，機重60 t 左右，截割功率160～220 kW 的重型掘進機， 并且具備了根據(jù)礦井條件實現(xiàn)個性化設(shè)計的能力，形成了多個系列的產(chǎn)品，EBJ(Z)系列、S 系列、EBZ 系列型掘進機。經(jīng)過40 余年的發(fā)展，我國已經(jīng)建立《懸臂式掘進機通用技術(shù)條件》等完備的掘進機整機及零部件的研制標(biāo)準(zhǔn)和相應(yīng)的檢驗條件。 與國際先進水平相比， 國內(nèi)

24、掘進機在破巖能力、適應(yīng)性及可靠性方面還存在一定的差距，尤其在重型掘進機方面表現(xiàn)最為突出。重型國產(chǎn)掘進機與國外先進設(shè)備的差距， 除總體性能參數(shù)偏低外，在基礎(chǔ)研究方面也比較薄弱，適合我國煤礦地質(zhì)條件的截割、裝運及行走部載荷譜沒有建立，沒有完整的設(shè)計理論依據(jù)，計算機動態(tài)仿真等方面尚處于起步階段；在元部件可靠性、自動控制技術(shù)、截割技術(shù)、除塵系統(tǒng)等核心技術(shù)方面有較大差距。國內(nèi)外掘進機成熟技術(shù)對比見表1。 表1 國內(nèi)外掘進機成熟技術(shù)對比表 項目 總體參數(shù) 截割機構(gòu) 截齒 裝運機構(gòu) 潤滑方式 除塵方式 自動控制技術(shù) 國外 截割功率：3

25、00kW;裝機總功率：555kW；機重：120t；截割斷面：5.8m8.8m 縱軸式、橫軸式可伸縮截割機構(gòu) 真空熱處理，噴涂強化，經(jīng)濟截割硬度≤f12 電機、液壓馬達(dá)牽引；蟹爪、星輪式 集中自動潤滑 外噴霧加除塵系統(tǒng)，除塵效果好 全功能遙控；截割斷面監(jiān) 國內(nèi) 縱截割功率：220kW;裝機總功率：350kW；機重：60t；截割斷面：5.1m6.8m 縱軸式可伸縮截割機構(gòu) 真空熱處理，經(jīng)濟截割硬度≤f8 液壓馬達(dá)牽引；星輪式 手工潤滑、手動集中潤滑 內(nèi)、外噴霧，除塵效果差 全功能遙控 監(jiān)測與

26、診斷；數(shù)據(jù)遠(yuǎn)程傳輸 1.3近期我國掘進機研究取得的進展 1.3.1 輕型掘進機 輕型掘進機機重小于25 t,主要用于煤巖硬度≤40 MPa 的煤巷掘進。機型以EBZ50TY 和EBZ55等機型為主。 新一代的輕型掘進機除截割機構(gòu)外，其余部件均采用液壓驅(qū)動， 電控系統(tǒng)采用PLC 可編程控制器，機器可靠性大大提高。但由于輕型掘進機截割功率小、機重輕、效率低，使用范圍受到限制，年產(chǎn)量在逐步下降，目前，主要用于地方中小煤礦的煤巷掘進。國內(nèi)掘進機主要參數(shù)對比如表2。 表2 國內(nèi)掘進機主要參數(shù)對比表 項目 機重/t 截割功率/kW 可經(jīng)濟截割硬度/MPa 適應(yīng)巷道斷面/

27、m2 裝機總功率/kW 供電電壓/V 輕型掘進機 18～25 50～55 ≤50 6～16 ≤100 660/380 中型掘進機 35～45 100～150 ≤60 7～20 ≤225 1 140/660 重型掘進機 55～65 160～230 ≤80 12～28 ≤350 1 140 超重機型 80～125 260～318 ≤120 16～35 ≤550 1 140 1.3.2 中型掘進機 中型掘進機是我國目前井下用量最大的一種掘進機。中型掘進機機重小于50 t，主要用于煤巖硬度≤60 MPa 的煤

28、巷及半煤巖掘進， 機型以EBJ-120TP、EBZ150 等機型為主，具有機身矮、重心低、結(jié)構(gòu)緊湊、可靠性高、操作簡單和維護方便的特點。中型掘進機重點解決了在元部件可靠性、截割穩(wěn)定性和控制系統(tǒng)的安全性等幾個關(guān)鍵問題，大幅提高了國產(chǎn)掘進機的破巖能力和整機性能，新型中型掘進機的研制成功，奠定了國產(chǎn)掘進機在我國掘進機研制領(lǐng)域的主導(dǎo)地位，逐步結(jié)束了半煤巖巷掘進機依賴進口的歷史。 1.3.3 重型掘進機 “十五”后期，重型掘進機的使用在國內(nèi)大中型煤礦得到快速的推廣，重型掘進機機重小于80 t，主要用于煤巖硬度≤80 MPa 的半煤巖巷掘進，以EBZ160TY、EBZ220、EBZ200、EBZ200

29、H 等機型為主。重型掘進機實現(xiàn)了雙速截割技術(shù)、恒功率變量液壓技術(shù)以及PLC 模擬量控制技術(shù)等多項關(guān)鍵技術(shù)的創(chuàng)新。這些關(guān)鍵技術(shù)的解決，極大地推動了國內(nèi)重型掘進機研制技術(shù)的發(fā)展。隨后，國內(nèi)陸續(xù)推出了多種型號的重型掘進機，基本實現(xiàn)了重型掘進機的國產(chǎn)化。 1.3.4 超重型掘進機 我國超重型掘進機的研制尚處在起步階段，但發(fā)展迅速，已取得了部分研究成果，多家公司已研制出機重在80～125 t，截割功率260～318 kW 的超重型巖巷掘進機，并開始了井下工業(yè)性試驗。機型以EBH315、EBH300、EBZ300、EBZ260 等機型為主。超重型掘進機主要用于巖巷掘進，研究重點包括以下幾方面： 超重型

30、巖巷掘進機合理技術(shù)參數(shù)確定和整機穩(wěn)定性的研究； 高性能截齒和硬巖截割頭設(shè)計研究；沖擊重載工況下大功率、小體積截割減速器的研究；小塊硬巖物料裝運機構(gòu)的研究；掘進機自動控制技術(shù)及職能故障診斷技術(shù)的研究等。 1.3.5 機載集成技術(shù) （1）掘進機機載錨鉆系統(tǒng) 掘進機機載錨鉆系統(tǒng)通過掘進及錨桿支護裝備的一體化設(shè)計，實現(xiàn)掘進與支護的交叉作業(yè)。掘進機機載錨鉆系統(tǒng)主要分為滑軌式、跨騎式機和機身式3 種類型?；壥綑C載錨桿鉆機結(jié)構(gòu)相對簡單，而且在掘進機工作時可以將鉆臂收縮到掘進機機身后部，因此對掘進機整機性能和掘進機司機的操作影響較小，但這種機載鉆機的工作效率較跨騎式機載錨桿鉆機結(jié)構(gòu)復(fù)雜，重量大，對掘進

31、機整機性能影響較大，而且對掘進司機操作造成了一定的影響；機身式機載錨桿鉆機結(jié)構(gòu)最為簡單。但由于是將鉆臂系統(tǒng)直接安裝與掘進機懸臂之上，因此對掘進機整機性能造成較大影響，司機視線也被嚴(yán)重阻擋。 目前，由于機載錨鉆系統(tǒng)無法解決掘進與支護的同步作業(yè)，無法有效地提高單機成巷速度，且機載錨鉆系統(tǒng)對掘進機整機性能造成影響，降低了掘進效率，因此，掘進機機載錨鉆系統(tǒng)目前尚處于試驗階段，無法大范圍推廣使用。掘進機機載錨鉆系統(tǒng)主要參數(shù)：鉆孔硬度≤80MPa，鉆箱最大扭矩200～320 Nm，鉆進速度0～8 m/min，鉆孔直徑準(zhǔn)20～準(zhǔn)40 mm。產(chǎn)品主要以滑軌式系列、跨騎式/機身式、機身式為主。 （2）掘進機

32、自動控制系統(tǒng) 掘進機自動控制系統(tǒng)是對掘進機推進方向監(jiān)控、全功能遙控、智能監(jiān)測、預(yù)報型故障診斷、記憶截割、數(shù)據(jù)遠(yuǎn)程傳輸?shù)认到y(tǒng)的總稱。目前，掘進機全功能遙控技術(shù)已經(jīng)成熟，但其余自動控制技術(shù)尚處于研究的起步階段。 1.4國內(nèi)掘進機發(fā)展趨勢及急需解決的關(guān)鍵技術(shù) （1）國內(nèi)掘進機發(fā)展趨勢 今后，國內(nèi)掘進機的主要發(fā)展趨勢：①適用范圍不斷擴大（由于掘進機截割硬度與截割斷面不斷加大，擴展了掘進機的適用范圍）；②自動控制技術(shù)發(fā)展迅速。主要表現(xiàn)為：推進方向監(jiān)控、全功能遙控、智能監(jiān)測、預(yù)報型故障診斷、記憶截割、數(shù)據(jù)遠(yuǎn)程傳輸?shù)?；③不斷探索新的截割技術(shù)。尤其是全巖巷巖石截割技術(shù)的研究；④多功能一體化。即掘進機主

33、機集成機載錨鉆系統(tǒng)、機載臨時支護系統(tǒng)、機載除塵系統(tǒng)等，通過多功能集成達(dá)到提高單機成巷速度和安全生產(chǎn)的目標(biāo)； ⑤工作可靠性不斷提高；⑥掘進裝備的綜合配套能力進一步加強；⑦研究試驗手段更趨完善。 （2）國內(nèi)掘進機急需解決的關(guān)鍵技術(shù) 國內(nèi)掘進機急需解決的關(guān)鍵技術(shù)：①要積極開展掘進機的基礎(chǔ)試驗和研究，建立適合我國煤礦地質(zhì)條件的截割載荷譜，形成完整的設(shè)計依據(jù)，并在此基礎(chǔ)上開展動力學(xué)仿真分析計算，提高掘進機的可靠性和壽命； ②要以掘進機基礎(chǔ)元件為重點，要解決好的特重型、大功率、快速掘進等核心技術(shù)研發(fā)工作，實現(xiàn)軸承、密封、電器元件、液壓元部件等基礎(chǔ)件長壽命，提高掘進機的經(jīng)濟切割硬度，以及全功能遙控、智能

34、監(jiān)測、預(yù)報型故障診斷、斷面監(jiān)視、記憶截割、數(shù)據(jù)遠(yuǎn)程傳輸?shù)葯C電一體化功能，逐步向掘進工作面自動化和無人方向發(fā)展；③要積極開展機載錨桿鉆臂系統(tǒng)、臨時支護系統(tǒng)以及除塵系統(tǒng)的多功能集成技術(shù)研究，通過多功能的集成達(dá)到提高單機成巷速度和安全生產(chǎn)的目標(biāo)；④要開展復(fù)雜條件下的巷道綜合除塵系統(tǒng)的研究，改變傳統(tǒng)的噴霧除塵方式， 顯著改善掘進巷道的作業(yè)環(huán)境，維護工人的身心健康。 近10年來，雖然我國懸臂式掘進機的研制技術(shù)得到了快速發(fā)展，但在硬巖截割技術(shù)、自動控制技術(shù)以及多功能一體化技術(shù)等方面仍待提高。我國懸臂式掘進機今后發(fā)展思路應(yīng)是以擴大掘進機適用范圍、提高掘進效率、加快成巷速度為主，今后，在考慮市場因素和產(chǎn)品因

35、素的同時,需要在政策扶持、科研投入和堅持不懈的工作3 方面繼續(xù)加大力度，以提高我國懸臂式掘進機整體水平。 1.5懸臂式半煤巖掘進機簡介 懸臂式半煤巖掘進機是一種能夠?qū)崿F(xiàn)截割、裝載、轉(zhuǎn)載運輸、行走和噴霧除塵的聯(lián)合機組。它既可用于煤礦井下，也可用于金屬礦山以及其他隧道施工。掘進機的總體方案設(shè)計對于整機的性能起著決定性的作用。因此，根據(jù)掘進機的用途、作業(yè)情況及制造條件，合理選擇機型，并正確確定各部結(jié)構(gòu)型式，對于實現(xiàn)整機的各項技術(shù)指標(biāo)、保證機器的工作性能具有重要意義。 懸臂式掘進機主要有橫軸式掘進機和縱軸式掘進機。它們的主要組成部件相同，只是截割頭的布置不同。懸臂式掘進機由切割機構(gòu)、裝運機構(gòu)、行

36、走機構(gòu)、液壓系統(tǒng)、電氣系統(tǒng)、除塵噴霧系統(tǒng)等組成。 一、 切割機構(gòu) 切割機構(gòu)由切割頭、齒輪箱、電動機、回轉(zhuǎn)臺等組成，具有破碎煤巖功能的機構(gòu)。 二、裝運機構(gòu) 裝運機構(gòu)由裝載部和刮板輸送機組成。 懸臂式掘進機裝載機構(gòu)形式較多。如星輪式、鏈輪鏈條式、蟹爪式等，過去比較多的是運用蟹爪式，現(xiàn)在隨著液壓的廣泛運用，開始大規(guī)模運用液壓馬達(dá)直接帶動轉(zhuǎn)盤的機構(gòu)了。 三、行走機構(gòu) 掘進機的行走機構(gòu)主要由履帶部分、減速器和動力輸入裝置（液壓馬達(dá)或電動機）。 四、液壓系統(tǒng) 液壓系統(tǒng)由統(tǒng)一的泵站給分布在各個地方的液壓缸，液壓泵供液壓油，設(shè)計中要照顧不同液壓部件的壓力。 五、電氣系統(tǒng) 電器系統(tǒng)是電動機

37、和控制掘進機的運動的電信號控制器等電器元件，在井下工作的時候要注意它的防爆處理，選用的電動機、電器元件必須符合井下的防爆標(biāo)準(zhǔn)。 六、除塵噴霧系統(tǒng) 除塵噴霧系統(tǒng)內(nèi)噴霧回路、外噴霧回路及冷卻水回路組成。 1.5.1工作機構(gòu)的型式 　　半煤巖掘進機的工作機構(gòu)有截鏈?zhǔn)健A盤銑削式和懸臂截割式等。因懸臂截割式掘進機機體靈活、體積較小，可截出各種形狀和斷面的巷道，并能實現(xiàn)選擇性截割，而且截割效果好，掘進速度較高；所以，現(xiàn)在主要采用懸臂截割式，并已成為當(dāng)前掘進機工作機構(gòu)的一種基本型式。 　　按截割頭的布置方式，分為縱軸和橫軸式兩種。縱軸式截割頭傳動方便、結(jié)構(gòu)緊湊，能截出任意形狀的斷面，易于獲得較為

38、平整的斷面，有利于采用內(nèi)伸縮懸臂，可挖柱窩或水溝。截割頭的形狀有圓柱形、圓錐形和圓錐加圓柱形，由于后兩種截割頭利于鉆進，并使截割表面較平整，故使用較多。缺點是由于縱軸式截割頭在橫向擺動截割時的反作用力不通過機器中心，與懸臂形成的力矩使掘進機產(chǎn)生較大的振動，故穩(wěn)定性較差。因此，在煤巷掘進時，需加大機身重量或裝設(shè)輔助支撐裝置。 橫軸式截割頭分滾筒形、圓盤形、拋物線形和半球形幾種。這種掘進機截齒的截割方向比較合理，破落煤巖較省力，排屑較方便。由于截深較小，截割與裝載情況較好。縱向截割時，穩(wěn)定性較好。缺點是傳動裝置較復(fù)雜，在切入工作面時需左右擺動，不如縱軸式工作機構(gòu)使用方便；因為截割頭較長對掘進斷面

39、形狀有限制，難以獲得較平整的側(cè)壁。這種掘進機多使用拋物線或半球形截割頭。 由于工作機構(gòu)的載荷變化范圍大、驅(qū)動功率大、過堅硬巖石時短期過載運轉(zhuǎn)、有沖擊載荷、振動較大，要求其傳動裝置體積小，最好能調(diào)速?？紤]掘進機工作時，截割頭不僅要具有一定的轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速以截割煤巖，而且要能上下左右擺動，以掘出整個斷面，掘進機工作機構(gòu)一般都采用單機驅(qū)動。雖然液壓傳動具有體積小、調(diào)速方便等優(yōu)點，但由于對沖擊載荷很敏感，元件不能承受較大的短時過載，一般選擇過載能力較大的電動機驅(qū)動。 1.5.2裝載機構(gòu)的型式 　　半煤巖掘進機的裝載機構(gòu)有4種: (1) 單雙環(huán)形刮板鏈?zhǔn)健苇h(huán)形是利用一組環(huán)形刮板鏈直接將煤巖裝到

40、機體后面的轉(zhuǎn)載機上。雙環(huán)形是由兩排并列、轉(zhuǎn)向相反的刮板鏈組成。若刮板鏈能左右張開或收攏，就能調(diào)節(jié)裝載寬度，但結(jié)構(gòu)復(fù)雜。環(huán)形刮板鏈?zhǔn)窖b載機構(gòu)制造筒單，但由于單向裝載，在裝載邊易形成煤巖堆積，從而會造成卡鏈和斷鏈。同時，由于刮板鏈易磨損，功率消耗大，使用效果較差。 (2) 螺旋式。是橫軸式掘進機上使用的一種裝載機構(gòu)，它利用左右兩個 截割頭上旋向相反的螺旋葉片將煤巖向中間推入輸送機構(gòu)。由于頭體形狀的缺點，這種機構(gòu)目前使用很少。 (3)耙爪式。是利用一對交替動作的耙爪來不斷地耙取物料并裝入轉(zhuǎn)載運輸機構(gòu)。這種方式結(jié)構(gòu)簡單、工作可靠、外形尺寸小、裝載效果好，目前應(yīng)用很普遍。但這種裝載機構(gòu)寬度受限制，

41、為擴大裝載寬度，可使鏟板連同整個耙爪機構(gòu)一起水平擺動，或設(shè)計成雙耙爪機構(gòu)，以擴大裝載范圍。 　　(4)星輪式。該種機構(gòu)比耙爪式簡單、強度高、工作可靠，但裝大塊物料的能力較差。 　　通常，應(yīng)選擇耙爪式裝載機構(gòu)，但考慮裝載寬度問題，可選擇雙耙爪機構(gòu)，也可設(shè)計成耙爪與星輪可互換的裝載機構(gòu)。 裝載機構(gòu)可以采用電動機驅(qū)動，也可用液壓馬達(dá)驅(qū)動。但考慮工作環(huán)境潮濕、有泥水，選用液壓馬達(dá)驅(qū)動為好。 1.5.3輸送機構(gòu)的型式 　　半煤巖掘進機多采用刮板鏈?zhǔn)捷斔蜋C構(gòu)。輸送機構(gòu)可采用聯(lián)合驅(qū)動式，即將電動機或液壓馬達(dá)和減速器布置在刮板輸送機靠近機身一側(cè)，在驅(qū)動裝載機構(gòu)同時，間接地以輸送機構(gòu)機尾為主動軸帶動刮

42、板輸送機構(gòu)工作。這樣傳動系統(tǒng)中元件少、機構(gòu)比較簡單，但裝載與輸送機構(gòu)二者運動相牽連，相互影響大。由于該位置空間較小布置較困難。 　　輸送機構(gòu)采用獨立的驅(qū)動方式，即將電動機或液壓馬達(dá)布置在遠(yuǎn)離機器的一端，通過減速裝置驅(qū)動輸送機構(gòu)。這種驅(qū)動方式的傳動系統(tǒng)布置簡單，和裝載機構(gòu)的運動互不影響。但由于傳動裝置和動力元件較多，故障點有所增加。 目前，這兩種輸送機構(gòu)均有采用，設(shè)計時應(yīng)酌情確定。一般常采用與裝載機構(gòu)相同的驅(qū)動方式。 1.5.4轉(zhuǎn)載機構(gòu)的型式 　　該掘進機的轉(zhuǎn)載機構(gòu)有兩種布置方式：①作為機器的一部分；②為機器的配套設(shè)備。目前，多采用膠帶輸送機。 　　膠帶轉(zhuǎn)載機構(gòu)傳動方式有3種：①用液壓

43、馬達(dá)直接或通過減速器驅(qū)動機尾主動卷筒；②由電動卷筒驅(qū)動主動卷筒；③利用電動機通過減速器驅(qū)動主動卷筒。 　　為使卸載端作上下、左右擺動，一般將轉(zhuǎn)載機構(gòu)機尾安裝在掘進機尾部的回轉(zhuǎn)臺托架上，可用人力或液壓缸使其繞回轉(zhuǎn)臺中心擺動，達(dá)到擺角要求；同時，通過升降液壓缸使其繞機尾鉸接中心作升降動作，以達(dá)到卸載的調(diào)高范圍。 轉(zhuǎn)載機構(gòu)應(yīng)采用單機驅(qū)動，可選用電動機或液壓馬達(dá)。 1.5.5行走機構(gòu)的型式 該種掘進機的行走機構(gòu)有邁步式、導(dǎo)軌式和履帶式幾種： (1) 邁步式。該種行走機構(gòu)是利用液壓邁步裝置來工作的。采用框架結(jié)構(gòu)，使人員能自由進出工作面，并可越過裝載機構(gòu)到達(dá)機器的后面。使用支撐裝置可起到掩護頂板

44、、臨時支護的作用。但由于向前推進時，支架反復(fù)交替地作用于頂板，掘進機對頂板的穩(wěn)定性要求較高，局限性較大，所以這種行走機構(gòu)主要用于巖巷掘進機，在煤巷、半煤巖巷中也有應(yīng)用。 (2) 導(dǎo)軌式。將掘進機用導(dǎo)軌吊在巷道頂板上，躲開底板，達(dá)到?jīng)_擊破碎巖石的目的。這就要求導(dǎo)軌具有較高的強度。這種行走機構(gòu)主要用于沖擊式掘進機。 (3) 履帶式。適用于底板不平或松軟的條件，不需修路鋪軌。具有牽引能力大，機動性能好、工作可靠、調(diào)動靈活和對底板適應(yīng)性好等優(yōu)點。但其結(jié)構(gòu)復(fù)雜、零部件磨損較嚴(yán)重。 目前，半煤巖掘進機通常采用履帶式行走機構(gòu)。由于其工作環(huán)境差，用電動機驅(qū)動易受潮燒毀，最好選用液壓馬達(dá)驅(qū)動。 1.5.

45、6除塵裝置的型式 　　掘進機的除塵方式有噴霧式和抽出式兩種： (1) 噴霧式。用噴嘴把具有一定壓力的水高度擴散、霧化，使粉塵附在 霧狀水珠表面沉降下來，達(dá)到滅塵效果。這種除塵方式有以下兩種：①外噴 霧降塵。是在工作機構(gòu)的懸臂上裝設(shè)噴嘴，向截割頭噴射壓力水，將截割頭 包圍。這種方式結(jié)構(gòu)簡單、工作可靠、使用壽命長。由于噴嘴距粉塵源較遠(yuǎn)， 粉塵容易擴散，除塵效果較差；②內(nèi)噴霧降塵。噴嘴在截割頭上按螺旋線布 置，壓力水對著截齒噴射。由于噴嘴距截齒近，除塵效果好，耗水量少，沖 淡瓦斯、冷卻截齒和撲滅火花的效果也較好。但噴嘴容易堵塞和損壞，供水 管路復(fù)雜，活動聯(lián)接處密封較困難。為提高除塵

46、效果，一般采用內(nèi)外噴霧相 結(jié)合的辦法，并且和截割電機、液壓系統(tǒng)的冷卻要求結(jié)合起來考慮，將冷卻 水由噴嘴噴出降塵。 　　(2)抽出式。常用的吸塵裝置是集塵器。設(shè)計掘進機時，應(yīng)根據(jù)掘進機的 技術(shù)條件來選集塵器。為提高除塵效果，可采用兩級凈化除塵。由于集塵器 跟隨掘進機移動，風(fēng)機的噪音很大，應(yīng)安裝消音裝置。抽出式除塵裝置滅塵 效果好，但因設(shè)備增多，使工作面空間減小。近年來，除塵設(shè)備有向抽出式 和噴霧式聯(lián)合并用方向發(fā)展的趨勢。 1.5.7高壓水細(xì)射流輔助切割技術(shù) 　　對于全煤巷或很軟的巖巷，利用掘進機掘進，效率高、成本低。但對于 巖巷掘進和隧道掘進，一般其巖體f≥8(抗壓強度在80

47、～100MPa以上)，掘 進機效率明顯降低，截齒消耗量大增，導(dǎo)致生產(chǎn)成本顯著提高。這時，應(yīng)考 慮采用高壓水細(xì)射流輔助切割技術(shù)。 　 該技術(shù)為利用20MPa以上、流量為4L/min左右的壓力水，自孔徑為 0.4～1.0mm的噴嘴射出，對截齒的機械破碎起輔助作用。 經(jīng)驗表明，對煤輔助切割作用的最低壓力約40MPa，對巖石的最低水壓為70MPa左右。在掘進機上安裝的高壓水細(xì)射流系統(tǒng)為：外來水經(jīng)過控制閥、濾水器進入增壓器，壓力增高后的高壓水進入懸臂端的旋轉(zhuǎn)密封，由截割頭上安裝的數(shù)個噴嘴噴射出去。 　　增壓器由液壓油驅(qū)動，可提供70MPa以上的壓力水，旋轉(zhuǎn)密封裝置裝在截割頭轉(zhuǎn)軸處，保證截割

48、頭處的水壓和水量，噴嘴的直徑根據(jù)水壓和流量選取。 在掘進機的截割頭上，噴嘴安裝位置有3種：①裝設(shè)在截齒前方。優(yōu)點是截齒和齒座為通常型，成本低；噴嘴安裝位置不受限制，可選用標(biāo)準(zhǔn)噴嘴；更換截齒或噴嘴互不影響，便于維修；不存在巖粒回彈損壞噴嘴問題；但噴嘴因水束流程遠(yuǎn)，打擊巖石的力較小，能耗高、水耗大，破巖效率不佳。②安裝在截齒上靠近齒尖處。優(yōu)點是冷水通過齒座和齒身對截齒的冷卻效果好，可延長截齒壽命；噴嘴靠近煤巖體，破巖效果好；除塵和撲滅火的效果也很好。缺點是需用專用的截齒和齒座，其結(jié)構(gòu)復(fù)雜，制造成本高；噴嘴離煤巖體近，回彈的巖粒會加速噴嘴的損壞。③噴嘴裝在齒座上。當(dāng)截齒與煤巖體接觸才噴水的方式，齒

49、不工作時不噴射，可節(jié)省水；除塵和撲滅火花的效果好。缺點是在截割軟煤時不射流；水射流破巖作用滯后于齒尖的切割作用；齒和齒座結(jié)構(gòu)復(fù)雜，制造成本高，事故多，維修量大。 　　應(yīng)用高壓水細(xì)射流輔助切割技術(shù)，是擴大掘進機的使用范圍、提高掘進速度的最佳途徑，但其系統(tǒng)形式、水壓和流量，及其零件的結(jié)構(gòu)尺寸要根據(jù)煤巖體性質(zhì)合理地確定。 1.6懸臂式掘進機在半煤巖工作條件下應(yīng)用設(shè)計要求 掘進機應(yīng)設(shè)有支護用的托梁裝置，行走機構(gòu)和裝運機構(gòu)均能正、反向轉(zhuǎn)動，液壓系統(tǒng)和除塵系統(tǒng)的管件、閥類等布置合理，安裝可靠，整機各部件皮符合解體拆裝下井運輸要求。 設(shè)計、試驗要求：切割機構(gòu)、裝運機構(gòu)、行走機構(gòu)齒輪箱的傳動零件，其強

50、度安全系數(shù)不小于2。刮板鏈的靜強度安全系數(shù)的選擇不應(yīng)小于4.0．圓環(huán)鏈的拉伸強度指標(biāo)為C級。齒輪箱的耐久性試驗，在額定載荷和轉(zhuǎn)速下連續(xù)運轉(zhuǎn)．切割和裝運齒輪箱不少于1000 h，行走齒輪稻正、反向運轉(zhuǎn)不得少于400 h。受動載荷大的聯(lián)接螺拴，應(yīng)有可靠的防松裝置。履帶接地長度相中心距之比．一般不大于1．6，履帶公稱接地比壓不大于0.14MP，對軟底板要有適應(yīng)性，履帶上如果有支重輪每個支重輪應(yīng)能承受50％的整機重量。內(nèi)噴霧系統(tǒng)額定壓力不低于3MPa，外噴霧系統(tǒng)額定壓力不低于1．5MPa。要求掘進機實測重心與設(shè)計重心在縱、橫兩方向上的誤差不大于25mm。實測重量誤差不大于設(shè)計重量的5％。 在安全保護

51、方面要求：掘進機電氣設(shè)備的設(shè)計、制造和使用，應(yīng)符合含有瓦斯、煤塵或其他爆炸性混合氣體中作業(yè)要求、符合《煤礦安全規(guī)程》以及《煤礦井下1140 v電氣設(shè)備安全技術(shù)和運行的暫行規(guī)定》。所有電氣設(shè)備均應(yīng)取得防爆檢驗合格證，掘進機設(shè)有啟動報警裝置，啟動前必須發(fā)出警報，掘進機必須裝有前后照明燈。掘進機行走機構(gòu)中應(yīng)設(shè)有制動系統(tǒng)和必要的防滑保護裝置，切割機構(gòu)和裝運機構(gòu)傳統(tǒng)系統(tǒng)中應(yīng)設(shè)有過載保護裝置，還應(yīng)有切割臂與鏟板的防干涉裝置。油泵和切割機構(gòu)之間、轉(zhuǎn)載機和裝運機構(gòu)之間的開、停順序，在電控系統(tǒng)中應(yīng)設(shè)有閉鎖裝置。液壓系統(tǒng)應(yīng)設(shè)有過濾裝置，還應(yīng)設(shè)壓力、油溫、油位顯示或保護裝置。電控系統(tǒng)應(yīng)設(shè)緊急切斷和閉鋇裝置，在司機座

52、另一側(cè)，還應(yīng)裝有緊急停止按鈕。內(nèi)外噴霧系統(tǒng)中要裝設(shè)過濾保護裝置。 使用性能要求：掘進機各部件運轉(zhuǎn)乎穩(wěn)，懇臂擺動靈活，在規(guī)定煤巖特性條件下進行切割時，截齒損耗宰正常，切割頭上裁齒排列合理、更換方便，同一類截齒應(yīng)具有互換性。裝運機構(gòu)及履帶機構(gòu)的傳動部件、齒輪箱必須有可靠性高、壽命長的防水密封。履帶的牽引力應(yīng)能滿足設(shè)計坡度上工作和轉(zhuǎn)向要求．中間刮板輸送機鏈條應(yīng)具有可伸縮調(diào)整裝置，刮板鏈與鏈輪正常嚙合，不得出現(xiàn)跳鏈、掉鏈、卡鏈現(xiàn)象。裝運機構(gòu)耙爪下平面與鏟板之間有間隙，不得接觸摩擦。各操作手柄、按鈕、族鈕、動作靈活、可靠、方便。齒輪箱在運轉(zhuǎn)中各密封端蓋、出軸密封、箱體結(jié)合面等處均不得有滲漏現(xiàn)象。齒輪箱

53、、液壓系統(tǒng)和軸承等．必須按設(shè)計要求注入規(guī)定牌號的潤滑油和油脂，不得滲合使用。掘進機作業(yè)時，各齒輪箱最高溫度不得超過95℃，液壓油箱中的油溫不應(yīng)超過70℃．掘進機作業(yè)時，司機座位處空氣中粉塵濃度應(yīng)＜10mg／m3，司機處綜合噪聲值不大于90dB(A)。掘進機除手柄、按鈕、滑道等表面外，均應(yīng)采取防銹措施。 2總體方案設(shè)計 2.1掘進機總體結(jié)構(gòu)布置及特點 機器的總體布置．關(guān)系到整機的性能、質(zhì)量和整機的合理性。也關(guān)系到操作方便、工作安全和工作效率。因此，總體布置是總體設(shè)計中極為重要的內(nèi)容。本掘進機的總體布置為： (1)切割機構(gòu)由懸臂和回轉(zhuǎn)臺組成，位于機器前上部，懸臂能上下、

54、左右回轉(zhuǎn)； (2)裝載鏟板是在機器下部前方，后接中間刮板運輸機，兩者組成裝運機構(gòu)，貫穿掘進機的縱向軸線； (3)考慮掘進機的橫向穩(wěn)定平衡，主要部件按掘進機縱向平面對稱布置，電控箱、液壓裝置分別裝在運輸機兩側(cè)； (4)為保證作業(yè)的穩(wěn)定性，履帶位于機器的下部兩側(cè)，前有落地鏟板，后有穩(wěn)定器支撐，整個機器的重心在履帶接地面積的形心面積范圍內(nèi)； (5)為了保護司機安全，同時又便于觀察、操作，將司機位置在機器后部右側(cè)； (6)由于掘進機是地下巷道作業(yè)，所以整個機器呈長條形，而且機身越矮機器越穩(wěn)定。 總體方案設(shè)計主要是進行掘進機的選型和總體參數(shù)的確定。本掘進機的特性為： (1)截割臂

55、可伸縮; (2)采用電機和液壓混合傳動，機身矮，結(jié)構(gòu)緊湊，操作方便、可靠、轉(zhuǎn)平穩(wěn)； (3)配有內(nèi)噴霧及外噴霧裝置，可有效抑制截割時產(chǎn)生的粉塵； (4)采用圓錐形小直徑截割頭，單刀力大，截齒布置合理，破巖過斷層能力強，切割振動小，工作穩(wěn)定性好； (5)截割臂回轉(zhuǎn)、升降可實現(xiàn)聯(lián)動，能弧形截割；主要液壓件采用進口； (6)采用獨特的分裝分運系統(tǒng)，降低了截割煤過程中裝運機構(gòu)的事故發(fā)生率，改善了裝運效果，提高了裝運能力； (7)可選裝液壓錨桿鉆機驅(qū)動裝置，驅(qū)動一臺或兩臺液壓錨桿鉆機作業(yè)。 2.2 機型的選定及主要部件的結(jié)構(gòu)形式的確定 2.2.1 機型的選定 掘進機的

56、發(fā)展方向是定型化、系列化、并向“大斷面”、“高硬度”發(fā)展，掘進機的性能、外形、結(jié)構(gòu)和重量應(yīng)能很好地適應(yīng)煤巖的性質(zhì)和巷道的尺寸。 根據(jù)任務(wù)書的要求，按行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)MT138～1995《懸臂式掘進機的型式與參數(shù)》，MT238.3-2006《懸臂式掘進機|第3部分|通用技術(shù)條件》選定機型類別。要考慮的掘進機用途有：煤礦井下巷道的掘進、其他行業(yè)的工程作業(yè)，要考慮掘進機的工作條件：切割煤層巷、半煤層巷，煤巖的單向抗壓強度(或普氏系數(shù)f值)及巖石的腐蝕系數(shù)。 特輕、輕型掘進機以掘進煤巷為主，它的特點應(yīng)突出經(jīng)濟、靈活、方便，在截割巷道斷面尺寸方面有較大的適應(yīng)性。中型掘進機以掘進半煤巖巷道為主

57、，在截割巖石硬度方面適應(yīng)性較強，但機器設(shè)計不宜過于笨重和龐大，在使用時有較大的覆蓋面。重型掘進機是具有更高切割能力的掘進機，應(yīng)用范圍更加廣泛。 根據(jù)設(shè)計的要求和目的，機型選擇重型。基本參數(shù)應(yīng)當(dāng)符合表格的規(guī)定。 表2-1 掘進機型式的基本參數(shù)[6] 技術(shù)參數(shù) 單位 機型 特輕 輕 中 重 超重 切割煤巖最大單向抗拉強度 MPa 生產(chǎn)能力 煤， 0.6 0.8 — — — 煤夾矸， 0.35 0.4 0.5 0.6 0.6 切割機構(gòu)功率 kW 90～200 適應(yīng)工作最大坡度(絕對值)不小于 ()

58、 可掘巷道斷面 ㎡ 5～12 6～16 7～20 8～28 10～32 機重(不包括轉(zhuǎn)載機) t 2.2.2 各部件的結(jié)構(gòu)型式的確定 2.2.2.1 切割機構(gòu) 切割機構(gòu)主要由切割頭，水冷電動機，減速器，伸縮機構(gòu)和回轉(zhuǎn)臺等組成，具有破碎煤巖功能的機構(gòu)。 (1)切割頭的選擇 切割頭裝有截齒，用于破碎煤巖的部件。切割頭主要由截割頭體、齒座、螺旋葉片、截齒、噴嘴及筋板等構(gòu)成；螺旋葉片焊在切割頭體上，沿螺旋線并按截線間距排列齒座和截齒?？v軸式掘進機切割頭的形狀通常有圓柱形、圓錐形、圓錐圓柱形幾種。圓錐形切割頭有利于鉆進工作面，也能保

59、證切割出來的巷道表面較平整，保證巷道坡度，也不會給支護工作帶來麻煩，所以選擇圓錐形切割頭。 (2)切割電動機 切割電機為外水冷式，且機體為焊接結(jié)構(gòu)，前端與行星減速器相聯(lián)，后端聯(lián)接回轉(zhuǎn)臺。電機輸出力矩，通過花鍵套傳遞給減速器，再由花鍵套傳到主軸，主軸通過內(nèi)花套鍵與截割頭相聯(lián)，把力(矩)傳遞到割頭上，截割頭以此方式進行工作。切割電機的選擇在根據(jù)工作條件選取，而應(yīng)當(dāng)符合行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)MT477-1996《YBU系列掘進機用隔爆型三相異步電動機》。 (3)行星減速器 主要由箱體、減速齒輪、二級行星輪架、輸入、輸出軸構(gòu)成。太陽輪與行星輪相嚙合，此行星輪通過兩個軸承裝在星輪軸上，兩端裝有孔用彈性擋圈，星

60、輪裝在第一級行星架相應(yīng)的軸孔內(nèi)，內(nèi)輪與箱體組成一體并與行星輪嚙合帶動第一級行星架，實現(xiàn)第一級減速[7]。 第二級的太陽輪與第一級行星架為漸開縣花鍵聯(lián)結(jié)，太陽輪與第二行星輪嚙合，此行星輪裝在第二級的輪軸，此輪軸裝在第二級行星架相應(yīng)軸孔內(nèi)。這里內(nèi)輪與減速器殼體組成一體與行星輪嚙合，此星輪不僅自轉(zhuǎn)還繞太陽輪公轉(zhuǎn)，從而實現(xiàn)第二級減速器。 圖2-1 EBZ110掘進機的截割部行星減速器結(jié)構(gòu) (4)伸縮機構(gòu) 伸縮機構(gòu)有內(nèi)伸縮式和外伸縮式。內(nèi)伸縮式結(jié)構(gòu)緊湊、尺寸小、伸縮靈活方便，因此采用內(nèi)伸縮式。伸縮機構(gòu)由保護筒，伸縮內(nèi)、外筒，花鍵套，密封座，主軸，軸承，隔套，旋轉(zhuǎn)密封、油封等構(gòu)成。位于截割頭和

61、二級行星減速器之間，通過花鍵聯(lián)接使主軸旋轉(zhuǎn)運動，帶動截割頭旋轉(zhuǎn)，通過油缸伸縮帶動伸縮部實現(xiàn)伸縮。 圖2-2 懸臂伸縮原理圖 (a)外伸縮式 (b)內(nèi)伸縮式 1 懸臂；2 減速器；3 電動機；4 伸縮油缸；5 滑架；6 花鍵主軸；7 內(nèi)套；8 聯(lián)軸器；9 外套 (5)回轉(zhuǎn)臺的設(shè)計要求 1)回轉(zhuǎn)裝置反映在切割頭上的回轉(zhuǎn)力和回轉(zhuǎn)速度要滿足切割工作要求； 2)回轉(zhuǎn)臺要能夠承受機器工作時的各種載荷反力的作用，有足夠的剛度； 3)與懸臂配合，所具有的回轉(zhuǎn)角度要滿足掘進端面的要求； 4)結(jié)構(gòu)緊湊、運轉(zhuǎn)平穩(wěn)，工作可靠。 同時回轉(zhuǎn)臺

62、的設(shè)計要符合中國煤炭行業(yè)標(biāo)MT475-1996《懸臂式掘進機回轉(zhuǎn)支承型式基本參數(shù)和技術(shù)要求》。 2.2.2.2 裝運機構(gòu) 裝載機構(gòu)機構(gòu)由鏟板部分與中間刮板輸送機等組成。由2臺液壓馬達(dá)，直接驅(qū)動鏈輪，帶動刮板鏈組實現(xiàn)物料運輸。 (1)鏟板部 鏟板部分由耙裝部、減速器、耙爪等組成。裝載部實現(xiàn)采掘下煤礦等接受采集，經(jīng)過中間輸送機，把煤礦輸送到后續(xù)的輸送帶上。鏟板部有雙環(huán)形刮板鏈?zhǔn)?，螺旋式裝載式，蟹爪式裝載式，星輪式等。由于星輪式裝載式結(jié)構(gòu)簡單，工作可靠，外尺寸小，因此選星輪式裝載方式。 耙裝部機構(gòu)采用弧形三齒星輪式，有左右兩個，對稱布置。 (2)中間刮板運輸機 輸送機構(gòu)，采用刮板鏈?zhǔn)?/p>

63、輸送機，一般由機尾向機頭方向傾斜向上布置。輸送機構(gòu)由以機頭軸為主動軸時，由設(shè)置在機頭的液壓馬達(dá)或電機，通過減速器裝置驅(qū)動機頭軸運轉(zhuǎn)。這樣機構(gòu)復(fù)雜?？梢栽O(shè)置機尾為主動軸，由設(shè)置在機尾的驅(qū)動裝置，帶動刮板鏈?zhǔn)捷斔蜋C工作，簡化結(jié)構(gòu)。采用雙邊鏈運輸型式，底板呈直線形，保證運輸順暢，提高溜槽及刮板使用壽命。采用兩個液壓馬達(dá)直接驅(qū)動鏈輪，帶動刮板鏈組實現(xiàn)物料運輸?？梢赃m當(dāng)提高龍門，減少一運運輸過程中大塊物料卡阻。 2.2.2.3 轉(zhuǎn)載機 轉(zhuǎn)載機大多采用膠帶輸送機的形式。膠帶轉(zhuǎn)載機構(gòu)的傳動方式有三種:1、由油馬達(dá)直接或通過減速器驅(qū)動機尾主動卷筒；2、有電動卷筒驅(qū)動主動卷筒旋轉(zhuǎn)。3、有電動機通過減速器驅(qū)動

64、主動卷筒旋轉(zhuǎn)。為了實現(xiàn)巷道掘進機膠帶轉(zhuǎn)運機構(gòu)卸載端上下調(diào)高和左右擺動，以使運轉(zhuǎn)的煤巖能夠準(zhǔn)確地卸如礦車或轉(zhuǎn)載機中，可以在轉(zhuǎn)運機構(gòu)的機尾安裝在掘進機尾部的回轉(zhuǎn)臺托架上，通過人力或者回轉(zhuǎn)油缸，使整個轉(zhuǎn)運機構(gòu)的機尾繞回轉(zhuǎn)臺中心擺動一定的角度。 這樣輸送機轉(zhuǎn)座與掘進機體主機架相連接，轉(zhuǎn)座可以圍繞立軸左右、上下擺動左右。設(shè)置由一臺水平油缸推動。裝載機后架的下部裝1個升降油缸，起支撐轉(zhuǎn)載機的作用，也用來調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)載機的卸載高度。 2.2.2.4 行走機構(gòu)實現(xiàn)形式及驅(qū)動方式 行走機構(gòu)有邁步式、導(dǎo)軌式和履帶式等幾種。履帶式行走機構(gòu)可在底板不平或者松軟的條件下工作，不需要修路等，牽引力大，機動性能好，工作可靠

65、，調(diào)動靈活和對底板適應(yīng)性好等特點。采用履帶式行走機構(gòu)。 履帶式行走機構(gòu)的驅(qū)動方式有兩種：電動機和液壓馬達(dá)。由于液壓回路的種種優(yōu)點，選取液壓馬達(dá)驅(qū)動。 2.2.2.5 冷卻噴霧系統(tǒng) 通常掘進機的除塵方式分為噴霧式和抽出式兩種。采用噴霧式除塵，用噴嘴把具有一定壓力的水高度擴散，使其霧化，使粉塵附在霧狀水粒表面沉淀下來，以達(dá)到滅塵效果。采用內(nèi)噴霧形式，在切割頭上裝設(shè)噴嘴，對著截齒噴射。 2.2.2.6 電控系統(tǒng) 電控系統(tǒng)包括動力部分、控制部分和檢測部分，電控系統(tǒng)必須按照煤礦井下防爆要求設(shè)計、制造、檢測，必須符合GB3836-2000標(biāo)準(zhǔn)中的有關(guān)規(guī)定和要求。為了提高掘進機在作業(yè)時的安全性，操

66、作的靈活性以及機械傳動部分的故障診斷及監(jiān)控功能，從實用角度考慮，裝設(shè)必要的離機遙控裝置、測控壓力、溫度、液位及關(guān)鍵部位的故障診斷裝置。 2.3 總體參數(shù)確定 根據(jù)以上設(shè)計思想及設(shè)計結(jié)果進行掘進機的總體參數(shù)確定。掘進機的總體參數(shù)，是指主要性能參數(shù)。它表示了掘進機特性的指標(biāo)。掘進機的總體參數(shù)有：機重、外形尺寸、可掘斷面、生產(chǎn)率、截深、擺動速度、切割力等。 2.3.1 機器外形尺寸 根據(jù)掘進機工作環(huán)境和要求，考慮到巷道的斷面和空間約束，機器高度越低越好，同時要滿足行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，一般小斷面掘進高度在1.7m以下，大斷面掘進機應(yīng)低于2m。中、重型機高度1.6～2m，特輕型、輕型機高度1.4～1.6m。機器固定部分的長度控制在7m左右。機長的推薦值為：輕型機長m，中型機長m，重型機長m，對應(yīng)的寬度分別為，，。 結(jié)合設(shè)計要求和工作情況掘進機的外形尺寸(長寬高)= 8.42.01.8(不含轉(zhuǎn)載機長度)。 2.3.2 重量估算 整機自重是掘進機的一個重要參數(shù)。機重太輕， 工作穩(wěn)定性下降， 擺動截割時會發(fā)生擺尾現(xiàn)象、截割效率下降，截齒損耗率增加；機重太重，機