懸臂式半煤巖掘進機行走機構設計說明書

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1、 中國礦業(yè)大學2005屆本科生畢業(yè)設計 第 89 頁 1 緒論 懸臂式掘進機作業(yè)線主要由主機與后配套設備組成。主機把巖石切割破落下來，轉運機構把破碎的巖渣轉運至機器尾部卸下，由后配套轉載機、運輸機或梭車運走。懸臂式掘進機的切割臂可以上下、左右自由擺動，能切割任意形狀的巷道斷面，切割出的表面精確、平整，便于支護。履帶式行走機構使機器調動靈活，便于轉彎、爬坡，對復雜地質條件適應性強。懸臂式巷道掘進機具有掘進速度快,巷道成形好,便于與其它設備配套組成綜掘作業(yè)線以及成本較為合理等優(yōu)點, 因而應用廣泛。近年來掘進機不僅廣泛

2、用于煤及軟巖道的掘進,在中等硬度的半煤巖巷道掘進中也獲得良好的技術經濟效果。國外的某些重型掘進機已能切割抗壓強度達170MPa 的硬巖。據統(tǒng)計,目前國外各主要產煤國采用掘進機掘進的巷道占采準巷道的40%以上。而我國綜掘比率為8%左右,與國外先進水平相比尚存在很大差距, 與我國煤炭生產的需要, 特別是現(xiàn)代化高產高效礦井建設的需要也是極不相適應的, 因此, 我國掘進機的研制開發(fā)以及推廣應用, 還需作大量工作。 1.1國外掘進設備及綜掘技術發(fā)展現(xiàn)狀- 1.1.1　切割能力穩(wěn)定提高 掘進機經歷了切割軟煤、硬煤及半煤巖的過程。近期一些重型掘進機已能切割硬巖。目前國外礦山應用的各種型號的懸臂式掘進機

3、約4 000余臺。一般來說，這類懸臂式掘進機的重量為20～160t，最大切割功率已達408kW，切割巖石的抗壓強度最高可達170MPa。據報道, 日本成功地使用TM 60K 型掘進機掘進全巖巷引水隧道, 巖石硬度高達170～200M Pa。目前最大的WAV 408 型掘進機重達160 t, 切割功率可達408 kW , 定位切割斷面可達87.5。 1.1.2 機器的可靠性高 先進的制造技術為基礎, 從原材料質量到零部件的加工精度都能嚴 格控制, 又有優(yōu)越的國際協(xié)作條件, 選購外購外協(xié)件的范圍寬廣, 有效地保證了主機的質量水平。此外, 近年來廣泛地采用了可靠性技術, 其突出表現(xiàn)為簡化機械結

4、構、采用降額設計。在齒輪傳動、機械聯(lián)接及液壓傳動方面盡量減少串聯(lián)系統(tǒng), 有的地方以嵌裝式結構代替螺栓組結構。既簡化了結構, 又大大提高了可靠性 1.1.3　采用機電一體化技術 國外新型掘進機均配備有完善的工況監(jiān)測和故障診斷系統(tǒng), 從而可早期發(fā)現(xiàn)故障, 快速排出故障, 大大減少停機時間。有些重型掘進機還可配置自動控制系統(tǒng), 可以使機器的生產率提高30% 左右, 還可以保證切割機構的負載平穩(wěn),避免由于人工操作不當引起的尖峰負荷,從而延長機器的使用壽命約20%。 1.1.4　發(fā)展采掘錨機組 采掘錨機組, 實現(xiàn)了掘進與支護平行作業(yè), 為快速掘進巷道開辟了新的途徑。主要形式有兩種: 一種為連續(xù)采

5、煤機與液壓錨桿鉆機相結合; 另一種為在懸臂式掘進機上加裝液壓錨桿鉆機。前者因為切割效率高,在快速掘進方面更為優(yōu)越。 1.1.5　配套設備多樣化 支護、運輸和除塵所需的配套設備是保證綜掘效益的必備條件。國外綜掘效率高的煤礦多采用機載錨桿支護或配套專用的錨桿鉆車,與掘進機交替工作,架棚則采用托梁裝置或架棚機, 后配套運輸采用橋式、懸臂式轉載機及膠帶輸送機、梭車等,輔助材料的運輸則有單軌吊、卡軌車等,除塵主要靠大抽出量的除塵風機,輔以內外噴霧除塵裝置、風簾等,可有效地降低工作面粉塵含量。 1.1.6 新技術、新結構、新機型的應用 以往的全斷面掘進機對掘進彎曲巷道的適應性差，現(xiàn)在通過完善方向控

6、制系統(tǒng)，機組已能實現(xiàn)彎道掘進。如瑞士日內瓦一地下工程，主體是直徑為8.4m的環(huán)形巷道。巷道掘進斷面直徑為4.5m,成巷直徑為3.8m。設計規(guī)定，整個巷道任一處斷面中心的偏離度，理論值不得大于80mm。采用英國ZED控制系統(tǒng)，掘出的巷道斷面中心實際偏離度僅30mm，巷道掘進速度平均達到22.3～28.2m/d。 阿特拉斯—科普科—賈瓦MK12型掘進機，當裝上一臺推力自動控制系統(tǒng)后，可在很短的時間內控制和調整推力，使掘進機的扭矩實現(xiàn)最佳匹配，從而可保證最高掘進效率，并防止電動機超負荷運轉。 德國培森掘進技術研究所采取將高壓水噴嘴裝到德馬克6.5m直徑的掘進機的中心刀和邊刀位置上，不

7、僅使推力節(jié)省了10%，而且還減少了刀具數量。 法國布依格公研制出了在掘進機頭部安裝有3～4個鉸接搖臂的新型全斷面掘進機。其機頭部的所有鉸接搖臂端部都裝有一把滾刀，掘進時利用這些滾刀來破巖，推力可大為減少。因主機重量輕、長度短，所以允許掘轉彎半徑小，拆裝運輸方便。這種掘進機能掘進硬度20～2 000kg/cm的巖石，在地質條件復雜、惡劣的情況下也能順利掘進。平均月進尺可達200m，最高進尺達到500m。采用這種掘進機，已掘進地下巖石巷道(隧道)30km 1.1.7 遙控和自動化 目前，掘進綜合機械化已是成熟的技術。微處理器、計算機和專家系統(tǒng)的應用，以及巖層控制理論和技術的完善，進一步提高了

8、作業(yè)安全性和生產效率。英、德、美等國在井下作業(yè)的遙控和自動化方面進行了大量的研究工作，最終目標是實現(xiàn)不經常有人的自動化采掘工作面。 目前，將井下傳感器測得的數據傳輸到地面計算機網絡的多功能井下 環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)，已推廣應用。掘進機、膠帶輸送機等單臺設備的遙控和自動化技術日趨成熟。整個掘進工作面的遙控和自動化已取得明顯進展，英國開發(fā)的天然放射性煤巖分界傳感器已對外出售300多個，自動化掘進工作面的問世已經為期不遠。在設備工況和健康監(jiān)測的基礎上，已開發(fā)出以微處理和微機為基礎的礦井全過程監(jiān)控系統(tǒng)。英國的MINOS系統(tǒng)已成功地用于許多礦井。 1.2 我國掘進機發(fā)展概況及存在的問題 1.2.1　發(fā)展

9、概況 我國于1962 年開始掘進機的研制工作,最初是仿蘇聯(lián)產品, 機身輕、功率小、性能差, 未廣泛應用。八十年代與國外公司合作制造了AM-50 及S100 型掘進機, 這兩種機型現(xiàn)已成為國內市場主導產品。同時, 國產掘進機研制步伐也在加快, 先后研制出EL-90、ELMB-55、EBJ-65/48 等機型。其中ELMB-55 得到較大規(guī)模的應用。上述產品主要適用于煤巷掘進, 對于硬煤及半煤巖巷道適應性差, 機器振動過大, 故障率高。 進入九十年代后, 發(fā)展重點轉向半煤巖巷道掘進機。先后研制了EBJ-132、EBH-132、EBJ -160 等機型, 機重為36～ 50 t, 切割功率達16

10、0 kW。同時, 機重20 t 的煤巷掘進機也在改進提高, 由ELM 系列發(fā)展創(chuàng)新的ELMB-75B 型掘進機在技術指標與經濟合理性方面結合得較好, 近幾年來銷售勢頭看好。 圖1-1. 煤科總院太原分院研發(fā)的EBJ-120TP型掘進機 1.2.2　國產掘進機存在的主要問題 (1) 產品設計水平偏低目前國內應用最多的幾種機型中AM -50 和S100 是國外七十年代研制的產品, 除切割硬度偏低之外, 內噴霧系統(tǒng)及防碰撞裝置實際上不起作用, 許多電氣保護工作不可靠, 普遍存在用戶甩保護現(xiàn)象, 電控系統(tǒng)抗振性差。國內自行研制的機型如EL -90、ELM 系列等結構比較雜亂, 體積龐大, 總

11、體設計造形很差。新近研制的EBJ -132、EBH -132、EBJ-160 、EBJ-120等較多地吸收了國外八十年代產品的技術, 總體設計水平有很大提高, 主要表現(xiàn)為結構緊湊、造形簡潔、重心降低, 選用外購元件性能及質量有較大幅度提高, 安全保護更為完善, 代表了我國掘進機最新技術水平。但與國外新型掘進機相比, 仍存在約10 a 的差距。 (2) 技術引進缺少創(chuàng)新 我國引進技術生產的機型生產多年改進不大, 尤其是不能結合我國制造、使用水平進行改進, 逐漸暴露出許多缺點。 (3) 制造質量較差 國產掘進機在使用中普遍存在聯(lián)接螺栓易松動或斷裂、液壓系統(tǒng)泄漏嚴重、機電保護裝置易失靈以及溜

12、槽、齒座等耐磨性差的現(xiàn)象。特別是引進技術生產的掘進機, 因部分元部件質量較差影響整機性能, 有些液壓電氣元件壽命比國外進口件差很多, 形成強烈對比。 (4) 配套設備不足 配套設備不足主要表現(xiàn)在支護、轉載、輔助材料運輸及通風除塵等方面。如支護方面尚無適用的架棚機, 運輸方面缺少轉載機, 通風除塵缺少風機等。 1.3 我國掘進機的發(fā)展方向 1.3.1　煤巷掘進仍然是主力軍 我國統(tǒng)配煤礦采準巷道絕大部分為煤巷, 巷道斷面多在7～12范圍內。國內外經驗表明: 用于此范圍的煤巷掘進機以重量20～25 t、切割功率55～ 75 kW 為最適宜, 這樣的機型能達到必要的切割硬度和生產效率, 而且

13、體積小、輕便靈活、成本低, 最易于大面積推廣。另一類功能較強的煤巷掘進機應以重30 余t、切割功率100 kW 左右為宜。這類機型可具有較強的切割硬煤及夾矸能力, 機器的功能成本比適中, 是百萬噸以上的大型和特大型礦井的主力機型。但這兩類機型遠未達到完善程度, 應針對不同工況進一步研制多種機型, 以提高綜掘應用率。另外, 考慮到我國煤礦經濟效益差, 職工文化技術水平較低的狀況, 在今后相當長的時期內難有根本性改變, 設計此類機型不宜追求過多的功能及復雜完備的監(jiān)測、保護, 而應突出價格低廉、結構簡單牢固、易于操作及維護的特點 1.3.2　半煤巖巷道掘進機應推廣提高 隨著開采深度的加大及薄煤層

14、開采的需要, 切割煤巖的硬度及半煤巖巷道的掘進量將會相應增長。我國現(xiàn)已研制出了EBJ -132、EBH-132、EBJ -160 、EBJ-120等幾種掘進機, 其中EBH-132、EBJ -160 已經試驗證明能 圖1-2. 煤科總院太原分院研發(fā)的EBZ-H132型掘進機 夠勝任半煤巖巷道掘進。但這些樣機尚存在一些薄弱環(huán)節(jié), 某些元部件與整機性能不夠協(xié)調, 應抓緊時間改進完善, 以期盡快形成批量。預計今后幾年半煤巖巷道掘進機產量將穩(wěn)步增長。按煤礦需求及經濟承擔能力估計, 達到總產量的10% 是必要的和可能的。 1.3.3　機器的重型化有必要進一步發(fā)展 根據國外使用情況看, 半

15、煤巖巷道掘進機適用機型重量約45 ～ 90 t。切割巖石抗壓強度以不大于80 MPa 為宜。用于80 ～ 100 MPa 的巖石, 機器重量及切割功率還需增大, 才能獲得較高的技術經濟效果。EBJ-160在切割局部硬巖時, 出現(xiàn)強烈的振動, 表明50 t 的重量還不是足夠的。經常處于此工況,機器壽命必將大大縮短。如果說國外的LH1300 重50 t 是適當的話, 考慮到我國在原材料與制造精度等方面與先進國家比尚存在一定差距, 則以60～ 70 t 重的機型相似工況, 可以使機器振動減輕, 機器零件壽命延長, 總體上經濟效果必然會更好。 1.3.4　采掘錨機組和連續(xù)采煤機 采掘錨機組解決了切

16、割與支護平行作業(yè)的難題, 極大地提高了掘進速度, 國外現(xiàn)已進入推廣應用階段。錨桿支護適合于中等穩(wěn)定的煤層頂板, 而我國中等穩(wěn)定的煤層頂板占50% 以上。因此, 采掘錨機組在我國具有廣闊前景, 特別是對于現(xiàn)代化高產高效礦井,這是一種理想的快速掘進設備。 1.3.5　發(fā)展多品種綜掘配套設備 當前配套設備品種、規(guī)格少, 性能及質量水平不高仍是造成綜掘效益不高、適應范圍不廣的重要原因。建議有關設計及制造單位對配套設備給予足夠重視, 花大力氣研制出一批先進、實用的配套設備。下列設備與工藝可作為近期研究重點: (1) 可沿頂梁導軌移動或放置在掘進機上的輕便、簡易的架棚機。 (2) 吊掛式、龍門式膠

17、帶轉載機, 這兩種設備可解決后配礦車的轉載運輸問題, 有利于掘進機向大型基建礦井及不具備連續(xù)運輸設備的礦井和隧道工程推廣。 (3) 逐步推廣單軌吊, 其前提條件是采用金屬棚及擴大巷道斷面, 這是提高綜合機械化水平的方向。 (4) 體積小、移動方便的除塵器。 (5) 研究綜合防塵措施, 采用加強通風、外噴霧或局部防護的方法減少煤塵的危害。 (6) 提高電壓等級, 解決長距離供電問題。 2 總體方案的確定 本說明書主要是對EBJ-120掘進機的截割部、裝載部分、中間傳輸部分、行走部、整機的液壓系統(tǒng)等，以

18、及整體布局以及整體參數進行了設計。 2.1總體布置的原則及注意的問題 2.1.1 總體布置的原則是: 保證整機的穩(wěn)定性; 結構緊湊, 并有較高的傳動效率; 便于操作和維修; 工作安全可靠; 外形平整美觀。 在掘進機總體布置時, 需注意以下問題: (1) 工作機構減速器的進、出軸盡量同軸線。 (2) 注意懸臂與鏟板的尺寸關系,既要有利于裝載，又要避免截割鏟板。 (3) 懸臂的水平和垂直擺動中心的位置可以重合,也可以不重合; 從增加機器的穩(wěn)定性考慮, 擺動中心的高度應盡量降低。在保證懸臂擺動不受其它機構干涉的條件下, 擺動中心的位置應盡可能靠后, 但必須保證其在機器的縱向對稱平面內

19、。 (4) 總體設計時, 一般只需估算機器重心的縱向位置, 即求 式中: X — 機器重心的縱向坐標；—第i 個部(組)件的重力；—第i 個部(組) 件的縱向坐標。當各主要部件設計出來后, 應進行校核, 使重心位于稍偏靠履帶中心、且小于1/6接地長度的范圍內。此外, 還要求重心位置在截割機構回轉臺的中心線之后。 (5) 總體布置應盡量使機器兩側的質量相等(對稱) , 并要考慮工作習慣和便于操作。 (6) 操縱臺的位置要適當, 應保證司機操作方便、省力。儀表顯示裝置的位置要便于司機觀察, 且不分散其正常操作的注意力。 2.1.2 各部機構的布置 考慮截割機構結構緊湊的

20、要求, 通常將工作機構的減速器設在懸臂內, 作為懸臂的組成部分。裝載部三爪轉盤減速器需裝在尺寸有限的鏟板下部, 設計空間較小, 工作條件惡劣, 減速器經常浸泡在煤漿泥水中, 卡料時易過載, 若轉盤與輸送機構采用機械傳動,由于電動機尺寸較大,一般在鏟板上部兩側安裝兩臺電動機, 作為裝載部轉盤、輸送機構的共同動力, 這就使得減速器的尺寸增大, 不便在鏟板下布置。而采用液壓馬達傳動, 因尺寸小、質量輕,可使裝載機構與輸送機構分別傳動,從而簡化了傳動裝置, 便于在鏟板下面布置, 便于設計密封效果好的機械密封或將減速器與鏟板分離。 履帶行走機構可采用低速小扭矩馬達(如齒輪馬達) 驅動, 可以方便地將馬

21、達、減速器、液壓制動閥、緊鏈裝置布置在履帶架中間。這種方式在技術上優(yōu)于機械傳動, 在經濟上優(yōu)于低速大扭矩馬達傳動。這時, 行走機構的調速可采用并流方式實現(xiàn)。因為要實現(xiàn)快速的前進或者后退時，裝載機構會停止工作，鏟板升起。所以當裝載機構的轉盤不轉的時候，供裝載回路的泵將自動并入行走回路，實現(xiàn)快速行走。 2.2 總體參數的選擇 2.2.1 機型大小 掘進機的性能、外形、結構和質量應能很好地適應煤巖的性質和巷道的尺寸。掘進機的機型可分為3種。第一種用以掘進煤巷,適于截割硬度f ≤4的巖石, 可掘斷面6～14,機器質量16～25 t, 其特點是經濟、靈活、方便, 在截割巷道斷面尺寸方面有較大的適應

22、性；第二種以掘進半煤巖巷為主, 適于截割f = 4～6的巖石, 可掘斷面為8～20, 機器質量25～40 t, 要求在截割巖石的硬度方面適應性較強, 但機器設計不宜過于笨重和龐大, 在使用時有較大的覆蓋面；第三種適于截割f = 6～8的巖石, 截割巷道斷面為10 ～28,機器質量40～75 t。由所給的條件和所要工作的環(huán)境，所以選用第二中型號的機型比較合適。 2.2.2 機器外形尺寸 掘進機外形尺寸受巷道斷面和空間的限制。通常,其高度越小越好, 但由于離地最小間隙和龍門高度的要求, 機器不可能太低, 一般小斷面掘進機應在1.17 m以下, 而較大斷面的掘進機應低于2 m。其寬度要與巷道寬度

23、相適應, 其兩側距巷道兩幫應保持適當的距離,以便人員通過和材料的搬運。通常應大于500 mm。由老師具體的技術參數，和技術要求大體上確定機器的外型尺寸為： 機長機寬機高 = （不含轉載機的長度）。2.2.3　可掘斷面 機器的規(guī)格和質量主要取決于巷道斷面的大小,設計時, 應把滿足巷道斷面要求作為一個主要依據。即保證巷道斷面介于機器可掘最小與最大斷面之間。懸臂式掘進機可掘斷面的大小, 取決于懸臂的長度和回轉角度。目前, 懸臂的長度一般為2500～ 4000mm , 上擺角< 45°, 下擺角< 35°, 水平擺角≤45°。懸臂過長會影響機器的穩(wěn)定性, 且不利于裝載； 如果太短,要掘出較大的斷面

24、, 將需較大的擺角, 以致于可能影響其它機構的布置。因此, 在滿足可掘巷道斷面要求的范圍內, 本機懸臂的長度大體上確定為3200左右。上、下、左、右的擺角分別為、、、。 2.2.4　生產率 掘進機的生產率包括截割生產率Q 截、裝載生產率Q 裝、中間輸送機生產率Q 運和轉載生產率Q 轉。它們之間應滿足以下關系: Q 截< Q 裝< Q 運< Q 轉。為了保證各部之間的協(xié)調工作, 一般應遞增15％～ 20％。 2.2.5　通過性 掘進機的通過性能指機器通過彎道、各種底板和障礙物以及坡道的能力, 是其重要的使用性能之一。掘進機在井下行走, 應具有通過枕木、軌道等障礙物的能力。一般取其離地最小

25、間隙為150～300 mm?？赏ㄟ^巷道最小半徑是掘進機可以轉彎的最小彎道半徑(或適應巷道的最小曲率半徑) , 該值大小與機器的各部長度和鉸點位置有關。設計掘進機時, 通過控制固定部分的長度來保證機器對彎道的通過性能。通常, 掘進機可通過巷道的最小半徑為6 ～ 10 m , 所以機器固定部分的長度應控制在7m 左右。適應巷道坡度是指掘進機在上山(或下山) 能正常工作時的巷道最大坡度, 一般掘進機適應巷道的坡度應≥10°, 通常為12～16°。如果巷道坡道較大, 可在行走減速器中采用具有自鎖作用的蝸桿傳動機構, 或設輔助牽引裝置和制動裝置。巷道底板的性質決定著掘進機的運行工況, 是設計其行走機構的

26、一個依據。為了保證掘進機能正常運行和工作, 其接地比壓應與底板的許用比壓相適應。對于遇水軟化的底板, 履帶的接地比壓應≤49 kPa；對于不太軟的底板, 應≤137 kPa；而對于煤巖底板, 應≤167～189 kPa。通常, 部分斷面掘進機的接地比壓為100～130 kPa, 重型掘進機取較大的值。 2.3 EBJ-120TP型半煤巖掘進機簡介 2.3.1概述 EBJ-120TP型掘進機為懸臂式部分斷面掘進機。該機裝機功率190KW,截割功率120KW，適應巷道斷面9～18、坡度、可經濟切割單向抗壓強度的煤巖，屬于中型懸臂式掘進機。該機的主要特點是：結構緊湊、適應性好、機身比較矮、中

27、心低、操作簡單、檢修比較方便。 EBJ-120TP型懸臂式掘進機主要是為煤炭綜采以及高檔普采工作面采準巷道掘進服務的機械設備。主要適應于煤及半煤巖巷的掘進，也適用于條件類似的其它礦山及工程巷道的掘進。該機可切割單向抗壓強度MPa的煤巖，可掘進巷道最大寬度（定位時）5m，最大高度3.75m，可掘進任意斷面的形狀的巷道，可適應巷道坡度。該機配套轉載運輸設備可采用橋式膠帶轉載機和可伸縮式帶式輸送機，實現(xiàn)連續(xù)運輸，以利于機器效能的發(fā)揮。 該掘進機所采用的是KXJ250/1140EB型隔爆兼本質安全型掘進機用電控箱、CZD24/8型礦用隔爆型掘進機電控箱，符合我國煤礦保安規(guī)格，防爆規(guī)程和有關規(guī)定，可

28、在具有爆炸性氣體和煤塵中使用。并可在海拔不超過2000m、周圍環(huán)境溫度在～、無破壞絕緣的氣體和蒸氣的環(huán)境中使用。但是與掘進機垂直面的安裝傾斜度不能超過，并且不能在連續(xù)滴水的地方使用。 2.3.2 主要技術參數 1 總體參數： 機長： 8.6m 機寬： 2.1m 機高： 1.55m 地隙： 250mm 截割臥底深度； 240mm 接地比壓： 0.14MPa 機重：

29、 35t 總功率： 225KW 可經濟截割煤巖單向抗壓強度：60MPa 可掘巷道斷面： 9～18 最大可掘高度： 3.75m 最大可掘寬度（定位）： 5.0m 適應巷道坡度： 機器供應電壓： 660/1140V 2 截割部 電動機： 型號 YBUS3-120 功率 120KW

30、 轉速 1470r/min 截割頭： 轉速 55r/min 截齒 鎬型 3 裝載部 裝載形式： 三爪卡盤 裝載能力： 180/h 產板寬度： 2.5m 產板臥底深度： 250mm 產板抬起： 360mm 轉盤轉速： 30r/min 3

31、刮板輸送機 運輸形式： 邊雙鏈刮板 槽寬： 510mm 龍門高度： 350mm 鏈速： 0.93m/s 錨鏈規(guī)格： 18mm 張緊形式： 黃油缸張緊 4 行走部 行走形式： 履帶式 行走速度： 工作1.5m/

32、s 、調動3m/s 接地長度 2.46m 履帶板寬度： 500mm 張緊形式： 黃油缸張緊 5 液壓系統(tǒng) 系統(tǒng)額定壓力： 油缸回路 16MPa 行走回路 16MPa 裝載回路 14MPa 輸送機回路

33、 14MPa 轉載機回路 10MPa 錨桿鉆機回路 MPa 系統(tǒng)總流量： 450L/min 泵站電動機： 型號 YB280M-4 功率 90KW 轉速 1470r/min 泵站三聯(lián)齒輪泵流量

34、 50/50/40ml/r 泵站雙聯(lián)齒輪泵流量 63/40ml/r 錨桿泵站電動機： 型號 YB160L-4 功率 15KW 轉速 1470r/min 油缸數量： 8個 油箱： 有效容積 610L

35、 冷卻方式 板翅式水冷卻器 6 電氣系統(tǒng) 供電電壓 660/1140V 總功率 190KW 防爆形式 隔爆兼本質思安全型 控制箱 本質安全型 7 噴霧冷卻系統(tǒng) 滅塵形式 內噴霧、外噴霧 供水壓力 3MPa 外噴霧壓力 1.5MPa

36、 流量 63L/min 冷卻部件 切割電動機、油箱 2.4 主要結構和工作原理 EBJ-120TP型掘進機主要有截割部、裝載部、刮板輸送機、行走部和機 架和回轉臺、液壓系統(tǒng)、水系統(tǒng)及電氣系統(tǒng)等部分組成，參見圖2-1。 1- 截割機構 2- 回轉臺 3- 裝載部 4- 刮板輸送機 5- 履帶行走部 6- 油箱 7- 操作臺 8- 泵站 9- 電控箱 10- 護板總成 圖2-1 3 傳動系統(tǒng)的方案及總體設計 3.1 傳動系統(tǒng)的方案 EBJ-120TP型掘進機采用履

37、帶式行走機構。左右履帶行走機構對稱布置，分別驅動。各由水平和垂直止口并通過10個高強度螺栓(M302、10.9級)與機架相聯(lián)。左、右履帶行走機構各由液壓馬達經三級圓柱齒輪和二級行星齒輪減速后，將動力傳給主動鏈輪，驅動履帶運動。 現(xiàn)以左行走機構為例，說明其結構組成及傳動系統(tǒng)。如圖3-1、圖3-2所示， 左行走機構主要由導向張緊裝置、左履帶架、履帶鏈、左行走減速器、液壓馬達、摩擦片式制動器等組成。摩擦片式制動器為彈簧常閉式，當機器行走時，泵站向行走液壓馬達供油的同時，向摩擦片式制動器提供壓力油推動活塞，壓縮彈簧，使摩擦片式制動器解除制動。 圖3-1 1. 導向張緊裝置 2. 履帶架 3.

38、 履帶鏈 4.行走減速器 5. 液壓馬達 6. 離合制動器 本機工作行走速度為1.5 m/min，調動行走速度為3 m/min。通過使用黃油槍向安裝在導向張緊裝置油缸上的注油嘴注入油脂，來完成履帶的張緊，調整完畢后，裝入適量墊板及一塊鎖板，擰松注油嘴螺塞，泄除油缸內壓力后再擰緊該螺塞，使張緊油缸活塞桿不承受張緊力。 圖3-2. 左履帶行走減速機構 3.2 履帶行走機構功率的確定 本掘進機機重35 t，履帶鏈中心距寬 B=1600 mm,履帶接地長度 L=2460 mm,行走速度 V=3 m/min =0.05 m/s。 單邊履帶的牽引力：

39、 N KN 單邊行走的輸入功率： KW 電機總功率： KW 行走機構采用液壓馬達傳動，行走回路由雙聯(lián)齒輪泵的前泵向兩個液壓馬達供油，驅動機器行走。系統(tǒng)工作壓力為16 MPa。整機泵站系統(tǒng)的電機功率為55 KW，可以滿足行走機構總功率的要求。初選馬達為斜軸式柱塞馬達 A2F—45W6.1A1。 產品型號 ?排量 （mL/r） 額定 壓力 (MPa) 最高 壓力 (MPa) 最高轉速 （r/min） 最大功率 （kW） 額定 扭矩 （N.m） （開式） （閉式） （開式） （閉式） A2F45 45 35

40、 40 3750 2500 97 75 38 3.3 傳動比的分配 馬達轉速 r/min 驅動輪的轉速 r/min 系統(tǒng)總的傳動比 由傳動方案知， 此傳動系統(tǒng)有5級減速，3級直齒圓柱齒輪和2級行星齒輪。所以分配傳動比時可視為兩部分和。 根據行星輪和直齒輪分別的傳動能力和效果，將總傳動比初步分配如下： ； 再根據圓柱齒輪減速器的傳動比的分配規(guī)律，將 分配如下： ； ； 再行星輪減速器的傳動比的分配規(guī)律，將 分配如下： ； 掘進機的作業(yè)環(huán)境的

41、特殊，強調了其尺寸設計的重要。所以，設計過程中對行走機構尺寸的把握是相當重要的。如何做到保證足夠的扭矩傳遞，又使其能夠有較小的外尺寸，也是在設計中需要解決的問題。. 4 減速機構傳動零件的設計計算 4.1 直齒圓柱齒輪部分的設計計算 4.1.1 直齒圓柱齒輪傳動部分運動和動力參數計算 圓柱齒輪減速器部分的傳動比的分配由前邊的計算可知， 分配如下： ； ； 對圓柱齒輪減速器部分進行運動和動力參數計算，各軸的轉速，功率和轉矩計算如下： 0軸（液壓馬達軸）： r/min

42、 kW Nm 1軸（減速機構高速軸）： r/min kW Nm 2軸（減速機構中間軸）： r/min kW Nm 3軸（減速機構中間軸）： r/min kW Nm 4軸（減速機構低速軸）： r/min kW Nm 4.1.2 減速器直齒

43、輪傳動的設計計算 1. 高速級齒輪傳動的設計計算 1) 選擇材料及熱處理 按文獻[3]中表3-4，小齒輪選用45號鋼，調質HBS=245 ～ 275; 大齒輪選用45號鋼，正火HBS=210 ～ 240 。 2) 確定許用接觸應力和 由文獻[3]中式3-23 MPa 按文獻[3]中圖3-29 (c) 和 (b)，取接觸疲勞極限應力 MPa ， MPa 。 根據接觸應力變化總次數 = > > 按文獻[3]中圖3-30，取接觸強度計算壽命系數 ，。 因一對齒輪均為軟齒面，故工作硬化系數 。

44、 一般設計中取潤滑系數 。 按文獻[3]中表3-8，當失效概率低于時，取接觸疲勞最小安全系數。 將以上數值代入許用接觸應力計算公式 MPa MPa 3) 按齒面接觸強度條件計算中心距 由文獻[3]中式3 – 40 mm 理論傳動比 大齒輪轉距 Nm 齒寬系數 初取載荷系數 彈性系數 節(jié)點區(qū)域系數 初取重合度系數

45、 將以上數值代入中心距計算公式 = = 93.8 mm 按表4-2 ，取減速器標準中心距 mm 。 4) 確定主要參數和計算主要尺寸 (a) 模數 m 按經驗公式，(0.01～0.02)= (0.01～0.02)95 = 0.95～1.9 mm ，要求～2 mm,且此機構屬礦山機械類，模數應該取的盡量大些。故按文獻[3]中表3-2，取標準模數 mm 。 (b) 齒數 和 經圓整后取 ，。 實際傳動比 (c) 分度圓直徑 和 mm

46、 mm (d) 齒寬 和 mm mm (e) 齒根彎曲疲勞強度校核計算 由文獻[4] 式8-66 齒形系數 查文獻[4]圖 8-67 小輪 大輪 應力修正系數 查文獻[4]圖 8-68 小輪 大輪 重合度系數 由文獻[4] 式8-67 許用彎曲應力 由文獻[4] 式8-71 彎曲疲勞極限 查文獻[4] 圖8-72 N/mm N/mm 彎曲壽命系數 查文獻[4]

47、圖8-73 尺寸系數 查文獻[4] 圖8-74 安全系數 查文獻[4] 表8-27 則 N/mm N/mm 故 N/mm< N/mm< 齒根彎曲強度滿足要求。 2．中間級齒輪傳動的設計計算 1) 選擇材料及熱處理 按文獻[3]中表3-4，小齒輪選用45號鋼，調質HBS=245 ～ 275 ； 大齒輪選用45號鋼，正火HBS=210 ～ 240。 2) 確定許用接觸應力和 由文獻[3]中式3-23 MPa 按文

48、獻[3]中圖3-29 (c) 和 (b)，取接觸疲勞極限應力 MPa ， MPa 。 根據接觸應力變化總次數 => > 按文獻[3]中圖3-30，取接觸強度計算壽命系數 ，。 因一對齒輪均為軟齒面，故工作硬化系數 。 一般設計中取潤滑系數 。 按文獻[3]中表3-8，當失效概率低于時，取接觸疲勞最小安全系數。 將以上數值代入許用接觸應力計算公式 MPa MPa 3) 按齒面接觸強度條件計算中心距 由文獻[3]中式3 – 40 mm 理論傳動比

49、 大齒輪轉距 Nm 齒寬系數 初取載荷系數 彈性系數 節(jié)點區(qū)域系數 初取重合度系數 將以上數值代入中心距計算公式 = = 140.3 mm 按表4-2 ，取減速器標準中心距 mm 。 4) 確定主要參數和計算主要尺寸 (a) 模數 m 按經驗公式，(0.01～0.02)= (0.01～0.02)132 = 1.32～2.64 mm ，要求～2 mm,且此

50、機構屬礦山機械類，模數應該取的盡量大些。故按文獻[3]中表3-2，取標準模數 mm 。 (b) 齒數 和 經圓整后取 ，。 實際傳動比 傳動比誤差 ％ (誤差在％范圍內) (c) 分度圓直徑 和 mm mm (d) 齒寬 和 mm mm 為了使減速機構的尺寸盡量的小一些，使整機的尺寸得到控制?？稍趶姸仍试S的范圍內，適當的減小齒輪的齒寬。 故取 mm mm (

51、e) 齒根彎曲疲勞強度校核計算 由文獻[4] 式8-66 齒形系數 查文獻[4]圖 8-67 小輪 大輪 應力修正系數 查文獻[4]圖 8-68 小輪 大輪 重合度系數 由文獻[4] 式8-67 許用彎曲應力 由文獻[4] 式8-71 彎曲疲勞極限 查文獻[4] 圖8-72 N/mm N/mm 彎曲壽命系數 查文獻[4] 圖8-73 尺寸系數 查文獻[4] 圖8-74 安全系數 查文獻[4] 表8-27

52、 則 N/mm N/mm 故 N/mm< N/mm< 齒根彎曲強度滿足要求。 3．低速級齒輪傳動的設計計算 1) 選擇材料及熱處理 按文獻[3]中表3-4，小齒輪選用45號鋼，調質HBS=245 ～ 275 ； 大齒輪選用45號鋼，正火HBS=210 ～ 240 。 2) 確定許用接觸應力和 由文獻[3]中式3-23 MPa 按文獻[3]中圖3-29 (c) 和 (b)，取接觸疲勞極限應力 MPa ， MPa 。 根據接觸應力變化總次數

53、 => > 按文獻[3]中圖3-30，取接觸強度計算壽命系數 ，。 因一對齒輪均為軟齒面，故工作硬化系數 。 一般設計中取潤滑系數 。 按文獻[3]中表3-8，當失效概率低于時，取接觸疲勞最小安全系數。 將以上數值代入許用接觸應力計算公式 MPa MPa 3) 按齒面接觸強度條件計算中心距 由文獻[3]中式3 – 40 mm 理論傳動比 大齒輪轉距 Nm 齒寬系數 初取

54、載荷系數 彈性系數 節(jié)點區(qū)域系數 初取重合度系數 將以上數值代入中心距計算公式 = = 192.2 mm 按表4-2 ，取減速器標準中心距 mm 。 4) 確定主要參數和計算主要尺寸 (a) 模數 m 按經驗公式，(0.01～0.02)= (0.01～0.02)190 = 1.9～3.8 mm ，要求～2 mm,且此機構屬礦山機械類，模數應該取的盡量大些。故按文獻[3]中表3-2，取標準模數 mm 。 (b) 齒數 和

55、 經圓整后取 ，。 實際傳動比 傳動比誤差 ％ (誤差在％范圍內) (c) 分度圓直徑 和 mm mm (d) 齒寬 和 mm mm 為了使減速機構的尺寸盡量的小一些，使整機的尺寸得到控制?？稍趶姸仍试S的范圍內，適當的減小齒輪的齒寬。 故取 mm mm (e) 齒根彎曲疲勞強度校核計算 由文獻[4] 式8-66 齒形系數 查文獻[4]圖 8-67

56、 小輪 大輪 應力修正系數 查文獻[4]圖 8-68 小輪 大輪 重合度系數 由文獻[4] 式8-67 許用彎曲應力 由文獻[4] 式8-71 彎曲疲勞極限 查文獻[4] 圖8-72 N/mm N/mm 彎曲壽命系數 查文獻[4] 圖8-73 尺寸系數 查文獻[4] 圖8-74 安全系數 查文獻[4] 表8-27 則 N/mm N/mm 故 N/

57、mm< N/mm< 齒根彎曲強度滿足要求。 4.2行星輪減速部分的設計計算 4.2.1高速級行星減速部分的設計計算 1) 配齒計算 查文獻[5]表14-5-4選擇行星輪數目，由于 距可能達到的傳動比極限植較遠，所以可不檢驗鄰接條件。確定各輪齒數，按 第3節(jié)中配齒公式進行計算。 采用不等角變位，可取。 取，則，由文獻[5]中圖14-5-4可查出適用的嚙合角在，。 2)

58、 按接觸強度初算 A- C 傳動的中心距和模數 輸入轉矩 Nm 設載荷不均勻系數 在一對 A—C 傳動中，小輪(太陽輪)傳遞的轉矩 Nm 齒數比 太陽輪和行星輪的材料用滲碳淬火，齒面硬度60～62HRC(太陽輪)和56～58HRC(行星輪) N/mm, N/mm 取齒寬系數 ，載荷系數 按文獻[5]中第一章8.3.1齒面強度計算公式計算中心距 mm 模數 取 則A—C傳動的未變位時的中心距： mm 按預取嚙合角 ，可得A-C傳動的中心距變動系數

59、 則中心距 mm 取實際中心距(圓整值) mm 3) 計算A-C傳動的實際中心距變動系數 和嚙合角 4) 計算A-C傳動的變位系數 用文獻[5]中圖14-1-4校核，，在許用區(qū)內，可用。 用文獻[5]中圖14-1-4分配變位系數， 得， 5) 計算C-B 傳動的中心距變位系數 和嚙合角 C-B傳動的未變位時的中心距： mm 則 6) 計算C-B傳動的變位系數 用文獻[5]中圖14-

60、1-4校核，，在許用區(qū)內，可用。 用文獻[5]中圖14-1-4分配變位系數， 得 7) 幾何尺寸的計算 按文獻[5]表14-1-8中的公式分別計算A，C，B輪的分度圓直徑、齒頂圓直徑、和齒根圓直徑等相關的參數。 分度圓 齒頂圓 齒根圓 基圓直徑 齒根高系數： 太陽輪、行星輪、內齒輪—— 頂隙系數： 內齒輪—— 將數據代入以上的公式進行計算： 太陽輪A mm mm mm mm mm mm mm 行星輪C mm

61、 mm mm mm mm mm mm 內齒輪B mm mm mm mm mm mm mm 齒寬b mm 為了使整機的尺寸盡量的小，可在強度允許的范圍內適當的減小齒寬，取 b=70 mm 。太陽輪、行星輪和內齒圈的受力簡圖如下： x x y O O y x y 8) A-C齒輪接觸強度驗算 齒輪強度驗算按文獻[6]第 5 章中的有關公式和

62、圖表進行。 確定和所用的圓周速度用相對于行星架的圓周速度 m/s (式中為A輪的分度圓直徑) 由文獻[5]中式(14-5-12) 和式(14-5-13)確定和 由文獻[5]中圖14-15-12得，==1 由文獻[5]中圖14-5-13得， 其他系數，參數的確定由前面的計算可知。 計算齒面接觸應力的基本值 < N/mm 強度滿足要求。 9) A-C齒輪彎曲疲勞強度驗

63、算 計算齒根彎曲應力： 計算齒根彎曲應力基本值： 許用彎曲應力： 相關數據可查文獻，得 MPa MPa MPa 強度滿足要求。 10) C-B齒輪接觸強度驗算 其他系數，參數的確定由前面的計算可知。 計算齒面接觸應力的基本值 N/mm < N/mm 強度滿足要求。 11) C-B齒輪彎曲疲勞強度驗算 計算齒根彎曲應力：

64、 計算齒根彎曲應力基本值： 許用彎曲應力： 相關數據可查文獻，得 MPa MPa MPa 強度滿足要求。 4.2.2 低速級行星輪減速部分的設計計算 1) 配齒計算 查文獻[5]表14-5-4選擇行星輪數目，由于 距可能達到的傳動比極限植較遠，所以可不檢驗鄰接條件。確定各輪齒數，按 第3節(jié)中配齒公式進行計算。

65、 采用不等角變位，可取。 取，則，由文獻[5]中圖14-5-4可查出適用的嚙合角在，。 2) 按接觸強度初算 A- C 傳動的中心距和模數 輸入轉矩 Nm 設載荷不均勻系數 在一對 A—C 傳動中，小輪(太陽輪)傳遞的轉矩 Nm 齒數比 太陽輪和行星輪的材料用滲碳淬火，齒面硬度60～62HRC(太陽輪)和56～58HRC(行星輪) N/mm, N/mm 取齒寬系數 ，載荷系數 按文獻[5]中第一章8.3.1齒面強度計算公式計算中心距

66、 mm 模數 取 則A—C傳動的未變位時的中心距： mm 按預取嚙合角 ，可得A-C傳動的中心距變動系數 則中心距 mm 取實際中心距(圓整值) mm 3) 計算A-C傳動的實際中心距變動系數 和嚙合角 4) 計算A-C傳動的變位系數 用文獻[5]中圖14-1-4校核，，在許用區(qū)內，可用。 用文獻[5]中圖14-1-4分配變位系數， 得， 5) 計算C-B 傳動的中心距變位系數 和嚙合角 C-B傳動的未變位時的中心距： mm 則 6) 計算C-B傳動的變位系數 用文獻[5]中圖14-1-4校核，，在許用區(qū)內，可用。 用文獻[5]中圖14-1-4分配變位系數， 得 7) 幾何尺寸的計算 按文獻[5]表14-1-8中的公式分別計算A，C，B輪的分度圓直徑、齒頂圓直徑、和齒根圓直徑等相關的參數。 分度圓 齒頂圓 齒根圓