掘进机成套设备PPT课件

1、 EBZ230TY型掘进机型掘进机 第一章 绪论 第一节 国内外掘进技术和设备发展现状 第二节 掘进技术发展趋势 第二章第二章 悬臂式掘进机悬臂式掘进机 第一节 概述 第二节 掘进机综合作业线设备选型 第三节 纵轴悬臂式掘进机 第四节 横轴悬臂式掘进机 第三章第三章 悬臂式掘进机的设计悬臂式掘进机的设计 第一节 悬臂式掘进机总体参数确定 第二节 切割头设计 第三节 工作机构运动和受力研究 第四节 回转台设计分析 第五节 装载机构 第六节 行走机构 第四章第四章 综合机械化掘进作业线典型实例综合机械化掘进作业线典型实例 第一节 概述 第二节 煤及半煤岩巷道施工特点 第三节 工作面设备配套及主要特

2、点 第四节 综合机械化掘进作业线的选择 第五章第五章 技术标准和试验方法技术标准和试验方法 第一节 悬臂式掘进机技术标准 第二节 试验方法与手段 第三节 产品验收 第六章第六章 使用与维护使用与维护 第一节 掘进机的操作及注意事项 第二节 维护关键 第七章第七章 掘锚联合机组掘锚联合机组 第一节 12CM15掘锚机 第二节 ABM20型掘锚联合机组 第三节 安德森KB型掘锚联合机组 第四节 BJD2048HP/MB型掘锚联合机组 第八章 连续采煤机 第一节 概述 第二节 12CM1810D型连续采煤机 第三节 CM一800型连续采煤机 第九章 锚杆钻机 第一节 锚杆钻机现状与发展趋势 第二节

3、分类与优缺点及使用范围 第三节 工作原理与结构特征 今后20-30年，掘进技术仍然会在钻爆破岩掘 进、悬臂式掘进机、连续采煤机、掘锚联合机组 以及全断面掘进机五个方向持续发展。在全硬岩 巷道的掘进中，钻爆破岩掘进在很长一段时间内 仍会是一种主要方式，但在一些重要领域，全断 面掘进机会逐步取代钻爆破岩掘进；在硬度较低 的全岩巷道和半煤岩巷道，悬臂式掘进机会得到 大力发展，逐步成为主要的掘进方式；在一些条 件时宜的煤巷掘进中，掘进效率较高的连续采煤 及和掘锚联合机组将会得到推广应用。 掘进设备按掘进工艺分为钻眼爆破法掘进设备掘进设备按掘进工艺分为钻眼爆破法掘进设备 综合机械化掘进： 随着采煤工作面

4、综合机械化程度 的提高,要求巷道掘进速度相应加 快,以保证采掘比例协调和矿井的 高产稳产。采用综合机械化掘进 设备是实现这一目的的重要手段。 综合机械化掘进设备直接用掘进 机实施破落煤岩、装载、转载及 支护等工序,实现这些工序的平行 作业。 钻爆破岩掘进： 这种掘进技术的关键设备是凿岩机，由 于液压凿岩机具有能力消耗少，凿岩速度快、 效率高、噪音小、易于控制、卡钻事故少、 钻机寿命长等许多优点，液压凿岩机将会得 到快速的发展。液压凿岩机发展趋势是大扭 矩、大冲击能、高频率；液压凿岩技术也会 向着钻、装、运、支配套作业方向发展。 从使用的掘进机来讲，一是滚筒式掘机， 采掘煤巷，为矩形巷，如引进美

5、国久益 的12CM15、 27 、 AM-50 型连续采煤机； 二是圆锥滚筒式掘机，可掘半煤半岩巷， 如、S200，EBZ160等掘机。按工作机构 切割工作面的方式进行分类 ：部分断面 掘进机和全断面巷道掘进机。 悬臂式掘进机： 纵轴式掘进机和横轴式掘进机 悬臂式掘进机掘进法目前中等硬度以下 使用最为普遍的一种综合机械化掘进机技术， 关键设备是悬臂式掘进机。悬臂式掘进机在 基本功能、可靠性及其技术已基本成熟，现 场应用也已很熟练，新产品新设备的出现也 很容易接受。今后，悬臂式掘进机将会向着 大型化、辅助功能多样化、机电液一体化的 方向发展。（按机器的驱动方式分：电力和 电-液驱动。） 连续采煤

6、机及掘锚联合机组： 连续采煤机和锚杆钻机的交叉换位施工， 使煤巷掘进速度大幅提高。在连续采煤机基 础上，通过装设锚杆钻机，用一台设备来完 成巷道掘进的落、装煤及锚杆打眼、安装功 能，从而出现了掘锚机组。掘锚机组引起了 世界采矿界的广泛关注，被誉为煤巷掘进机 的一次技术革命。相比连续采煤机，掘锚机 组适应范围更广，支护效果、掘进工效也有 了进一步改善。掘锚机组掘进法将是煤巷掘 进的一种主要趋势。 全断面掘进机： 在长距离、大断面硬岩掘进机 方面，全断面掘进机在世界范围内 达到了广泛的使用。全断面掘进机 今后将会向着大断面化、断面多样 化、使用范围扩大化、自动化和长 距离化的方向发展。目前，煤矿用

7、 量较少，可适当讲解。 新型悬臂式掘进机： 随着城市规划建设和发展，城 区向地下发展的趋势也越来越明显， 在过去几十年中，全断面掘进机用 量较多，但存在一些问题。比如： 价格昂贵，笨重，灵活性较差等。 近几年人们开始研究悬臂式掘进机 用于城市地下工程的掘进，而且有 不少的城市已列入研制计划。 第一节 概述 悬臂式掘进机是一种能够实现截 割、装载运输、自行走及喷雾除尘的联 合机组。随着回采工作面综合采煤机械 化的快速发展，煤矿对巷道掘进速度要 求越来越高。为了提高采准巷道的速度， 悬臂式掘进机被大力研制并逐步发展完 善。 悬臂式掘进机特点 1）能够保证巷道围岩稳定性。因为掘进机掘进时，巷道 围岩

8、不受爆破的振动破坏，有利于巷道支护管理。 2）掘进速度快、效率高。平均速度比用钻爆法配合装岩 机提高1.52倍，劳动效率提高23倍。快速掘进能及 时查明必要的煤田情况，并能按时准备好接替工作面。 3）减少巷道超挖和不必要的工作量。 4）可改善工人劳动条件，降低工人劳动强度。 5）降低掘进面粉尘和有害气体污染，改善作业环境。 6）可减少作业人员，提高安全性。 一、国外掘进机发展概况 早在上世纪三十年代，德国、前苏联、 英国、美国等就开始了煤矿巷道掘进机的研 制，但巷道掘进机得到较广泛工业性应用还 是在第二次世界大战之后。1948年，匈牙利 开始研制F系列煤巷掘进机。当时是为了适 应“房柱式”开采

9、的需要。1949年生产的F2 型掘进机，是世界上的第一台悬臂式掘进机， 不过当时还未能实现悬臂式掘进机的全部主 要功能。 1951年匈牙利研制了采用履带行走机 构的F4型悬臂式掘进机，这种机型除采用 横轴截割方式和调动灵活的履带行走机构 外，还采用了铲板和星轮装载机构，并采 用了刮板运输机转运物料。这种机型已经 具备了现代悬臂式掘进机的雏形。 F系列掘进机是目前悬臂式横轴掘进 机的原始机型。1971奥地利ALPINE公司 在匈牙利F系列掘进机的基础上，研制了 AM-50型掘进机，并在此基础上逐步形成 了AM系列掘进机。 1956年前苏联生产了首台-3型纵轴悬臂式 掘进机，在8断面下煤巷中使用。

10、-3型掘进机 是目前纵轴悬臂式掘进机的雏形。19601964年， 英国从前苏联引进了-3型掘进机，进行工业性试 验，同时开始了悬臂式掘进机的研制。1963年 DOSCO公司在-3型掘进机的基础上，通过改变 截割头截齿配列和更换电气系统，研制成了MK- 型和MK-A型掘进机，并逐步发展成为DOSCO系 列掘进机。1968年，德国EICKHOFF公司在引进的 DOSCO掘进机基础上研制开发出了EV-100型掘进 机。后来德国PAURAT公司有研制出了ET系列掘进 机，使纵轴悬臂式掘进机逐步形成系列化。 国外几种代表机型 F6- HK18 匈牙利 -9P22 前苏联 AM-5018 奥地利 MRH-

11、S10021 日本 WAV30046 德国 MK334 英国 MRH-S22033 日本 AHM10546 奥地利 二、国内掘进机发展概况 我国悬臂式掘进机的发展大体分为三个阶段。 第一阶段是上世纪60年代初期到70年代末，这一阶 段主要是以引进国外掘进机为主，在引进的同时， 我们的技术人员开始尝试进行消化吸收，但研究水 平较低，主要以切割煤的轻型机为主。主要以当时 太原煤研所研制的反帝型、反帝型和反修型 为代表，形成我国第一代掘进机。尽管如此，这一 时期的尝试也为我国悬臂式掘进机的第二阶段发展 打下了良好的技术基础。这一时期产品的主要特点 是重量轻、体积小、截割能力弱、技术含量偏低， 适应于

12、煤巷掘进。 上世纪70年代末到90年代初为消化吸收阶段。 这一阶段我国分别从英国、奥地利、日本、前苏联、 美国、德国、匈牙利等国家引进了16种、近200台 掘进设备，对我国煤矿使用掘进机起到了推动作用。 在此期间，我国与国外合作生产了几种悬臂式掘进 机并逐步实现了国产化。同时由太原分院研制的 EM130型、EL90型和EL110型掘进机 分别 在佳木斯煤机厂和淮南煤机厂投入小批量生产。在 煤矿采掘设备“一条龙”项目引进中，又引进了奥 地利阿尔卑尼公司的AM50、日本三井三池公司的 S10041型掘进机制造技术和先进的加工设备， 使我国形成了批量生产掘进机的能力，基本上结束 了中、小型掘进机依赖

13、进口的局面。 90年代初至今为自主研发阶段。这一阶段中型 悬臂式掘进机发展日趋成熟，重型掘进机大批出现， 悬臂式掘进机的设计与加工制造水平已相当先进。 并且具备了根据矿井条件实现个性化设计的能力。 这一时期形成了多个系列的产品，主要有煤科总院 太原分院研制的EBJ(Z)系列、佳木斯煤机厂生产的 S系列、煤科总院上海分院设计的EBJ系列等型掘 进机。这一时期的代表机型主要有太原分院研制的 EBJ-160、EBZ160TY和EBJ-120TP型掘进机，其中 EBJ-160和EBJ-120TP两种机型获得了国家科技进步 二等奖，另外还有佳木斯煤机厂生产的S150型掘进 机。 这一阶段我国悬臂式掘进机

14、的设计水平大幅提 高，各种先进的三维设计和分析软件广泛使用，机 器可靠性大幅提高，功能日趋完善，功率更大，一 些先进的故障诊断和显示技术、离机遥控技术应用 其中，我国的悬臂式掘进机设计和生产使用技术跨 入了国际先进国家的行列。由煤科总院太原分院设 计的EBZ160TY型掘进机首次采用了恒功率双速截 割电机、恒功率变量泵和比例多路换向阀的液压系 统，首次将国产掘进机的工作压力由16MPa提高到 23MPa，并能可靠运行，这一机型的研制成功，标 志着我国悬臂式掘进机的研制水平又迈上了一个新 台阶。 我国自主研发代表机型 EBJ-160 太原研究院 EBJ-120TP 太原研究院 EBZ160TY

15、太原研究院 S150J 佳木斯 ELMB-75C 南京晨光 EBJ-160SH 上海研究院 三、掘进机技术的发展趋势 1.发展方向 1）增强截割能力 2）提高工作可靠性 3）采用紧凑化设计，降低重心，提高工 作稳定性 4）增强对各种复杂地质条件的适应性 5）研究新型刀具和新的截割技术 6）发展自动控制技术 7）发展掘锚机组，实现快速掘进 2截割技术 （1）截割头的设计 截割头的设计应满足以下要求：切削效率高， 受力均匀，稳定性好，刀具消耗小。而要达到这些 要求，主要的设计准则就是每个刀具在截割头旋转 一周时能够切削下相同的物料。随着设计工具的改 善和设计手段的提高，各种CAD、CAE、有限元等

16、 软件的普遍使用，可利用三维造型的方便功能结合 传统的截割头设计理论，进一步优化截割头设计。 截割头的设计和研究主要在两方向进行： 一是截齿排列设计和研究， 二是截齿设计和研究。 （2）辅助切割 为了提高截割效率，辅助截割也有较多的应用。比如： 较成功的有高压水和冲击振动辅助截割两种方式。比如： ELMB-75C型掘进机上的使用表明，破岩效率可提高30。 （3）双速截割 掘进机采用变速方式来改变截割性能，目前截割调速方 式有三种：一是采用恒扭矩双速电机，但缺点是高低速时输 出的扭矩基本一致，无法提高截割力。二是采用机械变速， 在低速时可以提供更大的截割力，但变速困难。三是采用恒 功率双速截割电

17、动机，这种方式调速方便，提高了机器的破 岩能力。煤科总院太原院的EBZ160TY型掘进机首次采用了这 种截割电动机，低速时平均单刀力可达7200N，是同类机型的 1.52倍，整机截割能力明显加强，使用效果良好。 2负载反馈调速技术 负载反馈调速技术就是利用比例多路换向阀、变 量泵负载反馈无级调速，合理调整切割牵引速度， 有效地减少功率损耗，降低液压系统发热，延长液 压元部件使用寿命，使掘进机能可靠地工作。 3履带内藏式行星减速器技术 履带内藏式行星减速器传动具有占用空间小、效 率高、机器通过性好等优点，已成功地应用于工程 机械如挖掘机等。将其应用于结构空间受限的悬臂 式掘进机，从性能上具有传动

18、比大、传动效率高、 输出转矩大等优点，从结构上具有体积小、重量轻 等特点。 4工况监控技术 掘进机工况监控技术包括掘进机工况监测、故障诊断两方 面。新推出的掘进机已实现了推进方向和断面监控、电动机 功率自动调节、离机遥控操作及工况监测和故障诊断，部分 掘进机实现了PLC模拟量处理功能对回路的循环检测，提供 了更方便的人机汉显操作系统。 5配套技术 巷道的综合机械化掘进是一项系统工程，制约煤矿巷道快 速掘进的主要因素并不是掘进机本身的掘进能力，而是支护 和其它辅助工序。比如：配套转载技术、配套锚杆支护技术、 配套机载除尘技术等等。 四、掘进机主要机构 悬臂式掘进机要同时实现将煤岩 从矿体分离、装

19、载运出、并实现机器 本身的行走调动和喷雾灭尘等功能。 它主要由截割机构、装载机构、运输 机构、机架及回转台、行走机构、液 压系统、电气系统、冷却灭尘系统及 机器的操作控制与保护等九部分组成。 其总体结构如图所示。 悬臂式掘进机的主要结构 1.截割机构 2.装载机构 3.运输机构 4.机架及回转台 5.行走机构 6.液压系统 7.电气系统 8.供水系统 9.操作台 1.截割机构 截割机构主要由截割头、悬臂、截割减速 器、 截割电机组成，部分悬臂式掘进机截割部还设有叉 形架，用来保护截割电机。截割机构工作时，截割 电机通过减速器驱动截割头旋转，利用装在截割头 上的截齿破碎煤岩。截割头纵向推进力由行

20、走机构 （或伸缩油缸）提供。截割机构铰接于回转台上， 并借助于安装在截割部和回转台之间的升降油缸和 安装于回转台与机架之间的两个回转油缸，实现整 个截割机构的升、降和回转运动，由此截割出任意 形状的断面。 按照破碎岩石的方式不同，悬臂式掘进机截 割机构可分为横轴式和纵轴式两类。 1）纵轴式）纵轴式 纵轴式掘进机的截割头轴线和悬臂轴线相重合（见纵轴式掘进机的截割头轴线和悬臂轴线相重合（见 图），截割头多为锥形，为了提高截割能力有的也被设计图），截割头多为锥形，为了提高截割能力有的也被设计 为球柱形。工作时，先是将截割头钻进煤壁掏槽，然后按为球柱形。工作时，先是将截割头钻进煤壁掏槽，然后按 一定方

21、式摆动悬臂，直至掘出所需要的断面。当巷道断面一定方式摆动悬臂，直至掘出所需要的断面。当巷道断面 岩石硬度不同时，应先选择软岩截割；截割层状岩石时，岩石硬度不同时，应先选择软岩截割；截割层状岩石时， 应沿层理方向截割，以降低截割比能耗。应沿层理方向截割，以降低截割比能耗。 2）横轴式）横轴式 横轴式掘进机的截割头轴线与悬臂轴线相垂直（见横轴式掘进机的截割头轴线与悬臂轴线相垂直（见 图），工作时也是先进行掏槽截割，掏槽进给力来自履带图），工作时也是先进行掏槽截割，掏槽进给力来自履带 行走机构或伸缩油缸，最大掏槽深度为截割头直径的三分行走机构或伸缩油缸，最大掏槽深度为截割头直径的三分 之二。掏槽时，

22、截割头需做短幅摆动，以截割位于两半截之二。掏槽时，截割头需做短幅摆动，以截割位于两半截 割头中间部分的煤岩。因而使得操作较复杂。掏槽可在工割头中间部分的煤岩。因而使得操作较复杂。掏槽可在工 作面上部或下部进行，但硬岩截割时应尽可能在工作面上作面上部或下部进行，但硬岩截割时应尽可能在工作面上 部掏槽。部掏槽。 横轴式截割机构 悬臂式掘进机截割机构悬臂能否伸缩悬臂式掘进机截割机构悬臂能否伸缩 分为可伸缩和不可伸缩两种截割机构分为可伸缩和不可伸缩两种截割机构 1）不可伸缩式截割机构）不可伸缩式截割机构 结构简单、尺寸小、重量轻，但掏槽时需要借助行走机构的推结构简单、尺寸小、重量轻，但掏槽时需要借助行

23、走机构的推 力使截割头钻入煤壁。因而力使截割头钻入煤壁。因而机器需要频繁调动，机器需要频繁调动，对底板的破坏比较对底板的破坏比较 严重。另外，在钻进煤壁阻力较大时，履带容易打滑，磨损加剧。严重。另外，在钻进煤壁阻力较大时，履带容易打滑，磨损加剧。 2）可伸缩截割机构）可伸缩截割机构 可借助悬臂的伸缩使截割头钻入煤壁，无需开动行走机构，就可借助悬臂的伸缩使截割头钻入煤壁，无需开动行走机构，就 可提供恒定较大的钻进力。可伸缩截割机构有可提供恒定较大的钻进力。可伸缩截割机构有内、外内、外伸缩两种。外伸缩两种。外 伸缩悬臂的机构尺寸和重量比较大，推进阻力大，机器的稳定性不伸缩悬臂的机构尺寸和重量比较大

24、，推进阻力大，机器的稳定性不 太好。内伸缩也有两种型式，一种是花键伸缩型，这种内伸缩机构太好。内伸缩也有两种型式，一种是花键伸缩型，这种内伸缩机构 结构相对复杂，加工工艺性较差，可靠性也不太高；另一种是电机结构相对复杂，加工工艺性较差，可靠性也不太高；另一种是电机 伸缩型，这种伸缩机构结构简单、可靠性高，但伸缩型，这种伸缩机构结构简单、可靠性高，但伸缩电缆及水管布伸缩电缆及水管布 置困难，且截割电机损坏后更换困难。置困难，且截割电机损坏后更换困难。 2. 装载机构装载机构 装载机构位于机器前端的下方，其主要作用是将被截割机构分离装载机构位于机器前端的下方，其主要作用是将被截割机构分离 和破碎的

25、物料集中装载到运输机构上去。装载机构主要由铲板及左右和破碎的物料集中装载到运输机构上去。装载机构主要由铲板及左右 对称的收集装置组成。根据收集装置结构的不同，装载机构可分为刮对称的收集装置组成。根据收集装置结构的不同，装载机构可分为刮 板式装载机构、蟹爪式装载机构和星轮装载机构。板式装载机构、蟹爪式装载机构和星轮装载机构。 刮板式装载机构刮板式装载机构 行成封闭运动链，装载面宽度大，但结构复杂，效率低且装载效行成封闭运动链，装载面宽度大，但结构复杂，效率低且装载效 果差，已基本不再采用。果差，已基本不再采用。 蟹爪式装载机构蟹爪式装载机构 蟹爪式装载机构由液压马达或电机提供动力，经减速器驱动左

26、右蟹爪式装载机构由液压马达或电机提供动力，经减速器驱动左右 蟹爪收集物料。通过准确设计的蟹爪运动轨迹，可将物料收集搬运至蟹爪收集物料。通过准确设计的蟹爪运动轨迹，可将物料收集搬运至 运输机构中，它生产效率较高，但由于其结构复杂，动载荷大，故障运输机构中，它生产效率较高，但由于其结构复杂，动载荷大，故障 率高，使用正逐渐减少。率高，使用正逐渐减少。 星轮装载机构星轮装载机构 一般通过低速大扭矩液压马达直接驱动多爪星轮，达到收集物料的一般通过低速大扭矩液压马达直接驱动多爪星轮，达到收集物料的 目的。由于它具有运转平稳、结构简单、故障率低等优点。虽过载能目的。由于它具有运转平稳、结构简单、故障率低等

27、优点。虽过载能 力较低，但还是在掘进机上得到了快速的推广应用，目前使用最多。力较低，但还是在掘进机上得到了快速的推广应用，目前使用最多。 3. 运输机构运输机构 运输机构（又称刮板输送机）主要由机前部、机后部、驱动装置、运输机构（又称刮板输送机）主要由机前部、机后部、驱动装置、 刮板链、张紧装置、脱链器和改向轮等组成。刮板输送机位于机器中轴，刮板链、张紧装置、脱链器和改向轮等组成。刮板输送机位于机器中轴， 前端与主机架或铲板铰接，后部托在机架上。前端与主机架或铲板铰接，后部托在机架上。 运输机构可采用低速大扭矩液压马达直接驱动（或用电机经减速器运输机构可采用低速大扭矩液压马达直接驱动（或用电机

28、经减速器 驱动），刮板链条的张紧通过在运输机尾部的张紧油缸来实现。运输机驱动），刮板链条的张紧通过在运输机尾部的张紧油缸来实现。运输机 构根据刮板链条形式的不同可分为边双链和中单链运输机两种。构根据刮板链条形式的不同可分为边双链和中单链运输机两种。 4. 机架和回转台机架和回转台 机架是整个机器的骨架。它承受着来自截割、行走和装载的各种载荷。机架是整个机器的骨架。它承受着来自截割、行走和装载的各种载荷。 机器中的各部件均用螺栓或销轴与机架联接。机架一般为框架结构。为机器中的各部件均用螺栓或销轴与机架联接。机架一般为框架结构。为 了井下运输方便，机架多设计为分体式结构。了井下运输方便，机架多设计

29、为分体式结构。 回转台主要用于实现切割机构的升降和回转运动。通过大型回转轴回转台主要用于实现切割机构的升降和回转运动。通过大型回转轴 承止口和高强度螺栓支承、联接，使回转台座落在机架上。工作时，在承止口和高强度螺栓支承、联接，使回转台座落在机架上。工作时，在 回转油缸（也可以是齿轮齿条型结构）的作用下，带动截割机构水平摆回转油缸（也可以是齿轮齿条型结构）的作用下，带动截割机构水平摆 动。截割机构的升降则是通过回转台支座上左、右耳轴铰接相连的两个动。截割机构的升降则是通过回转台支座上左、右耳轴铰接相连的两个 升降油缸来实现的。升降油缸来实现的。 5. 行走机构行走机构 根据机器行走方式的不同可分

30、为根据机器行走方式的不同可分为履带式、迈步式和履带式、迈步式和 组合式三种行走机构组合式三种行走机构。现代掘进机多采用履带式行走机。现代掘进机多采用履带式行走机 构。行走机构用来实现机器的调动和牵引转载机，并在构。行走机构用来实现机器的调动和牵引转载机，并在 不可伸缩式悬臂机型中提供钻进所需的推进力，同时，不可伸缩式悬臂机型中提供钻进所需的推进力，同时， 机器的重量和掘进中产生的截割反力也通过行走机构传机器的重量和掘进中产生的截割反力也通过行走机构传 送到底板上。由于工作和调动的速度大小不同，故行走送到底板上。由于工作和调动的速度大小不同，故行走 机构应具有多种行走速度。机构应具有多种行走速度

31、。 传统的履带行走机构通常由传统的履带行走机构通常由“四轮一带四轮一带”即：即：驱动驱动 轮、改向轮、支重轮和托链轮轮、改向轮、支重轮和托链轮四轮以及履带组成。但为四轮以及履带组成。但为 了降低行走机构的高度，也有用耐磨框架代替支重轮和了降低行走机构的高度，也有用耐磨框架代替支重轮和 托链轮的。履带行走机构的动力可选用托链轮的。履带行走机构的动力可选用液压马达或电机液压马达或电机。 由于液压马达对井下泥水等恶劣工况有良好的适应性，由于液压马达对井下泥水等恶劣工况有良好的适应性， 便于调节方向和速度，易于实现过载保护，无需防爆，便于调节方向和速度，易于实现过载保护，无需防爆， 因而使用越来越多。

32、但因而使用越来越多。但液压马达驱动也存在效率低和过液压马达驱动也存在效率低和过 载能力差的缺点。载能力差的缺点。 6. 液压系统液压系统 现代悬臂式掘进机通常除截割头由电机驱动外，其现代悬臂式掘进机通常除截割头由电机驱动外，其 余动作均由液压马达驱动。所以液压系统的功率越来越余动作均由液压马达驱动。所以液压系统的功率越来越 大，能力也越来越强。液压系统主要由泵站、控制阀组、大，能力也越来越强。液压系统主要由泵站、控制阀组、 油缸、驱动马达及辅助液压元件组成。液压系统为掘进油缸、驱动马达及辅助液压元件组成。液压系统为掘进 机提供压力油，驱动和控制各油缸及马达，使机器实现机提供压力油，驱动和控制各

33、油缸及马达，使机器实现 相应的动作，并进行液压保护。相应的动作，并进行液压保护。 7. 电气系统电气系统 电气系统向机器提供动力，驱动和控制机器中的所有电气系统向机器提供动力，驱动和控制机器中的所有 电动机、电控装置、照明装置等，并可实现电气保护。电动机、电控装置、照明装置等，并可实现电气保护。 8. 除尘系统除尘系统 除尘系统由内外喷雾装置组成。用以向工作面喷雾，除尘系统由内外喷雾装置组成。用以向工作面喷雾， 除去截割时产生的粉尘。除尘系统还有冷却截割电机和除去截割时产生的粉尘。除尘系统还有冷却截割电机和 液压系统的功能。液压系统的功能。 第二节第二节 掘进机综合作业线设备选型掘进机综合作业

34、线设备选型 一、掘进机分类一、掘进机分类 悬臂式掘进机根据它的工作原理、结构和用途的不同，悬臂式掘进机根据它的工作原理、结构和用途的不同， 有多种分类方法，常见的有以下几种：有多种分类方法，常见的有以下几种： 1）根据经济截割岩石硬度的不同分类）根据经济截割岩石硬度的不同分类 （1）煤巷掘进机：经济截割岩石硬度）煤巷掘进机：经济截割岩石硬度f5 （2）半煤岩掘进机：经济截割岩石硬度）半煤岩掘进机：经济截割岩石硬度f68 （3）岩巷掘进机：经济截割岩石硬度）岩巷掘进机：经济截割岩石硬度f8 2）根据适用巷道断面大小的不同分类）根据适用巷道断面大小的不同分类 （1）小断面掘进机：适用巷道断面）小断

35、面掘进机：适用巷道断面7m2 （2）中断面掘进机：适用巷道断面）中断面掘进机：适用巷道断面720 m2 （3）大断面掘进机：适用巷道断面）大断面掘进机：适用巷道断面20 m2 3）根据整机重量的不同分类）根据整机重量的不同分类 （1）轻型掘进机：整机重量）轻型掘进机：整机重量20t （2）中型掘进机：整机重量）中型掘进机：整机重量2060t； （3）重型掘进机：整机重量）重型掘进机：整机重量60t 二、悬臂式掘进机选型原则二、悬臂式掘进机选型原则 综合掘进机械化工作面，除由综合掘进机械化工作面，除由掘进机、转载机和运掘进机、转载机和运 输设备完成落、装、转、运作业外，输设备完成落、装、转、运作

36、业外，还需要配置还需要配置辅助运辅助运 输设备输设备，以便运输支护材料和其它器材；为了创造一个，以便运输支护材料和其它器材；为了创造一个 良好的作业环境，需要设置良好的作业环境，需要设置通风和除尘通风和除尘设备；此外，还设备；此外，还 需要配备相应的需要配备相应的供电和控制设备供电和控制设备；为了实现安全生产，；为了实现安全生产， 需要安设需要安设瓦斯断电仪瓦斯断电仪等必要的安全装置。因此，根据综等必要的安全装置。因此，根据综 掘工作面的地质条件和掘进工艺，对配套的单机进行合掘工作面的地质条件和掘进工艺，对配套的单机进行合 理选择并组成理选择并组成综掘机械化成套设备综掘机械化成套设备不仅十分必

37、要。不仅十分必要。 为了提高综掘机械化成套设备的匹配性，保证配套的为了提高综掘机械化成套设备的匹配性，保证配套的 最佳工况，设备配套应遵循以下原则：最佳工况，设备配套应遵循以下原则： 1）配套的主要技术特征和参数必须满足掘进巷道的地质）配套的主要技术特征和参数必须满足掘进巷道的地质 条件及巷道掘进工艺的要求。条件及巷道掘进工艺的要求。 2）综掘机械化成套设备的综合生产能力，应以掘进机的）综掘机械化成套设备的综合生产能力，应以掘进机的 生产能力为主要依据，其它配套设备（桥式皮带转载生产能力为主要依据，其它配套设备（桥式皮带转载 机、可伸缩带式输送机）的生产能力应稍高于掘进机机、可伸缩带式输送机）

38、的生产能力应稍高于掘进机 的生产能力。的生产能力。 3）选择掘进机时，应满足巷道断面和截割煤岩硬度）选择掘进机时，应满足巷道断面和截割煤岩硬度 为主要依据。为主要依据。 （1）巷道断面）巷道断面 机型的规格和重量主要取决于巷道断面的大小。机型的规格和重量主要取决于巷道断面的大小。 S机机minS巷巷 S机机max 式中式中 S机机min最小可掘断面；最小可掘断面； S机机max最大可掘断面；最大可掘断面； S巷巷掘进巷道断面。掘进巷道断面。 （2）巷道地质条件）巷道地质条件 a底板条件：轻型机比压底板条件：轻型机比压0.040.1MPa，中型机比，中型机比 压压0.10.14MPa，重型机比压

39、，重型机比压0.140.2MPa。 b. 煤岩特征：坚硬系数煤岩特征：坚硬系数f5时，可选煤巷掘进机。坚时，可选煤巷掘进机。坚 硬系数硬系数6f8时，可选半煤岩巷掘进机。坚硬系数时，可选半煤岩巷掘进机。坚硬系数f9时，时， 可选全岩巷掘进机。可选全岩巷掘进机。 另外，掘进机选型还应考虑矿区电压等级、井口尺另外，掘进机选型还应考虑矿区电压等级、井口尺 寸、运送能力等方面。寸、运送能力等方面。 第三节第三节 纵轴悬臂式掘进机纵轴悬臂式掘进机 国内纵轴式掘进机主要有国内纵轴式掘进机主要有EBJ-120TP、EBZ160TY、 S135、S150J、EBZ160等。现以等。现以EBJ-120TP为例分

40、析介为例分析介 绍纵轴式掘进机的结构和技术特点。绍纵轴式掘进机的结构和技术特点。 一、总体结构与特点一、总体结构与特点 EBJ-120TP型掘进机主要由截割部、装载部、刮板型掘进机主要由截割部、装载部、刮板 输送机、行走部、机架和回转台、液压系统和水系统及输送机、行走部、机架和回转台、液压系统和水系统及 电气系统等部分组成。该掘进机具有以下特点：电气系统等部分组成。该掘进机具有以下特点： 机身矮，机身矮， 结构紧凑；结构紧凑； 采用液压马达直接驱动星轮装载机构；采用采用液压马达直接驱动星轮装载机构；采用 无支重轮履带行走机构，性能可靠，维护量小；液压系无支重轮履带行走机构，性能可靠，维护量小；

41、液压系 统采用自动补油系统、全封闭油箱；电气系统采用了可统采用自动补油系统、全封闭油箱；电气系统采用了可 编程控制器（编程控制器（PLC），并采用电子保护和断路器保护相），并采用电子保护和断路器保护相 结合的方式；设置了独立的液压锚杆钻机动力源，可以结合的方式；设置了独立的液压锚杆钻机动力源，可以 同时驱动两台锚杆钻机。同时驱动两台锚杆钻机。 EBJ-120TP型掘进机总体结构型掘进机总体结构 1-截割部；截割部；2-装载部；装载部；3-刮板输送机；刮板输送机；4-机架和回转台；机架和回转台； 5-履带行走部；履带行走部；6、7、8-液压系统；液压系统；9-电控系统；电控系统；10-护板总成护

42、板总成 二、截割机构二、截割机构 EBJ-120TP型掘进机采用纵轴式截割方式。型掘进机采用纵轴式截割方式。 截割机构截割机构 1-截割头；截割头；2-悬臂段；悬臂段；3-二级行星减速器；二级行星减速器； 4-齿轮联轴节；齿轮联轴节；5-叉形架；叉形架；6-截割水冷电动机；截割水冷电动机；7-电动机护板电动机护板 2行星减速器行星减速器 截割减速器的作用是将电动机的运动和动力传递到截割减速器的作用是将电动机的运动和动力传递到 截割头。由于截割头工作时承受较大的冲击载荷，因此截割头。由于截割头工作时承受较大的冲击载荷，因此 要求减速器有高的可靠性和较强的过载能力；其箱体作要求减速器有高的可靠性和

43、较强的过载能力；其箱体作 为悬臂的一部分，应有较大的刚性，连接螺栓应有可靠为悬臂的一部分，应有较大的刚性，连接螺栓应有可靠 的防松装置；减速器最好能实现变速，以适应煤岩硬度的防松装置；减速器最好能实现变速，以适应煤岩硬度 的变化，增强机器的适应个能力。的变化，增强机器的适应个能力。EBJ-120TP型掘进机型掘进机 采用二级行星齿轮传动。采用二级行星齿轮传动。 3水冷电动机水冷电动机 为实现较强的连续过载能力，适应复杂多变的截割载荷，为实现较强的连续过载能力，适应复杂多变的截割载荷， 并利用喷雾水加强冷却效果，悬臂式掘进机多采用防爆水并利用喷雾水加强冷却效果，悬臂式掘进机多采用防爆水 冷式电动

44、机来驱动截割头。为满足悬臂长度的需要和减少冷式电动机来驱动截割头。为满足悬臂长度的需要和减少 电动机的径向尺寸，可采用串连双转子电动机；为满足截电动机的径向尺寸，可采用串连双转子电动机；为满足截 割不同硬度的煤岩的需要，避免在减速箱中变速，可采用割不同硬度的煤岩的需要，避免在减速箱中变速，可采用 双速电动机。双速电动机。 4. 截割部工作过程截割部工作过程 (1) 大多数情况下，从工作面下角钻进，掘进半煤岩巷道时，大多数情况下，从工作面下角钻进，掘进半煤岩巷道时， 应从煤中钻进，再卧移切割至底板下角，再切底掏槽，增应从煤中钻进，再卧移切割至底板下角，再切底掏槽，增 加自由面；加自由面； (2)

45、 切割断面应自下而上进行，以利于装载和机器的稳定性，切割断面应自下而上进行，以利于装载和机器的稳定性， 可提高生产率；可提高生产率； (3) 工作面的切割应注意煤或岩的层理，断面切割时应以左工作面的切割应注意煤或岩的层理，断面切割时应以左 右横扫切割为主，截割头沿层理移动切割阻力较小。右横扫切割为主，截割头沿层理移动切割阻力较小。 三、装载机构三、装载机构 装载机构的作用是将切割机构破落下来的煤装载机构的作用是将切割机构破落下来的煤 岩进行收集、耙装至中间刮板输送机。装载部安岩进行收集、耙装至中间刮板输送机。装载部安 装于机器的前端。通过一对销轴铰接于主机架上，装于机器的前端。通过一对销轴铰接

46、于主机架上， 在铲板液压缸的作用下，铲板绕销轴上、下摆动。在铲板液压缸的作用下，铲板绕销轴上、下摆动。 可向上抬起可向上抬起360mm，向下卧底，向下卧底250mm。该机构具。该机构具 有运转平稳、连续装煤、工作可靠、事故率低等有运转平稳、连续装煤、工作可靠、事故率低等 特点。当机器切割煤岩时，应使铲板前端紧贴底特点。当机器切割煤岩时，应使铲板前端紧贴底 板，以增加机器的切割稳定性。铲板设计有宽板，以增加机器的切割稳定性。铲板设计有宽 （2.8m）、窄）、窄(2.5m)两种规格。两种规格。 装载机构如图所示，主要由铲板及左右对称装载机构如图所示，主要由铲板及左右对称 的驱动装置组成，通过低速大

47、扭矩液压马达直接的驱动装置组成，通过低速大扭矩液压马达直接 驱动三爪星轮转动，从而达到装载煤岩的目的。驱动三爪星轮转动，从而达到装载煤岩的目的。 掘进机的装载机构由执行机构、铲板体和驱掘进机的装载机构由执行机构、铲板体和驱 动装置三部分组成。动装置三部分组成。 装载机构装载机构 1-铲板体；铲板体；2-刮板输送机改向链轮组；刮板输送机改向链轮组；3-三爪转盘；三爪转盘；4-驱动装置驱动装置 铲板体结构图铲板体结构图 驱动装置驱动装置 四、刮板输送机四、刮板输送机 刮板输送机的作用是将装载机构收集起来的物料运至刮板输送机的作用是将装载机构收集起来的物料运至 机后的转载设备。刮板输送机位于机器中部

48、，前端与主机机后的转载设备。刮板输送机位于机器中部，前端与主机 架和铲板铰接，后部托在机架上，机架在该处设有可拆装架和铲板铰接，后部托在机架上，机架在该处设有可拆装 的垫块，根据需要，刮板输送机后部可垫高，增加刮板输的垫块，根据需要，刮板输送机后部可垫高，增加刮板输 送机的卸载高度。其主要由机前部、机后部、驱动装置、送机的卸载高度。其主要由机前部、机后部、驱动装置、 边双链刮板、张紧装置和脱链器等（改向轮组装在装载部边双链刮板、张紧装置和脱链器等（改向轮组装在装载部 上）组成。上）组成。 刮板输送机采用低速大扭矩液压马达直接驱动，刮板刮板输送机采用低速大扭矩液压马达直接驱动，刮板 链条的张紧是

49、通过在输送机尾部的链条的张紧是通过在输送机尾部的张紧液压缸张紧液压缸来实现的。来实现的。 它可以在输送机长度方向上任意位置进行张紧，并可大幅它可以在输送机长度方向上任意位置进行张紧，并可大幅 度减轻工人的劳动强度。不足的是黄液压缸张紧后常常发度减轻工人的劳动强度。不足的是黄液压缸张紧后常常发 生意外卸压，针对这一问题，在掘进机增设了张紧缸垫片，生意外卸压，针对这一问题，在掘进机增设了张紧缸垫片， 使刮板链张紧后，黄液压缸不需保压，由张紧缸垫片和缸使刮板链张紧后，黄液压缸不需保压，由张紧缸垫片和缸 体来支撑，使黄液压缸的使用寿命进一步提高。体来支撑，使黄液压缸的使用寿命进一步提高。 刮板输送机刮

50、板输送机 1-机前部；机前部；2-机后部；机后部；3-边双链刮板；边双链刮板；4-张紧装置；张紧装置； 5-驱动装置；驱动装置；6-液压马达液压马达 1回转台机构回转台机构: 回转台是悬臂支撑机构中的主要部件，位于机器的中央，回转台是悬臂支撑机构中的主要部件，位于机器的中央， 它的作用是支撑悬臂。它主要由回转耳架、回转支承和回转液压缸组成。它的作用是支撑悬臂。它主要由回转耳架、回转支承和回转液压缸组成。 回转耳架和悬臂铰接，并与机架固联。在回转耳架和机架中间装有回转回转耳架和悬臂铰接，并与机架固联。在回转耳架和机架中间装有回转 支承。工作时，截割反力通过回转台传到机架上。支承。工作时，截割反力

51、通过回转台传到机架上。 2机架机架: 机架是整个机器的骨架。它承受着来自切割、行走和装载的各机架是整个机器的骨架。它承受着来自切割、行走和装载的各 种载荷。掘进机中的各部件均用螺栓或销轴与机架联接。同时机架还负种载荷。掘进机中的各部件均用螺栓或销轴与机架联接。同时机架还负 有承受掘进机工作时使机器稳定在履带机构的作用。有承受掘进机工作时使机器稳定在履带机构的作用。 3后支撑机构后支撑机构: 左、右后支撑腿是各通过后支撑液压缸及销轴分别与后机左、右后支撑腿是各通过后支撑液压缸及销轴分别与后机 架连接，它的作用：切割时使用，以增加机器的稳定性；窝机时使用，架连接，它的作用：切割时使用，以增加机器的

52、稳定性；窝机时使用， 以便履带下垫板自救；履带链断链及张紧时使用，以便操作；抬起机器以便履带下垫板自救；履带链断链及张紧时使用，以便操作；抬起机器 后部，以增加卧底深度。后部，以增加卧底深度。 掘进机回转台和机架掘进机回转台和机架 1-回转台；回转台；2-前机架；前机架；3-后机架；后机架； 4-后支撑腿；后支撑腿；5-转载机连接板转载机连接板 普通推拉液压缸式回转台普通推拉液压缸式回转台 1-回转支承；回转支承；2-回转耳架回转耳架 EBJ-120TP型掘进机采用普通推拉液压缸式回转台机构。普通推型掘进机采用普通推拉液压缸式回转台机构。普通推 拉液压缸式回转台结构相对简单，高度尺寸小。是由整

53、体铸造或焊接拉液压缸式回转台结构相对简单，高度尺寸小。是由整体铸造或焊接 而成的回转耳架，大型回转支承和两个对称布置的回转液压缸组成。而成的回转耳架，大型回转支承和两个对称布置的回转液压缸组成。 六、行走机构六、行走机构 悬臂式掘进机行走机构，用来实现机器的调动、牵悬臂式掘进机行走机构，用来实现机器的调动、牵 引转载机，并在悬臂不可伸缩机型中提供掏槽时所需要的引转载机，并在悬臂不可伸缩机型中提供掏槽时所需要的 推进力。当掘进作业时，它承受着机器的自重和切割机构推进力。当掘进作业时，它承受着机器的自重和切割机构 传递在履带上的水平力、垂直力和倾覆力矩，还承受着切传递在履带上的水平力、垂直力和倾覆

54、力矩，还承受着切 割产生的动载荷。当它转向运动时，还受到地面的横向阻割产生的动载荷。当它转向运动时，还受到地面的横向阻 力和地面压实时的纵向阻力。力和地面压实时的纵向阻力。 履带式行走机构具有以下特点：履带支承面大，接履带式行走机构具有以下特点：履带支承面大，接 地比压小，在松软的土壤上的下陷深度小，因而阻力小，地比压小，在松软的土壤上的下陷深度小，因而阻力小， 有利于发挥较大的牵引力；履带不怕扎、割等机械伤害；有利于发挥较大的牵引力；履带不怕扎、割等机械伤害； 履带式的驱动轮在多片履带板上，全部重量都是附着重量，履带式的驱动轮在多片履带板上，全部重量都是附着重量， 加上履带履刺的附着特性，所

55、以牵引力大。加上履带履刺的附着特性，所以牵引力大。 履带行走机构履带行走机构 1-导向张紧装置；导向张紧装置；2-履带架；履带架；3-履带链；履带链；4-行走减速器；行走减速器； 5-行走液压马达；行走液压马达；6-摩擦片式制动器摩擦片式制动器 七、液压系统七、液压系统 液压系统包括泵站、控制阀组、液压缸、马达及辅助液压元件，液压系统包括泵站、控制阀组、液压缸、马达及辅助液压元件， 用以提供压力油，驱动和控制各液压缸及马达，使机器实现相应的动用以提供压力油，驱动和控制各液压缸及马达，使机器实现相应的动 作，并进行液压保护。作，并进行液压保护。 EBJ-120TP型掘进机除截割头的旋转运动外，其

56、余各部分均采用液型掘进机除截割头的旋转运动外，其余各部分均采用液 压传动。系统主泵站由一台压传动。系统主泵站由一台55kW的电动机通过同步齿轮箱驱动一台双的电动机通过同步齿轮箱驱动一台双 联齿轮泵和一台三联齿轮泵（转向相反），同时分别向液压缸回路、联齿轮泵和一台三联齿轮泵（转向相反），同时分别向液压缸回路、 行走回路、装载回路、输送机回路、皮带转载机回路供压力油，主系行走回路、装载回路、输送机回路、皮带转载机回路供压力油，主系 统由五个独立的开式系统组成。该机还设有液压锚杆钻机泵站，可同统由五个独立的开式系统组成。该机还设有液压锚杆钻机泵站，可同 时为二台锚杆钻机提供压力油，另外系统还设置了文

57、丘里管补油系统时为二台锚杆钻机提供压力油，另外系统还设置了文丘里管补油系统 为油箱补油，避免了补油时对油箱的污染。为油箱补油，避免了补油时对油箱的污染。 1液压缸回路液压缸回路 液压缸回路采用双联齿轮泵的后泵（液压缸回路采用双联齿轮泵的后泵（40泵）通过四联多路换向阀分别向泵）通过四联多路换向阀分别向4 组液压缸（截割升降、回转、铲板升降、支撑液压缸）供压力油。液压缸回路组液压缸（截割升降、回转、铲板升降、支撑液压缸）供压力油。液压缸回路 工作压力由四联多路换向阀阀体内自带的溢流阀调定，调定的工作压力为工作压力由四联多路换向阀阀体内自带的溢流阀调定，调定的工作压力为 16MPa。 截割机构升降

58、、铲板升降和后支撑各两个液压缸，它们各自两活塞腔并接，截割机构升降、铲板升降和后支撑各两个液压缸，它们各自两活塞腔并接， 两活塞杆腔并接。而截割机构两个回转液压缸为一个液压缸的活塞腔与另一液两活塞杆腔并接。而截割机构两个回转液压缸为一个液压缸的活塞腔与另一液 压缸的活塞杆腔并接。压缸的活塞杆腔并接。 为使截割头、支撑液压缸能在任何位置上锁定，不致因换向阀及管路的漏为使截割头、支撑液压缸能在任何位置上锁定，不致因换向阀及管路的漏 损而改变其位置，或因油管破裂造成事故，以及防止截割头、铲板下降过速，损而改变其位置，或因油管破裂造成事故，以及防止截割头、铲板下降过速， 使其下降平稳，故在各回路中装有

59、平衡阀。使其下降平稳，故在各回路中装有平衡阀。 2行走回路行走回路 行走回路行走回路由双联齿轮泵的前泵（由双联齿轮泵的前泵（63泵）向两个液压马达供油，驱动机器行走。泵）向两个液压马达供油，驱动机器行走。 行走速度为行走速度为3m/min；当装载转盘不运转时，供装载回路的；当装载转盘不运转时，供装载回路的63泵自动并入行走回路，泵自动并入行走回路， 此时的两个齿轮泵（均为此时的两个齿轮泵（均为63泵）同时向行走马达供油，实现快速行走，其行走速泵）同时向行走马达供油，实现快速行走，其行走速 度为度为6m/min。系统工作压力为。系统工作压力为16MPa。回路工作压力由装在两联多路换向阀阀体。回路

60、工作压力由装在两联多路换向阀阀体 内的溢流阀调定。内的溢流阀调定。 防滑制动防滑制动是用行走减速器上的摩擦制动器来实现。制动器的开启由液压控制，是用行走减速器上的摩擦制动器来实现。制动器的开启由液压控制， 其开启压力为其开启压力为3MPa。制动液压缸的油压力由多路换向阀控制。行走回路不工作。制动液压缸的油压力由多路换向阀控制。行走回路不工作 时，制动器处于闭锁状态。时，制动器处于闭锁状态。 3装载回路装载回路 装载回路装载回路分为左、右装载回路，由三联齿轮泵的中泵（分为左、右装载回路，由三联齿轮泵的中泵（40泵）和后泵（泵）和后泵（40泵）泵） 分别向左、右装载马达供油，用两个手动换向阀分别控