悬臂式半煤岩掘进机毕业设计

1、本科生毕业设计姓 名： 学 号 学 院： 应用技术学院 专 业： 机械工程及自动化07-2班 设计题目: 悬臂式半煤岩掘进机设计 指导教师： 职 称：讲师 2011 年 6 月 毕业设计任务书学院 应用技术学院 专业年级 机自07-2 学生姓名 任务下达日期：2011 年 2 月 28 日毕业设计日期 2011年 3 月 7日至 2011年 6 月 10日毕业设计题目: 悬臂式半煤岩掘进机设计毕业设计专题题目：毕业设计主要内容和要求：装机总功率：181kw 截割功率：110kw最大截割高度：3.8m 最大截割宽度：5m履行带行走速度：5.3mmin 截割头转速：50rmin机重：30t 外形（

2、长×宽×高）：8979×2800×1546mm1、查阅相关资料、完成履带式半煤岩掘进机总体方案的设计；2、完成总体结构设计及截割部设计；3、截割部减速器两级2k-h传动机构设计；4、主要部件、组件、零件图设计；5、编写完成整机设计计算说明书。院长签字： 指导教师签字：毕业设计指导教师评阅书指导教师评语（基础理论及基本技能的掌握；独立解决实际问题的能力；研究内容的理论依据和技术方法；取得的主要成果及创新点；工作态度及工作量；总体评价及建议成绩；存在问题；是否同意答辩等）：全套设计，联系153893706成 绩： 指导教师签字： 年 月 日毕业设计评阅教师评

3、阅书评阅教师评语（选题的意义；基础理论及基本技能的掌握；综合运用所学知识解决实际问题的能力；工作量的大小；取得的主要成果及创新点；写作的规范程度；总体评价及建议成绩；存在问题；是否同意答辩等）：成 绩： 评阅教师签字： 年 月 日毕业设计评阅教师评阅书评阅教师评语（选题的意义；基础理论及基本技能的掌握；综合运用所学知识解决实际问题的能力；工作量的大小；取得的主要成果及创新点；写作的规范程度；总体评价及建议成绩；存在问题；是否同意答辩等）：成 绩： 评阅教师签字： 年 月 日毕业设计答辩及综合成绩答 辩 情 况提 出 问 题回 答 问 题正 确基本正确有一般性错误有原则性错误没有回答答辩委员会评

4、语及建议成绩：答辩委员会主任签字： 年 月 日学院领导小组综合评定成绩：学院领导小组负责人： 年 月 日摘 要本次设计参照了石家庄煤矿机械有限责任公司生产的ebz100型掘进机，这是一种中型悬臂式掘进机，主要用于中型煤巷及半煤岩巷的掘进作业。它结构紧凑、适应性好、机身矮、重心低、操作简单、检修方便。我的设计主要针对掘进机的总体、截割部以及减速器设计。半煤岩掘进机是一种能够实现截割、装载、转载运输、行走和喷雾除尘的联合机组。本文对履带式半煤岩掘进机的总体方案设计中工作、装载、输送、转载、行走机构型式及除尘装置作了系统、全面的介绍,还就目前国内外的掘进机的发展状况、特点和发展趋势作了一个概述，从而

5、在宏观上阐述了对部分断面掘进机加以研究的意义。先进的设备和合理的配套是高效生产的可能条件，除满足该条件以外，还必须在正确使用和维护的保证下，产品设备才能真正发挥其高效能。因此，懂得设备性能和结构，正确地安装、使用和维护保养是十分重要的。关键词：掘进机； 总体设计； 截割部设计； 减速器设计abstractthis design references the ebz100 tunneling machine which is designed by coal science research institute in shijiazhuang. it is one kind of medium

6、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 mainly aims at the syst

7、em 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 machine's overall program design work, loading, transportati

8、on, 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 research about the sec

9、tion 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 efficiency truly. ther

10、efore, 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页中国矿业大学2011届本科生毕业设计目 录1 前 言11.1设计背景和目的11.2国内外掘进机发展现状21.2.1国外掘进

11、机发展现状21.2.2国内掘进机发展现状31.3近期我国掘进机研究取得的发展41.3.1轻型掘进机41.3.2中型掘进机41.3.3重型掘进机51.3.4超重型掘进机51.3.5机载集成技术61.4国内掘进机发展趋势及急需解决的关键技术71.5悬臂式半煤岩掘进机简介81.5.1工作机构的型式81.5.2装载机构的型式81.5.3输送机构的型式91.5.4转载机构的型式101.5.5行走机构的型式171.5.6除尘装置的型式181.5.7高压水细射流辅助切割技术201.6悬臂式掘进机在半煤岩工作条件下应用设计要求202.总体方案设计212.1掘进机总体结构布置及特点222.2机型的选定及主要部件

12、的结构型式的确定232.3总体参数的确定232.3.1机器外形尺寸232.3.2重量估算252.3.3机器可掘断面262.3.4截割机构技术参数的初步确定262.3.5装运机构参数确定272.3.6行走履带技术参数的确定与连接272.3.7掘进机的传动系统272.3.8总体布置图273总体设计313.1概述323.1.1主要技术参数343.1.2 主要结构和工作原理463.1.3 润滑463.2电气部分463.2.1 系统的组成473.2.2 系统的结构493.2.3 工作原理504截割部总体设计504.1电动机的选型514.2 截割头的结构设计534.3截割部减速器传动机构设计534.3.1

13、传动方案的拟定544.3.2总传动设计及分配554.3.3运动和动力参数554.4高速级部分624.5低速级部分694.6齿式联轴器 714.7轴的设计764.8轴承的校核 784.9销的校核795掘进机的操作和使用805.1掘进机的操作815.2 掘进机的掘进作业836掘进机的拆运、安装和调整836.1机器的拆卸和搬运846.2掘进机井下组装856.3机器的井下调试866.4机器的调整887掘进机的检修及保养887.1机器的日常维护保养887.2机器的定期维护保养897.3润滑907.4液压系统用油907.5电气系统维护918机器常见故障原因及处理方法918.1截割部918.2装运部918.

14、3行走部928.4液压系统93附录94参考文献95翻译部分96英文原文107中文译文118致 谢1191 前 言 大学四年的学习和生活即将结束，做好毕业设计是对我自己人生的一次总结和检验，为即将步入工作岗位建立良好的开端。本次设计的掘进机机型适用于截割普氏系数f£6，坡度不大于±16°的煤及半煤岩巷中工作，属于悬臂式纵向截割的部分断面掘进机，用于截割任意断面形状的井下巷道，是集截割、装运和行走于一体的综合掘进设备。1.1设计背景和目的随着采煤机械化的迅速发展，日产万吨以上的工作面不断涌现，采煤工作面推进速度越来越快。但是巷道掘进速度滞后，跟不上采煤要求，已经造成采

15、掘失去失衡，严重制约煤炭产量。为了实现巷道快速掘进，唯一有效途径是发展综掘机械化。悬臂式掘进机是综掘机械化系统中的主力设备，我国从60年代开始研制掘进机，主要经历了引进、消化吸收和自主研制3 个阶段。20世纪90年代以来是我国掘进机的自主研发阶段，也是我国掘进机发展最为快速的一个阶段。这一阶段我国中型掘进机发展日趋成熟， 重型掘进机大批出现，掘进机的设计与加工制造水平已比较先进，已能够独立研制截割硬度80 mpa，机重60 t 左右，截割功率160315kw 的重型掘进机， 并且具备了根据矿井条件实现个性化设计的能力，形成了多个系列的产品，ebj(z)系列、s 系列、ebz 系列型掘进机。经过

16、50多年的努力，我国已经建立悬臂式掘进机通用技术条件等完备的掘进机整机及零部件的研制标准和相应的检验条件。现如今掘进机已向综合机组发展，机电一体化已成为掘进机发展趋势并已显示出卓越的高产高效功能，发展日新月异。目前，国内掘进机都停留在上世纪七、八十年代的水平，技术落后，故障率较高，只有单一的掘进功能，不能很好满足现代化矿井的需求，这对掘进设备提出了更高要求。因此对掘进机进行优化设计，使之更适应现代化矿井的要求，开发研制综合性能好、适应范围广的新型掘进机已经成为当务之急，用于解决掘进机更新换代的问题，缓解采掘矛盾的紧张局面。我所实习的单位是河北冀中能源邢台煤矿，该矿井1968年投产,设计生产能力

17、90万吨/a，80年代扩产到200万吨/a，地质构造中等复杂，储量中等丰富，煤层倾角较小，煤层赋存较稳定，开采条件优越，主要可采煤层为2号煤层平均厚度6.5m；进入2000年以来，矿井已进入衰退期，煤矿生产任务难以完成，掘进速度跟不上采煤生产，已经出现无煤可采的窘境，矿领导集中精力组织开采小型工作面、边角煤等，这就需要更加能适应当前生产的机械设备，ebz110悬臂纵轴式掘进机完全能满足该矿生产的需要。1.2国内外掘进机发展现状1.2.1 国外掘进机发展现状国外先进掘进机广泛用于硬度低于f8 的半煤岩采准巷道的掘进，并扩大到岩巷。最新的重型机不移位截割断面达到3542 m2， 多数机型能在纵向&

18、#177;16°、横向8°的斜坡上工作，截割功率300 kw，机重100 t 以上，切割岩石硬度可达到f12。国外新推出的掘进机可以实现推进方向和断面监控、电机功率自动调节、离机遥控操作及工况监测和故障诊断等机电一体化功能，机电一体化已成为掘进机发展趋势。掘进机主机可以配套机载锚杆钻臂系统、支护系统以及除尘系统等，掘进机多功能一体化也是一种发展趋势。近10 a 来，掘进机已向综合机组发展，并已显示出卓越的高产高效功能，发展日新月异。1.2.2 国内掘进机发展现状我国掘进机研究始于20 世纪60 年代，主要经历了引进、消化吸收和自主研制3 个阶段。20世纪90年代以来是我国掘

19、进机的自主研发阶段，也是我国掘进机发展最为快速的一个阶段。这一阶段我国中型掘进机发展日趋成熟， 重型掘进机大批出现，掘进机的设计与加工制造水平已比较先进，已能够独立研制截割硬度80 mpa，机重60 t 左右，截割功率160220 kw 的重型掘进机， 并且具备了根据矿井条件实现个性化设计的能力，形成了多个系列的产品，ebj(z)系列、s 系列、ebz 系列型掘进机。经过40 余年的发展，我国已经建立悬臂式掘进机通用技术条件等完备的掘进机整机及零部件的研制标准和相应的检验条件。与国际先进水平相比， 国内掘进机在破岩能力、适应性及可靠性方面还存在一定的差距，尤其在重型掘进机方面表现最为突出。重型

20、国产掘进机与国外先进设备的差距， 除总体性能参数偏低外，在基础研究方面也比较薄弱，适合我国煤矿地质条件的截割、装运及行走部载荷谱没有建立，没有完整的设计理论依据，计算机动态仿真等方面尚处于起步阶段；在元部件可靠性、自动控制技术、截割技术、除尘系统等核心技术方面有较大差距。国内外掘进机成熟技术对比见表1。表1 国内外掘进机成熟技术对比表项目总体参数截割机构截齿装运机构润滑方式除尘方式自动控制技术国外截割功率：300kw;装机总功率：555kw；机重：120t；截割断面：5.8m×8.8m纵轴式、横轴式可伸缩截割机构真空热处理，喷涂强化，经济截割硬度f12电机、液压马达牵引；蟹爪、星轮式

21、集中自动润滑外喷雾加除尘系统，除尘效果好全功能遥控；截割断面监国内纵截割功率：220kw;装机总功率：350kw；机重：60t；截割断面：5.1m×6.8m纵轴式可伸缩截割机构真空热处理，经济截割硬度f8液压马达牵引；星轮式手工润滑、手动集中润滑内、外喷雾，除尘效果差全功能遥控 监测与诊断；数据远程传输1.3近期我国掘进机研究取得的进展1.3.1 轻型掘进机轻型掘进机机重小于25 t,主要用于煤岩硬度40 mpa 的煤巷掘进。机型以ebz50ty 和ebz55等机型为主。新一代的轻型掘进机除截割机构外，其余部件均采用液压驱动， 电控系统采用plc 可编程控制器，机器可靠性大大提高。但

22、由于轻型掘进机截割功率小、机重轻、效率低，使用范围受到限制，年产量在逐步下降，目前，主要用于地方中小煤矿的煤巷掘进。国内掘进机主要参数对比如表2。表2 国内掘进机主要参数对比表项目机重/t截割功率/kw可经济截割硬度/mpa适应巷道断面/m2装机总功率/kw供电电压/v轻型掘进机1825505550616100660/380中型掘进机3545100150607202251 140/660重型掘进机55651602308012283501 140超重机型8012526031812016355501 1401.3.2 中型掘进机 中型掘进机是我国目前井下用量最大的一种掘进机。中型掘进机机重小于50

23、 t，主要用于煤岩硬度60 mpa 的煤巷及半煤岩掘进， 机型以ebj-120tp、ebz150 等机型为主，具有机身矮、重心低、结构紧凑、可靠性高、操作简单和维护方便的特点。中型掘进机重点解决了在元部件可靠性、截割稳定性和控制系统的安全性等几个关键问题，大幅提高了国产掘进机的破岩能力和整机性能，新型中型掘进机的研制成功，奠定了国产掘进机在我国掘进机研制领域的主导地位，逐步结束了半煤岩巷掘进机依赖进口的历史。1.3.3 重型掘进机“十五”后期，重型掘进机的使用在国内大中型煤矿得到快速的推广，重型掘进机机重小于80 t，主要用于煤岩硬度80 mpa 的半煤岩巷掘进，以ebz160ty、ebz22

24、0、ebz200、ebz200h 等机型为主。重型掘进机实现了双速截割技术、恒功率变量液压技术以及plc 模拟量控制技术等多项关键技术的创新。这些关键技术的解决，极大地推动了国内重型掘进机研制技术的发展。随后，国内陆续推出了多种型号的重型掘进机，基本实现了重型掘进机的国产化。1.3.4 超重型掘进机我国超重型掘进机的研制尚处在起步阶段，但发展迅速，已取得了部分研究成果，多家公司已研制出机重在80125 t，截割功率260318 kw 的超重型岩巷掘进机，并开始了井下工业性试验。机型以ebh315、ebh300、ebz300、ebz260 等机型为主。超重型掘进机主要用于岩巷掘进，研究重点包括以

25、下几方面： 超重型岩巷掘进机合理技术参数确定和整机稳定性的研究； 高性能截齿和硬岩截割头设计研究；冲击重载工况下大功率、小体积截割减速器的研究；小块硬岩物料装运机构的研究；掘进机自动控制技术及职能故障诊断技术的研究等。1.3.5 机载集成技术（1）掘进机机载锚钻系统掘进机机载锚钻系统通过掘进及锚杆支护装备的一体化设计，实现掘进与支护的交叉作业。掘进机机载锚钻系统主要分为滑轨式、跨骑式机和机身式3 种类型。滑轨式机载锚杆钻机结构相对简单，而且在掘进机工作时可以将钻臂收缩到掘进机机身后部，因此对掘进机整机性能和掘进机司机的操作影响较小，但这种机载钻机的工作效率较跨骑式机载锚杆钻机结构复杂，重量大，

26、对掘进机整机性能影响较大，而且对掘进司机操作造成了一定的影响；机身式机载锚杆钻机结构最为简单。但由于是将钻臂系统直接安装与掘进机悬臂之上，因此对掘进机整机性能造成较大影响，司机视线也被严重阻挡。目前，由于机载锚钻系统无法解决掘进与支护的同步作业，无法有效地提高单机成巷速度，且机载锚钻系统对掘进机整机性能造成影响，降低了掘进效率，因此，掘进机机载锚钻系统目前尚处于试验阶段，无法大范围推广使用。掘进机机载锚钻系统主要参数：钻孔硬度80mpa，钻箱最大扭矩200320 n·m，钻进速度08 m/min，钻孔直径准20准40 mm。产品主要以滑轨式系列、跨骑式/机身式、机身式为主。（2）掘进

27、机自动控制系统掘进机自动控制系统是对掘进机推进方向监控、全功能遥控、智能监测、预报型故障诊断、记忆截割、数据远程传输等系统的总称。目前，掘进机全功能遥控技术已经成熟，但其余自动控制技术尚处于研究的起步阶段。1.4国内掘进机发展趋势及急需解决的关键技术（1）国内掘进机发展趋势今后，国内掘进机的主要发展趋势：适用范围不断扩大（由于掘进机截割硬度与截割断面不断加大，扩展了掘进机的适用范围）；自动控制技术发展迅速。主要表现为：推进方向监控、全功能遥控、智能监测、预报型故障诊断、记忆截割、数据远程传输等；不断探索新的截割技术。尤其是全岩巷岩石截割技术的研究；多功能一体化。即掘进机主机集成机载锚钻系统、机

28、载临时支护系统、机载除尘系统等，通过多功能集成达到提高单机成巷速度和安全生产的目标； 工作可靠性不断提高；掘进装备的综合配套能力进一步加强；研究试验手段更趋完善。（2）国内掘进机急需解决的关键技术国内掘进机急需解决的关键技术：要积极开展掘进机的基础试验和研究，建立适合我国煤矿地质条件的截割载荷谱，形成完整的设计依据，并在此基础上开展动力学仿真分析计算，提高掘进机的可靠性和寿命； 要以掘进机基础元件为重点，要解决好的特重型、大功率、快速掘进等核心技术研发工作，实现轴承、密封、电器元件、液压元部件等基础件长寿命，提高掘进机的经济切割硬度，以及全功能遥控、智能监测、预报型故障诊断、断面监视、记忆截割

29、、数据远程传输等机电一体化功能，逐步向掘进工作面自动化和无人方向发展；要积极开展机载锚杆钻臂系统、临时支护系统以及除尘系统的多功能集成技术研究，通过多功能的集成达到提高单机成巷速度和安全生产的目标；要开展复杂条件下的巷道综合除尘系统的研究，改变传统的喷雾除尘方式， 显著改善掘进巷道的作业环境，维护工人的身心健康。近10年来，虽然我国悬臂式掘进机的研制技术得到了快速发展，但在硬岩截割技术、自动控制技术以及多功能一体化技术等方面仍待提高。我国悬臂式掘进机今后发展思路应是以扩大掘进机适用范围、提高掘进效率、加快成巷速度为主，今后，在考虑市场因素和产品因素的同时,需要在政策扶持、科研投入和坚持不懈的工

30、作3 方面继续加大力度，以提高我国悬臂式掘进机整体水平。1.5悬臂式半煤岩掘进机简介悬臂式半煤岩掘进机是一种能够实现截割、装载、转载运输、行走和喷雾除尘的联合机组。它既可用于煤矿井下，也可用于金属矿山以及其他隧道施工。掘进机的总体方案设计对于整机的性能起着决定性的作用。因此，根据掘进机的用途、作业情况及制造条件，合理选择机型，并正确确定各部结构型式，对于实现整机的各项技术指标、保证机器的工作性能具有重要意义。悬臂式掘进机主要有横轴式掘进机和纵轴式掘进机。它们的主要组成部件相同，只是截割头的布置不同。悬臂式掘进机由切割机构、装运机构、行走机构、液压系统、电气系统、除尘喷雾系统等组成。一、 切割机

31、构切割机构由切割头、齿轮箱、电动机、回转台等组成，具有破碎煤岩功能的机构。二、装运机构装运机构由装载部和刮板输送机组成。悬臂式掘进机装载机构形式较多。如星轮式、链轮链条式、蟹爪式等，过去比较多的是运用蟹爪式，现在随着液压的广泛运用，开始大规模运用液压马达直接带动转盘的机构了。三、行走机构掘进机的行走机构主要由履带部分、减速器和动力输入装置（液压马达或电动机）。四、液压系统液压系统由统一的泵站给分布在各个地方的液压缸，液压泵供液压油，设计中要照顾不同液压部件的压力。五、电气系统电器系统是电动机和控制掘进机的运动的电信号控制器等电器元件，在井下工作的时候要注意它的防爆处理，选用的电动机、电器元件必

32、须符合井下的防爆标准。六、除尘喷雾系统除尘喷雾系统内喷雾回路、外喷雾回路及冷却水回路组成。1.5.1工作机构的型式半煤岩掘进机的工作机构有截链式、圆盘铣削式和悬臂截割式等。因悬臂截割式掘进机机体灵活、体积较小，可截出各种形状和断面的巷道，并能实现选择性截割，而且截割效果好，掘进速度较高；所以，现在主要采用悬臂截割式，并已成为当前掘进机工作机构的一种基本型式。按截割头的布置方式，分为纵轴和横轴式两种。纵轴式截割头传动方便、结构紧凑，能截出任意形状的断面，易于获得较为平整的断面，有利于采用内伸缩悬臂，可挖柱窝或水沟。截割头的形状有圆柱形、圆锥形和圆锥加圆柱形，由于后两种截割头利于钻进，并使截割表面

33、较平整，故使用较多。缺点是由于纵轴式截割头在横向摆动截割时的反作用力不通过机器中心，与悬臂形成的力矩使掘进机产生较大的振动，故稳定性较差。因此，在煤巷掘进时，需加大机身重量或装设辅助支撑装置。横轴式截割头分滚筒形、圆盘形、抛物线形和半球形几种。这种掘进机截齿的截割方向比较合理，破落煤岩较省力，排屑较方便。由于截深较小，截割与装载情况较好。纵向截割时，稳定性较好。缺点是传动装置较复杂，在切入工作面时需左右摆动，不如纵轴式工作机构使用方便；因为截割头较长对掘进断面形状有限制，难以获得较平整的侧壁。这种掘进机多使用抛物线或半球形截割头。由于工作机构的载荷变化范围大、驱动功率大、过坚硬岩石时短期过载运

34、转、有冲击载荷、振动较大，要求其传动装置体积小，最好能调速。考虑掘进机工作时，截割头不仅要具有一定的转矩和转速以截割煤岩，而且要能上下左右摆动，以掘出整个断面，掘进机工作机构一般都采用单机驱动。虽然液压传动具有体积小、调速方便等优点，但由于对冲击载荷很敏感，元件不能承受较大的短时过载，一般选择过载能力较大的电动机驱动。1.5.2装载机构的型式半煤岩掘进机的装载机构有4种:(1) 单双环形刮板链式。单环形是利用一组环形刮板链直接将煤岩装到机体后面的转载机上。双环形是由两排并列、转向相反的刮板链组成。若刮板链能左右张开或收拢，就能调节装载宽度，但结构复杂。环形刮板链式装载机构制造筒单，但由于单向装

35、载，在装载边易形成煤岩堆积，从而会造成卡链和断链。同时，由于刮板链易磨损，功率消耗大，使用效果较差。(2) 螺旋式。是横轴式掘进机上使用的一种装载机构，它利用左右两个截割头上旋向相反的螺旋叶片将煤岩向中间推入输送机构。由于头体形状的缺点，这种机构目前使用很少。(3)耙爪式。是利用一对交替动作的耙爪来不断地耙取物料并装入转载运输机构。这种方式结构简单、工作可靠、外形尺寸小、装载效果好，目前应用很普遍。但这种装载机构宽度受限制，为扩大装载宽度，可使铲板连同整个耙爪机构一起水平摆动，或设计成双耙爪机构，以扩大装载范围。(4)星轮式。该种机构比耙爪式简单、强度高、工作可靠，但装大块物料的能力较差。通常

36、，应选择耙爪式装载机构，但考虑装载宽度问题，可选择双耙爪机构，也可设计成耙爪与星轮可互换的装载机构。装载机构可以采用电动机驱动，也可用液压马达驱动。但考虑工作环境潮湿、有泥水，选用液压马达驱动为好。1.5.3输送机构的型式半煤岩掘进机多采用刮板链式输送机构。输送机构可采用联合驱动式，即将电动机或液压马达和减速器布置在刮板输送机靠近机身一侧，在驱动装载机构同时，间接地以输送机构机尾为主动轴带动刮板输送机构工作。这样传动系统中元件少、机构比较简单，但装载与输送机构二者运动相牵连，相互影响大。由于该位置空间较小布置较困难。输送机构采用独立的驱动方式，即将电动机或液压马达布置在远离机器的一端，通过减速

37、装置驱动输送机构。这种驱动方式的传动系统布置简单，和装载机构的运动互不影响。但由于传动装置和动力元件较多，故障点有所增加。目前，这两种输送机构均有采用，设计时应酌情确定。一般常采用与装载机构相同的驱动方式。1.5.4转载机构的型式该掘进机的转载机构有两种布置方式：作为机器的一部分；为机器的配套设备。目前，多采用胶带输送机。胶带转载机构传动方式有3种：用液压马达直接或通过减速器驱动机尾主动卷筒；由电动卷筒驱动主动卷筒；利用电动机通过减速器驱动主动卷筒。为使卸载端作上下、左右摆动，一般将转载机构机尾安装在掘进机尾部的回转台托架上，可用人力或液压缸使其绕回转台中心摆动，达到摆角要求；同时，通过升降液

38、压缸使其绕机尾铰接中心作升降动作，以达到卸载的调高范围。转载机构应采用单机驱动，可选用电动机或液压马达。1.5.5行走机构的型式该种掘进机的行走机构有迈步式、导轨式和履带式几种：(1) 迈步式。该种行走机构是利用液压迈步装置来工作的。采用框架结构，使人员能自由进出工作面，并可越过装载机构到达机器的后面。使用支撑装置可起到掩护顶板、临时支护的作用。但由于向前推进时，支架反复交替地作用于顶板，掘进机对顶板的稳定性要求较高，局限性较大，所以这种行走机构主要用于岩巷掘进机，在煤巷、半煤岩巷中也有应用。(2) 导轨式。将掘进机用导轨吊在巷道顶板上，躲开底板，达到冲击破碎岩石的目的。这就要求导轨具有较高的

39、强度。这种行走机构主要用于冲击式掘进机。(3) 履带式。适用于底板不平或松软的条件，不需修路铺轨。具有牵引能力大，机动性能好、工作可靠、调动灵活和对底板适应性好等优点。但其结构复杂、零部件磨损较严重。目前，半煤岩掘进机通常采用履带式行走机构。由于其工作环境差，用电动机驱动易受潮烧毁，最好选用液压马达驱动。1.5.6除尘装置的型式掘进机的除尘方式有喷雾式和抽出式两种：(1) 喷雾式。用喷嘴把具有一定压力的水高度扩散、雾化，使粉尘附在雾状水珠表面沉降下来，达到灭尘效果。这种除尘方式有以下两种：外喷雾降尘。是在工作机构的悬臂上装设喷嘴，向截割头喷射压力水，将截割头包围。这种方式结构简单、工作可靠、使

40、用寿命长。由于喷嘴距粉尘源较远，粉尘容易扩散，除尘效果较差；内喷雾降尘。喷嘴在截割头上按螺旋线布置，压力水对着截齿喷射。由于喷嘴距截齿近，除尘效果好，耗水量少，冲淡瓦斯、冷却截齿和扑灭火花的效果也较好。但喷嘴容易堵塞和损坏，供水管路复杂，活动联接处密封较困难。为提高除尘效果，一般采用内外喷雾相结合的办法，并且和截割电机、液压系统的冷却要求结合起来考虑，将冷却水由喷嘴喷出降尘。(2)抽出式。常用的吸尘装置是集尘器。设计掘进机时，应根据掘进机的技术条件来选集尘器。为提高除尘效果，可采用两级净化除尘。由于集尘器跟随掘进机移动，风机的噪音很大，应安装消音装置。抽出式除尘装置灭尘效果好，但因设备增多，使

41、工作面空间减小。近年来，除尘设备有向抽出式和喷雾式联合并用方向发展的趋势。1.5.7高压水细射流辅助切割技术对于全煤巷或很软的岩巷，利用掘进机掘进，效率高、成本低。但对于岩巷掘进和隧道掘进，一般其岩体f8(抗压强度在80100mpa以上)，掘进机效率明显降低，截齿消耗量大增，导致生产成本显著提高。这时，应考虑采用高压水细射流辅助切割技术。 该技术为利用20mpa以上、流量为4l/min左右的压力水，自孔径为0.41.0mm的喷嘴射出，对截齿的机械破碎起辅助作用。经验表明，对煤辅助切割作用的最低压力约40mpa，对岩石的最低水压为70mpa左右。在掘进机上安装的高压水细射流系统为：外来水经过控制

42、阀、滤水器进入增压器，压力增高后的高压水进入悬臂端的旋转密封，由截割头上安装的数个喷嘴喷射出去。增压器由液压油驱动，可提供70mpa以上的压力水，旋转密封装置装在截割头转轴处，保证截割头处的水压和水量，喷嘴的直径根据水压和流量选取。在掘进机的截割头上，喷嘴安装位置有3种：装设在截齿前方。优点是截齿和齿座为通常型，成本低；喷嘴安装位置不受限制，可选用标准喷嘴；更换截齿或喷嘴互不影响，便于维修；不存在岩粒回弹损坏喷嘴问题；但喷嘴因水束流程远，打击岩石的力较小，能耗高、水耗大，破岩效率不佳。安装在截齿上靠近齿尖处。优点是冷水通过齿座和齿身对截齿的冷却效果好，可延长截齿寿命；喷嘴靠近煤岩体，破岩效果好

43、；除尘和扑灭火的效果也很好。缺点是需用专用的截齿和齿座，其结构复杂，制造成本高；喷嘴离煤岩体近，回弹的岩粒会加速喷嘴的损坏。喷嘴装在齿座上。当截齿与煤岩体接触才喷水的方式，齿不工作时不喷射，可节省水；除尘和扑灭火花的效果好。缺点是在截割软煤时不射流；水射流破岩作用滞后于齿尖的切割作用；齿和齿座结构复杂，制造成本高，事故多，维修量大。应用高压水细射流辅助切割技术，是扩大掘进机的使用范围、提高掘进速度的最佳途径，但其系统形式、水压和流量，及其零件的结构尺寸要根据煤岩体性质合理地确定。1.6悬臂式掘进机在半煤岩工作条件下应用设计要求掘进机应设有支护用的托梁装置，行走机构和装运机构均能正、反向转动，液

44、压系统和除尘系统的管件、阀类等布置合理，安装可靠，整机各部件皮符合解体拆装下井运输要求。设计、试验要求：切割机构、装运机构、行走机构齿轮箱的传动零件，其强度安全系数不小于2。刮板链的静强度安全系数的选择不应小于4.0圆环链的拉伸强度指标为c级。齿轮箱的耐久性试验，在额定载荷和转速下连续运转切割和装运齿轮箱不少于1000 h，行走齿轮稻正、反向运转不得少于400 h。受动载荷大的联接螺拴，应有可靠的防松装置。履带接地长度相中心距之比一般不大于16，履带公称接地比压不大于0.14mp，对软底板要有适应性，履带上如果有支重轮每个支重轮应能承受50的整机重量。内喷雾系统额定压力不低于3mpa，外喷雾系

45、统额定压力不低于15mpa。要求掘进机实测重心与设计重心在纵、横两方向上的误差不大于25mm。实测重量误差不大于设计重量的5。在安全保护方面要求：掘进机电气设备的设计、制造和使用，应符合含有瓦斯、煤尘或其他爆炸性混合气体中作业要求、符合煤矿安全规程以及煤矿井下1140 v电气设备安全技术和运行的暂行规定。所有电气设备均应取得防爆检验合格证，掘进机设有启动报警装置，启动前必须发出警报，掘进机必须装有前后照明灯。掘进机行走机构中应设有制动系统和必要的防滑保护装置，切割机构和装运机构传统系统中应设有过载保护装置，还应有切割臂与铲板的防干涉装置。油泵和切割机构之间、转载机和装运机构之间的开、停顺序，在

46、电控系统中应设有闭锁装置。液压系统应设有过滤装置，还应设压力、油温、油位显示或保护装置。电控系统应设紧急切断和闭钡装置，在司机座另一侧，还应装有紧急停止按钮。内外喷雾系统中要装设过滤保护装置。使用性能要求：掘进机各部件运转乎稳，恳臂摆动灵活，在规定煤岩特性条件下进行切割时，截齿损耗宰正常，切割头上裁齿排列合理、更换方便，同一类截齿应具有互换性。装运机构及履带机构的传动部件、齿轮箱必须有可靠性高、寿命长的防水密封。履带的牵引力应能满足设计坡度上工作和转向要求中间刮板输送机链条应具有可伸缩调整装置，刮板链与链轮正常啮合，不得出现跳链、掉链、卡链现象。装运机构耙爪下平面与铲板之间有间隙，不得接触摩擦

47、。各操作手柄、按钮、族钮、动作灵活、可靠、方便。齿轮箱在运转中各密封端盖、出轴密封、箱体结合面等处均不得有渗漏现象。齿轮箱、液压系统和轴承等必须按设计要求注入规定牌号的润滑油和油脂，不得渗合使用。掘进机作业时，各齿轮箱最高温度不得超过95，液压油箱中的油温不应超过70掘进机作业时，司机座位处空气中粉尘浓度应10mgm3，司机处综合噪声值不大于90db(a)。掘进机除手柄、按钮、滑道等表面外，均应采取防锈措施。2总体方案设计2.1掘进机总体结构布置及特点 机器的总体布置关系到整机的性能、质量和整机的合理性。也关系到操作方便、工作安全和工作效率。因此，总体布置是总体设计中极为重要的内容。本掘进机的

48、总体布置为：(1)切割机构由悬臂和回转台组成，位于机器前上部，悬臂能上下、左右回转； (2)装载铲板是在机器下部前方，后接中间刮板运输机，两者组成装运机构，贯穿掘进机的纵向轴线； (3)考虑掘进机的横向稳定平衡，主要部件按掘进机纵向平面对称布置，电控箱、液压装置分别装在运输机两侧； (4)为保证作业的稳定性，履带位于机器的下部两侧，前有落地铲板，后有稳定器支撑，整个机器的重心在履带接地面积的形心面积范围内； (5)为了保护司机安全，同时又便于观察、操作，将司机位置在机器后部右侧； (6)由于掘进机是地下巷道作业，所以整个机器呈长条形，而且机身越矮机器越稳定。总体方案设计主要是进行掘进机的选型和

49、总体参数的确定。本掘进机的特性为：(1)截割臂可伸缩; (2)采用电机和液压混合传动，机身矮，结构紧凑，操作方便、可靠、转平稳； (3)配有内喷雾及外喷雾装置，可有效抑制截割时产生的粉尘； (4)采用圆锥形小直径截割头，单刀力大，截齿布置合理，破岩过断层能力强，切割振动小，工作稳定性好； (5)截割臂回转、升降可实现联动，能弧形截割；主要液压件采用进口； (6)采用独特的分装分运系统，降低了截割煤过程中装运机构的事故发生率，改善了装运效果，提高了装运能力； (7)可选装液压锚杆钻机驱动装置，驱动一台或两台液压锚杆钻机作业。2.2 机型的选定及主要部件的结构形式的确定2.2.1 机型的选定 掘进

50、机的发展方向是定型化、系列化、并向“大断面”、“高硬度”发展，掘进机的性能、外形、结构和重量应能很好地适应煤岩的性质和巷道的尺寸。 根据任务书的要求，按行业标准mt1381995悬臂式掘进机的型式与参数，mt238.3-2006悬臂式掘进机|第3部分|通用技术条件选定机型类别。要考虑的掘进机用途有：煤矿井下巷道的掘进、其他行业的工程作业，要考虑掘进机的工作条件：切割煤层巷、半煤层巷，煤岩的单向抗压强度(或普氏系数f值)及岩石的腐蚀系数。 特轻、轻型掘进机以掘进煤巷为主，它的特点应突出经济、灵活、方便，在截割巷道断面尺寸方面有较大的适应性。中型掘进机以掘进半煤岩巷道为主，在截割岩石硬度方面适应性

51、较强，但机器设计不宜过于笨重和庞大，在使用时有较大的覆盖面。重型掘进机是具有更高切割能力的掘进机，应用范围更加广泛。根据设计的要求和目的，机型选择重型。基本参数应当符合表格的规定。表2-1 掘进机型式的基本参数6技术参数单位机型特轻轻中重超重切割煤岩最大单向抗拉强度mpa生产能力煤，0.60.8煤夹矸，0.350.40.50.60.6切割机构功率kw90200适应工作最大坡度(绝对值)不小于(°)可掘巷道断面5126167208281032机重(不包括转载机)t2.2.2 各部件的结构型式的确定2.2.2.1 切割机构 切割机构主要由切割头，水冷电动机，减速器，伸缩机构和回转台等组成

52、，具有破碎煤岩功能的机构。(1)切割头的选择切割头装有截齿，用于破碎煤岩的部件。切割头主要由截割头体、齿座、螺旋叶片、截齿、喷嘴及筋板等构成；螺旋叶片焊在切割头体上，沿螺旋线并按截线间距排列齿座和截齿。纵轴式掘进机切割头的形状通常有圆柱形、圆锥形、圆锥圆柱形几种。圆锥形切割头有利于钻进工作面，也能保证切割出来的巷道表面较平整，保证巷道坡度，也不会给支护工作带来麻烦，所以选择圆锥形切割头。(2)切割电动机切割电机为外水冷式，且机体为焊接结构，前端与行星减速器相联，后端联接回转台。电机输出力矩，通过花键套传递给减速器，再由花键套传到主轴，主轴通过内花套键与截割头相联，把力(矩)传递到割头上，截割头

53、以此方式进行工作。切割电机的选择在根据工作条件选取，而应当符合行业标准mt477-1996ybu系列掘进机用隔爆型三相异步电动机。(3)行星减速器主要由箱体、减速齿轮、二级行星轮架、输入、输出轴构成。太阳轮与行星轮相啮合，此行星轮通过两个轴承装在星轮轴上，两端装有孔用弹性挡圈，星轮装在第一级行星架相应的轴孔内，内轮与箱体组成一体并与行星轮啮合带动第一级行星架，实现第一级减速7。第二级的太阳轮与第一级行星架为渐开县花键联结，太阳轮与第二行星轮啮合，此行星轮装在第二级的轮轴，此轮轴装在第二级行星架相应轴孔内。这里内轮与减速器壳体组成一体与行星轮啮合，此星轮不仅自转还绕太阳轮公转，从而实现第二级减速器。图2-1 ebz110掘进机的截割部行星减速器结构(4)伸缩机构伸缩机构有内伸缩式和外伸缩式。内伸缩式结构紧凑、尺寸小、伸缩灵活方便，因此采用内伸缩式。伸缩机构由保护筒，伸缩内、外筒，花键套，密封座，主轴，轴承，隔套，旋转密封、油封等构成。位于截割头和二级行星减速器之间，通过花键联接使主轴旋转运动，带动截割头旋转，通过油缸伸缩带动伸缩部实现伸缩。图2-2 悬臂伸缩原理图 (a)外伸缩式 (b)内伸缩式1 悬臂；2 减速器；3 电动机；4 伸缩油缸；5 滑架；6 花键主轴