悬臂式掘进机介绍

1、述§ 1-1 掘进机的用途§ 1 2 掘进机的发展历程§ 1-3掘进机的技术发展趋势§ 1 4 悬臂式掘进机产品形式§ 1 5 悬臂式掘进机产品型号编制二悬臂式掘进机的技术特点§ 2- 1 悬臂式掘进机的基本组成§ 2 2 悬臂式掘进机技术特点§ 2 3 EBZ160 (J1C)掘进机结构特征和工作原理三悬臂式掘进机主要生产企业及其产品随着回采工作面机械化程度的提高， 回采速度大大加快， 巷道掘进和回采工作也必须加快。 靠钻爆法掘进巷道已经满足不了要求， 采用掘进机法，使破落煤岩、装载运输、喷雾灭尘等工序同步进行，

2、是提高掘进速度的有效措施。按照工作机构切割工作面的方式， 掘进机可分为部分断面巷道掘进机和全断面巷道掘进机两大类。部分断面巷道掘进机主要用于煤和半煤岩巷道的掘进， 其工作机构一般由一悬臂及安装在悬臂上的截割头所组成。 工作时， 机构上下左右摆动， 截割头旋转完成煤岩的破碎。 全断面巷道掘进机主要用于掘进岩石巷道， 其工作机构沿整个工作面同时进行连续推进。 全断面巷道掘进机目前在煤矿上没有广泛应用。本着以高新技术改造煤矿机械， 率先促使所经营的产品升级换代至世界一流水平的三一重型装备有限公司在掘进机产品领域主要以悬臂式巷道掘进机作为开发的主导产品。 下面就请大家一起来了解我司的掘进机产品。

3、67; 1-1 掘进机的用途悬臂式巷道掘进机是一种综合掘进设备属于部分断面巷道掘进机，它集切割、行走、装运、喷雾灭尘于一体，包含多种机构，具有多重功能。 悬臂式掘进机作业线主要由主机与后配套设备组成。 主机把岩石切割破落下来，转运机构把破碎的岩渣转运至机器尾部卸下，由后配套转载机、 运输机或梭车运走。 悬臂式掘进机的切割臂可以上下、 左右自由摆动， 能切割任意形状的巷道断面， 切割出的表面精确、 平整， 便于支护。 履带式行走机构使机器调动灵活， 便于转弯、 爬坡，对复杂地质条件适应性强。 该机主要用于采煤准备巷道的掘进， 适用于掘进破碎煤岩硬度f= 48,断面624平方米的煤或半煤岩巷道，也

4、可用于其他巷道施工， 断面形状任意。 一般来说， 这类悬臂式掘进机的重量为20160t,最大切割功率已达408kW,切割岩石的抗压强度最高可达170MPa。§ 1-2 掘进机的发展历程1951 年，在匈牙利形成了现代掘进机的雏形。 60 年代以来获得了迅速发展。 1980 1982 年测绘进口机型；机型生产厂家测绘责任厂MRH S50 13日本三井三池制作所佳木斯F6 HK匈牙利佳木斯MK II A 2400英国多斯科佳木斯RH22英国安德森淮南RH25英国安德森淮南AM 50奥地利淮南我国悬臂式掘进机的研制和应用真正起步于20 世纪 70 年代初。经过几代人的不懈努力 ,在轻型及中

5、重型掘进机的研究开发方面基本达到了国际先进水平。掘进机在我国国有大中型矿井中已普遍使用。由于为单巷掘进,且采用单体锚杆机进行锚杆支护 ,不能平行作业。不能适应快速掘进的需要,但由于其适应条件较广 ,在今后较长的一段时期内仍将成为国内主要机型。我国掘进机机型很多，其中以中、重机型占多数，EBJ-100型和AM50型是中型机代表、S200和LH-1300型是重型机代表。§ 1-3-掘进机的技术发展趋势随着技术的更新进步，掘进机的发展出现以下几个特点：1-3-1. 解决除尘问题。掘进机工作时，由于其为独头巷，因喷嘴易堵及湿煤粘附问题操作工又一般不愿开内喷雾， 所以尘雾较大。 目 前各厂都在

6、努力。1-3-2.掘锚一体化。据统计，巷道支护约占用40%50%的掘进作业时间。为了提高掘进速度，应根据巷道支护的要求，在掘进机上装备有锚杆钻机，超前临时支护装置等，以提高工作效率。国外此技术在 90 年代已基本成熟，目前国内掘锚一体化还处于初级阶段。我司自行研制的掘锚一体机已于 2007 年进行下井实验，并达到了预期的效果。1-3-3. 掘进机的自动控制及远程遥控 。 掘进机的自动控制及远程遥控的最终目标是实现不经常有人的自动化采掘工作面。 实现掘进机的自动控制及远程遥控在国外已有先例。德国艾柯夫公司早在80 年代就已经研制了微机控制巷道轮廓、导向及机器运行状况监视系统。1-3-4.向重型化

7、发展。机重在100吨以上、可切割岩石硬度f =1015、切割功率 200450KW,如英国的 TP3000型、奥地利的 AM105 型。1-3-5. 提高工作的稳定性。增加机重，实行紧凑化设计，降低机 器高度。如奥地利 AM65型、德国ET110型的机高都低于。佳木斯 S150的机高，南京晨光EBJ-132型的机高低于，机重达到42t。1-3-6.扩展型发展。即以原先基本机型技术为基础、进行机器功 能扩展开发研制，如近几年工程隧道上使用的隧道掘进机，在机重、 功率、功能上与基本机型相近，在切割岩石硬度、切割断面面积、运 输方式及功率等方面进行了有针对性的改进、开发，以适应非煤（岩）巷道的工程。

8、如日本三井三池制作所生产的S300隧道掘进机，从软岩到中硬岩的广泛范围的岩石皆可为工作对象；可用于铁路、公路、 矿山或上下水道等所有隧道。§ 14 悬臂式掘进机产品形式悬臂式掘进机按截割头布置方式分为两种：a.横轴式b.纵轴式按切割机构功率可分为：特轻、轻、中、重四种机型，特轻：< 30 kW轻：55 75 kW中：90 110 kW重：>132kW按截割部是否可伸缩，悬臂式掘进机还分为可伸缩和不可伸 缩两种。§ 1-5-悬臂式掘进机产品型号编制E B Z (H)160截割机构功率KW 纵轴式（横轴式） 悬臂式掘进机综上所述：悬臂式巷道掘进机集切割、行走、装运、

9、喷雾灭尘于 一体，包含多种机构，具有多重功能的掘进设备。图（一）中展示了 公司掘进机产品首台样机的风采。Z160掘进机样机|5（一）悬臂式纵轴掘进机基本组成部分图（二）二悬臂式掘进机的技术特点§ 2-1 悬臂式掘进机的基本组成悬臂式掘进机一般由截割部、铲板部、第一运输机、本体部、行走部、 后支承、液压系统、水系统、润滑系统、电气系统，护板部共11部分构成, 参见图（二）2-1-1截割部截割部一般由截割头、伸缩部、截割减速机、截割电机组成。截割部截割部的最主要功能是直接对煤岩进行破碎。第二是可以辅助支护， 在架棚子支护时挖拄窝，用托梁器托起横梁；锚杆支护时，截割部处于水 平状态，工人可

10、以站在上面作业，也可以用托梁器托起钢带。第三是可以 协助装货。第四是在特殊情况下可以参与自救。第五是有伸缩功能的的掘 近机在坡度较大的下山巷道后退时可以用伸缩来协助。截割头为园锥台形，在其圆周螺旋分布镐形截齿，截割头通过花键套 和高强度螺栓与截割头轴相联。伸缩部位于截割头和截割减速机中间，通过伸缩油缸使截割头具有伸 缩功能。截割减速机是两级行星齿轮传动，它和伸缩部用高强度螺栓相联。截割电机为双速水冷电机，使截割头获得 2种转数，它与截割减速机通过定位销及高强度螺栓相联。另外，为方便井下临时支护，一些掘进机还提供托梁器装置。2-1-2铲板部铲板部有三个功能：第一是装料。第二是当截割头钻进后即将进

11、行摆 动之前，铲板与支承器落地，有利于机组的稳定，截割臂左右摆动时机组不摆尾。第三是与支承器配合可以进行自救。铲板驱动采用成熟的低速大扭矩马达驱动装置，两侧分别驱动，取消 了铲板减速机和中间轴装置，降低故障率。铲板上部装料装置为弧形星轮，星轮和低速大扭矩马达直接相连接为一体，便于传动装置的装拆和故障检修。铲板部2-1-3第一运输机第一运输机只有一个功能，就是将铲板部装上来的货转运给第二运输机。第一运输机机体设计为分体结构件，由前后溜梢两大部分组成，采用双 边链运输形式，采用了矿上通用的。18X 64矿用圆环链，强度和通用性得 到提高，采用两个低速大扭矩马达同时驱动刮板链装置，减少故障环节。2-

12、1-4本体部本体部位于机体的中部，是以厚钢板为主材焊接而成。本体部是机器的主机架，其他部分都与其相联接固定。回转架在回转 油缸的推动下能带动截割部左右摆动。本体的右侧装有液压系统的泵站，左侧装有操纵台，前面上部装有截割部，下面装有铲板部及第一运输机，在其左右侧下部分别装有行走部, 后支承部。2-1-5行走部行走部的功能是带动机器前进、后退或转弯。行走部是用两台液压马达驱动，通过行星减速机构驱动链轮及履带实现行走。马达采用马达、制动刹车阀、减速机集成结构，二档行走速度,有效提高工作效率，降低故障率。履带架与本体的联接采用先进机型成熟 的键、螺栓联接方式，强度与可靠性有了保证。2-1-6后支承部后

13、支承部有三个功能，第一是牵引第二运输机随主机一起前进或后退, 另外两个功能与铲板部的后两个功能相同。后支承是用来减少截割时机体的振动， 以防止机体横向滑动。在后支承的两边分别装有升降支承器的油缸，后支承的支架用高强度螺栓、键与本 体相联。电控箱、泵站电机、锚杆电机等都固定在后支承上，并且连接第 二运输机。后支承各部件均设计为箱形组焊件结构，结构合理，可靠性高。2-1-7液压系统液压系统在掘进机上非常重要，大多数机型除截割头旋转单独由一个截割电机驱动外，其余动作都是靠液压来实现的。这种掘进机定义为全液压掘进机”液压系统是由泵站、操纵台、油缸、液压马达、油箱以及相互联接的 配管所组成。主要实现以下

14、功能功能：机器行走；截割头的上、下、左、 右移动及伸缩；星轮的转动；第一运输机的驱动；铲板的升降；后支承部 的升降；提高锚杆钻机接口等功能。2-1-8水系统水在掘进机上有两个功能，一是冷却，冷却液压油和截割电机，二是 喷雾。水系统由外喷雾和内喷雾两部分组成。外喷雾装置安装在截割部。（三一独有）水系统的外来水经过滤器和球阀后分四条分路：第一分路是外喷雾将 水直接喷出；第二分路经过减压阀（），到油冷却器和切割电机后进入外喷 雾；第三分路经冷却器减压阀（3MPa）后进入内喷雾系统喷出，起到灭尘 和冷却截齿的作用，内喷雾的动力源是液压马达；第四分路是外来水经过 过滤器、球阀进入油箱蛇形管后进入外喷雾。

15、2-1-9润滑系统掘进机的运动环节多，所以润滑点就多。润滑对于掘进机同样非常重 要。润滑系统对掘进机的关键部位进行油、脂的补充，是掘进机良好地运 转。是对掘进机的维护。2-1-10电气系统 一电气系统相当于人的神经，它同液压系统一起使掘进机各机械部分联 动，完成掘进工作。它主要由：操作箱；电控箱；截割电机；油泵电机；锚杆电机； 矿用隔爆型压扣控制按钮；防爆电铃；照明灯；防爆电缆等组成。,掘进机电控箱防爆型式：ExdibI （隔爆兼本质安全性）止匕外，掘进机要完成巷道的掘进工作还需要一些其它的配套设备。如:第二运输机（转载机）、锚杆转机等。京d§ 2 2 悬臂式掘进机技术特点2-2-1

16、 掘进机法掘进巷道与传统的钻爆法相比具有许多优点 ：（1）速度快、成本低。用掘进机掘进巷道，可以使掘进速度提高什2倍，效率平均提高12倍，进齿成本降低30%50%。（ 2） 安全性好。由于不需打眼放炮，围岩不易被破坏，即有利于巷道支护，又可减少冒顶和瓦斯突出的危险，大大提高了工作面的安全性。（ 3） 有利于回采工作面的准备。（ 4） 工程量小。利用钻爆法，巷道超挖量可达20，利用掘进机法，巷道超挖量可小到5，从而减少了支护作业的充填量，降低成本，提高速度。（ 5） 改善了劳动条件，减少了工作人员。2-2-2 掘进作业（ 1） 操作顺序油泵电机 开动第一运输机 开动星轮 开动截割头，以此作为开动

17、顺序。当没有必要开动装载时，也可以在开动油泵电机后，起动截割电机。（ 2）截割利用截割头上下、左右移动截割，可截割出初步断面形状，如此截割断面与实际所需要的形状和尺寸有一定的差别，可进行二次修整，以达到断面尺寸要求。一般情况，当截割较软的煤壁时，如 图 所示，采用左右循环向上的截割方法。当截割稍硬岩石时，可采用由下而上左右截割的方法。不管采用那种方法要尽可能地利用从下而上截割。截割路线掘进成洞形态当遇有硬岩时，不应免强截割，对有部分露头硬石时，应首先截割其 周围部分，使其坠落。对大块坠落体，采用适当办法处理后再行装载。当掘柱窝时，应将截割头伸到最长位置，同时将铲板降到最低位置向 下掘，在此状态

18、下将截割头向回收缩，将煤岩拖拉到铲板附近，以便装载。 但还是需要用人工对柱窝进行清理。2-2-3三一掘进机整机性能特点1、可靠性高整机设计充分借鉴先进机型的典型结构， 适当增加安全系数；各大部 件均采用箱式框架组焊结构件，钢性好、强度高；驱动系统除截割头、泵 站为电机直接驱动外，均为液压驱动，系统冷却充分，关键部件与密封采 用国际上高质量产品，运动平稳可靠。(1)以可靠为第一目标：液压泵、触摸屏、所有轴承、主要液压阀及附件、 密封件、电气元器件均采用进口名牌产品，并与供方共同开发设计。 (三一 独有)（ 2） 行走部采用进口的液压马达和整体进口减速机， 平均无故障工作时间可比国产品提高两倍以上

19、。 （三一独有）（ 3）液压系统具备低压自动部分卸载功能，既减少了能耗，又杜绝了系统发热失效的可能性。 （三一独有）（ 4）充分发挥PLC 可靠性高的优点，通过程序控制实现漏电、过流、过载、断相、电机超温等故障的报警，并通过人机界面显示报警和截割时间等信息，比常规的电机综合保护器和负荷显示器的响应时间短、可靠性大大提高。 （三一独有）（ 5） 行走部采用油脂缸进行涨紧， 既保证了涨紧效果， 又简化了液压系统，减少了故障点。（ 6）切割震动小、有提高机器稳定性的支撑装置，工作稳定性好，使得整机可靠性提高，整机结构紧凑，机重与截割功率匹配，机器重心适当前置，便于搭接皮带转载机后机器平稳作业，将铲板

20、与后支承落下，还可进一步增加机器工作稳定性。（ 7）采用全封闭油箱，确保了油液清洁度，增加了液压系统的可靠性。（ 8）采用双冷却系统，即回油冷却及油箱冷却，彻底解决了液压系统油温过高问题。9）采用进、回油两级油滤，可有效降低液压元器件磨损；（10） 一运输机部和铲板部均采用低速大扭矩液压马达直接驱动，无需减 速箱，减少故障环节。采用了行星轮装载的方式，避免了爬爪装载时的冲 击载荷，并实现了连续装载。2、作业效率高（1）可实现各油缸动作速度及行走的速度手工无级调速。 在重载情况下（如 遇到硬岩）时可通过慢速进给降低切割载荷，以切断硬岩，减少停机。 （三 一独有）（2）可为两台锚杆钻机提供动力，提

21、高了锚固作业效率。（三一独有）（3）截割头采用国际一流技术，小直径截割头，设计单刀力大，截齿布置合理，破岩过断层能力强，截割头可以伸缩达到 550mm。3、智能化程度高（1）可选配智能电液系统，在遇到岩石硬度变化很大时，系统可自动调整 截割头伸缩速度，以确保全程机掘而不需要炮掘，同时降低了能耗，提高 了安全保护能力。（三一独有）（2）具备齐全的保护、故障诊断和排故方法显示。4、适用范围广 输入电压为1140V/660V双电压，如顾客有特殊要求，也 可选配4/8极双速截割电机。5、可维修性好 如在履带架侧面开了小窗口，涨紧缸可从履带架侧面取出 等。V:6、可极大提高降尘效果的专利技术：可控不堵塞

22、喷嘴、高效随机（与掘进 机一起进退）除尘装置。§2 3 我司EBZ160 （J1C）掘进机结构特征和工作原理介绍目前公司掘进机产品已由最初研发的4种基础机型机型：EBZ160（J1C）、 EBZ200（J2C）、 EBZ132（J3C）、 EBZ100（J4C）发展至U了现在的以包 括 EBZ200H （硬岩掘进机）、J1CX （EBZ160 工业造型机）、J2CX（EBZ200 工业造型机）、J3CX（EBZ132工业造型机）、J9（ EBZ160大坡度）、J8（EBZ132 窄机身）、J10 （EBZ120）等十多个机型，其中EBZ200H和J9及J8均为国 内首创。EBZ160

23、 （J1C）型掘进机是公司经过多方调研及论证，在综合考虑了 市场、技术及制造等因素后，开发的悬臂式纵轴掘进机。该机型充分考虑 当今国内外悬臂式掘进机的现状及发展趋势，结合我公司现有的生产、技 术水平，重点零部件采用性能较高的国外配件，整机的综合性能较好，市 场期望较高。技术参数见（表一）（表一）EBZ160掘进机技术参数最大掘进高度外型尺寸长最大掘进宽度宽爬坡能力±18高最大/经济截割硬度80/60Mpa整机重量45t卧底深度300mm供电电压1140/660V截割电机功率160/100kw油泵电机功率75kw截割头转速/伸46/23rpm/550mm额定功率（总）246kw装载形式

24、三齿星轮外喷雾水压运输机形式双边链刮板式内喷雾水压运输机链速56 m/min需/最小冷却水量100/30L/min溜槽断面尺寸（宽高）X履带宽度600mm行走速度0-9m/min对地压强星轮转速27-30 rpm装掰也力m3/min液压 系统二联泵>145/60 (ml/r)油缸容积500 L电气控制进口专用控制器EBZ160型掘进机最大不可拆卸尺寸:名称数量外形尺寸（m）本体部1X X我公司的第一台EBZ160掘进机是于2004年12月22日下线并在沈阳 煤业集团辽阳红阳三矿开始进行工业性试验。该掘进机投入工业性试验后，性能可靠，适应性强，稳定性高，具有 使用维护简单，故障率低等优点，

25、同时总体功率匹配合理，机械结构、各 传动环节、各种装置、液压系统、电气系统等配置也很合理。经过使用， 现场设备操作人员对该设备使用效果反映很好。下面我们就对我司现有EBZ160掘进机机械方面的结构特征及工作原 理作以详细介绍:EBZ160标准型掘进机EBZ160（工业造型机）EBZ160悬臂式掘进机同样是由截割部、铲板部、第一运输机、本体部、行走部、后支承、液压系统、水系统、润滑系统、电气系统10部分构成其产品型号编制 ：截割机构功率纵轴式KW悬臂式掘进机2-3-1.总图结构:EBZ160标准型掘进机结构图2-3-2.截割部截割部由截割头、伸缩部、截割减速机、截割电机组成、见图 2图2 截割部

26、图3截割头2-3-2-1截割头为园锥台形，截割头最大外径为 1120mm,长925mm,在其 圆周分布42把镐形截齿，截割头通过花键套和 2个M30的高强度螺栓与 截割头轴相联。见图3阳6图4 伸缩部2-3-2-2伸缩部位于截割头和截割减速机中间，通过伸缩油缸使截割头具有550mm的伸缩行程。见图42-3-2-3截割减速机是两级行星齿轮传动，它和伸缩部用 26个M24的高强度螺栓相联。见图5图5截割减速机主 要 参 数电动机160/100KW X 4/8PX 50HZ减速机1/输入转数1475/735rpm输出转数润滑油N320重负荷，业齿轮油齿 轮 参 数第一级第二级齿轮中心轮行星轮内齿轮中

27、心轮行星轮内齿轮模数压力角20°200齿数143688273088标准节圆直 径771984841654845551601529050减速比1/1/2-3-2-4截割电机为双速水冷电机，使截割头获得 2种转数，它与截割减速机通过定位销和25个M24的高强度螺栓相联。2-3-3.铲板部铲板部是由铲板本体、侧铲板、铲板驱动装置、从动轮装置等组成。通过两个液压马达驱动星轮，把截割下来的物料装到第一运输机内。2-3-3-1铲板部是用两个液压马达驱动星轮实现耙装运动，采用一个液压分 流器，使两个液压马达在工作时能够获得均衡的流量，确保星轮平稳一致。2-3-3-2铲板宽度，由侧铲板、铲板本体组成

28、，用M24高强度螺栓连接，铲板在油缸作用下可向上抬起 340mm,向下卧底300mm。铲板部见图62900图6 铲板部铲板驱动装置见图7。驱动装置采用低速大扭矩液压马达直接驱动， 马 达标配为国产马达，根据需要也可选配性能优良的进口马达。取消原有铲 板星轮减速机，使星轮与马达直联；不仅降低了铲板驱动装置的故障率， 也使维修拆装更为方便。图7铲板驱动装置2-3-4.第一运输机第一运输机位于机体中部，是双边链刮板式运输机。运输机分前溜梢、 后溜梢，用M20高强度螺栓联接。 两个液压马达同时驱动链轮，通过小 18X64矿用圆环链，实现运输作业。第一运输机见图8驱动装置见图95川_T31 图8第一运输

29、机图9第一运输机驱动装置2-3-5.本体部（见图10）本体部位于机体的中部，是以厚钢板为主材焊接而成。本体的右侧装有液压系统的泵站，左侧装有操纵台，前面上部装有截割部，下面装有铲板部及第一运输机，在其左右侧下部分别装有回转油缸图10本体部2-3-6.行走部行走部是用两台液压马达驱动，通过减速机、驱动链 轮及履带实现行走。马达、制动刹车阀、减速机采用集成结构，降低故障率。2-3-6-1履带采用油脂缸张紧，用高压油脂枪向张紧油缸注油脂张紧 履带，调整完毕后，装入垫板及锁板，拧松注油嘴，泄除缸内压力 后拧紧油嘴，使张紧油缸活塞杆不受张紧力。2-3-6-2履带架通过键及 M24的高强度螺栓固定在本体两

30、侧，在其 侧面开有方梢，以便油缸的拆卸。行走减速机用高强度螺栓与履带 架联接。9但施15K Nn/ 7里昔架图ii行走部行走部见图112-3-7.后支承后支承是用来减少在截割时机体的振动，以防止机体横向滑动。在后支承的两边分别装有升降支承器的油缸，后支承的支架用M24的高强度螺栓、键与本体相联。电控箱固定在后支承部的左端的座板 上、泵站固定在后支承部的右前端座板上、泵站电机固定在后支承见图12图12 后支承部2-3-8.护板部护板部共分为5部分，分别是截割部盖板、回转台盖板，本体后 盖板、电控箱防护罩以及液压系统盖板。其主要作用就是保护整个掘 进机的各个部分的电缆及液压管路。三悬臂式掘进机主要生产企业及其产品目前，国内悬臂式掘进机的生产厂家主要有：太原矿山机器集团有限公司、佳木斯力士隧道掘进机械 股份有限公司、南京航天晨光掘进机分公司、天地科技股份 有限公司上海分公司、辽源煤矿机械厂、内蒙古北方重工业 集团有限公司、淮南煤机厂。其中太原、佳木斯的竞争能力