连续采煤机总体设计及截割部设计（含全套CAD图纸）

1、中国矿业大学 2009 届本科生毕业设计 第 1 页 1 前 言 设计背景和目的： 当前，我国煤矿由于一井一面采煤方法的普遍采用，其开采速度大大加快，因而带来采掘机械化比例失调的矛盾更加突出。 特别是易采的中厚煤层资源日益减少，而薄煤层的开采比例逐年增加，在全部采准巷道中,半煤岩巷的比例已经达到 25%，但这些巷道中的 90%仍旧采用着传统的炮掘作业，劳动强度大，安全性差。 目前，我国大部分局、矿使用的几种主要机型多是上世纪六、七十年代设计的，这些老产品设计陈旧过时、元部件可靠性 差、开机率低、维护量大，而且机重偏轻、截割功率较小、过断层和截割岩石的能力差，仅适合在煤巷 中使用。 因此急待开发

2、研制综合性能好、适应范围广的连续采煤机，来解决采煤机更新换代的问题，缓解采掘比例失调的紧张局面。 1.1 连 续采煤机的发展概况连续采煤机起源于美国，从 1949 年美国利诺斯公司研制成功第一台连续采煤机以来，已经历半个世纪的发展历程。到现在，连续采煤机已日益完善，其采掘工艺走向成熟，不仅美国，而且世界许多国家，在房柱式采煤、回收边角煤以及长壁开采的煤巷快速掘进中得到了广泛的应用，在单产、单进作业过程中创出了前所未有的水平，效益十分可观，为采煤界所公认。这套技术装备，在 60 年代之前，主要用于房柱式或房柱式采煤，到 60 年代之后，美国推广应用于长壁采煤的准备巷道快速掘进中，现在在世界许多国

3、家中使用，发展很快，取得了显著的经济效益。它的发展演变过程，按落煤机构来划分，大体上经历了以下三个阶段： 第一阶段，40 年代，以利诺斯公司 CM28H 型和久益公司的 3JCM 及 6CM型为代表的截链式连续采煤机，主要用于开采煤炭、钾碱、铝土、硼砂、页岩及永冻土等；缺点是结构较复杂、装煤效果差、生产能力不高。 第二阶段，50 年代，以久益公司 8CM 型为代表的摆动式截割头连续采煤机，其优点是生产能力较高，装煤效果好，缺点是振动大，维护费用高。 第三阶段，60 年代，是滚筒式连续采煤机高速发展，且日趋成熟的阶段。60 年代末，久益公司生产出 10CM、11CM 系列的连续采煤机，它是现代这

4、种机型的形，到 70 年代末，在 11CM 型的基础上又生产出 12CM 系列的连续采煤机。 经过对 12CM 型系列连续采煤机的不断改进、完善和提高，生产出适用于开采中硬煤层的 12CM12-10B、12CM18-10 D 和 B 型机，以及适用于特别 有CAD图纸 Q 194535455 中国矿业大学 2009 届本科生毕业设计 第 2 页 坚硬煤层的 12HM31 C 型和 B 型机。 美国是使用台数最多、使用成效最好的国家。井工采煤产量的 50%是靠连续采煤机生产的。长壁工作面的采区巷道、工作面平巷全由连续采煤机掘进。美国连续采煤机掘进平均班进尺 60m，日产煤 2000t，并有许多高

5、产工作面，日进达百米，月产煤超 10 万 t。 英国长期以来，井工开采一直以长壁为主，掘进巷道主要靠悬臂式掘进机，但自 80 年代后期到现在，使用连续采煤机取得了良好的效果。目前，英国最大的 RJBudge 公司拥有连续采煤机 80 多台，使用连续采煤机掘进尺的 65%。使用连续采煤机掘进已成为英国煤巷掘进的主要方法之一，是美国煤炭工业近使几年来技术变革的一个重要方面。德国使用连续采煤机在海底煤层开采已有 40 年的历史，而且效益最好，曾有 5 个回采工作面，保持年产量 200 万 t。 在南非井工煤产量的 90%是用连续采煤机房柱式生产的，但南非的煤质特别的硬，截齿消耗量一般为万吨 125

6、个，相当于每个截齿只能生产 80t 煤。据 95 年不完全统计，目前，世界上使用的连续采煤机约有 2100 余套，其中美国 1600 台套，南非 220 台套，澳大利亚有 190 台套，英国有 90 台套。 1.2 国 内连续采煤机的发展趋势 1976 年我国开始引进连续采煤机，到现在为止，大体上可分为三个阶段： 第一阶段：80 年代，引进以单机为主，共引进 32 台，使用较好的是大同矿务局大斗沟矿。1983 年在巷道断面 15 m 平巷掘进中使用 12CM11 和12CM14 型连续采煤机，最高月产量 3.5 万吨，年产 30 万吨，年进尺万米，平均日进尺 30m。目前，这一批设备由于多数不

7、配套，掘进巷道断面偏小 ，备件供应困难，维护管理技术跟不上等原因，基本上在生产中已不使用了。 第二阶段：90 年代，以配套引进为主。黄陵矿区和神东公司先后配套引进 27 台，用于房柱式开采和长壁工作面煤巷掘进，取得了优异的技术经济指标。据神东公司的统计，使用它比使用悬臂式掘进机每米成本低 160 元。大柳塔矿采用 1 台连续采煤机于 200 0 年 6 月掘进断面为 18.9 m 的煤巷，月进尺达 2843.5 m，共产原煤 70760t，工效达 2.93m/工；65. 1/工。 第三阶段：2008 年由神东公司和太原煤科院共同研发的国内首台连续采煤机 EML340 型在神东公司大柳塔矿完成井

8、下 工业性试验。这台设备填补了国内该领域的空白，打破了国外连续采煤机一统中国市场的局面。1.3 连续采 美机的型式选择 1.3.1 工作机构的型式选择 一种是两台截割电动机横向布置在截割臂的两侧，通过减速器将动力穿 有CAD图纸 Q 194535455 中国矿业大学 2009 届本科生毕业设计 第 3 页 至截割链及左右截割滚筒。它的代表机型如 12CM18-10D 型连续采煤机。 另一种是两台截割电动机沿机器的纵轴线平行布置于截割臂的两侧，通过减速 器将动力传至左 、中、右、三个截割 滚筒，中间无截割 链，其代表机型如 CM-800 型连续采煤机。 1.3.2 装载机构的型式选择 (1)单双

9、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 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，

10、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，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。1.3. 3 输送机构的 型式选择 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

11、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。 有CAD图纸 Q 194535455 中国矿业大学 2009 届本科生毕业设计 第 4 页 1.3.4 转载机构的型式选择 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

12、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。 1.2.5 行走机构的型式选择 该种连续采煤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

13、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。将连续采煤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强度。这种行走机构主要用于冲击式连续采煤机。 (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，连续采煤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

14、选用液压马达驱动。 1.3.6 除尘装置的型式选择 连续采煤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 有CAD图纸 Q 194535455 中国矿业大学 2009 届本科生毕业设计 第 5 页 淡瓦

15、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。设计采煤机时，应根据采煤机的 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。 1.3.7 高压水细射流辅助切割技术 对于全煤巷或很软的岩巷，利用连续采煤

16、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)，采煤机效率明显降低，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。 采煤机截割头上喷出的压力水按压力高低分级，见附表 1.1 所示。附表 1.1 辅助切割压力水分级 MPa 项目 低压 中压 中高压 高压 超高压 水压 0.5 0.520 0140 140400 400 经验表明，对煤辅助切割作用的最低压力约 40 MP

17、a，对岩石的最低水压为 70MPa 左右。在采煤机上安装的高压水细射流系统为：外来水经过控制阀、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。 在采煤机的截割头上，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

18、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；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 有CAD图纸 Q 194535455 中国矿业大学 2009 届本科生毕业设计 第 6 页 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，是扩大采煤机的

19、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。 1.4 连 续采 煤机的基本结构特点： 连续采煤机按截割煤层厚度可分为薄、中、厚三种。按截割煤的软硬程度又可分为中等、坚硬和特坚硬三种。 它们的共同特点归纳如下： 1、多电动机独立驱动; 2、连续采煤机采用横轴式较长的截割滚筒; 3、截割滚筒的截齿布置较简单，截线距离较大; 4、增强截割硬煤和夹矸的能力; 5、装运机构的传动布置已定型化，输送机链条结构均已标准化; 6、采用启动扭距高的直流串激电动机驱动行走履带机构; 7、连续采煤机的各主要传动系统多采用电动机驱动; 8、液压系统采用了齿

20、轮油泵，多液压缸开式系统; 9、机器的自动控制、自动检测、安全装置较完善。 2 设计任务及相关参数 连续采煤机截割部设计 主要参考参数和要求： 机身长：11.005m 宽：3.3m 高：1.775m 机重：58.3 吨 装机功率：530KW 截割功率：2KW 适用倾角：15最大可采高度：4.6m 最大可掘宽度：3.3m 滚筒的直径：1.12m 刮板速度：0.9-1. 0m/s 运输形式：边双链 履带宽度：2250mm 行走速度：3 m/min（工作） 6 m/min（调动） 额定电压：1140/660v 有CAD图纸 Fa ctory Pro Q 194535455 2中国矿业大学 2009

21、届本科生毕业设计 第 7 页 1、查阅有关资料、完成连续采煤机总体方案的设计； 2、完成截割部及总体结构设计； 3、完成截割部传动机构设计； 4、行星传动主要组件、零件图设计及零件加工工艺编制； 5、编写完成整机设计计算说明书、中英文翻译，可有专题论述。 3 总 体 设 计 3.1 概 述 1.特点： 本次设计的机型为连续采煤机，采用多电机驱动、纵向布置（电机）积木组合，各部件之间为干式对接，可采中厚煤层中的硬煤。 2.主要用途、适用范围： 该 连续采煤 机主要 是为 我国神 东大柳 塔矿地 质条件 而生产 的一种 机械设备。主要适用于房柱式采煤和回收边角煤，也适用于条件类似的其它矿山及工程巷

22、道的开采。该机可采巷道最大宽度(定位时)3.3m，最大高度 4.6 m，可采任意断面形状的巷道，适应巷道坡度15。该机后配套转载运输设备可采用桥式胶带转载机和可伸缩式带式输送机，实现连续运输，以利于机器效能的发挥。 3.2 主 要技术参数 1.总体参数机 长： 11.005m 机 宽： 3.3m 机 高: 2.657m 总 功 率： 530kW 可经济截割煤岩硬度： 60MPa 最大可采高度： 4.6m 最大可掘宽度： 3.3m 可掘巷道断面： 18-20m适应巷道坡度： 15 机器供电电压： 660/1140V 2.截割部 电动机： 型 号： YBUS2-170 功 率： 170KW 转 速

23、： 1470r/min 截割头： 转 速： 50r/min 有CAD图纸 Q 194535455 3.装载部 中国矿业大学 2009 届本科生毕业设计 第 8 页 截 齿： 镐形 3装载形式 三爪转盘 装运能力 180 m /h 铲板宽度 2.5m/2.8m 铲板卧底 250 mm 铲板抬起 360 mm 转盘转速 30r/min 4.刮板输送机 运输形式 边双链刮板 槽 宽 510 mm 龙门高度 390 mm 链 速 0.93m/s 锚链规格 1864mm 张紧形式 黄油缸张紧 5.行走部 行走形式 履带式(液压马达分别驱动) 行走速度 工作 3 m/min 调动 6m/min 接地长度

24、2.46m 制动形式 摩擦离合器 履带板宽度 500 mm 张紧形式 黄油缸张紧 6.液压系统 系统额定压力： 油缸回路 16MPa 行走回路 16MPa 装载回路 14Mpa 输送机回路 14Mpa 转载机回路 10MPa 锚杆钻机回路 10MPa 系统总流量： 450 L/min 泵站电动机： 型号 YB250M- 4 功率 55kW 转速 1470 r /min 泵站三联齿轮泵流量 50/50/40ml/r 有CAD图纸 Q 194535455 中国矿业大学 2009 届本科生毕业设计 第 9 页 泵站双联齿轮泵流量 63/40ml/r 锚杆泵站电动机： 型号 YB160L-4 功率 1

25、5kW 转速 1470 r /min 锚杆泵站双联齿轮泵流量 32/32ml/r 油箱： 有效容积 610L 冷却方式 板翅式水冷却器 油缸数量： 8 个 7.喷雾冷却系统 灭尘形式 内喷雾、外喷雾 供水压力 3MPa 外喷雾压力 1.5MPa 流 量 63L/min 冷却部件 切割电动机、油箱 8.电气系统 供电电压 660/1140V 总 功 率 190kW 隔爆形式 隔爆兼本质安全型 控制箱 隔爆型 3.3 主 要结构和工作原理 连续采煤机的基本 组成 连续采煤机通常由截割机构、装运机构、履带行走机构、液压系统、电控系统、冷却喷雾除尘系统及安全保护装置等组成。参见图 3.1. 连续采煤机

26、虽然型号、规格有许多，但它的各主要组成部分大同小异，其区别主要在截割机构的传动和截割部上。 1.截割部 截割部又称工作机构，主要由布置在截割部两侧横置的两台电动机及其安全保护装置、一台减速器、左、中、右截割滚筒、截链及截割臂等组成。 截 割部分 别为两套 对称 布置的 三级减 速传动 同一根 实心主 轴的特 殊结构，三级减速传动分别是一级直齿传动、二级锥齿传动和三级行星轮传动。由 170kW 的电动机输入动力，经电动机扭矩轴传至减速器 I 轴，经过一级直齿传动、二级锥齿传动和三级行星轮传动，最后由两个行星轮架以花键连接方式同时驱动同一根横轴旋转，横轴中间和两端以花键连接方式装有筒形铸钢轮毂的特

27、殊结构，从而带动滚筒旋转达到截割的目的。 有CAD图纸 Q 194535455 中国矿业大学 2009 届本科生毕业设计 第 10 页 1. 图 3.1 整机系统图 截割部 2 摇臂 3 装载机构 4 刮板输送机 5 机架6 左行走机构 7 右行走机构 8 电动机 9 电气系统10 驾驶座 11 液压系统 12 支撑防护总成 整个截割部通过一个叉形框架、两个销轴铰接于回转台上。借助安装于截割部和回转台之间的两个升降油缸，以及安装于回转台与机架之间的两个回转油缸，来实现整个截割部的升、降和回转运动，由此截割出任意形状的断面。 2.装载部 装载部结构如图 3.2 所示，主要由铲板及左右对称的驱动装

28、置组成，通过低速大扭矩液压马达直接驱动三爪转盘向内转动，从而达到装载煤岩的目的。装载部安装于机器的前端。通过一对销轴和铲板左右升降油缸铰接于主机架上，在铲板油缸的作用下，铲板绕销轴上、下摆动,可向上抬起 360mm，向下卧底 250mm。当机器截割煤岩时，应使铲板前端紧贴底板，以增加机器的截割稳定性。 3.刮板输送机 刮板输送机结构如图 3.3 所示，主要由机前部、机后部、驱动装置、边 有CAD图纸 Q 194535455 中国矿业大学 2009 届本科生毕业设计 第 11 页 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。 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

29、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，增加刮板输送机的卸载高度。刮板输送机采用低速大扭矩液压马达直接驱动，刮板链条的张紧是通过在输送机尾部的张紧油缸来实现的。 图 3.2 装载部 1 铲板体 2-刮板输送机改向链轮组 3-三爪转盘 4-驱动装置 图 3.3 刮板输送机 1-机前部 2-机后部 3- 边双链刮板 4-张紧装置 有CAD图纸 Q 194535455 中国矿业大学 2009 届本科生毕业设计 第 12 页 5-驱动装置 6-液压马达 4. 行走部 本次设计的采煤机采用履带式行走机构。左、右履带行走机构对称布置，分别驱动。各由 10 个高强度螺栓（M302

30、、10.9 级）与机架相联。左、右履带行走机构各由液压马达经三级园柱齿轮和二级行星齿轮传动减速后，将动力传给主动链轮，驱动履带运动。 现以左行走机构为例，说明其结构组成及传动系统。如图 3.4 所示，左行走机构主要由导向张紧装置、左履带架、履带链、左行走减速器、液压马达、摩擦片式制动器等组成。摩擦片式制动器为弹簧常闭式，当机器行走时，泵站向行走液压马达供油的同时，向摩擦片式制动器提供压力油推动活塞，压缩弹簧，使摩擦片式制动器解除制动。 本机工作行走速度为 3 m/min，调动行走速度为 6 m/min。通过使用黄油枪向安装在导向张紧装置油缸上的注油嘴注入油脂，来完成履带链的张紧（油缸张紧行程

31、120 mm），调整完毕后，装入适量垫板及一块锁板，拧松注油嘴螺塞，泄除油缸内压力后再拧紧该螺塞，使张紧油缸活塞不承受张紧力。 1- 导 向 张 紧 装 置 图 3.4 左履带行走机构 2- 履 带 架 3- 履 带 链 4- 行 走 减 速 器5-行走液压马达 6-摩擦片式制动器 5.液压传动 本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 有CAD图纸 Q 194535455 中国矿业大学 2009 届本科生毕业设计 第 13 页 由一台 55kW 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），同时分别向油缸回路、行走回路、装载回路、输送机回路、皮带

32、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。液压系统原理如图 3.5 所示。 （1）油缸回路 图 3.5 液压系统原理图 油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 4组油缸（截割升降、回转、铲板升降、支撑油缸）供压力油。油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 6MPa。 截割机构升降、铲板升降和后支撑各两个油缸，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油缸为一个油缸的活塞腔与另一油缸的

33、活塞杆腔并接。 为使截割头、支撑油缸能在任何位置上锁定，不致因换向阀及管路的漏 有CAD图纸 Q 194535455 中国矿业大学 2009 届本科生毕业设计 第 14 页 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，故在各回路中装有平衡阀。 （2）行走回路 行 走回路由双联 齿轮泵的前泵（63 泵 ）向两个液压马 达供油，驱动 机器行走。 行走速度为 3m/min；当 装载转盘不运转时，供装 载回路的 50 泵自 动并入行走回路 ，此时的两个齿轮泵 （63 泵和 50 泵） 同时向行走马达供油，实现快速行走，其行走速度为 6 m/min 。系统工作压力为

34、 16MPa。回路工作压力由装在两联多路换向阀阀体内的溢流阀调定。注意：根据该机器液压系统的特点，行走回路的工作压力调定时，必须先将装载转盘开动。快速行走时，由于并入了装载回路的 50 泵，其系统工作压力为 14Mpa。 通过操作多路换向阀手柄来控制行走马达的正、反转，实现机器的前进、后退和转弯。注意：机器要转弯时，最好同时操作两片换向阀（即使一片阀的手柄处于前进位置，另一片阀手柄处于后退位置）。除非特殊情况，尽量不要操作一片换向阀来实现机器转弯。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，其 开启压力为 3MPa。 制动油缸的油压力由多路换向阀控制。行走回路不工

35、作时，制动器处于闭锁状态。 （3）装载回路 装载回路由三联齿轮泵的前泵（50 泵），通过一个齿轮分流器分别向 2个液压马达供油, 用一个手动换向阀控制马达的正、反转。该系统的工作压力为 14Mpa，通过调节换向阀体上的溢流阀来实现。 齿 轮分流器内 的两个溢流阀 的调定压力均 为 16MPa。该阀的 压力是通过 专用的液压实验台调定的。注意：该溢流阀的调定压力在机器出厂时已经调节好，在机器使用过程中不允许调节压力。 （4）输送机回路 输 送机回路由三 联齿轮泵的中泵（ 50 泵）向一个（或 两个）液压马 达供 油，用一个 手动换向阀控 制马达的正、 反转。系统 工作压力为 14MPa，通过调节

36、换向阀体上的溢流阀来实现。 a.转载机回路 转 载机回路由三 联齿轮泵的后泵（ 40 泵）向转载马达 供油，通过一 手动 换向阀控制 马达的正反转 。系统工作压 力为 10MPa，通过 调节换向阀 体上的溢流阀来实现。 b.锚杆钻机回路 锚 杆钻机回路 由一台 15kW 电机驱动一 台双联齿轮泵 ，通过二个 手动 换向阀可同 时向两台液压 锚杆钻机供油 。系统工作 压力为 10MPa，通 过 有CAD图纸 Q 194535455 中国矿业大学 2009 届本科生毕业设计 第 15 页 调节换向阀体上的溢流阀来实现。 c.油箱补油回路 油箱补油回路由两个截止阀、文丘里管和接头等辅助元件组成，为油

37、箱加补液压油。如图 3.6 所示，补油系统并接在锚杆钻机回路的回油管路上（若掘进机不为锚杆钻机提供油源，则补油系统并接在运输回路或转载机回路的回油管路上）。当需要向油箱补油时，截止阀关闭，截止阀开启，油液经过文丘里管时，在 A 口产生负压，通过插入油筒 5 内的吸油管吸入，将油补入油箱。在补油系统不工作时，务必将截止阀关闭，截止阀开启。 图 3.6 补油回路原理图 1- 换向阀 2-截止阀 3- 截止阀 4-文丘里管 5-装油容器 6-油箱 7- 锚杆电机 8-双联齿轮泵 6.几种主要液压元件的选型设计 (1)吸油过滤器 为了保护油泵及其它液压元件，避免吸入污染杂质，有效地控制液压系统污染，提

38、高液压系统的清洁度，在油泵的吸油口处设置了两个吸油过滤器，该过滤器为精过滤。当更换、清洁滤芯或维修系统时，只需旋开滤油器端盖(清洗盖)，抽出 滤芯，此时自封阀就会自动关 闭，隔绝油箱油路，使油箱内油液不会向外流出。这样使清洗、更换滤芯及维修系统变得非常方便。另外，当滤芯被污染物堵塞时，设在滤芯上部的油路旁通阀就自动开启，以避免油 有CAD图纸 Q 194535455 中国矿业大学 2009 届本科生毕业设计 第 16 页 泵出现吸空等故障，提高液压系统的可靠性。 (2)回油过滤器 为 了使流 回油箱的 油液 保持清 洁，在 液压系 统中设 置了两 个回油 过滤器，该过滤器为粗过滤，位于油箱的上

39、部。当滤芯被污染物堵塞或系统液温过低，流 量脉动等因素造成进出油口 压差为 0.35MPa 时， 压差发讯装置便弹出，发出讯号，此时应及时更换滤芯或提高油液温度。更换滤芯时，只需旋开滤油器 滤盖(清洗盖)即可更换滤芯或向油 箱加油。若未能及时停机更换滤 芯时 ，则 设 在滤 芯下 部 的旁 通阀 就会 自 动开 启工 作 (旁 通阀 开启 压 力为0.4MPa，以保护系统。 (3)四联手动换向阀 四联手动换向阀，主要由进油阀、多路换向阀、回油阀三部分组成。进油阀有压力油口 P 和回油口 O，在 P 和 O 之间装有阀组总溢流阀。换向阀部分是由阀体和滑阀组成，滑阀的机能均为 Y 型，阀体为并联型

40、，因此，既可以分别操作又可以同时操作，当同时操作时工作速度减慢。当滑阀处于中位时 ，油泵通过阀组卸荷 。为了防止工作腔的压力 油向 P 腔倒流，设置了单向阀。 (5)油缸 本次设计中机器有三组油缸，共六根。截割机构升降油缸、铲板升降油缸和后支撑油缸各两根，结构形式均相同，其中铲板升降油缸和后支撑油缸通用。 (6)油箱 本液压系统采用 封闭式油箱，采用 N68 号抗磨液压油。油箱采用二级过滤，设置了两个吸油过滤器和两个回油过滤器，有效地控制了油液的污染，并采用文丘里管补油，进一步降低了油液的污染。油箱上还配有液位液温计，当液位低于工作油位或油温超过规定值（70）时，应停机加油或降温。油箱冷却器采

41、用了热交换量较大的板翅式散热器，总热交换量达 40000kcal/h，以保障系统正常油温和粘度的要求。 (7)六点压力表 按操纵台标牌表明的位置接好油管。旋转压力表表盘，其指针所指的位置即为标牌表明的回路的工作压力。 a.内、外喷雾冷却除尘系统 本系统主要用于灭尘、冷却掘进机切割电机及油箱，提高工作面能见度，改善工作环境，内、外喷雾冷却除尘系统如图 3.7 所示。 水从井下输水管通过过滤器粗过滤后进入总进液球阀，一路经减压阀减 有CAD图纸 Q 194535455 中国矿业大学 2009 届本科生毕业设计 第 17 页 压至 1.5MPa 后，冷却油箱和切割电机，再引至前面雾状喷嘴架处喷出。另

42、一路不经减压阀的高压水，引至悬臂段上的内喷雾系统的雾状喷嘴喷出，当没有内喷雾时，此路水引至叉形架前方左右两边的加强型外喷雾处的线型喷嘴喷出。 内 喷雾配水装置安 装在悬臂段内，8 个 线型喷嘴分别安装 在截割头的齿座之间；外喷雾喷雾架固定在悬臂筒法兰上，安装有 10 个雾状喷嘴；加强型外喷雾的喷雾架固定在叉形架前端，安装有 8 个线型喷嘴。 图 3.7 水系统原理图 1-Y 型过滤器 2-球阀 3-减压器 4-耐震压力表 5-油箱冷却器 6-球阀 7- 雾状喷嘴 8-线型喷嘴图 7.润滑 正确的润滑可以防止磨损、防止生锈和减少发热，如经常检查机器的润滑状况，就可以在机器发生故障之前发现一些问题

43、。比如，水晶状的油表示可能有水，乳状或泡沫状的油表示有空气；黑色的油脂意味着可能已经开始氧化或出现污染。润滑周期因使用条件的差异而有所不同。始终要使用推荐的润滑油来进行润滑，并且在规定的时间间隔内进行检查和更换，否则，就无法给机器以保障，因而导致过度磨损以及非正常停机检修。 润滑油的更换： 在最初开始运转的三百小时左右，应更换润滑油。由于在此时间内，齿轮及轴承完成了跑合，随之产生了少量的磨损。 初始换油后，相隔 1500 小时或者 6 个月内必须更换一次。当更换新润滑油时，清洗掉齿轮箱体底部附着的沉淀物后再加入新油。 8.电气系统 电 气系统由前 级馈电开 关、KXJ250/1140EB 型隔

44、爆 兼本质安 全型采煤 有CAD图纸 Q 194535455 中国矿业大学 2009 届本科生毕业设计 第 18 页 机 用 电 控 箱 、 CZD24/8 型 矿 用 隔 爆 型 采 煤 机 电 控 箱 用 操 作 箱 、XEFB-127(36)/150 隔爆型 蜂鸣器、 DGY35/48(36)B(B) 矿用隔爆 型机车照明灯、BZA1-5/127-2 型矿用隔爆型控制按钮、KDD2000 型瓦斯断电仪以及驱动掘进机各工作机构的防爆电动机和连接电缆组成。电气设备明细表见表 本 次设 计的 采煤 机电 控设 备为 KXJ250/1140EB 型 隔爆 兼本 质安 全型掘进机用电控箱（以下简称

45、电控箱）、CZD24/8 型矿用隔爆型掘进机电控箱用操作箱（以下简称操作箱），符合我国的煤矿安全规程、防爆规程和有关规程、标准的规定，适用于具有爆炸性危险气体（甲烷）和煤尘的矿井中，控制掘进机切割电机、油泵电机、备用电机及锚杆电机的运转，并对电机及有关线路进行保护。 （1）系统的结构 电控箱隔爆外壳由主腔和接线腔两个独立的隔爆部分组成。 主腔面板装有隔离开关操作手把（手把有通、断两个位置）、急停按钮（SB1）、电压表视窗和显示器视窗 ；主腔中 门板装有控制器、继电器、显示器、电压表；主腔后壁装有各回路接触器、阻容吸收器、互感器；主腔顶板装有熔断器；右底板装有主变压器、隔离变压器和电源部分的熔断

46、器等；左底板装有保护器（JB）和五个接头座；主腔和接线腔之间的连接板上装有九星盘和接线端子。 电控箱门与箱体为螺栓紧固，并设有回转铰链。电控箱箱体通过减震器和主机连接。 操作箱为矿用隔爆型。操作箱分为二个通过接线端子相互连接的独立腔体，上边为进出线腔，下边为主腔。进出线腔内设有接线端子和内接地端子。主腔门上装有转换开关、控制按钮等。 电控箱的主要技术参数 额定电压：V主回路： AC：1140/660 控制回路：AC：220、36 DC：24 额定电流：A 250 额定频率：Hz 50 主回路数：4 660/1140V 电压下各回路的额定电流大小为： 切割回路：130/75A； 油泵回路：59.

47、0/34.1A； 锚杆回路：17.4/10.1A； 有CAD图纸 Q 194535455 中国矿业大学 2009 届本科生毕业设计 第 19 页 备用回路：4.5/7.7A（7.5kW） 6. 6/11.3A（ 11kW）。 机载功率：kW 190 注： a、1140/660 表明该电气系统为双电压供电系统（既可以用在 1140V 也可以用在 660V 电压等级下，但两种电压换用时需要重新整定电控系统； b、7.5kW/11k W 表明该电气系统所配备用电机可以为双功率（既可以是 7.5kW 也可以是 11k W，但两种功率电机换用时需要整定电控系统； c、机载功率 190kW 表明该机装设的

48、电机总功率； d、配装备用电机应与电控箱电压和功率相符，并选用防爆电机。 （2）工作原理 电气系统在原理上可以分为四个部分：主回路部分、电源部分、保护单元和控制部分。 主回路部分 主 回路部分明确了系 统的主体结构， 我们采用了隔离 开关作为电控 箱主回路电源的开关，在主回路中设有两组熔断器，用于短路保护，别为：切割电机回路 FU1- FU3 (400A)；油泵电机及其 它回路 FU4-FU6(250A)。在控制上，切割回路和油泵回路均采用了真空接触器，并加装了阻容吸收装置，用于吸收真空接触器断开时电动机产生的高压；在备用回路和锚杆泵站回路采用了空气接触器（由于它的功率较低）。以上四个回路中设有检测主回路电流的电流互感器 TA1-TA9(备用和锚杆回路公用互感器) 来完成保护电路的信号采集，每回路三个。在附录图 2 中主回路原理图中明确的指明了接触器线圈和自保接点的线号及控制继电器的接点。 另外，如果采用本机 SA1 对其前级开关 进行远程控制，那么在电控箱上的急停按钮 S