【正文】 畢業(yè)技計 (論文 ) 第一童緒論 國 外 發(fā)達國家的煤炭行業(yè)經過約 50 年的發(fā)展歷程，到 20 世紀末 期 ， 其整體 技 術水平 。安 全 生產 條 件 和 勞動生產率大幅度提 高 ， 今天的煤炭行業(yè)己無 異于其 他 行 業(yè) ， 成 為 一 個 高 技 術 、 高安 全 、 高效 率 的 產 業(yè) 。 近 二 三 十年間，隨著采煤機械化和綜合機械化的發(fā)展，大大提高了 采 掘 工 作面的開來強 度 ， 工 作面的掘進速度越來越快 ， 這 就 要 求加快掘進 速 度 ， 達到采掘平 衡 。國內 外 的 生產實踐表 明 ， 只有實現(xiàn)掘進機械 化 ，才 能 滿 足 這 一 要求。因 此 ， 掘進技術的 多元 化 。掘進綜合機械化將是今后掘進技術和設備發(fā)展的趨勢。 1. 1 國內外掘進技術和設備發(fā)展現(xiàn)狀 現(xiàn)代國內外煤礦巷道的 施 工 方 法 主 要 有 鉆 爆掘進和綜合機械化掘進兩種，綜合機械化掘 進又可分為懸臂式掘進機掘進 和 全 斷 面 巖巷掘 進 機 掘 進兩種 技 術和設 備 。巖 巷 掘進主要采用 鉆爆掘進技術和設 備 : 全 斷 面 巖巷掘 進 機掘進技術和設備 。煤和半 煤 巖巷主要采用懸臂式掘 進 機 技 術和 設 備 ， 它是國內外煤礦采用最為普遍 的 一 種 掘 進技術 和 裝 備 ， 也 是 20 世紀七八十 年代迅速發(fā)展起來的 一 種先進 的 巷道 掘 進技術和裝 備 。其主要 設 備 是懸臂式掘進 機 ， 它 是集 采 、 裝 、 運 、行 多功 能 于 一體的一 種大型煤礦 井 下 機械設備 ， 是一 種 機、電、 液 多學科 領 域 知 識比較集中 的 一 體化 產品。目 前 國際先進水平的懸臂式掘進機己實現(xiàn)自動控制及離機遙控 操作。 一 、 鉆 爆 破 巖 掘 進 鉆爆破 巖掘進是 技 術相對比較簡單 、 發(fā)展最 早 的 一 種掘進技術 。 20 世紀 50 年 代 ， 國 外 已基本實現(xiàn)鉆、裝、 支 等工 序 的單項機械 化 。60 年代 以 后 ， 主要是改進原有設 備 ， 組織平行 作 業(yè) ， 實 現(xiàn) 機械化 配 套作業(yè) 線 。進入 70年 代以來， 自 法 國的 Monda Bert 推出世 界 上第一臺 實 用 的 液 壓鑿 巖 機 后 ， 液 壓鑿巖 機得到迅速的發(fā)展和應 用 。 瑞典 Atlas Copco 公司于 80年 代 研制推出 的 三 檔 式液壓鑿巖 機 ， I 可改變輸出沖擊 能 ， 所以適 用 于 在不同硬度的巖石巷道掘 進中鉆鑿炮眼， 從 而 得到世界各國的重視。目前，液壓 鑿 巖 機 新 產品 更 新?lián)Q代時間 短 ， 新產 品 、 新 型 號不斷 涌 現(xiàn) ， 產 品性 能 向大轉矩、大 沖 擊能和高頻率方向發(fā)展。 二 、懸臂式 掘 進 機 懸臂式掘進機 作 業(yè) 線主要由懸臂式掘進機、橋式轉載機及后配套設備組 成 。 掘進機把巖 畢業(yè)技計 (論文 ) 2 石切割破落下來之后，破碎的巖渣經裝運機構收集、轉運至機器尾部卸下，由配套橋式轉載 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 地地質條件適應性強 。 20 世 紀后期，通過成功地開發(fā)和推廣使用錨桿支 護技 術 ， 使懸臂式掘進機掘進技術適應性大大增強進，進一步推動了該技術的推廣使 用 ， 目 前已成為煤礦巷道掘進的一種最主要的方法。 三、連續(xù)采煤機 第一臺連續(xù)采 煤 機出現(xiàn)于 20 世紀 40 年代，現(xiàn)己經歷 了 三 代 產 品 的更迭。目前 最 主要是 第 三 代滾筒式連續(xù)采煤 機 ， 通常由截割機構、轉運機構履帶 行 走 機構、 液 壓系 統(tǒng) 、電控系統(tǒng)、 冷卻噴霧除塵系統(tǒng)及安全保護裝置等組 成 ， 達 到 了 很 高 的制造水平。目前使用的 代 表 機型是 美 國 的 JOY 公司的 12CM1510D、 12CM 1510B 型連續(xù)采 煤 機 ， 其兩臺截割電 動 機橫向 布 置在截 割 臂 的兩側，通過減速器將動力 傳 至截 害 IJ鏈 及 左右截割滾筒。 為了最大限度地發(fā)揮連續(xù)采煤機在煤巷掘進和房柱式來煤作業(yè)中 生 產效率最 高 的特 點 ， 連續(xù)采煤機作業(yè)線配有機動靈 活 、 快 捷高效的配套設備，包括工作面運輸設備、頂板支護設 備 、 輔 助 作 業(yè)設備和工作面供電設備。 四、掘錨聯(lián)合機組 多年以來，世 界 主 要 產 煤 國 一 直 在 研究如何使連續(xù)采煤 機 與錨桿 鉆 機 合 二 為 一 ， 即 在連 續(xù)采煤機上裝設錨桿鉆 機 ， 用一臺設備來完成巷道掘 進 的 落、裝 煤 以 及錨 桿 打 眼、安裝功 能 ， 從而出現(xiàn) 了掘錨聯(lián)合 機 組。 五、全斷面掘進機 全斷面掘進機出現(xiàn)于 19 世紀后半 葉 ， 至 20 世紀 60 年 代 這 一技術己 逐 漸成熟。進入 80 年代 后 ，全斷面掘進 機 在國外己廣泛用于各 種 隧道 工 程 ，尤 其 是 大 斷 面 長距離硬巖隧道的掘 進。世界著名的 英 吉 利海峽海底隧道 就 是用 11 太 全斷面掘 進 機 完 成 的 。 國 外 全斷面掘 進 機刀 盤直徑范罔 210. 5m ， 單刀推力超過 220 KN ， 可切割抗壓強度達 400MPa 的巖石。全 斷面掘進機作業(yè)線 由 主 機和后 配 套設備 組 成， 其 主 機 主 要由截割 盤 、 刀盤驅動系 統(tǒng) 、 支 撐和推進機 構 、 機架、 轉載運輸 機 、 操作室等部分組成。全斷面掘進機機重身長，切割 功率大，邁步式推進機構及支撐機構可提供強大的推進力及水平支撐 力 ， 因而切割硬巖 的能力 強 、 生產率高，適 用 于大斷面圓形巷 道 一 次成 形 。也可以先用刀盤直徑 較 小 的掘 進機掘出一條導 刑 ， 再用擴孔掘 進 機或鉆爆法擴大斷 面 至工程要 求 的形 狀 與 尺 寸 。 畢業(yè)技計 (論文 ) 3 掘進技術發(fā)展趨勢 今 后 ， 掘進技術仍然 會 在 鉆爆 破 巖 掘進 。懸臂式掘進機 :連續(xù)采煤 機 : 掘錨聯(lián)合機 組 : 金 斷面掘進 機 五 個 方 向持續(xù)發(fā) 展 。 在 全 硬 巖 巷道的掘進 中 ， 鉆爆破巖掘進在很 長 一 段時間內 仍會 是 一 種 主 要 方式，但 在 一 些重要領 域 ， 全斷面掘進機會 逐 步 取代鉆爆破巖掘進 :在硬度 較低的全巖巷道和半 煤 巖 巷道，懸臂式掘進機會得到大力發(fā)展，逐步成 為 主 要的掘進方式 。 在 一些 條件 適 宜 的煤巷掘進 中 ， 掘進 效 率 最高的連續(xù)采煤機和掘錨聯(lián)合機組將會得到 推 廣 應 用 。 鉆爆破 巖 掘進法 :這種掘進技術 的 關 鍵設備是 鑿 巖 機 。 由 于 液壓 鑿 巖 機 具 有能 量 消耗少 。 鑿 巖 速度快、 效 率 高、 噪 音 小、易于控制 、 卡 鉆事故少、 鉆 機壽命長等許多優(yōu)點， 醫(yī) 而將會 得到快速的發(fā) 展 。 液壓鑿巖機發(fā)展趨勢是大扭矩、大 沖 擊 能 、 高 頻率、液 壓鑿巖技術也會向 著 鉆、裝、運、支 配 套 作業(yè)方向發(fā)展。 懸臂式掘進機掘進 法 : 懸黯式掘進機掘進法是同前中等硬度以下使用最為普遍 的 一 種綜 合機械化掘進技 術 ， 其 關鍵設備是懸臂式掘進機。目 前 ， 懸臂式掘進機在基本功 能 : 可 靠 性 方面的技術 己 基 本成熟。 今 后 ，懸 臂 王 飛掘進機 將 會 向 著大 型 化 : 輔助功能多樣化及機、電、 液 一 體化的方向 發(fā) 展。 連續(xù)采煤機及掘錨聯(lián)合機組掘進 法 : 連續(xù)采煤機和錨桿鉆機的交叉換位施工，使煤巷掘 進速度大幅度 提 高 。 在 連續(xù)采煤 機 基 礎 上 ，通過裝設錨桿鉆機， 用 一 臺設備來完成巷道掘進 的 落 : 裝煤及錨桿 打 H良 。安裝功能，從而出現(xiàn)了掘錨機組。掘錨機組引起了世界采礦界 的 廣 泛 關 注 ， 被 譽 為煤巷掘進機 的 一 次技術革 命 。 相比連續(xù)采煤 機 ， 掘錨機組適應范罔 更 廣 ， 支 護效 果 : 掘進功效 也 有 了 進 一 步 改 善 。 掘錨機組掘進法將是煤巷掘進 的 一 種主要趨勢。 全斷面掘進機掘進 法 :在長 距離 。大斷面 硬 巖 掘進方 面 ， 全斷面掘進機掘進 法 在 世界范 圍內得到 了 廣 泛的使 用 。 全 斷面掘進今后將會 向 著 大斷面 化 、 斷面多樣化、使用范圍擴大化、 自 動化和長距離的方向發(fā) 展 。 本論文的主要研究內容 本論文設計題目為 M陽 S50 型掘進機履帶行走機構設計，包含的 主要研究內容有 以 下 兒 個 一 、 收 集 資料。 二 、現(xiàn)場測 繪 。 在學校實 習 工 廠 對 MRHS50 型掘進機進行整體結構測 繪 。 通過測繪得 畢業(yè)技計 (論文 ) 4 到基本數據 ， 以 便進行結構分析和圖紙繪 制 。 三 、 結構分析。對 M陽 也 S50 型掘進機的整體結構進行結構分 析 ， 了解該掘進機的結構 組 成 、 功能作用特 點 以 及存在的問題。 四、專題分析與設計計算。專題分析與設計計 算 : 履帶材料分析 39。與選用設計。 畢業(yè)技計 (論文 ) 5 第二章 懸 臂 式掘進 機 2. 1 概述 掘進機是具有截 割 、 裝 載 、 轉載煤巖及有噴霧降塵等功能，并能自己行走 ， 以 機械方法 破落煤巖的掘進設 備 ， 有的還具有支護功能。根據所掘斷面的形狀分為全斷面掘進機和部分 斷面掘進機。前者適用 于 直 徑 一 般為 2 . 5 / 10 m 的全巖巷 道 :巖石 單 軸抗壓強度 50/ 350 MPa 的 硬巖巷道， 可 一 次截割出所需斷 面 ， 且 斷面形狀多為圓形 ， 主 要用 于 工 程涵洞及隧道的巖石 掘 進 : 后者一般適用于單軸抗壓強度小于 60MPa 的 煤 : 半煤 巖 : 軟巖水平巷 道 ， 但大功率機 器也可用于單軸抗壓強 度達 200MPa 的 硬 巖 巷 道 ， 一 次僅能截割斷面 的 一 部 分 ， 需要工作機構 多次擺動 。逐次截割才能掘出所需斷面，斷面形狀可以是矩 形 、 梯 形 、 拱形等多種 形 狀 ， 其 中 部分斷面掘進機在煤礦使用普 遍 。 懸臂式掘進機按截割頭布置方式可分縱軸式和棋軸式兩 種 : 按掘進對象分為煤 巷 。 半煤 巖巷和全巖巷三 種 : 按機器的驅動形式分為電力驅動和電 液驅動兩 種 。 掘進機主要機 構 :懸臂式掘進機要同時實現(xiàn)將煤巖從礦體分 離 : 裝載運出及其本身的行 走調動和噴霧滅塵等功能。它主要由截割機構 、 裝載機 構 、 機架及回轉臺、行走機構、液壓 系 統(tǒng) 、 電器系 統(tǒng)、冷卻除塵系統(tǒng)及機 器 的 操作控制與保護等部分組成。 一 、截割機構 截割機 構 主 要由截割 頭 、 懸臂 段 、 截割減速 器 、 截割電動機組成，部分懸臂式 掘 進 機截 割部還設有叉形 架 ， 用來保護截割電動 機 。 截割機構工作時 ， 截割電動機通過減速器驅動截 剖頭旋轉 ， 利 用裝在截割頭上的截齒破碎煤巖。截割頭縱向推進力由行走機構提 供 。 截割機 構餃接于回轉臺 上 ， 并借助于安裝在截害。部和回轉臺之間的升降液壓缸和安裝于回轉 臺 與 機 架之 間 的 兩 個 回轉 液 壓 缸 ， 實現(xiàn)整個截割機構的 升 : 降和回轉運動， 由 此 截割出任意 形 狀 的 斷面。直至掘出所需要的斷面 。 當巷 道 斷面巖石硬度不同時 ， 應先選擇軟巖截 割 : 截 割 層 狀 巖 石 時 ， 應沿層理方向截 剖 ， 以降低截割比能耗。 棋軸式掘進機的截割頭軸線與懸臂軸線相垂 直 ， 工作時也是先進行掏槽截割，掏槽進給 力 來 自 履帶行走機構或伸縮液壓 缸 ， 最大掏槽深度為截割頭直 徑 的 三分之二。掏槽時 ， 截割 頭需做短幅擺 動 ， 以截割位于兩半截割頭中問部分的煤 巖 ， I玉 使 |而 得操作較復雜。掏槽可在 畢業(yè)技計 (論文 ) 6 工 作面上部或下 音 進 I 行 ， 但 硬巖截割時應盡可能在 工作面上部掏槽。 懸臂式掘進機截割機構按懸臂能否伸縮可分為伸縮或不伸縮兩種截割機 構 : (一 )不可伸縮式截割機構的結構簡 單 : 尺寸小 。 重量 輕，但掏槽時需要借助行走機 構的推力使截割頭鉆入煤 壁 ， 1*1而機器需要頻繁調動，對底板的破壞比較嚴重。另外，在鉆 進煤壁阻力較大 肘 ， 履帶容易打 滑 ， 磨損加 劇 。 (二 )可伸縮截割機構可借助懸臂的伸縮使截割頭鉆入煤壁，無需開動行走機 構 ， 就 可提供恒定較大的鉆進力?？缮炜s截割機構有內、外伸縮兩 種 。 外伸縮懸臂機構 的尺寸和重 量比較 大 ， 推進阻力 大 ， 機器的穩(wěn)定性不太 好 。 內伸縮機構也有兩種型式 ， 一 種是電動機伸 縮型 ， 這種伸縮機構結構簡單、可靠 性 高 ， 但伸縮電纜及水管布置困 難 ， 且截割電動機損壞 后 更 換困難。 二、裝載機構 裝載機構位于