【正文】 輪旋轉(zhuǎn)時(shí)，鏈輪上的槽齒撥壓履帶鏈板上的凸臺(tái)，由于粘著力的存在，阻止了履帶鏈運(yùn)動(dòng)，而迫使機(jī)體移動(dòng)。 （ 8） 向系列化、標(biāo)準(zhǔn)化、模塊化方向發(fā)展。目前在煤礦實(shí)際使用的掘進(jìn)機(jī)型號(hào)中，功率適中的掘進(jìn)機(jī)占主導(dǎo)地位，如 EBZ13 EBZ （ 4） 噴霧降塵設(shè)備隨機(jī)化。 （ 2） 擴(kuò)大掘進(jìn)機(jī)的使用范圍。半煤巖掘進(jìn)機(jī)以中型和重型為主，其截割巖石硬度為 f=68，截割功率在 120KW 以上，機(jī)重在35 噸以上。通過對國外先進(jìn)技術(shù)的引進(jìn)、學(xué)習(xí)，推動(dòng)了我國綜掘機(jī)械化的發(fā)展。 此外，掘進(jìn)機(jī)的適用范圍還在擴(kuò)大、掘進(jìn)斷面在增加、適應(yīng)坡度在提升、截割能力進(jìn)一步加強(qiáng)、輔助功能增加、智能控制技術(shù)得以提高。近期產(chǎn)品主要是以中硬巖和工程隧道為作業(yè)對象的重型、全巖巷道掘進(jìn)機(jī)和掘錨機(jī)組，機(jī)重多在 40~100 噸。 各國早期研制的懸臂式掘進(jìn)機(jī)都是以煤巷為作業(yè)對象。隨著工業(yè)的發(fā)展，生產(chǎn)規(guī)模不斷擴(kuò)大，煤炭在國民經(jīng)濟(jì)中的低位也越來越重要。隨著采煤機(jī)械化和綜合機(jī)械化的發(fā)展，大大提高了工作面的開采強(qiáng)度，工作面的推進(jìn)速度越來越快，這就要求加快掘進(jìn)速度。中期產(chǎn)品主要是用于截割各種煤巖的中型掘進(jìn)機(jī)，機(jī)重一般在 25 噸左右?？山貛r石硬度系數(shù)：縱軸可達(dá) f=8~10,橫軸可達(dá) f=10~14，截割功率為 150~300KW。 我國掘進(jìn)機(jī)的發(fā)展 我國對 懸臂式掘進(jìn)機(jī)的研究始于 20世紀(jì) 60 年代中期，通過對引進(jìn)型掘進(jìn)機(jī)研究和和國產(chǎn)化工作積累了一些設(shè)計(jì)懸臂式掘進(jìn)機(jī)的經(jīng)驗(yàn)，以 30~50KW 的小功率掘進(jìn)機(jī)為主研制規(guī)模較小。經(jīng)過 30多年的學(xué)習(xí)和自主研發(fā)，我國已經(jīng)擁有年產(chǎn) 1000 余臺(tái)的掘進(jìn)機(jī)加工制造能力，研制生產(chǎn)了 20 多種型號(hào)的掘進(jìn)機(jī)，其截割功率從 30KW200KW，初步形成系列化產(chǎn)品。煤礦現(xiàn)用主流半煤巖掘進(jìn)機(jī)以煤科總院太原研究院生產(chǎn)的 EPJ120TP 型、EBZ160TY 型以及佳木斯煤機(jī)廠生產(chǎn)的 S150J 型三種機(jī)型為主。進(jìn)一步使機(jī)型矮型化，改善截割、裝載、行走等機(jī)構(gòu)，使其能較好地適應(yīng)我國各種地質(zhì)構(gòu)造和斷面形狀的巷道掘進(jìn)。 （ 5） 提高各類型掘進(jìn)機(jī)工作的可靠性以及各元部件的可靠性和互換性。這一系列掘進(jìn)機(jī)的技術(shù)已趨于成熟。 履帶式掘進(jìn)機(jī)行走機(jī)構(gòu)的工作原理 掘進(jìn)機(jī)的行走機(jī)構(gòu)根據(jù)行走方式的不同，可分為履帶式、輪胎式、軌輪式三種，目前煤礦所使用的懸臂式掘進(jìn)機(jī)的行走機(jī)構(gòu)均采用履帶式。反之，當(dāng)行走阻力大于粘著力，主動(dòng)鏈輪的槽齒撥壓履帶鏈板上的凸臺(tái)時(shí)，履帶鏈能夠克服履帶板與底板之 間的粘著力，使履帶鏈空轉(zhuǎn)打滑。掘進(jìn)機(jī)行走機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)的各個(gè)參數(shù)的選定對整機(jī)的正常運(yùn)行、性能的可靠性以及工作的穩(wěn)定性有著 中國礦業(yè)大學(xué) 2020 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 3 頁 重要影響。、可經(jīng)濟(jì)切割單向抗壓強(qiáng)度≤ 60MP 的煤巖，屬于中型懸臂式掘進(jìn)機(jī)。該機(jī)可經(jīng)濟(jì)切割高度 ,可掘任意斷面形狀的巷道，適應(yīng)巷道177。 三、產(chǎn)品型號(hào)、名稱及外型 產(chǎn)品型號(hào)、名稱為 EBJ─ 120TP 型懸臂式掘進(jìn)機(jī)外型參見圖 11 四、型號(hào)的組成及其代表的意義 中國礦業(yè)大學(xué) 2020 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 4 頁 圖 11EPJ120TP 型掘進(jìn)機(jī)外形 中國礦業(yè)大學(xué) 2020 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 5 頁 ─ 120TP 主要技術(shù)參數(shù) 一、總體參數(shù) 機(jī) 長 機(jī) 寬 2～ 機(jī) 高 地 隙 250mm 截割臥底深度 240mm 接地比壓 機(jī) 重 35t 總 功 率 190kW 可經(jīng)濟(jì)截割煤巖單向抗壓強(qiáng)度 ≤ 60MPa 可掘巷道斷面 9～ 18m2 最大可掘高度 最大可掘?qū)挾? 適應(yīng)巷道坡度 177。 左右各 39。 懸臂式掘進(jìn)機(jī)由截割機(jī)構(gòu)、裝運(yùn)機(jī)構(gòu)、行走機(jī)構(gòu)、液壓系統(tǒng)、電控系統(tǒng)和噴霧降塵系統(tǒng)等組成，各部分作用為： （ 1）截割機(jī)構(gòu) 由截割頭、懸臂和回轉(zhuǎn)座組成的破煤（巖）機(jī)構(gòu)。 （ 2）裝運(yùn)機(jī)構(gòu) 由裝載機(jī)構(gòu)和中間輸送機(jī)兩部分組成。 （ 5）電氣系統(tǒng) 向掘進(jìn)機(jī)提供動(dòng)力，驅(qū)動(dòng)掘進(jìn)機(jī)上的所有，同時(shí)也對照明、故障顯示、瓦斯報(bào)警等。因懸臂截割式掘 中國礦業(yè)大學(xué) 2020 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 8 頁 進(jìn)機(jī)機(jī)體靈活、體積較小，可截出各種形狀和斷面的巷道，并能實(shí)現(xiàn)選擇性截割，而且截割效果 好，掘進(jìn)速度較高；所以，現(xiàn)在主要采用懸臂截割式，并已成為當(dāng)前掘進(jìn)機(jī)工作 機(jī)構(gòu)的一種基本型式。缺點(diǎn)是由于縱軸式截割頭在橫向擺動(dòng)截割時(shí)的反作用力不通過機(jī)器中心，與懸臂形成的力矩使掘進(jìn)機(jī)產(chǎn)生較大的振動(dòng)，故穩(wěn)定性較差。由于截深較小，截割與裝載情況較好。由于工作機(jī)構(gòu)的載荷變化范圍大、驅(qū)動(dòng)功率大、過堅(jiān)硬巖石時(shí)短期過載運(yùn)轉(zhuǎn)、有沖擊載荷、振動(dòng)較大，要求其傳動(dòng)裝置體積小，最好能調(diào)速。單環(huán)形是利用一組環(huán)形刮板鏈直接將煤巖裝到機(jī)體后面的轉(zhuǎn)載機(jī)上。同時(shí)，由于刮板鏈易磨損，功率消耗大，使用效果較差。 (3)耙爪式。 (4)星輪式。但考慮工作環(huán)境潮濕、有泥水，選用液壓馬達(dá)驅(qū)動(dòng)為好 。由于該位置空間較小布置較困難。目前，這兩種輸送機(jī)構(gòu)均有采用，設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)酌情確定。為使卸載端作上下、左右擺動(dòng)，一般將轉(zhuǎn)載機(jī)構(gòu)機(jī)尾安裝在掘進(jìn)機(jī)尾部的回轉(zhuǎn)臺(tái)托架上，可用人力或液壓缸使其繞回轉(zhuǎn)臺(tái)中心擺動(dòng)，達(dá)到擺角要求；同時(shí)，通過升降液壓缸使其繞機(jī)尾鉸接中心作升降動(dòng)作，以達(dá)到卸載的調(diào)高范圍。該種行走機(jī)構(gòu)是利用液壓邁步裝置來工作的。 (2)導(dǎo)軌式。 (3)履帶式。目前，部分?jǐn)嗝婢蜻M(jìn)機(jī)通常采用履帶式行走機(jī)構(gòu)。用噴嘴把具有一定壓力的水高度擴(kuò)散、霧化，使粉塵附在霧狀水珠表面沉降下來，達(dá)到滅塵效果。由于噴嘴距粉塵源較遠(yuǎn)，粉塵容易擴(kuò)散，除塵效果較差；②內(nèi)噴霧降塵。為提高除塵效果，一般采用內(nèi)外噴霧相結(jié)合的辦法，并且和截割電機(jī)、液壓系統(tǒng)的冷卻要求結(jié)合起來考慮，將冷卻水由噴嘴噴出降塵。為提高除塵效果，可采用兩級凈化除塵。 掘進(jìn)機(jī)各部分基本結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) （ 1）截割部 截割部主要由截割電機(jī)、叉形架、二級行星減速器、懸臂段、截割頭組成。借助安裝于截割部和回轉(zhuǎn)臺(tái)之間的兩個(gè)升降油缸，以及安裝于回轉(zhuǎn)臺(tái)與機(jī)架之間的兩個(gè)回轉(zhuǎn)油缸，來實(shí)現(xiàn)整個(gè)截割部的升、降和回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，由此截割出任意形狀的斷面。當(dāng)機(jī)器截割煤巖時(shí)，應(yīng)使鏟板前端緊貼底板，以增加機(jī)器的截割穩(wěn)定性。機(jī)架在該處設(shè)有可拆裝的墊塊，根據(jù)需要，刮板輸送機(jī)后部可墊高，增加刮板輸送機(jī)的卸載高度。機(jī)器中的各部件均用螺栓或銷軸與機(jī)架聯(lián)接，機(jī)架為組焊件。截割機(jī)構(gòu) 的升降是通過回轉(zhuǎn)臺(tái)支座上左、右耳軸鉸接相連的兩個(gè)升降油缸實(shí)現(xiàn)的。當(dāng)更換、清潔濾芯或維修系統(tǒng)時(shí)，只需旋開濾油器端蓋 (清洗蓋 )，抽出濾芯，此時(shí)自封閥就會(huì)自動(dòng)關(guān)閉，隔絕油箱油路，使油箱內(nèi)油液不會(huì)向外流出。當(dāng)濾芯被污染物堵塞或系統(tǒng)液溫過低，流量脈動(dòng)等因素造成進(jìn)出油口壓差為 0． 35MPa 時(shí)，壓差發(fā)訊裝置便彈出，發(fā)出訊號(hào)，此時(shí)應(yīng)及時(shí)更換濾芯或提高油液溫度。比如，水晶狀的油表示可能有水，乳狀或泡沫狀的油表示有空氣；黑色的油脂意味著可能已經(jīng)開始氧化或出現(xiàn)污染。由于在此時(shí)間內(nèi)，齒輪及軸承完成了跑合，隨之產(chǎn)生了少量的磨損。 中國礦業(yè)大學(xué) 2020 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 15 頁 3 掘進(jìn)機(jī)行走部總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 掘進(jìn)機(jī)行走部設(shè)計(jì)要求 履帶行走部是懸臂式掘進(jìn)機(jī)整機(jī)的支承座，用來支承掘進(jìn)機(jī)的自重、承受切割機(jī)構(gòu)在工作過程中所產(chǎn)生的力，并完成掘進(jìn)機(jī)在切割、裝運(yùn)及調(diào)動(dòng)時(shí)的移動(dòng)。但是，因?yàn)槁膸路种c底板間的附著力大于驅(qū)動(dòng)輪、導(dǎo)向輪和支重輪的滾動(dòng)阻力，所以履帶不產(chǎn)生滑動(dòng)，而輪子卻沿著鋪設(shè)的滾道滾動(dòng)，從而驅(qū)動(dòng)整臺(tái)掘進(jìn)機(jī)行走。 掘進(jìn)機(jī) 行走 部在掘進(jìn)作業(yè)時(shí)它承受切割機(jī)構(gòu)的反力、傾覆力矩及動(dòng)載荷。左、右履帶行走機(jī)構(gòu)對稱布置，分別驅(qū)動(dòng)。本 次的設(shè)計(jì)采用的是直聯(lián)高速液壓馬達(dá)驅(qū)動(dòng)，傳動(dòng)比比較大。 行走機(jī)構(gòu)基本參數(shù)設(shè)計(jì) 履帶及相關(guān)部分設(shè)計(jì) （ 1）履帶接地長度的確定 中國礦業(yè)大學(xué) 2020 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 16 頁 掘進(jìn)機(jī)的平均接地比壓 2Gp Lb? （ 31） 式中 p—— 掘進(jìn)機(jī)的 平均接地比壓； /MPa； G—— 掘進(jìn)機(jī)整機(jī)的重力 ； /KN； b—— 掘進(jìn)機(jī) 履帶板寬度； /mm； L—— 掘進(jìn)機(jī)單側(cè)履帶行走機(jī)構(gòu)的 履帶接地長度； /mm 其中，掘進(jìn)機(jī)整機(jī)質(zhì)量 35T；履帶板寬度 500mm。為了降低掘進(jìn)機(jī)轉(zhuǎn)彎的功率，在滿足整機(jī)寬度的條件下應(yīng)盡量加大 B 值。履帶架要保證導(dǎo)向輪和傳動(dòng)鏈輪的安裝以及保證履帶能在上面運(yùn)動(dòng)。 張緊裝置和導(dǎo)向輪的設(shè)計(jì) （ 1）張緊裝置 張緊裝置是用來調(diào)整履帶的松緊程度的。下圖為導(dǎo)向張緊裝置。 B—— — 左右兩條履帶的中心距， mm。 表（ 32） 附著系數(shù)值 單側(cè)履帶行走機(jī)構(gòu)輸入功率的計(jì)算確定 單側(cè)履帶行走機(jī)構(gòu)的輸入功率 1 1 2/P TV ??? （ 39） 式中 P—— 單側(cè)履帶行走機(jī)構(gòu)的輸入功率， kW； V—— 履帶行走機(jī)構(gòu)工作時(shí)的行走速度， m／ s； 1? —— 履帶鏈的傳動(dòng)效率。 中國礦業(yè)大學(xué) 2020 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 22 頁 4 掘進(jìn)機(jī)行走部減速器設(shè)計(jì) 傳動(dòng)方案的設(shè)計(jì) 根據(jù)工作機(jī)的要求，傳動(dòng)裝置將原動(dòng)機(jī)的動(dòng)力和運(yùn)動(dòng)傳遞給工作機(jī)。通過液壓馬達(dá)將動(dòng)力傳遞給減速器的輸入軸，再由行星齒輪減速器的輸出軸輸出，帶動(dòng)驅(qū)動(dòng)鏈輪轉(zhuǎn)動(dòng)，從而驅(qū)動(dòng)履帶行走機(jī)構(gòu)。在結(jié)構(gòu)上將制動(dòng)器和液壓馬達(dá)平行布置在減速器的端面，充分利用了空間。 將 6m/min?Ｖ ， 9z? ， 160a? 帶入公式（ 43） 1 0 0 0 6 4 .1 7 r /m in9 1 6 0n ????鏈 輪 （ 3）總傳動(dòng)比 ni n? 馬 達(dá)鏈 輪 （ 44） 將 1218r/minn ?馬 達(dá) ， r/minn ?鏈 輪 ，帶入公式（ 44） 1218 ?? 則行走部減速器的總傳動(dòng)比 為 292。 3k型 行星齒輪傳動(dòng)的各齒輪的齒數(shù) 如下 az bz ez cz 16 109 112 47 帶入公式（ 45） 109116 2 9 1 .51091 112baei???? 傳動(dòng)比 baep ii ? 。中心輪 a 和行星輪 c的加工精度 為 6級； 內(nèi)齒輪 b 和 e 均采用 42SiMn，表面 淬火，硬度 45～ 55HRC 。 mm； ?FK —— 綜合系數(shù)； FPK —— 彎曲強(qiáng)度的行星輪間載荷分布不均勻系。 內(nèi)齒輪b和 e的加工精度 7級。 初步計(jì)算齒輪的主要參數(shù) 齒輪材料和熱處理的選擇： 中心輪 a 和行星輪 c采用 20CrMnTi，滲碳淬火， 齒面硬度 58～