【正文】 m 履帶接地長度 3200mm 曲柄圓盤直徑 550mm 鏟板寬度 3000 mm 鏟板 對地面的傾角 23176。 機器供電電壓 1140/660V 截割功率 120KW 截割頭長度 600mm 截割頭直徑 800mm 截割 頭錐角 40176。當鏟板長度一定時，傾角小則插入阻力小，但鏟板下面的空間也將變小，給傳動裝置的設計帶來困難。 式中 p —— 履帶平均接地比壓， KPa（應小于 ）； sG —— 掘進機總重量 ， KN（ GS=310KN）； b —— 履帶 板寬度 ， mm； L—— 履帶接地長度， mm。某重型掘進遼寧工程技術大學畢業(yè)設計（論文） 17 機假巖壁切割試驗中 , 截割功率為 120 kW,每條截線裝 2個截齒 。只有當脆性系數 K 的平均值為 10左右 , 切屑厚度 sh 在一定范圍的下限 , 按式 (19) 算出的截割力sF 才與實際大致相符。這些參數大多通過假巖壁截割試驗取得 , 所需截割力的近似計算按下式求得 : 李威：掘進機總體方案設計及液壓系統設計 16 KhF zss )2/(c 22???? （ 19） 式中 sF —— 平均截割力 , kN ； sh —— 切屑厚度 (截齒截割煤巖體的深度 ) , mm； z? —— 巖石的抗拉強度 , Mpa，根據設計要求得 60Mpa； ? —— 截齒的刀具角 , ( 176。 參數在具體設計中確定。通常，軟的半煤巖取 maxh =35cm，較硬的半煤巖或中硬巖取maxh =23cm. 遼寧工程技術大學畢業(yè)設計（論文） 15 考慮到掘進機對煤巖特性應具有一定的適應范圍，通 常在較軟的半煤巖中，可選合理的工作擺動速度 bv =23m/min，在較硬的半煤巖中，可取 bv =，對于中硬巖石為保證截齒的壽命和牽引力，擺動速度不宜太高，可取 bv =。 對于兩、三頭螺旋葉片，在設計時取升角大于 12176。 4） 螺旋頭數和升角 試驗表明，截割頭的螺旋頭數應小于 4 個。此時大多按底板平整的要求 ? = 2? 來確定。通常，在巷道掘進時，為便于機器行走和支護，要求底板兩側壁平整，這時有： 2? ? ???。 3） 截割頭錐角 要保證巷道的頂、底板、兩側壁平整，應使： 12? ? ? ?? ? ? 。 這里 選取 其 長度為 600mm。李威：掘進機總體方案設計及液壓系統設計 14 縱軸式掘進機截割頭長度略大于截深。通常，部分斷面掘進機的接地比壓 p=100130KPa，有些重型掘進機的接地比壓偏大些 [3]。如果巷道坡度較大，需采取相應措施，如行走減速器第一級采用具有自鎖作用的渦輪蝸桿傳動。 10176。 b 可通過巷道最小半徑 是掘進機可以轉彎的最小彎道直徑或巷道的最小曲率半徑。 掘進斷面一般為梯形和拱形，所以得到 的有效面積較上述計算值小。 =2601 mm 下擺高度： 22sinHL?? (15) =3500179。 cos25176。 =4702 mm 上部寬度（當懸臂在 上極限位置左右擺動時）： ? ?112 c o s s inB L a???? （ 12） =2（ 3500179。伸縮量要 大于或等于截 割 深 度 ，考慮伸縮部的結構和機器工作的穩(wěn)定性，懸臂伸縮量一般為 500~600mm，選取 伸縮量 500mm。 （不含轉載遼寧工程技術大學畢業(yè)設計（論文） 11 機長度）。 結合設計要求和工作情況掘進機的外形尺寸 (長179。 機器外形尺寸： 表 11基本機型與主要參數 表 Table of roadheader39。 總體 參數確定 整 體部分參數的確定 機型大?。? 第一型：以掘進煤巷為主，它 的特點突出經濟、靈活、方便，在截割巷道斷面尺寸方面有較大的適應性。機器中的各部件均用螺栓或銷軸與機架相聯，機架為鑄焊結合件。由于其工作環(huán)境差，用電動機驅動易受潮燒毀， 故 選用液壓馬達驅動。鏈條張緊裝置采用絲桿螺母張緊方式 。 裝載部安裝于機器的前端，通過一對銷軸鉸接于主機架上，在鏟板油缸的作用下，鏟板可繞銷軸上、下擺動，當機器截割煤巖時，應使鏟板前端緊貼底板，以增加機器的截割穩(wěn)定性。 2） 裝載 部 裝載部由鏟板及傳動裝置組成。 截割部為 三級圓錐圓柱 齒輪傳動，由水冷電動機輸入動力 經 三 級 圓柱圓錐 齒輪減速器，經懸臂段，將動力傳給截割頭，從而達到破碎煤巖的目的。此外，還要求重心位置在截割機構回 轉臺中心線之后，而且重心高度越低越好，以提高機器作業(yè)時的穩(wěn)定性； 5） 總體布置應考慮左右兩側重量對稱并照顧工作習慣及方便操作。從增加機構的穩(wěn)定性看，擺動中心的高度應盡量降低。 本次設計 選用的是內外噴霧相結合的 除塵裝置。為提高除塵效果，可采用兩級凈化除塵。壓力水是經過液壓系統冷卻器、水冷電機后遼寧工程技術大學畢業(yè)設計（論文） 7 進入引射噴霧器的。但噴嘴容易堵塞和損壞，供水管路復雜，活動聯接處密封較困難。這種方式結構簡單、工作可靠、使用壽命長。 1)噴霧式。但其結構復雜、零部件磨損較嚴重。這種行走機構主要用于沖擊式掘進機。但由于向前推進時，支架反復交替地作用于頂板，掘進機對頂板的穩(wěn)定性要求較高，局限性較大，所以這種行走機構主要用于巖巷掘進機，在煤巷、半煤巖巷中也有應用。 1)邁步式。 該掘進機 采用 的是刮板 輸送機。 目前，這兩種輸送機構均有采用 。這樣傳動系統中元件少、機構比較簡單，但裝載與輸送機構二者運動相牽連，相互影響大。 裝載機構可以采用電動機驅動，也可用液壓馬達驅動。但這種裝載機構寬度受限制，為擴大裝載寬度，可使鏟板連同整個耙爪機構一起水平擺動，或設計成雙耙爪機構，以擴大裝載范圍。由于頭體形狀的缺點，這種機構目前使用很少。環(huán)形刮板鏈式裝載機構制造筒單，但由于單向裝載，在裝載邊易形成煤巖堆積，從而會造成卡鏈和斷鏈。 裝載機構的型式選擇 部分斷面掘進機的裝載機構有 4 種： 1)單雙環(huán)形刮板鏈式。 故本次設計選擇縱軸式掘進機。這種掘進機截齒的截割方向比較合理，破落煤巖較省力，排屑較方便。截割頭的形狀有圓柱形、圓錐形和圓錐加圓柱形 ，由于后兩種截割頭利于鉆進，并使截割表面較平整，故使用較多。 總體結構方案設計 工作機構的型式選擇 部分斷面掘進機的工作機構有截鏈式、圓盤銑削式和懸臂截割式等。 本次設計主要包括兩大塊內容：掘進機的總體方案設計部分及其液 壓系統設計部分。 掘 進機的工作運行與液壓技術密不可分 ，二者相互促進。近期產品主要是以煤系地層中的中硬度巖石為作業(yè)對象的重型機，一般機重 40^80噸、切割功率15020OKW、可切巖石硬度系數 f8，如英國的 LH1300型、奧地利的 AM75型、日本的 S200M型掘進機等。而以 S100為代表的中機型掘進機，通過多年使用，用戶反映良好，但不能完全適應煤礦生產高產高效的需要。 目前，國內掘進機發(fā)展水平相對落后，巷道掘進成為煤礦發(fā)展的一個瓶頸，制約著煤炭工業(yè)的高產與發(fā)展。加快掘進機的研制速度，已成為保證煤炭生產發(fā)展的關鍵。掘進機在巷道掘進中的使用，把工人從繁重的體力勞動中解放出來。由于它是集礦巖的破碎、裝載和轉運于一身，因此它的結構復雜，對設計和制造的要求也是多方面的。要完成艱巨的巷道掘進任務，必須盡快研制出高生產率和高可靠性的掘進機械。在此后的 20多年中，我國在引進懸臂式掘進機產品及制造技術的同時，翻開了自主開發(fā)研制、規(guī)模生產的一頁。而以 5200為代表的重型掘進機，由于體積和重量偏大，存在工作時調車困難等不利因素，該機型對地質條件及煤層要求又高，因此其市場空間越來越小。中期產品主要是用于切割煤系地層中的各種煤巖的中型掘進機，機重在 25噸左右、切割功率 50100KW,可切巖石硬度系數 f6，如英國的 MK A2400型、奧地利的 AM50型、日本的 S100型等。 該型掘進機 除了截割頭采用水冷電動機經減速箱驅動外，其余各部分裝置均采用液壓驅動，并由手動多路閥分四路控制，具有良好的選擇適應性和過載自動保護性。因此研究掘進機 及其 液壓系統具有重要的意義 [2]。 設計要求： 1）適應巷道斷面為 20m2； 2）最大可掘高度 4m； 3）最大可掘寬度 ； 4）經濟切割強度 ? 60Mpa?？v軸式截割頭傳動方便、結構緊湊，能截出任意形狀的斷面，易于獲得較為平整的斷面，有利于采用內伸縮懸臂，可挖柱窩或水溝。 橫軸式截割頭分滾筒形、圓盤形、拋物線形和半球形幾種。缺點是傳動裝置較復雜，在切入工作面時需左右擺動，不如縱軸式工作機構使用方便；因為截割頭較長對掘進斷面形 狀有限制，難以獲得較平整的側壁。雖然液壓傳動具有體積小、調速方 便等優(yōu)點，但由于對沖擊載荷很敏感，元件不能承受較大的短時過載， 所以 選擇過載能力較大的電動機驅動。若刮板鏈能左右張開或收攏，就能調節(jié)裝載寬度，但結構復雜。是橫軸式掘進機上使用的一種裝載機構，它利用左右兩個截割頭上旋向相反的螺旋葉片將煤巖向中間推入輸送機構。這種遼寧工程技術大學畢業(yè)設計（論文） 5 方式結構簡單、工作可靠、外形尺寸小、裝載效果好，目前應用很普遍。 由于 本次設計的掘進機要求 適合于中型斷面巷道的掘進，因此可將裝載機構設計成為結構簡單、強度高、工作可靠的星輪式 。 輸送機構可采用聯合驅動方式，即將電動機或液壓馬達和減速器布置在刮板輸送機靠近機身一側，在驅動裝載機構同時，間接地以輸送機構機尾為主動軸帶動刮板輸送機構工作。但由于傳動裝置 和動力元件較多，故障點有所增加。 這里采用第二種布置方式。 行走機構的型式選擇 該種掘進機的行走機構有邁步式、導軌式和履帶式幾種。使用支撐裝置可起到掩護頂板、臨時支護的作用。這就要求導軌具有較高的強度。具有牽引能力大，機動性能好、工作可靠、調動靈活和對底板適應性好等優(yōu)點。 除塵裝置的型式選擇 掘進機的除塵方式有噴霧式和抽出式兩種。是在工作機構的懸臂上裝設噴嘴，向截割頭噴射壓力水，將截割頭包圍。由于噴嘴距截齒近，除塵效果好，耗水量少，沖淡瓦斯、冷卻截齒和撲滅火花的效果也較好。有的掘進機噴霧系統由內噴霧、外噴霧和引射器三部分組成。設計掘進機時，應根據掘進機的技術條件來選集塵器。 近年來，除塵設備有向抽出式和噴霧式聯合并用方向發(fā)展的趨勢。 李威：掘進機總體方案設計及液壓系統設計 8 具體要求和注意事項 1） 工作機構減速器的進、出軸盡量同軸線； 2） 懸臂和鏟板的尺寸關系相適應，既有利于裝載，又要避免截割頭截割鏟板； 3） 懸臂的水平和垂直擺動中心的位置可以重合，也可以不重合。應進行校核，不滿足要求時需進行調整，使重心位于履帶中心稍偏前且小于 L/6（ L 為履帶接地長度）。 各部組成及工作原理 1） 截割部 截割部又稱工作機構， 主要由電動機、叉形架、減速 器、行星減速器、伸縮部、伸縮油缸、截割頭等組成。 遼寧工程技術大學畢業(yè)設計（論文） 9 整個截割部通過一個叉形框架，兩個支承軸鉸接于回轉臺上，借助安裝與截割部和回轉臺之間的兩個升降油缸，以及安裝于回轉臺與機器之間的兩個回轉油缸，實現整個截割部的升、降和回轉運動。馬達型號選為 NHM— 1300，動力直接由馬達驅動左右執(zhí)行件，從而實現裝載煤巖的目的。由液壓馬達驅動。 該 掘進機 采用履帶式行走機構 ，左右兩部分對稱布置，各由 10 個螺栓與機架相聯。 5） 機架和回轉臺 機架是整個機器的基 礎，在機器的組成中起著相當重要的作用，也就是說機架是整個機器的骨架同時它亦承受著來自截割頭的各種負載力及其他的作用力。工作時，在油缸的作用下 帶動切割機構水平擺動，切割機構的升降是通過回轉臺支座上左、右耳軸鉸接相連的兩個升降油缸實現的。 根據 本次設計的掘進機特點 ， 適應巷道斷面為 20mm2， 故 參照表 11 選用第 二 型 掘進機 。 機 器寬度要與巷道寬度相適應，機器兩側距巷道兩壁應保持適應的距離，以便于人員的通過和材料的搬運。 179。 2） 確定 懸臂的 伸縮量、 長度和回轉角度 a 伸縮量。 3） 設掘進機工作時處于巷道的中央位置，若不考慮截割頭的具體結構尺寸，則掘進斷面可近似計算： 最大寬度（當懸臂在水平位置擺動時）： ? ?2 sinB L a ??? （ 11） =2（ 3500+500） sin36176。 =3341 mm 下部寬度（當懸臂在下部位置左右擺動時）： 222( c os ) sinB L a???? (13) 李威：掘進機總體方案設計及液壓系統設計 12 =2（