【正文】 [8] 毛君 ,吳常田 ,謝苗 .淺談懸臂式掘進(jìn)機(jī)的發(fā)展及趨勢(shì) [J]中國(guó)工程機(jī)械學(xué)報(bào) ,2021 [9] 王慶禹。 [6] 煤炭科學(xué)研究院太原分院。 [4] 李貴軒。 [2] 陶弛東。 縱軸式掘進(jìn)機(jī)總體方案設(shè)計(jì)及行走系統(tǒng)設(shè)計(jì) 34 致謝 在論文完成之際，我要特別感謝我的指導(dǎo)老師丁飛老師的熱情關(guān)懷和悉心指導(dǎo)。若橫向行走機(jī)構(gòu)推 進(jìn)，取其為行走機(jī)構(gòu)的牽引力，如果靠伸縮機(jī)構(gòu)推進(jìn)，取為伸縮油缸的推進(jìn)力。 5 2 011 ???? ?GT kN 附著系數(shù) ? 值 應(yīng)根據(jù)表 61選?。? 表 61 附著系數(shù) ? 值 地面（或地板）狀況 ? 地面（或地板）狀況 ? 鋪石路面 ～ 干粘土土地面 稍濕的碴子地面 ～ 干砂土硬地面 泥濘的底板 水泥地面 砂、頁(yè)巖底板 ～ 煤底板 ～ 張緊裝置預(yù)張力的計(jì)算確定： 12110 4hqaT ? 公式中符號(hào)見(jiàn)圖 (62)符號(hào)示意。 2） 校核齒側(cè)擠壓應(yīng)力，以確定 b 和 z 內(nèi)齒套用直齒 dbzhK KKT MAc 12021?? （ 612） 式中： h— 齒輪接觸徑向高度用齒高代替 1810)( ?????? fa hhh mm 222 0 0 0 1 4 8 0 4 .4 2 1 2 NN2 .1 6 [ ] 1 4m m m m7 5 0 1 5 4 0 1 8 2 .8CC??? ? ?? ? ? ?? ? ? ? 齒輪擠壓應(yīng)力通過(guò)，則確定 d=750mm， b=40mm， z=15。張緊緩沖裝置主要參數(shù)的確定對(duì)履帶行走機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)具有重要意義。 3) 形狀和尺寸的選擇： 整體式履帶板 經(jīng)過(guò) 計(jì)算 :履帶板寬度 B=520mm。其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖如圖 62 所示。 G — 履帶機(jī)構(gòu)所屬掘進(jìn)機(jī)的重量 ,N。取節(jié)距 1jl =120mm。履帶式行走機(jī)構(gòu)的功用是支撐機(jī)體并將液壓馬達(dá)傳到驅(qū)動(dòng)輪上的扭轉(zhuǎn)變?yōu)闄C(jī) 械行駛和進(jìn)行作業(yè)所需的牽引力履帶式行走機(jī)構(gòu)通常是由履帶架、履帶、驅(qū)動(dòng)鏈輪、支重輪、托鏈輪、引導(dǎo)輪和引緊機(jī)構(gòu)等零部件組成。一般都應(yīng)用于沖擊式掘進(jìn)機(jī)。 通常，部分?jǐn)嗝婢蜻M(jìn)機(jī)的接地比壓 p=100~130Kpa，有些重型掘進(jìn)機(jī)的接比壓偏大些。適應(yīng)巷道是指掘進(jìn)機(jī)在上山或下山能正常工作的巷道最大坡度。 縱軸式掘進(jìn)機(jī)總體方案設(shè)計(jì)及行走系統(tǒng)設(shè)計(jì) 16 5 掘進(jìn)機(jī)的通過(guò)性 掘進(jìn)機(jī)的通 過(guò)性是指機(jī)器通過(guò)彎道、各種底板和障礙物的能力，是掘進(jìn)機(jī)重要的使用性能之一。 此外，蟹爪式裝載機(jī)的生產(chǎn)率還與行走裝置的推進(jìn)速度、轉(zhuǎn)載運(yùn)輸機(jī)的轉(zhuǎn)載能力等有關(guān)。 裝載生產(chǎn)率 a 理論生產(chǎn)率 tQ 理論生產(chǎn)率即裝載機(jī)的設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力，是指在耙爪完全耙滿(mǎn)的理想情況下，機(jī)器連續(xù)作業(yè)一小時(shí)的裝載能力。 ? 煤巖松散系數(shù)，一般取 ? =； A截割頭的橫街面積， 2m ； bV 截割頭橫向擺動(dòng)速度， m/min。設(shè)計(jì)掘進(jìn)機(jī)時(shí)，應(yīng)把滿(mǎn)足巷道斷面的要求作為一個(gè)主要依據(jù)，要滿(mǎn)足下列關(guān)系： 機(jī)器可 掘最小斷面是指掘進(jìn)機(jī)可進(jìn)行正常作業(yè)的最小巷道斷面。 所以，在設(shè)計(jì)掘進(jìn)機(jī)時(shí)應(yīng)根據(jù)給定原始條件符合確定機(jī)型大小。 機(jī)型大小 掘進(jìn)機(jī)的發(fā)展方向是定型化、系列化、并向“大斷面”、“高硬度”發(fā)展。因此可方便地將馬達(dá)、減速器、液壓制動(dòng)閥、緊鏈裝置等安裝于履帶架中間。這種傳動(dòng)方式傳動(dòng)可靠性高，電動(dòng)機(jī)價(jià)格低，維修容易，但不能調(diào)速，減速箱體積大；巷道淋水大時(shí)，電動(dòng)機(jī)易受潮而燒毀。應(yīng)利用體積小、功率大、過(guò)負(fù)荷能力強(qiáng)的專(zhuān)用電動(dòng)機(jī)，并配備可靠的電氣保護(hù)裝置。此外，還要求重心位置在截割機(jī)構(gòu)回轉(zhuǎn)臺(tái)中心線之后，而且重心高度越低越好，以提高機(jī)器作業(yè)時(shí)的穩(wěn)定性； 5）總體布置應(yīng)考慮左右兩側(cè)重量對(duì)稱(chēng)并照顧工作習(xí)慣及方便操作。 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(lái)考慮 , 將冷卻水 由噴嘴噴出降塵。 噴霧式除塵裝置是指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(lái) , 達(dá)到滅塵效果。 縱軸式掘進(jìn)機(jī)總體方案設(shè)計(jì)及行走系統(tǒng)設(shè)計(jì) 4 行走機(jī)構(gòu)的型式選擇 該種掘進(jìn)機(jī)的行走機(jī)構(gòu)有邁步式、導(dǎo)軌式和履帶式幾種。這種驅(qū)動(dòng)方式的傳動(dòng)系統(tǒng)布置簡(jiǎn)單 , 和裝載機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)互不影響。縱軸式截割頭傳動(dòng)方便、結(jié)構(gòu)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(nèi)伸縮懸臂 , 可挖柱窩或水溝。 部分?jǐn)嗝婢蜻M(jìn)機(jī)是一種能夠?qū)崿F(xiàn)截割、裝載、轉(zhuǎn)載運(yùn)輸、行走和噴霧除塵的聯(lián)合機(jī)組。一些高新技術(shù)已用于機(jī)組的自動(dòng)化控制并逐步發(fā)展全巖巷的掘進(jìn)。這一階段懸臂式掘進(jìn)機(jī)的特點(diǎn)是 :可靠性較高 ,已能適應(yīng)我國(guó)煤巷掘進(jìn)的需要 。懸臂式掘進(jìn)機(jī)的切割臂可以上下、左右自由擺動(dòng)，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(hù)。履帶式行走機(jī)構(gòu)使機(jī)器調(diào)動(dòng)靈活，便于轉(zhuǎn)彎、爬坡，對(duì)復(fù)雜地質(zhì)條件適應(yīng)性強(qiáng)。半煤巖巷的掘進(jìn)技術(shù)已達(dá)到相當(dāng)?shù)乃?。 經(jīng)過(guò)三階段的發(fā)展 ,我國(guó)懸臂式掘進(jìn)機(jī)的設(shè)計(jì)、生產(chǎn)、使用進(jìn)入了一個(gè)較高的水平 ,已跨入了國(guó)際先進(jìn)行列 ,可與國(guó)外的懸臂式掘進(jìn)機(jī)媲美。它既可用于煤礦井下 , 也可用于金屬礦山以及其他隧道施工。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(jìn) , 并使截割表面較平整 , 故使用較多。但由于傳動(dòng)裝置和動(dòng)力元件較多 , 故障點(diǎn)有所增加。 該機(jī)構(gòu)采用履帶式行走方式，因?yàn)槠溥m用于底板不平或松軟的條件 , 不需修路鋪軌。這種除塵方式有以下兩 種 : 1） 外噴霧降塵。 遼寧工程技術(shù)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 5 2 總體布置 總體布置的內(nèi)容 總體布置的內(nèi)容包括以下幾個(gè)方面： 1）確定各部件在整機(jī)上的位置，并對(duì)外形尺寸提出要求； 2）確定各部件、部件與整機(jī)之間的連接方式； 3）佑算整機(jī)重量及重心位置，并對(duì)各件的重量提出要求； 4）布置各操縱機(jī)構(gòu)、司機(jī)座位等； 5）審核各運(yùn)動(dòng)件的運(yùn)動(dòng) 空間 ，排除可能發(fā)生的運(yùn)動(dòng)干涉。 司機(jī)座一般設(shè)在機(jī)身左側(cè)、且位于機(jī)身后部，座椅高度應(yīng)保證司機(jī)的視線，使其能很好地操縱機(jī)器，截割出規(guī)則的巷道。根據(jù)工作機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)緊湊的特 點(diǎn)，通常工作機(jī)構(gòu)的減速器設(shè)在懸臂內(nèi)，成為懸臂的組成部分。 履帶行走機(jī)構(gòu)采用液壓傳動(dòng)型式，系統(tǒng)簡(jiǎn)單、性能較好、技術(shù)先進(jìn)。這種方式在技術(shù)性能上優(yōu)于機(jī)械傳動(dòng)，在經(jīng)濟(jì)上優(yōu)于低速大扭矩油馬達(dá)傳動(dòng)。掘進(jìn)機(jī)的性能、外形、結(jié)構(gòu)和重量應(yīng)能很好適應(yīng)煤巖的性質(zhì)和巷道的尺寸。 如表 41。 機(jī)器可掘進(jìn)最大斷面為掘進(jìn)機(jī)丁點(diǎn)截割（機(jī)器在巷道中間不動(dòng)）時(shí)，能夠截割出的最大想大斷面。 ? 煤巖的容重， t/ 3m . 技 術(shù)生產(chǎn)率是指掘進(jìn)機(jī)在給定條件下連續(xù)工作一小時(shí)獲得的最大生產(chǎn)率， 按下式確定 : taeVKQ 90? 或 ???39。其計(jì)算式為： tQ =60ZNV 式中 tQ 機(jī)器理論生產(chǎn)率， 3m /h； Z耙爪數(shù)， Z=2； N每個(gè)耙爪每分鐘的工作循環(huán)次數(shù)； V每個(gè)耙爪每次耙取物料的理想體積， 3m ； hsbV ??? 21 式中 b承載板前沿寬度， m。 中間輸送機(jī)生產(chǎn)率 中間輸送機(jī)的最大生產(chǎn)能力為： sQ =60 1V? F 式中 sQ 生產(chǎn)率， 3m /h； ? 裝滿(mǎn)系數(shù)。 離地最小間隙 掘進(jìn)機(jī)在井下行走，應(yīng)具有通過(guò)枕木、軌道等障礙的能力。它反映了掘進(jìn)機(jī)爬越上、下山的能力，是掘進(jìn)機(jī)的一個(gè)重要使用性能。 小結(jié) 掘進(jìn)機(jī)的總體設(shè)計(jì)是掘進(jìn)機(jī)設(shè)計(jì)工程中技術(shù)設(shè)計(jì)的一個(gè)組成部分。沖擊式掘進(jìn)機(jī)為了躲開(kāi)底板，將掘進(jìn)機(jī)用導(dǎo)軌吊在巷道頂板上，以沖擊振動(dòng)破 碎巖石，而用用這種導(dǎo)軌行走機(jī)構(gòu)。 履帶行走機(jī)構(gòu)的技術(shù)參數(shù) 已知：機(jī)重 m=40t，行走速度 v=9m/min=，允許履帶最大接地比壓max MpaP ? 。 10) 支重輪直徑 1D 和輪距 1l 一般有滾動(dòng)結(jié)構(gòu)和滑動(dòng)結(jié)構(gòu)，由于掘進(jìn)機(jī)質(zhì)量很大，所以選擇有支重輪的滾動(dòng)結(jié)構(gòu)。 01b — 單邊履帶機(jī)構(gòu)的履帶鏈寬度 , mm。 遼寧工程技術(shù)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 23 圖 62 履帶架簡(jiǎn)圖 履帶板的設(shè)計(jì) 1) 形式的選擇 懸臂式掘進(jìn)機(jī)履帶板有兩種結(jié)構(gòu)形式：一種是組合式，另一種是整體式 重型掘進(jìn)機(jī)由于受到井下作業(yè)空間的限制，機(jī)器趨于矮型化，這就要求履帶板厚度尺寸不宜過(guò)大，適合選用整體式履帶板。 按照規(guī)定（根據(jù) B）：履帶板節(jié)距 P=120mm。一般履帶張緊緩沖裝置放置在掘進(jìn)機(jī)行走機(jī)構(gòu)的前部 ,如圖 63所示。 行走機(jī)構(gòu)的功率確定與張緊油缸的設(shè)計(jì)計(jì)算 行走機(jī)構(gòu)功率確定 單邊履帶行走機(jī)構(gòu)牽引力的計(jì)算確定，由煤炭行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《 MT/T9102021 懸臂式掘進(jìn)機(jī)履帶行走機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)導(dǎo)則》確定。 q — 履帶鏈單位長(zhǎng)度的重力， kN/mm。 圖 71掘進(jìn)機(jī)受力分析 掘進(jìn)機(jī)穩(wěn)定性計(jì)算 根據(jù)前面所選的截割頭得出的載荷以及對(duì)掘進(jìn)機(jī)的整機(jī)受力分析，可以對(duì)掘進(jìn)機(jī)的穩(wěn)定性進(jìn)行分析。在我 撰寫(xiě)論文的過(guò)程中，丁老師傾注了大量的心血和汗水，無(wú)論是在論文的選題、構(gòu)思和資料的收集方面，還是在論文的研究方法以及成文定稿方面，我都得到了丁老師悉心細(xì)致的教誨和無(wú)私的幫助，特別是他廣博的學(xué)識(shí)、深厚的學(xué)術(shù)素養(yǎng)、嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)精神和一絲不茍的工作作風(fēng)使我終生受益，在此表示真誠(chéng)地感謝和深深的謝意?！恫删驒C(jī)械》。《掘進(jìn)機(jī)械設(shè)計(jì)》?！秶?guó)外掘進(jìn)機(jī)》。《機(jī)械設(shè)計(jì)》。 1989 年 7 月。 1980 年。 1997 年 1