【正文】 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。 各國(guó)早期研制的懸臂式掘進(jìn)機(jī)都是以煤巷為作業(yè)對(duì)象?？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。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(guó)各種地質(zhì)構(gòu)造和斷面形狀的巷道掘進(jìn)。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。 三、產(chǎn)品型號(hào)、名稱(chēng)及外型 產(chǎn)品型號(hào)、名稱(chēng)為 EBJ─ 120TP 型懸臂式掘進(jìn)機(jī)外型參見(jiàn)圖 11 四、型號(hào)的組成及其代表的意義 中國(guó)礦業(yè)大學(xué) 2020 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 4 頁(yè) 圖 11EPJ120TP 型掘進(jìn)機(jī)外形 中國(guó)礦業(yè)大學(xué) 2020 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 5 頁(yè) ─ 120TP 主要技術(shù)參數(shù) 一、總體參數(shù) 機(jī) 長(zhǎng) 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。 （ 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(duì)照明、故障顯示、瓦斯報(bào)警等。由于工作機(jī)構(gòu)的載荷變化范圍大、驅(qū)動(dòng)功率大、過(guò)堅(jiān)硬巖石時(shí)短期過(guò)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。 (4)星輪式。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(guò)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。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)。為提高除塵效果，可采用兩級(jí)凈化除塵。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。當(dāng)濾芯被污染物堵塞或系統(tǒng)液溫過(guò)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。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。 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(zhǎng)度的確定 中國(guó)礦業(yè)大學(xué) 2020 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 16 頁(yè) 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(zhǎng)度； /mm 其中，掘進(jìn)機(jī)整機(jī)質(zhì)量 35T；履帶板寬度 500mm。下圖為導(dǎo)向張緊裝置。通過(guò)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)。中心輪 a 和行星輪 c的加工精度 為 6級(jí)； 內(nèi)齒輪 b 和 e 均采用 42SiMn，表面 淬火，硬度 45～ 55HRC 。 行星傳動(dòng)的輸入功率： 1 1 9 .5 0 .9 8 0 .9 8 0 .9 8 0 .9 9 1 8 .2 k wP ? ? ? ? ? ? 輸入轉(zhuǎn)速： 1 1218r/m innn??馬 達(dá) 傳動(dòng)比： 292pii?? 中國(guó)礦業(yè)大學(xué) 2020 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 24 頁(yè) 配齒計(jì)算 根據(jù) 3k行星傳動(dòng)的傳動(dòng)比公式： 111bb beap a eb a e beZzzZiiZ z z zZ? ? ? ? ?? ? ? ?? ? ? ??? ? ? ?? （ 45） 再根據(jù)其裝配條件，即保證各行星輪能勻稱(chēng)裝入時(shí)，中心輪 a、 e和 b之間的條件： pba nCzz 1?? （ 46） pea nCzz 2?? （ 47） 式中 為正整數(shù)、行星輪數(shù)目； 21 CC—n p 由公式（ 45）可知，要傳動(dòng)比 baei 值比較大，而且結(jié)構(gòu)緊湊，就盡量使 bz 與 ez 的差值取小些，但從滿(mǎn)足裝配條件看， bz 與 ez 最小差值應(yīng)滿(mǎn)足： e b pz z n? ?? （ 48） 將 e b pz z n??代入傳動(dòng)比 pi 公式（ 45），經(jīng)整理化簡(jiǎn)后可得齒數(shù) bz 的一元二次方程 ? ? ? ?2 10b a p b p a pz z n z i z n? ? ? ? ? （ 49） 則 ? ? ? ? ? ?21 412b a p a p p a pz z n z n i z n??? ? ? ? ? ????? （ 410） 則由公式（ 48）可求得 ez ，即 e b pz z n?? （ 411） 如果 eazz? 為偶數(shù)，則 cz 可按下式 計(jì)算，即 12eac zzz ??? 如果 be azz? 為奇數(shù)，即在采用角度變位的行星傳動(dòng)中，則 cz 可按下面的公式計(jì)算 zzz ??? （ 412） 一般選取行星輪數(shù) 3?pn ，再取太陽(yáng)輪 a的齒數(shù) az =16。 按最大速度的情況計(jì)算： V=6m/min， 1? 取 ， 2? 取 ， 根據(jù)公式 （ 39） ， 1 0 8 6 6 0 1 9 .50 .7 4 0 .7 5P k W????? 液壓馬達(dá)、液壓泵與電機(jī)型號(hào)的選擇 （ 1）液壓馬達(dá)的型號(hào)選擇 暫定減速器的總傳動(dòng)比為 i=290 驅(qū)動(dòng)鏈輪的轉(zhuǎn)矩 1 /2M Td?鏈 （ 310） 將 1 108T kN? ， 468mmd? 帶入（ 310）得： 1 0 8 4 6 8= = 2 5 2 7 2 N m2M ?鏈 馬達(dá)的輸出轉(zhuǎn)矩 2/MM M i?? 鏈 （ 311） 將以上結(jié)果帶入（ 311）的 25272= 1 1 6 N m2 9 0 0 .7 5MM ?? 則選擇液壓馬達(dá)的型號(hào)為 MFB29，其性能參數(shù)： 幾何排量 (mL/r)： 最高轉(zhuǎn)速 (r/min)： 2400 最低穩(wěn)定轉(zhuǎn)速 (r/min)： 50 最高工作壓力 MPa： 最大輸出轉(zhuǎn)矩 N178。 圖 31 履帶架 履帶鏈輪的設(shè)計(jì) 根據(jù)鏈傳動(dòng)的特點(diǎn)，由于此掘進(jìn)機(jī)鏈的節(jié)距比較大，鏈輪的齒數(shù)不能過(guò)多；但為了減小接地角，使之減輕掘進(jìn)機(jī)前進(jìn)和后退時(shí)受力不均的缺點(diǎn)，綜合考慮選擇鏈輪齒數(shù) Z=9。 EPJ120TP 型掘進(jìn)機(jī)行走部減速器傳動(dòng)系統(tǒng)采用三級(jí)圓柱齒輪和二級(jí)行星齒輪傳動(dòng)，體積較大，占用空間較多，效率低 ，給整機(jī)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和設(shè)備性能帶來(lái)一定的影響。當(dāng)更換新潤(rùn)滑油時(shí)，清洗掉齒輪箱體底部附著的沉淀物后再加入新油。系統(tǒng)原理圖見(jiàn)圖 25。裝載部安裝于機(jī)器的前端。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。這就要求導(dǎo)軌具有較高的強(qiáng)度 。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。是橫軸式掘進(jìn)機(jī)上使用的一種裝載機(jī)構(gòu)，它利用左右兩個(gè)截割頭上旋向相反的螺旋葉片將煤巖向中間推入輸送機(jī)構(gòu)。 橫軸式截割頭分滾筒形、圓盤(pán)形、拋物線形和半球形幾種。截割頭縱向推進(jìn)力由行走履帶（或伸縮懸臂的推進(jìn)液壓缸）提供。 二、主要用途、適應(yīng)范圍 EBJ─ 120TP 型懸臂式掘進(jìn)機(jī)主要是為煤礦綜采及高檔普采工作面采準(zhǔn)巷道掘進(jìn)服務(wù)的機(jī)械設(shè)備。因此，機(jī)身矮、窄型掘進(jìn)機(jī)將大有市場(chǎng)?；灸軌驖M(mǎn)足國(guó)內(nèi)半煤巖掘進(jìn)機(jī)市場(chǎng)額需求。 掘進(jìn)機(jī)的發(fā)展 國(guó)外掘進(jìn)機(jī)的發(fā)展 19 世紀(jì) 70 年代，英國(guó)為修建海底隧道，生產(chǎn)制造了第一臺(tái)掘進(jìn)機(jī)，美國(guó)在 20 世紀(jì)30年代開(kāi)發(fā)了懸臂式掘進(jìn)機(jī)，并把此項(xiàng)技術(shù)應(yīng)用于采礦業(yè)，此后英國(guó)、德國(guó)、日本等十幾個(gè)國(guó)家相繼投入了大量的人力、物力、財(cái)力用于掘進(jìn)機(jī)技術(shù)的開(kāi)發(fā)和研制，先后研制了近百種機(jī)型。有代表性的機(jī)型有英國(guó)的 LH1300、 LH1400；奧地利的 AM7 ATM10AHM105 和日本的 S200、 S2 S300、 S350。 （ 3） 向重型化方向發(fā)展。因此，為了保證掘進(jìn)機(jī)的正常行走，行走機(jī)構(gòu)必須具有足夠的牽引力。 16。 （ 6）噴霧降塵系統(tǒng) 為降低掘進(jìn)機(jī)在作業(yè)中產(chǎn)生的粉塵而裝備的設(shè)施，有噴霧降塵系統(tǒng)兩種形式?？紤]掘進(jìn)機(jī)工作時(shí)，截割頭不僅要具有一定的轉(zhuǎn)矩 和轉(zhuǎn)速以截割煤巖，而且要能上下左右擺動(dòng)，以掘出整個(gè)斷面，掘進(jìn)機(jī)工作機(jī)構(gòu)一般都采用單機(jī)驅(qū)動(dòng)。該種機(jī)構(gòu)比耙爪式簡(jiǎn)單、強(qiáng)度高、工作可靠，但裝大塊物料的能力較差。轉(zhuǎn)載機(jī)構(gòu)應(yīng)采用單機(jī)驅(qū)動(dòng)，可選用電 動(dòng)機(jī)或液壓馬達(dá)。由于其工作環(huán)境差，用電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)易受潮燒毀，最好選用液壓馬達(dá)驅(qū)動(dòng)。由于集塵器跟隨掘進(jìn)機(jī)移動(dòng)，風(fēng)機(jī)的噪音很大，應(yīng)安裝消音裝置。刮板輸送機(jī)采用低速大扭矩液壓馬達(dá)直接驅(qū)動(dòng)，刮板鏈條的張緊是通過(guò)在輸送機(jī)尾部的張緊油缸來(lái)實(shí)現(xiàn)的 。更換濾芯時(shí)，只需旋開(kāi)濾油器濾蓋 (清洗蓋 )即可更換濾芯或向油箱加油。掘進(jìn)機(jī)履帶行走機(jī)構(gòu)的轉(zhuǎn)彎 方式一般有 2 種：① 一側(cè)履帶驅(qū)動(dòng)，另一側(cè)履帶制動(dòng)；②兩側(cè)履帶同時(shí)驅(qū)動(dòng)，但方向相反。 平均接地比壓主要是根據(jù)底板巖石條件選取，對(duì)于遇水軟化的底板，取較小值，對(duì)于底板較硬，遇水不軟化的底板取較大值。 單側(cè)履帶行走機(jī)構(gòu)牽引力的計(jì)算確定 履帶行走機(jī)構(gòu)的最小牽引力應(yīng)滿(mǎn)足掘進(jìn)機(jī)在最大設(shè)計(jì)坡度上作業(yè)、爬坡和在水平路面上轉(zhuǎn)彎等工況的要求，最大牽引力應(yīng)小于在水平路面履帶的附著力。該減速器的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)： （ 1） 行星齒輪傳動(dòng)采用 3K型傳動(dòng)形式，而以前的傳動(dòng)系統(tǒng)采用三級(jí)圓柱齒輪和二級(jí)行星齒輪傳動(dòng)。查齒輪接觸疲勞強(qiáng)度極限圖，取 2lim 1000 N /m mH? ? ；查齒輪彎曲疲勞強(qiáng)度極限圖，取 2lim 500N /mmF? ? 。 行星齒輪減速器的設(shè)計(jì) 已知條件 根據(jù)設(shè)計(jì)要求，此行星齒輪傳動(dòng)結(jié)構(gòu)緊湊、體積較小、工作環(huán)境差、沖擊較大。有支重輪時(shí)取 0． 89～ 0． 92，無(wú)支重輪時(shí)取 0． 71～0． 74； 中國(guó)礦業(yè)大學(xué) 2020 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 20 頁(yè) 2? —— 驅(qū)動(dòng)裝置減速器的傳動(dòng)效率，％。履帶架見(jiàn)圖 31。各由 10 個(gè)高強(qiáng)螺栓與機(jī)架相聯(lián)。初始換油后，相隔 1500 小時(shí) 或者 6個(gè)月內(nèi)必須更換一次。 （ 6） 液壓系統(tǒng) 1） 本機(jī)除截割頭的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)外，其余各部分采用液壓傳動(dòng)。 （ 2）裝載部 裝載部結(jié)構(gòu)如圖 22，主要由鏟板及左右對(duì)稱(chēng)的驅(qū)動(dòng)裝置組成，通過(guò)低速大扭矩液壓馬達(dá)直接驅(qū)動(dòng)三爪轉(zhuǎn)盤(pán)向內(nèi)轉(zhuǎn)動(dòng)，從而達(dá)到裝載煤巖的目的。噴嘴在截割頭上按螺旋線布置，壓力水對(duì)著截齒噴射。將掘進(jìn)機(jī)用導(dǎo)軌吊在巷道頂板上，躲開(kāi)底板，達(dá)到?jīng)_擊破碎巖石的目的。輸送機(jī)構(gòu)采用獨(dú)立