【正文】 對硬巖切割能力、采用現(xiàn)代控制技術、實現(xiàn)遠程控制和遙控操作、研制掘錨機組，是巷道快速掘進的發(fā)展方向。這也就形成現(xiàn)今高壓水射流助切和切割的基本概念。奧地利阿爾卑尼公司的 AMCS 斷面輪廓與方向控制不用計算機。用連續(xù)采煤機開掘巷道的作業(yè)方式，其效率還不能滿足日產幾萬噸綜采工作面快速回采要求。有效的保證了主機的質量水平。 （三）是開發(fā)能滿足特殊地質條件要求的綜合機械化掘進設備。 (3)技術引進缺少創(chuàng)新我國引進技術生產的機型生產多年改進不大 ，尤 其是不能結合我國制造，使用水平進行改進，逐漸暴露出許多缺點。該機內外噴霧齊全，可有效抑制截割產生的粉塵和火花，能有效地滿足煤礦安全生產的要求；故障自診斷液晶顯示，手動與遙控兩種選擇，使該產品設計更具先進性 。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。由于頭體形狀的缺點， 這種機構目前使用很少。但由于傳動裝置和動力元件較多，故障點有所增加。這就要求導軌具有較高的強度。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。 器由液壓油驅動，可提供 70MPa 以上的壓力水，旋轉密封裝置裝在截割頭轉軸處，保證截割頭處的水壓和水量，噴嘴的直徑根據水壓和流 量選取。 將普通傳動改為行星傳動，可保證使重量降低，有可能利用普通傳動所不宜于采用或不能采用的設計 (因齒輪尺寸較大 )來提高承載能力。 （ 2）傳動比的分配 選取高低速兩級的齒輪材料相同，齒面硬度相同，則 lim 1 lim 2 1300HH M Pa???? 齒寬系數(shù)比 /1CI CIIKK? 3pI pIInn?? 2212VI H I NVII NK K ZK K Z???? ??? 2221/1WWZZ? 由以上參數(shù)得 A＝ 2， 3E AB? ,B=1 得 E＝ 2 查得 1 5i? ， 2 12 1 6 5 i i? ? ? 選擇材料 選擇太陽輪和行星輪的材料為 18CrNi4WA，滲碳淬火，齒面硬度為 58～62HRC 查表取試驗齒輪齒面接觸疲勞極限 太陽輪 limH? ＝ 100 MPa＝ 1300 N/ 2mm 行星輪 limH? ＝ 1300 MPa＝ 1300 N/ 2mm 查表取試驗齒輪根彎曲疲勞極 限 太陽輪 Flim? ＝ 400 N/ 2mm 行星輪 Flim? ＝ 400179。gba ，依據同心條件，各對相嚙合的齒輪的中心距相等。 gb? ? ? ? ? ?39。 當重合度 51.?? 時，則有 1 1 1 12 .3Hmza g g bf z z z z? ??? ? ? ?? ? ? ???? ? ? ?? ? ? ?? ? ? ??? （ 320） 式中 zf —— 嚙合摩擦系數(shù)，一般取 100060 .～.fz ? ； 如果齒面經過跑合，可取 ? ； 按照公式 （ 320）代入數(shù)據 得 Hm? = 軸承的損失系數(shù) Hn? 可忽略不計。 “ +”用于外嚙合，“ ”用于內嚙合 將數(shù)據代入公式（ 315） 得 ag = ?3 端面重合度 2a? ? ?2 c os / c osa a n tgm? ? ? ?? （ 317） 式中： ? —— 螺旋角，直齒圓柱齒輪 ? =0 ta —— 端面壓力角， ta =0176。 11 3173 48513apTT n? ? ? N178。 由式（ 32）得出內齒輪齒數(shù) ? ? ? ?2 1 3 .1 3 5 1 1 3 7 7 8 .9 9 8 7b a az p z i z? ? ? ? ? ? ? 對內齒輪齒數(shù)進行圓整取 79bz? （ 3）行星輪齒數(shù) gz 的確定 行星傳動裝置的特點為輸入軸與輸出軸是同軸線的，即各中心論的軸線與行星架的軸線是重合。 ???? ?? aa得 ?39。由于在各種類型的行星齒輪傳動中均有效地利用了功率分流性和輸入、輸出的同軸性以及合理地采用了內嚙合，才使得其具有了上述的許多獨特的優(yōu)點。這時，應考慮采用高壓水細射流輔助切割技術。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。使用支撐裝置可起到掩護頂板、臨時支護的作用。這樣傳動系統(tǒng)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。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。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。 具體要求 ，伸縮量 550mm； ； 3 .截割減速器按 200Kw 設計，截割頭轉速按 40r/min，截割頭線速度為3m/s，工況系數(shù)按 計算； 、輸出聯(lián)軸節(jié)采用花鍵聯(lián)接； 畢業(yè)設計工作量 ； ； 。如果我們在綜掘系統(tǒng)配套方面進一步開展一些有效的、合乎生產特點的研究工作，當會對 綜掘生產有所裨益。 我國懸臂式掘進機技術發(fā)展展望 (1)產品開發(fā)的適用性 我國地域遼闊，地質條件差異顯著，井型類別眾多，開采工藝不一。 (1)半煤巖巷道掘進機普遍推廣 隨著開采深度的加大及薄煤層開采的需要，切割煤巖的硬度及半煤巖巷道的掘進量增長，已研制的 EBJ132, EBH132, EBJ160等幾種掘進機能夠勝任半煤巖巷道掘進。要求采區(qū)巷道快速掘進，保持后退開采正常接續(xù)，目前懸臂式掘進機效率不能滿足快速掘進要求，必需研制一種新型高效快速掘進設備。避免超挖，減少充填量。達到提高破巖能力之目的。 致 謝 ................................................... 68 1. 掘進機的概述 懸臂式掘進機簡介 懸臂式掘進機是煤礦井下巷道綜掘法的主要設備，它集開挖、裝碴和自動行走于一體，操縱方便，對復雜地質適應性強，便于支護，用于煤和半煤巖層的 掘進因此在采礦工程中得到了越來越廣泛的應用。我所設計的掘進機截割部是縱軸式帶伸縮的形式。 一、提高對硬巖切割能力 從國內外懸臂式掘進機產品發(fā)展過程可以看出，早期產品是適 應切割煤和軟巖的輕型設備。但是，采用高壓水射流技術，待別是水壓在 100 MPa 以上，其元件和系統(tǒng)研制難度極大， 能量消耗大、結構復雜、費用十分昂貴。采用光電傳感器和邏輯電路，利用三維比例顯示器，顯示切割頭在巷道中位置，相應同步跟蹤動作，當切割頭截齒接觸巷道斷面邊緣時，即發(fā)出聲響信號，然后由人工操作控制，這是一種比較簡單實用，沒有反饋功能的非閉環(huán)控制系統(tǒng)。原因就是不連續(xù)的間斷作業(yè)影響巷道掘進速度。此外，今年來廣泛的采用了可靠性技術，其突出表現(xiàn)為簡化機械結構、采用將額設計。 (2)產品使用的可靠性 煤礦生產對機械設備的可靠性要求很高。 懸臂式掘進機一般由截割部、鏟板部、第一運輸機、本體部、行走部、后支承、液壓系統(tǒng)、水系統(tǒng)、潤滑系統(tǒng)、電氣系統(tǒng)，護板部共 11部分構成。 主要特點 采用縱軸截割方式，便于打柱窩、修巷，截割功率大、適應能力強、掘進效率高； 采用直徑適中的截割頭，單刀力大，截齒布置合理，破巖過斷層能力強，截割振動小，工作穩(wěn)定性好； 具有內外噴霧功能，有效抑制粉塵； 采用俯角鏟板，有利于裝載和截割頭下切；兩種寬度的鏟板方便 選擇；星輪馬達直接驅動替代機械傳動，減少故障的發(fā)生； 采用雙邊鏈輸送機，有利于大塊煤的輸送，傳動平穩(wěn)可靠； 液壓傳動系統(tǒng)采用變量泵系統(tǒng)、液控先導操作，工作穩(wěn)定，關鍵部件和密封均采用高質量進口產品，保證整機性能可靠。由于截深較小，截割與裝載情況較好。 (3)耙爪式。 目前，這兩種輸送機構均有采用，設計時應酌情確定。這種行走機構主要用于沖擊式掘進機。但噴嘴容易堵塞和損壞，供水管路復雜，活動聯(lián)接處密封較困難。 在掘進機的截割頭上，噴嘴安裝位置有 3 種： ① 裝設在截齒前方。 我所設計的 EBZ160 型掘進機截割部分的減速裝置上采用的是行星減速系統(tǒng)。 MPa＝ 280 N/ 2mm （載荷對稱） 齒形為漸開線直齒，最終加工為磨齒，精度為 6 級 選擇內齒圈材料為 38CrMoAL，調質處理，硬度為 262302HBC 查表取試驗齒輪的接觸疲勞極限 2H lim 7 5 0 /N mm? ? 查表試取試驗齒輪的彎曲疲勞極限 2H lim 2 8 0 /N mm? ? 齒形的終加工為插齒，精度為 7 級 轉距計算 高速級輸出轉矩 （ N178。 即： 39。0 .5 c o s / c o s 1 0 .3 5t b g g by Z Z ??? ? ? ? ? 實際中心距 0 290 5 10 294ty m m m??? ? ? ? ? ? 把數(shù)據代入式（ 39）得 22gb? ? ?2 變位系數(shù)和 x? 根據中心距的實際情況 ? ? 2 ta ngbbg in v in vx z z ???? ??? = ?3 分配變位系數(shù) 由 ag變位系數(shù)分配可知 ? 根據經驗選取 0. 17 0. 41b g ax x x? ? ? ?＝ 中心距變動系數(shù) y= 齒輪幾何尺寸的計算 分度圓直徑 d mz? （ 310） 齒頂圓直徑 ? ?*2aad d m h x y? ? ? ? （ 311） 齒根圓直徑 ? ?**2fad d m h c x?? （ 312） 基圓直徑 cosbdd?? （ 313） 式中“ +”用于外嚙合，“ ”用于內嚙合 齒高系數(shù)： 太陽輪、行星輪齒高系數(shù) —— * 1ah? 內齒輪齒高系數(shù) —— * ? 頂隙系數(shù) 內齒輪頂隙系數(shù) —— * ? 將數(shù)據代入公式（ 310） 、 (311)、（ 312）、（ 313） (1)中心輪的幾何尺寸 分度圓直徑 10 37 370d ? ? ? mm 齒頂圓直徑 ? ?3 7 0 2 1 0 1 0 .2 4 0 .0 1 3 9 4 .6ad ? ? ? ? ? ? ? mm 齒根圓直徑 ? ?37 0 2 10 1 0. 4 0. 24 34 6. 8fd ? ? ? ? ? ? ? mm 基圓直徑 37 0 c os 20 34 7. 69bd ?? mm (2)行星輪的幾何尺寸 分度圓直徑 10 21 210d ? ? ? mm 齒頂圓直徑 ? ?2 1 0 2 1 0 1 0 .1 7 0 .0 1 2 3 3 .2ad ? ? ? ? ? ? ? mm 齒根圓直徑 ? ?21 0 2 10 1 0. 4 0. 17 18 5. 4fd ? ? ? ? ? ? ?mm 基圓直徑 21 0 c os 20 19 35 5bd ?? mm (3)內齒輪的幾何尺寸 分度圓直徑 10 79 790d ? ? ? mm 齒頂圓直徑 ? ?7 9 0 2 1 0 0 .8 0 .5 8 0 .0 1 7 8 5 .4ad ? ? ? ? ? ? ? mm 齒根圓直徑 ? ?7 9 0 2 1 0 0 .8 0 .2 5 0 .5 8 7 5 7 .4fd ? ? ? ? ? ? ? mm 基圓直徑 79 0 c os 20 74 57bd ?? mm 行星齒輪嚙合要素的計算 (1)ag傳動端面重合度 1a? 的計算 ?1 頂圓齒形曲率半徑 a? 2222aba dd? ? ? ? ???? ? ? ?? ? ? ? （ 314） 將數(shù)據代入公式（ 314）得 中心輪 221 amm? ? ? ? ???? ? ? ?? ? ? ?? 行星輪 222 23 3. 2 19 7. 33 5522amm? ? ? ? ???? ? ? ?? ? ? ?? ?2 端面嚙合長度 ag ? ?39。 將數(shù)據代入公式（ 318） 得 8 98%baH? ?? 行星齒輪強度的計算 行星齒輪傳動的轉矩主要由中心輪和行星輪的嚙合傳動，齒輪的實效主要發(fā)生在中心輪和行星輪上。t? = ag? =22176。因此，我們在這里先按照齒輪副 g—a 進行模數(shù)的初算。一般應選取 p =3~8。39。 圖 2 EBZ160 掘進機截割部的設計 行星傳動概述 行星齒輪傳動與普通定軸齒輪傳動 相比較，具有結構緊湊、質量小、體積小