【文章內(nèi)容簡介】 16MPa 行走回路 16MPa 裝載回路 14MPa 輸送機回路 14MPa 轉(zhuǎn)載機回路 14MPa 錨桿鉆機回路 ≤ 10MPa 系統(tǒng)總流量 450L/min 泵站電動機： 型 號 YB250M— 4 功 率 55kW 轉(zhuǎn) 速 1470r/min 泵站三聯(lián)齒輪泵流量 63/50/40ml/r 泵站雙聯(lián)齒輪泵流量 63/40ml/r 錨桿泵站電動機： 型 號 YB160L— 4 功 率 15kW 轉(zhuǎn) 速 1470r/min 錨桿泵站雙聯(lián)齒輪泵流量 32/32ml/r 油箱： 有效容積 610L 冷卻方式 板翅式水冷卻器 油缸數(shù)量： 8 個 七、噴霧冷卻系統(tǒng) 滅塵形式 內(nèi)噴霧、外噴霧 供水壓力 3MPa 外噴霧壓力 流 量 63L/min 冷卻部件 切割電動機、油箱 八、電器系統(tǒng) 供電電壓 660/1140V 總 功 率 190kW 隔爆形式 隔爆兼本質(zhì)安全型 控 制 箱 本質(zhì)安全型 中國礦業(yè)大學(xué) 2020 屆本科生畢業(yè)設(shè)計 第 7 頁 2 總體結(jié)構(gòu)設(shè)計 掘進(jìn)機的總體結(jié)構(gòu) 掘進(jìn)機是具有截割、裝載、轉(zhuǎn)載煤巖，并能自己行走，具有噴霧降塵等功能，以機械方式破落煤巖的掘進(jìn)設(shè)備，有的還具有支護(hù)功能。本次設(shè)計采用部分?jǐn)嗝婢蜻M(jìn)機，一般適用于單軸抗壓強度小于 60MPa 的煤、煤 — 巖、軟巖水平巷道，但大功率掘進(jìn)機也可用于單軸抗壓強度達(dá) 200MPa 的硬巖巷道，一次僅能截割斷面一部分，需要工作機構(gòu)多次擺動，逐次截割才能掘出所需斷面，斷面形狀可以是矩形、梯形、拱形等多種形狀，其中懸臂式掘進(jìn)機在煤礦使用普遍。 懸臂式掘進(jìn)機由截割機構(gòu)、裝運機構(gòu)、行走機構(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）截割機構(gòu) 由截割頭、懸臂和回轉(zhuǎn)座組成的破煤（巖）機構(gòu)。電動機通過減速器驅(qū)動截割頭旋轉(zhuǎn)，利用裝在截割頭上的截齒破碎煤巖。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。升降和回轉(zhuǎn)液壓缸使懸臂在垂直和水平方向擺動，以截割不同部位的煤巖，掘出 所需形狀和尺寸的斷面。 （ 2）裝運機構(gòu) 由裝載機構(gòu)和中間輸送機兩部分組成。電動機經(jīng)減速后驅(qū)動刮板鏈和扒爪或星輪，將截割破碎下來的煤巖集中裝載、轉(zhuǎn)運到掘進(jìn)機后面的轉(zhuǎn)載機或其他運輸設(shè)備中，運出工作面。 （ 3）行走機構(gòu) 驅(qū)動掘進(jìn)機前進(jìn)、后退和轉(zhuǎn)彎并能在掘進(jìn)作業(yè)時使機器向前推進(jìn)。 （ 4）液壓系統(tǒng) 由液壓泵、液壓馬達(dá)、液壓缸、控制閥及輔助液壓元件等組成，用以提供壓力油，控制懸臂上下移動，驅(qū)動裝運機構(gòu)中間輸送機、集料裝置及行走機構(gòu)的驅(qū)動輪，并進(jìn)行液壓保護(hù)。 （ 5）電氣系統(tǒng) 向掘進(jìn)機提供動力，驅(qū)動掘進(jìn)機上的所有，同時也對照明、故障顯示、瓦斯報警等。 （ 6）噴霧降塵系統(tǒng) 為降低掘進(jìn)機在作業(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。噴霧降塵系統(tǒng)由內(nèi)、外噴霧裝置組成，用以向工作面噴射水霧，達(dá)到降塵的目的。 掘進(jìn)機各部分的選型 工作機構(gòu) 部分?jǐn)嗝婢蜻M(jìn)機的工作機構(gòu)有截鏈?zhǔn)健A盤銑削式和懸臂截割式等。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 第 8 頁 進(jìn)機機體靈活、體積較小，可截出各種形狀和斷面的巷道，并能實現(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)機工作 機構(gòu)的一種基本型式。 工作機構(gòu) 的布置方式，分為縱軸和橫軸式兩種。 縱軸式截割頭傳動方便、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。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。缺點是由于縱軸式截割頭在橫向擺動截割時的反作用力不通過機器中心，與懸臂形成的力矩使掘進(jìn)機產(chǎn)生較大的振動，故穩(wěn)定性較差。因此，在煤巷掘進(jìn)時，需加大機身重量或裝設(shè)輔助支撐裝置。 橫軸式截割頭分滾筒形、圓盤形、拋物線形和半球形幾種。這種掘進(jìn)機截齒的截割方向比較合理，破落煤巖較省力，排屑較方便。由于截深較小，截割與裝載情況較好?？v向截割時，穩(wěn)定性較好。缺點是傳動裝置較復(fù)雜，在切入工作面時需左右擺動，不如縱軸式工作機構(gòu)使用方便；因為截割頭較長對掘進(jìn)斷面形狀有限制，難以獲得較平整的側(cè)壁。這種掘進(jìn)機多使用拋物線或半球形截割頭。由于工作機構(gòu)的載荷變化范圍大、驅(qū)動功率大、過堅硬巖石時短期過載運轉(zhuǎn)、有沖擊載荷、振動較大，要求其傳動裝置體積小，最好能調(diào)速?？紤]掘進(jìn)機工作時，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，以掘出整個斷面，掘進(jìn)機工作機構(gòu)一般都采用單機驅(qū)動。雖然液壓傳動具有體積小、調(diào)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，一般選擇過載能力較大的電動機驅(qū)動 。 裝載機構(gòu) 部分?jǐn)嗝婢蜻M(jìn)機的裝載機構(gòu)有 4 種： (1)單雙環(huán)形刮板鏈?zhǔn)?。單環(huán)形是利用一組環(huán)形刮板鏈直接將煤巖裝到機體后面的轉(zhuǎn)載機上。雙環(huán)形是由兩排并列、轉(zhuǎn)向相反的刮板鏈組成。若刮板鏈能左右張開或收攏，就能調(diào)節(jié)裝載寬度，但結(jié)構(gòu)復(fù)雜。環(huán)形刮板鏈?zhǔn)窖b載機構(gòu)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。同時，由于刮板鏈易磨損，功率消耗大，使用效果較差。 (2)螺旋式。是橫軸式掘進(jìn)機上使用的一種裝載機構(gòu)，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(gòu)。由于頭體形狀的缺點，這種機構(gòu)目前使用很少。 (3)耙爪式。是利用一對交替動作 的耙爪來不斷地耙取物料并裝入轉(zhuǎn)載運輸機構(gòu)。這種方式結(jié)構(gòu)簡單、工作可靠、外形尺寸小、裝載效果好，目前應(yīng)用很普遍。但這種裝載機構(gòu)寬度受限制，為擴大裝載寬度，可使鏟板連同整個耙爪機構(gòu)一起水平擺動，或設(shè)計成雙耙爪機構(gòu)，以擴大裝載范圍。 (4)星輪式。該種機構(gòu)比耙爪式簡單、強度高、工作可靠，但裝大塊物料的能力較差。通常，應(yīng)選擇耙爪式裝載機構(gòu)，但考慮裝載寬度問題，可選擇雙耙爪機構(gòu)，也可設(shè)計成耙爪與星輪可互換的裝載機構(gòu)。裝載機構(gòu)可以采用電動機驅(qū)動，也可用液壓馬達(dá)驅(qū)動。但考慮工作環(huán)境潮濕、有泥水，選用液壓馬達(dá)驅(qū)動為好 。 中國礦業(yè)大學(xué) 2020 屆本科生畢業(yè)設(shè)計 第 9 頁 運輸機構(gòu) 部分?jǐn)嗝婢蜻M(jìn)機多采用刮板鏈?zhǔn)捷斔蜋C構(gòu)。輸送機構(gòu)可采用聯(lián)合驅(qū)動方式，即將電動機或液壓馬達(dá)和減速器布置在刮板輸送機靠近機身一側(cè)，在驅(qū)動裝載機構(gòu)同時，間接地以輸送機構(gòu)機尾為主動軸帶動刮板輸送機構(gòu)工作。這樣傳動系統(tǒng)中元件少、機構(gòu)比較簡單，但裝載與輸送機構(gòu)二者運動相牽連，相互影響大。由于該位置空間較小布置較困難。輸送機構(gòu)采用獨立的驅(qū)動方式，即將電動機或液壓馬達(dá)布置在遠(yuǎn)離機器的一端，通過減速裝置驅(qū)動輸送機構(gòu)。這種驅(qū)動方式的傳動系統(tǒng)布置簡單，和裝載機構(gòu)的運動互不影響。但由于傳動裝置和動力元件較多，故障 點有所增加。目前，這兩種輸送機構(gòu)均有采用，設(shè)計時應(yīng)酌情確定。一般常采用與裝載機構(gòu)相同的驅(qū)動方式。 轉(zhuǎn)載機構(gòu) 目前，多采用膠帶輸送機。膠帶轉(zhuǎn)載機構(gòu)傳動方式有 3種： （ 1） 用液壓馬達(dá)直接或通過減速器驅(qū)動機尾主動卷筒； （ 2） 由電動卷筒驅(qū)動主動卷筒； （ 3） 利用電動機通過減速器驅(qū)動主動卷筒。為使卸載端作上下、左右擺動，一般將轉(zhuǎn)載機構(gòu)機尾安裝在掘進(jìn)機尾部的回轉(zhuǎn)臺托架上，可用人力或液壓缸使其繞回轉(zhuǎn)臺中心擺動，達(dá)到擺角要求；同時，通過升降液壓缸使其繞機尾鉸接中心作升降動作，以達(dá)到卸載的調(diào)高范圍。轉(zhuǎn)載機構(gòu)應(yīng)采用單機驅(qū)動，可選用電 動機或液壓馬達(dá)。 行走機構(gòu) 掘進(jìn)機的行走機構(gòu)有邁步式、導(dǎo)軌式和履帶式幾種。 (1)邁步式。該種行走機構(gòu)是利用液壓邁步裝置來工作的。采用框架結(jié)構(gòu)，使人員能自由進(jìn)出工作面，并可越過裝載機構(gòu)到達(dá)機器的后面。使用支撐裝置可起到掩護(hù)頂板、臨時支護(hù)的作用。但由于向前推進(jìn)時，支架反復(fù)交替地作用于頂板，掘進(jìn)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(gòu)主要用于巖巷掘進(jìn)機，在煤巷、半煤巖巷中也有應(yīng)用。 (2)導(dǎo)軌式。將掘進(jìn)機用導(dǎo)軌吊在巷道頂板上，躲開底板，達(dá)到?jīng)_擊破碎巖石的目的。這就要求導(dǎo)軌具有較高的強度 。這種行走機構(gòu)主要用于沖擊式掘進(jìn)機。 (3)履帶式。適用于底板不平或松軟的條件，不需修路鋪軌。具有牽引能力大，機動性能好、工作可靠、調(diào)動靈活和對底板適應(yīng)性好等優(yōu)點。但其結(jié)構(gòu)復(fù)雜、零部件磨損較嚴(yán)重。目前，部分?jǐn)嗝婢蜻M(jìn)機通常采用履帶式行走機構(gòu)。由于其工作環(huán)境差，用電動機驅(qū)動易受潮燒毀，最好選用液壓馬達(dá)驅(qū)動。 除塵裝置 掘進(jìn)機的除塵方式有噴霧式和抽出式兩種。 中國礦業(yè)大學(xué) 2020 屆本科生畢業(yè)設(shè)計 第 10 頁 噴霧式。用噴嘴把具有一定壓力的水高度擴散、霧化，使粉塵附在霧狀水珠表面沉降下來，達(dá)到滅塵效果。這種除塵方式有以下兩種：①外噴霧降塵。是在工作機構(gòu)的 懸臂上裝設(shè)噴嘴，向截割頭噴射壓力水，將截割頭包圍。這種方式結(jié)構(gòu)簡單、工作可靠、使用壽命長。由于噴嘴距粉塵源較遠(yuǎn)，粉塵容易擴散，除塵效果較差；②內(nèi)噴霧降塵。噴嘴在截割頭上按螺旋線布置，壓力水對著截齒噴射。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。但噴嘴容易堵塞和損壞，供水管路復(fù)雜，活動聯(lián)接處密封較困難。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、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。 抽出式。常用的吸塵裝置是集塵器。設(shè)計掘進(jìn)機時，應(yīng)根 據(jù)掘進(jìn)機的技術(shù)條件來選集塵器。為提高除塵效果，可采用兩級凈化除塵。由于集塵器跟隨掘進(jìn)機移動，風(fēng)機的噪音很大，應(yīng)安裝消音裝置。抽出式除塵裝置滅塵效果好，但因設(shè)備增多，使工作面空間減小。近年來，除塵設(shè)備有向抽出式和噴霧式聯(lián)合并用方向發(fā)展的趨勢。 掘進(jìn)機各部分基本結(jié)構(gòu)設(shè)計 （ 1）截割部 截割部主要由截割電機、叉形架、二級行星減速器、懸臂段、截割頭組成。如圖 21 圖 21 截割部 截割部為二級行星齒輪傳動。由 120kW 的水冷電動機輸入動力，經(jīng)齒輪聯(lián)軸節(jié)傳至二級行星減速器，經(jīng)懸臂段，將動力傳給截割頭，從而達(dá)到破碎煤巖的目的。整個截割部通 中國礦業(yè)大學(xué) 2020 屆本科生畢業(yè)設(shè)計 第 11 頁 過一個叉形框架、兩個銷軸鉸接于回轉(zhuǎn)臺上。借助安裝于截割部和回轉(zhuǎn)臺之間的兩個升降油缸，以及安裝于回轉(zhuǎn)臺與機架之間的兩個回轉(zhuǎn)油缸，來實現(xiàn)整個截割部的升、降和回轉(zhuǎn)運動，由此截割出任意形狀的斷面。 （ 2）裝載部 裝載部結(jié)構(gòu)如圖 22，主要由鏟板及左右對稱的驅(qū)動裝置組成，通過低速大扭矩液壓馬達(dá)直接驅(qū)動三爪轉(zhuǎn)盤向內(nèi)轉(zhuǎn)動，從而達(dá)到裝載煤巖的目的。裝載部安裝于機器的前端。通過一對銷軸和鏟板左右升降油缸鉸接于 主機架上，在鏟板油缸的作用下，鏟板繞銷軸上、下擺動。當(dāng)機器截割煤巖時，應(yīng)使鏟板前端緊貼底板，以增加機器的截割穩(wěn)定性。 圖 22 裝載部 (3)刮板輸送機 刮板