【文章內(nèi)容簡介】 擬出掘進(jìn)機(jī)各部分之間搭配關(guān)系表，從而得出可行性方案 ： 表 91 Table 91 1 2 3 4 A工作機(jī)構(gòu) 縱軸式 橫軸式 B行走機(jī)構(gòu) 履帶式 邁步式 輪胎式 導(dǎo)軌式 C裝載機(jī)構(gòu) 圓盤星輪式 耙爪式 環(huán)形刮板 螺旋式 序 號 原 理 基 本 單 元 遼寧工程技術(shù)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文） 17 D轉(zhuǎn)運(yùn)機(jī)構(gòu) 膠帶式 可行方案： 方案一： A1— B1— C2— D1 方案二： A1— B3— C2— D1。 方案三： A1— B1— C1— D1。 繪制評價計算表，進(jìn)行技術(shù)經(jīng)濟(jì)評價 表 92 為這三個設(shè)計方案的評價表。按技術(shù)觀點(diǎn)并且依據(jù)評價標(biāo)準(zhǔn)對方案進(jìn)行分析對比，給出評價分?jǐn)?shù) jiW ，按 04 級確定分?jǐn)?shù)，亦填入表中。 經(jīng)過簡單計算，求出各方案的成本、無權(quán)重總價 GWj、有權(quán)重總價 GWjg． gi、總技術(shù)價 Wtj、總經(jīng)濟(jì)價 Wwj以及總價 Wtj。計算結(jié)果都要填入表格 92中 繪制價值強(qiáng)度圖和價值斷面圖 根據(jù)計算結(jié)果，繪制出價值強(qiáng)度圖（圖 35）。 把有權(quán)重總價較高并且在價值圖中位于右上角的兩個方案（方案 1 和方案 2），作為較好的方案，再借助于價值斷面圖（圖 36）進(jìn)行比較。比較的結(jié)果表明，方案 1 是最有前途的，而方案 3列為備用方案。 表 92 掘進(jìn)機(jī)經(jīng)濟(jì)技術(shù)評價簡表 Table 92 roadheader economical technical appraisal simple list 評價標(biāo)準(zhǔn) 重要性系數(shù) 方案 1 方案 2 方案 3 1iW 1giW 2iW 2giW 3iW 3giW 工 作可靠 4 3 3 工作效率 4 3 2 制造容易 4 3 2 維修方便 3 2 2 成本較低 4 4 2 求和 1 1GW =19 1gGW = 2GW =15 2gGW = 3GW =11 3gGW = 邱銳敏：小斷面煤巷 掘進(jìn)機(jī)總體方案設(shè)計及行 走機(jī)構(gòu)設(shè)計 18 總技術(shù)價 1tW = 2tW = 3tW = 制造成本（萬元） 1H =120 2H =250 3H =100 總經(jīng)濟(jì)價 1wW = 2wW = 3wW = 圖 91 價值強(qiáng)度圖 Diagram 91 value intensity diagram 圖 92 價值斷面圖 Diagram 92 value sectional drawing 3 總體布置 總體布置的內(nèi)容 遼寧工程技術(shù)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文） 19 總體布置的內(nèi)容包括以下幾個方面： 1) 確定各部件在整機(jī)上的位置，并對外形尺寸提出要求； 2) 確定各部件、部件與整機(jī)之間的連接方式； 3) 估算整機(jī)重量及重心位置，并對各部件的重量提出要求； 4) 布置各操縱機(jī)構(gòu)、司機(jī)座位等； 5) 審核各運(yùn)動件的運(yùn)動空間，排出可能發(fā)生的運(yùn)動干涉。 總體布置的原則 總體布置時，要考慮以下幾條原則： 1) 保證整機(jī)的原則性； 2) 結(jié)構(gòu)緊湊， 并有較高的傳動效率； 3) 便于操作和維修，工作安全可靠； 4) 外形平整美觀。 具體要求 在掘進(jìn)機(jī)總體布置時，需注意以下問題： 1) 工作機(jī)構(gòu)減速器的進(jìn)、出軸盡量同軸線； 2） 懸臂和鏟板的尺寸關(guān)系相適應(yīng)，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重心的位置可以重合，也可以不重合。從增加機(jī)器的穩(wěn)定情況 看，擺動中心的高度應(yīng)盡量降低。在保證懸臂擺動不與其他機(jī)構(gòu)干涉的條件下，擺動中心的位置應(yīng)盡量靠后，但必須保證中心在機(jī)器的縱向?qū)ΨQ平面內(nèi)； 總體設(shè)計時，其重心的位置僅需估算縱向坐標(biāo) x 值 。 4） 當(dāng)各主要部件設(shè)計出來之后，應(yīng)進(jìn)行校核，不滿足要求時需進(jìn)行調(diào)整，使重心位于履帶重心稍偏前且小于 L／ 6 范圍內(nèi)（ L 為履帶接地長度）。此外，還要求重心位置在截割機(jī)構(gòu)回轉(zhuǎn)臺中心線之后，而且重心高度越低越好，以提高機(jī)器 作業(yè) 時的穩(wěn)定性； 5） 總體布置應(yīng)考慮左右兩側(cè)重量對稱并照顧工作習(xí)慣及方便操作。司機(jī)座一般設(shè)在機(jī)身左側(cè)、且違約機(jī)身后部，座椅高度應(yīng)保證司機(jī)的實(shí)現(xiàn)，使其能夠保證司機(jī)的實(shí)現(xiàn)，使其能夠很好的操縱及其，截割出規(guī)則的巷道； 6）操縱臺的位置要適當(dāng)，應(yīng)保證司機(jī)操縱方便、省力。儀表顯示裝置的位置要便于司機(jī)觀察，又不分散 司機(jī)正常操作的注意力。 傳動型式及動力原件的選擇 邱銳敏：小斷面煤巷 掘進(jìn)機(jī)總體方案設(shè)計及行 走機(jī)構(gòu)設(shè)計 20 傳動型式及元件選擇應(yīng)遵循的原則 1）技術(shù)先進(jìn)性：能夠改善機(jī)器性能，提高生產(chǎn)率； 2）經(jīng)濟(jì)合理性：傳動系統(tǒng)精良簡單、元件少，易加工，價格低，維修容易，使用壽命長； 3）工作可靠性：傳動系統(tǒng)的可靠性表現(xiàn)為元件的使用壽命，因此也是對元件質(zhì)量的要求； 4）適應(yīng)性：元件應(yīng)適應(yīng)傳動系統(tǒng)的載荷、工況及環(huán)境等條件的要求。 各機(jī)構(gòu)對傳動系統(tǒng)的要求及傳動型式的選擇 掘進(jìn)機(jī)的截割、裝載、運(yùn)輸、行走等機(jī)構(gòu)一般均為分別傳動，各部件受力狀態(tài)及工作條件不同 ，因而對傳動型式有不同的要求。 1） 工作機(jī)構(gòu) 工作機(jī)構(gòu) 要求有較大的短時過載能力，而油馬達(dá)對沖擊負(fù)荷狠敏感，過負(fù)荷能力低，影響截割頭正常連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)。 所以，掘進(jìn)機(jī)的工作機(jī)構(gòu)宜采用電動機(jī)為動力的機(jī)械傳動型式。應(yīng)采用體積小、功率大、過負(fù)荷能力強(qiáng)的專用電動機(jī)，并配備可靠的電氣保護(hù)裝置。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。截割頭調(diào)速方式一般采用配換掛輪的方式，變速機(jī)構(gòu)力求簡單。 2） 耙裝 輸送 機(jī)構(gòu) 耙裝機(jī)構(gòu) 傳動裝置的特點(diǎn)是：減速器需裝在尺寸有限的鏟板下部，因而設(shè)計空間較小，工作條 件惡劣，減速器經(jīng)常浸泡在煤巖泥水中，卡料時容易過載。 耙裝、輸送機(jī)構(gòu)若采用機(jī)械傳動，由于電動機(jī)尺寸較大，不便在輸送機(jī)尾安裝，一般是在鏟板上部兩側(cè)安裝兩臺電動機(jī)，作為耙裝、輸送機(jī)構(gòu)的共同動力，這樣勢必使減速箱尺寸增大，在鏟板下布置較緊張。此外，考慮耙爪及鏈板卡鏈過載工況，為保護(hù)電動機(jī)不至于燒毀，一般需要在減速器內(nèi)設(shè)安全摩擦片離合器。 耙裝輸送機(jī)構(gòu)若采用齒輪油馬達(dá)傳動，由于尺寸小、重量輕，可使二者分別傳動，從而簡化傳動裝置，便于在鏟板下布置，便于設(shè)計密封效果好的 機(jī)械密封或?qū)p速器與鏟板分離，同時可實(shí)現(xiàn)過載自動保 護(hù)。 3） 履帶行走機(jī)構(gòu) 履帶行走機(jī)構(gòu) 的驅(qū)動方式有電動機(jī)驅(qū)動和油馬達(dá)驅(qū)動兩種方式。分別通過機(jī)械減速裝置或直接由油馬達(dá)帶動履帶的主動鏈輪運(yùn)轉(zhuǎn)。 遼寧工程技術(shù)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文） 21 機(jī)械傳動的履帶行走機(jī)構(gòu)，一般是將電動機(jī)裝于兩條履帶減速器后部，制動裝置采用機(jī)械液壓制動方式。這種傳動方式傳動可靠性高，電動機(jī)價格低，維修容易，但不能調(diào)速，減速箱體積較大（如 EL— 90 型，采用 4 級電機(jī)，總傳動比 i=1147）；巷道淋水大時，電動機(jī)易受潮而燒毀。 履帶行走機(jī)構(gòu)采用液壓傳動型式，系統(tǒng)簡單性能較好、技術(shù)先進(jìn)。液壓傳動的行走機(jī)構(gòu)中，在液壓馬達(dá)型式選擇及調(diào)速方式設(shè)計方面 ，有著不同的方案。 采用低速大扭矩馬達(dá)驅(qū)動（如 ELMA 型掘進(jìn)機(jī)為變量軸向柱塞馬達(dá)），其特點(diǎn)是傳動系統(tǒng)簡單，尺寸小，重量輕，能夠?qū)崿F(xiàn)無級調(diào)速及過載自動保護(hù)。但液壓馬達(dá)傳動復(fù)雜。制造費(fèi)用高，維護(hù)較難。 采用齒輪油馬達(dá)（如 MRH— S50— 13），容積效率高，耐沖擊性能好，維修容易，造價較低，一臺 10KW 左右齒輪油馬達(dá)的價格只有同功率徑向柱塞油馬達(dá)的 1／ 10，尺寸小、重量輕。一臺 10KW 左右齒輪油馬達(dá)的重量，僅為同功率低速大扭矩油馬達(dá)的 1／ 18，為電動機(jī)重量的 1／ 13。采用齒輪油馬達(dá)后，減速器尺寸雖然較低速大扭矩油 馬達(dá)的大，但較電動勢的小（ MRH— S50— 13 型的減速器傳動比 i=328）。因此可方便的將馬達(dá)、減速器、液壓制動閥、緊鏈裝置等安裝于履帶架中間。這種方式在技術(shù)性能上優(yōu)于機(jī)械傳動，在經(jīng)濟(jì)指標(biāo)上優(yōu)于低速大扭矩油馬達(dá)傳動。因此具有獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn)。 行走機(jī)構(gòu)的調(diào)速方式由兩種，一種是采用變量泵，如 EV— 100 型機(jī)。另一種是采用分流或并流的調(diào)速方案（如 MRH— S50— 13 型機(jī)），即在機(jī)器快速調(diào)動時，停止向裝載馬達(dá)供油，僅向行走馬達(dá)供油，使掘進(jìn)機(jī)具有兩種行走速度。 4 總體參數(shù)的確定 掘進(jìn)機(jī)的總體參數(shù)，是指主要性能參數(shù)。它表 示了掘進(jìn)機(jī)特性的指標(biāo)。掘進(jìn)機(jī)的總體參數(shù)有：機(jī)重、外形尺寸、可掘斷面、生產(chǎn)率、截深、擺動速度、截割力等。 機(jī)器外形尺寸 及機(jī)重 由于掘進(jìn)機(jī)在井下作業(yè)，受巷道斷面和空間的約束，其大小對機(jī)器的使用范圍有直接的影響，因此，掘進(jìn)機(jī)的外形尺寸有嚴(yán)格的限制。 機(jī)器的高度越低越好，但由于離地最小間隙和龍門高度的要求，機(jī)器不可能太低，一般小斷面掘進(jìn)機(jī)應(yīng)在 ，大斷面掘進(jìn)機(jī)應(yīng)低于 2m。 所以結(jié)合實(shí)際設(shè)計要求來看，該機(jī)器的高度決定選擇在 。 考慮掘進(jìn)機(jī) 應(yīng)有通過彎道的能力，所以機(jī)器的固定部分的長度應(yīng)控制在 7m左右 。 邱銳敏：小斷面煤巷 掘進(jìn)機(jī)總體方案設(shè)計及行 走機(jī)構(gòu)設(shè)計 22 機(jī)器的寬度要與巷道寬度相適應(yīng)，機(jī)器兩側(cè)距巷道兩壁應(yīng)保持適應(yīng)的距離，以便于人員的通過和材料的搬運(yùn)。 一般 掘進(jìn)機(jī)外形尺寸（長179。寬179。高），一般為 6179。 179。 179。 179。 2m（不含轉(zhuǎn)載機(jī)長度）。 所以根據(jù)設(shè)計要求以及實(shí)際操作環(huán)境，本設(shè)計方案將大概確定外形尺寸（長 x 寬 x 高）為 6179。 179。 。 機(jī)器重量則根據(jù)掘進(jìn)機(jī)選型（表 11），初步選擇第二型，機(jī)器重量為 30 噸。 機(jī)器可掘斷面 機(jī)器的規(guī)格和重量主要取決于巷道斷面的大小。設(shè)計掘進(jìn)機(jī)時，應(yīng)把滿足巷道斷面的要求作為一個 主要依據(jù)，要滿足下列 關(guān)系： Smin≤ S≤ Smax （ 41） 式中 Smin— 機(jī)器可掘最小斷面； Smax— 機(jī)器可掘最大斷面； S 巷道斷面。 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。 機(jī)器可掘最大斷面是指掘進(jìn)機(jī)定點(diǎn)截割（機(jī)器在巷道中間不動）時，能夠截割出的最大巷道斷面。 懸臂式掘進(jìn)機(jī)掘進(jìn)斷面的大小，決定于懸臂的長度和回轉(zhuǎn)角度，其截割頭頂端的運(yùn)動軌跡為一球面，由于水平回轉(zhuǎn)半徑 在各個高度位置是變化的，故掘進(jìn)斷面的實(shí)際極限形狀如圖 41 所示 遼寧工程技術(shù)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文） 23 圖 41掘進(jìn)機(jī)斷面尺寸 Figure 41 boring machine section size 可近似計算如下： 最大寬度（當(dāng)懸臂在水平位置擺動時）： 2( ) sinB L a ??? （ 42） 上部寬度（當(dāng)懸臂在上極限位置左右擺動時） ： 112( c os ) si nB L a???? （ 43） 下部寬度（當(dāng)懸臂在下部位置左右擺動時）： 222( c os ) sinB L a???? （ 44） 上擺高度： 11sinHL?? （ 45） 下擺高度： 22sinHL?? （ 46） 臥底深度： 32(si n si n )hL ???? （ 47） 邱銳敏：小斷面煤巷 掘進(jìn)機(jī)總體方案設(shè)計及行 走機(jī)構(gòu)設(shè)計 24 巷道高度： 12H H H?? （ 48） 可掘最大斷面： m a x 1 1 2 21 [ ( ) ( ) ]2S B B H B B H? ? ? ? （ 49） 式中 L截割頭前端至懸臂垂直回轉(zhuǎn)中心 O1； a垂直回轉(zhuǎn)中心 O1至水平回轉(zhuǎn)中心 O2的距離； ? 水平回轉(zhuǎn)時，懸臂的擺角； 1? 垂直回轉(zhuǎn)的上擺角； 2? 截割到巷道底平面時，垂直回轉(zhuǎn)的下擺角； 3? 臥底時，懸臂垂直回轉(zhuǎn)的最大下擺角，可根據(jù)臥底 深度來定，一般可 取h=100— 300mm。 實(shí)際上，由于 掘進(jìn)斷面多為梯形或拱形，所以實(shí)際得到的有效斷面積較上述計算值 小。也應(yīng) 按上述關(guān)系和實(shí)際要求的斷面形狀與大小來確定 B1,B2