【文章內(nèi)容簡(jiǎn)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(pán)星輪式 耙爪式 環(huán)形刮板 螺旋式 序 號(hào) 原 理 基 本 單 元 遼寧工程技術(shù)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（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(píng)價(jià)計(jì)算表，進(jìn)行技術(shù)經(jīng)濟(jì)評(píng)價(jià) 表 92 為這三個(gè)設(shè)計(jì)方案的評(píng)價(jià)表。按技術(shù)觀點(diǎn)并且依據(jù)評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)對(duì)方案進(jìn)行分析對(duì)比，給出評(píng)價(jià)分?jǐn)?shù) jiW ，按 04 級(jí)確定分?jǐn)?shù)，亦填入表中。 經(jīng)過(guò)簡(jiǎn)單計(jì)算，求出各方案的成本、無(wú)權(quán)重總價(jià) GWj、有權(quán)重總價(jià) GWjg． gi、總技術(shù)價(jià) Wtj、總經(jīng)濟(jì)價(jià) Wwj以及總價(jià) Wtj。計(jì)算結(jié)果都要填入表格 92中 繪制價(jià)值強(qiáng)度圖和價(jià)值斷面圖 根據(jù)計(jì)算結(jié)果，繪制出價(jià)值強(qiáng)度圖（圖 35）。 把有權(quán)重總價(jià)較高并且在價(jià)值圖中位于右上角的兩個(gè)方案（方案 1 和方案 2），作為較好的方案，再借助于價(jià)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(píng)價(jià)簡(jiǎn)表 Table 92 roadheader economical technical appraisal simple list 評(píng)價(jià)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(jì)及行 走機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) 18 總技術(shù)價(jià) 1tW = 2tW = 3tW = 制造成本（萬(wàn)元） 1H =120 2H =250 3H =100 總經(jīng)濟(jì)價(jià) 1wW = 2wW = 3wW = 圖 91 價(jià)值強(qiáng)度圖 Diagram 91 value intensity diagram 圖 92 價(jià)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(jì)（論文） 19 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) 估算整機(jī)重量及重心位置，并對(duì)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(dòng)件的運(yùn)動(dòng)空間，排出可能發(fā)生的運(yùn)動(dòng)干涉。 總體布置的原則 總體布置時(shí)，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(dòng)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(shí)，需注意以下問(wèn)題： 1) 工作機(jī)構(gòu)減速器的進(jìn)、出軸盡量同軸線(xiàn)； 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(dòng)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(dòng)中心的高度應(yīng)盡量降低。在保證懸臂擺動(dòng)不與其他機(jī)構(gòu)干涉的條件下，擺動(dòng)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(chēng)平面內(nèi)； 總體設(shè)計(jì)時(shí)，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(jì)出來(lái)之后，應(yīng)進(jìn)行校核，不滿(mǎn)足要求時(shí)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(zhǎng)度）。此外，還要求重心位置在截割機(jī)構(gòu)回轉(zhuǎn)臺(tái)中心線(xiàn)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。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(tái)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(dòng)型式及動(dòng)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(jì)及行 走機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) 20 傳動(dòng)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(dòng)系統(tǒng)精良簡(jiǎn)單、元件少，易加工，價(jià)格低，維修容易，使用壽命長(zhǎng)； 3）工作可靠性：傳動(dòng)系統(tǒng)的可靠性表現(xiàn)為元件的使用壽命，因此也是對(duì)元件質(zhì)量的要求； 4）適應(yīng)性：元件應(yīng)適應(yīng)傳動(dòng)系統(tǒng)的載荷、工況及環(huán)境等條件的要求。 各機(jī)構(gòu)對(duì)傳動(dòng)系統(tǒng)的要求及傳動(dòng)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(dòng)，各部件受力狀態(tài)及工作條件不同 ，因而對(duì)傳動(dòng)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(shí)過(guò)載能力，而油馬達(dá)對(duì)沖擊負(fù)荷狠敏感，過(guò)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(dòng)機(jī)為動(dòng)力的機(jī)械傳動(dòng)型式。應(yīng)采用體積小、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。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(jiǎn)單。 2） 耙裝 輸送 機(jī)構(gòu) 耙裝機(jī)構(gòu) 傳動(dòng)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(jì)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(shí)容易過(guò)載。 耙裝、輸送機(jī)構(gòu)若采用機(jī)械傳動(dòng)，由于電動(dòng)機(jī)尺寸較大，不便在輸送機(jī)尾安裝，一般是在鏟板上部?jī)蓚?cè)安裝兩臺(tái)電動(dòng)機(jī)，作為耙裝、輸送機(jī)構(gòu)的共同動(dòng)力，這樣勢(shì)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(guò)載工況，為保護(hù)電動(dòng)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(dòng)，由于尺寸小、重量輕，可使二者分別傳動(dòng)，從而簡(jiǎn)化傳動(dòng)裝置，便于在鏟板下布置，便于設(shè)計(jì)密封效果好的 機(jī)械密封或?qū)p速器與鏟板分離，同時(shí)可實(shí)現(xiàn)過(guò)載自動(dòng)保 護(hù)。 3） 履帶行走機(jī)構(gòu) 履帶行走機(jī)構(gòu) 的驅(qū)動(dòng)方式有電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)和油馬達(dá)驅(qū)動(dòng)兩種方式。分別通過(guò)機(jī)械減速裝置或直接由油馬達(dá)帶動(dòng)履帶的主動(dòng)鏈輪運(yùn)轉(zhuǎn)。 遼寧工程技術(shù)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 21 機(jī)械傳動(dòng)的履帶行走機(jī)構(gòu)，一般是將電動(dòng)機(jī)裝于兩條履帶減速器后部，制動(dòng)裝置采用機(jī)械液壓制動(dòng)方式。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，減速箱體積較大（如 EL— 90 型，采用 4 級(jí)電機(jī)，總傳動(dòng)比 i=1147）；巷道淋水大時(shí)，電動(dòng)機(jī)易受潮而燒毀。 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)。液壓傳動(dòng)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(jì)方面 ，有著不同的方案。 采用低速大扭矩馬達(dá)驅(qū)動(dòng)（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(dòng)系統(tǒng)簡(jiǎn)單，尺寸小，重量輕，能夠?qū)崿F(xiàn)無(wú)級(jí)調(diào)速及過(guò)載自動(dòng)保護(hù)。但液壓馬達(dá)傳動(dòng)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(jià)較低，一臺(tái) 10KW 左右齒輪油馬達(dá)的價(jià)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(tái) 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(dòng)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(dòng)勢(shì)的小（ MRH— S50— 13 型的減速器傳動(dòng)比 i=328）。因此可方便的將馬達(dá)、減速器、液壓制動(dòng)閥、緊鏈裝置等安裝于履帶架中間。這種方式在技術(shù)性能上優(yōu)于機(jī)械傳動(dòng)，在經(jīng)濟(jì)指標(biāo)上優(yōu)于低速大扭矩油馬達(dá)傳動(dòng)。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(dòng)時(shí)，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(dòng)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(duì)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(mén)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(jì)要求來(lái)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(guò)彎道的能力，所以機(jī)器的固定部分的長(zhǎng)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(jì)及行 走機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) 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(guò)和材料的搬運(yùn)。 一般 掘進(jìn)機(jī)外形尺寸（長(zhǎng)179。寬179。高），一般為 6179。 179。 179。 179。 2m（不含轉(zhuǎn)載機(jī)長(zhǎng)度）。 所以根據(jù)設(shè)計(jì)要求以及實(shí)際操作環(huán)境，本設(shè)計(jì)方案將大概確定外形尺寸（長(zhǎng) 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(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： 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(dòng)）時(shí)，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(zhǎng)度和回轉(zhuǎn)角度，其截割頭頂端的運(yùn)動(dòng)軌跡為一球面，由于水平回轉(zhuǎn)半徑 在各個(gè)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(jì)（論文） 23 圖 41掘進(jìn)機(jī)斷面尺寸 Figure 41 boring machine section size 可近似計(jì)算如下： 最大寬度（當(dāng)懸臂在水平位置擺動(dòng)時(shí)）： 2( ) sinB L a ??? （ 42） 上部寬度（當(dāng)懸臂在上極限位置左右擺動(dòng)時(shí)） ： 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(dòng)時(shí)）： 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(jì)及行 走機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) 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(shí)，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(shí)，垂直回轉(zhuǎn)的下擺角； 3? 臥底時(shí)，懸臂垂直回轉(zhuǎn)的最大下擺角，可根據(jù)臥底 深度來(lái)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(jì)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(lái)確定 B1,B2