【文章內(nèi)容簡介】 截割頭平均直徑處的牽引力為 P =(1～ ) cP 。牽引力一般為 30～ 60KN，對于半煤巖或中硬巖應(yīng)取大值，在掘 進(jìn) f＞ 6 以上的巖石時，牽引力應(yīng)提高到 100KN 左右，而牽引速度降低到 ，但牽引力太大時，將影響機(jī)器的穩(wěn)定性，需增設(shè)輔助支撐裝置。 表 12截割頭主要性能參數(shù)范圍 表 Parameter range of main performance of cutting head 硬度 參數(shù) 截割頭轉(zhuǎn)速(rpm) 截齒平均調(diào)速(m/s) 單刀受力 (KN) 牽引力 (KN) 牽引速度(m/min) f＜ 4 30110 24 f=46 2060 首先計算截割阻力： 截齒截割巖石的阻力產(chǎn)生了截割力 , 其值與被切削的巖石有關(guān) , 也與截齒的形狀和切深有關(guān)。這些參數(shù)大多通過假巖壁截割試驗取得 , 所需截割力的近似計算按下式求得 : 李威：掘進(jìn)機(jī)總體方案設(shè)計及液壓系統(tǒng)設(shè)計 16 KhF zss )2/(c 22???? （ 19） 式中 sF —— 平均截割力 , kN ； sh —— 切屑厚度 (截齒截割煤巖體的深度 ) , mm； z? —— 巖石的抗拉強(qiáng)度 , Mpa，根據(jù)設(shè)計要求得 60Mpa； ? —— 截齒的刀具角 , ( 176。 )，這里取 45176。 ； K —— 巖石的脆性系數(shù) , zDK ?? /? , 其中 D? 為巖石的抗壓強(qiáng)度。 截割某種巖石時 , 首先應(yīng)考慮切屑厚度 sh 和刀具角 ? , 這兩個參數(shù)工作中很少變化 , 因為經(jīng)常使用的有效值都是經(jīng)試驗得出的 , 故截割力主要與被截割的巖石有關(guān)。只有當(dāng)脆性系數(shù) K 的平均值為 10左右 , 切屑厚度 sh 在一定范圍的下限 , 按式 (19) 算出的截割力sF 才與實際大致相符。而當(dāng)比值較高或較低時 , 偏差則很大 , 故該公式適用于進(jìn)行近似計算。 對于縱軸式掘進(jìn)機(jī)截割頭 ,每個截齒的最大切削厚度可由下式計算求得 : /snh v nZ? （ 110） =150060 2? = mm 式中 nv —— 截割頭牽引速度 (或擺動速度 ) ,mm /min，根據(jù)表 12和掘進(jìn)機(jī)的設(shè)計要求及特點，選取牽引速度為 1500 mm /min； n —— 截割頭的轉(zhuǎn)速 , r /min，這里取 60r/min； Z —— 在一條截線上的截齒數(shù)。 則得到平均截割力如下： KhF zss )2/(c 22???? = ? ?221 2 . 5 6 00 . 0 1 6 3 . 1 4 c o s 4 5 2 1 0??? ?? = KN 根據(jù)經(jīng)驗 , 截割單向抗壓強(qiáng)度為 60 MPa的巖石時 , 最小切削厚度為 8 mm。某重型掘進(jìn)遼寧工程技術(shù)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文） 17 機(jī)假巖壁切割試驗中 , 截割功率為 120 kW,每條截線裝 2個截齒 。 表 13 牽引力與截割力比值 表 (經(jīng)驗值 ) The ratio of traction force and cutting force (Experience value) 巖石名稱 D? /MPa z? /MPa sa FF/ 煤 砂巖 頁巖 石灰?guī)r 5～ 50 20～ 170 10～ 100 30～ 250 2～ 5 4～ 25 2～ 10 5～ 25 ～ ～ ～ ～ 根據(jù)表格得 [4]： 牽引力 1 . 2 1 . 2 5 5 . 4 6 6 . 4 8asFF? ? ? ? KN 8） 懸臂參數(shù)確定 已經(jīng)在前面機(jī)器可掘斷面計算中確定。 9） 截割機(jī)構(gòu)電動機(jī)的確定 結(jié)合表 11 和設(shè)計要求，確定 掘進(jìn)機(jī) 截割機(jī)構(gòu)電動機(jī)選擇型號為 YBU（ S） — 120，截割功率為 120KW， 機(jī)器供電電壓 1140/660V， 轉(zhuǎn)速 1470rpm[5]。 行走機(jī)構(gòu)基本參 數(shù)的確定 1） 履帶板寬度 b 根據(jù)該掘進(jìn)機(jī)的型號特點和履帶板寬度表，選 取 b=370 mm 2） 左右履帶中心距離 B ( ~ )Bb? （ 111） =1295~ 1665(mm) 取 B=1500mm 3） 單側(cè)履帶接地長度 L ? ? ~ ? （ 112） =2400~ 3300（ mm） 取 L=3200mm 4） 履帶板平均接地比壓 p 李威：掘進(jìn)機(jī)總體方案設(shè)計及液壓系統(tǒng)設(shè)計 18 10002sGp bL?? （ 113） 310 10002 370 3200?? ?? = MPa ? KPa， 符合要求。 式中 p —— 履帶平均接地比壓， KPa（應(yīng)小于 ）； sG —— 掘進(jìn)機(jī)總重量 ， KN（ GS=310KN）； b —— 履帶 板寬度 ， mm； L—— 履帶接地長度， mm。 鏟板 的 主要參數(shù) 確定 1）曲柄圓盤直徑 d 的 確定 d 通常?。? m a x(0 .7 ~ 0 .8 )dD? （ 114） 420~480? mm 則取 d =550 mm 式中 maxD — 物料最大塊度 ；（ 一般取 maxD =300~600mm。因此取 maxD =600mm。 ） 2） 轉(zhuǎn)載運輸機(jī)寬度 1b 的確定 1b ? d （ 115） 550?? =825 mm 取 1b =1000 mm 3） 鏟板寬度 b 及其對地面的傾角 ? 的確定 鏟板寬度 b 通常取為： b ?2d + 1b （ 116） 2 550 1000? ? ? =2100 mm 根據(jù)掘進(jìn)機(jī)整體結(jié)構(gòu)， 取 b =3000 mm 鏟板對地面的傾角 ? 直接影響插入力、耙爪長度和鏟板下面的空 間尺寸。當(dāng)鏟板長度一定時，傾角小則插入阻力小，但鏟板下面的空間也將變小，給傳動裝置的設(shè)計帶來困難。遼寧工程技術(shù)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文） 19 若即要減小傾角，又要增大鏟板下面的空間，則必須加長鏟板；這勢必造成耙爪過長而使受力狀況惡化。故通常取 ? =20o~25o 取 ? =23o 總體部分主要技術(shù)參數(shù)如下 機(jī) 長 機(jī) 寬 機(jī) 高 地 隙 200mm 臥底深度 300mm（ 200~400mm） 接地比壓 可經(jīng)濟(jì)截割煤巖硬度 ≤ 60Mpa 可掘巷道斷面 20m2 最大可掘高度 4m 最大可掘?qū)挾? 適應(yīng)巷道坡度 177。 16176。 機(jī)器供電電壓 1140/660V 截割功率 120KW 截割頭長度 600mm 截割頭直徑 800mm 截割 頭錐角 40176。 截齒截割速度 擺動速度 懸臂伸縮量 500mm 懸臂長度 3500mm 上 擺 角 48176。 下 擺 角 25176。 水平擺角 36176。 履帶板寬度 370mm 李威：掘進(jìn)機(jī)總體方案設(shè)計及液壓系統(tǒng)設(shè)計 20 左右履帶中心距離 1500mm 履帶接地長度 3200mm 曲柄圓盤直徑 550mm 鏟板寬度 3000 mm 鏟板 對地面的傾角 23176。 總體部分的裝配圖 具體見 掘進(jìn)機(jī)總體裝配 圖 圖紙 1。 2 理論 生產(chǎn)率 及靜態(tài)穩(wěn)定性計算 掘進(jìn)機(jī)的生產(chǎn)率包括截割生產(chǎn)率、裝載生產(chǎn)率和運輸生產(chǎn)率，它們之間存在一定的關(guān)系。 掘進(jìn)機(jī) 理論生產(chǎn)率計算 掘進(jìn)機(jī)理論生產(chǎn)率： bT AVQ ?60? （ 21） =60179。 179。 0. 5179。 2=90 m3/h 式中 TQ —— 掘進(jìn)機(jī)理論生產(chǎn)率 ,m3/h； ?TQ —— 掘進(jìn)機(jī)理論生產(chǎn)率 ,t/h； ? —— 煤巖松散系數(shù)，一般取 ； A —— 截割頭的橫截面積 ,經(jīng)計算得 0. 5m2； （截割頭直徑選擇 800mm，則 橫截 面積 約 為 0. 5m2） bV —— 截割頭橫向擺動速度 ,m/min； （因為該掘進(jìn)機(jī)適用于半煤巖巷道的掘進(jìn)，故選取 bV =2m/min） ? —— 煤巖的容重 ,t/m3。 掘進(jìn)機(jī) 靜態(tài)穩(wěn)定性 計算 掘進(jìn)機(jī)的靜態(tài)穩(wěn)定性是指機(jī)器在行走和截割兩種狀態(tài)下的穩(wěn)定性。 遼寧工程技術(shù)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文） 21 行走時的靜態(tài)穩(wěn)定性計算 1）極限傾翻角 掘進(jìn)機(jī)在上山、下山、橫向傾斜停留及行走時的極限傾翻角由下式確定： 1 arctan( / )ah? ? （ 22） ??? ???? =71176。 2 arctan( / )bh? ? （ 23） ??? ???? =176。 3 arctan( / )eh? ? （ 24） ??? ???? =46176。 式中 1? —— 上山（坡）極限傾翻角，176。； 2? —— 下山（坡）極限傾 翻角，176。； 3? —— 橫向極限傾翻角，176。； a —— 掘進(jìn)機(jī)重心至履帶后 接地點 距離， m； b —— 掘進(jìn)機(jī)重心至履帶前 接地點 距離， m； e —— 掘進(jìn)機(jī)重心至履帶邊緣的距離， m； h —— 掘進(jìn)機(jī)重心離地高度， m。 因掘進(jìn)機(jī)重心位置 位于履帶中心稍偏前且小于 L/6（ 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，所以估算 a=， b=， e=， h=。 順便求得 c=， d=。 2）下滑臨界坡度角 在掘進(jìn)機(jī)發(fā)生傾翻之前，若履帶板與巷道底板附著力不足，則可能導(dǎo)致機(jī)器下滑或靠李威：掘進(jìn)機(jī)總體方案設(shè)計及液壓系統(tǒng)設(shè)計 22 幫。履帶板與巷道底板的附著力為： 1 cos LFG??? （ 25） 1. 0 31 0 cos L?? ? ? 式中 1F —— 履帶板與巷道底板的附著力， kN； ? —— 履帶板與底板的附著系數(shù) ，一般取 u =； G —— 掘進(jìn)機(jī)的重力， KN（ G=310KN） ； L? —— 下滑臨界坡度角 ，176。