【文章內(nèi)容簡介】 行走回路 16MPa 裝載回路 14MPa 輸送機(jī)回路 14MPa 轉(zhuǎn)載機(jī)回路 14MPa 錨桿鉆機(jī)回路 ≤ 10MPa 系統(tǒng)總流量 450L/min 泵站電動(dòng)機(jī)： 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(dòng)機(jī)： 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(gè) 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(dòng)機(jī)、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) 2021 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 7 頁 2 總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 掘進(jìn)機(jī)的總體結(jié)構(gòu) 掘進(jìn)機(jī)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(jī)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(jì)采用部分?jǐn)嗝婢蜻M(jìn)機(jī)，一般適用于單軸抗壓強(qiáng)度小于 60MPa的煤、煤 — 巖、軟巖水平巷道，但大功率掘進(jìn)機(jī)也可用于單軸抗壓強(qiáng)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(jī)構(gòu)多次擺動(dòng)，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(jī)在煤礦使用普遍。 懸臂式掘進(jìn)機(jī)由截割機(jī)構(gòu)、裝運(yùn)機(jī)構(gòu)、行走機(jī)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(jī)構(gòu) 由截割頭、懸臂和回轉(zhuǎn)座組成的破煤（巖）機(jī)構(gòu)。電動(dòng)機(jī)通過減速器驅(qū)動(dòng)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(dòng)，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(yùn)機(jī)構(gòu) 由裝載機(jī)構(gòu)和中間輸送機(jī)兩部分組成。電動(dòng)機(jī)經(jīng)減速后驅(qū)動(dòng)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(yùn)到掘進(jìn)機(jī)后面的轉(zhuǎn)載機(jī)或其他運(yùn)輸設(shè)備中，運(yùn)出工作面。 （ 3）行走機(jī)構(gòu) 驅(qū)動(dòng)掘進(jìn)機(jī)前進(jìn)、后退和轉(zhuǎn)彎并能在掘進(jìn)作業(yè)時(shí)使機(jī)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(dòng)，驅(qū)動(dòng)裝運(yùn)機(jī)構(gòu)中間輸送機(jī)、集料裝置及行走機(jī)構(gòu)的驅(qū)動(dòng)輪，并進(jìn)行液壓保護(hù)。 （ 5）電氣系統(tǒng) 向掘進(jìn)機(jī)提供動(dòng)力，驅(qū)動(dòng)掘進(jìn)機(jī)上的所有，同時(shí)也對照明、故障顯示、瓦斯報(bào)警等。 （ 6）噴霧降塵系統(tǒng) 為降低掘進(jìn)機(jī)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(jī)各部分的選型 工作機(jī)構(gòu) 部分?jǐn)嗝婢蜻M(jìn)機(jī)的工作機(jī)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) 2021 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 8 頁 進(jìn)機(jī)機(jī)體靈活、體積較小，可截出各種形狀和斷面的巷道，并能實(shí)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(jī)工作機(jī)構(gòu)的一種基本型式。 工作機(jī)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(dòng)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(diǎn)是由于縱軸式截割頭在橫向擺動(dòng)截割時(shí)的反作用力不通過機(jī)器中心，與懸臂形成的力矩使掘進(jìn)機(jī)產(chǎn)生較大的振動(dòng)，故穩(wěn)定性較差。因此，在煤巷掘進(jìn)時(shí)，需加大機(jī)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(jī)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。縱向截割時(shí)，穩(wěn)定性較好。缺點(diǎn)是傳動(dòng)裝置較復(fù)雜，在切入工作面時(shí)需左右擺動(dòng)，不如縱軸式工作機(jī)構(gòu)使用方便；因?yàn)榻馗铑^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(jī)多使用拋物線或半球形截 割頭。由于工作機(jī)構(gòu)的載荷變化范圍大、驅(qū)動(dòng)功率大、過堅(jiān)硬巖石時(shí)短期過載運(yùn)轉(zhuǎn)、有沖擊載荷、振動(dòng)較大，要求其傳動(dòng)裝置體積小，最好能調(diào)速?？紤]掘進(jìn)機(jī)工作時(shí)，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(dòng)，以掘出整個(gè)斷面，掘進(jìn)機(jī)工作機(jī)構(gòu)一般都采用單機(jī)驅(qū)動(dòng)。雖然液壓傳動(dòng)具有體積小、調(diào)速方便等優(yōu)點(diǎn)，但由于對沖擊載荷很敏感，元件不能承受較大的短時(shí)過載，一般選擇過載能力較大的電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng) 。 裝載機(jī)構(gòu) 部分?jǐn)嗝婢蜻M(jìn)機(jī)的裝載機(jī)構(gòu)有 4種： (1)單雙環(huán)形刮板鏈?zhǔn)健苇h(huán)形是利用一組環(huán)形刮板鏈直接將煤巖裝 到機(jī)體后面的轉(zhuǎn)載機(jī)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(jī)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(huì)造成卡鏈和斷鏈。同時(shí)，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(jī)上使用的一種裝載機(jī)構(gòu)，它利用左右兩個(gè)截割頭上旋向相反的螺旋葉片將煤巖向中間推入輸送機(jī)構(gòu)。由于頭體形狀的缺點(diǎn)，這種機(jī)構(gòu)目前使用很少。 (3)耙爪式。是利用一對交替動(dòng)作的耙爪來不斷地耙取物料并裝入轉(zhuǎn)載運(yùn)輸機(jī)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(jī)構(gòu)寬度受限制，為擴(kuò)大裝載寬度，可使鏟板連同整個(gè)耙爪機(jī)構(gòu)一起水平擺動(dòng)，或設(shè)計(jì)成雙耙爪機(jī)構(gòu)，以擴(kuò)大裝載范圍。 (4)星輪式。該種機(jī)構(gòu)比耙爪式簡單、強(qiáng)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(jī)構(gòu)，但考慮裝載寬度問題，可選擇雙耙爪機(jī)構(gòu)，也可設(shè)計(jì)成耙爪與星輪可互換的裝載機(jī)構(gòu)。裝載機(jī)構(gòu)可以采用電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)，也可用液壓馬達(dá)驅(qū)動(dòng)。但考慮工作環(huán)境潮濕、有泥水，選用液壓馬達(dá)驅(qū)動(dòng)為好 。 中國礦業(yè)大學(xué) 2021 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 9 頁 運(yùn)輸機(jī)構(gòu) 部分?jǐn)嗝婢蜻M(jìn)機(jī)多采用刮板鏈?zhǔn)捷斔蜋C(jī)構(gòu)。輸送機(jī)構(gòu)可采用聯(lián)合驅(qū)動(dòng)方式，即將電動(dòng)機(jī)或液壓馬達(dá)和減速器布置在刮板輸送機(jī)靠近機(jī)身一側(cè)，在驅(qū)動(dòng)裝載機(jī)構(gòu)同時(shí)，間接地以輸送機(jī)構(gòu)機(jī)尾為主動(dòng)軸帶動(dòng)刮板輸送機(jī)構(gòu)工作。這樣傳動(dòng)系統(tǒng)中元件少、機(jī)構(gòu)比較簡單，但裝載與輸送機(jī)構(gòu)二者運(yùn)動(dòng)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(jī)構(gòu)采用獨(dú)立的驅(qū)動(dòng)方式，即將電動(dòng)機(jī)或液壓馬達(dá)布置在遠(yuǎn)離機(jī)器的一端，通過減速裝置驅(qū)動(dòng)輸送機(jī)構(gòu)。這種驅(qū)動(dòng)方式的傳動(dòng)系統(tǒng)布置簡單，和裝載機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)互不影響。但由于傳動(dòng)裝置和動(dòng)力元件較多，故障點(diǎn)有所增加。目前，這 兩種輸送機(jī)構(gòu)均有采用，設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)酌情確定。一般常采用與裝載機(jī)構(gòu)相同的驅(qū)動(dòng)方式 。 轉(zhuǎn)載機(jī)構(gòu) 目前，多采用膠帶輸送機(jī)。膠帶轉(zhuǎn)載機(jī)構(gòu)傳動(dòng)方式有 3 種： （ 1） 用液壓馬達(dá)直接或通過減速器驅(qū)動(dòng)機(jī)尾主動(dòng)卷筒； （ 2） 由電動(dòng)卷筒驅(qū)動(dòng)主動(dòng)卷筒； （ 3） 利用電動(dòng)機(jī)通過減速器驅(qū)動(dòng)主動(dòng)卷筒。為使卸載端作上下、左右擺動(dòng)，一般將轉(zhuǎn)載機(jī)構(gòu)機(jī)尾安裝在掘進(jìn)機(jī)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(dòng)，達(dá)到擺角要求；同時(shí)，通過升降液壓缸使其繞機(jī)尾鉸接中心作升降動(dòng)作，以達(dá)到卸載的調(diào)高范圍。轉(zhuǎn)載機(jī)構(gòu)應(yīng)采用單機(jī)驅(qū)動(dòng)，可選用電動(dòng)機(jī)或液壓馬達(dá)。 行走機(jī)構(gòu) 掘進(jìn)機(jī)的行走機(jī)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(jī)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(jī)構(gòu)到達(dá)機(jī)器的后面。使用支撐裝置可起到掩護(hù)頂板、臨時(shí)支護(hù)的作用。但由于向前推進(jìn)時(shí)，支架反復(fù)交替地作用于頂板，掘進(jìn)機(jī)對頂板的穩(wěn)定性要求較高，局限性較大，所以這種行走機(jī)構(gòu)主要用于巖巷掘進(jìn)機(jī)，在煤巷、半煤巖巷中也有應(yīng)用。 (2)導(dǎo)軌式。將掘進(jìn)機(jī)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(qiáng)度。這種行走機(jī)構(gòu)主要 用于沖擊式掘進(jìn)機(jī)。 (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(jī)動(dòng)性能好、工作可靠、調(diào)動(dòng)靈活和對底板適應(yīng)性好等優(yōu)點(diǎn)。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(jī)通常采用履帶式行走機(jī)構(gòu)。由于其工作環(huán)境差，用電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)易受潮燒毀，最好選用液壓馬達(dá)驅(qū)動(dòng)。 除塵裝置 掘進(jìn)機(jī)的除塵方式有噴霧式和抽出式兩種。 中國礦業(yè)大學(xué) 2021 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 10 頁 噴霧式。用噴嘴把具有一定壓力的水高度擴(kuò)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(jī)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(kuò)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(dòng)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(jī)、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(jì)掘進(jìn)機(jī)時(shí)，應(yīng)根據(jù)掘進(jìn)機(jī)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(jī)移動(dòng)，風(fēng)機(jī)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(jī)各部分基本結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) （ 1）截割部 截割部主要由截割電機(jī)、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(dòng)。由 120kW 的水冷電動(dòng)機(jī)輸入動(dòng)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(dòng)力傳給截割頭，從而達(dá)到破碎煤巖的目的。整個(gè)截割部通 中國礦業(yè)大學(xué) 2021 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 11 頁 過一個(gè)叉形框架、兩個(gè)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(gè)升降油缸，以及安裝于回轉(zhuǎn)臺與機(jī)架之間的兩個(gè)回轉(zhuǎn)油缸，來實(shí)現(xiàn)整個(gè)截割部的升、降和回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，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(dòng)裝置組成，通過低速大扭矩液壓馬達(dá)直接驅(qū)動(dòng)三爪轉(zhuǎn)盤向內(nèi)轉(zhuǎn)動(dòng)，從而達(dá)到裝載煤巖的目的。裝載部安裝于機(jī)器的前端。通過一對銷軸和鏟板左右升降油缸鉸接于主機(jī)架上，在鏟板油缸的作用下，鏟板繞銷軸上、下擺動(dòng)。當(dāng)機(jī)器截割煤巖時(shí)，應(yīng)使鏟板前端緊貼底板，以增加機(jī)器的截割穩(wěn)定性。 圖 22裝載部 (3)刮板輸送機(jī) 刮板輸送機(jī)結(jié)構(gòu)如圖 23。