【文章內(nèi)容簡介】 回采要求。原因就是不連續(xù)的間斷作業(yè)影響巷道掘進速度。 多年來人們一直希望有一種真正連續(xù)掘進的機器 ， 既能快速掘進割煤 ， 中國礦業(yè)大學 2020 屆本科生畢業(yè)設計 第 5 頁 又能同時支護頂板和側(cè) 板， 掘進與文護平行作業(yè) ， 一次成巷 。 于是出現(xiàn)了“掘錨機組”的新機型 ， 作為與高產(chǎn)高效工作面的配套設備 ， 是一種理想作業(yè)方式 ， 具有很好的發(fā)展前景 ， 令人矚 目。 目前這種“掘 進 機組”已有幾個國家研制成功 、 并投入使用。如美國 JOY公司的 12CM30 和 12CM20B；奧地利 Vost A1Pine 公司的 ABM20 型；英國AnJerson GrouP 公司的 KBⅡ 型。這些機器在一般中等地質(zhì)條件下 ， 沿煤層單巷掘進速度可達 4～ 6m／ h， 每天掘進 80～ 120 m。 真正實現(xiàn)了快速掘進。 我國內(nèi)掘進設備的發(fā)展及存在的問題 我國懸臂式掘進機的科研成果 目前， 我國 懸臂式掘進機技術(shù)已躍上了一個新的臺階，總體水平已接近國外同行。在產(chǎn)品的開發(fā)方面，掘進機的切割功率從 30kW 提高到 160kW，機重從 13t 上升到 53t，切割對象從煤擴展到半煤巖，并逐步形成了煤及半煤巖掘進兩大系列、十多個品種。尤其是在“八五”后期至“九五”初期研制成功的 EBJ 系列半煤巖掘進機，其技術(shù)性能達到并部分超過了某些進口的同類產(chǎn)品，具有良好的性能價格比。代表我國煤巷掘進機設計水平的主要機型有 :上海分院研制的 ELMA 一 40 型、 ELMB 一 55 型、 ELMS 一 75 型系列、 EBJ一 100 型等掘進機，太原分院研制的 EMA 一 30M、 EL 一 90 型、 EBJ 一 110型、 EBJ 一 65/48 型等掘進機和唐山分院研制的 EBZ75型掘進機。其中上海分院研制的 ELMB 一 75 型系列掘進機與引進技術(shù)生產(chǎn)的 AM 一 50 型 ,5100 型掘進機已逐漸成為我國煤巷掘進設備的主力機型。 我國懸臂式掘進機技術(shù)發(fā)展展望 (1)產(chǎn)品開發(fā)的適用性 我國地域遼闊，地質(zhì)條件差異顯著，井型類別眾多，開采工藝不一 。 因此，綜掘設備的研制也可以從三個方面著手。 （ 一 ） 是在現(xiàn)有懸臂式掘進機的基礎上進行變異設計或二次開發(fā)，使其在適應性、功能性上得到延展。 （ 二 ） 是開發(fā)滿足高產(chǎn)高效礦井發(fā)展要求的快速綜合掘進設備 。 （ 三 ） 是開發(fā)能滿足特殊地質(zhì)條件要求的綜合機械化掘進 設備。 (2)產(chǎn)品使用的可靠性 煤礦生產(chǎn)對機械設備的可靠性要求很高。高可靠性的具體體現(xiàn)是設備的高開機率。影響高開機率的重要因素之一就是設備的可靠性。因此，不管是舊機型的完善還是新機型的開發(fā)都要以可靠性為前提。作為設計者應從設計 中國礦業(yè)大學 2020 屆本科生畢業(yè)設計 第 6 頁 選型可靠性出發(fā)進行設計，如容量裕度、等效壽命、元件通用等 。作為制造者應從加工工藝的可靠性出發(fā)進行制造，如材料選擇、工藝措施等 。作為使用者則應從生產(chǎn)系統(tǒng)的可靠性出發(fā)指導生產(chǎn)，如合理配置、完善系統(tǒng)、文明生產(chǎn)等。通過三個環(huán)節(jié)的互相支撐達到提高整體可靠性的目的。 (3)產(chǎn)品與生產(chǎn)系統(tǒng)的配套性 巷道的綜合機械化掘進是一項系統(tǒng)工程。只有生產(chǎn)、運輸?shù)扰涮篆h(huán)境都正常運轉(zhuǎn)才能保證掘進作業(yè)的正常進行。根據(jù)不同的資料統(tǒng)計，掘進機在井下作業(yè)時正常掘進、停機支護和運輸系統(tǒng)影響所占的時間約各占總循環(huán)時間的 30%。如果我們在綜掘系統(tǒng)配套方面進一步開展一些有效的、合乎生產(chǎn)特點的研究工作，當會對綜掘生產(chǎn)有所裨益。因此，我們的開發(fā)工作還應根據(jù)礦井掘進工作面的工藝條件和工作對象，對適用不同綜掘設備的開拓掘進系統(tǒng)進行分類，找出典型，提出范例，供生產(chǎn)選擇 。 我國掘進機目前存在的問題 (1)目前我國研制的 產(chǎn)品主要適用于 煤巷掘進，對于硬煤及半煤巖巷道適應性差，機器振動過大，故障率高。 (2)國內(nèi)應用最多的幾種機型，除切割硬度偏低之外，內(nèi)噴霧系統(tǒng)及防碰撞裝置實際上不起作用，許多電氣保護工作不可靠，普遍存在用戶甩保護現(xiàn)象，電控系統(tǒng)抗振性差。 (3)技術(shù)引進缺少創(chuàng)新我國引進技術(shù)生產(chǎn)的機型生產(chǎn)多年改進不大，尤其是不能結(jié)合我國制造，使用水平進行改進，逐漸暴露出許多缺點。 懸臂式掘進機新技術(shù)的發(fā)展 懸臂式掘進機技術(shù)的發(fā)展除取決于實際生產(chǎn)需要外，還受基礎工業(yè)發(fā)展水平及技術(shù)可行性的影響。隨著工業(yè)技術(shù)水平的提高和在懸臂式掘進機技術(shù)開 發(fā)方面經(jīng)驗的積累，我們正在嘗試將一些新的技術(shù)成果應用于懸臂式掘進機的設計上 。 新的主機技術(shù) (1)掘錨聯(lián)合機組 掘錨聯(lián)合機組是集切割、裝載、行走、錨桿支護、機載除塵等功能為一體的綜合掘進裝備，它具有先進的遙控操作系統(tǒng)和高效的除塵裝置，不僅可用于高效集約化礦井的煤巷快速掘進，而且也可通過開采方式的變化用于回采“三下”壓煤和“井田邊角煤”，最大限度地回收煤炭資源，是煤巷掘進最理想的機型。但由于其新技術(shù)的含量較大，如何立足于現(xiàn)有設備和技術(shù)， 中國礦業(yè)大學 2020 屆本科生畢業(yè)設計 第 7 頁 盡快地開發(fā)出適合我國煤礦實際工況條件的掘錨聯(lián)合機組，解決采掘工 作面接替緊張、采掘失調(diào)等難題，滿足國內(nèi)的迫切需求，填補我國在這方面的研究空白，是實現(xiàn)“十五”懸臂式掘機主機技術(shù)飛躍的首要任務。 (2)盤形滾刀懸臂式掘進機 利用滾壓破巖原理設計的全斷面巖巷掘進機，能有效截割硬巖，具有掘進速度快、效率高、巷道斷面尺寸精確、工程質(zhì)量好、超挖量少、巷道光滑等優(yōu)點，但由于全斷面巖巷掘進機體積大、重量重、能耗高、適應性差、投資巨大等弱點，無法廣泛代替?zhèn)鹘y(tǒng)的鉆爆法應用于巖巷或隧道的建設。 盤形滾刀懸臂式掘進機是一嶄新的設計思路，它將盤形滾刀破巖技術(shù)巧妙地移植在懸臂式掘進機上，一方面保留 了懸臂式掘進機輕便、高效、能切割任意形狀斷面的優(yōu)點，另一方面彌補了傳統(tǒng)的鎬形截齒截割方式無法截割硬巖的缺憾，使懸臂式掘進機的切割破巖能力有質(zhì)的變化。而且，與全斷面掘進機相比，可大大降低初期投資。 (3)沖擊振動掘進機 沖擊振動掘進機是一種利用慣性原理，通過在普通的懸臂式掘進機截割機構(gòu)部分增加一激振部件，利用一定頻率和振幅的沖擊來改善截割效果，以提高掘進機的切割硬度的新技術(shù)。 新的配套技術(shù) (1)配套自移式轉(zhuǎn)載機 運輸技術(shù)的落后是制約掘進技術(shù)發(fā)展的重要因素之一。自移式轉(zhuǎn)載機作為聯(lián)接掘進機和帶式輸送 機或礦車的橋梁，是掘進機械化作業(yè)線的重要一環(huán)。由于其自帶動力，具有自行牽引、靈活移動的特點。 可 滿足不同的運輸要求，實現(xiàn)運輸設備的配套使用，是實現(xiàn)“十五”懸臂式掘進機配套運輸技術(shù)高效的主要任務。 (2)配套機載錨桿支護技術(shù) 支護作業(yè)與掘進作業(yè)的不同步是影響掘進技術(shù)發(fā)展的又一關(guān)鍵。錨桿支護技術(shù)，作為先進的支護技術(shù)，具有工藝簡單、工效高、巷道斷面利用率大、材料消耗低、支護速度快、支護成本低等優(yōu)勢，機載錨桿技術(shù)還有功率大、鉆孔能力強、功能齊全、適用范圍廣、可自帶動力、操作安全等優(yōu)點，但存在操作復雜、維護成本高、一次 投資大等不利因素。機載 錨桿支護技術(shù)能從根本上解決掘進、支護不同步問題，提高掘進生產(chǎn)率。 (3)配套機載除塵技術(shù) 機載除塵技術(shù)是懸臂式掘進機配套技術(shù)的重要一環(huán)，成為掘進機技術(shù)發(fā)展的另一關(guān)鍵。由于工作環(huán)境惡劣，機載除塵技術(shù)必須做到除塵效果好、設 中國礦業(yè)大學 2020 屆本科生畢業(yè)設計 第 8 頁 備體積小、功耗低、耗水量少、使用維護簡單的特點。傳統(tǒng)的內(nèi)、外噴霧除塵技術(shù)因效果差、成本高而一直無法推廣，因而影響掘進工作面的作業(yè)安全。而采用體積龐大的巷道除塵風機又因其不適合國情而難以推廣。具有環(huán)保價值的機載除塵產(chǎn)品 “ ”是專門為懸臂式掘進機配套設計，實現(xiàn)除塵、掘進同步作的國內(nèi)外唯一采用液壓驅(qū)動的機載除塵設備。配套機載除塵技術(shù)的進一步研究，是實現(xiàn)懸臂式掘進機配套除塵技術(shù)突破的重要課題。 新的元部件技術(shù) (1)履帶內(nèi)藏式行星減速器 懸臂式掘進機的行走機構(gòu)是主機很重要的一大部件，它承擔著主機在作業(yè)過程中的行走、調(diào)動任務，影響主機的靈活性。傳統(tǒng)的履帶驅(qū)動裝置體積大，占用空間多，效率低。尤其對煤礦井下而言，利用的有效空間不足，給結(jié)構(gòu)設計和設備性能帶來一定的影響。履帶內(nèi)藏式行星減速器傳動是近年來發(fā)展起來的新技術(shù)，它具有占用空間小、效率 高、機器通過性好等優(yōu)點，已成功地應用于工程機械如挖掘機等。將其應用于結(jié)構(gòu)空間受限的懸臂式掘進機是一種新的嘗試。它從性能上具有傳動比大、傳動效率高、輸出轉(zhuǎn)矩大等優(yōu)點，從結(jié)構(gòu)上具有體積小、重量輕等特點。 (2)工況監(jiān)控技術(shù) 掘進機工況監(jiān)控技術(shù)包括掘進機工況監(jiān)測、故障診斷兩方面。通過對 供電電壓、電動機負荷和溫升控制，液壓系統(tǒng)油壓、油量、污染的監(jiān)測 、油液污染和軸承溫度的監(jiān)測，最大限度地保證設備在最佳狀態(tài)下工作 。在設備遇到故障時，及時發(fā)現(xiàn)故障原因并予以糾正。掘進機工況監(jiān)測技術(shù)的研究，是實現(xiàn)“懸臂式掘進機智能化的主要方 面。 (3)負載反饋調(diào)速技術(shù) 切割牽引速度是懸臂式掘進機的一個重要工 況參數(shù)，合理的切割牽引速度不僅與掘進機自身參數(shù)有關(guān)，還和煤巖硬度、鉆人深度和切削厚度有關(guān)，負載反饋調(diào)速技術(shù)就是利用節(jié)流調(diào)速、變量泵一負反饋無級調(diào)速和定量泵一分流合流有級調(diào)速等方式，合理調(diào)整切割牽引速度。有效地減少功率損耗，降低液壓系統(tǒng)發(fā)熱，延長液壓元部件使用壽命，使掘進機能可靠地工作。掘進機負載反饋調(diào)速技術(shù)的研究，是提高懸臂式掘進機可靠性的一條途徑。 中國礦業(yè)大學 2020 屆本科生畢業(yè)設計 第 9 頁 第二章 .EBZ200掘進機 總體方案設計 任務說明 題目 EBZ200 型掘進機截割機構(gòu)的研制 課題概況 本課題是 我公司 正在研制的課題之一，主要用于公司的主導產(chǎn)品 EBZ200型掘進機。截割機構(gòu)是掘進機重要部件，主要由截割電動機、截割減速器、升降臂、工作臂、截割頭、內(nèi)噴霧送水裝置等組成。 具體要求 ，伸縮量 550mm； ； 3 .截割減速器按 200Kw 設計，截割頭轉(zhuǎn)速按 40r/min，截割頭線速度為3m/s，工況系數(shù)按 計算； 、輸出聯(lián)軸節(jié)采用花鍵聯(lián)接； 畢 業(yè)設計工作量 ； ； 。 完成時間 2020 年 3月～ 2020 年 6 月 提交內(nèi)容 ； ； ； 。 主要性能 EBZ200掘進機是一種掘進效率高、截割功率適中的中重型掘進設備，該機集截割、裝運、行走、操作等功能為一體，適用于任意形狀斷面的煤巷、半煤巖及軟巖巷道掘進，也適用于條件類似的其它礦山巷道及工程隧道中使用；截割巖石最大抗壓強度可達 80MPa，可提供錨桿泵站動力接口。整機充分借鑒國外先進機型的典型結(jié)構(gòu)及采用計算機輔助設計，結(jié)構(gòu)緊湊，穩(wěn)定性 中國礦業(yè)大學 2020屆本科生畢業(yè)設計 第 10 頁 好；關(guān)鍵部件和動密封均采用高質(zhì)量進口產(chǎn)品，保證整機性能可靠；機器重心前置設計，有利于搭接皮帶轉(zhuǎn)載機后機器的平穩(wěn)作業(yè)。該機內(nèi)外噴霧齊全，可有效抑制截割產(chǎn)生的粉塵和火花，能有效地滿足煤礦安全生產(chǎn)的要求； 故障自診斷液晶顯示，手動與遙控兩種選擇，使該產(chǎn)品設計更具先進性 。 主要特點 采用縱軸截割方式，便于打柱窩、修巷，截割功率大、適應能力強、掘進效率高； 采用直徑適中的截割頭，單刀力大，截齒 布置合理，破巖過斷層能力強，截割振動小，工作穩(wěn)定性好； 具有內(nèi)外噴霧功能，有效抑制粉塵； 采用俯角鏟板，有利于裝載和截割頭下切；兩種寬度的鏟板方便選擇；星輪馬達直接驅(qū)動替代機械傳動，減少故障的發(fā)生； 采用雙邊鏈輸送機，有利于大塊煤的輸送，傳動平穩(wěn)可靠； 液壓傳動系統(tǒng)采用變量泵系統(tǒng)、液控先導操作，工作穩(wěn)定，關(guān)鍵部件和密封均采用高質(zhì)量進口產(chǎn)品，保證整機性能可靠。 采用 1140V電壓等級，電氣系統(tǒng)采用進口專用控制器控制防護等級 IP67，并配有中文液晶顯示屏，能實時反映機器工況，各項保護和顯示功 能齊全，性能可靠； 行走裝置采用流行的整體鏈板傳動，高壓油脂缸配墊片式鏈輪漲緊型式，結(jié)構(gòu)簡單，維護操作方便，故障率低；行走采用無極變速方式，實現(xiàn)速度隨機性。有效提高工作效率；行走馬達與減速一體化結(jié)構(gòu)，質(zhì)量更加可靠。 主要技術(shù)參數(shù) 項目 技術(shù)參數(shù) 項目 技術(shù)參數(shù) 最大掘進高度 m 行走速度（高 /低）（ m/min） 最大掘進寬度（ m） 履帶寬度（ mm） 600 爬坡能力 177。16176。 對地壓強（ MPa） 中國礦業(yè)大學 2020屆本科生畢業(yè)設計 第 11 頁 最大截割硬度（ MPa） ≤80 油泵電機功率（ KW） 90 臥底深度（ mm）