【文章內容簡介】 割、裝運及行走部的載荷譜，計算機動態(tài)仿真方面還處于起步階段 。整機的可靠性、遙控技術、工況的檢測、截割方式、故障的診斷等核心技術方面有待于提高 國內外重型掘進機的發(fā)展趨勢 結合國內外懸臂式 掘進機的使用情況，可以總結出懸臂式重型掘進機具有以下發(fā)展趨勢 （ l)研究新型刀具，改善截割 技術。為了提高掘進機截割巖石的能力，需要對截割刀具進行深入的研究，大量試驗表明，制約重型硬巖掘機的主要因素是截齒，截齒的好壞與使用壽命的長短直接影響掘進機的經濟性，應努力改善刀具的外形結構，采用新材料，使刀具傳遞給巖石得力達到最大值。研究新的截割技術或破巖方法，目前很多國家采用高壓水射流輔助切割，這樣在掘進機的截割過程中，不但降低了截齒的溫度，而且也降低了粉塵的生成量、提高了截齒的截割能力、降低了截齒的消耗。 （ 2)采用矮型化、緊湊化設計，提高工作穩(wěn)定性和可靠性。針對掘進機在工作過程中地質條件復雜多變，使截 割機構承受沖擊載荷，由于工作臂長度的限制，截割反力比較大，機器工作不穩(wěn)定。同時空間小、環(huán)境也比較惡劣，對機器的維修也不方便。 7 因此，要采用矮型化、緊湊化的設計、先進的制造技術、完善的維護方式，并在掘進機的兩側增設穩(wěn)定器，從而提高掘進機的可靠性和穩(wěn)定性。 （ 3)應用高科技，發(fā)展自動控制技術。采用計算機進行優(yōu)化設計，完善激光導向、遙控操作、各功率自動調節(jié)、截割斷面的監(jiān)控系統(tǒng)和工況檢測及故障診斷系統(tǒng)，通過對電壓、油壓、溫差、油液污染等的監(jiān)測，對機組的運行狀況進行監(jiān)控，保證機器在最佳狀態(tài)下工作，從而及早發(fā)現故障，并盡 快排除，縮短停機時間，從而延長掘進機的使用壽命，提高生產率。目前，研制全自動無人操作值守掘進機是各國更大的前景目標。 （ 4)發(fā)展掘錨機組，實現巷道快速掘進。傳統(tǒng)的掘進機不能滿足支護作業(yè)與掘進作業(yè)的同步，這是制約掘進技術發(fā)展的關鍵，降低了掘進效率。集切割、裝運、行走、錨桿支護、機載、除塵等功能為一體的掘錨機組，既能實現巷道的快速掘進，又能安裝錨桿、支護頂板和側幫，一次成巷大大提高了掘進速度和工作效率所以掘錨機組是實現巷道快速掘進實現高產高效工作面比較理想的作業(yè)方式。 EBZ55 型掘進機簡介 產品特點及用途 EBZ55 掘進機是集連續(xù)切割、裝載運輸和行走于一體的綜合掘進設備，該機適用于煤巖硬度≤ 5 的煤巷或半煤巖巷以及軟巖的巷道掘進， 截割巖石最大抗壓強度可達50MPa。 該機采用了電氣和液壓混合傳動方式，操作簡便、可靠，運轉平穩(wěn)。機器配有內外噴霧，可有效地抑制截割產生的粉塵，改善工作環(huán)境。 EBZ55 掘進機屬于懸臂式縱向截割斷面的掘進機，有提高機器穩(wěn)定性的支撐裝置，第一運輸機和鏟板部均采用低速大扭矩液壓馬達直接驅動，減少故障環(huán)節(jié)，行走部采用液壓馬達驅動，刮板鏈采用彈簧與絲杠組合的漲緊裝置， 電氣系統(tǒng)采用集成電路控制。 使用環(huán)境條件 EBZ55掘進機在下列條件下可正常工作 (1). 海拔不超過 2020m； 8 (2). 環(huán)境溫度 20℃ ～ +40℃ ； (3). 周圍空氣相對濕度不大于 90%(+25℃ )； (4). 在有 . 無長期連續(xù)漏水的地方； (8). 污染等級： 3級； (9). 安裝類別： III類； 瓦斯、煤塵后其他爆炸性氣體環(huán)境礦井中； (5). 與垂直面的安裝斜度不超過 16176。； (6). 無破壞絕緣的氣體或蒸汽的環(huán)境中； 產品型號名稱及外形 產品型 號、名稱為 EBZ55型掘進機，外形參見圖 l。 產品 EBZ55的含義。 1截割部 2裝載部 3刮板輸送機 4機架和回轉臺 5履帶行走部 6油箱 7操作臺 8泵站 9電控箱 10護板總成 9 圖 1 EBZ55 型掘進機 第 2 章 總體設計 總體參數 機 長 機 寬 2m 機 高 地 隙 250mm 截割臥底深度 240mm 接地比壓 機 重 總功率 190kW 可經濟截割煤巖硬度 ≤60MPa 可掘巷道斷面 9～ 18m2 最大可 掘高度 最大可掘寬度 適應巷道坡度 177。160 機器供電電壓 660／ l140V 截割部 電動機 型號 YBUS355 功率 125kW 轉速 1470 r/min 截割頭 轉 速 46 r/min 截齒 鎬形 最大擺動角度 上 420 下 3l0 10 左右各 390 掘進機截割部各組成部分設計 截割部 截割部又稱工作機構，結構如圖 2所示，主要由截割電機、叉形架、二級行星減速器、懸臂段、截割頭組成。 1截割頭 2懸臂段 3二級行星減速 4齒輪聯(lián)軸節(jié) 5叉形架 6截割電機 7電機護板 截割部為二級行星齒輪傳動。行星減速器結構如圖 3所示，由 125kW 的水冷電動機輸入動力，經齒輪聯(lián) 軸節(jié)傳至二級行星減速器，經懸臂段，將動力傳給截割頭，從而達到破碎煤巖的目的。 圖 2 EBZ55 截割機構 整個截割部通過一個叉形框架、兩個銷軸鉸接于回轉臺上。借助安裝于截割部和回轉臺之間的兩個升降油缸，以及安裝于回轉臺與機架之間的兩個回轉油缸，來實現整個截割部的升、降和回轉運動，由此截割出任意形狀的斷面。 11 圖 3 二級行星減速器 裝載部 裝載機構包括裝載部件和鏟板兩部分。掘進機的裝載部件有雙環(huán)形刮板鏈式、螺旋式、耙爪式和星輪式等幾種，由于受煤巖塊度大小等因素的 影響，該執(zhí)行元件受載荷沖擊較大，工作環(huán)境惡劣。目前通常采用兩種裝載方式 :即星輪式和蟹爪式。蟹爪式裝載機構是普遍采用的一種型式，屬于四連桿機構，其基本形式有曲柄、搖桿和曲柄導桿機構，左右兩蟹爪以 180176。的相位交替工作，兩者尖端的運動軌跡為雙腰形曲線。本次設計是采用的鏟板。 如圖 所示： 裝載部安裝于機器的前端。通過一對銷軸和鏟板的左右升降油缸鉸接于主機架上， 12 在鏟板油缸的作用下，鏟板繞銷軸上下擺動。當機器截割煤巖時，應使鏟板前端緊貼底板，以增加機器的截割穩(wěn)定行。 圖 刮板輸送機 刮板輸送機結構如圖 ，主要由機前部、機后部、驅動裝置、邊雙鏈刮板、張緊裝置和脫鏈器等組成。是一種有撓性牽引機構的連續(xù)運輸機械。 圖 刮板輸送機結構 刮板輸送機位于機器中部，前端與主機架和鏟板鉸接，后部托在機架上。機架在該處設有可拆裝的墊片，根據需要，刮板輸送機后部可墊高，增加刮板輸送機的卸載高度。 13 刮板輸送機適用于煤炭傾斜角不超過 25176。 的才沒工作面，但對于以兼作采煤機運行軌道與機組配合 的刮板輸送機，當工作面傾斜角超過 10176。時，要采取防滑措施，在采煤工作面的下順和聯(lián)絡眼，也可以使用刮板輸送機。 行走部 履帶行走部是懸臂式掘進機整機的支承座，用來支承掘進機的自重、承受切割機構在工作過程中所產生的力，并完成掘進機在切割、裝運及調動時的移動。履帶行走機構包括左右行走機構、并以掘進機縱向中心線左右對稱。履帶行走機構包括導向輪、張緊裝置、履帶架、支重輪、履帶鏈及驅動裝置等部件。當驅動輪轉動時，與驅動輪相嚙合的履帶有移動的趨勢。但是，因為履帶下分支與底板間的附著力大于驅動輪、導向輪和支重輪的 滾動阻力，所以履帶不產生滑動，而輪子卻沿著鋪設的滾道滾動，從而驅動整臺掘進機行走。掘進機履帶行走機構的轉彎方式一般有 2種： ① 一側履帶驅動，另一側履帶制動； ② 兩側履帶同時驅動，但方向相反?，F在設計將支重輪作成和機架一體的結構，這樣的結構簡單，而且在井下的環(huán)境中它比支重輪可靠性能更高。由于沒有了支重輪，所以履帶的磨損比較嚴重，要采用更好的耐磨合金鋼。 掘進機部在掘進作業(yè)時。它承受切割機構的反力、傾覆力矩及動載荷。腰帶機構的設計對整機正常運行、通過性能和工作穩(wěn)定性具有重要作用。 履帶機構設計要求：具有良好的爬坡 性能和靈活的轉向性能； 兩條履帶分別驅動，其動力可選用液壓馬達或電動機；履帶應有較小的接近角和離去角。以減少其運行阻力；要注意合理設計整機重心位置。使履帶不出現零比壓現象；履帶應有可靠的制動裝置，以保證機器在設計的最大坡度工作不會下滑。其示意圖見圖 機架和回轉臺 機架是整個機器的骨架，它承受來自截割、行走和裝載的各種載荷。機器中的各個部件均用螺栓、銷軸及止口與機架聯(lián)接，機架為組焊件。 回轉臺主要用于支承，聯(lián)接并實現切割機構的升降和回轉運動?；剞D臺座在機架上，通過大型回轉軸承用于止口、 36 個高 強度螺栓與機架相聯(lián)。工作時，在回轉油缸的作用下，帶動切割機構水平擺動。截割機構的升降是通過回轉臺支座上左、右耳軸鉸接相連的兩個升降油缸實現的。 14 圖 履帶行走機構 液壓系統(tǒng) 液壓系統(tǒng)是由若干液壓元件與管路組合起來能完成一定動作的整體。液壓系統(tǒng)一般由動力機構、操縱機構、執(zhí)行機構、輔助裝置和液壓油組成。動力機構，也就是通常說的主油泵 ,是把機械能傳給液體，造成液體壓力能的機構。操縱機構，是控制和調節(jié)液壓油的壓力、流量及方向，以滿足機器的工 作性能要求，并實現各種不同工作循環(huán)的機構。常用的液壓元件是控制油液的流量、壓力、流動方向的流量控制閥、壓力控制閥及方向控制閥，以滿足系統(tǒng)所要求的運動規(guī)律和運動參數。輔助裝置，是為了改善液壓系統(tǒng)的工作條件、確保液壓系統(tǒng)正常工作所必須的輔助部件 ,包括過濾器、油箱、管路、蓄能器和冷卻器等。執(zhí)行機構，是把油液的壓力能轉化為機械運動能，輸出到機器工作部件上去的機構。應用在巷道掘進機液壓系統(tǒng)中的執(zhí)行機構，可分為兩類。一類是具有往復運動的液壓缸，通過鉸鏈連結組成擺缸機構；另一類是具有旋轉運動的油馬達，作為掘進機部分組件的 動力源。采用這兩類執(zhí)行機構的液壓系統(tǒng)，通常稱為油泵 油缸系統(tǒng)和油泵 油馬達系統(tǒng)。 XK– 15 型巷道掘進機借助于油泵 油缸系 15 統(tǒng)，可實現截割機構的推進、升降和回轉運動；裝載機構鏟板的升降和回轉運動；轉運機構卸載斷的升降和回轉運動；機體的支撐起重。 巷道掘進機在井下存在大量煤塵、巖粉和污水的惡劣條件下工作；地質條件復雜多變；工作面的空間很小；掘進機的調動較困難；掘進工作的工序銜接對掘進效率影響很大，所有這些因素，都對巷道掘進機的工作適應性和可靠性提出了較高的要求。因此巷道掘進機的液壓傳動系統(tǒng)應滿足以下主要要求： 2） 液 壓傳動系統(tǒng)的工作可靠性要高。 2） 要有靈敏的過載保護裝置，以防止掘進機和液壓元件的損壞。 2） 要能適應負載變化大的特點，過載能力高。同時要易于無級調速。 2） 傳遞功率要大，結構緊湊，重量輕。 2） 控制方式簡便集中，便于使用、維護和檢修。 掘進機液壓系統(tǒng)圖如圖 所示： 電氣系統(tǒng) 電氣系統(tǒng)由前級饋電開關、 KXJ250/1140EB 型隔爆兼本質安全型掘進機用電控箱、 CZD14/8 型礦用隔爆型掘進機電控箱用操作箱、 XEFB— 36/150 隔爆型蜂鳴器、DGY— 60/36 型隔爆照明燈、 LA810— 1 型隔爆急停按鈕、 KDD2020 型瓦斯斷電儀以及驅動掘進機各工作機構的防爆電動機和連接電纜組成。 16 圖 掘進機液壓系統(tǒng) 第 3 章 截割機構設計 截割頭 截割頭是掘進機上直接切割破碎煤巖的旋轉部件，其形狀、尺寸和切齒的排列分布方式對掘進機的工作性能都有很大的影響。切割頭主要由截割頭體，旋轉葉片和截齒座等組成。在截齒座里裝有截齒，葉片（或頭體）上焊有安裝內噴霧嘴用的噴嘴座。 截割頭體有橫軸式和縱軸式兩種，本次設計的截割頭體為縱軸式截割頭體，如圖 所示?？v軸式截割頭（圖 ）的頭體為組焊式結構，在 頭體上焊有截齒座和噴嘴座，頭體內設有內噴霧水道，截割頭通過見與減速器的輸出軸相聯(lián)結。截割頭有球形、球柱形、球錐