【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 氣系統(tǒng)，護(hù)板部共 11部分構(gòu)成。 掘進(jìn)機(jī)法掘進(jìn)巷道與傳統(tǒng)的鉆爆法相比具有許多優(yōu)點(diǎn)： （ 1） 速度快、成本低。用掘進(jìn)機(jī)掘進(jìn)巷道，可以使掘進(jìn)速度提高 1～ 2 倍，效率平均提高 1～ 2倍，進(jìn)齒成本降低 30％～ 50％。 （ 2） 安全性好。由于不需打眼放炮 ，圍巖不易被破壞，即有利于巷道支護(hù)，又可減少冒頂和瓦斯突出的危險(xiǎn)，大大提高了工作面的安全性。 （ 3） 有利于回采工作面的準(zhǔn)備。 （ 4） 工程量小。利用鉆爆法，巷道超挖量可達(dá) 20％，利用掘進(jìn)機(jī)法，巷道超挖量可小到 5％，從而減少了支護(hù)作業(yè)的充填量，降低成本，提高速度。 （ 5） 改善了勞動(dòng)條件，減少了工作人員。 任務(wù)說明 題目 EBZ200 型掘進(jìn)機(jī)截割機(jī)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(dǎo)產(chǎn)品 EBZ200型掘進(jìn)機(jī)。截割機(jī)構(gòu)是掘進(jìn)機(jī)重要 部件，主要由截割電動(dòng)機(jī)、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(shè)計(jì)，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(jì)算； 、輸出聯(lián)軸節(jié)采用花鍵聯(lián)接； 畢業(yè)設(shè)計(jì)工作量 ； ； 。 完成時(shí)間 2021 年 3 月～ 2021 年 6月 提交 內(nèi)容 ； ； ； 。 主要性能 EBZ200掘進(jìn)機(jī)是一種掘進(jìn)效率高、截割功率適中的中重型掘進(jìn)設(shè)備，該機(jī)集截割、裝運(yùn)、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(jìn)，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(qiáng)度可達(dá) 80MPa，可提供錨桿泵站動(dòng)力接口。整機(jī)充分借鑒國外先進(jìn)機(jī)型的典型結(jié)構(gòu)及采用計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)，結(jié)構(gòu)緊湊，穩(wěn)定性好；關(guān)鍵部件和動(dòng)密封均采用高質(zhì)量進(jìn)口產(chǎn)品，保證 整機(jī)性能可靠；機(jī)器重心前置設(shè)計(jì)，有利于搭接皮帶轉(zhuǎn)載機(jī)后機(jī)器的平穩(wěn)作業(yè)。該機(jī)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(dòng)與遙控兩種選擇，使該產(chǎn)品設(shè)計(jì)更具先進(jìn)性 。 主要特點(diǎn) 采用縱軸截割方式，便于打柱窩、修巷，截割功率大、適應(yīng)能力強(qiáng)、掘進(jìn)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(qiáng)，截割振動(dòng)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(dá)直接驅(qū)動(dòng)替代機(jī)械傳動(dòng)，減少故障的發(fā)生； 采用雙邊鏈輸送機(jī)，有利于大塊煤的輸送，傳動(dòng)平穩(wěn)可靠； 液壓傳動(dòng)系統(tǒng)采用變量泵系統(tǒng)、液控先導(dǎo)操作，工作穩(wěn)定，關(guān)鍵部件和密封均采用高質(zhì)量進(jìn)口產(chǎn)品，保證整機(jī)性能可靠。 采用 1140V電壓等級(jí)，電氣系統(tǒng)采用進(jìn)口專用控制器控制防護(hù)等級(jí) IP67，并配有中文液晶顯示屏，能實(shí)時(shí)反映機(jī)器工況，各項(xiàng)保護(hù)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(dòng)，高壓油脂缸配墊片式鏈輪漲緊型式，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，維護(hù)操作方便，故障率低；行走采用無極變速方式，實(shí)現(xiàn)速度隨機(jī)性。有效提高工作效率；行走馬達(dá)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(xiàng)目 技術(shù)參數(shù) 項(xiàng)目 技術(shù)參數(shù) 最大掘進(jìn)高度 m 行走速度（高 /低）（ m/min） 最大掘進(jìn)寬度（ m） 履帶寬度（ mm） 600 爬坡能力 177。16176。 對(duì)地壓強(qiáng)（ MPa） 最大截割硬度（ MPa） ≤80 油泵電機(jī)功率（ KW） 90 臥底深度（ mm） 300 外噴霧水壓（ MPa） 截割電機(jī)功率（ KW） 200 內(nèi)噴霧水壓（ MPa） 截割頭轉(zhuǎn)速（ rpm） 46/23 水量（ L/min） 100 裝載形式 六齒星輪式 供電電壓（ V） 1140 輸送機(jī)形式 雙邊鏈刮板式 總功率（ KW） 305(不含二運(yùn) ) 運(yùn)輸機(jī)鏈速（ m/min） 54 最大外形尺寸（長(zhǎng) X寬X高）（ m） .8 溜槽斷面尺寸（寬X 高）（ m） 整機(jī)重量（ t） 56 掘進(jìn)機(jī)的總體方案設(shè)計(jì)對(duì)于整機(jī)的性能起著決定性的作用。因此，根據(jù)掘進(jìn)機(jī)的用途、作業(yè)情況及制造條件，合理選擇機(jī)型，并正確確定各部結(jié)構(gòu)型式，對(duì)于實(shí)現(xiàn)整機(jī)的各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)、保證機(jī)器 的工作性能具有重要意義。 工作機(jī)構(gòu)的型式選擇 部分?jǐn)嗝婢蜻M(jìn)機(jī)的工作機(jī)構(gòu)有截鏈?zhǔn)?、圓盤銑削式和懸臂截割式等。因懸臂截割式掘進(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。 按截割頭的布置方式，分為縱軸和橫軸式兩種?？v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?？v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 為截割頭較長(zhǎng)對(duì)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(duì)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)的 型式選擇 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)?。單環(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(duì)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(jiǎn)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(jiǎn)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。 輸送機(jī)構(gòu)的型式選擇 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(jiǎn)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(jiǎn)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)的型式選擇 該掘進(jìn)機(jī)的轉(zhuǎn)載機(jī)構(gòu)有兩種布置方式： ① 作為機(jī)器的一部分； ② 為機(jī)器的配套設(shè)備。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(tái)托架上，可用人力或液壓缸使其繞回轉(zhuǎn)臺(tái)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)。 工作機(jī)構(gòu)的型式選擇 該種掘進(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(duì)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(duì)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)。 除塵裝置的型式選擇 掘進(jìn)機(jī)的除塵方式有噴霧式和抽出式兩種。 (1)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(jiǎn)單、工作可靠、使用壽命長(zhǎng)。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(duì)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。 (2)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(jí)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(shì)。 高壓水細(xì)射流輔助切割技術(shù) 對(duì)于全煤巷或很軟的巖巷，利用掘進(jìn)機(jī)掘進(jìn)，效率高、成本低。但對(duì)于巖巷掘進(jìn)和隧道掘進(jìn)，一般其巖體 f≥8( 抗壓強(qiáng)度在 80～ 100MPa 以上 )，掘進(jìn)機(jī)效率明顯降低，截齒消耗量大增，導(dǎo)致生產(chǎn)成本顯著提高。這時(shí)，應(yīng)考慮采用高壓水細(xì)射流輔助切割技術(shù)。 該技術(shù)為利用 20MPa 以上、流量為4L/min 左右的壓力水，自孔徑為 ～ 的噴嘴射出，對(duì)截齒的機(jī)械破碎起輔助作用。 掘進(jìn)機(jī)截割頭上噴出的壓力水按壓力高低分級(jí) ： 輔助切割壓力水分級(jí) （ MPa） 項(xiàng) 目 低壓 中壓 中高壓 高壓 超高壓 水壓 ＜ ～ 20 20～ 140 140～ 400 ＞ 400 經(jīng)驗(yàn)表明，對(duì)煤輔助切割作用的最低壓力約 40MPa，對(duì)巖石的最低水壓為70MPa 左右。在掘進(jìn)機(jī)上安裝的高壓水細(xì)射流系統(tǒng)為：外來水經(jīng)過控制閥、濾水器進(jìn)入增壓器，壓力增高后的高壓水進(jìn)入懸臂端的旋轉(zhuǎn)密封，由截割頭上安裝的數(shù)個(gè)噴嘴噴射出去。 器由液壓油驅(qū)動(dòng)，可提供 70MPa 以上的壓力水，旋轉(zhuǎn)密封裝置裝在截割頭轉(zhuǎn)軸處，保證截割頭處的水壓和水量，噴嘴的直徑根據(jù)水壓和流 量選取。 在掘進(jìn)機(jī)的截割頭上，噴嘴安裝位置有 3 種： ① 裝設(shè)在截齒前方。優(yōu)點(diǎn)是截齒和齒座為通常型，成本低；噴嘴安裝位置不受限制，可選用標(biāo)準(zhǔn)噴嘴；更換截齒或噴嘴互不影響，便于維修；不存在巖粒回彈損壞噴嘴問題；但噴嘴因水束流程遠(yuǎn)，打擊巖石的力較小，能耗高、水耗大，破巖效率不佳。 ② 安裝在截齒上靠近齒尖處。優(yōu)點(diǎn)是冷水通過齒座和齒身對(duì)截齒的冷卻效果好，可延長(zhǎng)截齒壽命；噴嘴靠近煤巖體，破巖效果好；除塵和撲滅火的效果也很好。缺點(diǎn)是需用專用的截齒和齒座，其結(jié)構(gòu)復(fù)雜，制造成本高；噴嘴離煤巖體近，回彈的巖粒會(huì)加速噴嘴的損 壞。 ③ 噴嘴裝在齒座上。當(dāng)截齒與煤巖體接觸才噴水的方式，齒不工作時(shí)不噴