【正文】 和 ODB 組成， ?OB 是公共向量，向量方程為： a+b=c+d (219) 任何向量 A 的復(fù)數(shù)幾何表達(dá)式為 A=x+yi,其中 x 為向量 A 在 x 軸的分向量，yi 為 A 在 y 軸的分向量。BAP 為連桿，連桿長度為 b+l,工作時(shí)左右怕抓位置相差180o。圖中 O 為曲柄中心，曲柄長度 OA=a； D 為搖桿擺動(dòng)中心，搖桿長度 DB=c；再設(shè) BA=b。 ? ?? ????? s i nc o sm a x ??? GnFc (218) 式中 ， Gn為 機(jī)器粘著重力， N； ? 為 履帶粘著系數(shù)， ? =~； ? 為 機(jī)器行走阻力系數(shù)， ? =~； ? 為 工作面底板傾角， ? =50~6o。ε——鏟取系數(shù)。 ? 1=。取 ap=350mm。(d—曲柄圓盤直徑 ),hp=160mm。b 為 承載板寬度， m。(εKgb pa (hp+ap) 蟹爪式裝載機(jī)的技術(shù)生產(chǎn)率也可按下列經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算： Qp=其計(jì)算式 為： Qp=Ks （ 2）技術(shù)生產(chǎn)率 Qs 技術(shù)生產(chǎn)率是指在理論生產(chǎn)率的基礎(chǔ)上考慮了 耙滿程度和裝載難易程度時(shí)，機(jī)器連續(xù)作業(yè)一小時(shí)的裝載能力。 本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 12 顯然，理論生產(chǎn)率 Qt 隨耙爪每分鐘的耙取次數(shù) N 的增多而增大，同時(shí)也與工作機(jī)構(gòu)的有關(guān)尺寸成正比。由前面求得的耙爪高度結(jié)合實(shí)際情況取 h=2hp=460mm。由前面求得的曲柄長度計(jì)算取 a=350mm； h 為 被耙取物料層的平均高度。h （ 213） 式 中， b 為 承載板前沿寬度， m。 V=1/2 b （ 1）理論生產(chǎn)率 Qt 理論生產(chǎn)率即裝載機(jī)的設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力，是指在耙爪完全耙滿的理想情況下，機(jī)器連續(xù)作業(yè)一小時(shí)的裝載能力。 本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 11 10311d30176。取 b=2020mm。 再有鏟板前緣的兩邊角都必須倒角，這會(huì)改善鏟板的工作條件，降低插入阻力。三齒形前緣制造也比較簡單，是一種比較理想的前緣形式。凸刃能較好的松動(dòng)料堆，有利于鏟板順利插入料堆。 （ 3） 曲線形前緣：鏟板前緣為兩段與爪尖運(yùn)動(dòng)軌跡相似的曲線形，可以減小耙爪的 “死區(qū) ”面積，降低播入阻力。缺點(diǎn)是有時(shí)發(fā)生 “卡齒 ”現(xiàn)象。 鏟板前緣的形狀目前有如下五種形式 [5]： （ 1） 直線形前緣：適用于底板比較平坦的情況下，裝載塊度小且不堅(jiān)硬的物料。因此可取 N=40 次 /分。當(dāng) N 超過 45/分時(shí)，由于太快的耙爪運(yùn)動(dòng)，物料被拋出而不能被正常耙取，每個(gè)耙爪的一次耙取體積 V急劇減少。但是不能期望無限制地增加耙取次數(shù) N 來提高生產(chǎn)率，因?yàn)榘易υ谝粋€(gè)耙取物料的周期內(nèi)做變速運(yùn)動(dòng)，隨著耙取次數(shù)的增加，工作機(jī)構(gòu)的動(dòng)載荷也將急劇增高。取hp=230mm。取? =23o。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。 （ 4）轉(zhuǎn)載運(yùn)輸機(jī)寬度 b1的確定： b1? 取 b1=800mm （ 5）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+ b1取 b=2020mm 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。初步設(shè)計(jì)，如圖先把曲柄圓十二等分。 （ 2）搖桿長度 O2C 及其固定支點(diǎn) 2O? 位置的確定： 搖桿長度亦即圓弧導(dǎo)桿的圓弧半徑 O2C，按下式計(jì)算： O2C=(~)d=270mm （ 27） 搖桿固定支點(diǎn)，即圓弧導(dǎo)桿的導(dǎo)向滾子中心 O2的位置，初步設(shè)計(jì)可?。? O1O2? d， b2? (~)d mmb 3702 ? 式中 ， O1O2 為 曲柄固定支點(diǎn)與搖桿固定支點(diǎn)的中心距， mm； b2為 O2點(diǎn)至O1O1’的距離， mm。 由于 2a 的大小與鏟板的長度和傾角有關(guān)，受工作機(jī)構(gòu)傳動(dòng)裝置的結(jié)構(gòu)和布置影響較大，故在初步設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)先估計(jì)工作機(jī)構(gòu)傳動(dòng)裝置的外廓尺寸，然后確定鏟板的長度，最后再確定 2a 的值。 于是，曲柄長度 1OB由公式： 1OB= （ 24） 可求得 1OB=200mm. 3750123456789O 21 1/1 09 1 2/1/1 0E 9E8E 7E 6E 5E 4E 3E 2E 1E 1 2E 1 1E 1 0O/1dddd 圖 21 曲柄搖桿機(jī)構(gòu)圖釋 本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 8 b、確定兩個(gè)曲柄的固定支點(diǎn) 1O 和 2O 如圖 21 所示，在圖紙上先選定直角坐標(biāo)系 xy 和比例 RM。因 此取maxD =450mm。 （ 1）曲柄長度及其固定支點(diǎn)位置的確定： a、確定曲柄圓盤直徑 d 和曲柄長度 1BO 通常?。? m a x(0 .7 ~ 0 .8 )dD? （ 23） 式中 ， maxD 物料最大塊度。一般情況下， 用經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)方法所設(shè)計(jì)的工作機(jī)構(gòu)都能基本滿足設(shè)計(jì)要求 [4]。 工作機(jī)構(gòu)幾何尺寸設(shè)計(jì) 經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)方法是目前常用的一種方法，其設(shè)計(jì)過程是：首先利用經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行工作機(jī)構(gòu)幾何尺寸的初步設(shè)計(jì)，然后進(jìn)行必要的運(yùn)動(dòng)學(xué)和動(dòng)力學(xué)分析。為此，在結(jié)構(gòu)上將偏心圓盤設(shè)計(jì)成埋頭于鏟板的平面之內(nèi)，并在鏟板和偏心圓盤上安裝可更換的耐磨襯板。 當(dāng)小顆粒及粉狀物料進(jìn)入耙爪的水平棱邊和鏟板之間的間隙中時(shí) ，將會(huì)引起相當(dāng)大的附加阻力和嚴(yán)重磨損。取 3? =75o。 （ 2）耙爪體的結(jié)構(gòu) 為了使物料能在耙集段沿鏟板和耙爪表面 順利向上移動(dòng)，應(yīng)使耙爪上部和鏟板前緣平行線之間的夾角 3?? 80o。 耙爪尖的水平棱邊設(shè)計(jì)成尖形，其水平角 2? 應(yīng)保證爪的剛度，同時(shí)應(yīng)消除耙爪在耙集貨料時(shí)，料塊在耙爪尖和受料 前緣被卡住的可能性。因此，必須正確地設(shè)計(jì)耙爪的結(jié)構(gòu)和形狀。 耙爪的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 耙爪是工作機(jī)構(gòu)的主要零件。 3）裝載機(jī)構(gòu)一般采用曲柄 搖桿機(jī)構(gòu)，是為了減少空回行程時(shí)間。 2）為便于整機(jī)行走移動(dòng)，裝載鏟板寬度大于行走履帶寬度，鏟板能升降，有的鏟板還可以水平回轉(zhuǎn)擺動(dòng)一個(gè)角度。設(shè)計(jì)要求 [3]為： 1）為保證懸臂掘進(jìn)機(jī)最大生產(chǎn)率，裝載機(jī)構(gòu)的生產(chǎn)率應(yīng)大于切割機(jī)的生產(chǎn)率。裝載機(jī)構(gòu)的作用是將截割機(jī)構(gòu)破落下來的煤巖收集 !裝載到中間刮板輸送機(jī)上 ,然后經(jīng)后部轉(zhuǎn)載設(shè)備卸載。隨著工業(yè)技術(shù)水平的提高和懸臂式掘進(jìn)機(jī)技術(shù)開發(fā)方面的經(jīng)驗(yàn)的積累，各種新技術(shù)和新成果也在逐步應(yīng)用于懸臂式掘進(jìn)機(jī)上。掘錨機(jī)組是一種新型、高效、快速的掘進(jìn)設(shè)備，是一種理想的作業(yè)方式，具有良好的發(fā)展前景。目前，影響懸臂式掘進(jìn)機(jī)掘進(jìn)速度的主要因素就是支護(hù)時(shí)間過長。該技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展將實(shí)現(xiàn)掘進(jìn)機(jī)的自動(dòng)掘進(jìn)?；窘鉀Q了掘進(jìn)機(jī)械操作人員在截割過程中離開迎頭，安全、準(zhǔn)確操縱的問題和提高巷道質(zhì)量、生產(chǎn)效率的問題。截割斷面監(jiān)視和控制技術(shù)和控制技術(shù)的開發(fā)和應(yīng)用。為增強(qiáng)截割能力、提高刀具的使用壽命，應(yīng)努力改 進(jìn)刀具的結(jié)構(gòu)，采用新材料，研究新的破巖方法。懸臂式掘進(jìn)機(jī)普遍采用履帶行走裝置，以減小接地比壓；通過增大驅(qū)動(dòng)功率，以增強(qiáng)牽引力和爬坡能力，從而提高對各種底板、工況的適應(yīng)性。針對這個(gè)問題，應(yīng)采用緊湊化設(shè)計(jì)，努力降低機(jī)器重心，并在機(jī)器的后部或兩側(cè)增設(shè)油缸穩(wěn)定裝置，以提高機(jī)器的工作穩(wěn)定性。 （ 3）采用緊湊化設(shè)計(jì)，降低重心，提高工作穩(wěn)定性。由于地質(zhì)條件復(fù)雜多變，使掘進(jìn)機(jī)在工作時(shí)承受交變的沖擊載荷，且磨損和腐蝕嚴(yán)重。經(jīng)濟(jì)截割硬度 100~120MPa，最大可達(dá) 140MPa?，F(xiàn)在中重型懸臂式掘進(jìn)機(jī)截割功率 120~300kW，個(gè)別機(jī)型達(dá)到 400kW。 （ 1）增強(qiáng)截割能力。 掘進(jìn)機(jī)技術(shù)的發(fā)展趨勢 掘進(jìn)機(jī)的發(fā)展經(jīng)歷了由小到大、由單一到多樣化的過程，現(xiàn)在已形成輕型、中型、重型 3 個(gè)系列。這一階段我國懸臂式掘進(jìn)機(jī)設(shè)計(jì)水平大幅提高，各種先進(jìn)的三維設(shè)計(jì)和分析軟件廣泛使用，機(jī)器可靠性大幅提高，功能日趨完善，功率更大，一些先進(jìn)的故障診斷和顯示技術(shù)、離機(jī)遙控技術(shù)應(yīng)用其中，我國的懸臂式掘進(jìn)機(jī)設(shè)計(jì)和生產(chǎn)使用技術(shù)跨入了國際先進(jìn)國家的行列。這一時(shí)期形成了多個(gè)系列的產(chǎn)品，主要有煤炭科學(xué)研究總院太原分院研制的 EBJ(Z)系列、佳木斯煤機(jī)廠生產(chǎn)的 S本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 3 系列、煤炭科學(xué)研究總院上海分院設(shè)計(jì)的 EBJ 系列等型掘進(jìn)機(jī)。 90 年代初至今為自主研發(fā)階段。在煤礦采掘設(shè)備 “一條龍 ”項(xiàng)目引進(jìn)中，又引進(jìn)了奧地利阿爾卑尼公司的AM50、日本三井三池公司的 S10041 型掘進(jìn)機(jī)制造技術(shù)和先進(jìn)的加工設(shè)備，使我國形成了批量生產(chǎn)掘進(jìn)機(jī)的能力，基本上結(jié)束了中、小型掘進(jìn)機(jī)依賴進(jìn)口的局面。在此期間，我國與國外合作生產(chǎn)了幾種懸臂式掘進(jìn)機(jī)并逐步實(shí)現(xiàn)了國際化。 上世紀(jì) 70 年代末到 90 年代初為消化吸收階段。盡管如此，這一時(shí)期的嘗試也為我國懸臂式掘進(jìn)機(jī)的第二階段發(fā)展打下了良好的技術(shù)基礎(chǔ)。第一階段上世紀(jì) 60 年代初期到 70 年代末，這一階段主要是以引進(jìn)國外掘進(jìn)機(jī)為主，在引進(jìn)的同時(shí)，我們的技術(shù)人員開始嘗試進(jìn)行消化吸收，但研究水平較低，主要以切割煤的輕機(jī)型為主。機(jī)電一體化已成為掘進(jìn)機(jī)發(fā)展趨勢，新推出的掘進(jìn)機(jī)可以實(shí)現(xiàn)推進(jìn)方向和斷面監(jiān)控、電動(dòng)機(jī)功率自動(dòng)調(diào)節(jié)、離機(jī)遙控操作及工況監(jiān)測和故障診斷，部分掘進(jìn)機(jī)實(shí)現(xiàn) PLC 控制，實(shí)現(xiàn)回路循環(huán)檢測。 經(jīng)過半個(gè)多世紀(jì)的發(fā)展，目前，國外掘進(jìn)機(jī)主要生產(chǎn)國有：英、德、俄羅斯、奧地利、日本等國，所生產(chǎn)的掘進(jìn)機(jī)已被廣泛用于硬度 f 低于 8 半煤巖的采準(zhǔn)巷道掘進(jìn)，并擴(kuò)大到巖巷。 1966 年，日本三井三池機(jī)械制造公司在前蘇聯(lián) IIK3 型和英國 DOSCO 掘進(jìn)機(jī)的基礎(chǔ)上，研制成功了 S 系列掘進(jìn)機(jī)。 1968 年，德國 EICKHOFF 公司在引進(jìn)的 DOSCO 掘進(jìn)機(jī)基礎(chǔ)上研制開發(fā)出了 EV100 型掘進(jìn)機(jī)。 19401964 年，英國從前蘇聯(lián)引進(jìn)了 IIK3 型掘進(jìn)機(jī)，進(jìn)行工業(yè)性試驗(yàn)，同時(shí)開始了懸臂式掘進(jìn)機(jī)的研 制。 1956 年前蘇聯(lián)生產(chǎn)了首臺 IIK3 型縱軸懸臂式掘進(jìn)機(jī)，在 8m2 斷面下煤巷中使用。 1973 年 WESTFALIA 公司研制成功了 WAV170 和 WAV200 型掘進(jìn)機(jī)。 F 系列掘進(jìn)進(jìn)是目前懸臂式橫軸掘進(jìn)機(jī)的原始機(jī)型。 1951 年匈牙利研制了采用履帶行走機(jī)構(gòu)的 F4 型懸臂式掘進(jìn)機(jī)，這種機(jī)型除采用橫軸截割方式和調(diào)動(dòng)靈活的履帶行走機(jī)構(gòu)外，還采用了鏟板和星輪裝載機(jī)構(gòu)，并采用了刮板運(yùn)輸機(jī)轉(zhuǎn)運(yùn)物料。當(dāng)時(shí)是為了適應(yīng) “房柱式 ”開采的需要。 reduction gear III 目 錄 摘 要 ..................................................................................................................................... I Abstract ...................................................................................................................................... II 第 1 章 緒論 .............................................................................................................................. 1 國外掘進(jìn)機(jī)發(fā)展概況 ................................................................................................. 1 國內(nèi)掘進(jìn)機(jī)發(fā)展概況 ................................................................................................. 2 掘進(jìn)機(jī)技術(shù)的發(fā)展趨勢 ............................................................................................. 3 第 2 章 掘進(jìn)機(jī)裝載機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) .............................................................................................. 5 耙爪的結(jié)構(gòu)