【正文】 ，在經(jīng)濟(jì)指標(biāo)上優(yōu)于低速大扭矩油馬達(dá)傳動(dòng)。采用齒輪油馬達(dá)后，減速器尺寸雖然較低速大扭矩油 馬達(dá)的大，但較電動(dòng)勢(shì)的?。?MRH— S50— 13 型的減速器傳動(dòng)比 i=328）。 采用齒輪油馬達(dá)（如 MRH— S50— 13），容積效率高，耐沖擊性能好，維修容易，造價(jià)較低，一臺(tái) 10KW 左右齒輪油馬達(dá)的價(jià)格只有同功率徑向柱塞油馬達(dá)的 1／ 10，尺寸小、重量輕。但液壓馬達(dá)傳動(dòng)復(fù)雜。液壓傳動(dòng)的行走機(jī)構(gòu)中，在液壓馬達(dá)型式選擇及調(diào)速方式設(shè)計(jì)方面 ，有著不同的方案。這種傳動(dòng)方式傳動(dòng)可靠性高，電動(dòng)機(jī)價(jià)格低，維修容易，但不能調(diào)速，減速箱體積較大（如 EL— 90 型，采用 4 級(jí)電機(jī)，總傳動(dòng)比 i=1147）；巷道淋水大時(shí)，電動(dòng)機(jī)易受潮而燒毀。分別通過(guò)機(jī)械減速裝置或直接由油馬達(dá)帶動(dòng)履帶的主動(dòng)鏈輪運(yùn)轉(zhuǎn)。 耙裝輸送機(jī)構(gòu)若采用齒輪油馬達(dá)傳動(dòng)，由于尺寸小、重量輕，可使二者分別傳動(dòng)，從而簡(jiǎn)化傳動(dòng)裝置，便于在鏟板下布置，便于設(shè)計(jì)密封效果好的 機(jī)械密封或?qū)p速器與鏟板分離，同時(shí)可實(shí)現(xiàn)過(guò)載自動(dòng)保 護(hù)。 耙裝、輸送機(jī)構(gòu)若采用機(jī)械傳動(dòng)，由于電動(dòng)機(jī)尺寸較大，不便在輸送機(jī)尾安裝，一般是在鏟板上部?jī)蓚?cè)安裝兩臺(tái)電動(dòng)機(jī)，作為耙裝、輸送機(jī)構(gòu)的共同動(dòng)力，這樣勢(shì)必使減速箱尺寸增大，在鏟板下布置較緊張。截割頭調(diào)速方式一般采用配換掛輪的方式，變速機(jī)構(gòu)力求簡(jiǎn)單。應(yīng)采用體積小、功率大、過(guò)負(fù)荷能力強(qiáng)的專用電動(dòng)機(jī)，并配備可靠的電氣保護(hù)裝置。 1） 工作機(jī)構(gòu) 工作機(jī)構(gòu) 要求有較大的短時(shí)過(guò)載能力，而油馬達(dá)對(duì)沖擊負(fù)荷狠敏感，過(guò)負(fù)荷能力低，影響截割頭正常連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)。 傳動(dòng)型式及動(dòng)力原件的選擇 邱銳敏：小斷面煤巷 掘進(jìn)機(jī)總體方案設(shè)計(jì)及行 走機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) 20 傳動(dòng)型式及元件選擇應(yīng)遵循的原則 1）技術(shù)先進(jìn)性：能夠改善機(jī)器性能，提高生產(chǎn)率； 2）經(jīng)濟(jì)合理性：傳動(dòng)系統(tǒng)精良簡(jiǎn)單、元件少，易加工，價(jià)格低，維修容易，使用壽命長(zhǎng)； 3）工作可靠性：傳動(dòng)系統(tǒng)的可靠性表現(xiàn)為元件的使用壽命，因此也是對(duì)元件質(zhì)量的要求； 4）適應(yīng)性：元件應(yīng)適應(yīng)傳動(dòng)系統(tǒng)的載荷、工況及環(huán)境等條件的要求。司機(jī)座一般設(shè)在機(jī)身左側(cè)、且違約機(jī)身后部，座椅高度應(yīng)保證司機(jī)的實(shí)現(xiàn)，使其能夠保證司機(jī)的實(shí)現(xiàn)，使其能夠很好的操縱及其，截割出規(guī)則的巷道； 6）操縱臺(tái)的位置要適當(dāng)，應(yīng)保證司機(jī)操縱方便、省力。 4） 當(dāng)各主要部件設(shè)計(jì)出來(lái)之后，應(yīng)進(jìn)行校核，不滿足要求時(shí)需進(jìn)行調(diào)整，使重心位于履帶重心稍偏前且小于 L／ 6 范圍內(nèi)（ L 為履帶接地長(zhǎng)度）。從增加機(jī)器的穩(wěn)定情況 看，擺動(dòng)中心的高度應(yīng)盡量降低。 總體布置的原則 總體布置時(shí)，要考慮以下幾條原則： 1) 保證整機(jī)的原則性； 2) 結(jié)構(gòu)緊湊， 并有較高的傳動(dòng)效率； 3) 便于操作和維修，工作安全可靠； 4) 外形平整美觀。比較的結(jié)果表明，方案 1 是最有前途的，而方案 3列為備用方案。計(jì)算結(jié)果都要填入表格 92中 繪制價(jià)值強(qiáng)度圖和價(jià)值斷面圖 根據(jù)計(jì)算結(jié)果，繪制出價(jià)值強(qiáng)度圖（圖 35）。按技術(shù)觀點(diǎn)并且依據(jù)評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)對(duì)方案進(jìn)行分析對(duì)比，給出評(píng)價(jià)分?jǐn)?shù) jiW ，按 04 級(jí)確定分?jǐn)?shù)，亦填入表中。 方案三： A1— B1— C1— D1。 綜合結(jié)論 經(jīng)過(guò)各方面的綜合考慮，對(duì)于這款部分?jǐn)嗝婢蜻M(jìn)機(jī)確定的總體方案是懸臂 縱軸截割式，前驅(qū)動(dòng)蟹爪式為裝載機(jī)構(gòu)，刮板鏈?zhǔn)綖檩斔蜋C(jī)構(gòu)，膠帶輸送機(jī)為輸送機(jī)構(gòu)，履帶式為行走機(jī)構(gòu)，內(nèi)外噴霧相結(jié)合的除塵機(jī)構(gòu)。近年來(lái)，除塵設(shè)備有向抽出式小噴霧式聯(lián)合并用方向發(fā)展的趨勢(shì)。 由于集塵器隨掘進(jìn)機(jī)移動(dòng)，風(fēng)機(jī)的噪音很大，應(yīng)考慮裝設(shè)消音裝置。 設(shè)計(jì)掘進(jìn)機(jī)時(shí)，應(yīng)根據(jù)掘進(jìn)技術(shù)條件來(lái)選取集塵器。 圖 26引射噴霧器 邱銳敏：小斷面煤巷 掘進(jìn)機(jī)總體方案設(shè)計(jì)及行 走機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) 16 Figure 26 ejector sprayer 2) 抽出式 由于僅采用噴霧裝置不能保證應(yīng)有的空氣凈化程度，一些掘進(jìn)機(jī)上還設(shè)有吸塵裝置，其作用原理是，用吸塵裝置在產(chǎn)生粉塵的地方吸入含塵空氣，然后在特制的機(jī)構(gòu)中分離粉塵，清洗后的空氣在掘進(jìn)機(jī)工作位置的后面放入巷道。引射噴霧器安裝在工作機(jī)構(gòu)導(dǎo)軌前方的兩側(cè)。引射噴霧器的結(jié)構(gòu)由噴嘴，引射風(fēng)筒，底板等組成。 有的掘進(jìn)機(jī)噴霧 系統(tǒng)由內(nèi)噴霧、外噴霧和引射器三部分組成。 為了提高除塵效果，部分?jǐn)嗝婢蜻M(jìn)機(jī)大多采用內(nèi)、外噴霧相結(jié)合的辦法，并且和截割電動(dòng)機(jī)、液壓系統(tǒng)的冷卻要求結(jié)合起來(lái)考慮。內(nèi)噴霧式的特點(diǎn)是：噴嘴距離截齒近，滅塵效果好、耗水量小，沖淡瓦斯、冷卻截齒和撲滅火花的效果較好。 這種噴霧方式結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，工作可靠，使用壽命長(zhǎng)，由于噴嘴離粉塵源較遠(yuǎn)，粉塵容易擴(kuò)散開，除塵效果較差。 外噴霧是在工作機(jī)構(gòu)的懸臂上裝有噴嘴，向截割頭噴射壓力水，噴出的水霧擴(kuò)散后將截割頭包 圍。 1)噴霧式 噴霧式除塵是用噴嘴把具有一定壓力的水高度擴(kuò)散，使其物化，使塵粉附在霧狀水粒表面沉淀下來(lái)，以達(dá)到滅塵效果。單靠通風(fēng)已不能將空氣含塵量降到標(biāo)準(zhǔn)范圍以下，因此必須采用必要的除塵措施。其 它各部都直接或間接 地困聯(lián)在中央機(jī)架上。 3） 中央機(jī)架 由后架、前架、鏟板擺動(dòng)油缸支承架和前回轉(zhuǎn)臺(tái)組成。 2） 履帶 履帶鏈由履帶板，銷軸和插銷等組成。 圖 25減速器傳動(dòng)示意圖 Figure 25 reducer transmission diagram 行走機(jī)構(gòu)減速 器由圓柱齒輪減速器和窩輪減速器，電動(dòng)機(jī)、聯(lián)軸節(jié)、主動(dòng)鏈輪組成。所以，當(dāng)前選用電動(dòng)機(jī)傳動(dòng)型式較符合我國(guó)的實(shí)際情況。 邱銳敏：小斷面煤巷 掘進(jìn)機(jī)總體方案設(shè)計(jì)及行 走機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) 14 目前部分?jǐn)嗝婢蜻M(jìn)機(jī)通常用履帶式行走機(jī)構(gòu)。這種行走機(jī)構(gòu)主要用于沖擊式掘進(jìn)機(jī)。但由于向前推進(jìn)時(shí)，支架反復(fù)交替地作用于頂板，使掘進(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)主要用巖巷掘進(jìn)機(jī)，在煤巷半煤巖巷中也有應(yīng)用。采用的框架結(jié)構(gòu)，使人員能自由地進(jìn)入工作面，并可超過(guò)裝載機(jī)構(gòu)到機(jī)器的后面。 行走機(jī)構(gòu)型式選擇 掘進(jìn)機(jī)的行走方式分類 掘進(jìn)機(jī)的行走機(jī)構(gòu)有邁步式、導(dǎo)軌式和履帶式等幾種。使卸載端打到卸載的調(diào)高范圍要求。 為實(shí)現(xiàn)巷道掘進(jìn)機(jī)膠帶轉(zhuǎn)運(yùn)機(jī)構(gòu)卸載端作上下調(diào)高和左右擺動(dòng)，以使轉(zhuǎn)運(yùn)的煤巖能夠準(zhǔn)確的卸入礦車或轉(zhuǎn)載機(jī)中，一般將轉(zhuǎn)運(yùn)機(jī)構(gòu)的機(jī)尾安裝在掘進(jìn)機(jī)尾部的回轉(zhuǎn)臺(tái)托架上，可以通過(guò)人力或回轉(zhuǎn)油缸，使整個(gè)轉(zhuǎn)運(yùn)機(jī)構(gòu)回轉(zhuǎn)臺(tái)中心擺動(dòng)一定角度，并使機(jī)頭卸載端打到卸載的擺角要求。 第二種型式，是由電動(dòng)卷筒驅(qū)動(dòng)主動(dòng)卷筒旋轉(zhuǎn)。 轉(zhuǎn)運(yùn)機(jī)構(gòu)型選擇 部分?jǐn)嗝鏅C(jī)械化掘進(jìn)工作面的作業(yè)線配套方式有很多種，目前掘進(jìn)機(jī)的轉(zhuǎn)載機(jī)構(gòu)大多采用膠帶輸送機(jī)。有的掘進(jìn)機(jī)以機(jī)尾軸為主動(dòng)軸。輸送機(jī)構(gòu)一般是由機(jī)尾向機(jī)頭方向傾斜向上布置的。 綜上所述，我將在設(shè)計(jì)中采用前驅(qū)動(dòng)蟹爪式裝載機(jī)構(gòu)。 2） 后驅(qū)動(dòng)：將電動(dòng)機(jī)或馬達(dá)及減速器置于中間刮板輸送機(jī)的后部，由刮板機(jī)的從動(dòng)鏈輪軸經(jīng)聯(lián)軸器把動(dòng)力傳給裝載機(jī)構(gòu)中的小圓錐齒輪，再經(jīng)大錐齒輪帶動(dòng)圓盤轉(zhuǎn)動(dòng)。此種驅(qū)動(dòng)方式的特點(diǎn)是：傳動(dòng)路線短、效率高，傳動(dòng)平衡，刮板鏈?zhǔn)芰π　? 掘進(jìn)機(jī)裝載機(jī)構(gòu)的驅(qū)動(dòng)方式 裝載機(jī)構(gòu)的驅(qū)動(dòng) 方式有前驅(qū)動(dòng)和后驅(qū)動(dòng)兩種，且往往和中間刮板輸送機(jī)用共同的驅(qū)動(dòng)機(jī)或馬達(dá)驅(qū)動(dòng)。為了擴(kuò)大裝載寬度，可是鏟板連同整個(gè)耙爪裝載機(jī)構(gòu)一起水平擺動(dòng)，或者設(shè)計(jì)雙耙爪（圖 f），以擴(kuò)大裝載范圍。 3） 蟹爪式（圖 24 d、 e）：蟹爪式裝載機(jī)構(gòu)，這種裝載機(jī) 構(gòu)能調(diào)整耙爪的運(yùn)動(dòng)軌跡，可將煤巖準(zhǔn)確運(yùn)至中間刮板輸送機(jī)，生產(chǎn)率高，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，工作可靠，外形尺寸小，裝載效果好；因此目前在部分?jǐn)嗝婢蜻M(jìn)機(jī)中應(yīng)用很普遍。 2） 螺旋式（圖 24 c）：螺旋式裝載機(jī)構(gòu)是橫軸式掘進(jìn)機(jī)上使用的一種裝載機(jī)構(gòu)型式，利用左右兩個(gè)旋向相反的截割頭，將煤巖向中間推入輸送機(jī)頭。環(huán)形刮板鏈?zhǔn)窖b載機(jī)構(gòu)制造簡(jiǎn)單，但由于單方向裝載，在裝載邊可形成煤巖的堆積，而造成卡鏈和斷鏈?zhǔn)鹿?。若刮板鏈能左右張開或收 攏，即可調(diào)節(jié)裝載寬度，但使結(jié)構(gòu)復(fù)雜。 掘進(jìn)機(jī)的裝載形式 部分?jǐn)嗝婢蜻M(jìn)機(jī)的裝載機(jī)構(gòu)有以下幾種形式：蟹爪式、刮板式、螺旋式、圓盤星輪式。下擺角為 25176。 根據(jù)給出的設(shè)計(jì)要求，經(jīng)過(guò)計(jì)算，可以初步確定 出懸臂長(zhǎng)度為 3500mm，左右擺角為25176。這兩個(gè)參數(shù)的大小，決定了節(jié)氣可掘斷面的大小。 2） 懸臂長(zhǎng)度和擺角 懸臂長(zhǎng)度是從擺動(dòng)中心到截割頭頂部的距離。但考慮伸縮部分的結(jié)構(gòu)和機(jī)器工作的穩(wěn)定性，懸臂伸縮量一般為 500— 600mm。 外伸縮式結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單制造方便，主軸與減速器在軸向固定連接，密封性能好，但伸縮時(shí)移動(dòng)部分質(zhì)量較大，不利于機(jī)器的穩(wěn)定。 2） 外伸縮式（又稱滑架式）裝置 （如圖 23b） 是將電動(dòng)機(jī)聯(lián)軸器和減速器等練成一個(gè)剛性整體，構(gòu)成懸臂的可伸縮部分，而固定部分為一與回轉(zhuǎn)臺(tái)鉸接的滑架?；ㄦI主軸、截割頭、內(nèi)套筒和保邱銳敏：小斷面煤巷 掘進(jìn)機(jī)總體方案設(shè)計(jì)及行 走機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) 10 護(hù)套筒時(shí)可伸縮部分，在伸縮油缸作用下，通過(guò)花鍵連接和導(dǎo)鏈，相對(duì)固定部分移動(dòng)完成伸縮動(dòng)作。 縱軸式掘進(jìn)機(jī)工作機(jī)的伸縮裝置，可分為內(nèi)伸縮方式和外伸縮方式兩種： 1） 內(nèi)伸縮式（也稱套筒式）伸縮裝置 （如圖 23a） ，由伸縮部分和固定部分組成。伸縮式懸臂工作機(jī)構(gòu)能在履帶靜止時(shí)獲得較大的推進(jìn)力，避免履帶的反復(fù)動(dòng)作，防止機(jī)器下沉，并且有利于挖水溝，適應(yīng)性好。 懸臂設(shè)計(jì) 伸縮機(jī)構(gòu)類型選擇 按長(zhǎng)度可變與否，懸臂分為固定式和伸縮式兩種。 截割頭平均直徑處的牽引力為 P=（ 1— ） Pc。 截割力矩為： Mc=103N／ 2? n （ 21） 本設(shè)計(jì)方案的截割頭功率 N 的計(jì)算方法： 采用單位能耗法 HwLDVbN 60? （ 22） 式中 N— 截割頭功率； L— 截割頭長(zhǎng)度 ； D— 截割頭平均直徑 ； Vb— 截割頭橫擺速度 ； 單位能耗取決于煤巖特性、工作機(jī)構(gòu)的類型和參數(shù) （如圖 22） ，對(duì)于 f=5 的煤巖，可取HW=3。 所以，本設(shè)計(jì)方案取兩頭螺旋葉片，升角取 15176。 螺旋升角對(duì)排屑過(guò)程的影響比較復(fù)雜，對(duì)最佳升角的取值尚無(wú)切實(shí)的看法。對(duì)于單頭螺旋來(lái)講，就要取較小的螺距，這樣就使截割的塊度減小，粉塵增多，而且使截割頭的排屑能力降低。試驗(yàn)表明，截割頭的螺旋頭數(shù)應(yīng)於 4 個(gè)。因此，螺旋葉片的頭數(shù)、升角和高度都影響排屑效果。所以，本方案設(shè)計(jì)將選擇錐形截割頭的錐角為 50。此時(shí)，大多按底板平整的要求（ 2??? ）來(lái)確定。 ）。同時(shí)，為了達(dá)到較大的掘進(jìn)寬度，在結(jié)構(gòu)布置允許的情況下，常采用加大 ? 角的辦法（現(xiàn)有掘進(jìn)機(jī)的水平擺角通常為 30176。 應(yīng)該指出，水平擺角 ? 取決于巷道斷面的寬度和回轉(zhuǎn)半徑的大小。因此，就難以同時(shí)獲得平整的頂 底板和側(cè)壁。???? ??? 21 顯然，對(duì)于確定的掘進(jìn)機(jī)，其截割頭的半錐角 ? 是一定值。 設(shè)截割頭的半錐角為 ? ，懸臂水平擺角為 ? ，上下擺角分別為 。 所以，本設(shè)計(jì)方案將選擇截割頭直徑為 600mm。相反，若截割直徑太小，雖然可以獲得較大的切向截割力，但由于截割的循環(huán)時(shí)間加長(zhǎng)，而影響掘進(jìn)速度。 當(dāng)截割頭的功率和轉(zhuǎn)速一定時(shí)，截割頭的直徑將決定截割頭的切向截割力。 所以，本設(shè)計(jì)方案將選擇截割頭長(zhǎng)度為 600mm。 縱軸式掘進(jìn)機(jī)截割頭長(zhǎng)度應(yīng)略大于截深。同時(shí)，截割頭長(zhǎng)度大小還影響掘進(jìn) 速度。因此，必須合理地選擇。 所以，本設(shè)計(jì)方案將采取圓錐形截割頭。而 圓錐圓柱形截割頭是由兩個(gè)不用形狀的部分構(gòu)成的，這種形狀兼顧了鉆進(jìn)、擺動(dòng)截割和巷道平穩(wěn)性，但形狀比較復(fù)雜，而且在兩部分銜接處的截齒布置較困難。這樣，同時(shí)增大了截割頭的排屑能力，可防止截割頭堵塞現(xiàn)象的發(fā)生。掘進(jìn)機(jī)工作后尚需人工輔助鏟平頂、底板，降低了生產(chǎn)率。圓錐形截割頭有利于鉆進(jìn)工作面，也能保證截割出來(lái)的巷道表面較平整。螺旋葉片焊在截割頭的頭體上，沿 機(jī)器重量（ t） 1625 2540 4075 邱銳敏：小斷面煤巷 掘進(jìn)機(jī)總體方案設(shè)計(jì)及行 走機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) 6 螺旋線并按截線間距排列齒座和截齒。 掘進(jìn)機(jī)設(shè)計(jì)過(guò)程中所需要注意的事項(xiàng)： 1）機(jī)器的 外形尺寸需要進(jìn)行有效控制，其所占空間宜小， 特別是高度及寬度受到嚴(yán)格限制的情況下； 2）掘進(jìn)機(jī)應(yīng)該能夠拆裝成幾個(gè)獨(dú)立的部件，以便于運(yùn)輸和檢修； 3）采煤工作機(jī)構(gòu)需要適應(yīng)煤層厚度變化，牽引機(jī)構(gòu)能夠在工作過(guò)程中隨時(shí)根據(jù)工作需要改變牽引速度，最好能無(wú)級(jí)調(diào)速，以適應(yīng)煤層硬度變化，發(fā)揮機(jī)器功能； 4）為能夠在有瓦斯爆炸危險(xiǎn)的工作面內(nèi)安全工作，要求所有電氣設(shè)備應(yīng)具有防爆功能； 5）電動(dòng)機(jī)及傳動(dòng)減速裝置需要具有超負(fù)荷安全保護(hù)裝置； 6）各減速箱必須封閉嚴(yán)密，外殼強(qiáng)度應(yīng)能承受頂板落下的巖塊打擊； 7）應(yīng)該具有防滑自鎖裝置，防止機(jī)器在斜坡的工作環(huán)境下發(fā)生下滑； 8）需 要裝備有除塵裝置，使操作人員獲得較好的工作環(huán)境； 9） 工作穩(wěn)定可靠，操作簡(jiǎn)單方便，操縱手把需要盡量集中，一般日常工作少而容易。 根據(jù)工作機(jī)構(gòu)切割工作面的方式分類： 1）部分?jǐn)嗝婢蜻M(jìn)機(jī) ； 2）全斷面掘進(jìn)機(jī)。五”期間的使用經(jīng)驗(yàn)和自行研制的成果而確立的三種機(jī)型如表 11。其缺點(diǎn)表現(xiàn)為：傳動(dòng)裝置較復(fù)雜；當(dāng)切入工作面時(shí)需要左右移動(dòng)，而且在垂直平面內(nèi)移動(dòng)是受限制 的，難于獲得較平整