【正文】 RHS5013 型機(jī)的減速器傳動(dòng)比 i=328）。 采用齒輪油馬達(dá) ,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馬達(dá)的 1/10；尺寸小、重量輕。 采用低速大扭矩馬達(dá)驅(qū)動(dòng)，其特點(diǎn)是系統(tǒng)簡(jiǎn)單，尺寸小、重量輕，能夠?qū)崿F(xiàn)無(wú)級(jí)調(diào)速及過(guò)載自動(dòng)保護(hù)。 履帶行走機(jī)構(gòu)采用液壓傳動(dòng)型式，系統(tǒng)簡(jiǎn)單、性能較好、技術(shù)先進(jìn)。 機(jī)械傳動(dòng)的履帶行走機(jī)構(gòu)，一般是將電動(dòng)機(jī)裝于兩條履帶減速器后部，制動(dòng)方式采用機(jī)械液壓制動(dòng)方式。 3）履帶行走機(jī)構(gòu)的驅(qū)動(dòng)方式有電動(dòng)機(jī)和油馬達(dá)驅(qū)動(dòng)兩種方式。此外，考慮耙爪及鏈板卡鏈過(guò)載情況， 為保護(hù)電動(dòng)機(jī)不至燒毀，一般需要在減速器內(nèi)設(shè)安全摩擦片離合器。減速器經(jīng)常浸泡在煤巖泥水中，卡料時(shí)易過(guò)載。截割頭調(diào)速方式一般采用配換掛輪的方法，變速機(jī)構(gòu)力求簡(jiǎn)單。應(yīng)利用體積小、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)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)荷很敏感，過(guò)載負(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)力元件的選擇 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)盡量簡(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)、且位于機(jī)身后部，座椅高度應(yīng)保證司機(jī)的視線，使其哪個(gè)很好地操縱機(jī)器，截割出規(guī)則的巷道； 6）操縱臺(tái)位置要適當(dāng)，應(yīng)保證司機(jī)操縱方便、省力。此外，還需求重心位置在截割機(jī)構(gòu)回轉(zhuǎn)臺(tái)中心線之后，而且重心高度越低越好，以提高機(jī)器作業(yè)時(shí)的穩(wěn) 定性。在保證懸臂不與其他機(jī)構(gòu)干涉的條件下，擺動(dòng)中心的位置應(yīng)盡量靠后，但必須保證中心在機(jī)器的縱向?qū)ΨQ平面內(nèi)； 4） 當(dāng)各主要部件設(shè)計(jì)出來(lái)之后。 具體要求 在掘進(jìn)機(jī)總體布置時(shí)，需注意以下問(wèn)題： 1）工作機(jī)構(gòu)減速器減速器的進(jìn)、 出軸盡量同軸線； 遼寧工程技術(shù)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) （論文） 21 2）懸臂和鏟板的尺寸關(guān)系相適應(yīng)，既有利于裝載，又要避免截割頭截割鏟板； 3）懸臂的水平和垂直擺動(dòng)中心的位置可以重合，也可以不重合。近年來(lái)，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)。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。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(lái)選集塵器。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，然后在特別的機(jī)構(gòu)中分離粉塵，清洗后的空 圖 32 引射噴霧器 氣在掘進(jìn)機(jī)工作位置的后面放入巷道。選擇噴嘴的原則是：霧化質(zhì)量好，噴霧范圍大，耗水量小，外形尺寸小，不易堵塞、磨損和損壞，拆裝方便。壓力水從裝由螺旋芯的噴嘴中射出時(shí)在風(fēng)筒后形成一個(gè)負(fù)壓區(qū)，帶有煤塵的空氣被吸入并隨水霧一起 射向前方。壓力水是經(jīng)過(guò)液壓系統(tǒng)冷卻器、水冷電機(jī)后進(jìn)入引射噴霧器的。將冷卻水由 噴嘴噴出降塵。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(lái)，達(dá)到滅塵效果。 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。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)。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)。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)。 行走機(jī)構(gòu)的型式選擇 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。 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)。 為使卸載端作上下、左右擺動(dòng)，以使轉(zhuǎn)運(yùn)的煤巖能夠正確地卸入礦車或 轉(zhuǎn)載機(jī)中，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。目前，多采用膠帶輸送機(jī)。 輸送機(jī)構(gòu)型式選為刮板鏈?zhǔn)捷斔蜋C(jī)構(gòu) 。 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。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。由于該位置空間較小布置較困難。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。 圖 31 裝載機(jī)構(gòu)的型式 Figure 31 loading mechanism pattern 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)。 裝載機(jī)構(gòu)型式選為耙爪式。 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)。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。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。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。 3)耙爪式。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)。同時(shí)，由于刮板鏈易磨損，功率消耗大，使用效果較差。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。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。 工作機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)為懸臂縱軸式?？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)。這種掘進(jìn)機(jī)多使用拋物線或半球形截割頭。截割阻力據(jù)可為機(jī)器的自重所平衡，穩(wěn)定性較好。而且滾筒較長(zhǎng)，對(duì)掘進(jìn)巷道的斷面形狀有所限制。 橫軸式截割頭分滾筒形、圓盤形、拋物線形和半 球形幾種。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。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。 按截割頭的布置方式，分為縱軸和橫軸式兩 種。 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)健A盤銑削式和懸臂截割式等。同時(shí)同時(shí)應(yīng)對(duì)照行標(biāo) MT138~1995《懸臂式掘進(jìn)機(jī)的型式與參數(shù)》，按其截割煤巖的最大單向抗壓強(qiáng)度，選定機(jī)型的類別。 王耀雄： 小斷面煤 巷掘進(jìn)機(jī) 總體方案及液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì) 16 3 掘進(jìn)機(jī)總體設(shè)計(jì) 選定該機(jī)型和各個(gè)部件及其結(jié)構(gòu)型式、驅(qū)動(dòng)方式、并進(jìn)行總體的合理布置 該項(xiàng)內(nèi)容在確定前，首先應(yīng)滿足設(shè)計(jì)任務(wù)書的內(nèi)容，特別是用戶提出的主要要求，結(jié)果調(diào)研，雙方反復(fù)交換意見，達(dá)到既能滿足用戶（或上級(jí)）條件，又能較好的符合本企業(yè)產(chǎn)品發(fā)展的總體規(guī)劃。這兩個(gè)參數(shù)的大小決定了機(jī)器可掘斷面的大小。 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。應(yīng)等于或大于截深， 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。 懸臂的伸縮機(jī)構(gòu)選擇 外 伸縮式。可伸縮部分裝在滑架內(nèi)，利用伸縮油缸使其來(lái)回整體移動(dòng)，實(shí)現(xiàn)伸縮。 2)外伸縮式 。電動(dòng)機(jī)、聯(lián)軸器和減速器相對(duì)于懸臂本身在軸向是固定的。 遼寧工程技術(shù)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) （論文） 15 圖 25懸臂伸縮原理圖 :a）內(nèi)伸縮式； b）外伸縮式； Figure 25 cantilever expansion principle Figure 1)內(nèi)伸縮式 。 縱軸式掘進(jìn)機(jī)工作機(jī)構(gòu)的伸縮裝置，可分為內(nèi)伸縮式與外伸縮式兩種。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，避免履帶的重復(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)度可變與否分為固定式和伸縮式兩種。對(duì)于 f＜ 4 的煤巖，可取 Hw =～ ；對(duì)于 f=4～ 8 的半煤巖，可取 Hw =3～ 6。 單位能耗 Hw 取決于煤巖特性、工作機(jī)構(gòu)的類型和參數(shù)。這種方法是根據(jù)所截割煤巖的特性、工作機(jī)構(gòu)的類型，參照類似工作條件、工作范圍的國(guó)內(nèi)外各種掘進(jìn)機(jī)，來(lái)選定截割電動(dòng)機(jī) 的功率。 sj—— 齒的后刀面磨鈍后在牽引方向投影面積， mm2,徑向齒取 30～ 40 mm2，切向齒取 15～ 20 mm2； U —— 考慮煤體受壓狀態(tài)的系數(shù)，脆性煤為 30，粘性煤為 35。 則 ? =40176。 遼寧工程技術(shù)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) （論文） 13 圖 25截齒安裝 角 Figure 25 pick installation angle 取 A =300N/mm ， bp=,f=2,脆性煤， ?k =1， ? 取 60176。 90176。 70176。在掘進(jìn)機(jī)設(shè)計(jì)計(jì)算中，我國(guó)工程技術(shù)人員經(jīng)常采用原蘇聯(lián)學(xué)者提出的計(jì)算方法。設(shè)計(jì)中選用交叉式的排列方式。這種排列方式有利于降低截齒的側(cè)向和截割比能耗。 交叉式排列的條件是：螺旋頭數(shù)與每線齒數(shù)之比為 2。另外，這種布置方式，切屑斷面較小。 截齒的排列方式 截齒的排列方式通常有兩種，一種是順序式，另一種是交叉式。 3）為充分利用地壓和自由面，并考慮在不同鉆進(jìn)深度內(nèi)截割阻力不同，截割頭前部的截線距應(yīng)小小一些，而后部的截線距應(yīng)適當(dāng)加大； 4）為了減小截割阻力、降低截齒載荷，應(yīng)采用合理的排列方式； 5）為保證功率一定情況下，截割頭具有較大的單齒截割力，截齒總數(shù)不易過(guò)多，一般為 20～ 40 個(gè)，軟的煤巖取低值，硬的煤巖取高值。應(yīng)合理確定截線距和切屑厚 度。為此， 使每條截線上的齒數(shù)相等。對(duì)截齒布置總的要求如下 :單位能耗低、截齒損耗少、塊率高、吸入性粉塵少，沼氣瀉出量和摩擦發(fā)光的概率 小。 選用型號(hào)為 JG25/108 的截齒，齒全長(zhǎng)為 108mm，柄部直徑為 25mm的鎬形截齒。對(duì)于煤質(zhì)硬而脆且含有硬夾石的煤層，應(yīng)采用鎬形齒。一般來(lái)說(shuō)，煤質(zhì)堅(jiān)硬、節(jié)理層理不明顯、裂隙不發(fā)達(dá)的煤巖巷道，可采用扁形齒。 王耀雄： 小斷面煤 巷掘進(jìn)機(jī) 總體方案及液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì) 10 牽引力一般為 30～ 60kN， 對(duì)于半煤巖或中 硬巖取大值，在掘進(jìn) f＞ 6 以上巖石時(shí)，牽引力應(yīng)該提高到 100kN 左右，而牽引速度需降低到 ，但牽引力太大時(shí)，將影響機(jī)器的穩(wěn)定性，需增設(shè)輔助支撐裝置。 牽引力 截割頭在回轉(zhuǎn)時(shí)，必須具有足夠的牽引力，以便截割頭在擺動(dòng)方向能有效地截入煤巖，保證截割頭工作的正常進(jìn)行。同時(shí)，為了在不同條件下能盡量按合理的切屑厚度來(lái)工作，以獲得較高的截割效率，應(yīng)按相應(yīng)的合理截割速度來(lái)調(diào)節(jié)擺動(dòng)速度。通常，軟煤的板煤巖取 hmax=3～ 5cm，較硬的半煤巖或中硬巖取 hmax=2～ 3cm。采用該切屑厚度，可在一 定功率下獲得最佳的截割效率和截割工況。 隨著擺動(dòng)速度增加，切屑厚度將加大，截割阻力、牽引阻力和截割功率呈線性增加，而單位能耗按曲線規(guī)律下降（見下圖）。 設(shè)計(jì)中取 vj=,截割頭的轉(zhuǎn)速 為 60r/min。通常，在煤和軟巖中，可取 vj=～ ，截割頭的轉(zhuǎn)速為 30～ 100r/min。顯然，在一定功率下，適當(dāng)降低截割速度或轉(zhuǎn)速，將使截割力矩和截割力相應(yīng)增加，有利于 截割遼寧工程技術(shù)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) （論文） 9 較硬的煤巖。 圖 22截割頭幾何示意圖 Figure 22 Cutting geometry schematic drawing 截割速度和擺動(dòng)速度 當(dāng)功率一定時(shí)，截割速度（截割頭轉(zhuǎn)速）決定截割力矩和截割力的大小。 取 L 為 364mm。 根據(jù)圖 22 截割頭的幾何關(guān)系，可得： X=600 ? tan20 176。 截割頭的平均直徑為 D。本設(shè)計(jì)中取截割頭數(shù)為兩頭，螺旋升角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。分析認(rèn)為，單頭螺旋不宜采用，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。 螺旋頭數(shù)越多，要保證截割順序有規(guī)律，同時(shí)截割齒數(shù)不變等要求就越困難，而且使結(jié)構(gòu)復(fù)雜、截割頭重量增加。 王耀雄： 小斷面煤 巷掘進(jìn)機(jī) 總體方案及液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì) 8 截割頭數(shù)和升角 裝在截割頭上的螺旋葉片是用來(lái)排屑的，把截落的煤巖及時(shí)排出，減小切割阻力。本設(shè)計(jì)中 截割頭 采用 40176?！?50176。因此，大多按底板平整的要求（θ = 2? ）來(lái)確定。～ 53176。對(duì)于不同規(guī)格的巷道，掘進(jìn)機(jī)工作的實(shí)際水平擺角也不一樣。 圖 21 通常在巷道掘進(jìn)時(shí)，為便于機(jī)器的行走和支護(hù)，要求底板兩側(cè)壁平整，這時(shí)有θ = 2? =? 。故對(duì)于一定形狀的巷道，一般不可能同時(shí)滿足上述要求。按照幾何關(guān)系，要保證巷道的頂、底板、兩側(cè)壁的平整，應(yīng)使θ =1? = 2? =? 。 截割頭錐角 對(duì)于縱軸式掘進(jìn)機(jī)的圓錐形或圓錐圓柱形截割頭，為了獲得較為平整的巷道頂、底板或側(cè)壁，還應(yīng)結(jié)合懸臂長(zhǎng)度、回轉(zhuǎn)中心的位置來(lái)確定截割頭的錐角。 目前，縱軸式掘進(jìn)機(jī)的截割頭直徑通常為 600～ 900mm，有些大型掘進(jìn)機(jī)截割頭的直徑在 1000mm以上。截割頭直徑過(guò)大，將使切向截割力降低，如果截割力小于截割阻力，就不能完成截割任務(wù)。 本 設(shè)計(jì)中截割頭長(zhǎng)度設(shè)計(jì)為 600mm。目前，縱軸式掘進(jìn)機(jī)截割頭長(zhǎng)度一般為 500～ 700mm。同時(shí)，截割頭長(zhǎng)度大小還能影響掘進(jìn)速度，而截割頭長(zhǎng)度