【正文】 r — 煤巖的容重， 3/mt 。 生產(chǎn)率 掘進(jìn)機(jī)的生產(chǎn)率包括截割生產(chǎn)率、裝載生產(chǎn)率和運(yùn)輸生產(chǎn)率，它們之間存在一定的關(guān)系。對截割硬巖石的情況下，應(yīng)適當(dāng)提高水壓和水量。 內(nèi)噴霧系統(tǒng)的噴嘴裝置設(shè)在截割頭截齒座的后面。具體參數(shù)在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中確定。在履帶架底部裝設(shè)的支重輪，每個(gè)承載力應(yīng)不小于機(jī)重的 50%，間距一般為履帶板節(jié)距的 [19]。滾動(dòng)式運(yùn)行阻力較小，履帶架底部與履帶鏈相接接觸面磨損小。工作速度為 0～ 5m/min。 工作速度一般為 2～ 5m/min， 調(diào)動(dòng)速度一般 為 10～15m/min[18]。 履帶機(jī)構(gòu)的公稱接地比壓為 。取節(jié)距1jl =120mm。 驅(qū)動(dòng)輪直徑 1D 采用后輪驅(qū)動(dòng)，掘進(jìn)機(jī)使用重量為 1m (kg)，則驅(qū)動(dòng)輪直徑 1D (mm)經(jīng)驗(yàn)公式： 4 11 )85~75( mD ?[5] (220) 取 1m =1100kg， 1D =460mm 履帶節(jié)距 1jl 縮小履帶節(jié)距 1jl (mm)可以減少行駛速度的不均勻性；增大節(jié)距 1jl ，可以改善接地比壓的分布。 履帶的接地長度 1l 、行駛寬度 1b 和履帶寬度 10b 的確定 [5] 這些參數(shù)取決于地面的允許比壓、轉(zhuǎn)向性能、坡度橫向的穩(wěn)定性等。履帶機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)裝置為液 壓馬達(dá)。 圖 24 EBZ200E 掘進(jìn)機(jī)的雙邊 刮板輸送機(jī) [14] EBZ200E roadheader in Jiamusi Coal Mine Machinery Co., Ltd. . . 行走履帶技術(shù)參數(shù)的確定與連接 行走履帶技術(shù)參數(shù)的確定要符合煤炭行業(yè)標(biāo)準(zhǔn) MT/T5771996《懸臂式掘進(jìn)機(jī)履帶機(jī)構(gòu)型式與參數(shù)》的規(guī)定。鏟煤板的傾斜角一般為 ?? 25~21 ，它的寬度應(yīng)該比履帶外寬大 ～ ， 下降最低位置不應(yīng)小于臥底深度 ， 上升最大高度應(yīng)到達(dá) 350～ 400mm。裝載機(jī)構(gòu)耙爪的轉(zhuǎn)速一般為 25～ 48r/min[11]， 原動(dòng)機(jī)為 2 臺液壓馬達(dá)，工作時(shí)交錯(cuò)耙抓。具體尺寸在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中確定。 回轉(zhuǎn)臺中心高在 1600mm。連接臂的左端用螺栓與切割臂固定在一起?；剞D(zhuǎn)臺主要由回轉(zhuǎn)油缸、回轉(zhuǎn)座、連接臂、回轉(zhuǎn)架、升降油缸等部件構(gòu)成。切割電機(jī)功率估算公式為： . . kWnMN f ),160/(0 ???? ， (217) 式中： ?n — 切割頭每秒轉(zhuǎn)數(shù)； ? — 為工作機(jī)構(gòu)傳動(dòng)效率，可以取 ； fM — 作用 在切割頭旋轉(zhuǎn)軸的切割阻力矩， mN? ，通過如下式子計(jì)算： cT kkDPmzM P 002 ?????? 式中： z— 作用在一個(gè)齒上的切割阻力， N； m — 每條截線上的齒數(shù)； P — 切割頭上的總截線條數(shù)； 0D — 切割頭平均直徑， m。 具體參數(shù)在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中確 定。 (7)牽引力 切割頭回轉(zhuǎn)時(shí)，必須具有足夠的的牽引力，以便切割頭在擺動(dòng)方向能有效地切入煤壁，保證切割工作的正常進(jìn)行。 )/()1 7 1 5 04 4 1 0 0( ?VCLDVM bn ???? ， mN? ； 式中： 0D — 切割頭平均直徑， m； 0L — 切割頭長度， m； mK — 當(dāng)量載荷因數(shù)。 根據(jù)本設(shè)計(jì)要求 ， 確定擺動(dòng)速度為 。 根據(jù)本設(shè)計(jì)要求 ， 確定截割速度 。對易于截割的巖石 (例如白堊和煤 )， 最 大截割速度會(huì)受到粉塵濃度的限制。對研磨性的硬巖石 ， 最大截割速度要受到截齒磨損的限制。 懸臂式掘進(jìn)機(jī)所能達(dá)到的最大截割能力總是與其截齒的截割速度有關(guān)。 (5)切割速度和擺角速度 截割功率一定時(shí)，切割速度決定切割力矩和切割力的大小。這里選擇兩頭旋轉(zhuǎn)葉片。 本掘進(jìn)機(jī)設(shè)計(jì)結(jié)合同類掘進(jìn)機(jī) 運(yùn)用情況 ， 選取 ?45 。掘進(jìn)機(jī)的水平擺角通常為 ?? 50~30 。按幾何關(guān)系，要保證巷道的頂、底板、側(cè)壁平整，應(yīng)使 ???? ??? 21 。 (3)切割頭錐角 對于縱軸式掘進(jìn)機(jī)的圓錐形切割頭，為了獲得比較平整的巷道頂、底板或者側(cè)壁，還應(yīng)結(jié)合懸臂長度、回轉(zhuǎn)中心的位置來確定切割頭的錐角。大功率的掘進(jìn)機(jī)可以在 1000 mm 以上。切割頭直徑過大，將使切向切割力降低，如果切割力小于切割阻力，就不能完成切割任務(wù)。 (2)切割頭直徑 切割頭直徑影響切割力和工作循環(huán)時(shí)間。大功率的掘進(jìn)機(jī)可以在 1000 mm 左右。縱軸式掘進(jìn)機(jī)切割頭長度應(yīng)略大于截深。 結(jié)合行業(yè)標(biāo)準(zhǔn) MT4771996YBU系列掘進(jìn)機(jī)用隔爆型三相異步電動(dòng)機(jī)選擇，確定截割功率為 200kW。對于中硬巖，可選m/~?jV ， 對于砂巖和石灰?guī)r，平均截割速度 jV =~ m/s ，最高 jV =~1 m/s ，截割頭轉(zhuǎn)速為 20~40 /minr [11]。同時(shí)，還可以降低截割頭上的動(dòng)載荷，減少截齒的磨損和粉塵。 截齒必須具有的一定的截割速度和足夠的截割力，才能實(shí)現(xiàn)對煤巖的有效破碎。 截割機(jī)構(gòu)技術(shù)參數(shù)的初步確定 截割頭轉(zhuǎn)速及其功率的初步確定 掘進(jìn)機(jī)的動(dòng)力源都采用交流電動(dòng)機(jī)。既上擺角 ??321? ，下擺角 ??282? 。 回轉(zhuǎn)中心高： mmH ??? ? (23) ???? 45s H (24) 即 ?H mm 盡量降低重心 ， 取 H=1600mm。 最大掘高 ，上擺角 ?451?? ， 下擺角 ?352 ?? ， 取水平擺角 ? = ?33 。伸縮量要大于或等于截深，考慮伸縮部的結(jié)構(gòu)和機(jī)器工作的穩(wěn)定性，懸臂伸縮量一般為 500~600mm[5]，選取 550mm。 懸臂的長度和回轉(zhuǎn)角度的確定 根據(jù)上文的結(jié)構(gòu)選擇，伸縮機(jī)構(gòu)類型采用內(nèi)伸縮式。tG 50? 機(jī)器可掘斷面 機(jī)器的規(guī)格和重量主要取卻于巷道斷面的大小。機(jī)重太輕， 工作穩(wěn)定性下降， 擺動(dòng)截割時(shí)會(huì)發(fā)生擺尾現(xiàn)象、截割效率下降，截齒損耗率增加；機(jī)重太重，機(jī)動(dòng)性差，轉(zhuǎn)向靈活性下降。 結(jié)合設(shè)計(jì)要求和工作情況掘進(jìn)機(jī)的外形 尺寸 (長 寬 高 )= (不含轉(zhuǎn)載機(jī)長度 )。機(jī)器固定部分的長度控制在 7m左右。 機(jī)器外形尺寸 . . 根據(jù)掘進(jìn)機(jī)工作環(huán)境和要求，考慮到巷道的斷面和空間約束，機(jī)器高度越低越好，同時(shí)要滿足行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，一般小斷面掘進(jìn)高度在 ，大斷 面掘進(jìn)機(jī)應(yīng)低于 2m。它表示了掘進(jìn)機(jī)特性的指標(biāo)。 總體參數(shù)確定 根據(jù)以上設(shè)計(jì)思想及設(shè)計(jì)結(jié)果進(jìn)行掘進(jìn)機(jī)的總體參數(shù)確定。 電控系統(tǒng) 電控系統(tǒng)包括動(dòng)力部分、控制部分和檢測部分，電控系統(tǒng)必須按照煤礦井下防爆要求設(shè)計(jì)、制造、檢測，必須符合 GB38362021 標(biāo)準(zhǔn)中的有關(guān)規(guī)定和要求。采用噴霧式除塵，用噴嘴把具有一定壓力的水高度擴(kuò)散，使其霧化，使粉塵附在霧狀水粒表面沉淀下來，以達(dá)到滅塵效果。由于液壓回路的種種優(yōu)點(diǎn)，選取液壓馬達(dá)驅(qū)動(dòng)。采用履帶式行走機(jī)構(gòu)。 行走機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)形式及驅(qū)動(dòng)方式 行走機(jī)構(gòu)有邁步式、導(dǎo)軌式和履帶式等幾種。設(shè)置由一臺水平油缸推動(dòng)。為了實(shí)現(xiàn)巷道掘進(jìn)機(jī)膠帶轉(zhuǎn)運(yùn)機(jī)構(gòu)卸載端上下調(diào)高和左右擺動(dòng)，以使運(yùn)轉(zhuǎn)的煤巖能夠準(zhǔn)確地卸如礦車或轉(zhuǎn)載機(jī)中，可以在轉(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)臺托架上，通過人力或者回轉(zhuǎn)油缸，使整個(gè)轉(zhuǎn)運(yùn)機(jī)構(gòu)的機(jī)尾繞回轉(zhuǎn)臺中心擺動(dòng)一定的角 度。膠帶轉(zhuǎn)載機(jī)構(gòu)的傳動(dòng)方式有三種 [5]， 由油馬達(dá)直接或通過減速器驅(qū)動(dòng)機(jī)尾主動(dòng)卷筒； 有電動(dòng)卷筒驅(qū)動(dòng)主動(dòng)卷筒旋轉(zhuǎn)。可以適當(dāng)提高龍門，減少一運(yùn)運(yùn)輸過程中大塊物料卡阻 [9]。 采用雙邊鏈運(yùn)輸型式，底板呈直線形，保證運(yùn)輸順暢，提高溜槽及刮板使用壽命。這樣機(jī)構(gòu)復(fù)雜。 (2)中間刮板運(yùn)輸機(jī) 輸送機(jī)構(gòu)，采用刮板鏈?zhǔn)捷斔蜋C(jī)，一般由機(jī)尾向機(jī)頭方向傾斜向上布置。由于星輪式裝載式結(jié)構(gòu)簡單，工作可靠，外尺寸小，因此選星輪式裝載方式 [8]。裝載部實(shí)現(xiàn)采掘下煤礦等接受采集，經(jīng)過中間輸送機(jī)，把煤礦輸送到后續(xù)的輸送帶上。由 2 臺液壓馬達(dá)，直接驅(qū)動(dòng)鏈輪，帶動(dòng)刮板鏈組實(shí)現(xiàn)物料運(yùn)輸 [5]。 同時(shí)回轉(zhuǎn)臺的設(shè)計(jì)要符合中國煤炭行業(yè)標(biāo) MT4751996《 懸臂式掘進(jìn)機(jī)回轉(zhuǎn)支承型式基本參數(shù)和技術(shù)要求 》。位于截割頭和二級行星減速器之 間，通過花鍵聯(lián)接使主軸旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，帶動(dòng)截割頭旋轉(zhuǎn)，通過油缸伸縮帶動(dòng)伸縮部實(shí)現(xiàn)伸縮 [5]。內(nèi)伸縮式結(jié)構(gòu)緊湊、尺寸小、伸縮靈活方便，因此采用內(nèi)伸縮式。這里內(nèi)輪與減速器殼體組成一體與行星輪嚙合，此星輪 不僅自轉(zhuǎn)還繞太陽輪公轉(zhuǎn)，從而實(shí)現(xiàn)第二級減速器。太陽輪與行星輪相嚙合，此行星輪通過兩個(gè)軸承裝在星輪軸上，兩端裝有孔用彈性擋圈，星輪裝在第一級行星架相應(yīng)的軸孔內(nèi)，內(nèi)輪與箱體組成一體并與行星輪嚙合帶動(dòng)第一級行星架，實(shí)現(xiàn)第一級減速 [7]。切割電機(jī)的選擇在根據(jù)工作條件選取，而且應(yīng)當(dāng)符 合行業(yè)標(biāo)準(zhǔn) MT4771996《 YBU系列掘進(jìn)機(jī)用隔爆型三相異步電動(dòng)機(jī)》。 (2)切割電動(dòng)機(jī) 切割電機(jī)為外水冷式，且機(jī)體為焊接結(jié)構(gòu)，前端與行星減速器相聯(lián)，后端聯(lián)接回轉(zhuǎn)臺。圓錐形切割頭有利于鉆進(jìn)工作面，也能保證切割出來的巷道表面較平整，保證巷道坡度，也不會(huì)給支. . 護(hù)工作帶來麻煩 [5]。切割頭主要由截割頭體、齒座、螺旋葉片、截齒、噴嘴及筋板等構(gòu)成；螺旋葉片焊在切割頭 體上，沿螺旋線并按截線間距排列齒座和截齒。 ) 16? 16? 16? 16? 16? 可掘巷道斷面 ㎡ 5～ 12 6～ 16 7～ 20 8～ 28 10～ 32 機(jī)重 (不包括轉(zhuǎn)載機(jī) ) t 20? 25? 50? 80? 80? 各部件的結(jié)構(gòu)型式的確定 切割機(jī)構(gòu) 切割機(jī)構(gòu)主要由切割頭，水冷電動(dòng)機(jī)，減速器，伸縮機(jī)構(gòu)和回轉(zhuǎn)臺等組成 ， 具有破碎煤巖功能的機(jī)構(gòu)。 基本參數(shù)應(yīng)當(dāng)符合表格的規(guī)定。重型掘進(jìn)機(jī)是具有更高切割能力的掘進(jìn)機(jī)，應(yīng)用范圍更加廣泛。 特輕、輕型掘進(jìn)機(jī)以掘進(jìn)煤巷為主，它的特點(diǎn)應(yīng)突出經(jīng)濟(jì)、靈活、方便，在截割巷道斷面尺寸方面有較大的適應(yīng)性。 根據(jù)任務(wù)書的要求 ， 按行業(yè)標(biāo)準(zhǔn) MT138～ 1995《懸臂式掘進(jìn)機(jī)的型式與參數(shù)》，《懸臂式掘進(jìn)機(jī) |第 3 部分 |通用技術(shù)條件》選定機(jī)型類別。總體方案設(shè)計(jì)主要是進(jìn)行掘進(jìn)機(jī)的選型和總體參數(shù)的確定。； 4) 機(jī)高 M 小于 2M， 機(jī)重大于 45； 5)能夠在煤層、半煤層下施工，切割煤巖最大單向抗壓強(qiáng)度可達(dá) 100Mpa， 可切割性能指標(biāo)適用切割煤巖硬度，普氏系數(shù) f 小于等于 8， 巖石的研磨系數(shù)小于等于 Mg15。 基本要求： 1)最大掘高 ； 2)最大掘?qū)?； 3)巷道坡度 177。經(jīng)過幾代人的不懈努力，截止到目前為止，我國掘進(jìn)機(jī)的開發(fā)研究在輕型及中重型上己其本達(dá)到國際先進(jìn)水平，但在重型掘進(jìn)機(jī)的研究上，與一些發(fā)達(dá)國家的產(chǎn)品還存在著一定的差距。此后，我國又開始了重型掘進(jìn)機(jī)技術(shù)開發(fā)和研制工作 。近期產(chǎn)品主要是以煤系地層中的中硬度巖石為作業(yè)對象的重型機(jī)，一般機(jī)重 4080噸、切割功率 150200KW、可切巖石硬度系數(shù) f8，如英國的 LH1300型、奧地利的 AM75型、日本的 S200M型掘進(jìn)機(jī)等。各國早期研制的懸臂式掘進(jìn)機(jī)都是以煤炭為作業(yè)對象，機(jī)重在 1317噸之間、切割功率在 30KW左右的輕型機(jī)，代表機(jī)型是前蘇聯(lián)的 ЛК 3型掘進(jìn)機(jī)。隨著國民經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展， 以及 國 加入 WTO后，煤炭工業(yè)現(xiàn)代化的步伐也在加快。 煤炭工 業(yè)是我國國 民經(jīng)濟(jì)的主要支柱產(chǎn)業(yè)。. . 掘進(jìn)機(jī)截割部設(shè)計(jì) 120. . 前言 .................................................................................................................................................. 4 1 設(shè)計(jì)要求及目的 ............................................................................................................................. 5 2 總體方案設(shè)計(jì) ................................................................................................................................. 6 機(jī)型的選定及主要部件的結(jié)構(gòu)形式的確定 ............................................................................. 6 機(jī)型的選定 ................................................................................................................. 6 各部件的結(jié)構(gòu)型式的確定 ............................................................................................ 7 總體參數(shù)確定 .............