【正文】 /min，履帶鏈采用液壓油缸張緊裝置，采用黃油槍向油缸注油，對履帶鏈進(jìn)行張緊，再裝入鎖板，泄掉油缸內(nèi)壓力。由于其工作環(huán)境差，用電動機(jī)驅(qū)動易受潮燒毀， 故 選用液壓馬達(dá)驅(qū)動。以左行走機(jī)構(gòu)為例，主要由導(dǎo)向張緊裝置、左履帶架、履帶鏈、左行走減速器等組成。鏈條張緊裝置采用絲桿螺母張緊方式 。 刮板輸送機(jī)位于機(jī)器中部，前端鉸接于鏟板上，后部托在機(jī)架上，刮板輸送機(jī)為雙邊鏈刮板式 。 裝載部安裝于機(jī)器的前端，通過一對銷軸鉸接于主機(jī)架上，在鏟板油缸的作用下，鏟板可繞銷軸上、下擺動，當(dāng)機(jī)器截割煤巖時，應(yīng)使鏟板前端緊貼底板，以增加機(jī)器的截割穩(wěn)定性。 傳動 裝置為兩臺液壓馬達(dá)直接驅(qū)動左右轉(zhuǎn)盤。 2） 裝載 部 裝載部由鏟板及傳動裝置組成。電動機(jī)型號選為 YBU（ S） 120。 截割部為 三級圓錐圓柱 齒輪傳動，由水冷電動機(jī)輸入動力 經(jīng) 三 級 圓柱圓錐 齒輪減速器，經(jīng)懸臂段，將動力傳給截割頭，從而達(dá)到破碎煤巖的目的。儀表顯示裝置的位置要便于司機(jī)觀察，又不分散司機(jī)正常操作的注意力。此外，還要求重心位置在截割機(jī)構(gòu)回 轉(zhuǎn)臺中心線之后，而且重心高度越低越好，以提高機(jī)器作業(yè)時的穩(wěn)定性； 5） 總體布置應(yīng)考慮左右兩側(cè)重量對稱并照顧工作習(xí)慣及方便操作。 當(dāng)各主要部件設(shè)計出來后。從增加機(jī)構(gòu)的穩(wěn)定性看，擺動中心的高度應(yīng)盡量降低。 s general arrangement 總體布置的原則 1） 保證整機(jī)的穩(wěn)定性； 2） 結(jié)構(gòu)緊湊，并有較高的傳動效率； 3） 便于操作和維修，工作安全可靠； 4） 外形平整美觀。 本次設(shè)計 選用的是內(nèi)外噴霧相結(jié)合的 除塵裝置。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。為提高除塵效果，可采用兩級凈化除塵。常用的吸塵裝置是集塵器。壓力水是經(jīng)過液壓系統(tǒng)冷卻器、水冷電機(jī)后遼寧工程技術(shù)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文） 7 進(jìn)入引射噴霧器的。將冷卻水由噴嘴噴出降塵。但噴嘴容易堵塞和損壞，供水管路復(fù)雜，活動聯(lián)接處密封較困難。噴嘴在截割頭上按螺旋線布置，壓力水對著截齒噴射。這種方式結(jié)構(gòu)簡單、工作可靠、使用壽命長。這種除塵方式有以下兩種： ① 外噴霧降塵。 1)噴霧式。 由于其工作環(huán)境差，用電動機(jī)驅(qū)動易受潮燒毀， 所以 選用液壓馬達(dá)驅(qū)動。但其結(jié)構(gòu)復(fù)雜、零部件磨損較嚴(yán)重。適用于底板不平或松軟的條件，不需修路鋪軌。這種行走機(jī)構(gòu)主要用于沖擊式掘進(jìn)機(jī)。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。但由于向前推進(jìn)時，支架反復(fù)交替地作用于頂板，掘進(jìn)機(jī)對頂板的穩(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。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。 1)邁步式。 轉(zhuǎn)載機(jī)構(gòu)應(yīng)采用單機(jī)驅(qū)動， 選用液壓馬達(dá) 驅(qū)動 。 該掘進(jìn)機(jī) 采用 的是刮板 輸送機(jī)。 轉(zhuǎn) 運 機(jī)構(gòu)的型式選擇 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，這兩種輸送機(jī)構(gòu)均有采用 。這種驅(qū)動方式的傳動系統(tǒng)布置簡單，和裝載機(jī)構(gòu)的運動互不影響。這樣傳動系統(tǒng)中元件少、機(jī)構(gòu)比較簡單，但裝載與輸送機(jī)構(gòu)二者運動相牽連，相互影響大。 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)可以采用電動機(jī)驅(qū)動，也可用液壓馬達(dá)驅(qū)動。該種機(jī)構(gòu)比耙爪式簡單、強(qiáng)度高、工作可靠，但裝大塊物料的能力較差。但這種裝載機(jī)構(gòu)寬度受限制，為擴(kuò)大裝載寬度，可使鏟板連同整個耙爪機(jī)構(gòu)一起水平擺動，或設(shè)計成雙耙爪機(jī)構(gòu)，以擴(kuò)大裝載范圍。 是利用一對交替動作的耙爪來不斷地耙取物料并裝入轉(zhuǎn)載運輸機(jī)構(gòu)。由于頭體形狀的缺點，這種機(jī)構(gòu)目前使用很少。 2)螺旋式。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，從而會造成卡鏈和斷鏈。雙環(huán)形是由兩排并列、轉(zhuǎn)向相反的刮板鏈組成。 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)??？紤]掘進(jìn)機(jī)工作時，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，以掘出整個斷面，掘進(jìn)機(jī)工作機(jī)構(gòu)一般都采用單機(jī)驅(qū)動。 故本次設(shè)計選擇縱軸式掘進(jìn)機(jī)?？v向截割時，穩(wěn)定性較好。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。因此，在煤巷掘進(jìn)時，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。 總體結(jié)構(gòu)方案設(shè)計 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。 遼寧工程技術(shù)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文） 3 1 總體設(shè)計 總體設(shè)計任務(wù) 及要求 總體設(shè)計任務(wù)是根據(jù)掘進(jìn)機(jī)的用途、作業(yè)情況和制造條件，合理選擇機(jī)型、確定性能參數(shù)、整體尺寸及各部分的結(jié)構(gòu)型式，并進(jìn)行整體布置，以實現(xiàn)整機(jī)的各項性能指標(biāo)。 本次設(shè)計主要包括兩大塊內(nèi)容：掘進(jìn)機(jī)的總體方案設(shè)計部分及其液 壓系統(tǒng)設(shè)計部分。掘進(jìn)機(jī)采用液壓系統(tǒng)具有許多突出的優(yōu)越性，諸如結(jié)構(gòu)簡單、控制簡單、操作簡便省力、易于實現(xiàn)自動化、體積小、調(diào)速性能好、過載保護(hù)性能好等。 掘 進(jìn)機(jī)的工作運行與液壓技術(shù)密不可分 ，二者相互促進(jìn)。該型掘進(jìn)機(jī)是目前國內(nèi)使用較多、較理想的掘進(jìn)機(jī)械。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 40^80噸、切割功率15020OKW、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 、切割功率在 30KW左右的輕型機(jī)，代表機(jī)型是前蘇聯(lián)的二 k3型 掘進(jìn)機(jī)。而以 S100為代表的中機(jī)型掘進(jìn)機(jī)，通過多年使用，用戶反映良好，但不能完全適應(yīng)煤礦生產(chǎn)高產(chǎn)高效的需要。由于多年來一直沒有進(jìn)行大的、突破性的改進(jìn)， 已 不能很好地滿足高效掘進(jìn) 的要求。 目前，國內(nèi)掘進(jìn)機(jī)發(fā)展水平相對落后，巷道掘進(jìn)成為煤礦發(fā)展的一個瓶頸，制約著煤炭工業(yè)的高產(chǎn)與發(fā)展。我國 煤礦真正推廣應(yīng)用懸臂式掘進(jìn)機(jī)則是在 1979年引進(jìn)了 100余臺國外產(chǎn)品以后。加快掘進(jìn)機(jī)的研制速度，已成為保證煤炭生產(chǎn)發(fā)展的關(guān)鍵。則巷道掘進(jìn)速度必須大幅度提高，才能滿足煤炭生產(chǎn)的需要。掘進(jìn)機(jī)在巷道掘進(jìn)中的使用，把工人從繁重的體力勞動中解放出來。遼寧工程技術(shù)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文） 1 前言 掘進(jìn)機(jī)在礦山井下設(shè)備中屬于大型機(jī)械設(shè)備，是巷道掘進(jìn)機(jī)械中重要的一種，是實現(xiàn)掘進(jìn)機(jī)械化的關(guān)鍵。由于它是集礦巖的破碎、裝載和轉(zhuǎn)運于一身，因此它的結(jié)構(gòu)復(fù)雜，對設(shè)計和制造的要求也是多方面的。隨著我國經(jīng)濟(jì)建設(shè)發(fā)展步伐的加快，對能源的需求量增加，必然要求加大開采強(qiáng)度。要完成艱巨的巷道掘進(jìn)任務(wù)，必須盡快研制出高生產(chǎn)率和高可靠性的掘進(jìn)機(jī)械。 全套圖紙，加 153893706 我國對懸臂式掘進(jìn)機(jī)技術(shù)的研究始于 20世紀(jì) 60年代中期，通過對引進(jìn)型掘進(jìn)機(jī)的消化吸收和國產(chǎn)化工作積累了一些設(shè)計懸臂式掘進(jìn)機(jī)的初步經(jīng)驗 ，但當(dāng)時研究規(guī)模較小，成效甚微。在此后的 20多年中，我國在引進(jìn)懸臂式掘進(jìn)機(jī)產(chǎn)品及制造技術(shù)的同時，翻開了自主開發(fā)研制、規(guī)模生產(chǎn)的一頁。目前我國掘進(jìn)機(jī)機(jī)型很多，其中以中小型和重型李威：掘進(jìn)機(jī)總體方案設(shè)計及液壓系統(tǒng)設(shè)計 2 機(jī)型占多數(shù)， S100型和 AM50型是中小型機(jī)的代表， S200, EBJ160和 LH1300重型機(jī)的代表，其中中小型機(jī)的市場占有率較高。而以 5200為代表的重型掘進(jìn)機(jī)，由于體積和重量偏大，存在工作時調(diào)車?yán)щy等不利因素，該機(jī)型對地質(zhì)條件及煤層要求又高，因此其市場空間越來越小。因此，研制一種具有一定先進(jìn)性、可靠性、適應(yīng)性和高效性，截割功率介于 10015OkW之間的中型掘進(jìn)機(jī)已成為煤機(jī)市場的一種需求 [1]。中期產(chǎn)品主要是用于切割煤系地層中的各種煤巖的中型掘進(jìn)機(jī)，機(jī)重在 25噸左右、切割功率 50100KW,可切巖石硬度系數(shù) f6，如英國的 MK A2400型、奧地利的 AM50型、日本的 S100型等。 本次設(shè)計研究的掘進(jìn)機(jī)為懸臂式部分?jǐn)嗝婢蜻M(jìn)機(jī)。 該型掘進(jìn)機(jī) 除了截割頭采用水冷電動機(jī)經(jīng)減速箱驅(qū)動外，其余各部分裝置均采用液壓驅(qū)動，并由手動多路閥分四路控制，具有良好的選擇適應(yīng)性和過載自動保護(hù)性。一方面，液壓技術(shù)是現(xiàn)代掘進(jìn)機(jī)的技術(shù)基礎(chǔ)，另一方面，掘進(jìn)機(jī)的發(fā)展又促進(jìn)了液壓技術(shù)的提高。因此研究掘進(jìn)機(jī) 及其 液壓系統(tǒng)具有重要的意義 [2]。其中總體方案設(shè)計部分包括掘進(jìn)機(jī)各工作機(jī)構(gòu)的選型和基本尺寸確定；液壓系統(tǒng)部分包括液壓元件的選用及設(shè)計。 設(shè)計要求： 1）適應(yīng)巷道斷面為 20m2； 2）最大可掘高度 4m； 3）最大可掘?qū)挾?； 4）經(jīng)濟(jì)切割強(qiáng)度 ? 60Mpa。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，并能實現(xiàn)選擇性截割，而且截李威：掘進(jìn)機(jī)總體方案設(shè)計及液壓系統(tǒng)設(shè)計 4 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?？v軸式截割頭傳動方便、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。缺點是由于縱軸式截割頭在橫向擺動截割時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，故穩(wěn)定性較差。 橫軸式截割頭分滾筒形、圓盤形、拋物線形和半球形幾種。由于截深較小，截割與裝載情況較好。缺點是傳動裝置較復(fù)雜，在切入工作面時需左右擺動，不如縱軸式工作機(jī)構(gòu)使用方便；因為截割頭較長對掘進(jìn)斷面形 狀有限制，難以獲得較平整的側(cè)壁。 由于工作機(jī)構(gòu)的載荷變化范圍大、驅(qū)動功率大、過堅硬巖石時短期過載運轉(zhuǎn)、有沖擊載荷、振動較大，要求其傳動裝置體積小，最好能調(diào)速。雖然液壓傳動具有體積小、調(diào)速方 便等優(yōu)點，但由于對沖擊載荷很敏感，元件不能承受較大的短時過載， 所以 選擇過載能力較大的電動機(jī)驅(qū)動。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。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。同時，由于刮板鏈易磨損，功率消耗大，使用效果較差。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)。 3)耙爪式。這種遼寧工程技術(shù)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文） 5 方式結(jié)構(gòu)簡單、工作可靠、外形尺寸小、裝載效果好，目前應(yīng)用很普遍。 4)星輪式。 由于 本次設(shè)計的掘進(jìn)機(jī)要求 適合于中型斷面巷道的掘進(jìn)，因此可將裝載機(jī)構(gòu)設(shè)計成為結(jié)構(gòu)簡單、強(qiáng)度高、工作可靠的星輪式 。但考慮工作環(huán)境潮濕 、有泥水，選用液壓馬達(dá)驅(qū)動。 輸送機(jī)構(gòu)可采用聯(lián)合驅(qū)動方式，即將電動機(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)動裝載機(jī)構(gòu)同時，間接地以輸送機(jī)構(gòu)機(jī)尾為主動軸帶動刮板輸送機(jī)構(gòu)工作。 輸送機(jī)構(gòu)采用獨立的驅(qū)動方式，即將電動機(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)動輸送機(jī)構(gòu)。但由于傳動裝置 和動力元件較多，故障點有所增加。由于該型掘進(jìn)機(jī) 位置空間較小 ， 布置較困難 ，所以輸送機(jī)構(gòu) 采用 液壓馬達(dá)的 聯(lián)合驅(qū)動方式。 這里采用第二種布置方式。 為使卸載端作上下、左右擺動，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)臺托架上，可用人力或液壓缸使其繞回轉(zhuǎn)臺中心擺動，達(dá)到擺角要求；同時，通過升降液壓缸使李威：掘進(jìn)機(jī)總體方案設(shè)計及液壓系統(tǒng)設(shè)計 6 其繞機(jī)尾鉸接中心作升降動作，以達(dá)到 卸載的調(diào)高范圍。 行走機(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。該種行走機(jī)構(gòu)是利用液壓邁步裝置來工作的。使用支撐裝置可起到掩護(hù)頂板、臨時支護(hù)的作用。 2)導(dǎo)軌式。這就要求導(dǎo)軌具有較高的強(qiáng)度。 3)履帶式。具有牽引能力大，機(jī)動性能好、工作可靠、調(diào)動靈活和對底板適應(yīng)性好等優(yōu)點。 本次設(shè)計的 掘進(jìn)機(jī)采用履帶式行走機(jī)構(gòu)。 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。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。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。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。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。 為了提高降塵效果，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，并且和截割電動機(jī)、 液壓系統(tǒng)的冷卻要求結(jié)合起來考慮。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。 2)抽出式。設(shè)計掘進(jìn)機(jī)時，應(yīng)根據(jù)掘進(jìn)機(jī)的技術(shù)條件來選集塵器。由于集塵器跟隨掘進(jìn)機(jī)移動，風(fēng)機(jī)的噪音很大，應(yīng)安裝消音裝置。 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。 總體布置 總體布置的內(nèi)容 各部件在整機(jī)上的位置 如圖 11 所示： 圖 11 掘進(jìn)機(jī)的總體布置圖 The diagram of roadheader39。 李威：掘進(jìn)機(jī)總體方案設(shè)計及液壓系統(tǒng)設(shè)計 8 具體要求和注意事項 1） 工作機(jī)構(gòu)減速器的進(jìn)、出軸盡量同軸線； 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中心的位置可以重合，也可以不重合。在保證懸臂擺動不與其他機(jī)構(gòu)干涉的條件下，擺動中心的位置應(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） 總體設(shè)