【正文】 大的提高，在自主創(chuàng)新能力上也有長足的進步。在未來50年內(nèi)，煤炭仍是主要的能源和戰(zhàn)略物質(zhì)，具有不可替代性，是國民經(jīng)濟和社會發(fā)展的保證。目前，國內(nèi)掘進機發(fā)展水平相對落后，巷道掘進成為煤礦發(fā)展的一個瓶頸，制約著煤炭工業(yè)的發(fā)展。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機，機重在25噸左右、切割功率50100KW，可切巖石硬度系數(shù)f6，如英國的MKA2400型、奧地利的AM50型、日本的S100型等。我國的掘進機技術(shù)開發(fā)工作始于1965年，最初是仿前蘇聯(lián)的ЛК3型掘進機，1979年后，先后從日本、奧地利、英國、美國、西德、原蘇聯(lián)、匈牙利引進了多種型號的掘進機，通過引進日本MRH510041型、奧地利AM50等型掘進機的制造技術(shù)和先進加工設(shè)備，并進行技術(shù)轉(zhuǎn)化，到1989年底，我國已自行研制成功了AM50、ELM5EMIAEL90、5100等6種8個型號的掘進機，使我國中小型掘進機不再依賴進口。1999年，煤科總院太原分院開發(fā)出了EBJ160型掘進機，2001年，佳木斯煤機廠又完成了從日本引進S200M型掘進機的消化吸收、國產(chǎn)化任務(wù)。1 設(shè)計要求及目的設(shè)計用途：設(shè)計符合要求的縱軸式懸臂掘進機與截割部設(shè)計。基本要求：1)；2)；3)巷道坡度177。；4) 機高M 小于2M，機重大于45； 5)能夠在煤層、半煤層下施工，切割煤巖最大單向抗壓強度可達100Mpa，可切割性能指標適用切割煤巖硬度，普氏系數(shù)f小于等于8，巖石的研磨系數(shù)小于等于Mg15?？傮w方案設(shè)計主要是進行掘進機的選型和總體參數(shù)的確定。根據(jù)任務(wù)書的要求，按行業(yè)標準MT138～1995《懸臂式掘進機的型式與參數(shù)》，《懸臂式掘進機|第3部分|通用技術(shù)條件》選定機型類別。特輕、輕型掘進機以掘進煤巷為主，它的特點應(yīng)突出經(jīng)濟、靈活、方便，在截割巷道斷面尺寸方面有較大的適應(yīng)性。重型掘進機是具有更高切割能力的掘進機，應(yīng)用范圍更加廣泛。基本參數(shù)應(yīng)當符合表格的規(guī)定。)可掘巷道斷面㎡5～126～167～208～2810～32機重(不包括轉(zhuǎn)載機)t 各部件的結(jié)構(gòu)型式的確定 切割機構(gòu)切割機構(gòu)主要由切割頭，水冷電動機，減速器，伸縮機構(gòu)和回轉(zhuǎn)臺等組成，具有破碎煤巖功能的機構(gòu)。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。圓錐形切割頭有利于鉆進工作面，也能保證切割出來的巷道表面較平整，保證巷道坡度，也不會給支護工作帶來麻煩[5]。(2)切割電動機切割電機為外水冷式，且機體為焊接結(jié)構(gòu)，前端與行星減速器相聯(lián)，后端聯(lián)接回轉(zhuǎn)臺。切割電機的選擇在根據(jù)工作條件選取，而且應(yīng)當符合行業(yè)標準MT4771996《YBU系列掘進機用隔爆型三相異步電動機》。太陽輪與行星輪相嚙合，此行星輪通過兩個軸承裝在星輪軸上，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第一級行星架，實現(xiàn)第一級減速[7]。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)，從而實現(xiàn)第二級減速器。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。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)運動，帶動截割頭旋轉(zhuǎn)，通過油缸伸縮帶動伸縮部實現(xiàn)伸縮[5]。同時回轉(zhuǎn)臺的設(shè)計要符合中國煤炭行業(yè)標MT4751996《懸臂式掘進機回轉(zhuǎn)支承型式基本參數(shù)和技術(shù)要求》。由2臺液壓馬達，直接驅(qū)動鏈輪，帶動刮板鏈組實現(xiàn)物料運輸[5]。裝載部實現(xiàn)采掘下煤礦等接受采集，經(jīng)過中間輸送機，把煤礦輸送到后續(xù)的輸送帶上。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]。 (2)中間刮板運輸機輸送機構(gòu)，采用刮板鏈式輸送機，一般由機尾向機頭方向傾斜向上布置。這樣機構(gòu)復雜。采用雙邊鏈運輸型式，底板呈直線形，保證運輸順暢，提高溜槽及刮板使用壽命?？梢赃m當提高龍門，減少一運運輸過程中大塊物料卡阻[9]。膠帶轉(zhuǎn)載機構(gòu)的傳動方式有三種[5]，由油馬達直接或通過減速器驅(qū)動機尾主動卷筒；有電動卷筒驅(qū)動主動卷筒旋轉(zhuǎn)。為了實現(xiàn)巷道掘進機膠帶轉(zhuǎn)運機構(gòu)卸載端上下調(diào)高和左右擺動，以使運轉(zhuǎn)的煤巖能夠準確地卸如礦車或轉(zhuǎn)載機中，可以在轉(zhuǎn)運機構(gòu)的機尾安裝在掘進機尾部的回轉(zhuǎn)臺托架上，通過人力或者回轉(zhuǎn)油缸，使整個轉(zhuǎn)運機構(gòu)的機尾繞回轉(zhuǎn)臺中心擺動一定的角度。設(shè)置由一臺水平油缸推動。 行走機構(gòu)實現(xiàn)形式及驅(qū)動方式行走機構(gòu)有邁步式、導軌式和履帶式等幾種。采用履帶式行走機構(gòu)。由于液壓回路的種種優(yōu)點，選取液壓馬達驅(qū)動。采用噴霧式除塵，用噴嘴把具有一定壓力的水高度擴散，使其霧化，使粉塵附在霧狀水粒表面沉淀下來，以達到滅塵效果。 電控系統(tǒng)電控系統(tǒng)包括動力部分、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、制造、檢測，必須符合GB38362000標準中的有關(guān)規(guī)定和要求。 總體參數(shù)確定根據(jù)以上設(shè)計思想及設(shè)計結(jié)果進行掘進機的總體參數(shù)確定。它表示了掘進機特性的指標。 機器外形尺寸根據(jù)掘進機工作環(huán)境和要求，考慮到巷道的斷面和空間約束，機器高度越低越好，同時要滿足行業(yè)標準，大斷面掘進機應(yīng)低于2m。機器固定部分的長度控制在7m左右。結(jié)合設(shè)計要求和工作情況掘進機的外形尺寸(長寬高)= (不含轉(zhuǎn)載機長度)。機重太輕， 工作穩(wěn)定性下降， 擺動截割時會發(fā)生擺尾現(xiàn)象、截割效率下降，截齒損耗率增加；機重太重，機動性差，轉(zhuǎn)向靈活性下降。 機器可掘斷面機器的規(guī)格和重量主要取卻于巷道斷面的大小。 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，伸縮機構(gòu)類型采用內(nèi)伸縮式。伸縮量要大于或等于截深，考慮伸縮部的結(jié)構(gòu)和機器工作的穩(wěn)定性，懸臂伸縮量一般為500~600mm[5]，選取550mm。，上擺角，下擺角，取水平擺角=?；剞D(zhuǎn)中心高： (23) (24)即mm盡量降低重心，取H=1600mm。既上擺角，下擺角。 截割機構(gòu)技術(shù)參數(shù)的初步確定掘進機的動力源都采用交流電動機。截齒必須具有的一定的截割速度和足夠的截割力，才能實現(xiàn)對煤巖的有效破碎。同時，還可以降低截割頭上的動載荷，減少截齒的磨損和粉塵。對于中硬巖，可選，對于砂巖和石灰?guī)r，平均截割速度=~ ，最高=~1 ，截割頭轉(zhuǎn)速為20~40[11]。結(jié)合行業(yè)標準MT4771996YBU系列掘進機用隔爆型三相異步電動機選擇，確定截割功率為200kW?？v軸式掘進機切割頭長度應(yīng)略大于截深。大功率的掘進機可以在1000 mm左右。(2)切割頭直徑切割頭直徑影響切割力和工作循環(huán)時間。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)。大功率的掘進機可以在1000 mm以上。(3)切割頭錐角對于縱軸式掘進機的圓錐形切割頭，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。按幾何關(guān)系，要保證巷道的頂、底板、側(cè)壁平整，應(yīng)使。掘進機的水平擺角通常為。本掘進機設(shè)計結(jié)合同類掘進機運用情況，選取。這里選擇兩頭旋轉(zhuǎn)葉片。(5)切割速度和擺角速度截割功率一定時，切割速度決定切割力矩和切割力的大小。懸臂式掘進機所能達到的最大截割能力總是與其截齒的截割速度有關(guān)。對研磨性的硬巖石， 最大截割速度要受到截齒磨損的限制。對易于截割的巖石(例如白堊和煤)，最大截割速度會受到粉塵濃度的限制。根據(jù)本設(shè)計要求。根據(jù)本設(shè)計要求。，；式中：—切割頭平均直徑，m；—切割頭長度，m；—當量載荷因數(shù)。(7)牽引力切割頭回轉(zhuǎn)時，必須具有足夠的的牽引力，以便切割頭在擺動方向能有效地切入煤壁，保證切割工作的正常進行。具體參數(shù)在結(jié)構(gòu)設(shè)計中確定。切割電機功率估算公式為：， (217)式中： —切割頭每秒轉(zhuǎn)數(shù)；—為工作機構(gòu)傳動效率，；—作用在切割頭旋轉(zhuǎn)軸的切割阻力矩，通過如下式子計算：式中： —作用在一個齒上的切割阻力，N；—每條截線上的齒數(shù)；—切割頭上的總截線條數(shù)；—切割頭平均直徑，m?；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。連接臂的左端用螺栓與切割臂固定在一起?；剞D(zhuǎn)臺中心高在1600mm。具體尺寸在結(jié)構(gòu)設(shè)計中確定。裝載機構(gòu)耙爪的轉(zhuǎn)速一般為25～48r/min[11]，原動機為2臺液壓馬達，工作時交錯耙抓。鏟煤板的傾斜角一般為，～，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350～400mm。圖24 EBZ200E掘進機的雙邊刮板輸送機[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)標準MT/T5771996《懸臂式掘進機履帶機構(gòu)型式與參數(shù)》的規(guī)定。履帶機構(gòu)驅(qū)動裝置為液壓馬達。 履帶的接地長度、行駛寬度和履帶寬度的確定[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。 驅(qū)動輪直徑采用后輪驅(qū)動，掘進機使用重量為(kg)，則驅(qū)動輪直徑(mm)經(jīng)驗公式：[5] (220)取=1100kg，=460mm 履帶節(jié)距縮小履帶節(jié)距(mm)可以減少行駛速度的不均勻性；增大節(jié)距，可以改善接地比壓的分布。取節(jié)距=120mm。工作速度一般為2～5m/min，調(diào)動速度一般為10～15m/min[18]。工作速度為0～5m/min。滾動式運行阻力較小，履帶架底部與履帶鏈相接接觸面磨損小。在履帶架底部裝設(shè)的支重輪，每個承載力應(yīng)不小于機重的50%，[19]。具體參數(shù)在結(jié)構(gòu)設(shè)計中確定。內(nèi)噴霧系統(tǒng)的噴嘴裝置設(shè)在截割頭截齒座的后面。對截割硬巖石的情況下，應(yīng)適當提高水壓和水量。 生產(chǎn)率掘進機的生產(chǎn)率包括截割生產(chǎn)率、裝載生產(chǎn)率和運輸生產(chǎn)率，它們之間存在一定的關(guān)系。掘進機的理論生產(chǎn)率為[20]： 　　　　　 (222)或者 式中：—掘進機理論生產(chǎn)率，； —掘進機理論生產(chǎn)率，； —煤巖松散系數(shù)，一般取=；—截割頭的橫截面積，㎡；—截割頭橫向擺動速度，；—煤巖的容重。 式中：—因更換截齒或掘進調(diào)動等原因使掘進機停歇的時間，min； —可靠性系數(shù)，一般取K=～； —每個工作循環(huán)的工作機構(gòu)行程，m，可按下式確定： 式中：—巷道頂寬，m； —巷道底寬，m； —截割頭直徑，m； —巷道高度，m；實際生產(chǎn)率是指掘進機在一般工作時間內(nèi)的實際平均生產(chǎn)率。(2)中間輸送機生產(chǎn)率中間輸送機的最大生產(chǎn)能力為： 　　　　 (225)式中： —生產(chǎn)率，； —裝滿系數(shù)。 。本掘進機設(shè)定的裝載效率為230，在做結(jié)構(gòu)設(shè)計的時候以此為依據(jù)，所以裝載機的效率可以是230。 掘進機的傳動系統(tǒng)根據(jù)上文的設(shè)計和選型，確定的掘進機的傳動系統(tǒng)圖如下：圖25 掘進機的傳動系統(tǒng) The drive system of roadheader1—內(nèi)齒輪 2—中心輪 3—二級中心輪 4—行星輪 5—電動機 7—圓錐齒輪 8—鏈輪 9—鏈輪軸 10—內(nèi)齒輪 11—二級行星減速機 12—齒輪 13—油馬達 14—齒輪 15—齒圈 16—油馬達 118—渦輪蝸桿 19—星輪 總體布置圖圖26 掘進機的總體布置圖 The overall layout of roadheader1—切割部；2—裝載部；3—行走部；4—液壓系統(tǒng)；5—電氣系統(tǒng)；6—轉(zhuǎn)載部；7—噴霧系統(tǒng) 總體參數(shù)總結(jié)25根據(jù)設(shè)計的要求和目的，進行了掘進機的總體方案設(shè)計。這里大多運用到行業(yè)標準，以及各煤炭科學研究院所的研究成果和經(jīng)驗公式。；2) 截割頭轉(zhuǎn)速 0～5/10 ；4) 履帶板寬 長 寬 m；10)最大掘高 m；11)最大掘?qū)? m；12)巷道坡度 177。；13)水平回轉(zhuǎn)時，懸臂的擺角；14)垂直回轉(zhuǎn)的上擺角 ；15)截割到巷道底面時，垂直回轉(zhuǎn)的下擺角 ；16)臥底時，懸臂垂直回轉(zhuǎn)的最大下擺角 ；17)可掘最大斷面 ； 18)懸臂長為 3950mm；19)伸縮部伸縮量 550mm；20)供電電源 AC1140V；遼寧工程技術(shù)大學畢業(yè)設(shè)計（論文）3懸臂式掘進機截割機構(gòu)方案設(shè)計掘進機截割部主要由截割電動機、截割機構(gòu)減速器、截割頭、懸臂筒組成。因此，工作部的設(shè)計是掘進機設(shè)計的關(guān)鍵。電機動力經(jīng)傳動系統(tǒng)傳向截割頭進行截割，且機體為焊接結(jié)構(gòu)，前端與行星減速器相聯(lián)，后端聯(lián)接回轉(zhuǎn)臺。? 截割頭及截齒類型的選擇截割頭是掘進機的工作機構(gòu)，主要功能是破碎和分離煤巖，是