【正文】 fig of the cantilever flex (a)外伸縮式 (b)內伸縮式 1 懸臂； 2 減速器； 3 電動機； 4 伸縮油缸； 5 滑架； 6 花鍵主軸； 7 內套； 8 聯(lián)軸器； 9 外套 (5)回轉臺的設計要求 [5] 1)回轉裝置反映在切割頭上的回轉力和回轉速度要滿足切割工作要求 ； 2)回轉臺要能夠承受機器工作時的各種載荷反力的作用 ， 要有足夠的剛度 ； 3)與懸 臂配合 ， 所具有的回轉角度要滿足掘進端面的要求 ； 4)結構緊湊、運轉平穩(wěn)，工作可靠。 裝運機構 . . 裝載機構機構由鏟板部分與中間刮板輸送機等組成。 (1)鏟板部 鏟板部分由耙裝部、減速器、耙爪等組成。 鏟板部有雙環(huán)形刮板鏈式，螺旋式裝載式，蟹爪式裝載式，星輪 式等。 耙裝部機構采用弧形三齒星輪式，有左右兩個，對稱布置。輸送機構由以機頭軸為主動軸時，由設置在機頭的液壓馬達或電機，通過減速器裝置驅動機頭軸運轉。可以設置機尾為主動軸，由設置在機尾的驅動裝置，帶動刮板鏈式輸送機工作，簡化結構。采用兩個液壓馬達直接驅動鏈輪， 帶動刮板鏈組實現(xiàn)物料運輸。 轉載機 轉載機大多采用膠帶輸送機的形式。 有電動機通過減速器驅動主動卷筒旋轉。 . . 這樣輸送機轉座與掘進機體主機架相連接，轉座可以圍繞立軸左右、上下擺動 ?20 左右。裝載機后架的下部裝 1 個升降油缸，起支撐轉載機的作用，也用來調節(jié)轉載機的卸載高度。履帶式行走機構可在底板不平或者松軟的條件下工作，不需要修路等，牽引力大，機動性能好，工作可靠，調動靈活和對底板適應性好等特點 [10]。 履帶式行走機構的驅動方式有兩種：電動機和 液壓馬達。 冷卻噴霧系統(tǒng) 通常掘進機的除塵方式分為噴霧式和抽出式兩種。采用內噴霧形式，在切割頭上裝設噴嘴，對著截齒噴射 [9]。為了提高掘進機在作業(yè)時的安全性，操作的靈活性以 及機械傳動部分的故障診斷及監(jiān)控功能，從實用角度考慮，裝設必要的離機遙控裝置、測控壓力、溫度、液位及關鍵部位的故障診斷裝置 [11]。掘進機的總體參數(shù)，是指主要性能參數(shù)。掘進機的總體參數(shù)有：機重、外形尺寸、可掘斷面、生產率、截深、擺動速度、切割力等 [5]。中、重型機高度 ～ 2m， 特輕型、輕型機高度 ～ 。機長的推薦值為：輕型機長 ? m，中型機長 ? m，重型機長 10? m，對應的寬度分別為? ， ? ， m3? [12]。 重量估算 整機自重是掘進機的一個重要參數(shù)。一般它的自重可按 21估算 )4/(3 0 jVNG ?[11] (21) 式中： 0N — 截割機構功率， kW； jV — 截割頭平均截割速度， m/s； 也可參照現(xiàn)有掘進機用類比法來確定，機重 (t)與截割功率 (kW)之比為 ～ 。懸臂式掘進機掘進斷面的大小，決定于懸臂的長度和回轉角度。 (1)伸縮量。 . . (2)懸臂長度和擺角 一般情況下，巷道的形狀和規(guī)格確定后，按照巷道和最大高度和上下寬度，結合垂直擺動的中心高度，可以初步確定懸臂的長度和擺角。 由幾何關系可以得出 ， 在最大掘寬 ， 懸臂長為： mmaL 395055033s i n/2800 ???? ? (22) 即懸臂長為 3950mm( a 為垂直回轉中心 1O 至水平回轉中心 2O 的距離，取 650mm)。 根據(jù)幾何關系確定上擺角和下擺角。 機器可掘斷面參數(shù)的確定 [5] 最大寬度 (當懸臂在水平位置擺動時 )： ?s in)(2 01m a x aLB ?? (25) mB ? ， mmL 450001 ? ， mma 650? ， ?33?? ； 上部寬度 (當懸臂在上極限位置左右擺動時 )： ?? s i n)c o s(2 101 aLB ?? (26) mB ? ， ?321?? 下部寬度 (當懸臂在下部位置左右擺動時 )： ?? s in)c o s(2 202 aLB ?? (27) mB ? ， ?282 ?? . . 上擺高度： 101 sin?LH ? (28) mH ? 下擺高度： 202 sin?LH ? (29) mH ? 臥底深度： )s i n( s i n 230 ?? ?? Lh (210) mmh 2021 ? ， ?303 ?? 巷道高度： mHHH ??? (211) 可掘最大斷面： 2m a x 0 1 m a x 0 1 0 2 m a x 0 21 [ ( ) ( ) ] 2 3 . 62S B B H B B H m? ? ? ? ? (212) 上式中 ： 01L — 切割頭前端至垂直回轉中心 1O 的距離； a — 垂直回轉中心 1O 至水平回轉中心 2O 的距離； ? — 水平回轉時，懸臂的擺角； 1? — 垂直回轉的上擺角； 2? — 截割到巷道底面時，垂直回轉的下擺角； 3? — 臥底時，懸臂垂直回轉的最大下擺角，可根據(jù)臥底深度來定，一般可取 300~1000 ?h mm，這里取 200 mm。截割機構功率大小， 在實際設計中一般采用類比法，再結合掘進機的一些個性因素及經驗來確定。顯然在一定的功率下，適當降低截割速度 (或轉速 )，將使截割力矩和截割力相應增加，有利于截割較硬的煤巖。通常，. . 在煤和軟巖中，可取 m/~?jV ，截割頭轉速為 30~100 /minr 。 目前市場上絕大多數(shù)掘進雙速掘進機的截割速度為 23r/min和 46r/min，這兩種截割速度被認為是截割硬巖和煤巖的經濟截割速度，所以本次設計的巖巷掘進機截割轉速也設定為 46r/min。 切割頭的有關參數(shù)的確定 [5] (1)切割頭長度 切割頭長度的大小影響工作循環(huán)時間 ， 它的選擇還與煤巖性質有關。目前，縱軸式掘進機切割頭的長度一般為 500~700 mm。根據(jù)設計要求，確定本掘進機為中型掘進機，選擇切割頭的長度為 780 mm。當切割頭 的功率和轉速一定時，切割頭的直徑將決定切割頭的切向切割力。目前，縱軸式掘進機切割頭的直徑一般為 600~900 mm。這里選擇切割頭的平均直徑為 800 mm。 設切割頭的半錐角為 ? ，懸臂水平擺角為 ? ，上下擺角分別為 1? 、 2? 。顯然對于確定的掘進機，其切. . 割頭的半錐角 ? 是定值。這樣錐形切割頭的錐角確定在 ?? 50~30 之間。 (4)螺旋頭數(shù)和升角 螺旋頭數(shù)一般為兩頭和三頭。有關參數(shù)在結構設計中確定。 切割力矩為： 300 102 ?? nNM C ? (213) 平均切割力： 0/2 DMP cc ? (214) 平均單齒切割力： mCC ZPP /1 ? (215) 式中： 0D — 為切割頭平均直徑， m； 0n — 為切割頭轉速， r/min； CM — 為切割力矩， mN? CP — 平均切割力， N； CP1 — 平均單齒切割力， N； mZ — 同時工作齒數(shù)，可取總齒數(shù)的一半。截割速度的選取一般取決于被截割巖石的特性 ， 在 1～ 5m/s 之間選取。例如 ， 截割石英含量為 30%～ 40%， 抗壓強度為 100～ 120MPa的砂巖時 ， 最佳的截割速度為 ～ 2m/s。對煤炭一般選用 4～ 5m/s。 考慮到掘進機對煤巖特性應具有一定的適應范圍，通常在較軟的半煤巖中，可以選合. . 理的工作擺動速度 3~2?bV m/min ，在較硬的半煤巖中可以取 ~ m/min ， 對于中硬煤巖石，擺動速度不宜過大，取 ~1 m/min [11]。 (6)最大扭矩 最大扭矩的確定公式為： mn KMM /max ? (216) 式中： maxM — 切割最大扭矩； nM — 切割硬度 f=6 的巖石時候，切割頭平均扭矩。 具體數(shù)據(jù)在結構設計中確定。 切割頭平均直徑處牽引力為 Cs PP )~1(? 牽引力一般為 30~60kN[5]。 電動機的選擇 懸臂式掘進機切割頭功率一般在 0N =30~200kW 之間 ， 差別比較大。 根據(jù)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， 額定電壓 AC1140 /660 V，轉速 1500rpm 表 22 電動機的基本參數(shù) [13] The basic parameters of motor forms 功率 /kW 效率 ? /% 功率因數(shù)/cos? 堵轉轉矩 堵轉電流 最小轉矩 最大轉矩 冷卻水流量 / 31mh?? 額定轉矩 額定電流 額定轉矩 額定轉矩 200 92 圖 23 EBZ200E 掘進機的截割電機外形 [14] EBZ200E roadheader in Jiamusi Coal Mine Machinery Co. Ltd. . . 回轉臺的布置及參數(shù)確定 切割臂的上升、下降和左右回轉臺由裝在其上的各油缸來實現(xiàn)?；剞D座上裝有交叉軸承，即可承受徑向載荷，又可以承受軸向載荷 。工作時，切割臂隨連接臂助于升降油缸可以在垂直方向上升和下降足夠的角度；切割臂隨回轉臺油缸可以在水平方向左右各擺動 33176?；剞D臺直徑取 1600mm 根據(jù)煤炭行業(yè)標準 MT4751996《懸臂式掘進機回轉支承型式基本參數(shù)和技術要求》，選取回轉支承結構型式為 01 系列 —— 單排四點接觸球式。 裝運機構參數(shù)確定 耙裝部機構采用弧形三齒星輪式，有左右兩個，對稱布置。轉速取 28 r/min。 根據(jù)上文確定的原則，輸送機形式 ： 邊雙鏈刮板式，刮板鏈規(guī)格 ： ? 1864 圓環(huán)鏈，輸送機槽寬 ： 500mm，龍門高度 ： 360mm。 行走履帶驅動方式及系統(tǒng)參數(shù)的確定 履帶機構驅動裝置所需要的最小功率應能滿足掘進機在最大設計坡度上作業(yè)、爬坡、轉彎等工況的要求；最大功率應小于在水平路面履帶打滑時的功率。液壓系統(tǒng)馬達回路額定壓力應符合下表的規(guī)定： 表 23 液壓系統(tǒng)回路額定壓力系列 [15] Table of hydraulic pressure system circuit rated series 單位 ： Mpa 結合目前我們同類同功率型號的掘進機 ， 做類比 ， 我們選擇液壓回路額定壓力。行駛寬度 1b 按略小： 11 )~( bl ? (218) 110 )~( bb ? (219) 履帶機構履帶板寬度 ： 表 24 履帶板寬度系列 [15] Table of the width of crawler mechanism series 250 300 370 400 450 500 520 550 600 650 單位 ： mm . . 結合煤炭行業(yè)標準 MT/T5771996《懸臂式掘進機履帶機構型式與參數(shù)》的規(guī)定 (如表 )，取履帶板寬度 ： 450mm，行駛寬度 2800mm，履帶接地長度 3300mm。一般取節(jié)距 4 21 )33~( ml j ? ， 2m (kg)為轉載機的有效重量 [16]。 履帶機構公稱接地比壓的計算與確定 公稱接地比壓由下式計算 ： LbGq 02?[17] (221) 式中 ： q— 公稱接地比壓 ， MPa； G — 履帶機構所屬掘進機的重量 ， N； 01b — 單邊履帶機構的履帶鏈寬度 ， mm； 1l — 單邊履帶機構的接地長度 ， mm。 履帶機構的行走速度 一般設計有工作和調動兩種速度 。 能實現(xiàn)快速調動和慢速作業(yè)的需要 ， 行走機構用液壓馬達驅動 ， 實現(xiàn) 0～ 10m/min 的. . 無級調速。 履帶傳動的連接方式與履帶機構張緊 結構型式有滑動和滾動兩種連接方式，滑動式結構簡單，內阻較大，對特輕型、輕型、中型掘進機推薦采用滑動式結構型式。