【正文】 重型和特重型掘進(jìn)機推薦采用這種結(jié)構(gòu)形式。 履 帶機構(gòu)張緊行程應(yīng)大于履帶鏈節(jié)距的一半。 噴霧系統(tǒng)的參數(shù) 外噴霧系統(tǒng)，噴嘴設(shè)置在截割機構(gòu)懸臂的前端，水壓為 。內(nèi)噴霧系統(tǒng)的壓力不低于 4MPa。同時內(nèi)外噴霧系統(tǒng)總水量不得超過掘進(jìn)機實際生產(chǎn)能力的 6～ 8%，否則造成工作面煤泥積水現(xiàn)象 [18]。 (1)截割生產(chǎn)率 截割生產(chǎn)率即機器的 生產(chǎn)率，它又分為理論生產(chǎn)率、技術(shù)生產(chǎn)率和實際生產(chǎn)率。 hmAVQ bT / 3?????? ? 技術(shù)生產(chǎn)率 是指掘進(jìn)機在給定條件下連續(xù)工作一小時獲得的最大生產(chǎn)率，可按下式確定： taeVKQ 900? (223) 或 r?? 若用進(jìn)尺速度表示，則為： Sae V KS tL 60?? (224) 式中： Q— 技術(shù)生產(chǎn)率， hm/3 ； Q? — 技術(shù)生產(chǎn)率， ht /3 ； LQ — 進(jìn)尺速度， m/h； a — 截割頭沿工作面移動所破碎煤巖的厚度， m； e — 截割頭截入工作面的深度， m； S — 巷道的毛斷面積，㎡； tK — 掘進(jìn)機工作不連續(xù)系數(shù)，即掘進(jìn)機純截割 時間與總循環(huán)時間的比值。要考慮司機操縱機器和工作面實際情況造成的一些不可避免的時間損失等。依使用條件，如輸送機傾角、煤巖硬度、塊度、溫度及溜槽結(jié)構(gòu)定，一 般取 ? =～ ； tV — 鏈速， min/m ； 20A — 輸送機斷面，㎡，由下式確定： 2222220 tan41 ?BhBA ?? 式中： 2B — 輸送機槽寬， m； 2h — 輸送機有效高度， m； 2? — 貨載堆積角，即高于槽幫煤巖的安息角。 (3)裝載機生產(chǎn)率 膠帶式裝載機的輸送能力按下式計算： CVKBQ dd 260? (226) 式中： dQ — 膠帶輸送能力， hm/3 ； K— 斷面系數(shù)； dV — 帶速， min/m ； C— 傾角系數(shù)； B— 帶寬， m； CVKBQ dd 260? hm /595 32? ?????? 掘進(jìn)機的設(shè)計以截割生產(chǎn)率為依據(jù)，而裝載、輸送、裝載的生產(chǎn)能力應(yīng)稍高于截割生產(chǎn)率，要滿足以下關(guān)系： dSZT ??? (227) 過高或過低都會影響設(shè)備的協(xié)調(diào)工作。由此滿足式 (227)，掘進(jìn)機工作協(xié)調(diào)。這里確定了本掘進(jìn)機的型號為 EBZ200。為了保證實用性，在參數(shù)的選取上，盡量實現(xiàn)優(yōu)化，現(xiàn)把各總體參數(shù)總結(jié)如下： 1) 初步確定切割電機功率 200kW ； 2) 截割頭轉(zhuǎn)速 46 min/r ； 3) 履帶行走速度 0～ 5/10 min/m ； 4) 履帶板寬 450mm； 5) 行駛寬度 3000 mm； 6)履帶接地長度 3300mm； 7)機 長 m； 8)機 寬 m； 9)機 高 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 ?33?? ； 14)垂直回轉(zhuǎn)的上擺角 ?321?? ； 15)截割到巷道底面時，垂直回轉(zhuǎn)的下擺角 ?282 ?? ； 16)臥底時，懸臂垂直回轉(zhuǎn)的最大下擺角 ?303 ?? ； 17)可 掘最大斷面 2max mS ? ； 18)懸臂長為 3950mm； 19)伸縮部伸縮量 550mm； 20)供電電源 AC1140V； . . 3 懸臂式掘進(jìn)機截割機構(gòu)方案設(shè)計 截割部 的組成 掘進(jìn)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(jìn)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(jìn)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(jìn)機的工作機構(gòu)，主要功能是破碎和分離煤巖， 是掘進(jìn)機直接用來破碎煤巖的部件，是掘進(jìn)機的關(guān)鍵部件 。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(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，也不會給支護(hù)工作帶來麻煩 [5]。 ? 截齒的設(shè)計 （ 1） 截齒類型的選擇 在截割頭上安裝扁齒（又稱刀齒或徑向齒）或鎬齒（又稱錐形齒或切向齒）。齒柄為圓錐體，插入齒座后，用 U型銷或環(huán)形鋼絲固定。齒柄 上有環(huán)形槽，用之以卡住齒。否則，就會出現(xiàn)加深截槽的現(xiàn)象，即同一截線上的截齒只是加深由前一個截齒截出的截槽，而崩落的效果極為微弱。 ② 截線間距 S 它表 征相鄰截齒齒尖軌跡的距離，其值影響單個截齒載荷、受力大小、破碎效果和功. . 率消耗。橫切割頭在擺動切割時，實際截割間距隨擺動速度變化，而切深保持不變。過大的間距則會在煤壁上保留棱邊，也引起截割效率減少，正確的截線間距是切深的二倍，即 ss nZvhS /2 39。 {h39。 具體選取時可以參照下表的經(jīng)驗值。 ? 時鎬形截齒的圓錐角的一半。截齒是一個挨一個進(jìn)行截割的，形成的截槽兩邊不對稱，截齒兩側(cè)受力不等。其條件是：螺旋頭數(shù)與毎線齒數(shù)之比為 1. ②交叉式。這種排列方式有利于降低截齒的側(cè)向和截割比能耗。這樣，在工作時割落的煤巖拋向兩個截割頭的中間，改善了截割時的受力情況和裝載效果。截割角是截齒軸線與齒尖運動軌跡的切線之間的 夾角。 55176。此范圍內(nèi)，截齒以較好的位置鍥入巖石，它對切割頭很重要。當(dāng)角很小時，所需進(jìn)給力增大，容易使截齒超載，此時，截齒不僅軸線方向承受負(fù)荷，而且齒頂方向負(fù)荷較大，使進(jìn)給力和切削力達(dá)到十分有效的使用效果，經(jīng)德國礦冶技術(shù)有限公司試驗分析，推薦最佳的截割角為 46176。截齒按傾斜角安裝，保證截齒在橫向擺動截割時，沿合速度方向截入巖體。（ jb VarctgV /?? ）。這樣，截齒的運動方向與進(jìn)入巖體方向一致，也有助于截齒的自轉(zhuǎn)。截割 頭的載荷大小與煤巖性質(zhì)、截齒結(jié)構(gòu)尺寸、截齒布置參數(shù)等因素有關(guān)，而且隨位置不同而變化。 通過截割頭載荷計算可以求得截割頭的各載荷曲線，由此得出載荷的最大值、最小值、. . 平均值和擺動值以及載荷的合力作用點。 （ 1）切屑厚度的計算 當(dāng)截割頭橫向擺動截割時，在圓周范圍內(nèi)，每個截齒最大工作角度為 180176。如果順著截割頭旋轉(zhuǎn)軸朝工作面方向 看，截齒工作半周的切屑斷面成月牙形。當(dāng)每條截線上有一齒時，這個齒的 切割深度即最大切屑厚度。截割頭上第 i 個齒的最大切屑厚度 himax應(yīng)按下式計算： mnbvh iii ???? /c o sm a x ? 式中 vbi：第 i 個截齒橫向擺動速度； β i：第 i 個截齒截割頭中心線的角度； n： 截割轉(zhuǎn)速； m：同一條截線上截齒數(shù)。在截割同一種煤巖時，靠近截割頭小端處的截齒有較大的切屑厚度。而具體的某個截割頭的截割受力與相鄰截線上的截齒排列方式有關(guān)系。順序式截割，屬半封閉式截割，有明顯的側(cè)向力；交叉式截割，屬淺封閉式截割，截齒幾乎不受側(cè)向力。 z 載荷公式 （ 31） 鎬形齒牽引阻力 y公式 N （ 32） 鎬齒承受側(cè)向力 x計算公式 ? ?? ?jyg SKKKPz Tk ???????zKy n ?? 1. . 2nx K z?? ， N (33) 式中 PK—— 巖石接觸強度，單位 Mpa； —— 截齒類型系數(shù)，鎬形齒 ，徑向齒為 1； —— 截齒幾何形狀影響系數(shù)， 鎬形齒 徑向齒 —— 硬質(zhì)合金刀頭形狀系數(shù)； —— 刀桿頭部形 狀系數(shù)； —— 硬質(zhì)合金刀頭直徑系數(shù)； —— 截齒刀部寬度影響系數(shù)， ， b 是刀齒刃布寬度，單位 mm； —— 截齒前刃面形狀影響系數(shù)，前刃面是平面，取 1，橢圓形或頭形前刃面取； —— 截齒截角影響系數(shù)； t—— 平均截線距， mm； h—— 平均切屑厚度， mm； —— 齒的后刃面磨鈍后在牽引方向投影面積， mm2，徑向齒取 3040mm2，切向齒取 1520 mm2； 2cp T p o CDM z m P k k? ? ? ? ? ?Nm? （ 34） 式中 z—— 作用在一個截齒上的截割阻力， N； —— 每條截線上的齒數(shù)； p—— 截割頭上的總截線條數(shù)； —— 截割頭平均直徑， m； —— 截割頭長度， m； dKKKK ???? ??gdg kKbK ???K??KdKbK ??bKgK?yKjSkPzKcpDmlD 1skcp ??l. . —— 過截割頭轉(zhuǎn)軸的截割頭縱斷面面積， m2。 0160MnN ???? ， Kw （ 35) 式中 —— 截割頭每秒轉(zhuǎn)數(shù)； —— 工作機構(gòu)傳動效率，可取為 。 負(fù)載和功率的初定為以后設(shè)計擺動速度和鉆進(jìn)速度、計算載荷提供參考依據(jù)。 kspkTc0k0n?. . max cosbi ii vh nm??? ? ， mm it —— 截齒的切削寬度， mm；由于截線距不等，所以，在計算時取截齒所在截線上下各一半，即 111 ()2i i it t t????。然后將 z 和 y 轉(zhuǎn)化到相應(yīng)截齒所在截線的平面與截割頭軸線的交點處，力平移過去同時截割阻力產(chǎn)生了一個力矩，如圖 43 所示。 圖 36 截齒瞬時負(fù)荷圖 Figure 36 the picture of the charge sentence . . 圖 37 截齒力矩轉(zhuǎn)化圖 Figure 36 momental of the gare （ 1）單齒上的載荷，如圖 37— Zi、 Yi。 、均值、方差和波動系數(shù) 功率： 0160ZMnN ??? ? ， Kw （ 318）均值： 11 nRiiERn?? ? （ 319） 均方差 : 211 ()nR i Ri REn? ???? （ 320） 波動系數(shù)： RRRE?? ? 波動系數(shù)是用來衡量載荷波動平穩(wěn)情況，波動系數(shù)越小說明載荷越平穩(wěn)，掘進(jìn)機受力情況越好；反之掘進(jìn)機受力情況相對惡劣。 截割速度方案設(shè)計 在掘進(jìn)機工作過程中，巖石硬度不是恒定的，各種硬度的巖石對應(yīng)的經(jīng)濟(jì)截割速度不同，所以截割速度最好是隨時變化著的， 掘進(jìn)機在掘進(jìn)巷道工程中，其工作狀態(tài)與工況參數(shù)有密切關(guān)系。對于不同的截割對象，為了保證掘進(jìn)機有高的掘進(jìn)效率和可靠的工作狀態(tài)，從理論方面分析，截割頭轉(zhuǎn)速、截齒線速度、懸臂 擺動等運動學(xué)參數(shù)以及截齒上承受的截割阻力、截割電機功率等動力學(xué)參數(shù)都應(yīng)該是不同的。因為尚未研制出截割頭拖動裝置的無級調(diào)速系統(tǒng)，本次設(shè)計掘進(jìn)機有兩種截割速度，高速級用于截割硬度較小的巖石，低速級用于. . 截割硬度較大的巖石，工作時可以根據(jù)巖石變化而隨時改變截割速度。 傳動方案設(shè)計 懸臂式掘進(jìn)機的傳動方式為電機輸出軸通 過聯(lián)軸器將轉(zhuǎn)矩傳遞給減速器的輸入軸，減速器輸出軸通過聯(lián)軸器將轉(zhuǎn)矩傳遞給主軸，主軸帶動截割頭轉(zhuǎn) 動。特別是一般掘進(jìn)機因為其工作特點所致，截割臂的外形多設(shè)計成寶塔狀，即越靠近截割頭（動力輸出端），其外形尺寸越小。 （ 2） 沖擊負(fù)荷大 掘進(jìn)機是