橫軸履帶式半煤巖掘進(jìn)機(jī)設(shè)計(jì)

1 / 88 文檔可自由編輯打印橫軸履帶式半煤巖掘進(jìn)機(jī)設(shè)計(jì)目 錄1 1 前言前言 .11.1 設(shè)計(jì)背景和目的：.11.2 掘進(jìn)機(jī)發(fā)展概括： .11.3 掘進(jìn)機(jī)技術(shù)發(fā)展趨勢 .21.4 我國掘進(jìn)機(jī)發(fā)展中所要解決的主要問題 .41.5 掘進(jìn)機(jī)主要機(jī)構(gòu)介紹 .51.5.11.5.1 工作機(jī)構(gòu)的型式選擇工作機(jī)構(gòu)的型式選擇.5 51.5.21.5.2 裝載機(jī)構(gòu)的型式選擇裝載機(jī)構(gòu)的型式選擇 .5 51.5.31.5.3 輸送機(jī)構(gòu)的型式選擇輸送機(jī)構(gòu)的型式選擇 .6 61.5.41.5.4 轉(zhuǎn)載機(jī)構(gòu)的型式選擇轉(zhuǎn)載機(jī)構(gòu)的型式選擇 .6 61.5.51.5.5 行走機(jī)構(gòu)的型式選擇行走機(jī)構(gòu)的型式選擇 .7 71.5.61.5.6 除塵裝置的型式選擇除塵裝置的型式選擇.7 71.5.71.5.7 高壓水細(xì)射流輔助切割技術(shù)高壓水細(xì)射流輔助切割技術(shù) .8 81.6 本掘進(jìn)機(jī)主要特點(diǎn)： .82 2 設(shè)計(jì)任務(wù)及相關(guān)參數(shù)設(shè)計(jì)任務(wù)及相關(guān)參數(shù) .9 93 3 總體設(shè)計(jì)總體設(shè)計(jì) .9 93.1 概述 .93.1.13.1.1 特點(diǎn)：特點(diǎn)： .9 93.1.23.1.2 主要用途、適用范圍：主要用途、適用范圍：.9 93. 2 主要技術(shù)參數(shù) .102 / 88 文檔可自由編輯打印3. 3 主要結(jié)構(gòu)和工作原理 .123.3.13.3.1 截割部截割部 .12123.3.23.3.2 裝載部裝載部 .14143.3.33.3.3 刮板輸送機(jī)刮板輸送機(jī) .14143.3.43.3.4 行走部行走部 .15153.3.53.3.5 機(jī)架和回轉(zhuǎn)臺機(jī)架和回轉(zhuǎn)臺 .15153.4 液壓系統(tǒng) .183.4.13.4.1 油缸回路油缸回路 .18183.4.23.4.2 行走回路行走回路.19193.4.33.4.3 裝載回路裝載回路.19193.4.43.4.4 輸送機(jī)回路輸送機(jī)回路.19193.4.53.4.5 轉(zhuǎn)載機(jī)回路轉(zhuǎn)載機(jī)回路.19193.4.63.4.6 錨桿鉆機(jī)回路錨桿鉆機(jī)回路.20203.4.73.4.7 油箱補(bǔ)油回路油箱補(bǔ)油回路.20203.4.83.4.8 幾種主要液壓元件的選型設(shè)計(jì)幾種主要液壓元件的選型設(shè)計(jì) .20203.53.5 內(nèi)、外噴霧冷卻除塵系統(tǒng)內(nèi)、外噴霧冷卻除塵系統(tǒng).22224 4 潤滑潤滑 .23235 5 截割部總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)截割部總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) .23235.1 電動機(jī)的選型.245.1.15.1.1 電機(jī)參數(shù)：電機(jī)參數(shù)：.24245.1.25.1.2 電機(jī)外形圖：電機(jī)外形圖：.24245.2 截割頭的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì).245.3 截割部減速器傳動機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì).255.3.15.3.1 傳動裝置總傳動比的確定及各級分傳動比的分配：傳動裝置總傳動比的確定及各級分傳動比的分配：.25255.3.25.3.2 傳動系統(tǒng)的運(yùn)動和動力參數(shù)：傳動系統(tǒng)的運(yùn)動和動力參數(shù)：.26265.3.35.3.3 第一級錐齒輪傳動計(jì)算：第一級錐齒輪傳動計(jì)算：.27275.3.45.3.4 第二級斜齒輪傳動計(jì)算：第二級斜齒輪傳動計(jì)算：.32325.3.55.3.5 第三級齒輪傳動計(jì)算：第三級齒輪傳動計(jì)算：.36365.4 軸的設(shè)計(jì)計(jì)算：.415.5 軸承的校核：.445.6 鍵的校核：.455.7 減速器箱體的設(shè)計(jì) .465.8 掘進(jìn)部后支撐架的設(shè)計(jì) .473 / 88 文檔可自由編輯打印6 6 電氣部分電氣部分 .47476.1、系統(tǒng)的組成 .476.2 系統(tǒng)的結(jié)構(gòu).486.3 電控箱的主要技術(shù)參數(shù).506.46.4 工作原理 .516.4.16.4.1、主回路部分主回路部分 .51516.4.26.4.2、電源部分、電源部分 .52526.4.36.4.3、控制單元、控制單元 .52526.4.46.4.4、保護(hù)單元、保護(hù)單元 .53537 7 掘進(jìn)機(jī)的安裝和調(diào)整掘進(jìn)機(jī)的安裝和調(diào)整 .53537.1 機(jī)器的拆卸和搬運(yùn) .537.2 掘進(jìn)機(jī)的井下組裝.547.3 機(jī)器的井下調(diào)試.557.4 機(jī)器的調(diào)整.558 8 掘進(jìn)機(jī)的檢修和維護(hù)保養(yǎng)掘進(jìn)機(jī)的檢修和維護(hù)保養(yǎng) .57578.1 機(jī)器的日常維護(hù)和保養(yǎng).578.2 機(jī)器的定期維護(hù)和保養(yǎng).588.3 機(jī)器的潤滑.59 附錄：附錄： .6060總結(jié)總結(jié) .6565翻譯部分翻譯部分 .6666英文原文 .66中文譯文 .80致致 謝謝 .92924 / 88 文檔可自由編輯打印5 / 88 文檔可自由編輯打印1 1 前前 言言本次畢業(yè)設(shè)計(jì)的掘進(jìn)機(jī)可經(jīng)濟(jì)截割的煤巖單向抗壓強(qiáng)度60MPa，主要適用于煤及半煤巖巷的掘進(jìn)，也適用于條件類似的其它礦山及工程巷道的掘進(jìn)。1.1 設(shè)計(jì)背景和目的：當(dāng)前，我國煤礦由于一井一面采煤方法的普遍采用，其開采速度大大加快，因而帶來采掘機(jī)械化比例失調(diào)的矛盾更加突出。特別是易采的中厚煤層資源日益減少，而薄煤層的開采比例逐年增加，在全部采準(zhǔn)巷道中,半煤巖巷的比例已經(jīng)達(dá)到 25%，但這些巷道中的 90%仍舊采用著傳統(tǒng)的炮掘作業(yè)，勞動強(qiáng)度大，安全性差。目前，我國大部分局、礦使用的幾種主要機(jī)型多是上世紀(jì)六、七十年代設(shè)計(jì)的，這些老產(chǎn)品設(shè)計(jì)陳舊過時、元部件可靠性差、開機(jī)率低、維護(hù)量大，而且機(jī)重偏輕、截割功率較小、過斷層和截割巖石的能力差，僅適合在煤巷中使用。 因此急待開發(fā)研制綜合性能好、適應(yīng)范圍廣的新型掘進(jìn)機(jī)，來解決掘進(jìn)機(jī)更新?lián)Q代的問題，緩解采掘比例失調(diào)的緊張局面。1.2 掘進(jìn)機(jī)發(fā)展概括： 懸臂式掘進(jìn)機(jī)發(fā)展至今大致經(jīng)歷了以下四個階段:第一階段:40 年代末期到 60 年代中期,懸臂式掘進(jìn)機(jī)從無到有,逐漸發(fā)展成能將截割、裝運(yùn)、行走等功能集于一體的聯(lián)合機(jī)組，并在煤巷掘進(jìn)中應(yīng)用獲得成功。在這個階段應(yīng)用的機(jī)組為第一代機(jī)型，其特點(diǎn)是機(jī)器重量在 15t 左右，截割功率 30kw 左右，主要用于軟煤巷道掘進(jìn)，代表機(jī)型有原蘇聯(lián)的和匈牙利3的等。5F第二階段：60 年代中期到 70 年代末期，這個階段煤巷掘進(jìn)機(jī)發(fā)展迅速，機(jī)器的性能不斷提高，大量掘進(jìn)機(jī)被用于煤巷掘進(jìn)中。這個階段的機(jī)型為第二代機(jī)型，其特點(diǎn)是：煤巷掘進(jìn)技術(shù)性能日趨完善成熟，適用范圍擴(kuò)大，部分截割功率大的機(jī)型有過斷層和截割夾矸的能力，可截割硬度 f10 的煤巖，其代表機(jī)型有AM-85、AM-105、E200、E250、S200-50 等。 我國懸臂式掘進(jìn)機(jī)的研制從 1965 年引進(jìn)前蘇聯(lián)型掘進(jìn)機(jī)開始并由3設(shè)計(jì)、制造、使用單位共同參與生產(chǎn)了一些小型掘進(jìn)機(jī)，用于煤巷掘進(jìn)，但發(fā)展不快。從 1979 年開始，我國大量從英國、德國、奧地利、日本、前蘇聯(lián)、匈牙利等國引進(jìn)掘進(jìn)機(jī)，品種約 20 多種，數(shù)量超過 200 臺，對我國煤礦巷道機(jī)械化掘進(jìn)起到了推動和促進(jìn)作用。自 70 年代中期以來，我國先后研制出 EL-90、EMS-75、EBJ-110、ELMB-75B、EZ-75、EBJ-132、EBH-132 等機(jī)型；另外，從引進(jìn)的掘進(jìn)機(jī)中經(jīng)過篩選，引進(jìn)技術(shù)，分別生產(chǎn)出 AM-50、S-100 型掘進(jìn)機(jī)，其中有些機(jī)型已批量生產(chǎn)，在煤礦中推廣使用。目前，我國已形成了掘進(jìn)機(jī)研究、設(shè)計(jì)、制造、使用骨干隊(duì)伍，為掘進(jìn)機(jī)的進(jìn)一步發(fā)展創(chuàng)造了有利條件。1.3 掘進(jìn)機(jī)技術(shù)發(fā)展趨勢 懸臂式掘進(jìn)機(jī)工作條件惡劣，工作場地狹窄，外形尺寸受到嚴(yán)格限制，機(jī)器結(jié)構(gòu)也比較復(fù)雜，涉及機(jī)械、電氣、液壓、材質(zhì)、工藝、冷卻、除塵等一系列技術(shù)領(lǐng)域。隨著高產(chǎn)高效日產(chǎn)萬噸以上綜采工作面的出現(xiàn)，要求掘進(jìn)速度必須大大加快，掘進(jìn)機(jī)的性能更加完善。當(dāng)前懸臂式部分?jǐn)嗝婢蜻M(jìn)機(jī)技術(shù)發(fā)展有以下一些特點(diǎn)，并面臨連續(xù)采煤機(jī)的挑戰(zhàn)。 不斷擴(kuò)大適用范圍，具有在復(fù)雜條件下正常工作的性能。國外新型掘進(jìn)機(jī)的截割功率及重量都在增加，截割能力不斷提高，截割硬度可達(dá) 100MPa 以上，不僅可截割硬煤、半煤巖、還可在鉀礦、鹽礦及隧洞等工程中應(yīng)用。部分重型掘進(jìn)機(jī)在不移位的情況下，截割斷面可達(dá) 3542，所掘斷面形狀除拱形、梯2m形、矩形外，有的機(jī)型配上掩護(hù)盾還可掘圓形斷面。另外，掘進(jìn)機(jī)的爬坡能力也在提高，多數(shù)都在縱向16的破上可靠地工作；履帶也有加寬趨勢，在機(jī)器加重后，不會過于增大對巷道底板比壓，以擴(kuò)大適用范圍。 進(jìn)一步提高可靠性。掘進(jìn)機(jī)的工作對象主要是煤巖及部分礦物，工作時振動沖擊都很大，因此要求其在井下能長期連續(xù)工作。例如，英國對截割減速箱設(shè)計(jì)壽命制定的標(biāo)準(zhǔn)是 50000h，并通過試驗(yàn)進(jìn)行嚴(yán)格考核。在液壓、電氣元部件的選用上，要進(jìn)行嚴(yán)格篩選，許多重要及關(guān)鍵元件都選用世界名牌產(chǎn)品，而且在性能參數(shù)方面都具有比較的安全儲備，一般常是實(shí)際工作工況參數(shù)的 2 倍。在制造時，所選用的是優(yōu)質(zhì)材料，其強(qiáng)度等性能都很好，另外在設(shè)計(jì)過程中，盡量采用獨(dú)立部件或組件，便于拆裝檢修。 提高機(jī)電一體化程度?，F(xiàn)代掘進(jìn)機(jī)采用新型實(shí)用技術(shù)，使掘進(jìn)機(jī)的性能更加完善。 探索新的截割技術(shù)。70 年代初，美國將高壓水細(xì)射流引入懸臂式掘進(jìn)機(jī)，作為輔助截割，即在截齒為主要截割的同時，充分利用高壓水射流撞擊、侵蝕、液壓楔等作用，達(dá)到破碎堅(jiān)硬巖石的目的。德國在實(shí)驗(yàn)室做過試驗(yàn)，在水壓為150180MPa 時，就有輔助切割作用，并用壓力為 200MPa 的高壓水射流（動7 / 88 文檔可自由編輯打印力為 350kw）配合平均截割功率 120kw 的截割頭，就有截割堅(jiān)硬的巖石。這種巖石如果用截割功率 470kw 的重型掘進(jìn)機(jī)截割，則很不經(jīng)濟(jì)，甚至無法截割。但用高壓水射流，尤其當(dāng)其壓力大于 200MPa 以上時，其元件研制的難度很大，回轉(zhuǎn)密封等問題也不易解決，研制費(fèi)用也很高，因而近幾年發(fā)展不快。另外，俄羅斯圖拉工業(yè)技術(shù)大學(xué)帕烈湟爾等教授研制出沖擊扭矩截割技術(shù)，其工作原理是在原掘進(jìn)機(jī)截割頭傳動系統(tǒng)變動不大的基礎(chǔ)上，加了一套沖擊扭矩加載機(jī)構(gòu)，使截割頭在正常截割的同時，又得到每分鐘 3000 次的沖擊扭矩，通過截齒作用到煤巖上。根據(jù)俄羅斯改裝的樣機(jī)試驗(yàn)的結(jié)果，改裝后的掘進(jìn)機(jī)能掘 f=78 的煤巖，生產(chǎn)率提高 30%35%。 提高掘進(jìn)機(jī)綜合配合能力。當(dāng)前掘進(jìn)機(jī)利用率低，沒有充分發(fā)揮作用，在很大程度上與綜合配套能力低、配套不完善有關(guān)。掘進(jìn)系統(tǒng)中的主要配套環(huán)節(jié)，包括支護(hù)、轉(zhuǎn)載、運(yùn)輸、供電、供水、通風(fēng)、降塵等。其中，支護(hù)與輔助運(yùn)輸工作量最大，占時間最多，若不解決好這兩個環(huán)節(jié)中存在的問題，掘進(jìn)機(jī)的潛力約有一半不能發(fā)揮。為了縮短支護(hù)時間，當(dāng)頂板中等穩(wěn)定時，常用機(jī)載錨桿鉆機(jī)打錨桿支護(hù)；而頂板條件差時，掘進(jìn)一架棚距后必須緊跟著架一架棚子或打一排錨桿，嚴(yán)格控制空頂距，截割與支護(hù)不能平行作業(yè)。國外用單軌吊運(yùn)送支護(hù)材料，用各種機(jī)械扳手?jǐn)Q螺母，而國內(nèi)多用人工，有時用掘進(jìn)機(jī)上的托梁器協(xié)助架棚。為了實(shí)現(xiàn)掘進(jìn)與支護(hù)平行作業(yè)，運(yùn)用超前液壓支架或主機(jī)自帶盾牌式掩護(hù)支護(hù)，但使用效果均不理想，所以直至現(xiàn)在解決迎頭臨時支護(hù)設(shè)備仍是各國研制的主要目標(biāo)。在輔助運(yùn)輸方面，國外主要運(yùn)用單軌吊或無極繩卡軌車。在煤巖運(yùn)輸方面，通常采用橋式轉(zhuǎn)載機(jī)，后配帶式輸送機(jī)，有條件的還設(shè)置了活動煤倉。目前轉(zhuǎn)載機(jī)只轉(zhuǎn)載煤巖外運(yùn)，功能比較單一，正在研制自移式轉(zhuǎn)載機(jī)，功能將增加。通風(fēng)除塵方面，在巷道內(nèi)或主機(jī)上設(shè)置干式布袋除塵裝置，配合內(nèi)外噴霧綜合防塵。英國用空氣幕隔離方式，保護(hù)工作面的操作人員。國內(nèi)采用伸縮風(fēng)筒實(shí)現(xiàn)抽出式通風(fēng)。供電方面，英國有一種線路電壓補(bǔ)償器，可解決供電距離在 3km 以內(nèi)起動電壓下降過大的問題，另外應(yīng)提高掘進(jìn)電壓等級，逐步實(shí)現(xiàn) 1140v 供電。1.4 我國掘進(jìn)機(jī)發(fā)展中所要解決的主要問題 雖然我國掘進(jìn)機(jī)的發(fā)展取得了一些非常大的成就，但我國掘進(jìn)機(jī)的發(fā)展還存在一些主要的問題需要解決。1) 提高掘進(jìn)機(jī)的裝機(jī)功率，以使掘進(jìn)機(jī)的效率和適應(yīng)性更大。2) 解決機(jī)器的調(diào)向和糾偏的控制問題。3) 設(shè)計(jì)新型結(jié)構(gòu)的交叉軸承，以提高掘進(jìn)機(jī)關(guān)鍵部位的可靠性和使用壽命。4) 傳動機(jī)構(gòu)的研制，應(yīng)采用質(zhì)量輕、結(jié)構(gòu)緊湊、效率高的行星擺線減速機(jī)構(gòu)，或其它的新型齒輪傳動。5) 采用新的控制系統(tǒng)和保護(hù)系統(tǒng)，保證機(jī)器工作的準(zhǔn)確、靈活、安全和可8 / 88 文檔可自由編輯打印靠。6) 研制新型結(jié)構(gòu)，要適應(yīng)井下拆裝、運(yùn)搬、前進(jìn)、后退靈活的要求，便于操作使用。7) 可適應(yīng)復(fù)雜地質(zhì)條件，考慮配備液壓掩護(hù)支撐板，錨桿鉆孔和超前鉆孔等設(shè)備，便于支護(hù)，以保證安全作業(yè)和防止機(jī)組下沉。8) 機(jī)組用于井下，應(yīng)考慮電器防爆和盡量不采用氣割，電焊等措施。9) 進(jìn)一步改進(jìn)濕式集塵器，以解決除塵、集塵以及刀具的合理冷卻等問題。10) 研究新的轉(zhuǎn)載出碴和后配套運(yùn)輸設(shè)備，保證高速掘進(jìn)的排碴輸送?？傊?，為了提高巖巷掘進(jìn)的機(jī)械化水平，必須努力在破巖理論和截割阻力計(jì)算方面，以及采用滾壓式，沖擊式的工作原理方面，進(jìn)行深入的研究和探索，加強(qiáng)實(shí)驗(yàn)和測試工作；努力搞好液壓、電氣元件的研制工作，設(shè)計(jì)制造出適合我國巖巷情況的巷道掘進(jìn)機(jī)，1.5 掘進(jìn)機(jī)主要機(jī)構(gòu)介紹 半煤巖掘進(jìn)機(jī)是一種能夠?qū)崿F(xiàn)截割、裝載、轉(zhuǎn)載運(yùn)輸、行走和噴霧除的聯(lián)合機(jī)組。它既可用于煤礦井下，也可用于金屬礦山以及其他隧道施工。 掘進(jìn)機(jī)的總體方案設(shè)計(jì)對于整機(jī)的性能起著決定性的作用。因此，根據(jù)掘進(jìn)機(jī)的用途、作業(yè)情況及制造條件，合理選擇機(jī)型，并正確確定各部結(jié)構(gòu)型式，對于實(shí)現(xiàn)整機(jī)的各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)、保證機(jī)器的工作性能具有重要意義。1.5.11.5.1 工作機(jī)構(gòu)的型式選擇工作機(jī)構(gòu)的型式選擇 半煤巖掘進(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。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(shí)現(xiàn)選擇性截割，而且截割效果好，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。 按截割頭的布置方式，分為縱軸和橫軸式兩種?？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。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。缺點(diǎn)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。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。 橫軸式截割頭分滾筒形、圓盤形、拋物線形和半球形幾種。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。由于截深較小，截割與裝載情況較好?？v向截割時，穩(wěn)定性較好。缺點(diǎn)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?yàn)榻馗铑^較長對掘進(jìn)斷面形狀有限制，難以獲得較平整的側(cè)壁。這種掘進(jìn)機(jī)多使用拋物線或半球形截割頭。9 / 88 文檔可自由編輯打印 由于工作機(jī)構(gòu)的載荷變化范圍大、驅(qū)動功率大、過堅(jiān)硬巖石時短期過載運(yùn)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?？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。雖然液壓傳動具有體積小、調(diào)速方便等優(yōu)點(diǎn)，但由于對沖擊載荷很敏感，元件不能承受較大的短時過載，一般選擇過載能力較大的電動機(jī)驅(qū)動。1.5.21.5.2 裝載機(jī)構(gòu)的型式選擇裝載機(jī)構(gòu)的型式選擇半煤巖掘進(jìn)機(jī)的裝載機(jī)構(gòu)有 4 種:單雙環(huán)形刮板鏈?zhǔn)?。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。雙環(huán)形是由兩排并列、轉(zhuǎn)向相反的刮板鏈組成。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。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。同時，由于刮板鏈易磨損，功率消耗大，使用效果較差。螺旋式。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)。由于頭體形狀的缺點(diǎn)，這種機(jī)構(gòu)目前使用很少。(3)耙爪式。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(yùn)輸機(jī)構(gòu)。這種方式結(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。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(jì)成雙耙爪機(jī)構(gòu)，以擴(kuò)大裝載范圍。 (4)星輪式。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。通常，應(yīng)選擇耙爪式裝載機(jī)構(gòu)，但考慮裝載寬度問題，可選擇雙耙爪機(jī)構(gòu)，也可設(shè)計(jì)成耙爪與星輪可互換的裝載機(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。但考慮工作環(huán)境潮濕、有泥水，選用液壓馬達(dá)驅(qū)動為好。 1.5.31.5.3 輸送機(jī)構(gòu)的型式選擇輸送機(jī)構(gòu)的型式選擇 半煤巖掘進(jìn)機(jī)多采用刮板鏈?zhǔn)捷斔蜋C(jī)構(gòu)。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。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(yùn)動相牽連，相互影響大。由于該位置空間較小布置較困難。輸送機(jī)構(gòu)采用獨(dú)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)。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(yùn)動互不影響。但由于傳動裝置和動力元件較多，故障點(diǎn)有所增加。目前，這兩種輸送機(jī)構(gòu)均有采用，設(shè)計(jì)時應(yīng)酌情確定。一般常采用與裝載機(jī)構(gòu)相同的驅(qū)動方式.1.5.41.5.4 轉(zhuǎn)載機(jī)構(gòu)的型式選擇轉(zhuǎn)載機(jī)構(gòu)的型式選擇 該掘進(jìn)機(jī)的轉(zhuǎn)載機(jī)構(gòu)有兩種布置方式：作為機(jī)器的一部分；為機(jī)器的配套設(shè)備。目前，多采用膠帶輸送機(jī)。膠帶轉(zhuǎn)載機(jī)構(gòu)傳動方式有 3 種：用液10 / 88 文檔可自由編輯打印壓馬達(dá)直接或通過減速器驅(qū)動機(jī)尾主動卷筒；由電動卷筒驅(qū)動主動卷筒；利用電動機(jī)通過減速器驅(qū)動主動卷筒。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。轉(zhuǎn)載機(jī)構(gòu)應(yīng)采用單機(jī)驅(qū)動，可選用電動機(jī)或液壓馬達(dá)。1.5.51.5.5 行走機(jī)構(gòu)的型式選擇行走機(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。邁步式。該種行走機(jī)構(gòu)是利用液壓邁步裝置來工作的。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。使用支撐裝置可起到掩護(hù)頂板、臨時支護(hù)的作用。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。(1) 導(dǎo)軌式。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。這就要求導(dǎo)軌具有較高的強(qiáng)度。這種行走機(jī)構(gòu)主要用于沖擊式掘進(jìn)機(jī)。(2) 履帶式。適用于底板不平或松軟的條件，不需修路鋪軌。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(diǎn)。但其結(jié)構(gòu)復(fù)雜、零部件磨損較嚴(yán)重。目前，半煤巖掘進(jìn)機(jī)通常采用履帶式行走機(jī)構(gòu)。由于其工作環(huán)境差，用電動機(jī)驅(qū)動易受潮燒毀，最好選用液壓馬達(dá)驅(qū)動。1.5.61.5.6 除塵裝置的型式選擇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。(1) 噴霧式。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。這種除塵方式有以下兩種：外噴霧降塵。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。這種方式結(jié)構(gòu)簡單、工作可靠、使用壽命長。由于噴嘴距粉塵源較遠(yuǎn)，粉塵容易擴(kuò)散，除塵效果較差；內(nèi)噴霧降塵。噴嘴在截割頭上按螺旋線布置，壓力水對著截齒噴射。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。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。為提高除塵效果，一般采用內(nèi)外噴霧相結(jié)合的辦法，并且和截割電機(jī)、液壓系統(tǒng)的冷卻要求結(jié)合起來考慮，將冷卻水由噴嘴噴出降塵。(2) 抽出式。常用的吸塵裝置是集塵器。設(shè)計(jì)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。為提高除塵效果，可采用兩級凈化除塵。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。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。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。11 / 88 文檔可自由編輯打印1.5.71.5.7 高壓水細(xì)射流輔助切割技術(shù)高壓水細(xì)射流輔助切割技術(shù) 對于全煤巷或很軟的巖巷，利用掘進(jìn)機(jī)掘進(jìn)，效率高、成本低。但對于巖巷掘進(jìn)和隧道掘進(jìn)，一般其巖體 f8(抗壓強(qiáng)度在 80100MPa 以上)，掘進(jìn)機(jī)效率明顯降低，截齒消耗量大增，導(dǎo)致生產(chǎn)成本顯著提高。這時，應(yīng)考慮采用高壓水細(xì)射流輔助切割技術(shù)。 該技術(shù)為利用 20MPa 以上、流量為 4L/min 左右的壓力水，自孔徑為0.41.0mm 的噴嘴射出，對截齒的機(jī)械破碎起輔助作用。掘進(jìn)機(jī)截割頭上噴出的壓力水按壓力高低分級，見附表所示。附表輔助切割壓力水分級 MPa項(xiàng)目 低壓中壓中高壓高壓超高壓水壓0.50.52020140140400 4001.6 本掘進(jìn)機(jī)主要特點(diǎn)：1 機(jī)身矮，結(jié)構(gòu)緊湊，可靠性高，適用于中等斷面巷道掘進(jìn)； 2 采用小直徑截割頭，單刀力大，截齒布置合理，破巖過斷層能力強(qiáng)、切割震動小、工作穩(wěn)定性好； 3 星輪裝載機(jī)構(gòu)采用液壓馬達(dá)直接驅(qū)動，取消了減速器，提高了裝載機(jī)構(gòu)的可靠性； 4 采用無支重輪履帶行走機(jī)構(gòu)，性能可靠，維護(hù)量?。?5 采用“三高”硬質(zhì)合金和新工藝生產(chǎn)的截齒，截齒強(qiáng)度高，耐磨，損耗小； 6 液壓系統(tǒng)采用自動加油系統(tǒng)全封閉油箱，確保了油液清潔度，增加了液壓系統(tǒng)的可靠性 7 設(shè)有獨(dú)立的錨桿鉆機(jī)及加油泵站，為兩臺錨桿鉆機(jī)提供動力，方便油箱加油，避免了加油時的污染； 8 電器系統(tǒng)采用了可編程控制器(PLC)作為主控制器，保護(hù)功能強(qiáng)，具有工況檢測和故障診斷功能。 9 設(shè)置了獨(dú)立的液壓錨桿鉆機(jī)動力源，可以同時驅(qū)動兩臺錨桿鉆機(jī)，省去了錨桿鉆機(jī)自身配置的動力源。2 2 設(shè)計(jì)任務(wù)及相關(guān)參數(shù)設(shè)計(jì)任務(wù)及相關(guān)參數(shù)履帶式半煤巖掘進(jìn)機(jī)設(shè)計(jì)主要參考參數(shù)和要求：機(jī)身長：88.5m 寬：22.2m高：1.51.55m 臥底深度：245mm裝機(jī)功率：250KW 截割功率：160KW經(jīng)濟(jì)截割煤巖硬度：60MPa可掘巷道斷面：1820m2 12 / 88 文檔可自由編輯打印最大可掘高度：3.754m最大可掘?qū)挾龋?m龍門高度：350400mm 刮板速度：0.91.0m/s運(yùn)輸形式：邊雙鏈 履帶寬度：2250mm行走速度：3m/min（工作） 6m/min（調(diào)動）額定電壓：1140/660v1、查閱有關(guān)資料、完成履帶式半煤巖掘進(jìn)機(jī)總體方案的設(shè)計(jì)；2、完成橫軸式截割部總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)；3、截割部減速器三級圓錐圓柱齒輪傳動機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)；4、主要部件、組件、零件圖設(shè)計(jì)；5、編寫完成整機(jī)設(shè)計(jì)計(jì)算說明書,中英文翻譯,可有專題論述.3 3 總體設(shè)計(jì)總體設(shè)計(jì)3.1 概述3.1.13.1.1 特點(diǎn)：特點(diǎn)：本次設(shè)計(jì)的機(jī)型為懸臂式半煤巖掘進(jìn)機(jī)，適應(yīng)巷道斷面 918m 、坡度16、可經(jīng)濟(jì)切割單向抗壓強(qiáng)度60MPa 的煤巖，屬中型懸臂式掘進(jìn)機(jī)。該機(jī)主要特點(diǎn)是結(jié)構(gòu)緊湊、適應(yīng)性好、機(jī)身矮、重心低、操作簡單、檢修方便。3.1.23.1.2 主要用途、適用范圍：主要用途、適用范圍：該懸臂式掘進(jìn)機(jī)主要是為煤礦綜采及高檔普采工作面采準(zhǔn)巷道掘進(jìn)服務(wù)的機(jī)械設(shè)備。主要適用于煤及半煤巖巷的掘進(jìn)，也適用于條件類似的其它礦山及工程巷道的掘進(jìn)。該機(jī)可經(jīng)濟(jì)切割單向抗壓強(qiáng)度60MPa 的煤巖，可掘巷道最大寬度(定位時)5m，最大高度 3.75m，可掘任意斷面形狀的巷道，適應(yīng)巷道坡度16。該機(jī)后配套轉(zhuǎn)載運(yùn)輸設(shè)備可采用橋式膠帶轉(zhuǎn)載機(jī)和可伸縮式帶式輸送機(jī)，實(shí)現(xiàn)連續(xù)運(yùn)輸，以利于機(jī)器效能的發(fā)揮。3. 2 主要技術(shù)參數(shù)1 總體參數(shù) 機(jī) 長： 10.371m機(jī) 寬： 3.364m機(jī) 高: 1.899m截割臥底深度： 250mm總 功 率： 250kW可經(jīng)濟(jì)截割煤巖硬度： 60MPa可掘巷道斷面： 1820m2 最大可掘高度： 3.75m最大可掘?qū)挾龋?5.0m適應(yīng)巷道坡度： 1613 / 88 文檔可自由編輯打印機(jī)器供電電壓： 660/1140V2 截割部電動機(jī)： 型 號： YB315L1-4 功 率： 160KW 轉(zhuǎn) 速： 1481r/min截割頭： 轉(zhuǎn) 速： 74.6r/min 截 齒： 鎬形 最大擺動角度： 上： 42 下： 31 左右各 393 裝載部裝載形式 三爪轉(zhuǎn)盤裝運(yùn)能力 180m3/h鏟板寬度 2.5m/2.8m鏟板臥底 250mm鏟板抬起 360mm轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)速 30r/min4刮板輸送機(jī)運(yùn)輸形式 邊雙鏈刮板槽 寬 510mm龍門高度 390mm鏈 速 0.93m/s錨鏈規(guī)格 1864mm張緊形式 黃油缸張緊5行走部行走形式 履帶式(液壓馬達(dá)分別驅(qū)動)行走速度 工作 3m/min 調(diào)動 6m/min接地長度 2.46m制動形式 摩擦離合器履帶板寬度 500mm張緊形式 黃油缸張緊6液壓系統(tǒng)系統(tǒng)額定壓力： 油缸回路 16MPa 行走回路 16MPa 裝載回路 14Mpa 輸送機(jī)回路 14Mpa 轉(zhuǎn)載機(jī)回路 10MPa 錨桿鉆機(jī)回路 10MPa14 / 88 文檔可自由編輯打印系統(tǒng)總流量： 450 L/min泵站電動機(jī)： 型號 YB250M-4 功率 55kW 轉(zhuǎn)速 1470 r/min泵站三聯(lián)齒輪泵流量 50/50/40ml/r泵站雙聯(lián)齒輪泵流量 63/40ml/r錨桿泵站電動機(jī)： 型號 YB160L-4 功率 15kW 轉(zhuǎn)速 1470 r/min錨桿泵站雙聯(lián)齒輪泵流量 32/32ml/r油箱： 有效容積 610L 冷卻方式 板翅式水冷卻器油缸數(shù)量： 8 個7噴霧冷卻系統(tǒng)滅塵形式 內(nèi)噴霧、外噴霧供水壓力 3MPa外噴霧壓力 1.5MPa流 量 63L/min冷卻部件 切割電動機(jī)、油箱8電氣系統(tǒng)供電電壓 660/1140V總 功 率 250kW隔爆形式 隔爆兼本質(zhì)安全型控制箱 隔爆型3. 3 主要結(jié)構(gòu)和工作原理掘進(jìn)機(jī)主要由截割部、裝載部、刮板輸送機(jī)、行走部、機(jī)架和回轉(zhuǎn)臺、液壓系統(tǒng)、水系統(tǒng)及電氣系統(tǒng)等部分組成，參見圖 1.15 / 88 文檔可自由編輯打印圖 1 整機(jī)系統(tǒng)圖1-截割部 2-裝載部 3-刮板輸送機(jī) 4-機(jī)架和回轉(zhuǎn)臺5-履帶行走部 6-油箱 7-操作臺 8-泵站 9-電控箱 10-護(hù)板3.3.13.3.1 截割部截割部截割部又稱工作機(jī)構(gòu)，結(jié)構(gòu)如圖 2 所示，主要由截割電機(jī)、叉形架、三級圓錐圓柱齒輪傳動減速器、回轉(zhuǎn)臺和回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)、截割頭、噴霧降塵裝置、起梁裝置組成。截割部為三級圓錐圓柱齒輪傳動減速器，輸入軸經(jīng)彈性聯(lián)軸器與電動機(jī)輸出軸連接，電動機(jī)輸出軸通過漲套聯(lián)軸器與左右截割頭連接。掘進(jìn)機(jī)截割減速器如圖 3 所示。整個截割部通過一個叉形框架、兩個銷軸鉸接于回轉(zhuǎn)臺上。借助安裝于截割部和回轉(zhuǎn)臺之間的兩個升降油缸，以及安裝于回轉(zhuǎn)臺與機(jī)架之間的兩個回轉(zhuǎn)油缸，來實(shí)現(xiàn)整個截割部的升、降和回轉(zhuǎn)運(yùn)動，由此截割出任意形狀的斷面。16 / 88 文檔可自由編輯打印 圖 2 截割機(jī)構(gòu)1-截割頭 2-叉型架 3-三級圓錐圓柱減速器4-彈性聯(lián)軸節(jié) 5-截割電機(jī) 6-電機(jī)護(hù)板 圖 3 三級圓錐圓柱齒輪減速器3.3.23.3.2 裝載部裝載部裝載部結(jié)構(gòu)如圖 4 所示，主要由鏟板及左右對稱的驅(qū)動裝置組成，通過低速大扭矩液壓馬達(dá)直接驅(qū)動三爪轉(zhuǎn)盤向內(nèi)轉(zhuǎn)動，從而達(dá)到裝載煤巖的目的。裝載部安裝于機(jī)器的前端。通過一對銷軸和鏟板左右升降油缸鉸接于主機(jī)架上，在鏟板油缸的作用下，鏟板繞銷軸上、下擺動,可向上抬起 360mm，向下臥底 250mm。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。3.3.33.3.3 刮板輸送機(jī)刮板輸送機(jī)刮板輸送機(jī)結(jié)構(gòu)如圖 5 所示，主要由機(jī)前部、機(jī)后部、驅(qū)動裝置、邊雙鏈刮板、張緊裝置和脫鏈器等（改向輪組裝在裝載部上）組成。17 / 88 文檔可自由編輯打印刮板輸送機(jī)位于機(jī)器中部，前端與主機(jī)架和鏟板鉸接，后部托在機(jī)架上。機(jī)架在該處設(shè)有可拆裝的墊塊，根據(jù)需要，刮板輸送機(jī)后部可墊高，增加刮板輸送機(jī)的卸載高度。刮板輸送機(jī)采用低速大扭矩液壓馬達(dá)直接驅(qū)動，刮板鏈條的張緊是通過在輸送機(jī)尾部的張緊油缸來實(shí)現(xiàn)的。圖 4 裝載部1-鏟板體 2-刮板輸送機(jī)改向鏈輪組 3-三爪轉(zhuǎn)盤 4-驅(qū)動裝置圖 5 刮板輸送機(jī)1-機(jī)前部 2-機(jī)后部 3-邊雙鏈刮板 4-張緊裝置 5-驅(qū)動裝置 6-液壓馬達(dá)3.3.43.3.4 行走部行走部本次設(shè)計(jì)的掘進(jìn)機(jī)采用履帶式行走機(jī)構(gòu)。左、右履帶行走機(jī)構(gòu)對稱布置，分別驅(qū)動。各由 10 個高強(qiáng)度螺栓（M302、10.9 級）與機(jī)架相聯(lián)。左、右履帶行走機(jī)構(gòu)各由液壓馬達(dá)經(jīng)三級園柱齒輪和二級行星齒輪傳動減速后，18 / 88 文檔可自由編輯打印將動力傳給主動鏈輪，驅(qū)動履帶運(yùn)動。現(xiàn)以左行走機(jī)構(gòu)為例，說明其結(jié)構(gòu)組成及傳動系統(tǒng)。如圖 6、圖 7 所示，左行走機(jī)構(gòu)主要由導(dǎo)向張緊裝置、左履帶架、履帶鏈、左行走減速器、液壓馬達(dá)、摩擦片式制動器等組成。摩擦片式制動器為彈簧常閉式，當(dāng)機(jī)器行走時，泵站向行走液壓馬達(dá)供油的同時，向摩擦片式制動器提供壓力油推動活塞，壓縮彈簧，使摩擦片式制動器解除制動。本機(jī)工作行走速度為 3m/min，調(diào)動行走速度為 6m/min。通過使用黃油槍向安裝在導(dǎo)向張緊裝置油缸上的注油嘴注入油脂，來完成履帶鏈的張緊（油缸張緊行程 120mm），調(diào)整完畢后，裝入適量墊板及一塊鎖板，擰松注油嘴螺塞，泄除油缸內(nèi)壓力后再擰緊該螺塞，使張緊油缸活塞不承受張緊力。3.3.53.3.5 機(jī)架和回轉(zhuǎn)臺機(jī)架和回轉(zhuǎn)臺機(jī)架是整個機(jī)器的骨架，其結(jié)構(gòu)如圖 8 所示。它承受著來自截割、行走和裝載的各種載荷。機(jī)器中的各部件均用螺栓或銷軸與機(jī)架聯(lián)接，機(jī)架為組焊件。回轉(zhuǎn)臺主要用于支承、聯(lián)接并實(shí)現(xiàn)切割機(jī)構(gòu)的升降和回轉(zhuǎn)運(yùn)動。結(jié)構(gòu)如圖 8 所示?；剞D(zhuǎn)臺座在機(jī)架上，通過大型回轉(zhuǎn)軸承用止口、36 個高強(qiáng)度螺栓與機(jī)架相聯(lián)。工作時，在回轉(zhuǎn)油缸的作用下，帶動切割機(jī)構(gòu)水平擺動。截割機(jī)構(gòu)的升降是通過回轉(zhuǎn)臺支座上左、右耳軸鉸接相連的兩個升降油缸實(shí)現(xiàn)的。 左、右后支撐腿是各通過后支撐油缸及銷軸分別與后機(jī)架連接，它的作用有四：1、切割時使用，以增加機(jī)器的穩(wěn)定性；2、窩機(jī)時使用，以便履帶下墊板自救；3、履帶鏈斷鏈及張緊時使用，以便操作；4、抬起機(jī)器后部，以增加臥底深度。19 / 88 文檔可自由編輯打印圖 6 左履帶行走機(jī)構(gòu)1-導(dǎo)向張緊裝置 2-履帶架 3-履帶鏈 4-行走減速器 5-行走液壓馬達(dá) 6-摩擦片式制動器圖 7 左行走減速器20 / 88 文檔可自由編輯打印圖 8 掘進(jìn)機(jī)機(jī)架1-回轉(zhuǎn)臺 2-前機(jī)架 3-后機(jī)架 4-后支撐腿 5-轉(zhuǎn)載機(jī)連接板3.4 液壓系統(tǒng)本機(jī)除截割頭的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動外，其余各部分均采用液壓傳動。系統(tǒng)主泵站由一臺 55kW 的電動機(jī)通過同步齒輪箱驅(qū)動一臺雙聯(lián)齒輪泵和一臺三聯(lián)齒輪泵（轉(zhuǎn)向相反），同時分別向油缸回路、行走回路、裝載回路、輸送機(jī)回路、皮帶轉(zhuǎn)載機(jī)回路供壓力油，主系統(tǒng)由五個獨(dú)立的開式系統(tǒng)組成。該機(jī)還設(shè)有液壓錨桿鉆機(jī)泵站，可同時為二臺錨桿鉆機(jī)提供壓力油，另外系統(tǒng)還設(shè)置了文丘里管補(bǔ)油系統(tǒng)為油箱補(bǔ)油，避免了補(bǔ)油時對油箱的污染。液壓系統(tǒng)原理如圖 9 所示。21 / 88 文檔可自由編輯打印圖 9 液壓系統(tǒng)原理圖3.4.13.4.1 油缸回路油缸回路油缸回路采用雙聯(lián)齒輪泵的后泵（40 泵）通過四聯(lián)多路換向閥分別向 4組油缸（截割升降、回轉(zhuǎn)、鏟板升降、支撐油缸）供壓力油。油缸回路工作壓力由四聯(lián)多路換向閥閥體內(nèi)自帶的溢流閥調(diào)定，調(diào)定的工作壓力為 6MPa。截割機(jī)構(gòu)升降、鏟板升降和后支撐各兩個油缸，它們各自兩活塞腔并接，兩活塞桿腔并接。而截割機(jī)構(gòu)兩個回轉(zhuǎn)油缸為一個油缸的活塞腔與另一油缸的活塞桿腔并接。為使截割頭、支撐油缸能在任何位置上鎖定，不致因換向閥及管路的漏損而改變其位置，或因油管破裂造成事故，以及防止截割頭、鏟板下降過速，使其下降平穩(wěn)，故在各回路中裝有平衡閥。3.4.23.4.2 行走回路行走回路行走回路由雙聯(lián)齒輪泵的前泵（63 泵）向兩個液壓馬達(dá)供油，驅(qū)動機(jī)器行走。行走速度為 3m/min；當(dāng)裝載轉(zhuǎn)盤不運(yùn)轉(zhuǎn)時，供裝載回路的 50 泵自動并入行走回路，此時的兩個齒輪泵（63 泵和 50 泵）同時向行走馬達(dá)供油，實(shí)現(xiàn)快速行走，其行走速度為 6m/min。系統(tǒng)工作壓力為 16MPa?；芈饭ぷ鲏毫τ裳b在兩聯(lián)多路換向閥閥體內(nèi)的溢流閥調(diào)定。注意：根據(jù)該機(jī)器液壓系統(tǒng)的特點(diǎn)，行走回路的工作壓力調(diào)定時，必須先將裝載轉(zhuǎn)盤開動?？焖傩凶邥r，由于并入了裝載回路的 50 泵，其系統(tǒng)工作壓力為 14Mpa。22 / 88 文檔可自由編輯打印通過操作多路換向閥手柄來控制行走馬達(dá)的正、反轉(zhuǎn)，實(shí)現(xiàn)機(jī)器的前進(jìn)、后退和轉(zhuǎn)彎。注意：機(jī)器要轉(zhuǎn)彎時，最好同時操作兩片換向閥（即使一片閥的手柄處于前進(jìn)位置，另一片閥手柄處于后退位置）。除非特殊情況，盡量不要操作一片換向閥來實(shí)現(xiàn)機(jī)器轉(zhuǎn)彎。防滑制動是用行走減速器上的摩擦制動器來實(shí)現(xiàn)。制動器的開啟由液壓控制，其開啟壓力為 3MPa。制動油缸的油壓力由多路換向閥控制。行走回路不工作時，制動器處于閉鎖狀態(tài)。3.4.33.4.3 裝載回路裝載回路裝載回路由三聯(lián)齒輪泵的前泵（50 泵），通過一個齒輪分流器分別向 2個液壓馬達(dá)供油, 用一個手動換向閥控制馬達(dá)的正、反轉(zhuǎn)。該系統(tǒng)的工作壓力為 14Mpa，通過調(diào)節(jié)換向閥體上的溢流閥來實(shí)現(xiàn)。齒輪分流器內(nèi)的兩個溢流閥的調(diào)定壓力均為 16MPa。該閥的壓力是通過專用的液壓實(shí)驗(yàn)臺調(diào)定的。注意：該溢流閥的調(diào)定壓力在機(jī)器出廠時已經(jīng)調(diào)節(jié)好，在機(jī)器使用過程中不允許調(diào)節(jié)壓力。3.4.43.4.4 輸送機(jī)回路輸送機(jī)回路輸送機(jī)回路由三聯(lián)齒輪泵的中泵（50 泵）向一個（或兩個）液壓馬達(dá)供油，用一個手動換向閥控制馬達(dá)的正、反轉(zhuǎn)。系統(tǒng)工作壓力為 14MPa，通過調(diào)節(jié)換向閥體上的溢流閥來實(shí)現(xiàn)。3.4.53.4.5 轉(zhuǎn)載機(jī)回路轉(zhuǎn)載機(jī)回路轉(zhuǎn)載機(jī)回路由三聯(lián)齒輪泵的后泵（40 泵）向轉(zhuǎn)載馬達(dá)供油，通過一手動換向閥控制馬達(dá)的正反轉(zhuǎn)。系統(tǒng)工作壓力為 10MPa，通過調(diào)節(jié)換向閥體上的溢流閥來實(shí)現(xiàn)。3.4.63.4.6 錨桿鉆機(jī)回路錨桿鉆機(jī)回路錨桿鉆機(jī)回路由一臺 15kW 電機(jī)驅(qū)動一臺雙聯(lián)齒輪泵，通過二個手動換向閥可同時向兩臺液壓錨桿鉆機(jī)供油。系統(tǒng)工作壓力為 10MPa，通過調(diào)節(jié)換向閥體上的溢流閥來實(shí)現(xiàn)。3.4.73.4.7 油箱補(bǔ)油回路油箱補(bǔ)油回路油箱補(bǔ)油回路由兩個截止閥、文丘里管和接頭等輔助元件組成，為油箱加補(bǔ)液壓油。如圖 10 所示，補(bǔ)油系統(tǒng)并接在錨桿鉆機(jī)回路的回油管路上（若掘進(jìn)機(jī)不為錨桿鉆機(jī)提供油源，則補(bǔ)油系統(tǒng)并接在運(yùn)輸回路或轉(zhuǎn)載機(jī)回路的回油管路上）。當(dāng)需要向油箱補(bǔ)油時，截止閥關(guān)閉，截止閥開啟，油液經(jīng)過文丘里管時，在 A 口產(chǎn)生負(fù)壓，通過插入油筒 5 內(nèi)的吸油管吸入，將油補(bǔ)入油箱。在補(bǔ)油系統(tǒng)不工作時，務(wù)必將截止閥關(guān)閉，截止閥開啟。23 / 88 文檔可自由編輯打印圖 10 補(bǔ)油回路原理圖1- 換向閥 2-截止閥 3-截止閥 4-文丘里管5-裝油容器 6-油箱 7-錨桿電機(jī) 8-雙聯(lián)齒輪泵3.4.83.4.8 幾種主要液壓元件的選型設(shè)計(jì)幾種主要液壓元件的選型設(shè)計(jì)(1) 吸油過濾器為了保護(hù)油泵及其它液壓元件，避免吸入污染雜質(zhì)，有效地控制液壓系統(tǒng)污染，提高液壓系統(tǒng)的清潔度，在油泵的吸油口處設(shè)置了兩個吸油過濾器，該過濾器為精過濾。當(dāng)更換、清潔濾芯或維修系統(tǒng)時，只需旋開濾油器端蓋(清洗蓋)，抽出濾芯，此時自封閥就會自動關(guān)閉，隔絕油箱油路，使油箱內(nèi)油液不會向外流出。這樣使清洗、更換濾芯及維修系統(tǒng)變得非常方便。另外，當(dāng)濾芯被污染物堵塞時，設(shè)在濾芯上部的油路旁通閥就自動開啟，以避免油泵出現(xiàn)吸空等故障，提高液壓系統(tǒng)的可靠性。2)回油過濾器為了使流回油箱的油液保持清潔，在液壓系統(tǒng)中設(shè)置了兩個回油過濾器，該過濾器為粗過濾，位于油箱的上部。當(dāng)濾芯被污染物堵塞或系統(tǒng)液溫過低，流量脈動等因素造成進(jìn)出油口壓差為 0.35MPa 時，壓差發(fā)訊裝置便彈出，發(fā)出訊號，此時應(yīng)及時更換濾芯或提高油液溫度。更換濾芯時，只需旋開濾油器濾蓋(清洗蓋)即可更換濾芯或向油箱加油。若未能及時停機(jī)更換濾芯時，則設(shè)在濾芯下部的旁通閥就會自動開啟工作(旁通閥開啟壓力為0.4MPa，以保護(hù)系統(tǒng)。(3)四聯(lián)手動換向閥四聯(lián)手動換向閥，主要由進(jìn)油閥、多路換向閥、回油閥三部分組成。進(jìn)油閥有壓力油口 P 和回油口 O，在 P 和 O 之間裝有閥組總溢流閥。換向24 / 88 文檔可自由編輯打印閥部分是由閥體和滑閥組成，滑閥的機(jī)能均為 Y 型，閥體為并聯(lián)型，因此，既可以分別操作又可以同時操作，當(dāng)同時操作時工作速度減慢。當(dāng)滑閥處于中位時，油泵通過閥組卸荷。為了防止工作腔的壓力油向 P 腔倒流，設(shè)置了單向閥。(4)油缸本次設(shè)計(jì)中機(jī)器有四組油缸，共八根。截割機(jī)構(gòu)升降油缸、回轉(zhuǎn)油缸、鏟板升降油缸和后支撐油缸各兩根，結(jié)構(gòu)形式均相同，其中鏟板升降油缸和后支撐油缸通用。(5)油箱本液壓系統(tǒng)采用封閉式油箱(見圖 11)，采用 N68 號抗磨液壓油。油箱采用二級過濾，設(shè)置了兩個吸油過濾器和兩個回油過濾器，有效地控制了油液的污染，并采用文丘里管補(bǔ)油，進(jìn)一步降低了油液的污染。油箱上還配有液位液溫計(jì)，當(dāng)液位低于工作油位或油溫超過規(guī)定值（70）時，應(yīng)停機(jī)加油或降溫。油箱冷卻器采用了熱交換量較大的板翅式散熱器，總熱交換量達(dá) 40000kcal/h，以保障系統(tǒng)正常油溫和粘度的要求。圖 11 油箱1- 吸油過濾器 2-冷卻器 3-油箱體 4-液位液溫計(jì) 5-回油過濾器(6) 六點(diǎn)壓力表按操縱臺標(biāo)牌表明的位置接好油管。旋轉(zhuǎn)壓力表表盤，其指針?biāo)傅奈恢眉礊闃?biāo)牌表明的回路的工作壓力。3.5內(nèi)、外噴霧冷卻除塵系統(tǒng)內(nèi)、外噴霧冷卻除塵系統(tǒng)本系統(tǒng)主要用于滅塵、冷卻掘進(jìn)機(jī)切割電機(jī)及油箱，提高工作面能見度，改善工作環(huán)境，內(nèi)、外噴霧冷卻除塵系統(tǒng)如圖 12 所示。水從井下輸水管通過過濾器粗過濾后進(jìn)入總進(jìn)液球閥，一路經(jīng)減壓閥減25 / 88 文檔可自由編輯打印壓至 1.5MPa 后，冷卻油箱和切割電機(jī)，再引至前面霧狀噴嘴架處噴出。另一路不經(jīng)減壓閥的高壓水，引至懸臂段上的內(nèi)噴霧系統(tǒng)的霧狀噴嘴噴出，當(dāng)沒有內(nèi)噴霧時，此路水引至叉形架前方左右兩邊的加強(qiáng)型外噴霧處的線型噴嘴噴出。內(nèi)噴霧配水裝置安裝在懸臂段內(nèi)，8 個線型噴嘴分別安裝在截割頭的齒座之間；外噴霧噴霧架固定在懸臂筒法蘭上，安裝有 10 個霧狀噴嘴；加強(qiáng)型外噴霧的噴霧架固定在叉形架前端，安裝有 8 個線型噴嘴。圖 12 水系統(tǒng)原理圖1-Y 型過濾器 2-球閥 3-減壓器 4-耐震壓力表5-油箱冷卻器 6-球閥 7-霧狀噴嘴 8-線型噴嘴圖4 4 潤滑潤滑正確的潤滑可以防止磨損、防止生銹和減少發(fā)熱，如經(jīng)常檢查機(jī)器的潤滑狀況，就可以在機(jī)器發(fā)生故障之前發(fā)現(xiàn)一些問題。比如，水晶狀的油表示可能有水，乳狀或泡沫狀的油表示有空氣；黑色的油脂意味著可能已經(jīng)開始氧化或出現(xiàn)污染。潤滑周期因使用條件的差異而有所不同。始終要使用推薦的潤滑油來進(jìn)行潤滑，并且在規(guī)定的時間間隔內(nèi)進(jìn)行檢查和更換，否則，就無法給機(jī)器以保障，因而導(dǎo)致過度磨損以及非正常停機(jī)檢修。潤滑油的更換：在最初開始運(yùn)轉(zhuǎn)的三百小時左右，應(yīng)更換潤滑油。由于在此時間內(nèi)，齒輪及軸承完成了跑合，隨之產(chǎn)生了少量的磨損。初始換油后，相隔 1500 小時或者 6 個月內(nèi)必須更換一次。當(dāng)更換新潤滑油時，清洗掉齒輪箱體底部附著的沉淀物后再加入新油。5 5 截割部總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)截割部總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)截割機(jī)構(gòu)是掘進(jìn)機(jī)的主要工作機(jī)構(gòu)，它主要由電動機(jī)、叉形架、減速器、截割頭等組成。電動機(jī)經(jīng)聯(lián)軸器驅(qū)動減速器，將動力傳給截割頭，通過截割頭26 / 88 文檔可自由編輯打印轉(zhuǎn)動而達(dá)到破碎煤巖的目的。5.1 電動機(jī)的選型5.1.15.1.1 電機(jī)參數(shù)：電機(jī)參數(shù)：由設(shè)計(jì)要求可知，截割頭的電機(jī)功率要求為 160 千瓦，且工作環(huán)境為井下，因此應(yīng)選擇防爆電動機(jī)。查機(jī)械設(shè)計(jì)實(shí)用手冊表 10-5-3 選用 YB315L1-4 型電動機(jī)。額定轉(zhuǎn)速為 1481 轉(zhuǎn)。電機(jī)額定電流 289.1A，額定效率 94.5，功率因素 cos=0.89，重量 1240 千克。5.1.25.1.2 電機(jī)外形圖：電機(jī)外形圖：5.2 截割頭的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)作為新一代的煤巷掘進(jìn)設(shè)備，要求掘進(jìn)機(jī)具有生產(chǎn)效率高、截割塊度大、截割比能耗低的特點(diǎn)，在使用上能替代 20 世紀(jì) 80 年代末的 AM-50 煤巷掘進(jìn)機(jī)，因此，截割頭的設(shè)計(jì)尤為關(guān)鍵。影響截割效果的因素很多，有運(yùn)動參數(shù)和幾何參數(shù)兩方面。其中運(yùn)動參數(shù)主要表現(xiàn)在截割頭橫向擺動速度和轉(zhuǎn)速。增加橫向27 / 88 文檔可自由編輯打印擺動速度可提高生產(chǎn)率，增大截割塊度，降低截割比能耗，但卻使截割頭載荷加大，所需截割功率增加；而提高轉(zhuǎn)速能降低截割頭載荷，但又使粉塵量增加，截割效率降低。合理確定截割頭的工作參數(shù)是保證截割頭高效工作的關(guān)鍵之一。經(jīng)綜合考慮，本次設(shè)計(jì)掘進(jìn)機(jī)截割頭的橫向擺動速度為 10m/min，截割頭轉(zhuǎn)速為 74r/min。 另一方面，截割頭的幾何參數(shù)是截割頭設(shè)計(jì)的又一關(guān)鍵。截割頭的幾何參數(shù)包括截割頭的形狀、長度、直徑及錐角等。為了使截割頭鉆進(jìn)容易，保證在鉆進(jìn)過程中有較多截齒參加工作，要求截割頭鉆孔輪廓為擴(kuò)散形?？v軸式掘進(jìn)機(jī)的截割頭形狀大致為柱形、錐形和球頭與錐形的復(fù)合體，本次設(shè)計(jì)的掘進(jìn)機(jī)采用球頭與錐形的復(fù)合體形式；截割頭長度與煤巷特征和截割的循環(huán)速度有關(guān)，太長或太短對截割頭的使用均不利，本次設(shè)計(jì)掘進(jìn)機(jī)截割頭長度設(shè)計(jì)為973mm；截割頭的直徑?jīng)Q定掘進(jìn)機(jī)的生產(chǎn)率和截齒的截割能力，與巷道斷面大小有關(guān)，在截割頭功率和轉(zhuǎn)速一定的條件下，不合理的直徑會使每把截齒的截割能力降低，甚至無法正常工作，本次設(shè)計(jì)掘進(jìn)機(jī)截割頭最大直徑設(shè)計(jì)為1056mm；截割頭錐角的大小與鉆進(jìn)效果、巷道表面光滑性及截齒的工況有關(guān)，錐角太大，截割頭兩端截齒截割力相差懸殊，大端截齒因過載很快磨損，而小端截齒未被充分利用，本次設(shè)計(jì)掘進(jìn)機(jī)截割頭錐角為 15 度。達(dá)到設(shè)計(jì)要求。5.3 截割部減速器傳動機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)傳動方案的擬定根據(jù)工作機(jī)的要求，傳動裝置將原動機(jī)的動力和運(yùn)動傳遞給工作機(jī)。實(shí)際表明，傳動裝置設(shè)計(jì)得合理與否，對整部裝置的性能，成本以及整體尺寸都有很大影響。因此，合理地設(shè)計(jì)傳動裝置是整部機(jī)器設(shè)計(jì)工作中的重要環(huán)節(jié)，即合理地?cái)M定傳動方案又是保證傳動裝置設(shè)計(jì)質(zhì)量的基礎(chǔ)。本次設(shè)計(jì)要求使用三級圓錐圓柱齒輪傳動減速器，此減速器的優(yōu)點(diǎn)：傳動比較大，適用于載荷較平穩(wěn)的場合，要求軸具有較大的剛度。圓錐齒輪傳動承載能力高、傳動平穩(wěn)、工作可靠、噪聲及振動小。5.3.15.3.1 傳動裝置總傳動比的確定及各級分傳動比的分配：傳動裝置總傳動比的確定及各級分傳動比的分配： 通過查閱有關(guān)資料，截割頭的轉(zhuǎn)速范圍為 7080r/min，為了便于計(jì)算按以下方法分配傳動比：高速級傳動比 i1=2 中速級傳動比 i2=4低速級傳動中增加一個惰輪，惰輪與主動輪的傳動比：4 . 331i惰輪與從動輪的傳動比： 低速級的傳動比：62. 032i1 . 232313iii截割頭轉(zhuǎn)速：min/6 .7485.191481rinnpj總傳動比電機(jī)轉(zhuǎn)速齒輪傳動效率: 彈性聯(lián)軸器效率:98. 0199. 0228 / 88 文檔可自由編輯打印 調(diào)心滾子軸承: 圓柱滾子軸承:98. 0398. 04 漲套聯(lián)軸器效率:15 總傳動效率:89. 054223415.3.25.3.2 傳動系統(tǒng)的運(yùn)動和動力參數(shù)：傳動系統(tǒng)的運(yùn)動和動力參數(shù)： 從減速器的高速軸開始各軸命名為軸、軸、軸、軸、軸。1）各軸轉(zhuǎn)速計(jì)算： 第軸轉(zhuǎn)速 r/min1481nn 第軸轉(zhuǎn)速 r/min5 .7402/1481/1inn 第軸轉(zhuǎn)速 r/min125.1854/5 .7402inn 第軸轉(zhuǎn)速 r/min28.464/125.18531inn 第軸轉(zhuǎn)速 r/min6 .7462. 0/28.4632inn2）各軸功率計(jì)算： 第軸轉(zhuǎn)速 kw160pp 第軸轉(zhuǎn)速 kw1 .14998. 099. 098. 016033321pp 第軸轉(zhuǎn)速 kw5 .13798. 098. 01 .149222321pp 第軸轉(zhuǎn)速 kw4 .12998. 098. 05 .1372321pp 第軸轉(zhuǎn)速 kw4 .11998. 098. 04 .129222321pp3) 各軸扭矩計(jì)算： 第軸轉(zhuǎn)速 )(7 .1031148116095509550mNnpT第軸轉(zhuǎn)速 )(9 .19225 .7401 .14995509550mNnpT 第軸轉(zhuǎn)速 )(2 .7093125.1855 .13795509550mNnpT 第軸轉(zhuǎn)速 )(03.2670228.464 .12995509550mNnpT29 / 88 文檔可自由編輯打印 第軸轉(zhuǎn)速 )( 1 .152856 .744 .11995509550mNnpT5.3.35.3.3 第一級錐齒輪傳動計(jì)算：第一級錐齒輪傳動計(jì)算： 由于錐齒輪的大端齒頂圓直徑過大，錐齒輪會與相鄰的軸發(fā)生干涉，所以這一級的傳動比不能過大，取傳動比為 2 較為適合。1、齒數(shù)選擇：查手冊當(dāng) i1=2 時，Z1=17,Z=34。2、材料和選擇大齒輪選用 20CrMnMo,滲碳淬火，齒面強(qiáng)度 5662HRC，小齒輪選用 20CrMnMo,滲碳淬火，齒面強(qiáng)度 5662HRC。Hlim=1300N/mm2,FE=700N/mm2， 3、初步設(shè)計(jì)按手冊中錐齒輪接觸強(qiáng)度設(shè)計(jì)公式，d1321.1951HPuKT式中：齒數(shù)比 u=Z2/Z1=34/17=2載荷系數(shù) K=1.22，取 K=1.5齒輪扭矩mNnPT/1 .1031148116095509550111齒輪的接觸強(qiáng)度極限 ,安全系數(shù)2lim/1300mmNH1limHS齒輪的許用接觸強(qiáng)度2limlim/130011300mmNSHHHP齒輪分度圓直徑 d1mm3 .150130021 .10315 . 11951.195132321HPuKT齒輪大端模數(shù)=d1/Z1=150.3/17=8.8mm 取=9emem4、幾何尺寸的計(jì)算 齒形角 20na齒頂高系數(shù) 1ah頂隙系數(shù) 25. 0c小齒輪分錐角 56.263417arctanarctan211ZZ30 / 88 文檔可自由編輯打印大齒輪分錐角 44.631734arctanarctan122ZZ大端分度圓直徑 d1=Z1=917=153mmem d2=Z2=934=306mmem外錐距 mmdRe09.17156.26sin2153sin211齒寬系數(shù) R=0.3齒寬 b=RRe=0.3171.09 =51.3mm則 R=2999. 009.1713 .51eRb中點(diǎn)模數(shù) 65. 73 . 05 . 0195 . 01Remm變位系數(shù) 1 . 0)211 (39. 0211 . 012 05. 01t05. 012tt中點(diǎn)螺旋角 30m中點(diǎn)分度圓直徑 dm1=Z1=7.6517=130.05mmm dm2=Z2=7.6534=260.1 mmm大端齒頂高 9 . 991 . 0111eaemh大端齒根高 4 .1091 . 025. 0111efemch全齒高 3 .20925. 022emch齒根角 61. 309.1714 .10arctanarctan21efeffRh頂錐角 17.3061. 356.26111fa 05.6761. 344.63222fa根錐角 95.2261. 356.26111ff 83.5961. 344.63222ff31 / 88 文檔可自由編輯打印大端齒頂圓直徑 1 .16956.26cos9 . 92153cos2111aeahdd05.31444.63cos9 . 92306cos2222aeahdd冠頂距 98.14856.26sin9 . 92306sin2121aekhdA 44.6844.63sin9 . 92153sin2212aekhdA大端分度圓齒厚: 2 .1505. 020tan1 . 0229tan22111tems9 .152 .1514. 39 . 911smse大端分度弦齒高 29. 9153456.26cos2 .1594cos2112111dshhaea 07. 9306444.63cos9 .1594cos2222222dshhaea當(dāng)量齒數(shù) mmzzv1956.26cos17cos111 mmzzv7644.63cos34cos222端面重合度 tantantantan212211vavvavvazz 77.31121920cos19arccos22cosarccos1111avvvahZZ 71.23127620cos76arccos22cosarccos2222avvvahZZ 7 . 1tantantantan212211vavvavvazz5、齒面接觸疲勞強(qiáng)