掘進(jìn)機(jī)行走機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)【含全套CAD圖紙】

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購買設(shè)計(jì)文檔后加 費(fèi)領(lǐng)取圖紙 畢業(yè)設(shè)計(jì)任務(wù)書 學(xué)生姓名： 任務(wù)下達(dá)日期： 年 月 日 設(shè)計(jì)開題日期： 年 月 日 設(shè)計(jì)開始日期： 年 月 日 中期檢查日期： 年 月 日 設(shè)計(jì)完成日期： 年 月 日 一、設(shè)計(jì)題目： 掘進(jìn)機(jī)行走機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 二、設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容： 說明書： 1、中英文摘要、中英文目錄； 2、 掘進(jìn)機(jī)行走部方案比較； 3、掘進(jìn)機(jī)行走部的總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 4、 5、相關(guān)零部 件選擇及校核。 圖紙： 1、行走部總裝配圖 張； 2、行走部減速器 張； 3、主要零部件圖（手繪圖 1 張）。 四、設(shè)計(jì)目標(biāo)： 設(shè)計(jì)參數(shù)：機(jī)重 40000走速度 走部接地長(zhǎng)度 440走部接地寬度 種方案比較，確定方案，滿足設(shè)計(jì)參數(shù)要求。 指 導(dǎo) 教 師： 院（系）主管領(lǐng)導(dǎo)： 年 月 日 購買設(shè)計(jì)文檔后加 費(fèi)領(lǐng)取圖紙 本科畢業(yè)設(shè)計(jì)開題報(bào)告 題 目： 院 （系）： 班 級(jí)： 姓 名： 學(xué) 號(hào)： 指導(dǎo)教師： 教師職稱： 購買設(shè)計(jì)文檔后加 費(fèi)領(lǐng)取圖紙 畢業(yè)設(shè)計(jì)開題報(bào)告 題 目 掘進(jìn)機(jī)行走機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) 來源 工程實(shí)際 1、研究目的和意義 掘進(jìn)機(jī)采用履帶行走機(jī)構(gòu)，它支撐機(jī)器的自重和牽引轉(zhuǎn)載機(jī)行走，當(dāng)掘進(jìn)作業(yè)時(shí)，它承受切割機(jī)構(gòu)的反力、傾覆力矩和動(dòng)載荷。行走機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)對(duì)整機(jī)正常運(yùn)行、通過性能和工作穩(wěn)定性具有重要作用。 通過 對(duì) 掘進(jìn)機(jī) 行走結(jié)構(gòu)進(jìn)行結(jié)構(gòu) 研究分析 ,借鑒國內(nèi)外先進(jìn)技術(shù) ,結(jié)合煤礦生產(chǎn)實(shí)際 ,使其滿足煤礦高產(chǎn)高效生產(chǎn)的需要 。 懸臂式掘進(jìn)機(jī)行走機(jī)構(gòu)是煤礦掘進(jìn)巷道常用設(shè)備，它的發(fā)展使得礦井巷道的掘進(jìn)速度和效率大幅度提高。 2、國內(nèi)外發(fā)展情況 (文獻(xiàn)綜述 ) （ 1）國內(nèi)掘進(jìn)機(jī)發(fā)展概況與現(xiàn)狀 我國的懸臂式掘進(jìn)機(jī)的發(fā)展主要經(jīng)歷了三個(gè)階段。 第一階段： 60 年代初期到 70 年代末 ,這一階段主要是以引進(jìn)國外掘進(jìn)機(jī)為主 ,也定型生產(chǎn)了幾種機(jī)型 ,在引進(jìn)的同時(shí)進(jìn)行消化吸收 ,主要以切割煤的輕機(jī)型為主[1]。主要以當(dāng)時(shí)煤炭科學(xué)研究總院太原分院研制的 1 型 2 型和 3 型為代表，為我國懸臂式掘進(jìn)機(jī)的第二階段的發(fā)展打下了良好的技術(shù)基礎(chǔ)。這一階段掘進(jìn)機(jī)的主要 特點(diǎn)是重量輕、體積小、截割能力弱、技術(shù)含量偏低、適應(yīng)與煤巷掘進(jìn) [2]。 第二階段： 70 年代末到 90 年代初，為消化吸收階段。這一階段我國不但從英國、奧地利等國引進(jìn)掘進(jìn)機(jī)進(jìn)行消化吸收，同時(shí)還與國外合作生產(chǎn)了幾種懸臂式掘進(jìn)機(jī)并逐步地實(shí)現(xiàn)了國產(chǎn)化 ,其典型的代表是與奧地利、日本合作生產(chǎn)的 及 ,其后 ,我國自行設(shè)計(jì)制造了幾種懸臂式掘進(jìn)機(jī) ,其典型代表是 30 購買設(shè)計(jì)文檔后加 費(fèi)領(lǐng)取圖紙 型及 100 型。這一階段懸臂式掘進(jìn)機(jī)的特點(diǎn)是 :可靠性較高 ,已能適應(yīng)我國煤巷掘進(jìn)的需要 ;半煤巖巷的掘進(jìn)技術(shù)已達(dá)到相當(dāng)?shù)乃剑?出現(xiàn)了重型機(jī)，中型掘進(jìn)機(jī)型號(hào)日趨齊全 [3] [4]。 第三階段 :由 90 年代初至今 ,為自主研發(fā)階段。這一階段中型懸臂式掘進(jìn)機(jī)發(fā)展日趨成熟，重型機(jī)型大批出現(xiàn) ,懸臂式掘進(jìn)機(jī)的設(shè)計(jì)與制造水平已相當(dāng)先進(jìn) ,并且具備了根據(jù)礦井條件實(shí)現(xiàn)個(gè)性化設(shè)計(jì)的能力 , 這一階段的代表機(jī)型較多 ,主要有、 及 。這一階段懸臂式掘進(jìn)機(jī)的特點(diǎn)是 :設(shè)計(jì)水平較為先進(jìn) ,可靠性大幅提高，功能更加完善，功率更大，一些高新技術(shù)已用于機(jī)組的自動(dòng)化控制并逐步發(fā)展全巖巷的掘進(jìn)。 經(jīng)過三階段的發(fā)展 ,我國懸臂式掘進(jìn)機(jī)的設(shè)計(jì)、生產(chǎn)、使用進(jìn)入了 一個(gè)較高的水平 ,已跨入了國際先進(jìn)行列 ,可與國外的懸臂式掘進(jìn)機(jī)媲美 [5] [6] 。 (2)國外掘進(jìn)機(jī)發(fā)展概況與現(xiàn)狀 早在上世紀(jì) 30 年代，德國、前蘇聯(lián)、英國、美國等就開始了煤礦巷道掘進(jìn)機(jī)的研究。 40 年代生產(chǎn)了世界上第一臺(tái)懸臂式掘進(jìn)機(jī)， 50 年代初現(xiàn)代掘進(jìn)機(jī)雛形出現(xiàn)，代表就是匈牙利研制的采用履帶行走機(jī)構(gòu)的 懸臂式掘進(jìn)機(jī)，這種機(jī)型除采用橫軸截割方式和調(diào)動(dòng)靈活的履帶行走機(jī)構(gòu)外，還采用了鏟板和星輪轉(zhuǎn)載機(jī)構(gòu)，并采用了刮板運(yùn)輸機(jī)轉(zhuǎn)運(yùn)物料 [7]。 二十世紀(jì)末期以來，在新技術(shù)革命的帶動(dòng)下，煤礦開采和加工利用技術(shù)迅速 發(fā)展。先進(jìn)采煤國家積極應(yīng)用機(jī)電一體化和自動(dòng)化技術(shù)，研制開發(fā)了大功率、高性能的開采與掘進(jìn)裝備，廣泛應(yīng)用計(jì)算機(jī)技術(shù)實(shí)現(xiàn)了礦井生產(chǎn)過程自動(dòng)化，實(shí)現(xiàn)了礦井的高產(chǎn)高效和集約化生產(chǎn)。 購買設(shè)計(jì)文檔后加 費(fèi)領(lǐng)取圖紙 美、澳、英、德等國家研制開發(fā)了機(jī)電一體化、自動(dòng)化新型采掘設(shè)備。這些設(shè)采用微機(jī)監(jiān)測(cè)監(jiān)控、自動(dòng)化控制、機(jī)電一體化設(shè)計(jì)等先進(jìn)技術(shù)，在增加傳動(dòng)功率、提高生產(chǎn)能力的同時(shí)，設(shè)備功能內(nèi)涵發(fā)生重大突破，并在計(jì)算機(jī)控制技術(shù)支持下實(shí)現(xiàn)了煤礦生產(chǎn)過程的自動(dòng)化控制。綜采成套設(shè)備的生產(chǎn)能力已經(jīng)達(dá)到 3000t/適宜的煤層條件下，采煤工作面可實(shí)現(xiàn)年產(chǎn) 5～ 10現(xiàn)了 “ 一礦一面、一個(gè)采區(qū)、一條生產(chǎn)線 ” 的高效集約化生產(chǎn)模式。發(fā)達(dá)采煤國家已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了從普通綜采機(jī)械化生產(chǎn)向高產(chǎn)高效集約化生產(chǎn)的過渡 [8] [9] [10]。 3、研究 /設(shè)計(jì)的目標(biāo)： 設(shè)計(jì)參數(shù)：機(jī)重 40000走速度 走部接地長(zhǎng)度 440走部接地寬度 種方案比較，確定方案。完成 圖紙 3 張。其中 1 張圖必須徒手畫。設(shè)計(jì)說明書一份。行走機(jī)構(gòu)通常采用履帶形式，履帶行走機(jī)構(gòu)是掘進(jìn)機(jī)整機(jī)的支承座 ,用來支承掘進(jìn)機(jī)的自重、承受切割機(jī)構(gòu)在工作過程中所產(chǎn)生的 力 ,并完成掘進(jìn)機(jī)在切割、裝運(yùn)及調(diào)動(dòng)時(shí)的移動(dòng)。 4、設(shè)計(jì)方案（研究 /設(shè)計(jì)方法、理論分析、計(jì)算、實(shí)驗(yàn)方法和步驟等）： 1、設(shè)計(jì)方法 查閱相關(guān)資料，擬訂設(shè)計(jì)方案 方案圖 1 所示： 購買設(shè)計(jì)文檔后加 費(fèi)領(lǐng)取圖紙 圖 1 掘進(jìn)機(jī)行走部的動(dòng)力源是液壓馬達(dá)，液壓馬達(dá)經(jīng)過減速器將運(yùn)動(dòng)傳遞給驅(qū)動(dòng)輪，驅(qū)動(dòng)輪通過輪齒與履帶相嚙合，而履帶通過履帶板與地相接觸，為了增加履帶與地面的摩擦，用支重輪將機(jī)身的重量加在 履帶上。張緊輪的作用是張緊履帶，以及導(dǎo)向。 2、計(jì)算、實(shí)驗(yàn)方法和步驟 （ 1）行走部的結(jié)構(gòu)分析與確定； （ 2）行走部的設(shè)計(jì)計(jì)算（履帶參數(shù)計(jì)算和液壓馬達(dá)的選擇）； （ 3）行走部減速器結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案的擬定； （ 4）行走部總裝配圖、行走部各零件圖、組件圖的確定； 購買設(shè)計(jì)文檔后加 費(fèi)領(lǐng)取圖紙 5、方案的可行性分析： 掘進(jìn)機(jī)采用履帶式行走機(jī)構(gòu)，具有良好的爬坡性能和靈活的轉(zhuǎn)向性能，兩條履帶分別驅(qū)動(dòng)，履帶有較小的接近角和離去角以減小其運(yùn)行阻力，合理的設(shè)計(jì)整機(jī)重心位置，使履帶不出現(xiàn)零比壓現(xiàn)象。履帶設(shè)有可靠的制動(dòng)裝置以保證機(jī)器在設(shè)計(jì)的最大坡度上工作不 會(huì)下滑。 6、該設(shè)計(jì)的創(chuàng)新之處 由于采用了二級(jí)行星齒輪減速器用很少的齒輪就能實(shí)現(xiàn)大的傳動(dòng)比，大大簡(jiǎn)化了結(jié)構(gòu)，降低了成本，同時(shí)由于采用合理的減速比， 使其能在滿足承載能力的前提下占用空間小，效率高，機(jī)器機(jī)動(dòng)性能好等優(yōu)點(diǎn)，使掘進(jìn)機(jī)更適應(yīng)井下掘進(jìn)工作。 7、設(shè)計(jì)產(chǎn)品的主要用途和應(yīng)用領(lǐng)域： 掘進(jìn)機(jī)適用于煤巷、半煤巖巷的巷道掘進(jìn)，也可在鐵路、公路、水利工程等隧道中使用 。 8、時(shí)間進(jìn)程 第 5 周 : 確定具體方案，寫開題報(bào)告及實(shí)習(xí)總結(jié)； 第 6 周 : 對(duì)設(shè)計(jì)的主要結(jié)構(gòu)進(jìn)行計(jì)算； 第 7 周 : 各零部 件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)計(jì)算； 第 8 周： 總體草圖的繪制； 第 9 周： 總圖及部件圖的繪制； 第 10 周： 總圖及部件圖的繪制； 第 11 周： 總圖及部件圖的繪制； 第 12 周： 總圖及部件圖的繪制； 第 13 周： 整理說明書； 第 14 周： 對(duì)論文及圖紙進(jìn)行修改； 第 15 周： 準(zhǔn)備畢業(yè)設(shè)計(jì)答辯。 購買設(shè)計(jì)文檔后加 費(fèi)領(lǐng)取圖紙 9、參考文獻(xiàn) [1] 毛君，吳常田，謝苗 J]7 [2] 王運(yùn)敏主編 M]425 [3] 馬躍 掘進(jìn)機(jī)的發(fā)展及趨勢(shì) [M]37 [4] 吳翠艷 ,黃世功 J]2 [5] 李建英等 J] [6] 汪昌齡 ,韓崎 M]47] 煤炭科學(xué)研究院太原分院編 M]1982:35 [8] 寧仲良等 J] [9] 陶馳東 M]炭工業(yè)出版社， 10] 李春海 J] 6 [11] 徐灝主編 M]12] 黃口恒 M]中國礦業(yè)大學(xué)出版社， 1996 [13] 江耕華 ,陳啟松等主編 M], 14] 從曉霞 ,付宇 J]1999.買設(shè)計(jì)文檔后加 費(fèi)領(lǐng)取圖紙 指導(dǎo)教師意見 教師簽字： 年 月 日 開題答辯小組意見： 組長(zhǎng)簽字： 成員簽字： 年 月 日 畢業(yè)設(shè)計(jì)領(lǐng)導(dǎo)小組意見 : 組長(zhǎng)簽字： 年 月 日 購買設(shè)計(jì)文檔后加 費(fèi)領(lǐng)取圖紙 摘 要 掘進(jìn)機(jī)是一種較先進(jìn)的井下掘進(jìn)設(shè)備。行走機(jī)構(gòu)由履帶、支重輪、托鏈輪、引導(dǎo)輪、驅(qū)動(dòng)輪、張緊裝置、行星齒輪減速器、液 壓馬達(dá)和履帶架等部分組成。 按照掘進(jìn)機(jī)行走部及行走減速器的工作原理進(jìn)行初步設(shè)計(jì)。在此基礎(chǔ)上通過對(duì)此題目的分析以及對(duì)一些相關(guān)書籍和文獻(xiàn)的查閱，進(jìn)一步研究掘進(jìn)機(jī)行走部的設(shè)計(jì)及行走減速器的設(shè)計(jì)原理。設(shè)計(jì)重點(diǎn)應(yīng)在于行走部的履帶行走機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)及行走減速器的行星傳動(dòng)設(shè)計(jì)。首先闡述行走部的履帶行走機(jī)構(gòu)的一般結(jié)構(gòu)，簡(jiǎn)易的敘述總體方案設(shè)計(jì)，其次對(duì)減速器進(jìn)行細(xì)致的設(shè)計(jì)，包括行星減速器的選擇、計(jì)算、校核。 通過研究掘進(jìn)機(jī)行走部及行走減速器的基本原理，獲得了大量有關(guān)設(shè)計(jì)掘進(jìn)機(jī)行走部及行走減速器的要領(lǐng)。 關(guān)鍵詞： 掘進(jìn)機(jī)；行走機(jī)構(gòu)；減 速器 is a In to on a of on to of on to of a of by a of of of to a of of 目 錄 摘 要 ........................................................................................................................................................................................................................... 1 章 緒論 .................................................................................................... 1 問題的提出 ....................................................................................... 1 國內(nèi)外發(fā)展?fàn)顩r ............................................................................... 1 懸臂式掘進(jìn)機(jī)行走機(jī)構(gòu)的發(fā)展特點(diǎn) ............................................... 3 懸臂式掘進(jìn)機(jī)行走機(jī)構(gòu)的發(fā)展趨勢(shì) ............................................... 4 第 2 章 方案論證 ............................................................................................ 5 驅(qū)動(dòng)方式的分析 .............................................................................. 6 壓驅(qū)動(dòng) ................................................................................ 6 驅(qū)動(dòng) .................................................................................... 6 傳動(dòng)方式分析與選擇 ...................................................................... 6 第 3 章 掘進(jìn)機(jī)總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) ........................................................................ 9 行走部的工作要求 ........................................................................... 9 掘進(jìn)機(jī)行走部的組成及行走原理 ................................................... 9 掘進(jìn)機(jī)行走部的組成 ............................................................ 9 掘進(jìn)機(jī)的行走原理 .............................................................. 10 行走機(jī)構(gòu)的型式選擇 ..................................................................... 11 行走型式的選擇 .................................................................. 11 行走機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)計(jì)算 .................................................................... 11 履帶節(jié)距的計(jì)算 .................................................................. 11 履帶牽引力的計(jì)算 .............................................................. 12 行走機(jī)構(gòu)各種阻力計(jì)算 ................................................................ 13 驅(qū)動(dòng)輪各主要參數(shù)的確定 ............................................................ 14 行走機(jī)構(gòu)液壓馬達(dá)的選擇 ............................................................ 15 重輪的設(shè)計(jì)計(jì)算 ............................................................................ 17 張緊裝置 ........................................................................................ 18 第 4 章 行走減速器的設(shè)計(jì)計(jì)算 .................................................................. 19 行走減速器方案的確定 ................................................................. 19 輸出軸的轉(zhuǎn)速計(jì)算 .............................................................. 19 傳動(dòng)比的分配 ...................................................................... 20 圓柱齒輪傳動(dòng)部分的計(jì)算 .................................................. 21 一級(jí)圓柱齒輪傳動(dòng)圓柱齒輪的設(shè)計(jì)計(jì)算 ..................................... 22 選定齒輪類型、精度等級(jí)、材料及齒數(shù) .......................... 22 按齒面強(qiáng)度設(shè)計(jì) .................................................................. 23 根據(jù)彎曲強(qiáng)度設(shè)計(jì) .............................................................. 26 幾何尺寸計(jì)算 ...................................................................... 28 行星齒輪傳動(dòng)的設(shè)計(jì)計(jì)算說明 ..................................................... 29 行星齒輪傳動(dòng)的概述 .......................................................... 29 行星齒輪傳動(dòng)方式的選擇 .................................................. 29 傳動(dòng)比的分配 ...................................................................... 30 高速級(jí)計(jì)算 .......................................................................... 31 低速級(jí)計(jì)算 .......................................................................... 34 軸的設(shè)計(jì)計(jì)算 ................................................................................. 38 軸的概述 .............................................................................. 38 軸材料的選擇 ...................................................................... 38 各軸的計(jì)算 .......................................................................... 39 軸的校核 .............................................................................. 41 軸承的選擇 ..................................................................................... 42 滾動(dòng)軸承類型的選擇 .......................................................... 42 潤滑與密封 .......................................................................... 43 滾動(dòng)軸承的校核計(jì)算 .......................................................... 44 鍵的選用 ......................................................................................... 45 鍵的選擇 .............................................................................. 45 鍵的校核 .............................................................................. 46 結(jié)論 .................................................................................................................. 48 致謝 .................................................................................................................. 49 參考文獻(xiàn) .......................................................................................................... 50 …………………………………………………………… ……..…………………………………………………….... 1 ………………………………………... 1 ……………………….. 1 of . 3 …………………….... 4 ………………………………………………... 5 of ….………………………………........... 6 ……………………………………. 6 …………………………………………... 6 ………………………………….... 6 of ……… 9 ……………… . 9 of of ……… .. ……………… ..…………………………………….. 9 of of 9 to ………………………………….. 10 ……………………………….…. of ……………………………… of ………………………. of ………………………………..… of …………………………...… of of .. …….of …………. . 14 of …………………….. 15 of ………..…………………….... 17 ………………………………………………... 18 of ………….. 19 to ……….…………... 19 of … .. 19 of …………………… .A …………………….. of of …………………… of to ………….. 23 to ………….….. 26 of …………….... 28 of ………..………. 29 ………………………..………. 29 to ………….. …. 29 of …………………… of …………..…………………… 31 of ..……………………………........ 34 ..……..……………………………………. 38 of …………………………………………. 38 ………………………………. …. 38 of ………………………………. 39 of .……………………………………………....... 41 …………………………….……………………. ……………………………… ....... …………………………... ........ 43 of …………………….. ......... 44 of …………………………………………………... 45 ……………………………...………......... 45 ……………………………………………….. 46 …………………………………………………………............ 48 ………………………………………………………………........... 49 ….…………………………………………………........ 1 第 1 章 緒論 問題的提出 掘進(jìn)機(jī)采用履帶行走機(jī)構(gòu)，它支撐機(jī)器的自重和牽引轉(zhuǎn)載機(jī)行走，當(dāng)掘進(jìn)作業(yè) 時(shí)，它承受切割機(jī)構(gòu)的反力、傾覆力矩和動(dòng)載荷。行走機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)對(duì)整機(jī)正常運(yùn)行、通過性能和工作穩(wěn)定性具有重要作用。 通過 對(duì) 掘進(jìn)機(jī) 行走結(jié)構(gòu)進(jìn)行結(jié)構(gòu) 研究分析 ,借鑒國內(nèi)外先進(jìn)技術(shù) ,結(jié)合煤礦生產(chǎn)實(shí)際 ,使其滿足煤礦高產(chǎn)高效生產(chǎn)的需要。 懸臂式掘進(jìn)機(jī)行走機(jī)構(gòu)是煤礦掘進(jìn)巷道常用設(shè)備，它的發(fā)展使得礦井巷道的掘進(jìn)速度和效率大幅度提高 [1]。 隨著采煤技術(shù)的發(fā)展、煤礦生產(chǎn)規(guī)模的擴(kuò)大，我國大型煤礦井下大都開始采用全煤巷布置開采方式，此外采煤工作面的推進(jìn)速度也越來越快，因而使得煤礦井下煤巷掘進(jìn)工作量大幅度增大，因而對(duì)掘進(jìn)機(jī)的工作效率提出了較 高的要求，客觀上要求掘進(jìn)機(jī)的工作性能要好，掘進(jìn)作業(yè)的推進(jìn)速度要快。但是 ,我國掘進(jìn)機(jī)與國外掘進(jìn)機(jī)相比較 ,在技術(shù)性能和可靠性等方面還有相當(dāng)大的差距 ,需要加快掘進(jìn)機(jī)的整機(jī)研究、設(shè)計(jì)和生產(chǎn) ,迎頭趕上國際先進(jìn)水平。鑒于此，我們必須加大對(duì)掘進(jìn)機(jī)的研究。 掘進(jìn)機(jī)是具有截割、裝載、轉(zhuǎn)載煤巖，并能自己行走，具有噴霧除塵等功能，以機(jī)械方式破落煤巖的掘進(jìn)設(shè)備，有的還具有支護(hù)功能。主要結(jié)構(gòu)包括工作機(jī)構(gòu)、裝載機(jī)構(gòu)、輸送機(jī)構(gòu)、行走機(jī)構(gòu)和轉(zhuǎn)載機(jī)構(gòu) ,根據(jù)所掘斷面的形狀分為全斷面掘進(jìn)機(jī)和部分?jǐn)嗝婢蜻M(jìn)機(jī) [2]。前者適用于直徑一般為 0石單軸抗壓強(qiáng)度 50—350硬巖巷道，可一次截割出所需斷面，且斷面形狀多為圓形，主要用于工程涵洞幾隧道的巖石掘進(jìn)；后者一般適用于單軸抗壓強(qiáng)度小于 60煤、煤 — 巖、軟巖水平巷道，但大功率掘進(jìn)機(jī)也可用于單軸抗壓強(qiáng)度達(dá) 200硬巖巷道，一次僅能截割斷面一部分，需要工作機(jī)構(gòu)多次擺動(dòng)，逐次截割才能掘進(jìn)所需斷面，斷面形狀可以是矩形、梯形、拱形等多種形狀，在煤礦生產(chǎn)中普遍使用懸臂式掘進(jìn)機(jī) [3]。 國內(nèi)外發(fā)展?fàn)顩r 國內(nèi)掘進(jìn)機(jī)發(fā)展概況與現(xiàn)狀 我國的懸臂式掘進(jìn)機(jī)的發(fā)展主要經(jīng)歷了三個(gè) 階段。 2 第一階段： 60 年代初期到 70 年代末 ,這一階段主要是以引進(jìn)國外掘進(jìn)機(jī)為主 ,也定型生產(chǎn)了幾種機(jī)型 ,在引進(jìn)的同時(shí)進(jìn)行消化吸收 ,主要以切割煤的輕機(jī)型為主 [4]。主要以當(dāng)時(shí)煤炭科學(xué)研究總院太遠(yuǎn)分院研制的 1 型 2 型和 3 型為代表，為我國懸臂式掘進(jìn)機(jī)第二階段的發(fā)展打下了良好的技術(shù)基礎(chǔ)。這一階段掘進(jìn)機(jī)的主要特點(diǎn)是重量輕、體積小、截割能力弱、技術(shù)含量偏低，適應(yīng)煤巷掘進(jìn) [5]。 第二階段： 70 年代末到 90 年代初 ,為消化吸收階段。這一階段我國不但從英國、奧地利等國引進(jìn)掘進(jìn)機(jī)進(jìn)行消化吸收，同時(shí)還與國外合作生產(chǎn)了幾種懸臂式掘進(jìn) 機(jī)并逐步地實(shí)現(xiàn)了國產(chǎn)化，其典型的代表是與奧地利、日本合作生產(chǎn)的 及 ,其后 ,我國自行設(shè)計(jì)制造了幾種懸臂式掘進(jìn)機(jī) ,其典型代表是 30 型及 100 型。這一階段懸臂式掘進(jìn)機(jī)的特點(diǎn)是：可靠性較高 ,已能適應(yīng)我國煤巷掘進(jìn)的需要；半煤巖巷的掘進(jìn)技術(shù)已達(dá)到相當(dāng)?shù)乃剑怀霈F(xiàn)了重型機(jī)，中型掘進(jìn)機(jī)型號(hào)日趨齊全 [6]。 第三階段：由 90 年代初至今 ,為自主研發(fā)階段。這一階段中型懸臂式掘進(jìn)機(jī)發(fā)展日趨成熟，重型機(jī)型大批出現(xiàn) ,懸臂式掘進(jìn)機(jī)的設(shè)計(jì)與制造水平已相當(dāng)先進(jìn) ,并且具備了根據(jù)礦井條件實(shí)現(xiàn)個(gè)性 化設(shè)計(jì)的能力 , 這一階段的代表機(jī)型較多 ,主要有 、 及 。這一階段懸臂式掘進(jìn)機(jī)的特點(diǎn)是：設(shè)計(jì)水平較為先進(jìn) ,可靠性大幅提高，功能更加完善，功率更大，一些高新技術(shù)已用于機(jī)組的自動(dòng)化控制并逐步發(fā)展全巖巷的掘進(jìn) [7,8]。 經(jīng)過三階段的發(fā)展 ,我國懸臂式掘進(jìn)機(jī)的設(shè)計(jì)、生產(chǎn)、使用進(jìn)入了一個(gè)較高的水平 ,已跨入了國際先進(jìn)行列 ,可與國外的懸臂式掘進(jìn)機(jī)媲美。 國外掘進(jìn)機(jī)發(fā)展概況與現(xiàn)狀 早在上世紀(jì) 30 年代，德國、前蘇聯(lián)、英國、美國等就開始了煤礦巷道掘進(jìn)機(jī)的研究。 40 年代生產(chǎn)了世界上第一臺(tái)懸臂式掘進(jìn)機(jī) ， 50 年代初現(xiàn)代掘進(jìn)機(jī)雛形出現(xiàn)，代表就是匈牙利研制的采用履帶行走機(jī)構(gòu)的 懸臂式掘進(jìn)機(jī)，這種機(jī)型除采用橫軸截割方式和調(diào)動(dòng)靈活的鏟板和星輪轉(zhuǎn)載機(jī)構(gòu)，并采用了刮板運(yùn)輸機(jī)轉(zhuǎn)運(yùn)物料。 二十世紀(jì)末期以來，在新技術(shù)革命的帶動(dòng)下，煤礦開采和加工利用技術(shù)迅速發(fā)展。先進(jìn)采煤國家積極應(yīng)用機(jī)電一體化和自動(dòng)化技術(shù)，研制開發(fā)了大功率、高性能的開采與掘進(jìn)裝備，廣泛應(yīng)用計(jì)算機(jī)技術(shù)實(shí)現(xiàn)了礦井生產(chǎn)過程的自動(dòng)化，實(shí)現(xiàn)了礦井的高產(chǎn)高效和集約化生產(chǎn)。 美、澳、英、德等國家研制開發(fā)了機(jī)電一體化、自動(dòng)化新型采掘設(shè)備。 3 這些設(shè)備采用微機(jī)監(jiān)測(cè)監(jiān)控、自動(dòng)化 控制、機(jī)電一體化設(shè)計(jì)等先進(jìn)技術(shù)，在增加傳動(dòng)功率、提高生產(chǎn)能力的同時(shí)，設(shè)備功能內(nèi)涵發(fā)生重大突破，并在計(jì)算機(jī)控制技術(shù)支持下實(shí)現(xiàn)了煤礦生產(chǎn)過程的自動(dòng)化控制。綜采成套設(shè)備的生產(chǎn)能力已經(jīng)達(dá)到 3000t/h 以上，在適宜的煤層條件下，采煤工作面可實(shí)現(xiàn)年產(chǎn) 5～ 10現(xiàn)了 “一礦一面、一個(gè)采區(qū)、一條生產(chǎn)線 ”的高效集約化生產(chǎn)模式。發(fā)達(dá)采煤國家已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了從普通綜采機(jī)械化生產(chǎn)向高產(chǎn)高效集約化生產(chǎn)的過渡 [9,10]。 懸臂式掘進(jìn)機(jī)行走機(jī)構(gòu)的發(fā)展特點(diǎn) 懸臂式掘進(jìn)機(jī)行走機(jī)構(gòu)的發(fā)展是緊緊圍繞著我國礦井生產(chǎn)的實(shí)際條件、現(xiàn)場(chǎng)的需 要及設(shè)計(jì)、制造的工藝水平而不斷進(jìn)行的，其發(fā)展主要有以下幾個(gè)特點(diǎn)。 1. 驅(qū)動(dòng)功率的不斷提高 為適應(yīng)更大范圍的工作要求，懸臂式掘進(jìn)機(jī)的驅(qū)動(dòng)功率不斷增大 ,由最初的 100 下的輕型機(jī)型增加到現(xiàn)在的中型機(jī)型的 132型機(jī)型可達(dá) 200上。 2. 在行走方面的發(fā)展方向 （ 1） 液壓發(fā)展方向 早期的懸臂式掘進(jìn)機(jī)的行走部的傳動(dòng)絕大多數(shù)采用液壓方式，這是因?yàn)橐簤簜鲃?dòng)具有控制簡(jiǎn)單，易于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化，工作簡(jiǎn)便省力，可以方便實(shí)現(xiàn)過載保護(hù) ;易于實(shí)現(xiàn)無級(jí)調(diào)速，調(diào)速范圍大，液壓馬達(dá)與電機(jī)相比質(zhì)量輕、體積小 等優(yōu)點(diǎn)，可以滿足裝載、行走的要求。而那時(shí)的電氣設(shè)備在使用可靠性、元器件的質(zhì)量及性能上都較低，且元器件體積較大，不易實(shí)現(xiàn)上述的要求制約了它的發(fā)展，液壓傳動(dòng)成為這一時(shí)其主流發(fā)展方向 [11]。 （ 2） 電動(dòng)發(fā)展方向 液壓傳動(dòng)方式雖然發(fā)展較快，但由于煤礦井下工作條件惡劣，粉塵大、空氣潮濕、油脂極易被污染，對(duì)油脂污染很敏感的液壓件易損壞，液壓件成本高、故障診斷困難等原因而使其發(fā)展應(yīng)用減緩，這一時(shí)期的電子技術(shù)的高速發(fā)展為電動(dòng)發(fā)展提供了有利條件，大容量集成化、變頻調(diào)速、 制等一些新技術(shù)不斷應(yīng)用到掘進(jìn)機(jī)的設(shè)計(jì)制造上 ，使得監(jiān)控、監(jiān)測(cè)的自動(dòng)化程度極大提高。電子產(chǎn)品質(zhì)量高、體積小、功能齊全的優(yōu)勢(shì)使電動(dòng)發(fā)展加速，成為另一主要發(fā)展方向。 4 液壓與電動(dòng)都有優(yōu)、缺點(diǎn)，但隨著科技的進(jìn)步，它們的缺點(diǎn)在不斷地被彌補(bǔ)、改進(jìn)，目前懸臂式掘進(jìn)機(jī)在電、液兩方面發(fā)展速度很快，在行走方面都采用液壓傳動(dòng)的如 H 型等，也有全部采用電動(dòng)方式的如 多數(shù)的機(jī)型還是采用電液混合方式，總之這兩種方式互相取長(zhǎng)補(bǔ)短，在今后很長(zhǎng)一段時(shí)一間內(nèi)將共同并存、相互融匯 [12]。 懸臂式掘進(jìn)機(jī)行走機(jī)構(gòu)的發(fā)展趨勢(shì) 1. 更加全面的功 能與完善的前后配套 為適合各種條件要求以及加快掘進(jìn)速度，懸臂式掘進(jìn)機(jī)將會(huì)逐步發(fā)展掘錨一體化、適應(yīng)各種斷面、適應(yīng)坡度范圍更大的行走機(jī)構(gòu)，并會(huì)完善前后配套的轉(zhuǎn)載、裝運(yùn)等設(shè)備，實(shí)現(xiàn)集約化功能，進(jìn)一步發(fā)揮其效能，提高勞動(dòng)生產(chǎn)率。 2. 提高元部件的可靠性和壽命 現(xiàn)在新機(jī)型行走機(jī)構(gòu)的關(guān)鍵元部件大都選用國外的知名品牌，這雖然可提高整機(jī)的性能，但使得國產(chǎn)機(jī)型在元部件的配置上高低不一、質(zhì)量不等，為使用、維護(hù)和更新機(jī)型帶來了許多困難，隨著我國在掘進(jìn)機(jī)元部件研究上的突破，這種狀況會(huì)很快改變。 3. 個(gè)性化開發(fā)機(jī)型 煤礦在開 采過程中會(huì)碰到各種不同的生產(chǎn)條件，如煤層變化、水、瓦斯、煤巖硬度不一等，這些特殊的情況必然要求機(jī)組具有不同的功能和整體參數(shù)的合理匹配，今后的機(jī)型將會(huì)根據(jù)不同的要求進(jìn)行不同的性能配置，實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)和制造個(gè)性化和多元化 [12]。 5 第 2 章 方案論證 方案Ⅰ：采用液壓馬達(dá)驅(qū)動(dòng) 一級(jí)直齒圓柱齒輪及二級(jí)行星齒輪傳動(dòng)如圖2示 圖 2方案Ⅰ 方案Ⅱ：采用電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng) 直齒圓柱齒輪及一級(jí)行星齒輪傳動(dòng)如圖 2示 圖 2方案Ⅱ 6 驅(qū)動(dòng)方式的分析 液壓驅(qū)動(dòng) 液壓驅(qū)動(dòng)行走機(jī)構(gòu)的特點(diǎn)是：統(tǒng)一了動(dòng)力源，液壓馬達(dá)體積小，驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)便于合理布置，適合與行走部的頻繁啟動(dòng)。目前，掘進(jìn)機(jī)行走機(jī)構(gòu)液壓驅(qū)動(dòng)形式通常又分為中，高速馬達(dá)帶減速器驅(qū)動(dòng)和低速液壓馬達(dá)直接驅(qū)動(dòng)三種形式。 1. 高速馬達(dá) —— 減速器驅(qū)動(dòng) 這種驅(qū)動(dòng)形式的馬達(dá)多采用齒輪馬達(dá)。其優(yōu)點(diǎn)是：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，工作可靠，抗污染性強(qiáng)，價(jià)格低廉等。但它最大的缺點(diǎn)是運(yùn)轉(zhuǎn)一段時(shí)間后，其內(nèi)部摩擦副磨損嚴(yán)重，間 隙增大，效率很快下降，而且與之配套的減速器要求傳動(dòng)比要大，結(jié)構(gòu)也相應(yīng)復(fù)雜，所以這種形式應(yīng)用極少。 2. 中速馬達(dá) —— 減速器驅(qū)動(dòng) 這種驅(qū)動(dòng)形式的馬達(dá)多采用柱塞馬達(dá)。中速馬達(dá)具有體積小，效率高，壽命長(zhǎng)，售價(jià)低等特點(diǎn)，且減速器的機(jī)構(gòu)形式國內(nèi)外以趨于系列化，因此這種驅(qū)動(dòng)形式應(yīng)用很多。 3. 低速液壓馬達(dá)直接驅(qū)動(dòng) 該驅(qū)動(dòng)形式的馬達(dá)輸出軸直接帶動(dòng)主鏈輪，從而達(dá)到驅(qū)動(dòng)履帶的目的。馬達(dá)大都采用多作用內(nèi)曲線徑向柱塞式液壓馬達(dá)。其特點(diǎn)是：結(jié)構(gòu)形式簡(jiǎn)單、成本低、傳動(dòng)扭矩大、低速穩(wěn)定性好、啟動(dòng)效率高。但馬達(dá)體積大，難以保證地 隙，制動(dòng)裝置不易處理，只適合與中、小型掘進(jìn)機(jī)。 電驅(qū)動(dòng) 行走機(jī)構(gòu)采用電驅(qū)動(dòng)的特點(diǎn)是：?jiǎn)?dòng)力矩大、效率高、維修簡(jiǎn)單、運(yùn)行可靠。液壓驅(qū)動(dòng)由于液壓元件制造精度要求較高，加工工藝復(fù)雜，維修較困難，使用當(dāng)中“跑、冒、滴、漏”現(xiàn)象屢有發(fā)生，增加了液壓用油量，而采用電驅(qū)動(dòng)可明顯降低材料消耗量。但電驅(qū)動(dòng)形式結(jié)構(gòu)龐大，電動(dòng)機(jī)易潮濕，且頻繁啟動(dòng)增加了電動(dòng)機(jī)及其供電系統(tǒng)的故障率。 傳動(dòng)方式分析與選擇 根據(jù)國內(nèi)外 以往掘進(jìn)機(jī)設(shè)計(jì)的經(jīng)驗(yàn)來看，行走機(jī)構(gòu)的傳動(dòng)形式大多數(shù)都 7 為行星齒輪傳動(dòng)，與定軸傳動(dòng)相比 ,行星齒輪傳動(dòng)具有體積小、質(zhì)量輕、承載能力大和效率高等優(yōu)點(diǎn)。行星齒輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的常用類型有 2、 3K 型、。其中 2加工裝配工藝較簡(jiǎn)單 ,傳動(dòng)功率范圍不受限制 ,在采掘機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)中應(yīng)用最為廣泛。其傳動(dòng)比范圍為 1. 傳動(dòng)原理 采用 2K—H(負(fù)號(hào)機(jī)構(gòu)的行星齒輪傳動(dòng) ,當(dāng)高速軸由液壓馬達(dá)驅(qū)動(dòng)時(shí) ,便帶動(dòng)太陽輪回轉(zhuǎn) ,于是帶動(dòng)行星輪轉(zhuǎn)動(dòng) ,由于內(nèi)齒圈固定不動(dòng) ,便驅(qū)動(dòng)行星架作輸出運(yùn)動(dòng) ,行星輪在行星架上既作自轉(zhuǎn)又作公轉(zhuǎn)的行星傳動(dòng) ,就以此同樣的結(jié)構(gòu)組成兩級(jí)、三級(jí)或多級(jí)的串聯(lián)行星齒輪傳動(dòng)。 2. 組成 由太陽輪、行星輪、內(nèi)齒圈和行星架所組成。以嚙合方式命名為 其中 N— 為內(nèi)嚙合、 G— 公用齒輪、 W— 外嚙合 )。以基本構(gòu)件命名 ,即為2行星齒輪傳動(dòng)。所謂基本構(gòu)件 ,在行星齒輪傳動(dòng)的各構(gòu)件中 ,凡是軸線與定軸線重合 ,且承受外力矩的構(gòu)件稱為基本構(gòu)件。因此傳動(dòng)是由兩個(gè)中心輪 2K 和行星架 H 等三個(gè)基本構(gòu)件組成 ,因而稱為 2行星齒輪傳動(dòng)。 圖 2行星齒輪結(jié)構(gòu)原理 8 通過以上的各種分析，綜合掘進(jìn)機(jī)的性能要求及工作環(huán)境，此次設(shè)計(jì)的掘進(jìn)機(jī)行走機(jī)構(gòu)采用方案Ⅰ即：選用液壓驅(qū)動(dòng)，一級(jí)直齒圓柱齒輪及二級(jí)行星齒輪傳動(dòng)組合而成（見圖 2,其特點(diǎn)是運(yùn)用了太陽輪浮動(dòng)均載機(jī)構(gòu) ,使多個(gè)行星輪受力均衡 ,同時(shí)還可以通過調(diào)節(jié)螺桿與彈簧來改變太陽輪的