礦山機(jī)電畢業(yè)論文(含外文翻譯)縱軸式掘進(jìn)機(jī)總體方案設(shè)計(jì)及液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)

1、<p><b>　　本科畢業(yè)論文</b></p><p><b>　　（20 屆）</b></p><p>　　縱軸式掘進(jìn)機(jī)總體方案設(shè)計(jì)及液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)</p><p>　　所在學(xué)院 </p><p>　　專(zhuān)業(yè)班級(jí)

2、礦山機(jī)電 </p><p>　　學(xué)生姓名 學(xué)號(hào) </p><p>　　指導(dǎo)教師 職稱(chēng) </p><p>　　完成日期 年 月 </p><p><b>　　目錄</b>

3、;</p><p><b>　　前言1</b></p><p>　　1 總體結(jié)構(gòu)方案設(shè)計(jì)3</p><p>　　1.1 各部結(jié)構(gòu)方案設(shè)計(jì)3</p><p>　　1.1.1 懸臂工作機(jī)構(gòu)方案設(shè)計(jì)3</p><p>　　1.1.2 裝載機(jī)構(gòu)方案設(shè)計(jì)7</p><p

4、>　　1.1.3 轉(zhuǎn)運(yùn)機(jī)構(gòu)方案設(shè)計(jì)9</p><p>　　1.1.4 回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)和機(jī)架方案設(shè)計(jì)12</p><p>　　1.1.5 行走機(jī)構(gòu)方案設(shè)計(jì)14</p><p>　　1.1.6 除塵冷卻系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)15</p><p>　　1.1.7 液壓油箱的方案設(shè)計(jì)16</p><p>　　1.2

5、 傳動(dòng)系統(tǒng)的確定17</p><p>　　1.2.1 懸臂工作機(jī)構(gòu)傳動(dòng)系統(tǒng)18</p><p>　　1.2.2 裝載、轉(zhuǎn)運(yùn)機(jī)構(gòu)傳動(dòng)系統(tǒng)18</p><p>　　1.2.3 履帶行走機(jī)構(gòu)傳動(dòng)系統(tǒng)18</p><p>　　1.2.4 整體傳動(dòng)系統(tǒng)19</p><p>　　1.3 掘進(jìn)機(jī)總體參數(shù)確定20

6、</p><p>　　1.3.1 懸臂工作機(jī)構(gòu)技術(shù)參數(shù)20</p><p>　　1.3.2 裝載機(jī)構(gòu)技術(shù)參數(shù)21</p><p>　　1.3.3 轉(zhuǎn)運(yùn)機(jī)構(gòu)技術(shù)參數(shù)21</p><p>　　1.3.4 行走機(jī)構(gòu)技術(shù)參數(shù)21</p><p>　　1.3.5 噴霧系統(tǒng)的參數(shù)22</p><

7、;p>　　1.3.6 整機(jī)技術(shù)性能參數(shù)22</p><p>　　1.4 總體布置22</p><p>　　1.5 總體參數(shù)驗(yàn)算23</p><p>　　1.5.1 機(jī)器可掘進(jìn)斷面24</p><p>　　1.5.2 掘進(jìn)機(jī)的通過(guò)性26</p><p>　　1.5.3 掘進(jìn)機(jī)穩(wěn)定性分析與計(jì)算

8、27</p><p>　　1.5.4 生產(chǎn)率31</p><p>　　2 液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)36</p><p>　　2.1 掘進(jìn)機(jī)液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)依據(jù)36</p><p>　　2.2 工況分析和載荷計(jì)算公式36</p><p>　　2.3 工況分析、工作負(fù)載計(jì)算37</p><p&g

9、t;　　2.4 擬定液壓系統(tǒng)38</p><p>　　2.4.1 系統(tǒng)壓力選擇38</p><p>　　2.4.2 擬定主回路38</p><p>　　2.4.3 各機(jī)構(gòu)液壓回路設(shè)計(jì)41</p><p>　　2.4.4 液壓系統(tǒng)輔助元件42</p><p>　　2.5 液壓系統(tǒng)圖43</p

10、><p>　　2.6 各液壓系統(tǒng)回路執(zhí)行元件設(shè)計(jì)45</p><p>　　2.6.1 懸臂回轉(zhuǎn)液壓油缸的設(shè)計(jì)計(jì)算45</p><p>　　2.6.2 升降液壓油缸的設(shè)計(jì)計(jì)算50</p><p>　　2.6.3 伸縮液壓油缸的設(shè)計(jì)計(jì)算52</p><p>　　2.7 伸縮液壓油缸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)55</p

11、><p>　　2.7.1 液壓油缸壁厚和外徑的計(jì)算55</p><p>　　2.7.2 液壓油缸進(jìn)出油口尺寸的確定56</p><p>　　2.7.3 液壓油缸工作行程的確定57</p><p>　　2.7.4 缸蓋厚度的確定57</p><p>　　2.7.5 最小導(dǎo)向長(zhǎng)度的確定57</p>

12、<p>　　2.7.6 缸體長(zhǎng)度的確定58</p><p>　　2.7.7 液壓油缸強(qiáng)度計(jì)算59</p><p>　　2.8 液壓系統(tǒng)參數(shù)計(jì)算62</p><p>　　2.8.1 各回路液壓泵的設(shè)計(jì)計(jì)算62</p><p>　　2.8.2 泵站電動(dòng)機(jī)的確定67</p><p>　　2.

13、8.3 油箱容積確定68</p><p>　　2.8.4 液壓系統(tǒng)性能驗(yàn)算68</p><p>　　2.8.5 液壓油缸工作速度核算69</p><p>　　2.9 液壓系統(tǒng)各元件匯總69</p><p><b>　　3 結(jié)語(yǔ)71</b></p><p><b>　　

14、致謝72</b></p><p><b>　　參考文獻(xiàn)73</b></p><p><b>　　附錄A譯文74</b></p><p>　　附錄B外文文獻(xiàn)78</p><p><b>　　前言</b></p><p>　　掘進(jìn)機(jī)械是礦

15、山建設(shè)和生產(chǎn)中主要的機(jī)械設(shè)備之一，有著至關(guān)重要的地位。在蒸汽機(jī)出現(xiàn)后，1849年生產(chǎn)出世界上第一臺(tái)以蒸汽為動(dòng)力的鑿巖機(jī)，其工作粗笨，效率低。隨后把壓縮空氣引入了鑿巖機(jī)，設(shè)計(jì)了配氣系統(tǒng)。從上世紀(jì)三十年代蘇聯(lián)在煤巷掘進(jìn)中使用尚不完善的掘進(jìn)機(jī)，幾十年以來(lái)，許多新技術(shù)被應(yīng)用到掘進(jìn)機(jī)上，完善了掘進(jìn)機(jī)的諸多功能，例如激光導(dǎo)向、自動(dòng)確定切割路徑等。</p><p>　　根據(jù)斷面形狀，可分為全斷面掘進(jìn)機(jī)和部分?jǐn)嗝婢蜻M(jìn)機(jī)兩大類(lèi)。全

16、斷面掘進(jìn)機(jī)可將所需斷面一次性截割出來(lái)，并且大部分的斷面為圓形斷面。而后者一次性不能不能截割出整個(gè)斷面，需要多次來(lái)回?cái)[動(dòng)。</p><p>　　本設(shè)計(jì)通過(guò)給定的工況參數(shù)以及工作條件，參照行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)等規(guī)范，確定掘進(jìn)機(jī)總體方案型式及液壓系統(tǒng)參數(shù)。通過(guò)分別比較各工作機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)形式、優(yōu)缺點(diǎn)、適應(yīng)工作條件，確定各機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)方案。確定整體及各部分的驅(qū)動(dòng)和傳動(dòng)形式。通過(guò)工況分析和載荷計(jì)算，確定掘進(jìn)機(jī)的液壓系統(tǒng)。</p>

17、<p>　　掘進(jìn)機(jī)由懸臂工作機(jī)構(gòu)、裝載機(jī)構(gòu)、轉(zhuǎn)運(yùn)機(jī)構(gòu)、行走機(jī)構(gòu)、噴霧冷卻系統(tǒng)等部分組成。 縱軸式掘進(jìn)機(jī)在工作時(shí)是電動(dòng)機(jī)經(jīng)減速器帶動(dòng)截割頭旋轉(zhuǎn)切入煤巖壁下角，達(dá)到截深后，再按一定方式沿底板擺動(dòng)截割頭，開(kāi)出一個(gè)自由面后將懸臂向上上升一定高度，橫向截割，這樣來(lái)回往復(fù)，直至掘出所要求直至掘出所要求的巷道斷面。被截割頭切落下來(lái)的煤巖由裝運(yùn)機(jī)構(gòu)收集、轉(zhuǎn)運(yùn)至后面的配套運(yùn)輸設(shè)備。在切割作業(yè)的同時(shí)，開(kāi)動(dòng)噴霧除塵系統(tǒng)，以消除截割煤巖時(shí)所產(chǎn)生的粉

18、塵。電氣系統(tǒng)中的電動(dòng)機(jī)為機(jī)器的動(dòng)力源，與液壓系統(tǒng)中的執(zhí)行元件配合，使機(jī)器實(shí)現(xiàn)預(yù)定功能。電氣與液壓控制和保護(hù)裝置用來(lái)控制機(jī)器的各個(gè)動(dòng)作，自動(dòng)調(diào)整機(jī)器的動(dòng)作狀態(tài)，并起過(guò)載保護(hù)等作用。</p><p><b>　　設(shè)計(jì)要求如下：</b></p><p>　　可截割硬度：≤80 MPa; </p><p>　　適用巷道斷面：23 m2，高2.4~4.5

19、 m， </p><p>　　寬3.0~5.5 m；</p><p>　　截割頭伸縮量：500 mm；</p><p>　　接地比壓：≥250 mm；</p><p>　　臥底深度：≥250 mm；</p><p>　　龍門(mén)高度：≥400 mm；</p><p>　　爬坡能力：≤± 1

20、6°；</p><p>　　最小轉(zhuǎn)彎半徑：≥7 m；</p><p>　　離地最小間隙：≥150 mm；</p><p>　　行走速度：0~5 m/min 可調(diào)；</p><p>　　理論截割生產(chǎn)率：≥80 m3/h；</p><p>　　理論裝載能力：≥200 m3/h。；</p><p

21、>　　理論轉(zhuǎn)運(yùn)能力：≥250 m3/h；</p><p>　　降塵形式：內(nèi)、外噴霧。</p><p>　　1 總體結(jié)構(gòu)方案設(shè)計(jì)</p><p>　　1.1 各部結(jié)構(gòu)方案設(shè)計(jì)</p><p>　　1.1.1 懸臂工作機(jī)構(gòu)方案設(shè)計(jì)</p><p>　　懸臂工作機(jī)構(gòu)為掘進(jìn)機(jī)的工作部分，有電動(dòng)機(jī)、減速器、伸縮機(jī)構(gòu)、

22、截割頭等結(jié)構(gòu)。</p><p>　?。?）懸臂工作機(jī)構(gòu)形式</p><p>　　按照截割頭工作時(shí)破碎煤巖的方式不同，懸臂工作機(jī)構(gòu)有橫、縱軸式兩種。</p><p>　　縱軸式掘進(jìn)機(jī)截割頭軸線與懸臂軸線重合，而橫軸式掘進(jìn)機(jī)截割頭的軸線則與懸臂垂直?？v軸式的掘進(jìn)機(jī)工作時(shí)截割頭截齒齒尖按照擺線的軌跡運(yùn)動(dòng)，推進(jìn)一次可達(dá)截深，效率高，但在截割振動(dòng)大，穩(wěn)定性差，在煤巷中使用較為

23、經(jīng)濟(jì)，能切割出平整的巷道。而橫軸式掘進(jìn)機(jī)工作時(shí)切割頭截齒按空間螺旋線式運(yùn)動(dòng)，一次進(jìn)尺截割受限制，耐沖擊，適合截割半煤巖巷和巖巷，工作振動(dòng)較小，比縱軸式穩(wěn)定，但工作循環(huán)時(shí)間長(zhǎng)，巷道不平整。</p><p>　　考慮設(shè)計(jì)要求，選用縱軸式掘進(jìn)機(jī)，其懸臂工作機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)如圖1-1所示。</p><p><b>　　圖1-1 懸臂機(jī)構(gòu)</b></p><p>

24、;　　Fig.1-1 The cantilever mechanism</p><p>　　1—截割頭；2—托梁機(jī)構(gòu)；3—伸縮機(jī)構(gòu)；4—截割減速器；</p><p>　　5—伸縮油缸；6—銷(xiāo)控；7—截割電動(dòng)機(jī)；8—蓋板</p><p><b>　　（2）伸縮機(jī)構(gòu)</b></p><p>　　伸縮機(jī)構(gòu)有內(nèi)伸縮式和外伸縮式兩

25、種形式。內(nèi)伸縮結(jié)構(gòu)緊湊、尺寸小、伸縮靈活方便，因此設(shè)計(jì)采用內(nèi)伸縮式。伸縮機(jī)構(gòu)位于截割頭和截割減速箱中間，通過(guò)伸縮油缸使截割頭具有一定的伸縮行程。伸縮機(jī)構(gòu)如圖1-2所示。</p><p><b>　　圖1-2伸縮機(jī)構(gòu)</b></p><p>　　Fig.1-2 Telescopic institutions</p><p>　　1—截割頭主軸；2

26、—伸縮保護(hù)筒；3—伸縮外筒；4—伸縮內(nèi)筒；5—花鍵套</p><p>　　伸縮機(jī)構(gòu)的內(nèi)筒和伸縮保護(hù)筒與截割頭連在一起，但不轉(zhuǎn)動(dòng)。伸縮內(nèi)筒和伸縮保護(hù)筒之間有伸縮外筒，與減速器緊固聯(lián)接在一起。伸縮保護(hù)筒通過(guò)銷(xiāo)軸、油缸與截割電動(dòng)機(jī)相聯(lián)。當(dāng)伸縮液壓油缸的活塞桿伸出時(shí)，推動(dòng)截割頭伸出，從而使截割頭鉆入工作面內(nèi)。</p><p><b>　?。?）截割頭</b></p>

27、;<p>　　截割頭的功能是將煤巖進(jìn)行破碎和分離，以獲得所需礦物材料?？偨Y(jié)截割過(guò)程的研究實(shí)驗(yàn)，影響截割頭設(shè)計(jì)的主要因素有如下幾點(diǎn)：</p><p>　　a）煤巖特性參數(shù)，包括硬度、抗拉和抗壓強(qiáng)度、磨蝕性等。</p><p>　　b）截割頭結(jié)構(gòu)參數(shù)，包括尺寸、幾何形狀、截齒數(shù)目、截齒布置、截齒空間安裝位</p><p><b>　　置、截線間距

28、。</b></p><p>　　c）工藝特性參數(shù)，主要指切削深度、切削厚度、擺動(dòng)速度、截割頭角速度。</p><p>　　以上諸多因素相互制約、關(guān)聯(lián)和影響，在設(shè)計(jì)中要相互匹配、綜合考慮和統(tǒng)一。</p><p><b>　　1）頭體結(jié)構(gòu)</b></p><p>　　縱軸式掘進(jìn)機(jī)的截割頭頭體的形狀較多，有圓柱、圓

29、錐和圓錐加圓柱等幾種形式，形式見(jiàn)下圖1-3所示。</p><p>　　a b c </p><p><b>　　圖1-3截割頭形狀</b></p><p>　　Fig1-3 Cutting head shape</p><p>　　柱

30、形截割頭（如圖1-3a）擺動(dòng)截割時(shí)，截齒的軸線與煤壁平行，截齒受力平均，截割頭軸向所受載荷比較小，缺點(diǎn)是會(huì)截出鋸齒形的不平整巷道頂板和底板，如圖1-4 a，這樣，增加了工作面巷道支護(hù)工作的難度，也不易實(shí)現(xiàn)巷道的平整度，掘進(jìn)機(jī)截割后還需要人工進(jìn)行輔助將頂板和底板修整，不但增加了輔助工序的時(shí)間，還增加了工人的勞動(dòng)強(qiáng)度。 </p><p>　　圖1-4 截割頭形狀與頂板形狀關(guān)系</p><p>

31、　　Fig.1-4 The relationship between cutting head shape and roof shape</p><p>　　對(duì)于錐形加柱形的截割頭（如圖1-3 b），截齒的軸線垂直于頭體的母線，錐端上的截齒是向工作面煤壁方向傾斜的，這樣有利于截割頭鉆進(jìn)工作面。而柱段上截齒的垂線垂直于鉆進(jìn)方向，橫向擺動(dòng)截割時(shí)受力較好，但容易造成斷齒、齒座脫落等現(xiàn)象[1]。這種截割頭的形狀復(fù)雜并且制

32、造難度高，截齒的排列也比較困難。</p><p>　　對(duì)于錐形截割頭（如圖1-3 c），它能很好地適應(yīng)鉆孔輪廓的要求，使鉆進(jìn)工作相對(duì)容易進(jìn)行，還能夠保證截割出來(lái)的巷道表面的平整（如圖1-4 b）?？梢酝ㄟ^(guò)合理地安排截齒排列方式，改善受力。且錐形截割頭結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、生產(chǎn)制造相對(duì)容易，優(yōu)先選用錐形的截割頭。</p><p><b>　　2）截齒形狀</b></p>

33、<p>　　截齒類(lèi)型的選擇，除要考慮到煤巖的堅(jiān)固性、截割阻抗、脆性程度等因素外，還要綜合考慮含夾矸的軟硬程度及其他多種因素的影響。</p><p>　　煤質(zhì)相對(duì)較堅(jiān)硬、裂隙不發(fā)達(dá)的煤巷來(lái)說(shuō)，優(yōu)先選用刀型齒。但由于徑向安裝，承受的彎矩也較大，容易造成截齒斷裂。</p><p>　　煤質(zhì)比較堅(jiān)硬且脆、夾矸較硬的煤層來(lái)說(shuō)，應(yīng)選用鎬形截齒。這種鎬形截齒的強(qiáng)度大且耐磨性高，截割阻力的方

34、向幾乎與截齒的軸線方向重合，彎矩也比較?。还潭ǚ椒ū容^簡(jiǎn)單。改善截齒設(shè)計(jì)可延長(zhǎng)壽命，降低了更換維修成本。因此，鎬形截齒在掘進(jìn)機(jī)截割頭上使用的較多。</p><p>　　3）截齒的數(shù)量和排列方式</p><p>　　確定了截割頭的結(jié)構(gòu)形狀、截齒形狀之后，要考慮截齒的數(shù)量和排列。截割頭上截齒的布置方式影響到破碎效果、單個(gè)截齒的受力狀況以及整體的功率消耗情況和穩(wěn)定性。布置截齒的總體要求是：?jiǎn)挝荒?/p>

35、耗低、截齒損耗小、塊率高、可吸入性粉塵小、瓦斯泄出量和摩擦發(fā)火的概率小。</p><p>　　排列截齒的方式一般有順序式和交叉式（又叫棋盤(pán)式）兩種，排列形式如圖1-5所示。</p><p>　　a b</p><p>　　圖1-5 截齒排列形式</p><p>　　

36、Fig.1-5 Arrangement of the cutting teeth</p><p>　　順序式排列（圖1-5 a）的截齒是一個(gè)接著一個(gè)的挨著進(jìn)行排列的，切削斷面形狀不對(duì)稱(chēng)，受力不均勻，存在側(cè)向載荷 [2]。交叉排列(圖1-5 b)截齒是按照間隔的順序截割煤壁的，截割槽幾乎對(duì)稱(chēng)，可保證截齒受力平衡；有效降低截割比能耗，多使用這種排列方式。</p><p>　　截齒數(shù)量的多少與截

37、割能力和平穩(wěn)運(yùn)轉(zhuǎn)都有很大的關(guān)系。在截割頭功率不變的條件下，截齒數(shù)量越多，每個(gè)截齒平均的截割能力就越小[3]，造成截割粉塵的增加。因此，截齒數(shù)量不宜過(guò)多。但是如果截齒的數(shù)量過(guò)少，會(huì)增大截割阻力和載荷的波動(dòng)，影響懸臂工作機(jī)構(gòu)的穩(wěn)定性與安全性。綜合考慮以上因素的影響，一般縱軸式掘進(jìn)機(jī)的截割頭上截齒數(shù)量應(yīng)在20~50內(nèi)選取，本設(shè)計(jì)取36把。</p><p>　　1.1.2 裝載機(jī)構(gòu)方案設(shè)計(jì)</p><

38、;p>　　裝載機(jī)構(gòu)是將破落下來(lái)的煤巖進(jìn)行收集、耙裝至中間轉(zhuǎn)運(yùn)機(jī)構(gòu)上。有鏈輪鏈條式、蟹爪式、星輪式等多種形式，安裝于機(jī)器的前段。</p><p>　　單鏈輪鏈條式裝載機(jī)構(gòu)是利用一套環(huán)形的刮板鏈將巖石裝到轉(zhuǎn)載機(jī)上，雙環(huán)形鏈輪鏈條是兩排并列反向的刮板鏈。鏈輪鏈條機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)單，但易形成巖石堆積，造成卡、斷鏈等事故。由于易磨損，功率大，效果較差。</p><p>　　蟹爪式裝載機(jī)構(gòu)為四連桿機(jī)構(gòu)，如

39、下圖1-6所示，優(yōu)點(diǎn)是能調(diào)整運(yùn)動(dòng)軌跡，準(zhǔn)確運(yùn)輸；生產(chǎn)率高；結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，但寬度受限。星輪式裝載機(jī)構(gòu)運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)、連續(xù)裝煤、工作可靠、事故率低。如圖1-7所示，比耙爪式簡(jiǎn)單，強(qiáng)度高。</p><p>　　裝載機(jī)構(gòu)的方案設(shè)計(jì)要求為：</p><p>　　（1）保證掘進(jìn)機(jī)最大生產(chǎn)率，裝載機(jī)構(gòu)生產(chǎn)率要大于截割的生產(chǎn)率。</p><p>　　（2）便于行走移動(dòng)，鏟板寬度大于履帶寬度，

40、鏟板能升降，有的鏟板還可以水平回轉(zhuǎn)擺動(dòng)一個(gè)角度?，F(xiàn)代懸臂式掘進(jìn)機(jī)裝載鏟板的前沿呈切刀形狀，</p><p>　　圖1-6 蟹爪式裝載機(jī)構(gòu)</p><p>　　Fig.1-6 The loading mechanism of Crab claw type</p><p>　　圖1-7 星輪式裝載機(jī)構(gòu)</p><p>　　Fig.1-7 The

41、loading mechanism of star wheel type </p><p>　　目的是減少鏟板插入阻力；</p><p>　?。?）裝載機(jī)構(gòu)一般采用曲柄搖桿機(jī)構(gòu)，是為了減少空間行程時(shí)間，提高裝載效率，減少阻力，使四桿機(jī)構(gòu)具有最佳的運(yùn)動(dòng)特性和動(dòng)力特性[4]。</p><p>　　綜上考慮，本設(shè)計(jì)為左右對(duì)稱(chēng)布置的弧形三齒星輪式的裝載機(jī)構(gòu)。</p&g

42、t;<p>　　該機(jī)構(gòu)由電動(dòng)機(jī)提供動(dòng)力，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，成本低且可靠性高。驅(qū)動(dòng)裝置見(jiàn)圖1-8所示。掘進(jìn)機(jī)裝載機(jī)構(gòu)鏟板為整體式鏟板，箱型板焊形式，這種箱型體鏟板的特點(diǎn)是堅(jiān)固耐用，且重量輕。 </p><p>　　圖1-8 星輪式裝載機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)裝置</p><p>　　Fig.1-8 Drive of star wheel loading mechanism</p>&

43、lt;p>　　1.1.3 轉(zhuǎn)運(yùn)機(jī)構(gòu)方案設(shè)計(jì)</p><p>　　該機(jī)構(gòu)是將收集起來(lái)的物料運(yùn)至轉(zhuǎn)載設(shè)備，主要有膠帶和刮板輸送機(jī)兩種主要形式。</p><p>　　膠帶輸送機(jī)以膠帶兼作牽引機(jī)構(gòu)和承載機(jī)構(gòu)，運(yùn)輸能力大，工作阻力小，耗電量低；貨載與膠帶一起移動(dòng)，磨損小，工作噪音低；結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單。缺點(diǎn)是成本高，投資大；強(qiáng)度低，易損壞，不能承受較大的沖擊與摩擦；機(jī)身高，需設(shè)專(zhuān)門(mén)的轉(zhuǎn)載設(shè)備[5]。刮

44、板輸送機(jī)機(jī)構(gòu)強(qiáng)度高，運(yùn)輸能力大；機(jī)身低矮；缺點(diǎn)是運(yùn)行阻力大，耗電量高，溜槽磨損比較嚴(yán)重；使用維護(hù)不當(dāng)時(shí)易出現(xiàn)掉鏈、漂鏈、卡鏈甚至斷鏈?zhǔn)鹿省?lt;/p><p>　　考慮掘進(jìn)機(jī)中間轉(zhuǎn)運(yùn)機(jī)構(gòu)的工作情況和整體參數(shù)，選用刮板輸送機(jī)作為掘進(jìn)機(jī)中間轉(zhuǎn)運(yùn)機(jī)構(gòu)。刮板鏈由鏈條和刮板組成，多使用中單鏈、中雙鏈和邊雙鏈三種。如圖1-9所示。</p><p>　　a

45、 b </p><p><b>　　c</b></p><p><b>　　圖1-9刮板鏈形式</b></p><p>　　Fig.1-9 The form of the scraper chain</p><p>　　邊雙鏈拉煤能力強(qiáng)，但其兩鏈?zhǔn)芰Σ痪?；中單?/p>

46、強(qiáng)度高受力均勻，斷鏈?zhǔn)鹿噬?，刮板不?huì)導(dǎo)致跳鏈，但尺寸大，拉煤能力不如邊雙鏈；中雙鏈?zhǔn)芰ζ椒€(wěn)，預(yù)緊力好，彎曲性好[5]。綜合考慮煤巖硬度、生產(chǎn)率、設(shè)計(jì)成本、日常維護(hù)與故障維修等多種因素，采用邊雙鏈?zhǔn)焦伟遢斔蜋C(jī)，如圖1-10所示。</p><p>　　圖1-10 掘進(jìn)機(jī)轉(zhuǎn)運(yùn)機(jī)構(gòu)</p><p>　　Fig.1-10 The transshipment mechanism of roadhead

47、er</p><p>　　1—從動(dòng)鏈輪軸；2—機(jī)前部；3—刮板鏈；4—機(jī)后部；5—壓鏈板；6—緊鏈油缸；7—主動(dòng)鏈輪；8—驅(qū)動(dòng)馬達(dá)</p><p>　　該轉(zhuǎn)運(yùn)機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)裝置為液壓馬達(dá)，主要由機(jī)前、后部和驅(qū)動(dòng)裝置（如圖1-11）、拖鏈器組成，張緊裝置采用輸送機(jī)尾部液壓油缸張緊。 </p><p>　　圖1-11 轉(zhuǎn)運(yùn)機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)裝置</p><p>

48、　　Fig.1-11 Drive of transshipment mechanism </p><p>　　1—馬達(dá)；2—驅(qū)動(dòng)架；3—馬達(dá)座；4油杯；5—距離套；6—小軸I；</p><p>　　7—鏈輪；8—上蓋；9下蓋；10—中軸；11—脫鏈器</p><p>　　1.1.4 回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)和機(jī)架方案設(shè)計(jì)</p><p>　　回轉(zhuǎn)臺(tái)和機(jī)架是

49、用來(lái)安裝、支撐和連接掘進(jìn)機(jī)各個(gè)機(jī)構(gòu)及裝置，使機(jī)器形成一個(gè)有機(jī)的整體，能夠根據(jù)用戶(hù)需要及工況條件來(lái)完成工作。</p><p><b>　　（1）回轉(zhuǎn)臺(tái)機(jī)構(gòu)</b></p><p>　　回轉(zhuǎn)臺(tái)是掘進(jìn)機(jī)組成部分之一，如圖1-12。它聯(lián)接左、右機(jī)架、支撐懸臂工作機(jī)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)懸臂機(jī)構(gòu)的升降和回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，并承受來(lái)自截割頭的復(fù)雜且多變的沖擊載荷。回轉(zhuǎn)臺(tái)會(huì)影響工作效率、截割平穩(wěn)性[6]。

50、回轉(zhuǎn)臺(tái)設(shè)計(jì)的基本要求是：</p><p>　　1）承載能力大、慣性小、能量損耗小；</p><p>　　2）運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)、具有足夠的強(qiáng)度和剛度；</p><p>　　3）結(jié)構(gòu)緊湊、回轉(zhuǎn)角度小、重心低；</p><p>　　4）水平回轉(zhuǎn)時(shí)，進(jìn)給力變化小。</p><p>　　圖1-12 回轉(zhuǎn)臺(tái)</p>&l

51、t;p>　　Fig.1-12 The Rotary table</p><p>　　1—回轉(zhuǎn)耳架；2，5—銷(xiāo)；3—連接套；4—回轉(zhuǎn)支承；6—蓋</p><p>　　掘進(jìn)機(jī)回轉(zhuǎn)臺(tái)僅為懸臂工作機(jī)構(gòu)的轉(zhuǎn)動(dòng)提供支撐，掘進(jìn)機(jī)的回轉(zhuǎn)臺(tái)的運(yùn)動(dòng)只做小于90°的回轉(zhuǎn)，無(wú)需進(jìn)行360°回轉(zhuǎn)[6]。</p><p>　　回轉(zhuǎn)臺(tái)傳動(dòng)方式有齒條液壓油缸式和普通推拉

52、液壓油缸式兩種。齒條液壓油缸式的傳動(dòng)方式水平擺動(dòng)進(jìn)給時(shí)由齒輪-齒條嚙合產(chǎn)生的進(jìn)給力，大小取決于液壓油缸參數(shù)與齒輪參數(shù)。在水平進(jìn)給運(yùn)動(dòng)中，進(jìn)給力為固定值，它不會(huì)隨著回轉(zhuǎn)角度的變化而變化，這樣會(huì)有利于截割頭在任何位置截割。普通推拉液壓油缸的傳動(dòng)方式的進(jìn)給力會(huì)隨回轉(zhuǎn)角度的變化而發(fā)生變化，最大進(jìn)給力在機(jī)器縱向軸線的位置。這種傳動(dòng)方式的最有利截割位置是在軸線上，此時(shí)的進(jìn)給力最大，有利于截割。本設(shè)計(jì)掘進(jìn)機(jī)選擇采用推拉液壓油缸式傳動(dòng)方式。</p

53、><p>　　此外，回轉(zhuǎn)臺(tái)回轉(zhuǎn)支承有平面滑動(dòng)回轉(zhuǎn)支承和大型滾動(dòng)回轉(zhuǎn)支承。兩種回轉(zhuǎn)支承都受軸向力、徑向力和傾翻力矩三種載荷作用。平面滑動(dòng)回轉(zhuǎn)支承是面接觸，承載能力大、抗沖擊和抗振動(dòng)性能好、重量輕、節(jié)省材料和造價(jià)低廉，還可降低回轉(zhuǎn)臺(tái)的高度。滾動(dòng)回轉(zhuǎn)支承是點(diǎn)、線接觸，比壓較大，抗沖擊、抗振動(dòng)性能較差，但它已經(jīng)作為一種標(biāo)準(zhǔn)部件，可直接選用[6]。</p><p>　　回轉(zhuǎn)臺(tái)安裝在機(jī)架上，與機(jī)架用Φ11

54、00止口、36個(gè)高強(qiáng)度螺栓相連。工作時(shí)，在回轉(zhuǎn)液壓油缸的帶動(dòng)下，懸臂工作機(jī)構(gòu)水平擺動(dòng)，懸臂工作機(jī)構(gòu)的升降是通過(guò)回轉(zhuǎn)臺(tái)支座上左、右耳軸鉸接相連的兩個(gè)升降液壓油缸實(shí)現(xiàn)的。</p><p><b>　　（2）機(jī)架</b></p><p>　　機(jī)架是整個(gè)機(jī)器的基礎(chǔ)和骨架，如圖1-13所示，承受機(jī)器的重力、截割載荷及其他作用力。機(jī)架為鑄焊接合件，機(jī)器的各部件作用螺栓或銷(xiāo)軸連接。

55、機(jī)架一般為框架結(jié)構(gòu)，為了井下能夠方便運(yùn)輸，機(jī)架大多設(shè)計(jì)為分體式結(jié)構(gòu)。它的特點(diǎn)是強(qiáng)度和剛度較強(qiáng)，形狀簡(jiǎn)單，便于制造，有利于連接。</p><p>　　圖1-13 機(jī)架</p><p>　　Fig.1-13 The rack</p><p>　　1—回轉(zhuǎn)臺(tái)；2—機(jī)架體I；3—機(jī)架體II；4—橫梁；</p><p>　　5—托架；6—后支撐腿；

56、7—支撐架I；8~10—支撐架</p><p><b>　?。?）后支撐機(jī)構(gòu)</b></p><p>　　左、右后支撐機(jī)構(gòu)是各通過(guò)后支撐液壓油缸及銷(xiāo)軸分別與后機(jī)架相連，作用是：截割時(shí)使用，增加機(jī)器的穩(wěn)定性；窩機(jī)時(shí)使用，便履帶下墊板自救；履帶鏈斷鏈及張緊時(shí)使用，便于操作；抬起機(jī)器后部，增加臥底深度。</p><p>　　1.1.5 行走機(jī)構(gòu)方案

57、設(shè)計(jì)</p><p>　　行走機(jī)構(gòu)用來(lái)實(shí)現(xiàn)機(jī)器的調(diào)動(dòng)、牽引轉(zhuǎn)載機(jī)，邁步式、有輪軌式、輪胎式、導(dǎo)軌式和履帶式等多種形式，但在掘進(jìn)機(jī)的應(yīng)用中，邁步式、導(dǎo)軌式以及履帶式較為常見(jiàn)，如圖1-14。</p><p>　　a b c</p><p>　　圖1-14 掘進(jìn)機(jī)行走機(jī)構(gòu)形式</p><p

58、>　　Fig.1-14 Walking mechanism type of roadheader</p><p>　　邁步式行走機(jī)構(gòu)（如圖1-16 a）利用邁步裝置來(lái)進(jìn)行行走，采用框架形式結(jié)構(gòu)，使工作人員能夠自由地進(jìn)出工作面。由于支架頻繁地對(duì)頂板施力，要求較高，局限性大。沖擊式掘進(jìn)機(jī)為了躲開(kāi)底板，使用導(dǎo)軌式行走機(jī)構(gòu)（如圖1-16 b）。將掘進(jìn)機(jī)用導(dǎo)軌吊在巷道頂板上，導(dǎo)軌有較高的強(qiáng)度。多用于沖擊式掘進(jìn)機(jī)。履帶

59、式行走機(jī)構(gòu)如圖（如圖1-16 c），這種行走機(jī)構(gòu)適用底板不平或松軟的條件，在松軟的土壤上阻力小，具有較大牽引力，機(jī)動(dòng)性能好；不需要修路鋪軌；履帶不怕扎、割等機(jī)械傷害，工作可靠；可靈活變動(dòng)，對(duì)底板順應(yīng)性好。但是，磨損較嚴(yán)重。懸臂式掘進(jìn)機(jī)常用履帶作為行走機(jī)構(gòu)。</p><p>　　行走機(jī)構(gòu)的爬坡性能和轉(zhuǎn)向能力要好；左右履帶分別驅(qū)動(dòng)；接近角和離去角??；無(wú)零比壓現(xiàn)象；有制動(dòng)裝置保證機(jī)器不會(huì)出現(xiàn)下滑現(xiàn)象[7]。</p

60、><p>　　1.1.6 除塵冷卻系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)</p><p>　　掘進(jìn)機(jī)為連續(xù)地破落煤巖，工作面粉塵飛揚(yáng)，不僅對(duì)工人的健康造成影響，也關(guān)系到安全生產(chǎn)。本系統(tǒng)的作用是用于冷卻、滅塵，提高工作面能見(jiàn)度，改善工作環(huán)境，有抽出式和噴霧式兩種。</p><p><b>　?。?）抽出式</b></p><p>　　用吸塵裝置在產(chǎn)生

61、粉塵的地方吸入含塵空氣，然后在特制的機(jī)構(gòu)中分離粉塵，清洗后的空氣在掘進(jìn)機(jī)工作位置的后面放入巷道，常用的吸塵裝置為集塵器，采用濕式或干式除塵[8]。由于集塵器隨掘進(jìn)機(jī)移動(dòng)，風(fēng)機(jī)的噪音很大，應(yīng)考慮裝設(shè)消音降噪裝置。抽出式降塵滅塵方式除塵效果較好，但使設(shè)備增加，工作空間減少。</p><p><b>　　（2）噴霧式</b></p><p>　　噴霧式除塵是將一定壓力的水霧

62、化，使粉塵沉淀在水粒表面，達(dá)到除塵效果。這種除塵方式分為外噴霧和內(nèi)噴霧兩部分。</p><p>　　外噴霧是在懸臂工作機(jī)構(gòu)上裝有噴嘴，壓力水噴射至截割頭，水霧擴(kuò)散后包圍截割頭。這種噴霧裝置呈馬蹄形狀，如圖1-15所示，該結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，安全可靠，壽命長(zhǎng)，但降塵效果較差。</p><p>　　圖1-15 外噴霧裝置</p><p>　　Fig.1-15 Outside th

63、e spray</p><p>　　內(nèi)噴霧是在截割頭上裝設(shè)噴嘴，向截齒噴射，如圖1-16，內(nèi)噴霧的噴嘴按螺旋線布置在截割頭上。截割頭體內(nèi)部為密封腔，壓力水經(jīng)空腔由噴嘴噴射出去。</p><p>　　圖 1-16 內(nèi)噴霧裝置</p><p>　　Fig.1-16 Inside the spray</p><p>　　優(yōu)點(diǎn)是降塵效果好，耗水少，

64、可沖淡瓦斯、冷卻截齒和撲滅火花。但易阻塞噴嘴，供水管路復(fù)雜，聯(lián)接處密封困難。</p><p>　　為了提高降塵冷卻功能，多采用內(nèi)、外噴霧組合的方法。</p><p>　　1.1.7 液壓油箱的方案設(shè)計(jì)</p><p>　　液壓油箱的主要作用是儲(chǔ)存系統(tǒng)所需的足夠的液壓油，能夠散發(fā)系統(tǒng)工作時(shí)產(chǎn)生的部分熱量，并且還能分離回油時(shí)液壓油中的氣體和沉淀物等。液壓油箱按照油箱內(nèi)

65、液面是否與大氣相通，可分為開(kāi)式和閉式兩類(lèi)液壓油箱。開(kāi)式液壓油箱液面與大氣相通，考慮掘進(jìn)機(jī)在井下的作業(yè)環(huán)境，設(shè)計(jì)為閉式油箱。閉式油箱又為隔離式和充氣式兩種。</p><p>　　隔離式油箱分為帶折疊器和帶阻撓性隔離器的兩種結(jié)構(gòu)。當(dāng)液壓泵工作時(shí)，折疊器或撓性隔離器收縮或鼓起，使液面保持大氣壓力，而外界空氣又不與油箱內(nèi)的油液接觸。一般折疊器或撓性隔離器的體積比液壓泵的最大流量大25%以上。油箱內(nèi)還安裝低壓報(bào)警器，防止油

66、箱內(nèi)液面壓力低于大氣壓力，還要裝有自動(dòng)停機(jī)裝置或自動(dòng)緊急補(bǔ)油裝置。</p><p>　　充氣式油箱通入經(jīng)過(guò)濾和干燥的空氣，與外界完全密封，應(yīng)設(shè)置安全閥和電接點(diǎn)壓力表和報(bào)警器。</p><p>　　分析液壓系統(tǒng)的總體安裝布置條件，及經(jīng)濟(jì)因素的影響，設(shè)計(jì)為隔離式的液壓油箱。</p><p>　　油箱的形狀分為矩形和圓筒形。通常采用矩形液壓油箱，便于制造，占地面積小，能夠

67、充分利用空間。</p><p>　　最終確定液壓油箱形式為閉式隔離矩形液壓油缸，如圖1-17。采用二級(jí)過(guò)濾，N68號(hào)抗磨液壓油，吸油粗濾器，回油精過(guò)濾器，能有效地控制油液的污染，油液清潔，減少故障，并采用文丘里管補(bǔ)油。油箱上還配有液位液溫計(jì)和溫度保護(hù)裝置，當(dāng)液位低于工作油位應(yīng)停機(jī)加油，油溫超過(guò)規(guī)定值時(shí)會(huì)自動(dòng)報(bào)警，應(yīng)停機(jī)降溫，油箱冷卻器采用了熱交換量大的板翅式散熱器，總熱交換量達(dá)1.67×10J/h，以保

68、障系統(tǒng)正常油溫和黏度的要求。</p><p><b>　　圖1-17 油箱</b></p><p>　　Fig.1-17 The fuel tank</p><p>　　1.2 傳動(dòng)系統(tǒng)的確定</p><p>　　掘進(jìn)機(jī)的傳動(dòng)系統(tǒng)是將動(dòng)力機(jī)的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力傳給執(zhí)行機(jī)構(gòu)的中間裝置。傳動(dòng)形式及元件選擇應(yīng)該遵循以下原則：<

69、/p><p>　　（1）技術(shù)先進(jìn)：能夠改善機(jī)器的性能，提高生產(chǎn)率；</p><p>　　（2）經(jīng)濟(jì)合理：傳動(dòng)系統(tǒng)盡量簡(jiǎn)單、元件少，價(jià)格低，維修容易，使用壽命長(zhǎng)；</p><p>　　（3）工作可靠：元件的使用壽命長(zhǎng)，也要求元件質(zhì)量的要求；</p><p>　?。?）適應(yīng)性：元件應(yīng)適應(yīng)傳動(dòng)系統(tǒng)的載荷、工況及環(huán)境等條件的要求[9]。</p>

70、;<p>　　掘進(jìn)機(jī)的機(jī)構(gòu)的受力狀態(tài)及工作條件不同，應(yīng)分別傳動(dòng)。</p><p>　　1.2.1 懸臂工作機(jī)構(gòu)傳動(dòng)系統(tǒng)</p><p>　　懸臂工作機(jī)構(gòu)要承受短時(shí)過(guò)載，而油馬達(dá)過(guò)負(fù)載能力低，所以，掘進(jìn)機(jī)的工作機(jī)構(gòu)應(yīng)由電動(dòng)機(jī)為其提供動(dòng)力。使用礦用防爆電機(jī)，并配備可靠的電氣保護(hù)裝置，減速器常設(shè)在懸臂內(nèi)，作為懸臂的組成部分。</p><p>　　1.2.2

71、 裝載、轉(zhuǎn)運(yùn)機(jī)構(gòu)傳動(dòng)系統(tǒng)</p><p>　　裝載、轉(zhuǎn)運(yùn)機(jī)構(gòu)如果采用機(jī)電傳動(dòng)，電動(dòng)機(jī)尺寸較大，一般是在裝載機(jī)構(gòu)鏟板兩側(cè)安裝兩臺(tái)電動(dòng)機(jī)，作為裝載、轉(zhuǎn)載機(jī)構(gòu)的共同驅(qū)動(dòng)力，這必會(huì)造成減速箱尺寸增大，布置緊張。此外，考慮星輪、刮板過(guò)載情況，為防止電動(dòng)機(jī)燒壞，一般設(shè)有安全摩擦片離合器。</p><p>　　如果裝載機(jī)構(gòu)及轉(zhuǎn)運(yùn)機(jī)構(gòu)采用油馬達(dá)齒輪傳動(dòng)，可使二者分別傳動(dòng)，簡(jiǎn)化了傳動(dòng)裝置，方便安裝在鏟板下

72、，便于設(shè)計(jì)密封效果好的機(jī)械密封或?qū)p速器與鏟板分離，同時(shí)可實(shí)現(xiàn)過(guò)載自動(dòng)保護(hù)[10]。</p><p>　　1.2.3 履帶行走機(jī)構(gòu)傳動(dòng)系統(tǒng)</p><p>　　該機(jī)構(gòu)有機(jī)電和液壓油馬達(dá)驅(qū)動(dòng)兩種方式。分別通過(guò)機(jī)械減速裝置或直接由馬驅(qū)動(dòng)履帶主動(dòng)鏈輪。</p><p>　　履帶行走機(jī)構(gòu)采用電動(dòng)機(jī)為動(dòng)力源，電動(dòng)機(jī)一般位于行走機(jī)構(gòu)減速器后部，制動(dòng)裝置采用機(jī)械液壓制動(dòng)。這種方

73、式傳動(dòng)可靠性高，電動(dòng)機(jī)價(jià)格低，方便維修，但不能調(diào)速，減速箱體積較大；巷道淋水大時(shí)，電動(dòng)機(jī)容易受潮而燒壞。如果采用液壓傳動(dòng)，系統(tǒng)簡(jiǎn)單、技術(shù)先進(jìn)。液壓傳動(dòng)的行走機(jī)構(gòu)中，在液壓油馬達(dá)型式選擇及調(diào)速方式設(shè)計(jì)方面，有不同方案可依據(jù)不同工況條件進(jìn)行選擇。</p><p>　　采用低速大扭矩液壓馬達(dá)驅(qū)動(dòng)，其特點(diǎn)是傳動(dòng)系統(tǒng)簡(jiǎn)單，尺寸小、能實(shí)現(xiàn)無(wú)極調(diào)速和過(guò)載自我保護(hù)。但是傳動(dòng)復(fù)雜、制造費(fèi)用高，維護(hù)也比較有難度。</p>

74、<p>　　采用齒輪油馬達(dá)，容積效率高，耐沖擊性能好，維修容易，造價(jià)較低。減速器雖然變大，但仍比電機(jī)傳動(dòng)的小。因此可方便地將馬達(dá)、減速器、液壓控制閥、緊鏈裝置等安裝在履帶架中間[9]。該方式在技術(shù)性能上優(yōu)于機(jī)電傳動(dòng)，在經(jīng)濟(jì)指標(biāo)上優(yōu)于低速大扭矩液壓馬達(dá)傳動(dòng)。</p><p>　　行走機(jī)構(gòu)的調(diào)速方式有兩種，一種是采用變量泵，通過(guò)改變泵的流量來(lái)改變轉(zhuǎn)速。另一種是采用分流或并流的方式進(jìn)行調(diào)速。</p&

75、gt;<p>　　1.2.4 整體傳動(dòng)系統(tǒng)</p><p>　　縱軸掘進(jìn)機(jī)傳動(dòng)系統(tǒng)如下所示。</p><p>　　圖 1-18 掘進(jìn)機(jī)傳動(dòng)系統(tǒng)</p><p>　　Fig.1-18 The drive system of roadheader</p><p>　　1—內(nèi)齒輪；2—中心輪；3—二級(jí)中心輪；4—行星輪；5—電動(dòng)機(jī)；

76、6、7—圓錐齒輪；</p><p>　　8—鏈輪；9—鏈輪軸；10—內(nèi)齒輪；11—二級(jí)行星減速機(jī)；12—齒輪；13—油馬達(dá)；</p><p>　　14—齒輪；15—齒圈；16—油馬達(dá)；17、18—渦輪蝸桿；19—星輪</p><p>　　1.3 掘進(jìn)機(jī)總體參數(shù)確定</p><p>　　1.3.1 懸臂工作機(jī)構(gòu)技術(shù)參數(shù)</p>

77、<p>　　懸臂工作機(jī)構(gòu)由一臺(tái)160/100kw的電動(dòng)機(jī)輸入動(dòng)力，伸縮量略大于截深，一般為500~600mm，取500mm。</p><p>　　在巷道的形狀和規(guī)格確定后，可以初步確定懸臂的長(zhǎng)度和擺角。</p><p>　　最大掘高4.5m，上擺角，下擺角，取水平擺角=。</p><p>　　由幾何關(guān)系可以得出，在最大掘?qū)?.5m下，懸臂長(zhǎng)為：</p

78、><p><b>　　(1-1)</b></p><p><b>　　式中：</b></p><p>　　——垂直回轉(zhuǎn)中心至水平回轉(zhuǎn)中心的距離，取650mm</p><p>　　即懸臂長(zhǎng)為39410mm。</p><p><b>　　回轉(zhuǎn)中心高：</b>&l

79、t;/p><p><b>　　(1-2)</b></p><p><b>　　(1-3)</b></p><p>　　即mm盡量降低重心，取H=1800mm。</p><p>　　根據(jù)幾何關(guān)系確定上擺角和下擺角。既上擺角，下擺角。</p><p>　　懸臂工作機(jī)構(gòu)的技術(shù)參數(shù)如下表

80、1-2</p><p>　　表1-2 懸臂工作機(jī)構(gòu)技術(shù)參數(shù)</p><p>　　Tab.1-2 The technical parameters of cantilever work institutions</p><p>　　1.3.2 裝載機(jī)構(gòu)技術(shù)參數(shù)</p><p>　　鏟板在液壓油缸作用下可向上抬起340mm，向下臥底300mm

81、。當(dāng)機(jī)器切割煤巖時(shí)，應(yīng)使鏟板前端緊貼底板，以增加機(jī)器的切割穩(wěn)定性。鏟板設(shè)計(jì)有寬（2.8m）、窄（2.5m）兩種規(guī)格，以便用戶(hù)能夠根據(jù)工況條件的不同選用。</p><p>　　表1-3 裝載機(jī)構(gòu)技術(shù)參數(shù)表</p><p>　　Tab.1-3The technical data of the loading mechanism</p><p>　　1.3.3 轉(zhuǎn)運(yùn)機(jī)構(gòu)

82、技術(shù)參數(shù)</p><p><b>　　技術(shù)參數(shù)見(jiàn)表1-2</b></p><p>　　表1-4 轉(zhuǎn)運(yùn)機(jī)構(gòu)技術(shù)參數(shù)</p><p>　　Tab.1-4 The technical data of transshipment mechanism</p><p>　　1.3.4 行走機(jī)構(gòu)技術(shù)參數(shù)</p><

83、;p>　　左右行走機(jī)構(gòu)由兩臺(tái)液壓馬達(dá)分別驅(qū)動(dòng)，經(jīng)四級(jí)圓柱齒輪和二級(jí)行星齒輪減速，將動(dòng)力傳給主動(dòng)鏈輪。行走機(jī)構(gòu)工作速度為0~5.9m/min，履帶通過(guò)液壓油缸張緊。技術(shù)參數(shù)如下表1-5。</p><p>　　表1-5 行走機(jī)構(gòu)技術(shù)參數(shù)</p><p>　　Tab1-5 The technical data of walking mechanism</p><p>

84、;　　1.3.5 噴霧系統(tǒng)的參數(shù)</p><p>　　外噴霧系統(tǒng)，噴嘴設(shè)置在截割機(jī)構(gòu)懸臂的前端，水壓為1.5MPa。</p><p>　　內(nèi)噴霧系統(tǒng)的噴嘴裝置設(shè)在截割頭截齒座的后面。內(nèi)噴霧系統(tǒng)的壓力不低于4MPa。對(duì)截割硬巖石的情況下，應(yīng)適當(dāng)提高水壓和水量。同時(shí)內(nèi)外噴霧系統(tǒng)總水量不得超過(guò)掘進(jìn)機(jī)實(shí)際生產(chǎn)能力的6～8%，否則造成工作面煤泥積水現(xiàn)象[18]。</p><p&

85、gt;　　1.3.6 整機(jī)技術(shù)性能參數(shù)</p><p>　　掘進(jìn)機(jī)在井下作業(yè)，受到巷道斷面和空間的約束，尺寸和外形受?chē)?yán)格的限制。</p><p>　　機(jī)器的高度越低越好，但由于離地最小間隙和龍門(mén)高度的要求，機(jī)器不可能太低，考慮掘進(jìn)機(jī)應(yīng)有通過(guò)彎道的能力，固定部分的長(zhǎng)度應(yīng)控制在7m左右；機(jī)器的寬度要與巷道寬度相適應(yīng)，機(jī)器兩側(cè)距巷道兩壁應(yīng)保持適應(yīng)的距離，以便工作人員能夠順利通過(guò)和材料的搬運(yùn)[1

86、0]。機(jī)長(zhǎng)的推薦值一般為6×1.6×1.6~8×2.2×2m（不含轉(zhuǎn)載機(jī)的長(zhǎng)度），結(jié)合設(shè)計(jì)要求和工況條件掘進(jìn)機(jī)的外形尺寸(長(zhǎng)×寬×高)= 9.5×2.25×1.64(不含轉(zhuǎn)載機(jī)長(zhǎng)度)，整機(jī)的臥底深度為250mm，爬坡能力是±16°，質(zhì)量為48t。</p><p><b>　　1.4 總體布置</b

87、></p><p>　　總體布置考慮以下原則：</p><p>　?。?）保證整機(jī)的穩(wěn)定性；</p><p>　?。?）結(jié)構(gòu)緊湊，并有較高的傳動(dòng)效率；</p><p>　　（3）便于操作和維修，工作安全可靠；</p><p>　?。?）外形平整美觀。</p><p>　　除以上原則外，根絕

88、實(shí)際工況條件，還要注意保持工作機(jī)構(gòu)的減速器進(jìn)、出軸盡量同軸線；懸臂和鏟板的尺寸關(guān)系要適應(yīng)，既要保證有利于裝載，又要避免截割頭截割到鏟板；懸臂的水平和垂直擺動(dòng)中心的位置可以重合也可以不重合，從增加機(jī)器穩(wěn)定性的角度分析，擺動(dòng)中心要盡量降低，使其能夠保證懸臂擺動(dòng)不與其他機(jī)構(gòu)干涉，擺動(dòng)中心盡量靠后，但必須保證中心在機(jī)器的縱向?qū)ΨQ(chēng)平面內(nèi)[10]。還要考慮左右兩側(cè)重量的對(duì)稱(chēng)情況，并且還要照顧操作司機(jī)的工作習(xí)慣，使司機(jī)方便操作、省力。司機(jī)座一般設(shè)在機(jī)

89、身左側(cè)、且位于機(jī)身后部，座椅高度應(yīng)保證司機(jī)的視線，使其能夠很好的操縱機(jī)器，截割出規(guī)則的巷道。儀表顯示裝置要便于司機(jī)觀察，且不分散司機(jī)正常操作的注意力。</p><p>　　考慮綜上所述，總體布置圖如圖1-18所示：</p><p>　　圖 1-19 掘進(jìn)機(jī)的總體布置圖</p><p>　　Fig.1-19 The The overall layout of roa

90、dheader</p><p>　　1—懸臂工作機(jī)構(gòu)；2—裝載機(jī)構(gòu)；3—行走機(jī)構(gòu)；4—液壓系統(tǒng)；</p><p>　　5—電氣系統(tǒng)；6—轉(zhuǎn)載機(jī)構(gòu)；7—噴霧系統(tǒng)</p><p>　　1.5 總體參數(shù)驗(yàn)算</p><p>　　1.5.1 機(jī)器可掘進(jìn)斷面 </p><p>　　巷道斷面的大小決定了機(jī)器的規(guī)格和重量，

91、而掘進(jìn)機(jī)懸臂的長(zhǎng)度和回轉(zhuǎn)角決定了掘進(jìn)斷面的大小。其截割頭頂端的運(yùn)動(dòng)軌跡為一球面，由于水平回轉(zhuǎn)半徑在各個(gè)高度位置是變化的，故掘進(jìn)斷面的實(shí)際極限性狀為弧線等腰梯形，如圖1-19。</p><p>　　圖1-20掘進(jìn)斷面尺寸計(jì)算</p><p>　　Fig1-20 Tunneling section size calculation</p><p>　　設(shè)掘進(jìn)機(jī)工作時(shí)處于

92、巷道中央位置，若不考慮截割頭的具體尺寸，則掘進(jìn)斷面可近似計(jì)算如下：</p><p>　　最大寬度（水平位置擺動(dòng)時(shí)）：</p><p>　　B=2（L+a）sin （1-4）</p><p>　　B=4901.8mm L=3850mm a=650mm =33°</p><p

93、>　　上部寬度（上極限位置左右擺動(dòng)時(shí)）：</p><p>　　=2（Lcos+a）sin （1-5）</p><p>　　mm =32°</p><p>　　下部寬度（下極限位置左右擺動(dòng)時(shí)）：</p><p>　　=2（Lcos+a）sin

94、（1-6）</p><p>　　=4410.8mm =28° </p><p><b>　　上擺高度：</b></p><p>　　=Lsin （1-7）</p><p><b>　　=2674.4mm</b></

95、p><p><b>　　下擺高度：</b></p><p>　　=Lsin （1-8）</p><p>　　=1807.5mm </p><p><b>　　臥底深度：</b></p><p>　　h=L（

96、sin－sin） （1-9）</p><p><b>　　巷道高度： </b></p><p>　　H=＋ （1-10）</p><p>　　H=4481.9mm</p><p><b>　　可掘

97、最大斷面：</b></p><p><b>　?。?-11）</b></p><p><b>　　=23.6</b></p><p>　　滿(mǎn)足本設(shè)計(jì)可掘進(jìn)斷面的技術(shù)要求</p><p><b>　　式中：</b></p><p>　　L——截

98、割頭前端到懸臂垂直回轉(zhuǎn)中心的距離；</p><p>　　——垂直回轉(zhuǎn)的中心到水平回轉(zhuǎn)的中心距離；</p><p>　　——水平回轉(zhuǎn)的擺角；</p><p>　　——垂直回轉(zhuǎn)的擺角；</p><p>　　——垂直回轉(zhuǎn)的下擺角；</p><p>　　——臥底時(shí)回轉(zhuǎn)的下擺角，可由臥底深度確定，一般可取h=100~300mm,

99、這里取</p><p>　　h=250mm，=32.3°</p><p>　　1.5.2 掘進(jìn)機(jī)的通過(guò)性</p><p>　　掘進(jìn)機(jī)通過(guò)性指機(jī)器通過(guò)彎道、各種底板和障礙物的能力，是掘進(jìn)機(jī)重要的使用性能。</p><p><b>　　1）離地最小間隙</b></p><p>　　掘進(jìn)機(jī)在

100、井下行走，應(yīng)具有通過(guò)枕木、軌道等障礙物的能力。</p><p><b>　　(1-12)</b></p><p><b>　　式中： </b></p><p>　　——離地最小間隙，mm；</p><p>　　——履帶中心距離，mm；</p><p>　　計(jì)算得y=1700

101、/13+8.4=169.93cm</p><p>　　離地最小間隙=150～300mm，故本設(shè)計(jì)滿(mǎn)足離地最小間隙要求。</p><p>　　2）可通過(guò)巷道最小半徑：是掘進(jìn)機(jī)可以轉(zhuǎn)彎的最小彎道直徑或巷道的最小曲率半徑。它表示掘進(jìn)機(jī)通過(guò)彎曲巷道的能力。該值大小與機(jī)器各部長(zhǎng)度及鉸點(diǎn)位置有關(guān)。設(shè)計(jì)掘進(jìn)機(jī)時(shí)，控制固定部分長(zhǎng)度的目的就是為了保證掘進(jìn)機(jī)對(duì)彎道的通過(guò)性能。通常，掘進(jìn)機(jī)可通過(guò)巷道的最小半徑為

102、6-10m。[10]</p><p>　　3）適應(yīng)巷道坡度：部分?jǐn)嗝婢蜻M(jìn)機(jī)工作的巷道一般是有一定坡度的（上山或下山）。適應(yīng)巷道坡度是指掘進(jìn)機(jī)在上山（或下山）能正常工作的巷道最大坡度。它反應(yīng)了掘進(jìn)機(jī)爬越上、下山的能力，是掘進(jìn)機(jī)的一個(gè)重要使用性能[10]。</p><p>　　設(shè)計(jì)掘進(jìn)機(jī)時(shí)，適應(yīng)巷道坡度一般應(yīng)不小±10°，通常為12°-16°。如果巷道坡

103、度較大，需采取相應(yīng)措施，如行走減速器第一級(jí)采用具有自鎖作用的渦輪蝸桿傳動(dòng)。可防止機(jī)器在上、下山掘進(jìn)機(jī)時(shí)自溜下滑，或設(shè)有輔助牽引裝置，或裝有制動(dòng)器。</p><p>　　該機(jī)選取適應(yīng)巷道坡度為</p><p><b>　　4）適應(yīng)底板比壓</b></p><p>　　巷道底板的性質(zhì)關(guān)系到掘進(jìn)機(jī)的運(yùn)行情況，為了使掘進(jìn)機(jī)能夠正常運(yùn)行和工作，掘進(jìn)機(jī)應(yīng)適

104、應(yīng)底板的比壓。</p><p>　　對(duì)于軟化的底板，履帶的接地比壓p應(yīng)不大于49KPa，即p≤49KPa；對(duì)于不太軟的底板p≤137KPa；而對(duì)于煤巖底板p≤167-189KPa。通常，部分?jǐn)嗝婢蜻M(jìn)機(jī)的接地比壓p=100~130KPa，有些重型掘進(jìn)機(jī)的接地比壓偏大些。</p><p>　　該機(jī)的接地比壓p===140KPa=0.14Mpa。</p><p><

105、b>　　式中： </b></p><p>　　G——掘進(jìn)機(jī)整體重力；</p><p>　　S——掘進(jìn)機(jī)履帶接地面積。</p><p>　　故滿(mǎn)足該設(shè)計(jì)的要求。</p><p>　　1.5.3 掘進(jìn)機(jī)穩(wěn)定性分析與計(jì)算</p><p>　　穩(wěn)定性是指掘進(jìn)機(jī)在規(guī)定方向行走和工作時(shí)不發(fā)生翻倒或側(cè)

106、滑的能力。它不僅關(guān)系到行走和工作的安全、機(jī)器的生產(chǎn)率，而且還直接影響截齒、機(jī)械聯(lián)接與傳動(dòng)元件、以及電器元件和液壓元件的壽命，是評(píng)價(jià)懸臂式掘進(jìn)機(jī)使用性能的一項(xiàng)重要指標(biāo)，只有具有良好的穩(wěn)定性，才能保證機(jī)器性能的充分發(fā)揮[11]。</p><p>　　掘進(jìn)機(jī)的穩(wěn)定性分靜態(tài)穩(wěn)定性和動(dòng)態(tài)穩(wěn)定性。</p><p>　　掘進(jìn)機(jī)的靜態(tài)穩(wěn)定性是指機(jī)器在行走和截割兩種狀態(tài)下的穩(wěn)定性[12]。</p>

107、;<p>　　a）行走時(shí)的靜態(tài)穩(wěn)定性計(jì)算</p><p>　　掘進(jìn)機(jī)在上山、下山、橫向傾斜停留及行走時(shí)（如圖1-20）的極限傾翻角由下式確定：</p><p><b>　　(1-13)</b></p><p><b>　　式中： </b></p><p>　　——上山(坡)極限傾翻

108、角，°；</p><p>　　——下山(坡)極限傾翻角，°；</p><p>　　——橫向極限傾翻角，°；</p><p>　　——掘進(jìn)機(jī)重心至履帶后輪軸心線距離，m；</p><p>　　——掘進(jìn)機(jī)重心至履帶前輪軸心線距離，m；</p><p>　　——掘進(jìn)機(jī)重心至履帶邊緣的距離，m；&

109、lt;/p><p>　　——掘進(jìn)機(jī)重心離地高度，m。</p><p>　　圖1-21 掘進(jìn)機(jī)極限翻角的確定</p><p>　　Fig.1-21 The determination of roadheader limit turn Angle</p><p>　　若履帶板與巷道底板附著力不足，會(huì)引起機(jī)器下滑或靠幫。履帶板與巷道底板的附著力為：&l

110、t;/p><p><b>　　(1-14)</b></p><p><b>　　式中：</b></p><p>　　——履帶板與巷道底板的附著力，kN；</p><p>　　——履帶板與底板的附著系數(shù)，一般取=1.0；</p><p>　　——掘進(jìn)機(jī)的重力，kN；</p&g

111、t;<p>　　——巷道坡度角，°。</p><p>　　使機(jī)器產(chǎn)生下滑的力是與底板平行的重力分力，即：</p><p><b>　　(1-15)</b></p><p>　　若二力平衡，即，可求得下滑的臨界坡度角：</p><p><b>　　(1-16)</b></

112、p><p>　　=arctg1.0 </p><p><b>　　=45°</b></p><p>　　計(jì)算結(jié)果顯示機(jī)器的極限傾翻角和下滑臨界坡度均要大于機(jī)器設(shè)計(jì)的適應(yīng)坡度。保證了掘進(jìn)機(jī)在坡道上停留及行走的穩(wěn)定性。</p><p>　　b）截割時(shí)的靜態(tài)穩(wěn)定性計(jì)算</p><p>　　掘進(jìn)機(jī)截

113、割煤巖時(shí)的受力圖如下：</p><p>　　a b c</p><p>　　圖1-22 掘進(jìn)機(jī)截割時(shí)受力分析圖</p><p>　　Fig.1-22 The analysis of roadheader when cutting plans</p><p>　　a)縱向截割； b)橫向截割

114、； c)軸向鉆進(jìn)</p><p><b>　　（1）縱向上下截割</b></p><p>　　根據(jù)液壓缸壓力計(jì)算和機(jī)器外形尺寸，并考慮平衡閥1/4的壓力損失，</p><p><b>　　，</b></p><p>　　當(dāng)截割頭向上截割時(shí)(圖a)，極限傾翻力矩為：</p><

115、p>　　N?m (1-17)</p><p>　　由機(jī)器自重產(chǎn)生力矩：</p><p>　　N?m (1-18)</p><p>　　向下截割時(shí)，極限傾翻力矩：</p><p>　　N?m (1-19)</p><p><b>

116、　　這時(shí)的穩(wěn)定力矩為：</b></p><p><b>　　(1-20)</b></p><p><b>　　式中： </b></p><p>　　、——截割頭向上、下截割時(shí)的阻力，與縱向進(jìn)給力等大反向，N；</p><p>　　——履帶前輪軸心線至鏟板的前緣距離，m；</p&

117、gt;<p>　　——鏟板前緣至截割頭載荷中心的水平距離。</p><p>　　顯然，穩(wěn)定的條件為：</p><p><b>　　＞ ；＞</b></p><p>　　分析得：＞，＜。兼顧履帶偏前值小于六分之一輪軸中心距，(a-b)＜(a+b)/6，即＜a＜7/5b。</p><p><b>　　

118、（2）橫向左右截割</b></p><p>　　掘進(jìn)機(jī)橫向截割時(shí)，最不利的是截割頭位于最高位置，這時(shí)機(jī)器的受力分析如圖b所示。使其傾翻的極限力矩為：</p><p>　　N?m (1-21)</p><p><b>　　式中：</b></p><p>

119、　　——橫向截割阻力，與橫向進(jìn)給力等大反向，N；</p><p>　　——最高位置時(shí)載荷中心距底板的距離，m。</p><p><b>　　這時(shí)，穩(wěn)定力矩為</b></p><p>　　N?m (1-22)</p><p>　　穩(wěn)定條件為＞，實(shí)際上，截割頭載荷中心距機(jī)器重心很遠(yuǎn)，履帶附

120、著力較小，所以不會(huì)出現(xiàn)橫向傾翻，只會(huì)造成讓刀、進(jìn)刀困難。</p><p><b>　　（3）軸向鉆進(jìn)</b></p><p>　　鉆進(jìn)時(shí)的受力分析如圖c所示。</p><p><b>　　傾翻極限力矩為：</b></p><p><b>　　(1-23)</b></p&g

121、t;<p>　　穩(wěn)定的力矩為： </p><p><b>　　(1-24)</b></p><p>　　顯然，這時(shí)的穩(wěn)定條件為：＜和＞</p><p><b>　　式中：</b></p><p>　　——截割頭靠行走機(jī)構(gòu)推進(jìn)時(shí)取行走機(jī)構(gòu)的牽引力，靠伸縮機(jī)構(gòu)