喜歡就充值下載吧。。資源目錄里展示的文件全都有，，請放心下載，，有疑問咨詢QQ:414951605或者1304139763 ======================== 喜歡就充值下載吧。。資源目錄里展示的文件全都有，，請放心下載，，有疑問咨詢QQ:414951605或者1304139763 ======================== 中文題目：橫軸式掘進機總體方案設計與行走系統(tǒng)設計 外文題目: AXIAL-BORING MACHINE OVERALL PROGRAMME DESIGN AND OPERATING SYETEM DESIGN 畢業(yè)設計（論文）共34頁 圖紙共3張 完成日期 答辯日期 本科生實習報告書 教學單位 專 業(yè) 班 級 學生姓名 學 號 指導教師 為了保證我們畢業(yè)設計的完成質量，也讓我們比較系統(tǒng)了解課題在實際應用中的一些情況，學校要求我們在畢業(yè)設計開始前，用4周時間來熟悉所選題目。丁飛老師帶領我們去遼源亞星采掘機械有限公司（遼源煤礦機械制造廠）熟悉與畢業(yè)設計相關的煤礦機械的制造設計流程和實際的市場運用情況。在丁飛老師的指導和廠方師傅的耐心講解下，通過這4周對所選題目進行查詢資料和實習等，我對我的課題有了更加深刻的理解與認識。 前往遼源亞星采掘機械有限公司（遼源煤礦機械制造廠），觀察了配件廠、液壓分廠等。遼源亞星采掘機械有限公司成立于六十年代，是中國最早的三大采煤機制造基地之一。現為國家大型企業(yè)，國家采掘機械液壓元件研制中心。目前工廠主要產品為高、中、低檔大小功率的液壓（電）牽引采煤機；掘進機、液壓油泵、馬達；工程液壓元件。工廠資產總額３.２億，固定資產１.２億，注冊資本４６１７萬元，生產設備１１５９臺。其中有引進數控機床，加工中心等大精尖稀設備６６臺，擁有先進的計量檢測設備和儀器。工廠現有員工１８００人，中高級職稱專業(yè)技術人員３２０人。工廠擁有先進的設計、工藝、制造和裝配技術。１９８５年工廠全套引進西德液壓泵制造技術。 掘進機總體部分 結合個人的畢業(yè)設計內容，我認真的觀察和熟悉EBZ135和EBJ160掘進機的各部件的詳細結構。在丁飛老師的帶領和指導下，通過廠方師傅的耐心講解，對掘進機的設計制造流程有比較深刻系統(tǒng)的理解。比較系統(tǒng)熟悉掘進機的總體設計的任務、要求以及在整個掘進機設計中的作用。同時，在廠方師傅的介紹中，我們更清晰全面的了解到目前我國掘進機市場的使用情況以及用戶的要求方向和未來掘進機的發(fā)展趨勢。這些在做畢業(yè)設計的過程中是非常重要的，可以比較清晰的知道，自己設計的方向，要符合怎么樣的要求才比較更切合實際，更切合目前市場的要求，保證畢業(yè)設計的質量和市場化方向靠近。 在實習過程中，通過觀察、思考、詢問，我見到了書本上的大多數生產設備和各種其他機械器件，并結合課本認真了解了它們的組成結構以及工作原理。同時，還了解和深入理解了各種生產設備，包括它們的組成和工作原理。見到了生產過程中各個工序所需要的生產設備。另外我通過近距離的觀察掘進機各個組成部件，更能客觀的理解掘進機工作原理及重要參數和各個部件組成的關系。 通過整個實習，我觀察和了解大功率掘進機各種組件的生產過程和各種生產設備的工作原理。見到了數控車床，數控銑床，以及加工中心等，認識到現代制造業(yè)的高效與先進。使我的相關知識得到了加深和鞏固，真正做到了理論與實踐的結合。 這次實習使我親身感受了所學知識與實際的應用，各種機床與儀器等等使用理論與實際的相結合，讓我們大開眼界。也是對以前所學知識的一個初審吧！這次生產實習對于我們以后學習、找工作也真是受益菲淺，在短短的幾天中讓我們初步讓理性回到感性的重新認識，也讓我們初步的認識這個社會，對于以后做人所應把握的方向也有所啟發(fā)！ 由衷地感謝丁飛老師給予我們這次難得的學習機會。 指 導 教 師 意 見 成績評定：　　　　　　　　　指導教師簽字： 年 月 日 實習單位意見 負責人簽字： （單位蓋章） 年 月 日 備注 注：實習結束時，由實習學生填寫本表后，交指導教師和實習單位簽署意見，最后交所在教學單位歸檔保管。 遼寧工程技術大學 本科畢業(yè)設計（論文）開題報告 題 目 橫軸式掘進機總體方案設計與行走系統(tǒng)設計 指 導 教 師 丁 飛 院（系、部） 機械工程學院 專 業(yè) 班 級 機 械 04 —4 班 學 號 0407800127 姓 名 袁世江 日 期 2008年3月18日 一、 選題的目的、意義和研究現狀 煤炭是我國的基本燃料，在相當長的時期內仍將是我國能源的主要部分。我國工業(yè)、農業(yè)、交通運輸事業(yè)的飛躍發(fā)展，要求供應更多的煤炭。沒又是工業(yè)的重要原料，從煤炭中可以提取二百多種產品。這些產品都是我國社會主義建設和人們生活所必須的。因此，為再我國實現工業(yè)、農業(yè)、國防和科學技術的現代化和在新世紀里建成偉大的社會主義強國，必須高速地發(fā)展采煤工業(yè)。 我國有豐富的礦產資源，煤炭儲量之豐富居于世界前列，而且煤種齊全，煤田分布遍及全國各地，這就為發(fā)展煤炭工業(yè)提供了良好的資源條件。要實現高速采煤必須要有性能優(yōu)越的高效采煤機械。 其中掘進機廣泛用于礦山井下巷道掘進、交通和水下隧道掘進以及其他工程的洞穴開掘.在全國煤礦中，我國掘進機發(fā)展情況是從1962年開始掘進機的研制工作,最初是仿前蘇聯產品,機身輕,功率小,性能差,未廣泛應用.20世紀60年代初期到70年代末,這一階段主要是以引進國外掘進機為主,也定型生產了幾種機型,在引進的同時進行消化、吸收,為我國自主研發(fā)品種多樣的掘進機打下了良好的基礎。 目前，掘進機廣泛應用于采礦工程和地下工程中，掘進機的發(fā)展趨勢是智能化、無人化，提高我國掘進機的自動化水平是當前采礦和地下工程的一大重要課題。人們不斷的改進掘進機的各個方面的性能，使起性能更穩(wěn)定，效率更高，延長使用壽命，更符合人機工程學的要求。在總體不變的情況下發(fā)明了很多新型的掘進機；例如：EBZ200M/J型掘進機、EBH200型掘進機，他們都屬于懸臂式掘進機。EBZ200MJ型掘進機能實現連續(xù)掘進，裝、運聯動，可部分替代連續(xù)采煤機，實施雙連體巷連續(xù)掘進、開采、運輸，可配備強力除塵系統(tǒng)。適用于煤巷及半煤巖巷道的掘進作業(yè)，可切割巖石最大單軸抗壓硬度80MPa。后者是在EBZ200MJ掘進機的基礎上把截割部作全新設計能夠實現連續(xù)切割、裝載、運輸作業(yè)。截割部不伸縮，強度高。通過更換截割電機前端部件，可實現縱軸與橫軸的互換。還有很多種功能強大的掘進機。他們都在為礦上，隧道的掘金做著貢獻。 而我設計這個題目的目的：一是為了檢測自己的創(chuàng)新能力，二是為了設計出一個掘進進合理的行走系統(tǒng)，使其更加簡單，可靠，方便。三是為了更進一步的了解掘進機以及行走系統(tǒng)的設計，真正做到理論、實際相結合。 二、研究方案及預期結果 一．設計方案 1．分析 對要設計方案進行系統(tǒng)分析，搞清楚所設計該系統(tǒng)所需要的元件，確定各元件的型號，尺寸等，掌握各元件之間的安裝關系以及運動部位的運動原理。 2．計算 根據給出數值，來計算基本掘進機以及液壓系統(tǒng)中各元件的要求規(guī)格和型號等，并得出相應的結果。 3．設計 1）著手掘進機行行走部分總體設計；2）液壓元件的選型設計；3）著手于行走部分各參數設計4）輔助系統(tǒng)設計。 4．作圖 元件設計完畢，根據尺寸進行CAXA作圖，尺寸精確，布局合理，作出總圖及個別部件圖。 5．驗證 根據掘進機工作原理，對所設計的掘進機行走部分進行驗證，通過已知的數據進行系統(tǒng)分析（運動學分析，動力學分析，經濟分析等）、獲取分析結果。 二．主要解決的問題 在于正確選擇掘進機行走部分以及液壓系統(tǒng)的各部分元件型號等。選擇各部分元件是掘進機行走部分前提保障，要確保行走部分各設計元件及型號符合行走系統(tǒng)的要求。正確的分析行走部分運動原理，選擇合理的動力設備進行運動學分析、動力學分析、經濟性分析及人機工程學分析等。 三. 研究理論掘進機行走部分的設計內容不是一成不變的，根據具體的情況有些設計內容可不做或少做，也可增大一些新的內容。設計步驟可能要經過多次反復修改，才能得到正確、合理的設計結果。在設計時，正確選擇其類型是所有設計計算的前提。在選擇類型時，要從機器設備的動作特點、行程長短、運動性能等要求出發(fā)。 四．主要方法 從網絡、書籍、論文等方面查找相關內容，在腦中構思，然后通過理論設計計算，最后驗證理論分析，從而完成設計任務。 五．預期結果 能夠順利的進行掘進機行走部分的總體設計、各部件設計等，并且能夠成功的應用于實際工作當中，起到相應的主導作用，確保掘進機行走的工作效率、安全可靠以及經濟的廉價性、防止和杜絕事故的發(fā)生，加速采煤業(yè)的開發(fā)及建設。 三、研究進度 1～4周 畢業(yè)實習 5～7周 收集資料、調研、完成開題報告。 8～9周 總體設計、部件設計。 10～12周 畫總圖及系統(tǒng)圖。 13周 性能分析與使用說明。 14周 畢業(yè)設計初稿。 15周 畢業(yè)設計二稿。 16周 畢業(yè)設計終稿。 17周 上交圖紙,準備畢業(yè)答辯。 18周 答辯 四、主要參考文獻 1. 馬杰平，馬晴和主編.液壓傳動與采掘機械. 煤炭工業(yè)出版社 1993 2．嚴金坤,張培生主編.液壓傳動.北京:國防工業(yè)出版社. 1979 3．王裕清,韓成石主編.液壓傳動與控制技術.北京:煤炭工業(yè)出版社. 1997 4. 雷天覺.液壓工程手冊.北京.機械工業(yè)出版社. 1990 5. 錢明高等，采煤學。煤炭工業(yè)出版社. 1979 6. 產品設計中的人機工程學.王繼成.編著.化學工業(yè)出版社. 2004 7．Fitch,E.C.HydraulicFailure-Analysis&Prevention.Stillwater,OK,USA:FES,Inc. 1984 五、指導教師意見 指導教師簽字： 4 摘要 隨著現代化建設腳步的加快，礦山機械也在不斷的發(fā)展，但由于能源和建設等施工要求的增大，掘進機的性能還不能夠完全適應，所以迫切要求設計出新型掘進機以適應工況要求。 橫軸式掘進機的總體方案設計對于整機的性能起著決定性的作用。因此,根據掘進機的用途、作業(yè)情況及制造條件,合理選擇機型,并正確確定各部結構型式,對于實現整機的各項技術指標、保證機器的工作性能具有重要意義。 本設計是對橫軸式掘進機總體方案設計與行走系統(tǒng)設計。通過應用掘進機設計的一系列知識，對掘進機的懸臂支撐機構；裝運機構；行走機構；轉載機；冷卻噴霧系統(tǒng)；液壓系統(tǒng)；電氣系統(tǒng)加以分析，并且進一步對行走系統(tǒng)做了優(yōu)化設計。最后使設計的系統(tǒng)達到本設計的目的，使該掘進機在滿足原有要求的情況下實現體積小、成本低、效率高、結構簡單、使用維護方便的要求。 關鍵詞：橫軸式掘進機；總體方案設計；行走系統(tǒng)設計 ABSTRACT With the accelerated pace of modernization construction, mining machinery are also constantly development, but due to energy and building construction requirements of the increase, boring machine is not able to completely meet the performance, there is an urgent request to design a new boring machine to adapt to conditions Requirements. The boring machine design of the overall plan for the performance of the play a decisive role. Therefore, in accordance with the purposes boring machine, operating and manufacturing conditions, a reasonable choice of models and determine the right structure of ministries, for the achievement of the various technical indicators to ensure that the machines work performance is of great significance. The design is so boring machine to design specific analysis, and for some boring machine running the design calculations. Through the application of a series of boring machine design knowledge, the boring machine cantilever support institutions; shipment; walk; reproduced; cooling spray system; hydraulic system; electrical system analysis, the operating system and further optimize the design done . So that the final design of the system designed to achieve this purpose, so that the boring machine to meet the requirements of the original under small size, low cost, high efficiency, simple structure and facilitate the use of safeguard requirements. Key words: Axial-boring machine；Overall Design；Operating system design. Ⅰ 摘要 隨著現代化建設腳步的加快，礦山機械也在不斷的發(fā)展，但由于能源和建設等施工要求的增大，掘進機的性能還不能夠完全適應，所以迫切要求設計出新型掘進機以適應工況要求。 橫軸式掘進機的總體方案設計對于整機的性能起著決定性的作用。因此,根據掘進機的用途、作業(yè)情況及制造條件,合理選擇機型,并正確確定各部結構型式,對于實現整機的各項技術指標、保證機器的工作性能具有重要意義。 本設計是對橫軸式掘進機總體方案設計與行走系統(tǒng)設計。通過應用掘進機設計的一系列知識，對掘進機的懸臂支撐機構；裝運機構；行走機構；轉載機；冷卻噴霧系統(tǒng)；液壓系統(tǒng)；電氣系統(tǒng)加以分析，并且進一步對行走系統(tǒng)做了優(yōu)化設計。最后使設計的系統(tǒng)達到本設計的目的，使該掘進機在滿足原有要求的情況下實現體積小、成本低、效率高、結構簡單、使用維護方便的要求。 關鍵詞：橫軸式掘進機；總體方案設計；行走系統(tǒng)設計 ABSTRACT With the accelerated pace of modernization construction, mining machinery are also constantly development, but due to energy and building construction requirements of the increase, boring machine is not able to completely meet the performance, there is an urgent request to design a new boring machine to adapt to conditions Requirements. The boring machine design of the overall plan for the performance of the play a decisive role. Therefore, in accordance with the purposes boring machine, operating and manufacturing conditions, a reasonable choice of models and determine the right structure of ministries, for the achievement of the various technical indicators to ensure that the machines work performance is of great significance. The design is so boring machine to design specific analysis, and for some boring machine running the design calculations. Through the application of a series of boring machine design knowledge, the boring machine cantilever support institutions; shipment; walk; reproduced; cooling spray system; hydraulic system; electrical system analysis, the operating system and further optimize the design done . So that the final design of the system designed to achieve this purpose, so that the boring machine to meet the requirements of the original under small size, low cost, high efficiency, simple structure and facilitate the use of safeguard requirements. Key words: Axial-boring machine；Overall Design；Operating system design. 目錄 前言 1 1橫軸式掘進機的總體方案設計及選型 2 1.1 機械傳動系統(tǒng) 2 1.2 截割機構 3 1.2.1 橫軸式與縱軸式截割頭的對比 3 1.2.2 截割減速器 5 1.2.3 電動機 5 1.2.4 懸臂伸縮裝置 6 1.2.5 截割頭的設計參數 7 1.3 懸臂支撐機構 8 1.4 裝運機構 9 1.4.1 耙裝部 9 1.4.2 減速器 11 1.4.3 中間輸送機構 12 1.4.4 參數選擇 12 1.5 行走機構 13 1.5.1 整體設計分析 13 1.5.2 參數選擇計算 15 1.6 轉載機 16 1.6.1 帶式轉載機 16 1.6.2 刮板式轉載機 17 1.6.3 斗式轉載車 17 1.7 冷卻噴霧系統(tǒng) 18 1.8?液壓系統(tǒng) 18 1.8.1 裝運機構 19 1.8.2 行走機構 19 1.8.3 切割機構升降，回轉及推進油缸 20 1.8.4 起重油缸 20 1.8.5 噴霧泵油馬達的控制 20 1.8.6 液壓系統(tǒng)的壓力調節(jié) 20 1.9 電氣系統(tǒng) 21 1.10 掘進機的選擇 21 1.10.1 使用范圍 22 1.10.2 機構特點 22 2行走機構的分析與設計 23 2.1行走履帶技術參數的確定與連接 23 2.1.1行走履帶驅動方式及系統(tǒng)參數的確定 23 2.1.2確定履帶的接地長度l1、行駛寬度b1和履帶寬度b10的確定 23 2.1.3驅動輪直徑D1 24 2.1.4履帶節(jié)距 24 2.1.5履帶機構公稱接地比壓的計算與確定 24 2.1.6履帶機構的行走速度 24 2.1.7履帶傳動的連接方式與履帶機構張緊 25 2.2行走機構的功率確定與張緊油缸的設計計算 25 2.2.1行走機構功率確定 25 2.2.2履帶對地面附著力校核計算 26 2.3馬達參數 28 2.4張緊油缸的計算選擇 28 3 整機受力與穩(wěn)定性分析 29 3.1 掘進機受力分析 29 3.2 掘進機穩(wěn)定性計算 30 結論 32 致謝 33 參考文獻 34 前言 掘進機在礦山井下設備中屬于大型機械設備。由于它是集礦巖的破碎、裝載和轉運于一身，因此它的結構復雜，對設計和制造的要求也是多方面的。掘進機在巷道掘進中的使用，把工人從繁重的體力勞動中解放出來。世界上最出使用掘進機的國家是原蘇聯。在三十年代，蘇聯就已經在煤礦井下煤巷掘進中使用上不完善的掘進機。經過三十年代和四十年代的不斷發(fā)展與完善過程，在五十年代蘇聯便首先制造和使用了具有現代掘進機特點的IIK-3型掘進機。此后，在六十年代，歐洲的幾個國家在IIK型掘進機的基礎上又開發(fā)了幾十種新型掘進機。近二十年來，許多新技術被用于掘進機上，如：激光導向、自動確定切割路徑等。隨著掘進機日臻完善，其適用范圍也必須將逐漸擴大。 我國對掘進機的研制是在六十年代開始的。由于當時掘進機的性能尚不穩(wěn)定，也未得到普遍推廣使用。在“六五”期間，我國先后從奧地利、原西德、匈牙利、日本和原蘇聯等國家引進了多種型號的掘進機174臺。我們對這些引進的掘進機進行了消化吸收，對其中的AM-50和S-100兩種型號的掘進機又進行了國產化，分別在淮南煤礦機械廠和佳木斯煤礦機械廠生產。在此期間，我國也研制出了EL-90型和ELMB型，其性能和效率也都有明顯長進。 據1990年統(tǒng)計，我國配套煤礦巷道掘進機工程量為8000KM左右，其中煤巷和半煤巖巷約為6800KM，巖巷為1200KM。在煤礦中綜掘水平一般為20%～30%,最多為60%～70%。掘進機在煤巷和半煤巷平均月掘進速度為300m。全斷面掘進機在全巖巷道掘進機掘進中平均月均進速度為156m。 在“七五”期間，許多煤礦綜采機械化水平已經到到90%，有的已實現全部機械化采煤。與此相比，掘進機明顯落后。隨著我國經濟建設發(fā)展步伐的加快，對能源需求量增加，必然要求加大開采強度。則巷道掘進速度必然大幅度提高，才能滿足煤炭生產的需要。到上世紀末我國煤礦巷道年掘金長度將達到14億噸，而現在要求更遠遠超過超過上世紀末。要完成這樣艱巨的巷道掘進任務，必須盡快研制出高生產率和高可靠性的掘進機械。從我國采掘機械的發(fā)展過程看，掘進機械落后于采煤機械。因此，加快掘進機的研制速度，已成為保證煤炭生產發(fā)展的關鍵。 1橫軸式掘進機的總體方案設計及選型 機體主要包括截割機構；懸臂支撐機構；裝運機構；行走機構；轉載機；冷卻噴霧系統(tǒng)；液壓系統(tǒng)；電氣系統(tǒng)。 1.1 機械傳動系統(tǒng) 如圖1-1，為所設計掘進機的機械傳動系統(tǒng)。 從圖中可知，切割電動機通過聯軸節(jié)，太陽輪，行星輪，內齒輪，太陽輪、驅動切割頭進行切割。 耙爪由油馬達經齒輪驅動。油馬達的動力同時經齒輪和中間軸傳遞動另一側減速器，驅動另一側的耙爪。左右兩個減速器的傳動比相同，所以兩個耙爪能保持同步。 行走機構傳動系統(tǒng)左右對稱布置，分別由油馬達通過齒輪，聯軸節(jié)，太陽輪，行星輪，內齒輪驅動鏈輪，通過履帶和從動鏈輪驅動掘進機行走。 中間輸送機由油馬達通過聯軸節(jié)，齒輪驅動主動鏈輪，是刮板鏈在主動鏈輪和從動鏈輪之間沿中部槽運轉。 1-切割頭；2-連接軸；3-太陽輪；4-內齒輪；5-電動機； 6從動輪；7-圓環(huán)鏈；8-主動鏈輪；9-油馬達；10-齒輪； 11-耙爪；12-鏈輪；13-行星輪；14-中間軸；15-履帶 圖1-1 掘進機機械傳動系統(tǒng) Fig 1-1 boring machine Transmission System 1.2 截割機構 它是由外水冷電動機，二級行星減速器，內伸縮懸臂筒和截割頭組成。減速器兩端法蘭分別與電動機和內伸縮懸臂筒連接。而截割頭通過矩形花鍵與主軸相連。另外，在內伸縮懸臂筒上還裝有伸縮油缸和外噴霧裝置。 1.2.1 橫軸式與縱軸式截割頭的對比 掘進機直接用來破碎煤巖的部件，其形狀，尺寸和其上截齒的排列方式對掘進機的工作性能有很大影響。截割頭主要有截割頭體，螺旋葉片和截齒座等組成。在齒座里面有截齒，葉片（或頭體）上焊有安裝內噴霧噴嘴用的噴嘴座。 a. 縱軸式截割頭 該截割頭體為組焊式結構，在頭體上焊有截齒座和噴嘴座。頭體上設有內噴霧水道，截割頭通過鍵與主軸相連。 截割頭的形狀輪廓有球形，球柱形，球錐形和球錐柱形四種。見圖2-2，其中以球錐形截割頭的截齒受力比較合理，在此掘進機的截割頭外形輪廓選擇為球錐形。 圖1-2截割頭的形狀輪廓 Fig 1-2 cutting head of the contour shape 置方式對截齒，截割頭乃至整機受力有較大影響?？v軸式截割頭的截齒均按螺旋線方式分布在頭體上，螺旋線頭數一般為2-3條。截距對截割效果有較大影響。較大的截距可增加單齒截割力，但截齒的磨損也隨之增加，兩者應該兼顧。在選擇截距時還應考慮上截割頭上不同部位的截齒所受的負荷不同而產生的區(qū)別，應力求各截齒的符合均勻，以減小沖擊載荷和使截齒的磨損速度接近。 b. 橫軸式截割頭 這種截割頭的頭體多為厚鋼板的組焊結構或螺釘連接結構，由左右對稱的兩個半體組成。在頭體上焊有齒座和噴嘴座，在頭體上還開有內噴霧水道，裝有配水裝置。截割頭體是通過漲套式聯軸器同減速器的輸出舟相連，可起過載保護作用。 截割頭的形狀較為復雜，其外形的包絡面一般是由幾段不同曲面組合而成。使用較多的組合型式有：圓曲線—拋物線—圓曲線（拋物線），圓曲線—橢圓曲線—圓曲線等集中。工作時，依據不同的工作條件選擇截割頭包絡曲線的組合方式，力爭達到最佳最佳截割效果。橫軸式截割頭的截齒數量較多，且按空間螺旋線方式分布在截割頭上。螺旋線的旋向為左截割頭右旋，右截割頭左旋，這樣，可將截落的煤巖拋向兩個截割頭的中間，改善截齒的受力情況，提高裝載效果。 c. 截齒及齒座 掘進機所采用的截齒有扁形和鎬形兩種，經長期的實踐證明，在截割硬巖時，鎬形截齒的壽命比扁形截齒長，且由于鎬形齒在使用中有自轉磨銳性，耐沖擊，所以近十年來，縱軸式截割頭也較多采用了鎬形截齒。 截齒座用以安裝截齒，安裝鎬形齒的齒座應由兩種材料用特殊工藝制成，其內層材料的耐磨性要高于外層，以減少因截齒在截割過程中自動旋轉而產生的耐磨量，增加齒座的使用壽命。也可采用在齒座內嵌套磨損后可及時更換的耐磨合金套。 最后得出設計的截割頭的技術特征 型式縱： 軸式 外形尺寸（直徑×長度）：φ970~φ600×700mm 扭矩： 4748.9N·m 切割頭速度： 2.21/1.12m/s 截齒齒型： 鎬形 齒型數量： 42 個 截齒固定方式： 彈簧擋圈 圓錐形切割頭上裝有42把鎬形截齒，每條截齒線上有兩個截齒，內噴霧噴嘴對準截齒的硬質合金頭。 1.2.2 截割減速器 截割減速器的作用是將電動機的運動和動力傳遞到截割頭。由于截割頭工作時承受較大的沖擊載荷，因此要求減速器有教高的可靠性和較強的過載能力，其箱體做為懸臂的一部分，應有較大的剛性，連接螺栓應有可靠的放松裝置，減速器最好能實現變速，以適應煤巖硬度的變化，增強機器的適應能力，常用的傳動形式有：圓錐—圓柱齒輪傳動，圓柱齒輪傳動和二級行星齒輪傳動。其傳動原理如圖1-3所示。 圖1-3 二級行星輪傳動原理 Fig 1-3 two planetary gear transmission theory 二級行星減速器可實現同軸傳動，速比大，結構緊湊，傳動功率大，多用于縱軸式截割頭； 圓錐—圓柱齒輪傳動的結構簡單，能承受較大的載荷沖擊，易實現機械過載保護，多用于橫軸式截割頭； 圓柱齒輪傳動可實現截割頭的二級轉速，但減速箱的結構復雜，體積和重量較大，不提倡使用。 1.2.3 電動機 為實現較強的連續(xù)過載能力，適應復雜多變的截割載荷，并利用噴霧水加強冷卻效果，目前，懸臂式掘進機多采用防爆水冷式電動機來驅動截割頭。為滿足懸臂長度的需要和減小電動機的徑向尺寸，可采用串聯雙轉子電動機；為滿足截割不同硬度的煤巖的需要，避免在減速箱中變速，可采用雙速電動機。 經過計算和比較，選擇DEB—30S型隔爆外水冷電動機。電動機的機座為鋼板焊接機構，外殼設有回形水套，進出水口分別位于電動機的下部和上部。接線盒在電動機的有上方45度位置。根據供電電壓380V和660V將定子接線連接成三角形和Y形。電動機軸承采用二硫化鉬潤滑脂。電動機的主要技術要求如下： 功 率： 30KW 起動轉矩/額定轉矩： 2.5N·m 電 壓： 380/660V 最大轉矩/額定轉矩： 2.5N·m 電 流： 59/34A 起動電流/額定電流： 7A 頻 率： 50Hz 冷卻水量： 0.3-0.4/h 轉 速： 1470r/min 冷卻水壓： >1.5Mpa 效 率： 0.9 定子繞組允許溫升： 85° 功率因數： 0.86 1.2.4 懸臂伸縮裝置 煤巷掘進機的懸臂有不可伸縮和伸縮式兩種。不可伸縮式懸臂的結構簡單，尺寸小，重量輕，但掏槽時是借助行走機構的推力使截割頭鉆入煤壁，因而履帶需要頻繁開動，且當鉆入煤壁的阻力較大時，履帶容易打滑，推進力也較大。 伸縮式懸臂有內伸縮和外伸縮兩種 外伸縮懸臂的結構。它主要由導軌架，工作臂和推進油缸組成。推進油缸的前端和工作臂相連，后端和導軌架相連。在其作用下，工作臂和相對導軌架做伸縮運動。此種懸臂的結構尺寸和移動重量較大，推進阻力大，不利于機器的工作穩(wěn)定性；但其結構簡單，伸縮部件加工容易，精度要求較低。 內伸縮懸臂的結構如圖1-4。它主要由花鍵套，內，外，外伸縮套，保護套，主軸等組成。截割減速器的軸出軸上聯結有內花鍵套，主軸的右端開有外花鍵，并插入花鍵套內。主軸的左端通過花鍵和定位螺釘與截割頭相聯，使減速器的輸出軸可驅動截割頭旋轉。保護套和內伸縮套同截割頭相聯，但不隨截割頭轉動。外伸縮套則和減速器箱體固聯。推進油缸的前端和保護套相聯，后端和電動機殼體相聯，在其作用下，保護套帶動截割頭，主軸和內伸縮套相對于外伸縮套前后移動，實現懸臂的伸縮。這種懸臂的結構尺寸小，移動部件的重量輕，移動阻力較小，利于機器的穩(wěn)定，但需有較長的花鍵軸，加工較難，結構也較復雜。 伸縮懸臂的伸縮行程應與截割深度（最大掏槽深度）相適應，一般為500-600mm；推進油缸的推進力應能克服伸縮部件的移動阻力和沿懸臂軸線方向的截割反力。 圖 1-4內伸縮懸臂的結構 Fig 1-4 stretching the structure cantilevered 1.2.5 截割頭的設計參數： 影響切割頭設計的主要因素有： 煤巖的特性參數：包括硬度，抗拉和抗壓強度，腐蝕性等。 切割頭截割參數：包括尺寸，幾何形狀，截齒數目，截齒布置，截齒空間安裝位置，截線間距。 工藝特性參數：主要指切割深度，切削厚度，擺動速度，截割頭擺動角速度。 以上諸多因素相互制約，關聯和影響，在設計中搖相互匹配，綜合統(tǒng)一考慮?，F在國內已經對截割頭有了很深入的研究，出現了很多不同類型的掘進機截割頭?；谝陨弦蛩乜梢赃x擇已有的成形的用于實踐中的截割頭。 同時根據方案設計要求，選用已有的掘進機S100-41型懸臂式掘進機的截割頭；適用于f=8~10左右的半煤巖巷道和薄煤層巷道。 各參數如下： 功 率 ： 45Kw； 截割頭轉速 ： 27r/min； 最大鉆進力 ： 112.5KN； 截割頭最大側推力：37.7KN； 截割頭升力 ： 34.9KN； 截割頭降力 ： 36.3KN； 相應在滿足條件的情況下，使用S100-41型懸臂式掘進機的截割懸臂。 1.3 懸臂支撐機構 懸臂支撐機構的作用是支撐懸臂，并使其實現升降和回轉運動。它主要由升降和回轉油缸及回轉臺組成。懸臂鉸接于回轉臺的回轉體上，升降油缸的一端和懸臂鉸接，另一端和回轉體鉸接。在升降油缸的作用下，懸臂可在垂直方向上下擺動，回轉體則可帶動懸臂作水平方向的擺動。 回轉體是懸臂支撐機構中的重要部件，位于機器的中央。它主要由回轉體，回轉支承，回轉座和回轉油缸組成?；剞D體和懸臂鉸接，回轉座固聯于機架上，在回轉體和回轉座中間裝有回轉支承。工作時，截割反力通過回轉臺傳到機架上?；剞D臺也是一個將懸臂工作機構和其他機構（裝運，行走等機構）相連的連接部件，其機構是否合理，對機器的性能，可靠性，整機結構和高度尺寸有重大影響。對回轉臺的基本要求是： 1） 承載能力大，耐沖擊振動。 2） 慣性小，運動平穩(wěn)，噪音低。 3） 結構緊湊，高度尺寸小。 4） 回轉力矩變化小 回轉臺的傳動方式有齒條油缸式和油缸拉推式。 齒條油缸式的傳動原理見圖1-5（a）,它是利用齒條油缸推動裝在回轉體上的齒輪帶動回轉體轉動的，其回轉力矩和倒角無關。 油缸推拉式的結構和傳動原理見圖1-5（b），其對稱布置的兩個回轉油缸的后端和機架相連，前端和回轉體相連。工作時一腿一拉帶動回轉體轉動,其回轉力矩和轉角有關：當懸臂位于機器的縱向軸線位置時回轉力矩最大，向兩邊回轉時逐漸減小。此鐘結構的回轉臺的高度尺寸較小，有利于矮機身設計。 齒條油缸式回轉臺的結構比較復雜，回轉體的重量大，高度尺寸大，不利于矮機身設計。但回轉力矩穩(wěn)定，承載能力較強。 a齒條油缸式 b油缸推拉式 圖 1-5齒條油缸式和油缸拉推式傳動原理 Fig 1-5 rack of the fuel tank and fuel tanks push-pull drive principle 由于懸臂連同回轉體是由回轉支承（軸承）支承在裝于機器上的回轉座上的，回轉支承在工作是承受著由截割頭傳來的。復雜多變的軸向，徑向載荷和傾覆力矩，所以要求回轉支承具有較強的承載能力和較強的使用壽命。目前采用的支承形式有以下兩種： 1）平面滑動回轉支承。利用面接觸來減小比壓，支承的軸向尺寸 小，重量輕，承載能力強，耐沖擊振動，噪音低，壽命長。但支承是非標準件，需進行專門的設計和制造，加工和安裝精度要求高。 2）大型滾動回轉軸承。有滾珠式，滾柱式，交叉滾子式和三排滾子式等多種。此鐘支承采用點線接觸，比壓較大，承載能力和耐沖擊及振動能力也較差。但其作為一種標準件，可由專業(yè)廠家生產，制造精度易保證，也較易安裝。 1.4 裝運機構 掘進機的錢不下端有著一個重要部件，它負責把截割頭破碎下來的煤或碎石等由此裝載并通過刮板運出，這就是裝載機構。裝運機構主要有耙裝部，減速器和中間輸送機組成。 1.4.1 耙裝部 耙裝部主要由耙爪，鏟板，升降油缸，減速器組成。 目前，懸臂式掘進機所采用的耙裝部的型式有：蟹爪式，刮板式和圓盤星輪式三種。見圖1-6。 a. 蟹爪式裝載機構 能調整耙爪的運動軌跡，可將煤巖準確運至中間刮板運輸機，生產率高，結構簡單，工作可靠，應用較多。 b. 刮板式裝載機構 可形成封閉運動，裝載寬度大，但結構復雜，裝載效果差，應用較少。 c. 圓盤星輪式裝載機構 工作平穩(wěn)，動載荷小，裝載效果好，使用壽命長，多用于中型和重型機。 圖 1-6懸臂式掘進機耙裝部的型式 Fig1-6 cantilevered boring machine rake with the Department of type 鑒于工況條件，和實際使用的情況，選用蟹爪式耙裝部，本文設計的機構采用MHR-S100-41型掘進機的裝運機構，主要是由耙裝機構、減速器和中間輸送機組成的。耙裝機構主要由耙抓3、鏟板2、升降油缸和減速器組成如圖所示。 1-減速器 2-鏟板 3-耙爪 4-升降油缸 圖 1-7耙裝機構 Fig 1-7 with body plans 1.4.2 減速器 如圖1-8所示為耙裝部減速器。 減速器技術特征 輸出轉速（r/min） 42.8-51.7 機械保護裝置 無 輸出扭矩（N.m） 4030 減速器一次注油量 18 總傳動比 49.5 由圖1-8中可知，減速器輸入端圓錐齒輪1與大圓錐齒輪2嚙合，同時2與圓錐齒輪3嚙合，3出端與中間軸4的球面萬向聯軸節(jié)5聯接，4另一端的球面萬向聯軸節(jié)6與另一側減速器的輸入軸齒輪（與1相同）相聯，兩個減速器的減速比相同，兩個耙爪的耙集次數相同。 1-減速器輸入端圓錐齒輪；2-大圓錐齒輪；3-圓錐齒輪；4-中間軸；5，6-球面萬向聯軸節(jié) 圖 1-8耙裝部減速器 Fig1-8 rake with the Department of reducer 1.4.3 中間輸送機構 運輸長度（m） 4.5 刮板間距 （mm） 440 龍門高 （mm） 350 刮板長度 （mm） 468 中間槽尺寸（寬×高）（mm） 500×400 鏈輪速度 （r/min） 61 鏈條形式 圓環(huán)鏈 鏈輪齒形 圓弧形 圓環(huán)鏈規(guī)格 （mm） ￠16×P55×7L 鏈輪分度圓節(jié)距 （mm） 55 圓環(huán)鏈破斷力（KN） 120 主要由油馬達，減速器，鏈輪，刮板鏈和張緊裝置組成。中間輸送機的驅動機構位于卸載端，由單獨的液壓馬達驅動。 1.4.4 參數選擇 裝載機構的設計要與整機相匹配。設計要求為：保證懸臂掘進機的最大生產率，裝載機的生產率應大于切割機的生產率。這是所確定裝載機構參數的先決條件。 為了便于整機的行走移動，裝載機寬度大于行走履帶寬度，鏟板可升降，有的鏟板還可以水平回轉擺動一各角度?，F代懸臂式掘進機轉載鏟板的前沿呈切刀形狀，目的所減少鏟板插入阻力。 裝載機一般采用曲柄搖桿機構，目的所減少空回行程時間。各桿的尺寸確定，搖做到盡量增大裝載面積，提供轉載效果，減少蟹抓插入阻力，使四桿機構具有最佳的運動特性和動力特性。 基于以上原因，可以選擇S100-41掘進機的扒裝部，輸送機最大過煤巖能力與掘進機截割頭相配套，可以滿足工作需要 。 參數如下： 轉載形式： 耙爪式 轉載寬度： 2800mm 耙裝次數： 0.65次/min 輸送機形式： 雙邊刮板式 鏈速： 0.65m/min 鏈條規(guī)格： φ16×P55×7L（mm） 1.5 行走機構 1.5.1 整體設計分析 現代懸臂式掘進機均采用履帶式行走機構。用來實現機器的調動，牽引轉載機，并在懸臂不可伸縮式機型中提供掏槽時所需要的推進力。此外，機器的重量和掘進作業(yè)中產生的截割反力也通過該機構傳遞到地板上。 履帶式行走機構的設計要求： 1）具有良好的爬坡性能和靈活的轉向性能。 2）履帶應具有較小的接近角和離去角，以減小運行阻力。 3）應合理確定機器的重心位置，以避免履帶出現零比壓。 4）履帶有可靠的制動裝置，以保證機器在最大坡度上工作不會下滑。 5）履帶的接地比壓小，因而驅動功率大，以各種適應惡劣的地板工況。 6）履帶車的尺寸高度要小，以利于降低機器的高度和重心。 7）兩條履帶應分別驅動，其動力可選用液壓馬達和電動機。由于液壓馬達對井下泥水等惡劣工況有良好的適應性，便于調節(jié)行走速度，易于實現過載保護，無須防爆，因而獲得了較廣泛的應用。 液壓馬達驅動有高速和低速兩種方案，高速方案是用高速馬達（軸向柱塞馬達）通過減速器驅動鏈輪，其馬達和制動裝置體積較小，便于結構布置，但傳達路線長，效率低；低速方案是采用內曲線低速大扭矩馬達直接驅動鏈輪，傳動簡單，但馬達和制動裝置體積較大，結構布置困難，穩(wěn)定性較差。兩者相比，高速方案應用較多。 基本結構由履帶，驅動機構，支重輪，張緊緩沖裝置及履帶架等構成。 履帶由履板和銷子組成與地面接觸的帶式部件。分整式和組合式兩種。整體式履帶由整體履板和連接銷組成，結構簡單，制造方便。組合式履帶有履軌，履板，銷子，襯套組成。履軌和履板用螺栓連接，可根據需要更換不同的履板，適用范圍廣，故被廣泛使用，故選用組合式。 組合式履帶又可分為干密封履帶和潤滑密封履帶兩種，干式密封履帶的履帶銷為實心，與銷套之間呈干摩擦。潤滑密封履帶銷的中心有一個作為儲油室的盲孔，盲孔兩側開有徑向小孔，履帶銷與銷套之間的間隙充滿潤滑脂，兩斷設有密封元件，以防泥沙進入。油室中的潤滑脂可不斷補充到這個間隙中，并形成油膜，以免干摩擦，從而延長使用壽命，故選用潤滑密封式履帶。 驅動機構 由電動機（或液壓馬達，風馬達）傳動齒輪箱和驅動輪等構成。電動機與傳動齒輪箱的輸入軸連接，傳動齒輪箱的出軸端裝驅動輪與履帶嚙合。液壓馬達（或風馬達）驅動有高，中，低速之分。低速大扭矩液壓馬達（或風馬達）一般可不用傳動齒輪箱而直接帶動驅動輪傳動，且可實現無級調速。交流電動機驅動的結構，一般僅有一種速度，交—直流驅動和電液的驅動機構有多種速度或無級調速。驅動輪要求嚙合平穩(wěn)，可分為節(jié)銷式與節(jié)齒式兩種。節(jié)銷式：輪齒與履帶節(jié)銷嚙合，結構簡單，適用于裝載機械。節(jié)齒式：輪齒與履帶節(jié)齒嚙合，適用于低速重載情況。 根據工作條件選用液壓馬達作為驅動機構，驅動輪選用節(jié)齒式。 驅動機構的傳動齒輪箱的傳動是通過減速器來實現的。第一級為圓柱齒輪減速，第二，三級為行星齒輪減速。 支重輪：履帶與履帶架之間的載荷傳遞件。支重輪的輪軸固定在履帶架上，要求耐磨且密封性好。軸承多采用兩側密封的滑動軸承。 張緊緩沖裝置：用來保持履帶在一定的張力范圍內工作，防止履帶脫軌，由張緊，緩沖裝置和從動輪等組成。張緊可采用螺桿張緊，液壓缸張緊或注潤滑脂油缸張緊等方式。緩沖裝置可采用彈簧或蓄能器等方式。選用螺桿張緊裝置，緩沖裝置采用彈簧方式。 履帶架：履帶行走機構安裝的基體。驅動機構張緊緩沖裝置，支重輪和履帶都安裝在履帶架上。履帶架應具有足夠的強度和剛性，一般由槽鋼或鋼板焊接而成，也有用鑄鋼。 1.5.2 參數選擇計算 行走機構使用履帶式支撐結構，具體參數選用S100-41型掘進機的行走部；由于機重由略微的改變所以要對所選參數進行驗算，計算功率是否滿足要求。 工作阻力計算 a. 行走阻力R 當水平行走時，＝0 R=Gf 當爬坡時， ＝0 R0= Gfcos+ Gfsin… (2-1) 式中 ——坡角；本文取15o F——滾動阻力系數，煤低板取f＝0.08～0.1，碎石路面為0.06～0.07 本文 f＝0.08 G——機器自重 ；本文取21t R=2.6kN b. 轉向阻力 當掘進機載水平或坡度巷道上轉向時，它的懸臂位于機器中間位置，倆履帶的載荷和是相同的，這時倆履帶同時驅動，一履帶前進，另一履帶后退，轉向阻力矩Mr將在倆履帶上形成同樣大小的牽引力Fr，即 Fr ＝＝ (2-2) b——倆條履帶中心距，mm；b＝450mm n——機器重心縱向偏心距離，mm，本文考慮最大值，令n＝0 L——履帶與地面的接觸長度，mm；本文取L=2300mm μ——轉向阻力系數，褐煤地板μ＝0.6，沙子地面μ＝0.8~0.9,粘土地面μ＝1.0，砂石，頁巖底板μ＝0.96。，本文取μ＝0.6； Fr＝161kN 所以綜合外阻力值，在水平轉向和爬坡時各部相同。水平轉向時，外阻力之和∑Fi ∑Fi＝R+2 Fr;爬坡轉向∑Fi ＝Rcosθ+2 Frcosθ。 此時只考慮最大值所以取∑Fi＝R+2 Fr; c. 行走功率計算 單邊履帶機構驅動裝置所需最小功率 Pmin＝kW…………………………………………………………………(2-3) ∑Fi——單邊履帶機構各種外阻力，N Vw ——履帶機構行走速度；本文取Vw＝4m/min η ——單邊履帶的機構傳動效率，包括減速器和履帶的傳動效率。本文取η＝0.85 Pmin＝14.25kW 行走機構總功率P＝28.5kW 1.6 轉載機 承接由裝載機卸入的煤（巖），并將其卸入礦車或其他運輸機械的機械。它與裝載機械配套使用，能一次裝載多輛礦車，以減少調車和運輸時間，提高掘進速度。常用的有帶式轉載機，刮板轉載機，斗式轉載機三種。 1.6.1 帶式轉載機 按支撐方式不同分為支撐帶式轉載機，懸臂帶式轉載機，吊帶式轉載機及帶有軌道并能自己行走的帶式轉載機四種。由于帶式轉載機轉載的是巖石，所以有以下特點： a. 為了緩和巖石卸落時對輸送帶和托輥的沖擊，在受料部位的托輥外面套上橡膠圈，以便起緩沖作用。 b. 輸送帶的帶速較慢，一般在1.0~1.6m/s左右。 c. 由于掘進工作面有水，以防止托輥沾泥水起鼓而引起輸送帶跑偏，一般都設置為多道清掃裝置。 1）支撐帶式轉載機。由機頭，機尾，傳達裝置，機架，張緊裝置，滾筒，托輥，輸送帶等組成。在機尾處有支腿撐住機架。其中輸送帶，傳動裝置，機架，托輥，張緊裝置等與普通帶式輸送機基本相同。為減輕重量，縮小尺寸，有的支撐帶式轉載機采用電滾筒傳動。可容納4~10輛礦車。 2）懸臂帶式轉載機。機架安裝在車架上，車架下面裝有輪對，可以推行。機尾呈懸臂狀，沒有支承，因而長度較短，懸臂下只能容納2~3輛礦車。其他結構和支撐式轉載機相似。 3）吊掛帶式轉載機，機架懸掛在巷道頂部的單軌吊上（也有掛在棚子上的），隨著工作面推進而前移，其長度可以根據需要而定。也有將機架安裝在車架上，機架懸掛在單軌吊上，這種形式又稱半吊掛式帶式轉載機。 4）帶有軌道并能自己行走的帶式轉載機。由許多框架聯結組成機體，框架下面有輪子，故而機體能在軌道上行走。機體內設有軌道和幾十米長的帶式轉載機，機身下容納整列礦車。空礦車從巷道的軌道進入裝載機的軌道，逐量裝載，待整列礦車裝滿后由電動機牽引至卸載點。 1.6.2 刮板式轉載機 是一種在料槽內借助于刮板鏈條連續(xù)輸送散狀物料的機械，由機頭，機尾，過渡槽，溜槽，刮板鏈條等組成。基本結構和刮板輸送機相同，只是長度較短，機頭較低，以便于裝載和移動。以防止卡鏈設有壓鏈器，使鏈條與底板間隙盡可能小。 1.6.3 斗式轉載車 斗式轉載車簡稱“斗車”。中國研制的一種轉載設備，金屬礦山使用較多。斗車和一系列組合構成斗式轉載列車。斗車在一列礦車的車箱上面完成轉載作業(yè)，礦車之間不必增設其他裝置，斗車即可自行通過，與裝載機配套使用時，可將一列礦車不經調車一次裝滿。由于斗車是在礦車車廂上運行，所以要求礦車的車廂邊緣不能變形。斗車由轉載斗和升降車兩部分組成。轉載斗是斗車的主體部分，在礦車車廂上面行走并完成轉載作業(yè)，由斗體，扇形門，電動機，加速器及操縱機構等組成。卸載時打開扇形門，將礦石卸入礦車內，在關閉扇形門后返回。升降車是斗車的承托和升降機構，由升降平臺，升降氣缸，鉸剪支撐桿，底架，車輪等組成。鉸剪支撐桿是一個鉸接支承裝置，目的是保證升降平臺能始終水平的平穩(wěn)升降。 1.7 冷卻噴霧系統(tǒng) 如圖1-9所示為冷卻噴霧系統(tǒng)。 從圖中可知，當水泵油馬達運轉時，水泵從水箱內吸水，而排出的水經冷卻器后分為兩路，一路向內外噴霧系統(tǒng)供水；一路通入切割電動機水套內，對電動機進行冷卻后，經流量開關回水箱。當切割電動機冷卻水流量低于20L/min時，流量開關自動動作，指示燈熄滅。 通往噴霧系統(tǒng)的水除了供應切割頭外噴霧用水外，還被噴霧泵吸入，增壓后向后切割頭內噴霧系統(tǒng)中的噴嘴供水，內外噴霧同時抑塵。 圖 1-9冷卻噴霧系統(tǒng) Fig 1-9 spray cooling system 1.8?液壓系統(tǒng) 除切割機構用電動機驅動以外，其余轉運，行走等各機構都采用液壓傳動。液壓系統(tǒng)如圖1-10。液壓系統(tǒng)的泵站由一臺45W的電動機帶動一臺GXP05—52—35—25R—20型三聯泵5和一臺FXP05—52—35R—20型雙聯泵4。這兩臺泵分別向液壓系統(tǒng)中的單聯換向閥2，雙聯換向閥1，6和八聯換向閥3供油。油箱容積為3501L，并裝有過濾器和冷卻器等輔助設備，以保證液壓系統(tǒng)工作安全可靠。 1.8.1 裝運機構 裝運機構的液壓控制裝置由驅動耙爪的油馬達9，驅動中間輸送機的油馬達8和控制鏟板上下擺動的油缸13組成。 a. 耙爪油馬達的控制 當單聯換向閥2處于圖中位置時，三聯泵5右側排除的高壓油通過該閥進入雙聯換向閥1，耙爪油馬達9不運轉。當該閥處于圖中右側位置時，油馬達9正轉，耙爪開始耙集裝載。當該閥處于圖中左側位置時，油馬達9返轉。該單聯換向閥的調定壓力為16.32MPa。 b. 中間輸送機油馬達的控制 當雙聯換向閥6上一聯處于圖中位置時，三聯泵5中間泵排除的高壓油通過該換向閥回油箱，油馬達8不運轉。當該閥處在圖中右側位置時，油馬達8不運轉中間輸送機進入運輸狀態(tài)。當該閥處于圖中左側位置時，中間輸送機返轉。該換向閥的調定壓力為21.42MPa。 c. 鏟裝板上下擺動油缸的控制 當八聯換向閥3的第四聯換向閥處于圖中位置時，雙聯泵4左側泵排出的高壓油不能通過該閥，油缸13不動作。當該閥處于圖中右側位置時，高壓油通過該閥進入油缸13的下腔，活塞桿伸出。鏟裝板向下擺動。當該閥處于圖中左側位置時，鏟裝板抬高。該八聯換向閥的調定壓力為21.42MPa。 1.8.2 行走機構 從圖可知，雙聯右側泵和三聯右側泵輸出的高壓油都通過雙聯換向閥1，當該雙聯換向閥的兩聯都處于圖中位置時，高壓油經溢流閥回油箱；當該閥處于右或左側位置時，高壓油通往掘進機左右兩個油馬達11，驅動掘進機向前或向后行走。同時高壓油通過單向閥頂開油馬達的彈簧制動閥10。當掘進機停止行走時，彈簧的張力使油馬達轉子制動，防止掘進機自行下滑。該雙聯換向閥的調定壓力為16.32 MPa。 1.8.3 切割機構升降，回轉及推進油缸 從圖可知，雙聯泵4左側泵輸出的高壓油通往八聯換向閥3。當第一聯換向閥處于圖中位置時，切割機構升降油缸16不動作。當該閥處于圖中右側位置時，高壓油進入油缸16的下腔，切割機構向上擺動。當該閥處于左側位置時，切割機構向下擺動。 當第二聯換向閥處于圖中右側位置時，高壓油進入切割機構左右擺動油缸15的下腔和上腔，切割機構向右擺動。當該閥處于左側位置時，高壓油進入油缸15的上腔和下腔，切割機構向左擺動。 當第三聯換向閥處于圖中右側位置時，高壓油進入油缸14的下腔，切割機構伸長。當該閥處于左側位置時，切割機構縮短。 1.8.4 起重油缸 左右兩個起重油缸12分別由八聯換向閥3的第5和第6聯換向閥控制，當這兩個換向閥都處于右側位置時，兩個油缸12的活塞桿同時伸出，掘進機后部被抬起，行走機構后部履帶離開地面。當這兩個換向閥都處于左側位置時，履帶著地。 1.8.5 噴霧泵油馬達的控制 只要雙聯泵4處于運轉狀態(tài)，左泵輸出的高壓油就進入油馬達17，驅動水泵運轉，冷卻切割電動機和向內外噴霧系統(tǒng)供水。 當雙聯換向閥6的下聯換向閥處于圖中右側位置時，噴霧泵油馬達7運轉，驅動內噴霧水泵運轉，向內噴霧噴嘴供高壓水。 1.8.6 液壓系統(tǒng)的壓力調節(jié) 從圖中可知，每個換向閥組都有溢流閥，以便調節(jié)向該閥供油油泵的輸出壓力，以適應掘進巷道條件變化。需要調壓時，先將溢流閥保護罩卸下，再講死頭螺母卸下，露出調節(jié)螺栓，用六角扳手將調節(jié)螺栓往里擰入，則壓力升高。反之，則壓力下降。壓力大小可通過壓力表觀察。 1.9 電氣系統(tǒng) 1-電源 2-電流表 3-油系電動機 4-切割電動機 5-熱能電源 6-交流電動機 圖 1-11電氣系統(tǒng) Fig 1-11 electrical system 由圖可知，當接觸器MCI閉合時，三相電源通過隔離開關MCEI與油泵電動機接通，電動機驅動油泵運轉。該電動機由過熱斷電器THRL保護。 圖中切割電動機為單繞阻雙速電動機，當接觸器MC2L閉合時，電動機為低速運轉，功率為60KW，同時接觸器MC2HB和MC2HA自動斷開，以避免短路，當接觸器MC2HA閉合時，接觸器MC2HB自動閉合，MC2L自動 斷開,電動機高速運轉，功率為100KW。該電動機由兩組過熱斷電器THR2L和THR2H保護；有兩組電流互感器CC2L和CC2H，便于測量電動機回路電壓；有兩組熱敏電阻PTC，當電動機溫度達到140度時，指示燈亮，當達到170度時，電動機自動停止運轉 1.10 掘進機的選擇 通過研究分析，決定在MRH-S100-41型掘進機的基礎上進行錨掘聯合機組的設計制作。 MRH-S100-41型掘進機是日本三井三池公司的產品。通過技貿結合的途徑，由佳木斯煤礦機械廠進行消化，現在已經全部國產化。 該機由于采用了液壓操縱、內外噴霧、支撐千斤頂等措施，使該機器操作省力、運行平穩(wěn)、性能可靠。它是目前國內生產和使用較好的一種掘進機。 1.10.1 使用范圍 MRH-S100-41型掘進機適用欲截割抗壓強度達98Mpa左右，從軟巖到中硬巖較寬范圍的巖層。 1.10.2 機構特點 該機結構具有以下特點： a. 除截割機構和膠帶轉載機外，其余各機構均采用液壓驅動，具有良好的適應性和過載保護性能； b. 截割臂可伸縮，除可擴大掘進斷面外，還便于挖柱窩，整修行道頂幫，提高掘進巷道的質量； c. 設有內、外噴霧裝置，能較好地冷卻截齒和提高滅塵效果； d.行走機構后部裝有兩臺起重油缸。當檢測行走機構或機器因底板松軟而下沉時，可用起重油缸將機器后部抬起； e. 液壓回路系統(tǒng)設有冷卻裝置，可保證機器長時工作。行走部液壓馬達采用摩擦片式自動制動裝置； f. 截割臂上設有托梁器，可利用截割臂架設頂梁，減輕工人勞動強度； g. 電氣控制箱設有各種保護裝置，指示燈便于司機觀察。截割電動機為單繞組雙速電動機。 2行走機構的分析與設計 2.1行走履帶技術參數的確定與連接 行走履帶技術參數的確定要符合煤炭行業(yè)標準MT/T577-1996《懸臂式掘進機履帶機構型式與參數》的規(guī)定。 2.1.1行走履帶驅動方式及系統(tǒng)參數的確定 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。履帶機構驅動裝置為液壓馬達。液壓系統(tǒng)馬達回路額定壓力應符合下表的規(guī)定： 6.3 10.0 12.5 16.0 20.0 25.0 單位:Mp 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16.0MPa. 2.1.2確定履帶的接地長度l1、行駛寬度b1和履帶寬度b10的確定 這些參數取決于地面的允許比壓、轉向性能、坡度橫向的穩(wěn)定性等。行駛寬度按略?。? 履帶機構履帶板寬度: 250 300 370 400 450 500 520 550 600 650 單位:㎜ 結合煤炭行業(yè)標準MT/T577-1996《懸臂式掘進機履帶機構型式與參數》的規(guī)定(如表),取履帶板寬度:500mm，行駛寬度2800mm，履帶接地長度3300mm。 2.1.3驅動輪直徑D1 采用后輪驅動，掘進機使用重量為(kg)，則驅動輪直徑(mm)經驗公式： , 取=1100kg，=460mm 2.1.4履帶節(jié)距 縮小履帶節(jié)距(mm)可以減少行駛速度的不均勻性；增大節(jié)距，可以改善接地比壓的分布。一般取節(jié)距，（kg）為轉載機的有效重量。取節(jié)距=120mm。 2.1.5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: 式中:—公稱接地比壓,MPa; —履帶機構所屬掘進機的重量,N; —單邊履帶機構的履帶鏈寬度,㎜; —單邊履帶機構的接地長度,㎜. 履帶機構的公稱接地比壓為0.14MPa. 2.1.6履帶機構的行走速度 一般設計有工作和調動兩種速度.工作速度一般為2～5m/min,調動速度一般為10～15m/min. 能實現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0～10m/min的無級調速。工作速度為0～5m/min。 2.1.7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。滾動式運行阻力較小，履帶架底部與履帶鏈相接接觸面磨損小。重型和特重型掘進機推薦采用這種結構形式。在履帶架底部裝設的支重輪，每個承載力應不小于機重的50%，間距一般為履帶板節(jié)距的1.5倍，履帶機構張緊行程應大于履帶鏈節(jié)距的一半。具體參數在結構設計中確定。 2.2行走機構的功率確定與張緊油缸的設計計算 2.2.1行走機構功率確定 單邊履帶行走機構牽引力的計算確定，由煤炭行業(yè)標準《MT/T910-2002懸臂式掘進機履帶行走機構設計導則》確定。 履帶行走機構的最小牽引力應滿足掘進機在最大設計坡度上作業(yè)、爬坡和在水平路面上轉彎等工況的要求，最大牽引力應小于在水平路面履帶的附著力。一般情況下，履帶行走機構轉彎不與掘進機作業(yè)、爬坡同時進行，而掘進機原地轉彎時，單邊履帶的牽引力為最大，單邊履帶行走機構的牽引力的計算以此力為依據： 式中： —單邊履帶行走機構的牽引力，； —單邊履帶對地面的滾動阻力，； —掘進機整機的重力，； —單邊履帶行走機構承受掘進機的重量，； —單邊履帶行走機構的接地長度，㎜； —兩條履帶的中心距，㎜； —掘進機重心與履帶行走機構接地形心的縱向偏心距離，㎜； —履帶與地面之間滾動阻力系數，取值范圍，0.08～0.10； —履帶與地面之間的轉向阻力系數，取值范圍，0.8～1.0。 一般情況下，、按較大值選取。 單邊履帶行走機構輸入功率的計算確定 式中: —單邊履帶行走機構的輸入功率，； — 履帶行走機構工作時的行走速度，； —履帶鏈的傳動效率； —驅動裝置減速器的傳動效率。 取值范圍，有支重輪時取0.89～0.92，無支重輪時取0.71～0.74。 2.2.2履帶對地面附著力校核計算 單邊履帶行走機構的牽引力必須大于或等于各阻力之和，但應小于或等于單邊履帶與地面之間的附著力。 附著系數值應根據表選取： 地面（或地板）狀況 地面（或地板）狀況 鋪石路面 0.5～0.8 干粘土土地面 1.0 稍濕的碴子地面 0.8～1.0 干砂土硬地面 1.1 泥濘的底板 0.2 水泥地面 0.95 砂、頁巖底板 0.65～0.7 煤底板 0.6～0.7 張緊裝置預張力的計算確定： 公式中符號見圖2符號示意?！膸ф渾挝婚L度的重力，。 1-導向輪 2-驅動輪 符號示意 2.3馬達參數 選取馬達的型號參數如下： 元件名稱 型號排量 排 量(ml/r) 壓力 (MPa) 轉速 效率 (%) 輸出轉矩 () 重量(kg) 配套用制動器型號 額定 最高 最低 最高 容積 總效率 徑向柱塞液壓馬達 NHM175A 175 20 25 10 1000 0．98 0．92 526 27 控制馬達的旋轉速度在230r/min左右。 則馬達所需要的流量約為： 2.4張緊油缸的計算選擇 油缸張緊的力為: 各負載計算如下表格 工況 計算公式 液壓缸負載 液壓缸驅動力 升降擺動工作 96.0 106.7 (1)初選系統(tǒng)工作壓力 參照目前實際運用情況，初選定系統(tǒng)工作壓力為16MPa。 (2)確定液壓缸型式及規(guī)格 回路上取背壓，根據工作情況和要求，確定寬徑比 0.3 0.4 0.5 0.55 0.62 0.7 1.1 1.2 1.33 1.46 1.61 2 取規(guī)范標準，由， 取標準值，桿徑 兩腔實際有效面積， 3 整機受力與穩(wěn)定性分析 3.1 掘進機受力分析 掘進機工作時，縱向截割（上下擺動截割）時受力如圖3-1a所示。此時，截割頭受到向上、向下截割阻力，大小與截割頭縱向截割的進給力相等，方向相反； 橫向截割（水平擺動截割）時，受力如圖3-1b所示。此時，截割頭受到橫向截割阻力，大小與橫向進給力相等，方向相反； 軸向鉆進時，受力如圖3-1c所示。此時，截割頭受到推進阻力。若橫向行走機構推進，取其為行走機構的牽引力，如果靠伸縮機構推進，取為伸縮油缸的推進力。 圖 3-1掘進機受力分析 Figure 3-1 boring machine A