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EBZ160掘進(jìn)機(jī)設(shè)計(jì)研究報(bào)告 EBZ160掘進(jìn)機(jī)設(shè)計(jì)研究報(bào)告 一、概述 我國(guó)是世界煤炭第一生產(chǎn)和消費(fèi)大國(guó)，由于我國(guó)富煤少油，所以煤炭在我國(guó)的一次能源中占有極其重要的地位。近年來(lái)，國(guó)際油價(jià)高漲，這在某種程度上，更加凸顯了我國(guó)煤炭資源的戰(zhàn)略意義。建設(shè)強(qiáng)大的煤炭工業(yè)須有強(qiáng)大的煤礦機(jī)械制造能力作為后盾。生產(chǎn)能力總體水平落后正在制約著煤炭工業(yè)的快速發(fā)展，目前全國(guó)采煤機(jī)械化程度僅為42%，眾多小煤礦仍沿用傳統(tǒng)落后的開(kāi)采方式。正是在這種形勢(shì)下，作為長(zhǎng)期從事礦山運(yùn)輸、選礦設(shè)備制造的沈礦機(jī)械集團(tuán)，進(jìn)入煤礦采掘設(shè)備研制開(kāi)發(fā)，拓展一個(gè)新的制造領(lǐng)域應(yīng)該是大有作為的。 井下綜合采掘設(shè)備是實(shí)現(xiàn)一井一面生產(chǎn)高效、安全、人少、高回采率、集約生產(chǎn)的需要。中厚煤層和厚煤層占我國(guó)可開(kāi)采儲(chǔ)量80%以上，這是綜采的主體。而負(fù)擔(dān)綜采工作的采準(zhǔn)巷道的綜合掘進(jìn)工作必須先行，這就要求必須有高可靠性、較高的適應(yīng)性的高效率掘進(jìn)設(shè)備。由遼寧工程技術(shù)大學(xué)和沈陽(yáng)礦山機(jī)械（集團(tuán)）有限責(zé)任公司共同研制的EBZ160掘進(jìn)機(jī)正是本著這一出發(fā)點(diǎn)進(jìn)行的。 二、研制的目的和內(nèi)容 研制緩傾斜煤層條件下使用的半煤巖掘進(jìn)機(jī)，經(jīng)濟(jì)切割煤巖的單向抗壓強(qiáng)度≤80MPa；適用于煤、半煤巖或巖層的切割。為綜采工作的采準(zhǔn)巷道綜掘作業(yè)提供綜掘設(shè)備，具有高效、高可靠性、高適用性的產(chǎn)品。 1 機(jī)型確定 機(jī)型確定為懸臂式部分?jǐn)嗝婢蜻M(jìn)機(jī)，具有結(jié)構(gòu)緊湊，適應(yīng)性強(qiáng)，使用維護(hù)方便等優(yōu)點(diǎn)，能滿(mǎn)足國(guó)內(nèi)大多數(shù)煤礦需求。截割方式選用縱軸式可伸縮式，具有生產(chǎn)能力大，切割斷面光滑平整，頂板維護(hù)方便，能在履帶靜止時(shí)獲得較大推進(jìn)力，避免履帶重復(fù)工作。 2 掘進(jìn)斷面確定 該機(jī)主要是為綜采工作面采準(zhǔn)巷道掘進(jìn)服務(wù)的機(jī)械設(shè)備，同時(shí)考慮最大的適用性，確定可掘進(jìn)斷面為7.2～24m2，寬度3～5m，高度2.4～4.8m。 3 截割功率及牽引力、牽引速度的確定 考慮適用半煤巖和巖層硬度≤80MPa、f ≤6～7的工況，截割功率確定為160KW，并提供兩種截割轉(zhuǎn)速。牽引力考慮到爬坡、進(jìn)給及拖拉轉(zhuǎn)載設(shè)備，確定為≥24噸，牽引速度定為快速7.8m/min，慢速4.5m/min。 4 主要技術(shù)參數(shù)確定 截割電機(jī)： 160/80kW 泵站電機(jī)： 55kW 截割頭轉(zhuǎn)速： 23/46rpm 定位截割范圍： 高度 2.4～4.8m 寬度 3.0～5.0m 截割煤巖單向抗壓強(qiáng)度： ≤80MPa（煤巖或巖體） 接地比壓： 0.14MPa 總重： 45t 總長(zhǎng)： 9.13m 總寬： 2.9m 總高: 1.82m 星輪轉(zhuǎn)速： 27rpm 裝載能力： 3.4m3/min 第一運(yùn)輸機(jī)速度： 56m/min 行走速度： 7.8/4.5m/min 爬坡能力： 16 液壓泵： 齒輪泵 油箱容積： 500L 液壓系統(tǒng)壓力： 最大20.6MPa 供電電壓： 1140V/660V 5 EBZ160掘進(jìn)機(jī)主要組成部分 EBZ160掘進(jìn)機(jī)主要分截割機(jī)構(gòu)、裝載機(jī)構(gòu)、行走機(jī)構(gòu)、輸送機(jī)構(gòu)、噴霧系統(tǒng)、液壓系統(tǒng)和電控系統(tǒng)等幾大部分。 5.1 截割機(jī)構(gòu)是掘進(jìn)機(jī)直接截割煤巖的裝置，由頭體、螺旋葉片、齒座和截齒組成。EBZ160截割機(jī)構(gòu)采用可伸縮式，能在履帶靜止時(shí)獲得較大推進(jìn)力，避免履帶重復(fù)工作；截割頭采用圓錐臺(tái)式，有利于鉆進(jìn)和擺動(dòng)截割，并能保證巷道的平整；截割頭采用鎬形截齒，破巖、過(guò)斷層能力強(qiáng)，減少截割震動(dòng)，增強(qiáng)了及其工作的穩(wěn)定性；截割機(jī)構(gòu)由YBUD-160/80-4/B型雙速水冷電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)，電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速可根據(jù)地質(zhì)情況選用23r/min或46r/min。 5.2 裝載機(jī)構(gòu)亦稱(chēng)鏟板部由鏟板、星輪及液壓馬達(dá)組成。鏟板由鏟板本體和兩個(gè)側(cè)鏟板組成，可拆卸，方便井下運(yùn)輸、安裝。 5.3 行走部采用常用的履帶式行走機(jī)構(gòu)，由配有制動(dòng)裝置的液壓馬達(dá)驅(qū)動(dòng)。該機(jī)構(gòu)適用于底板不平或松軟的條件，不需要修路鋪軌，具有牽引能力大，機(jī)動(dòng)性能好，工作可靠，調(diào)動(dòng)靈活和對(duì)底板適應(yīng)性好等優(yōu)點(diǎn)。 5.4 EBZ160掘進(jìn)機(jī)采用刮板鏈?zhǔn)捷斔蜋C(jī)構(gòu)。輸送機(jī)構(gòu)由機(jī)尾向機(jī)頭方向傾斜向上布置。以機(jī)尾為主動(dòng)軸，由設(shè)置在機(jī)尾的液壓馬達(dá)驅(qū)動(dòng)裝載機(jī)構(gòu)工作，間接地從輸送機(jī)構(gòu)的機(jī)尾為主動(dòng)軸，帶動(dòng)刮板鏈?zhǔn)捷斔蜋C(jī)工作。 5.5 掘進(jìn)機(jī)液壓系統(tǒng)為泵－缸和泵－馬達(dá)組成的混合系統(tǒng)，故采用開(kāi)式系統(tǒng)。該液壓傳動(dòng)系統(tǒng)的工作可靠性高；配備過(guò)載保護(hù)裝置，以防止掘進(jìn)機(jī)和液壓元件的損壞；能適應(yīng)負(fù)載變化大的要求，過(guò)載能力強(qiáng)；傳動(dòng)功率大，結(jié)構(gòu)緊湊；控制方式簡(jiǎn)便集中，便于使用，維護(hù)和檢修。 5.6 電氣系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。根據(jù)電機(jī)工作性質(zhì)及功率，減少電機(jī)綜保數(shù)量；增加漏電檢測(cè)裝置，任何電機(jī)出現(xiàn)漏電現(xiàn)象，PLC系統(tǒng)將停止正在進(jìn)行的工作，提高安全性能；對(duì)電氣元器件進(jìn)行核查，采用新型產(chǎn)品，如真空接觸器、瓦斯保護(hù)裝置、電機(jī)綜保等；對(duì)截割電機(jī)負(fù)荷檢測(cè)設(shè)計(jì)為75%、100%、125%、150%，使產(chǎn)品性能符合煤礦生產(chǎn)要求；對(duì)電氣開(kāi)關(guān)箱的設(shè)計(jì)，注意要有足夠的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度，確保開(kāi)關(guān)箱通過(guò)水壓試驗(yàn)和防爆試驗(yàn)。 5.7 該機(jī)主截割電機(jī)采用雙速、雙功率，電壓可適用于1140V，也可適用于660V，并備有錨桿和二運(yùn)的可控電源。電控系統(tǒng)采用了可編程程序控制器，PLC作為主控器。具有工況檢測(cè)和故障診斷顯示功能。 5.8 配有高壓噴水裝置，有效抑制截割時(shí)產(chǎn)生的粉塵。 5.9 可根據(jù)用戶(hù)需要設(shè)錨桿液壓接口，驅(qū)動(dòng)液壓錨桿鉆機(jī)作業(yè)。 三、設(shè)計(jì)原則 在深入用戶(hù)進(jìn)行使用情況調(diào)研的基礎(chǔ)上，本著產(chǎn)品高可靠性和較高使用性的要求，本次設(shè)計(jì)遵循以下原則： a）采用世界名牌配套元部件進(jìn)行產(chǎn)品的改進(jìn)，根據(jù)這些元部件的技術(shù)要求進(jìn)行圖紙?jiān)O(shè)計(jì)，以提高掘進(jìn)機(jī)整體技術(shù)水平和質(zhì)量。 b）結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及參數(shù)確定。液壓部采用帶報(bào)警裝置的自鎖式吸油過(guò)濾器，可在油箱外更換濾芯，方便操作，報(bào)警裝置可及時(shí)提醒操作者更換堵塞的濾芯。解決了原在油箱內(nèi)更換濾芯的不利方式。所有油缸底座和活塞桿的鉸接耳軸采用一體鍛造成型，提高了油缸的承載強(qiáng)度。油箱內(nèi)部設(shè)置溫度報(bào)警裝置，在油溫超過(guò)75℃時(shí)，可及時(shí)提醒操作者停機(jī)檢查。泵分別選用CBZ2050/2040/2032三聯(lián)齒輪泵和CBZ2063/2050雙聯(lián)齒輪泵，提高了泵的排量，使行走速度達(dá)到7.8m/min和4.5m/min。 c）材料的選取。國(guó)內(nèi)目前掘進(jìn)機(jī)傳動(dòng)箱齒輪多采用30CrMoTi、20MnV等合金材料，近年來(lái)也有采用20Cr2Ni4來(lái)改進(jìn)齒輪性能。該掘進(jìn)機(jī)采用適用于耐沖擊、低速、大扭矩的優(yōu)質(zhì)合金鋼18Cr2Ni4WA，配合先進(jìn)的加工工藝和熱處理工藝，極大的提高了齒輪的承載能力和使用壽命，使其特別適合存在沖擊載荷的工況。 d）強(qiáng)化試驗(yàn)考核，提升試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)。為嚴(yán)格控制出廠(chǎng)產(chǎn)品質(zhì)量，配套設(shè)計(jì)了水冷風(fēng)動(dòng)摩擦加載試驗(yàn)臺(tái)和液壓油缸出廠(chǎng)檢驗(yàn)試驗(yàn)臺(tái)，可按照實(shí)際工況檢測(cè)考驗(yàn)截割部、行走部的各項(xiàng)性能和油缸及關(guān)鍵液壓元部件的性能。同時(shí)制定了嚴(yán)格的檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)，其中多項(xiàng)檢驗(yàn)項(xiàng)目高于行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。 四、樣機(jī)研制與程序和進(jìn)度 EBZ160型掘進(jìn)機(jī)設(shè)計(jì)過(guò)程中，在保證掘進(jìn)機(jī)可靠性的前提條件下，充分利用國(guó)內(nèi)外成熟技術(shù)，采用了已經(jīng)被實(shí)踐證明的可靠元部件，這樣大大地縮短了設(shè)計(jì)周期，提高了樣機(jī)的可靠性。在樣機(jī)試制過(guò)程中，充分證明了EBZ160型掘進(jìn)機(jī)的設(shè)計(jì)是可行的。2005年9月，完成樣機(jī)試制，10月通過(guò)國(guó)家安全生產(chǎn)太原礦用設(shè)備檢測(cè)中心新產(chǎn)品定型檢驗(yàn)，2006年1月通過(guò)煤礦安全認(rèn)證檢驗(yàn)，2006年上半年完成井下工業(yè)性試驗(yàn)，并進(jìn)行鑒定，根據(jù)試驗(yàn)對(duì)設(shè)計(jì)和工藝進(jìn)行改進(jìn)，后進(jìn)行批量生產(chǎn)，投入市場(chǎng)。 所 長(zhǎng) 總工程師 批 準(zhǔn) 標(biāo)準(zhǔn)審查 審 核 編 制 實(shí)施日 職 務(wù) 簽字 日期