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1、中国矿业大学 2010 届本科生毕业设计第 1 页 全套完整版设计，联系 QQ153893706 中国矿业大学毕业设计任务书 学院 应用技术学院 专业年级 机自 06-1 学生姓名 刘庆 任任务务下下达达日日期期：2010 年年 01 月月 10 日日 毕业设计日期毕业设计日期 10 年年 3 月月 16 日至日至 10 年年 6 月月 8 日日 毕业设计题目：毕业设计题目：横轴履带式半煤岩掘进机设计 毕业设计主要内容和要求：毕业设计主要内容和要求： 主要内容：横轴履带式半煤岩掘进机设计主要内容：横轴履带式半煤岩掘进机设计 主要参数和要求主要参数和要求: 机身长机身长: 88.5m 宽：宽：2
2、2.2m 高高: 1.51.55m 卧底深度：卧底深度：245m 装机功率：装机功率：250kw 截割功率：截割功率：160kw 经济截割煤岩硬度：经济截割煤岩硬度：60MPa； 可掘巷道断面：可掘巷道断面：1820m2 最大可掘高度：最大可掘高度：3.754m； 最大可掘宽度：最大可掘宽度：5m 刮板速度：刮板速度：0.91.0m/s 运输形式：边双链运输形式：边双链 履带宽度：履带宽度：2250mm 行走速度：行走速度：3m/min(工作工作)6m/min(调动调动) 额定电压：额定电压：1140/660v 1、查阅有关资料、完成履带式半煤岩掘进机总体方案的设计； 2、完成横轴式截割部总体
3、设计； 中国矿业大学 2010 届本科生毕业设计第 2 页 3、截割部减速器三级圆锥圆柱齿轮传动机构设计； 4、主要部件、组件、零件图设计； 5、编写完成整机设计计算说明书、中英文翻译，可有专题论述。 院长签字： 指导教师签字： 中国矿业大学毕业设计指导教师评阅书 指导教师评语（基础理论及基本技能的掌握；独立解决实际问题的能力； 研究内容的理论依据和技术方法；取得的主要成果及创新点；工作态度 及工作量；总体评价及建议成绩；存在问题；是否同意答辩等）： 中国矿业大学 2010 届本科生毕业设计第 3 页 成 绩： 指导教师签字： 年 月 日 中国矿业大学毕业设计评阅教师评阅书 评阅教师评语（选题
4、的意义；基础理论及基本技能的掌握；综合运用 所学知识解决实际问题的能力；工作量的大小；取得的主要成果及创新点； 写作的规范程度；总体评价及建议成绩；存在问题；是否同意答辩等） ： 中国矿业大学 2010 届本科生毕业设计第 4 页 成 绩： 评阅教师签字： 年 月 日 中国矿业大学毕业设计评阅教师评阅书 评阅教师评语（选题的意义；基础理论及基本技能的掌握；综合运用 所学知识解决实际问题的能力；工作量的大小；取得的主要成果及创新点； 写作的规范程度；总体评价及建议成绩；存在问题；是否同意答辩等） ： 中国矿业大学 2010 届本科生毕业设计第 5 页 成 绩： 评阅教师签字： 年 月 日 中国矿
5、业大学毕业设计答辩及综合成绩 答 辩 情 况 回 答 问 题 提 出 问 题 正 确 基本 正确 有一 般性 错误 有原 则性 错误 没有 回答 答辩委员会评语及建议成绩： 答辩委员会主任签字： 年 月 日 中国矿业大学 2010 届本科生毕业设计第 6 页 学院领导小组综合评定成绩： 学院领导小组负责人： 年 月 日 摘 要 本设计的主要目的是：掌握一般机械产品设计的方法及规律；掌握横轴式 截割部的设计步骤。 本设计内容为履带式半煤岩掘进机设计。在此，主要进行了掘进机的整体 功能设计和掘进部的结构设计。在整体设计中，本设计主要对掘进机的装载系 统、物料输送系统、行走系统、液压系统，以及机架和
6、回转台等主要系统和部 件进行功能设计，确定其主要的功能参数。 本设计对掘进部进行了详细的设计、计算。本掘进机采用横轴式掘进部。 在设计中，主要对掘进部中的支撑架，掘进部的减速器等进行了详细的设计、 计算；对掘进头进行了功能设计。本掘进部设计的主要特点是： （1）用三级齿轮传动加惰轮的方式增加了掘进部的长度，满足了掘进部的 长度要求，并且避免了最后一级齿轮因直径过大而和掘进头产生干涉。 （2）第一级使用锥齿轮传动，满足了横轴式掘进部需要改变传动方向的要 求。 此外，本设计还对半煤岩掘进机的特点和发展概况进行了简单介绍，对掘 进机拆运安装和调整，掘进机的井下组装以及掘进机的检修和维护保养作了简 单
7、介绍。 关键词： 掘进机；截割部；减速器 中国矿业大学 2010 届本科生毕业设计第 7 页 ABSTRACT The main purposes for this design are as follows: to know how to design a digging machine ;to master the way to design the crossing axis digging part of the digging machine. The thing of this design is a digging machine which is used to cut coa
8、l and movd by chain，this design mainly about the function of all of the parts of the machine and the structure of the digging part. In the design of of the whole machine ,this article is main about the taking system ,the carring system ,the walking system ,the liquid system and the the machine struc
9、ture and so on . This article mainly talk about the structure of the digging part ,this digging part is a crossing axis digging part.In this article ,the structure of the sustain shelf and the the speed reducing machinery are carefully designed.the characteristic of the digging part are as follows:
10、(1) Three couple of gears are used in the speed reducing machinery to add the lengh of the digging part and because this way of design ,the intervention of the gear and the digging head can be avoid. (2) The cone gears are used in the first couple of the gears,it fulfil the need of the aspect changi
11、ng of the digging part. Furthermore the article also talks about the digging machines earmark and the history of the digging machine ,and this article also talks about the dismantling and fixing of the machine,the checking and repairing of the machine. 中国矿业大学 2010 届本科生毕业设计第 8 页 Keywords： digging mac
12、hine ; digging part ; speed reducing machinery. 目 录 1 1 前言前言1 1.1 设计背景和目的 1 1.2 掘进机发展概括1 1.3 掘进机技术发展趋势2 1.4 我国掘进机发展中所要解决的主要问题3 1.5 掘进机主要机构介绍3 1.5.1 工作机构的型式选择4 1.5.2 装载机构的型式选择4 1.5.3 输送机构的型式选择5 1.5.4 转载机构的型式选择5 1.5.5 行走机构的型式选择5 1.5.6 除尘装置的型式选择6 1.5.7 高压水细射流辅助切割技术6 1.6 本掘进机主要特点7 2 2 设计任务及相关参数设计任务及相关参数
13、7 3 3 总体设计总体设计.8 3.1 概述8 3.1.1 特点8 3.1.2 主要用途、适用范围8 3.2 主要技术参数8 3.3 主要结构和工作原理.10 中国矿业大学 2010 届本科生毕业设计第 9 页 3.3.1 截割部11 3.3.2 装载部12 3.3.3 刮板输送机12 3.3.4 行走部13 3.3.5 机架和回转台14 3.4 液压系统.15 3.4.1 油缸回路16 3.4.2 行走回路16 3.4.3 装载回路16 3.4.4 输送机回路16 3.4.5 转载机回路16 3.4.6 锚杆钻机回路16 3.4.7 油箱补油回路16 3.4.8 几种主要液压元件的选型设计
14、17 3.5 内、外喷雾冷却除尘系统18 4 4 润滑润滑19 5 5 截割部总体结构设计截割部总体结构设计.19 5.1 电动机的选型 .19 5.1.1 电机参数19 5.1.2 电机外形图20 5.2 截割头的结构设计.20 5.3 截割部减速器传动机构设计.21 5.3.1 传动装置传动比的确定21 5.3.2 传动系统的运动和动力参数22 5.3.3 第一级锥齿轮传动计算22 5.3.4 第二级斜齿轮传动计算27 5.3.5 第三级齿轮传动计算31 5.4 轴的设计计算.35 5.5 轴承的校核.38 5.6 键的校核.39 5.7 减速器箱体的设计.39 5.8 掘进部后支撑架的设
15、计.40 6 6 电气部分电气部分40 6.1 系统的组成.40 6.2 系统的结构.42 6.3 电控箱的主要技术参数.42 6.4 工作原理.43 中国矿业大学 2010 届本科生毕业设计第 10 页 6.4.1 主回路部分43 6.4.2 电源部分44 6.4.3 控制单元44 6.4.4 保护单元44 7 7 掘进机的安装和调整掘进机的安装和调整.44 7.1 机器的拆卸和搬运.44 7.2 掘进机的井下组装.45 7.3 机器的井下调试.46 7.4 机器的调整.46 8 8 掘进机的检修和维护保养掘进机的检修和维护保养48 8.1 机器的日常维护和保养.48 8.2 机器的定期维护
16、和保养.48 8.3 机器的润滑.49 附录附录.50 总结总结.54 参考文献参考文献55 翻译部分翻译部分56 致谢致谢.60 中国矿业大学 2010 届本科生毕业设计 1 1 前前 言言 本次毕业设计的掘进机可经济截割的煤岩单向抗压强度60MPa，主要适用于煤及半 煤岩巷的掘进，也适用于条件类似的其它矿山及工程巷道的掘进。 1.1 设计背景和目的： 当前，我国煤矿由于一井一面采煤方法的普遍采用，其开采速度大大加快，因而带来 采掘机械化比例失调的矛盾更加突出。 特别是易采的中厚煤层资源日益减少，而薄煤层的开采比例逐年增加，在全部采准巷 道中,半煤岩巷的比例已经达到 25%，但这些巷道中的
17、90%仍旧采用着传统的炮掘作业，劳 动强度大，安全性差。 目前，我国大部分局、矿使用的几种主要机型多是上世纪六、七十年代设计的，这些 老产品设计陈旧过时、元部件可靠性差、开机率低、维护量大，而且机重偏轻、截割功率 较小、过断层和截割岩石的能力差，仅适合在煤巷中使用。 因此急待开发研制综合性能好、适应范围广的新型掘进机，来解决掘进机更新换代的 问题，缓解采掘比例失调的紧张局面。 1.2 掘进机发展概括： 悬臂式掘进机发展至今大致经历了以下四个阶段: 第一阶段:40 年代末期到 60 年代中期,悬臂式掘进机从无到有,逐渐发展成能将截割、装运、 行走等功能集于一体的联合机组，并在煤巷掘进中应用获得成
18、功。在这个阶段应用的机组 为第一代机型，其特点是机器重量在 15t 左右，截割功率 30kw 左右，主要用于软煤巷道 掘进，代表机型有原苏联的和匈牙利的等。3 5 F 第二阶段：60 年代中期到 70 年代末期，这个阶段煤巷掘进机发展迅速，机器的性能 不断提高，大量掘进机被用于煤巷掘进中。这个阶段的机型为第二代机型，其特点是：煤 巷掘进技术性能日趋完善成熟，适用范围扩大，部分截割功率大的机型有过断层和截割夹 矸的能力，可截割硬度 f10 的煤岩，其代表机型有 AM-85、AM-105、E200、E250、S200-50 等。 我国悬臂式掘进机的研制从 1965 年引进前苏联型掘进机开始并由设计
19、、制3 造、使用单位共同参与生产了一些小型掘进机，用于煤巷掘进，但发展不快。从 1979 年 开始，我国大量从英国、德国、奥地利、日本、前苏联、匈牙利等国引进掘进机，品种约 20 多种，数量超过 200 台，对我国煤矿巷道机械化掘进起到了推动和促进作用。自 70 年 中国矿业大学 2010 届本科生毕业设计 代中期以来，我国先后研制出 EL-90、EMS-75、EBJ-110、ELMB-75B、EZ-75、EBJ- 132、EBH-132 等机型；另外，从引进的掘进机中经过筛选，引进技术，分别生产出 AM- 50、S-100 型掘进机，其中有些机型已批量生产，在煤矿中推广使用。目前，我国已形成
20、 了掘进机研究、设计、制造、使用骨干队伍，为掘进机的进一步发展创造了有利条件。 1.3 掘进机技术发展趋势 悬臂式掘进机工作条件恶劣，工作场地狭窄，外形尺寸受到严格限制，机器结构也比 较复杂，涉及机械、电气、液压、材质、工艺、冷却、除尘等一系列技术领域。随着高产 高效日产万吨以上综采工作面的出现，要求掘进速度必须大大加快，掘进机的性能更加完 善。当前悬臂式部分断面掘进机技术发展有以下一些特点，并面临连续采煤机的挑战。 不断扩大适用范围，具有在复杂条件下正常工作的性能。国外新型掘进机的截割功 率及重量都在增加，截割能力不断提高，截割硬度可达 100MPa 以上，不仅可截割硬煤、 半煤岩、还可在钾
21、矿、盐矿及隧洞等工程中应用。部分重型掘进机在不移位的情况下，截 割断面可达 3542，所掘断面形状除拱形、梯形、矩形外，有的机型配上掩护盾还可 2 m 掘圆形断面。另外，掘进机的爬坡能力也在提高，多数都在纵向16的破上可靠地工作； 履带也有加宽趋势，在机器加重后，不会过于增大对巷道底板比压，以扩大适用范围。 进一步提高可靠性。掘进机的工作对象主要是煤岩及部分矿物，工作时振动冲击都 很大，因此要求其在井下能长期连续工作。例如，英国对截割减速箱设计寿命制定的标准 是 50000h，并通过试验进行严格考核。在液压、电气元部件的选用上，要进行严格筛选， 许多重要及关键元件都选用世界名牌产品，而且在性能
22、参数方面都具有比较的安全储备， 一般常是实际工作工况参数的 2 倍。在制造时，所选用的是优质材料，其强度等性能都很 好，另外在设计过程中，尽量采用独立部件或组件，便于拆装检修。 提高机电一体化程度。现代掘进机采用新型实用技术，使掘进机的性能更加完善。 探索新的截割技术。70 年代初，美国将高压水细射流引入悬臂式掘进机，作为辅 助截割，即在截齿为主要截割的同时，充分利用高压水射流撞击、侵蚀、液压楔等作用， 达到破碎坚硬岩石的目的。德国在实验室做过试验，在水压为 150180MPa 时，就有辅助 切割作用，并用压力为 200MPa 的高压水射流（动力为 350kw）配合平均截割功率 120kw 的
23、截割头，就有截割坚硬的岩石。这种岩石如果用截割功率 470kw 的重型掘进机截割，则 很不经济，甚至无法截割。但用高压水射流，尤其当其压力大于 200MPa 以上时，其元件 研制的难度很大，回转密封等问题也不易解决，研制费用也很高，因而近几年发展不快。 另外，俄罗斯图拉工业技术大学帕烈湟尔等教授研制出冲击扭矩截割技术，其工作原理是 在原掘进机截割头传动系统变动不大的基础上，加了一套冲击扭矩加载机构，使截割头在 正常截割的同时，又得到每分钟 3000 次的冲击扭矩，通过截齿作用到煤岩上。根据俄罗 斯改装的样机试验的结果，改装后的掘进机能掘 f=78 的煤岩，生产率提高 30%35%。 提高掘进机
24、综合配合能力。当前掘进机利用率低，没有充分发挥作用，在很大程 度上与综合配套能力低、配套不完善有关。掘进系统中的主要配套环节，包括支护、转载、 运输、供电、供水、通风、降尘等。其中，支护与辅助运输工作量最大，占时间最多，若 不解决好这两个环节中存在的问题，掘进机的潜力约有一半不能发挥。为了缩短支护时间， 当顶板中等稳定时，常用机载锚杆钻机打锚杆支护；而顶板条件差时，掘进一架棚距后必 须紧跟着架一架棚子或打一排锚杆，严格控制空顶距，截割与支护不能平行作业。国外用 单轨吊运送支护材料，用各种机械扳手拧螺母，而国内多用人工，有时用掘进机上的托梁 器协助架棚。为了实现掘进与支护平行作业，运用超前液压支
25、架或主机自带盾牌式掩护支 护，但使用效果均不理想，所以直至现在解决迎头临时支护设备仍是各国研制的主要目标。 在辅助运输方面，国外主要运用单轨吊或无极绳卡轨车。在煤岩运输方面，通常采用桥式 转载机，后配带式输送机，有条件的还设置了活动煤仓。目前转载机只转载煤岩外运，功 能比较单一，正在研制自移式转载机，功能将增加。通风除尘方面，在巷道内或主机上设 置干式布袋除尘装置，配合内外喷雾综合防尘。英国用空气幕隔离方式，保护工作面的操 作人员。国内采用伸缩风筒实现抽出式通风。供电方面，英国有一种线路电压补偿器，可 中国矿业大学 2010 届本科生毕业设计 解决供电距离在 3km 以内起动电压下降过大的问题
26、，另外应提高掘进电压等级，逐步实现 1140v 供电。 1.4 我国掘进机发展中所要解决的主要问题 虽然我国掘进机的发展取得了一些非常大的成就，但我国掘进机的发展还存在一些主 要的问题需要解决。 1) 提高掘进机的装机功率，以使掘进机的效率和适应性更大。 2) 解决机器的调向和纠偏的控制问题。 3) 设计新型结构的交叉轴承，以提高掘进机关键部位的可靠性和使用寿命。 4) 传动机构的研制，应采用质量轻、结构紧凑、效率高的行星摆线减速机构，或其 它的新型齿轮传动。 5) 采用新的控制系统和保护系统，保证机器工作的准确、灵活、安全和可靠。 6) 研制新型结构，要适应井下拆装、运搬、前进、后退灵活的要
27、求，便于操作使用。 7) 可适应复杂地质条件，考虑配备液压掩护支撑板，锚杆钻孔和超前钻孔等设备， 便于支护，以保证安全作业和防止机组下沉。 8) 机组用于井下，应考虑电器防爆和尽量不采用气割，电焊等措施。 9) 进一步改进湿式集尘器，以解决除尘、集尘以及刀具的合理冷却等问题。 10) 研究新的转载出碴和后配套运输设备，保证高速掘进的排碴输送。 总之，为了提高岩巷掘进的机械化水平，必须努力在破岩理论和截割阻力计算方面， 以及采用滚压式，冲击式的工作原理方面，进行深入的研究和探索，加强实验和测试工作； 努力搞好液压、电气元件的研制工作，设计制造出适合我国岩巷情况的巷道掘进机， 1.5 掘进机主要机
28、构介绍 半煤岩掘进机是一种能够实现截割、装载、转载运输、行走和喷雾除的联合机组。它 既可用于煤矿井下，也可用于金属矿山以及其他隧道施工。 掘进机的总体方案设计对于整机的性能起着决定性的作用。因此，根据掘进机的用途、 作业情况及制造条件，合理选择机型，并正确确定各部结构型式，对于实现整机的各项技 术指标、保证机器的工作性能具有重要意义。 1.5.11.5.1 工作机构的型式选择工作机构的型式选择 半煤岩掘进机的工作机构有截链式、圆盘铣削式和悬臂截割式等。因悬臂 截割式掘进机机体灵活、体积较小，可截出各种形状和断面的巷道，并能实现 选择性截割，而且截割效果好，掘进速度较高；所以，现在主要采用悬臂截
29、割 式，并已成为当前掘进机工作机构的一种基本型式。 按截割头的布置方式，分为纵轴和横轴式两种。纵轴式截割头传动方便、 结构紧凑，能截出任意形状的断面，易于获得较为平整的断面，有利于采用内 伸缩悬臂，可挖柱窝或水沟。截割头的形状有圆柱形、圆锥形和圆锥加圆柱形， 由于后两种截割头利于钻进，并使截割表面较平整，故使用较多。缺点是由于 纵轴式截割头在横向摆动截割时的反作用力不通过机器中心，与悬臂形成的力 矩使掘进机产生较大的振动，故稳定性较差。因此，在煤巷掘进时，需加大机 身重量或装设辅助支撑装置。 中国矿业大学 2010 届本科生毕业设计 横轴式截割头分滚筒形、圆盘形、抛物线形和半球形几种。这种掘进
30、机截 齿的截割方向比较合理，破落煤岩较省力，排屑较方便。由于截深较小，截割 与装载情况较好。纵向截割时，稳定性较好。缺点是传动装置较复杂，在切入 工作面时需左右摆动，不如纵轴式工作机构使用方便；因为截割头较长对掘进 断面形状有限制，难以获得较平整的侧壁。这种掘进机多使用抛物线或半球形 截割头。 由于工作机构的载荷变化范围大、驱动功率大、过坚硬岩石时短期过载运 转、有冲击载荷、振动较大，要求其传动装置体积小，最好能调速。考虑掘进 机工作时，截割头不仅要具有一定的转矩和转速以截割煤岩，而且要能上下左 右摆动，以掘出整个断面，掘进机工作机构一般都采用单机驱动。虽然液压传 动具有体积小、调速方便等优点
31、，但由于对冲击载荷很敏感，元件不能承受较 大的短时过载，一般选择过载能力较大的电动机驱动。 1.5.21.5.2 装载机构的型式选择装载机构的型式选择 半煤岩掘进机的装载机构有 4 种: (1) 单双环形刮板链式。单环形是利用一组环形刮板链直接将煤岩装到 机体后面的转载机上。双环形是由两排并列、转向相反的刮板链组成。若刮板链能左右张 开或收拢，就能调节装载宽度，但结构复杂。环形刮板链式装载机构制造筒单，但由于单 向装载，在装载边易形成煤岩堆积，从而会造成卡链和断链。同时，由于刮板链易磨损， 功率消耗大，使用效果较差。 (2) 螺旋式。是横轴式掘进机上使用的一种装载机构，它利用左右两个 截割头上
32、旋向相反的螺旋叶片将煤岩向中间推入输送机构。由于头体形状的缺点，这种机 构目前使用很少。 (3)耙爪式。是利用一对交替动作的耙爪来不断地耙取物料并装入转载运输机构。这种 方式结构简单、工作可靠、外形尺寸小、装载效果好，目前应用很普遍。但这种装载机构 宽度受限制，为扩大装载宽度，可使铲板连同整个耙爪机构一起水平摆动，或设计成双耙 爪机构，以扩大装载范围。 (4)星轮式。该种机构比耙爪式简单、强度高、工作可靠，但装大块物料的能力较差。 通常，应选择耙爪式装载机构，但考虑装载宽度问题，可选择双耙爪机构，也可设计 成耙爪与星轮可互换的装载机构。 装载机构可以采用电动机驱动，也可用液压马达驱动。但考虑工
33、作环境潮湿、有泥水， 选用液压马达驱动为好。 1.5.31.5.3 输送机构的型式选择输送机构的型式选择 半煤岩掘进机多采用刮板链式输送机构。输送机构可采用联合驱动方式， 即将电动机或液压马达和减速器布置在刮板输送机靠近机身一侧，在驱动装载 机构同时，间接地以输送机构机尾为主动轴带动刮板输送机构工作。这样传动 系统中元件少、机构比较简单，但装载与输送机构二者运动相牵连，相互影响 大。由于该位置空间较小布置较困难。 输送机构采用独立的驱动方式，即将电动机或液压马达布置在远离机器的 一端，通过减速装置驱动输送机构。这种驱动方式的传动系统布置简单，和装 载机构的运动互不影响。但由于传动装置和动力元件
34、较多，故障点有所增加。 目前，这两种输送机构均有采用，设计时应酌情确定。一般常采用与装载 机构相同的驱动方式. 中国矿业大学 2010 届本科生毕业设计 1.5.41.5.4 转载机构的型式选择转载机构的型式选择 该掘进机的转载机构有两种布置方式： 作为机器的一部分； 为机器的配套设备。目前，多采用胶带输送机。 胶带转载机构传动方式有 3 种： 用液压马达直接或通过减速器驱动机尾主动卷筒； 由电动卷筒驱动主动卷筒； 利用电动机通过减速器驱动主动卷筒。 为使卸载端作上下、左右摆动，一般将转载机构机尾安装在掘进机尾部的回转台托架 上，可用人力或液压缸使其绕回转台中心摆动，达到摆角要求；同时，通过升
35、降液压缸使 其绕机尾铰接中心作升降动作，以达到卸载的调高范围。 转载机构应采用单机驱动，可选用电动机或液压马达。 1.5.51.5.5 行走机构的型式选择行走机构的型式选择 该种掘进机的行走机构有迈步式、导轨式和履带式几种： (1) 迈步式。该种行走机构是利用液压迈步装置来工作的。采用框架结构， 使人员能自由进出工作面，并可越过装载机构到达机器的后面。使用支撑装置 可起到掩护顶板、临时支护的作用。但由于向前推进时，支架反复交替地作用 于顶板，掘进机对顶板的稳定性要求较高，局限性较大，所以这种行走机构主 要用于岩巷掘进机，在煤巷、半煤岩巷中也有应用。 (2) 导轨式。将掘进机用导轨吊在巷道顶板上
36、，躲开底板，达到冲击破碎岩 石的目的。这就要求导轨具有较高的强度。这种行走机构主要用于冲击式掘进 机。 (3) 履带式。适用于底板不平或松软的条件，不需修路铺轨。具有牵引能力 大，机动性能好、工作可靠、调动灵活和对底板适应性好等优点。但其结构复 杂、零部件磨损较严重。 目前，半煤岩掘进机通常采用履带式行走机构。由于其工作环境差，用电 动机驱动易受潮烧毁，最好选用液压马达驱动。 1.5.61.5.6 除尘装置的型式选择除尘装置的型式选择 掘进机的除尘方式有喷雾式和抽出式两种。 (1) 喷雾式。用喷嘴把具有一定压力的水高度扩散、雾化，使粉尘附在雾状 水珠表面沉降下来，达到灭尘效果。这种除尘方式有以
37、下两种：外喷雾降尘。 是在工作机构的悬臂上装设喷嘴，向截割头喷射压力水，将截割头包围。这种 方式结构简单、工作可靠、使用寿命长。由于喷嘴距粉尘源较远，粉尘容易扩 散，除尘效果较差；内喷雾降尘。喷嘴在截割头上按螺旋线布置，压力水对 着截齿喷射。由于喷嘴距截齿近，除尘效果好，耗水量少，冲淡瓦斯、冷却截 齿和扑灭火花的效果也较好。但喷嘴容易堵塞和损坏，供水管路复杂，活动联 接处密封较困难。为提高除尘效果，一般采用内外喷雾相结合的办法，并且和 截割电机、液压系统的冷却要求结合起来考虑，将冷却水由喷嘴喷出降尘。 (2) 抽出式。常用的吸尘装置是集尘器。设计掘进机时，应根据掘进机的技 术条件来选集尘器。为
38、提高除尘效果，可采用两级净化除尘。由于集尘器跟随 掘进机移动，风机的噪音很大，应安装消音装置。抽出式除尘装置灭尘效果好， 中国矿业大学 2010 届本科生毕业设计 但因设备增多，使工作面空间减小。近年来，除尘设备有向抽出式和喷雾式联 合并用方向发展的趋势。 1.5.71.5.7 高压水细射流辅助切割技术高压水细射流辅助切割技术 对于全煤巷或很软的岩巷，利用掘进机掘进，效率高、成本低。但对于 岩巷掘进和隧道掘进，一般其岩体 f8(抗压强度在 80100MPa 以上)，掘 进机效率明显降低，截齿消耗量大增，导致生产成本显著提高。这时，应考 虑采用高压水细射流辅助切割技术。 该技术为利用 20MPa
39、 以上、流量为 4L/min 左右的压力水，自孔径为 0.41.0mm 的喷嘴射出，对截齿的机械破碎起辅助作用。 掘进机截割头上喷出的压力水按压力高低分级，见附表 1.1 所示。 附表 1.1 辅助切割压力水分级 MPa 项目 低压中压中高压高压超高压 水压0.50.52020140140400 400 经验表明，对煤辅助切割作用的最低压力约 40MPa，对岩石的最低水压为 70MPa 左右。 在掘进机上安装的高压水细射流系统为：外来水经过控制阀、滤水器进入增压器，压力增 高后的高压水进入悬臂端的旋转密封，由截割头上安装的数个喷嘴喷射出去。 增压器由液压油驱动，可提供 70MPa 以上的压力水
40、，旋转密封装置装在截割头转轴处， 保证截割头处的水压和水量，喷嘴的直径根据水压和流量选取。 在掘进机的截割头上，喷嘴安装位置有 3 种：装设在截齿前方。优点是截齿和齿座 为通常型，成本低；喷嘴安装位置不受限制，可选用标准喷嘴；更换截齿或喷嘴互不影响， 便于维修；不存在岩粒回弹损坏喷嘴问题；但喷嘴因水束流程远，打击岩石的力较小，能 耗高、水耗大，破岩效率不佳。安装在截齿上靠近齿尖处。优点是冷水通过齿座和齿身 对截齿的冷却效果好，可延长截齿寿命；喷嘴靠近煤岩体，破岩效果好；除尘和扑灭火的 效果也很好。缺点是需用专用的截齿和齿座，其结构复杂，制造成本高；喷嘴离煤岩体近， 回弹的岩粒会加速喷嘴的损坏。
41、喷嘴装在齿座上。当截齿与煤岩体接触才喷水的方式， 齿不工作时不喷射，可节省水；除尘和扑灭火花的效果好。缺点是在截割软煤时不射流； 水射流破岩作用滞后于齿尖的切割作用；齿和齿座结构复杂，制造成本高，事故多，维修 量大。 应用高压水细射流辅助切割技术，是扩大掘进机的使用范围、提高掘进速度的最佳途 径，但其系统形式、水压和流量，及其零件的结构尺寸要根据煤岩体性质合理地确定。 1.6 本掘进机主要特点： 1 机身矮，结构紧凑，可靠性高，适用于中等断面巷道掘进； 2 采用小直径截割头，单刀力大，截齿布置合理，破岩过断层能力强、切割震动小、 工作稳定性好； 3 星轮装载机构采用液压马达直接驱动，取消了减速
42、器，提高了装载机构的可靠性； 4 采用无支重轮履带行走机构，性能可靠，维护量小； 5 采用“三高”硬质合金和新工艺生产的截齿，截齿强度高，耐磨，损耗小； 6 液压系统采用自动加油系统全封闭油箱，确保了油液清洁度，增加了液压系统的可 靠性 7 设有独立的锚杆钻机及加油泵站，为两台锚杆钻机提供动力，方便油箱加油，避免 了加油时的污染； 8 电器系统采用了可编程控制器(PLC)作为主控制器，保护功能强，具有工况检测和故 中国矿业大学 2010 届本科生毕业设计 障诊断功能。 9 设置了独立的液压锚杆钻机动力源，可以同时驱动两台锚杆钻机，省去了锚杆钻机 自身配置的动力源。 2 2 设计任务及相关参数设
43、计任务及相关参数 履带式半煤岩掘进机设计 主要参考参数和要求： 机身长：88.5m 宽：22.2m 高：1.51.55m 卧底深度：245mm 装机功率：250KW 截割功率：160KW 经济截割煤岩硬度：60MPa 可掘巷道断面：1820m2 最大可掘高度：3.754m 最大可掘宽度：5m 刮板速度：0.91.0m/s 运输形式：边双链 履带宽度：2250mm 行走速度：3m/min（工作） 6m/min（调动） 额定电压：1140/660v 1、查阅有关资料、完成履带式半煤岩掘进机总体方案的设计； 2、完成横轴式截割部总体结构设计； 3、截割部减速器三级圆锥圆柱齿轮传动机构设计； 4、主要
44、部件、组件、零件图设计； 5、编写完成整机设计计算说明书,中英文翻译,可有专题论述. 3 3 总体设计总体设计 3.1 概述 3.1.13.1.1 特点：特点： 本次设计的机型为悬臂式半煤岩掘进机，适应巷道断面 918m 、坡度16、可经 济切割单向抗压强度60MPa 的煤岩，属中型悬臂式掘进机。该机主要特点是结构紧凑、 适应性好、机身矮、重心低、操作简单、检修方便。 3.1.23.1.2 主要用途、适用范围：主要用途、适用范围： 该悬臂式掘进机主要是为煤矿综采及高档普采工作面采准巷道掘进服务的机械设备。 主要适用于煤及半煤岩巷的掘进，也适用于条件类似的其它矿山及工程巷道的掘进。该机 可经济切
45、割单向抗压强度60MPa 的煤岩，可掘巷道最大宽度(定位时)5m，最大高度 3.75m，可掘任意断面形状的巷道，适应巷道坡度16。该机后配套转载运输设备可采用桥 式胶带转载机和可伸缩式带式输送机，实现连续运输，以利于机器效能的发挥。 3. 2 主要技术参数 1 总体参数 机 长： 10.371m 中国矿业大学 2010 届本科生毕业设计 机 宽： 3.364m 机 高: 1.899m 截割卧底深度： 250mm 总 功 率： 250kW 可经济截割煤岩硬度： 60MPa 可掘巷道断面： 1820m2 最大可掘高度： 3.75m 最大可掘宽度： 5.0m 适应巷道坡度： 16 机器供电电压： 6
46、60/1140V 2 截割部 电动机： 型 号： YB315L1-4 功 率： 160KW 转 速： 1481r/min 截割头： 转 速： 74.6r/min 截 齿： 镐形 最大摆动角度： 上： 42 下： 31 左右各 39 3 装载部 装载形式 三爪转盘 装运能力 180m3/h 铲板宽度 2.5m/2.8m 铲板卧底 250mm 铲板抬起 360mm 转盘转速 30r/min 4刮板输送机 运输形式 边双链刮板 槽 宽 510mm 链 速 0.93m/s 锚链规格 1864mm 张紧形式 黄油缸张紧 5行走部 行走形式 履带式(液压马达分别驱动) 行走速度 工作 3m/min 调动
47、6m/min 接地长度 2.46m 制动形式 摩擦离合器 履带板宽度 500mm 张紧形式 黄油缸张紧 6液压系统 系统额定压力： 油缸回路 16MPa 行走回路 16MPa 中国矿业大学 2010 届本科生毕业设计 装载回路 14Mpa 输送机回路 14Mpa 转载机回路 10MPa 锚杆钻机回路 10MPa 系统总流量： 450 L/min 泵站电动机： 型号 YB250M-4 功率 55kW 转速 1470 r/min 泵站三联齿轮泵流量 50/50/40ml/r 泵站双联齿轮泵流量 63/40ml/r 锚杆泵站电动机： 型号 YB160L-4 功率 15kW 转速 1470 r/min 锚杆泵站双联齿轮泵流量 32/32ml/r 油箱： 有效容积 610L 冷却方式 板翅式水冷却器 油缸数量： 8 个 7喷雾冷却系