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EBJ─120TP履带式掘进机的行走机构和液压系统的设计

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关键词：: ebj tp 履带式掘进机行走机构以及液压系统设计

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题目：EBJ-120TP型履带式掘进机行走机构设计和液压系统设计

摘要

本次设计参照了太原煤科院研制生产的EBJ-120TP型掘进机，这是一种中型悬臂式掘进机，主要用于中型煤巷及半煤岩巷的掘进作业。它结构紧凑、适应性好、机身矮、重心低、操作简单、检修方便。我的设计主要针对掘进机的行走部进行结构及液夜系统相关设计。设计中采用履带式行走部，驱动动力由液压马达提供，利用液压马达转动方向变化实现行走部前进、后退和转向。在行走部传动设计中，采用高速直联液压马达接一级圆柱直齿轮传动再接3K(Ⅱ)型行星传动的设计方案，通过制动器并将它和液压马达联结，制动器内圈悬浮,既起到制动功能又起联轴器作用，源头制动使制动性能更可靠。本设计的创新点：用制动器替代了联轴器。减速器安装时左右两侧的减速器对调180度错开布置。充分利用空间，使结构紧凑。

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。

关键词：悬臂式掘进机行走部行星减速器制动器行星齿轮

摘要 II

ABSTRACT III

第一章概述 1

第一节掘进机的发展现状与前景展望 1

第二节悬臂式掘进机的主要组成部分 3

第三节 EBJ─120TP型掘进机简介 4

第四节履带式掘进机在半煤岩工作条件下应用设计要求 9

第二章总体方案设计 11

第一节掘进机总体结构布置 11

第二节掘进机各组成部分基本结构设计 11

第三章行走部设计 16

第一节行走部设计要求 16

第二节设计布置传动方案 16

第三节行走部各部分的具体设计 17

第四章行走部减速器设计 23

第一节行走部减速器总体设计 23

第二节一级圆柱直齿轮的设计 25

第三节第二级3K(Ⅱ)型行星齿轮减速器的设计 31

第四节减速器其它零件校核 51

第五章液压系统设计 65

第一节液压系统各回路介绍 65

第二节几种主要液压元件的选型设计 68

第三节内、外喷雾冷却除尘系统 69

第四节润滑 70

结论 71

参考文献 72

外文资料 73

中文译文 75

致谢 76

ABSTRACT

This design References the EBJ-120TP tunneling machine which is designed by Coal Science Research Institute in Taiyuan. It is one kind of medium cantilever tunneling machine which is mainly used in the medium coal lane and the half coal crag lane digging the tunnels, its structure compact, the compatibility good, the fuselage short, the center of gravity low, the operation simple, the overhaul is convenient. My design mainly aims at the tunneling machine’s walks-organization. I try to carry on the design of its structure and transmission.It uses marching walks organization, the actuation power provides by the oil motor, using the change of the oil motor’s rotation direction to make the walks-organization advance, retrocede, and turn. In the transmission design of the walks organization, using High-speed hydraulic motor to connect a pair of cylindrical Gear then connect a 3 K (II) type planetary gear, and uses the brake to link hydraulic motors

Brake Inner Ring suspended can brake and link, and the source of more reliable braking performance. The innovation in designing: Use braking instead of coupling; when reducer is installed ,at each side of the reducer reversed 180 degrees staggered layout. Make full use of space and compact structure.

Keywords：Cantilever tunneling machine Walks-organization

Planet reduction gear Brake Planetary gear

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内容简介：: EBJ-120TP 型履带式掘进机行走机构设计和液压系统设计摘要本次设计参照了太原煤科院研制生产的 EBJ-120TP 型掘进机，这是一种中型悬臂式掘进机，主要用于中型煤巷及半煤岩巷的掘进作业。它结构紧凑、适应性好、机身矮、重心低、操作简单、检修方便。我的设计主要针对掘进机的行走部进行结构及液夜系统相关设计。设计中采用履带式行走部，驱动动力由液压马达提供，利用液压马达转动方向变化实现行走部前进、后退和转向。在行走部传动设计中，采用高速直联液压马达接一级圆柱直齿轮传动再接 3K()型行星传动的设计方案，通过制动器并将它和液压马达联结，制动器内圈悬浮,既起到制动功能又起联轴器作用，源头制动使制动性能更可靠。本设计的创新点：用制动器替代了联轴器。减速器安装时左右两侧的减速器对调 180 度错开布置。充分利用空间，使结构紧凑。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。关键词：悬臂式掘进机行走部行星减速器制动器行星齿轮EBJ-120TP type crawler type boring machineWalking mechanism design and hydraulic system designABSTRACTThis design References the EBJ-120TP tunneling machine which is designed by Coal Science Research Institute in Taiyuan. It is one kind of medium cantilever tunneling machine which is mainly used in the medium coal lane and the half coal crag lane digging the tunnels, its structure compact, the compatibility good, the fuselage short, the center of gravity low, the operation simple, the overhaul is convenient. My design mainly aims at the tunneling machines walks-organization. I try to carry on the design of its structure and transmission.It uses marching walks organization, the actuation power provides by the oil motor, using the change of the oil motors rotation direction to make the walks-organization advance, retrocede, and turn. In the transmission design of the walks organization, using High-speed hydraulic motor to connect a pair of cylindrical Gear then connect a 3 K (II) type planetary gear, and uses the brake to link hydraulic motors Brake Inner Ring suspended can brake and link, and the source of more reliable braking performance. The innovation in designing: Use braking instead of coupling; when reducer is installed ,at each side of the reducer reversed 180 degrees staggered layout. Make full use of space and compact structure.Keywords：Cantilever tunneling machine Walks-organization Planet reduction gear Brake Planetary gear目录摘要 .IIABSTRACT.III第一章概述 .1第一节掘进机的发展现状与前景展望 .1第二节悬臂式掘进机的主要组成部分 .3第三节 EBJ120TP 型掘进机简介 .4第四节履带式掘进机在半煤岩工作条件下应用设计要求 .9第二章总体方案设计 .11第一节掘进机总体结构布置 .11第二节掘进机各组成部分基本结构设计 .11第三章行走部设计 .16第一节行走部设计要求 .16第二节设计布置传动方案 .16第三节行走部各部分的具体设计 .17第四章行走部减速器设计 .23第一节行走部减速器总体设计 .23第二节一级圆柱直齿轮的设计 .25第三节第二级 3K()型行星齿轮减速器的设计 .31第四节减速器其它零件校核 .51第五章液压系统设计 .65第一节液压系统各回路介绍 .65第二节几种主要液压元件的选型设计 .68第三节内、外喷雾冷却除尘系统 .69第四节润滑 .70结论 .71参考文献 .72外文资料 .73中文译文 .75致谢 .760第一章概述第一节掘进机的发展现状与前景展望一、国内外掘进机的发展现状我们把全断面掘进机和自由断面掘进机统称为巷道掘进机。前者主要用于岩巷的全断面钻削式一次成巷掘进；自由断面掘进机则由于其工作臂可以上下左右移动而能自由改变掘进断面的形状和大小。自由断面掘进机常用于煤巷掘进既可以用于综合机械化工作面进行全断面巷道掘进也可应用于打眼放炮工艺进行机械化掘进。19 世纪 70 年代，英国为修建海底隧道，生产制造了第一台掘进机，美国在 20 世纪30 年代开发了悬臂式掘进机，并把此项技术应用于采矿业，此后英、德、日等十几个国家相继投入了大量的人力、物力、财力用于掘进机技术的开发和研制，经过多年的不懈努力，现有 20 多家公司，先后研制了近百种机型。目前，掘进机技术在如下几个方面有长足进步：(1)适用范围在扩大(2)掘进断面在增加(3)适应坡度在提升(4)截割能力在加强(5)多功能性在显现(6)自控技术在提高其中自由断面的悬臂式巷道掘进机从上世纪四十年代产生至今，已有五十多年的发展历史，目前掘进机的截割功率为 100408kw，机重 24160t，平均日掘进进尺 78nl，最大掘进能力达 2030md目前，国内煤矿用机型，中型机以 AM 一 50、SIO0为代表，其截割功率为 100kw，机重 25t；重型机以 EBH132(截割功率 132kw、机重 36t)、EBJ160(截割功率 160kw、机重 50t)为代表。掘进机的截割头有横轴式和纵轴式两种形式，横轴式截割头一般用于软岩掘进，纵轴式截割头则多用于硬岩掘进。截齿的选择原来虽主要依靠经验，但目前已可以通过试验台测试来准确选择。截齿在掘进过程中破碎煤岩1时，其上受到的应力会部分转化为能量，故研制新的刀头合金材料一直是截齿的发展方向。截割速度是影响掘进机掘进能力和截齿寿命的重要参数。纵轴式截割头的截割速度低于横轴式截割头的截割速度，目前掘进机的截割速度多为 2535ms。实践证明，低速截割具有截深大、岩屑粗、粉尘生成量少、齿尖温度低、磨损量小、装机功率利用率高等优点；但同时，低速截割也相应降低了掘进机的掘进能力。国外已有公司进行台架试验，以确定截割速度与掘进能力的关系。水力掘进的出现开辟了掘进机掘进技术发展的新天地，它具有诸多其他机械掘进所不及的优点。这项技术正在研发，一旦成熟，市场广阔。追溯我国使用巷道掘进机的历史，是从上世纪50年代初使用前苏联生产的J_IK一2M，J_IK21型煤巷掘进机开始的，之后又应用并仿制了J1K一3型掘进机；60年代我国开始自行研制巷道掘进机，相继研制出了“反修I型” ， “反修型”和“开马”型掘进机，机重大都在10t左右，适用于f4的断面为496的煤巷掘进。从1972年一1985年间，我国煤炭科研院所与煤机厂和矿务局共同设计开发研制了EMS-30以及EMS-55等机型。到80年代中期，我国分别从英国、奥地利、日本、前苏联、美国、德国、匈牙利等国家引进了16种、近200台掘进设备，对我国煤矿使用掘进机起到了推动作用。 “七五”期间，在煤矿采掘设备“一条龙”项目引进中，又引进了奥地利阿尔卑尼公司的Anll一50、日本三井三池公司的s10041型掘进机制造技术和先进的加工设备，使我国形成了批量生产掘进机的能力，基本上结束了中、小型掘进机依赖进口的局面。 “八五” 、 “九五”期间，我国开始重型掘进机的研制工作， “十五”期间进入快速发展阶段。目前有轻、中、重机型EBE55、EBE75、EBE90、S100、AM一50、EBE110、EBEl20、EBE132、S150JH、S200M、EBE160等，其中EBE160型是国内研制的重型掘进机，S2OOM是引进日本，进而国产化的重型机。近几年，随着煤炭工业的发展，国内掘进机呈快速增长。2000年市场投入总量为51台、2001年103台、2002年126台、2003年236台，到2004年将超过 400台。佳木斯煤机公司处于行业领先地位，淮南煤机厂、南京晨光机器厂等均为我国掘进机的研制生产和不断发展作出了贡献。尽管我国掘进机研制工作起步并不晚，“七五”期间也曾取得过较好的成果，可是在发展过程中，现有产品与国际相比尚有很大差距。(1)从产品生产和使用方面看，国产的s100比日本晚6年，联合研制的EBE160比英国LH130晚13年(2)性能、规格相近的机型与国外相比晚820年。2(3)从制造总数上看，截止2005年2月我国制造的掘进机近1150台，仅相当英国、德国、奥地利上世纪80年代的生产水平。(4)从机掘巷道比重看，与前苏联、英国、德国平均相差近20年。(5)从装机综合技术水平看，我国仅相当于国外 20 世纪 80 年代初期水平。为此，我国要提高制造厂及配套厂的设备精度和加工能力、原材料质量、加工技术及管理水平，适时引进先进技术，调整产品结构，加强自主开发能力，尽快缩短我国与先进掘进机生产国家的技术差距，并使我国煤矿掘进机械化装备提高到一个新的水平。二、掘进机发展前景展望从目前国内掘进机发展趋势来看，具有广阔的发展前景，在我国除用于煤矿巷道掘进外，掘进机正进入铁路、城市地铁隧道的掘进以及公路建设等行业。其发展趋势有如下 3 项：(1)重型掘进机。如$220、AM75 等机型，随着高产高效矿井建设需要，必然成为矿山的主力机型。另外，随着环保意识的强化，劳动力成本的提高，机械化掘进是一种必然发展趋势，市场前景更为看好。(2)矮机身中型掘进机。随着我国煤炭采掘业的不断发展，中厚煤层将逐步减少，煤矿巷道必然趋于薄煤层、半煤岩巷道，如山东、贵州等地。因此，有一定的破岩能力，机身矮、功率大的机型会成为今后市场的抢手机型。(3)辅助功能多的机型。在掘进机上搭载湿式除尘系统或其它除尘方式。这是改善作业环境，清除肺矽病途径之一。掘进机具有锚杆支护机等功能，若该项技术成熟，必将受到高度重视和开发研制。遥控技术、截割轨迹显示与红外线定位系统结合，实现机组远程遥控。故障自诊断功能更完备，并能实现辅助作业。连掘机组。实现房柱式采掘。第二节悬臂式掘进机的主要组成部分悬臂式掘进机主要有横轴式掘进机和纵轴式掘进机。它们的主要组成部件相同，只是截割头的布置不同。悬臂式掘进机由切割机构、装运机构、行走机构、液压系统、电3气系统、除尘喷雾系统等组成。一、切割机构切割机构由切割头、齿轮箱、电动机、回转台等组成，具有破碎煤岩功能的机构。二、装运机构装运机构由装载部和刮板输送机组成。悬臂式掘进机装载机构形式较多。如星轮式、链轮链条式、蟹爪式等，过去比较多的是运用蟹爪式，现在随着液压的广泛运用，开始大规模运用液压马达直接带动转盘的机构了。三、行走机构掘进机的行走机构主要由履带部分、减速器和动力输入装置（液压马达或电动机）。四、液压系统液压系统由统一的泵站给分布在各个地方的液压缸，液压泵供液压油，设计中要照顾不同液压部件的压力。五、电气系统电器系统是电动机和控制掘进机的运动的电信号控制器等电器元件，在井下工作的时候要注意它的防爆处理，选用的电动机、电器元件必须符合井下的防爆标准。六、除尘喷雾系统除尘喷雾系统内喷雾回路、外喷雾回路及冷却水回路组成。第三节 EBJ120TP 型掘进机简介4图 1-1 EBJ-120TP 型掘进机一、EBJ120TP 产品特点EBJ120TP 型掘进机由煤炭科学总院分院设计制造。该机为悬臂式部分断面掘进机，适应巷道断面 918m2、坡度16。、可经济切割单向抗压强度60MP 的煤岩，属于中型悬臂式掘进机。该机的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。二、EBJ120TP 主要用途、适应范围

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