关 键 词：

含CAD图纸 12 十二 掘进机 设计 cad 图纸

资源描述：

内容简介：

1.概述部分断面掘进机是一种能够实现截割、装载、转载运输、行走和喷雾除尘的联合机组。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。巷道掘进机是一种能够完成截割、装载、转载煤岩，并能自己行走，具有喷雾灭尘等功能的巷道掘进联合机组，根据工作方式的不同可分为全断面掘进机和部分断面掘进机。前者可一次截割出所需断面，且断面形状多为圆形，主要用于工程涵洞及隧道的岩石掘进；后者一次仅能截割断面一部分，需工作机构上下左右多次摆动、移动，逐渐截割才能掘出所需断面，断面形状可以是矩形、梯形、拱形等，其中悬臂式断面掘进机在煤矿中使用很普遍。 1.1国外掘进机的发展概况早在上世纪30年代，德国、前苏联、英国、美国等就开始了煤矿巷道掘进机的研制，但巷道觉仅仅得到较广泛工业性应用还是在第二次世界大战之后。1948年，匈牙利开始研制F系列煤巷掘进机。1949年生产的F2型掘进机，是世界上的第一台悬臂式掘进机，不过当时还未能实现悬臂式掘进机的全部功能。1951年匈牙利研制了采用履带行走机构的F4型悬臂式掘进机，这种机型除采用横轴截割方式和调动灵活的履带行走机构外，还采用了铲板和星轮装载机构，并采用了刮板运输机转运物料。这种机型已经具备了现代悬臂式掘进机的雏形。F系列掘进机是目前悬臂式横轴掘进机的原始机型。1971年奥地利ALPINE公司在匈牙利F系列掘进机的基础上，研制了AM50型掘进机，并在此基础上逐步形成了AM系列掘进机。在此基础上，德国EICKHOFF公司自行研制出了EVA系列掘进机。1973年WESTFALIA公司成功研制了WAV170和WAV200型掘进机，并在此基础上发展为WAV系列型掘进机。F系列、AM系列和WAV系列掘进机均采用的是横轴截割机构。1956年前苏联生产了首台纵轴悬臂式掘进机。19601964年，英国从前苏联引进，并同时开始了悬臂式掘进机的研制。1963年DOSCO公司通过改变截割头截齿配列和更换电气系统，研制出了DOSCO系列掘进机。1968年德国EICKHOFF公司在引进的DOSCO掘进机基础上研制开发出了EV100型掘进机。后来德国PAURAT公司又研制出了ET系列掘进机，使纵轴悬臂式掘进机逐步形成系列化。经过半个多世纪的发展，目前，国外掘进机主要生产国有：英、德、俄罗斯、奥地利、日本等国，所生产的掘进机已被广泛用于硬度低于8半煤岩的采准巷道掘进，并扩大到岩巷。重型机不移位截割断面达3542，多数机型能在纵向、横向的斜坡上可靠工作，截割功率在132300kw，机重在50100t，切割岩石硬度f为12。部分机型截割速度已降至1m/s以下，牵引速度采用负载反馈调节，以适应不同岩石硬度；一些机型除设有后支撑外，还在履带前后安装了卡爪式液压扎脚机构，以便在切割岩石时锚固定位。机电一体化已成为掘进机发展趋势，新推出的掘进机可以实现推进方向和断面监控、电动机功率自动调节、离机遥控操作及工况监测和故障诊断，部分掘进机实现PLC控制，实现回路循环检测。1.2国内掘进机的发展概况我国悬臂式掘进机的发展大体分为三个阶段。第一阶段是上世纪60年代初期到70年代末，这一阶段主要是已引进国外掘进机为主，在引进的同时，我们的技术人员开始尝试进行消化吸收，但研究水平较低，主要以切割煤的轻型机为主。上世纪70年代末到90年代初为消化吸收阶段。这一阶段分别从英国、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。在此期间，我国与国外合作生产了几种悬臂式掘进机并逐步实现了国产化。这一期间我国悬臂式掘进机的主要特点是可靠性大幅提高，已能适应我国煤矿的巷道掘进，中型掘进机型号日趋齐全。90年代初至今为自主研发阶段。这一阶段中型悬臂式掘进机发展日趋成熟，重型掘进机大批出现，悬臂式掘进机的设计与加工制造水平已相当先进，并且具备了根据矿井条件实现个性化设计的能力。这一时期的代表机型主要有太原分院研制的EBJ160、EBZ160TY和EBJ120TP型掘进机。这一阶段我国悬臂式掘进机的设计水平大幅提高，各种先进的三维设计和分析软件广泛应用，机器可靠性大幅提高，功能日趋完善，功率更大，一些先进的故障诊断和显示技术、离机遥控技术应用其中，我国的悬臂式掘进机设计和生产使用技术跨入了国际先进国家的行列。由煤炭科学研究总院太原分院设计的EBZ160TY型掘进机首次采用了恒功率双速截割电动机、恒功率变量泵和比例多路换向阀的液压系统，首次将国产掘进机的工作压力由16MPa提高到23MPa，并能可靠运行，这一机型的研制成功，标志着我国悬臂式掘进机的研制水平又迈上了一个新台阶。我国的悬臂式掘进机发展主要受英国DOSCO、日本三井三池S系列型掘进机的影响。目前主要以纵轴悬臂式为主。同时，由于吸收了奥地利AM系列型掘进机的特点，也有部分掘进机设计为横轴截割方式。1.3掘进机技术的发展趋势掘进机的发展经历了由小到大、从单一到多样化的过程，现在已形成轻型、中型、重型3个系列。掘进机正向以下几个方面发展：（1）增强截割能力。为了实现较强的截割能力，现代掘进机截割功率不断增大，截割速度逐渐降低。现代中重型悬臂式掘进机截割功率120300kw,个别机型达到400kw。截割头转速一般为2050r/min,截割速度12m/s，部分机型降低到1 m/s以下。经济截割硬度100120Mpa,最大可达140 Mpa。（2）提高工作可靠性。由于地质条件复杂多变，使掘进机在工作时承受交变的冲击载荷，且磨损和腐蚀严重。而井下的环境恶劣，空间狭小，检修不便，因此要求通过完善的设计、高质量的制造及合理的使用和良好的维护来提高其可靠性。（3）采用紧凑化设计，降低重心，提高工作稳定性。由于掘进机悬臂过长，使得截割反力较大，不利于机器稳定工作。针对这个问题，应采用紧凑化设计，努力降低机器的重心，并在机器的后部或两侧增设油缸稳定装置，以提高机器的工作稳定性。（4）增强对各种复杂地质条件的适应性。悬臂式掘进机普遍采用履带行走装置，以减小接地比压；通过增大驱动功率，以增强牵引力和爬坡能力，从而提高对各种底板、工况的适应性。（5）研究新型刀具和新的截割技术。为增强截割能力、提高刀具的使用寿命，应努力改进刀具的结构，采用新材料，研究新的破岩方法。（6）发展自动控制技术。截割断面监视和控制技术的开发和应用。采用该技术将实现掘进工作面切割情况较直观、全面的观察和了解，并能对断面切割精度和巷道质量进行控制。基本解决了掘进机械操作人员在截割过程中离开迎头，安全、准确操纵的问题和提高巷道质量、生产效率的问题。该技术包括随设备水平姿态识别、调整；切割轨迹记录和显示；断面边界设定；断面成形控制；前进方向指示和引导；偏离方向和切割超限报警等几个方面的内容。该技术的进一步发展将实现掘进机的自动掘进。（7）发展掘锚机组，实现快速掘进。目前，影响悬臂式掘进机掘进速度的主要因素就是支护时间过长。掘进、支护不能同步作业，制约了巷道掘进速度，降低了掘进效率。掘锚机组是一种新型、高效、快速的掘进设备，是一种理想的作业方式，具有良好的发展前景。2.掘进机的总体方案设计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。2.1工作机构的型式选择部分断面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。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,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。2.2 装载机构的型式选择部分断面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。但考虑工作环境潮湿、有泥水,选用液压马达驱动为好。2.3 输送机构的型式选择 部分断面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。2.4 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。2.5 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,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,部分断面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。2.6 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,