履带式半煤岩掘进机截割部设计（全套含CAD图纸）
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购买后包含有 纸和说明书 ,咨询 要 对 履带式半煤岩 掘进机的总体方案设计中工作、装载、输送、转载、行 走机构型式及除尘装置作了系统、全面的介绍。 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。 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 ：掘进机； 总体设计； 截割部设计 ； 减速器设计； 零件 购买后包含有 纸和说明书 ,咨询 of s in a is to It be to be is in BM a of to of to is of 买后包含有 纸和说明书 ,咨询 买后包含有 纸和说明书 ,咨询 买后包含有 纸和说明书 ,咨询 目录 目录 1 前 言 . 1 计背景和目的 . 1 煤岩掘进机介绍 . 2 作机构的型式 . 2 载机构的型式 . 3 送机构的型式 . 4 载机构的型式 . 4 走机构的型式 . 4 尘装置的型式 . 5 压水细射流辅助切割技术 . 5 掘进机主要特点 . 6 2 设计任务及相关参数 . 7 3 总 体 设 计 . 8 械、液压部分 . 8 述 . 8 要技术参数 . 9 要结构和工作原理 . 10 （ 1）油缸回路 . 17 （ 2）行走回路 . 18 （ 3）回油过滤器 . 20 （ 4）四联手动换向阀 . 20 （ 5）油缸 . 20 （ 6）油箱 . 21 滑 . 22 气部分 . 23 统的组成 . 23 统的结构 . 23 作原理 . 25 （ 1）主回路部分 . 25 （ 2）电源部分 . 26 （ 3）控制单元 . 26 （ 4）保护单元 . 27 目录 4 截割部总体结构设计 . 27 动机的选型 . 27 （ 1）电机参数 . 27 割头的结构设计 . 28 5 截割部减速器传动机构设计 . 29 动方案的拟定 . 29 动装置总传动比的确定及各级分传动比的分配 . 29 动系统的运动和动力参数 . 30 速级部分 . 3030 速级部分 . 34 . 34 . 35 接触强度设计 . 35 轮传动的主要尺寸 . 36 轮传动的主要尺寸 . 36 . 37 . 37 的设计 . 38 承的校核 . 41 的校核 . 43 齿联轴器 . 43 6 掘 进机的操作和使用 . 44 进机的操作 . 44 作手柄的位置及其功能 . 44 进机的操作程序 . 45 进机的掘进作业 . 47 进机的操 作注意事项 . 48 7 掘进机的拆运、安装和调整 . 49 器的拆卸和搬运 . 49 进机井下组装 . 50 器的井下调试 . 52 器的调整 . 52 8 掘进机的检修及维护保养 . 54 目录 器的日常维护保养 . 54 器的定期维护保养 . 54 滑 . 55 压系统用油 . 56 气 . 56 9 机器常见故障原因及处理方法 . 57 10 安全保护 . 59 装与检查 . 60 护、修理与故障排除 . 60 装及保管 . 61 参考文献： . 62 附录 . 64 英文原文 . 68 on of . 68 中文译文 . 75 悬臂式重型掘进机关键技术探讨 . 75 致 谢 . 81 中国矿业大学 2009 届本科生毕业设计 第 1 页 1 前 言 此次设计的掘进机机型适用于 截割的煤岩 普氏硬度 f5，主要适用于煤及半煤岩巷的掘进， 亦可 用于条件类似的其它 非煤 矿山及工程巷道的掘进。是普采、综采的采准巷道机械化 掘进的主要设备。 计背景和目的 随着煤炭工业的发展。目前我国的矿井设计逐渐采用一井一面布置的采煤方法，其开采强度提高，推进速度增快，从而带来采掘机械化比例失调，采掘矛盾日益彰显。另外对于一些开采年限较长的矿井，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 90%仍旧采用着传统的炮掘作业，劳动强度大，安全性差。目前，我国大部分煤矿使用的主要机型多是二十世纪六、七十年代设计的，这些原有的设计理念逐渐陈旧、零部件可靠性较差、开机率低、 维护量大，而且机重偏轻、截割功率小、过断层和截割岩石的能力差，不能适应较复杂煤层的要求。 因此开发研制综合性能好、适应范围广的新型掘进机已经成为当务之急，用于解决掘进机更新换代的问题，缓解采掘矛盾的紧张局面。 煤岩掘进机介绍 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。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。 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。 中国矿业大学 2009 届本科生毕业设计 第 2 页 作机构的型式 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。 载机构的型式 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。 中国矿业大学 2009 届本科生毕业设计 第 3 页 (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。 送机构的型式 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。 载机构的型式 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。 中国矿业大学 2009 届本科生毕业设计 第 4 页 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。 走机构的型式 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，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。 尘装置的型式 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 中国矿业大学 2009 届本科生毕业设计 第 5 页 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，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。 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 80 100，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 20量为 4L/孔径为 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 附表 助切割压力水分级 目 低压 中压 中高压 高压 超高压 水压 20 20 140 140 400 400 经验表明，对煤辅助切割作用的最低压力约 40岩石的最低水压为 70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 70上的压力水，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。 中国矿业大学 2009 届本科生毕业设计 第 6 页 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。 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。 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、 电器系统采用了可编程控制器 (为主控制器，保护功能强，具 有工况检测和故障诊断功能。 4、 采用 “ 三高 ” （即高品质、高使用寿命及高性价比） 硬质合金和新工艺生产的截齿，截齿强度高，耐磨，损耗小； 5、 星轮装载机构采用液压马达直接驱动，取消了减速器，提高了装载 机构的可靠性； 6、 采用无支重轮履带行走机构，性能可靠，维护 量小 ； 7、 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； 8、 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， 中国矿业大学 2009 届本科生毕业设计 第 7 页 省去了锚杆钻机自身配置的动力源 ； 9、 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 。 2 设计任务及相关参数 履带式半煤岩掘进机截割部设计 主要参考参数和要求： 机身长： 宽： ： 卧底深度： 245 割功率： 120装机功率： 190 经济截割煤岩硬度： 60掘巷道断面： 18 最大可掘高度： 大可掘宽度： 5m 龙门高度： 350刮板速度： s 运输形式：边双链 履带宽度： 2 250走速度： 3m/作） 6m/动） 额定电压： 1140/660v 设计要求： 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、完成截割部及总体结构设计； 3、完成截割部传动 设计； 4、行星传动主要组件、零件图设计及零件加工工艺编制； 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。 中国矿业大学 2009 届本科生毕业设计 第 8 页 3 总 体 设 计 械、液压部分 述 本次设计的 机 型 为悬臂式半煤岩掘进机，适应巷道断面 9 18m 、坡度 16 、可经济切割单向抗压强度 60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。 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。该机可经济切割单向抗压强度 60煤岩，可掘巷道最大宽度 (定位时 )5m，最大高度 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。 要技术参数 机 长 ： 宽： 高 : 割卧底深度 ： 240 功 率 ： 190经济截割煤岩硬度 ： 60掘巷道断面 ： 18最大可掘高度 ： 大可掘宽度 ： 应巷道坡度 ： 16 中国矿业大学 2009 届本科生毕业设计 第 9 页 机器供电电压 ： 660/1140V 电动机 ： 型 号： 率 ： 120 速 ： 1478r/割头 ： 转 速 ： 55r/ 齿 ： 镐形 最大摆动角度 ： 上 ： 42 下 ： 29 左右各 26 装载形式 三爪转盘 装运能力 180m3/h 铲板宽度 板卧底 250板抬起 360盘转速 30r/运输形式 边双链刮板 槽 宽 510门高度 390 速 s 锚链规格 18 64紧形式 黄油缸张紧 行走形式 履带式 (液压马达分别驱动 ) 行走速度 工作 3m/ 调动 6m/地长度 动形式 摩擦离合器 履带板宽度 500紧形式 黄油缸张紧 系统额定压力： 油缸回路 16走回路 16国矿业大学 2009 届本科生毕业设计 第 10 页 装载回路 14送机回路 14载机回路 10杆钻机回路 10统总流量： 450 L/站电动机： 型号 率 55速 1470 r/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 率 15速 1470 r/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 灭尘形式 内喷雾、外喷雾 供水压力 3喷雾压力 量 63L/却部件 切割电动机、油箱 供电电压 660/1140V 总 功 率 190爆形式 隔爆兼本质安全型 控制箱 隔爆型 要结构和工作原理 掘进机主要由截割部、装载部、刮板输送机、行走部、机架和回转台、液压系统、水系统及电气系统等部分组成，参见图 中国矿业大学 2009 届本科生毕业设计 第 11 页 截割部又称工作机构，结构 如图 要由截割电机、叉形架、二级行星减速器、悬臂段、截割头组成。 截割部为二级行星齿轮传动。行星减速器结构如图 120齿轮联轴节传至二级行星减速器，经悬臂段，将动力传给截割头，从而达到破碎煤岩的目的。 图 整机系统图 1 2 3 4 56走部 78 9 10 11 整个截割部通过一个叉形框架、两个销轴铰接于回转台上。借助安装于截割部和回转台之间的两个升降油缸，以及安装于回转台与机架之间的两个回转油缸，来实现整个截割部的升、降和回转运动，由此截割出任意形状的断面。 中国矿业大学 2009 届本科生毕业设计 第 12 页 图 截割 机构 1 2 34 5 6电机 7图 二级行星齿轮减速器 装载部结构如图 示，主要由铲板及左右对称的驱动装置组成，通过低速大扭矩液压马达直接驱动三爪转盘向内转动，从而达到装载煤岩的目 的。 装载部安装于机器的前端。通过一对销轴和铲板左右升降油缸铰接于主机架上，在铲板油缸的作用下，铲板绕销轴上、下摆动 ,可向上抬起 360国矿业大学 2009 届本科生毕业设计 第 13 页 向下卧底 250机器截割煤岩时，应使铲板前端紧贴底板，以增加机器的截割稳定性。 刮板输送机结构如图 示，主要由机前部、 机后部、驱动装置、边双链刮板、张紧装置和脱链器等（改向轮组装在装载部上）组成。 刮板输送机位于机器中部，前端与主机架和铲板铰接，后部托在机架上。机架在该处设有可拆装的垫块，根据需要，刮板输送机后部可垫高，增加刮板输送机的卸载高度。刮板输送机采用低速大扭矩液压马达直接驱动，刮板链条的张紧是通过在输送机尾部的张紧油缸来实现的。 图 装载部 1- 铲板体 2 3 4中国矿业大学 2009 届本科生毕业设计 第 14 页 图 刮板输送机 1 2 3 4 5 6本次设计的 掘进机采用履带式行走机构。左、右履带行走机构对称布置，分别驱动。各由 10 个高强度螺栓（ 、 ）与机架相联。左、右履带行走机构各由液压马达经三级园柱齿轮和二级行星齿轮传动减速后，将动力传给主动链轮，驱动履带运动。 现以左行走机构为例，说明其结构组成及传动系统。如图 行走机构主要由导向张紧装置、左履带架、履带链、左行走减速器、液压马达、摩擦片式制动器等组成。摩擦片式制动器为弹簧常 闭式，当机器行走时，泵站向行走液压马达供油的同时，向摩擦片式制动器提供压力油推动活塞，压缩弹簧，使摩擦片式制动器解除制动。 本机工作行走速度为 3m/动行走速度为 6m/过使用黄油枪向安装在导向张紧装置油缸上的注油嘴注入油脂，来完成履带链的张紧（油缸张紧行程 120调整完毕后，装入适量垫板及一块锁板，拧松注油嘴螺塞，泄除油缸内压力后再拧紧该螺塞，使张紧油缸活塞不承受张紧力。 机架是整个机器的骨架，其结构如图 示。它承受着来自截割、行走和装载的各种载荷 。机器中的各部件均用螺栓或销轴与机架联接，机架为组焊件。 回转台主要用于支承、联接并实现切割机构的升降和回转运动。结构如图 转台座在机架上，通过大型回转轴承用止口、 36 个高强度螺中国矿业大学 本科生毕业设 计 姓 名： 学 号 ： 学 院： 应用技术学院 专 业： 机械工程及自动化 设计题目： 履带式半煤岩掘进机截割部设计 专 题： 指导教师： 职 称： 设计任务书 学院 应用技术学院 专业年级 学生姓名 任 务 下 达 日 期 ： 毕业设计日期 毕业设计题目： 履带式半煤岩掘进机 截割部 设计 毕业设计专题题目： 毕业设计主要内容和要求： 行走速度 ： ； 截割功率 ： 120 最大可掘高度： m； 截割头转速 ： 95r 截割速度： 。 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、完成截割部及总体结构设计； 3、截割部减速器两级 2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。 院长签字： 指导教师签字： 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）： 成 绩： 指导教师签字： 年 月 日 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 ）： 成 绩： 评阅教师签字： 年 月 日 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 ）： 成 绩： 评阅教师签字： 年 月 日 答辩及综合成绩 答 辩 情 况 提 出 问 题 回 答 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 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 对 履带式半煤岩 掘进机的总体方案设计中工作、装载、输送、转载、行 走机构型式及除尘装置作了系统、全面的介绍。 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。 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 ：掘进机； 总体设计； 截割部设计 ； 减速器设计； 零件 of s in a is to It be to be is in BM a of to of to is of 目录 目录 1 前 言 . 1 计背景和目的 . 1 煤岩掘进机介绍 . 2 作机构的型式 . 2 载机构的型式 . 3 送机构的型式 . 4 载机构的型式 . 4 走机构的型式 . 4 尘装置的型式 . 5 压水细射流辅助切割技术 . 5 掘进机主要特点 . 6 2 设计任务及相关参数 . 7 3 总 体 设 计 . 8 械、液压部分 . 8 述 . 8 要技术参数 . 9 要 结构和工作原理 . 10 （ 1）油缸回路 . 17 （ 2）行走回路 . 18 （ 3）回油过滤器 . 20 （ 4）四联手动换向阀 . 20 （ 5）油缸 . 20 （ 6）油箱 . 21 滑 . 22 气部分 . 23 统的组成 . 23 统的结构 . 23 作原理 . 25 （ 1）主回路部分 . 25 （ 2）电源部分 . 26 （ 3）控制单元 . 26 （ 4）保护单元 . 27 目录 4 截割部总体结构设计 . 27 动机的选型 . 27 （ 1）电机参数 . 27 割头的结构设计 . 28 5 截割部减速器传动机构设计 . 29 动方案的拟定 . 29 动装置总传动比的确定及各级分传动比的分配 . 29 动系统的运动和动力参数 . 30 速级部分 . 错误 !未定义书签。 30 速级部分 . 34 . 34 . 35 接触强度设计 . 35 轮传动的主要尺寸 . 36 轮传动的主要尺寸 . 36 . 37 . 37 的设计 . 38 承的校核 . 41 的校核 . 43 齿联轴器 . 43 6 掘进机的操作和使用 . 44 进机的操作 . 44 作手柄的位置及其功能 . 44 进机的操作程序 . 45 进机的掘进作业 . 47 进机的操作注意事项 . 48 7 掘进机的拆运、安装和调整 . 49 器的拆卸和搬运 . 49 进机井下组装 . 50 器的井下调试 . 52 器的调整 . 52 8 掘进机的检修及维护保养 . 错误 !未定义书签。 目录 器的日常维护保养 . 错误 !未定义书签。 器的定期维护保养 . 错误 !未定义书签。 滑 . 错误 !未定义书签。 压系统用油 . 错误 !未定义书签。 气 . 错误 !未定义书签。 9 机器常见故障原因及处理方法 . 错误 !未定义书签。 10 安全保护 . 错误 !未定义书签。 装与检查 . 错误 !未定义书签。 护、修理与故障排除 . 错误 !未定义书签。 装及保管 . 错误 !未定义书签。 参考文献： . 错误 !未定义书签。 附录 . 错误 !未定义书签。 英文原文 . 错误 !未定义书签。 on of 未定义书签。 中文译文 . 错误 !未定义书签。 悬臂式重型掘进机关键技术探讨 . 错误 !未定义书签。 致 谢 . 81 附录 A 面向采矿和工程建筑领域的掘进机性能优化 1994年 4月 18日至 21日在内华达州拉斯维加斯举行先进钻井技术研究所 ( 13届年度技术会议论文 贾马尔 罗斯塔米， 地球力学研究所，科罗拉多矿业学院，科罗拉多州 80401 摘要 本文将讨论掘进机的性能和相关参数及其对生产和生产率的影响。在这些影响掘进机性能的参数中，最重要的是对截割头设计参数，它可以优化到某一特定的要求状态。在优化设计中，程序和所采用的方法是重复试验。本文也介绍了一种这类的已经开发并实现的计算机程序。 导言 掘进机是最灵活的，因此 ，作为最常见的机械化挖土机，利用在建造隧道或开发和生产在地下矿井中。这些机器是非常灵活，而且可以挖掘的各种大小，形状和类型的开口。从安装的观点上看，即时存取的支撑面就能对他们有非常有利的支持。此外，他们较少资本密集，比其他大多数机械化设备，掘进机由此可以具有了有利的经济性好的优势。不过，运营商也察觉到，掘进机在切削阻力和磨料的岩层的局限性，限制了这些机器在采矿和民间地下施工的广泛应用。一般来说，岩石的形成与一无侧限抗压强度在超过 100 兆帕斯卡(15000 是被视为不适合开挖掘进机 ，除非它是高度节 或裂缝。这个限额，反映了在对部分机刀具在挖掘时遇到的阻力和磨料岩层接触的岩石，缺乏刚度，以及作为过分较高的点成本和低产量的利率。 不过掘进机，以温和的阻力力和非适度软磨料岩中普遍使用。他们所面对的问题，就是要克服的岩石强度和耐磨性，他们可以削减。在为了改善掘进机的切削能力，过去超过20 年对钻头和截割头设计已进行了广泛的研究。这些研究结果表明，钻头必须实现深穿透，让有效率的切割，高生产，避免过度有点磨损。但是，更深的截割，需要在截割头部增大强度，这就需要高截割电机功率和高的抗变形能力。因此，在最近几年，具有较 高的切割功率和刚度的重型硬岩机器由制造商开发并引入市场。表现一台机器与某一特定重量和安装截割头的功率匹配的参数是 高度依赖于截割头的设计和钻头的安装分配。改进牙轮钻头保证良好的截割头力平衡可以产生高得多的生产利率，减小由于截割头的振动引起的生产率的下降。本文介绍了地球力学研究所电磁干扰 (科罗拉多矿业学院 (项研究的结果表现在的对截割头设计参数和使用的方法来优化头设计，以尽量减少头部震动，并获得最大限度地生产率。 背景 影响掘进机的生产率和截割成本的几个参数，包括： 岩石参数，如岩石的压缩 和拉伸强度，磨蚀矿物含量 (即石英 )的抗拉强度、百分比，岩石结构 整体岩体分类和支持的要求。 和矩阵式和硬度，存在面向力学性能的矿物复合材料，和弹性的行为岩石材料。 地面条件，例如程度联接 (综合状况、地下水、断层带、混杂的面孔情况和整体岩石大量分类和支持需要。 机器规格，包括机器重量， 截割力， 切截速度，摆动速度，最大的可掘高度、截割头类型 (轴向或横向 )，钻头的类型、大小和其他特征、钻头的在截割头上的 数量和安装方式位置。 操作参数，如形状，大小，长度和开放，倾斜度，轮流或交叉削减，连续的切割和扩大行动中，有多少岩层在隧道的道路，地面支持的方法，和工作时间表的意义人数轮班每天天内，每星期的百分比等。 综合这些参数确定了某一特定机在某一个岩石参数和地面条件下的生产能力。在 1994年尼尔的会议上，已经给出了大量的充分考虑影响掘进机的性能和生产率的参数估计方法。在这些参数，也有一些无法控制。它们包括岩石和地面条件，以及一些运行参数。因此，当一条隧道或巷道确定的条件下，具体到某一项目，唯一的可控参数就是掘进机参数。一般情况下，第一步是要确定是否掘进机是可行的和可以工作一个合理的生产速度下的特定情况。第二步 是选择工人阶级和一般规格的机器加以考虑为就业之间的机器可以在市场上。第三步是符合目前各种特色的岩石和地面的条件，另一方面，以尽量提高其产出率。这可以通过深入研究，设计参数和优化设计的实践来实现。另外，对于现有的机器已经工作在各站上的，它始终是有利于进行这种研究，以增加生产力并降低开挖成本。 在掘进机的运用中，有许多研究致力于，可能的参数修改，实现更高的产出率。此外，掘进机截割的岩石强度极限为在该行业里需要移动作业的硬岩掘进机面临的问题。以下是一些解决为提高截割头的生产力和扩大他们的经济适用于硬岩的办法。 当运 用巷道掘进机时，有关于达到更高的生产率的可能的修改做了许多研究。 并且，巷道掘进机的岩石力量极限经常挑战归结于需要对于在产业的一种流动硬岩挖掘机。 下列是为增加巷道掘进机生产力提议的有些解答并且扩大他们对硬岩的经济适用性： 应整体截割头截齿的力； 钻头设计和材料 首要的考虑，在钻头设计涉及到的限制是，在与岩石作用时，钻头的形状和岩石力学性能影响着施加在岩石上的力量。显然，为实现更深的截割，需要较高的切削力，可作用于对钻头的是有限制的最高力量。而 在切割石英丰富的岩石类型中，截齿材料必须具有一定的耐磨和韧性，以承受冲击载荷。使用碳化钨与钴合金，部分解决了这个问题和改进截齿的寿命。此外，新的钎焊及表面处理技术，以改善耐磨性截齿桑克斯增强截齿的耐磨性。在条款位形状，指向攻击 (圆锥 )截割头，虽然他们是不是自封的激化，有时声称，增加了截齿的寿命和工作效率，由于他们的能力，保持一定的配置文件一个较长时期内的时间。使用这些位几乎已成为标准的重型掘进机并改善他们的工作效率。应用切割技术对掘进机可以改善刀具的寿命，使这些机器攻击更硬的岩石。 一微型切割机最近已在科罗 拉多矿业学院研制成功。该截齿的平均直径是 米 (5 英寸 )，安装一个 5 厘米 (2 英寸 )的悬臂式轴用滚针轴承。截割同样的深度，微型截齿上的截割力要比常规的盘型刀盘上的截割力要小得多。微型截割头是重量轻，遇到问题，能够很容易处理和更换，而且钻头在掘进机截割头上大约需要同一空间大小作为为标准。这些独特的功能，采用微型截齿是一个非常有前途的解决适用范围扩大至截割头能开挖困难的岩层的方案。 机械设计 机械设计，主要是根据机械的性能和作用于截割头上的截割力。机器的质量和整体几何尺寸决定可用于截割头上力的大小和最大力的 方向。在本质上，该掘进机的能力，性能参数 (即掘进机掘进能力，截割电机，升降能力，后支撑力 )是取决于机器的质量。较大的机器质量是通常与较大的截割头想匹配，以便为反应掘进需要实现的较高的生产率。其中的限制因素，传统上一直是掘进机掘进轴向力或以截割力的大小来确定机型。这股力量通常是由牵引的努力抓取工具产生的，这是被普遍认为缺乏效率的，尤其是运用在软，湿的楼层。安装伸缩臂对新一代的截割头 ，在相当大的程度上，缓解这个问题。伸缩臂提供推进力，而机器仍然平稳。这使得更好地利用机器的质量和摩擦之间的履带式和地面。安装了一 套插孔，以增加掘进的能力和较高的安装截割头的功率，也有助于改善截割头的切削能力 。偶尔，面积较大航道已被用来增加截割电机功率，并允许更好地利用机器大规模增加生产率，而在机械液压系统不需要任何改变。 截割头设计 两种类型的掘进机，撷取 (横向 )和铣削 (在网上或轴流式 )截割头，撷取类型更适合于坚硬的岩石切割。这是由此产生的阻力是沿着煤层壁的方向， (而不是垂直 )，在掘进过程更有效地削减阻力，更好地利用机器的质量来产生更有效的摩擦力。对两种类型的截割头型式，进行优化设计是必要的，以配合岩石切割的特点和最大限度地生产率 。设计参数包括截齿间隔，截齿位置，其倾斜角度，斜的角度。间距之间的截线必须通过分析岩石破坏行为和预期的深度渗透来进行优化。此外，截割头的布局必须平衡，通过控制刀具的位置，以创造一个更合适的 (队 )的分布，以尽量减少震动。这个问题是至关重要的，因为增加的间距程度不足会影响刀具数量和潜在的更高的震动。头部振动可产生不利影响的生产速度，机器的寿命和维修。因此，通过优化截割头设计，取得了良好的平衡截齿的分布数据和减少振动，可以提高的表现，给定机器和最主要的优化目标，目前所讨论的文件在以下各节。 截割头的平衡和振动 该 截割头振动是指以整体的力量变化对头部造成的之间的互动，钻头和岩石。掘进的变异是一个功能的双边投资协定的数量在接触的岩石，空间位置位在三维空间中，和深度的渗透率为每截齿。结合这些参数确定的总的力量作用于截割头在任何特定的时间点。很明显，自截割头是旋转，时间转化为空间和转动的立场。在其他换言之，由此产生的力量对截割头依赖于数量和分布双边投资条约的任何角节的截割头在计划查看 (见图 1)。同时，贯穿深度为每截齿取决于其地位与尊重，以切割面。这是，双边投资条约可能再减一红新月会形成路径在岩石或削减在不断渗透，视乎有关的 运作模式和钻头位置 (图 2 ) 。 该掘进的要求，切割在某一个深度与一个固定的间距不同的截齿渗透到横向的岩石。这种变化的结果，从压力建立在位元提示和图 1。假定鉴于该截割头位布局模式图 2 。形状伐区的钻头在各 ( 115 角间距 )。切割模式 (后海基姆奥卢 1991 年 )。随后释放压力，因此，掘进由于切屑形成。不过，估计平均切削力可发展为切削在某一个深度的渗透，如下： bn 其中，磅 ) 帕 ) a， 切削试验中获得。 这是在实验室规模下，充分切削条件下，推导出曲线拟合的力量获得的数据线切割测试的表现出的截割力的估算公式 (即图 3)。牵引力，可以从正常的阻力使用风阻系数，界定为引力以正常的力的比例中估计。这个系数通常是 间不同数，具体多少依赖于岩石类型和钻头的截深。通常运行直接测力试验，风阻系数是衡量随着切削力。因此，掘进的要求，切割在某一个深度的渗透率估计，并用于截割头总截割力和功耗估计，以及平衡。 对于给定机，优化设计一开始就选择一个适当的位间距，以最大限度地切削效率在 一个特定的岩石类型。最有效的切割是当具体的能源，界定为能源需要削减一单位体积的岩石，是减至最低。它已被证明是由广泛的实验室和实地研究认为，最低具体的能源发生在一系列的间距，以渗透率 (/)之间的比例 2攻击刀。另一种做法，这也被用来定义最优间距是外逃的角度岩石。这种做法是广泛使用的掘进机制造商和在本质上是另一种方式来决定最佳的 S/P 比值。在此方法中，行距之间的双边投资条约的决心，从理想的深度渗透和突破的角度来看，这是之间的夹角火山口表面所造成的破碎和切屑形成下位。双方最佳的 S/P 比值，或突破的角度所控制的 脆性岩石和最准确地确定实际的切削试验。 使用钻头截线间隔和截割头的钻头布局，在截面可以通过确定的地位和倾斜角度的双边投资条约。倾斜的角度，对每比特是选定等，这是垂直于切削表面 (或减少 ) 。在这个阶段，双边投资协定的数量需要在头部，和一般尺寸的刀具头 (长度和直径 )所指明的。下一步是要确定角的定位比特，以实现最佳的位分布，并尽量减少头部震动。由于复杂和繁琐的运作所涉及的这些计算，这是可以完成的最好的计算机模拟。图 3 。估计和衡量的正常截割力。 计算机模拟优化截割头 一个计算机程序研制的截齿对截割头 ，以及模拟切 削加工过程的设计主管。这一程序的能力，以确定的立场，位在三维空间中考虑到岩石性质，截割头几何形状和深度的分布场。该程序检查牙轮钻头的相互作用，并确定了双边投资协定的数量在与岩石在任何特定的旋转角度的头部。实际的渗透每一个人的一点是在与岩石的计算方法和部队的要求，对于给定深度的渗透率估计。估计势力，然后投射到三个相互垂直的轴 (直角坐标系 )成立于截割头。预计势力概括起来估计总力和力矩的要求，头部在每个运作模式，即掘进和电弧 (回转或剪切 )模式。计算切削参数 (如掘进尺度或牵引力，扭矩和功率 ) ，然后记录每个位置的头 部，因为它旋转 360 与理想的角增量。表 1 是一个例子，该程序的输出旋转一定的杆头设计， 360 ，在 2 增薪点。此外，一些统计数据操纵的数据是这样做的概要框，以评估的平均，最高，最低及截力 /功率的要求，以及在每个模式的切割的百分比的变化。该百分比的变异是指的比例标准偏差，以平均参数的值。结果切削过程仿真也可以策划对旋转角度和用于振动分析的头部 (图 4 ) 。 表 1 程序输出为模拟截割头轮流在 2 增量 该掘进的变化及相关的图表可以用来作为对截割头评估其规模和频率的振动的一个指标。这意味着，轴向力 /力矩的要求，可以 查明和钻头要消除这些峰值力，或至少尝试，以减轻他们的大小，以一系列内部几个百分点的平均水平。此外，这些变化是评估，以改善截割头的设计，使切削过程变得顺畅与最低限度的变化。为此，双边截齿线上截齿的数量在联络必须保持几乎相同，作为截割头旋转，这意味着整个该截割头上改变角间距分配比特均匀的任何切割的一段。 根据截齿线间截齿的距离相等，周围或有角间距的概念的截齿分派的一种算法被用于达到截齿和截割力在截割头上能够均匀分布 (1991)。 这种算法得出能够确定截齿的角位在截割头所有特定部分的上维护 截齿的一个相对地恒定的常数。一旦截齿的数量从选择的间距和开始的数量被计算有角安置位控制在截割头的截齿线上。 图 5 是位一双重跟踪的分派图，四的例子顶头的开始 (图 1 显示同一个头的平面图 )。 必须为双重或三倍跟踪修改分派算法，并且开始 (2， 3， 4 的数量。 )。 实质上，算法定义了一位位置角 (在一套位， 2 跟踪的双的和 3 跟踪的三倍的等等 )从在同样的早先位开始。 与截割头主视图和侧视图一起的截齿分派图如生产由根据一个实时依
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