矮机身中型掘进机设计（行走部装运部）

中 国 矿 业 大 学本科生毕业设计姓 名： 李翔 学 号： 03100979 学 院 机电工程学院 专 业 机械工程及自动化 设计题目 矮机身中型掘进机设计（行走部、装运部） 专 题： 指导教师： 杨善国 职 称： 副教授 二O一四 年 六 月 徐州中国矿业大学毕业设计任务书学院 机电工程学院 专业年级 机自10-3班 学生姓名 李翔 任务下达日期：2014年 2 月 21日毕业设计日期： 2014年2月 21日至 2014年 6月 17日毕业设计题目：矮机身中型掘进机设计（行走部、装运部）毕业设计专题题目：毕业设计主要内容和要求： 设计适用于薄煤层巷道断面18 以上的矮机身掘进机（物料硬度，平均生产能力65m3/h以上）。在进行整机总体方案论证的基础上，重点完成行走部和装运部的设计。 绘制相关设计图纸3.5张（折合0号）左右； 按照学校及学院有关规定，撰写毕业设计说明书一份，正文部分不少于60页； 中英文摘要400字左右； 外文翻译一篇（中文字数3000字左右）； 查阅相关文献25篇左右，其中外文文献不少于2篇。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）：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）：成 绩： 评阅教师签字： 年 月 日中国矿业大学毕业设计答辩及综合成绩答 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 要所设计的掘进机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、中心低、操作简单、检修方便。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。本设计主要针对掘进机的整机进行方案设计，对行走部进行结构及传动等相关设计。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；行走部设计；减速器设计；零件ABSTRACTThe tunneling machine 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. Crawler half of coal and rock boring machines overall program design work, loading, transportation, republished, walking patterns and dusting device in a systematic and comprehensive presentation. This design mainly aims at the tunneling machines entire machine to carry on the plan design and aims at walks-organization to carry on the design of its structure and transmission and so on Coal-rock boring machine is able to achieve cutting, loading, reproduced transport, walking and spray Dust combined unit. It can be used to mine and may also be used for other metal mines and tunnel construction. The tunneling machine overall plan design is playing the decisive role regarding the entire machine performance. Therefore, in accordance with TBM uses, operations and manufacturing conditions, a reasonable choice of aircraft, and the right to determine its structure type, for the achievement of the technical unit indicators to ensure that the machine performance is of great significanceKey word：Tunneling machine；System design；Walking department design； Reduction gear design；Components目 录1 绪论11.1 国内外掘进机的发展现状11.2 掘进机发展前景展望11.3 矮机身中型掘进机介绍21.3.1工作机构的型式选择21.3.2装载机构的型式选择31.3.3 输送机构的型式选择31.3.4 转载机构的型式选择41.3.5 行走机构型式的选择41.3.6 除尘装置的型式选择41.3.7 高压水细射流辅助切割技术51.4 矮机身中型掘进机主要特点52 总体方案设计52.1掘进机总体结构布置52.2主要技术参数62.3主要结构和工作原理72.3.1截割部82.3.2装载部92.3.3 刮板输送机102.3.4行走部102.3.5机架和回转台112.3.6液压系统122.3.7内、外喷雾冷却除尘系统152.3.8电气部分152.4润滑173 行走部设计183.1行走部设计要求183.2设计布置传动方案183.3行走部各部分的具体设计193.3.1履带的设计193.3.2液压马达及电机选择203.3.3链轮的设计213.3.4履带架及导向轮和张紧装置224 减速器设计234.1减速器传动方案设计及分配234.2减速器各级齿轮的设计计算244.2.1第一级直齿齿轮参数的计算244.2.2第二级直齿齿轮参数的计算274.2.3第三级直齿齿轮参数的计算294.2.4第一级行星齿轮减速324.2.5第二级行星齿轮减速374.3减速器其他零件的设计校核434.3.1减速器轴设计校核434.3.2减速器轴承的校核444.3.3减速器键的校核455 装载机构设计475.1 铲板体结构475.2 驱动装置475.3 装载机构设计475.3.1装载机构生产能力确定475.3.2星轮结构尺寸确定485.3.3星轮转速确定495.3.4装载功率确定506 装机事项与检修516.1搬运、安装和调整516.1.1 机器的拆卸和搬运516.1.2 机器组装及注意事项526.1.3机器的调整526.2机器检修526.3机器常见故障原因及处理方法55结论58参考文献591 绪论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 国内外掘进机的发展现状我国于1962 年开始掘进机的研制工作，最初是仿前苏联产品，机身轻、功率小、性能差、未广泛应用。20世纪60年代初期到70年代末，这一阶段主要是以引进国外掘进机为主，也定型生产了几种机型，在引进的同时进行消化、吸收，为我国悬臂式掘进机的第二阶段的发展打下了良好的技术基础。这一阶段掘进机的主要特点是：使用范围越来越广，切割能力逐步提高，有切割夹岩和过断层的能力。20世纪70年代末到80年代末，我国与国外合作生产了几种悬臂式掘进机并逐步地实现了国产化，其典型的代表是与奥地利、日本合作生产的 AM50型及S100 型，这两种机型现已成为国内市场主导产品。其后，国产掘进机研制步伐也在加快，我国自行设计制造了几种悬臂式掘进机，先后研制了EL290，ELMB255，EBJ265/ 48，ELMB，EM IA30，EMS275，EL290，EBJ2132，EBJ2160，MRH2S100241，EB H2132，AM250，EJ270等机型。这一阶段悬臂式掘进机的特点是：可靠性较高，已能适应我国煤巷掘进的需要；半煤岩巷的掘进技术已达到相当的水平，出现了重型机。由20世纪80年代末至今，重型机型大批出现，悬臂式掘进机的设计与制造水平已相当先进，可以根据矿井生产的不同要求实现部分个性化设计，这一阶段的代表机型较多，主要有EBJ型、EL型及EB H型。这一阶段悬臂式掘进机的特点是：设计水平较为先进，可靠性大幅提高，功能更加完善，功率更大，一些高新技术已用于机组的自动化控制并逐步发展到全岩巷的掘进. 经过几十年的发展 ,我国悬臂式掘进机的设计、生产、使用进入了一个较高的水平，已跨入了国际先进行列，可与国外的悬臂式掘进机媲美。由于纵轴式掘进机工作中良好的截割性能，整机调用灵活和可截割不同巷道断面的优点，在铁道、公路、桥梁、煤矿、金属矿以及隧道工程中得到广泛的应用，仅全国国有重点煤矿就有各种类型掘进机400多台。目前，我国悬臂掘进机技术已经跃上了一个新的台阶，总体水平接近国外同行。取得的成绩主要有：相继开发出三种重型掘进机，它们是EBJ2160型，EBJ2160H型和EBH2132型，其中EBJ2160型掘进机获国家科技进步二等奖，它的研制成功使我国的掘进机研究与制造水平迈上了一个新台阶，标志着我国掘进机研制开发水平进入国际先进行列，使国产掘进机可截割抗压强度80MPa的岩石，使用范围不断扩大，目前已推广到铁路、公路、水利建设等部门，并出口俄罗斯。完成了硬岩截齿的研究，研制出“三高”硬质合金刀头和新的截齿制造工艺，使我国的硬岩截齿达到国际先进水平。对高压水射流辅助截割技术和惯性冲击辅助截割技术进行了探索和尝试，并研制成功了ELMB275C型振动式掘进机，现已批量生产。将可编程控制器( PLC) 成功应用到部分掘进机电控系统中，在电控系统的保护插件及故障诊断等方面取得了一定的成绩。1.2 掘进机发展前景展望综观国内和国外悬臂式掘进机的发展情况，各国都在技术方面进行创新，未来的发展趋向如下：1 重型化、大功率。随着采煤机械化程度的提高和巷道断面的不断扩大。掘进机面对越来越硬和研磨性更强的岩石，单向抗压强度超过170MPa.因此，开发研制高功率、大质量的重型硬岩掘进机尤为迫切。目前，国外许多重型掘进机截割功率达到200300 kW，最高可达500 kW。而我国重型掘进机尚处于发展阶段，截割功率目前已达200 kW。越来越高的截割功率虽然可提供给截割头巨大的截割力，但使机器的振动进一步加剧，对生产率、机器的寿命和日常保养都将产生不利影响。随之而来的是机器的重量将越来越大，以增加稳定性。2 掘、钻、锚一体化。研制集掘、钻、锚为一体的采掘锚综合机组，以实现快速掘进的同时又能打眼安装锚杆，支护顶板、侧帮，实现掘进、支护平行作业，解决掘进机利用率低的问题。因此，掘、钻、锚一体化是实现巷道快速掘进，满足高产、高效工作面发展需要的重要技术途径。3喷雾降尘设备随机化。目前，掘进机大多设有内、外喷雾装置，但对呼吸性粉尘降尘效果差，喷嘴堵塞严重。因此，对现有机型设置机载降尘设备，强化外喷雾的使用效果，将会使掘进机在工作时的粉尘浓度大大降低。4智能化、自动化。配置激光导向系统、计算机断面控制系统和遥控系统，以降低对操作人员的反应要求、提高生产效率和生产能力。5矮型化。在加大机重、截割功率和提高截割硬度的前提下，注重发展机身较低的机型，以易于井下运输和适用于掘进中、小断面巷道，同时也为配置其他辅助设备(锚杆安装机、辅助工作平台等) 带来了方便。6附件化。保留必要的截、装、运、行主要组成功能，将降尘、辅助支护等装置以附件形式出现。这样，可根据需要选择装配各种附加件，,给设计、制造、使用都带来方便。7 装载运输装置亦采用可伸缩型结构，保证机器的机动性和适应性。液压系统逐步趋于完善、可靠。1.3 矮机身中型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。1.3.1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。1.3.2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。 1.3.3 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。1.3.4 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运动，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。1.3.5 行走机构型式的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，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。1.3.6 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，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。1.3.7 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。1.4 矮机身中型掘进机主要特点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 总体方案设计2.1掘进机总体结构布置机器的总体布置关系到整机的性能、质量和整机的合理性。也关系到操作方便、工作安全和工作效率。因此，总体布置是总体设计中极为重要的内容。1切割机构由悬臂和回转台组成，位于机器前上部，悬臂能上下、左右回转；2装载铲板是在机器下部前方，后接中间刮板运输机，两者组成装运机构，贯穿掘进机的纵向轴线；3考虑掘进机的横向稳定平衡，主要部件按掘进机纵向平面对称布置，电控箱、液压装置分别装在运输机两侧；4为保证作业的稳定性，履带位于机器的下部两侧，前有落地铲板，后有稳定器支撑，整个机器的重心在履带接地面积的形心面积范围内；5为了保护司机安全，同时又便于观察、操作，将司机位置在机器后部右侧；6由于掘进机是地下巷道作业，所以整个机器呈长条形，而且机身越矮机器越稳定。2.2主要技术参数1掘进机总体参数 机 长： 9.4m机 宽： 2.8m机 高: 1.5m截割卧底深度： 240mm总 功 率： 180kW可经济截割煤岩硬度： 60MPa可掘巷道断面： 1820m2 最大可掘高度： 4m最大可掘宽度： 5.25m适应巷道坡度： 16机器供电电压： 660/1140V2截割部电动机： 型 号： YBUS2-120 功 率： 110KW 转 速： 1460r/min截割头： 转 速： 46r/min 截 齿： 圆锥形 最大摆动角度： 上： 42 下： 31 左右各 393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 32r/min4刮板输送机运输形式 边双链刮板槽 宽 500mm龙门高度 390mm链 速 0.96m/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 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 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喷雾冷却系统灭尘形式 内喷雾、外喷雾供水压力 3MPa外喷雾压力 1.5MPa流 量 63L/min冷却部件 切割电动机、油箱8电气系统供电电压 660/1140V总 功 率 180kW隔爆形式 隔爆兼本质安全型控制箱 隔爆型2.3主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2-1。图2-1 整机系统图1-截割部；2-装载部；3-刮板输送机；4-机架和回转台；5-履带行走部；6-油箱；7-操作台；8-泵站；9-电控箱；10-护板2.3.1截割部截割部又称工作机构，结构如图2-3所示，主要由截割电机、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2- 2 所示，由 110kW的水冷电动机输入动力，经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。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。图2-2 二级行星减速器图2-3 截割机构1-截割头；2-悬臂段；3-二级行星减速器；4-齿轮联轴节；5-叉形架；6-截割电机；7-电机护板2.3.2装载部装载部结构如图 2-4 所示，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360mm，向下卧底 250mm。当机器截割煤岩时，应使铲板前端紧贴底板，以增加机器的截割稳定性。图2-4 装载部1-铲板体；2-刮板输送机改向链轮组；3-三爪转盘；4-驱动装置2.3.3 刮板输送机刮板输送机结构如图2-5所示，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2-5 刮板输送机1-机前部；2-机后部；3-边双链刮板；4-张紧装置 5-驱动装置；6-液压马达2.3.4行走部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（M302）与机架相联。左、右履带行走机构各由液压马达经三级圆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 6、图 7 所示，左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/min，调动行走速度为6m/min。通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120mm），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。图2-6 左履带行走机构1-导向张紧装置； 2-履带架；3-履带链；4-行走减速器；5-行走液压马达 图2- 7 左行走减速器2.3.5机架和回转台机架是整个机器的骨架，其结构如图2- 8所示。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2-8 所示。回转台座在机架上，通过大型回转轴承用止口、36个高强度螺栓与机架相联。工作时，在回转油缸的作用下，带动切割机构水平摆动。截割机构的升降是通过回转台支座上左、右耳轴铰接相连的两个升降油缸实现的。 左、右后支撑腿是通过后支撑油缸及销轴分别与后机架连接，它的作用有四：1.切割时使用，以增加机器的稳定性；2窝机时使用，以便履带下垫板自救；3履带链断链及张紧时使用，以便操作；4抬起机器后部，以增加卧底深度。图2-8 掘进机机架1-回转台；2-前机架；3-后机架；4-后支撑腿；5-转载机连接板2.3.6液压系统本机除截割头的旋转运动外，其余各部分均采用液压传动。系统主泵站由一台55kW的电动机通过同步齿轮箱驱动一台双联齿轮泵和一台三联齿轮泵（转向相反），同时分别向油缸回路、行走回路、装载回路、输送机回路、皮带转载机回路供压力油，主系统由五个独立的开式系统组成。该机还设有液压锚杆钻机泵站，可同时为二台锚杆钻机提供压力油，另外系统还设置了文丘里管补油系统为油箱补油，避免了补油时对油箱的污染。液压系统原理如图2- 9 所示。图2- 9 液压系统原理图1油缸回路油缸回路采用双联齿轮泵的后泵（40 泵）通过四联多路换向阀分别向 4组油缸（截割升降、回转、铲板升降、支撑油缸）供压力油。油缸回路工作压力由四联多路换向阀阀体内自带的溢流阀调定，调定的工作压力为6MPa。截割机构升降、铲板升降和后支撑各两个油缸，它们各自两活塞腔并接，两活塞杆腔并接。而截割机构两个回转油缸为一个油缸的活塞腔与另一油缸的活塞杆腔并接。为使截割头、支撑油缸能在任何位置上锁定，不致因换向阀及管路的漏损而改变其位置，或因油管破裂造成事故，以及防止截割头、铲板下降过速，使其下降平稳，故在各回路中装有平衡阀。2行走回路行走回路由双联齿轮泵的前泵（63 泵）向两个液压马达供油，驱动机器行走，行走速度为 3m/min；当装载转盘不运转时，供装载回路的 50 泵自动并入行走回路，此时的两个齿轮泵（63 泵和 50 泵）同时向行走马达供油，实现快速行走，其行走速度为 6m/min。系统工作压力为 16MPa。回路工作压力由装在两联多路换向阀阀体内的溢流阀调定。注意：根据该机器液压系统的特点，行走回路的工作压力调定时，必须先将装载转盘开动。快速行走时，由于并入了装载回路的 50 泵，其系统工作压力为 14Mpa。通过操作多路换向阀手柄来控制行走马达的正、反转，实现机器的前进、后退和转弯。注意：机器要转弯时，最好同时操作两片换向阀（即使一片阀的手柄处于前进位置，另一片阀手柄处于后退位置）。除非特殊情况，尽量不要操作一片换向阀来实现机器转弯。防滑制动是用行走减速器上的摩擦制动器来实现。制动器的开启由液压控制，其开启压力为 3MPa。制动油缸的油压力由多路换向阀控制。行走回路不工作时，制动器处于闭锁状态。3装载回路装载回路由三联齿轮泵的前泵（50泵），通过一个齿轮分流器分别向2个液压马达供油, 用一个手动换向阀控制马达的正、反转。该系统的工作压力为 14Mpa，通过调节换向阀体上的溢流阀来实现。齿轮分流器内的两个溢流阀的调定压力均为 16MPa。该阀的压力是通过专用的液压实验台调定的。注意：该溢流阀的调定压力在机器出厂时已经调节好，在机器使用过程中不允许调节压力。4输送机回路输送机回路由三联齿轮泵的中泵（50 泵）向一个（或两个）液压马达供油，用一个手动换向阀控制马达的正、反转。系统工作压力为 14MPa，通过调节换向阀体上的溢流阀来实现。5转载机回路转载机回路由三联齿轮泵的后泵（40 泵）向转载马达供油，通过一手动换向阀控制马达的正反转。系统工作压力为 10MPa，通过调节换向阀体上的溢流阀来实现。6锚杆钻机回路锚杆钻机回路由一台15kW电机驱动一台双联齿轮泵，通过二个手动换向阀可同时向两台液压锚杆钻机供油。系统工作压力为 10MPa，通过调节换向阀体上的溢流阀来实现。7油箱补油回路油箱补油回路由两个截止阀、文丘里管和接头等辅助元件组成，为油箱加补液压油。补油系统并接在锚杆钻机回路的回油管路上（若掘进机不为锚杆钻机提供油源，则补油系统并接在运输回路或转载机回路的回油管路上）。当需要向油箱补油时，截止阀关闭，截止阀开启，油液经过文丘里管时，在 A 口产生负压，通过插入油筒 5 内的吸油管吸入，将油补入油箱。在补油系统不工作时，务必将截止阀关闭，截止阀开启。8几种主要液压元件的选型设计（1） 吸油过滤器为了保护油泵及其它液压元件，避免吸入污染杂质，有效地控制液压系统污染，提高液压系统的清洁度，在油泵的吸油口处设置了两个吸油过滤器，该过滤器为精过滤。当更换、清洁滤芯或维修系统时，只需旋开滤油器端盖(清洗盖)，抽出滤芯，此时自封阀就会自动关闭，隔绝油箱油路，使油箱内油液不会向外流出。这样使清洗、更换滤芯及维修系统变得非常方便。另外，当滤芯被污染物堵塞时，设在滤芯上部的油路旁通阀就自动开启，以避免油泵出现吸空等故障，提高液压系统的可靠性。（2）回油过滤器为了使流回油箱的油液保持清洁，在液压系统中设置了两个回油过滤器，该过滤器为粗过滤，位于油箱的上部。当滤芯被污染物堵塞或系统液温过低，流量脉动等因素造成进出油口压差为 0.35MPa 时，压差发讯装置便弹出，发出讯号，此时应及时更换滤芯或提高油液温度。更换滤芯时，只需旋开滤油器滤盖(清洗盖)即可更换滤芯或向油箱加油。若未能及时停机更换滤芯时，则设在滤芯下部的旁通阀就会自动开启工作(旁通阀开启压力为0.4MPa，以保护系统。（3）四联手动换向阀四联手动换向阀，主要由进油阀、多路换向阀、回油阀三部分组成。进油阀有压力油口 P 和回油口 O，在 P 和 O 之间装有阀组总溢流阀。换向阀部分是由阀体和滑阀组成，滑阀的机能均为 Y 型，阀体为并联型，因此，既可以分别操作又可以同时操作，当同时操作时工作速度减慢。当滑阀处于中位时，油泵通过阀组卸荷。为了防止工作腔的压力油向 P 腔倒流，设置了单向阀。（4）油缸本次设计中机器有四组油缸，共八根。截割机构升降油缸、回转油缸、铲板升降油缸和后支撑油缸各两根，结构形式均相同，其中铲板升降油缸和后支撑油缸通用。（5）油箱本液压系统采用封闭式油箱(见图 2-10)，采用 N68 号抗磨液压油。油箱采用二级过滤，设置了两个吸油过滤器和两个回油过滤器，有效地控制了油液的污染，并采用文丘里管补油，进一步降低了油液的污染。油箱上还配有液位液温计，当液位低于工作油位或油温超过规定值（70）时，应停机加油或降温。油箱冷却器采用了热交换量较大的板翅式散热器，总热交换量达40000kcal/h，以保障系统正常油温和粘度的要求。（6）六点压力表按操纵台标牌表明的位置接好油管。旋转压力表表盘，其指针所指的位置即为标牌表明的回