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横轴履带式半煤岩掘进机设计(含源文件),横轴,履带式,半煤岩,掘进机,设计,源文件
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学 毕 业 设 计 说 明 书 学生姓名： 学 号： 学 院： 专 业： 题 目： 横轴 履带式半煤岩 掘进机设计 指导教师： 职称 : 职称 : 20*年 12 月 5 日 毕业设计任务书 学院 专业年级 学生姓名 任务下达日期： 20* 年 01 月 10 日 毕业设计日期 10 年 3 月 16 日至 10 年 6 月 8 日 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： 主要内容：横轴履带式半煤岩掘进机设计 主要参数和要求 : 机身长 : 8 宽： 2 高 : 底深度： 245m 装机功率： 250 截割功率： 160济截割煤岩硬度： 60 可掘巷道断面： 1820大可掘高度： m； 最大可掘宽度： 5m 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 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： 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介绍。 关键词： 掘进机；截割部；减速器 he as to to a to to of of is a is to by of of of of In of of is so of is a of of as (1) of in to of of of be (2) in of it of of s of of of 目 录 1 前言 . 错误 !未定义书签。 . 错误 !未定义书签。 进机发展概括 . 错误 !未定义书签。 进机技术发展趋势 . 错误 !未定义书签。 国掘进机发展中所要解决的主要问题 . 3 进机主要机构介绍 . 3 作机构的型式选择 . 4 载机构的型 式选择 . 4 送机构的型式选择 . 5 载机构的型式选择 . 5 走机构的型式选择 . 5 尘装置的型式选择 . 6 压水细射流辅 助切割技术 . 6 掘进机主要特点 . 7 2 设计任务及相关参数 . 7 3 总体设计 . 错误 !未定义书签。 述 . 错误 !未定义书签。 点 . 错误 !未定义书签。 要用途、适用范围 . 错误 !未定义书签。 要技术参数 . 错误 !未定义书签。 要 结构和工作原理 . 错误 !未定义书签。 割部 . 错误 !未定义书签。 载部 . 错误 !未定义书签。 板输送机 . 错误 !未定义书签。 走部 . 错误 !未定义书签。 架和回转台 . 错误 !未定义书签。 压系统 . 错误 !未定义书签。 缸回路 . 错误 !未定义书签。 走回路 . 错误 !未定义书签。 载回路 . 错误 !未定义书签。 送机回路 . 错误 !未定义书签。 载机回路 . 错误 !未定义书签。 杆钻机回路 . 错误 !未定义书签。 箱补油回路 . 错误 !未定义书签。 种主要液压元件的选型设计 . 错误 !未定义书签。 、外喷雾冷却除尘系统 . 错误 !未定义书签。 4 润滑 . 错误 !未定义书签。 5 截割部总体结构设计 . 19 . 19 . 19 . 错误 !未定义书签。 割头的结构设计 . 错误 !未定义书签。 割部减速器传动机构设计 . 错误 !未定义书签。 . 错误 !未定义书签。 . 错误 !未定义书签。 . 错误 !未定义书签。 . 错误 !未定义书签。 . 错误 !未定义书签。 的设计计算 . 错误 !未定义书签。 承的校核 . 错误 !未定义书签。 的校核 . 错误 !未定义书签。 速器箱体的设计 . 错误 !未定义书签。 进部后支撑架的设计 . 错误 !未定义书签。 6 电气部分 . 错误 !未定义书签。 统的组成 . 错误 !未定义书签。 统的结构 . 错误 !未定义书签。 控箱的主要技术参数 . 错误 !未定义书签。 作原理 . 错误 !未定义书签。 回路部分 . 错误 !未定义书签。 源部分 . 错误 !未定义书签。 制单元 . 错误 !未定义书签。 护单元 . 错误 !未定义书签。 7 掘进机的安装和调整 . 错误 !未 定义书签。 器的拆卸和搬运 . 错误 !未定义书签。 进机的井下组装 . 错误 !未定义书签。 器的井下调试 . 错误 !未定义书签。 器的调整 . 错误 !未定义书签。 8 掘进机的检修和维护保养 . 错误 !未定义书签。 器的日常维护和保养 . 错误 !未定义书签。 器的定期维护和保养 . 错误 !未定义书签。 器的润滑 . 错误 !未定义书签。 附录 . 错误 !未定义书签。 总结 . 错误 !未定义书签。 参考文献 . 错误 !未定义书签。 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 学生姓名 刘庆 任务下达日期： 2010 年 01 月 10 日 毕业设计日期 10 年 3 月 16 日至 10 年 6 月 8 日 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： 主要内容： 横轴 履带式半煤岩掘进机设计 主要参数和要求 : 机身长 : 8 宽： 2 高 : 底深度： 245m 装机功率： 250 截割功率： 160济截割煤岩硬度： 60 可掘巷道断面： 1820大可掘高度： m； 最大可掘宽度： 5m 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 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）： 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 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介绍。 关键词： 掘进机；截割部；减速器 he as to to a to to of of is a is to by of of of of In of of is so of is a of of as (1) of in to of of of be (2) in of it of of s of of of 外文原文： is in of an of it is in to of of a of of to 1)to ) of 3) to as as 4) of 2 of n be to of of to or of 2.1 to or of or of or of f) At be 1995 to of 2.2 of by as 1) C in in no of of as to a of of to a of so of a By of is of of be to of to of a is to in of or of a as to it is of As of in at is of to a is to or of At a in of of 2) of It or be C be to a to to in a is is do To in of or to of is of be be of to be to of by to of be is to or in of in at to to to in in As to an is to or by of to of At as be be in of 3) to is or no on of of At of is by to to in is of is up a be or in it of a to 10 m / in of of 10 m / of be 4) of or of in 5) of be in of of In to at in of of of a of 1) in of 2) To 3) of 4) of of s 5) of of of in 2.4 in to to 1) as as to 2) to of to to 3) of of be In is to of to in of 4) be to be so in / 6 (L In of in of to 5) of of to in of in s of of 6) ai be to of s 2.5 of ) of to 2) as as 3) of of as as 4) be to of to of of to 1) a is to of of a to of in an of a a of to 2) is be in of of a in in to of of is on of a a to me of in In to of in of as or nd 3) a in or in of be in by of me to to of in of by to of of a 10 KW of a 1 / 10; A 10 KW of / 18, of / 13. a i = 328). So be a, in In on of So a in is a is or of as in of to to so 3 we of 3.1 of to 7.5 m, 8.5 m, 1.6 m, 2.5 m, 3 m. is 2 m, 1.6 m. to of be to of 50 400 = B/13 +84 ( B to of 00 of B / B 3.2 he is an is of to as it be w = (t) in V on m / s; to to t) to 3.3 of : on c 40 V = 3 s; c 60V = 2 s, c 60V = l 2m / s. by to 3.4 In of to in in of f = 4 6 ( C = 40 60 = 5 7mg/ (1 P, P = M / in M of R; ( be no at of 3.5 = (m3/ in Vn of m / in up of or 4 in of .1 of ) of th1 英 文文献 in . L. . 2 80401 a of to in A in is to of at on of as a is on in a of of to he of is a by on to to of in in a of to in in In of in as as of to to to be In to to of to a to as N 0 of in 0s. as a of by in 0 of of up in in of to in up 20 be . 00 kW to to 00m2 a to a to of to in to be to be as an be to of at be a of a of of to to to of a in A , up 0, 0 an 0 to to of a be to to to is be be to In to in in of of is is to by in up 100 14,500 up 60 23,000 if or is QD of or as or of If is or is to A of on of to of on in as of is in a is in is of of a to of on as as of et 1995). a of on to of In a MI to A of is 5 is an of to In it is of is to be of is (or to of or of ( m3 or is of of in of , of of of at of 6 , to of of an to of of a of on of To in an a to In on to is of as in of in of to in to of of by . of up , , of . of in a of be to A to P), W) as a , W to of is to or to In QD be as a of a It is to of an be in 8 中文译文 掘进机在采矿和隧道业中的应用 摘要 掘进机为方便的挖掘硬岩而 提供了一个独特的能力。因此，广泛地被用于地下，采矿和隧道掘进。在 成功使用掘进机方面的一个具有决定性的议题是提高机器生产率和降低采 掘成本的可靠性分析。这篇文章提出并且讨论科罗拉多学校地球力学研究会最近完成的工作对于挖掘在历史上的使用数据当作一个动态的性能模型。这个模型是从不同的掘进机在各式各样的地质条件下工作为基础来广泛收集的数据。这篇文章也讨论这一数据库的发展和含量被源自估计掘进机的截割率和截割头能耗的预测为程序。 介绍 目前，机械挖掘系 统广大的使用在采矿和市政建造行业上，主要的趋势是提高生产率和减低成本。这些主要的好处就是减少了土地的占有量；同时，增强了工人的安全性。这些优点主要取决于机器性能的大幅度提高，这些可靠性已经造成采掘市场的扩大，并且工人的水平得到了提高。 掘进机是一种广泛应用在地下软硬岩石的挖掘上的机器，特别是对于那些沉积岩。他们用在软岩采矿行业的生产和发展（也就是，巷道掘进、支护，打洞，等等）。特别是用在煤矿，矿山上。在市政建设中，经 常使用在较软地面的管道开掘（铁路、公路、排水沟、导流管道等等）。 连同于扩大巷道或者地下结构的复原。而且掘进机的应用能力非常广泛，基本可以挖掘任何结构和断面的尺寸，不管巷道断面有复杂，都能满足人们的需求。因此，受到人们的一致欢迎。 除了那些高的机动灵活性和适应性之外，掘进机另外一个最大的优点就是成本低廉，经济性好。一般的掘进机都有很大的功率，但却是通过电磁方便的控制。因此，与其他机器相比，它能够较好的掘进硬岩和粉碎。例如连续开采和挖掘。 掘进机近 50年的发展 掘进机最初的使用是在上世纪 50年代煤矿的开采中。今天，在科技高速发展的推动下，人们设计的掘进机性能和其他方面都有了很大的进步，它们的应用已经远 远超过了煤炭开采的范围。主要的改进发生在最近这 50年。包括，机器的重9 量和尺寸比以往增大了很多，截割头功率加大、支护杆，耙抓机构和控制系统都得到 了很大的改进。高效率截割头的设计，高截割率截割齿的发展，高压水 射流辅助截割，电液一体化，较大地方使用自动控制系统以及根据不同地质条件间接控制。所以的这些都使机器的截割能力、工作效率、功率等都得到了长足的提高。 机器的重量已经高达 120 吨左右，那样接地比压 也 得到提高。使机器更加稳定和坚固，那么，在截割较硬的岩石时，面对大的冲击机器仍然能保证较少的振动，维修率降低。目前， 掘进机的功率可达到 500右，使扭矩得到提高。现在的机器截割断面可达到 100用计算机辅助设计，使截割头的布置可达到一个最佳点切入岩石表面，那样的话截割头的工作效率达到最佳状态。截齿已经从简单的钻发展到了锥形。煤岩装载机构和转运机构也得到了很大的进步，可达到生产率的要求。中间输送机现在被制造成可伸缩式，使结构简单化，装运方便。前面装有防护设施，使截割下来的岩石以及截割过程中产生的粉尘挡在外面，保证了操作人员的安全。掘进机也能配备激光指导的对准控制系统，由计算机先分析出最佳的截割轮廓，如果按照此顺序 截割的话，截割效率和生产力都有成倍的提高。图 1 展示的是一个横轴式悬臂掘进机以及耙抓机构。 图 轴式掘进机 普遍性、良好的控制性、和选择性的采矿能力是掘进机发展中需要大力改进的因素，普遍性即 指我们设计的掘进机能够适应大多数矿山发展的需要。良好的控制性就是机器在过载时能够自动保护，这样不至于烧损机器。部分尺寸，摆角，（上摆角可达 20 度，下摆角可达 30 度）。回转半径几乎能达到 90 度。选择性10 指的是在不同的工作环境下可以采取不同的截割功率挖掘矿石的能力，两者能够极大的改进生产率。因为，我们所指的掘进机是部分断面掘进机，可以接近断面，因此，可以很容易的调整刀头，并且顶板架能够很方便地接近顶面。除了这些之外，高的生产率也取决于岩石的内部特性。合理的改进通风设备，降低地表的压力，所有的这些都可以降低成本，提 高生产率。 切削硬岩的能力是影响掘进机应用的最重要因素。这可能是由于在切割尖而硬的岩石时截齿的磨损非常厉害。目前，如果采用良好的连接和配套设备，主轴的抗压强度能达到 100大转矩也提高了很多。 当岩石是脆性岩，岩石是在截割的时候崩落下来的而不是挖掘下来的，那么，就使采掘变的相当容易。如果岩石是粘性的或者单位能耗超过一时，那么掘进的挖掘就变的很不经济，还可能导致机器振动加大，维修费用成倍增加。 一个很重要的量，关于增加掘进机截割硬岩的能力被放置了很多年。这些年人们都把主要精力放在机器结构方面的改进上。 例如，增加重量，截割头功率等。通过这些机器广泛的现场试验表明，截割工具仍然是截割硬岩时最大的弱点。除非一个很大的进步就是在截割时增加截齿的寿命，因此，对于掘进机而言，截割硬岩还是一个难题。 科罗拉多学校地理力学研究会已经发现了一种新的切削技术：锥形截割头。这种截割头实现了圆盘切削时提高截割硬岩的能力。用这种 横的截割头在实验室试验出，当用较少的截齿时它的截割 能力比一般的截齿大了很多，这种新的切割技术应用在掘进机上，为经济性的截割硬岩带来了希望。除此之外，使用这种截齿，一种新的开采技术已经被申请，为截割硬岩的发展 起到很大的促进作用。 图 示的是实验室测定的截割硬岩的图象。 图 形截割头 11 实验数据 性能预测是掘进机应用成功的一个重要因素。这通常取决于机器的选择，生产率，和掘进时的消耗。掘进机的技术对于任何的采掘命令，准确而可靠的估计是达到生产率的保证。 除此之外，在采掘过程中，它也是对掘进路线设计，截割头掘进岩石表面状态的最佳选择。性能预测也是不同地质条件下截割率、截齿消耗率、机器损耗率的表现。截割率单位时间截割的煤岩量，单位能耗指的是在截割单位面积或质量的煤岩所耗的电量。机器利用率是指在计划期间作为挖掘时间所用的百分率。 科罗拉多学校的地球力学学会与其他一些有关这方面技术的大学，已经建立了正确而可靠的性能预测发展经验模型。通过这个模型，在挖掘过程收集了广泛的数据，组建成一个数据库。这个数据库收集了来自全世界多数采矿和市政建设过程中不同的地质条件下所得的挖掘数据。 表 数据组 内 容 基本数据 采掘目的（修路、铁路、管道修建、排水渠、采矿巷道等等）承包人、顾问、开工和完成日期等等。 掘进机数据 制造商，掘进机概况（新的、直接重复使用）掘进机说明书，重量，截割头直径，电力控制，截齿数 量和型式，辅助设备（内外喷雾设施，自动轮廓控制，等等）。 技术和操作上数据 掘进长度，深度和梯度，挖掘断面，操作者经验，每日和每周的采掘量，煤岩装载形式，顶板支护。等等 动过的岩石区的数据 地质学区，岩石质量分类，地质学起源，水文地质学状况，（定向，结构高度，粗度等等。） 每个岩石区的尚未被人碰过的岩石数据 岩石可截割特性，抗拉强度，柔性率，表面硬度，纹理（多孔，矿物石英含量。颗粒大小，等等）冲蚀度特性等等。 每个岩石区的性能记录 截割率，截齿损耗量，掘进机利用和可用性，平均和最好的超前率（变化 /每 日，每周，每月）主要挖掘障碍物，停工时间分析，等等。 12 经验的性能预测方法主要地以先前记录的数据和过去的经验和统计为基础。为了以一个可使用的和意义深长的图纸幅面获得必需的磁场数据，一个数据的收集从准备到送至主修收缩器，还有掘进机的制造商。除此之外数据收集来以后，还要经过优化处理，这是对数据收集的继续。 数据库包含六种数据，如表 示。在数据库的地质学特性里通常有岩石质量和尚未被人们碰过的岩石特性。被包含在数据库的最重要的和最相关的岩石质量特性含岩石性质指示 ( 固定联合组和水文学状态的厚度山。 尚未被人碰过的岩石特性是单桥的抗压强度，抗拉强度，石英含量，纹理。岩石形成被区分开，使最小在机器性能数据的变化范围提供正确的分析。这也为每个区性能数据分析单一化分类。 结论 通过这些评估和数据分析，数据库已经成功的产生能够为掘进机预测瞬时截割率和截齿损耗率的一组方程。这些方程被发现主要适用于起源的软岩，现在的分析是详细化的，可以通用的，含有很多复杂的岩石，使程序变的更万用。在有裂缝的岩石中，这种分析将会被利用来自一个掘进机的可截割性观点对岩石特性的衡量。所以，我们可以认为，这些努力将会作为掘进机在不同的岩石 类型中实现经济截割的性能预测公式。 学 毕 业 设 计 说 明 书 学生姓名： 学 号： 学 院： 专 业： 题 目： 横轴 履带式半煤岩 掘进机设计 指导教师： 职称 : 职称 : 20*年 12 月 5 日 毕业设计任务书 学院 专业年级 学生姓名 任务下达日期： 20* 年 01 月 10 日 毕业设计日期 10 年 3 月 16 日至 10 年 6 月 8 日 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： 主要内容：横轴履带式半煤岩掘进机设计 主要参数和要求 : 机身长 : 8 宽： 2 高 : 底深度： 245m 装机功率： 250 截割功率： 160济截割煤岩硬度： 60 可掘巷道断面： 1820大可掘高度： m； 最大可掘宽度： 5m 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 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： 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介绍。 关键词： 掘进机；截割部；减速器 he as to to a to to of of is a is to by of of of of In of of is so of is a of of as (1) of in to of of of be (2) in of it of of s of of of 目 录 1 前言 . 1 . 1 进机 发展概括 . 1 进机技术发展趋势 . 2 国掘进机发展中所要解决的主要问题 . 3 进机主要机构介绍 . 3 作机构的型式选择 . 4 载机构的型式选择 . 4 送机构的型式选择 . 5 载机构的型式选择 . 5 走机构的型式选择 . 5 尘装置的型式选择 . 6 压水细射流辅助切割技术 . 6 掘进机主要特点 . 7 2 设计任务及相关参数 . 7 3 总体设计 . 8 述 . 8 点 . 8 要用途、适用范围 . 8 要技术参数 . 8 要结构和工作原理 . 10 割部 . 11 载部 . 12 板输送机 . 12 走部 . 13 架和回转台 . 14 压系统 . 15 缸回路 . 15 走回路 . 16 载回路 . 16 送机回路 . 16 载机回路 . 16 杆钻机回路 . 16 箱补油回路 . 16 种主要液压元件的选型设计 . 17 、外喷雾冷却除尘系统 . 18 4 润滑 . 19 5 截割部总体结构设计 . 19 . 19 . 19 . 20 割头的结构设计 . 20 割部减速器传动机构设计 . 21 . 21 . 22 . 23 . 27 . 31 的设计计算 . 35 承的校核 . 38 的校核 . 39 速器箱体的设计 . 39 进部后支撑架的设计 . 40 6 电气部分 . 40 统的组成 . 40 统的结构 . 41 控箱的主要技术参数 . 42 作原理 . 43 回路部分 . 43 源部分 . 43 制单元 . 43 护单元 . 44 7 掘进机的安装和调整 . 44 器的拆卸和搬运 . 44 进机的井下组装 . 45 器的井下调试 . 46 器的调整 . 46 8 掘进机的检修和维护保养 . 47 器的日常维护和保养 . 47 器的定期维护和保养 . 48 器的润滑 . 49 附录 . 50 总结 . 54 参考文献 . 54 1 前 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 60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。 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 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。 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 30右，主要用于软煤巷道掘进，代表机型有原苏联的 3 和匈牙利的5 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 煤岩，其代表机型有 。 我国悬臂式掘进机的研制从 1965 年引进前苏联 3 型掘进机开始并由设计、制造、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 年代中期以来，我国先后研制出 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 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。 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 100上，不仅可截割硬煤、半煤岩、还可在钾矿、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 2m ，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 150180，就有辅助切割作用，并用压力为 200高压水射流（动力为 350合平均截割功率 120有截割坚硬的岩石。这种岩石如果用截割功率 470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 200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，可解决供电距离在 3内起动电压下降过大的问题，另外应提高掘进电压等级，逐步实现 1140v 供电。 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， 进机主要机构介绍 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。 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。 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。 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 . 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。 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，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。 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上、流量为 4L/右的压力水，自孔径为 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。 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 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 (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 设计任务及相关参数 履带式半煤岩掘进机设计 主要参考参数和要求： 机身长： 8 宽： 2： 卧底深度： 245机功率： 250 截割功率： 160济截割煤岩硬度： 60掘巷道断面： 1820 最大可掘高度： m 最大可掘宽度： 5m 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 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 总体设计 述 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 9 18m 、坡度 16、可经济切
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