开题报告-纵轴式掘进机转运机构方案设计及其技术设计.doc

辽宁工程技术大学 本科毕业设计（论文）开 题 报 告 题 目 纵轴式掘进机转运机构方案设计及其技术设计 指 导 教 师 院（系、部） 机械工程学院 专 业 班 级 矿电11-3班 学 号 姓 名 日 期 2015年6月 教务处印制一、 选题的目的、意义和研究现状目的： 目前，巷道掘进有两种方法，分别是钻爆法和掘进机法。钻爆法首先要在工作面上钻出炮眼，然后在炮眼内装入炸药进行爆破，然后用装载机械把爆破下来的岩块装入矿车中运走。钻爆法是巷道掘进的传统技术，它不受煤、岩物理力学特性的限制，但其掘进速度较低。掘进机法没有钻眼爆破工序，直接用掘进机上的刀具破落工作面上的岩石，形成所需形状的巷道，并同时将破落下来的岩块装入矿车或运输机运走，实现了落、装、运一体化。显然，掘进机法比钻爆法掘进速度快、效率高、劳动强度低和安全性较好。为了保证掘进机的掘进速度，对其运输能力有一定要求，完成运输功能的是掘进机转运机构，转运机构是掘进机重要的工作机构，转运机构运输能力的大小直接决定着整机的生产能力，而其参数选择、结构设计是否合理直接影响整机的适应性和可靠性。意义： 掘进机是巷道掘进和隧道施工的重要设备，它具有截割、装载、转运、独立行走、喷雾降尘等功能。但随着现代化建设的不断加快，采煤技术的发展、煤矿生产规模的扩大，矿山机械的迅猛发展以及对能源和建设等要求的不断增大，掘进机的性能还不能够完全满足要求，所以迫切要求设计出能够满足工况要求的新型掘进机。我国大型煤矿井下都开始采用全煤巷布置开采方式，此外采煤工作面的推进速度也比以往快得多，因而使得煤矿井下煤巷锕工作量大幅度增大，对掘进机的工作效率提出来较高的要求。为采煤工作面的快速推进，实现高产高效矿井的建设，我们必须加大对掘进机的研究。研究现状和趋势： 我国掘进机的发展经历了三个阶段，第一阶段是上世纪60年代初期到70年代末，这一阶段主要是以引进国外掘进机为主，第二阶段是上世纪70年代末到90年代初的消化吸收阶段，第三阶段是90年代初至今的自主研发阶段。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。 随着综采技术的发展，国内已出现了年产几百万吨级、甚至千万吨级超级工作面，使年消耗回采巷道数量大幅度增加，从而使巷道掘进成为了煤矿高效集约化生产的共性及关键性技术。掘进和回采是煤矿生产的重要生产环节，采掘技术及其装备水平直接关系到煤矿生产的能力和安全。高效机械化掘进与支护技术是保证矿井实现高产高效的必要条件，也是巷道掘进技术的发展方向。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）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。 6）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。二、 研究方案及预期结果本论文主要对纵轴式掘进机转运机构方案设计及其技术设计。具体内容包括以下几部分：一、转运机构方案设计（1）结构方案设计（2）参数确定（3）动力元件选择（4）传动系统确定二、转运机构技术设计(1) 链轮的设计计算(2) 链轮轴的设计计算(3) 刮板链的设计计算(4) 转运机构参数验算 三、图纸绘制三、 研究进度第一周 布置设计任务，熟悉设计内容；第二五周 参观、实习、收集资料、了解机器的结构原理和特点；第六九周 转运机构方案设计第十十三周 转运机构技术设计第十四十五周 图纸绘制；第十六周 整理说明书及完善图纸。 四、 主要参考文献1 陶驰东.采煤机滚筒模化实验研究J.中国矿业大学学报,1989,3(1):51582 煤炭工业部生产司开拓处组织编写采煤机选型手册M.北京煤炭工业出版社,1989.3 李贵轩 李晓豁 采煤机械设计M.辽宁大学出版社, 1998.4 吴宗泽 机械设计实用手册M.北京:化学工业出版社 第一版 1989.5 段鹏文，毛君.工程机械M.沈阳：东北大学出版社,2002.6 王洪欣,李木,刘秉忠.机械设计工程学(I)M.徐州: 中国矿业大学出版社,2001.7 唐大放,冯晓宁,杨现卿.机械设计工程学(II)M.徐州: 中国矿业大学出版社,2001.8 吴宗泽.机械设计实用手册M.北京:化学工业出版社,1999.9 巩云鹏,田万禄,张祖立,黄秋波.机械设计课程设计M.沈阳:东北大学出版社,2000.10 隗金文,王慧.液压