机械毕业设计（论文）-横轴履带式半煤岩掘进机设计2【全套图纸】.doc

中国矿业大学 2008 届本科生毕业设计第 1 页 目 录 全套图纸，加 153893706 1 1 前言前言 .1 1.1 设计背景和目的：.1 1.2 掘进机发展概括： .1 1.3 掘进机技术发展趋势 .2 1.4 我国掘进机发展中所要解决的主要问题 .4 1.5 掘进机主要机构介绍 .5 1.5.11.5.1 工作机构的型式选择工作机构的型式选择.5 5 1.5.21.5.2 装载机构的型式选择装载机构的型式选择 .5 5 1.5.31.5.3 输送机构的型式选择输送机构的型式选择 .6 6 1.5.41.5.4 转载机构的型式选择转载机构的型式选择 .6 6 1.5.51.5.5 行走机构的型式选择行走机构的型式选择 .7 7 1.5.61.5.6 除尘装置的型式选择除尘装置的型式选择.7 7 1.5.71.5.7 高压水细射流辅助切割技术高压水细射流辅助切割技术 .8 8 1.6 本掘进机主要特点： .8 2 2 设计任务及相关参数设计任务及相关参数 .9 9 3 3 总体设计总体设计 .9 9 3.1 概述 .9 3.1.13.1.1 特点：特点： .9 9 3.1.23.1.2 主要用途、适用范围：主要用途、适用范围：.9 9 3. 2 主要技术参数 .10 3. 3 主要结构和工作原理 .12 3.3.13.3.1 截割部截割部 .1212 中国矿业大学 2008 届本科生毕业设计第 2 页 3.3.23.3.2 装载部装载部 .1414 3.3.33.3.3 刮板输送机刮板输送机 .1414 3.3.43.3.4 行走部行走部 .1515 3.3.53.3.5 机架和回转台机架和回转台 .1515 3.4 液压系统 .18 3.4.13.4.1 油缸回路油缸回路 .1818 3.4.23.4.2 行走回路行走回路.1919 3.4.33.4.3 装载回路装载回路.1919 3.4.43.4.4 输送机回路输送机回路.1919 3.4.53.4.5 转载机回路转载机回路.1919 3.4.63.4.6 锚杆钻机回路锚杆钻机回路.2020 3.4.73.4.7 油箱补油回路油箱补油回路.2020 3.4.83.4.8 几种主要液压元件的选型设计几种主要液压元件的选型设计 .2020 3.53.5 内、外喷雾冷却除尘系统内、外喷雾冷却除尘系统.2222 4 4 润滑润滑 .2323 5 5 截割部总体结构设计截割部总体结构设计 .2323 5.1 电动机的选型.24 5.1.15.1.1 电机参数：电机参数：.2424 5.1.25.1.2 电机外形图：电机外形图：.2424 5.2 截割头的结构设计.24 5.3 截割部减速器传动机构设计.25 5.3.15.3.1 传动装置总传动比的确定及各级分传动比的分配：传动装置总传动比的确定及各级分传动比的分配：.2525 5.3.25.3.2 传动系统的运动和动力参数：传动系统的运动和动力参数：.2626 5.3.35.3.3 第一级锥齿轮传动计算：第一级锥齿轮传动计算：.2727 5.3.45.3.4 第二级斜齿轮传动计算：第二级斜齿轮传动计算：.3232 5.3.55.3.5 第三级齿轮传动计算：第三级齿轮传动计算：.3636 5.4 轴的设计计算：.41 5.5 轴承的校核：.44 5.6 键的校核：.45 5.7 减速器箱体的设计 .46 5.8 掘进部后支撑架的设计 .47 6 6 电气部分电气部分 .4747 中国矿业大学 2008 届本科生毕业设计第 3 页 6.1、系统的组成 .47 6.2 系统的结构.48 6.3 电控箱的主要技术参数.50 6.46.4 工作原理 .51 6.4.16.4.1、主回路部分主回路部分 .5151 6.4.26.4.2、电源部分、电源部分 .5252 6.4.36.4.3、控制单元、控制单元 .5252 6.4.46.4.4、保护单元、保护单元 .5353 7 7 掘进机的安装和调整掘进机的安装和调整 .5353 7.1 机器的拆卸和搬运 .53 7.2 掘进机的井下组装.54 7.3 机器的井下调试.55 7.4 机器的调整.55 8 8 掘进机的检修和维护保养掘进机的检修和维护保养 .5757 8.1 机器的日常维护和保养.57 8.2 机器的定期维护和保养.58 8.3 机器的润滑.59 附录：附录： .6060 总结总结 .6565 翻译部分翻译部分 .6666 英文原文 .66 中文译文 .80 致致 谢谢 .9292 中国矿业大学 2008 届本科生毕业设计第 4 页 中国矿业大学 2008 届本科生毕业设计第 1 页 1 1 前前 言言 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 设计背景和目的： 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。 1.2 掘进机发展概括： 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 30kw 左右，主要用于软煤巷道掘进，代表机型有原苏联的 和匈牙利的等。3 5 F 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 f10 的煤岩， 其代表机型有 AM-85、AM-105、E200、E250、S200-50 等。 我国悬臂式掘进机的研制从 1965 年引进前苏联型掘进机开始3 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 EL-90、EMS-75、EBJ-110、ELMB-75B、EZ-75、EBJ- 132、EBH-132 等机型；另外，从引进的掘进机中经过筛选，引进技术， 分别生产出 AM-50、S-100 型掘进机，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。 1.3 掘进机技术发展趋势 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 100MPa 以上，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， 2 m 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。 中国矿业大学 2008 届本科生毕业设计第 3 页 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 150180MPa 时，就有辅助切割作用，并用压力为 200MPa 的高压水射流（动力为 350kw）配合平均截割功率 120kw 的截割 头，就有截割坚硬的岩石。这种岩石如果用截割功率 470kw 的重型掘进机 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 200MPa 以上时，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。 中国矿业大学 2008 届本科生毕业设计第 4 页 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 3km 以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。 1.4 我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， 中国矿业大学 2008 届本科生毕业设计第 5 页 1.5 掘进机主要机构介绍 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。 1.5.11.5.1 工作机构的型式选择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。 中国矿业大学 2008 届本科生毕业设计第 6 页 1.5.21.5.2 装载机构的型式选择装载机构的型式选择 半煤岩掘进机的装载机构有 4 种: 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。 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。 1.5.31.5.3 输送机构的型式选择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. 1.5.41.5.4 转载机构的型式选择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： 中国矿业大学 2008 届本科生毕业设计第 7 页 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。 1.5.51.5.5 行走机构的型式选择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。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。 (1) 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。 (2) 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。 1.5.61.5.6 除尘装置的型式选择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。 中国矿业大学 2008 届本科生毕业设计第 8 页 (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。 1.5.71.5.7 高压水细射流辅助切割技术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。掘进机截割头上 喷出的压力水按压力高低分级，见附表所示。 附表辅助切割压力水分级 MPa 项目 低压中压中高压高压超高压 水压0.50.52020140140400 400 1.6 本掘进机主要特点： 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。 中国矿业大学 2008 届本科生毕业设计第 9 页 2 2 设计任务及相关参数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：88.5m 宽：22.2m 高：1.51.55m 卧底深度：245mm 装机功率：250KW 截割功率：160KW 经济截割煤岩硬度：60MPa 可掘巷道断面：1820m2 最大可掘高度：3.754m 最大可掘宽度：5m 龙门高度：350400mm 刮板速度：0.91.0m/s 运输形式：边双链 履带宽度：2250mm 行走速度：3m/min（工作） 6m/min（调动） 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 3 总体设计总体设计 3.1 概述 3.1.13.1.1 特点：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 918m 、坡 度16、可经济切割单向抗压强度60MPa 的煤岩，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。 3.1.23.1.2 主要用途、适用范围：主要用途、适用范围： 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60MPa 的煤岩， 中国矿业大学 2008 届本科生毕业设计第 10 页 可掘巷道最大宽度(定位时)5m，最大高度 3.75m，可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。 3. 2 主要技术参数 1 总体参数 机 长： 10.371m 机 宽： 3.364m 机 高: 1.899m 截割卧底深度： 250mm 总 功 率： 250kW 可经济截割煤岩硬度： 60MPa 可掘巷道断面： 1820m2 最大可掘高度： 3.75m 最大可掘宽度： 5.0m 适应巷道坡度： 16 机器供电电压： 660/1140V 2 截割部 电动机： 型 号： YB315L1-4 功 率： 160KW 转 速： 1481r/min 截割头： 转 速： 74.6r/min 截 齿： 镐形 最大摆动角度： 上： 42 下： 31 左右各 39 3 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 30r/min 4刮板输送机 中国矿业大学 2008 届本科生毕业设计第 11 页 运输形式 边双链刮板 槽 宽 510mm 龙门高度 390mm 链 速 0.93m/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 中国矿业大学 2008 届本科生毕业设计第 12 页 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 250kW 隔爆形式 隔爆兼本质安全型 控制箱 隔爆型 3. 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 1. 图 1 整机系统图 中国矿业大学 2008 届本科生毕业设计第 13 页 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 3.3.13.3.1 截割部截割部 截割部又称工作机构，结构如图 2 所示，主要由截割电机、叉形架、 三 级圆锥圆柱齿轮传动减速器、回转台和回转机构、截割头、喷雾降尘装置、 起梁装置组成。 截割部为三级圆锥圆柱齿轮传动减速器，输入轴经弹性联轴器与电动 机 输出轴连接，电动机输出轴通过涨套联轴器与左右截割头连接。掘进机截 割 减速器如图 3 所示。 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 截割机构 中国矿业大学 2008 届本科生毕业设计第 14 页 1-截割头 2-叉型架 3-三级圆锥圆柱减速器 4-弹性联轴节 5-截割电机 6-电机护板 图 3 三级圆锥圆柱齿轮减速器 3.3.23.3.2 装载部装载部 装载部结构如图 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。 3.3.33.3.3 刮板输送机刮板输送机 刮板输送机结构如图 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 中国矿业大学 2008 届本科生毕业设计第 15 页 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 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 图 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 中国矿业大学 2008 届本科生毕业设计第 16 页 3.3.43.3.4 行走部行走部 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、10.9 级）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 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。 3.3.53.3.5 机架和回转台机架和回转台 机架是整个机器的骨架，其结构如图 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 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。 中国矿业大学 2008 届本科生毕业设计第 17 页 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、右后支撑腿是各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