掘进机总体结构及装运机构设计【5张图/20400字】【优秀机械毕业设计论文】

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A0-掘进机总装配图.dwg

A0-装运机构.dwg

A2-弧面三齿星轮.dwg

A3-液压缸.dwg

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关键词：: 掘进机总体整体结构装运机构设计优秀优良机械毕业设计论文

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说明书一份,41页,20400字左右.

图纸共5张:
A0-掘进机总装配图.dwg
A0-装运机构.dwg
A2-弧面三齿星轮.dwg
A3-液压缸.dwg
A4-活塞杆.dwg

摘要

本文以悬臂纵轴式掘进机为背景，主要研究在给定的条件下，设计出适合工况条件的掘进机总体结构及装运机构设计。
首先介绍的是总体方案的设计，其中包括机器各部分机构的选型；然后根据总体布置的要求对机器进行总体布置；接着对传动形式及运动元件进行选择，并进行总体参数的确定；接着计算确定截割、装载及中间运输机的生产率，并检测掘进机的整体通过性；最后对掘进机的装运及其它机构进行分体设计。

关键词：掘进机；机构；生产率

ABSTRACT

Based on longitudinal axis cantilever-boring machine as the background, the main research in the given conditions, the design of suitable working conditions of the boring machine.
First introduced to the design of the overall plan, including machinery parts of the Selection；secend According to the general layout and the requirements of the overall layout of the machinery; Then the transmission of movement and choice of components, and the determination of the overall parameters; Then calculate determine cutting, loading and transport planes between the productivity and the overall detection through the boring machine; Finally, the boring machine loaded bodies of the design.

Keywords ：boring machine；institutions；productivity

前言 1
1 掘进机总体设计 6
1.1 使用条件 6
1.2 结构设计 7
1.3 对上述个部分进行选用 10
1.4 总体参数的确定及布置 11
1.5 掘进机各组成部分基本结构设计 13
1.6 掘进机的通过性 17
1.7 生产率 18
2 装运机构设计 22
2.1 设计要求 22
2.2 铲板组成 22
2.3 星轮结构尺寸确定 23
2.4 运输机设计 24
3 铲板升降油缸的设计 26
3.1 铲板升降液压缸类型的选择 26
3.2 基本参数的确定 26
3.3 缸底厚度的计算 29
3.4 外径的选择 30
4 液压缸稳定性和活塞杆强度验算 31
4.1 液压缸稳定性验算 31
结束语 35
参考文献 35
致谢 37

掘进机总体结构及装运机构设计

内容简介：: 中国矿业大学成人教育学院 2011 届毕业设计（论文） 1 摘要本文以悬臂纵轴式掘进机为背景，主要研究在给定的条件下，设计出适合工况条件的掘进机总体结构及装运机构设计。首先介绍的是总体方案的设计，其中包括机器各部分机构的选型；然后根据总体布置的要求对机器进行总体布置；接着对传动形式及运动元件进行选择，并进行总体参数的确定；接着计算确定截割、装载及中间运输机的生产率，并检测掘进机的整体通过性；最后对掘进机的装运及其它机构进行分体设计。关键词：掘进机；机构；生产率中国矿业大学成人教育学院 2011 届毕业设计（论文） 2 on as in of of to of of to of of of of of of 国矿业大学成人教育学院 2011 届毕业设计（论文） 1 目录前言 . 1 1 掘进机总体设计 . 6 用条件 . 6 构设计 . 7 上述个部分进行选用 . 10 体参数的确定及布置 . 11 进机各组成部分基本结构设计 . 11 进机的通过性 . 17 产率 . 18 2 装运机构设计 . 22 计要求 . 22 板组成 . 22 轮结构尺寸确定 . 23 输机设计 . 24 3 铲板升降油缸的设计 . 26 板升降液压缸类型的选择 . 26 本参数的确定 . 26 底厚度的计算 . 29 径的选择 . 30 4 液压缸稳定性和活塞杆强度验算 . 31 压缸稳定性验算 . 31 结束语 . 35 参考文献 . 35 致谢 . 37 中国矿业大学成人教育学院 2011 届毕业设计（论文） 1 前言纵轴式悬臂掘进机总体设计的任务是，根据掘进机的用途、作业情况及制造条件，合理选择机型，确定性能参数、整机尺寸及各部分的结构型式，并进行整体布置，以实现整机的各项性能指标。设计一台纵轴式掘进机并重点设计其装载机构。为了采煤，井下需要开凿各种巷道。巷道的开凿称为掘进。掘进要超前回采，否则会造成失调，严重影响原煤的生产。巷道按地质构成分岩巷、半煤岩巷和煤巷三种。巷道掘进的速度和质量以及工人的劳动强度，与掘进机械化程度有很大关系。而掘进机是实现掘进机械化的关键。使用掘进机，就可以取消打眼放炮，一次完成破碎装载的全部工序。因此，国内外都非常重视掘进机的研制和应用。悬臂式巷道掘进机具有掘进速度快，巷道成形好，便于与其它设备配套组成综掘作业线以及成本较为合理等优点，因而应用广泛。近年来掘进机不仅广泛用于煤及软岩巷道的掘进，在中等硬度的半煤岩巷道掘进中也获得良好的技术经济效果。国外的某些重型掘进机已能切割抗压强度达 170硬岩。据统计，目前国外各主要产煤国采用掘进机掘进的巷道占采准巷道的 40%以上。而我国综掘比率为 8%左右，与国外先进水平相比尚存在很大差距，与我国煤炭生产的需要，特别是现代化高产高效矿井建设的需要也是极不相适应的，因此，我国掘进机的研制开发以及推广应用，还需作大量工作。掘进机经历了切割软煤、硬煤及半煤岩的过程。近期一些重型掘进机已能切割硬岩。据报道，日本成功地使用掘进机掘进全岩巷引水隧道，岩石硬度高达170200前最大的掘进机重达 160t，切割功率可达 408定位切割断面可达先进的制造技术为基础，从原材料质量到零部件的加工精度都能严格控制，又有优越的国际协作条件，选购外购外协件的范围宽广，有效地保证了主机的质量水平。此外，近年来广泛地采用了可靠性技术，其突出表现为简化机械结构、采用降额设计。在齿轮传动、机械联接及液压传动方面尽量减少串联系统，有的地方以嵌装式结构代替螺栓组结构。既简化了结构，又大大提高了可靠性。国外新型掘进机均配备有完善的工况监测和故障诊断系统，从而可早期发现故障，快速排出故障，大大减少停机时间。有些重型掘进机还可配置自动控制系统，可以使机器的生产率提高 30%左右，还可以保证切割机构的负载平稳，避免由于人工操作不当引起的尖峰负荷，从而延长机器的使用寿命约 20%。目前，掘进机技术在如下几个方面有长足进步： (1)适用范围在扩大 (2)掘进断面在增加 (3)适应坡度在提升 (4)截割能力在加强 (5)多功能性在显现 (6)自控技术在提高我国于 1962 年开始掘进机的研制工作，最初是仿苏联产品，机身轻、功率小、性能差，未广泛应用。八十年代与国外公司合作制造了掘进机，这两种机型现已成为国内市场主导产品。同时，国产掘进机研制步伐也在加快，先后研制出国矿业大学成人教育学院 2011 届毕业设计（论文） 2 机型。其中到较大规模的应用。上述产品主要适用于煤巷掘进，对于硬煤及半煤岩巷道适应性差，机器振动过大，故障率高。进入九十年代后，发展重点转向半煤岩巷道掘进机。先后研制了机型，机重为 3650t，切割功率达 160时，机重 20t 的煤巷掘进机也在改进提高，由列发展创新的掘进机在技术指标与经济合理性方面结合得较好，近几年来销售势头看好。从目前国内掘进机发展趋势来看，具有广阔的发展前景，在我国除用于煤矿巷道掘进外，掘进机正进入铁路、城市地铁隧道的掘进以及公路建设等行业。其发展趋势有如下 3项： (1)重型掘进机。如 $220、着高产高效矿井建设需要，必然成为矿山的主力机型。另外，随着环保意识的强化，劳动力成本的提高，机械化掘进是一种必然发展趋势，市场前景更为看好。 (2)矮机身中型掘进机。随着我国煤炭采掘业的不断发展，中厚煤层将逐步减少，煤矿巷道必然趋于薄煤层、半煤岩巷道，如山东、贵州等地。因此，有一定的破岩能力，机身矮、功率大的机型会成为今后市场的抢手机型。 (3)辅助功能多的机型。在掘进机上搭载湿式除尘系统或其它除尘方式。这是改善作业环境，清除肺矽病途径之一。掘进机具有锚杆支护机等功能，若该项技术成熟，必将受到高度重视和开发研制。遥控技术、截割轨迹显示与红外线定位系统结合，实现机组远程遥控。故障自诊断功能更完备，并能实现辅助作业。连掘机组。实现房柱式采掘。综合机械化采煤比打炮和普采效率大大提高，因而回采速度大大加快。这样就要求回采准备巷道的掘进速度也必须加快，否则会影响综合开采能力的发挥。煤和半煤岩巷掘进机，正是在综采普遍推广，对掘进要求越来越高的情况下诞生和发展起来的。利用煤和半煤岩巷掘进机掘进，后接皮带输送机或刮板输送机运输，称为综合掘进机械化，简称综掘。综掘和综采配套，可使采煤工艺大大改进，使矿井机械化迈上新台阶除从国外引进一些煤和半煤岩巷道掘进机外，我国 70 年代已能生产型号的煤和半煤岩巷掘进机， 1986 年又研制成功并批量生产掘进机，性能比有很大提高。1988 年又在基础上又作了部分改进，称为， 1989 年初通过鉴定。根据适用单位反映，是一种成功的国产煤巷和半煤岩巷掘进机，主要性能指标不低于国外同类产品水平。现在国内的掘进机以佳木斯煤机厂为代表，该厂在掘进机的基础上，近几年连续开发出具有国际同类产品先进技术和国内领先技术水平、并具有自主知识产权的 “大力士 ”牌多种机型，其中、重型、硬岩系列化，拥有 9 种机型 18 个品种。已经走入世界先进行列。但是我国的掘进机也存在许多缺点和不足： 1)产品设计水平偏低目前国内应用最多的几种机型中国外七十年代研制的产品，除切割中国矿业大学成人教育学院 2011 届毕业设计（论文） 3 硬度偏低之外，内喷雾系统及防碰撞装置实际上不起作用，许多电气保护工作不可靠，普遍存在用户甩保护现象，电控系统抗振性差。国内自行研制的机型如列等结构比较杂乱，体积庞大，总体设计造型很差。新近研制的总体设计水平有很大提高，主要表现为结构紧凑、造型简洁、重心降低，选用外购元件性能及质量有较大幅度提高，安全保护更为完善，代表了我国掘进机最新技术水平。但与国外新型掘进机相比，仍存在约 10 年的差距。 2)技术引进缺少创新我国引进技术生产的机型生产多年改进不大，尤其是不能结合我国制造、使用水平进行改进，逐渐暴露出许多缺点。 3)制造质量较差国产掘进机在使用中普遍存在联接螺栓易松动或断裂、液压系统泄漏严重、机电保护装置易失灵以及溜槽、齿座等耐磨性差的现象。特别是引进技术生产的掘进机，因部分元部件质量较差影响整机性能，有些液压电气元件寿命比国外进口件差很多，形成强烈对比。 4)配套设备不足配套设备不足主要表现在支护、转载、辅助材料运输及通风除尘等方面。如支护方面尚无适用的架棚机，运输方面缺少转载机，通风除尘缺少风机等。总体设计是机械产品设计过程中的重要内容和主要环节，它是在方案设计之后紧接着进行的设计工作。悬臂纵轴式掘进机（以下简称掘进机）的总体设计对整机性能的优劣起着决定性的作用，并决定了各总成、系统、各部件之间的协调性，统一性和匹配关系，从而获得总体的高端性能和较好的技术经济效益。悬臂式掘进机主要有横轴式掘进机和纵轴式掘进机。它们的主要组成部件相同，只是截割头的布置不同。悬臂式掘进机由切割机构、装运机构、行走机构、液压系统、电气系统、除尘喷雾系统等组成一、切割机构切割机构由切割头、齿轮箱、电动机、回转台等组成，具有破碎煤岩功能的机构。二、装运机构装运机构由装载部和刮板输送机组成。悬臂式掘进机装载机构形式较多。如星轮式、链轮链条式、蟹爪式等，过去比较多的是运用蟹爪式，现在随着液压的广泛运用，开始大规模运用液压马达直接带动转盘的机构了。三、行走机构掘进机的行走机构主要由履带部分、减速器和动力输入装置（液压马达或电动机）。四、液压系统液压系统由统一的泵站给分布在各个地方的液压缸，液压泵供液压油，设计中要照顾不同液压部件的压力。五、电气系统电器系统是电动机和控制掘进机的运动的电信号控制器等电器元件，在井下工作的时候要注意它的防爆处理，选用的电动机、电器元件必须符合井下的防爆标准。六、除尘喷雾系统除尘喷雾系统内喷雾回路、外喷雾回路及冷却水回路组成。中国矿业大学成人教育学院 2011 届毕业设计（论文） 4 掘进机的总体设计，主要包括以下内容： 1）据设计任务书选择机型及各部件结构型式。 2）定整机的主要技术性能参数，包括尺寸参数、重量参数、运动参数和技术经济指标。 3）按照总体设计的性能要求，确定整机系统的组成及它们之间的匹配性以及各个部件的主要技术参数。 4）进行必要的总体计算，并绘制液压、电控系统图等。掘进机的装载机构设计是对掘进机装载机构的铲板体、驱动装置及其执行机构的形式及结构进行了设计研究，通过对星轮装载机构的力学分析，介绍了星轮装载机构的星轮结构、星轮转速及装载功率的确定方法，为设计研究提供理论依据。装载机构是掘进机的主要工作机构之一，其性能直接影响着整机的生产能力。掘进机装载部分主要由铲板体、驱动装置和升降油缸等组成。装载机构的作用是将截割机构破落下来的煤岩收集、装载到中间刮板输送机上，然后经后部转载设备卸载。装载机构的设计要与整机相匹配，设计要求为 : 装载机构的生产率应大于截割机构的生产率 ; 装载铲板的宽度应大于行走履带的宽度，铲板应能升降，且装载铲板的前沿应呈切刀形状，以减少铲板插入阻力 ; 执行机构的设计要做到尽量增大装载面积，提高载效果，行星式装载机构，要减少星轮插入阻力，使装载机构具有最佳的运动特性和动力特性。掘进机是由部件组成的有机整体其整体性能不仅取决于每个部件的好坏更主要是取决与各个部件间的相互协调，所以掘进机总体设计对整机的性能起决定作用。目的意义：掘进机有传统的钻暴法相比，具有以下优点；能够保证巷道的稳定性。掘进速度快。减少巷道的超控量和不必要的工程量。减少岩石冒落及瓦斯的突然涌出，利与安全生产和通风管理。改善劳动条件，减少笨重的体力劳动，效率提高。使用掘进机不但可以提高巷道的掘进速度，而且还可以研究巷道掘进技术，改善工艺和劳动组织，逐步实现巷道掘进过程的综合机械化。在设计中主要研究掘进机的装载机构。这里我主要对掘进机装载机构进行研究和分析。利用所学的机械设计知识简单设计机构，对重要的元件机构进行选用和设计，说明其优、缺点，以及对整个系统的影响。研究方案，首先进行总体设计，部分端面掘进机主要由截割机构，行走机构，装载机构，液压系统，操纵控制系统。各个机构提供两套方案，针对用户的提供的使用条件，经济性，从中选一套好的。在接着进行专题设计，这部分应做的比较细，包括强度计算，装载机构的组成部分，耙爪，各种减速器，滚筒，耙板。在设计工作开始，设计师应该认真研究和分析用户提出的技术要求和机器的工作条件，以便在总体设计中能恰当的确定出机型，技术参数，总体结构，保证设计质量。装载机构总体设计主要依据，巷道的端面尺寸，物料的物理性能，巷道和底版情况，行走方式和原动机的类型。总体布置包括机器各部分间性能协调和他们的位置正确，设计中是通过绘制整机布置草图来控制各部分的主要尺寸和相互位置，原则如下；保证各部件，零件间协调工作，运行可靠，有足够的强度和刚度，结构紧凑，外型美观，整体稳定性好，生产效率高，传动损失小，便于操作和维修，工作安全可靠。装运机构工作部分的设计要先对耙爪的运动轨迹分析，在集合尺寸的确定，中国矿业大学成人教育学院 2011 届毕业设计（论文） 5 运动学和动力学的分析，强度计算。掘进机设计要遵循如下原则， 1 工作机构的运动学参数，动力学参数，结构形状以及掘进机的其他组成部分的结构形状和技术参数等，均随着煤岩的不同特点而异。必须量体裁衣。 2 从截齿到动力机，从截齿开始计算掘进机所需要的各种动力源的能力，并运用到设计时间中。 3 动态设计原则。将运用优化设计方法，有限元设计方法，摸台分析设计方法，试验设计方法。中国矿业大学成人教育学院 2011 届毕业设计（论文） 6 1 掘进机总体设计掘进机是一种能够实现截割，装运，运输，装载煤岩和调动行走，喷雾除尘的联合机组。与传统的爆破法相比，使用掘进机有以下优点； 1 能够保证巷道的稳定性。 2掘进速度快。 3 减少巷道的超控量和不必要的工程量。 4减少岩石的冒落和及瓦斯的突然涌出，有利与安全和通风管理。 5 改善劳动条件，减少笨重的体力劳动可用于金属矿山以及其他隧道施工。图 1体结构图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。用条件用户的使用条件，巷道为梯形断面，上底 5下底 6高 4，坚固性系数 f=6,底版和两侧要求光滑。图 1道端面中国矿业大学成人教育学院 2011 届毕业设计（论文） 7 掘进机组成；由截割部分，本体部分，装运部分，行走部分，液压系统，电气系统，等组成。图 1体结构爆炸图构设计作机构的型式选择部分断面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。图 1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，截割头不仅中国矿业大学成人教育学院 2011 届毕业设计（论文） 8 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。载机构的型式选择部分断面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。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。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。图 1爪结构星轮式。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。图 1轮结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。耙装装载机构虽可连续装载 ,然而在两个偏心转盘同时旋转一周时 ,只有两次装载过程 ,如果想要提高装载效率就要增加偏心转盘中国矿业大学成人教育学院 2011 届毕业设计（论文） 9 每转一周的装载次数 ,因此决定将其原来的蟹爪式装载机构改为星轮式装载机构。送机构的型式选择部分断面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，部分断面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。喷嘴中国矿业大学成人教育学院 2011 届毕业设计（论文） 10 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。上述个部分进行选用用黑箱法表 1进机原理解功能元功能元解工作机构装载机构行走机构除尘机构 A 纵轴式耙爪式履带式喷雾式 B 横轴式星轮式迈步式抽出式 C 螺旋式导轨式 D 单双环形刮板链式选两种组合第一种；二种；三种；技术经济评价表 1进机技术经济评价表评价标准重要性系数方案 1 方案 2 方案 3 112233体积小工简单命长度高率高和 18 2 14 2 3 14 中国矿业大学成人教育学院 2011 届毕业设计（论文） 11 总技术价 1 2 3 制造成本（元） 500 700 650 总经济价绘制强度图 00 . 20 . 40 . 60 . 800 . 2 0 . 4 0 . 80 . 6 1 . 0132图 1进机价值强度图把有权重总价高并且在价值强度图中位于右上角的两个方案（ 1、 3），作为较好的方案，在借助于价值断面进行比较，比较结果方案 1是最好的。制断面图图 1进机价值断面图体参数的确定及布置型大小表 1本机型与主要参数中国矿业大学成人教育学院 2011 届毕业设计（论文） 12 基本机型主要参数 1 2 3 掘进断面 ( ) 岩石硬度 (f) 截割功率 (机器重量 (t) 6 14 4 55 75 16 25 8 20 4 6 75 110 25 40 10 24 6 8 110 160 40 75 根据主要参数与工作条件选 3型体布置总体布置的内容包括以下几个方面： 1）确定各部件在整机上的位置，并对外形尺寸提出要求； 2）确定各部件、部件与整机之间的连接方式； 3）估算整机的重量及重心位置，并对各部件的重量提出要求； 4）布置个操纵机构、司机座位等； 5）审核各运动件的运动空间，排除可能发生的运动干涉。总体布置的原则 1）保证整机的稳定性 2）结构紧凑并有较高的传动效率 3）便于操作和维修，工作安全可靠； 4）外形平整美观。工作机构要求有较大短时间过载能力，油马达对冲击载荷敏感，过载能力低。影响截割头正常连续运转，所以，掘进的工作机构采用电动机为动力的机械传动形式。利用体积小、功率大、过载能力强的专用电动机，并配备可靠的电气保护装置。根据工作机构结构紧凑的特点，通常工作机构的减速器设在悬臂内，成为悬臂的组成部分。截割头调速方式一般采用配换挂轮的方法，变速机构力求简单。耙装运输机构采用齿轮油马达传动，由于尺寸小，重量轻，可使 2者分别传动，从而简化传动装置，便于在铲板下布置，便于设计密封效果好的机械密封或将减速器与铲板分离，同时可实现过载自动保护。履带行走机构的驱动方式有电动机驱动和油马达驱动两种方式。分别通过机械减速装置或直接由马达带动履带的主动链轮运转。机械传动的履带行走机构，一般是将电动机装于两条履带减速器后部，制动装置采用机械液压制动方式。可靠性高，但不能调速，减速箱体积较大采用 4级电机，巷道淋水大时，电动机易受潮烧坏。履带行走机构采用液压传动形式，系统简单、性能教好、技术先进。液压传动的行走机构中，在液压马达形式选择及调速方式设计方面，有不同方案。行走机构的调速方式有两种，一是采用变量泵另一种是采用分流或并流的调速方案，在机器快速调动时，停止想装载马达供油，只向行走马达供油，使掘进机具有良好的行走速度。在总体布置时要注意以下问题：中国矿业大学成人教育学院 2011 届毕业设计（论文） 13 1）工作机构减速器的进、出轴尽量同轴线； 2）悬臂和铲板的尺寸关系相适应，既有利于装载，又要避免截割头截割铲板； 3）悬臂的水平和垂直摆动中心的位置可以重合，也可以不重合。从增加机器的稳定性看，摆动中心的高度应尽量降低。在保证悬臂摆动不与其它机构干涉的条件下，摆动中心的位置应尽量靠后，但必须保证中心在机器的纵向对称平面内； 4）总体设计时，其重心的位置仅需估算纵向坐标 x 值： X=i/i=各部件的重心部件重心坐标。当各主要部件设计出来之后。应进行校核，不满足要求时需进行调整，使中心位于履带中心稍偏前且小于 L/6 范围内（ L 为履带接地长度）。此外，还要求中心位置在截割机构回转台中心线之后，而且重心高度越低越好，以提高机器作业时的稳定性； 5）总体布置应考虑左右两侧重量对称并照顾工作习惯及方便操作。司机座一般设在机身左侧、且位于机身后部，座椅高度应保证司机的视线，使其能够很好地操纵机器，截割出规则的巷道； 6）操纵台的位置要适当，应保证司机操纵方便、省力。仪表显示装置的位置要便于司机观察，又不分散司机正常操作的注意力。进机各组成部分基本结构设计割部截割部又称工作机构，结构如图 1要又截割电机、叉形架、二级行星减速器、悬臂段、截割头组成。中国矿业大学成人教育学院 2011 届毕业设计（论文） 14 图 1割部截割部为二级行星齿轮传动。由 120齿轮连轴节传至二级行星减速器，经过悬臂段主轴，将动力传给截割头，从而达到破碎煤岩的目的。载部装载部结构如图 1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。本次设计采用的是的铲板。中国矿业大学成人教育学院 2011 届毕业设计（论文） 15 图 1载部装载部安装于机器的前端。通过一对销轴和铲板的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。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行。板输送机刮板输送机结构如图 1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组成。图 1板输送机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片，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脂油缸来实现的。架和回转台机架是整个机器的骨架，它承受来自截割、行走和装载的各种载荷。机器中的各个部中国矿业大学成人教育学院 2011 届毕业设计（论文） 16 件均用螺栓、销轴及止口与机架联接，机架为组焊件。结构如图 1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。回转台座在机架上，通过大型回转轴承用于止口、 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。图 1转台 1 十字构件； 2 盘形支座； 3 圆盘止推轴承； 4 球面滚子轴承； 5 涨套连轴器； 6 回转齿轮； 7 切割臂基座； 8 升降油缸； 9 支承法兰； 10 水平回转油缸； 11 齿条； 12 长轴压系统本机除截割头的旋转运动外，其余各部分采用液压传动。系统原理图见图 1国矿业大学成人教育学院 2011 届毕业设计（论文） 17 图 1压系统图气系统电气系统由前级馈电开关、 140隔爆兼本质安全型掘进机用电控箱、型矿用隔爆型掘进机电控箱用操作箱、 36/150隔爆型蜂鸣器、 60/36型隔爆照明灯、 1型隔爆急停按钮、瓦斯断电仪以及驱动掘进机各工作机构的防爆电动机和连接电缆组成。进机的通过性掘进机的通过性是指机器通过弯道、各种底板和障碍物的能力历史掘进机的使用性能之一。机器高度越低越好，但由于离地最小间隙和龙门高度的要求，机器不能太低，小断面在下，大断面在 2m 以下。长度在 8m 左右，机器宽度与巷道宽度相适应。机器两侧距离巷道两壁保持适应距离，以便人员通过和材料的运输。掘进机械的通用性离地最小间隙取 p=100掘进机稳定性分析与计算稳定性是指在规定的方向行走和工作的时候不发生翻到或测滑的能力。静态稳定性是指机器在行走和截割两种状态下的稳定性。掘进机的稳定性，是影响掘进机的有效工作的重要因素之一，在总体设计时候应基本予以平衡，而在机器的纵向和高度方向上的重心位置应分、悬臂和机身两部分分进行计算，主要是便于对悬臂处于各种不同位置和带动角度时的整机重心计算。当掘进作业时候，还应分别钻进工况和横向摆动切割工况进行纵向和横向的年扭动稳定计算。中国矿业大学成人教育学院 2011 届毕业设计（论文） 18 掘进机的通过性是指机器通过弯道、各种底板和障碍物的能力，是掘进机重要的使用性能之一地最小间隙掘进机在井下行走，应具有通过枕木、轨道等障碍物的能力。离地最小间隙可由下式确定： y=B/13+40 （ 6 式中 y离地最小间隙 B 两条履带中心距离 1700般，掘进机的离地最小间隙 y=150300这里取 y=150 可通过巷道最小半径可通过巷道最小半径是掘进机可以转弯的最小弯道半径，它表示掘进机通过弯曲巷道的能力。设计掘进机时，控制固定部分长度的目的就是为了保证机器对弯道的通过性能。通常可通过巷道最小半径为 6 10m 应巷道坡度纵轴式悬臂掘进机工作的巷道一般有坡度。适应巷道坡度是指掘进机在上山（或下山）能正常工作的巷道最大坡度。它反映了掘进机爬坡的能力是掘进机的重要使用性能。设计时，适应巷道坡度一般不小于 10 ，通常为 12 16。这里根据实际工作要求选择 016 应底板比压巷道底板的性质决定着掘进机的运行工况，是设计掘进机履带行走机构的一个依据。为保证能够正常运行和工作，掘进机应适应底板的比压。对于遇水软化的底板，履带的接地比压 p 应不大于 49 p 49 于不太软的底板， p 137 对于煤岩底板 p 167 189 （ 6 通常，纵轴式悬臂掘进机的接地比压 p=100 130 些重型掘进机的接地比压偏大些。因为本掘进机是重型掘进机，根据设计要求结合机器的实际情况选取接地比压： P= 产率掘进机的生产率包括截割生产率、装载生产率和运输生产率，它们之间存在一定的关系。掘进机的动力源都采用交流电动机。截割机构功率大小，在实际设计中一般采用类比法，再结合掘进机的一些个性因素及经验来确定。结合行业标准隔爆型三相电动机：0 隔爆，确定截割功率为 160 割生产率截割生产率即机器的生产率，它又分为有理论生产率、技术生产率和实际生产率。考虑到掘进机对煤岩特性具有一定的适应范围，通常在较软的半煤岩中，可选合理的工作摆动速度 2 3 / m ，在较硬的半煤岩中，可取于中硬岩层为保证截齿的寿命和牵引力，摆动速度不宜太高，可取：1 1 m i 。同时为了在不同条件下尽量按合理的切削厚度来工作，以获得较高的中国矿业大学成人教育学院 2011 届毕业设计（论文） 19 截割效率，应按相应的合理截割速度来调节摆动速度。本掘进机适应中硬煤岩所以摆动速度割头长度按照煤岩硬度为 80择为 820 切割头直径影响切割力和工作循环时间。当切割头的功率和转速一定时，切割头的直径将决定切割头的切向切割力。切割头直径过大，将使切向切割力降低，如果切割力小于切割阻力，就不能完成切割任务。目前，纵轴式掘进机切割头的直径一般为 600900功率的掘进机可以在 1000上。按照设计要求本掘进机最大截割头直径为 1120论生产率为： 00* （ 5 或 QT=中掘进机理论生产率， 3/T / 掘进机理论生产率， t/h 煤岩松散系数，一般为 = 截割头的横截面积 2m 截割头横向摆动速度， m/r煤岩的容重， 3/术生产率：是指掘进机在给定条件下连续工作一小时获得的最大生产率，可按下列式子计算： Q=60a*e*bV*6 0

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