悬臂式掘进机发展现状与趋势.doc

悬臂式掘进机发展现状与趋势专业：机械工程及自动化 摘要：通过对悬臂式掘进机结构组成的了解，理解其工作原理;并对国内外悬臂式掘进机发展现状及趋势进行探讨，加强对悬臂式掘进机的理解；同时针对悬臂式掘进机截割部中所运用的行星传动技术进行介绍，从而进一步明白EBZ100型掘进机的研究意义关键字：悬臂式掘进机；结构；发展现状；趋势；行星传动；研究意义1悬臂式掘进机简介目前国内外研制和使用的掘进机按所掘断面的形状可分为全断面掘进机和部分断面掘进机。全断面掘进机通过截割机构的旋转和连续推进，将整个巷道断面的煤岩破碎。根据巷道断面的尺寸，把道具布置于工作机构上，通过刀具破落煤岩，完成装载、转载、支护等多种工序作业。因其功率大，破岩硬度高、尺寸及机重大，主要用于开掘岩石巷道、隧道，掘出的巷道断面形状为圆形。部分断面巷道掘进机截割机构的道具其仅能作用于工作面煤岩巷道的局部断面上，为了掘出所要求的巷道断面尺寸，破落整个工作面的煤岩，必须依靠截割机构进行多次截割，平行于掘进断面的工作面连续移动，才能达到整个断面的掘进。部分断面掘进机主要适用于煤及半煤岩巷道掘进，其工作方式灵活，对巷道的形状和煤岩的赋存情况适用性强外形尺寸和重量小，生产效率高，便于巷道支护，能耗低，可以得到矩形、拱形、梯形等多种断面形状的巷道。其可分为悬臂式、冲击式、圆盘滚刀式掘进机和连续采煤机四种，其中悬臂式掘进机在煤矿中得到普遍的使用。悬臂式掘进机是煤矿井下巷道综掘法的主要设备，它集开挖、装碴和自动行走于一体，操纵方便，对复杂地质适应性强，便于支护，用于煤和半煤岩层的掘进因此在采矿工程中得到了越来越广泛的应用。悬臂式掘进机上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。悬臂式掘进机由截割部、装运部、本体部、行走机构、后支承、液压系统、润滑系统、除尘喷雾系统等组成。（1）截割部结构 截割部主要由截割头组件1、悬臂段2、截割减速器3、截割电机7组成，如图1所示。截割减速器3两端的法兰盘分别与电动机7和悬臂段2连接成一体，悬臂段2中的传动轴通过花键及螺钉与截割头组件1相连接。电动机7经截割减速器3、悬臂段2中的传动轴驱动截割头组件1旋转截割煤、岩。截割部靠销轴4与截割头升降油缸相连接，靠销轴8与截割头回转台相连接。在截割头升降油缸推动下，可绕销轴8上下摆动；在截割头回转油缸推动下，可随截割头回转台左、右摆动。图1 截割部结构1-截割头组件；2-悬臂段；3-截割减速器；4、6、8-销轴；5-盖板；7-截割电机(2)装运部结构装运部的作用是将截割头破碎下来的煤和岩石装运到配套的转运设备上去。它由装载部（铲板部）和运输部（第一运输机）两部分组成。装载部（铲板部）的结构如图2所示，它由主铲板2、侧铲板1、星轮驱动装置4、弧形三齿星轮5等组成，两台低速大转矩马达直接驱动两个弧形三齿星轮5旋转，将截割头破碎下来的煤和岩石装运到运输部（第一运输机）的机尾溜槽8中。铲板通过耳座6与铲板升降油缸连接，通过支点耳座7与本体部连接；铲板升降油缸推动铲板绕支点耳座7可上下摆动。星轮驱动装置结构如图3所示，弧形三齿星轮1通过定位销2和螺钉4与旋转盘3连接，液压马达6的输出轴插入旋转盘3的花键孔，带动旋转盘3及弧形三齿星轮1旋转。第一运输机位于机体中部，是中双链刮板式运输机，其结构如图4。运输机分前溜槽1和后溜槽3，前、后溜槽用高强度螺栓2联接，运输机前端通过插口插入铲板部和本体部连接的销轴上，后端通过高强度螺栓固定在本体上。运输机采用二个液压马达5直接驱动链轮，带动刮板链实现物料运输。紧链装置4采用丝杠螺母机构对刮板链的松紧程度进行调整，弹簧座起缓冲的作用。图2 铲板部结构1-侧铲板；2-主铲板；3-运输机尾链轮；4-星轮驱动装置；5-三齿星轮；6-铲板升降油缸连接耳座；7-铲板支点耳座；8-运输机溜槽图3 星轮驱动装置结构1-弧形三齿星轮；2-定位销；3-旋转盘；4-螺钉；5-马达座；6-液压马达图4 第一运输机结构1-前溜槽；2-高强度螺栓；3-后溜槽；4-紧链装置；5-液压马达(3)本体部（机架）本体部由回转台、回转轴承、本体架等组成，本体架采用整体箱形焊接结构，主要结构件为加厚钢板，其结构如图5所示。图5本体部结构1-连接铲板部的销轴；2-连接截割部升降油缸的销轴；3-连接截割部的销轴；4-回转台；5-连接铲板部升降油缸的销轴；6、10-连接截割部回转油缸的销轴；7-回转轴承；8-连接行走部的螺栓；9-本体架；11-连接后托架的螺栓本体的右侧上部（即图纸后方）通过高强度螺栓连接液压系统的泵站，左侧上部（即图纸前方）装有液压系统的操纵台。前面上部2、3处通过回转台4和截割部升降油缸与截割部连接，回转台4在安装于6、10之间的截割回转油缸推动下，可绕回转轴承7摆动。前面下部1、5处通过铲板升降油缸和销轴1连接铲板部及第一运输机机尾，第一运输机从本体部中间穿过。本体部左、右侧下部8处通过高强度螺栓分别与左、右行走部履带架连接，后部11处通过高强度螺栓连接后支承部。(4)行走机构行走机构结构如图6所示。主要由定量液压马达12、行星减速器16、驱动轮9、履带6、张紧轮1、张紧油缸4、履带架5等组成。定量液压马达12通过行星减速器16及驱动轮9带动履带6实现行走。履带6的松紧程度是靠张紧油缸4推动张紧轮托架11前后移动来进行调节的。张紧油缸为单作用形式，张紧轮伸出后靠卡板10锁定，卡板的厚度分别为50mm、20mm、10mm、6mm，可随意组合使用。张紧油缸、卡板均安装在履带外侧，方便实用，并均配有盖板以保证外形的美观。液压马达、行星减速器均用高强度螺栓13、15与履带架联接。左右履带架各采用12颗M30的高强度螺栓3、8紧固在本体架的两侧。图6 行走部结构1-张紧轮；2-张紧轮架联结螺钉；3、8-与本体架联结螺栓；4-张紧油缸；5-履带架；6-履带；7-脚踏板；9-驱动轮；10-卡板（组）；11-张紧轮架；12-液压马达；13-液压马达联结螺栓；14、15-减速器联结螺栓；16-减速器(5)后支承后支承的作用是减少截割时机体的振动，提高工作稳定性并防止机体横向滑动，其结构如图7。在后支承架2两边分别装有升降支承器3，利用油缸实现支承。后支承架用键和M24的高强度螺栓1与本体部相联，后支承的后支架4与第二运输机回转台5联接。电控箱、泵站都固定在后支承支架上。图7 后支承的结构1-联结螺栓；2-后支承架；3-升降支承器；4-后支架；5-第二运输机回转台(6)液压系统液压系统。由油缸（包括：截割头升降油缸、截割头回转油缸、铲板升降油缸、后支撑器升降油缸、履带张紧油缸）、马达（包括：行走马达、第一运输机马达、星轮马达、喷雾泵驱动马达）、泵站、操纵阀及相互连接的管道等组成。可以驱动机器的截割头上下左右摆动、铲板升降、后支撑器升降、履带张紧、行走轮转动、第一运输机运转、星轮转动、喷雾水泵运转等。另外还为锚杆钻机提供了两个备用接口。 液压系统的工作原理如下：液压系统由一台90KW的电动机驱动一台A11VO145/145DRS负载敏感式双联柱塞变量泵，泵1输出的压力液体一路到PSV55/230-3型六联阀，另一路经；减压阀到行走马达制动器。泵1具有恒功率、压力切断、负载敏感功能，压力切断阀调整压力为18MPa。泵2输出的压力液体到PSV55/230-3型四联阀，泵2具有恒压力、负载敏感功能，调整压力为18MPa。该泵的各油口分布情况如图8所示。图8 双联柱塞泵油口分布图1-压力切断阀调压弹簧；2-负载敏感调压弹簧；3-恒功率调压弹簧；4-恒压控制调压弹簧LS-负载敏感油口；T1-放气口；P-排油口；T2-泄漏口；X-吸油口；M-测压口六联阀的第一、二联控制左、右行走马达的运转。当阀芯处于中位（图示位置）时，行走马达两腔与回油连通，制动器处于制动状态，马达不转动。当阀芯处于上或下位（工作位置）时，压力液体进入马达，同时经PSV六联阀Z口（压力4MPa）打开行走马达制动器，制动器解除制动，马达正或反转。若左、右行走马达同时朝一个方向转动可使机器前进或后退，若左、右行走马达只有一个转动可使机器转大弯，若左、右行走马达一正一反转动可使机器转小弯。阀芯三个位置时各油口的连通情况如图9所示。图9 换向阀各位置时的油路连通情况a-中位；b-上位；c-下位六联阀的第三六联分别控制截割头升降、截割头回转、铲板升降、后支撑升降四组油缸。当各阀芯处于中位时，各油缸不动作。当各阀芯处于上或下位时，各油缸伸出或缩回。为了使各油缸运动平稳，在各油缸的进出油口处都设置了平衡阀，以减少各油缸工作过程中的振动。四联阀分别控制第一运输机马达、左、右星轮马达、内喷雾马达。当各阀芯处于中位时，各马达两腔与回油连通，马达处于浮动状态。当阀芯处于上或下位时，马达正转或反转。在六联阀的第三联阀上并联了履带张紧油缸，当需要张紧履带时，打开油路上的截止阀，然后操纵第三联换向阀使履带张紧油缸动作。在四联阀的第二、三联阀上各串联了一个二位三通转阀，可将高压液体引到锚杆钻机控制阀处去驱动两台锚杆钻机。六联阀和四联阀的每一联阀结构都相同，均为三位十三通换向阀，六联阀和四联阀的各油口分布情况如图10所示。图10 六联阀和四联阀的各油口分布图其进油口P处均并接了一个限压阀，调整压力为22MPa，当马达、油缸负载太大时，限压阀会开启溢流，起到保护作用。各阀的A、B油口内部均并联了一条支路，通过梭阀与LS控制油路连通，使换向阀在上、下工作位置时，能将马达、油缸负载的变化反馈到油泵的变量机构上去，使油泵能根据负载变化进行变量。阀的LS口压力信号为每组阀中工作压力通过梭阀进行比较取最大的压力值，两组阀的LS口分别接在2个负载敏感式变量泵的LS口上，泵的压力流量控制器可根据执行元件所需流量总和来控制泵的摆角位置。系统在非工作状态下，换向阀上公共的负载信号LS口无压力信号，泵的变量机构上的LS口也无压力信号，此时视为无负载状态，泵的斜盘在23 MPa压力作用下，使泵处于最小摆角，泵的空载流量约24 L/min。这样系统在非工作状态的功率损失较小，系统油液的空循环量较少，可提高油液的使用寿命。泵最小摆角时的压力是由变量机构中安装的弹簧决定的，一般出厂时该压力调整为2.5 MPa。 (7)喷雾冷却系统该掘进机的喷雾冷却系统如图11所示。外部供水（流量Q =100L/min）经球阀、过滤器后分为两路，一路经球形阀到外喷雾喷嘴喷出，另一路经减压阀进入液压系统的冷却器对液压油进行冷却，然后又分两路，一路经截割电机冷却水管从撒水嘴喷出；另一路经Y型过滤球阀、喷雾水泵、水密封进入截割头，从截割头内喷雾喷嘴喷出。喷雾水泵由液压马达驱动，液压马达则由四联阀中的第四联换向阀控制。内喷雾的水压由压力控制阀调定为3MPa，外喷雾的水压由减压阀限定为1.5 MPa。图11 冷却喷雾系统(8)润滑系统该掘进机的润滑系统共分为三部分，一是液压系统部分，使用的是68号抗磨液压油，二是减速器和驱动部分，使用的是320号、220号、150号工业齿轮油，三是各连接销部分，使用的是ZL-3号润滑脂。具体部位及注油量参见说明书。2国外悬臂式掘进机发展现状及趋势第一阶段：20世纪40年代末期60年代中期。各国早期研制的悬臂式掘进机、切割功率在30KW左右的轻型机。这个阶段，掘进机从无到有，形成了集切割、装运和行走为一体的结构雏形，主要用于软煤巷道掘进，机重在13-17吨之间。代表机型有匈牙利全国矿山机械研究所的F5乌克兰的-3等。第二阶段：60年代中期70年代末期。这一阶段是煤巷掘进机蓬勃发展时期，产品主要是用于切割煤系地层中的各种煤岩的中型掘进机，机重2040t左右，切割功率50-100KW，可切岩石硬度系数f6。代表机型有英国安德森公司的RH25、奥地利阿尔卑尼公司的AM50和日本三井三池公司的MRH100等。第三阶段：70年代末期80年代末期。这一阶段，半煤岩掘进机开始成熟，重型机大批涌现，煤巷掘进功能齐全，可靠性大幅度提高，机重50t左右。代表机型有英国多斯克公司的MKB、LH130，奥地利阿尔卑尼公司的AM75和德国保拉特公司的E169等。 第四阶段：80年代后期至上世纪末。产品主要是以煤系地层中的中硬度岩石为作业对象的重型机，一般机重40-80吨、切割功率150-200KW、可切岩石硬度系数f8，如英国的LH-1300型、奥地利的AM-75型、日本的S200M型掘进机等。掘进机采用了新技术，功能更加完善；计算机自控装置较成熟。下图为日本三井三池公司S200M目前的掘进机已进入了机电一体化的自动控制截割时代。以美国、澳大利亚为代表的连续采煤机以及80年代末投入使用的掘锚机组开创了快速掘进的新途径、新纪元。各主要生产公司有奥地利的阿尔卑尼公司、英国的多斯克公司、安德森公司、艾姆克公司、德国的沙尔扎特公司、艾柯夫公司、保拉特公司、维斯特伐利公司、日本三井三池公司和乌克兰的工厂，主要系列有AM、E、ET、STM、MRH及K等。国外中型掘进机已日趋完善，其代表机型有英国多斯克公司的LH130型号、德国保拉特公司的E200型、奥地利阿尔卑尼公司的AM75型、日本三井三池公司的S220型等。其切割功率在132220kw之间，机重5070t，经济切割的岩石硬度80Mpa，近年德国在研究开发切割硬度达100Mpa的掘进机。(1)切割功率能力稳定提高, 机器的可靠性高. 据报道,日本成功地使用T M60K 型掘进机掘进全岩巷引水隧道,截割抗压强度高达170200MPa 的岩石,目前最大的WAV408型掘进机重达 160t,切割功率可达 408 kW,定位切割断面面积可达87. 5 m2.以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进行严格的控制,又有优越的国际协作条件,选购外购范围宽广,有效地保证了主机的质量水平.此外,近年来广泛采用了可靠性技术, 其突出表现为简化机械结构,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,又大大提高了整机的可靠性.(2)配套设备多样化.为充分发挥掘进机效能,各国都十分重视综掘(掘锚一体化)作业线配套设备的研究.为缩短支护时间,在中间稳定顶板条件下,常用机载锚杆钻机支护;为使掘进机与支护平行作业, 运用超前液压支架或自 带盾牌掩护支架.在后配套运输方面, 通常采用桥式、带式转载机,后配带式输送机,有条件时设置活动煤仓.(3)采用机电一体化技术. 国外新型掘进机均配有完善的工况检测和故障诊断系统, 从而可以在早期发现机器故障, 并快速排除故障, 大大缩短了 机器的停机时间, 生产率相应大幅度提高; 这样还可以保证切割机构的负载平稳, 避免由于人工操作不当而引起的系统载荷, 从而延长机器的使用寿命. 部分新型掘进机可实现推进方向监控、截割路线循环程序控制、 切割断面轮廓尺寸监控.(4)研究探索新的截割技术, 如高压水射流掘进机的研制、冲击振动式截割机具的研制等.悬臂式掘进机技术的发展除取决于实际生产需要外,还受基础工业发展水平及技术可行性的影响。随着工业技术水平的提高和在悬臂式掘进机技术开发方面经验的积累,国外发展趋势为:(1)矮型化在加大机重、截割功率和提高截割硬度的前提下,发展机身较低的机型,提高工作稳定性,也可以适用比较低矮的巷道掘进。(2)中、重型化目前世界上有代表性的生产厂家生产的掘进机从轻型逐渐向中、重型发展,多数掘进机的截割功率达到40 350 kW,有的已到400kW,机重在40t以上。(3)主要元部件系列化掘进机发展过程中只需改变主机形式,而不改变基本元部件,此外采用组件结构设计,掘进机工作机构可根据需要装配横轴式或纵轴式截割头。(4)应用高科技技术借助计算机进行优化设计,使机型简洁可靠性高,逐步使用模块化设计。掘进机自动控制系统更加完善,利用微机进行机器工况监测和故障诊断等。(5)附件化保留必要的截、装、运、行主要组成功能,将降尘、辅助支护等部分以附件形式出现。这样可根据需要选择装配各种附加件,给设计、制造、使用都带来了方便。(6)掘进破岩方式的多元化破岩方式既有机械截割破岩又有冲击破岩,最近又开发了一种水力掘进技术等。3国内悬臂式掘进机现状及趋势我国的悬臂式掘进机的发展主要经历了三个阶段悬臂式掘进机的发展特点段 。 第一阶段:60年代初期到70年代束,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,为我国悬臂式掘进绪论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,截割能力逐步提高,有截割夹岩和过断层的能力。第二阶段:70年代末到80年代末,这一阶段,我国与国外合作生产了几种悬臂式掘进机并逐步地实现国产化,其中典型代表是与奥地利、日本合作生产的AM50型及S100型,其后,我国自行设计制造了几种悬臂式掘进机,其典型代表是EMA.30型及EBJ.100型。这一阶段掘进机的特点是:可靠性较高,己能适应我国煤巷掘进的需要;半煤岩巷的掘进技术已经达到相当的水平;出现了重型机。 第三阶段：由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EBH型。这一 阶段悬臂式掘 进机的特点是：设计水目前，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EBJ-160 型EBJ-160H型和EBH -132型 其EBJ-160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人国际先进行列，使国产掘进机可截割抗压强度80 M Pa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E LM B-7 5C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。我国掘进机技术虽经四十多年的努力已有了较大的提高,但与西方发达国家比还有距离。今后我国掘进机技术的发展趋势是:(1)扩大掘进机的适用范围进一步使机型矮型化,改善截割、装载、行走等结构,使其能较好地适应我国各种地质构造和断面形状的巷道掘进。(2)掘锚联合机组研制集掘、钻、锚为一体的综合机组,既能快速掘进,同时又能进行打眼安装锚杆,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。这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对现有机型设置机载降尘设备,提高外喷雾的使用效果,将会使掘进机在工作时的粉尘浓度大大降低。(4)提高各型掘进机工作的可靠性并发展新型掘进机进一步对各型掘进机整机设计的完善化,运用优化设计方法提高主要元部件的可靠性。此外还可借鉴其他领域理论发展新型掘进机,如盘形滚刀悬臂式掘进机、冲击振动掘进机。(5)发展新的元部件技术和机电一体化技术如:尝试将履带内藏式行星减速器新技术运用在悬臂式掘进机中;掘进机工况监控技术的发展(包括掘进机工况监测、故障诊断)。(6)采用新的制造技术和先进的生产管理理论及经验降低生产成本我国掘进机生产厂家在生产中大部分还是沿用原苏联的生产和管理模式,这已经不能适应现代生产的发展,因此应该多采用先进的加工技术和管理模式,如采用计算机为主体的CAD CAM CAE FMS CIM等先进制造技术,模块化设计及制造技术,以及全面质量及目标管理等管理理论来进行生产和管理,从而达到降低成本提高质量的目的。4行星传动技术所谓齿轮机构就是指由齿轮副组成的机构的统称，也称之为齿轮传动。齿轮传动已经广泛的应用于各行各业的机器设备、仪器仪表等机械传动当中。在机器设备及运输工具的传动机构中，为了满足机器具有增减速、换向及其它特殊的功能，经常采用一系列相互啮合的齿轮组成的传动系统，通常将这一系列有齿轮组成的传动系统称之为齿轮系或者齿轮机构。根据齿轮机构在运转时，各个齿轮的几何轴线的相对位置是否变动，将齿轮机构划分为普通齿轮机构和行星齿轮机构两大类。普通齿轮机构又称之为定轴轮系，这是因为当齿轮机构运转时，组成该齿轮机构的所有齿轮的几何轴线的位置是固定不变的。另外，在普通齿轮机构中，如果各齿轮副的轴线相互平行，则称为平行轴齿轮机构；如果齿轮机构中含有一个相交轴齿轮副或者一个相错轴齿轮副，则称之为不平行轴齿轮机构。行星齿轮机构又称之为动轴轮系，当齿轮机构运转时，组成齿轮机构的齿轮中至少有一个齿轮的几何轴线位置绕着其它齿轮的几何轴线回转，即至少有一个齿轮做行星运动。行星传动技术是一种新型的机械传动技术，由于它具有体积小、重量轻、传动比范围大、效率高、能适应有特殊要求的场合等特点，因此它得到了工程界的重视，在国防、冶金、矿山、紡织、食品，仪表制造、起重运输及建筑工程等行业中已经大量的应用。尽管行星传动技术的应用己经有几十年的历史，但是我国的行星传动技术水品与科技发达国家相比还存在较大的差距，其主要原因是缺少从事行星传动技术，特别是一些新型传动技术（如渐开线少差齿行星传动，摆线针轮行星传动，滚子活齿行星传动等）的研究、设计人员，工业基础还不及发达国家。同时，行星传动技术方面的技术资料也较为缺乏。行星齿轮传动有很多种型式，在这里只简单介绍常见的几种。根据行星传动机构的基本组成构件可分为下列三种基本类型。其结构简图如图所示。2K-H型：其基本构件为两个中心轮（2K）和一个行星架（H）,如图。2K-H型又可以分为好几种传动方案，如单级传动、两级传动和多级传动；另外还有正号机构和负号机构之分。当行星架（H）固定时，主、从动轮转动方向相同的构件，称为正号机构；反之则称为负号机构。3K型：由于其基本构件为三个中心轮（3K），由此称为3K型，如图。3K型传动机构的行星架不受外扭矩，仅起支撑行星轮的作用。型传动也可以分为多种方案。K-H-V型：其基本构件为一个中心轮（K），一个行星架（H）及一个绕主轴轴线转动的构件（V），如图。在以上三种机构中，单个的2K-H传动和K-H-V传动都是不可再分机构，称之为基本行星轮系。工程中将基本行星轮系和定轴轮系、多个基本行星轮系组合而成的复杂轮系传动称为复合轮系。以上三种传动型式中，具有内、外啮合的2K-H型传动具有较多的优点，该传动机构具有较高的传动效率，承载能力大，传动功率不受限制，结构简单，工艺性好。而3K型传动与2K-H型相比较，3K型体积较大，但是随着传动比的逐渐增大，其传动效率会逐渐下降，其制造与装配工艺性不佳。K-H-V型传动的结构紧凑，传动比大，但是其齿形及输出机构对制造精度的要求较高。根据齿轮啮合方式的不同，行星齿轮减速器又可以分为以下几种。该分类中采用了N、W及G等几个基本代号。其中：N表示内啮合齿轮副；W表示外啮合齿轮副，G表示内外啮合公用的行星轮。通过这些代号可以将比较常用的几种齿轮啮合方式为NGW表示在具有内、外啮合的同时还具有一个公用行星轮的行星减速器；NW表示具有一个外啮合和一个内啮合的行星减速器；WW表示具有两个外啮合的行星减速器；NN表示具有两个内啮合的行星减速器；NGWN表示具有两个内啮合和一个外啮合的同时还具有一个公用行星轮的行星减速器。由于行星传动把定轴线传动改为了动轴线传动，釆用了功率分流，用几个行星轮共同分担载荷，而且合理利用了齿轮的内啮合传动，以及合理的均载装置，使得行星传动具有体积小，质量轻，承载能力大，传动效率高等优点。具体的将，行星传动技术具有以下几个优点：（1）结构紧凑、体积小、重量轻。由于行星传动利用了功率分流的特性，并且充分的利用了内啮合承载能力大及内齿圈内有较大的可容空间，便于获得结构紧凑、外形轮廓尺寸小的传动系统。与普通齿轮传动相比，在传递的功率和传动比相同的情况下，行星传动的体积和质量大约为普通齿轮传动的1/21/6；（2）传动比大。尽管行星传动有很多种类型，但它们一般都具有大传动比的特点，当用于传递运动时，最大传动比可达几万或几十万以上。作为动力传动时，其最大传动比也可以达到几十或几百以上；（3）效率高，功率损失小。由于行星传动采用几个行星轮均匀的分布在太阳轮和内齿圈之间，可以有效地平衡太阳轮和行星架轴承上的作用力，这种结构的运用，大大的提高了传动系统的效率。当选择了合理的传动类型及结构设计时，行星传动的最高传动效率可达0.970.99；（4）传动平稳，具有较强的抗冲击和振动能力。由于有均匀分布在太阳轮和内齿圈之间的行星轮和保持个行星轮之间载荷均匀分布及功率均衡分布的均载装置，行星传动不仅可以平衡个行星轮与转臂上得惯性力，而且显著的提高了传动过程的平稳性和抗冲击、振动的能力。本课题所研究的行星齿轮减速器是由两个2K-H(NGH)型行星齿轮传动串联而成的一个两级行星齿轮减速器，其结构简图如图所示：第一级传动（也可称之为高速级传动）主要由太阳轮1、齿圈5、行星轮2及行星架H1组成，第二级传动（或称之为低速级传动）主要由太阳轮2、齿圈5、行星轮4及行星架H2组成，齿圈5固定在截割臂上。太阳轮1为整个减速器的输入端，通过输入轴与电机相联接，行星架H1与太阳轮2相联接，将由太阳轮1传来的动力传递到第二级行星传动，最后由第二级传动的行星架H2输出到截割头进行煤岩的切割。2K-H(NGW)型行星传动从原理上来看，它有四个基本构件：行星轮一指绕动轴线旋转做行星运动的齿轮。行星轮数量一般在两个以上；行星架一指支撑行星轮运动的动轴线构件；太阳轮一指轴线与主轴线重合的外啮合齿轮构件；内齿轮一指轴线与主轴线重合的内啮合齿轮构件。在行星齿轮传动中，通常将轴线与定轴线重合并且承受外力矩的构件称为基本构件。2K-H(NGW)型行星传动机构有三个基本构件，任意固定其中的一个构件就可以得到一种不同的传动方式。在行星传动变速箱的应用中，将单级2K-H型传动作为一个基本的行星排，三个基本构件分别作为主动、从动和固定构件，则可以组成两个减速，两个增速和两个倒档的六种传动方案。在这六种传动方案中，应用最多的是将内齿圈固定，太阳轮主动，行星架从动的传动方案。本文所研究的行星传动方案就是由两个内齿圈固定，太阳轮主动，行星架从动的传动方案串联在一起所构成的一个两级2K-H(NGW)型行星传动机构。以2K-H(NGW)型为例，单级传动效率可达0.960.98，两级传动效率0.940.96。5 EBZ100型掘进机的研究意义EBZ100型掘进机相对而言是一种掘进效率高、截割功率适中的中型掘进设备，该机集截割、装运、行走、操作等功能为一体，属于悬臂式纵向截割的部分端面掘进机，用于截割任意端面形状的井下巷道。定位截割时，其最大截割高度3.8m、最大截割底宽5m、截割最大有效面积19平方米，移动机器可切割更宽底巷道。适用于任意形状断面的煤巷、半煤岩及软岩巷道掘进，也适用于条件类似的其它矿山巷道及工程隧道中使用；截割岩石最大抗压强度可达70MPa，可提供锚杆泵站动力接口。关键部件和动密封均采用高质量进口产品，并采用采用了电机和液压混合传动方式，保证整机性能可靠；机器重心前置设计，有利于搭接皮带转载机后机器的平稳作业。该机可在坡度不大于160底煤及半煤岩巷道中工作，可以截割普氏系数f7煤及半煤岩。该机内外喷雾齐全，可有效抑制截割产生的粉尘和火花。该机采用圆锥台型小直径截割头，单刀力