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纵轴式掘进机总体方案设计及其装载机构设计【3张CAD图纸+毕业论文】

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关键词：: 纵轴掘进机总体整体方案设计及其装载机构设计全套 cad 图纸毕业论文

资源描述：

前言 1

1 总体结构方案设计 5

1.1工作机构型式选择 5

1.2 装载机构类型选择 5

1.3 输送机构形式选择 6

1.4 转运机构形式选择 6

1.5 行走机构 7

1.6 除尘装置型式选择 7

1.6.1 除尘方式： 8

1.6.2除尘系统 9

2 总体布置 10

2.1 总体布置的内容 10

2.2 总体布置的原则 10

2.3具体要求 10

3传动型式及动力元件的选择 12

3.1 传动形式及元件选择应遵循的原则： 12

3.2 各机构对传动系统的要求及传动形式的选择 12

4 总体参数的确定 14

4.1 机型大小 14

4.2 机器外形尺寸 14

4.3 机器可掘断面 15

4.3.1伸缩量 15

4.3.2 悬臂长度和摆角 15

5 生产率 18

5.1 截割生产率 18

5.2 装载生产率 20

5.2.1 装载机构生产能力确定 20

5.2.2 星轮结构尺寸确定 20

5.2.3 中间输送机生产率 21

6 掘进机的通过性 22

6.1 离地最小间隙 22

6.2 可通过巷道最小半径 22

6.3 适应巷道坡度 23

7 纵轴式悬臂掘进机装载机构设计 24

7.1 铲板体结构 24

7.2 驱动装置 25

7.3 装载机构设计 25

7.3.1装载机构生产能力确定 25

7.3.2星轮结构尺寸确定 26

7.3.3星轮转速确定 27

7.3.4装载功率确定 29

结　　语 30

致谢 31

参考文献 32

附录A 33

附录B 37

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。

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；最后对掘进机的装载机构进行分体设计。

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.

Key words: boring machine; institutions; productivity;

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170MPa的硬岩。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TM60K型掘进机掘进全岩巷引水隧道，岩石硬度高达170~200MPa。目前最大的WAV408型掘进机重达160t，切割功率可达408kW，定位切割断面可达87.5m2。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%。

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AM-50及S100型掘进机，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EL-90、ELMB-55、EBJ-6548等机型。其中ELMB-55得到较大规模的应用。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EBJ-132、EBH-132、EBJ-160等机型，机重为36~50t，切割功率达160kW。同时，机重20t的煤巷掘进机也在改进提高，由ELM系列发展创新的ELMB-75B型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。

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内容简介：: 中文题目：纵轴式掘进机总体方案设计及装载机构的设计外文题目： F F 业设计（论文）共 41 页（其中：外文文献及译文 9 页）图纸共 3 张完成日期 2007 年 6 月答辩日期 2007 年 6 月辽宁工程技术大学本科生实习报告书教学单位辽宁工程技术大学专业机械工程及自动化班级机械 04 学生姓名才元戎学号 0407100302 指导教师丁飞时光飞逝，转眼间大学四年的时光就要过去了，而对我这就要毕业的大学生来说，对专业知识的了解还是不充分的，当面对一个未知的领域时依然很迷茫，说来很惭愧虽然我们学校的前身是矿业学院，可是我却对我这次的毕业题目大型掘进机一无所知。不过这次我有一次与掘进机近距离接触的机会，我的指导老师丁飞将带领我们一行六人，前往吉林省辽源市我们学校的关系单位辽源煤机厂进行为期一周的毕业实习。人都说：看万卷书，行万里路。在辽远煤机厂的所见所闻确实让我获益匪浅。下面就是我在辽源一周以来的总结和心得体会，它使我对矿山机械有了更深一层的了解。辽源煤机厂坐落在吉林省辽源市，它始建于 1969 年，是我国专业生产采煤机、掘进机以及液压泵、马达的重点厂家之一，现为辽源矿业集团公司所属企业。该厂技术力量雄厚，检验设备齐全，是国家一级计量单位。该厂具有 30 多年生产采煤机的历史，曾开发研制过多种机型的薄煤层采煤机。该厂对掘进机的研制也处与先进水平，她曾经开发出型的掘进机并正自主研制和开发掘进机。经过全厂员工近半年的努力， 2006 年 3 月样机研制完成， 5 月 20 日结束相关试验。此次通过专家评议，该设备将在鸡西矿业集团公司进行工业性试验。在工厂的第一天我们基本是在总装车间度过的，通过技术工人师傅的热心的讲解，我大概了解了掘进机的组成部分，及各部分的分体结构。这对我进一步了解掘进机提供了良好的条件，当我提出要进一步了解我设计的分体部件掘进机的装载机构时，工人师傅还特意把我带到掘进机装载部分做细心的讲解，并给我解答了许多在设计时没法解答的诸如掘进机为什么采用星轮式，旋向如何，并巧妙的设下了许多疑问，引发我们进一步思考更深层的知识。之后的几天我们分别去了煤机厂的铸造，锻造，机加工等车间，了解了掘进机及采煤机等矿山机械的零件加工方法。看到车间里一台台正在运转的大型机加工的先进设备，工人师傅一个个忙碌的身影，大型掘进机、采煤机就是在这一台台忙碌着的机械中，这一个个忙碌的师傅的手中生产出来的。在我来辽源煤机厂之前，一直以为像这样一个建国初期建立起来的煤机厂一定是一个厂房破旧，装备落后，工人拖拉的旧厂子。可是当我踏入辽源煤机厂的大门时，我知道我之前的认识是错误的，工人师傅积极的精神面貌，厂中正在运转的先进的机器设备，更不乏先进的数控加工机床的身影，使我认识到这是个正在发展中的企业。这个企业迸发出新的生机。心得体会通过这次毕业实习使我进一步了解了掘进机的组成，它的生产方式，运作能力还有工况标准。虽然通过这次实习我了解的依然是掘进机的皮毛，但是辽源煤机人使我了解的更多，他们积极向上的工作精神，对工作一丝不苟的态度，对新机型、新产品不断探索创新的品质不断激励着我。他们的这种品质更加指导我在即将走入的工作岗位中如何积极的投入生产，如何在市场经济的大潮中不断进取。还是那句话读万卷书，行万里路，我想我在以后的工作单位中将会等到更多。指导教师意见成绩评定：指导教师签字：年月日实习单位意见负责人签字：（单位盖章）年月日备注注：实习结束时，由实习学生填写本表后，交指导教师和实习单位签署意见，最后交所在教学单位归档保管。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总体方案设计及装载机构设计指导教师丁飞院（系、部）机械工程学院专业班级机械 04 学号 0407100302 姓名才元戎日期 2008 年 3 月教务处印制一、选题的目的、意义和研究现状 1. 1 选题的目的：根据所学的专业知识，结合生产实践中的实际问题及对采矿作业环境的了解，设计一台纵轴式掘进机并重点设计其装载机构。 1. 2 选题的意义：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，否则会造成裁决失调，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。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 1. 3 研究现状 245：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，其中掘进机已形成了轻、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。二、研究方案预期结果 2. 1 设计方案或论文主要研究内容：括尺寸参数、重量参数、运动参数和技术经济指标。定整机系统的组成及他们之间的匹配性以及各个部件的主要技术参数。绘制传动、液压、电控系统图等。 2. 2 主要解决的问题：型和各部件及其结构型式、驱动方式、并进行总体的合理布置。量参数、运动参数和动力参数及技术性能指标。运机构参数确定，行走履带技术参数的确定和连接关系，液压系统技术参数的确定，电控系统主要技术参数的确定以及其他辅助系统的确定。部件传动系统和液压电控系统的功率计算，液压系统热平衡计算，绘制传动、液压、电控系统图，绘制截割巷道断面图。 2. 3 设计理论、方法及技术路线掘进机的总体设计仍然是一传统设计为基础，在动力学、运动学、受力计算等方面应用广泛，应用现代设计方法，如概念设计、三维设计运动学、动力学仿真技术、有限元分析、优化设计等。根据工况、设计者的经验及行业标准确定机型、各部件结构型式。根据工作环境确定尺寸参数，根据理论公式协调自重于机动性稳定性之间的确定重量参数，根据现有的切割技术及动力学运动学来确定切割速度及动力参数，根据总体设计的要求，确定各主要参数及相互之间的连接关系，在掘进机总体设计和总体布置完成之后，整体的各个系统和主要部件的主要结构、技术参数已基本确定，对整机应进行必要的总体计算及系统图等。掘进机截割机构静态稳定性的计算，各部件传动系统和液压电控系统的功率计算，液压系统热平衡计算，绘制传动、液压、电控系统图，绘制截割巷道断面图。 2. 4 设计论文框架确定选题方向毕业实习确定选题并作开题报告。三、研究进度第五至六周确定设计题目，查找相关资料，撰写开题报告；第七至八周：总体方案设计；第九至十四周：结构设计，绘图；第十五周：撰写设计说明书；第十六周：整理论文，装订提交；四、主要参考文献 1 赵国栋山西煤炭管理干部学报 ,2 赵国栋 J第 34 卷第 10 期 . 3 黄日恒。悬臂式掘进机 M1996 4 王韶蓓 J煤炭科学技术， 2005（ 9） 5丛培建 J1994（ 1） 6 侯波 , 杨奇顺 . 悬臂式掘进机主要技术参数的选择 J. 煤矿机械 , 2000,(08) 7. 李中才 ,孙玉峰 J露天采矿技术 , 2006,(03) . 8 李晓豁 J探矿工程 (岩土钻掘工程 ), 1998,(02) . 9梁小东计 D2007 10李晓豁 ,王学东 ,于英华 J辽宁工程技术大学学报 ,1998,(04) 五、指导教师意见指导教师签字：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。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；最后对掘进机的装载机构进行分体设计。关键词：掘进机；机构；生产率； on as in of of to of of to of of of of of of 目录前言 : . 1 . 5 作机构形式选择 . 5 载机构类型选择 . 5 送机构形式选择 . 6 运机构形式选择 . 6 走机构 . 7 尘装置型式选择 . 7 尘方式： . 8 尘系统 . 9 .体布置的内容 .体布置的原则 .体要求 . 12 动形式及元件选择应遵循的原则： .机构对传动系统的要求及传动形式的选择 . 14 型大小 .器外形尺寸 .器可掘断面 . 伸缩量 . 悬臂长度和摆角 .、生产率 . 18 割生产率 .载生产率 . 装载机构生产能力确定 . 星轮结构尺寸确定 . 中间输送机生产率 .、掘进机的通过性 . 22 地最小间隙 .通过巷道最小半径 .应巷道坡度 .应底板比压 . 纵轴式悬臂掘进机装载机构设计 . 22 板体结构 .动装置 .载机构设计 . 装载机构生产能力确定 . 星轮结构尺寸确定 . 星轮转速确定 . 装载功率确定 . 语 . 30 致谢 . 31 参考文献 . 32 附录 A . 33 附录 B . 37 辽宁工程技术大学毕业设计 I 目录前言 . 1 1 总体结构方案设计 . 5 作机构型式选择 . 5 载机构类型选择 . 5 送机构形式选择 . 6 运机构形式选择 . 6 走机构 . 7 尘装置型式选择 . 7 尘方式： . 8 尘系统 . 9 2 总体布置 . 10 体布置的内容 . 10 体布置的原则 . 10 体要求 . 10 3传动型式及动力元件的选择 . 12 动形式及元件选择应遵循的原则： . 12 机构对传动系统的要求及传动形式的选择 . 12 4 总体参数的确定 .型大小 . 14 器外形尺寸 . 14 器可掘断面 . 15 才元戎：纵轴式掘进机总体方案设计及装载机构的设计伸缩量 . 15 臂长度和摆角 . 15 5 生产率 .割生产率 . 18 载生产率 . 19 载机构生产能力确定 . 19 轮结构尺寸确定 . 20 间输送机生产率 . 21 6 掘进机的通过性 .地最小间隙 . 22 通过巷道最小半径 . 22 应巷道坡度 . 22 7 纵轴式悬臂掘进机装载机构设计 .板体结构 . 24 动装置 . 24 载机构设计 . 25 载机构生产能力确定 . 25 轮结构尺寸确定 . 25 轮转速确定 . 26 载功率确定 . 28 结语 .谢 .宁工程技术大学毕业设计考文献 .录 A .录 B .宁工程技术大学毕业设计 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%。才元戎：纵轴式掘进机总体方案设计及装载机构的设计 2 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，由近几年来销售势头看好。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 3 等较多地吸收了国外八十年代产品的技术，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。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 : 才元戎：纵轴式掘进机总体方案设计及装载机构的设计 4 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。辽宁工程技术大学毕业设计 5 1 总体结构方案设计作机构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。因为悬臂截割式掘进机具有机体灵活性，体积较小，可决各种形状和断面的巷道，并能实现煤岩分掘，截割效果较好，掘进速度较高的优点，是当前煤和半煤岩巷掘进机的一种基本形式。所以部分断面掘进机的工作机构现在主要采用悬臂式。截割头按布置方式，可以分为纵轴式和横轴式两种。纵轴式的优点是：传动方便，有利于采用内伸缩悬臂，结构布置较紧凑，若接割头和悬臂的集合参数合理选取，可获得较平整的巷道断面，可截割任意形状的断面（梯形、拱形、矩形），可挖柱窝或挖水沟。这种工作的机构的缺点是：横向截割煤岩反作用力不通过机器中心，而与悬臂形成较大的力矩，使机器产生较大的震动，稳定性较差，特别是机重较小的掘进机。因此，在抗压强度较小的煤岩中掘进时，需加大机身的重量或装设辅助支撑装置。目前这种截割头在部分断面掘进机中使用较多。载机构类型选择装载机构的有以下 4 种形式：双环刮板链式、螺旋式装载机构、蟹爪式装载机构和星轮式。 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。这才元戎：纵轴式掘进机总体方案设计及装载机构的设计 6 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。装载部是由铲板本体、侧铲板、铲板驱动装置、从动轮装置等组成。通过两个液压马达带动星轮，把截割下来的物料装到刮板运输机内的装置。本掘进机采用弧形三齿星轮式装载，装载部是用两个液压马达驱动星轮实现耙装运动，通过多路手动换向阀分别向两个排量为 400ml/r 的液压马达供油，确保星轮工作基本上平稳一致。送机构形式选择部分断面掘进机多采用刮板链式输送机构。输送机构一般是由机尾向机头方向倾斜向上布置的。输送机构有以机头轴为主动轴的，由设置在机头的电动机或油马达，通过减速装置驱动机头轴运转，有的机型海同时以机尾从动轴间接地带动装载机构工作。有的掘进机以机尾轴为主动轴，设置在机尾的电动机，通过减速装置驱动装载机构工作，间接地从输送机构的机尾为主动轴，带动刮板输送式输送机工作，输送机构则不单独设置减速装置。所以本机采用刮板输送机位于机器中部，前端铰接于铲板上，后部托在机架上，刮板输送机为双边链刮板式。由液压马达驱动，主要由机前部、机后部、驱动装置、脱链器等组成。链条张紧装置采用油缸张紧方式。运机构形式选择纵轴式掘进机掘进工作面的作业线配套方式有很多种，目前的掘进机的转载机构大多采用胶带式输送机。胶带转载机构的传动方式，通常有三种形式，第一种是由油马达直接或通过减速器辽宁工程技术大学毕业设计 7 驱动机尾卷筒。第二种形式，是由电动卷筒驱动主卷筒旋转。第三种方式是：由电动机通过减速器驱动住卷筒旋转为了实现巷道掘进机胶带转运机构卸载端作上下调高和左右摆动，以使转运的煤岩能够准确地卸入矿车或转载机中，一般将转运机构的机尾安装在掘进机尾部的回转台托架上，可通过人力或回转油缸，使整个转运机构绕回转台中心摆动一定角度，并使鸡头卸载端达到卸载的摆角要求。同时，通过升降油缸使卸载端绕尾铰接中心做升降运动。使卸载端达到卸载的告诉范围。走机构形式选择该种掘进机的行走机构有迈步式、导轨式和履带式等几种。 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。尘装置型式选择由于掘进机连续地破落煤岩，使工作面粉尘飞扬，这不仅影响工人的身体健康，也关系到安全生产。单靠通风不呢感将空气含尘量降到标准范围以下，因此必须采用必要的除尘措施。才元戎：纵轴式掘进机总体方案设计及装载机构的设计 8 尘方式：分为喷雾式和抽出式两种。喷雾式：喷雾式除尘是用喷嘴把具有一定压力的水高度扩散，使其雾化，是尘粉附在雾状水粒表面沉淀下来，以达到灭尘的效果。这种除尘方式分为外喷雾和内喷雾。外喷雾是在工作机构的悬臂上装有喷嘴，向截割头喷射压力水，喷出的水雾扩散后将截割头包围。这种喷雾装置的典型结构，呈马蹄状，布置在截割头后面的工作臂上。这种喷雾方式结构简单，工作可靠，使用寿命长，由于喷雾离粉尘源较远，粉尘容易扩散开，降尘效果较差。内喷雾是在截割头上装设喷嘴，对着截齿喷射。内喷雾的喷嘴按螺旋线布置在截割头上。截割头体芯部为一密封腔，压力水经空腔由喷雾嘴射出，为了减少截割头上零件的数量和缩短喷射距离以提高灭尘效果，有的掘进机的喷雾水经齿座由截齿喷出。内喷雾的特点是：喷雾距离截齿近，灭尘效果好，耗水量小，冲淡瓦斯、冷却截齿和扑灭火花的效果较好。喷嘴容易堵塞和损坏，供水管路复杂，活动联结处密封困难。为了提高降尘效果部分断面掘进机大多采用内、外喷雾相结合的办法，并且和截割电动机、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。抽出式。由于仅采用喷雾装置不能保证应有的空气净化程度，一些掘进机上还设有吸尘装置，其工作原理是，用吸尘装置在产生粉尘的地方吸入含尘空气，然后在特制的机构中分离粉尘，清洗后的空气在掘进机工作位置的后面放入巷道。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。辽宁工程技术大学毕业设计 9 尘系统图 1进机除尘系统 234、 95678101112过滤器； 13141516171819才元戎：纵轴式掘进机总体方案设计及装载机构的设计 10 2 总体布置体布置的内容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。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。体要求在总体布置时要注意以下问题： 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/ (2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，使中心位于履辽宁工程技术大学毕业设计 11 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。才元戎：纵轴式掘进机总体方案设计及装载机构的设计 12 3 传动型式及动力元件的选择动形式及元件选择应遵循的原则： 1）技术先进性：能够改善机器性能，提高生产率； 2）经济合理性：传动系统尽量简单、元件少，易加工，价格低，维修容易，使用寿命长。 3）工作可靠性：传动系统的可靠性表现为元件的使用寿命，因此也是对元件质量的要求； 4）适应性：元件应适应传动系统的载荷、工况及环境等条件的要求。机构对传动系统的要求及传动形式的选择掘进机的截割、装载、运输、行走等机构一般均为分别传动，各部件受力状态及工作条件不同，因而对传动形式有不同的要求。工作机构要求有较大的短时过载能力，而油马达对冲击负荷很敏感，过负荷能力低，影响截割头正常连续运转。所以，掘进机的工作机构宜采用电动机的为动力的机械传动形式。应利用体积小、功率大、过负荷能力强的专用电动机，并配备可靠的电器保护装置。根据动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。装载机构传动装置的特点是：减速器需装在尺寸有限的铲板下部，因而设计空间较小，工作条件恶劣，减速器经常泡在煤岩泥中，卡料时易过载。装载、运输机构若采用机械传动，由于电动机尺寸较大，不便在运输机尾安装，一般是在铲板上部安装两台电动机作为装载、输送机构的共同动力，这样势必使减速箱尺寸增大，在铲板下布置较紧张。此外，考虑星轮及链板卡链过载工况，为保护电动机不至烧毁，一般需要在减速器内设安全摩擦片离合器。装载、运输机构若采用齿轮油马达传动，由于尺寸小，重量轻，可使二者分别传动，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。履带式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。分别通过机械减速辽宁工程技术大学毕业设计 13 装置或直接由油马达带动履带的主动链轮运转。机械传动的履带式行走机构，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。这种传动方式传动可靠性高，电动机价格低，维修容易，但不能调速，减速箱体积较大；巷道淋水大时，电动机容易受潮而烧毁。履带式行走机构采用液压传动形式，系统简单性能较好、技术先进。液压传动的行走机构中在液压马达的形式选择及调速方式设计方面，有不同的方案。低速大扭矩马达驱动特点是：传动系统简单，尺寸小，重量轻，能够实现无级调速及过载保护。但液压马达传动复杂、制造费用高，维护较难。齿轮油马达容积效率高，耐冲击性能好，维修容易，造价低，尺寸小、重量轻。一台10右齿轮油马达的价格只有同功率径向柱塞马达的 1/10；尺寸小，重量轻。一台10右齿轮油马达的重量仅为同功率低速大扭矩油压马达的大，但较电动式的小。因此可方便地将马达、减速器、液压制动阀、紧链装置等安装于履带架中间。这种方式在技术性能上优于机械传动，在经济指标上优于低速大扭矩油马达传动。行走机构的调速方式有两种，一种是采用变量泵。另一种是采用分流或并流的调速方案，即在机器快速调动时，停止向装载马达供油，仅向行走马达供油，使掘进机具有两种行走速度。才元戎：纵轴式掘进机总体方案设计及装载机构的设计 14 4 总体参数的确定掘进机的总体参数，是指主要性能参数。它表示了掘进机特性指标。掘进机的总体参数有：体重、外形尺寸、可掘断面、生产率、截深、摆动速度、截割力等。型大小掘进机的发展方向是定型化、系列化、并向 “ 大断面 ” 、 “ 高硬度 ” 发展。掘进机的

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