EBZ150型悬臂式掘进机叉形架在横摆和升降工况下的设计校核设计含2张CAD图
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EBZ150
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EBZ150型悬臂式掘进机叉形架在横摆和升降工况下的设计校核设计含2张CAD图,EBZ150,悬臂,掘进机,叉形,升降,工况,设计,校核,CAD
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掘进机叉形架在横摆和升降工况下的设计校核摘 要：本文以“掘进机叉形架在横摆和升降工况下的设计校核”为主题，概述了国内外相关领域学者使用受力分析方法对掘进机叉形架在受各种载荷中的研究案例。介绍了在掘进机叉形架设计研究过程中常用的三维建模软件和分析软件(solid works)以及如今掘进机叉形架设计的主流方向以及设计思路。通过研究具体案例说明了使用受力分析的过程和方法、不同工况下的载荷计算方法、掘进机各组成部分的不同结构。通过横向对比的方式，总结了前人对于掘进机叉形架各部位强度的分析方法以及设计思路，了解了运用受力分析方法的具体流程，为之后使用受力分析叉形架强度和结构提供了理论指导。关键词：掘进机；叉形架；横摆；升降；设计校核1. 前言众所周知，自改革开放以来我国经济飞速发展，目前已经成为世界第二大经济体。而我国的重工业也如同雨后春笋般飞速发展。重工业是我国经济发展的支柱产业，是我国经济的一块重要的组成部分。重工业的快速发展除了离不开我国各种大型机械制造以外，也对我们的工程施工的效率与速度提出了新的要求。本设计以掘进机叉形架为研究对象，对铸造和焊接叉形架进行自上而下或自下而上以及横向摆动的工作条件下的载荷及变形量计算，对比不同叉形架的在强度方面的差异。掘进机是煤矿巷道开拓的重要设备。在掘进机工作过程中，安装在叉形架上的截割头连续旋转，在叉形架的摆动过程中，通过截齿实现的煤岩的破碎，进而实现对整个巷道截面的掘进。叉形架按制造方式分为板材组焊型和整体铸造型，是掘进机完成截割工作的关键结构件，安装在机架的回转台上，截割电机、截割减速器以及连接二者的联轴器均安装在叉形架上，液压油管、配水管路、电缆等均从叉形架中穿过，因此叉形架结构复杂。所以，臂式掘进机要同时实现剥离煤岩、装载运出、机器本身的行走调动以及喷雾除尘等功能，即集切割、装载、运输、行走于一身。它主要由切割机构、装载机构、运输机构、行走机构、机架及回转台、液压系统、电气系统、冷却灭尘供水系统以及操作控制系统等组成，总体结构如下图1-1所示。其中切割臂、回转台、装渣板、输送机、转载机、履带等为主要工作机构。1.1掘进机结构介绍悬臂式掘进机由十个部分组成，即五部一机四个系统“五部”即截割部、铲板部、本体部、行走部、后支承部“一机”即第一运输机“四个系统”即电气系统、液压系统、水系统、润滑系统1.2掘进机的工作原理一截割部又称工作机构，主要由截割电机、叉形架、二级行星减速器、悬臂段、截割头组成。截割部为二级行星齿轮传动。由120KW的水冷电动机输入动力，经齿轮联轴节传至二级行星减速器，经悬臂段，将动力传给截割头，从而达到破碎煤岩的目的。第一,截割部的最主要功能是直接对煤岩进行破碎。第二,可以辅助支护，在架棚子支护时挖柱窝,用托梁器托起横梁;锚杆支护时，截割部处于水平状态，工人可以站在上面作业。第三,是可以协助装货。第四,是在特殊情况下可以参与自救。第五,是有伸缩功能的掘进机在坡度较大的下山巷道后退时可以用伸缩来协助。二.铲板部（装载部）主要由铲板及左右对称的驱动装置组成。通过低速大转矩液压马达直接驱动三爪转盘向内转动，达到装载煤岩的目的。铲板部有三个功能:第一是装货第二是当截割头钻进后即将进行摆动之前，铲板与支承器落地.有利于机组的稳定，截割臂左右摆动时机组不摆尾。第三是与支承器配合可以进行自救。三本体部是机器的主机架，其他部分都与其相联接固定。回转架在回转油缸的推动下能带动截割部左右摆动。四第运输机(刮板输送机)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组成。采用低速大转矩马达直接驱动，刮板链条的张紧是通过在输送机尾部的张紧油缸实现的。第一运输机只有一个功能，就是将铲板部装上来的货转运给第二运输机。五行走部采用履带行走机构。左右履带行走结构对称布置，分别驱动。行走部的功能是带动机器前进、后退或转弯。六后支承部后支承部有三个功能: 第一是率引第牛运输机随王机一起前进或者后退另外两个功能与铲板部的后两个功能相同。七电气系统由前级馈电开关、KXJ250/1140EB型隔爆兼本质安全型掘进机用电控箱、CZD24/8型矿用隔爆型掘进机电控箱用操作箱、XEFB一127(36)/150型蜂鸣器、DGY35/48(36)B(B)可矿用隔爆型机车照明灯、BZA1一5/127一2型矿用隔爆型控制按钮、KDD2000型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。八液压系统液压系统在掘进机上非常重要，大多数机型除截割头旋转单独由十个截割电机驱动外，其余动作都是靠液压来实现的。这种掘进机定义为“全液压掘进机”图1-1掘进机2. 国内外相关研究目前的掘进机已进入了机电一体化的自动控制截割时代。以美国和澳大利亚为代表的连续采煤以及80年代末投入使用的掘锚机组开创了快速掘金的新途径、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、宝拉特公司、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IK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8OMpa，近年德国在研究开发切割硬度达100Mpa 的掘进机。2.1国内掘进机发展概况及技术水平我国的掘进机技术开发工作始于1965年，虽然起步较晚，发展相对缓慢，技术性、配套性较差，但综掘机械化在我国煤矿煤及半煤岩巷道的开拓中已得到了广泛的应用。最初是仿前苏联的JIK-3型掘进机，1979年后，先后从日本、奥地利、英国、美国西德、原苏联、匈牙利引进了多种型号的掘进机，通过引进日本MRH-5100-41型、奥地利AM-50等型掘进机的制造技术和先进加工设备，并进行技术转化，经过20多年的努力，我国已经具有一定水平研究开发、生产制造掘进机的能力。我国已自行研制成功了AM50、ELM-55、EMIA-30、EL-90、5100等截割功率在30200kw 之间，20多种型号的掘进机机型，基本满足了国内市场的需求，结束了我国煤矿小型掘进机一直依靠进口的局面。同时，已有了必要的试验测试手段和基本技术标准，形成了一支有一定技术能力的研制队伍，积累了较为丰富的研制经验，为我国掘进机的发展奠定了扎实的基础。“八五”期间，我国又开始了重型掘进机技术开发和研制工作。1999年，煤科总院太原分院开发出了EBJ-160型掘进机，获国家科技进步二等奖，达到了20世纪90年代初国际先进水平。它的研制成功，标志着我国掘进机研究制造水平和掘进机机械化水平均迈上了新台阶。2001年，佳木斯煤机厂又完成了从日本引进S200M型掘进机的消化吸收、国产化任务。经过几代人的不懈努力，截止到目前为止，我国掘进机的开发研究在轻型及中型以上已基本达到国际先进水平，但在重型掘进机的研究上，与一些发达国家的产品还存在着一定的差距。3.1掘进机的特点(1）悬臂式掘进机仅能截割巷道部分断面，要破碎全断面岩石，需多次上下左右连续移动截割头来完成工作。可用于任何断面形状的隧道。(2)掘进速度受掘进机利用率影响很大，在最优条件下利用率可达60%左右，但若岩石需要支护或其它辅助工作跟不上时，其利用率更低。(3)与全断面掘进机有一些相同的优点:连续开挖、无爆破震动、能更自由地决定支护岩石的适当时机;可减少超挖;可节省岩石支护和衬砌的费用。(4)与全断面掘进机比较，悬臂式掘进机小巧，在隧道中有较大的灵活性，能用于任何支护类型。(5)与全断面掘进机相比，具有投资少、施工准备时间短和再利用
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