综合机械化掘进成套设备课件

1、综合机械化掘进成套设备 EBZ160TY型掘进机 第一章 绪论第一节 国内外掘进技术和设备发展现状第二节 掘进技术发展趋势第二章 悬臂式掘进机第一节 概述第二节 掘进机综合作业线设备选型第三节 纵轴悬臂式掘进机第四节 横轴悬臂式掘进机第三章 悬臂式掘进机的设计第一节 悬臂式掘进机总体参数确定第二节 切割头设计第三节 工作机构运动和受力研究第四节 回转台设计分析第五节 装载机构第六节 行走机构第四章 综合机械化掘进作业线典型实例第一节 概述第二节 煤及半煤岩巷道施工特点第三节 工作面设备配套及主要特点第四节 综合机械化掘进作业线的选择第五章 技术标准和试验方法第一节 悬臂式掘进机技术标准 第二节

2、 试验方法与手段第三节 产品验收第六章 使用与维护第一节 掘进机的操作及注意事项第二节 维护关键第七章 掘锚联合机组第一节 12CM15掘锚机第二节 ABM20型掘锚联合机组第三节 安德森KB型掘锚联合机组第四节 BJD2048HP/MB型掘锚联合机组第八章 连续采煤机第一节 概述第二节 12CM1810D型连续采煤机第三节 CM一800型连续采煤机第九章 锚杆钻机第一节 锚杆钻机现状与发展趋势第二节 分类与优缺点及使用范围第三节 工作原理与结构特征第一章绪论 今后20-30年，掘进技术仍然会在钻爆破岩掘进、悬臂式掘进机、连续采煤机、掘锚联合机组以及全断面掘进机五个方向持续发展。在全硬岩巷道的

3、掘进中，钻爆破岩掘进在很长一段时间内仍会是一种主要方式，但在一些重要领域，全断面掘进机会逐步取代钻爆破岩掘进；在硬度较低的全岩巷道和半煤岩巷道，悬臂式掘进机会得到大力发展，逐步成为主要的掘进方式；在一些条件时宜的煤巷掘进中，掘进效率较高的连续采煤及和掘锚联合机组将会得到推广应用。 钻爆破岩掘进： 这种掘进技术的关键设备是凿岩机，由于液压凿岩机具有能力消耗少，凿岩速度快、效率高、噪音小、易于控制、卡钻事故少、钻机寿命长等许多优点，液压凿岩机将会得到快速的发展。液压凿岩机发展趋势是大扭矩、大冲击能、高频率；液压凿岩技术也会向着钻、装、运、支配套作业方向发展。悬臂式掘进机： 纵轴式掘进机和横轴式掘进

4、机 悬臂式掘进机掘进法目前中等硬度以下使用最为普遍的一种综合机械化掘进机技术，关键设备是悬臂式掘进机。悬臂式掘进机在基本功能、可靠性及其技术已基本成熟，现场应用也已很熟练，新产品新设备的出现也很容易接受。今后，悬臂式掘进机将会向着大型化、辅助功能多样化、机电液一体化的方向发展。 连续采煤机及掘锚联合机组： 连续采煤机和锚杆钻机的交叉换位施工，使煤巷掘进速度大幅提高。在连续采煤机基础上，通过装设锚杆钻机，用一台设备来完成巷道掘进的落、装煤及锚杆打眼、安装功能，从而出现了掘锚机组。掘锚机组引起了世界采矿界的广泛关注，被誉为煤巷掘进机的一次技术革命。相比连续采煤机，掘锚机组适应范围更广，支护效果、掘

5、进工效也有了进一步改善。掘锚机组掘进法将是煤巷掘进的一种主要趋势。全断面掘进机： 在长距离、大断面硬岩掘进机方面，全断面掘进机在世界范围内达到了广泛的使用。全断面掘进机今后将会向着大断面化、断面多样化、使用范围扩大化、自动化和长距离化的方向发展。目前，煤矿用量较少，可适当讲解。新型悬臂式掘进机： 随着城市规划建设和发展，城区向地下发展的趋势也越来越明显，在过去几十年中，全断面掘进机用量较多，但存在一些问题。比如：价格昂贵，笨重，灵活性较差等。近几年人们开始研究悬臂式掘进机用于城市地下工程的掘进，而且有不少的城市已列入研制计划。第二章 悬臂式掘进机 第一节 概述 悬臂式掘进机是一种能够实现截割、

6、装载运输、自行走及喷雾除尘的联合机组。随着回采工作面综合采煤机械化的快速发展，煤矿对巷道掘进速度要求越来越高。为了提高采准巷道的速度，悬臂式掘进机被大力研制并逐步发展完善。 悬臂式掘进机特点 1）能够保证巷道围岩稳定性。因为掘进机掘进时，巷道 围岩不受爆破的振动破坏，有利于巷道支护管理。 2）掘进速度快、效率高。平均速度比用钻爆法配合装岩 机提高1.52倍，劳动效率提高23倍。快速掘进能及 时查明必要的煤田情况，并能按时准备好接替工作面。 3）减少巷道超挖和不必要的工作量。 4）可改善工人劳动条件，降低工人劳动强度。 5）降低掘进面粉尘和有害气体污染，改善作业环境。 6）可减少作业人员，提高安

7、全性。 一、国外掘进机发展概况 早在上世纪三十年代，德国、前苏联、英国、美国等就开始了煤矿巷道掘进机的研制，但巷道掘进机得到较广泛工业性应用还是在第二次世界大战之后。1948年，匈牙利开始研制F系列煤巷掘进机。当时是为了适应“房柱式”开采的需要。1949年生产的F2型掘进机，是世界上的第一台悬臂式掘进机，不过当时还未能实现悬臂式掘进机的全部主要功能。 1951年匈牙利研制了采用履带行走机构的F4型悬臂式掘进机，这种机型除采用横轴截割方式和调动灵活的履带行走机构外，还采用了铲板和星轮装载机构，并采用了刮板运输机转运物料。这种机型已经具备了现代悬臂式掘进机的雏形。 F系列掘进机是目前悬臂式横轴掘进

8、机的原始机型。1971奥地利ALPINE公司在匈牙利F系列掘进机的基础上，研制了AM-50型掘进机，并在此基础上逐步形成了AM系列掘进机。 1956年前苏联生产了首台-3型纵轴悬臂式掘进机，在8断面下煤巷中使用。-3型掘进机是目前纵轴悬臂式掘进机的雏形。19601964年，英国从前苏联引进了-3型掘进机，进行工业性试验，同时开始了悬臂式掘进机的研制。1963年DOSCO公司在-3型掘进机的基础上，通过改变截割头截齿配列和更换电气系统，研制成了MK-型和MK-A型掘进机，并逐步发展成为DOSCO系列掘进机。1968年，德国EICKHOFF公司在引进的DOSCO掘进机基础上研制开发出了EV-100

9、型掘进机。后来德国PAURAT公司有研制出了ET系列掘进机，使纵轴悬臂式掘进机逐步形成系列化。 国外几种代表机型 F6- HK18 匈牙利-9P22 前苏联AM-5018 奥地利MRH-S10021 日本WAV30046 德国MK334 英国MRH-S22033 日本AHM10546 奥地利 二、国内掘进机发展概况 我国悬臂式掘进机的发展大体分为三个阶段。第一阶段是上世纪60年代初期到70年代末，这一阶段主要是以引进国外掘进机为主，在引进的同时，我们的技术人员开始尝试进行消化吸收，但研究水平较低，主要以切割煤的轻型机为主。主要以当时太原煤研所研制的反帝型、反帝型和反修型为代表，形成我国第一代掘

10、进机。尽管如此，这一时期的尝试也为我国悬臂式掘进机的第二阶段发展打下了良好的技术基础。这一时期产品的主要特点是重量轻、体积小、截割能力弱、技术含量偏低，适应于煤巷掘进。 上世纪70年代末到90年代初为消化吸收阶段。这一阶段我国分别从英国、奥地利、日本、前苏联、美国、德国、匈牙利等国家引进了16种、近200台掘进设备，对我国煤矿使用掘进机起到了推动作用。在此期间，我国与国外合作生产了几种悬臂式掘进机并逐步实现了国产化。同时由太原分院研制的EM130型、EL90型和EL110型掘进机 分别在佳木斯煤机厂和淮南煤机厂投入小批量生产。在煤矿采掘设备“一条龙”项目引进中，又引进了奥地利阿尔卑尼公司的AM

11、50、日本三井三池公司的S10041型掘进机制造技术和先进的加工设备，使我国形成了批量生产掘进机的能力，基本上结束了中、小型掘进机依赖进口的局面。 90年代初至今为自主研发阶段。这一阶段中型悬臂式掘进机发展日趋成熟，重型掘进机大批出现，悬臂式掘进机的设计与加工制造水平已相当先进。并且具备了根据矿井条件实现个性化设计的能力。这一时期形成了多个系列的产品，主要有煤科总院太原分院研制的EBJ(Z)系列、佳木斯煤机厂生产的S系列、煤科总院上海分院设计的EBJ系列等型掘进机。这一时期的代表机型主要有太原分院研制的EBJ-160、EBZ160TY和EBJ-120TP型掘进机，其中EBJ-160和EBJ-1

12、20TP两种机型获得了国家科技进步二等奖，另外还有佳木斯煤机厂生产的S150型掘进机。 这一阶段我国悬臂式掘进机的设计水平大幅提高，各种先进的三维设计和分析软件广泛使用，机器可靠性大幅提高，功能日趋完善，功率更大，一些先进的故障诊断和显示技术、离机遥控技术应用其中，我国的悬臂式掘进机设计和生产使用技术跨入了国际先进国家的行列。由煤科总院太原分院设计的EBZ160TY型掘进机首次采用了恒功率双速截割电机、恒功率变量泵和比例多路换向阀的液压系统，首次将国产掘进机的工作压力由16MPa提高到23MPa，并能可靠运行，这一机型的研制成功，标志着我国悬臂式掘进机的研制水平又迈上了一个新台阶。 我国自主研

13、发代表机型EBJ-160 太原研究院EBJ-120TP 太原研究院EBZ160TY 太原研究院S150J 佳木斯ELMB-75C 南京晨光EBJ-160SH 上海研究院三、掘进机技术的发展趋势 1.发展方向 1）增强截割能力 2）提高工作可靠性 3）采用紧凑化设计，降低重心，提高工 作稳定性 4）增强对各种复杂地质条件的适应性 5）研究新型刀具和新的截割技术 6）发展自动控制技术 7）发展掘锚机组，实现快速掘进2截割技术 （1）截割头的设计 截割头的设计应满足以下要求：切削效率高，受力均匀，稳定性好，刀具消耗小。而要达到这些要求，主要的设计准则就是每个刀具在截割头旋转一周时能够切削下相同的物料

14、。随着设计工具的改善和设计手段的提高，各种CAD、CAE、有限元等软件的普遍使用，可利用三维造型的方便功能结合传统的截割头设计理论，进一步优化截割头设计。 截割头的设计和研究主要在两方向进行： 一是截齿排列设计和研究， 二是截齿设计和研究。 （2）辅助切割 为了提高截割效率，辅助截割也有较多的应用。比如：较成功的有高压水和冲击振动辅助截割两种方式。比如：ELMB-75C型掘进机上的使用表明，破岩效率可提高30。 （3）双速截割 掘进机采用变速方式来改变截割性能，目前截割调速方式有三种：一是采用恒扭矩双速电机，但缺点是高低速时输出的扭矩基本一致，无法提高截割力。二是采用机械变速，在低速时可以提供

15、更大的截割力，但变速困难。三是采用恒功率双速截割电动机，这种方式调速方便，提高了机器的破岩能力。煤科总院太原院的EBZ160TY型掘进机首次采用了这种截割电动机，低速时平均单刀力可达7200N，是同类机型的1.52倍，整机截割能力明显加强，使用效果良好。2负载反馈调速技术 负载反馈调速技术就是利用比例多路换向阀、变量泵负载反馈无级调速，合理调整切割牵引速度，有效地减少功率损耗，降低液压系统发热，延长液压元部件使用寿命，使掘进机能可靠地工作。3履带内藏式行星减速器技术 履带内藏式行星减速器传动具有占用空间小、效率高、机器通过性好等优点，已成功地应用于工程机械如挖掘机等。将其应用于结构空间受限的悬

16、臂式掘进机，从性能上具有传动比大、传动效率高、输出转矩大等优点，从结构上具有体积小、重量轻等特点。 4工况监控技术 掘进机工况监控技术包括掘进机工况监测、故障诊断两方面。新推出的掘进机已实现了推进方向和断面监控、电动机功率自动调节、离机遥控操作及工况监测和故障诊断，部分掘进机实现了PLC模拟量处理功能对回路的循环检测，提供了更方便的人机汉显操作系统。 5配套技术 巷道的综合机械化掘进是一项系统工程，制约煤矿巷道快速掘进的主要因素并不是掘进机本身的掘进能力，而是支护和其它辅助工序。比如：配套转载技术、配套锚杆支护技术、配套机载除尘技术等等。四、掘进机主要机构 悬臂式掘进机要同时实现将煤岩从矿体分

17、离、装载运出、并实现机器本身的行走调动和喷雾灭尘等功能。它主要由截割机构、装载机构、运输机构、机架及回转台、行走机构、液压系统、电气系统、冷却灭尘系统及机器的操作控制与保护等九部分组成。其总体结构如图所示。 悬臂式掘进机的主要结构 1.截割机构 2.装载机构 3.运输机构 4.机架及回转台5.行走机构 6.液压系统 7.电气系统 8.供水系统 9.操作台1.截割机构 截割机构主要由截割头、悬臂、截割减速 器、截割电机组成，部分悬臂式掘进机截割部还设有叉形架，用来保护截割电机。截割机构工作时，截割电机通过减速器驱动截割头旋转，利用装在截割头上的截齿破碎煤岩。截割头纵向推进力由行走机构（或伸缩油缸

18、）提供。截割机构铰接于回转台上，并借助于安装在截割部和回转台之间的升降油缸和安装于回转台与机架之间的两个回转油缸，实现整个截割机构的升、降和回转运动，由此截割出任意形状的断面。 按照破碎岩石的方式不同，悬臂式掘进机截割机构可分为横轴式和纵轴式两类。 1）纵轴式 纵轴式掘进机的截割头轴线和悬臂轴线相重合（见图），截割头多为锥形，为了提高截割能力有的也被设计为球柱形。工作时，先是将截割头钻进煤壁掏槽，然后按一定方式摆动悬臂，直至掘出所需要的断面。当巷道断面岩石硬度不同时，应先选择软岩截割；截割层状岩石时，应沿层理方向截割，以降低截割比能耗。2）横轴式 横轴式掘进机的截割头轴线与悬臂轴线相垂直（见图

19、），工作时也是先进行掏槽截割，掏槽进给力来自履带行走机构或伸缩油缸，最大掏槽深度为截割头直径的三分之二。掏槽时，截割头需做短幅摆动，以截割位于两半截割头中间部分的煤岩。因而使得操作较复杂。掏槽可在工作面上部或下部进行，但硬岩截割时应尽可能在工作面上部掏槽。 横轴式截割机构 悬臂式掘进机截割机构悬臂能否伸缩 分为可伸缩和不可伸缩两种截割机构1）不可伸缩式截割机构 结构简单、尺寸小、重量轻，但掏槽时需要借助行走机构的推力使截割头钻入煤壁。因而机器需要频繁调动，对底板的破坏比较严重。另外，在钻进煤壁阻力较大时，履带容易打滑，磨损加剧。2）可伸缩截割机构 可借助悬臂的伸缩使截割头钻入煤壁，无需开动行走

20、机构，就可提供恒定较大的钻进力。可伸缩截割机构有内、外伸缩两种。外伸缩悬臂的机构尺寸和重量比较大，推进阻力大，机器的稳定性不太好。内伸缩也有两种型式，一种是花键伸缩型，这种内伸缩机构结构相对复杂，加工工艺性较差，可靠性也不太高；另一种是电机伸缩型，这种伸缩机构结构简单、可靠性高，但伸缩电缆及水管布置困难，且截割电机损坏后更换困难。2. 装载机构 装载机构位于机器前端的下方，其主要作用是将被截割机构分离和破碎的物料集中装载到运输机构上去。装载机构主要由铲板及左右对称的收集装置组成。根据收集装置结构的不同，装载机构可分为刮板式装载机构、蟹爪式装载机构和星轮装载机构。 刮板式装载机构 行成封闭运动链

21、，装载面宽度大，但结构复杂，效率低且装载效果差，已基本不再采用。 蟹爪式装载机构 蟹爪式装载机构由液压马达或电机提供动力，经减速器驱动左右蟹爪收集物料。通过准确设计的蟹爪运动轨迹，可将物料收集搬运至运输机构中，它生产效率较高，但由于其结构复杂，动载荷大，故障率高，使用正逐渐减少。 星轮装载机构 一般通过低速大扭矩液压马达直接驱动多爪星轮，达到收集物料的目的。由于它具有运转平稳、结构简单、故障率低等优点。虽过载能力较低，但还是在掘进机上得到了快速的推广应用，目前使用最多。3. 运输机构 运输机构（又称刮板输送机）主要由机前部、机后部、驱动装置、刮板链、张紧装置、脱链器和改向轮等组成。刮板输送机位

22、于机器中轴，前端与主机架或铲板铰接，后部托在机架上。 运输机构可采用低速大扭矩液压马达直接驱动（或用电机经减速器驱动），刮板链条的张紧通过在运输机尾部的张紧油缸来实现。运输机构根据刮板链条形式的不同可分为边双链和中单链运输机两种。 4. 机架和回转台 机架是整个机器的骨架。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。机架一般为框架结构。为了井下运输方便，机架多设计为分体式结构。 回转台主要用于实现切割机构的升降和回转运动。通过大型回转轴承止口和高强度螺栓支承、联接，使回转台座落在机架上。工作时，在回转油缸（也可以是齿轮齿条型结构）的作用下，带动截割机构水平摆

23、动。截割机构的升降则是通过回转台支座上左、右耳轴铰接相连的两个升降油缸来实现的。 5. 行走机构 根据机器行走方式的不同可分为履带式、迈步式和组合式三种行走机构。现代掘进机多采用履带式行走机构。行走机构用来实现机器的调动和牵引转载机，并在不可伸缩式悬臂机型中提供钻进所需的推进力，同时，机器的重量和掘进中产生的截割反力也通过行走机构传送到底板上。由于工作和调动的速度大小不同，故行走机构应具有多种行走速度。 传统的履带行走机构通常由“四轮一带”即：驱动轮、改向轮、支重轮和托链轮四轮以及履带组成。但为了降低行走机构的高度，也有用耐磨框架代替支重轮和托链轮的。履带行走机构的动力可选用液压马达或电机。由

24、于液压马达对井下泥水等恶劣工况有良好的适应性，便于调节方向和速度，易于实现过载保护，无需防爆，因而使用越来越多。但液压马达驱动也存在效率低和过载能力差的缺点。 6. 液压系统 现代悬臂式掘进机通常除截割头由电机驱动外，其余动作均由液压马达驱动。所以液压系统的功率越来越大，能力也越来越强。液压系统主要由泵站、控制阀组、油缸、驱动马达及辅助液压元件组成。液压系统为掘进机提供压力油，驱动和控制各油缸及马达，使机器实现相应的动作，并进行液压保护。7. 电气系统 电气系统向机器提供动力，驱动和控制机器中的所有电动机、电控装置、照明装置等，并可实现电气保护。8. 除尘系统 除尘系统由内外喷雾装置组成。用以

25、向工作面喷雾，除去截割时产生的粉尘。除尘系统还有冷却截割电机和液压系统的功能。第二节 掘进机综合作业线设备选型一、掘进机分类 悬臂式掘进机根据它的工作原理、结构和用途的不同，有多种分类方法，常见的有以下几种： 1）根据经济截割岩石硬度的不同分类 （1）煤巷掘进机：经济截割岩石硬度f5 （2）半煤岩掘进机：经济截割岩石硬度f68 （3）岩巷掘进机：经济截割岩石硬度f8 2）根据适用巷道断面大小的不同分类 （1）小断面掘进机：适用巷道断面7m2 （2）中断面掘进机：适用巷道断面720 m2 （3）大断面掘进机：适用巷道断面20 m2 3）根据整机重量的不同分类 （1）轻型掘进机：整机重量20t （

26、2）中型掘进机：整机重量2060t； （3）重型掘进机：整机重量60t 4）根据工作机构的运动形式不同分类 分为纵轴式和横轴式、摆动式和摇臂式。 5）根据截割机构的不同分类 分为截链式、截盘式、滚筒式和钻削式。 6）根据破碎原理的不同分类 分为截割式、冲击镐式、滚压式和高压水射流式。 7）根据传动方式的不同分类： （1）机械传动掘进机：除液压缸外全部采用机械传动。 （2）液压传动掘进机：除截割机械外全部采用液压传动。 8）根据行走机构的不同分类 分为轮轨式、液压迈步式、履带行走式和掩护盾式（甲 虫式）。 目前部分断面掘进机可适用于在岩石硬度10，岩石研磨系数0.2，巷道坡度18（掩护盾式可达3

27、0-全断面掘进机）的各类地下工程巷道及涵洞的掘进。二、悬臂式掘进机选型原则 综合掘进机械化工作面，除由掘进机、转载机和运输设备完成落、装、转、运作业外，还需要配置辅助运输设备，以便运输支护材料和其它器材；为了创造一个良好的作业环境，需要设置通风和除尘设备；此外，还需要配备相应的供电和控制设备；为了实现安全生产，需要安设瓦斯断电仪等必要的安全装置。因此，根据综掘工作面的地质条件和掘进工艺，对配套的单机进行合理选择并组成综掘机械化成套设备不仅十分必要。 为了提高综掘机械化成套设备的匹配性，保证配套的最佳工况，设备配套应遵循以下原则： 1）配套的主要技术特征和参数必须满足掘进巷道的地质 条件及巷道掘

28、进工艺的要求。 2）综掘机械化成套设备的综合生产能力，应以掘进机的 生产能力为主要依据，其它配套设备（桥式皮带转载 机、可伸缩带式输送机）的生产能力应稍高于掘进机 的生产能力。3）选择掘进机时，应满足巷道断面和截割煤岩硬度 为主要依据。 （1）巷道断面 机型的规格和重量主要取决于巷道断面的大小。 S机minS巷 S机max 式中 S机min最小可掘断面； S机max最大可掘断面； S巷掘进巷道断面。 （2）巷道地质条件 a底板条件：轻型机比压0.040.1MPa，中型机比压0.10.14MPa，重型机比压0.140.2MPa。 b. 煤岩特征：坚硬系数f5时，可选煤巷掘进机。坚硬系数6f8时，

29、可选半煤岩巷掘进机。坚硬系数f9时，可选全岩巷掘进机。 另外，掘进机选型还应考虑矿区电压等级、井口尺寸、运送能力等方面。第三节 纵轴悬臂式掘进机 国内纵轴式掘进机主要有EBJ-120TP、EBZ160TY、S135、S150J、EBZ160等。现以EBJ-120TP为例分析介绍纵轴式掘进机的结构和技术特点。 一、总体结构与特点 EBJ-120TP型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、液压系统和水系统及电气系统等部分组成。该掘进机具有以下特点： 机身矮，结构紧凑； 采用液压马达直接驱动星轮装载机构；采用无支重轮履带行走机构，性能可靠，维护量小；液压系统采用自动补油系统、

30、全封闭油箱；电气系统采用了可编程控制器（PLC），并采用电子保护和断路器保护相结合的方式；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。 EBJ-120TP型掘进机总体结构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、7、8-液压系统；9-电控系统；10-护板总成二、截割机构 EBJ-120TP型掘进机采用纵轴式截割方式。 截割机构 1-截割头；2-悬臂段；3-二级行星减速器； 4-齿轮联轴节；5-叉形架；6-截割水冷电动机；7-电动机护板1截割头 截割头主要由截割头体、截齿座和截齿等组成。EBJ-120TP型掘进机的截割头体为组焊式结构。其有大、小

31、两种截割头。小截割头最大外径为700，在其周围安装有27把强力镐形截齿，由于其破岩过断层能力强，所以主要用于半煤岩巷的掘进；大截割头设计为截锥体形状，最大外径为960，在其周围安装有33把强力镐形截齿，适用于煤巷的掘进。两种截割头可以互换。 2行星减速器 截割减速器的作用是将电动机的运动和动力传递到截割头。由于截割头工作时承受较大的冲击载荷，因此要求减速器有高的可靠性和较强的过载能力；其箱体作为悬臂的一部分，应有较大的刚性，连接螺栓应有可靠的防松装置；减速器最好能实现变速，以适应煤岩硬度的变化，增强机器的适应个能力。EBJ-120TP型掘进机采用二级行星齿轮传动。 截割减速器-二级行星齿轮传动

32、 3水冷电动机 为实现较强的连续过载能力，适应复杂多变的截割载荷，并利用喷雾水加强冷却效果，悬臂式掘进机多采用防爆水冷式电动机来驱动截割头。为满足悬臂长度的需要和减少电动机的径向尺寸，可采用串连双转子电动机；为满足截割不同硬度的煤岩的需要，避免在减速箱中变速，可采用双速电动机。4. 截割部工作过程 (1) 大多数情况下，从工作面下角钻进，掘进半煤岩巷道时，应从煤中钻进，再卧移切割至底板下角，再切底掏槽，增加自由面； (2) 切割断面应自下而上进行，以利于装载和机器的稳定性，可提高生产率； (3) 工作面的切割应注意煤或岩的层理，断面切割时应以左 右横扫切割为主，截割头沿层理移动切割阻力较小。

33、掘进机切割程序图 三、装载机构 装载机构的作用是将切割机构破落下来的煤岩进行收集、耙装至中间刮板输送机。装载部安装于机器的前端。通过一对销轴铰接于主机架上，在铲板液压缸的作用下，铲板绕销轴上、下摆动。可向上抬起360mm，向下卧底250mm。该机构具有运转平稳、连续装煤、工作可靠、事故率低等特点。当机器切割煤岩时，应使铲板前端紧贴底板，以增加机器的切割稳定性。铲板设计有宽（2.8m）、窄(2.5m)两种规格。 装载机构如图所示，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星轮转动，从而达到装载煤岩的目的。 掘进机的装载机构由执行机构、铲板体和驱动装置三部分组成。 装载

34、机构1-铲板体；2-刮板输送机改向链轮组；3-三爪转盘；4-驱动装置整体式铲板：就是将整个铲板设计为一个箱型体，全部采用板焊形式，由于箱型体的特点，其坚固耐用，且重量轻、成本低。 铲板体结构图驱动装置：装载机构的动力源。EBJ-120TP型掘进机采用低速大扭矩液压马达直接驱动星轮的方式，结构简单，成本低廉，系统可靠性高。 驱动装置四、刮板输送机 刮板输送机的作用是将装载机构收集起来的物料运至机后的转载设备。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，增加刮板输送机的卸载高度。其主要由机前部、机后部、驱动装置、边双链

35、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液压缸来实现的。它可以在输送机长度方向上任意位置进行张紧，并可大幅度减轻工人的劳动强度。不足的是黄液压缸张紧后常常发生意外卸压，针对这一问题，在掘进机增设了张紧缸垫片，使刮板链张紧后，黄液压缸不需保压，由张紧缸垫片和缸体来支撑，使黄液压缸的使用寿命进一步提高。 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-液压马达五、回转台和机架 用来安装、支承和联接掘进机各机构及装置，使机器形成一个有机的整体。回转台由回转体、升降液压缸和

36、回转液压缸组成，用以支撑铰接在回转装置上的悬臂，并使悬臂实现垂直和水平方向的摆动。机架是整个机器的骨架。 1回转台机构: 回转台是悬臂支撑机构中的主要部件，位于机器的中央，它的作用是支撑悬臂。它主要由回转耳架、回转支承和回转液压缸组成。回转耳架和悬臂铰接，并与机架固联。在回转耳架和机架中间装有回转支承。工作时，截割反力通过回转台传到机架上。 2机架: 机架是整个机器的骨架。它承受着来自切割、行走和装载的各种载荷。掘进机中的各部件均用螺栓或销轴与机架联接。同时机架还负有承受掘进机工作时使机器稳定在履带机构的作用。 3后支撑机构: 左、右后支撑腿是各通过后支撑液压缸及销轴分别与后机架连接，它的作用

37、：切割时使用，以增加机器的稳定性；窝机时使用，以便履带下垫板自救；履带链断链及张紧时使用，以便操作；抬起机器后部，以增加卧底深度。 掘进机回转台和机架 1-回转台；2-前机架；3-后机架； 4-后支撑腿；5-转载机连接板 普通推拉液压缸式回转台 1-回转支承；2-回转耳架 EBJ-120TP型掘进机采用普通推拉液压缸式回转台机构。普通推拉液压缸式回转台结构相对简单，高度尺寸小。是由整体铸造或焊接而成的回转耳架，大型回转支承和两个对称布置的回转液压缸组成。 六、行走机构 悬臂式掘进机行走机构，用来实现机器的调动、牵引转载机，并在悬臂不可伸缩机型中提供掏槽时所需要的推进力。当掘进作业时，它承受着机

38、器的自重和切割机构传递在履带上的水平力、垂直力和倾覆力矩，还承受着切割产生的动载荷。当它转向运动时，还受到地面的横向阻力和地面压实时的纵向阻力。 履带式行走机构具有以下特点：履带支承面大，接地比压小，在松软的土壤上的下陷深度小，因而阻力小，有利于发挥较大的牵引力；履带不怕扎、割等机械伤害；履带式的驱动轮在多片履带板上，全部重量都是附着重量，加上履带履刺的附着特性，所以牵引力大。 履带行走机构1-导向张紧装置；2-履带架；3-履带链；4-行走减速器；5-行走液压马达；6-摩擦片式制动器七、液压系统 液压系统包括泵站、控制阀组、液压缸、马达及辅助液压元件，用以提供压力油，驱动和控制各液压缸及马达，

39、使机器实现相应的动作，并进行液压保护。 EBJ-120TP型掘进机除截割头的旋转运动外，其余各部分均采用液压传动。系统主泵站由一台55kW的电动机通过同步齿轮箱驱动一台双联齿轮泵和一台三联齿轮泵（转向相反），同时分别向液压缸回路、行走回路、装载回路、输送机回路、皮带转载机回路供压力油，主系统由五个独立的开式系统组成。该机还设有液压锚杆钻机泵站，可同时为二台锚杆钻机提供压力油，另外系统还设置了文丘里管补油系统为油箱补油，避免了补油时对油箱的污染。 1液压缸回路 液压缸回路采用双联齿轮泵的后泵（40泵）通过四联多路换向阀分别向4组液压缸（截割升降、回转、铲板升降、支撑液压缸）供压力油。液压缸回路工

40、作压力由四联多路换向阀阀体内自带的溢流阀调定，调定的工作压力为16MPa。 截割机构升降、铲板升降和后支撑各两个液压缸，它们各自两活塞腔并接，两活塞杆腔并接。而截割机构两个回转液压缸为一个液压缸的活塞腔与另一液压缸的活塞杆腔并接。 为使截割头、支撑液压缸能在任何位置上锁定，不致因换向阀及管路的漏损而改变其位置，或因油管破裂造成事故，以及防止截割头、铲板下降过速，使其下降平稳，故在各回路中装有平衡阀。 2行走回路 行走回路由双联齿轮泵的前泵（63泵）向两个液压马达供油，驱动机器行走。行走速度为3m/min；当装载转盘不运转时，供装载回路的63泵自动并入行走回路，此时的两个齿轮泵（均为63泵）同时

41、向行走马达供油，实现快速行走，其行走速度为6m/min。系统工作压力为16MPa。回路工作压力由装在两联多路换向阀阀体内的溢流阀调定。 防滑制动是用行走减速器上的摩擦制动器来实现。制动器的开启由液压控制，其开启压力为3MPa。制动液压缸的油压力由多路换向阀控制。行走回路不工作时，制动器处于闭锁状态。3装载回路 装载回路分为左、右装载回路，由三联齿轮泵的中泵（40泵）和后泵（40泵）分别向左、右装载马达供油，用两个手动换向阀分别控制左、右马达的正、反转。该系统的工作压力为14MPa，通过调节换向阀体上的溢流阀来实现。4输送机回路 输送机回路由三联齿轮泵的前泵（63泵）向一个（或两个）液压马达供油

42、，用一个手动换向阀控制马达的正、反转。系统工作压力为14MPa，通过调节换向阀体上的溢流阀来实现。5锚杆钻机回路 锚杆钻机回路由一台15kW电动机驱动一台双联齿轮泵，通过二个手动换向阀可同时向两台液压锚杆钻机供油。系统工作压力为10MPa，通过调节换向阀体上的溢流阀来实现。6油箱补油回路 油箱补油回路由两个截止阀、文丘里管和接头等辅助元件组成，为油箱加补液压油。补油系统并接在锚杆钻机回路的回油管路上。当需要向油箱补油时，截止阀关闭，截止阀开启。 液压系统原理图 7几种主要的液压元件 (1) 吸油过滤器 (2) 回油过滤器 (3) 四联手动换向阀 (4) 液压缸 (5) 油箱 (6) 压力表八、

43、内外喷雾冷却系统 主要用于灭尘，提高能见度，改善工作环境，内、外喷雾冷却除尘系统。九、电气系统 电气系统向机器提供动力，驱动和控制机器中的所有电动机、电控装置、照明装置等，并可实现电气保护。 1系统的组成及结构 （1）系统的组成及分布 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-127(36)/150隔爆型蜂鸣器、DGY35/48(36)B(B) 矿用隔爆型机车照明灯、BZA1-5/127-2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。电气设

44、备明细表见表2-8。驱动掘进机各工作机构电动机特征列于表2-9。 （2）系统的结构 电控箱隔爆外壳由主腔和接线腔两个独立的隔爆部分组成。 2系统技术参数分析 3使用条件第四节 横轴悬臂式掘进机一、总体结构特点 横轴式掘进机的截割头轴线与悬臂轴线相垂直，工作时先进行掏槽截割，掏槽进给力来自行走机构，最大掏槽深度为截割头直径的三分之二。掏槽时，截割头需做短幅摆动，以截割位于两个截割头中间部分的煤岩，因而操作较为复杂。掏槽可在工作面的上部或下部进行，但截割硬岩时应尽可能在工作面上部掏槽。摆动方式与纵轴式相同。 横摆截割时，截齿齿尖的运动轨迹近似为空间螺旋线。截割力的方向近乎沿着悬臂的轴线，进给力的方

45、向和截割力的方向近乎一致，与摆动方向近乎垂直，摆动力不作用在进给方向上，进给力主要取决于截割力，所以，掏槽截割时所需要的进给力较大，横摆时需要的进给力较小。由于进给力来自于行走履带，使得行走机构需要较大的驱动力。且需频繁开动，磨损加剧。 虽然截割反力使机器产生向后的推力和作用在截割头上向上的分力，但可被较大的机重所平衡，因而不会产生倾覆力矩，机器工作时的稳定性较好。 横轴式截割头的形状近似为双半球形，不易切出光滑轮廓的巷道，也不能利用截割头开水沟和挖柱窝。横轴式截割头上安多装镐形截齿，齿尖的运动方向和煤的下落方向相同，易将切下的煤岩推到铲板上及时装载运走，装载效率高、截齿数较多，且不被煤岩体所

46、包埋，因而产尘量较多。 目前，国内外横轴式掘进机主要有奥地利的AM系列、匈牙利的F系列、德国的EVA系列和WAV系列等。其中以奥钢联公司的ATM105和AHM105最具代表性，其经济截割单向抗压强度达到120MPa的岩石，是目前世界上截割能力最强的悬臂式掘进机之一。现以AHM105为例分析介绍横轴式掘进机的结构和技术特点。 1AHM105掘进机总体结构 奥钢联公司的AHM105横轴悬臂式掘进机主要由截割机构、装运机构、行走机构、机架、液压系统、喷雾冷却系统、电气系统组成。 AHM105型掘进机1-切割头；2-带电动机的切割大臂；3-回转台；4-铲板；5-链条运输机；6-履带；7-机架；8-后稳

47、定装置；9-电气设备；11-锚杆机；12-司机室；13-喷雾条；14-水冷却与喷雾系统二、截割机构 AHM105横轴悬臂式掘进机截割机构主要由截割电动机（在截割大臂内部）、截割大臂、截割齿轮箱、弹性联轴节、左右截割头、喷雾条组成。 截割部电动机的冷却采用外部水冷却，电动机上安装有温度传感器，以防止电动机温度过高，造成电动机损坏。由于是采用横轴截割头，其牵引力取决于履带行走的力量，其单侧最大牵引力为480千牛。截割回转的齿轮齿条机构的水平截割牵引力最大为277kN。截割升降液压缸上升时最大牵引力为410kN，下降时最大牵引力为97kN。该机在其司机室内安装有断面截割监控屏，司机可以不必关注截割头

48、也能截割出标准的巷道来。 1截割电动机 截割电动机作为截割机构的动力源，决定着截割力的大小。AHM105截割电动机额定功率为300千瓦，额定电压1140V，额定电流180A。为了缩小电动机的径向尺寸，满足安装于截割大臂内的几何尺寸要求，该截割电动机在同一个外壳内，同轴安装了两个150kW的定子绕组和相应的转子，这样能在体积增加不大的情况下增加截割电动机的输出功率。截割电动机由于体积小功率大，启动和过载负荷频繁，容易发热，所以特制了山环形包裹的冷却水套管对定子架进行冷却。冷却水最大进水压力为3MPa，最小水量为25L/min，并设置有温度传感器，当出水温度超过55时，就会切断电动机的电源，以保护

49、电动机。截割电动机的固定法兰安装在截割臂可伸缩的电动机法兰盘上，输出轴通过弹性连轴节与截割减速器相连接。 截割机构 1-截割大臂；2-截割齿轮箱；3-弹性联轴节；4-左右截割头；5-喷雾条 2截割大臂 截割大臂是截割部与机架回转台的连接部件，AHM105掘进机截割大臂是三个高强度钢焊接件组成，分别是：截割大臂伸缩部、截割大臂座、截割齿轮箱连接部。 截割大臂伸缩部内部是连接筒，用来固定截割电动机并为其预留伸缩时滑到，截割大臂前部连接电动机的法兰可以在其上部的截割伸缩液压缸的推动下伸出或缩回，以实现截割机构的伸缩。 截割大臂座用来连接截割大臂伸缩部和截割回转台的部件。通过两个直径205mm的销子与

50、截割回转台连接。通过两个直径160mm销轴与截割升降液压缸相连接，以实现截割机构的升降。截割大臂座通过55条M24的10.9级高强度螺栓与截割大臂伸缩部相连接。截割齿轮箱连接部用来连接截割齿轮箱。 3截割齿轮箱 截割齿轮箱为L形切割齿轮箱其设计先进，制造水平高，使用寿命长。内部安装有一个齿轮液压泵，可以将齿轮箱内部的齿轮液压泵出进行冷却，并将回油充分润滑到各个轴承和两个行星减速器。 电动机的动力从输入轴进入，经过一级直齿轮减速，然后通过一个锥齿轮组传入两侧的两个行星减速器。输出端采用旋转机械密封，在输入端采用轴密封。 截割齿轮箱内安装有一个齿轮液压泵，可以将齿轮泵出进行外部冷却和强制润滑，能充

51、分的润滑行星减速器。 截割齿轮箱 1-旋转机械密封；2-V形环；3-一级行星轮；4-二级行星轮； 5-锥齿轮；6-直齿轮；7-轴密封4截割头 截割头为焊接组件。左右两个截割头对称布置，分别14特种螺栓固定在减速器输出轴的两端。 截割头由截割头体、端盘、齿座、截齿等组成。截割头体由厚合金钢板焊接后加工而成，齿座由两种金属用特种工艺制成，可提高齿座的寿命。每个截割头有87个镐形截齿，其截齿的尾部用两个轴用弹簧涨圈固定在齿座中，可以自由旋转，自行刃磨。左截割头的排列为右旋，右截割头的排列为左旋。这样，在工作时割落的煤岩抛向两个截割头的中间，改善了截割时的受力状况和装载效果。 三、装载机构 装载机构包

52、括铲板体、两个传动齿轮箱、两个集料星轮和两个36kW的防爆电动机。1-铲板体；2-运输机前部；3-装载电动机；4-星轮；5-齿轮箱 装载部的作用是将截割机构切落下来的煤岩收集，收集到中间的刮板输送机上。AHM105掘进机铲板的装运能力能达到15吨/分钟。铲板通过销轴连接到机架上，并通过升降液压缸实现上下摆动的。铲板通过升降液压缸接地后，还可以成为机体的前支点，增加机器的稳定性。 1铲板体 铲板体上部表面从中线向两侧倾斜，前端呈三角形结构，有利于减小铲板的插入阻力，有利于装载煤岩。铲板的宽度为3575mm，铲板尖自底板平面最大的升高量为350mm，最低可降至80mm。为了便于井下运输，提高掘进机

53、的适用性，AHM105掘进机的铲板体可以分为三部分，它们通过螺栓和止口连接在一起，必要时可以拆开。 2星轮 装载采用的五爪抛物线形星轮，整体采用钢材浇筑而成，与煤岩接触的抛物曲线面上焊接有高强度耐磨钢板，提高了星轮的使用寿命。采用抛物线的星轮型式虽然加工制造难度稍高，但装载效果明显，有效的避免了煤岩的抛洒，提高了装载效果。 3装载减速器 星轮装载的动力来自于铲板的装载电动机，通过减速器将电动机的转速降低到40r/min。装载减速器的结构见图2-28所示 电动机输出的动力通过连轴节1进入齿轮箱，通过二级行星的减速厚，通过锥齿轮副传递给装载齿轮4，由装载齿轮带动星轮转动，实现装载。 铲板减速器1-

54、联轴节；2-二级行星；3-锥齿轮副；4-装载齿轮四、刮板输送机 刮板输送机部分由一台36kW的水冷却式电动机，机前部（铲板）机中部、机尾部、延长部、驱动与张紧部。 刮板输送机1-机前部；2-机中部； 3-机尾部；4-延长部；5-驱动张紧部（包括电动机） AHM105掘进机刮板输送机采用边双链刮板运输形式，链条式运输机位于机器的中部。通过把两个星行轮收集的物料通过双链条运输系统运输至机器后部。电动机通过锥齿轮一星形齿轮箱驱动输送机。运输机为钢结构焊接，设计采用高强度耐磨钢板焊接而成。分为三部分，采用螺栓连接。链条为标准的宽切割头掘进机链条19节距64.5mm，双链，链间距为500mm。 输送机与

55、铲板电动机完全相同，为36kW水冷式防爆电动机。 刮板输送机齿轮箱 五、行走机构 行走机构既是驱动掘进机行走、调动的执行机构，又是整台掘进机的链接、支撑的基础。具体结构以右行走机构为例，由右履带架、驱动部和齿轮箱及制动、液压马达、链轮、回转轮、履带轮、履带板、张紧装置组成。右行走机构1-履带架；2-驱动部和齿轮箱及制动；3-液压马达；4-链轮；5-回转轮；6-履带轮；7-履带板；8-张紧装置 左右履带由两台排量为250mL/r的液压马达驱动，分别通过左右对此安装的行星减速器驱动履带链轮，实现掘进机的前进、倒退和转向。采用液压内藏式变量马达驱动，液压马达可靠性高，效率高，提高了机器的可靠性。 通

56、过链条张紧液压缸实现履带的张紧，减小了维护量，降低了工人的劳动强度，提高了工作效率，而且维护很方便，维护量也小。 履带板的宽度为720mm，将机器的接地比压降低到0.13MPa。保证了机器的有效的牵引力。同时使履带有很强的适用性，能在各种不同的地板条件下提供了有效的牵引。行走速度为015m/min。在调动的时候保证了机器的安全快速移动，在掘进机作业又能提供足够的牵引力。 履带行走机构由两台液马达和液压盘式制动器组成。在没有液压压力时制动器将立刻动作，掘进机就不动了。以保证掘进机可以在任何地址情况下停车制动。履带板通过黄油液压缸张紧，有效且可靠。六、液压系统 目前大部分掘进机中，液压系统都起到重

57、要作用，如果采用定量泵节流调速液压系统，则容易造成系统庞大臃肿，效率低下，发热量大。为了有效的降低系统的发热量，提高系统的效率，AHM105横轴悬臂式掘进机采用先进的负载感应的变量泵液压系统，采用电控比例多路换向阀，系统压力比大部分其他掘进机高，最大工作压力达到25MPa，并在系统中增加了油温油位传感器等多种传感器对系统进行必要保护，以提高系统的可靠性。实践证明AHM105掘进机的液压系统效率高、可靠性高满足硬岩截割的要求。七、内外喷雾冷却系统 掘进机液压系统和电气系统在工作过程中会产生大量的热量，需要进行冷却。掘进机在掘进过程中也会产生大量的粉尘，对工人的健康有严重的危害，必须通过内、外喷雾

58、进行降尘处理，以降低空气中可吸入粉尘的数量。 八、电气系统 奥钢联硬岩掘进机AHM105上的电气系统设计的电压为1140V，50Hz。采用本质安全型防爆系统。所有电气设备都采用漏电保护系统。电气系统中所有与人接触的部件都与漏电保护系统相接。控制系统始终监视接地漏电。一旦接地漏电，控制回路便断开。所有的外部电控及监测装置均为本安设计，通过光缆与控制系统相连。所有电动机均为直接在线启动，所以要求电压必须稳定。第三章 悬臂式掘进机的设计第一节 悬臂式掘进机总体参数确定 悬臂式掘进机主要参数的确定，应根据MT23891“悬臂式掘进机通用技术条件”和MTl381995“悬臂式掘进机型式与参数”为依据。一

59、、机型与可切割性能指标 机型分为四类(特轻、轻、中、重)，还有横轴式和纵轴式两种切割方式，以及与机型相对应的其它参数，如生产能力、切割机构功率、最大工作坡度、机高、可掘巷道断面、机重等，在MTl38标准中有明确的数量级规定，这是在新产品设计时首先要考虑和遵循的标准规范。 关于掘进机可切割煤岩性能指标，这是一个正在研究的难题。目前，世界上还没有公认的、适用掘进机的破碎煤岩理论，但各产煤大国都有自己的设计与试验标准。德国矿山技术研究院对德国各地煤矿巷道围岩进行采集、分类、试验，在大量试验研究和分析的基础上，提出悬臂式掘进机经济切割界限。 在我国，由于对岩石可切割性研究还很不够，没有对我国煤矿巷道围

60、岩作大量试验分析，所以至今无法提出一个我国岩石分类方法。过去，长期沿用前苏联的普氏系数(即坚固性系数f)。岩石的坚固性是岩石抵抗开采工艺破坏的特性，该系数近似地与岩石抗压强度极限成比例(该方法的试验原理：岩石破碎功与最小颗粒破碎所得到的体积成比例)。 由于坚固性系数只考虑岩石的抗压强度，在生产实际中误差较大，其可靠性和计算精度较低。因为岩石的破坏还常常利用拉力和剪力。因此，在MTl38标准中提出用三项指标(坚固性系数、研磨系数、单向抗压强度)，综合评价岩石的可切割性能。 二、机器可掘巷道断面 可掘巷道断面由掘进机的主要尺寸参数确定。尺寸参数包括：工作尺寸、机器外形尺寸、工作机构尺寸等。可掘断面