大功率重型部分断面横轴式掘进机

摘要本设计的主要目的是：掌握一般机械产品设计的方法及规律；掌握横轴式截割部减速器的设计步骤。以及掘进机总体部件设计。本设计主要内容为履带式掘进机设计。本文主要介绍进行卧式掘进机的各种总体功能设计和总体结构设计。在整个系统设计中,本系统设计主要研究进行的是巷道塑料掘进机主要装载系统的功能设计,物料装卸运输系统、行走系统,液压传动系统,以及结构框架回转转盘等主要装载系统和设备组件,确定它的主要系统功能参数。本设计对截割部减速器进行了详细的设计、计算、校核。本掘进机采用横轴式截割。在截割部的设计中，主要对截割部中的支撑平台，截割部减速器等进行了详细的设计、计算；进行了截割头的功能设计。本次掘进机设计总体采用传统设计，截割部采行星传动方案较为新颖其主要特点如下：（1）用三级齿轮传动加轴传动满足了掘进部的长度要求，并且避免了最后一级齿轮因直径过大而影响减速器箱体和从而影响整个结构。。（2）第三级使用锥齿轮传动，满足了横轴式掘进部需要改变传动方向的要求。此外,本设计还简要介绍了半煤半岩掘进机的特点和发展,掘进机的安装和调整,掘进机的井下装配,掘进机的维修和维护。关键词：掘进机；截割部；减速器ABSTRACTThemainpurposeofthedesignis:tomasterthegeneralmechanicalproductdesignmethodsandrules;Masterthedesignstepsoftransversecuttingpart.Thisdesigncontentiscrawlertypehalfcoalrocktunnelingmachinedesign.Inthispaper,theoverallfunctiondesignandthestructuredesignofthecuttingpartoftheroadheaderaremainlycarriedout.Intheoveralldesign,thisdesignmainlycarriesonthefunctiondesigntotheroadheader'sloadingsystem,thematerialtransportationsystem,thewalkingsystem,thehydraulicsystem,aswellastheframeandtherotarytableandsoonthemainsystemandthecomponents,determinesitsmainfunctionparameter.Thisdesigncarriesonthedetaileddesign,thecalculationtothecuttingpart.Thetunnelingmachineadoptsthehorizontalshafttunnelingpart.Inthedesign,thesupportframeinthecuttingpartandthereducerinthecuttingpartaredesignedandcalculatedindetail.Thefunctiondesignoftheheadingheadiscarriedout.Themainfeaturesofthiscuttingpartdesignare:(1)thethree-stagegeardriveandshaftdrivemeetthelengthrequirementsofthedrivingpart,andavoidtheinterferencebetweenthelaststagegearandthedrivingheadduetoitslargediameter.(2)thethirdstageUSESbevelgeartodrive,whichmeetstherequirementofchangingthedrivingdirectionofthehorizontalshaftdrivingpart.Inaddition,thisdesignalsogivesabriefintroductiontothecharacteristicsanddevelopmentofthesemi-coalandrockroadheader,theinstallationandadjustmentoftheroadheader,thedownholeassemblyoftheroadheaderandtheoverhaulandmaintenanceoftheroadheader.Keywords:roadheader;Cuttingdepartment;reducer1前言本次毕业设计的掘进机可截割的煤岩单向抗压强度80MPa，主要适用于煤及半煤岩巷的掘进，主要用于大型煤矿煤层平台的掘进。也常用于工况相似的其它矿山及工程隧道的掘进。1.1设计发展背景及建设目的:目前我国煤矿普遍采用单井单侧开采方式,大大加快了煤矿的开采速度,导致了机械化开采比例的不平衡。其中,易开采的中厚煤层资源日益减少,薄煤层开采比重逐年增加。在所有的煤矿巷道中,有一半的煤岩巷道所占比例已达到25%,但仍有90%的巷道采用传统的爆破作业,劳动强度高,安全性差。当前，我国绝大部分局、矿使用的机型大多是多是上世纪末设计生产的EBZ机型，这些老旧产品适用工况少、可靠性差、整体问题较多需要长时间的维护影响甚产效率，而且机重偏轻、截割功率较小、截割岩石效率太低、仅仅在煤岩巷道中使用，在相当一部分隧道掘进中效果并不理想。因此,迫切需要开发一种综合性能好、应用范围广的新型掘进机,以解决掘进机的升级问题,缓解因采矿比例不平衡造成的紧张。张。1.2掘进机发展概况:悬臂式掘进机的发展经历了以下四个阶段:第一生产阶段:20世纪40年代末至60年代中期,悬臂式联合掘进机从无到有逐渐发展到形成为一种具有自动切割、装载、行走多种功能的大型联合掘进单元,并成功广泛应用于大型煤巷矿的掘进。本生产阶段设计使用的切割机组为第一代切割机型,整机机械重量约15t,切割工作功率约30kw。主要工途用于软物质煤矿在巷道中的掘进,代表机型有前苏联的TIK-4等第二发展阶段:20世纪60年代中期至70年代末,煤炭工业掘进机在这一发展阶段经济发展迅速,掘进机的传动性能不断得到提高。在大型煤炭煤矿掘进中,大量的小型掘进机被广泛使用。模型在这个发展阶段第二代加工模型,其大的特点主要是:在模型煤巷岩石掘进的加工技术上和性能,越来越成熟,应用的更广范围,削减的一部分加工功率大于模型的煤岩断层和煤质夹层煤矸的岩石切割加工能力,可以有效减少一些硬度大于f<6煤和煤的岩石,机器大约20~40t,切割机的功率约设定为55~100千瓦,代表机型有AM-50、RH25等。第三时代阶段:20世纪70年代末至80年代末,掘进机的工业适用范围进一步不断扩大,半自动煤-岩型重型燃煤掘进机不断涌现,技术逐渐成熟。煤巷立式掘进机功能齐全,可靠性大大提高。本技术阶段切削模型主要是第三代切削模型,其技术特点主要是:本机机重重量不断增加,一般在50t左右,切削前的功率约变化为150~200kw,切削后的硬度约为f=8~10煤岩,代表机型有AM-75、LH-1300等。第四技术阶段:20世纪80年代末至今,掘进机的各种技术装备性能仍在不断发展,计算机自动控制、正常工作运行情况监测、故障分析诊断等各种高新技术逐渐被广泛采用。该生产阶段的切割机型被称为第四代切割机型,其主要特点之一是切割整机机的重量进一步有所增加,一般在70t左右,切割机的功率有所增加,一般在200kw以上,可以轻松切割各种硬度为g/f>10的硬质煤岩。具有重要代表性的产品型号主要有AM-85、E200等。我国首次进行悬臂式掘进机的引进、设计制造和使用于1965年引进前苏联小型煤巷道掘进机的生产,由于当时条件和时代背景的限制发展的并不快。自1979年以来,中国从英国、德国、奥地利、日本、前苏联、匈牙利等发达国家地区引进了大量的大型掘进机。现有技术掘进机200多台,品种20多种,对推进我国大型煤矿矿山巷道工程机械化技术掘进事业起到了一定的技术推动促进作用。自20世纪70年代中期以来,中国先后成功研制了包括EL-90、EM-75、等多种型号。另外,通过对德国进口新型掘进机的现场筛选和生产技术引进,分别设计生产了两台AM-50和和AS-100掘进机。其中一些已在矿山煤矿大规模投入生产和广泛推广。目前,我国已基本形成了从事掘进机技术研究、设计、制造和推广使用的一支骨干技术队伍,为我国掘进机的进一步推广发展应用创造了各种有利条件。1.3掘进机技术发展趋势悬臂式重型掘进机由于工作环境条件苛刻,工作场地狭窄,外形尺寸大小限制严格,结构复杂,涉及工程机械、电气、液压、材料、工艺、冷却、除尘等一系列工业技术应用领域。随着高产高效率的综采掘进工作新方面的不断出现,必然大大幅度加快新型掘进机的速度,使新型掘进机的传动性能更加优越完善。目前,悬臂式部分和半断面臂式掘进采煤机的工业技术应用发展主要具有以下几个特点,面临着连续臂式采煤机的技术挑战。(1)不断扩大产品应用领域范围,在复杂环境条件下正常进行工作。国外新一代掘进切割机的高速切割传动功率和切削重量不断得到增加,切割机的能力不断得到提高,切割机的硬度一般可达100mpa以上。它不仅同时能够拦截硬页岩煤和破碎半煤岩,还同时可广泛用于处理钾矿、盐矿和铁路隧道矿等工程。部分重型重力掘进机在完全无重力位移的条件情况下,其可以切割的断面宽度可达35~42,断面上的形状除了可挖成拱、梯形、矩形外,有些掘进型号中所用到的盾构也具有可将其挖成方或圆形的大断面。此外,掘进机的连续爬坡工作能力也在不断得到提高,大部分小型掘进机可靠性地工作在纵向±16°的坡度上。履带也开始有增大加宽的发展趋势。机床经过加力后,巷道板与底板的比重和压力并不会大大增加太多,从而大幅扩大了它的应用领域范围。进一步提高了其可信度。掘进机的地下工作活动对象主要部分是地下煤岩和一些煤质矿物,工作时间受振动和重力冲击很大,需要在地下长一段时间连续进行工作。例如,英国切削传动齿轮箱的实际设计使用寿命为其标准速度为50000h,并经过严格的机械试验质量检验。在车用液压、电气相关元件的产品选择上,要定期进行严格的产品筛选,许多重要和关键的液压元件都必须选用的是世界名牌技术产品,并在元件性能参数测定方面也要有相对安全的数据储备,通常性能是实际使用工况性能参数的两倍。在机械制造中,选用的材料是优质的复合材料,其机械强度等运动性能都非常好,除了自行设计制造过程外,尽量减少采用独立的制造零部件,便于安装拆卸和日常维修。提高机电产业一体化推进程度。现代新型掘进发动机如果采用新的传动实用技术也可来大大提高现代掘进机的传动性能。探索新的切割技术。在1970年代早期,美国介绍了高压水细喷射到悬臂式巷道掘进机作为辅助切割机,充分利用的影响,侵蚀、水力楔和其他功能的高压水射流将坚硬的岩石,而切削齿是主要的切割设备。德国已经在实验室做实验,当水压150~180mpa,辅助的作用降低,高压水射流压力为200帕(功率是350千瓦)与切割头一起使用平均减少120千瓦的力量把坚硬的岩石。如果用功率为470千瓦的重型掘进机来切割这种岩石,是不经济的,甚至是不可能的。然而,当使用高压水射流时,特别是当超过200mpa的压力,很难发展自己的组件,它是不容易解决问题,如旋转密封,和开发成本非常高,所以不是近年来快速发展。此外,俄罗斯图拉工业技术大学强大的人物,例如教授开发了影响扭矩切割技术,其工作原理是在原来的机器切割头,小改变了传输系统的基础上,和一组影响扭矩加载机制,正常切割的切割头同时,每分钟3000次力矩的影响,由煤和岩石的切削齿的作用。据俄罗斯改编IKC样品测试结果,修改后的机器可以挖f=7~8煤和岩石,生产率提高了30%~35%。提高掘进机的综合配合能力。目前,掘进机利用率低并没有充分发挥其作用,这在很大程度上与综合支护能力低、支护体系不完善有关。隧道系统的主要支护运输环节包括隧道支持，交通，运输，电力，供水，通风，除尘等。其中，最大的交通运输辅助隧道的工作量，花费大部分时间。如果支持两个主要的交通联系问题不能隧道掘进机的一个很好的解决方案，功能和潜力将大约一半的时间无法播放。为了有效地缩短运输和支持的时间,在建筑顶板适度稳定的工作情况下,常用机载盾类型锚杆或者钻机进行盾类型锚杆的支护。例如当建筑屋顶的条件较差时,在挖好与屋顶的支架之间缝隙后,必须先钻机挖一间的小屋或一排的螺栓,然后再用钻机挖一间的小屋或一排的螺栓。因此建筑屋顶和起重机支架之间的间隙不能完全平行地操作。在国外,单轨起重机支架用于辅助运输和支护的材料,各种机械扳手支架用于辅助拧紧支护螺母,而在日本和中国,则多采用人工并行操作。为了解决能够实现并行操作的盾类型隧道和支持,先进的液压发动机支架或主引擎支架有自己的机载盾类型锚杆进行保护和支持,但结果不理想,所以直到现在解决暂时的正面矛盾支持隧道设备的主要任务目标仍然应该是各国的经济发展。在辅助的运输和支护方面,国外主要采用单轨起重机或无杆索轨车。在煤炭和岩石的运输中,通常使用桥式转运机,然后是带式输送机。目前,该机仅用于煤炭、岩石的输送,功能简单。在通风除尘系统方面,在巷道内或主机上安装了烘干袋除尘通风装置,配合内外通风喷淋进行一体化的除尘。英国人用一种空气幕来保护工作面的操作者。我国率先采用了伸缩风管技术实现了抽气通风。在线路供电控制方面,英国有一款先进的线路启动电压下降补偿器,可以有效解决3km的供电距离内启动线路电压下降过多的线路供电问题。另外,要提高驱动电压等级,逐步实现1140v供电。1.4我国大型动力掘进发动机制造工业技术发展中目前需要着力解决的主要关键技术支撑问题我国掘进机的发展虽然已经取得了一定的技术成就,但仍然依然存在一些亟待解决的技术问题。1)提高了掘进机的性能和装机运行功率,使得掘进机的工作效率和适应性更大。2)解决机床调整和纠偏的控制问题。3)设计一种新型结构交叉支承,提高掘进机关键部位的可靠性和使用寿命。4)采用线性式针轮齿齿传动轮式减速器齿轮机构的基本设计和技术研制我们应考虑采用一条直线绕着小行星运动方向左右摆动的直轴线采用针轮传动减速器的齿轮传动减速机构使其重量轻、结构紧凑、效率高,或者说还可以考虑采用其它新型的三轴齿轮传动机构等来进行齿轮传动。5)本系统采用新的自动控制系统和安全保护控制系统,保证了机器的工作准确性、灵活性、安全性和工作可靠性。6)新结构的开发,要适应井下拆装、运输、进退的要求,使其易于操作和使用。7)为了保证能够有效率地适应复杂的航空劳动力和特殊地质地理条件,考虑尽量配备大型航空液压动力盾构机和支撑板、螺栓钻孔及先进的钻孔设备,便于支护,确保机组安全运行,防止机组下沉。8)该防爆装置在井下使用时,应充分考虑采用静电材料进行防爆,尽量不要直接采取气割、电焊等防爆措施。9)进一步改进湿式除尘器,解决了刀具的收尘、收尘和合理冷却的问题。10)研究新型空放物及配套运输设备,确保高速隧道空放物运输。一句话,为了改善和提高具有机械化工程技术水平的我国岩石滚动隧道,有必要对其进行深入的科学研究和技术探索,通过多方面的研究岩石隧道破碎阻力的理论和对切削隧道破碎阻力的分析和计算,以及对滚动隧道破碎类型和切削阻力影响岩石滚动类型的基本工作原理,和进一步加强科学实验和技术测试的工作。同时做好对液压、电气等机械元件的科学研究与技术开发,设计和制造各种适合于我国岩石巷道条件的新型掘进机。1.5掘进机主要机构介绍半煤岩巷掘进机是一种集截割、装料、转运、运输、行走、除雾为一体的联合设备。它不仅可以用于煤矿,也可以用于金属矿山和其他隧道的建设。掘进机结构总体方案的设计对保证整机的性能稳定起着一个决定性的影响和作用。因此,根据掘进机的实际使用、操作和其制造的条件,合理地选择各种掘进机的结构型式,正确地确定各种掘进机零件的结构和型式,从而实现对确定掘进机的结构和技术指标,保证掘进机器的正常工作和性能稳定具有重要的意义。1.5.1工作机构的选型半煤隧道掘进机的结构和工作运行机理主要有切链式、盘磨式和悬臂式三种。其中悬臂式半煤隧道掘进机由于其使用的灵活性和体积小,可以轻松切割各种形状和截面的半煤巷道,实现多种选择性的切割,具有良好的选择性切割效果和较高的半煤隧道掘进运行速度。因此,目前主要企业所采用的掘进机是悬臂式半煤隧道掘进机,并已成为掘进机的一种基本工作机构。根据伸缩悬臂切割头的形状和布置,将其方向可分为垂直轴和水平轴。优点是纵轴切割头易于伸缩悬臂驱动,结构紧凑,且可以直接切割任意一种形状的伸缩悬臂断面,容易地获得较为平坦的圆柱形断面,这样就有利于切割头利用内部可以伸缩的悬臂,可以开挖柱窝或圆锥形的沟槽。伸缩悬臂切割头的具体形状一般有三种圆柱形、圆锥形和圆锥形加圆柱形,因为后两种的切割头都有利于钻孔,并且能够使伸缩悬臂切割的断面更加平整,所以掘进机床使用较多。切割头的缺点之一是纵轴悬臂截割头在采用横向伸缩悬臂摆动截割时的反作用力不通过掘进机床的中心,而由于伸缩悬臂摆动形成的较大扭矩使得掘进机床中心产生较大的摩擦力和振动,稳定性相对较差。因此,在使用掘进机床开挖煤巷时,必须适当地增加掘进机身的重量或同时安装相应的辅助机械支护装置。水平和横向切削的钻头可以分为圆柱形、圆盘形、抛物线形和半球形。截齿式掘进机切削和截齿的优点是切割深度和方向合理,煤岩破碎时阻力小,出渣方便。由于纵向切削的深度小,切削和横向加载的条件下稳定性较好。优点是纵向切割时,稳定性也比较好。截齿的缺点之处是掘进机的传动装置比较复杂,在水平面和横向切入时掘进机需要左右摆动,由于是垂直轴工作机构使用方便;由于割头较长,很难得到平整的侧壁。掘进机通常采用抛物面或半球面截割头。由于液压工作传动机构的冲击负荷和振动范围大,驱动的功率大,过硬的岩石时短期内会出现超载岩石的运行,冲击的负荷大,振动大,要求其液压工作传动装置的体积小,调速最好。在这个角度考虑液压掘进机的工作时,掘进机的液压截煤切割传动的机头不仅要能够具有一定的转矩和一定转速来对岩石进行液压截煤和截岩,还要求机头能够上下摆动,从而将整个断面的岩石挖出。掘进机的液压工作传动机构一般由液压单机驱动。液压工作传动虽然液压单机具有体积小、调速方便的优点,但由于岩石的冲击对载荷非常敏感,部件不能同时承受大的短时间液压过载,一般选用过载能力大的电机驱动。1.5.2加载机构的类型选择半煤半石隧道掘进机有四种加载机构:单、双环刮板链。单环是利用一套环式刮板链直接进入煤岩身体后面的传送机。双环是由两排平行的、转动方向相反的刮板链组成。如果刮板链左右可开可关,则可调节装载宽度,但结构复杂。环形刮板链装料机构用于制造滚筒清单。但由于单向加载,容易在加载侧形成煤岩堆积,导致锚链断裂。同时,由于刮板链易磨损,功耗大,使用效果差。一个螺旋。它是一种用于水平井巷掘进机上的加载机构。它使用左和右切割头上相反的是螺旋刀片将煤岩推向中间进入石油输送管道的机构。由于切割头部的特殊形状,这一类的切割机制目前很少广泛使用。(3)耙爪式。是输送机利用一对互相交替作用的耙爪来连续地耙送各种物料和工具进行装载输送的一种机构。该方法结构简单,操作可靠,体积小,加载效果好。然而,这种加载机制的宽度是有限的。为了扩大加载宽度,刮板可以与整个耙爪机构一起水平摆动,也可以设计成双耙爪机构来扩大加载范围。(4)星轮。这种机构比耙爪式更简单、更坚固、更可靠,但加载大型材料的能力较差。通常的情况下,应考虑选择耙爪式的加载机构,但是考虑到加载星轮宽度的问题,可选择双耙爪式的加载机构,也或者可以将其设计成一个双耙爪与星轮之间可通过互换进行加载的机构。加载驱动机构的马达可由直流电动机或液压马达电动机进行驱动。但是考虑到液压马达工作的环境主要是潮湿、浑浊的空气和水,选择合适的液压马达驱动也是不错的。1.5.3输送机构的选型半煤岩掘进机采用了刮板链式的输送驱动机构。刮板链式输送机构的驱动可以直接采用关节方式进行驱动。所述的电机或液压电机及刮板链式减速机设置在一台靠近输送机身的一台刮板链式输送驱动机侧面。在刮板链式驱动加载输送机构的驱动同时,利用输送机机构的尾部作为驱动轴,间接驱动刮板输送机机构。这样,在传输系统中有更少的组件和更简单的机制,但是加载和传输机制涉及到彼此的运动。由于该位置空间小,排列困难。输送机构传动系采用独立的驱动系统输送方式,即由减速电机或液压电机将传动系布置在可以远离加载输送机器的任何一端,由减速控制装置驱动系统进行输送的机构。采用该独立驱动系统输送方式的优点在于传动系的布置简单,不至于影响加载输送机构的正常运动。然而,由于更多的传输设备和功率元件,故障点增加了。目前,这两种类型的输送电动机都在推广使用,设计时应酌情考虑确定。通常驱动机采用与加载驱动机构相同的驱动装置方式。1.5.4传递机制的类型选择掘进机的传递机制有两种安排:作为机器的一部分;本机配套设备。目前,皮带输送机较多。皮带传动机构有三种传动方式:液压马达直接或通过减速机驱动后驱动滚筒。由电动滚筒驱动;电动机通过减速机驱动主动卷筒。为了使卸荷端上下左右摆动,通常将传递机构的尾部安装在掘进机尾部的转盘支架上。可通过人力或液压缸使其绕转台中心摆动,以满足摆动角度的要求。同时,通过升降液压缸使其绕尾铰接中心作升降运动,以达到卸荷范围。传动机构应由单机驱动,可选择电动机或液压电动机。1.5.5行走机构的类型选择掘进机的起动和行走机构可以分为三种基本类型:步进式、导向式和履带式:步骤类型。步进行走机构是一种采用了液压驱动的步进装置。这种框架结构的设计和使用可以使操作人员完全可以自由地进出机器的工作面,并将动力通过加载步进行走机构直接传递到机器后方。所述支撑装置可覆盖屋顶并提供临时支撑。然而,随着支持反复交替作用于屋顶前进时,巷道掘进机的屋顶上的稳定性有很高的要求和限制,所以这个机制主要用于岩石巷道巷道掘进机行走,也是用于煤矿巷道和煤巷道的一半。导轨有多种类型。掘进机用于将导轨吊在巷道的顶板上,避开地面,撞击岩石,破碎岩石。这就需要高强度的导轨。该行走机构主要用于冲击掘进机。毛虫。适用于各种地面不平或松软的条件下,无需人工维修的道路及交通轨道。它的产品具有牵引力大、机动性好、运行可靠、操作灵活、对于地面的适应性好等一系列优点。但其结构复杂,零件磨损严重。目前半自动煤掘进机通常都是采用履带式的行走机构。由于其工作强度大和环境差,电机驱动容易被潮湿损坏,最好选用液压电机驱动。1.5.6除尘设备选型掘进机的除尘方式有两种:喷淋式和抽提式。喷雾。就是利用高压喷嘴对一定程度压力的水晶体进行扩散雾化,使粉尘沉降到雾状水滴的表面,达到抑尘的效果。这种喷雾除尘的方法主要有以下的两点:喷嘴安装在切割头工作传动机构的一个悬臂上,向内部的切割头传动机构喷射冷却水和压力较大的水,并包围外部的切割头。该种除尘方法的喷嘴结构简单,操作可靠,使用寿命长。由于内部的喷嘴切割口距离外部的尘源较远,粉尘容易快速扩散,除尘的效果差。(2)内部的喷雾除尘。所述的喷嘴在内部的切割头上呈一个螺旋状的排列,所述喷嘴将压力较少的水直接喷在外部的切割齿上。由于内部的喷嘴靠近活动切齿,除尘的效果好,用水量少,稀释外部的气体,冷却活动切齿,熄灭外部的火花除尘效果也很好。但是,喷嘴容易出现堵塞和损坏,供水的管道复杂,活动切齿接头的密封困难。为了大大提高喷雾除尘的效果,一般切割电机采用内外喷雾相结合的喷雾除尘方法,结合内部切割头驱动电机和外部液压传动系统的冷却性能要求,将大量的冷却水从喷嘴内部喷射出去进行除尘。画出的就是掘进机各种类型。常用的燃煤掘进机卧式除尘器一般也都是卧式集尘器。在实际施工工程设计中应当使用自动掘进机时,应根据实际施工工程设计中对掘进机的各种类型和使用技术以及使用环境条件等来选择合适的自动除尘器。为了提高除尘效果,可采用净化和除尘两级。由于收尘器随掘进机移动,风机噪声较大,应加装消声器。吸收式除尘装置效果良好,但由于设备增加,工作面的空间减少。近年来,除尘设备有吸尘与喷雾相结合的趋势。1.5.7高压水射流辅助切割技术对于全煤巷道或软岩巷道,掘进机可实现高效率、低成本的掘进。但对于一般的施工情况下,岩体的抗压强度值为f≥8(地下岩体内的抗压强度在80~100mpa以上),主要是适用于地下岩石的人工掘进和地下隧道的人工挖掘进饲料效率明显降低,切齿消耗大大增加,导致生产成本显著提高。在这一点上,参加考试

采用高压水射流辅助切割技术。该给水技术主要用于采用20mpa以上的小型压力泵给水,流量约4l/min,自孔为注入0.4~1.0mm的喷嘴,辅助刀具的机械破碎。掘进机的横截面切割头部所喷出的空气压力和流水按喷出压力流量大小的精确等级分别进行精确分级,如本文附表1.1所示。附表1.1辅助水泥切割机使用的水泥压力机和水泥器分级表ampa项目低压力中压在高压下高压超高压力水的压力<0.50.5~2020~140140~400>400经验分析结果表明,煤的辅助切割最小的压力约为40mpa,岩石最小辅助切割压力约为70mpa。巷道高压掘进机水薄喷射控制系统在巷道高压掘进机上的安装方法如下:外部增压器和水控制阀进入增压器通过内部水控制阀和高压滤水器,与切割头中增加了压力和高压流量的水混合然后进入与旋转剪刀头密封在一起的悬臂端,并通过喷洒了几个液压油的喷嘴然后安装在切割刀头上。内部增压器由液压油驱动,可同时提供70mpa以上的增加压力和水。在增压器和切割剪刀头的转轴上安装一个旋转剪刀头的密封装置,以有效地保证增压器和切割头处的水压和增加水量。这个喷嘴的长度和直径可以根据切割头的水压和流量的大小来进行选择。在普通型掘进机的截割头上,有三个普通型的喷嘴可以安装的位置:一个喷嘴安装在掘进机的截齿前面。其优点之一是喷嘴的刀具和齿根均可更换为普通型,成本低。普通型喷嘴的切口安装和位置完全不受高度的限制。用户可自由选择标准的普通型喷嘴。需要更换的牙基和切齿或对喷嘴互不造成影响,维修方便;喷嘴也不会被回弹的水柱造成岩石颗粒或水柱损坏。但由于水柱与岩石距离较远,喷嘴对于岩石的冲击力小,能耗高,耗水量大,破岩冷却效率低。喷嘴安装在掘进机靠近齿尖的煤岩体和刀具上。其主要优点是喷嘴的冷水通过牙基和齿根对牙体的破岩冷却效果好,可以有效延长煤岩体和牙齿的连续使用寿命。普通型的喷嘴安装在靠近齿尖的煤岩体,破岩冷却效果好。对除尘和灭火也很有效。缺点是喷嘴需要特殊的切削齿和特殊的齿基,其结构复杂,制造的成本高;由于所使用的喷管非常靠近其他煤岩,回弹的颗粒会直接加速对喷管的破坏。喷嘴一般安装在煤体齿根上。优点是当切齿与煤体和其他岩体完全接触后再进行喷水,齿不喷水时不影响工作,可有效节约用水;除尘、抑火花效果好。缺点是切割软煤时一般没有特殊的喷嘴。优点是煤水射流的破岩和灭火效果主要滞后于齿尖的切削和灭火效果。齿根结构复杂,制造的成本高,事故多,维修成本量大。应用高压水射流辅助切削技术的最好方法是扩大巷道掘进机的工作范围,提高行车速度,但其系统形式、水压力和流量,以及各部分的结构尺寸应确定合理的根据煤岩体的性质。1.6掘进机主要特点:1.切削头机身低,结构紧凑,可靠性高,适用于中等断面巷道的掘进;2.切削头的直径小,单齿轮切削力大,切削头和齿轮的排列合理,突破故障的能力强,切削头的振动小,工作运行稳定性好;3三星级轮加载机构由先进的液压马达直接驱动,消除了传统的减速机,提高了机械的加载稳定性和机构的工作可靠性。4.机械采用了无支撑重轮的履带行走机构,性能可靠,维修费用低;5.本系列产品全部采用"三高"硬质合金新型原材料采用技术即可生产自动截齿,截齿运动强度高,耐磨性好,损耗小;6.自动液压加油系统采用自动立式液压加油技术,该系统完全自动关闭油箱,保证了自动加油的稳定性和清洁度,提高了液压自动加油系统的工作可靠性7.配有独立的螺栓钻机和加油泵站,为两台螺栓钻机提供动力,方便油箱加油,避免加油过程中的污染;8.采用先进的plc控制器作为电气系统的温度主控制器,具有较强的温度保护自动补偿功能和温度工况自动检测及温度故障的诊断保护功能。9.设置独立的液压螺杆钻具动力源,可同时驱动两台螺杆钻具,节省螺杆钻具本身配置的动力源。2设计任务及相关参数本方向课题对目前掘进机截割及行走传动装置的功率配置增强(500-600Kw)、变频电驱动等形式进行设计方面新的探讨。本方向课题要求学生进一步深入学习并掌握用于大功率、重载、高冲击的齿轮传动方面相关理论及设计知识，欢迎刻苦认真的学习态度，责任心强、创新求变的学生参加。1）、收集整理参考石家庄、太原、上海等煤机公司有关大功率重型部分断面掘进机主要技术指标，以此为参考，进行总体设计基本方案的构建（草图）；2）、以对比以上厂家截割部设计参数为参考，增大截割功率到300—400Kw。着重于开展该部件的可行性比较设计，寻求最佳设计结构方案。行走速度可调，行走部驱动方案可采用电机变频配以机械减速装置的设计方案，也可采用”变量泵-定量马达（高速）“的闭式液压系统、同样配以机械减速装置的设计方案；在完成上述任务的基础上，最后修改、整理、确定本次毕业设计所需参加毕业设计所需的、整机总图、部件图、组件图及零件图的技术设计；3）、紧贴毕业设计题目学习、了解、探讨大功率、重载、高冲击行星传动(2K---H)等方面的知识，以该机构的工作原理及设计特点，继续熟悉掌握该传动部件在材料选择、配齿、变位、轴承选择、尺寸控制、在分、集流载荷、浮动均载等诸多因素的互存、互优关系。机械减速装置采用重载、高冲击表面渗炭淬火硬齿面，高精度（六级精度）齿轮副传动设计；4)、采用机械版浩辰CAD软件以1：1比例开展设计。遵照国家、学校有关标准、规范编撰说明书；完成设计图纸工作量总计折合A0图纸3.5—4张；3总体设计3.1概述3.1.1特点：本次设计的机型为大功率重型部分断面横轴式掘进机，适应的巷道断面9～28m、坡度±23°、可以切割单向抗压强度80MPa的煤岩，属于重型悬臂式掘进机。该机主要特点是功率大、适应性好、机身矮、抗冲击性高、操作简单、检修方便。3.1.2主要用途、适用范围：该悬臂式掘进机主要是为煤矿综采及高档普采工作面采准巷道掘进服务的机械设备。主要适用于煤及半煤岩巷的掘进，也适用于条件类似的其它矿山及工程巷道的掘进。该机可经济切割单向抗压强度80MPa的煤岩，可掘巷道最大宽度(定位时)5m，最大高度3.75m，可掘任意断面形状的巷道，适应巷道坡度±16°。该机后配套转载运输设备可采用桥式胶带转载机和可伸缩式带式输送机，实现连续运输，以利于机器效能的发挥。3.2主要技术参数1总体参数机长：11.358m机宽：3.456m机高:2.388m截割卧底深度：250mm总功率：430kW可经济截割煤岩硬度：80MPa可掘巷道断面：18~20m2最大可掘高度：4.35m最大可掘宽度：5.0m适应巷道坡度：±23°机器供电电压：660/1140V2截割部电动机：型号：IP23Y400-4功率：400KW转速：1487r/min截割头：转速：30r/min截齿：镐形最大摆动角度：上：42°下：31°左右各39°装载部装载形式四爪转盘装运能力230m3/h转盘转速25r/min铲板卧底270mm铲板宽度2.7m/3m铲板抬起340mm刮板输送机运输形式边双链刮板槽宽510mm链速1.32m/s锚链规格20×68mm张紧形式黄油缸张紧行走部行走形式履带式(液压马达分别驱动)行走速度工作3m/min调动6m/min接地长度2.46m制动形式摩擦离合器履带板宽度500mm张紧形式黄油缸张紧液压系统系统额定压力：油缸回路16MPa行走回路16MPa装载回路14Mpa输送机回路14Mpa转载机回路10MPa锚杆钻机回路10MPa系统总流量：450L/min泵站电动机：型号YB250M-4功率55kW转速1470r/min泵站三联齿轮泵流量50/50/40ml/r泵站双联齿轮泵流量63/40ml/r锚杆泵站电动机：型号YB160L-4功率15kW转速1470r/min锚杆泵站双联齿轮泵流量32/32ml/r油箱：有效容积610L冷却方式板翅式水冷却器油缸数量：8个喷雾冷却系统灭尘形式内喷雾、外喷雾供水压力3MPa外喷雾压力1.5MPa流量63L/min冷却部件切割电动机、油箱电气系统供电电压660/1140V总功率250kW隔爆形式隔爆兼本质安全型控制箱隔爆型3.3主要结构及工作原理掘进机主要由物料切割部分、装载部分、刮板机和输送机、行走部分、机架和空气传动系统转台、液压空气传动系统、水力和动力空气传动系统和电气系统等几个部分共同组成,3.3.1切割部门切割部分也称为工作机构,其结构如图2所示。它主要由切割电机、叉架、三级锥齿轮传动减速器、回转工作台及回转机构、切割头、喷雾除尘装置、横梁升降装置等组成。切割部分为三级圆锥形齿轮减速器,输入轴通过弹性联轴器与电机输出轴连接,电机输出轴通过加长套筒联轴器与左右刀头连接。掘进机减速器整个切割部分通过一个叉架和两个销轴铰接在转盘上。的帮助下两个升降油缸安装在切割部分和转盘之间,和两个旋转油缸安装在转盘和架,整个切割部分可以移动,下来,以减少任何形状的一段。3.3.2装货部加载部分的工作台结构如图4所示。主要由三爪传动铲板和左右两侧对称的三爪回转传动装置部分组成。三爪齿轮回转加载工作台由低速大扭矩的液压马达向内驱动,达到装煤、装岩的目的。装载部分刮板油缸安装在切割机器的前部。刮板油缸的主框架通过一对刮板销轴和一个刮板油缸铰接在机器的主框架上。刮板销轴和油缸在装载部分刮板销轴和油缸的作用下,刮板销轴围绕机器的销轴上下旋转左右摆动,起升360mm,落升250mm。用机器进行切割煤岩时,铲板的前端位置应靠近机器的底板,以有效地增加机器的切割精度和稳定性。3.3.3刮板输送机刮板输送机的结构如图5所示,它主要由两个前端部分机器,机器的后部,传动装置,双链刮板,张紧装置和链式脱模等。(重定向轮组装在加载部分)。刮板输送机框架位于机器中部,前端与主机架和刮板输送机相铰接,后端支撑在主机架上。该位置框架在该输送机位置框架底部设置框架内装有可移动的主机架和垫块。根据输送机的要求,可将垫块从刮板输送机的后部向上抬起,以有效地增加垫块和刮板输送机的卸车高度。刮板输送机由液压马达直接驱动,转速低,扭矩大。刮板链的张力由输送机尾部的张力油缸实现。3.3.4步行部该履带掘进机的设计需要具有两个履带行走机构。左右两个履带的行走机构对称布置,分别由机架驱动。每个机架的履带通过10个高强度螺栓(m30×2,10.9)连接安装到履带行走机架上。左右两个履带的行走机构分别由供给液压马达通过三级行星圆柱齿轮和两级行星圆柱齿轮减速,动力传递系统提供给液压马达驱动链轮驱动掘进履带的运动。以左行走机构为一实例,介绍了其导向传动结构和左行走传动系统。结构如图6和图7所示,左行走机构主要由右行走导向传动张紧器、左行走履带架、履带链、左行走减速器、液压马达和泵站以及摩擦盘式的制动器部分组成。其中摩擦盘式的制动器通常都是靠压缩弹簧来制动关闭的,当制动机器处于高速行走时,泵站向机器行走的活塞和液压马达供油,同时摩擦盘式的制动器利用泵站提供的压力油推动左行走的活塞,压缩弹簧,使得摩擦盘式的制动器有效地释放制动。机器的工作速度为3m/min,移动速度为6m/min。用黄油枪将喷嘴对准安装在导向张紧装置上的钢瓶注入适量有机油脂以方便汽车完成整个气缸和传动履带链的张紧(一般气缸和传动履带链间的张紧为每行程120mm)。调整后,装入适量电动注油活塞垫片和张力锁紧片,松开适量注油活塞嘴和锁紧螺塞,释放进入气缸内的注油压力,再轻松拧紧螺塞,使得进入气缸内的注油活塞不至于无法承受张力锁紧力。3.3.5框架转盘机架上的结构部件是整个材料切割加工机器的主要结构骨架,其整体结构如下图图8所示。它主要用于承载着各种用于机械切割、行走和拆卸装载的各种大型运输货物。该机所有的主要零部件均采用可以直接采用整体焊接相连螺栓或采用销接曲轴与一个整体焊接机架内部进行无缝连接,机架为整体焊接件。转台主要用于支撑、连接和实现切削机构的升降和旋转运动。结构如图8所示。两个旋转气缸的支架直接安装在切削机架上,通过36个的高强度升降油缸螺栓和用于大型切削的旋转油缸轴承的挡板与切削机架进行连接。当切削机工作时,在两个旋转气缸的水平摆动作用下,带动两个切削机构进行水平的摆动。切削机构的旋转升降油缸支架是通过将两个铰接在切削转台和支座上的左右耳轴连接安装到两个大型升降油缸支架上来实现的。左、右后支撑式制动车腿分别是通过后支撑车架的油缸和制动销轴与后支撑车架进行连接,其主要功能和特点如下:1.切割时使用,增加机器的稳定性;2.当巢机在轨道下时,使用巢机进行自救;3.履带断链张紧时,使用方便;4.提起机器的背部,增加盖子的深度。3.4液压系统除了切削头的旋转运动外,机床其余部分均完全采用了液压机械传动。的主要泵站液压系统主要是由一个55kw齿轮驱动电机通过转向轴同步的双齿轮箱驱动双齿轮泵和三重驱动双齿轮泵(转向轴与齿轮相反的方向)和螺杆钻机供应的压力油油缸驱动回路,行走驱动电路,负载驱动驱动电路,分别组成螺杆输送机械驱动电路和一个带式压力油输送机械驱动电路。主要泵站液压系统由五个独立的开放系统部分组成。该机还分别设有带式液压泵站和螺杆钻机注油泵站,可同时为两台液压螺杆钻机提供压力油。此外,该液压系统还为螺杆钻机油箱内部配备了一个文丘里管螺杆钻机注油液压系统,避免了钻机注油的过程中对螺杆油箱的严重污染。液压泵站系统的原理结构如图9所示。图9液压系统原理图3.4.1油缸回路油缸工作回路系统采用四通多路双齿轮泵(40泵)的背泵,通过四通多路的换向阀向四组油缸(切割提升、旋转、铲盘提升、支撑油缸)提供工作压力和燃油。油缸回路的工作电流和压力由四通多路的换向阀体内的工作回路溢流阀进行调节,调节后的油缸工作回路压力为6mpa。裁断机构举升、铲板举升和后方支撑两个油缸,它们分别由两个活塞腔和连接,两个活塞杆腔和连接。所述切削机构为两个旋转气缸,分别为一个油缸的活塞腔和另一个气缸的活塞杆腔并连接。为了有效地使刀头和管道支持换向阀的油缸可以安全地锁定在任何的位置,不需要改变其固定位置由于可以防止换向阀和刀头管道的泄漏,或事故发生而造成的换向阀和油管破裂,并可以有效防止平衡阀的切割头和刮刀下降过快,使其平稳地下降,有利于平衡阀在每个驱动电路。3.4.2行走电路行走加载轮的电路由两台双齿轮泵和前泵(63泵)同时提供给两个液压马达驱动机器继续行走。液压马达步行速度3m/min;此时当行走加载轮不影响机器运行时,加载轮向步行回路的50泵自动并入机器行走加载回路。此时,两台行走齿轮泵(63泵和50泵)同时向两台行走电机的加载轮供油,实现液压马达行走电机速度6m/min的快走。系统的运行工作压力一般为16mpa。行走回路的工作速度和压力由一个安装在双路多路溢流液压换向阀体内的单路多路溢流阀进行设定。注:根据机床液压马达系统的工作特点,调整液压马达行走加载回路的转台工作过程中的压力时必须启动调整加载回路的转台。当系统快速运行时,由于加载回路中加入了50泵,系统的工作压力为14Mpa。通过利用操作多路换向阀的手柄来直接控制减速器和行走电机的前进和高速后退,实现了机器的高速前进、后退和高速转弯。特别注意:机器在高速转动时,最好同时操作两个多路换向阀(即使一个换向阀手柄在行走电机前进的位置,另一个换向阀手柄在行走电机后退的位置)。除非在特殊的情况下,不要通过操作多路换向阀手柄来直接实现控制机器的高速转向。制动器利用液压控制减速器上的防滑摩擦制动器手柄实现了对减速器的防滑摩擦制动。制动器的换向阀开启由液压控制,其换向阀开启时的压力为3mpa。制动缸的油压由多路换向阀手柄控制。减速器和行走电路不正常工作时,制动器处于锁定状态。3.4.3负载电路在一个液压自动加载齿轮控制马达回路中,三个装在液压加载齿轮泵的液压换向阀前部的泵(50泵)通过手动压力调节液压换向器向两个装在阀体上的手动液压马达供油,手动液压调节装在换向阀后部的泵则用来根据控制马达的正反运转方向自动运转。系统的最大工作额定压力为14mpa,通过手动压力调节阀的两个压力换向器和阀体上的两个液压阀和溢流阀即可实现。换向器内两个溢流阀的设定压力为16MPa。阀门的压力由专用液压工作台设定。注:本机出厂时溢流阀设定压力已调好。本机在使用过程中不允许调整压力。3.4.4输送机电路输送供油回路由一个手动三齿轮泵(50泵)向一个(或两个)手动液压马达供油,用手动马达换向阀门来控制马达前进、后退。系统的额定工作压力控制额定压力为14mpa,通过手动变压器同时调节手动液压换向器和阀体上的手动液压阀和溢流阀位来实现。3.4.5传送机的电路该系统的输送电动机回路由三个手动的齿轮泵经过泵(40个齿轮泵)向电动机输送油,通过第一个手动的换向阀来控制系统电动机的正反向运转。系统电动机工作时受到的压力一般为10mpa,通过第一个调节电动机换向阀体上的手动溢流阀实现。3.4.6螺栓钻循环螺杆传动钻机液压供油传动回路由一台15kw##a的液压传动电机、双齿轮泵传动电机进行驱动,通过两个手动的液压换向阀同时向两台采用手动液压的一台螺杆传动钻机和一台齿轮传动泵供给机油。系统手动控制钻机正常工作时阀体受到的手动压力一般限制为10mpa,通过手动钻机调节压力螺杆自动换向确定阀体上的手动液压阀和溢流阀位置即可轻松实现。3.4.7罐灌装电路油箱的充油和给料回路由两个截止阀、文丘里管、连接器等辅助元件共同组成,向截止阀的油箱内添加少量液压油。给料回路如图10所示,补油系统可以连接到其他锚杆运输钻具或给料回路回油管(如果掘进机不为锚杆运输钻具回路提供足够的油源,则通过补油和给料系统连接到其他运输钻具回路回油管或其他给料钻具回路)。当锚杆钻具需要填补油箱,截止阀ⅰ关闭,阀Ⅱ开放,石油通过文丘里管嘴产生负压,插入管5内的油吸油管吸入,将油添加到油箱。不加油系统的工作,一定要将截止阀Ⅱ关闭,阀Ⅰ开放。3.4.8几种主要液压元件的选型设计(1)吸油过滤器为了有效保护油泵等液压系统的元件,避免液压系统吸入的污染物和杂质,有效地控制油泵液压系统的环境污染,提高油泵液压系统的性能和清洁度,在每个油泵的吸油口处分别设置了两个精密吸油口和自闭过滤器。这样的过滤器本身就是精密的过滤。当需要更换、清洗油箱内的滤芯或重新维护油泵液压系统时,只需旋下滤芯的前端盖(也就是清洗滤芯前端盖)并拔出滤芯的前端盖即可。此时,自闭过滤阀门就会自动地关闭,隔离了油箱的空气和油路,使得油箱内的空气和油不会向外流出。这样就使得我们清洗、更换油泵的滤芯和重新维修油泵液压系统都非常方便。此外,当油箱内的滤芯被污染物,路边通过油阀位于上部的滤波元件会自动打开,以避免油泵的失败,如吸入和empty-suction,,提高液压系统的可靠性。(2)回油过滤器为了更好地保持滤芯和回油缸的清洁,液压传动系统中分别安装了两个回油过滤器。回油过滤器一般是粗过滤器,位于罐的顶部。当回油滤芯被系统中的污染物堵塞或系统中的液体由于温度过低、流动脉动等因素导致造成的进出口压差值大约为0.35mpa时,压差信号的控制装置就会自动弹出并向机器发出信号。此时机器应及时停止更换回油滤芯或提高油温。机器需要更换回油滤芯时,只需轻轻拧开位于滤芯的回油过滤盖(也称为清洗盖)和侧通阀即可及时更换滤芯或注满油箱。如果机器不能及时地停止自动更换滤芯,位于回油滤芯下部的旁通阀将自动停止开启(旁通阀自动开启时的压力为。0.4mpa保护系统。(3)四手换阀四通动态转换阀,主要由进油阀、多路换向阀、油阀三部分组成。石油进口换向阀组和压力泵安装在注油阀出口p和注油口啊,和总溢流阀换向阀组的安装在进水口p和o.换向阀由两个阀体和一部分组成滑阀,滑阀是y的一个函数类型,阀体是一个并行的,因此,它和压力泵可以单独在阀体上运作,同时,当它的操作速度慢了下来。当两个滑阀在中间的位置时,油泵通过换向阀组和压力泵排出。为了有效防止单向阀工作腔的堵塞压力泵和油通过倒流进入到工作p腔,设置了一个单向阀。(4)油缸本公司设计的切削机器有四组举升油缸,共八组。切削机构举升油缸、回转举升油缸、铲盘切削机构举升油缸和后支撑举升油缸各两个,其结构和形式相同,其中铲盘切削机构举升油缸和后支撑举升油缸都比较是常见的。(5)油箱该抗磨液压油箱供油系统主要采用封闭式抗磨液压油箱(结构见图11)和n68抗磨液压油。板翅式油箱过滤器采用二次抗磨吸油过滤,安装两个抗磨吸油过滤器和两个回油过滤器,有效地控制了油液的污染,并在油箱采用文丘里管的同时补充了油液,进一步地减少了对油液的污染。板翅式油箱还特别安装有一个板翅式液位温度计。所以当油箱的液位温度值低于系统的工作油位或油温粘度超过了规定温度值(70℃)时,应当立即停止加油或冷却。板翅式油箱的冷却器供油系统采用了换热能力大的板翅式油箱散热器,总的换热能力可以达到40000kcal/h,以有效地保证系统的工作油温和粘度正常。(6)六点压力表按板上指示的回路工作位置转动连接油管。转动压力标签表表盘,指针按板上指示的回路工作位置为压力标签指示的回路工作位置为压力。3.5内外喷淋冷却及除尘系统该新型喷雾空气除尘冷却系统主要应用功能之一是广泛用于对大型掘进机的喷雾除尘和空气喷雾进行冷却,切断掘出电机和掘进油箱,提高掘进电机正常工作时对环境物体表面的除尘喷雾度和可见度,改善掘进电机正常工作时的环境。内外处理喷雾内部处理控制系统喷雾冷却塔及除尘系统喷雾内外处理控制系统如框框图12所示。水经地下石油给水站主管道的水球过滤器再经粗滤后进行排入主地下给油管水球节流阀。通过电动减压阀将驱动油箱高速减压至1.5mpa后,将空气高压送入油箱进行冷却,切割驱动电机将其高速驱动至处于减压阀前端含雾状态的喷嘴架上并进行高速喷雾。高压自动油箱也是给水的另一种给水方式没有必要安装自动减压阀,导致的悬臂部分内部fog-like喷嘴的喷雾系统,当没有内部喷雾,这样的水导致叉架前面的左边和右边的加强外部线性喷嘴的喷雾。内部的8个喷雾线性配水喷嘴控制传动装置全部单独安装在一个悬臂段内,8个喷雾线性配水喷嘴分别单独安装在两个切割连接头和两个齿基之间。外部两个线性活动喷淋器支架固定在一个悬臂筒法兰上,设有10个线性喷淋架和一个线性活动喷嘴。所述增强型外喷的喷框固定在叉框的前端,并设有8个线性喷嘴。4的润滑适当的水晶油和润滑装置可以有效防止机器的磨损、生锈和防止发热。如果经常注意检查和了解机器的水晶油和润滑状况,就有可能在机器发生故障前首先发现一些重要的问题。这种情况例如,水晶油溶液中可能有大量的水,乳白色或泡沫状的水晶油溶液中可能有大量的空气;这些黑色的水晶油脂可能意味着它们有可能已经开始发生氧化或被空气污染。水晶油和润滑周期可能会随机器使用环境条件的变化而发生变化。经常需要使用我们推荐的润滑剂进行润滑,并在我们规定的润滑时间间隔内进行检查和决定是否更换新的润滑油;否则,机器将完全不受任何保护,导致过度的磨损和非正常的停机。更换润滑油:在前300小时左右的操作过程中,应更换机油。由于此时,齿轮和轴承完成了运转和关闭,造成了少量的磨损。初次换油后,每隔1500小时或6个月内更换一次。更换新润滑油时,清洗齿轮箱底部,加入新油。切割部整体结构设计掘进机的截割工作机构叉架是掘进机的主要截割工作装置和机构,主要由电机、叉架、减速机和截割头四部分组成。其中电机通过联轴器驱动叉架和减速机,将动力分别传递给发电机和切割头。通过切割头的旋转,达到了破碎煤岩的主要目的。4润滑正确的润滑可以防止磨损、防止生锈和减少发热，如经常检查机器的润滑状况，就可以在机器发生故障之前发现一些问题。比如，水晶状的油表示可能有水，乳状或泡沫状的油表示有空气；黑色的油脂意味着可能已经开始氧化或出现污染。润滑周期因使用条件的差异而有所不同。始终要使用推荐的润滑油来进行润滑，并且在规定的时间间隔内进行检查和更换，否则，就无法给机器以保障，因而导致过度磨损以及非正常停机检修。润滑油的更换：在最初开始运转的三百小时左右，应更换润滑油。由于在此时间内，齿轮及轴承完成了跑合，随之产生了少量的磨损。初始换油后，相隔1500小时或者6个月内必须更换一次。当更换新润滑油时，清洗掉齿轮箱体底部附着的沉淀物后再加入新油。5截割部总体结构设计截割头是掘进机的主要工作机构，它主要由电动机、叉形架、减速器、截割头等组成。电动机经联轴器驱动减速器，将动力传给截割头，通过截割头转动而达到破碎煤岩的目的。5.3截割部减速器传动机构设计传动方案的拟定 根据工作机的要求，传动装置将原动机的动力和运动传递给工作机。实际表明，传动装置设计得合理与否，对整部装置的性能，成本以及整体尺寸都有很大影响。因此，合理地设计传动装置是整部机器设计工作中的重要环节，即合理地拟定传动方案又是保证传动装置设计质量的基础。本次设计要求使用三级圆锥圆柱齿轮传动减速器，此减速器的优点：传动比较大，适用于载荷较平稳的场合，要求轴具有较大的刚度。圆锥齿轮传动承载能力高、传动平稳、工作可靠、噪声及振动小。5.3.1传动装置总传动比的确定及各级分传动比的分配：通过查阅有关资料，截割头的转速范围为30~50r/min，为了便于计算按以下方法分配传动比：行星齿轮减速第一级传动比i1行星齿轮减速第二级传动比i2第三级传动比i3截割头转速：n齿轮传动效率:弹性联轴器效率:球面轴承:调心滚子轴承:传动总效率:5.3.2传动系统的运动和动力参数：从减速器高速轴开始命名各轴为第Ⅰ轴、第Ⅱ轴、第Ⅲ轴、第Ⅳ。1）各轴转速计算：第Ⅰ轴的转速nΙ第Ⅱ轴的转速nⅡ第Ⅲ轴的转速nⅢ第Ⅳ轴的转速nⅣ2）各轴功率计算：第Ⅰ轴的功率pΙ第Ⅱ轴的功率pⅡ第Ⅲ的轴功率pⅢ＝第Ⅳ的轴功率pⅣ3)各轴扭矩计算：第Ⅰ轴的扭矩TⅠ=9550⋅第Ⅱ轴的扭矩TⅡ=9550⋅第Ⅲ轴的扭矩TⅢ=9550⋅5.3.4第二级斜齿轮传动计算：1、齿轮材料的选择：由于尺寸较小，所以选用合金钢硬齿面齿轮，小齿轮选用20CrMnMo,渗碳淬火，齿面强度56~62HRC，大齿轮选用20CrMnMo,渗碳淬火，齿面强度56~62HRC。大小齿的渗硬层厚度为1.2mm,齿轮的疲劳极限应力按中等质量计算，2、按齿接触疲劳强度初步确定中心距，并初选主要参数：按16－2－33式中小齿轮传递的转矩：载荷系数K：考虑齿轮非对称轴承布置，有轻微的冲击，取K=2齿宽系数ΦR=0.4齿数比最小安全系数：许用接触应力：=中心距圆整为标准中心距a=300mm按经验公式取标准模数初取则取精求螺旋角：所以齿宽b=ΦR·a=0.4×300=120mm3、效核齿面接触疲劳强度：按表16-2-34=分度圆上的圆周力使用系数查表的动载系数由8-7-7级精度和中点节线速度查表的代入得齿向载荷分布系数齿间载荷分布系数按查表16-2-42的,节点区域系数弹性系数接触强度计算的重合度及螺旋角：当量齿数：求当量齿轮的端面重合度：按，，查图16-2-10可得，所以按，，查图16-2-11，纵向重合度按，，查图16-2-16，将以上各数代入齿面接触应力计算的： =计算安全系数式中：寿命系数，先计算应力循环次数：允许有一定量的点蚀，查图得生命系数润滑油膜影响系数工作硬化系数尺寸系数:1将上数代入安全系数的计算公式的：按表16-2-46，，故安全。齿根弯曲疲劳强度效核：计算公式：=，，，复合齿型系数：重合度系数： 齿根弯曲应力：==计算安全系数：寿命系数：,相对齿根圆角敏感系数：相对齿根表面状况系数：尺寸系数：将上数代入安全系数的计算公式的：由表查最小安全系数：，故安全。尺寸参数：mmmma=300mmmmmmmmmmmmmm5.3.5第三级齿轮传动计算：a.主动轮与惰轮的设计：主动轮的转速为1、齿轮材料的选择：由于尺寸较小，所以选用合金钢硬齿面齿轮，小齿轮选用20CrMnMo,渗碳淬火，齿面强度56~62HRC，大齿轮选用20CrMnMo,渗碳淬火，齿面强度56~62HRC。大小齿的渗硬层厚度为1.2mm,齿轮的疲劳极限应力按中等质量计算，2、齿面接触强度计算：确定齿轮7-6-6级精度等级，按估计齿宽中点分度圆上的圆周速度m/s。查表取：小轮大端分度圆由式：计算：齿宽系数按齿轮相对轴承为非对称布置：Φd=1.2小轮齿数在推荐值中选：惰轮齿数3.4×17=58齿数比传动比误差在范围内，合格小轮转矩载荷系数使用系数查表得：动载荷系数查表得：齿向载荷分布系数 齿间载荷分布系数由推荐值材料弹性系数查表得：节点区域系数查表得：重合度系数计算许用接触应力:式中：寿命系数，先计算应力循环次数：查图得:工作硬化系数最小安全系数:代入计算的:故：的值为：齿轮模数:圆整：m=10小轮分度圆直径:mm标准中心矩：a齿宽bb=大轮齿宽小轮齿宽3.齿根弯曲疲劳强度校核计算：由式齿形系数查表得：小轮大轮应力修正系数查表得:小轮大轮重合度：重合度系数许用弯曲应力值：尺寸系数：寿命系数：,最小安全系数：计算许用应力为：所以：安全通过4.齿轮的其他主要尺寸计算大轮分度圆直径:mm根圆直径：=mm=mm顶圆直径：mmmmb.第三级中从动轮设计：惰轮与从动轮的传动比：m=10从动轮的齿数：齿宽：mm从动轮的分度圆直径：mm从动轮的顶圆直径：mm从动轮的根圆直径：=mm5.3.3第一级锥齿轮传动计算：由于螺旋锥齿轮的大端齿顶圆直径过大，锥齿轮会影响箱体的大小从而影影响结构，这一级的传动比不能过于太大，取传动比取2较为适合。齿数选择：查手册当i1=2时，Z1=31,Z=60。材料选择大齿轮选用40CrMnMo,调质处理，齿面强度229~363HRC，小齿轮选用45,调质处理，齿面强度197~286HRC。σHlim=620,σFE=410初步计算小齿轮分度圆按机械设计手册中锥齿轮接触强度的设计公式，齿数比u=Z2/Z1=60/31=1.9863载荷系数K=1.2~2，取K=1.5齿轮扭矩T1=9550P取齿轮接触强度极限,安全系数齿轮的许用接触强度σ小齿轮分度圆直径d1≥19513齿轮大端模数=d1/Z1=150.3/17=8.8mm取=10圆弧锥齿的几何尺寸计算齿形角齿顶高系数0.85顶隙系数c小齿轮的分锥角δ1大齿轮的分锥角大端分度圆直径d1=Z1=10×31=310mmd2=Z2=10×60=600mm锥距Re齿宽系数ΦR=0.3齿宽b=ΦR·Re=0.3×310=113mm即得ΦR=b中点分度圆模数m=me中点的螺旋角中点的分度圆直径dm1=Z1=8×31=248mmdm2=Z2=8×60=480mm大端的齿顶高hae大端的齿根高hmm全齿高h=齿根角Φ顶锥角δδ根锥角δδ大端齿顶圆的直径da1=d大端分度圆的齿厚:mmmm大端分度园的弦齿高mmmm当量齿数端面重合度齿面接触疲劳强度的校核：由机械设计手册的计算公式为：=≤中点分度圆上的切向力N使用系数查表取得KA=1.动载荷系数由七级精度和中点节线速度mm/s查图表11-14得K由图表11-24-18取,有效工作齿宽系数,按式16-4-2齿向载荷分布系数端面载荷系数由表11-14-29得节点区域系数弹性系数螺旋角系数锥齿轮系数 计算接触应力=许用接触应力=试验齿轮的接触疲劳极限:安全系数寿命系数,长期工作,取为无限寿命设计润滑油膜影响系数工作硬化系数尺寸系数许用接触应力值=,安全通过.齿根弯曲疲劳强度效核：计算公式：=，，，复合齿型系数：重合度系数： 齿根弯曲应力：==许用弯曲应力：齿根弯曲极限应力值：寿命系数：,长期工作,取为无限寿命设计相对齿根圆角敏感系数：相对齿根表面状况系数：尺寸系数：最小安全系数：应力修正系数：许用弯曲应力值：齿根弯曲强度效核结果：通过5.4轴的设计计算：1)、选择轴的材料：选用20CrMnMo,渗碳淬火，热处理后轴的强度56~62HRC,由手册得σb=1080N/mm2,σs=835N/mm2,σ-1=480N/mm2,τ-1=300N/mm2,[σ0]=98N/mm2,[σ-1]=100N/mm2,[σ+1]=216N/mm22)、作用在轴上(图示1)的圆周向力和径向力,轴向力的大小：=2T1/d1=2×1922900/120.04=32038N=×tana/cosβ=32038×tan20o/cos16.6o=12168N圆锥齿轮所受的圆周力和径向力,轴向力的大小:=2T1/dm=2×1922900/260.1=14786N=×tanacosδ=14786×tan20o*cos63.44o=2406N3)、确定轴的最小直径：初估轴的最小直径，取A=118可得轴段1:此轴段用于安装一对调心滚子轴承,取L1=60mm,d1=80mm轴段