畢業(yè)設計（論文）部分斷面掘進機整機及截割部設計（含）

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1、第72頁 本科生畢業(yè)設計 1 前 言 本次畢業(yè)設計的掘進機可經(jīng)濟截割的煤巖單向抗壓強度60MPa，主要適用于煤及半煤巖巷的掘進，也適用于條件類似的其它礦山及工程巷道的掘進。 全套設計，聯(lián)系扣 153893706 1.1設計背景和目的 隨著煤炭工業(yè)的發(fā)展。目前我國的礦井設計逐漸采用一井一面布置的采煤方法，其開采強度提高，推進速度增快，從而帶來采掘機械化比例失調(diào)，采掘矛盾日益彰顯。另外對于一些開采年限較長的礦井，易采的中厚煤層資源日益減少，而薄煤層的開采比例逐年增加，在全部采準巷道中,半煤巖巷的比例已經(jīng)達到25%，但這些巷道中的90%仍舊采用著傳統(tǒng)的炮掘作業(yè)，勞動強度大

2、，安全性差。目前，我國大部分煤礦使用的主要機型多是二十世紀六、七十年代設計的，這些原有的設計理念逐漸陳舊、零部件可靠性較差、開機率低、維護量大，而且機重偏輕、截割功率小、過斷層和截割巖石的能力差，不能適應較復雜煤層的要求。 因此開發(fā)研制綜合性能好、適應范圍廣的新型掘進機已經(jīng)成為當務之急，用于解決掘進機更新?lián)Q代的問題，緩解采掘矛盾的緊張局面。 1.2 掘進機發(fā)展概括 懸臂式掘進機發(fā)展至今大致經(jīng)歷了以下四個階段: 第一階段:40年代末期到60年代中期，懸臂式掘進機從無到有，逐漸發(fā)展成能將截割、裝運、行走等功能集于一體的聯(lián)合機組，并在煤巷掘進中應用獲得成功。在這個階段應用的機組為第一

3、代機型，其特點是機器重量在15t左右，截割功率30kw左右，主要用于軟煤巷道掘進，代表機型有原蘇聯(lián)的和匈牙利的等。 第二階段：60年代中期到70年代末期，這個階段煤巷掘進機發(fā)展迅速，機器的性能不斷提高，大量掘進機被用于煤巷掘進中。這個階段的機型為第二代機型，其特點是：煤巷掘進技術(shù)性能日趨完善成熟，適用范圍擴大，部分截割功率大的機型有過斷層和截割夾矸的能力，可截割硬度f<6的煤巖，機重在20～40t左右，截割功率在55～100kw左右，代表型有RH25、AM-50、MRH-S100-41、-2等。 第三階段：70年代末期到80年代后期，掘進機適用范圍進一步擴大，半煤巖重型掘進機不斷涌現(xiàn)，技術(shù)

4、逐漸成熟。煤巷掘進機的功能齊全，可靠性大幅度提高。這個階段機型為第三代機型，其特點是：機器重量增大，一般在50t左右，截割功率150～200kw左右，可截割硬度f=8～10的煤巖，代表機型有AM-75、LH-1300、E169、E134、、S125-24等。 第四階段：80年代后期到現(xiàn)在，掘進機技術(shù)性能仍在繼續(xù)發(fā)展，計算機控制、正常運行監(jiān)控、故障診斷及其他高新技術(shù)逐漸被采用。這個階段的機型為第四代機型，其特點是機器重量進一步增加，一般在70t左右，截割功率也在增大，一般都在200kw以上，可截割硬度在f>10的煤巖，其代表機型有AM-85、AM-105、E200、E250、S200-50等。

5、 我國懸臂式掘進機的研制從1965年引進前蘇聯(lián)型掘進機開始并由設計、制造、使用單位共同參與生產(chǎn)了一些小型掘進機，用于煤巷掘進，但發(fā)展不快。從1979年開始，我國大量從英國、德國、奧地利、日本、前蘇聯(lián)、匈牙利等國引進掘進機，品種約20多種，數(shù)量超過200臺，對我國煤礦巷道機械化掘進起到了推動和促進作用。自70年代中期以來，我國先后研制出EL-90、EMS-75、EBJ-110、ELMB-75B、EZ-75、EBJ-132、EBH-132等機型；另外，從引進的掘進機中經(jīng)過篩選，引進技術(shù)，分別生產(chǎn)出AM-50、S-100型掘進機，其中有些機型已批量生產(chǎn)，在煤礦中推廣使用。目前，我國已形成了掘進機研

6、究、設計、制造、使用骨干隊伍，為掘進機的進一步發(fā)展創(chuàng)造了有利條件。 1.3 掘進機技術(shù)發(fā)展趨勢 懸臂式掘進機工作條件惡劣，工作場地狹窄，外形尺寸受到嚴格限制，機器結(jié)構(gòu)也比較復雜，涉及機械、電氣、液壓、材質(zhì)、工藝、冷卻、除塵等一系列技術(shù)領(lǐng)域。隨著高產(chǎn)高效日產(chǎn)萬噸以上綜采工作面的出現(xiàn)，要求掘進速度必須大大加快，掘進機的性能更加完善。當前懸臂式部分斷面掘進機技術(shù)發(fā)展有以下一些特點，并面臨連續(xù)采煤機的挑戰(zhàn)。 (1)不斷擴大適用范圍，具有在復雜條件下正常工作的性能。國外新型掘進機的截割功率及重量都在增加，截割能力不斷提高，截割硬度可達100MPa以上，不僅可截割硬煤、半煤巖、還可在鉀礦、鹽礦及隧洞

7、等工程中應用。部分重型掘進機在不移位的情況下，截割斷面可達35～42，所掘斷面形狀除拱形、梯形、矩形外，有的機型配上掩護盾還可掘圓形斷面。另外，掘進機的爬坡能力也在提高，多數(shù)都在縱向16的破上可靠地工作；履帶也有加寬趨勢，在機器加重后，不會過于增大對巷道底板比壓，以擴大適用范圍。 (2)進一步提高可靠性。掘進機的工作對象主要是煤巖及部分礦物，工作時振動沖擊都很大，因此要求其在井下能長期連續(xù)工作。例如，英國對截割減速箱設計壽命制定的標準是50000h，并通過試驗進行嚴格考核。在液壓、電氣元部件的選用上，要進行嚴格篩選，許多重要及關(guān)鍵元件都選用世界名牌產(chǎn)品，而且在性能參數(shù)方面都具有比較的安全儲備

8、，一般常是實際工作工況參數(shù)的2倍。在制造時，所選用的是優(yōu)質(zhì)材料，其強度等性能都很好，另外在設計過程中，盡量采用獨立部件或組件，便于拆裝檢修。 (3)提高機電一體化程度?，F(xiàn)代掘進機采用新型實用技術(shù)，使掘進機的性能更加完善。 (4)探索新的截割技術(shù)。70年代初，美國將高壓水細射流引入懸臂式掘進機，作為輔助截割，即在截齒為主要截割的同時，充分利用高壓水射流撞擊、侵蝕、液壓楔等作用，達到破碎堅硬巖石的目的。德國在實驗室做過試驗，在水壓為150～180MPa時，就有輔助切割作用，并用壓力為200MPa的高壓水射流（動力為350kw）配合平均截割功率120kw的截割頭，就有截割堅硬的巖石。這種巖石如果

9、用截割功率470kw的重型掘進機截割，則很不經(jīng)濟，甚至無法截割。但用高壓水射流，尤其當其壓力大于200MPa以上時，其元件研制的難度很大，回轉(zhuǎn)密封等問題也不易解決，研制費用也很高，因而近幾年發(fā)展不快。另外，俄羅斯圖拉工業(yè)技術(shù)大學帕烈湟爾等教授研制出沖擊扭矩截割技術(shù)，其工作原理是在原掘進機截割頭傳動系統(tǒng)變動不大的基礎上，加了一套沖擊扭矩加載機構(gòu)，使截割頭在正常截割的同時，又得到每分鐘3000次的沖擊扭矩，通過截齒作用到煤巖上。根據(jù)俄羅斯改裝的Ⅰ∏ＫＣ樣機試驗的結(jié)果，改裝后的掘進機能掘f=7～8的煤巖，生產(chǎn)率提高30%～35%。 (5)提高掘進機綜合配合能力。當前掘進機利用率低，沒有充分發(fā)揮作用

10、，在很大程度上與綜合配套能力低、配套不完善有關(guān)。掘進系統(tǒng)中的主要配套環(huán)節(jié)，包括支護、轉(zhuǎn)載、運輸、供電、供水、通風、降塵等。其中，支護與輔助運輸工作量最大，占時間最多，若不解決好這兩個環(huán)節(jié)中存在的問題，掘進機的潛力約有一半不能發(fā)揮。為了縮短支護時間，當頂板中等穩(wěn)定時，常用機載錨桿鉆機打錨桿支護；而頂板條件差時，掘進一架棚距后必須緊跟著架一架棚子或打一排錨桿，嚴格控制空頂距，截割與支護不能平行作業(yè)。國外用單軌吊運送支護材料，用各種機械扳手擰螺母，而國內(nèi)多用人工，有時用掘進機上的托梁器協(xié)助架棚。為了實現(xiàn)掘進與支護平行作業(yè)，運用超前液壓支架或主機自帶盾牌式掩護支護，但使用效果均不理想，所以直至現(xiàn)在解決

11、迎頭臨時支護設備仍是各國研制的主要目標。在輔助運輸方面，國外主要運用單軌吊或無極繩卡軌車。在煤巖運輸方面，通常采用橋式轉(zhuǎn)載機，后配帶式輸送機，有條件的還設置了活動煤倉。目前轉(zhuǎn)載機只轉(zhuǎn)載煤巖外運，功能比較單一，正在研制自移式轉(zhuǎn)載機，功能將增加。通風除塵方面，在巷道內(nèi)或主機上設置干式布袋除塵裝置，配合內(nèi)外噴霧綜合防塵。英國用空氣幕隔離方式，保護工作面的操作人員。國內(nèi)采用伸縮風筒實現(xiàn)抽出式通風。供電方面，英國有一種線路電壓補償器，可解決供電距離在3km以內(nèi)起動電壓下降過大的問題，另外應提高掘進電壓等級，逐步實現(xiàn)1140v供電。 1.4 我國掘進機發(fā)展中所要解決的主要問題 雖然我國掘進機的發(fā)展取得

12、了一些非常大的成就，但我國掘進機的發(fā)展還存在一些主要的問題需要解決。 (1)提高掘進機的裝機功率，以使掘進機的效率和適應性更大。 (2)解決機器的調(diào)向和糾偏的控制問題。 (3)設計新型結(jié)構(gòu)的交叉軸承，以提高掘進機關(guān)鍵部位的可靠性和使用壽命。 (4)傳動機構(gòu)的研制，應采用質(zhì)量輕、結(jié)構(gòu)緊湊、效率高的行星擺線減速機構(gòu)，或其它的新型齒輪傳動。 (5)采用新的控制系統(tǒng)和保護系統(tǒng)，保證機器工作的準確、靈活、安全和可靠。 (6)研制新型結(jié)構(gòu)，要適應井下拆裝、運搬、前進、后退靈活的要求，便于操作使用。 (7)可適應復雜地質(zhì)條件，考慮配備液壓掩護支撐板，錨桿鉆孔和超前鉆孔等設備，便于支護，以保證安

13、全作業(yè)和防止機組下沉。 (8)機組用于井下，應考慮電器防爆和盡量不采用氣割，電焊等措施。 (9)進一步改進濕式集塵器，以解決除塵、集塵以及刀具的合理冷卻等問題。 (10)研究新的轉(zhuǎn)載出碴和后配套運輸設備，保證高速掘進的排碴輸送。 總之，為了提高巖巷掘進的機械化水平，必須努力在破巖理論和截割阻力計算方面，以及采用滾壓式，沖擊式的工作原理方面，進行深入的研究和探索，加強實驗和測試工作；努力搞好液壓、電氣元件的研制工作，設計制造出適合我國巖巷情況的巷道掘進機， 1.5 掘進機主要機構(gòu)介紹 半煤巖掘進機是一種能夠?qū)崿F(xiàn)截割、裝載、轉(zhuǎn)載運輸、行走和噴霧除的聯(lián)合機組。它既可用于煤礦井下，也可用于

14、金屬礦山以及其他隧道施工。掘進機的總體方案設計對于整機的性能起著決定性的作用。因此，根據(jù)掘進機的用途、作業(yè)情況及制造條件，合理選擇機型，并正確確定各部結(jié)構(gòu)型式，對于實現(xiàn)整機的各項技術(shù)指標、保證機器的工作性能具有重要意義。 1.5.1工作機構(gòu)的型式選擇 半煤巖掘進機的工作機構(gòu)有截鏈式、圓盤銑削式和懸臂截割式等。因懸臂截割式掘進機機體靈活、體積較小，可截出各種形狀和斷面的巷道，并能實現(xiàn)選擇性截割，而且截割效果好，掘進速度較高；所以，現(xiàn)在主要采用懸臂截割式，并已成為當前掘進機工作機構(gòu)的一種基本型式。按截割頭的布置方式，分為縱軸和橫軸式兩種?？v軸式截割頭傳動方便、結(jié)構(gòu)緊湊，能截出任意形狀的斷面，易

15、于獲得較為平整的斷面，有利于采用內(nèi)伸縮懸臂，可挖柱窩或水溝。截割頭的形狀有圓柱形、圓錐形和圓錐加圓柱形，由于后兩種截割頭利于鉆進，并使截割表面較平整，故使用較多。缺點是由于縱軸式截割頭在橫向擺動截割時的反作用力不通過機器中心，與懸臂形成的力矩使掘進機產(chǎn)生較大的振動，故穩(wěn)定性較差。因此，在煤巷掘進時，需加大機身重量或裝設輔助支撐裝置。 橫軸式截割頭分滾筒形、圓盤形、拋物線形和半球形幾種。這種掘進機截齒的截割方向比較合理，破落煤巖較省力，排屑較方便。由于截深較小，截割與裝載情況較好。縱向截割時，穩(wěn)定性較好。缺點是傳動裝置較復雜，在切入工作面時需左右擺動，不如縱軸式工作機構(gòu)使用方便；因為截割頭較長

16、對掘進斷面形狀有限制，難以獲得較平整的側(cè)壁。這種掘進機多使用拋物線或半球形截割頭。 由于工作機構(gòu)的載荷變化范圍大、驅(qū)動功率大、過堅硬巖石時短期過載運轉(zhuǎn)、有沖擊載荷、振動較大，要求其傳動裝置體積小，最好能調(diào)速。考慮掘進機工作時，截割頭不僅要具有一定的轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速以截割煤巖，而且要能上下左右擺動，以掘出整個斷面，掘進機工作機構(gòu)一般都采用單機驅(qū)動。雖然液壓傳動具有體積小、調(diào)速方便等優(yōu)點，但由于對沖擊載荷很敏感，元件不能承受較大的短時過載，一般選擇過載能力較大的電動機驅(qū)動。 1.5.2 裝載機構(gòu)的型式選擇 半煤巖掘進機的裝載機構(gòu)有4種。 (1)單雙環(huán)形刮板鏈式。單環(huán)形是利用一組環(huán)形刮板鏈直接將煤

17、巖裝到機體后面的轉(zhuǎn)載機上。雙環(huán)形是由兩排并列、轉(zhuǎn)向相反的刮板鏈組成。若刮板鏈能左右張開或收攏，就能調(diào)節(jié)裝載寬度，但結(jié)構(gòu)復雜。環(huán)形刮板鏈式裝載機構(gòu)制造筒單，但由于單向裝載，在裝載邊易形成煤巖堆積，從而會造成卡鏈和斷鏈。同時，由于刮板鏈易磨損，功率消耗大，使用效果較差。 (2)螺旋式。是橫軸式掘進機上使用的一種裝載機構(gòu)，它利用左右兩個截割頭上旋向相反的螺旋葉片將煤巖向中間推入輸送機構(gòu)。由于頭體形狀的缺點，這種機構(gòu)目前使用很少。 (3)耙爪式。是利用一對交替動作的耙爪來不斷地耙取物料并裝入轉(zhuǎn)載運輸機構(gòu)。這種方式結(jié)構(gòu)簡單、工作可靠、外形尺寸小、裝載效果好，目前應用很普遍。但這種裝載機構(gòu)寬度受限制，

18、為擴大裝載寬度，可使鏟板連同整個耙爪機構(gòu)一起水平擺動，或設計成雙耙爪機構(gòu)，以擴大裝載范圍。 (4)星輪式。該種機構(gòu)比耙爪式簡單、強度高、工作可靠，但裝大塊物料的能力較差。通常，應選擇耙爪式裝載機構(gòu)，但考慮裝載寬度問題，可選擇雙耙爪機構(gòu)，也可設計成耙爪與星輪可互換的裝載機構(gòu)。裝載機構(gòu)可以采用電動機驅(qū)動，也可用液壓馬達驅(qū)動。但考慮工作環(huán)境潮濕、有泥水，選用液壓馬達驅(qū)動為好。 1.5.3 輸送機構(gòu)的型式選擇 半煤巖掘進機多采用刮板鏈式輸送機構(gòu)。輸送機構(gòu)可采用聯(lián)合驅(qū)動方式，即將電動機或液壓馬達和減速器布置在刮板輸送機靠近機身一側(cè)，在驅(qū)動裝載機構(gòu)同時，間接地以輸送機構(gòu)機尾為主動軸帶動刮板輸送機構(gòu)

19、工作。這樣傳動系統(tǒng)中元件少、機構(gòu)比較簡單，但裝載與輸送機構(gòu)二者運動相牽連，相互影響大。由于該位置空間較小布置較困難。輸送機構(gòu)采用獨立的驅(qū)動方式，即將電動機或液壓馬達布置在遠離機器的一端，通過減速裝置驅(qū)動輸送機構(gòu)。這種驅(qū)動方式的傳動系統(tǒng)布置簡單，和裝載機構(gòu)的運動互不影響。但由于傳動裝置和動力元件較多，故障點有所增加。目前，這兩種輸送機構(gòu)均有采用，設計時應酌情確定。一般常采用與裝載機構(gòu)相同的驅(qū)動方式. 1.5.4 轉(zhuǎn)載機構(gòu)的型式選擇 該掘進機的轉(zhuǎn)載機構(gòu)有兩種布置方式：（1）作為機器的一部分；(2)為機器的配套設備。目前，多采用膠帶輸送機。 （2）膠帶轉(zhuǎn)載機構(gòu)傳動方式有3種： (1)用液壓馬達

20、直接或通過減速器驅(qū)動機尾主動卷筒；(2)由電動卷筒驅(qū)動主動卷筒；(3)利用電動機通過減速器驅(qū)動主動卷筒。 為使卸載端作上下、左右擺動，一般將轉(zhuǎn)載機構(gòu)機尾安裝在掘進機尾部的回轉(zhuǎn)臺托架上，可用人力或液壓缸使其繞回轉(zhuǎn)臺中心擺動，達到擺角要求；同時，通過升降液壓缸使其繞機尾鉸接中心作升降動作，以達到卸載的調(diào)高范圍。轉(zhuǎn)載機構(gòu)應采用單機驅(qū)動，可選用電動機或液壓馬達。 1.5.5 行走機構(gòu)的型式選擇 該種掘進機的行走機構(gòu)有邁步式、導軌式和履帶式3種。 (1)邁步式。該種行走機構(gòu)是利用液壓邁步裝置來工作的。采用框架結(jié)構(gòu)，使人員能自由進出工作面，并可越過裝載機構(gòu)到達機器的后面。使用支撐裝置可起到掩護頂板

21、、臨時支護的作用。但由于向前推進時，支架反復交替地作用于頂板，掘進機對頂板的穩(wěn)定性要求較高，局限性較大，所以這種行走機構(gòu)主要用于巖巷掘進機，在煤巷、半煤巖巷中也有應用。 (2)導軌式。將掘進機用導軌吊在巷道頂板上，躲開底板，達到?jīng)_擊破碎巖石的目的。這就要求導軌具有較高的強度。這種行走機構(gòu)主要用于沖擊式掘進機。 (3)履帶式。適用于底板不平或松軟的條件，不需修路鋪軌。具有牽引能力大，機動性能好、工作可靠、調(diào)動靈活和對底板適應性好等優(yōu)點。但其結(jié)構(gòu)復雜、零部件磨損較嚴重。 目前，半煤巖掘進機通常采用履帶式行走機構(gòu)。由于其工作環(huán)境差，用電動機驅(qū)動易受潮燒毀，最好選用液壓馬達驅(qū)動。 1.5.6除

22、塵裝置的型式選擇 掘進機的除塵方式有噴霧式和抽出式兩種。 (1)噴霧式。用噴嘴把具有一定壓力的水高度擴散、霧化，使粉塵附在霧狀水珠表面沉降下來，達到滅塵效果。這種除塵方式有以下兩種：①外噴霧降塵。是在工作機構(gòu)的懸臂上裝設噴嘴，向截割頭噴射壓力水，將截割頭包圍。這種方式結(jié)構(gòu)簡單、工作可靠、使用壽命長。由于噴嘴距粉塵源較遠，粉塵容易擴散，除塵效果較差；②內(nèi)噴霧降塵。噴嘴在截割頭上按螺旋線布置，壓力水對著截齒噴射。由于噴嘴距截齒近，除塵效果好，耗水量少，沖淡瓦斯、冷卻截齒和撲滅火花的效果也較好。但噴嘴容易堵塞和損壞，供水管路復雜，活動聯(lián)接處密封較困難。為提高除塵效果，一般采用內(nèi)外噴霧相結(jié)合的辦法

23、，并且和截割電機、液壓系統(tǒng)的冷卻要求結(jié)合起來考慮，將冷卻水由噴嘴噴出降塵。 (2)抽出式。常用的吸塵裝置是集塵器。設計掘進機時，應根據(jù)掘進機的技術(shù)條件來選集塵器。為提高除塵效果，可采用兩級凈化除塵。由于集塵器跟隨掘進機移動，風機的噪音很大，應安裝消音裝置。抽出式除塵裝置滅塵效果好，但因設備增多，使工作面空間減小。近年來，除塵設備有向抽出式和噴霧式聯(lián)合并用方向發(fā)展的趨勢。 1.5.7 高壓水細射流輔助切割技術(shù) 對于全煤巷或很軟的巖巷，利用掘進機掘進，效率高、成本低。但對于巖巷掘進和隧道掘進，一般其巖體f≥8(抗壓強度在80～100MPa以上)，掘進機效率明顯降低，截齒消耗量大增，導致生產(chǎn)成

24、本顯著提高。這時，應考慮采用高壓水細射流輔助切割技術(shù)。 該技術(shù)為利用20MPa以上、流量為4L/min左右的壓力水，自孔徑為0.4～1.0mm的噴嘴射出，對截齒的機械破碎起輔助作用。掘進機截割頭上噴出的壓力水按壓力高低分級，見附表所示。 附表 輔助切割壓力水分級Mpa 項目 低壓 中壓 中高壓 高壓 超高壓 水壓 <0.5 0.5～20 20～140 140～400 >400 1.6掘進機主要特點 1、機身矮，結(jié)構(gòu)緊湊，可靠性高，適用于中等斷面巷道掘進； 2、采用小直徑截割頭，單刀力大，截齒布置合理，破巖過斷層能力強、切割震動小、工作穩(wěn)定性好； 3、電器系統(tǒng)

25、采用了可編程控制器(PLC)作為主控制器，保護功能強，具有工況檢測和故障診斷功能。 4、采用“三高” （即高品質(zhì)、高使用壽命及高性價比）硬質(zhì)合金和新工藝生產(chǎn)的截齒，截齒強度高，耐磨，損耗?。? 5、星輪裝載機構(gòu)采用液壓馬達直接驅(qū)動，取消了減速器，提高了裝載機構(gòu)的可靠性； 6、采用無支重輪履帶行走機構(gòu)，性能可靠，維護量??； 7、液壓系統(tǒng)采用自動加油系統(tǒng)全封閉油箱，確保了油液清潔度，增加了液壓系統(tǒng)的可靠性； 8、設置了獨立的液壓錨桿鉆機動力源，可以同時驅(qū)動兩臺錨桿鉆機，省去了錨桿鉆機自身配置的動力源； 9、設有獨立的錨桿鉆機及加油泵站，為兩臺錨桿鉆機提供動力，方便油箱加油，避免了加油時的

26、污染。 2 設計任務及相關(guān)參數(shù) 履帶式半煤巖掘進機截割部設計 主要參考參數(shù)和要求： 主要參考參數(shù)和要求： 機身長：8～8.5m 寬：2～2.2m 高：1.5～1.55m 臥底深度：245mm 裝機功率：190kW 截割功率：120kW 經(jīng)濟截割煤巖硬度：≤60MPa 可掘巷道斷面：18～20 最大可掘高度：3.75～4m 最大可掘?qū)挾龋?m

27、龍門高度：350～400mm 刮板速度：0.9～1.0m/s 運輸形式：邊雙鏈 履帶寬度：2250mm 行走速度：3m/min（工作）6m/min（調(diào)動） 額定電壓：1140/660v 查閱有關(guān)資料、完成履帶式連續(xù)采煤機總體方案的設計； 完成總體傳動及結(jié)構(gòu)設計； 截割部變位齒，大功率減速器整體設計； 傳動主要部件、組件、零件圖設計 編寫完成整機設計計算說明書； 專題論述截割部大功率減速器潤滑油的選擇。 3

28、總 體 設 計 3.1機械、液壓部分 3.1.1概述 1.特點： 本次設計的機型為懸臂式半煤巖掘進機，適應巷道斷面 9～18m 、坡度16、可經(jīng)濟切割單向抗壓強度60MPa 的煤巖，屬中型懸臂式掘進機。該機主要特點是結(jié)構(gòu)緊湊、適應性好、機身矮、重心低、操作簡單、檢修方便。 2.主要用途、適用范圍： 該懸臂式掘進機主要是為煤礦綜采及高檔普采工作面采準巷道掘進服務的機械設備。主要適用于煤及半煤巖巷的掘進，也適用于條件類似的其它礦山及工程巷道的掘進。該機可經(jīng)濟切割單向抗壓強度60MPa 的煤巖，可掘巷道最大寬度(定位時)5m，最大高度 3.90m，可掘任意斷面形狀的巷道，適應巷道坡度1

29、6。該機后配套轉(zhuǎn)載運輸設備可采用橋式膠帶轉(zhuǎn)載機和可伸縮式帶式輸送機，實現(xiàn)連續(xù)運輸，以利于機器效能的發(fā)揮。 3.1.2主要技術(shù)參數(shù) 1.總體參數(shù) 機 長： 9.078m 機 寬： 2.5m 機 高: 1.550m 截割臥底深度： 245mm 總 功 率： 190kW 可經(jīng)濟截割煤巖硬度： 60MPa 可掘巷道斷面： 18-20m2 最大可掘

30、高度： 3.90m 最大可掘?qū)挾龋? 5.0m 適應巷道坡度： 16 機器供電電壓： 660/1140V 2.截割部 電動機： 型 號： YBUS2-120 功 率： 120KW 轉(zhuǎn) 速： 1478r/min 截割頭： 轉(zhuǎn) 速： 53r/min 截 齒：

31、 鎬形 最大擺動角度： 上： 42 下： 25 左右各 35 3.裝載部 裝載形式 三爪轉(zhuǎn)盤 裝運能力 180m3/h 鏟板寬度 2.5m/2.8m 鏟板臥底 250mm

32、鏟板抬起 360mm 轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)速 30r/min 4.刮板輸送機 運輸形式 邊雙鏈刮板 槽 寬 510mm 龍門高度 390mm 鏈 速 0.93m/s 錨鏈規(guī)格 1864mm 張緊形式

33、 黃油缸張緊 5.行走部 行走形式 履帶式(液壓馬達分別驅(qū)動) 行走速度 工作 3m/min 調(diào)動 6m/min 接地長度 2.46m 制動形式 摩擦離合器 履帶板寬度 500mm 張緊形式 黃油缸張緊 6.液壓系統(tǒng) 系統(tǒng)額定壓力： 油缸回路 16MPa

34、 行走回路 16MPa 裝載回路 14Mpa 輸送機回路 14Mpa 轉(zhuǎn)載機回路 10MPa 錨桿鉆機回路 10MPa 系統(tǒng)總流量： 450 L/min 泵站電動機： 型號 YB250M-4 功率 55kW

35、 轉(zhuǎn)速 1470 r/min 泵站三聯(lián)齒輪泵流量 50/50/40ml/r 泵站雙聯(lián)齒輪泵流量 63/40ml/r 錨桿泵站電動機： 型號 YB160L-4 功率 15kW 轉(zhuǎn)速 1470 r/min 錨桿泵站雙聯(lián)齒輪泵流量 32/32ml/r 油箱： 有效容積 610L

36、 冷卻方式 板翅式水冷卻器 油缸數(shù)量： 8 個 7.噴霧冷卻系統(tǒng) 滅塵形式 內(nèi)噴霧、外噴霧 供水壓力 3MPa 外噴霧壓力 1.5MPa 流 量 63L/min 冷卻部件 切割電動機、油箱 8.電氣系統(tǒng) 供電電壓

37、 660/1140V 總 功 率 190kW 隔爆形式 隔爆兼本質(zhì)安全型 控制箱 隔爆型 3.1.3主要結(jié)構(gòu)和工作原理 掘進機主要由截割部、裝載部、刮板輸送機、行走部、機架和回轉(zhuǎn)臺、液壓系統(tǒng)、水系統(tǒng)及電氣系統(tǒng)等部分組成，參見圖3.1. 圖3.1 整機系統(tǒng)圖 1-截割部 2-裝載部 3-電動機 4-刮板輸送機 5-機架和回轉(zhuǎn)臺 6-左行走部 7-右行走部 8-電氣系統(tǒng) 9-液壓

38、系統(tǒng) 10-供水系統(tǒng) 11-支撐防滑統(tǒng) 1.截割部 截割部又稱工作機構(gòu)，結(jié)構(gòu)如圖3.2所示，主要由截割電機、叉形架、二級行星減速器、懸臂段、截割頭組成。 截割部為二級行星齒輪傳動。行星減速器結(jié)構(gòu)如圖3.3所示，由 120kW的水冷電動機輸入動力，經(jīng)齒輪聯(lián)軸節(jié)傳至二級行星減速器，經(jīng)懸臂段，將動力傳給截割頭，從而達到破碎煤巖的目的。 整個截割部通過一個叉形框架、兩個銷軸鉸接于回轉(zhuǎn)臺上。借助安裝于截割部和回轉(zhuǎn)臺之間的兩個升降油缸，以及安裝于回轉(zhuǎn)臺與機架之間的兩個回轉(zhuǎn)油缸，來實現(xiàn)整個截割部的升、降和回轉(zhuǎn)運動，由此截割出任意形狀的斷面。 圖3.2 截割機構(gòu) 1-截割頭

39、2-懸臂段 3-二級行星減速器 4-齒輪聯(lián)軸節(jié) 5-叉形架 6-截割電機 7-電機護板 圖3.3 二級行星齒輪減速器 2.裝載部 裝載部結(jié)構(gòu)如圖3.4所示，主要由鏟板及左右對稱的驅(qū)動裝置組成，通過低速大扭矩液壓馬達直接驅(qū)動三爪轉(zhuǎn)盤向內(nèi)轉(zhuǎn)動，從而達到裝載煤巖的目的。 裝載部安裝于機器的前端。通過一對銷軸和鏟板左右升降油缸鉸接于主機架上，在鏟板油缸的作用下，鏟板繞銷軸上、下擺動,可向上抬起360mm，向下臥底 250mm。當機器截割煤巖時，應使鏟板前端緊貼底板，以增加機器的截割穩(wěn)定性。 3.刮板輸送機 刮板輸送機結(jié)構(gòu)如圖3.5所示，主要由機前部

40、、機后部、驅(qū)動裝置、邊雙鏈刮板、張緊裝置和脫鏈器等（改向輪組裝在裝載部上）組成。 刮板輸送機位于機器中部，前端與主機架和鏟板鉸接，后部托在機架上。機架在該處設有可拆裝的墊塊，根據(jù)需要，刮板輸送機后部可墊高，增加刮板輸送機的卸載高度。刮板輸送機采用低速大扭矩液壓馬達直接驅(qū)動，刮板鏈條的張緊是通過在輸送機尾部的張緊油缸來實現(xiàn)的。 圖3.4 裝載部 1- 鏟板體 2-刮板輸送機改向鏈輪組 3-三爪轉(zhuǎn)盤 4-驅(qū)動裝置 圖3.5 刮板輸送機 1-機前部 2-機后部 3-邊雙鏈刮板 4-張緊裝置 5-驅(qū)動裝置 6-液壓馬達

41、 4.行走部 本次設計的掘進機采用履帶式行走機構(gòu)。左、右履帶行走機構(gòu)對稱布置，分別驅(qū)動。各由 10 個高強度螺栓（M302、10.9 級）與機架相聯(lián)。左、右履帶行走機構(gòu)各由液壓馬達經(jīng)三級園柱齒輪和二級行星齒輪傳動減速后，將動力傳給主動鏈輪，驅(qū)動履帶運動。 現(xiàn)以左行走機構(gòu)為例，說明其結(jié)構(gòu)組成及傳動系統(tǒng)。如圖3.6和圖3.7所示，左行走機構(gòu)主要由導向張緊裝置、左履帶架、履帶鏈、左行走減速器、液壓馬達、摩擦片式制動器等組成。摩擦片式制動器為彈簧常閉式，當機器行走時，泵站向行走液壓馬達供油的同時，向摩擦片式制動器提供壓力油推動活塞，壓縮彈簧，使摩擦片式制動器解除制動。 本機工作行走速度為 3m

42、/min，調(diào)動行走速度為 6m/min。通過使用黃油槍向安裝在導向張緊裝置油缸上的注油嘴注入油脂，來完成履帶鏈的張緊（油缸張緊行程 120mm），調(diào)整完畢后，裝入適量墊板及一塊鎖板，擰松注油嘴螺塞，泄除油缸內(nèi)壓力后再擰緊該螺塞，使張緊油缸活塞不承受張緊力。 5.機架和回轉(zhuǎn)臺 機架是整個機器的骨架，其結(jié)構(gòu)如圖3.8所示。它承受著來自截割、行走和裝載的各種載荷。機器中的各部件均用螺栓或銷軸與機架聯(lián)接，機架為組焊件。 回轉(zhuǎn)臺主要用于支承、聯(lián)接并實現(xiàn)切割機構(gòu)的升降和回轉(zhuǎn)運動。結(jié)構(gòu)如圖3.8所示。回轉(zhuǎn)臺座在機架上，通過大型回轉(zhuǎn)軸承用止口、36 個高強度螺栓與機架相聯(lián)。工作時，在回轉(zhuǎn)油缸的作用下

43、，帶動切割機構(gòu)水平擺動。截割機構(gòu)的升降是通過回轉(zhuǎn)臺支座上左、右耳軸鉸接相連的兩個升降油缸實現(xiàn)的。 左、右后支撐腿是各通過后支撐油缸及銷軸分別與后機架連接，它的作用有四： 1、切割時使用，以增加機器的穩(wěn)定性； 2、窩機時使用，以便履帶下墊板自救； 3、履帶鏈斷鏈及張緊時使用，以便操作； 4、抬起機器后部，以增加臥底深度。 圖3.6 左履帶行走機構(gòu) 1-導向張緊裝置 2-履帶架 3-履帶鏈 4-行走減速器 5-行走液壓馬達 6-摩擦片式制動器 圖3.7 左行走減速器 圖3.8 掘進機機架 1-回轉(zhuǎn)臺 2-前機

44、架 3-后機架 4-后支撐腿 5-轉(zhuǎn)載機連接板 6.液壓系統(tǒng) 本機除截割頭的旋轉(zhuǎn)運動外，其余各部分均采用液壓傳動。系統(tǒng)主泵站由一臺55kW的電動機通過同步齒輪箱驅(qū)動一臺雙聯(lián)齒輪泵和一臺三聯(lián)齒輪泵（轉(zhuǎn)向相反），同時分別向油缸回路、行走回路、裝載回路、輸送機回路、皮帶轉(zhuǎn)載機回路供壓力油，主系統(tǒng)由五個獨立的開式系統(tǒng)組成。該機還設有液壓錨桿鉆機泵站，可同時為二臺錨桿鉆機提供壓力油，另外系統(tǒng)還設置了文丘里管補油系統(tǒng)為油箱補油，避免了補油時對油箱的污染。液壓系統(tǒng)原理如圖3.9所示。 圖3.9 液壓系統(tǒng)原理圖 （1）油缸回路 油缸回路采用雙聯(lián)齒輪泵的后泵（40 泵）通過四聯(lián)多路換向閥分

45、別向 4組油缸（截割升降、回轉(zhuǎn)、鏟板升降、支撐油缸）供壓力油。油缸回路工作壓力由四聯(lián)多路換向閥閥體內(nèi)自帶的溢流閥調(diào)定，調(diào)定的工作壓力為6MPa。 截割機構(gòu)升降、鏟板升降和后支撐各兩個油缸，它們各自兩活塞腔并接，兩活塞桿腔并接。而截割機構(gòu)兩個回轉(zhuǎn)油缸為一個油缸的活塞腔與另一油缸的活塞桿腔并接。 為使截割頭、支撐油缸能在任何位置上鎖定，不致因換向閥及管路的漏損而改變其位置，或因油管破裂造成事故，以及防止截割頭、鏟板下降過速，使其下降平穩(wěn)，故在各回路中裝有平衡閥。 （2）行走回路 行走回路由雙聯(lián)齒輪泵的前泵（63 泵）向兩個液壓馬達供油，驅(qū)動機器行走。行走速度為 3m/min；當裝載轉(zhuǎn)盤不運

46、轉(zhuǎn)時，供裝載回路的 50 泵自動并入行走回路，此時的兩個齒輪泵（63 泵和 50 泵）同時向行走馬達供油，實現(xiàn)快速行走，其行走速度為 6m/min。系統(tǒng)工作壓力為 16MPa?；芈饭ぷ鲏毫τ裳b在兩聯(lián)多路換向閥閥體內(nèi)的溢流閥調(diào)定。注意：根據(jù)該機器液壓系統(tǒng)的特點，行走回路的工作壓力調(diào)定時，必須先將裝載轉(zhuǎn)盤開動。快速行走時，由于并入了裝載回路的 50 泵，其系統(tǒng)工作壓力為 14Mpa。 通過操作多路換向閥手柄來控制行走馬達的正、反轉(zhuǎn)，實現(xiàn)機器的前進、后退和轉(zhuǎn)彎。注意：機器要轉(zhuǎn)彎時，最好同時操作兩片換向閥（即使一片閥的手柄處于前進位置，另一片閥手柄處于后退位置）。除非特殊情況，盡量不要操作一片換

47、向閥來實現(xiàn)機器轉(zhuǎn)彎。防滑制動是用行走減速器上的摩擦制動器來實現(xiàn)。制動器的開啟由液壓控制，其開啟壓力為 3MPa。制動油缸的油壓力由多路換向閥控制。行走回路不工作時，制動器處于閉鎖狀態(tài)。 裝載回路 裝載回路由三聯(lián)齒輪泵的前泵（50泵），通過一個齒輪分流器分別向2個液壓馬達供油, 用一個手動換向閥控制馬達的正、反轉(zhuǎn)。該系統(tǒng)的工作壓力為 14Mpa，通過調(diào)節(jié)換向閥體上的溢流閥來實現(xiàn)。 齒輪分流器內(nèi)的兩個溢流閥的調(diào)定壓力均為 16MPa。該閥的壓力是通過專用的液壓實驗臺調(diào)定的。注意：該溢流閥的調(diào)定壓力在機器出廠時已經(jīng)調(diào)節(jié)好，在機器使用過程中不允許調(diào)節(jié)壓力。 輸送機回路 輸送機回路由三聯(lián)齒

48、輪泵的中泵（50 泵）向一個（或兩個）液壓馬達供油，用一個手動換向閥控制馬達的正、反轉(zhuǎn)。系統(tǒng)工作壓力為 14MPa，通過調(diào)節(jié)換向閥體上的溢流閥來實現(xiàn)。 a.轉(zhuǎn)載機回路 轉(zhuǎn)載機回路由三聯(lián)齒輪泵的后泵（40 泵）向轉(zhuǎn)載馬達供油，通過一手動換向閥控制馬達的正反轉(zhuǎn)。系統(tǒng)工作壓力為 10MPa，通過調(diào)節(jié)換向閥體上的溢流閥來實現(xiàn)。 b.錨桿鉆機回路 錨桿鉆機回路由一臺 15kW 電機驅(qū)動一臺雙聯(lián)齒輪泵，通過二個手動換向閥可同時向兩臺液壓錨桿鉆機供油。系統(tǒng)工作壓力為 10MPa，通過調(diào)節(jié)換向閥體上的溢流閥來實現(xiàn)。 c.油箱補油回路 油箱補油回路由兩個截止閥、文丘里管和接頭等輔助元件組成，為油

49、箱加補液壓油。如圖3.10所示，補油系統(tǒng)并接在錨桿鉆機回路的回油管路上（若掘進機不為錨桿鉆機提供油源，則補油系統(tǒng)并接在運輸回路或轉(zhuǎn)載機回路的回油管路上）。當需要向油箱補油時，截止閥Ⅰ關(guān)閉，截止閥Ⅱ開啟，油液經(jīng)過文丘里管時，在 A 口產(chǎn)生負壓，通過插入油筒 5 內(nèi)的吸油管吸入，將油補入油箱。在補油系統(tǒng)不工作時，務必將截止閥Ⅱ關(guān)閉，截止閥Ⅰ開啟。 圖 3.10 補油回路原理圖 1- 換向閥 2-截止閥Ⅰ 3-截止閥Ⅱ 4-文丘里管 5-裝油容器 6-油箱 7-錨桿電機 8-雙聯(lián)齒輪泵 8.幾種主要液壓元件的選型設計 (1)吸油過濾器 為了保護油泵及

50、其它液壓元件，避免吸入污染雜質(zhì)，有效地控制液壓系統(tǒng)污染，提高液壓系統(tǒng)的清潔度，在油泵的吸油口處設置了兩個吸油過濾器，該過濾器為精過濾。當更換、清潔濾芯或維修系統(tǒng)時，只需旋開濾油器端蓋(清洗蓋)，抽出濾芯，此時自封閥就會自動關(guān)閉，隔絕油箱油路，使油箱內(nèi)油液不會向外流出。這樣使清洗、更換濾芯及維修系統(tǒng)變得非常方便。另外，當濾芯被污染物堵塞時，設在濾芯上部的油路旁通閥就自動開啟，以避免油泵出現(xiàn)吸空等故障，提高液壓系統(tǒng)的可靠性。 （3）回油過濾器 為了使流回油箱的油液保持清潔，在液壓系統(tǒng)中設置了兩個回油過濾器，該過濾器為粗過濾，位于油箱的上部。當濾芯被污染物堵塞或系統(tǒng)液溫過低，流量脈動等因素造成進

51、出油口壓差為 0.35MPa 時，壓差發(fā)訊裝置便彈出，發(fā)出訊號，此時應及時更換濾芯或提高油液溫度。更換濾芯時，只需旋開濾油器濾蓋(清洗蓋)即可更換濾芯或向油箱加油。若未能及時停機更換濾芯時，則設在濾芯下部的旁通閥就會自動開啟工作(旁通閥開啟壓力為0.4MPa，以保護系統(tǒng)。 （4）四聯(lián)手動換向閥 四聯(lián)手動換向閥，主要由進油閥、多路換向閥、回油閥三部分組成。進油閥有壓力油口 P 和回油口 O，在 P 和 O 之間裝有閥組總溢流閥。換向閥部分是由閥體和滑閥組成，滑閥的機能均為 Y 型，閥體為并聯(lián)型，因此，既可以分別操作又可以同時操作，當同時操作時工作速度減慢。當滑閥處于中位時，油泵通過閥組卸荷。

52、為了防止工作腔的壓力油向 P 腔倒流，設置了單向閥。 （5）油缸 本次設計中機器有四組油缸，共八根。截割機構(gòu)升降油缸、回轉(zhuǎn)油缸、鏟板升降油缸和后支撐油缸各兩根，結(jié)構(gòu)形式均相同，其中鏟板升降油缸和后支撐油缸通用。 （6）油箱 本液壓系統(tǒng)采用封閉式油箱(見圖3.11)，采用 N68 號抗磨液壓油。油箱采用二級過濾，設置了兩個吸油過濾器和兩個回油過濾器，有效地控制了油液的污染，并采用文丘里管補油，進一步降低了油液的污染。油箱上還配有液位液溫計，當液位低于工作油位或油溫超過規(guī)定值（70℃）時，應停機加油或降溫。油箱冷卻器采用了熱交換量較大的板翅式散熱器，總熱交換量達40000kcal/h，以保

53、障系統(tǒng)正常油溫和粘度的要求。 圖 3.11 油箱 1- 吸油過濾器 2-冷卻器 3-油箱體 4-液位液溫計 5-回油過濾器 (7)六點壓力表 按操縱臺標牌表明的位置接好油管。旋轉(zhuǎn)壓力表表盤，其指針所指的位置即為標牌表明的回路的工作壓力。 a.內(nèi)、外噴霧冷卻除塵系統(tǒng) 本系統(tǒng)主要用于滅塵、冷卻掘進機切割電機及油箱，提高工作面能見度，改善工作環(huán)境，內(nèi)、外噴霧冷卻除塵系統(tǒng)如圖3.12所示。 水從井下輸水管通過過濾器粗過濾后進入總進液球閥，一路經(jīng)減壓閥減壓至 1.5MPa 后，冷卻油箱和切割電機，再引至前面霧狀噴嘴架處噴出。另一路不經(jīng)減壓閥的高壓水，引至懸臂段上的內(nèi)噴霧系統(tǒng)的霧狀噴

54、嘴噴出，當沒有內(nèi)噴霧時，此路水引至叉形架前方左右兩邊的加強型外噴霧處的線型噴嘴噴出。 內(nèi)噴霧配水裝置安裝在懸臂段內(nèi)，8 個線型噴嘴分別安裝在截割頭的齒座之間；外噴霧噴霧架固定在懸臂筒法蘭上，安裝有 10 個霧狀噴嘴；加強型外噴霧的噴霧架固定在叉形架前端，安裝有 8 個線型噴嘴。 圖 3.12 水系統(tǒng)原理圖 1-Y 型過濾器 2-球閥 3-減壓器 4-耐震壓力表 5-油箱冷卻器 6-球閥 7-霧狀噴嘴 8-線型噴嘴圖 3.1.4潤滑 正確的潤滑可以防止磨損、防止生銹和減少發(fā)熱，如經(jīng)常檢查機器的潤滑狀況，就可以在機器發(fā)生故障之前發(fā)現(xiàn)一些問題。比如，水晶狀的油表示

55、可能有水，乳狀或泡沫狀的油表示有空氣；黑色的油脂意味著可能已經(jīng)開始氧化或出現(xiàn)污染。潤滑周期因使用條件的差異而有所不同。始終要使用推薦的潤滑油來進行潤滑，并且在規(guī)定的時間間隔內(nèi)進行檢查和更換，否則，就無法給機器以保障，因而導致過度磨損以及非正常停機檢修。 潤滑油的更換： 在最初開始運轉(zhuǎn)的三百小時左右，應更換潤滑油。由于在此時間內(nèi)，齒輪及軸承完成了跑合，隨之產(chǎn)生了少量的磨損。 初始換油后，相隔1500小時或者6個月內(nèi)必須更換一次。當更換新潤滑油時，清洗掉齒輪箱體底部附著的沉淀物后再加入新油。 3.2電氣部分 3.2.1系統(tǒng)的組成 電氣系統(tǒng)由前級饋電開關(guān)、KXJ250/1140EB 型隔

56、爆兼本質(zhì)安全型掘進機用電控箱、CZD24/8 型礦用隔爆型掘進機電控箱用操作箱、XEFB-127(36)/150 隔爆型蜂鳴器、DGY35/48(36)B(B) 礦用隔爆型機車照明燈、BZA1-5/127-2 型礦用隔爆型控制按鈕、KDD2000 型瓦斯斷電儀以及驅(qū)動掘進機各工作機構(gòu)的防爆電動機和連接電纜組成。電氣設備明細表見表3.1，驅(qū)動掘進機各工作機構(gòu)電動機特征列于表3.2。 本次設計的掘進機電控設備為 KXJ250/1140EB 型隔爆兼本質(zhì)安全型掘進機用電控箱（以下簡稱電控箱）、CZD24/8 型礦用隔爆型掘進機電控箱用操作箱（以下簡稱操作箱），符合我國的煤礦安全規(guī)程、防爆規(guī)程和

57、有關(guān)規(guī)程、標準的規(guī)定，適用于具有爆炸性危險氣體（甲烷）和煤塵的礦井中，控制掘進機切割電機、油泵電機、備用電機及錨桿電機的運轉(zhuǎn)，并對電機及有關(guān)線路進行保護。 3.2.2系統(tǒng)的結(jié)構(gòu) 電控箱隔爆外殼由主腔和接線腔兩個獨立的隔爆部分組成。 主腔面板裝有隔離開關(guān)操作手把（手把有通、斷兩個位置）、急停按鈕（SB1）、電壓表視窗和顯示器視窗；主腔中門板裝有控制器、繼電器、顯示器、電壓表；主腔后壁裝有各回路接觸器、阻容吸收器、互感器；主腔頂板裝有熔斷器；右底板裝有主變壓器、隔離變壓器和電源部分的熔斷器等；左底板裝有保護器（JB）和五個接頭座；主腔和接線腔之間的連接板上裝有九星盤和接線端子。 電控箱門與

58、箱體為螺栓緊固，并設有回轉(zhuǎn)鉸鏈。電控箱箱體通過減震器和主機連接。 操作箱為礦用隔爆型。操作箱分為二個通過接線端子相互連接的獨立腔體，上邊為進出線腔，下邊為主腔。進出線腔內(nèi)設有接線端子和內(nèi)接地端子。主腔門上裝有轉(zhuǎn)換開關(guān)、控制按鈕等。 表 3.1 電氣設備明細表 序號 名 稱 數(shù)量 型 號 生 產(chǎn) 廠 家 1 電控箱 1 KXJ250/1140EB 煤科院太原分院 2 操作箱 1 CZD24/8 煤科院太原分院 3 隔爆型蜂鳴器 1 XEFB-127(36)/150 天津煤礦專用設備廠 4 礦用隔爆型控制按鈕 1 BZA1-5/127-

59、2 佳木斯煤機廠 5 礦用隔爆型機車照明燈 3 DGY35/48(36)B(B) 沈陽第三防爆燈廠 6 瓦斯斷電儀 1 KDD2000 淄博 7 切割電機 1 YBUS3-120 撫順煤礦電機廠 8 油泵電機 1 YB250M-4 撫順煤礦電機廠 9 錨桿電機 1 YB160L-4 南陽防爆集團有限公司 10 備用電機 1 選用 選用 表 3.2 電動機技術(shù)特征表 機構(gòu)名稱電機特征 切割電機 油泵電機 錨桿電機 備用電機 型 號 YBUS2-120 YB250M-4

60、 YB160L-4 選用 額定功率（kW） 120 55 15 7.5kW /11kW 額定電壓（V） 660/1140 660/1140 660/1140 660/1140 額定電流（A） 133/77 59.0/34.1 17.4/10.1 功率因素 0.85 0.86 效率（%） 92 98 1.電控箱的主要技術(shù)參數(shù) 額定電壓：V 主回路： AC：1140/660 控制回路：AC：220、36 DC：24 額定電流：A 250 額定頻率：Hz 50 主回路數(shù)：4 660/11

61、40V 電壓下各回路的額定電流大小為： 切割回路：130/75A； 油泵回路：59.0/34.1A； 錨桿回路：17.4/10.1A； 備用回路：4.5/7.7A（7.5kW） 6.6/11.3A（11kW）。 機載功率：kW 190 注： a、1140/660表明該電氣系統(tǒng)為雙電壓供電系統(tǒng)（既可以用在 1140V 也可以用在 660V 電壓等級下，但兩種電壓換用時需要重新整定電控系統(tǒng)； b、7.5kW/11kW 表明該電氣系統(tǒng)所配備用電機可以為雙功率（既可以是 7.5kW 也可以是 11kW，但兩種功率電機換用時需要整定電控系統(tǒng)； c、機載功率

62、 190kW 表明該機裝設的電機總功率； d、配裝備用電機應與電控箱電壓和功率相符，并選用防爆電機。 3.2.3工作原理 電氣系統(tǒng)在原理上可以分為四個部分：主回路部分、電源部分、保護單元和控制部分。 （1）主回路部分 主回路部分明確了系統(tǒng)的主體結(jié)構(gòu)，我們采用了隔離開關(guān)作為電控箱主回路電源的開關(guān)，在主回路中設有兩組熔斷器，用于短路保護，別為：切割電機回路 FU1-FU3 (400A)；油泵電機及其它回路FU4-FU6(250A)。在控制上，切割回路和油泵回路均采用了真空接觸器，并加裝了阻容吸收裝置，用于吸收真空接觸器斷開時電動機產(chǎn)生的高壓；在備用回路和錨桿泵站回路采用了空氣接

63、觸器（由于它的功率較低）。以上四個回路中設有檢測主回路電流的電流互感器TA1-TA9(備用和錨桿回路公用互感器) 來完成保護電路的信號采集，每回路三個。在附錄圖2 中主回路原理圖中明確的指明了接觸器線圈和自保接點的線號及控制繼電器的接點。 另外，如果采用本機 SA1對其前級開關(guān)進行遠程控制，那么在電控箱上的急停按鈕SB1和操作箱上的急停按鈕SB2都可以停止前級饋電開關(guān)，實現(xiàn)電源的遠程控制，SB3只能夠停本機操作。 （2）電源部分 電源部分是有一臺主變壓器、一臺隔離變壓器和控制熔斷器FU7-FU13 組成。主變壓器有五個電壓范圍的輸入抽頭：660V、726V、1050V、1140V、12

64、50V。當井下電壓不穩(wěn)定時，可以隨著電壓的變化來調(diào)整變壓器的抽頭，來保證輸出電壓的穩(wěn)定，進而保證控制回路的可靠性。隔離變壓器（21號線和22號線）為保護設備 JB 和控制單元提供 180V 電源，由 SB1 來控制。36V（6號線和7號線）為照明燈、蜂鳴器和瓦斯斷電儀提供電源。220V（17 號線和18號線）為接觸器線圈提供電源。繼電器的線圈電源由保護器 JB 內(nèi)部模塊（27號線和28號線）供 24V 直流電源。熔斷器 FU7-FU13 的位置見附錄圖 3所示。 （3）控制單元 控制單元由四部分組成，主要控制部件為西門子 PLC-CPU226；另外，包括三擴展單元。在附錄圖4 主控

65、單元中，可以很明確的顯示出系統(tǒng)的啟動和停止的控制接點、各保護接點的輸入接點以及相應的輸出接點，同時也表示出了顯示器（TD200）和控制器的接口；由于輸入為模擬信號，所以又增添了模擬量擴展模塊（3個模塊），其接線情況如附錄圖5 所示。TD200 為兩行中文液晶顯示器，可以顯示整個系統(tǒng)的運行狀態(tài)和故障情況，如果在多項故障同時出現(xiàn)的情況下，顯示器的右下角出現(xiàn)閃動的光標提示。 本系統(tǒng)采用 PLC 作為主控元件，從而在軟件上實現(xiàn)了各機構(gòu)電機的邏輯控制和保護中斷功能。 （4）保護單元 保護單元由綜合保護器 JB 組成。各機構(gòu)電動機的漏電閉鎖、36V漏電以及切割電機的過熱保護由 JB 來實現(xiàn)

66、，同時 JB 還提供互感器的電源。保護單元通過對主回路和控制回路的運行狀態(tài)進行信號的采集，經(jīng)過電子電路的處理，將系統(tǒng)的狀態(tài)反映到控制單元，達到實時監(jiān)控系統(tǒng)并及時故障中斷系統(tǒng)運行。保護單元主要為保護設備和工作人員的人身安全而設置。保護單元接線情況如附錄圖6 所示。保護器正常時，（PLC 相對應的輸入點燈亮），保護動作時 TD200 顯示其動作情況（相對應的 PLC 輸入點燈滅）。 4 截割部總體結(jié)構(gòu)設計 截割機構(gòu)是掘進機的主要工作機構(gòu)，它主要由電動機、叉形架、減速器、截割頭等組成。電動機經(jīng)聯(lián)軸器驅(qū)動減速器，將動力傳給截割頭，通過截割頭轉(zhuǎn)動而達到破碎煤巖的目的。 4.1電動機的選型 （1）電機參數(shù)（2）電機外形圖： 3.電機外形尺寸： 4.2截割頭的結(jié)構(gòu)設計 作為新一代的煤巷掘進設備，要求掘進機具有生產(chǎn)效率高、截割塊度大、截割比能耗低的特點，在使用上能替代20世紀80年代末的AM-50煤巷掘進機，因此，截割頭的設計尤為關(guān)鍵。影響截割效果的因素很多，有運動參數(shù)和幾何參數(shù)兩方面。其中運動參數(shù)主要表現(xiàn)在截割頭橫向擺動速度和轉(zhuǎn)速