橫軸式掘進(jìn)機(jī)總體方案設(shè)計(jì).doc

橫軸式掘進(jìn)機(jī)總體方案設(shè)計(jì)一、懸臂式掘進(jìn)機(jī)的應(yīng)用狀況及發(fā)展懸臂式掘進(jìn)機(jī)是煤礦掘進(jìn)巷道常用設(shè)備，它的發(fā)展使得礦井巷道的掘進(jìn)速度和效率大幅度提高。我國(guó)懸臂式掘進(jìn)機(jī)的發(fā)展主要經(jīng)歷了三個(gè)階段。第一階段60年代初到70年代末。主要是以引進(jìn)國(guó)外掘進(jìn)機(jī)為主。這一階段的主要特點(diǎn)是：使用范圍越來(lái)越廣，切割能力逐步提高。第二階段70年代末到80年代。與國(guó)外合作生產(chǎn)了幾種懸臂式掘進(jìn)機(jī)并逐步實(shí)現(xiàn)國(guó)產(chǎn)化。這一階段特點(diǎn)是：可靠性高，已能適應(yīng)我國(guó)煤巷掘進(jìn)的需要，出現(xiàn)了重型機(jī)。第三階段由80年代至今。重型機(jī)型大批出現(xiàn)，懸臂式掘進(jìn)機(jī)的設(shè)計(jì)與制造水平已相當(dāng)先進(jìn)。這一階段特點(diǎn)是：設(shè)計(jì)水平較為先進(jìn)，可靠性大幅度提高，功能更加完善。經(jīng)過(guò)三階段的發(fā)展，我國(guó)懸臂式掘進(jìn)機(jī)的設(shè)計(jì)、生產(chǎn)、使用進(jìn)入了一個(gè)較高的水平，已跨入國(guó)際先進(jìn)行列，可與國(guó)外的懸臂式掘進(jìn)機(jī)媲美。懸臂式掘進(jìn)機(jī)的發(fā)展是緊緊圍繞著我國(guó)礦井生產(chǎn)的實(shí)際條件、現(xiàn)場(chǎng)需要及設(shè)計(jì)、制造的工藝水平而不斷進(jìn)行的，其發(fā)展主要有以下幾個(gè)特點(diǎn)：1、截割功率不斷提高。為適應(yīng)更大范圍的截割條件，懸臂式掘進(jìn)機(jī)的截割功率不斷增大，由最初的100kw以下的輕型機(jī)增加到現(xiàn)在的中型機(jī)型的132kw1200kw，重型機(jī)型可達(dá)200kw以上。2、在行走裝載截割驅(qū)動(dòng)方面的完善。以往的液壓與電動(dòng)驅(qū)動(dòng)都有缺點(diǎn)，但隨著科技的進(jìn)步，它們的據(jù)點(diǎn)在不斷地被彌補(bǔ)，改進(jìn)，目前懸臂式掘進(jìn)機(jī)在電、液兩方面發(fā)展速度很快，在裝載，行走，截割等方面大多數(shù)的機(jī)型還是采用電、液混合方式，總之兩種方式互相取長(zhǎng)補(bǔ)短，在今后很長(zhǎng)一段時(shí)間內(nèi)將共同并存，相互融合。3、電控系統(tǒng)的完善。早期掘進(jìn)機(jī)的控制、操作回路一般都通過(guò)操作安裝在隔爆型主令箱上的按鈕或把手開(kāi)關(guān)來(lái)控制傳統(tǒng)的交流中繼電器電路，進(jìn)而通過(guò)繼電器來(lái)對(duì)主回路交流接觸器的二次控制。隨著控制技術(shù)的發(fā)展，操作回路逐漸以本安型的先導(dǎo)回路來(lái)替代隔爆型主令箱，這也是適應(yīng)各類(lèi)保護(hù)傳感器的應(yīng)用和選型的需要。4、截割效率的提高。截割效率是懸臂式掘進(jìn)機(jī)性能優(yōu)劣的一個(gè)重要衡量參數(shù)，縱軸式截割頭的優(yōu)點(diǎn)是截割較深，截割效率高，缺點(diǎn)是穩(wěn)定性差，裝運(yùn)效果差。橫軸式截割頭的優(yōu)點(diǎn)是穩(wěn)定性好，裝載效果好，缺點(diǎn)是在進(jìn)刀時(shí)其截割方向幾乎與其推進(jìn)方向重合，所以必須給予較大的推進(jìn)力，這就需要相應(yīng)增加街功率，切割時(shí)粉塵大再加上其內(nèi)噴霧布置比較復(fù)雜，滅塵效果不好。5、機(jī)組穩(wěn)定性的提高并實(shí)現(xiàn)矮型化以適應(yīng)小斷面巷道掘進(jìn)。提高機(jī)組穩(wěn)定性的有效方法有兩種：增加機(jī)組重量和降低機(jī)組高度。新機(jī)型的重量都較過(guò)去有很大的增加，并且為適應(yīng)巖巷的掘進(jìn)也必須增加自重。在增加自重的同時(shí)，新機(jī)型在設(shè)計(jì)上還盡量簡(jiǎn)化和緊湊化，降低機(jī)組高度。這可以增加穩(wěn)定性，也是為了適應(yīng)低矮巷道的掘進(jìn)。懸臂式掘進(jìn)機(jī)目前也存在一些問(wèn)題。首先是錨桿支護(hù)的成功推廣應(yīng)用提高了巷道支護(hù)的可靠性，但在巷道支護(hù)約占用40%50%的掘進(jìn)作業(yè)時(shí)間，這就使得掘進(jìn)機(jī)的開(kāi)機(jī)率大大降低，不能有效提高掘進(jìn)速度。其次現(xiàn)有機(jī)型偏向于中、重型，雖然有些掘進(jìn)機(jī)實(shí)現(xiàn)了矮型化設(shè)計(jì)，但整體尺寸仍不能有效縮減，對(duì)低矮巷道的適應(yīng)性還較差。懸臂式掘進(jìn)機(jī)技術(shù)的發(fā)展有以下幾點(diǎn)：大功率化、重型化、系列化、智能化和自動(dòng)化。二、懸臂式掘進(jìn)機(jī)的分類(lèi)及組成懸臂式掘進(jìn)機(jī)按截割頭的不同分為橫軸式掘進(jìn)機(jī)和縱軸式掘進(jìn)機(jī)。懸臂式掘進(jìn)機(jī)由六部分組成：工作機(jī)構(gòu)、裝載機(jī)構(gòu)、輸送機(jī)構(gòu)、轉(zhuǎn)載機(jī)構(gòu)、行走機(jī)構(gòu)和除塵裝置六部分。1、工作機(jī)構(gòu)工作機(jī)構(gòu)的主要部分是懸臂和截割頭。截割頭分為橫軸式截割頭和縱軸式截割頭。截割頭上的截齒形式分為片狀截齒和鎬形截齒兩種。截割機(jī)構(gòu)的伸縮裝置分為橫內(nèi)伸縮式和外伸縮式兩種。切割頭大多為圓錐形或筒形，周?chē)傆薪佚X，以破碎煤巖。懸臂用油壓控制，可上下或水平擺動(dòng)，也可適當(dāng)伸縮。懸臂筒內(nèi)裝有空心主軸，其一端連接截割頭，另一端連接減速器。縱軸式截割頭傳動(dòng)方便、結(jié)構(gòu)緊湊，能截出任意形狀的斷面，易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(jìn)，并使截割表面較平整，故使用較多。缺點(diǎn)是由于縱軸式截割頭在橫向擺動(dòng)截割時(shí)的反作用力不通過(guò)機(jī)器中心，與懸臂形成的力矩使掘進(jìn)機(jī)產(chǎn)生較大的振動(dòng)，故穩(wěn)定性較差。因此，在煤巷掘進(jìn)時(shí)，需加大機(jī)身重量或裝設(shè)輔助支撐裝置。橫軸式截割頭分滾筒形、圓盤(pán)形、拋物線(xiàn)形和半球形幾種。這種掘進(jìn)機(jī)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?？v向截割時(shí)，穩(wěn)定性較好。缺點(diǎn)是傳動(dòng)裝置較復(fù)雜，在切入工作面時(shí)需左右擺動(dòng)，不如縱軸式工作機(jī)構(gòu)使用方便；因?yàn)榻馗铑^較長(zhǎng)對(duì)掘進(jìn)斷面形狀有限制，難以獲得較平整的側(cè)壁。這種掘進(jìn)機(jī)多使用拋物線(xiàn)或半球形截割頭。2、裝載機(jī)構(gòu)裝載機(jī)構(gòu)就是將工作機(jī)構(gòu)截割下來(lái)的煤巖，裝到輸送機(jī)構(gòu)上的機(jī)構(gòu)。裝載機(jī)構(gòu)有四種：?jiǎn)坞p環(huán)形刮板鏈?zhǔn)?、螺旋式、耙爪式和星輪式。下面依次介紹。單雙環(huán)形刮板鏈?zhǔn)?。單環(huán)形是利用一組環(huán)形刮板鏈直接將煤巖裝到機(jī)體后面的轉(zhuǎn)載機(jī)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(kāi)或收攏，就能調(diào)節(jié)裝載寬度，但結(jié)構(gòu)復(fù)雜。環(huán)形刮板鏈?zhǔn)窖b載機(jī)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(huì)造成卡鏈和斷鏈。同時(shí)，由于刮板鏈易磨損，功率消耗大，使用效果較差。螺旋式。是橫軸式掘進(jìn)機(jī)上使用的一種裝載機(jī)構(gòu)，它利用左右兩個(gè)截割頭上旋向相反的螺旋葉片將煤巖向中間推入輸送機(jī)構(gòu)。由于頭體形狀的缺點(diǎn)，這種機(jī)構(gòu)目前使用很少。耙爪式。是利用一對(duì)交替動(dòng)作的耙爪來(lái)不斷地耙取物料并裝入轉(zhuǎn)載運(yùn)輸機(jī)構(gòu)。這種方式結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、工作可靠、外形尺寸小、能連續(xù)裝載，生產(chǎn)效率高。此外，機(jī)器的高度也較低，目前應(yīng)用很普遍。但這種裝載機(jī)構(gòu)寬度受限制，為擴(kuò)大裝載寬度，可使鏟板連同整個(gè)耙爪機(jī)構(gòu)一起水平擺動(dòng)，或設(shè)計(jì)成雙耙爪機(jī)構(gòu)，以擴(kuò)大裝載范圍。星輪式。該種機(jī)構(gòu)比耙爪式簡(jiǎn)單、強(qiáng)度高、工作可靠，但裝大塊物料的能力較差。3輸送機(jī)構(gòu)輸送機(jī)構(gòu)多采用刮板鏈?zhǔn)捷斔蜋C(jī)構(gòu)。輸送機(jī)構(gòu)一般是由機(jī)尾向機(jī)頭方向傾斜向上布置的。輸送機(jī)構(gòu)有以機(jī)頭軸為主動(dòng)的，由設(shè)置在機(jī)頭的電動(dòng)機(jī)或油馬達(dá)，通過(guò)減速裝置驅(qū)動(dòng)機(jī)頭軸運(yùn)轉(zhuǎn)，有的機(jī)型還同時(shí)以機(jī)尾從動(dòng)軸間接地帶動(dòng)裝載機(jī)構(gòu)工作。有的掘進(jìn)機(jī)以機(jī)尾軸為主軸，由設(shè)置在機(jī)尾的電動(dòng)機(jī)，通過(guò)減速裝置驅(qū)動(dòng)裝載機(jī)構(gòu)工作，間接地從輸送機(jī)構(gòu)的機(jī)尾為主動(dòng)軸，帶動(dòng)刮板鏈?zhǔn)捷斔蜋C(jī)工作，輸送機(jī)構(gòu)則不單獨(dú)設(shè)置減速裝置。輸送機(jī)構(gòu)可采用聯(lián)合驅(qū)動(dòng)方式，即將電動(dòng)機(jī)或液壓馬達(dá)和減速器布置在刮板輸送機(jī)靠近機(jī)身一側(cè)，在驅(qū)動(dòng)裝載機(jī)構(gòu)同時(shí)，間接地以輸送機(jī)構(gòu)機(jī)尾為主動(dòng)軸帶動(dòng)刮板輸送機(jī)構(gòu)工作。這樣傳動(dòng)系統(tǒng)中元件少、機(jī)構(gòu)比較簡(jiǎn)單，但裝載與輸送機(jī)構(gòu)二者運(yùn)動(dòng)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(jī)構(gòu)采用獨(dú)立的驅(qū)動(dòng)方式，即將電動(dòng)機(jī)或液壓馬達(dá)布置在遠(yuǎn)離機(jī)器的一端，通過(guò)減速裝置驅(qū)動(dòng)輸送機(jī)構(gòu)。這種驅(qū)動(dòng)方式的傳動(dòng)系統(tǒng)布置簡(jiǎn)單，和裝載機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)互不影響。但由于傳動(dòng)裝置和動(dòng)力元件較多，故障點(diǎn)有所增加。為充分發(fā)揮煤巷掘進(jìn)機(jī)的生產(chǎn)能力和加快煤巷掘進(jìn)速度，目前運(yùn)輸設(shè)備的配套方式有煤巷掘進(jìn)機(jī)與鏈板輸送機(jī)配套和煤巷掘進(jìn)機(jī)與倉(cāng)式列車(chē)配套兩種。4、轉(zhuǎn)載機(jī)構(gòu)目前掘進(jìn)機(jī)的轉(zhuǎn)載機(jī)構(gòu)大多采用膠帶輸送機(jī)。膠帶轉(zhuǎn)載機(jī)構(gòu)的傳動(dòng)方式，通常有三種型式，第一種是由液壓馬達(dá)直接或通過(guò)減速器驅(qū)動(dòng)機(jī)尾主動(dòng)卷筒。第二種型式，是由電動(dòng)卷筒驅(qū)動(dòng)主動(dòng)卷筒旋轉(zhuǎn)。第三種傳動(dòng)方式，是由電動(dòng)機(jī)通過(guò)減速器驅(qū)動(dòng)主動(dòng)卷筒旋轉(zhuǎn)。為實(shí)現(xiàn)巷道掘進(jìn)機(jī)膠帶轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)構(gòu)卸載端作上下調(diào)高和左右擺動(dòng)，以使轉(zhuǎn)運(yùn)的