懸臂式掘進(jìn)機(jī) 切割機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)導(dǎo)則

本標(biāo)準(zhǔn)給出了懸臂式掘進(jìn)機(jī)切割機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)計(jì)算指南。本標(biāo)準(zhǔn)適用于含有瓦斯、煤塵或其他爆炸性混合氣體中作業(yè)的懸臂式掘進(jìn)機(jī)（以下簡(jiǎn)稱(chēng)掘進(jìn)機(jī)）切割機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)計(jì)算。2規(guī)范性引用文件下列文件中的條款通過(guò)本標(biāo)準(zhǔn)的引用而成為本標(biāo)準(zhǔn)的條款。凡是注日期的引用文件，其隨后所有的修改單（不包括勘誤的內(nèi)容）或修訂版均不適用于本標(biāo)準(zhǔn)，然而，鼓勵(lì)根據(jù)本標(biāo)準(zhǔn)表達(dá)成協(xié)議的各方研究是否可以使用這些文件的最新版本。凡是不注日期的引用文件，其最新版本適用于本標(biāo)準(zhǔn)MT/T475-1996懸臂式掘進(jìn)機(jī)回轉(zhuǎn)支承型式、基本參數(shù)和技術(shù)要求3術(shù)語(yǔ)和定義下列術(shù)語(yǔ)和定義適用于本標(biāo)準(zhǔn)。1切割速度cuttingveIocityv截齒齒尖沿其運(yùn)動(dòng)軌跡切線方向的速度。2切向力dragforceFd切割時(shí)截齒沿切割速度方向所受的分力。法向力normalforceF〃切割時(shí)截齒沿切割頭法向，垂直于切割速度方向所受的分力。切割力cuttingforce%切割時(shí)所有參與切割的截齒所受切向力（酌）數(shù)值之和。擺動(dòng)力arcingforceFa擺動(dòng)時(shí)由液壓缸給與切割頭沿?cái)[動(dòng)方向的力。推進(jìn)力thrustforce/sumpingforceF,掏槽時(shí)由行走機(jī)構(gòu)或者伸縮機(jī)構(gòu)提供給與切割頭的推進(jìn)力。4符號(hào)表1所列的符號(hào)運(yùn)用于本標(biāo)準(zhǔn)。表1 符號(hào)與定義符號(hào)單位定義PkW切割功率nr/min切割頭轉(zhuǎn)速D八augm切割頭上所有截齒齒尖分布的平均半徑*個(gè)掏槽時(shí)，參與切割的截齒數(shù)量%個(gè)擺動(dòng)時(shí)，參與切割的截齒數(shù)量PctN掏槽時(shí)的切割力FebN擺動(dòng)時(shí)的切割力F“N掏槽時(shí)截齒所受法向力FnbN擺動(dòng)時(shí)截齒所受法向力FdtN掏槽時(shí)截齒所受切向力FdbN擺動(dòng)時(shí)截齒所受切向力a(0)錐形截齒齒尖角的一半MPa煤-巖的抗壓強(qiáng)度MPa煤-巖的抗拉強(qiáng)度dmm截深5切割機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)形式切割機(jī)構(gòu)包括兩種結(jié)構(gòu)形式：縱軸式和橫軸式。圖1為切割機(jī)構(gòu)示意圖推進(jìn)上下擺動(dòng)1推進(jìn)上下擺動(dòng)11——切割頭；2——回轉(zhuǎn)臺(tái)；3——回轉(zhuǎn)液壓缸;4一一升降液壓缸。圖1切割機(jī)構(gòu)示意圖6切割功率P的推薦范圍特輕型：PW55kW,輕型：PW75kW,中型：P=90kW?132kW,重型：P>150kW,超特重：P>200kWo7切割速度u推薦范圍切割速度v通常在(l~5)m/s,全煤取v-(2~5)m/s,半煤-巖v/2m/s。8截齒受力目前掘進(jìn)機(jī)普遍使用錐形截齒,錐形截齒受力有很多估算方法,推薦采用艾萬(wàn)斯(Evans)理論，其切向力外的計(jì)算見(jiàn)公式(1).二16一d2⑴'Cosa?a(.法向力F〃可由切向力Fd乘以一定系數(shù)算得，切割煤時(shí)系數(shù)取1.5,即乙。1.5弓，切割半煤-巖時(shí)系數(shù)取2。9切割力、推進(jìn)力、擺動(dòng)力三者之間的關(guān)系9.1全煤掘進(jìn)9.1.1縱軸式掏槽過(guò)程：切割力及=2?七推進(jìn)力G=N，?七=L5N/?七擺動(dòng)過(guò)程：切割力耳,=2,?%擺動(dòng)力居=%芭必=1.5根?4由切割頭工作方式可以得出，掏槽時(shí)接觸齒數(shù)由最前端的2、3把截齒逐漸增加到約為擺動(dòng)時(shí)齒數(shù)的2倍，即N,?3?按州。2%計(jì)算推力，設(shè)切割功率相同(同樣按額定功率工作)，那么與〃則臬：4：工=2N/「吊,：1.5x2%.七：L5N/「/^=2:3:3=1:1.5:15即：臬：耳：￡=1:L5:L5 ⑵橫軸式與縱軸式不同，橫軸式切割頭掏槽時(shí)，剛接觸時(shí)齒數(shù)是兩個(gè)切割頭同一條母線附近的約十把截齒(前次切割留下的斷面應(yīng)該是個(gè)圓弧面)，所以應(yīng)加大推進(jìn)力。切割煤時(shí)，取：Fc:Ft:Fa=l:3:1.5 ⑶9.2半煤-巖掘進(jìn)公式(2)、(3)適用于掘進(jìn)煤巷，基于切割全煤時(shí)修。1.5外的比例關(guān)系，如果用于半煤-巖掘進(jìn)，則比例關(guān)系應(yīng)為工。2丹，得出三力的關(guān)系分別為：縱軸式：■:耳：工=1:2:2 (4)橫軸式：《：43=1:4:2 ⑸10切割機(jī)構(gòu)的連接切割機(jī)構(gòu)安裝在回轉(zhuǎn)臺(tái)上，回轉(zhuǎn)臺(tái)固定在機(jī)架上。根據(jù)切割機(jī)構(gòu)工作過(guò)程中的作用力和力矩，按MT/T475-1996的規(guī)定選定回轉(zhuǎn)支承的結(jié)構(gòu)型式,通過(guò)計(jì)算確定回轉(zhuǎn)支承規(guī)格尺寸。切割機(jī)構(gòu)的擺動(dòng)動(dòng)作由回轉(zhuǎn)、升降液壓缸分別實(shí)現(xiàn)，其推力換算到切割頭的上下、左右擺動(dòng)力，應(yīng)大于需要的擺動(dòng)力入。切割機(jī)構(gòu)的掏槽動(dòng)作由行走機(jī)構(gòu)或者切割頭伸縮機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)，其推力應(yīng)大于需要的掏槽力瑪。11計(jì)算實(shí)例假定需要設(shè)計(jì)一個(gè)切割功率P=200kW的縱軸式掘進(jìn)機(jī),用于煤巷掘進(jìn)，切割頭直徑1m,轉(zhuǎn)速〃=48r/min,則估算平均半徑%＜。().35妨最大切割速度u=2.5m/s,平均切割速度v=1.8m/so⑴估算最大切割力：廣賽=^=U3.7kN（2）按比例算出需要的力：因?yàn)槭强v軸式切割頭，應(yīng)用于煤巷掘進(jìn)，故采用公式（2）：耳：耳