縱軸掘進機總體方案設(shè)計及行走系統(tǒng)設(shè)計【畢業(yè)論文+CAD圖紙全套】

買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 1 摘要 本論文旨在實現(xiàn)掘進機總體方案設(shè)計及行走系 統(tǒng)設(shè)計，當(dāng)前我國掘進機技術(shù)已經(jīng)有了一定得發(fā)展，而且逐漸趨于合理化。 按照掘進機行走部工作原理進行初步設(shè)計。在 此基礎(chǔ)上通過對此題目的分析以及對一些相關(guān)書籍和文獻的查閱，進一步研 究縱軸煤巖掘進機行走部的設(shè)計原理。本文所設(shè)計的縱軸煤巖掘進機行走部用于 礦山機械廠的掘進機設(shè)計，設(shè)計重點應(yīng)在于行走部的履帶行走機構(gòu)設(shè)計。要完成 的主要工作有兩點： 1. 闡述行走部的履帶行走機構(gòu)的一般結(jié)構(gòu)，簡易 的敘述總體方案設(shè)計。 2. 對行走系統(tǒng)設(shè)計進行細致的設(shè)計。 本文通過研究掘進機行走部的基本原理， 獲得了大量有關(guān)設(shè)計掘進機行走部的要領(lǐng)。論文的完成對進一步完成掘進機行走 部的生產(chǎn)性設(shè)計和探索設(shè)計有一定的參考價值。 關(guān)鍵詞： 掘進機 ； 行走部 ； 總體方案；履帶行走機構(gòu) 縱軸式掘進機總體方案設(shè)計及行走系統(tǒng)設(shè)計 2 to a in s to a in to to of in of by of in on in in of 1. of on as of 2. on of to of to a of of of of of a to of 錄 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 3 引 言 1 1 縱軸式掘進機的總體設(shè)計 6 作機構(gòu)的型式選擇 6 載機構(gòu)的型式選擇 7 送機構(gòu)的型式選擇 7 載機構(gòu)的型式選擇 7 走機構(gòu)的型式選擇 7 塵裝置的型式選擇 8 2 總體布置 9 體布置的內(nèi)容 9 體布置的原則 9 體要求 9 3 傳動型式及動力元件的選擇 11 動形式及元件選擇應(yīng)遵循的原則 11 機構(gòu)對傳動系統(tǒng)的要求及傳動型式的選擇 11 4 總體參數(shù)的確定 13 型大小 13 器外形尺寸 13 器可掘斷面 14 產(chǎn)率 15 割生產(chǎn)率 . 15 載生產(chǎn)率 . 17 間輸送機生產(chǎn)率 . 18 載機生產(chǎn)率 . 18 5 掘進機的通過性 20 地最小間隙 20 通過巷道最小半徑 20 應(yīng)巷道坡度 20 應(yīng)底板比壓 20 結(jié) 21 6 縱軸煤巖掘進機行走部設(shè)計 22 走機構(gòu)類型的選擇 22 帶行走機構(gòu)設(shè)計 23 走機構(gòu)的組成及作用 . 23 帶行走機構(gòu)的技術(shù)參數(shù) . 23 部分尺寸的確定 . 23 帶機構(gòu)公稱接地比壓的計算與確定 . 26 縱軸式掘進機總體方案設(shè)計及行走系統(tǒng)設(shè)計 4 帶機構(gòu)的行走速度 . 26 帶架的設(shè)計 . 26 帶板的設(shè)計 . 27 緊裝置的設(shè)計 . 28 動輪的校核 . 28 走機構(gòu)的功率確定與張緊油缸的設(shè)計計算 29 走機構(gòu)功率確定 . 29 帶對地面附著力校核計算 . 31 達參數(shù) 32 緊油缸的計算選擇 32 7 整機受力與穩(wěn)定性分析 34 進機受力分析 34 進機穩(wěn)定性計算 34 8 結(jié)論 37 致謝 38 參考文獻 39 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 5 引 言 縱軸式巷道掘進機是一種綜合掘進設(shè)備，集切割、行走、裝運、噴霧滅塵于一體，包含多種機構(gòu)，具有多重功能。懸臂式掘進機作業(yè)線主要由主機與后配套設(shè)備組成。主機把巖石切割破落下來，轉(zhuǎn)運機構(gòu)把破碎的巖渣轉(zhuǎn)運至機器尾 部卸下，由后配套轉(zhuǎn)載機、運輸機運走。懸臂式掘進機的切割臂可以上下、左右自由擺動，能切割任意形狀的巷道斷面，切割出的表面精確、平整，便于支護。履帶式行走機構(gòu)使機器調(diào)動靈活，便于轉(zhuǎn)彎、爬坡，對復(fù)雜地質(zhì)條件適應(yīng)性強。該系列掘進機主要用于采煤準備巷道的掘進，適用于掘進破碎煤巖硬度 f 4面6煤或半煤巖巷道，也可用于其他巷道施工，斷面形狀任意。一般來說，這類懸臂式掘進機的重量為 20 120t，最大切割功率已達 300切割巖石的最大單向抗壓強度可達 170 掘進機的發(fā)展現(xiàn)狀 ， 我國的懸臂 式掘進機的發(fā)展主要經(jīng)歷了三個階段。 第一階段 : 60 年代初期到 70 年代末 ,這一階段主要是以引進國外掘進機為主 ,也定型生產(chǎn)了幾種機型 ,在引進的同時進行消化、吸收 ,為我國懸臂式掘進機的第二階段的發(fā)展打下了良好的技術(shù)基礎(chǔ)。這一階段掘進機的主要特點是 :使用范圍越來越廣 ,切割能力逐步提高 ,有切割夾巖和過斷層的能力。 第二階段 : 70 年代末到 80 年代末 ,這一階段 ,我國與國外合作生產(chǎn)了幾種懸臂式掘進機并逐步地實現(xiàn)了國產(chǎn)化 ,其典型的代表是與奧地利、日本合作生產(chǎn)的及 ,其后 ,我國自行設(shè)計制造了幾種懸臂式掘進 機 ,其典型代表是及 。這一階段懸臂式掘進機的特點是 :可靠性較高 ,已能適應(yīng)我國煤巷掘進的需要 ;半煤巖巷的掘進技術(shù)已達到相當(dāng)?shù)乃?;出現(xiàn)了重型機。 第三階段 :由 80 年代末至今 ,重型機型大批出 。 現(xiàn) 在 ,懸臂式掘進機的設(shè)計與制造水平已相當(dāng)先進 ,可以根據(jù)礦井生產(chǎn)的不同要求實現(xiàn)部分個性化設(shè)計 ,這一階段的代表機型較多 ,主要有 、 及 。這一階段懸臂式掘進機的特點是 :設(shè)計水平較為先進 ,可靠性大幅提高 ;功能更加完善 ;功率更大 ;一些高新技術(shù)已用于機組的自動化控制并逐步發(fā)展全巖巷的 掘進。 經(jīng)過三階段的發(fā)展 ,我國懸臂式掘進機的設(shè)計、生產(chǎn)、使用進入了一個較高的水平 ,已跨入了國際先進行列 ,可與國外的懸臂式掘進機媲美。 縱軸式掘進機總體方案設(shè)計及行走系統(tǒng)設(shè)計 6 1 縱軸式掘進機的總體設(shè)計 總體設(shè)計是機械產(chǎn)品設(shè)計過程中的重要內(nèi)容和主要環(huán)節(jié)，它是在方案設(shè)計之后緊接著進行的設(shè)計工作。懸臂縱軸式掘進機（以下簡稱掘進機）的總體設(shè)計對整機性能的優(yōu)劣起著決定性的作用，并決定了各總成、系統(tǒng)、各部件之間的協(xié)調(diào)性，統(tǒng)一性和匹配關(guān)系，從而獲得總體的高端性能和較好的技術(shù)經(jīng)濟效益。 掘進機的總體設(shè)計，主要包括以下內(nèi)容： 1） 據(jù)設(shè)計任務(wù)書選擇機型及各部件結(jié)構(gòu) 型式。 2） 定整機的主要技術(shù)性能參數(shù)，包括尺寸參數(shù)、重量參數(shù)、運動參數(shù)和技術(shù)經(jīng)濟指標。 3） 按照總體設(shè)計的性能要求，確定整機系統(tǒng)的組成及它們之間的匹配性以及各個部件的主要技術(shù)參數(shù)。 4） 進行必要的總體計算，并繪制傳動、液壓、電控系統(tǒng)圖等。 部分斷面掘進機是一種能夠?qū)崿F(xiàn)截割、裝載、轉(zhuǎn)載運輸、行走和噴霧除塵的聯(lián)合機組。它既可用于煤礦井下 , 也可用于金屬礦山以及其他隧道施工。 掘進機的總體方案設(shè)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。 作機構(gòu)的型式選擇 部分斷面掘進機的工作機構(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(dāng)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 , 需加大機身重量或買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 7 裝設(shè)輔助支撐裝置。 載機構(gòu)的型式選擇 鏟板部有雙環(huán)形刮板鏈式，螺旋式裝載式，蟹爪式裝載式，星輪式等。由于星輪式裝載式結(jié)構(gòu)簡單，工作可靠，外尺寸小，因此 根據(jù)方案設(shè)計應(yīng)該選擇 星輪式裝載方式。 送機構(gòu)的型式選 擇 部分斷面掘進機多采用刮板鏈式輸送機構(gòu)。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。 載機構(gòu)的型式選擇 部分斷面掘進機械化掘進工作面的作業(yè)線配套方式有很多種， 目前 , 多采用膠帶輸送機。膠帶轉(zhuǎn)載機構(gòu)傳動方式有 3 種 ： 1） 用液壓馬達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(yīng)采用單機驅(qū)動 , 可選用電動機或液壓馬達。 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(dǎo)軌式和履帶式幾種。 該機構(gòu)采用履帶式行走方式，因為其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(yīng)性好等優(yōu)點。但其結(jié)構(gòu)復(fù)雜、零部件磨 損較嚴重。 目前 , 部分斷面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 （詳見行走機構(gòu)的設(shè)計） 。 縱軸式掘進機總體方案設(shè)計及行走系統(tǒng)設(shè)計 8 塵裝置的型式選擇 由于掘進機連續(xù)地破落煤巖，使工作面粉塵飛揚，這不公影響工人的身體健康，也關(guān)系到安全生產(chǎn)。單靠通風(fēng)已不能將空氣含塵量降到標準范圍以下，因此采用除塵措施。 噴霧式除塵裝置是指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(shè)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(fù)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 , 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。 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 9 2 總體布 置 體布置的內(nèi)容 總體布置的內(nèi)容包括以下幾個方面： 1）確定各部件在整機上的位置，并對外形尺寸提出要求； 2）確定各部件、部件與整機之間的連接方式； 3）佑算整機重量及重心位置，并對各件的重量提出要求； 4）布置各操縱機構(gòu)、司機座位等； 5）審核各運動件的運動 空間 ，排除可能發(fā)生的運動干涉。 體布置的原則 總體布置時，要考慮以下幾條原則： 1）保證整機的穩(wěn)定性； 2）結(jié)構(gòu)緊湊，并有較高的傳動效率； 3）便于操作和維修，工作安全可靠； 4）外形平整美觀。 體要求 在掘進機總體 布置時，需注意以下問題： 1）工作機構(gòu)減速器進、出軸晝同軸線； 2）懸臂和鏟板的心尺寸關(guān)系相適應(yīng)，既有利于裝載，又要避免截割頭截割鏟板； 3）懸臂的水平和垂直擺動中心的位置可以重合，也可以不重合。從增加機器的穩(wěn)定性看，擺動中心的高度應(yīng)盡量降低。在保證懸臂擺動不與其它機構(gòu)干涉的條件下，擺動中心的位置應(yīng)盡量靠后，但必須保證中心在機器的縱向?qū)ΨQ平面內(nèi)； 4）總體設(shè)計時，其重心的位置僅需估算縱向座標 x 值： i 各部（組 ）件的重力； 各部（組）件重心 x 座標。 縱軸式掘進機總體方案設(shè)計及行走系統(tǒng)設(shè)計 10 當(dāng)各主要部件設(shè)計出來之后。應(yīng)進行校核，不滿足要求時需進行調(diào)整，使重心位于履帶中心稍偏前且小于 6L 范圍內(nèi)（ L 為履帶接地長度）。此外，還要求重心位置在截割機構(gòu)回轉(zhuǎn)臺中心線之后，而且重心高度越低越好，以提高機器作業(yè)時的穩(wěn)定性； 5）總體布置應(yīng)考慮左右兩側(cè)重量對稱并照顧工作習(xí)慣及方便操作。司機座一般設(shè)在機身左側(cè)、且位于機身后部，座椅高度應(yīng)保證司 機的視線，使其能很好地操縱機器，截割出規(guī)則的巷道。 6）操縱臺的位置要適當(dāng)，應(yīng)保證司機操縱方便、省略。儀表顯示裝置的位置要便于司機觀察，又不分散司機正常操作的注意力。 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 11 3 傳動 形 式及動力元件的選擇 動形式及元件選擇應(yīng)遵循的原則 1）技術(shù)先進性：能夠改善機器性能，提高生產(chǎn)率； 2）經(jīng)濟合理性：傳動系統(tǒng)盡量簡單、元件少，易加工，價格低，維修容易，使用壽命長； 3）工作可靠性：傳動系統(tǒng)的可靠性表現(xiàn)為元件的使用壽命，因此也是對元件質(zhì)量的要求； 4）適應(yīng)性：元件應(yīng)適應(yīng) 傳動系統(tǒng)的載荷、工況及環(huán)境等條件的要求。 機構(gòu)對傳動系統(tǒng)的要求及傳動型式的選擇 掘進機的截割、裝載、運輸、行走等機構(gòu)一般均為分別傳動，各部件受力狀態(tài)及工作條件不同，因而對傳動型式有不同的要求。 工作機構(gòu)要求有較大的短時過載能力，而油馬達對沖擊負荷很敏感，過負荷能力低，影響截割頭正常連續(xù)運轉(zhuǎn)。所以，掘進機的工作機構(gòu)宜采用電動機為動力的機械傳動型式。應(yīng)利用體積小、功率大、過負荷能力強的專用電動機，并配備可靠的電氣保護裝置。根據(jù)工作機構(gòu)結(jié)構(gòu)緊湊的特點，通常工作機構(gòu)的減速器設(shè)在懸臂內(nèi)，成為懸臂的組成部分。 截割頭調(diào)整方式一般采用配換掛輪的方法，變速機構(gòu)力求簡單。 耙裝機構(gòu)傳動裝置的特點是：減速器需裝在尺寸有限的鏟板下部，因而設(shè)計空間較小，工作條件惡劣，減速器經(jīng)常浸泡在煤巖泥水中，卡料時易過載。 耙裝、輸送機構(gòu)若采用齒輪油馬達傳動，由于尺寸小、重量輕，可使二者分別傳動，從而減化傳動裝置，便于在鏟板下布置，便于設(shè)計密封效果好的機械密封或?qū)p速器與鏟板分離，同時可實現(xiàn)過載自動保護。 履帶行走機構(gòu)的驅(qū)動方式有電動機驅(qū)動和油馬達驅(qū)動兩種方式。分別通過機械減速裝置或直接由油馬達帶動履帶的主動鏈輪運轉(zhuǎn)。 機械傳動的履帶行走 機構(gòu)，一般是將電動機裝于兩條履帶減速器后部，制動裝置采用機械液壓制動方式。這種傳動方式傳動可靠性高，電動機價格低，維修容易，但不能調(diào)速，減速箱體積大；巷道淋水大時，電動機易受潮而燒毀。 履帶行走機構(gòu)采用液壓傳動型式，系統(tǒng)簡單、性能較好、技術(shù)先進。液壓傳 縱軸式掘進機總體方案設(shè)計及行走系統(tǒng)設(shè)計 12 動的行走機構(gòu)中，在液壓馬達型式選擇及調(diào)整方式設(shè)計方面，有不同的方案。 采用低速大扭矩馬達驅(qū)動，其特點是傳動系統(tǒng)簡單，尺寸小、重量輕，能夠?qū)崿F(xiàn)無級調(diào)整及過開車自動保護。但液壓馬達傳動復(fù)雜、制造費用高，維護較難。 采用齒輪油馬達，容積效率高，耐沖擊性能好，維修容易 ，造價較低，一臺10右齒輪馬達的價格只有同功率徑向柱塞油馬達的 1/10；尺寸小、重量輕。一臺 10右齒輪油馬達的重量，僅為同功率低速大扭矩馬達的 1/18，為電動機重量的 1/13。采用齒輪油馬達后，減速器尺寸較低速大馬達的大，但較電動式的小。因此可方便地將馬達、減速器、液壓制動閥、緊鏈裝置等安裝于履帶架中間。這種方式在技術(shù)性能上優(yōu)于機械傳動，在經(jīng)濟上優(yōu)于低速大扭矩油馬達傳動。因此具有獨特的特點。 行走機構(gòu)的調(diào)速方式有兩種，一種是采用變量泵，如 100 型機。另一種是采用分流或并流的調(diào)整方案，即在機 器快速調(diào)動時，停止向裝載馬達供，僅向行走馬達供油，使掘進機具有兩種行走速度。 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 13 4 總體參數(shù)的確定 掘進機的總體參數(shù)，是指主要性能參數(shù)。它表示了掘進機特性的指標。掘進機的總體參數(shù)有：機重、外形尺寸、可掘斷面、生產(chǎn)率、截深、擺動速度、截割力等。 型大小 掘進機的發(fā)展方向是定型化、系列化、并向“大斷面”、“高硬度”發(fā)展。掘進機的性能、外形、結(jié)構(gòu)和重量應(yīng)能很好適應(yīng)煤巖的性質(zhì)和巷道的尺寸。所以確定掘進機的機型是掘進機設(shè)計中首當(dāng)其沖的一環(huán)。定型化就是根據(jù)煤礦地質(zhì)條件和礦井掘進工藝 確定基本機型。根據(jù)我國“六五”期間的適用經(jīng)驗和自行研制的成果，新建立的三種機型如表所示。表中第一型以掘進煤巷為主，它的特點應(yīng)突出經(jīng)濟、靈活、方便，在截割巷道斷面尺寸方面有較大的適應(yīng)性。第二型以掘進半煤巖巷為主，在截割巖石硬度方面適應(yīng)性較強，但機器設(shè)計不宜過于笨重和龐大，在適用時有較大的覆蓋面。第三性是具有較高切割能力的掘進機，應(yīng)用范圍更加廣泛。 所以，在設(shè)計掘進機時應(yīng)根據(jù)給定原始條件符合確定機型大小。 如表 4 表 4進機機型選型表 基本機型 主要參數(shù) 第一型 第二型 第三型 掘進斷面 ( 2m ) 614 820 1024 截割巖石硬度 (f) 4 46 68 截割功率 (5575 75110 110160 機器重量（ t） 1625 2540 4075 器外形尺寸 由于掘進機在井下作業(yè)，受巷道斷面和空間的約束，其大小對機器的適用范圍有直接影響，因此，掘進機的外形尺寸有嚴格的限制。 機 器的高度越低越好，但由于離地面最小間隙和龍門高度的要求，機器不可能太低，一般小斷面掘進機應(yīng)在 下，大斷面掘進機應(yīng)低于 2m。 縱軸式掘進機總體方案設(shè)計及行走系統(tǒng)設(shè)計 14 考慮掘進機應(yīng)有通過彎道的能力，所以機器的固定 不封的長度應(yīng)控制在 7 機器的寬度要求與想到寬度相適應(yīng)，機器兩側(cè)距巷道兩壁應(yīng)保持適應(yīng)的距離，以便于人員的功過和材料的搬運。 目前掘進機的外形尺寸（長 寬 高），一般為 6m(不 含轉(zhuǎn)載機長度 )。 器可掘斷面 機器的規(guī)格和重量主要取決于巷道斷面的大小。設(shè)計掘進機時，應(yīng)把滿足巷道斷面的要求作為一個主要依據(jù)，要滿足下列關(guān)系： 機器可掘最小斷面是指掘進機可進行正常作業(yè)的最小巷道斷面。 機器 可掘進最大斷面為掘進機丁點截割（機器在巷道中間不動）時，能夠截割出的最大想大斷面。 懸臂式掘進機掘進斷面的大小，取決于懸臂的長度和回轉(zhuǎn)角度，其截割頭頂端的運動軌跡為一球面，由于水平回轉(zhuǎn)半徑在各個高度位置是變化的，故掘進斷面的實際極限形狀為弧線等腰梯形。 設(shè)掘進機工作時處于巷道的中央位置，若不考慮截割頭的具體結(jié)構(gòu)尺寸，則掘進斷面?？山曈嬎闳缦拢?最大寬度（當(dāng)懸臂在水平位置擺動時）： 2 上部寬度（當(dāng)懸臂在上極限位置左右擺動時）： s in)c 11 下部寬度（當(dāng)懸臂在下部位置左右擺動時）： s in)c 22 上擺高度： 11 下擺高度： 22 臥底深度： )s 3 2=+H H 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 15 可掘最大斷面： = ( + ) + ( + ) m a B H B B H 式中 頭前端至懸臂垂直回轉(zhuǎn)中心 1O 的距離； O 至水平回轉(zhuǎn)中心 2O 的距離； 臂的擺角； 1 2 直回轉(zhuǎn)的下擺 角； 3臂垂直回轉(zhuǎn)的最大擺角，可根據(jù)臥底深度來定，一般可取 h=100300實際上，由于掘進機斷面多為梯形或拱形，所以實際得到的有效斷面積較上述計算值小。此時，也應(yīng)按上述關(guān)系和實際要求的斷面形狀與大小來確定 1B 、 2. 產(chǎn)率 掘進機的生產(chǎn)率包括截割生產(chǎn)率、裝 載 生產(chǎn)率和運輸生產(chǎn)率，他們之間存在一定的關(guān)系。 割生產(chǎn)率 截割生產(chǎn)率即機器的生產(chǎn)率，它又分為有理論生產(chǎn)率、技術(shù)生產(chǎn)率和實際生產(chǎn)率。 掘進機的理論生產(chǎn)率為： Q 0= 或 = 式中 3m /h； t/b; 般取 = 2m ； m/ 縱軸式掘進機總體方案設(shè)計及行走系統(tǒng)設(shè)計 16 t/ 3m . 技 術(shù)生產(chǎn)率是指 掘進機在給定條件下連續(xù)工作一小時獲得的最大生產(chǎn)率， 按下式確定 :0或 若用進尺速度表示，則為 Sa 0式中 :3m /h Q3t /h m/h m； m； m ； 掘進純截割時間與總循環(huán)時間 的 比值。011 式中 般取 K= m 按式子計 算 ： )120( 21 1B m; 2B m; m； m. 實際生產(chǎn)率是指掘進機在一般工作時間內(nèi)的實際平均生產(chǎn)率。要考慮司機操縱機構(gòu)和工作面實際請據(jù)造成的一些不可避免的時間損失等。 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 17 載生產(chǎn)率 a 理論生產(chǎn)率指在耙爪完全耙滿的理想情況下，機器連續(xù)作業(yè)一小時的裝載能力。其計算式為：0中 3m /h； Z=2； 3m ； 21式中 m; 耙爪前端耙取段軌跡和返回軌跡之間的距離，其值可取曲柄長度 計算， m; 塊狀物料， h 可取耙爪高度的 2 倍計算；對細粒物料， h 等于耙爪高度 ,m。 b 技術(shù)生產(chǎn)率器連續(xù)作業(yè)一小時的裝提能力。其計算式為： 式中 m /h； 般取 如下 表 4 4取難度系數(shù) 表 平均塊度 （ 100200 200300 300400 c 實際生產(chǎn)率軸式掘進機總體方案設(shè)計及行走系統(tǒng)設(shè)計 18 實際生產(chǎn)率是考慮了司機操作水平和調(diào)車、維修與交接班等時間損失，機器在一個工作班內(nèi)，平均作業(yè)一小時的實際裝載能力。其計算式為：式中 3m /h； 通過實測取值，一般， 此外，蟹爪式裝載機的生產(chǎn)率還與行走裝置的推進速度、轉(zhuǎn)載運輸機的轉(zhuǎn)載能力等有關(guān)。 間輸送機生產(chǎn)率 中間輸送機的最大生產(chǎn)能力為：0 1V F 式中 3m /h； 使用條件，如輸送機傾角、煤巖硬度、塊度、溫度及溜槽結(jié)構(gòu)定，一般去 = 1V m/斷面， 2m ，由下式確定 : 241 式中 m； m; 高于槽幫煤巖的安息角。 載機生產(chǎn)率 膠帶式轉(zhuǎn)載機的輸送能力按一下公式計算： 60式中 3m /h； 面系數(shù)； m/ m; 掘進機的設(shè)計以截割生產(chǎn)率為主要依據(jù)，而裝載、輸送、轉(zhuǎn)載的生產(chǎn)能力應(yīng)買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 19 稍高于截割生產(chǎn)率，要滿足一下關(guān)系： 過高或過低都會影響設(shè)備的協(xié)調(diào)工作。 縱軸式掘進機總體方案設(shè)計及行走系統(tǒng)設(shè)計 20 5 掘進機的通過性 掘進機的通過性是指機器通過彎道、各種底板和障礙物的能力，是掘進機重要的使用性能之一。 地最小間隙 掘進機在井下行走，應(yīng)具有通過枕木、軌道等障礙的能力。離地最小間隙由下式確定： 式中 y 離地最小間隙， B 兩條履帶中心距離， 一般，掘進機的離地最小間隙 y=150300通過巷道最小半徑 可通過巷道 最小半徑是掘進機可以轉(zhuǎn)彎的最小彎道半徑，它表示掘進機通過彎曲巷道的能力。該值大小與機器各部長度及鉸點位置有關(guān)。設(shè)計掘進機時，控制制 固定部分長度的目的就是為了保證機器對彎道的通過性能。 通常，掘進機可通過巷道的最小半徑為 6 10m。 應(yīng)巷道坡度 部分斷面掘進機工作的巷道一般是有坡度的。適應(yīng)巷道是指掘進機在上山或下山能正常工作的巷道最大坡度。它反映了掘進機爬越上、下山的能力，是掘進機的一個重要使用性能。 設(shè)計掘進機時，適 應(yīng)巷道坡度一般不應(yīng)不小于 010 ，通常為 012 016 ， 如果巷道坡度較大，需采取相應(yīng)措施，如行走減速器第級采用具有自鎖作用的蝸輪蝸桿傳動。可防止機器在上、下山掘進自溜下滑 ,或設(shè)有輔助牽引裝置 ,或裝有制動器。 應(yīng)底板比壓 巷道底板的性質(zhì)決定著掘進機的運行工況，是設(shè)計掘進機的履帶行走機構(gòu)的一個依據(jù)。為保證能正常運行和工作，掘進機應(yīng)適應(yīng)底的比壓。對于遇水軟化的底板，履帶的接地比壓 P 應(yīng)不大于 P 49對于不太軟 的底板，買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 21 P 137對于煤巖底板。 P 167189 通常，部分斷面掘進機的接地比壓 p=100130些重型掘進機的接比壓偏大些。 結(jié) 掘進機的總體設(shè)計是掘進機設(shè)計工程中技術(shù)設(shè)計的一個組成部分。它的設(shè)計關(guān)鍵是總體性能參數(shù)的合理選擇，各個系統(tǒng)和總成的優(yōu)化設(shè)計水平，特別是截割機構(gòu)的切割技術(shù)顯得尤為重要。本文所述掘進機的總體設(shè)計仍然是以傳統(tǒng)設(shè)計為基礎(chǔ)，在動力學(xué)、運動學(xué)、受力計算等方面應(yīng)廣泛應(yīng) 用現(xiàn)代設(shè)計方法，同時，應(yīng)廣泛學(xué)習(xí)國際上這方面的新設(shè)計方法為我所用，提高我們的設(shè)計水平，積累我們的設(shè)計經(jīng)驗，搞出安全、可靠、性能優(yōu)良的高端產(chǎn)品 。 縱軸式掘進機總體方案設(shè)計及行走系統(tǒng)設(shè)計 22 6 縱軸煤巖掘進機行走部設(shè)計 走機構(gòu)類型的選擇 掘進機的行走機構(gòu)有邁步式、導(dǎo)軌式、履帶式等。（見圖 6 （ a） (b) (c) 圖 6行走機構(gòu)型式 邁步式行走機構(gòu)（圖 a） 是用液壓邁步裝置來工作的，采用的框架結(jié)構(gòu)，使人員能 自由地進入工作面，并可超過裝載機構(gòu)到機器的后面，使用支撐裝置可起到掩護頂板，臨時支護的作用。但由于向前推進時，支架反復(fù)交替地作用于頂板，使掘進機對頂板的穩(wěn)定性要求較高，局恨性較大，所以這種行走機構(gòu)主要用于巖巷掘進機。 導(dǎo)軌式行走機構(gòu) (圖 b)所示，這種行走機構(gòu)，要求導(dǎo)軌具有較高的強高。一般都應(yīng)用于沖擊式掘進機。沖擊式掘進機為了躲開底板，將掘進機用導(dǎo)軌吊在巷道頂板上，以沖擊振動破碎巖石，而用用這種導(dǎo)軌行走機構(gòu)。 履帶式行走機構(gòu)（圖 c） 適用于底板不平或松軟的條件，不需要修路鋪軌。具有牽引能力大，機動性好、工作可 靠、調(diào)動靈活和對底板適應(yīng)性好等優(yōu)點。但其結(jié)構(gòu)復(fù)雜、零部件磨損較嚴重。目前大多數(shù)掘進機都采用這種行走機構(gòu)。 根據(jù)工作條件和目前形勢行走部選擇履帶式行走機構(gòu)。 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 23 帶行走機構(gòu)設(shè)計 走機構(gòu)的組成及作用 行走機構(gòu)是掘進機的重要組成部分，對整機中起著支撐 此對行走機構(gòu)的設(shè)計極為重要。履帶式行走機構(gòu)的功用是支撐機體并將液壓馬達傳到驅(qū)動輪上的扭轉(zhuǎn)變?yōu)闄C械行駛和進行作業(yè)所需的牽引力履帶式行走機構(gòu)通常是由履帶架、履帶、驅(qū)動鏈輪、支重輪、托鏈輪、引導(dǎo)輪和引緊機構(gòu)等零部件組成。 帶行走機構(gòu)的技術(shù)參數(shù) 已知：機重 m=40t，行走速度 v=9m/s，允許履帶最大接地比壓m a x 0 M p 。 部分尺寸的確定 1） 履帶的行走機構(gòu)尺寸參數(shù)確定 由 5m a x 0 . 1 4 1 . 4 1 0 p 則履帶的最大接觸面積為： 4 2m a x 6m a x m a 0 1 0 2 . 8 6 1 4 1 0G m （ 6帶寬度由驗公計算： 7 8 66 4 3402 0 9) 0 9)33 Gb （ 6 為了不因接地比壓過小浪費材料取 b=650） 左右履帶中心距 B=(4.5)b=(650=2275 2925 （ 6 取 B=2500） 單側(cè)履帶接地長度 L(=(2500=4000 5500 L=3700 （ 6 4） 履帶平均接比壓 在設(shè)計中，履帶的接地比壓不允許出現(xiàn)三角形分布狀況，不得在履帶接地長 縱軸式掘進機總體方案設(shè)計及行走系統(tǒng)設(shè)計 24 度出現(xiàn)零比壓，掘進機重心 位置應(yīng)在履帶接地的斷面核心之內(nèi)。 s 2 1000粘著重量 。 400 (6 5） 履帶節(jié)距 按經(jīng)驗公式計算 3 2 52 4 84 0 0 0 0)44 mt t=280） 單側(cè)履帶牽引力 履帶行走機構(gòu)的最小牽引 力應(yīng)滿足掘進機在最大設(shè)計坡度上作業(yè)，爬坡和在水平路面上轉(zhuǎn)彎等工況的要求，最大牽引力應(yīng)小于在水平路面履帶的附著力。 一般情況，履帶行走機構(gòu)轉(zhuǎn)彎不與掘進機作業(yè)，爬坡同時進行，而掘進機原地轉(zhuǎn)彎時，單邊履帶的牽引力為最大，單邊履帶行走機構(gòu)的牽引力的計算以此力為依據(jù)。 22211 )41(4 22 21 )41(4 （ 6 20 . 9 8 4 0 0 3 7 0 0 4 5 0 0 5 0 02 0 0 0 . 1 ( 1 ) 1 5 3 k 5 0 0 1 3 6 9 0 0 0 0 式中： f 滾動阻力系數(shù) 取 f= 轉(zhuǎn)向阻力系數(shù) = f. n掘進機重心與行走機構(gòu)接地形心得縱向偏心距 n=500以1T=153） 行走機構(gòu)的實際功率 行走機構(gòu)得的行走速度 著重量 G=40t 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 25 推力 F= G=00009000N （ 6 0 0 0 0 01 0 0 0 （ 6 8）驅(qū)動輪 采用后輪驅(qū)動，掘進機使用重量為 1m (則驅(qū)動輪直徑 1D (驗公式： 411 )8575( (6取 1m =11001D =460）履帶節(jié)距 1縮小履帶節(jié)距 1以減少行駛速度的不均勻性；增大節(jié)距 1可以改善接地比壓的分布。一般取節(jié)距 421 )33ml j ， 為轉(zhuǎn)載機的有效重量。取節(jié)距 1120 10) 支重輪直徑1有滾動結(jié)構(gòu)和滑動結(jié)構(gòu)，由于掘進機質(zhì)量很大，所以選擇有支重輪的滾動結(jié)構(gòu)。 。對于滾動結(jié)構(gòu)的履帶 ,在行駛過程中 ,由于履帶鏈節(jié)距 支重輪中心距 a 不相等而會引起履帶的波動運動 ,為了比壓波動不要太大，所以應(yīng)使履帶鏈節(jié)距和支重輪中心距之差盡可能小。 當(dāng)主要在巖石和硬土面上工作時，采用少支點式支重軸，履帶在支點輪之間有彎曲變形，接地比壓分布不均勻。采用少支點式時，支重軸時取1l 2t，支重輪直徑。 (（ 6 1l2280560D= 350280 支重輪的國際標準可知：材料為 402面進行硬化處理 55。 00 l =300 1202 D 縱軸式掘進機總體方案設(shè)計及行走系統(tǒng)設(shè)計 26 帶機構(gòu)公稱接地比壓的計算與確定 公稱接地比壓由下式計算 : 2式中 :q 公稱接地比壓 ,G 履帶機構(gòu)所屬掘進機的重量 ,N; 01b 單邊履帶機構(gòu)的履帶鏈寬度 , 1l 單邊履帶機構(gòu)的接地長度 , 履帶機構(gòu)的公稱接地比壓為 帶機構(gòu)的行走速度 一般設(shè)計有工作和調(diào)動兩種速度 5m/動速度一般為 10 15m/能實現(xiàn)快速調(diào)動和慢速作業(yè)的需要 ,行走機構(gòu)用液壓馬達驅(qū)動 ,實現(xiàn) 010m/無級調(diào)速。工作速度為 0 5m/ 帶架的設(shè)計 履帶架在整機中起著支撐與連接的作用，是不可忽視的一個部分， 履帶架設(shè)計的好壞將直接關(guān)系著整機的質(zhì)量與美觀。因此，在設(shè)計中既要考慮到其強度的問題，又要考慮到其美觀與使用性的問題。履帶架總體采用箱型梁結(jié)構(gòu)，鑄焊結(jié)合。由于支撐引導(dǎo)輪處結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，受力較大，因而采用鑄造件，其它部分采用焊接結(jié)構(gòu)；為了提高箱型梁的強度和剛度，在其受力較大處采用較厚板材并增設(shè)筋板；另外，履帶架與主機架通過螺栓剛性聯(lián)結(jié)，為了防止螺栓在機器行走中承受剪力，在履帶架前后兩端增加了擋塊。其結(jié)構(gòu)簡圖如圖 6示。 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 27 圖 6履帶架簡圖 帶板的設(shè)計 1) 形式的選擇 懸臂式掘進機履 帶板有兩種結(jié)構(gòu)形式：一種是組合式，另一種是整體式 重型掘進機由于受到井下作業(yè)空間的限制，機器趨于矮型化，這就要求履帶板厚度尺寸不宜過大，適合選用整