EBZ260懸臂式重型巖巷綜合機械化快速掘進工藝及防塵技術研究

PAGEPAGE5鑒定材料EBZ260懸臂式重型巖巷綜合機械化快速掘進工藝及防塵技術研究技術報告中國煤炭科工集團太原研究院二○一一年六月目錄HYPERLINK一、立項背景…………………3HYPERLINK1.1概況……………….3HYPERLINK1.2立項意義………….3HYPERLINK1.3國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀………………….4HYPERLINK1.4項目研究目標與任務…………….6HYPERLINK二、技術路線與實施方案……………7HYPERLINK三、EBZ260重型巖巷掘進機總體設計研究……….9HYPERLINK3.1巖巷掘進機合理技術參數(shù)確定和整機穩(wěn)定性的研究………...10HYPERLINK3.2EBZ260巖巷掘進機整機負載試驗研究……….12HYPERLINK四、截割系統(tǒng)研究……………………13HYPERLINK4.1高性能截齒和硬巖截割頭設計研究…………...14HYPERLINK4.1.1截割頭虛擬裝配………………14HYPERLINK4.1.2高性能截齒的研究……………16HYPERLINK4.2沖擊重載工況下截割機構的研究……………...17HYPERLINK五、裝運系統(tǒng)研究…………………..18HYPERLINK5.1星輪裝載機構合理參數(shù)的試驗研究…………...20HYPERLINK5.2刮板運輸機系統(tǒng)研究…………...21HYPERLINK六、高可靠性履帶行走系統(tǒng)的研究………………..23HYPERLINK6.1履帶行走系統(tǒng)主要參數(shù)研究……………………23HYPERLINK6.2履帶的比壓分布研究…………..23HYPERLINK6.3行走系統(tǒng)功率確定的研究……………………...23HYPERLINK七、低損耗、高可靠性液壓系統(tǒng)的研究………….24HYPERLINK八、電氣系統(tǒng)研究……………………268.1掘進機工作狀態(tài)顯示技術………268.2掘進機工作狀態(tài)歷史數(shù)據(jù)分析…………………27HYPERLINK九、掘進巷道綜合除塵系統(tǒng)的研究…………………28HYPERLINK9.1掘進工作面綜合除塵系統(tǒng)總體配套技術研究…………………28HYPERLINK9.2大斷面控塵技術的研究…………30HYPERLINK十、性能參數(shù)與技術特點…………..32HYPERLINK10.1主要技術參數(shù)…………………..32HYPERLINK10.2主要技術特點………………….34HYPERLINK十一、樣機試制……………………..35HYPERLINK11.1概況……………..35HYPERLINK11.2試制情況及關鍵工藝攻關……………………..36HYPERLINK11.3質(zhì)量保證體系………………….39HYPERLINK十二、井下工業(yè)性試驗及推廣應用情況………….40HYPERLINK十三、國內(nèi)外同類技術對比分析………………….41HYPERLINK十四、經(jīng)濟與社會效益分析………41HYPERLINK十五、總結………….42HYPERLINK15.1主要研究成果…………………..42HYPERLINK15.2技術創(chuàng)新點…………………….43HYPERLINK15.3推廣應用前景………………….43HYPERLINK15.4存在的問題……………….44一、立項背景1.1概況 據(jù)煤炭工業(yè)協(xié)會的數(shù)據(jù)統(tǒng)計：我國原國有重點煤礦綜采率由1975年的3.2%增加到2008年的84.15%，而綜掘率僅由1980年的1.71%增加到2008年的36.85%，采掘比例失調(diào)有進一步加大趨勢，這嚴重制約了煤礦高效、節(jié)約、自動化開采的發(fā)展，為了解決這一矛盾，近幾年，各煤炭企業(yè)加大了掘進設備的投入。具不完全統(tǒng)計，2002年～2009年，掘進機銷量由122臺上升到1400余臺，平均增長超過180臺/年。隨著我國易采的中厚煤層資源日益減少，薄煤層開采量的增加，巷道的巖石比例和硬度呈上升態(tài)勢，而且，隨著礦井規(guī)模和工作面單產(chǎn)的進一步提高，大批的千萬噸現(xiàn)代化礦井建成投產(chǎn)，礦井對懸臂式掘進機的能力和要求也會持續(xù)提高。今后幾年，需要大量的大斷面、截割穩(wěn)定性高的重型巖巷掘進機用于主巷道掘進。另外，隨著我國西北大開發(fā)的深入進行，基礎建設中有大量的公路、鐵路等交通隧道需要開挖。交通隧道開挖的技術、工藝需要豐富與發(fā)展。根據(jù)國外的成功經(jīng)驗表明，重型巖巷掘進機技術在交通隧道施工中將有著廣泛的應用前景。EBZ260重型巖巷掘進機可經(jīng)濟截割硬度≤f9、截割機構截尺采用具有高強耐磨材料，適應大、中斷面半煤巖及全巖巷道的掘進；整機具有工況監(jiān)視和故障診斷系統(tǒng)；配備機載高效濕式除塵系統(tǒng)，除塵效率高。1.2立項意義“十五”及“十一五”期間，盡管我國在煤及半煤巖巷道掘進技術與裝備方面取得了巨大的進步，煤及半煤巖巷掘進設備形成系列化，但在巖石硬度較高的半煤巖和巖巷掘進技術與裝備方面，仍與國外先進采煤國有著很大的差距。目前，我國對于巖石單向抗壓強度大于80MPa半煤巖巷和全巖巷道掘進主要依靠鉆爆法施工，這種方式存在效率低下、安全性差、工人勞動強度過高的問題。與此同時，我國綜掘工作面普遍使用的噴霧除塵方式，由于內(nèi)噴霧旋轉水密封問題長期無法解決，使得內(nèi)噴霧不能長期有效工作，而外噴霧也由于霧狀性能較差和噴霧距離較遠，其滅塵效果也不太理想，致使掘進巷道粉塵治理成為煤礦巷道掘進中的一個技術難題。本項目的另一個目標就是要研制巷道綜合濕式除塵系統(tǒng)。該系統(tǒng)配備于掘進巷道中，降塵率達到95％以上，明顯改善掘進工作面的空氣質(zhì)量，大大降低煤礦井下工人塵肺病的發(fā)病率。本項目的研究對提高我國綜合機械化掘進技術與裝備進步將起到積極的推動作用，可大幅縮短國內(nèi)高端掘進機研制技術與國外先進水平的差距，對提高我國綜掘機械化程度，縮短建井周期，降低施工費用，改善施工條件，提高勞動生產(chǎn)效率，緩解采掘比例失調(diào)，起到明顯的促進作用，本項目研究的關鍵技術是我國煤礦向高效集約化安全生產(chǎn)轉軌的理想掘進設備，對促進我國煤炭生產(chǎn)的可持續(xù)發(fā)展有著重要的意義。同時，該設備的加工制造，為社會提供了就業(yè)機會，其經(jīng)濟和社會效益顯著。1.3國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀1)國外第一臺懸臂式掘進機自上世紀40年代在匈牙利研制成功以來，經(jīng)過50多年的長足發(fā)展，日趨完善。目前，國外掘進機主要生產(chǎn)國，如英、德、奧地利等國，所研制的掘進機已廣泛用于硬度低于f8半煤巖的采準巷道掘進，并擴大到巖巷。重型機不移位截割斷面達35～42㎡，多數(shù)機型能在縱向±16°、橫向8°的斜坡上可靠工作，截割功率在132～300kW，機重在50～100t，截割巖石硬度達到f12。部分機型截割速度已降至1m/s以下，牽引速度采用負載反饋調(diào)節(jié)，以適應不同巖石硬度。機電一體化已成為掘進機發(fā)展趨勢，新推出的掘進機可以實現(xiàn)推進方向和斷面的監(jiān)控、電機功率自動調(diào)節(jié)、離機遙控操作及工況監(jiān)測和故障診斷，新機型全部實現(xiàn)PLC控制，實現(xiàn)了回路循環(huán)檢測。為充分發(fā)揮掘進機的效能，各國都非常重視綜掘作業(yè)線的配套問題，在穩(wěn)定頂板條件下，常用錨桿鉆機支護，提高支護效率；為使掘進機與支護平行作業(yè)，多年以來，世界主要產(chǎn)煤國一直在探索、研究，使掘進機與錨桿鉆機合二為一，在掘進機上裝設錨桿鉆機，用一臺設備來完成巷道掘進的落、裝煤及錨桿打眼、安裝功能，從而出現(xiàn)了機載錨桿鉆機以及掘錨機組；在后配套方面，通常采用橋式轉載機，后配帶式輸送機，實現(xiàn)連續(xù)作業(yè)。為改善工人在巖巷掘進時的工作環(huán)境，掘進機配套機載除塵系統(tǒng)也成為未來巖巷掘進發(fā)展的方向。2)國內(nèi)我國掘進機研究始于上世紀60年代，主要經(jīng)歷了引進、消化吸收和自主研制三個階段。經(jīng)過40余年的發(fā)展，我國已經(jīng)建立《懸臂式掘進機通用技術條件》等完備的掘進機整機及零部件的標準體系?！笆濉焙笃谥痢笆晃濉逼陂g，我國中型掘進機發(fā)展日趨成熟，重型掘進機大批出現(xiàn)，掘進機的設計與加工制造水平已比較先進，已能夠獨立研制截割硬度≤80MPa，機重在60t左右，截割功率160～220kW的重型掘進機，并且具備了根據(jù)礦井條件實現(xiàn)個性化設計的能力，形成了多個系列的產(chǎn)品，主要有煤科總院太原研究院研制的EBJ(Z)系列、佳木斯煤機廠生產(chǎn)的S、EBZ系列、三一重裝生產(chǎn)的EBZ系列型掘進機?！笆晃濉逼陂g，我國煤機制造企業(yè)加大了科研投入，圍繞重型巖巷掘進機技術、掘進機自動控制技術、掘進巷道綜合除塵技術以及掘進機多功能一體化技術展開了科技攻關。國家也在相關方面加大了引導、扶持力度，推動了掘進機研制水平的提高，總體參數(shù)接近或達到了國外先進水平，新型研制的掘進增加機載濕式除塵系統(tǒng)，并且具有了離機遙控、截割斷面監(jiān)視和故障診斷等功能。但是，與國際先進水平相比，國內(nèi)掘進機在破巖能力、適應性及可靠性方面還存在一定的差距，主要表現(xiàn)在如下幾個方面：（1）破巖能力不足截割巖石硬度超過80MPa時，截割振動加大，截齒損耗率急劇增加。（2）自動控制技術水平落后遙控裝置完全依賴進口，斷面監(jiān)視系統(tǒng)作用有限，而且可靠性差，尚不具自動截割和記憶截割的功能，故障診斷只能實現(xiàn)被動檢測，而且功能較為單一，檢測數(shù)據(jù)無法實現(xiàn)遠程傳輸。（3）元部件可靠性差在截割全巖巷道時，由于機器振動較大，元部件損壞嚴重，經(jīng)濟性迅速下降。在巷道綜合除塵技術方面，國內(nèi)相關技術水平也比較落后。雖然目前采取了內(nèi)外噴霧等防塵措施，但粉塵問題依然十分嚴峻，對掘進工作面的防塵技術和設備有著迫切的需求。從除塵效果看，采用長壓短抽的通風除塵系統(tǒng)方式，即長距離送風到掘進作業(yè)點，除塵器在掘進作業(yè)點與掘進壓入式通風配套使用，形成短距離抽風的除塵系統(tǒng)效果最好。該技術中，只有采用有效的控塵措施，才能保證除塵設備有效收塵，并且使高收塵效率和高除塵效率有機結合，達到有效降低機掘工作面粉塵濃度的目的。1.4項目研究目標與任務本項目主要是研究全巖巷道的綜合機械化快速掘進工藝及防塵技術，重點解決≤90MPa全巖巷道巖石破碎及巖粉污染的技術難題，并研制核心裝備重型全巖巷掘進機和巷道綜合除塵系統(tǒng)。主要任務指標：1）主要裝備的技術指標研制出全巖巷重型懸臂式掘進機1臺和機載濕式除塵系統(tǒng)。該全巖巷重型掘進機和巷道綜合除塵系統(tǒng)在巖巷中配備綜掘作業(yè)線，三個月（90個工作日）平均月進尺達到120m掘進機主要技術參數(shù)機重：110t截割功率：260kW總功率：426kW截割煤巖硬度：≤90MPa定位最大可掘高度；5定位最大可掘寬度：6供電電壓：1140V2）制定重型掘進機企業(yè)標準，并為行業(yè)標準修訂提供依據(jù)。二、技術路線與實施方案本項目采用總體設計、部件重點攻關的思路實現(xiàn)。設計中采用虛擬樣機技術和傳統(tǒng)設計方法相結合的方式，利用Solidworks、Ansys、Adams等軟件的輔助設計與分析功能，在樣機研制過程中對整機及各元部件性能進行分析，降低設計風險，縮短設計周期，提高物理樣機的整機性能。技術路線：調(diào)研→方案研究及審查→建立虛擬樣機并進行分析→施工圖紙設計及工藝審查→關鍵元部件攻關→樣機制造→整機組裝、調(diào)試→出廠驗收、性能檢測→井下工業(yè)性試驗→定型設計→完成小批量生產(chǎn)工藝準備→項目驗收或鑒定。2.1項目調(diào)研1）收集相關資料，進行國內(nèi)外調(diào)研包括收集巖巷綜掘技術、重型巖巷掘進機和掘進巷道除塵技術與裝備的相關資料，對重型巖巷掘進機、濕式除塵器等設備使用工況進行井下實際調(diào)查研究，確定研究的主要目標、走訪使用單位了解產(chǎn)品在實際使用中的優(yōu)缺點并進行立項查新。2）選取整機主參數(shù)，編寫項目可行性研究報告，并組織專家審定。2.2方案設計1）對國內(nèi)外先進技術與裝備進行消化、吸收并創(chuàng)新，制定整機總體設計方案。2）根據(jù)總體設計方案，確定各部件、各系統(tǒng)的主要參數(shù)。3）以主機參數(shù)和各部件參數(shù)為依據(jù)，進行液壓件、傳動件、電氣件的選型設計。2.3關鍵裝備設計本項目關鍵裝備的設計研究主要分為重型巖巷掘進機和巷道綜合除塵系統(tǒng)兩個研究任務。重型巖巷掘進機整機由截割機構、裝載機構、刮板輸送機、機架及回轉機構、行走機構、液壓系統(tǒng)、供水系統(tǒng)、電氣系統(tǒng)和防護總成等幾部分組成，整機除截割機構外，全部采用液壓驅動。巷道綜合除塵系統(tǒng)設計為帶附壁風筒的濕式除塵系統(tǒng)，本項目巷道綜合除塵系統(tǒng)主要由濕式除塵器、附壁風筒和供水系統(tǒng)等幾部分組成。關鍵裝備的設計按照裝備的組成，分成總體設計和元部件設計多個研究小組，分工協(xié)作，總體設計負責協(xié)調(diào)各部分工作，并對關鍵裝備的設計負總責。2.4樣機試制1）關鍵元部件進行試驗室試驗；2）樣機制造過程中，派專業(yè)技術人員進行技術支持，并進行全程質(zhì)量跟蹤，參與生產(chǎn)廠家的出廠檢驗，對于不合格件嚴禁上機裝配。對各種液壓件，包括泵、馬達、油缸、閥類等元部件，都必須經(jīng)過液壓試驗臺帶載檢驗。3）樣機組裝完成后，進行假巖壁截割試驗，試驗完成后由掘進機檢驗檢測中心的檢驗人員到現(xiàn)場進行整機檢驗，檢驗合格后方可出廠。2.5井下工業(yè)性試驗裝備取得煤安標志后進行井下工業(yè)性試驗。項目組制訂工業(yè)性試驗規(guī)范，試驗期間跟蹤井下設備運行情況，對設備運行的有關參數(shù)進行測試與采集，并根據(jù)試驗情況，提出樣機整改意見。2.6項目驗收在工業(yè)性試驗完成后，項目承擔單位提交項目研究報告等技術資料，交甘肅省科技廳組織鑒定、驗收。三、EBZ260重型巖巷掘進機總體設計研究全巖巷綜合機械化掘進研究在我國尚處于起步階段，結合項目技術任務及研究目標要求，對重型巖巷掘進機總體設計技術、硬巖截割技術、硬塊物料裝運技術、自動控制技術等一些關鍵技術進行了重點研究。懸臂式掘進機總體設計對整機性能的優(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)一性和匹配性。掘進機的總體設計，主要包括以下幾方面的內(nèi)容：1）根據(jù)任務目標選擇機型及各部件的結構形式；2）確定整機主要技術性能參數(shù)；3）按照總體設計的要求，確定整機系統(tǒng)組成及它們之間的匹配性；4）進行必要的總體計算。在總體設計過程中，整機主要技術性能參數(shù)的確定難度最大，也最為重要，整機主要技術性能參數(shù)一旦確定，設備使用性能的好壞也就隨之確定。由于缺乏超重型巖巷掘進機的研究經(jīng)驗，整機合理技術參數(shù)的確定以及整機穩(wěn)定性的研究就成為總體設計的一個關鍵內(nèi)容，為此課題組對此進行了專項研究。1-截割機構2-裝載機構3-刮板輸送機4-機架和回轉機構5-左行走機構6-右行走機構7-電氣系統(tǒng)8-液壓系統(tǒng)9-水系統(tǒng)10-護板總成圖1EBZ260型全巖巷掘進機3.1巖巷掘進機合理技術參數(shù)確定和整機穩(wěn)定性的研究針對國內(nèi)巖巷掘進機研制技術相對薄弱的現(xiàn)狀，課題組重點對國外先進的巖巷掘進技術和具有代表性的巖巷掘進機AHM105、MK3等裝備進行了調(diào)研，并根據(jù)巖巷掘進的特殊要求，結合我國煤礦井下情況，提出了巖巷掘進機的主要結構和技術參數(shù)，然后，采用SolidWorks等三維軟件建立虛擬樣機并進行模擬分析，以合理的質(zhì)量體積比，具有最高切割功率和高切割穩(wěn)定性為優(yōu)化目標，建立動力學模型對整機進行優(yōu)化設計，確定整機設計參數(shù)。全巖巷掘進機是一種集截割、裝載、轉運、行走、降塵等功能于一身的綜合機組，其作業(yè)環(huán)境和條件極其惡劣，工作載荷隨機多變，載荷的計算非常復雜。從理論上講，掘進機的力學模型應是一個無限個自由度的系統(tǒng)，但實際計算這樣的系統(tǒng)是不可能的。因此，在建立全巖巷掘進機截割巖壁的力學模型時，我們對掘進機的運行工況進行了適當、合理的假設和簡化。全巖巷掘進機力學模型基本假設如下：巖壁的單向抗壓強度恒定；掘進機各部分簡化為集中質(zhì)量m1、m2、m3……mn；各部分之間通過無質(zhì)量的彈性元件連接；各部分之間的阻尼為粘性阻尼；掘進機運行正常，無引發(fā)掘進機振動的故障。圖2全巖巷掘進機的簡化振動模型掘進機動力學系統(tǒng)可以看作是完整系統(tǒng)，應用完整系統(tǒng)分析力學的知識，即Lagrange方程，可以建立掘進機截割時的運動微分方程，從而較精確的描述掘進機的動力學行為?？紤]粘性阻力，引入Rayleigh耗散函數(shù)D，則Lagrange方程為：（s＝1，2，……，n）若引入勢能函數(shù)U(qs)，那么可以進一步寫成如下形式：（s＝1，2，……，n）根據(jù)以上形式的Lagrange方程，推導出了掘進機截割巖壁時的運動微分方程：（，，，，，，，，，，，，，，，，，，，，，，，）（n＝1，2，……，9）從研究的結果上看，當截割頭質(zhì)量不變，機體質(zhì)量減少時，對機體的振動影響不大，但對截割頭的振動影響強烈，截割頭振動劇烈。反之增加機體重量，截割頭的振動減小。為此，項目組利用配重等方式，對整機結構進行了優(yōu)化，力求重量合理，動力傳遞路線簡短、效率高，重心位置低、動態(tài)穩(wěn)定性好。重心計算公式如下：,,式中G：為整機重量、、、：各部件、組件重量以及其在X、Y、Z軸上的坐標。3.2EBZ260巖巷掘進機整機負載試驗研究2010年10月，EBZ260型全巖巷掘進機在太原研究院假巖壁截割試驗區(qū)進行了假巖壁截割試驗，試驗中項目組對整機的截割穩(wěn)定性、元部件振動等參數(shù)進行了檢測，檢測結果顯示機器設計合理，重心穩(wěn)定機器震動小，截割能力達到設計要求。四、截割系統(tǒng)研究截割系統(tǒng)是掘進機的工作機構，也是掘進機設計的核心部分，本項目全巖巷掘進機主要由叉形架、截割電機、截割減速器、截割頭、懸臂段等元部件組成。1-切割頭、2-懸臂段、3-加長段、4-二級行星減速器、5-切割電機、6-叉形架圖3EBZ260型掘進機截割機構本項目研制的EBZ260型巖巷掘進機采用刀具切割破碎巖石，按照礦巖破落原理，其截割方式為銑削原理。掘進機在進行作業(yè)時通常是掏槽鉆進和擺動截割兩種方式。無論哪種方式截齒切割巖石時，在其截割頭截齒的每個齒尖上的切削方向上有切割力Fs，它的作用是把巖石破碎（或擠碎）；軸向有牽引力Fa，它的作用是使截齒保持切入巖體的切割狀態(tài)。截割過程受許多因素的影響，但最主要的是必須能有效地截割煤巖，為此應考慮影響截割性能的下列關系：截割力和牽引力；截割速度和牽引速度；推進力及其速度；切屑厚度及截線間距；截割頭結構尺寸；截齒的類型及其布置方式等。這些參數(shù)必須應滿足被截割巖石的性質(zhì)要求，如果參數(shù)選擇不當，則會降低掘進機的截割效率，甚至不能有效截割煤巖。為此，本項目截割系統(tǒng)主要進行以下幾個方面的研究。圖4截齒切割力和牽引力4.1高性能截齒和硬巖截割頭設計研究4.1.1截割頭虛擬裝配截割頭是掘進機的主要部件，其設計參數(shù)直接影響整機性能，截割頭的設計參數(shù)包括：形體幾何參數(shù)、截齒排列參數(shù)、運動學參數(shù)等。要將諸多參數(shù)合理匹配，采用傳統(tǒng)的設計方法是難以實現(xiàn)的。根據(jù)設計理論實現(xiàn)截割頭的虛擬設計較好地解決這一難題。圖5截割頭空間包絡面圖6截割頭體上螺旋線齒尖包絡曲線并非一種曲線構成，而是幾段不同曲線的組合，相應包絡面的形式根多，截齒齒尖在包絡面上的排列也存在一定規(guī)律。考慮到截割時排屑的順暢性以及截割頭受力的均勻性及穩(wěn)定性，截齒主要沿著幾條等升角螺旋線分布。如圖4所示，定義截割頭體上螺旋線在M點的切線t與z軸方向夾角的余角為該點的螺旋升角。則M點在母線L上的位置矢量為：將，帶入上式，對上式求導可以得：根據(jù)點積公式有由以上公式可得：（1）令（1）式中得為常量，方程兩邊對積分，便可得到等升角螺旋線的方程。將拋物線繞z軸旋轉得旋轉拋物面為（2）將式（2）中得第3個方程兩邊對求導得，帶入（1）式整理并積分得：（3）式（2）、（3）聯(lián)立，即可得等升角拋面螺旋線方程：（4）令x、y、z是的函數(shù)，便可實現(xiàn)計算機繪制拋面螺旋線。在根據(jù)整機設計參數(shù)，通過截深確定截距，配合合理的打擊角，實現(xiàn)了截割頭的虛擬裝配。4.1.2高性能截齒的研究項目組重點對截齒的隨即載荷進行了研究。統(tǒng)計分析表明，截齒的截割阻力和牽引阻力服從伽馬分布。由于該分布的特征所限，我們目前還無法解決給定函數(shù)的伽馬分布隨機過程的模擬問題。經(jīng)過分析比較，選用單參數(shù)的瑞利分布來代替伽馬分布。那么，在瞬時的中心值將由下式確定。（5）此時，作為隨機過程的截割阻力為（6）在截割非均勻巖壁時，截齒的截割阻力、牽引阻力和側向阻力的平均值分別為：（7）在截割非均勻巖壁時，截齒的最大峰值負荷通常發(fā)生在與硬質(zhì)包裹體相遇時，其負荷大小在很大程度上取決于截齒與所截包裹體的取向。中心截割時最大，邊緣截割時次之，剝落時最小。另外，本項目對各種類型的截齒進行了對比試驗，通過比較，確定了最佳的截齒形式，并通過采用新的焊接技術，在截齒磨損程度較高的齒尖部位堆焊耐磨材料的方法，大大改善了鎬形截齒的耐用性，克服了截齒在磨損較高的齒尖變鈍時產(chǎn)生負的后角，較大的磨損平面擠壓巖石并產(chǎn)生大量的巖粉的情況，使截齒截割比能耗穩(wěn)定，使用中銳利程度一直保持不變，截割中粉塵少、震動小。圖7參與試驗的各種類型的截齒針對國內(nèi)硬巖截齒與截割頭設計水平較低的現(xiàn)狀，為確保項目的成功實施，項目組一方面開展了廣泛的國際交流，與具有硬巖截割技術國際領先水平的專業(yè)公司簽訂了技術合作協(xié)議，進行了聯(lián)合攻關；另一方面通過吸收國外先進技術，結合自身截割頭設計理論，研制成功具有自主知識產(chǎn)權的橫軸式硬巖截割頭，通過在井下的使用表明，自主研制的硬巖截割頭在使用性能上達到了國外同類產(chǎn)品的技術水平。4.2沖擊重載工況下截割機構的研究切割部為二級行星齒輪傳動。行星減速器結構如圖8所示。EBZ260型掘進機縱軸式切割部由260/200kW的交流雙速水冷電動機輸入動力，軸套傳至二級行星減速器，經(jīng)懸臂段，將動力傳給切割頭，通過切割頭的旋轉和履帶推進實現(xiàn)鉆進運動，通過切割頭的旋轉和升降以及回轉臺水平回擺實現(xiàn)徑向切割，從而達到破碎煤巖的目的。在掘進機的工作過程中，切割電機可以提供高、低不同的兩種切割速度。由于，EBZ260型掘進機縱軸式切割電機低速工作時速度降低一半，而額定功率由260kW降低到200kW，所以，低速時速度低，輸出扭矩大，適合于硬巖切割；高速時速度高，輸出扭矩小，適合于軟巖及煤巖切割。兩種切割方式可以根據(jù)實際情況方便切換，從而大大的提高了掘進機的切割效率。圖8EBZ260型掘進機縱軸式切割部二級行星減速器整個切割部通過叉形架的兩個耳以及兩個銷軸鉸接于回轉臺上。借助安裝于切割部和回轉臺之間的兩個升降油缸，以及安裝于回轉臺的兩個回轉油缸，來實現(xiàn)整個切割部的升、降和回轉運動，由此切割出任意形狀的斷面。五、裝運系統(tǒng)研究裝運系統(tǒng)由裝載機構和刮板運輸機兩部份組成，裝載機構主要由鏟板及左右對稱的驅動裝置組成，通過低速大扭矩液壓馬達直接驅動三爪星輪轉動，從而達到裝載煤巖的目的。刮板輸送機采用邊雙鏈刮板，主要由機前部、中機架、機后部、驅動裝置、邊雙鏈刮板、張緊裝置等組成。右副鏟板體2-右轉盤3-主鏟板體4-改向輪組5-左副鏟板體6-左轉盤7-驅動裝置圖9EBZ260型掘進機裝載部1-機前部2-機后部3-邊雙鏈刮板4-張緊裝置5-驅動裝置6-液壓馬達圖10EBZ260型掘進機刮板輸送機裝運系統(tǒng)是掘進機的重要組成部分，其設計質(zhì)量直接影響掘進機的工作阻力、動力消耗和生產(chǎn)率等。本項目著重對裝運系統(tǒng)的裝載效率、可靠性和耐磨性進行了研究。本項目EBZ260型巖巷掘進機截割能力強，給裝運系統(tǒng)造成了很大的壓力，為此，項目組對裝運系統(tǒng)進行了專項研究。本機裝運系統(tǒng)研究，我們對影響裝載機構裝載效率的設計參數(shù)進行了考慮，對轉盤大小、形狀、轉速以及鏟板傾角、插入料堆深度進行研究、優(yōu)化，提高掘進機裝載機構的自裝效率。5.1星輪裝載機構合理參數(shù)的試驗研究星輪裝載機構的裝運能力取決于裝載功率、星輪形狀、星輪轉速以及刮板運輸機鏈速之間的匹配關系。選擇合理的裝載機構設計參數(shù)，可較大幅度的提高整機生產(chǎn)能力。為此，項目組進行了不同齒型、不同直徑星輪在不同鏈速情況下的裝煤試驗，對星輪裝載機構合理參數(shù)的選擇進行了試驗研究。表1裝載試驗統(tǒng)計表星輪轉速的確定要考慮到星輪里側的物料能夠順利進入輸送機槽，里側物料需要的轉速較高。如果星輪轉速較低，那么物料會隨著星輪做圓周運動，只有當物料轉速高于臨界轉速時，離心力才能使物料沿預想的方向運動，但是，如果轉速過高，又會造成嚴重的甩煤現(xiàn)象，同時，星輪轉速的確定也要考慮到星輪的形狀。星輪的臨界轉速為：，星輪臨界轉速與物料所處位置及齒面切線夾角有關，在一定的轉速下，輪齒各點的切線夾角與其半徑有如下關系：。n＝35r/min時，星輪輪齒中心線的圖形如圖11所示。圖11星輪的受力分析圖12星輪輪齒中心線形狀本項目裝載系統(tǒng)采用等摩擦角刀形星輪，星輪轉速為35r/min，鏈速為1.0m/s。5.2刮板運輸機系統(tǒng)研究刮板運輸機系統(tǒng)依靠刮板鏈推移輸送物料在掘進機后轉運機構，工作過程中，刮板鏈要克服很大的摩擦力，承受很大的靜載荷和動載荷。刮板運輸機的圓環(huán)牽引鏈均由合金鋼制造，焊接后進行熱處理，使之具有較高的強度、韌性和耐磨性能，因此對鏈條進行力學分析時鏈條被看作彈性體。課題組采用彈性波動理論和數(shù)值分析法對刮板運輸機進行了動力學研究。為簡化模型，刮板鏈被看作為理想彈性體，對刮板鏈進行了如下假設：1）刮板鏈勻質(zhì)分布：2）刮板鏈各向同性；3）刮板鏈服從虎克定律。本項目刮板運輸機系統(tǒng)屬單端驅動并向上運輸，如圖13，當刮板運輸機系統(tǒng)單端驅動向上運輸時，1點為最小張力點：圖13單端驅動向上運輸邊界條件：1點作為坐標原點，鏈條運行方向為x方向。驅動鏈輪處：（21）改向鏈輪處：（22）初始條件：刮板機的初始位移為：（23）初始速度：（啟動速度；制動速度）（24）由此得刮板運輸系統(tǒng)的動態(tài)分析數(shù)學模型（25）分析表明，當刮板鏈距離較短時，刮板作為彈性體的彈性特征表現(xiàn)的不是很明顯。由于本機刮板運輸系統(tǒng)長度為8.2米，距離很短，其彈性刮板鏈與剛性刮板鏈的特征很相似，也就是說，在運動過程中，刮板鏈所受的動載荷與靜載荷非常接近，因此，本項目六、高可靠性履帶行走系統(tǒng)的研究本項目行走機構采用履帶式，左、右對稱布置，分別驅動。左右履帶架通過高強度螺栓與機架相聯(lián)。每個行走機構均由液壓馬達提供動力經(jīng)行走減速器→驅動鏈輪→履帶鏈，驅動履帶行走。6.1履帶行走系統(tǒng)主要參數(shù)研究行走機構主要尺寸的確定主要靠試驗和經(jīng)驗決定。履帶接地長度的推薦范圍L≤（1.6～2.2）B，履帶板的寬度b用下式近似計算取標準系列：，兩條履帶中心距的推薦范圍：B=（3.5～4.5）b。6.2履帶的比壓分布研究履帶平均接地比壓P是重要參數(shù)之一。假定掘進機中心位置與其履帶接地面積形心重合，兩條履帶的平均接地比壓均呈矩形分布，P＝G/2bL。實際上履帶的重心均偏向機器的前方，這樣履帶的實際比壓狀況將視重心偏置的距離e的多少而變化。掘進機履帶的接地狀況可根據(jù)《材料力學》中矩形截面核心的原理來分析，求得每條履帶載荷分布最大和最小值為：（27）6.3行走系統(tǒng)功率確定的研究履帶在推進截割頭截割巖壁時，如按最不利的工況考慮是在履帶即將發(fā)生打滑的極限載荷計算推進所需的功率，此時每一條履帶所需的最大牽引力為：（28）單邊履帶行走機構輸入功率：（29）圖14履帶板應力云圖圖15履帶板位移云圖本項目研制的履帶行走機構，具有載重大、耐沖擊強的特點，并采用了支重輪結構，以降低滑動摩擦阻力。為了井下組裝和維護方便，履帶行走機構與機架的聯(lián)接設計為掛鉤式，為了提高履帶行走機構的可靠性，履帶架設計為框架結構，履帶板采用軍工技術的整體履帶板，課題組利用計算機分析軟件對履帶架、履帶板進行了受力分析，優(yōu)化了其結構。七、低損耗、高可靠性液壓系統(tǒng)的研究本機除截割頭的旋轉運動外，其余各部分均采用液壓傳動。液壓系統(tǒng)主泵站由一臺132kW的電動機驅動一臺兩聯(lián)恒功率變量柱塞泵，分別向油缸回路、行走、裝載、輸送機回路提供壓力油，主系統(tǒng)由三個獨立的開式系統(tǒng)組成。另外系統(tǒng)還設置了有液壓馬達驅動的獨立補油系統(tǒng)，避免了補油時對油箱的污染。項目組采用了AMESim計算機輔助分析軟件對本機液壓系統(tǒng)及其元件進行了動態(tài)仿真分析，主要分析掘進機在工作工程中系統(tǒng)的壓力和流量的動態(tài)變化；系統(tǒng)在長時間工作時的溫度變化；元件參數(shù)設置對壓力與流量關系變化的影響，以及由于這些變化引起的速度及加速度的變化，特別是液壓系統(tǒng)壓力流量波動導致截割牽引速度的變化對截割能力的影響；并根據(jù)分析結果對系統(tǒng)進行了優(yōu)化設計，主要包括散熱系統(tǒng)與液壓系統(tǒng)的匹配；元件參數(shù)的設置；管路的優(yōu)化排布等。這些分析與優(yōu)化使掘進機液壓系統(tǒng)的設計由原來的滿足功能設計進入到多方面綜合設計階段。同時，項目組對操作臺采取了綜合減震設計，并采用了新式密封方式，這些措施的實施極大的提高了液壓系統(tǒng)的可靠性。圖16EBZ260型掘進機液壓系統(tǒng)原理圖圖17不同參數(shù)設置的平衡閥對油缸壓力影響的分析八、電氣系統(tǒng)研究電氣設備由前級饋電開關、KXJ–400/1140（660）E型掘進機用礦用隔爆兼本質(zhì)安全型電控箱、CXH-12/30型礦用本質(zhì)安全型操作箱、XBF-36/120P隔爆型蜂鳴器、DGE12/24（36）L（A）隔爆型掘進機LED燈、BZJA2-5/127型隔爆急停按鈕、掘進機斷面監(jiān)測系統(tǒng)、遙控系統(tǒng)、甲烷傳感器以及驅動掘進機各工作機構的電動機組成。電氣系統(tǒng)首次采用CAN總線控制系統(tǒng)，來實現(xiàn)智能運行工況監(jiān)視。掘進機監(jiān)測系統(tǒng)主要實現(xiàn)監(jiān)視主機，數(shù)據(jù)采集器、電氣系統(tǒng)也是本項目研究的一項重點和難點內(nèi)容。8.1掘進機工作狀態(tài)顯示技術掘進機斷面監(jiān)視狀態(tài)顯示主要是利用各種檢測設備，對掘進機電氣系統(tǒng)、液壓系統(tǒng)、機械系統(tǒng)各項參數(shù)進行采集、分析、存儲、故障診斷分析。圖18掘進機工作狀態(tài)監(jiān)視窗體8.2掘進機工作狀態(tài)歷史數(shù)據(jù)分析掘進機斷面監(jiān)視系統(tǒng)具有掘進機工作狀態(tài)數(shù)據(jù)分析功能，該功能模塊可以脫離系統(tǒng)單獨運行。斷面監(jiān)視系統(tǒng)將掘進機工作狀態(tài)數(shù)據(jù)和故障過程數(shù)據(jù)存盤，通過U盤或其他方式將歷史數(shù)據(jù)導入分析軟件，對掘進機運行過程及故障過程進行還原，可以通過曲線表現(xiàn)近期內(nèi)掘進機的運行情況，還原出掘進機故障或運行參數(shù)超限的過程，分析故障。圖19掘進機運行參數(shù)曲線九、掘進巷道綜合除塵系統(tǒng)的研究本項目采用的是長壓短抽的綜合除塵系統(tǒng)，即長距離送風到掘進作業(yè)點，送風至工作面一定距離時，安裝附壁風筒，通過附壁風筒將軸向壓入風流改變?yōu)閺较蛐D風流，控制工作面粉塵向后擴散，同時，除塵器在掘進作業(yè)點進行短距離抽風，凈化工作面受污染空氣。該系統(tǒng)采用附壁風筒控塵技術和高效濕式除塵器，使其具有高收塵效率和高除塵效率，并使二者有機結合，達到理想的除塵效果。該除塵系統(tǒng)由除塵器、除塵風機、附壁風筒、排污泵、供水系統(tǒng)幾部分組成。當除塵設備開動時，截割產(chǎn)生的粉塵將通過內(nèi)置在掘進機機架內(nèi)部的吸風風道進入除塵器處理，該系統(tǒng)采用德國CFT公司的HCN400型高效濕式除塵器，重點在總體配套、控塵技術和除塵技術方面進行了研究。9.1掘進工作面綜合除塵系統(tǒng)總體配套技術研究該除塵系統(tǒng)是適合國內(nèi)多數(shù)礦區(qū)井下巷道綜掘時，與綜掘機組和掘進壓入通風配套使用組成長壓短抽濕式除塵系統(tǒng)。該系統(tǒng)使用了附壁風筒和高效濕式除塵器，使之具有高收塵效率和高除塵效率，并使二者有機結合，達到了理想的除塵效果。如圖20所表示，該系統(tǒng)的除塵部分設備是作為一個獨立的部件通過螺栓集成在掘進機上的。圖20機載濕式除塵系統(tǒng)布置圖1—附壁風筒2—除塵器3—風機4—電機5—排污泵及電機除塵部分設備主要有除塵器、風機、電機、排污泵等組成。當除塵設備開動時，截割產(chǎn)生的粉塵將通過內(nèi)置在掘進機機架內(nèi)部的吸風風道進入除塵器處理，該系統(tǒng)采用德國CFT公司的HCN400型高效濕式除塵器，除塵器結構如圖21所示。圖21HCH400型除塵器結構圖除塵器的除塵采用霧化、凝聚和脫水三個環(huán)節(jié)。含塵空氣經(jīng)過風筒進入除塵器后首先進入霧化區(qū)，與從噴嘴噴出的水霧以較高的相對速度接觸，接著塵粒表面附著的氣膜被沖破，塵粒被水濕潤，發(fā)生激烈的凝聚，凝聚形成的含塵水滴在經(jīng)過除霧墊層時大部分被捕捉、聚集，然后形成污水排出，還有一部分水滴在經(jīng)過水滴分離器時通過波紋板被分離下來，以污水的形式排出。最后從水滴分離器中排出的空氣是清潔空氣。控塵部分是通過在巷道壓入通風中間加入一控塵設備，帶風門的附壁風筒，如圖22所示，掘進時把風門關閉，使風流從附壁風筒側壁流出，即將壓入工作面的軸向風流改變成沿巷道的旋轉風流向掘進工作面供風，在掘進機司機的前方建立起空氣屏幕，控制懸浮粉塵向巷道后方擴散，使含塵氣流只能沿布置在司機前方的吸塵口吸入除塵器，除塵器抽塵凈化處理掘進機掘進產(chǎn)生的粉塵。支護時把風門打開，使風流直接吹向工作面。圖22附壁風筒結構圖綜合除塵系統(tǒng)設計也是總體配套的一項關鍵內(nèi)容，系統(tǒng)設計需要確定壓入風量和抽出風量匹配關系，工作時壓入供風口距掘進頭距離，吸塵口距掘進頭的距離，除塵器排放口與壓入供風口距離等一系列關系，只有好的系統(tǒng)設計，才達到理想的除塵效果。巷道壓入式通風供風量應滿足如下要求：式中V：允許的最低風速S：掘進巷道斷面積一般來說，壓入風量必須大于抽出風量的20％～30％。若壓入風量過大，除塵器抽出風量過小，相當部分粉塵將會被風流帶出工作面，不能吸入除塵器中凈化處理，收塵效率顯著降低；若壓入風量小于吸入風量，工作面將會出現(xiàn)循環(huán)風，不利于安全生產(chǎn)。除塵系統(tǒng)工作時，壓入供風口距掘進頭距離不應過大；吸塵口距掘進頭的距離也要根據(jù)巷道實際大小進行設計。實踐經(jīng)驗表明，吸塵口始終要保持在掘進機司機位置的前方，一般距掘進頭2.5～4.0m9.2大斷面控塵技術的研究壓入式通風沿軸向往綜掘工作面供風時，造成巷道中各處的風速不一，在巷道的各個斷面上產(chǎn)生了速度差。由粘性流體力學可知，當兩層流體間存在速度差時，它們之間將產(chǎn)生流體的剪切，從而形成旋渦。由于旋渦的加速，使流體內(nèi)部發(fā)生破裂與旋轉，從而攜帶著粉塵以極大的速度向外擴散，致使大部分含塵氣流不能進入除塵器中凈化，嚴重地影響了綜掘工作面粉塵濃度的降低。圖23掘進工作面風流分布示意圖為了解決綜掘工作面含塵氣流向外擴散這個問題，課題組采用氣幕控塵技術，對掘進工作面粉塵的防擴散問題進行了深入研究。氣幕是使空氣以一定的風速和方向吹出而形成的隔斷氣簾。氣幕控塵就是利用噴射氣流的射流原理使污染源散發(fā)出來的粉塵與周圍空氣隔離，并利用除塵設備將控制在一定范圍內(nèi)的粉塵得到凈化處理，凈化后清潔風流排入巷道內(nèi)。為了分析方便，假設氣幕噴射溫度與周圍環(huán)境溫度相同，射流出流到無限大空間中。根據(jù)邊界層理論，紊流射流由于其橫向脈動造成射流與周圍介質(zhì)之間不斷發(fā)生質(zhì)量、動量交換，帶動周圍介質(zhì)流動，產(chǎn)生誘導氣流，使射流的流量、橫斷面積都沿射流方向不斷增加，其主體段軸心速度、斷面流量沿射流的變化，符合如下關系：此次綜合除塵系統(tǒng)設計使用了附壁風筒。這種附壁風筒能保證壓入風量全部經(jīng)旋轉風道流出，形成厚且密實的風墻，并不斷向綜掘工作面推進，在除塵器吸入含塵氣流產(chǎn)生軸向速度的共同作用下，便形成一股具有較高功能的螺旋線狀氣流，在掘進機司機工作區(qū)域的前方建立起阻擋粉塵向外擴散的空氣屏幕，封鎖住掘進機工作時產(chǎn)生的粉塵，使之經(jīng)過吸塵風筒吸入除塵器中進行凈化而不外流，從而提高了綜掘工作面的收塵效率。十、性能參數(shù)與技術特點10.1主要技術參數(shù)1）總體機長12.機寬3.65機高2.19地隙250mm截割臥底深度25機重110t總功率426kW可經(jīng)濟截割煤巖硬度≤90MPa最大可掘高度5最大可掘寬度6適應巷道坡度±18°機器供電電壓1140V2）截割機構截割型式縱軸截割功率260kW截齒形式鎬形轉速54/27r/min3）裝載機構裝載形式三爪星輪（液壓馬達驅動）裝運能力320m3鏟板寬度3.5星輪轉速35r/min4）刮板輸送機運輸形式邊雙鏈刮板（液壓馬達驅動）槽寬67龍門高度400mm鏈速1m/s錨鏈規(guī)格22×86mm張緊形式液壓張緊5）行走機構行走形式履帶式(液壓馬達分別驅動)行走速度0～10m接地長度3.6制動形式摩擦離合器履帶板寬度65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25MPa行走回路25MPa裝載回路25MPa輸送機回路25MPa系統(tǒng)總流量：530L泵站電動機功率132kW7）噴霧冷卻系統(tǒng)滅塵形式噴霧、機載除塵供水壓力1.5MPa流量70L冷卻部件截割電動機、油箱、油泵電機8）電氣系統(tǒng)供電電壓1140V控制回路AC220V、AC36、AC127VAC110V、AC180VDC24V本安DC12.5V額定電流400總功率426kW隔爆形式隔爆兼本質(zhì)安全型控制箱本質(zhì)安全型9）HCN400型除塵器處理風量350m3工作面供風量要求：420～460m3/min除塵器風筒直徑：φ600除塵風機功率30kW排污泵電機功率4kW總除塵效率≥95％用水量30～40L/min10.2主要技術特點該機機重110t，同樣的外形尺寸，重量是國內(nèi)外同級別機型的1.3倍，截割穩(wěn)定性好，破巖能力強；該機創(chuàng)新研制了掘進機機載濕式除塵系統(tǒng)，合理的風道布置及參數(shù)優(yōu)化匹配，使巖巷掘進綜合除塵效率達到95％以上，同時降低了掘進工作面設備配套復雜程度；電氣系統(tǒng)首次采用CAN總線控制系統(tǒng)，降低了電氣系統(tǒng)復雜程度，并實現(xiàn)智能運行工況監(jiān)視和故障診斷；司機操縱臺設計以人體工學為基礎，司機的操作更為舒適；采用進口耐磨環(huán)高強截齒，增加了耐磨性，降低了消耗；6.截割滾筒和裝運機構采用進口耐磨設計，提高巖巷掘進可靠性.十．一、樣機試制11.1概況EBZ260重型巖巷掘進機由中國煤炭科工集團太原研究院設計制造。該機為懸臂式部分斷面掘進機，主要由截割機構、裝載部、刮板輸送機、主機架、行走部、電氣系統(tǒng)、液壓系統(tǒng)及、冷卻噴霧系統(tǒng)除塵系統(tǒng)九大部分組成。該機共有自制專用件800余種，其中齒輪類零件40余種，液壓零部件200余種，電器元部件200余種，并有其它外購件及各種標準件與之配套。該機從加工工藝性上看，整機的零部件結構具有以下三個特征：關鍵機械傳動零部件的幾何尺寸精度等級、形位公差、表面粗糙度和熱處理技術要求均較高。鑄鋼件壁厚相對要求較薄，而且有些件的幾何形狀比較復雜。焊接結構件的數(shù)量比重較大，大型焊接件結構較復雜、幾何尺寸大，機械性能要求高。設計中貫徹執(zhí)行產(chǎn)品的標準化原則，元部件盡量采用了國家標準、行業(yè)標準和企業(yè)標準，11.2試制情況及關鍵工藝攻關11.2.1截割減速器、懸臂筒掘進機的大型鑄件壁厚較薄，平均約為70mm，其中截割減速器具有型腔較多、形狀較復雜、沒有完整的分型面等幾何特征，懸臂筒屬于薄壁高筒型鑄件，按正常補縮要求必須增設補襯，經(jīng)理論計算增設補襯后的鑄件重量將是原鑄件的3倍左右，增加了鑄造難度，又加大了機加工的工作量?；趯ι鲜鰩追N工藝難度大的典型鑄件分析，在鑄造工藝上采取了分散性布置多道澆口、曲折分型造型、導向銷定位機箱、冒口設在鑄件末端上方，細長的懸臂筒鑄件還采用了特殊的澆鑄方法，澆鑄鋼水溫度嚴格控制限等一系列工藝措施，從而保證了這些鑄件的鑄造質(zhì)量和尺寸精度，達到了圖紙設計要求。11.2.2該機的鏟板和機架體是結構較復雜和幾何尺寸大的組焊件?？刂坪附幼冃魏拖附討κ潜ＷC焊件質(zhì)量的關鍵，因此從工藝上采取以下措施：焊接件施焊的環(huán)境不應低于5℃呈對稱形的復雜組焊件，施焊時宜采用對稱同時施焊；形狀復雜的組焊件，施焊時根據(jù)情況增設輔助拉筋，以減少變形；精度要求較高的厚板對焊邊必須采用刨邊機加工或線截割加工；組對定位精度高的組焊件應采取工藝假軸和胎模定位施焊；要求焊接性能高的組焊件應采用CO2或惰性氣體保護焊；大型較復雜的組焊件焊后應及時進行消除內(nèi)應力退火處理。11.2.3該機的齒輪件達40余種，包括內(nèi)齒輪、錐齒輪、外齒輪和軸齒輪以及漸開線內(nèi)、外花鍵件，為了提高輪齒強度和使用壽命，要求硬齒面的外齒輪材料全部采用優(yōu)質(zhì)低炭合金鋼，并對材料及加工精度進行統(tǒng)一，這樣減少了材料品種，簡化并統(tǒng)一了工藝。工藝和熱處理具有一定的難度，特別是幾組行星傳動機構中的行星輪和其心軸之間的結構限制只能排置滾柱作為滾動軸承，因此，內(nèi)孔及心軸的尺寸精度、表面硬度、表面粗糙度要求均較高、硬度大，工藝上采用了滲碳淬火后低溫回火，然后分粗、精磨削內(nèi)孔（留研量）和齒面，最后用研棒研好內(nèi)孔，經(jīng)檢驗合格。對截割機構和行走機構傳動中的行星傳動裝置，其內(nèi)齒輪均采用中碳合金鋼制造，經(jīng)鍛造粗加工調(diào)質(zhì)后進行插齒，然后進行氮化輪齒表面，經(jīng)過特殊工藝，加工完成后的內(nèi)齒圈基本上無變形，從而保證了行星機構的傳動精度和較高的機械效率，保證了整機的使用性能。11.2.4截割機構中的二級行星傳動裝置的兩個行星架，具有相同的結構，均采用中碳合金鋼調(diào)質(zhì)處理，隨后進行中心內(nèi)孔和中間三個開擋缺口加工，然后在加工中心機床上加工三個行星輪軸孔，最后以三個星輪軸孔為基準精加工中心內(nèi)孔，再插漸開線內(nèi)花鍵，花鍵精度不低于6級。經(jīng)檢驗均達到了圖紙設計要求。11.2.51）油缸EBZ260重型巖巷掘進機的油缸全部由專業(yè)液壓元件廠加工生產(chǎn)。缸體材料為標準無縫鋼管，鋼筒經(jīng)精鏜后進行滾壓加工，精度粗糙度均達到設計要求；活塞桿精加工后，鍍硬鉻，最后進行拋光。油缸施工工藝、技術要求均按行業(yè)標準《液壓千斤頂技術條件》進行了耐壓實驗和性能檢驗，質(zhì)量全部合格。2）液壓油箱液壓油箱，對油箱箱體的內(nèi)壁進行了清渣、酸洗、壓縮空氣吹干，焊縫表面和接口清除飛邊、毛刺。整體焊接完成后，用煤油做滲漏試驗，油箱經(jīng)檢驗合格。3）液壓元件及管件液壓系統(tǒng)中的主要液壓元件均采用國外進口，其可靠性、容積效率和機械效率較高。液壓管路全部采用進口產(chǎn)品，接頭按國際標準制造。膠管總成按使用壓力1.5倍進行了耐壓實驗。質(zhì)量完全合格。11.2.6電氣系統(tǒng)控制箱體，按照防爆結構要求，根據(jù)以往電控箱加工經(jīng)驗，選擇專業(yè)加工廠家進行加工。在加工過程中，嚴格控制箱體變形，焊后進行退火處理；所有平面防爆面，都進行整體焊后加工，確保防爆面的光潔度和平面度。箱體出廠都經(jīng)過水壓試驗，確保焊縫和隔爆面不失爆。整套電氣系統(tǒng)經(jīng)過了上海防爆檢驗站的型式試驗，并且已經(jīng)取得了安全標志準用證。所選用的所有電氣元部件均為有安標證的產(chǎn)品。選擇電氣元器件應非常慎重，其直接關系到電氣設備運行的可靠性。因此，優(yōu)先選用技術工藝較為成熟的進口元件；二是注重選用經(jīng)過適用驗證的性能優(yōu)良可靠的國產(chǎn)電氣元器件。截割電機采用國內(nèi)知名品牌，此電機在組裝前進行試驗，保證其可靠性和穩(wěn)定性。11.2.71）總裝總裝分為各個部件的總裝調(diào)試和系統(tǒng)的總裝調(diào)試?？傃b按照《EBZ260型掘進機裝配工藝流程和裝配工藝卡》施行。總裝要求及注意事項：參加安裝、調(diào)試的技術人員，應熟悉裝配圖紙和技術要求，了解產(chǎn)品結構及裝配關系；認真閱讀安裝規(guī)程、調(diào)試要求、檢驗項目、質(zhì)量標準等技術條件；按照圖紙明細表，對各個零部件、附件進行檢查，如有碰傷、變形、性能缺陷應予以修復或更換；準備安裝用工具、量具和起吊用具，準備潤滑油脂。部件組裝時，應將所有的安裝配合面、孔等清洗修正，涂少許潤滑油。根據(jù)配合種類、性質(zhì)、精度等確定裝配方法，嚴禁違規(guī)形位。螺栓、螺釘?shù)染o固必須按圖紙規(guī)定的擰緊力矩予以緊固，防松件不得有缺件或損壞現(xiàn)象，否則予以更換，螺栓、螺釘應按圖紙要求涂防松膠。各種膠管、電纜應敷設有序、固定牢固。2）調(diào)試步驟對安裝情況進行全面的檢查，包括部件安裝質(zhì)量、管路線路是否正確、各連接螺栓是否擰緊到位、各組裝是否正確牢固等等；注油，包括液壓系統(tǒng)油箱內(nèi)、減速器內(nèi)、各潤滑點，并檢查液壓油及潤滑脂、油的品牌、標號及注油量是否符合要求，檢查密封情況，不得有泄漏現(xiàn)象發(fā)生，并保證污物不會進入；調(diào)定各溢流閥壓力；檢查電控線路是否正確；液壓系統(tǒng)調(diào)試；電氣系統(tǒng)調(diào)試；各旋轉件轉動靈活性檢驗；試運行。檢驗動力傳動系統(tǒng)運行情況，前進、后退、轉彎等動作的靈活性、正確性。檢驗減速器、油缸等動作元件有無異常；試運行后，應檢查各部件的緊固有無松動，檢驗密封情況有無漏油現(xiàn)象；油缸行程是否到位。遙控動作是否準確，顯示系統(tǒng)是否正常。11.3質(zhì)量保證體系零部件加工均按產(chǎn)品圖紙、技術標準、工藝規(guī)程進行工藝、工序間的檢驗，對自制件和外協(xié)加工件進行檢驗記錄，經(jīng)檢驗合格后方可入庫。部分非易損零件裝配尺寸采用了配做加工，保證其配合要求。所有液壓、電氣元器件及標準件均采用國內(nèi)外質(zhì)量可靠、性能優(yōu)良的產(chǎn)品，購進后必須進行復檢，合格后方可使用，以保證整機的可靠性和耐用性。對液壓元器件如電液閥、壓力表、調(diào)壓閥、溢流閥等進行裝前調(diào)試。保證各類元件的可靠性。裝配中，對于較重要的聯(lián)接，均采用定力矩扳手按要求擰緊。裝配過程中，對液壓系統(tǒng)中的一些零件如油箱、閥板、接頭、液壓膠管均進行認真的清洗，保證系統(tǒng)的清潔。對液壓管路及電氣電纜嚴格按要求鋪設，做到排列整齊，牢固可靠，適應工作動作的需要。涂漆表面進行細致的打磨處理，各部件涂漆顏色、牌號均按圖紙要求噴涂，達到美觀大方。整機總裝調(diào)試完畢后，按《EBZ260超重型巖巷掘進機整機出廠檢驗大綱》各項目進行了檢測驗收，均達到了大綱中的要求。十二、井下工業(yè)性試驗及推廣應用情況12.1井下工業(yè)性試驗在靖遠煤業(yè)集團有限責任公司的大力支持下，EBZ260懸臂式重型巖巷綜合機械化快速掘進工藝及防塵技術項目在靖煤集團大水頭礦西二采區(qū)進行了工業(yè)性試驗。EBZ260重型巖巷掘進機于2010年12月5日運至靖煤集團大水頭礦，并于當日開始拆機下井，12月20日正式在西二運輸大巷投入生產(chǎn)。所掘巷道為全巖巷掘進，巷道斷面為拱形，下部矩形斷面為寬540