掘进机的总体和行走机构设计
掘进机的总体和行走机构设计
目录
第一章概述 (1)
1.1国内外悬臂式掘进机发展历史和现状 (1)
1.1.1国外悬臂式掘进机发展历史和现状 (1)
1.1.2国内悬臂式掘进机发展历史和现状 (2)
1.1.3国内悬臂式掘进机目前存在问题 (2)
1.2悬臂式掘进机发展趋势 (2)
1.3悬臂式掘进机主要组成部分 (3)
1.4 EBJ─120TP型掘进机简介 (4)
1.4.1 EBJ─120TP概述 (4)
1.4.2 EBJ─120TP主要技术参数 (5)
第二章总体设计 (8)
2.1总体布置 (8)
2.2掘进机各组成部分基本结构设计 (8)
2.2.1截割部 (8)
2.2.2装载部 (9)
2.2.3刮板输送机 (10)
2.2.4行走部 (11)
2.2.5机架和回转台 (11)
2.2.6液压系统 (11)
2.2.7电气系统 (11)
第三章行走部设计 (12)
3.1行走部设计原理 (12)
3.2行走部基本参数的确定 (12)
3.3履带的设计 (13)
3.4驱动元件的选择 (13)
3.5链轮设计 (15)
3.6行走架设计 (120)
3.7导向张紧装置设计 (17)
第四章减速器设计和校核 (18)
4.1传动类型的选择 (18)
4.2传动比计算 (18)
4.3配齿计算 (19)
4.4齿轮模数选择 (22)
4.5齿轮几何尺寸和啮合参数计算 (23)
4.6传动效率计算 (25)
4.7齿轮强度校核 (230)
4.7.1齿轮材料热处理简介 (230)
4.7.2齿轮弯曲强度校核 (27)
4.8其它零件校核 (33)
4.8.1减速器轴校核 (33)
4.8.2轴承校核 (41)
4.8.3键校核 (42)
第五章检修及维护保养 (45)
5.1机器检修 (45)
5.2机器维护和保养 (47)
5.2.1机器日常维护保养 (48)
5.2.2机器定期维护保养 (48)
5.2.3润滑 (49)
5.2.4电气 (53)
5.3机器常见故障原因及处理方法....................................................... :53 结论. (58)
参考文献 (59)
英文原文 (60)
中文译文 (70)
致谢 (80)
摘要
EBJ-120TP型掘进机是一种中型悬臂式掘进机，主要用于中型煤巷及半煤岩巷的掘进作业。它结构紧凑、适应性好、机身矮、重心低、操作简单、检修方便。本设计主要针对掘进机的整机进行方案设计，对行走部进行结构及传动等相关设计。EBJ-120TP型掘进机采用履带式行走部，驱动动力由液压马达提供，利用液压马达转动方向变化实现行走部前进、后退和转向。在行走部传动设计中，利用3K(Ⅰ)型行星减速器设计的一般原理，设计出适合行走部使用的3K(Ⅰ)型行星减速器，并将它和液压马达直接联结，简化了行走部的传动布置。本设计的创新点：在3K(Ⅰ)型行星减速器中增加了一对增速齿轮，提高制动轴的转速，减小制动转矩，使得采用较小体积的制动器实现有效地制动。结构上将制动器和液压马达平行布置在减速器的端面，充分利用空间。设计中对3K(Ⅰ)型行星减速器进行了优化配齿，采用高度变位，并做了相应的校核，在保证需要的传动比的情况下，使设计的3K(Ⅰ)型行星减速器体积最小。
关键词：悬臂式掘进机；行走部；行星减速器；制动器
详细DWG图纸请加：三二③1爸爸五四0六
ABSTRACT
The EBJ-120TP tunneling machine is one kind of medium cantilever tunneling machine which is mainly used in the medium coal lane and the half coal crag lane digging the tunnels, its structure compact, the compatibility good, the fuselage short, the center of gravity low, the operation simple, the overhaul is convenient. This design mainly aims at the tunneling machine’s entire machine to carry on the plan design and aims at walks-organization to carry on the design of its structure and transmission and so on. The EBJ-120TP tunneling machine uses marching walks organization, the actuation power provides by the oil motor, using the change of the oil motor’s rotation direction to make the walks-organization advance, retrocede, and turn. In the transmission design of the walks organization, using general principle of the 3K(Ⅰ) planet reduction gear, designing a new 3K(Ⅰ) planet reduction gear which is suitable to the walks organization, and joining it and the oil motor directly, simplified the walks-organization’s transmission. The innovation spot of this design: increase a pair of speed-up gear in the 3K(Ⅰ) planet reduction gear, so it can enhance the rotational speed of the stalk and reduce the brake torque, causes to use a smaller volume brake realizing effectively to apply the brake. In Structure design, the brake and the oil motor parallel are arranged in the reduction gear’s end surface, fully uses the space. In the design, I carried on optimizing the teeth of 3K(Ⅰ) planet reduction gear and used highly dislodges, and has made the corresponding examination, in the needed velocity ratio, made the volume of the 3K(Ⅰ) planet reduction gear is the smallest. Keywords：Cantilever tunneling machine; Walks-organization;
Planet reduction gear; Brake
第一章概述
1.1国内外悬臂式掘进机发展历史和现状
1.1.1国外悬臂式掘进机发展历史和现状
19世纪70年代，英国为修建海底隧道，生产制造了第一台掘进机，美国在20世纪30年代开发了悬臂式掘进机，并把此项技术应用于采矿业，此后英、德、日等十几个国家相继投入了大量的人力、物力、财力用于掘进机技术的开发和研制，经过多年的不懈努
力，现有20多家公司，先后研制了近百种机型。
各国早期研制的悬臂式掘进机都是以煤巷为作业对象。中期产品主要是用于截割各种煤岩的中型掘进机，机重一般在25t左右。可截割岩石硬度系数f≤6、截割功率为50～100kW。有代表性的机型有英国的MKⅡA-2400型、奥地利的AM-50型、日本的S1O0型掘进机。近期产品是主要以中硬岩和工程隧道为作业对象的重型、全岩巷道掘进机和掘锚机组，机重多在40～100 t，部分机型机重超过100 t。可截割岩石硬度系数：纵轴可达f=8～lO，横轴可达f=10～14，截割功率为150～300 kW。比较有代表性的机型有英国的LH-1300、LH-1400；奥地利的AM75、ATM105、AHM105和日本的S200、S220、S300、S350等机型以及奥钢联的掘锚机组等。目前，也有把连续采煤机代替掘进机作为巷道掘进的，它主要针对半煤岩巷道和软岩巷道的掘进，截割硬度f≤6。
1.1.2国内悬臂式掘进机发展历史和现状
我国的悬臂式掘进机的发展主要经历了三个阶段。
第一阶段：60年代初期到70年代末，这一阶段主要是以引进国外掘进机为主，也定型生产了几种机型，在引进的同时进行消化、吸收，为我国悬臂式掘进机的第二阶段的发展打下了良好的技术基础。这一阶段掘进机的主要特点是：使用范围越来越广，切割能力逐步提高，有切割夹岩和过断层的能力。
第二阶段：70年代末到80年代末，这一阶段，我国与国外合作生产了几种悬臂式掘进机并逐步地实现了国产化，其典型的代表是与奥地利、日本合作生产的AM50型及S100型，其后，我国自行设计制造了几种悬臂式掘进机，其典型代表是EMA-30型及EBJ-100型。这一阶段悬臂式掘进机的特点是：可靠性较高，已能适应我国煤巷掘进的需要；半煤岩巷的掘进技术已达到相当的水平；出现了重型机。
第三阶段：由80年代末至今，重型机型大批出现，悬臂式掘进机的设计与制造水平已相当先进，可以根据矿井生产的不同要求实现部分个性化设计，这一阶段的代表机型较多，主要有EBJ型、EL型及EBH型。这一阶段悬臂式掘进机的特点是：设计水平较为先进，可靠性大幅提高；功能更加完善；功率更大；一些高新技术已用于机组的自动化控制并逐步发展全岩巷的掘进。
经过三阶段的发展，我国悬臂式掘进机的设计、生产、使用进入了一个较高的水平，已跨入国际先进行列，可与国外的悬臂式掘进机相媲美。
1.1.3国内悬臂式掘进机目前存在问题
悬臂式掘进机发展速度虽然很快，并且技术成熟，但随着煤矿生产工艺的改进，高产、高效矿井的建设，它已不能满足需要，主要表现在以下几方面。
（1）锚杆支护的成功推广应用提高了巷道支护的可靠性，目前存在掘进、支护不能同步作业，据统计，巷道支护约占用40％～50％的掘进作业时间，这就使得掘进机的开机率大大降低，不能有效提高掘进速度。
（2）现有机型偏向于中、重型，虽然有些掘进机实现了矮型化设计，但整体尺寸仍不能有效缩减，对低矮巷道的适应性还较差。
（3）内喷雾除尘系统使用可靠性和适应性较差，而外置机载除尘系统还比较困难。
（4）使用元部件的可靠性还不高，不能适应截割硬煤岩产生的震动及井下恶劣的工作条件。
（5）对于提高截割效率方面的设计和设备配套还不完善。
（6）电子元器件的选型面窄、电子保护插件的可靠性不高。电控技术还不能适应通用性、灵活性、可扩展性、准确性及响应速度快速的需要。
1.2悬臂式掘进机发展趋势
1、更加全面的功能与完善的前后配套
为适合各种条件要求以及加快掘进速度，提高截割效率，悬臂式掘进机将会逐步发展掘锚一体化、截割硬度更高、适应各种断面、适应坡度范围更广的机型，并会完善前后配套的转载、装运等设备，实现集约化功能，进一步发挥其效能，提高劳动生产率。
2、自动控制技术的发展
悬臂式掘进机的自动控制包括截割断面轮廓尺寸的监控、机组运行状况的监测和故障的自动诊断、各种功率的自动调节、遥控操作等。要实现自动控制功能，在电控技术上必须将声控、光控、微机处理数据等先进技术融合在一起，实现电控技术整体先进、准确、可靠。
3、提高元部件的可靠性和寿命
现在新机型的关键元部件大都选用国外的知名品牌，这虽然可提高整机的性能，但使得国产机型在元部件的配置上高低不一、质量不等，为使用、维护和更新机型带来了许多困难，随着我国在掘进机元部件研究上的突破，这种状况会很快改变。
4、个性化开发机型
煤矿在开采过程中会碰到各种不同的生产条件，如煤层变化、水、瓦斯、煤岩硬度不一等，这些特殊的情况必然要求机组具有不同的功能和整体参数的合理匹配，今后的机型将会根据不同的要求进行不同的性能配置，实现设计和制造个性化和多元化。
1.3悬臂式掘进机主要组成部分
悬臂式掘进机主要有横轴式掘进机和纵轴式掘进机。它们的主要组成部件相同，只是截割头的布置不同。悬臂式掘进机由切割机构、装运机构、行走机构、液压系统、电气系统、除尘喷雾系统等组成
一、切割机构
切割机构由切割头、齿轮箱、电动机、回转台等组成，具有破碎煤岩功能的机构。
切割头——装有截齿，用于破碎煤岩的部件。切割头是掘进机的工作机构，主要功能是破碎和分离煤岩。通过对煤岩切割过程研究得知，影响切割效果的因素很多，从而使得切割头设计变得复杂和困难。在切割头的每一转中，如同时参加切削的各个截齿都从岩石带中切下同样大小体积的煤岩，达到每个刀齿受力相等、磨损相同、运动乎稳，这是切割头设计的最佳目标。尤其在切削硬岩中实现它更是当前国内外学者和专家潜心研究的课题。
回转台——实现切割机构水平摆动和支承装置。回转台是悬臂式掘进机主要组成部件之一，它联接左、有机架、支承切割臂，实现切割臂的升降和回转运动，并承受来自切割头的复杂交变的冲击载荷。回转台对整机工作效率、切割乎稳性有重要影响。回转台设计的基本要求成载能力大、惯性小、能量损耗少；运转平稳、具有足够的强度和刚度；结构紧凑、回转角度小、重心降低；水平回转时，进给力变化较小。
二、装运机构
装运机构由装载部和刮板输送机组成。
悬臂式掘进机装载机构形式较多。如星轮式、链轮链条式、蟹爪式等，过去比较多的是运用蟹爪式，现在随着液压的广泛运用，开始大规模运用液压马达直接带动转盘的机构了。
刮板输送机的目的是将切割下来的煤和岩石运出去，要保证在一定的时间中将切割下来的物料全部运转到后面的转载机构上。
三、行走机构
掘进机的行走机构主要由履带部分、减速器和动力输入装置（液压马达或电动机）。
履带机构设计要求：具有良好的爬坡性能和灵活的转向性能；两条履带分别驱动，其动力可选用液压马达或电动机；履带应有较小的接近角和离去角。以减少其运行阻力；要注意合理设计整机重心位置。使履带不出现零比压现象；履带应有可靠的制动装置，以保证机器在设计的最大坡度工作不会下滑。
四、液压系统
液压系统由统一的泵站给分布在各个地方的液压缸，液压泵供液压油，设计中要照顾不同液压部件的压力。
五、电气系统
电器系统是电动机和控制掘进机的运动的电信号控制器等电器元件，在井下工作的时候要注意它的防爆处理，选用的电动机、电器元件必须符合井下的防爆标准。
六、除尘喷雾系统
除尘喷雾系统内喷雾回路、外喷雾回路及冷却水回路组成。
1.4 EBJ─120TP型掘进机简介
1.4.1 EBJ─120TP概述
一、产品特点
EBJ─120TP型掘进机由煤炭科学总院分院设计制造。该机为悬臂式部分断面掘进机，适应巷道断面9～18m2、坡度±16。、可经济切割单向抗压强度≤60MP的煤岩，属于中型悬臂式掘进机。该机的主要特点是结构紧凑、适应性好、机身矮、重心低、操作简单、检修方便。
二、主要用途、适应范围
EBJ─120TP型悬臂式掘进机主要是为煤矿综采及高档普采工作面采准巷道掘进服务的机械设备。主要适用于煤及半煤岩巷的掘进，也适用于条件类似的其它矿山及工程巷道
的掘进。该机可经济切割高度3.75m,可掘任意断面形状的巷道，适应巷道±16。。该机后配套转载运输设备可采用桥式胶带转载机和可伸缩式带式输送机，实现连续运输，以利于机器效能的发挥。
三、产品型号、名称及外型
产品型号、名称为EBJ─120TP型悬臂式掘进机外型参见图1.1
四、型号的组成及其代表的意义
图1.1
1.4.2 EBJ─120TP主要技术参数
一、总体参数
机长 8.6m
机宽 2.1m
机高 1.55m
地隙 250mm
截割卧底深度 240mm
接地比压 0.14MPa
机重 35t
总功率 190kW
可经济截割煤岩单向抗压强度≤60MPa
可掘巷道断面 9～18m2
最大可掘高度 3.75m
最大可掘宽度 5.0m
适应巷道坡度±16。
机器供电电压 660/1140V 二、截割部
电动机型号 YBUS3—120
功率 120kW
转速 1470r/min 截割头转速 55r/min
截齿镐形
最大摆动角上 42。
下 31。
左右各39。三、装载部
装载形式三爪转盘
装运能力 180m3/h
铲板宽度 2.5m/2.8m
铲板卧底深度 250mm
铲板抬起 360mm
转盘转速 30r/min
四、刮板输送机
运输形式边双链刮板
槽宽 510mm
龙门宽度 350mm
链速 0.93m/s
锚链规格 18×64mm
张紧形式黄油缸张紧五、行走部
行走形式履带式(液压马达分别驱动) 行走速度工作3m/min，调动6m/min 接地长度 2.46m
制动形式摩擦离合器
履带板宽度 500mm
张紧形式黄油缸张紧
六、液压系统
系统额定压力：油缸回路 16MPa
行走回路 16MPa
装载回路 14MPa
输送机回路 14MPa
转载机回路 14MPa
锚杆钻机回路≤10MPa 系统总流量 450L/min
泵站电动机：型号 YB250M—4
功率 55kW
转速 1470r/min 泵站三联齿轮泵流量 50/50/40ml/r
泵站双联齿轮泵流量 63/40ml/r
锚杆泵站电动机：型号 YB160L—4
功率 15kW
转速 1470r/min 锚杆泵站双联齿轮泵流量32/32ml/r
油箱：有效容积610L
冷却方式板翅式水冷却器油缸数量：8个
七、喷雾冷却系统
灭尘形式内喷雾、外喷雾供水压力 3MPa
外喷雾压力 1.5MPa
流量 63L/min
冷却部件切割电动机、油箱八、电器系统
供电电压 660/1140V
总功率 190kW
隔爆形式隔爆兼本质安全型控制箱本质安全型
第二章总体设计
2.1总体布置
机器的总体布置．关系到整机的性能、质量和整机的合理性。也关系到操作方便、工作安全和工作效率。因此，总体布置是总体设计中极为重要的内容。
(1)切割机构由悬臂和回转台组成，位于机器前上部，悬臂能上下、左右回转；
(2)装载铲板是在机器下部前方，后接中间刮板运输机，两者组成装运机构，贯穿掘进机的纵向轴线；
(3)考虑掘进机的横向稳定平衡，主要部件按掘进机纵向平面对称布置，电控箱、液压装置分别装在运输机两侧；
(4)为保证作业的稳定性，履带位于机器的下部两侧，前有落地铲板，后有稳定器支撑，整个机器的重心在履带接地面积的形心面积范围内；
(5)为了保护司机安全，同时又便于观察、操作，将司机位置在机器后部右侧；
(6)由于掘进机是地下巷道作业，所以整个机器呈长条形，而且机身越矮机器越稳定。
机器的整体结构看图1.1。
2.2掘进机各组成部分基本结构设计
2.2.1截割部
截割部又称工作机构，结构如图2.1所示，主要又截割电机、叉形架、二级行星减速器、悬臂段、截割头组成。
图2.1
截割部为二级行星齿轮传动。由120kW水冷电动机输入动力，进齿轮连轴节传至二级行星减速器，经过悬臂段主轴，将动力传给截割头，从而达到破碎煤岩的目的。
2.2.2装载部
装载部结构如图2.2，主要由铲板及左右对称的驱动装置组成，通过低速大扭矩液压马达直接驱动三爪转盘向内转动，从而达到装载煤岩的目的。本次设计采用的是2.5m宽的铲板。
图2.2
装载部安装于机器的前端。通过一对销轴和铲板的左右升降油缸铰接于主机架上，在铲板油缸的作用下，铲板绕销轴上下摆动。当机器截割煤岩时，应使铲板前端紧贴底板，以增加机器的截割稳定行。
2.2.3刮板输送机
刮板输送机结构如图2.3，主要由机前部、机后部、驱动装置、边双链刮板、张紧装置和脱链器等组成。
图2.3
刮板输送机位于机器中部，前端与主机架和铲板铰接，后部托在机架上。机架在该处设有可拆装的垫片，根据需要，刮板输送机后部可垫高，增加刮板输送机的卸载高度。
刮板输送机采用低速大扭矩液压马达直接驱动，刮板链条的张紧是通过在输送机尾部的张紧脂油缸来实现的。
2.2.4行走部
行走部的设计见第三章的介绍。
2.2.5机架和回转台
机架是整个机器的骨架，它承受来自截割、行走和装载的各种载荷。机器中的各个部件均用螺栓、销轴及止口与机架联接，机架为组焊件。
回转台主要用于支承，联接并实现切割机构的升降和回转运动。回转台座在机架上，通过大型回转轴承用于止口、36个高强度螺栓与机架相联。工作时，在回转油缸的作用下，带动切割机构水平摆动。截割机构的升降是通过回转台支座上左、右耳轴铰接相连的两个升降油缸实现的。
图2.4
2.2.6液压系统
本机除截割头的旋转运动外，其余各部分采用液压传动。系统原理图见图2.4
2.2.7电气系统
电气系统由前级馈电开关、KXJ250/1140EB型隔爆兼本质安全型掘进机用电控箱、CZD14/8型矿用隔爆型掘进机电控箱用操作箱、XEFB—36/150隔爆型蜂鸣器、DGY—60/36型隔爆照明灯、LA810—1型隔爆急停按钮、KDD2000型瓦斯断电仪以及驱动掘进机各工作机构的防爆电动机和连接电缆组成。
第三章行走部设计
3.1行走部设计原理
掘进机行走机构的工作原理:液压马达依靠液压泵送来的高压油旋转,与其联接的减速机构减速得到低转速大扭矩, 液压马达、减速机构和链轮做成一个整体，液压马达的转动带动驱动轮(链轮) 旋转, 链轮的轮齿和履带的链轨销咬合, 从而实现掘进机在履带上爬行。同时导向轮起到导向作用, 导向轮和张紧油缸一起作用对履带的松紧进行调节, 支重轮起到对车身支撑作用, 拖轮主要是支撑履带。在设计和装配过程中, 必须保证驱动轮、引导轮、支重轮、拖轮四轮一线。悬臂式巷道掘进机的行走机构, 需要满足驱动机体前进、后退以及左右转弯调动的工作要求,所以履带式行走机构的左、右履带装置都采用分别单独驱动的传动方式。掘进机行走速度的调节是通过两液压泵的合流与否来实现的。掘进机前进、后退时,左、右液压马达同时驱动链轮带动履带运转。当掘进机要转弯时,可以单独驱动转弯方向的另外一侧液压马达,而使转弯一侧的液压马达停止运转,或者可以采用以相反方向分别驱动左右液压马达的方法,使机体急转弯。
本次的设计采用的是液压马达驱动，由液压马达直接连接3K行星减速器，所以采用的液压马达的转速相对要低一些。
3.2行走部基本参数的确定
（1）履带板宽度b
b=?（3.1）
(0.9~1.1)209
——掘进机总质量，t；
式中G
总
(0.9~1.1)209
b=?
= 612~752 mm
为了使接地比压不至于过小而浪费材料，取b=500 mm。
（2）左右履带中心距离B
(3.5~4.5)b
B=（3.2）
= 1750~2250 mm
取 B=2000 mm。
（3）单侧履带接地长度L
(1.6~2.2)
≤（3.3）
L B
= 3200~4400 mm
取 L=2460 mm。
(6)履带板平均接地比压p
1000
p=2bL
G ? （3.4） 式中 G ——掘进机总重量，kN ；
359.81000
p=
20.5 2.46
????Pa
=0.14MPa (7)行走速度
工作速度为0.05m/s ，调动速度为0.1m/s 。
3.3履带的设计
图3.1
如图3.1，选取履带板的节距p=160 mm ，所以接地履带板个数为：
个315160
2450.p L n ===
取n=16，即意味着和地接触的履带板为16。
3.4驱动元件的选择
（1）单侧履带行走机构牵引力的计算确定。
履带行走机构的最小牵引力应满足掘进机在最大设计坡度上作业、爬坡和在水平路面上转弯等工况的要求，最大牵引力应小于在水平路面履带的附着力。一般情况下，履带
行走机构转弯不与掘进机作业、爬坡同时进行，而掘进机在水平地面转弯时，单侧履带的牵引力为最大，故单侧履带行走机构的牵引力的计算以此为依据。
2
2
2
11414???
?
??-?+=L
n B GLu R T （3.5） f G R 11= （3.6）
式中 T1——单侧履带行走机构的牵引力，kN ；
R1——单侧履带对地面的滚动阻力，kN ；
f ——履带与地面之间滚动阻力因数，0.08～0.1，按较大值选取； μ——履带与地面之间的转向阻力因数，0.8～1.0，按较大值选取；
n ——掘进机重心与履带行走机构接地形心的纵向偏心距离，取n 6
L
≤,mm ；
G1——单侧履带行走机构承受的掘进机的重力，kN 。 f 取0.1时，由公式（3.4）：
kN ../.R 151710289351=??=
μ取1.0，n 6
L
=
取时，由公式（3.5）： 2
12359.82460 1.0417.151420006102T kN
kN
?????
=+?- ????
≈
根据单侧履带行走机构的牵引力心须大于或等于各阻力之和，但应小于或等于单侧
履带与地面之间的附着力。ψ11G T ≤，附着系数值选取0.8。
3135109.80.8136G N
kN
ψ=???=
符合
ψ11G T ≤。
（2）单侧履带行走机构输入功率的计算确定
2
11ηηV
T P =
（3.7）
式中 P ——单侧履带行走机构的输入功率，kW ；
V ——履带行走机构工作时的行走速度，m ／s ； η1——履带链的传动效率。有支重轮时取0．89～0．92，无支重轮时取0．71～0．74； η2——驱动装置减速器的传动效率，％。 在最大速度的情况下计算，V=6m/min=0.1m/s ，η1取0.9，η2取0.8，根据公式（3.7）：
1
12
1020.1
0.90.8
14.2TV P kW
ηη?=
=
?=
（3）液压马达选型
选取液压马达型号为JMDG —2—150，宁波中意液压马达有限公司生产。 液压马达的技术参数为：
排量V ：157 ml/r ； 连续压力p ：25 MPa ；
额定扭矩T ：581 N.m ； 转速范围S ：10～1000 r/min ； 最大输出功率P ：25 kW ； 重量W ：27 kg 。 （3）泵站电机的功率选择
行走需要电动机的功率为Pn
Pn=2P/ηv1ηv2ηj （3.8）
式中 P ——单侧履带行走机构的输入功率，kW ；
ηv1——液压马达的效率，%；
ηv2——液压泵的效率，%； ηj ——功率传输的损失，%；
ηv1、ηv1取0.9，ηj 取0.95,根据公式（3.8）：
kW .../P n 399509090152≈???=
考虑还有其它的液压泵需要功率，所以选取电动机型号为YB250M —4，功率为55kW,转动速度为1470r/min 。
3.5链轮设计
按照经验公式：驱动链轮分度圆直径
(75~d =（3.9）
由公式（3.9）得d=（324~368）mm ，为满足结构布置，取
d=368 mm
而 z
sin
p
d 180= （3.10）
??
? ??
+=z cot .p d a 180540 （3.11）
1d d d f -= （3.12）
式中 d ——分度圆直径，mm ；
z ——链轮的齿数；
da ——齿顶圆直径，mm ；
掘进机截割部设计汇总
2.1.2 各部件的结构型式的确定 2.1.2.1 切割机构 (3)行星减速器 主要由箱体、减速齿轮、二级行星轮架、输入、输出轴构成。太阳轮与行星轮相啮合，此行星轮通过两个轴承装在星轮轴上，两端装有孔用弹性挡圈，星轮装在第一级行星架相应的轴孔内，内轮与箱体组成一体并与行星轮啮合带动第一级行星架，实现第一级减速[7]。 第二级的太阳轮与第一级行星架为渐开县花键联结，太阳轮与第二行星轮啮合，此行星轮装在第二级的轮轴，此轮轴装在第二级行星架相应轴孔内。这里内轮与减速器壳体组成一体与行星轮啮合，此星轮不仅自转还绕太阳轮公转，从而实现第二级减速器。 图2-1 EBZ200E掘进机的截割部行星减速器结构 Fig.2-1 EBZ200E roadheader in Jiamusi Coal Mine Machinery Co. Ltd. 2.2.4 截割机构技术参数的初步确定 2.2.4.3 电动机的选择 根据行业标准MT477-1996YBU系列掘进机用隔爆型三相异步电动机选择，确定截割功率为200kw，额定电压AC1140 /660 V，转速1500rpm
表2-2电动机的基本参数[13] 功率/kW 效率η/% 功率因数 /cos?堵转转矩堵转电流最小转矩最大转矩冷却水流 量/31 m h- ? 额定转矩额定电流额定转矩额定转矩 200 92 0.85 2.0 6.5 1.2 2.6 1.3
3悬臂式掘进机截割机构方案设计 3.1截割部的组成 掘进机截割部主要由截割电动机、截割机构减速器、截割头、悬臂筒组成。见图3-1.截割部是掘进机直接截割煤岩的装置，其结构型式、截割能力、运转情况直接影响掘进机的生产能力、掘进效率和机体的稳定性，是衡量掘进机性能的主要因素和指标。因此，工作部的设计是掘进机设计的关键。 1 截割头 2 伸缩部 3 截割减速机 4 截割电机 图3-1 纵轴式截割部 ?3.2 截割部电机及传动系统的选择 切割电机的选择应根据工作条件选取，由设计要求可知，所设计的掘进机可截割硬度为小于85Mpa的中硬岩，查表2-1可知应该选取功率为200KW的截割电动机。电机动力经传动系统传向截割头进行截割，且机体为焊接结构，前端与行星减速器相联，后端联接回转台。电机输出力矩，通过花键套传递给减速器，再由花键套传到主轴，主轴通过内花套键与截割头相联，把力(矩)传递到割头上，截割头以此方式进行工作。 3.5 传动方案设计 悬臂式掘进机的传动方式为电机输出轴通过联轴器将转矩传递给减速器的输入轴，减速器输出轴通过联轴器将转矩传递给主轴，主轴带动截割头转动。
EBJ-120TP型掘进机设计
机械工程及自动化专业毕业设计指导书 （专科） 中国矿业大学成人教育学院 2010年2月
摘要 对履带式半煤岩掘进机的总体方案设计中工作、装载、输送、转载、行走机构型式及除尘装置作了系统、全面的介绍。半煤岩掘进机是一种能够实现截割、装载、转载运输、行走和喷雾除尘的联合机组。它既可用于煤矿井下，也可用于金属矿山以及其他隧道施工。 掘进机的总体方案设计对于整机的性能起着决定性的作用。因此，根据掘进机的用途、作业情况及制造条件，合理选择机型，并正确确定各部结构型式，对于实现整机的各项技术指标、保证机器的工作性能具有重要意义。关键词：掘进机；总体设计；截割部设计；减速器设计；零件
ABSTRACT Crawler half of coal and rock boring machine's overall program design work, loading, transportation, republished, walking patterns and dusting device in a systematic and comprehensive presentation. Coal-rock boring machine is able to achieve cutting, loading, reproduced transport, walking and spray Dust combined unit. It can be used to mine and may also be used for other metal mines and tunnel construction. The tunneling machine overall plan design is playing the decisive role regarding the entire machine performance. Therefore, in accordance with TBM uses, operations and manufacturing conditions, a reasonable choice of aircraft, and the right to determine its structure type, for the achievement of the technical unit indicators to ensure that the machine performance is of great significance. Key word：Tunneling machine ；System design ；Cutting department design ； Reduction gear design ；Components
机械毕业设计1738纵轴式掘进机总体方案设计及其装载机构设计
目录 前言 (1) 1 总体结构方案设计 (5) 1.1工作机构型式选择 (5) 1.2 装载机构类型选择 (5) 1.3 输送机构形式选择 (6) 1.4 转运机构形式选择 (6) 1.5 行走机构 (7) 1.6 除尘装置型式选择 (7) 1.6.1 除尘方式： (8) 1.6.2除尘系统 (9) 2 总体布置 (10) 2.1 总体布置的内容 (10) 2.2 总体布置的原则 (10) 2.3具体要求 (10) 3传动型式及动力元件的选择 (12) 3.1 传动形式及元件选择应遵循的原则： (12) 3.2 各机构对传动系统的要求及传动形式的选择 (12) 4 总体参数的确定 (14) 4.1 机型大小 (14) 4.2 机器外形尺寸 (14) 4.3 机器可掘断面 (15)
纵轴式掘进机总体方案设计及装载机构的设计 4.3.1伸缩量 (15) 4.3.2 悬臂长度和摆角 (15) 5 生产率 (18) 5.1 截割生产率 (18) 5.2 装载生产率 (19) 5.2.1 装载机构生产能力确定 (19) 5.2.2 星轮结构尺寸确定 (20) 5.2.3 中间输送机生产率 (21) 6 掘进机的通过性 (22) 6.1 离地最小间隙 (22) 6.2 可通过巷道最小半径 (22) 6.3 适应巷道坡度 (22) 7 纵轴式悬臂掘进机装载机构设计 (24) 7.1 铲板体结构 (24) 7.2 驱动装置 (24) 7.3 装载机构设计 (25) 7.3.1装载机构生产能力确定 (25) 7.3.2星轮结构尺寸确定 (25) 7.3.3星轮转速确定 (26) 7.3.4装载功率确定 (28) 结语 (30) 致谢 (31)
掘进机的截割机构的设计
摘要 随着煤炭行业机械化程度的加快，煤炭行业以前只是重视采煤的机械化，大多数的煤炭行业很少有在掘进方面有较大的投入和研究，这样就造成了采掘速度远远大于开拓速度，此时怎样来提高出煤量，开拓的机械化就显得极其重要了。作为我国主要能源的煤炭资源在开采上日趋机械化的同时，迫切需要拥有先进的掘进机械，掘进机的研制成功标志着我国的煤炭行业已达到世界的先进水平。 掘进机截割机构是掘进机的主要组成部分，按照掘进机截割部的总体、动力部分、传动部分以及执行部分的设计思路进行掘进机截割部的设计。在设计时，动力部分做选型计算，传动部分的行星减速机构做具体的设计计算和校核，执行部分只对执行元件进行设计计算和校核。设计对于提高和改进掘进机工作性能，发展我国大口径全断面掘进机产业以及进一步提高我国的盾构研发能力、改善研发条件具有重大战略意义。 关键词：掘进机; 截割臂; 行星减速器
Abstract With the accelerating of coal industry, the degree of mechanization mining coal industry is the importance before, the most mechanized excavating in coal industry has rarely have large investment and research, thus causing the mining speed than develop, how to improve the speed of coal, development of a mechanized appears very important. As our main source of energy in the exploitation of coal resources in the increasingly urgent need, mechanized excavating the advanced mechanical, swinging the successful development of the coal industry, China has reached the advanced world level. Determing cutting mechanism is the main component, the product in accordance with the overall determing cutting parts, power transmission part and the part, the part of the design thought for the design of determing cutting. In the design, selection of part, transmission parts of planetary gearhead institutions do specific design calculation and test execution part only, design calculation of actuators and checking. Design for improvement in China, the development work performance swinging big caliber, whole section roadheader industry and further enhance our shield developing capability, improve development condition with the strategic significance. Key words：roadheader ; cutting arm ; planetary-gear drive
掘进机选型
部分断面掘进机的总体方案设计及选型 作者：辽宁工程技术大学机械工程学院李晓豁 摘要对部分断面掘进机的总体方案设 计中工作、装载、输送、转载、行走机构型式及除尘装置作了系统、全面的介绍。 关键词部分断面掘进机总体方案设计选型 部分断面掘进机是一种能够实现截割、装载、转载运输、行走和喷雾除尘的联合机组。它既可用于煤矿井下，也可用于金属矿山以及其他隧道施工。 掘进机的总体方案设计对于整机的性能起着决定性的作用。因此，根据掘进机的用途、作业情况及制造条件，合理选择机型，并正确确定各部结构型式，对于实现整机的各项技术指标、保证机器的工作性能具有重要意义。 1工作机构的型式选择 部分断面掘进机的工作机构有截链式、圆盘铣削式和悬臂截割式等。因悬臂截割式掘进机机体灵活、体积较小，可截出各种形状和断面的巷道，并能实现选择性截割，而且截割效果好，掘进速度较高；所以，现在主要采用悬臂截割式，并已成为当前掘进机工作机构的一种基本型式。 按截割头的布置方式，分为纵轴和横轴式两种。纵轴式截割头传动方便、结构紧凑，能截出任意形状的断面，易于获得较为平整的断面，有利于采用内伸缩悬臂，可挖柱窝或水沟。截割头的形状有圆柱形、圆锥形和圆锥加圆柱形，由于后两种截割头利于钻进，并使截割表面较平整，故使用较多。缺点是由于纵轴式截割头在横向摆动截割时的反作用力不通过机器中心，与悬臂形成的力矩使掘进机产生较大的振动，故稳定性较差。因此，在煤巷掘进时，需加大机身重量或装设辅助支撑装置。 横轴式截割头分滚筒形、圆盘形、抛物线形和半球形几种。这种掘进机截齿的截割方向比较合理，破落煤岩较省力，排屑较方便。由于截深较小，截割与装载情况较好。纵向截割时，稳定性较好。缺点是传动装置较复杂，在切入工作面时需左右摆动，不如纵轴式工作机构使用方便；因为截割头较长对掘进断面形状有限制，难以获得较平
掘进机行走机构减速器设计(开题分析方案)
一、课题名称 132型掘进机行走减速器设计 二、课题研究背景 掘进机分为两种：开敞式掘进机和护盾式掘进机。价格一般在上亿元人民币。英文：roadheader用于开凿平直地下巷道的机器。主要有行走机构、工作机构、装运机构和转载机构组成。随着行走机构向前推进，工作机构中的破碎头不断破碎岩石，并将碎岩运走。有安全、高效和成巷质量高等优点，但造价大，机构复杂，损耗也较大。 近年来随着我国煤炭行业的迅速发展，与之唇齿相依的煤机行业也日益受到重视。在煤炭行业纲领性文件《关于促进煤炭工业健康发展的若干意见》中，在全国煤炭工业科学技术大会上以及国家发改委出台的煤炭行业结构调整政策中，都涉及到发展大型煤炭井下综合采煤设备等内容。 掘进和回采是煤矿生产的重要生产环节，国家的方针是：采掘并重，掘进先行。煤矿巷道的快速掘进是煤矿保证矿井高产稳产的关键技术措施。采掘技术及其装备水平直接关系到煤矿生产的能力和安全。高效机械化掘进与支护技术是保证矿井实现高产高效的必要条件，也是巷道掘进技术的发展方向。随着综采技术的发展，国内已出现了年产几百万吨级、甚至千万吨级超级工作面，使年消耗回采巷道数量大幅度增加，从而使巷道掘进成为了煤矿高效集约化生产的共性及关键性技术。 我国煤巷高效掘进方式中最主要的方式是悬臂式掘进机与单体锚杆钻机配套作业线，也称为煤巷综合机械化掘进，在我国国有重点煤矿得到了广泛应用，主要掘进机械为悬臂式掘进机。 我国煤巷悬臂式掘进机的研制和应用始于20世纪60年代，以30～50kW的小功率掘进机为主，研究开发和生产使用都处于实验阶段。80年代初期，我国淮南煤机厂<现重组为凯盛重工）引进了奥地利奥钢联公司AM50型掘进机、佳木斯煤机厂<现隶属于国际煤机）引进了日本三井三池制作所S-100型掘进机，通过对国外先进技术的引进、消化、吸收，推动了我国综掘机械化的发展。但当时引进的掘进机技术属于70年代的水平，设备功率小、机重轻、破岩能力低及可靠性差，仅适合在条件较好的煤巷中使用，加之国产机制造缺陷，在使用中暴露了很多问题。国内进一步加强对引进机型的消化吸收工作，积极研制开发了适合我国地质条件和生产工艺的综合机械化掘进装备。经过近30年的消化吸收和自主研发，目前，我国已形成年产1000余台的掘进机加工制造能力，研制生产了20多种型号的掘进机，其截割功率从30kW 到200kW ，初步形成系列化产品，尤其是近年来，我国相继开发了以EBJ-120TP型掘进机为代表的替代机型，在整体技术性能方面达到了国际先进水平。基本能够满足国内半煤岩掘进机市场的需求，半煤岩掘进机以中型和重型机为主，能截割岩石硬度为f＝6～8，截割功率在120kW以上，机重在 35t以上。煤矿现用主流半煤岩巷悬臂式掘进机以煤科总院太原研究院院生产的EBJ-120TP型、EBZ160TY型及佳木斯煤机厂生产的S150J型三种机型为主，占半煤岩掘进机使用量的80％以上。 然而，国内目前岩巷施工仍以钻爆法为主，重型悬臂式掘进机用于大断面岩巷的掘进在我国处于实验阶段，但国内煤炭生产逐步朝向高产、高效、
掘进机截割部设计
各部件的结构型式的确定 2.1.2.1 切割机构 (3)行星减速器 主要由箱体、减速齿轮、二级行星轮架、输入、输出轴构成。太阳轮与行星轮相啮合，此行星轮通过两个轴承装在星轮轴上，两端装有孔用弹性挡圈，星轮装在第一级行星架相应的轴孔内，内轮与箱体组成一体并与行星轮啮合带动第一级行星架，实现第一级减速[7]。 第二级的太阳轮与第一级行星架为渐开县花键联结，太阳轮与第二行星轮啮合，此行星轮装在第二级的轮轴，此轮轴装在第二级行星架相应轴孔内。这里内轮与减速器壳体组成一体与行星轮啮合，此星轮不仅自转还绕太阳轮公转，从而实现第二级减速器。 图2-1 EBZ200E掘进机的截割部行星减速器结构
EBZ200E roadheader in Jiamusi Coal Mine Machinery Co. Ltd. 截割机构技术参数的初步确定 电动机的选择 根据行业标准MT477-1996YBU系列掘进机用隔爆型三相异步电动机选择，确定截割功率为200kw，额定电压AC1140 /660 V，转速1500rpm 表 2-2电动机的基本参数[13] 功率/kW效率η/% 功率因数 /cos?堵转转矩堵转电流最小转矩最大转矩 冷却水流 量/31 m h- ? 额定转矩额定电流额定转矩额定转矩 20092
3悬臂式掘进机截割机构方案设计 截割部的组成 掘进机截割部主要由截割电动机、截割机构减速器、截割头、悬臂筒组成。见图3-1.截割部是掘进机直接截割煤岩的装置，其结构型式、截割能力、运转情况直接影响掘进机的生产能力、掘进效率和机体的稳定性，是衡量掘进机性能的主要因素和指标。因此，工作部的设计是掘进机设计的关键。 1 截割头 2 伸缩部 3 截割减速机 4 截割电机 图3-1 纵轴式截割部 ? 截割部电机及传动系统的选择 切割电机的选择应根据工作条件选取，由设计要求可知，所设计的掘进机可截割硬度为小于85Mpa的中硬岩，查表2-1可知应该选取功率为200KW的截割电动机。电机动力经传动系统传向截割头进行截割，且机体为焊接结构，前端与行星减速器相联，后端联接回转台。电机输出力矩，通过花键套传递给减速器，再由花键套传到主轴，主轴通过内花套键与截割头相联，把力(矩)传递到割头上，截割头以此方式进行工作。
掘进机总体设计及行走部设计
中国矿业大学本科生毕业设计 姓名： ** 学号：****** 学院：应用技术学院 专业：机械工程及自动化 设计题目：掘进机总体设计及行走部设计专题：行走减速器与机架连接的改进指导教师： **** 职称：副教授 20**年6 月徐州
中国矿业大学毕业设计任务书 学院应用技术学院专业年级学生姓名 ** 任务下达日期：20**年 3 月8 日 毕业设计日期20** 年 3 月9 日至20** 年 6 月13 日毕业设计题目：掘进机总体设计及行走部设计 毕业设计专题题目：行走减速器与机架的连接改进 毕业设计主要内容和要求： 一、主要设计参数： 机身长：8-8.5m 机身宽：2～2.2m 机身高：1.5～1.65m 卧底深度： 245mm 装机功率：190kW 截割功率：120kW 经济截割煤岩硬度：≤60MPa 可掘巷道断面：18～20m2 最大可掘高度：3.75～4m 最大可掘宽度：5m 龙门高度：350～400mm 刮板速度：0.9～1.0m/s 运输形式：双边链履带宽度：2×500mm 行走速度：4.5m/min（工作）9m/min（调动） 额定电压：1140/660v 二、设计要求 1、查阅有关资料、完成履带式半煤岩掘进机总体方案的设计； 2、完成底盘总体传动及结构设计及减速器的设计； 3、主要部件、组件、零件图设计； 4、编写完成整机设计计算说明书 院长签字：指导教师签字：
指导教师评语（①基础理论及基本技能的掌握；②独立解决实际问题的能力；③研究内容的理论依据和技术方法；④取得的主要成果及创新点；⑤工作态度及工作量；⑥总体评价及建议成绩；⑦存在问题；⑧是否同意答辩等）： 成绩：指导教师签字： 年月日
Ergonomics and Design掘进机人机工程学设计
and environments and systems in order to Professional Memberships
in regard to human Control Room: Operators not happy with architect Time spent leaning forward over desk: ~60%
Selection vs Ergonomics Neck pain from unhealthy neck or from looking up at 30-40° repetitively over 12 hours Outcomes: Miner Modifications
Lge Forklift: - Pedals too far fwd relative to steering Shuttle Car & Short Male Fixed pedals Fixed controls Poor seat adjustment Obstacles to vision
Shuttle Car & Tall Male Key Factors ?Dimensions ?Clearances ?Posture stress ?Movement demands ?Forces ?Sight lines ?The above often combined with vibration/ jolting Simple (?) example: Dragline controls ?Drag and hoist levers ?Single plane ?>300mm range ?Light constant resistance ?Up to 80° shoulder elevation ?High wrist supports ?No forearm support
掘进机检修工艺
掘进机检修工艺标准 掘进机上井之后，其检修的主要内容为： 1、对掘进机的截割部、铲板部、第一运输机、行走装置等上井冲洗、分解、清洗、检修、修理或更换； 2、各种油缸全部分解、清洗、检查、修理，对镀层有锈蚀、划痕或碰伤超过标准的，应重新电镀，更换全部密封件并做打压试验； 3、阀类备件全部分解、清洗、更换损坏的零部件，更换全部密封件，按规定做打压试验，逐个调整安全阀的压力。逐条检查高压胶管，更换全部密封件和不合规格的高压胶管； 4、对掘进机电气部分，全部分解、检查、修理或更换； 5、作好检修记录。 根据掘进机维修的工艺流程图（见下页），设计掘进机的检修工序为： 第一道工序：清洗掘进机 1、掘进机上井后进入厂房，打扫掘进机各部件上的浮矸，浮煤等杂物，以便冲洗。 2、用天车分别吊起掘进机各部件（除电气部分），用高压水（压力达到30Mpa）冲洗各部件。 3、将清洗干净的各部件码放整齐，清洗场地。 第二道工序：截割部分检修 掘进机截割部分检修前分解成以下几个部分：截割头、伸缩部、切割减速机、截割电机等。
2、截割头的质量标准： （1）截割头不得有裂纹，不得损坏喷嘴螺纹。 （2）滚筒端面齿座径向齿座应完整无缺，其孔磨损不得超过1㎜，补焊齿座角度应符合技术文件要求。 3、检修过程： （1）截割头要达到质量标准，对有裂纹或开焊的要报废，喷嘴损坏的要更换。 （2）齿座应仔细检查，对磨损较严重的必须切除，在焊接时注意角度。 （3）检查内花键，键齿厚的磨损量不得超过原齿厚的5%，否则更换。 二、切削减速机的检修
2、质量标准： （1）轴的质量标准：轴不得有裂纹，严重腐蚀或损伤，直线度应符合技术文件的要求，轴颈加工减小量不得超过原轴颈的5%。轴与轴孔的配合应符合技术文件的要求，超差时，允许采用涂、镀、电镀或喷涂工艺进行修复。 （2）滚动轴承的质量标准：轴承允许不得有裂纹、伤痕、锈斑、剥落、点蚀和变色，保持架应完整无变形，转动灵活， 无异响。轴承内圈与轴颈、轴承外圈与轴承座的配合应符合技术文件要求。滚动轴承径向最大磨损间隙应符合文件要求。装配轴承时不得冲嘛面或加垫，轴颈的表面粗糙度不得大于0.8，轴承座孔的表面粗糙度不得大于1.8。轴承应紧贴在轴间隔套上，不得有间隙，轴承装配后应按规定加注适量的润滑脂或润滑油，用于转动时轴承应能轻快灵活转动，运行时无异响和异常振动。 （3）齿轮的质量标准： ①齿轮不得断齿，齿面不得有裂纹和剥落等现象。 ②齿面的点蚀情况达到下列之一时，必须更换。 A点蚀区高度为齿高的100%。 B点蚀区高度为齿高的30%，长度为齿长的40%。 C点蚀区高度为齿高的70%，长度为齿长的100%。 ③齿面不得有严重胶合（即胶合达到齿高的1/3，齿长的1/2）。 ④齿面的磨损不得超过下列规定： A硬齿面齿轮、齿面磨损可继续使用，但不得超过下列规定。 B软齿面磨损量达到齿厚的5%。 C开式齿轮齿厚磨损达原齿厚的10%。 ⑤圆柱齿轮副啮合时，齿表中心线应对准，偏差不得大于1㎜。圆锥齿轮副啮合时，端面偏差不得大于1.5㎜。 ⑥圆柱齿轮副装配时，其中心距极限偏差、最小侧隙应符合技术文件要求。 ⑦齿轮副侧隙的检查：用压铅丝法检查齿轮的侧隙时，在齿面沿齿两端平行放置两天铅丝，铅丝直径约为该齿轮规定侧隙的4倍，圆锥齿轮、弧锥齿轮不超过侧隙的3倍。转动齿轮挤压后，测量铅丝最薄处厚度，即为新测的侧隙。 ⑧齿轮装完后，用人力盘动检查，转动应灵活、平稳并无异响。 （4）机壳的质量标准： ①机壳不得有裂纹或变形，允许焊补修复，铸铁、机壳只能在非主要受力部位焊补修复，并应有防止变形和消除内应力的措施。 ②盖板不得有裂纹或变形，接合面应平整严密，平面度不得超过0.3㎜。 ③减速器轴孔磨损后，允许孔镶套修复，但与其对应轴孔的平行度，两锥齿轮的垂直度应符
盾构掘进机设计论文
第 1 章绪论 1.1 引言 近年来,我国开展大规模的城市市政工程建设,尤其是几个重要城市都已开始了地下铁路的建设工程。在这些地下工程中,由于受到施工场地、道路交通等城市环境因素的限制,使得传统的施工方法难以普遍适用。在这种情况下,对城市正常机能影响很小的隧道施工方法--盾构施工法普遍得到了人们的关注,并且在一些地区已经有了较为广泛的使用。盾构法施工技术已被广泛应用于铁路隧道、过江隧道、公路隧道和城市地下工程。全断面隧道掘进机是集机、电、液、光、计算机技术为一体的大型地下工程施工装备，是大规模开发利用地下空间的前提条件。 1.2盾构机掘进机概况 盾构掘进机作为典型的复杂机电产品的代表，是机电液一体化高度集成的大型设备，也是多单元集成的大型水利、国防、地铁、交通等领域的基础关键设备。“十一五”期间，国家在先进制造领域重点扶持盾构掘进机系列化设计和制造关键技术的研究与开发，以制造样机和进行工程试用为目标，争取2015年实现系列化和产业化。近年来，由于我国基础设施建设的需要，盾构法施工技术的应用在国内得到快速发展。据不完全统计，国际建筑市场的全断面隧道掘进机年需求量上千台，年营业额超过100 亿美元；到2020 年我国对各类大型全断面隧道掘进机可以预见的需求将超过1000 台。由于重大技术装备制造水平的发展跟不上我国经济快速发展的要求，一些大型重要工程为保证工期和质量，倾向依赖于进口装备，造成我国机械产品贸易逆差逐年加大，核心技术对外依赖性不断增强，蕴涵着较高的国际经济及政治风险。 与传统的隧道掘进技术相比，盾构掘进机施工隧道断面一次成型，支护和衬砌及时，具有安全可靠、工作环境好、土方量少、进度快、施工成本低等优点，尤其在地质条件复杂、地下水位高而埋深较大时，只能依赖全断面盾构掘进机。根据国外全断面掘进机的发展经验和趋势，结合我国国情，目前，国内盾构生产、施工过程中遇到的主要问题及难点主要集中在以下几个方面： （1）液压推进系统实时、智能化精确控制技术； （2）刀具和刀盘设计技术； （3）结构参数的优化和系统集成技术；
掘进机设计
前 言 本次毕业设计的掘进机可经济截割的煤岩单向抗压强度￡60MPa，主要 适用于煤及半煤岩巷的掘进，也适用于条件类似的其它矿山及工程巷道 的掘进。 一、设计背景和目的： 当前，我国煤矿由于一井一面采煤方法的普遍采用，其开采速度大大加 快，因而带来采掘机械化比例失调的矛盾更加突出。 特别是易采的中厚煤层资源日益减少，而薄煤层的开采比例逐年增加， 在全部采准巷道中,半煤岩巷的比例已经达到25%，但这些巷道中的90%仍 旧采用着传统的炮掘作业，劳动强度大，安全性差。 目前，我国大部分局、矿使用的几种主要机型多是上世纪六、七十年代 设计的，这些老产品设计陈旧过时、元部件可靠性差、开机率低、维护量大， 而且机重偏轻、截割功率较小、过断层和截割岩石的能力差，仅适合在煤巷 中使用。 因此急待开发研制综合性能好、适应范围广的新型掘进机，来解决掘进 机更新换代的问题，缓解采掘比例失调的紧张局面。 二、半煤岩掘进机介绍： 半煤岩掘进机是一种能够实现截割、装载、转载运输、行走和喷雾除尘 的联合机组。它既可用于煤矿井下，也可用于金属矿山以及其他隧道施工。
掘进机的总体方案设计对于整机的性能起着决定性的作用。因此，根据 掘进机的用途、作业情况及制造条件，合理选择机型，并正确确定各部结构 型式，对于实现整机的各项技术指标、保证机器的工作性能具有重要意义。 掘进机的总体方案设计对于整机的性能起着决定性的作用。因此，根据 掘进机的用途、作业情况及制造条件，合理选择机型，并正确确定各部结构 型式，对于实现整机的各项技术指标、保证机器的工作性能具有重要意义。 1 工作机构的型式选择 半煤岩掘进机的工作机构有截链式、圆盘铣削式和悬臂截割式等。因悬 臂截割式掘进机机体灵活、体积较小，可截出各种形状和断面的巷道，并能 实现选择性截割，而且截割效果好，掘进速度较高；所以，现在主要采用悬 臂截割式，并已成为当前掘进机工作机构的一种基本型式。 按截割头的布置方式， 分为纵轴和横轴式两种。 纵轴式截割头传动方便、 结构紧凑，能截出任意形状的断面，易于获得较为平整的断面，有利于采用 内伸缩悬臂，可挖柱窝或水沟。截割头的形状有圆柱形、圆锥形和圆锥加圆 柱形，由于后两种截割头利于钻进，并使截割表面较平整，故使用较多。缺 点是由于纵轴式截割头在横向摆动截割时的反作用力不通过机器中心，与悬 臂形成的力矩使掘进机产生较大的振动，故稳定性较差。因此，在煤巷掘进 时，需加大机身重量或装设辅助支撑装置。 横轴式截割头分滚筒形、圆盘形、抛物线形和半球形几种。这种掘进机
掘进机截割头设计解析
掘进机截割头设计解析 【摘要】在大型施工活动中，都需要借助掘进机才能够顺利推进工程进度，而截割头又是掘进机的重要组成零配件，它被用来打通和破碎坚固的地质岩层。经过多年的施工经验，本文发现影响岩层切割效率的因素十分多样化，因此必须做好截割头的设计工作，以提高其在实际工作中的使用寿命和工作效率。本文针对如何改进截割头的工作性能提出了几点建议和措施。 【关键词】掘进机；截割头；设计 悬臂式掘进机是当前最先进的一种工程设备，它具备切割、装载、运输、搬运、调度和清除场地的多种复合功能。因此，它的内部结构也十分复杂，主要由切割头、液压器、装载头、动力系统、传动系统、控制系统等重要功能配件构成。作为掘进机的重要工作部件，切割功能主要依靠切割刀、液压臂、动力传动器、升压器、动力电源等共同配合来完成。切割机在正常工作时，主要是利用切割头的前后运动和切割液压臂的纵向或横向摆动带动切割刀来完成切割。 截割部在正常运转时，切割头的运动主要是依靠驱动电源带动液压臂运动来实现，装在切割头上的刀片获得足够的力将坚硬的岩层破碎。如果需要推进切割深度，可以通过机械的动力系统朝前驱动来实现。切割机头被安装在能够自由转动的操作平台上，这样就可以利用操作平台连接的两个回转液压缸提供的动力来完成各种切割动作，通过这种动力设计，能够帮助切割机头实现多种工作角度变换，因此可以为操作人员提供多种切割方案。 掘进机的工作效率主要取决于截割头的设计，截割头要求各截齿负荷均匀，切割平稳，摆动小；截割比能消耗低，截齿消耗少；切割效率高，产生粉尘量小。 1设计简述 截割头的主要参数包括：截割头的长度、直径、锥角、螺旋叶片的头数与升角、截线间距等，这些参数直接影响掘进机的截割性能。 1.1截割头的长度 截割头的长度不仅与截割阻力的大小有关，还影响机器工作的循环时间和生产率。因此，必须合理地选取截割头的长度。 由于工作面煤壁附近的煤岩有压张效应，在压出带范围内，煤岩的抗截强度明显减弱，截割能力和单位能耗降低。因此，截割头的长度应设计在压出带范围内。 如果截割头长度过长，能够有效提高掘进机的工作效率，但是需要提供更多的动力。如果切割机的功率太小难以满足这样的施工要求，就会因为过大的阻力
悬臂式掘进机行走机构的功能及设计研究 崔学普
悬臂式掘进机行走机构的功能及设计研究崔学普 发表时间：2018-01-18T09:40:26.307Z 来源：《基层建设》2017年第30期作者：崔学普冯彦坤赵岩领 [导读] 摘要：当前，随着工程建设的发展，为提高岩石巷道掘进工作效率，采用机械化作业，可以使掘进的各道工序高质量完成。 中铁工程装备集团隧道设备制造有限公司河南新乡 453000 摘要：当前，随着工程建设的发展，为提高岩石巷道掘进工作效率，采用机械化作业，可以使掘进的各道工序高质量完成。悬臂式掘进机属于分断面掘进机，是一种集截割、转运、行走、喷雾、除尘于一体的综合掘进设备，在工程中得到普遍的应用。基于此，文章就悬臂式掘进机行走机构的功能及设计进行简要的分析，希望可以提供一个有效的借鉴。 关键词：悬臂式掘进机；行走机构；功能；设计 1.悬臂式掘进机行走机构的组成、功能 1.1组成 悬臂式掘进机行走机构中的动力源是根据驱动的实际形式来划分的，主要包含2种形式：电机驱动形式以及液压马达驱动形式。悬臂式掘进机行走机构中的履带板是根据结构形式区分的，主要包括整体式履带板以及滚子式履带板。其中铸造的或者是锻造的整体式履带板在当前应用比较广泛。悬臂式掘进机行走机构中的履带链支承的主要方式为支重轮式和摩擦板式两种。相对来说支重轮式的行走结构比较复杂，并且其支重轮损坏的几率非常高，但是在工作的时候传动的效率高，同时能够在不同的环境下被使用，其中的摩擦板式行走结构虽然相对简单，也不易被损坏，但是其传动效率低。因此须根据不同的环境采用不同的履带链支承。悬臂式掘进机行走机构中履带张紧装置包括2种形式：①机械式张紧装置；②液压张紧装置。在行走机构中履带是负重最大的而且起着特别重要的作用，因此行走机构中的张紧装置所承受的压力是很大的，其设计要求也是最高的。只有张紧装置安全可靠，才能保证行走机构的正常使用。 1.2功能 行走机构是悬臂式掘进机主要的构成部分，是保证和实现隧道基本开挖等一系列工作的必要部件。其功能就是保证设备在隧道中不同位置实现移动并对巷道部分的断面进行截割开挖，对整台掘进机进行支撑，并保证设备在隧道中的开挖行走。同时行走机构能够实现对掘进机行走速度的控制，保证岩石的支护、设备维护维修、以及其他行走过程中的辅助功能等等。 2.悬臂式掘进机行走机构的设计措施 2.1掘进机行走部设计要求 （1）掘进机应满足足够的接地比压：（2）行走部应具有良好的制动能力；（3）掘进机应具有足够的驱动能力和转弯性能；（4）行走部应具有良好的防侧倾功能；（5）履带架应具有良好的导向性，履带板有防侧滑功能。 2.2掘进机主要参数的确定 按照大体的顺序对几个关键的参数进行确定，并列出参数确定的公式，其中几个尺寸相互间关联，确定应根据实际情况进行选取，经过反复验证后方可确定。 （1）掘进机牵引力的确定 掘进机在工作状态中，其需要最大牵引力的工况是掘进机在爬最大坡度时转弯所需要的牵引力，其单边牵引力 式中G———掘进机整机重量； f———履带板组与地面的滚动阻力系数； μ———履带板组与地面之间的转向阻力系数； L———单边履带板组接地长度； B———2条履带中心距； n———掘进机重心与履带行走部接地形心的纵向偏心距。 （2）掘进机接地比压的确定 在掘进机设计中接地比压指的是掘进机整机重量与2条履带板接地面积的比值，转载机的重量作用于掘进机和刮板机上，所以为了更接近掘进机的实际接地比压，接地比压的重量应更改为掘进机的重量加上1/2的二运重量，在实际设计中也有将掘进机的总重默认为整机重量加上转载机的重量，其比压 式中b———掘进机单块履带板宽度； g———转载机重量。 一般中型掘进机要求接地比压p≤0.14MPa，对于重型掘进机由于结构限制要求也可以略大于0.14MPa。 （3）行走中心距的确定 行走中心距主要是在设计时考虑掘进机的侧倾能力和转弯功能，行走中心距 B＝（3.5~4.5）b中心距越大，整机的防侧倾能力越大，其转弯所需牵引力越小。 2.3掘进机行走机构的改进设计 掘进机要想移动、转弯，必须依靠行走机构，行走机构几乎承担着掘进机的整个重量。为进一步提高掘进机的适应性，应对掘进机的
掘进机行走部总体结构设计
目录 1 绪论 (1) 1.1概述 (1) 1.2掘进机的发展 (1) 1.2.1国外掘进机的发展 (1) 1.2.2我国掘进机的发展 (1) 1.3履带式掘进机行走机构的工作原理 (2) 1.4研究掘进机行走机构的意义 (2) 1.5EPJ-120TP型掘进简介 (3) 1.5.1EPJ-120TP型掘进机简述 (3) 1.5.2J─120TP主要技术参数 (5) 2 总体结构设计 (5) 2.1掘进机的总体结构 (5) 2.2掘进机各部分的选型 (6) 2.2.1工作机构 (6) 2.2.2装载机构 (6) 2.2.3运输机构 (7) 2.2.4转载机构 (7) 2.2.5行走机构 (7) 2.2.6除尘装置 (8) 2.3掘进机各部分基本结构设计 (8) 3 掘进机行走部总体结构设计 (14) 3.1掘进机行走部设计要求 (14) 3.2传动方案的设计 (14) 3.3行走机构基本参数设计 (14) 3.3.1履带及相关部分设计 (14) 3.3.2履带链轮的设计 (15) 3.3.3张紧装置和导向轮的设计 (16) 3.3.4单侧履带行走机构牵引力的计算确定 (16) 3.3.5单侧履带行走机构输入功率的计算确定 (16) 3.3.6液压马达、液压泵与电机型号的选择 (16) 4 掘进机行走部减速器设计 (17) 4.1传动方案的设计 (17) 4.2总传动比的计算 (18) 4.3行星齿轮减速器的设计 (19) 4.3.1已知条件 (19) 4.3.2配齿计算 (19) 4.3.3初步计算齿轮的主要参数 (19) 4.3.4啮合参数的计算 (20) 4.3.5几何尺寸的计算 (21) 4.3.6装配条件的验算 (24) 4.3.7传动效率的计算 (24) 4.3.8齿轮强度验算 (25)
掘进机行走机构设计
摘要 掘进机是一种较先进的井下掘进设备。行走机构由履带、支重轮、托链轮、引导轮、驱动轮、张紧装置、行星齿轮减速器、液压马达和履带架等部分组成。 按照掘进机行走部及行走减速器的工作原理进行初步设计。在此基础上通过对此题目的分析以及对一些相关书籍和文献的查阅，进一步研究掘进机行走部的设计及行走减速器的设计原理。设计重点应在于行走部的履带行走机构设计及行走减速器的行星传动设计。首先阐述行走部的履带行走机构的一般结构，简易的叙述总体方案设计，其次对减速器进行细致的设计，包括行星减速器的选择、计算、校核。 通过研究掘进机行走部及行走减速器的基本原理，获得了大量有关设计掘进机行走部及行走减速器的要领。 关键词：掘进机；行走机构；减速器
Abstract Boring machine is a more advanced underground boring equipment. Travel agencies from the track, supporting wheels, asked sprocket, guide wheel, driving wheel, tensioning device, planetary gear reducer, hydraulic motors and track aircraft components. In accordance with the driving and walking to walking part reducer preliminary design works. Based on this analysis and through this topic a number of books and documents on access, further driving to walking part of the design and running gear reducer design principles. Design should focus on running the Department of Design and crawler running gear reducer planetary transmission design. First, the Department set to walk the general structure of crawler, a simple description of the overall program design, followed by a careful design of the reducer, planetary reducer selection, calculation and check. Department of walking through the tunnel boring machine and the basic principles of running reducer to obtain a lot of walking part of the design driving and walking reducer essentials. Key words：Boring machine; Travel agencies; Reducer
悬臂式掘进机设计
机械、液压 部分
一、概述 1.1 产品特点 EBZ-125XK是西安煤矿机械厂与科研院校合作开发的中型悬臂式掘进机。该机主要特点是：1）结构紧凑、适应性好、机身矮、重心低、操作简单、检修方便；2）炮头采用具有36把镐型截齿、齿座呈螺旋线形排布的球微锥形截割头；3）有低速大扭矩液压马达直接驱动的第一运输机；4）有星轮与低速大扭矩马达连接成一体的弧形三齿星轮装料装置；5）有马达+减速机构形式的行走部；6）有滑动式行走结构上用的耐磨板；7）有为液压锚杆钻机及二运输机留的液压接口；8）电气系统有失压、短路、过载、温度、瓦斯断电等保护功能。 1.2 主要用途、适用范围 EBZ-125XK型悬臂式掘进机主要是为煤矿综采及高档普采工作面采掘巷道掘进服务的机械设备。主要适用于煤及半煤岩巷的掘进，也适用于条件类似的其它矿山及工程巷道的掘进。该机可经济切割单向抗压强度≤60MPa的煤岩，可掘巷道最大宽度(定位时)5m，最大高度3.75m，可掘任意断面形状的巷道，适应巷道坡度±160。该机后配套转载运输设备可采用桥式胶带转载机和可伸缩式带式输送机，实现连续运输，以利于机器效能的发挥。 1.3 产品型号、名称及外形 产品型号、名称为EBZ-125XK型掘进机，外形参见图l。 1.4型号的组成及其代表意义 设计代号 截割机构功率（KW） 纵轴式截割机构 悬臂式掘进机 掘进设备
二、主要技术参数 2.1总体参数 机长8.6m 机宽 2.1m 机高 1.55m 地隙250mm 截割卧底深度240mm 接地比压0.14MPa 机重35t 总功率190kW 可经济截割煤岩硬度≤60MPa 可掘巷道断面9～18m2 最大可掘高度 3.75m 最大可掘宽度 5.0m 适应巷道坡度±160 机器供电电压660／l140V 2.2 截割都 电动机型号YBU-125 功率125kW 转速1470 r/min 截割头转速55 r/min 截齿镐形 最大摆动角度上420 下3l0 左右各390 2.3 装载部 装载形式三爪转盘