橫軸式掘進機總體方案設計.doc

橫軸式掘進機總體方案設計一、懸臂式掘進機的應用狀況及發(fā)展懸臂式掘進機是煤礦掘進巷道常用設備，它的發(fā)展使得礦井巷道的掘進速度和效率大幅度提高。我國懸臂式掘進機的發(fā)展主要經歷了三個階段。第一階段60年代初到70年代末。主要是以引進國外掘進機為主。這一階段的主要特點是：使用范圍越來越廣，切割能力逐步提高。第二階段70年代末到80年代。與國外合作生產了幾種懸臂式掘進機并逐步實現國產化。這一階段特點是：可靠性高，已能適應我國煤巷掘進的需要，出現了重型機。第三階段由80年代至今。重型機型大批出現，懸臂式掘進機的設計與制造水平已相當先進。這一階段特點是：設計水平較為先進，可靠性大幅度提高，功能更加完善。經過三階段的發(fā)展，我國懸臂式掘進機的設計、生產、使用進入了一個較高的水平，已跨入國際先進行列，可與國外的懸臂式掘進機媲美。懸臂式掘進機的發(fā)展是緊緊圍繞著我國礦井生產的實際條件、現場需要及設計、制造的工藝水平而不斷進行的，其發(fā)展主要有以下幾個特點：1、截割功率不斷提高。為適應更大范圍的截割條件，懸臂式掘進機的截割功率不斷增大，由最初的100kw以下的輕型機增加到現在的中型機型的132kw1200kw，重型機型可達200kw以上。2、在行走裝載截割驅動方面的完善。以往的液壓與電動驅動都有缺點，但隨著科技的進步，它們的據點在不斷地被彌補，改進，目前懸臂式掘進機在電、液兩方面發(fā)展速度很快，在裝載，行走，截割等方面大多數的機型還是采用電、液混合方式，總之兩種方式互相取長補短，在今后很長一段時間內將共同并存，相互融合。3、電控系統(tǒng)的完善。早期掘進機的控制、操作回路一般都通過操作安裝在隔爆型主令箱上的按鈕或把手開關來控制傳統(tǒng)的交流中繼電器電路，進而通過繼電器來對主回路交流接觸器的二次控制。隨著控制技術的發(fā)展，操作回路逐漸以本安型的先導回路來替代隔爆型主令箱，這也是適應各類保護傳感器的應用和選型的需要。4、截割效率的提高。截割效率是懸臂式掘進機性能優(yōu)劣的一個重要衡量參數，縱軸式截割頭的優(yōu)點是截割較深，截割效率高，缺點是穩(wěn)定性差，裝運效果差。橫軸式截割頭的優(yōu)點是穩(wěn)定性好，裝載效果好，缺點是在進刀時其截割方向幾乎與其推進方向重合，所以必須給予較大的推進力，這就需要相應增加街功率，切割時粉塵大再加上其內噴霧布置比較復雜，滅塵效果不好。5、機組穩(wěn)定性的提高并實現矮型化以適應小斷面巷道掘進。提高機組穩(wěn)定性的有效方法有兩種：增加機組重量和降低機組高度。新機型的重量都較過去有很大的增加，并且為適應巖巷的掘進也必須增加自重。在增加自重的同時，新機型在設計上還盡量簡化和緊湊化，降低機組高度。這可以增加穩(wěn)定性，也是為了適應低矮巷道的掘進。懸臂式掘進機目前也存在一些問題。首先是錨桿支護的成功推廣應用提高了巷道支護的可靠性，但在巷道支護約占用40%50%的掘進作業(yè)時間，這就使得掘進機的開機率大大降低，不能有效提高掘進速度。其次現有機型偏向于中、重型，雖然有些掘進機實現了矮型化設計，但整體尺寸仍不能有效縮減，對低矮巷道的適應性還較差。懸臂式掘進機技術的發(fā)展有以下幾點：大功率化、重型化、系列化、智能化和自動化。二、懸臂式掘進機的分類及組成懸臂式掘進機按截割頭的不同分為橫軸式掘進機和縱軸式掘進機。懸臂式掘進機由六部分組成：工作機構、裝載機構、輸送機構、轉載機構、行走機構和除塵裝置六部分。1、工作機構工作機構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。截割機構的伸縮裝置分為橫內伸縮式和外伸縮式兩種。切割頭大多為圓錐形或筒形，周圍鑲有截齒，以破碎煤巖。懸臂用油壓控制，可上下或水平擺動，也可適當伸縮。懸臂筒內裝有空心主軸，其一端連接截割頭，另一端連接減速器?？v軸式截割頭傳動方便、結構緊湊，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，需加大機身重量或裝設輔助支撐裝置。橫軸式截割頭分滾筒形、圓盤形、拋物線形和半球形幾種。這種掘進機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。縱向截割時，穩(wěn)定性較好。缺點是傳動裝置較復雜，在切入工作面時需左右擺動，不如縱軸式工作機構使用方便；因為截割頭較長對掘進斷面形狀有限制，難以獲得較平整的側壁。這種掘進機多使用拋物線或半球形截割頭。2、裝載機構裝載機構就是將工作機構截割下來的煤巖，裝到輸送機構上的機構。裝載機構有四種：單雙環(huán)形刮板鏈式、螺旋式、耙爪式和星輪式。下面依次介紹。單雙環(huán)形刮板鏈式。單環(huán)形是利用一組環(huán)形刮板鏈直接將煤巖裝到機體后面的轉載機上。雙環(huán)形是由兩排并列、轉向相反的刮板鏈組成。若刮板鏈能左右張開或收攏，就能調節(jié)裝載寬度，但結構復雜。環(huán)形刮板鏈式裝載機構制造筒單，但由于單向裝載，在裝載邊易形成煤巖堆積，從而會造成卡鏈和斷鏈。同時，由于刮板鏈易磨損，功率消耗大，使用效果較差。螺旋式。是橫軸式掘進機上使用的一種裝載機構，它利用左右兩個截割頭上旋向相反的螺旋葉片將煤巖向中間推入輸送機構。由于頭體形狀的缺點，這種機構目前使用很少。耙爪式。是利用一對交替動作的耙爪來不斷地耙取物料并裝入轉載運輸機構。這種方式結構簡單、工作可靠、外形尺寸小、能連續(xù)裝載，生產效率高。此外，機器的高度也較低，目前應用很普遍。但這種裝載機構寬度受限制，為擴大裝載寬度，可使鏟板連同整個耙爪機構一起水平擺動，或設計成雙耙爪機構，以擴大裝載范圍。星輪式。該種機構比耙爪式簡單、強度高、工作可靠，但裝大塊物料的能力較差。3輸送機構輸送機構多采用刮板鏈式輸送機構。輸送機構一般是由機尾向機頭方向傾斜向上布置的。輸送機構有以機頭軸為主動的，由設置在機頭的電動機或油馬達，通過減速裝置驅動機頭軸運轉，有的機型還同時以機尾從動軸間接地帶動裝載機構工作。有的掘進機以機尾軸為主軸，由設置在機尾的電動機，通過減速裝置驅動裝載機構工作，間接地從輸送機構的機尾為主動軸，帶動刮板鏈式輸送機工作，輸送機構則不單獨設置減速裝置。輸送機構可采用聯合驅動方式，即將電動機或液壓馬達和減速器布置在刮板輸送機靠近機身一側，在驅動裝載機構同時，間接地以輸送機構機尾為主動軸帶動刮板輸送機構工作。這樣傳動系統(tǒng)中元件少、機構比較簡單，但裝載與輸送機構二者運動相牽連，相互影響大。由于該位置空間較小布置較困難。輸送機構采用獨立的驅動方式，即將電動機或液壓馬達布置在遠離機器的一端，通過減速裝置驅動輸送機構。這種驅動方式的傳動系統(tǒng)布置簡單，和裝載機構的運動互不影響。但由于傳動裝置和動力元件較多，故障點有所增加。為充分發(fā)揮煤巷掘進機的生產能力和加快煤巷掘進速度，目前運輸設備的配套方式有煤巷掘進機與鏈板輸送機配套和煤巷掘進機與倉式列車配套兩種。4、轉載機構目前掘進機的轉載機構大多采用膠帶輸送機。膠帶轉載機構的傳動方式，通常有三種型式，第一種是由液壓馬達直接或通過減速器驅動機尾主動卷筒。第二種型式，是由電動卷筒驅動主動卷筒旋轉。第三種傳動方式，是由電動機通過減速器驅動主動卷筒旋轉。為實現巷道掘進機膠帶轉動機構卸載端作上下調高和左右擺動，以使轉運的