懸臂式掘進機發(fā)展現(xiàn)狀與趨勢

..懸臂式掘進機發(fā)展現(xiàn)狀與趨勢專業(yè)：機械工程及自動化摘要：通過對懸臂式掘進機結構組成的了解,理解其工作原理;并對國內外懸臂式掘進機發(fā)展現(xiàn)狀及趨勢進行探討,加強對懸臂式掘進機的理解；同時針對懸臂式掘進機截割部中所運用的行星傳動技術進行介紹,從而進一步明白EBZ100型掘進機的研究意義關鍵字：懸臂式掘進機；結構；發(fā)展現(xiàn)狀；趨勢；行星傳動；研究意義1懸臂式掘進機簡介目前國內外研制和使用的掘進機按所掘斷面的形狀可分為全斷面掘進機和部分斷面掘進機。全斷面掘進機通過截割機構的旋轉和連續(xù)推進,將整個巷道斷面的煤巖破碎。根據巷道斷面的尺寸,把道具布置于工作機構上,通過刀具破落煤巖,完成裝載、轉載、支護等多種工序作業(yè)。因其功率大,破巖硬度高、尺寸及機重大,主要用于開掘巖石巷道、隧道,掘出的巷道斷面形狀為圓形。部分斷面巷道掘進機截割機構的道具其僅能作用于工作面煤巖巷道的局部斷面上,為了掘出所要求的巷道斷面尺寸,破落整個工作面的煤巖,必須依靠截割機構進行多次截割,平行于掘進斷面的工作面連續(xù)移動,才能達到整個斷面的掘進。部分斷面掘進機主要適用于煤及半煤巖巷道掘進,其工作方式靈活,對巷道的形狀和煤巖的賦存情況適用性強．外形尺寸和重量小,生產效率高,便于巷道支護,能耗低,可以得到矩形、拱形、梯形等多種斷面形狀的巷道。其可分為懸臂式、沖擊式、圓盤滾刀式掘進機和連續(xù)采煤機四種,其中懸臂式掘進機在煤礦中得到普遍的使用。懸臂式掘進機是煤礦井下巷道綜掘法的主要設備,它集開挖、裝碴和自動行走于一體,操縱方便,對復雜地質適應性強,便于支護,用于煤和半煤巖層的掘進因此在采礦工程中得到了越來越廣泛的應用。懸臂式掘進機上要有橫軸式掘進機和縱軸式掘進機。它們的主要組成部件相同,只是截割頭的布置不同。懸臂式掘進機由截割部、裝運部、本體部、行走機構、后支承、液壓系統(tǒng)、潤滑系統(tǒng)、除塵噴霧系統(tǒng)等組成?！?截割部結構截割部主要由截割頭組件1、懸臂段2、截割減速器3、截割電機7組成,如圖1所示。截割減速器3兩端的法蘭盤分別與電動機7和懸臂段2連接成一體,懸臂段2中的傳動軸通過花鍵及螺釘與截割頭組件1相連接。電動機7經截割減速器3、懸臂段2中的傳動軸驅動截割頭組件1旋轉截割煤、巖。截割部靠銷軸4與截割頭升降油缸相連接,靠銷軸8與截割頭回轉臺相連接。在截割頭升降油缸推動下,可繞銷軸8上下擺動；在截割頭回轉油缸推動下,可隨截割頭回轉臺左、右擺動。圖1截割部結構1-截割頭組件；2-懸臂段；3-截割減速器；4、6、8-銷軸；5-蓋板；7-截割電機<2>裝運部結構裝運部的作用是將截割頭破碎下來的煤和巖石裝運到配套的轉運設備上去。它由裝載部〔鏟板部和運輸部〔第一運輸機兩部分組成。裝載部〔鏟板部的結構如圖2所示,它由主鏟板2、側鏟板1、星輪驅動裝置4、弧形三齒星輪5等組成,兩臺低速大轉矩馬達直接驅動兩個弧形三齒星輪5旋轉,將截割頭破碎下來的煤和巖石裝運到運輸部〔第一運輸機的機尾溜槽8中。鏟板通過耳座6與鏟板升降油缸連接,通過支點耳座7與本體部連接；鏟板升降油缸推動鏟板繞支點耳座7可上下擺動。星輪驅動裝置結構如圖3所示,弧形三齒星輪1通過定位銷2和螺釘4與旋轉盤3連接,液壓馬達6的輸出軸插入旋轉盤3的花鍵孔,帶動旋轉盤3及弧形三齒星輪1旋轉。第一運輸機位于機體中部,是中雙鏈刮板式運輸機,其結構如圖4。運輸機分前溜槽1和后溜槽3,前、后溜槽用高強度螺栓2聯(lián)接,運輸機前端通過插口插入鏟板部和本體部連接的銷軸上,后端通過高強度螺栓固定在本體上。運輸機采用二個液壓馬達5直接驅動鏈輪,帶動刮板鏈實現(xiàn)物料運輸。緊鏈裝置4采用絲杠螺母機構對刮板鏈的松緊程度進行調整,彈簧座起緩沖的作用。圖2鏟板部結構1-側鏟板；2-主鏟板；3-運輸機尾鏈輪；4-星輪驅動裝置；5-三齒星輪；6-鏟板升降油缸連接耳座；7-鏟板支點耳座；8-運輸機溜槽圖3星輪驅動裝置結構1-弧形三齒星輪；2-定位銷；3-旋轉盤；4-螺釘；5-馬達座；6-液壓馬達圖4第一運輸機結構1-前溜槽；2-高強度螺栓；3-后溜槽；4-緊鏈裝置；5-液壓馬達<3>本體部〔機架本體部由回轉臺、回轉軸承、本體架等組成,本體架采用整體箱形焊接結構,主要結構件為加厚鋼板,其結構如圖5所示。圖5本體部結構1-連接鏟板部的銷軸；2-連接截割部升降油缸的銷軸；3-連接截割部的銷軸；4-回轉臺；5-連接鏟板部升降油缸的銷軸；6、10-連接截割部回轉油缸的銷軸；7-回轉軸承；8-連接行走部的螺栓；9-本體架；11-連接后托架的螺栓本體的右側上部〔即圖紙后方通過高強度螺栓連接液壓系統(tǒng)的泵站,左側上部〔即圖紙前方裝有液壓系統(tǒng)的操縱臺。前面上部2、3處通過回轉臺4和截割部升降油缸與截割部連接,回轉臺4在安裝于6、10之間的截割回轉油缸推動下,可繞回轉軸承7擺動。前面下部1、5處通過鏟板升降油缸和銷軸1連接鏟板部及第一運輸機機尾,第一運輸機從本體部中間穿過。本體部左、右側下部8處通過高強度螺栓分別與左、右行走部履帶架連接,后部11處通過高強度螺栓連接后支承部。<4>行走機構行走機構結構如圖6所示。主要由定量液壓馬達12、行星減速器16、驅動輪9、履帶6、張緊輪1、張緊油缸4、履帶架5等組成。定量液壓馬達12通過行星減速器16及驅動輪9帶動履帶6實現(xiàn)行走。履帶6的松緊程度是靠張緊油缸4推動張緊輪托架11前后移動來進行調節(jié)的。張緊油缸為單作用形式,張緊輪伸出后靠卡板10鎖定,卡板的厚度分別為50mm、20mm、10mm、6mm,可隨意組合使用。張緊油缸、卡板均安裝在履帶外側,方便實用,并均配有蓋板以保證外形的美觀。液壓馬達、行星減速器均用高強度螺栓13、15與履帶架聯(lián)接。左右履帶架各采用12顆M30的高強度螺栓3、8緊固在本體架的兩側。圖6行走部結構1-張緊輪；2-張緊輪架聯(lián)結螺釘；3、8-與本體架聯(lián)結螺栓；4-張緊油缸；5-履帶架；6-履帶；7-腳踏板；9-驅動輪；10-卡板〔組；11-張緊輪架；12-液壓馬達；13-液壓馬達聯(lián)結螺栓；14、15-減速器聯(lián)結螺栓；16-減速器<5>后支承后支承的作用是減少截割時機體的振動,提高工作穩(wěn)定性并防止機體橫向滑動,其結構如圖7。在后支承架2兩邊分別裝有升降支承器3,利用油缸實現(xiàn)支承。后支承架用鍵和M24的高強度螺栓1與本體部相聯(lián),后支承的后支架4與第二運輸機回轉臺5聯(lián)接。電控箱、泵站都固定在后支承支架上。圖7后支承的結構1-聯(lián)結螺栓；2-后支承架；3-升降支承器；4-后支架；5-第二運輸機回轉臺<6>液壓系統(tǒng)液壓系統(tǒng)。由油缸〔包括：截割頭升降油缸、截割頭回轉油缸、鏟板升降油缸、后支撐器升降油缸、履帶張緊油缸、馬達〔包括：行走馬達、第一運輸機馬達、星輪馬達、噴霧泵驅動馬達、泵站、操縱閥及相互連接的管道等組成。可以驅動機器的截割頭上下左右擺動、鏟板升降、后支撐器升降、履帶張緊、行走輪轉動、第一運輸機運轉、星輪轉動、噴霧水泵運轉等。另外還為錨桿鉆機提供了兩個備用接口。液壓系統(tǒng)的工作原理如下：液壓系統(tǒng)由一臺90KW的電動機驅動一臺A11VO145/145DRS負載敏感式雙聯(lián)柱塞變量泵,泵1輸出的壓力液體一路到PSV55/230-3型六聯(lián)閥,另一路經；減壓閥到行走馬達制動器。泵1具有恒功率、壓力切斷、負載敏感功能,壓力切斷閥調整壓力為18MPa。泵2輸出的壓力液體到PSV55/230-3型四聯(lián)閥,泵2具有恒壓力、負載敏感功能,調整壓力為18MPa。該泵的各油口分布情況如圖8所示。圖8雙聯(lián)柱塞泵油口分布圖1-壓力切斷閥調壓彈簧；2-負載敏感調壓彈簧；3-恒功率調壓彈簧；4-恒壓控制調壓彈簧LS-負載敏感油口；T1-放氣口；P-排油口；T2-泄漏口；X-吸油口；M-測壓口六聯(lián)閥的第一、二聯(lián)控制左、右行走馬達的運轉。當閥芯處于中位〔圖示位置時,行走馬達兩腔與回油連通,制動器處于制動狀態(tài),馬達不轉動。當閥芯處于上或下位〔工作位置時,壓力液體進入馬達,同時經PSV六聯(lián)閥Z口〔壓力4MPa打開行走馬達制動器,制動器解除制動,馬達正或反轉。若左、右行走馬達同時朝一個方向轉動可使機器前進或后退,若左、右行走馬達只有一個轉動可使機器轉大彎,若左、右行走馬達一正一反轉動可使機器轉小彎。閥芯三個位置時各油口的連通情況如圖9所示。圖9換向閥各位置時的油路連通情況a-中位；b-上位；c-下位六聯(lián)閥的第三～六聯(lián)分別控制截割頭升降、截割頭回轉、鏟板升降、后支撐升降四組油缸。當各閥芯處于中位時,各油缸不動作。當各閥芯處于上或下位時,各油缸伸出或縮回。為了使各油缸運動平穩(wěn),在各油缸的進出油口處都設置了平衡閥,以減少各油缸工作過程中的振動。四聯(lián)閥分別控制第一運輸機馬達、左、右星輪馬達、內噴霧馬達。當各閥芯處于中位時,各馬達兩腔與回油連通,馬達處于浮動狀態(tài)。當閥芯處于上或下位時,馬達正轉或反轉。在六聯(lián)閥的第三聯(lián)閥上并聯(lián)了履帶張緊油缸,當需要張緊履帶時,打開油路上的截止閥,然后操縱第三聯(lián)換向閥使履帶張緊油缸動作。在四聯(lián)閥的第二、三聯(lián)閥上各串聯(lián)了一個二位三通轉閥,可將高壓液體引到錨桿鉆機控制閥處去驅動兩臺錨桿鉆機。六聯(lián)閥和四聯(lián)閥的每一聯(lián)閥結構都相同,均為三位十三通換向閥,六聯(lián)閥和四聯(lián)閥的各油口分布情況如圖10所示。圖10六聯(lián)閥和四聯(lián)閥的各油口分布圖其進油口P處均并接了一個限壓閥,調整壓力為22MPa,當馬達、油缸負載太大時,限壓閥會開啟溢流,起到保護作用。各閥的A、B油口內部均并聯(lián)了一條支路,通過梭閥與LS控制油路連通,使換向閥在上、下工作位置時,能將馬達、油缸負載的變化反饋到油泵的變量機構上去,使油泵能根據負載變化進行變量。閥的LS口壓力信號為每組閥中工作壓力通過梭閥進行比較取最大的壓力值,兩組閥的LS口分別接在2個負載敏感式變量泵的LS口上,泵的壓力流量控制器可根據執(zhí)行元件所需流量總和來控制泵的擺角位置。系統(tǒng)在非工作狀態(tài)下,換向閥上公共的負載信號LS口無壓力信號,泵的變量機構上的LS口也無壓力信號,此時視為無負載狀態(tài),泵的斜盤在2～3MPa壓力作用下,使泵處于最小擺角,泵的空載流量約2～4L/min。這樣系統(tǒng)在非工作狀態(tài)的功率損失較小,系統(tǒng)油液的空循環(huán)量較少,可提高油液的使用壽命。泵最小擺角時的壓力是由變量機構中安裝的彈簧決定的,一般出廠時該壓力調整為2.5MPa。<7>噴霧冷卻系統(tǒng)該掘進機的噴霧冷卻系統(tǒng)如圖11所示。外部供水〔流量Q=100L/min經球閥、過濾器后分為兩路,一路經球形閥到外噴霧噴嘴噴出,另一路經減壓閥進入液壓系統(tǒng)的冷卻器對液壓油進行冷卻,然后又分兩路,一路經截割電機冷卻水管從撒水嘴噴出；另一路經Y型過濾球閥、噴霧水泵、水密封進入截割頭,從截割頭內噴霧噴嘴噴出。噴霧水泵由液壓馬達驅動,液壓馬達則由四聯(lián)閥中的第四聯(lián)換向閥控制。內噴霧的水壓由壓力控制閥調定為3MPa,外噴霧的水壓由減壓閥限定為1.5MPa。圖11冷卻噴霧系統(tǒng)<8>潤滑系統(tǒng)該掘進機的潤滑系統(tǒng)共分為三部分,一是液壓系統(tǒng)部分,使用的是68號抗磨液壓油,二是減速器和驅動部分,使用的是320號、220號、150號工業(yè)齒輪油,三是各連接銷部分,使用的是ZL-3號潤滑脂。具體部位及注油量參見說明書。2國外懸臂式掘進機發(fā)展現(xiàn)狀及趨勢第一階段：20世紀40年代末期～60年代中期。各國早期研制的懸臂式掘進機、切割功率在30KW左右的輕型機。這個階段,掘進機從無到有,形成了集切割、裝運和行走為一體的結構雛形,主要用于軟煤巷道掘進,機重在13-17噸之間。代表機型有匈牙利全國礦山機械研究所的F5烏克蘭的ДК-3等。第二階段：60年代中期～70年代末期。這一階段是煤巷掘進機蓬勃發(fā)展時期,產品主要是用于切割煤系地層中的各種煤巖的中型掘進機,機重20～40t左右,切割功率50-100KW,可切巖石硬度系數f6。代表機型有英國安德森公司的RH25、奧地利阿爾卑尼公司的AM50和日本三井三池公司的MRH—100等。第三階段：70年代末期～80年代末期。這一階段,半煤巖掘進機開始成熟,重型機大批涌現(xiàn),煤巷掘進功能齊全,可靠性大幅度提高,機重50t左右。代表機型有英國多斯克公司的MKⅡB、LH130,奧地利阿爾卑尼公司的AM75和德國保拉特公司的E169等。第四階段：80年代后期至上世紀末。產品主要是以煤系地層中的中硬度巖石為作業(yè)對象的重型機,一般機重40-80噸、切割功率150-200KW、可切巖石硬度系數f8,如英國的LH-1300型、奧地利的AM-75型、日本的S200M型掘進機等。掘進機采用了新技術,功能更加完善；計算機自控裝置較成熟。下圖為日本三井三池公司S200M目前的掘進機已進入了機電一體化的自動控制截割時代。以美國、澳大利亞為代表的連續(xù)采煤機以及80年代末投入使用的掘錨機組開創(chuàng)了快速掘進的新途徑、新紀元。各主要生產公司有奧地利的阿爾卑尼公司、英國的多斯克公司、安德森公司、艾姆克公司、德國的沙爾扎特公司、艾柯夫公司、保拉特公司、維斯特伐利公司、日本三井三池公司和烏克蘭的工廠,主要系列有AM、E、ET、STM、MRH及ПK等。國外中型掘進機已日趨完善,其代表機型有英國多斯克公司的LH130型號、德國保拉特公司的E200型、奧地利阿爾卑尼公司的AM75型、日本三井三池公司的S220型等。其切割功率在132～220kw之間,機重50～70t,經濟切割的巖石硬度80Mpa,近年德國在研究開發(fā)切割硬度達100Mpa的掘進機。<1>切割功率能力穩(wěn)定提高,機器的可靠性高.據報道,日本成功地使用TM60K型掘進機掘進全巖巷引水隧道,截割抗壓強度高達170~200MPa的巖石,目前最大的WAV408型掘進機重達160t,切割功率可達408kW,定位切割斷面面積可達87.5m2.以先進的制造技術為基礎,從原材料質量到零部件的加工精度都能進行嚴格的控制,又有優(yōu)越的國際協(xié)作條件,選購外購范圍寬廣,有效地保證了主機的質量水平.此外,近年來廣泛采用了可靠性技術,其突出表現(xiàn)為簡化機械結構,在齒輪傳動、機械聯(lián)接及液壓傳動方面盡量減少串聯(lián)系統(tǒng),有的地方以嵌裝式結構代替螺栓組結構,既簡化了結構,又大大提高了整機的可靠性.<2>配套設備多樣化.為充分發(fā)揮掘進機效能,各國都十分重視綜掘<掘錨一體化>作業(yè)線配套設備的研究.為縮短支護時間,在中間穩(wěn)定頂板條件下,常用機載錨桿鉆機支護;為使掘進機與支護平行作業(yè),運用超前液壓支架或自帶盾牌掩護支架.在后配套運輸方面,通常采用橋式、帶式轉載機,后配帶式輸送機,有條件時設置活動煤倉.<3>采用機電一體化技術.國外新型掘進機均配有完善的工況檢測和故障診斷系統(tǒng),從而可以在早期發(fā)現(xiàn)機器故障,并快速排除故障,大大縮短了機器的停機時間,生產率相應大幅度提高;這樣還可以保證切割機構的負載平穩(wěn),避免由于人工操作不當而引起的系統(tǒng)載荷,從而延長機器的使用壽命.部分新型掘進機可實現(xiàn)推進方向監(jiān)控、截割路線循環(huán)程序控制、切割斷面輪廓尺寸監(jiān)控.<4>研究探索新的截割技術,如高壓水射流掘進機的研制、沖擊振動式截割機具的研制等.懸臂式掘進機技術的發(fā)展除取決于實際生產需要外,還受基礎工業(yè)發(fā)展水平及技術可行性的影響。隨著工業(yè)技術水平的提高和在懸臂式掘進機技術開發(fā)方面經驗的積累,國外發(fā)展趨勢為:<1>矮型化在加大機重、截割功率和提高截割硬度的前提下,發(fā)展機身較低的機型,提高工作穩(wěn)定性,也可以適用比較低矮的巷道掘進。<2>中、重型化目前世界上有代表性的生產廠家生產的掘進機從輕型逐漸向中、重型發(fā)展,多數掘進機的截割功率達到40～350kW,有的已到400kW,機重在40t以上。<3>主要元部件系列化掘進機發(fā)展過程中只需改變主機形式,而不改變基本元部件,此外采用組件結構設計,掘進機工作機構可根據需要裝配橫軸式或縱軸式截割頭。<4>應用高科技技術借助計算機進行優(yōu)化設計,使機型簡潔可靠性高,逐步使用模塊化設計。掘進機自動控制系統(tǒng)更加完善,利用微機進行機器工況監(jiān)測和故障診斷等。<5>附件化保留必要的截、裝、運、行主要組成功能,將降塵、輔助支護等部分以附件形式出現(xiàn)。這樣可根據需要選擇裝配各種附加件,給設計、制造、使用都帶來了方便。<6>掘進破巖方式的多元化破巖方式既有機械截割破巖又有沖擊破巖,最近又開發(fā)了一種水力掘進技術等。3國內懸臂式掘進機現(xiàn)狀及趨勢我國的懸臂式掘進機的發(fā)展主要經歷了三個階段懸臂式掘進機的發(fā)展特點段。第一階段:60年代初期到70年代束,這一階段主要是以引進國外掘進機為主,也定型生產了幾種機型.在引進的同時進行消化、吸收,為我國懸臂式掘進緒論機的第二階段的發(fā)展打下了良好的技術基礎。這一階段掘進機的主要特點是:使用范圍越來越廣,截割能力逐步提高,有截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了幾種懸臂式掘進機并逐步地實現(xiàn)國產化,其中典型代表是與奧地利、日本合作生產的AM50型及S100型,其后,我國自行設計制造了幾種懸臂式掘進機,其典型代表是EMA.30型及EBJ.100型。這一階段掘進機的特點是:可靠性較高,己能適應我國煤巷掘進的需要;半煤巖巷的掘進技術已經達到相當的水平;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),懸臂式掘進機的設計與制造水平已相當先進,可以根據礦井生產的不同要求實現(xiàn)部分個性化設計,這一階段的代表機型較多,主要有EBJ型、EL型及EBH型。這一階段懸臂式掘進機的特點是：設計水目前,我國懸臂掘進機技術已經躍上了一個新的臺階,總體水平接近國外同行．取得的成績主要有：①相繼開發(fā)出三種重型掘進機,它們是EBJ-160型EBJ-160H型和EBH-132型其EBJ-160型掘進機獲國家科技進步二等獎,它的研制成功使我國的掘進機研究與制造水平邁上了一個新臺階,標志著我國掘進機研制開發(fā)水平進人國際先進行列,使國產掘進機可截割抗壓強度80MPa的巖石,使用范圍不斷擴大,目前已推廣到鐵路、公路、水利建設等部門,并出口俄羅斯．②完成了硬巖截齒的研究,研制出"三高"硬質合金刀頭和新的截齒制造工藝,使我國的硬巖截齒達到國際先進水平．③對高壓水射流輔助截割技術和慣性沖擊輔助截割技術進行了探索和嘗試,并研制成功了ELMB-75C型振動式掘進機,現(xiàn)已批量生產。④將可編程控制器<PLC>成功應用到部分掘進機電控系統(tǒng)中,在電控系統(tǒng)的保護插件及故障診斷等方面取得了一定的成績。我國掘進機技術雖經四十多年的努力已有了較大的提高,但與西方發(fā)達國家比還有距離。今后我國掘進機技術的發(fā)展趨勢是:<1>擴大掘進機的適用范圍進一步使機型矮型化,改善截割、裝載、行走等結構,使其能較好地適應我國各種地質構造和斷面形狀的巷道掘進。<2>掘錨聯(lián)合機組研制集掘、鉆、錨為一體的綜合機組,既能快速掘進,同時又能進行打眼安裝錨桿,支護頂板、側幫,實現(xiàn)掘進、支護平行作業(yè),解決掘進機利用率低的問題。這是實現(xiàn)巷道快速掘進,滿足高產高效工作面發(fā)展需要的重要技術途徑。<3>噴霧降塵設備隨機化對現(xiàn)有機型設置機載降塵設備,提高外噴霧的使用效果,將會使掘進機在工作時的粉塵濃度大大降低。<4>提高各型掘進機工作的可靠性并發(fā)展新型掘進機進一步對各型掘進機整機設計的完善化,運用優(yōu)化設計方法提高主要元部件的可靠性。此外還可借鑒其他領域理論發(fā)展新型掘進機,如盤形滾刀懸臂式掘進機、沖擊振動掘進機。<5>發(fā)展新的元部件技術和機電一體化技術如:嘗試將履帶內藏式行星減速器新技術運用在懸臂式掘進機中;掘進機工況監(jiān)控技術的發(fā)展<包括掘進機工況監(jiān)測、故障診斷>。<6>采用新的制造技術和先進的生產管理理論及經驗降低生產成本我國掘進機生產廠家在生產中大部分還是沿用原蘇聯(lián)的生產和管理模式,這已經不能適應現(xiàn)代生產的發(fā)展,因此應該多采用先進的加工技術和管理模式,如采用計算機為主體的CADCAMCAEFMSCIM等先進制造技術,模塊化設計及制造技術,以及全面質量及目標管理等管理理論來進行生產和管理,從而達到降低成本提高質量的目的。4行星傳動技術所謂齒輪機構就是指由齒輪副組成的機構的統(tǒng)稱,也稱之為齒輪傳動。齒輪傳動已經廣泛的應用于各行各業(yè)的機器設備、儀器儀表等機械傳動當中。在機器設備及運輸工具的傳動機構中,為了滿足機器具有增減速、換向及其它特殊的功能,經常采用一系列相互嚙合的齒輪組成的傳動系統(tǒng),通常將這一系列有齒輪組成的傳動系統(tǒng)稱之為齒輪系或者齒輪機構。根據齒輪機構在運轉時,各個齒輪的幾何軸線的相對位置是否變動,將齒輪機構劃分為普通齒輪機構和行星齒輪機構兩大類。普通齒輪機構又稱之為定軸輪系,這是因為當齒輪機構運轉時,組成該齒輪機構的所有齒輪的幾何軸線的位置是固定不變的。另外,在普通齒輪機構中,如果各齒輪副的軸線相互平行,則稱為平行軸齒輪機構；如果齒輪機構中含有一個相交軸齒輪副或者一個相錯軸齒輪副,則稱之為不平行軸齒輪機構。行星齒輪機構又稱之為動軸輪系,當齒輪機構運轉時,組成齒輪機構的齒輪中至少有一個齒輪的幾何軸線位置繞著其它齒輪的幾何軸線回轉,即至少有一個齒輪做行星運動。行星傳動技術是一種新型的機械傳動技術,由于它具有體積小、重量輕、傳動比范圍大、效率高、能適應有特殊要求的場合等特點,因此它得到了工程界的重視,在國防、冶金、礦山、紡織、食品,儀表制造、起重運輸及建筑工程等行業(yè)中已經大量的應用。盡管行星傳動技術的應用己經有幾十年的歷史,但是我國的行星傳動技術水品與科技發(fā)達國家相比還存在較大的差距,其主要原因是缺少從事行星傳動技術,特別是一些新型傳動技術〔如漸開線少差齒行星傳動,擺線針輪行星傳動,滾子活齒行星傳動等的研究、設計人員,工業(yè)基礎還不及發(fā)達國家。同時,行星傳動技術方面的技術資料也較為缺乏。行星齒輪傳動有很多種型式,在這里只簡單介紹常見的幾種。根據行星傳動機構的基本組成構件可分為下列三種基本類型。其結構簡圖如圖所示。2K-H型：其基本構件為兩個中心輪〔2K和一個行星架〔H,如圖。2K-H型又可以分為好幾種傳動方案,如單級傳動、兩級傳動和多級傳動；另外還有正號機構和負號機構之分。當行星架〔H固定時,主、從動輪轉動方向相同的構件,稱為正號機構；反之則稱為負號機構。3K型：由于其基本構件為三個中心輪〔3K,由此稱為3K型,如圖。3K型傳動機構的行星架不受外扭矩,僅起支撐行星輪的作用。型傳動也可以分為多種方案。K-H-V型：其基本構件為一個中心輪〔K,一個行星架〔H及一個繞主軸軸線轉動的構件〔V,如圖。在以上三種機構中,單個的2K-H傳動和K-H-V傳動都是不可再分機構,稱之為基本行星輪系。工程中將基本行星輪系和定軸輪系、多個基本行星輪系組合而成的復雜輪系傳動稱為復合輪系。以上三種傳動型式中,具有內、外嚙合的2K-H型傳動具有較多的優(yōu)點,該傳動機構具有較高的傳動效率,承載能力大,傳動功率不受限制,結構簡單,工藝性好。而3K型傳動與2K-H型相比較,3K型體積較大,但是隨著傳動比的逐漸增大,其傳動效率會逐漸下降,其制造與裝配工藝性不佳。K-H-V型傳動的結構緊湊,傳動比大,但是其齒形及輸出機構對制造精度的要求較高。根據齒輪嚙合方式的不同,行星齒輪減速器又可以分為以下幾種。該分類中采用了N、W及G等幾個基本代號。其中：N—表示內嚙合齒輪副；W—表示外嚙合齒輪副,G—表示內外嚙合公用的行星輪。通過這些代號可以將比較常用的幾種齒輪嚙合方式為NGW—表示在具有內、外嚙合的同時還具有一個公用行星輪的行星減速器；NW—表示具有一個外嚙合和一個內嚙合的行星減速器；WW—表示具有兩個外嚙合的行星減速器；NN—表示具有兩個內嚙合的行星減速器；NGWN—表示具有兩個內嚙合和一個外嚙合的同時還具有一個公用行星輪的行星減速器。由于行星傳動把定軸線傳動改為了動軸線傳動,釆用了功率分流,用幾個行星輪共同分擔載荷,而且合理利用了齒輪的內嚙合傳動,以及合理的均載裝置,使得行星傳動具有體積小,質量輕,承載能力大,傳動效率高等優(yōu)點。具體的將,行星傳動技術具有以下幾個優(yōu)點：〔1結構緊湊、體積小、重量輕。由于行星傳動利用了功率分流的特性,并且充分的利用了內嚙合承載能力大及內齒圈內有較大的可容空間,便于獲得結構緊湊、外形輪廓尺寸小的傳動系統(tǒng)。與普通齒輪傳動相比,在傳遞的功率和傳動比相同的情況下,行星傳動的體積和質量大約為普通齒輪傳動的1/2—1/6；〔2傳動比大。盡管行星傳動有很多種類型,但它們一般都具有大傳動比的特點,當用于傳遞運動時,最大傳動比可達幾萬或幾十萬以上。作為動力傳動時,其最大傳動比也可以達到幾十或幾百以上；〔3效率高,功率損失小。由于行星傳動采用幾個行星輪均勻的分布在太陽輪和內齒圈之間,可以有效地平衡太陽輪和行星架軸承上的作用力,這種結構的運用,大大的提高了傳動系統(tǒng)的效率。當選擇了合理的傳動類型及結構設計時,行星傳動的最高傳動效率可達0.97—0.99；〔4傳動平穩(wěn),具有較強的抗沖擊和振動能力。由于有均勻分布在太陽輪和內齒圈之間的行星輪和保持個行星輪之間載荷均勻分布及功率均衡分布的均載裝置,行星傳動不僅可以平衡個行星輪與轉臂上得慣性力,而且顯著的提高了傳動過程的平穩(wěn)性和抗沖擊、振動的能力。本課題所研究的行星齒輪減速器是由兩個2K-H<NGH>型行星齒輪傳動串聯(lián)而成的一個兩級行星齒輪減速器,其結構簡圖如圖所示：第一級傳動〔也可稱之為高速級傳動主要由太陽輪1、齒圈5、行星輪2及行星架H1組成,第二級傳動〔或稱之為低速級傳動主要由太陽輪2、齒圈5、行星輪4及行星架H2組成,齒圈5固定在截割臂上。太陽輪1為整個減速器的輸入端,通過輸入軸與電機相聯(lián)接,行星架H1與太陽輪2相聯(lián)接,將由太陽輪1傳來的動力傳遞到第二級行星傳動,最后由第二級傳動的行星架H2輸出到截割頭進行煤巖的切割。2K-H<NGW>型行星傳動從原理上來看,它有四個基本構件：行星輪一指繞動軸線旋轉做行星運動的齒輪。行星輪數量一般在兩個以上；行星架一指支撐行星輪運動的動軸線構件；太陽輪一指軸線與主軸線重合的外嚙合齒輪構件；內齒輪一指軸線與主軸線重合的內嚙合齒輪構件。在行星齒輪傳動中,通常將軸線與定軸線重合并且承受外力矩的構件稱為基本構件。2K-H<NGW>型行星傳動機構有三個基本構件,任意固定其中的一個構件就可以得到一種不同的傳動方式。在行星傳動變速箱的應用中,將單級2K-H型傳動作為一個基本的行星排,三個基本構件分別作為主動、從動和固定構件,則可以組成兩個減速,兩個增速和兩個倒檔的六種傳動方案。在這六種傳動方案中,應用最多的是將內齒圈固定,太陽輪主動,行星架從動的傳動方案。本文所研究的行星傳動方案就是由兩個內齒圈固定,太陽輪主動,行星架從動的傳動方案串聯(lián)在一起所構成的一個兩級2K-H<NGW>型行星傳動機構。以2K-H<NGW>型為例,單級傳動效率可達0.96—0.98,兩級傳動效率0.94—0.96。5EBZ100型掘進機的研究意義EBZ100型掘進機相對而言是一種掘進效率高、截割功率適中的中型掘進設備,該機集截割、裝運、行走、操作等功能為一體,屬于懸臂式縱向截割的部分端面掘進機,用于截割任意端面形狀的井下巷道。定位截割時,其最大截割高度3.8m、最大截割底寬5m、截割最大有效面積19平方米,移動機器可切割更寬底巷道。適用于任意形狀斷面的煤巷、半煤巖及軟巖巷道掘進,也適用于條件類似的其它礦山巷道及工程隧道中使用；截割巖石最大抗壓強度可達70MPa,可提供錨桿泵站動力接口。關鍵部件和動密封均采用高質量進口產品,并采用采用了電機和液壓混合傳動方式,保證整機性能可靠；機器重心前置設計,有利于搭接皮帶轉載機后機器的平穩(wěn)作業(yè)。該機可在坡度不大于±160底煤及半煤巖巷道中工作,可以截割普氏系數f≤7煤及半煤巖。該機內外噴霧齊全,可有效抑制截割產生的粉塵和火花。該機采用圓錐臺型小直徑截割頭,單刀力小截齒布置合理破巖過斷層能力強,截割震動小工作穩(wěn)定性好。截割臂回轉升降可