外文翻譯---懸臂縱軸式掘進(jìn)機(jī)的總體設(shè)計(jì)

1、<p>　　The vertical Boom-type Roadheader design</p><p><b>　　Mei Feng</b></p><p>　　Mechanism Research,2010, 12(8):78~89</p><p>　　懸臂縱軸式掘進(jìn)機(jī)的總體設(shè)計(jì)</p><p><

2、;b>　　梅峰</b></p><p>　　機(jī)械研究，2010，12（8）：78~89</p><p>　　懸臂縱軸式掘進(jìn)機(jī)的總體設(shè)計(jì)</p><p>　　總體設(shè)計(jì)是機(jī)械產(chǎn)品設(shè)計(jì)過程中的重要內(nèi)容和主要環(huán)節(jié)，它是在方案設(shè)計(jì)之后緊接著進(jìn)行的設(shè)計(jì)工作。懸臂縱軸式掘進(jìn)機(jī)(以下簡(jiǎn)稱掘進(jìn)機(jī))的總體設(shè)計(jì)對(duì)整機(jī)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

3、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(jì)效益。 </p><p>　　掘進(jìn)機(jī)的總體設(shè)計(jì)，主要包括以下內(nèi)容： </p><p>　　1）據(jù)設(shè)計(jì)任務(wù)書選擇機(jī)型及各部件結(jié)構(gòu)型式 </p><p>　　2）定整機(jī)的主要技術(shù)性能參數(shù)，包括尺寸參數(shù)、重量參數(shù)、運(yùn)動(dòng)參數(shù)和技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo) </p><p>　　3）按照總體設(shè)計(jì)

4、的性能要求，確定整機(jī)系統(tǒng)的組成 及它們之間的匹配性以及各個(gè)部件的主要技術(shù)參數(shù) </p><p>　　4）進(jìn)行必要的總體計(jì)算，并繪制傳動(dòng)、液壓、電控系統(tǒng)圖等。 </p><p>　　1．選定該機(jī)型和各個(gè)部件及其結(jié)構(gòu)型式、驅(qū)動(dòng)方式、并進(jìn)行總體的合理布置</p><p>　　該項(xiàng)內(nèi)容在確定前，首先應(yīng)滿足設(shè)計(jì)任務(wù)書的內(nèi)容，特別是用戶提出的主要要求經(jīng)過調(diào)研，雙方反復(fù)交換意見

5、，達(dá)到既能滿足用戶(或上級(jí))條件，又能較好的符合本企業(yè)產(chǎn)品發(fā)展的總體規(guī)劃。 </p><p><b>　　1）機(jī)型的選定 </b></p><p>　　根據(jù)掘進(jìn)機(jī)的用途，是用于煤礦井下巷道的掘進(jìn)還是用于其他行業(yè)的工程作業(yè)，掘進(jìn)機(jī)的工作條件是用于截割煤巷還是半煤巖巷，煤巖的單向抗壓強(qiáng)度(或普氏系數(shù)f值)及巖石的磨蝕系數(shù)。同時(shí)應(yīng)對(duì)照行標(biāo)MT138~1995《懸臂式掘進(jìn)機(jī)的

6、型式與參數(shù)》，按其截割煤巖的最大單向抗壓強(qiáng)度，選定機(jī)型的類別。 </p><p>　　2）各部件結(jié)構(gòu)型式、驅(qū)動(dòng)方式的確定 </p><p>　　掘進(jìn)機(jī)一般由截割機(jī)構(gòu)、裝運(yùn)機(jī)構(gòu)、行走機(jī)構(gòu)、液壓系統(tǒng)、電控系統(tǒng)及輔助裝置(如除塵裝置、安全裝置、遙控 監(jiān)測(cè)裝置)等組成。 </p><p>　　a．截割機(jī)構(gòu)。截割機(jī)構(gòu)的驅(qū)動(dòng)方式由交流電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)，在傳動(dòng)系統(tǒng)中一般設(shè)齒形聯(lián)軸節(jié)，不

7、設(shè)機(jī)械式過載保護(hù)裝置，經(jīng)兩級(jí)行星減速器帶動(dòng)主軸前端的截割頭。</p><p>　　部分?jǐn)嗝婢蜻M(jìn)機(jī)的工作機(jī)構(gòu)有截鏈?zhǔn)?、圓盤銑削式和懸臂截割式等。因懸臂截割式掘進(jìn)機(jī)機(jī)體靈活、體積較小，可截出各種形狀和斷面的巷道，并能實(shí)現(xiàn)選擇性截割，而且截割效果好，掘進(jìn)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(jìn)機(jī)工作機(jī)構(gòu)的一種基本型式。</p><p>　　按截割頭的布置方式，分為縱軸和橫軸式兩種

8、。</p><p>　　縱軸式截割頭的優(yōu)點(diǎn)是：傳動(dòng)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(jìn)，并使截割表面較平整，故使用較多。這種工作機(jī)構(gòu)的缺點(diǎn)是：由于縱軸式截割頭在橫向擺動(dòng)截割時(shí)的反作用力不通過機(jī)器中心，與懸臂形成的力矩使掘進(jìn)機(jī)產(chǎn)生較大的振動(dòng)，故穩(wěn)定性較差。因此，在煤巷掘進(jìn)時(shí)，需加大機(jī)身

9、重量或裝設(shè)輔助支撐裝置。</p><p>　　目前，這種掘進(jìn)機(jī)在部分?jǐn)嗝婢蜻M(jìn)機(jī)中使用較多。</p><p>　　b．裝運(yùn)機(jī)構(gòu)。它一般由裝載機(jī)構(gòu)和中間輸送機(jī)組成。它們可采用分別驅(qū)動(dòng)或集中聯(lián)動(dòng)方式，既可用交流電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)，也可用液壓馬達(dá)驅(qū)動(dòng)。 </p><p>　　耙爪式是利用一對(duì)交替動(dòng)作的耙爪來不斷地耙取物料并裝入轉(zhuǎn)載運(yùn)輸機(jī)構(gòu)。這種方式結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、工作可靠、外形尺寸小、裝

10、載效果好，目前應(yīng)用很普遍。但這種裝載機(jī)構(gòu)寬度受限制（因?yàn)榫蜻M(jìn)機(jī)工作時(shí)履帶行走機(jī)構(gòu)一般不調(diào)動(dòng)）。為擴(kuò)大裝載寬度，可使鏟板連同整個(gè)耙爪機(jī)構(gòu)一起水平擺動(dòng)，或設(shè)計(jì)成雙耙爪機(jī)構(gòu)，以擴(kuò)大裝載范圍。</p><p>　　星輪式機(jī)構(gòu)比耙爪式簡(jiǎn)單、強(qiáng)度高、工作可靠，但裝大塊物料的能力較差。</p><p>　　裝載機(jī)構(gòu)方案是既能裝設(shè)耙爪式也可裝設(shè)星輪式，兩者可以互換使用。通常，應(yīng)選擇耙爪式裝載機(jī)構(gòu)，但考慮裝

11、載寬度問題，可選擇雙耙爪機(jī)構(gòu)，也可設(shè)計(jì)成耙爪與星輪可互換的裝載機(jī)構(gòu)。部分?jǐn)嗝婢蜻M(jìn)機(jī)多采用刮板鏈?zhǔn)捷斔蜋C(jī)構(gòu)。輸送機(jī)構(gòu)一般是由機(jī)尾向機(jī)頭方向傾斜向上布置的。輸送機(jī)構(gòu)可采用聯(lián)合驅(qū)動(dòng)方式，即將電動(dòng)機(jī)或液壓馬達(dá)和減速器布置在刮板輸送機(jī)靠近機(jī)身一側(cè)，在驅(qū)動(dòng)裝載機(jī)構(gòu)同時(shí)，間接地以輸送機(jī)構(gòu)機(jī)尾為主動(dòng)軸帶動(dòng)刮板輸送機(jī)構(gòu)工作。這樣傳動(dòng)系統(tǒng)中元件少、機(jī)構(gòu)比較簡(jiǎn)單，但裝載與輸送機(jī)構(gòu)二者運(yùn)動(dòng)相牽連，相互影響大。由于該位置空間較小布置較困難。</p>

12、<p>　　輸送機(jī)構(gòu)采用獨(dú)立的驅(qū)動(dòng)方式，即將電動(dòng)機(jī)或液壓馬達(dá)布置在遠(yuǎn)離機(jī)器的一端，通過減速裝置驅(qū)動(dòng)輸送機(jī)構(gòu)。這種驅(qū)動(dòng)方式的傳動(dòng)系統(tǒng)布置簡(jiǎn)單，和裝載機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)互不影響。但由于傳動(dòng)裝置和動(dòng)力元件較多，故障點(diǎn)有所增加。</p><p>　　目前，這兩種輸送機(jī)構(gòu)均有采用，設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)酌情確定。一般常采用與裝載機(jī)構(gòu)相同的驅(qū)動(dòng)方式。</p><p>　　裝載機(jī)構(gòu)可以采用電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)，也可用液壓馬

13、達(dá)驅(qū)動(dòng)。但考慮工作環(huán)境潮濕、有泥水，選用液壓馬達(dá)驅(qū)動(dòng)為好。</p><p>　　c．行走機(jī)構(gòu)。行走機(jī)構(gòu)一般采用履帶型式，履帶式行走機(jī)構(gòu)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(jī)動(dòng)性能好、工作可靠、調(diào)動(dòng)靈活和對(duì)底板適應(yīng)性好等優(yōu)點(diǎn)。但其結(jié)構(gòu)復(fù)雜、零部件磨損較嚴(yán)重。目前部分?jǐn)嗝婢蜻M(jìn)機(jī)通常采用履帶式行走機(jī)構(gòu)。兩條履帶分別由各自的動(dòng)力來驅(qū)動(dòng)，可實(shí)現(xiàn)原地轉(zhuǎn)向。履帶的驅(qū)動(dòng)動(dòng)力有電動(dòng)機(jī)和液壓馬達(dá)兩種，電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)

14、一般只設(shè)置一種行走速度，液壓馬達(dá)驅(qū)動(dòng)可采用低速大扭矩馬達(dá)直接帶動(dòng)履帶鏈輪，或采用中速液壓馬達(dá)減速器帶動(dòng)履帶鏈輪的傳動(dòng)方式，它可實(shí)現(xiàn)無極調(diào)速。 </p><p>　　履帶結(jié)構(gòu)型式有滑動(dòng)和滾動(dòng)兩種，當(dāng)機(jī)器調(diào)動(dòng)速度≤10m/min的中、輕型掘進(jìn)機(jī)，宜采用滑動(dòng)結(jié)構(gòu)型式；當(dāng)機(jī)器的調(diào)動(dòng)速度>10m/min的重型、特重型掘進(jìn)機(jī)，應(yīng)采用滾動(dòng)結(jié)構(gòu)型式。 </p><p>　　d．液壓系統(tǒng)。液壓系統(tǒng)多采

15、用開式系統(tǒng)多路閥集中控制(直接操縱或遙控操縱)方式。以往國內(nèi)外多采用齒輪泵，近年來掘進(jìn)機(jī)液壓系統(tǒng)采用柱塞泵有增多的趨勢(shì)。 </p><p>　　e．電控系統(tǒng)。電控系統(tǒng)包括動(dòng)力部分、控制部分和檢測(cè)部分。電控系統(tǒng)必須按照煤礦井下防爆要求設(shè)計(jì)、制造、檢驗(yàn)，必須符合 GB3836-2000標(biāo)準(zhǔn)中的有關(guān)規(guī)定和要求。為了提高掘進(jìn)機(jī)在作業(yè)時(shí)的安全性，操作的靈活性 以及機(jī)械傳動(dòng)部分的故障診斷及監(jiān)控功能，從實(shí)用角度考慮，裝設(shè)必要的

16、離機(jī)遙控裝置、測(cè)控壓力、溫度、液位及關(guān)鍵部位的故障診斷裝置。</p><p><b>　　3）總體布置</b></p><p>　　總體布置的內(nèi)容包括以下幾個(gè)方面：</p><p>　?。?）確定各部件在整機(jī)說的位置，并對(duì)外形尺寸提出要求；</p><p>　　（2）確定各部件、部件與整機(jī)之間的連接方式；</p&g

17、t;<p>　?。?）估算整機(jī)重量，并對(duì)各部件的重量提出要求；</p><p>　?。?）布置各操縱機(jī)構(gòu)、司機(jī)座位等；</p><p>　　（5）審核個(gè)運(yùn)動(dòng)部件的運(yùn)動(dòng)空間，排除可能發(fā)生的運(yùn)動(dòng)干涉。</p><p><b>　　4） 具體要求</b></p><p>　　在掘進(jìn)機(jī)總體布置時(shí)，需注意以下問題：&

18、lt;/p><p>　?。?）工作機(jī)構(gòu)減速器減速器的進(jìn)、出軸盡量同軸線；</p><p>　　（2）懸臂和鏟板的尺寸關(guān)系相適應(yīng)，既有利于裝載，又要避免截割頭截割鏟板；</p><p>　　（3）懸臂的水平和垂直擺動(dòng)中心的位置可以重合，也可以不重合。從增加機(jī)器的穩(wěn)定性看，擺動(dòng)這些都高度應(yīng)盡量降低。在保證懸臂不與其他機(jī)構(gòu)干涉的條件下，擺動(dòng)中心的位置應(yīng)盡量靠后，但必須保證中心

19、在機(jī)器的縱向?qū)ΨQ平面內(nèi)；</p><p>　?。?）當(dāng)各主要部件設(shè)計(jì)出來之后。應(yīng)進(jìn)行校核，不滿足需求時(shí)需僅需調(diào)整，使重心位于履帶中心稍偏前且小于L/6（L為履帶接地長度）。此外，還需求重心位置在截割機(jī)構(gòu)回轉(zhuǎn)臺(tái)中心線之后，而且重心高度越低越好，以提高機(jī)器作業(yè)時(shí)的穩(wěn)定性。</p><p>　?。?）總體布置應(yīng)考慮左右兩側(cè)重量對(duì)稱并照顧工作習(xí)慣及方便操作。司機(jī)座一般設(shè)在機(jī)身左側(cè)、且位于機(jī)身后部，

20、座椅高度應(yīng)保證司機(jī)的視線，使其哪個(gè)很好地操縱機(jī)器，截割出規(guī)則的巷道；</p><p>　?。?）操縱臺(tái)位置要適當(dāng)，應(yīng)保證司機(jī)操縱方便、省力。儀表顯示裝置的位置要便于司機(jī)觀察，又不分散司機(jī)正常操作的注意力。</p><p>　　5）傳動(dòng)型式及動(dòng)力元件的選擇</p><p>　　a．傳動(dòng)型式及元件選擇應(yīng)遵循的原則</p><p>　　（1）技術(shù)先

21、進(jìn)性：能夠改善機(jī)器性能，提高生產(chǎn)率；</p><p>　?。?）經(jīng)濟(jì)合理性：傳動(dòng)系統(tǒng)盡量簡(jiǎn)單、元件少，易加工，價(jià)格低，維修容易，使用壽命長；</p><p>　　（3）工作可靠性:傳動(dòng)系統(tǒng)的可靠性表現(xiàn)為元件使用壽命，因此也是對(duì)元件質(zhì)量的要求；</p><p>　?。?）適應(yīng)性：元件應(yīng)適應(yīng)傳動(dòng)系統(tǒng)的載荷、工況及環(huán)境等條件的要求。</p><p>

22、;　　b．各機(jī)構(gòu)對(duì)傳動(dòng)系統(tǒng)的要求及傳動(dòng)型式的選擇</p><p>　　掘進(jìn)機(jī)的截割、裝載、運(yùn)輸、行走等機(jī)構(gòu)一般均為分別傳動(dòng)，各部件受力狀態(tài)及工作條件不同，因而傳動(dòng)型式有不同的要求。</p><p>　　（1）工作機(jī)構(gòu)要求有較大的短時(shí)過載能力，而油馬達(dá)對(duì)沖擊負(fù)荷很敏感，過載負(fù)荷能力低，影響截割頭正常連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)。所以，掘進(jìn)機(jī)的工作機(jī)構(gòu)宜采用電動(dòng)機(jī)為動(dòng)力的機(jī)械傳動(dòng)型式。應(yīng)利用體積小、功率大、過負(fù)荷

23、能力強(qiáng)的專用電動(dòng)機(jī)，并配備可靠的電氣保護(hù)裝置。根據(jù)工作機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)緊湊的特點(diǎn)，通常工作機(jī)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)速方式一般采用配換掛輪的方法，變速機(jī)構(gòu)力求簡(jiǎn)單。</p><p>　?。?）耙裝機(jī)構(gòu)傳動(dòng)裝置的特點(diǎn)是：減速器需裝在尺寸有限的鏟板下部，因而設(shè)計(jì)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(shí)易過載。</p><p>　　耙裝、輸送機(jī)構(gòu)若采用機(jī)械傳動(dòng)

24、，用于電動(dòng)機(jī)尺寸較大，不便在輸送機(jī)尾安裝，一般是在鏟板上部?jī)蓚?cè)安裝兩臺(tái)電動(dòng)機(jī)，作為耙裝、輸送機(jī)構(gòu)的共同動(dòng)力，這樣勢(shì)必使減速箱的尺寸增大，在鏟板下布置較緊張。此外，考慮耙爪及鏈板卡鏈過載情況，為保護(hù)電動(dòng)機(jī)不至燒毀，一般需要在減速器內(nèi)設(shè)安全摩擦片離合器。</p><p>　　耙裝、輸送機(jī)構(gòu)若采用齒輪油馬達(dá)傳動(dòng)，由于尺寸小、重量輕，可使二者分別傳動(dòng)，從而簡(jiǎn)化傳動(dòng)裝置，便于在鏟板下布置，便于設(shè)計(jì)密封效果好的機(jī)械密封或?qū)p

25、速器與鏟板分離，同時(shí)可實(shí)現(xiàn)過載自動(dòng)保護(hù)。</p><p>　?。?）履帶行走機(jī)構(gòu)的驅(qū)動(dòng)方式有電動(dòng)機(jī)和油馬達(dá)驅(qū)動(dòng)兩種方式。分別通過機(jī)械減速裝置或直接由油馬達(dá)帶動(dòng)履帶的主動(dòng)鏈輪運(yùn)轉(zhuǎn)。</p><p>　　機(jī)械傳動(dòng)的履帶行走機(jī)構(gòu)，一般是將電動(dòng)機(jī)裝于兩條履帶減速器后部，制動(dòng)方式采用機(jī)械液壓制動(dòng)方式。這種傳動(dòng)方式傳動(dòng)可靠性高，電動(dòng)機(jī)價(jià)格低，維修容易，但不能調(diào)速，減速箱體積較大，巷道淋水大時(shí)，電動(dòng)機(jī)易

26、受潮而燒毀。</p><p>　　履帶行走機(jī)構(gòu)采用液壓傳動(dòng)型式，系統(tǒng)簡(jiǎn)單、性能較好、技術(shù)先進(jìn)。液壓傳動(dòng)的行走機(jī)構(gòu)中，在液壓馬達(dá)型式選擇及調(diào)速方式設(shè)計(jì)方面，有不同的方案。</p><p>　　采用低速大扭矩馬達(dá)驅(qū)動(dòng)，其特點(diǎn)是系統(tǒng)簡(jiǎn)單，尺寸小、重量輕，能夠?qū)崿F(xiàn)無級(jí)調(diào)速及過載自動(dòng)保護(hù)。但液壓馬達(dá)傳動(dòng)復(fù)雜、制造費(fèi)用高，維護(hù)較難。</p><p>　　采用齒輪油馬達(dá),容積效率

27、高，耐沖擊性能好，維修容易，造價(jià)較低，一臺(tái)10KW左右齒輪油馬達(dá)的價(jià)格只有同功率徑向柱塞馬達(dá)的1/10；尺寸小、重量輕。一臺(tái)10KW左右齒輪油馬達(dá)的重量，僅為同功率低速大扭矩馬達(dá)的1/18，為電動(dòng)機(jī)重量的1/13。采用齒輪油馬達(dá)后，減速器尺寸雖然較低速大扭矩馬達(dá)的大，但較電動(dòng)式的?。∕RH-S50-13型機(jī)的減速器傳動(dòng)比i=328）。因此可方便地將馬達(dá)、減速器、液壓制動(dòng)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(jī)械傳動(dòng)，在

28、經(jīng)濟(jì)指標(biāo)上優(yōu)于低速大扭矩馬達(dá)傳動(dòng)。因此具有獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn)。</p><p>　　行走機(jī)構(gòu)的調(diào)速方式有兩種，一種是采用變量泵。另一種是采用分流或并流的調(diào)速方案，如MRH-S50-13型機(jī)，即在機(jī)器快速調(diào)動(dòng)時(shí)，停止向裝載馬達(dá)供油，僅向行走馬達(dá)供油，使掘進(jìn)機(jī)有兩種行走速度。</p><p>　　2．確定整機(jī)主要技術(shù)參數(shù) </p><p>　　掘進(jìn)機(jī)整機(jī)主要技術(shù)參數(shù)包括尺寸參數(shù)

29、 (長×寬×高)、重量參數(shù)、運(yùn)動(dòng)參數(shù)和動(dòng)力參數(shù)。 </p><p><b>　　1）尺寸參數(shù)</b></p><p>　　整機(jī)長度、寬度的大小直接與其轉(zhuǎn)彎半徑有關(guān)，推薦輕型機(jī)長度≤7．5m，中型機(jī)長度≤8．5m，重型機(jī)≤l0m，對(duì)應(yīng)的寬度分別為≤1.6m，≤2.5m，≤3m。 </p><p>　　整機(jī)的高度直接關(guān)系到它的動(dòng)

30、、靜態(tài)穩(wěn)定性，適應(yīng)范圍和通過性的好壞，因此越低越好。當(dāng)今中外機(jī)型發(fā)展趨勢(shì)是矮機(jī)型，中、重型機(jī)高度 1.6～2m，特輕型、輕型機(jī)的高度 1.4～1.6m。掘進(jìn)機(jī)可掘巷道斷面的最大、最小高度和寬度應(yīng)滿足設(shè)計(jì)任務(wù)書的要求。臥底深度 250~400mm,離地間隙C=B/13+84(mm)，B為兩履帶中心距)。中間輸送機(jī)龍門口過料高度最好為 400mm，履帶接地長度L與其中心距B之比應(yīng)為L/B≤1.6。 </p><p>

31、<b>　　2）重量參數(shù) </b></p><p>　　整機(jī)自重是掘進(jìn)機(jī)的—個(gè)重要參數(shù)，機(jī)重太輕，工作穩(wěn)定性下降，擺動(dòng)截割時(shí)會(huì)發(fā)生擺尾現(xiàn)象、截割效率下降，截齒磨耗率增加；機(jī)重太重時(shí)，機(jī)動(dòng)性差，轉(zhuǎn)向靈活性下降。—般它的自重可按w=(t)估算，式中N為截割機(jī)構(gòu)功率，kW；V為截割頭平均截割速度，m/s；也可參照現(xiàn)有掘進(jìn)機(jī)用類比法來確定，機(jī)重(t)與截割功率（kW）之比為0．25～0．4。對(duì)于一般

32、煤、巖底板，許用值<p>≤0.14MPa；對(duì)于水軟化的泥質(zhì)頁巖底板，<p>≤0．05MPa。 </p><p><b>　　3）運(yùn)動(dòng)參數(shù) </b></p><p>　　截割機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)參數(shù)：截割頭的平均截割速度V：對(duì)煤巖的單向抗壓強(qiáng)度40MPa，V=3~3.5m/s；60MPa，V=2~2．5m/s，>60MPa．V=l~2m/s。但最終切

33、割速度由切割技術(shù)來確定。 </p><p><b>　　4）動(dòng)力參數(shù) </b></p><p>　　掘進(jìn)機(jī)驅(qū)動(dòng)的動(dòng)力源都采用交流電動(dòng)機(jī)。截割機(jī)構(gòu)功率大小。實(shí)際上一般采用類比法，再結(jié)合掘進(jìn)機(jī)一些個(gè)性因素及經(jīng)驗(yàn)來確定。 </p><p>　　掘進(jìn)機(jī)在作業(yè)過程中，縱軸式和橫軸式部需要足夠的掏槽推進(jìn)力和擺動(dòng)(水平方向和垂直方向)力。 </p>

34、;<p>　　根據(jù)俄羅斯(原蘇聯(lián))在實(shí)驗(yàn)室的試驗(yàn)結(jié)果得知，截割煤巖的普氏硬度 f=4~6(相當(dāng)于 0 C=40~60MPa)，研磨系數(shù) F=5~7mg／mm2。截割時(shí)的擺動(dòng)力 (牽引力)Pv=(1～1．34)P，P=M／Rcp，式中P為截割頭上的平均截割力；Rcp為截割頭平均半徑；M為截割頭上的額定扭矩。掏槽時(shí)的進(jìn)給力(軸向推力)R；(1.8～2.5)Pv，此力不得大于履帶對(duì)底板打滑時(shí)的極限牽引力。 </p>

35、<p><b>　　5）技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo) </b></p><p>　　Q=(m3/min)，式中sx為截割頭的縱向橫截面積，m2：Vn為截割頭的截割擺動(dòng)速度，m/min。 </p><p>　　掘進(jìn)機(jī)的設(shè)計(jì)壽命，在國際上先進(jìn)的產(chǎn)品可達(dá) 3～5年，在此期間它無需升井大修，國內(nèi)產(chǎn)品一般為1～2年。 </p><p>　　3.按照總體設(shè)計(jì)的

36、要求。確定各主要部件參數(shù)及其相互之間的連接關(guān)系 </p><p>　　1）截割機(jī)構(gòu)技術(shù)參數(shù)的確定及其連接關(guān)系 </p><p>　?。?)截割機(jī)構(gòu)技術(shù)參數(shù)的確定截割頭上的截齒排列一般為雙頭或三頭螺旋線布置方式。截割頭轉(zhuǎn)速 n=20~65r／min，截齒尖的平均截割速度 V=1．5～2．5m／s，截割擺動(dòng)速度 Vn=0.8～l0m／s。截線距離 t=20~50mm，(切煤時(shí)取大值，切巖時(shí)取小

37、值)。平均單刀力應(yīng)達(dá)到：f4級(jí)煤巖 F≥2500N，f6級(jí)煤巖 F≥5000N，f8級(jí)煤巖 F≥12000N，截齒安裝角最佳為45°～48°。 </p><p>　　(2)截割機(jī)構(gòu)的連接 </p><p>　　截割機(jī)構(gòu)懸臂安裝在叉形架前端，叉形架固定在回轉(zhuǎn)臺(tái)上，回轉(zhuǎn)臺(tái)固定在機(jī)架上。根據(jù)截割機(jī)構(gòu)在作業(yè)過程中的作用力和力矩，應(yīng)用 MT475-1996《懸臂式掘進(jìn)機(jī)回轉(zhuǎn)支承型

38、式、基本參數(shù)和技術(shù)要求》選定回轉(zhuǎn)支承的結(jié)構(gòu)型式，通過計(jì)算確定回轉(zhuǎn)支承規(guī)格尺寸。如用戶對(duì)懸臂不要求有伸縮結(jié)構(gòu)，一般不推薦采用。 </p><p>　　2)裝運(yùn)機(jī)構(gòu)參數(shù)的確定</p><p><b>　　(1)裝載機(jī)構(gòu) </b></p><p>　　裝載機(jī)構(gòu)與中間輸送機(jī)采用聯(lián)動(dòng)方式或單動(dòng)方式，裝載機(jī)構(gòu)耙爪的轉(zhuǎn)速一般為 25~48r／min。星輪的轉(zhuǎn)

39、速可略高一些。采用液壓馬達(dá)直接驅(qū)動(dòng)時(shí)，最大輸出扭矩應(yīng)為計(jì)算額定扭矩值的 1．5倍。鏟煤板的傾斜角一般為 21°～25°，它的寬度應(yīng)比履帶外寬大0.6～1.2m，下降最低位置不應(yīng)小于臥底深度上升最大高度應(yīng)達(dá)到 350~400mm。 </p><p><b>　　(2)中間輸送機(jī) </b></p><p>　　中間輸送機(jī)的鏈條可采用單鏈或雙鏈結(jié)構(gòu)形式的

40、圓環(huán)鏈，鏈速不應(yīng)超過 0.92m/s，鏈條采用美國萬向套筒滾子鏈單鏈時(shí)，鏈速不應(yīng)超過 2.5m/s，一般取 1.6～2m為了滿足卸載高度的變化要求，機(jī)尾應(yīng)設(shè)多級(jí)升降液壓缸實(shí)現(xiàn)升降，升起時(shí)的最小高度應(yīng)為受料斗高度加300mm左右。如機(jī)尾需要左右擺動(dòng)時(shí)，必須采用一條美國萬向套筒滾子鏈，在轉(zhuǎn)向位置的一側(cè)設(shè)置單作用液壓缸實(shí)現(xiàn)機(jī)尾左右擺動(dòng) 45°，以擴(kuò)大卸載的寬度。 </p><p>　　3)行走履帶技術(shù)參數(shù)的確

41、定和連接關(guān)系 </p><p>　　a.行走履帶的驅(qū)動(dòng)型式和傳動(dòng)方式有兩種，總體設(shè)計(jì)和總體布置時(shí)確定其中一種。 </p><p>　　(1)電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)一大傳動(dòng)比減速器(i≈250)→帶動(dòng)主動(dòng)鏈輪。 </p><p>　　一般只能確定一種行走速度 5～7.5m／min。 </p><p>　　(2)速大扭矩液壓馬達(dá)一直接驅(qū)動(dòng)主動(dòng)鏈輪或中高速馬達(dá)

42、一減速箱一帶動(dòng)主動(dòng)鏈輪能實(shí)現(xiàn)快速調(diào)動(dòng)和慢速作業(yè)的需要，行走速度為0～10m/min的無級(jí)調(diào)速。 </p><p>　　b.履帶傳動(dòng)的連接關(guān)系 </p><p>　　結(jié)構(gòu)型式有滑動(dòng)和滾動(dòng)兩種 ，滑動(dòng)式結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，內(nèi)阻較大，對(duì)特輕型、輕型、中型掘進(jìn)機(jī)推薦采用滑動(dòng)結(jié)構(gòu)式。滾動(dòng)式運(yùn)行阻力較小，履帶架底部與履帶鏈相接觸磨損小。重型和特重型掘進(jìn)機(jī)推薦采用這種結(jié)構(gòu)型式。履帶架底部裝設(shè)的支重輪，每個(gè)承載力應(yīng)

43、不小于機(jī)重50％，間距一般為履帶板節(jié)距的 1.5倍。 </p><p>　　4) 液壓系統(tǒng)技術(shù)參數(shù)的確定 </p><p>　　液壓系統(tǒng)的技術(shù)參數(shù)的確定應(yīng)在液壓設(shè)計(jì)計(jì)算后定。系統(tǒng)的額定工作壓力不宜高于 20~25MPa。在系統(tǒng)有液壓馬達(dá)傳動(dòng)動(dòng)力時(shí)應(yīng)設(shè)置冷卻器，系統(tǒng)中選用串聯(lián)輪泵時(shí)，額定壓力宣在 20MPa以下。選用泵和馬達(dá)的安裕度應(yīng)為1.5左右。系統(tǒng)中每個(gè)回路的溢流閥調(diào)定壓力為其額定壓力的

44、 1.8～2.2倍為宜。 </p><p>　　5)電控系統(tǒng)主要技術(shù)參數(shù)的確定 </p><p>　　電控系統(tǒng)的供電電壓應(yīng)按掘進(jìn)機(jī)機(jī)型大小來確定壓等級(jí)，特輕型、輕型機(jī)應(yīng)選660V，中、重型機(jī) 型應(yīng)選660V/1140V。動(dòng)力部分回路中的電器元件應(yīng)滿足供電電的波動(dòng)范圍70％～115％的要求。 </p><p><b>　　6)其他輔助系統(tǒng) </b>

45、;</p><p>　　1)外噴霧系統(tǒng)，噴嘴設(shè)置在截割機(jī)構(gòu)懸臂的前端水壓為1.5 MPa。 </p><p>　　內(nèi)噴霧系統(tǒng)的噴嘴裝置設(shè)在截割頭截齒座的后面內(nèi)噴霧系統(tǒng)的壓力不低于 4MPa。對(duì)截割巖石的情況下應(yīng)適當(dāng)提高水壓和水量。 </p><p>　　2)內(nèi)外噴霧系統(tǒng)總水量不得超過掘進(jìn)機(jī)實(shí)際生能力的 6～8％，否則造成工作面煤泥積水現(xiàn)象。</p>&

46、lt;p>　　4．進(jìn)行必要的總體計(jì)算及系統(tǒng)圖等</p><p>　　在掘進(jìn)機(jī)總體設(shè)計(jì)和總體布置完成之后，整機(jī)的各個(gè)系統(tǒng)和主要部件的主要結(jié)構(gòu)、技術(shù)參數(shù)己基本確定，對(duì)整機(jī)應(yīng)進(jìn)行必要的總體計(jì)算及系統(tǒng)圖等。 </p><p>　　1）掘進(jìn)機(jī)截割機(jī)構(gòu)動(dòng)靜態(tài)穩(wěn)定性的計(jì)算。 </p><p>　　2）各部件傳動(dòng)系統(tǒng)和液壓電控系統(tǒng)的功率計(jì)算。 </p><

47、p>　　3）液壓系統(tǒng)熱平衡的計(jì)算。 </p><p>　　4）繪制傳動(dòng)、液壓、電控系統(tǒng)圖。 </p><p>　　5）繪制截割巷道斷面圖。 </p><p><b>　　5. 結(jié)語</b></p><p>　　掘進(jìn)機(jī)的總體設(shè)計(jì)是掘進(jìn)機(jī)設(shè)計(jì)工程中技術(shù)設(shè)計(jì)的個(gè)組成部分。它的設(shè)計(jì)關(guān)鍵是總體性能參數(shù)的合理選擇，各個(gè)系統(tǒng)和總

48、成的優(yōu)化設(shè)計(jì)水平，特別是截割機(jī)構(gòu)的切割技術(shù)顯得尤為重要。 </p><p>　　本文所述掘進(jìn)機(jī)的總體設(shè)計(jì)仍然是以傳統(tǒng)設(shè)計(jì)為基礎(chǔ)，在動(dòng)力學(xué)、運(yùn)動(dòng)學(xué)、受力計(jì)算等方面應(yīng)廣泛應(yīng)用現(xiàn)代設(shè)計(jì)方法，如概念設(shè)計(jì)、三維設(shè)計(jì)運(yùn)動(dòng)學(xué)、動(dòng)力學(xué)仿真技術(shù)、有限元設(shè)計(jì)、優(yōu)化設(shè)計(jì)等。同時(shí)，應(yīng)廣泛學(xué)習(xí)國際上這方面的新設(shè)計(jì)方法為我所用，提高我們的設(shè)計(jì)水平，積累我們的設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)，搞出安全、可靠、性能優(yōu)良的高端產(chǎn)品。</p><p&g

49、t;<b>　　參考書目：</b></p><p>　　[1] H. Kinugawa, Crawler crane, Power Design 27 (7) (1989) 40– 43.</p><p>　　[2] M. Kawamura, Technical trend of crawler crane, Construction Machinery and Eq

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