

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文檔簡介
1、<p> 淺析EBZ-135型縱軸式掘進機截割頭的設(shè)計參數(shù)</p><p> 摘要:在掘進的機械化進程中,有關(guān)掘進機選擇和使用的經(jīng)濟性受巖石地質(zhì)參數(shù)、掘進作業(yè)條件、掘進設(shè)備本身的特點和生產(chǎn)能力等因素影響。由于設(shè)備的特點和采掘能力是決定掘進成本和生產(chǎn)效率的重要因素,所以對掘進機設(shè)計和應(yīng)用中的相關(guān)問題的分析是正確選用掘進設(shè)備的基礎(chǔ)。在掘進機的設(shè)計和使用過程中,受到關(guān)注的主要問題是:切割頭類型、切割方式及
2、掘進機的穩(wěn)定性。 </p><p> 關(guān)鍵詞:重型 掘進機 問題 </p><p> 中圖分類號:U455.3+1文獻標示碼:A </p><p><b> 1.引言 </b></p><p> 隨著煤炭生產(chǎn)機械化的發(fā)展,回采率的提高,如何實現(xiàn)快速掘進日益成為限制煤炭高產(chǎn)高效的一個主要因素。上世紀50年代出現(xiàn)的掘
3、進機以其靈活、高效的優(yōu)點在煤炭開采領(lǐng)域迅速推廣開來,進而擴展到許多民用建設(shè)和一些軟巖隧道挖掘中來。掘進機一般用于軟或中硬程度且研磨性小的巖石。然而,隨著采煤機械化程度的提高和巷道斷面的不斷擴大,掘進機必須面對越來越硬和研磨性更強的巖石。這其中最大的挑戰(zhàn)就是一些堅固的砂巖,它的單向抗壓強度超過170 MPa且結(jié)構(gòu)致密、富含石英。為了在硬度較高的巖石中使用掘進機,就需要對截割刀具和截割頭設(shè)計進行深入的研究。這種機器必須具有較強的破巖能力以提
4、高生產(chǎn)率、降低刀具磨損。這就需要足夠的機器動力和機器質(zhì)量來承受由此帶來的巨大截割力,并盡可能降低機器震動。因此,發(fā)展具有高功率、大質(zhì)量的重型硬巖掘進機就顯得尤為迫切。重型掘進機在國外已有了很好的發(fā)展,但在國內(nèi)尚處于起步發(fā)展階段,許多問題還有待于研究解決。本文在提出重型掘進機性能限制因素的前提下,對其改進方向進行了較深入的探討和研究。 </p><p> 2.EBZ-135型縱軸式掘進機截割頭概述 </p&
5、gt;<p> 2.1主要用途及適用范圍 </p><p> 該機主要用于煤巖硬度≤7的煤巷、半煤巖巷及軟巖的巷道、隧道掘進,能夠?qū)崿F(xiàn)連續(xù)切割、裝載、運輸作業(yè)。定位截割斷面20m2(截割寬度5.1米,高度4.0米),經(jīng)濟截割硬度≤70MPa,最大可截割硬度80MPa,縱向工作坡度≤±18°。 </p><p> 2.2EBZ135懸臂式掘進機執(zhí)行標準
6、 </p><p> MT/T238-1991懸臂式掘進機通用技術(shù)條件 </p><p> 2.3EBZ135懸臂式掘進機使用環(huán)境條件: </p><p> EBZ135掘進機在下列條件下可正常工作 </p><p> (1). 海拔不超過2000m; </p><p> (2). 環(huán)境溫度-20℃~+40℃
7、; </p><p> (3). 周圍空氣相對濕度不大于90%(+25℃); </p><p> (4). 在有瓦斯、煤塵或其他爆炸性氣體環(huán)境礦井中; </p><p> (5). 與垂直面的安裝斜度不超過18°; </p><p> (6). 無破壞絕緣的氣體或蒸氣的環(huán)境中; </p><p>
8、(7). 無長期連續(xù)漏水的地方; </p><p> (8). 污染等級:3級 </p><p> (9). 安裝類別:Ⅲ類 </p><p><b> 3.切割頭類型 </b></p><p> 切割頭的類型包括縱軸式切割頭和橫軸式切割頭。在掘進機的設(shè)計和使用中,由于切割頭類型的選擇對工程作業(yè)成本影響較大,所以
9、爭論得較為激烈的問題是如何在上述兩類型切割頭中進行選擇,以及哪一種切割頭更適用切割硬巖。 </p><p> ?。?)縱軸式切割頭。對于縱軸式掘進機,切割頭的旋轉(zhuǎn)軸與切割臂的軸在同一條直線上,其旋轉(zhuǎn)方向與切割臂電機軸相同。在橫向弧形切割和向上切割運動時,單個截齒保持在與巷道橫斷面相同的平面上,作擺線運動軌跡。電機的動力經(jīng)減速機和主軸傳到切割頭,減速機一般采用減速比較大的結(jié)構(gòu)緊湊的行星輪機構(gòu),典型的切割頭速度為20
10、~65r/min </p><p> ?。?)橫軸式切割頭。切割頭由左右兩半部構(gòu)成,安裝在切割臂的兩側(cè),其旋轉(zhuǎn)軸垂直于切割臂的軸線,與連續(xù)采煤機的切割動作類似。在切割臂上下運動切割時,單個截齒的運動軌跡為擺線,而當(dāng)橫向弧形切割時,截齒軌跡為螺旋線。馬達的動力由錐齒輪和正齒輪傳遞,為了結(jié)構(gòu)緊湊,有些掘進機行星減速器外殼安裝在切割頭內(nèi)。比起縱軸式來說,橫軸式切割頭減速比較低,正齒/斜齒布置也不如行星式緊湊,切割頭的兩
11、半部在切割臂的兩側(cè)分別驅(qū)動,典型的轉(zhuǎn)速在45~100r/min之間,對于能力相同的機器,橫軸式切割頭直徑較縱軸式大。 </p><p><b> 4.切割方式 </b></p><p> 通常情況下,巖石的抗壓強度要比抗拉強度或剪切強度大得多,其比值通常是10:1,因此,應(yīng)盡可能利用其抗拉和剪切強度,在實踐中意味著巖石應(yīng)該切崩出來,而不是擠壓切割,沿阻力越小的方向
12、切割,能耗越小。當(dāng)切割層狀巖層時,沿分層方向切割比垂直于分層面切割的能耗明顯要小。在許多情況下,分層面是水平的,有利于橫向弧形的切割方式。在硬巖中,縱軸式掘進機可以充分利用沿巖層強度較弱的方向進行切割的有利因素,使其能在中硬以上巖層作業(yè)中順利切割,這是利用了巖石較低的拉伸強度和剪切強度的緣故。在切割硬巖過程中,一個最重要且最基本的要求是使切割刀具有一個合理的截深,過低的或不合適的截齒的切割量,只會引起過多磨擦,增加截齒的損耗,產(chǎn)生更多的
13、粉塵。為保證適當(dāng)?shù)慕佚X給進量,則須最大限度地提高截齒的切割力,而這又與一系列內(nèi)在相關(guān)的基本因素如截齒線速度、切割頭直徑、同時接觸巖石的截齒數(shù)和產(chǎn)生的最大扭矩等有關(guān)。適當(dāng)?shù)慕o進量還要求機器穩(wěn)定性能好,切割臂具備一定的圓弧方向和向上方向的力量,以保持切割頭上的刀具切進巖石,防止切割頭搖擺。對于橫軸式切割頭,無論是向上還是向下切割,兩個切割頭同時與巖層相接觸,與縱軸式切割頭相比,同時切</p><p> 總之,橫軸切
14、割頭在軟巖中效率較高,因為此時截齒切割力不是那么重要。然而,在硬巖中則不然,根據(jù)經(jīng)驗,必須使用直徑較小,截齒切割力較大的縱軸式切割頭。 </p><p> 5.硬巖切割中的穩(wěn)定性 </p><p> 為降低扭矩,減少造成齒輪箱和機械零件破壞,都必須進行平衡設(shè)計。近年來的計算機輔助設(shè)計大大降低了切割頭的振動,從而也改進了切割性能,降低了截齒消耗,提高了機器的穩(wěn)定性。所有的巷道掘進機在垂直
15、方向上切割時,其穩(wěn)定性都有賴于機器的重量。向下切割時,其支點是后部穩(wěn)定裝置;向上切割時,則是裝巖集爪盤的前沿。理論上說,上下切割應(yīng)比橫向畫弧形式切割穩(wěn)定得多,然而實際上只有軟巖條件下這一理論才能成立。在中硬巖中,機器的這一優(yōu)勢不存在,因為機器此時無法進行有效切割??v軸式重型掘進機的切割臂上安裝的都是雙速齒輪箱,因此有高低2種速度。低速用于切割較硬的巖石,此時由于齒輪速度低,所以截齒切割力較大,切割馬達的能量經(jīng)過傳動裝置得以增大。當(dāng)掘進機
16、進行上下切割而且作用力又較大時,機器不穩(wěn)定情況更嚴重。通過綜合考慮機器的重量分布、支點位置、切割臂結(jié)構(gòu)因素后,可最大限度地提高機器的穩(wěn)定性。 </p><p> 綜上所述,在重型掘進機選型過程中,應(yīng)根據(jù)具體的地質(zhì)條件選擇合適的機型,確??梢赃M行有效采掘和機器的穩(wěn)定。通常在巖石硬度較高的情況下,應(yīng)選擇縱軸式掘進機,而在軟巖中應(yīng)選擇橫軸式掘進機,以發(fā)揮不同機型的優(yōu)勢。 </p><p>&l
17、t;b> 參考文獻: </b></p><p> [1] 劉年霖,彭佑多,王旻輝,胡亮,彭長清.大功率碟式太陽能電站大風(fēng)預(yù)警系統(tǒng)設(shè)計與研究[J]. 機械工程與自動化. 2013(03) </p><p> [2] 尹喜,何軼,彭佑多,彭長清,黃軍衛(wèi).基于ANSYS的碟式太陽能聚光器網(wǎng)架有限元建模[J]. 機械工程與自動化. 2012(06) </p>
18、<p> [3] 黃軍衛(wèi),彭佑多,劉繁茂,常騰飛,彭長清,尹喜,李白雅.斯特林發(fā)動機氣缸內(nèi)部工質(zhì)流場特性的數(shù)值模擬[J]. 湖南科技大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版). 2012(04) </p><p> [4] 尹喜,彭佑多,龍東平,何軼,彭長清.碟式太陽能電站聚能器網(wǎng)架強度的有限元分析[J]. 湖南科技大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版). 2013(01) </p><p> [5] 常騰飛
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