1、縱軸式掘進(jìn)機(jī)總體方案設(shè)計(jì)與液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)林紫雄1,丁飛2,蒲天一31南京航空航天大學(xué)機(jī)電學(xué)院,南京 (2100002遼寧工程技術(shù)大學(xué)機(jī)械學(xué)院,阜新 (1230003太原煤炭科學(xué)研究院,太原(030000E-mail: purple_paradise摘要:掘進(jìn)機(jī)是煤炭生產(chǎn)和建設(shè)的基礎(chǔ)工程,在煤炭工業(yè)中具有基礎(chǔ)性的關(guān)鍵地位。本設(shè)計(jì)力圖結(jié)合行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)和設(shè)計(jì)規(guī)范,根據(jù)工作要求和設(shè)計(jì)目的進(jìn)行掘進(jìn)機(jī)總體方案設(shè)計(jì)與液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì),確定符合要求的掘進(jìn)機(jī)的總體參數(shù)。在液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)部分,基本上確定各零部件的液壓使用原理及參數(shù)計(jì)算。這里分析計(jì)算了截割部、行走機(jī)構(gòu)、裝運(yùn)機(jī)構(gòu)、中間運(yùn)輸機(jī)等載荷分析。馬達(dá)部分的確定:裝載部的星

2、輪機(jī)構(gòu)馬達(dá)、行走機(jī)構(gòu)的驅(qū)動(dòng)馬達(dá)、中間運(yùn)輸機(jī)的驅(qū)動(dòng)馬達(dá)等。油缸部分的確定:升降油缸、回轉(zhuǎn)油缸、伸縮油缸、履帶行走機(jī)構(gòu)的張緊油缸、鏟板部的升舉油缸的計(jì)算設(shè)計(jì)。液壓缸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)部分,進(jìn)行了伸縮油缸的機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)計(jì)算,并繪制零件圖。也進(jìn)行了泵站的參數(shù)計(jì)算確定和液壓系統(tǒng)的計(jì)算,評(píng)估液壓系統(tǒng)性能。最后進(jìn)行掘進(jìn)機(jī)的通過性分析與穩(wěn)定性分析。關(guān)鍵詞:縱軸式掘進(jìn)機(jī);總體方案設(shè)計(jì);液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)中圖分類號(hào):TH1引言1.1當(dāng)前國(guó)內(nèi)外掘進(jìn)機(jī)研究水平的狀況近年來,隨著我國(guó)煤炭行業(yè)的快速發(fā)展,與之唇齒相依的煤機(jī)行業(yè)也日益受到重視。在煤炭行業(yè)綱領(lǐng)性文件關(guān)于促進(jìn)煤炭工業(yè)健康發(fā)展的若干意見中,在全國(guó)煤炭工業(yè)科學(xué)技術(shù)大會(huì)上以及國(guó)家發(fā)改

3、委出臺(tái)的煤炭行業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整政策中,都涉及到發(fā)展大型煤炭井下綜合采煤設(shè)備等內(nèi)容。掘進(jìn)和回采是煤礦生產(chǎn)的重要生產(chǎn)環(huán)節(jié),國(guó)家的方針是:采掘并重,掘進(jìn)先行。煤礦巷道的快速掘進(jìn)是煤礦保證礦井高產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)的關(guān)鍵技術(shù)措施。采掘技術(shù)及其裝備水平直接關(guān)系到煤礦生產(chǎn)的能力和安全。高效機(jī)械化掘進(jìn)與支護(hù)技術(shù)是保證礦井實(shí)現(xiàn)高產(chǎn)高效的必要條件,也是巷道掘進(jìn)技術(shù)的發(fā)展方向。隨著綜采技術(shù)的發(fā)展,國(guó)內(nèi)已出現(xiàn)了年產(chǎn)幾百萬噸級(jí)、甚至千萬噸級(jí)超級(jí)工作面,使年消耗回采巷道數(shù)量大幅度增加,從而使巷道掘進(jìn)成為了煤礦高效集約化生產(chǎn)的共性及關(guān)鍵性技術(shù)。我國(guó)煤巷高效掘進(jìn)方式中最主要的方式是懸臂式掘進(jìn)機(jī)與單體錨桿鉆機(jī)配套作業(yè)線,也稱為煤巷綜合機(jī)械化掘進(jìn)

4、,在我國(guó)國(guó)有重點(diǎn)煤礦得到了廣泛應(yīng)用,主要掘進(jìn)機(jī)械為懸臂式掘進(jìn)機(jī)。我國(guó)煤巷懸臂式掘進(jìn)機(jī)的研制和應(yīng)用始于20世紀(jì)60年代,以3050kW的小功率掘進(jìn)機(jī)為主,研究開發(fā)和生產(chǎn)使用都處于試驗(yàn)階段。80年代初期,我國(guó)淮南煤機(jī)廠(現(xiàn)重組為凱盛重工引進(jìn)了奧地利奧鋼聯(lián)公司AM50型掘進(jìn)機(jī)、佳木斯煤機(jī)廠(現(xiàn)隸屬于國(guó)際煤機(jī)引進(jìn)了日本三井三池制作所S-100型掘進(jìn)機(jī),通過對(duì)國(guó)外先進(jìn)技術(shù)的引進(jìn)、消化、吸收,推動(dòng)了我國(guó)綜掘機(jī)械化的發(fā)展。但當(dāng)時(shí)引進(jìn)的掘進(jìn)機(jī)技術(shù)屬于70年代的水平,設(shè)備功率小、機(jī)重輕、破巖能力低及可靠性差,僅適合在條件較好的煤巷中使用,加之國(guó)產(chǎn)機(jī)制造缺陷,在使用中暴露了很多問題。國(guó)內(nèi)進(jìn)一步加強(qiáng)對(duì)引進(jìn)機(jī)型的消化

5、吸收工作,積極研制開發(fā)了適合我國(guó)地質(zhì)條件和生產(chǎn)工藝的綜合機(jī)械化掘進(jìn)裝備。經(jīng)過近30年的消化吸收和自主研發(fā),目前,我國(guó)已形成年產(chǎn)1000余臺(tái)的掘進(jìn)機(jī)加工制造能力,研制生產(chǎn)了20多種型號(hào)的掘進(jìn)機(jī),其截割功率從30kW到200kW ,初步形成系列化產(chǎn)品,尤其是近年來,我國(guó)相繼開發(fā)了以EBJ-120TP型掘進(jìn)機(jī)為代表的替代機(jī)型,在整體技術(shù)性能方面達(dá)到了國(guó)際先進(jìn)水平。基本能夠滿足國(guó)內(nèi)半煤巖掘進(jìn)機(jī)市場(chǎng)的需求,半煤巖掘進(jìn)機(jī)以中型和重型機(jī)為主,能截割巖石硬度為f=68,截割功率在120kW以上,機(jī)重在35t以上。煤礦現(xiàn)用主流半煤巖巷懸臂式掘進(jìn)機(jī)以煤科總院太原研究院院生產(chǎn)的EBJ-120TP 型、EBZ160T

6、Y 型及佳木斯煤機(jī)廠生產(chǎn)的S150J型三種機(jī)型為主,占半煤巖掘進(jìn)機(jī)使用量的80%以上。然而,國(guó)內(nèi)目前巖巷施工仍以鉆爆法為主,重型懸臂式掘進(jìn)機(jī)用于大斷面巖巷的掘進(jìn)在我國(guó)處于試驗(yàn)階段,但國(guó)內(nèi)煤炭生產(chǎn)逐步朝向高產(chǎn)、高效、安全方向發(fā)展,煤礦技術(shù)設(shè)備正在向重型化、大型化、強(qiáng)力化、大功率和機(jī)電一體化發(fā)展,新集能源股份公司、新汶礦業(yè)集團(tuán)、淮南礦業(yè)集團(tuán)及平頂山煤業(yè)集團(tuán)公司等企業(yè)先后引進(jìn)了德國(guó)WAV300、奧地利AHM105、英國(guó)MK3型重型懸臂式掘進(jìn)機(jī)。全巖巷重型懸臂式掘進(jìn)機(jī)代表了巖巷掘進(jìn)技術(shù)今后的發(fā)展方向。雖然三一重裝去年推出了國(guó)內(nèi)第一臺(tái)EBZ200H型硬巖掘進(jìn)機(jī),但國(guó)產(chǎn)重型掘進(jìn)機(jī)與國(guó)外先進(jìn)設(shè)備的差距除總體

7、性能參數(shù)偏低外,在基礎(chǔ)研究方面也比較薄弱,適合我國(guó)煤礦地質(zhì)條件的截割、裝運(yùn)及行走部載荷譜沒有建立,沒有完整的設(shè)計(jì)理論依據(jù),計(jì)算機(jī)動(dòng)態(tài)仿真等方面還處于空白;在元部件可靠性、控制技術(shù)、在截割方式、除塵系統(tǒng)等核心技術(shù)方面有較大差距。1.2本設(shè)計(jì)的主要研究?jī)?nèi)容本論文的研究?jī)?nèi)容有:根據(jù)給定的設(shè)計(jì)要求和目的,按照中國(guó)煤炭行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)和行業(yè)設(shè)計(jì)規(guī)范,進(jìn)行縱軸式掘進(jìn)機(jī)的總體方案設(shè)計(jì)與液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)。主要有以下幾個(gè)方面:a. 按行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)MT1381995懸臂式掘進(jìn)機(jī)的型式與參數(shù),MT238.32006懸臂式掘進(jìn)機(jī)|第3部分|通用技術(shù)條件,結(jié)合工作要求和設(shè)計(jì)目的,確定掘進(jìn)機(jī)的總體型式和總體參數(shù);b. 分析整個(gè)工作部件的

8、工作原理,給出機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)圖和繪制整體配置圖;c. 為實(shí)現(xiàn)工作要求,進(jìn)行了整體液壓系統(tǒng)原理設(shè)計(jì),形成本掘進(jìn)機(jī)的液壓系統(tǒng)原理圖;d. 對(duì)截割部、行走機(jī)構(gòu)、裝載機(jī)構(gòu)、中間運(yùn)輸機(jī)構(gòu)進(jìn)行載荷分析,確定各部分的載荷,為進(jìn)行液壓系統(tǒng)各執(zhí)行元件的設(shè)計(jì)提供依據(jù)。這里通過計(jì)算確定了8個(gè)馬達(dá)和11個(gè)油缸的主要參數(shù);e. 重點(diǎn)選取伸縮油缸進(jìn)行詳細(xì)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),確定缸筒壁厚度,缸體外徑,進(jìn)出口布置,工作行程,平底缸蓋厚度,活塞寬度,最小導(dǎo)向長(zhǎng)度,缸體長(zhǎng)度等,并進(jìn)行了強(qiáng)度,剛度和穩(wěn)定性校核;f. 進(jìn)行液壓系統(tǒng)參數(shù)計(jì)算,由各回路的流量、工作壓力,完成液壓系統(tǒng)參數(shù)計(jì)算,確定泵站的主要技術(shù)參數(shù),確定6個(gè)小系統(tǒng)所需要的6個(gè)泵及其

9、各自的功率,并綜合確定泵站電機(jī)的功率參數(shù)。同時(shí),由6個(gè)小系統(tǒng)的總體最大流量,確定油箱容積。進(jìn)行液壓系統(tǒng)的性能驗(yàn)算,確定整個(gè)系統(tǒng)的效率、產(chǎn)生的熱量和溫升,以評(píng)估系統(tǒng)的優(yōu)越。并做了液壓缸的工作速度驗(yàn)算,保證系統(tǒng)工作的順利進(jìn)行。g. 按照規(guī)范進(jìn)行了掘進(jìn)機(jī)的通過性與穩(wěn)定性分析。2 掘進(jìn)機(jī)總體設(shè)計(jì)與液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)的理論基礎(chǔ)與設(shè)計(jì)規(guī)范2.1 掘進(jìn)機(jī)型式的基本參數(shù)要求根據(jù)MT238.32006懸臂式掘進(jìn)機(jī)|第3部分|通用技術(shù)條件,確定掘進(jìn)機(jī)型式的基本參數(shù)。表2-1 掘進(jìn)機(jī)型式的基本參數(shù)1Tab.2-1 Table of the basic parameters of roadheader models機(jī)型技術(shù)

10、參數(shù) 單位特輕輕中重超重切割煤巖最大單向抗拉強(qiáng)度MPa40 50 60 80 100煤,min /3m0.6 0.8 生產(chǎn)能力煤夾矸,min /3m0.35 0.4 0.5 0.6 0.6切割機(jī)構(gòu)功率 kW55 7590132適應(yīng)工作最大坡度(絕對(duì)值不小于 (· 16± 16± 16± 16± 16±可掘巷道斷面 512 616 720 828 1032機(jī)重(不包括轉(zhuǎn)載機(jī)T20 25 50 80 80>2.2 掘進(jìn)機(jī)的截割頭載荷計(jì)算公式截齒截割巖石的阻力產(chǎn)生了截割力, 其值與被切削的巖石有關(guān), 也與截齒的形狀和切深有關(guān)。這些參數(shù)

11、大多通過假巖壁截割試驗(yàn)取得, 所需截割力的近似計(jì)算按式(2-1求得Kh P c zc c 2/(cos 016.022=2(2-1式中: c P 平均截割力, kN;c h 切屑厚度(截齒截割煤巖體的深度 , mm;z 巖石的抗拉強(qiáng)度, MPa;c 截齒的刀具角, °K 巖石的脆性系數(shù),z D K /= , 其中D 為巖石的抗壓強(qiáng)度。在K 取值為10左右時(shí),本公式準(zhǔn)確性比較高。2.3 縱軸式掘進(jìn)機(jī)的截割頭每個(gè)截齒的最大切割厚度計(jì)算公式對(duì)于縱軸式掘進(jìn)機(jī)截割頭,每個(gè)截齒的最大切削厚度可由式(2-2計(jì)算求得:m n V h b c 0/=2 (2-2式中: b V 截割頭牽引速度(或擺動(dòng)速

12、度,min /mm ;0n 截割頭的轉(zhuǎn)速, min /r ;m 在一條截線上的截齒數(shù)。2.4 工況分析及載荷計(jì)算公式對(duì)于液壓缸,外負(fù)載為:i f c F F F F +=3 (2-3式中: F 工作負(fù)載;f F 摩擦負(fù)載; i F 慣性負(fù)載。對(duì)于液壓馬達(dá),外負(fù)載為:i f n M M M M +=3(2-4式中: M 工作負(fù)載扭矩;f M 摩擦阻力矩; i M 慣性力矩。3 縱軸式掘進(jìn)機(jī)總體設(shè)計(jì)懸臂式掘進(jìn)機(jī)主要由截割、行走、裝運(yùn)、裝載四大機(jī)構(gòu)和液壓、水路、電氣三大系統(tǒng)組成,并通過主體部將各執(zhí)行機(jī)構(gòu)有機(jī)的組合于一體。總體方案設(shè)計(jì)主要是進(jìn)行掘進(jìn)機(jī)的選型和總體參數(shù)的確定。根據(jù)任務(wù)書的要求,按行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)

13、MT1381995懸臂式掘進(jìn)機(jī)的型式與參數(shù),MT238.32006懸臂式掘進(jìn)機(jī)|第3部分|通用技術(shù)條件選定機(jī)型類別為重型掘進(jìn)機(jī)。按照行業(yè)的設(shè)計(jì)規(guī)范和使用的情況,確定各部件的驅(qū)動(dòng)方式和連接結(jié)構(gòu)。這里除了截割頭使用電機(jī)驅(qū)動(dòng)外,其余的都采用液壓驅(qū)動(dòng)。本掘進(jìn)機(jī)的總體設(shè)計(jì),主要包括以下內(nèi)容: 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。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)。3、按照總體設(shè)計(jì)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)。4、進(jìn)行必要的總體計(jì)算,并繪制傳動(dòng)系統(tǒng)圖和總體配置圖。切割頭采用圓錐形式,按行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)MT477-1996

14、YBU 系列掘進(jìn)機(jī)用隔爆型三相異步電動(dòng)機(jī)選取截割電機(jī),減速機(jī)采用二級(jí)行星減速器。內(nèi)伸縮式結(jié)構(gòu)緊湊、尺寸小、伸縮靈活方便,因此采用內(nèi)伸縮式截割頭。耙裝部機(jī)構(gòu)采用弧形三齒星輪式,有左右兩個(gè),對(duì)稱布置。輸送機(jī)構(gòu),采用刮板鏈?zhǔn)捷斔蜋C(jī),由機(jī)尾向機(jī)頭方向傾斜向上布置。轉(zhuǎn)載機(jī)采用膠帶輸送機(jī)的形式。行走機(jī)構(gòu)采用履帶式,驅(qū)動(dòng)方式由液壓馬達(dá)驅(qū)動(dòng),可在底板不平或者松軟的條件下工作。采用噴霧式除塵,綜合使用內(nèi)噴霧形式和外噴霧形式。掘進(jìn)機(jī)的總體參數(shù),是指主要性能參數(shù),它表示了掘進(jìn)機(jī)特性的指標(biāo)。掘進(jìn)機(jī)的總體參數(shù)有:機(jī)重、外形尺寸、可掘斷面、生產(chǎn)率、截深、擺動(dòng)速度、切割力等。確定的主要參數(shù)如表3-1:表3-1 主要技術(shù)參數(shù)

15、Tab.3-1 main technical parameters總體參數(shù)總體長(zhǎng)度總體寬度總體高度總重臥底深度8.7 m 2.8 m 1.8 m 45 t 200 mm 爬坡能力截割硬度±16° 60 Mpa截割范圍高度寬度面積4.5 m5.6 m 22.6截割部截割頭形狀截割頭轉(zhuǎn)速截割頭伸縮量隔爆型三相電動(dòng)機(jī)噴霧圓錐臺(tái)形46 r/min 550 mmYBUD2-132-4 隔爆,水冷方式,1 臺(tái)內(nèi)、外噴霧方式水平回轉(zhuǎn)角上擺角下擺角33° 32° 28°鏟板部裝載形式裝載寬度星輪轉(zhuǎn)速裝載能力鏟板臥底三齒星輪式 2.8 m 28 r/min 23

16、0m3 /h 300 mm鏟板抬起340 mm刮板輸送機(jī)運(yùn)輸形式溜槽寬度鏈速龍門高度張緊形式雙邊鏈刮板式540 mm 0.90 m/s 360 mm 油缸張緊行走部形式履帶寬度制動(dòng)方式接地比壓行走速度履帶式 450mm摩擦離合器制動(dòng) 0.14MPa 0-5/10m/min 接地長(zhǎng)度張緊形式3.3 m 油缸張緊 在本總體方案設(shè)計(jì)的最后，給出了本掘進(jìn)機(jī)的傳動(dòng)系統(tǒng)圖和總體配置圖。 確定的掘進(jìn)機(jī)的傳動(dòng)系統(tǒng)圖如圖 3-1： 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 19 圖 3-1 掘進(jìn)機(jī)的傳動(dòng)系統(tǒng) Fig.3-1 The drive system of roadhe

17、ader 1內(nèi)齒輪 9鏈輪軸 2中心輪 3二級(jí)中心輪 油馬達(dá) 4行星輪 12齒輪 5電動(dòng)機(jī) 13油馬達(dá) 19星輪 6、7圓錐齒輪 14齒輪 15齒圈 8鏈輪 16 10內(nèi)齒輪 11二級(jí)行星減速機(jī) 17 18 17、18渦輪蝸桿 4 掘進(jìn)機(jī)液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì) 液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)在明確基本要求的基礎(chǔ)上，進(jìn)行工況分析，工作負(fù)載計(jì)算，擬訂液壓系統(tǒng) 圖。 在進(jìn)行各回路的設(shè)計(jì)之后， 確定總體工作原理圖， 再進(jìn)行各回路的執(zhí)行元件的設(shè)計(jì)計(jì)算。 這里進(jìn)行了截割部、行走機(jī)構(gòu)、裝載部、中間運(yùn)輸機(jī)構(gòu)的載荷分析，詳細(xì)確定了各部分的工 作情況， 載荷大小， 公式和分析方法來源于中國(guó)煤炭行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)和中國(guó)煤炭科學(xué)研究院的研究 成果。由此確

18、定了各部件的驅(qū)動(dòng)方式和驅(qū)動(dòng)元件的參數(shù)，包括 8 個(gè)馬達(dá)的技術(shù)參數(shù)和 11 個(gè) 油缸的主要尺寸確定。 重點(diǎn)選取伸縮油缸進(jìn)行詳細(xì)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，確定缸筒壁厚度，缸體外徑，進(jìn)出口布置，工 作行程，平底缸蓋厚度，活塞寬度，最小導(dǎo)向長(zhǎng)度，缸體長(zhǎng)度等，并進(jìn)行了強(qiáng)度，剛度和穩(wěn) 定性校核。 完成液壓系統(tǒng)參數(shù)計(jì)算，確定泵站的主要技術(shù)參數(shù)，通過計(jì)算確定 6 個(gè)小系統(tǒng)所需要的 6 個(gè)泵及其各自的功率，并綜合確定泵站電機(jī)的功率參數(shù)。同時(shí)，由 6 個(gè)小系統(tǒng)的總體最大 流量，確定油箱容積。 進(jìn)行液壓系統(tǒng)的性能驗(yàn)算，確定整個(gè)系統(tǒng)的效率、產(chǎn)生的熱量和溫升，以評(píng)估系統(tǒng)的優(yōu) 越。并做了液壓缸的工作速度驗(yàn)算，保證系統(tǒng)工作的順利進(jìn)行。

19、本設(shè)計(jì)確定的主要液壓系統(tǒng)參數(shù)如表 4-1。 -6- 表 4-1 主要液壓系統(tǒng)參數(shù) Tab.4-1 main hydraulic system parameters 泵站 三聯(lián)泵 1 CBZ2063/63/32 電機(jī)額定電壓 AC1140V 裝載回路 馬達(dá)型號(hào) 2 個(gè) NHM1200 泵型號(hào) CBZ2063 系統(tǒng)工作壓力 16 MPa 中間運(yùn)輸回路 馬達(dá)型號(hào) NHM400 泵型號(hào) CBZ2063 系統(tǒng)工作壓力 16 MPa 行走回路（左、右） 馬達(dá)型號(hào) NHM175A 泵型號(hào) CBZ2032 系統(tǒng)工作壓力 16 MPa 轉(zhuǎn)載機(jī)與水泵回路 裝載機(jī)馬達(dá) BM-E630 泵型號(hào) CBZ2050 水泵

20、CBZ2050 系統(tǒng)工作壓力 16 MPa 系統(tǒng)工作壓力 16 MPa 泵缸回路 泵提供流量 61.63 L/min 泵工作功率 19.3 kW 串聯(lián)回路流量 77.64 L/min 泵工作功率 24.4 kW 馬達(dá)額定工 作轉(zhuǎn)速 87.2 r/min 泵提供流量 45.5 L/min 泵工作功率 17.8 kW 馬達(dá)額定工 作轉(zhuǎn)速 280 r/min 泵提供流量 77.6 L/min 泵工作功率 24.4 kW 馬達(dá)額定工 作轉(zhuǎn)速 87.2 r/min 泵提供流量 77.6 L/min 泵工作功率 24.4 kW 馬達(dá)額定工 作轉(zhuǎn)速 28 r/min 三聯(lián)泵 2 CBZ2063/50/32

21、系統(tǒng)額定壓力 16 MPa 油箱容量 640 L 電機(jī)額定功 率 110 kW 電機(jī)工作轉(zhuǎn) 速 1450 r/min 本設(shè)計(jì)確定的油缸的參數(shù)如表 4-2。 表 4-2 油缸的主要參數(shù) Tab.4-2 油缸驅(qū)動(dòng)力 29.7 kN 油缸驅(qū)動(dòng)力 410.4 kN 油缸驅(qū)動(dòng)力 440.9 kN 油缸驅(qū)動(dòng)力 106.7 kN 油缸驅(qū)動(dòng)力 89 kN 桿徑 80 mm 桿徑 110 mm 桿徑 110 mm 桿徑 63 mm 桿徑 63 mm 內(nèi)徑 125 mm 內(nèi)徑 180 mm 內(nèi)徑 180 mm 內(nèi)徑 100 mm 內(nèi)徑 100 mm main parameters of fuel tank 伸縮油

22、缸 1 個(gè) 無桿腔有效面積 123 cm 2 有桿腔有效面積 72.5 cm 2 工作最大流量 25.3 L/min 工作最大流量 13.3 L/min 工作最大流量 8.3 L/min 升降油缸 2 個(gè) 無桿腔有效面積 254 cm 2 有桿腔有效面積 159 cm 2 回轉(zhuǎn)油缸 2 個(gè) 無桿腔有效面積 254 cm 2 有桿腔有效面積 159 cm 2 履帶行走機(jī)構(gòu)張緊油缸 2 個(gè) 無桿腔有效面積 78.5 cm 2 有桿腔有效面積 47.4 cm2 有桿腔有效面積 47.4 cm2 工作最大流量 15.5 L/min 鏟板油缸 2 個(gè) 無桿腔有效面積 78.5 cm2 -7- 伸縮油缸結(jié)

23、構(gòu)設(shè)計(jì)得出的主要參數(shù)如表 4-3。 表 4-3 伸縮油缸的重要參數(shù) Tab.4-3 main parameters of extendable fuel tank 缸筒壁厚度 13.5 mm 缸體外徑 152 進(jìn)出口布置 螺紋連接 M33×2 行程 550 mm 平底缸蓋厚度 12 最小導(dǎo)向長(zhǎng)度 230 mm 缸體長(zhǎng)度 720 液壓系統(tǒng)的性能參數(shù)如表 4-4。 表 4-4 液壓系統(tǒng)的主要性能參數(shù) Tab.4-4 the main performance parameters of hydraulic system 系統(tǒng)效率 0.218 系統(tǒng)熱量 68.3×103 W 系統(tǒng)溫

24、升 14.15 o C 5 本掘進(jìn)機(jī)液通過性與穩(wěn)定性分析 穩(wěn)定性是指掘進(jìn)機(jī)在規(guī)定方向行走和工作時(shí)不發(fā)生翻倒或側(cè)滑的能力。 它不僅關(guān)系到行 走和工作的安全、機(jī)器的生產(chǎn)率，而且還直接影響截齒、機(jī)械聯(lián)接與傳動(dòng)元件、以及電氣元 件和液壓元件的壽命， 是評(píng)價(jià)懸臂式掘進(jìn)機(jī)使用性能的一項(xiàng)重要指標(biāo)， 只有具有良好的穩(wěn)定 性，才能保證機(jī)器性能的充分發(fā)揮。本設(shè)計(jì)按照規(guī)范進(jìn)行了掘進(jìn)機(jī)的通過性與穩(wěn)定性分析。 這是評(píng)估掘進(jìn)機(jī)的綜合性能的重要指標(biāo)，是最終確定本掘進(jìn)機(jī)的是否可以出產(chǎn)的重要依據(jù)。 通過性參數(shù)如表 5-1。 表 5-1 通過性參數(shù) Tab.5-1 the parameters of through perfor

25、mance 離地最小間隙 253 mm 接地比壓 0.14Mpa 適應(yīng)巷道坡度 ±16° 穩(wěn)定性參數(shù)有： （一） 靜態(tài)穩(wěn)定性計(jì)算結(jié)果如表 5-2。 表 5-2 靜態(tài)穩(wěn)定性參數(shù) Tab.5-2 static stability parameters 極限傾翻角 上山（坡）極限傾翻角 40° 下山（坡）極限傾翻角 31° 橫向極限傾翻角 36° 表 5-3 動(dòng)態(tài)穩(wěn)定性參數(shù) Tab.5-3 dynamic stability parameters 不同截割情況的穩(wěn)定比 縱向截割（上下截割） 當(dāng)截割頭向上截割時(shí) 當(dāng)截割頭向下截割時(shí) 橫向截割（左右截割）

26、 軸向鉆進(jìn) 下滑臨界坡度角 45° （二） 動(dòng)態(tài)穩(wěn)定性計(jì)算結(jié)果如表 5-3。 K = 3 .8 K = 1 .8 K = 2 .3 K = 3.4 -8- 6 結(jié)語 本設(shè)計(jì)主要是根據(jù)掘進(jìn)機(jī)的設(shè)計(jì)要求和用途， 進(jìn)行本掘進(jìn)機(jī)總體方案設(shè)計(jì)和液壓系統(tǒng)設(shè) 計(jì)，確定掘進(jìn)機(jī)型號(hào)為 EBZ132，能夠滿足中低硬巖、煤層的經(jīng)濟(jì)截割，切割能力較強(qiáng)，應(yīng) 用范圍也很廣泛，不只在井下采掘作業(yè)，也可以在工程建筑里面的航道掘進(jìn)。EBZ132 整機(jī) 結(jié)構(gòu)緊湊，布局合理，機(jī)重與截割功率匹配，接地比壓小，地隙大，適應(yīng)性強(qiáng)。 本設(shè)計(jì)過程的思路和技術(shù)路線， 主要是根據(jù)中國(guó)煤炭行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)， 各煤炭科學(xué)研究院的科 研成果。在本設(shè)

27、計(jì)過程中，收集了大量的參考資料，近百篇的相關(guān)論文，同時(shí)大量的現(xiàn)場(chǎng)圖 紙資料，包括佳木斯煤礦機(jī)械有限公司的各型號(hào)掘進(jìn)機(jī)的宣傳手冊(cè)、圖冊(cè)，三一重裝、朝陽 重工、 遼源煤機(jī)廠等產(chǎn)品的介紹和說明資料， 保證本設(shè)計(jì)中各參數(shù)的確定更具有科學(xué)依據(jù)和 實(shí)用的可行性。 同時(shí)，在進(jìn)行本設(shè)計(jì)的前期工作中，在指導(dǎo)老師丁飛老師的帶領(lǐng)下，去了遼源煤機(jī)廠熟 悉現(xiàn)場(chǎng)的掘進(jìn)機(jī)工作流程和設(shè)計(jì)工藝流程。 參考文獻(xiàn) 1 MT238.3-2006懸臂式掘進(jìn)機(jī)|第 3 部分|通用技術(shù)條件. 2 郝建生.掘進(jìn)機(jī)縱軸式截割頭截割效率的優(yōu)化設(shè)計(jì)J.煤炭科學(xué)技術(shù),2007,2(2. 3 李貴軒等.掘進(jìn)機(jī)械設(shè)計(jì)M.阜新:阜新礦業(yè)學(xué)院,1992 年

28、. GENERALL DESIGN OF LONGITUDINAL ROADHEADER AND THE DESIGN OF HYDRAULIC SYSTEM LIN Zixiong1, DING Fei2, PU Tianyi3 1 Mechanical Engineering College,Nanjing University of Aeronautics And Astronuutics,Nanjing,Jiangsu(210000 2 Mechanical Engineering College, Liaoning Technical University, Fuxin, Liaon

29、ing (123000 3 Taiyuan Coal Institute of Science and Technology, Taiyuan, Shanxi(030000 Abstract Roadheader is the foundation of the Coal Industry. In the coal industry, Roadheader is in the key foundation status. This paper attempts to combine industry standards and design specifications, in accordance with the requirements and design of general purpose, make general design of longitudinal roadheader and design of hydraulic system, determined to meet the requirements of the overall tunneling machine parameters. In the design of the hydraulic system, this