掘進機畢業(yè)設計說明書

1、<p><b>　　摘 要</b></p><p>　　EBZ55型掘進機是一種懸臂式掘進機，主要用于中型煤巷及半煤巖巷的掘進作業(yè)。它結構緊湊、適應性好、機身矮、重心低、操作簡單、檢修方便。本設計主要針對掘進機的整機進行方案設計，對截割部進行結構及傳動等相關設計。EBZ55型掘進機截割部驅動動力由截割電機提供，為實現(xiàn)較強的連續(xù)過載能力，適應復雜多變的截割載荷，并利用噴霧水加強冷卻

2、效果，懸臂式掘進機多采用防爆水冷式電動機來驅動截割頭。在截割部傳動設計中用2K-H行星減速器。設計中對2K-H型行星減速器進行了優(yōu)化配齒，采用高度變位，并做了相應的校核。</p><p>　　關鍵詞：懸臂式掘進機 ；截割部分 ；行星減速器 </p><p><b>　　Abstract</b></p><p>　　The medium-size

3、 EBZ55 type tunnelling road-header is mainly used in tunnelling operations of the medium coal lane and the half coal crag lane digging the tunnels,.It marks by features of compact construction , good adaptability, a shor

4、t body and a low center of gravity ,it is also easy to operate and convenient to overhaul. This paper is mainly make a design for the overall machine and something else relevant to the structure and transmission of the c

5、utting unit.The cutting unit driving force of</p><p>　　Keywords：Cantilever tunneling machine ；cutting unit ；Planet reduction gear</p><p><b>　　目 錄</b></p><p><b>　　

6、摘 要I</b></p><p>　　AbstractII</p><p><b>　　第1章 緒論3</b></p><p>　　1.1 設計背景和目的3</p><p>　　1.2 掘進機的分類3</p><p>　　1.3 國外懸臂式重型掘進機的發(fā)展4<

7、;/p><p>　　1.4 國內重型掘進機的發(fā)展概況5</p><p>　　1.5 國內外重型掘進機的發(fā)展趨勢6</p><p>　　1.6 EBZ-55型掘進機簡介7</p><p>　　1.6.1 產品特點及用途7</p><p>　　1.6.2 使用環(huán)境條件7</p><p&g

8、t;　　1.6.3 產品型號名稱及外形7</p><p>　　第2章 總體設計8</p><p>　　2.1 總體參數(shù)8</p><p>　　2.1.1 截割部9</p><p>　　2.2 掘進機截割部各組成部分設計9</p><p>　　2.2.1 截割部9</p><p

9、>　　2.2.2 裝載部11</p><p>　　2.3 刮板輸送機12</p><p>　　2.4 行走部13</p><p>　　2.5 機架和回轉臺13</p><p>　　2.6 液壓系統(tǒng)14</p><p>　　2.7 電氣系統(tǒng)15</p><p>　　第

10、3章 截割機構設計16</p><p>　　3.1 截割頭16</p><p>　　3.2 截割減速器17</p><p>　　3.3 電動機17</p><p>　　3.4 懸臂伸縮裝置17</p><p>　　3.5 回轉臺17</p><p>　　第4章 減速器結

11、構設計和校核18</p><p>　　4.1 減速器概述18</p><p>　　4.2 減速器級齒輪設計18</p><p>　　4.2.1 齒輪材料熱工藝處理及制造工藝選定18</p><p>　　4.2.2 減速器原理圖19</p><p>　　4.2.3 確定各主要參數(shù)19</p&g

12、t;<p>　　4.2.4 行星齒輪強度驗算27</p><p>　　第5章 減速器低速級齒輪設計35</p><p>　　5.1 確定各主要參數(shù)35</p><p>　　5.1.1 齒數(shù)確定35</p><p>　　5.2.1 a-c傳動36</p><p>　　5.2.2 傳動

13、36</p><p>　　5.3 計算幾何尺寸37</p><p>　　5.4 齒輪嚙合要素計算38</p><p>　　5.5 齒輪強度驗算38</p><p>　　5.6 行星齒輪強度驗算42</p><p>　　5.7 減速器其他零件校核50</p><p>　　5.7

14、.1 輸入軸校核50</p><p>　　5.7.2 軸承校核53</p><p>　　5.7.3 鍵的校核54</p><p>　　第6章 掘進機的檢修及維護保養(yǎng)56</p><p>　　6.1 機器的日常維護保養(yǎng)56</p><p>　　6.2 機器的定期維護保養(yǎng)57</p>

15、<p>　　6.3 潤滑57</p><p>　　6.4 液壓系統(tǒng)用油58</p><p>　　6.5 電氣59</p><p>　　第7章 機器常見故障原因及處理方法59</p><p>　　7.1 截割部59</p><p>　　7.2 裝運部59</p><p

16、>　　第8章 安全保護條件61</p><p>　　第9章 安全保護62</p><p>　　9.1 安裝與檢查62</p><p>　　9.2 維護、修理與故障排除63</p><p>　　9.3 包裝及保管63</p><p><b>　　結 論64</b><

17、;/p><p><b>　　致 謝65</b></p><p><b>　　參考文獻66</b></p><p><b>　　第1章 緒論</b></p><p>　　此次設計的掘進機機型適用于截割的煤巖普氏硬度f5，主要適用于煤及半煤巖巷的掘進，亦可用于條件類似的其它非煤

18、礦山及工程巷道的掘進。是普采、綜采的采準巷道機械化掘進的主要設備。</p><p>　　1.1 設計背景和目的</p><p>　　隨著煤炭工業(yè)的發(fā)展。目前我國的礦井設計逐漸采用一井一面布置的采煤方法，其開采強度提高，推進速度增快，從而帶來采掘機械化比例失調，采掘矛盾日益彰顯。另外對于一些開采年限較長的礦井，易采的中厚煤層資源日益減少，而薄煤層的開采比例逐年增加，在全部采準巷道中,半煤巖

19、巷的比例已經達到25%，但這些巷道中的90%仍舊采用著傳統(tǒng)的炮掘作業(yè)，勞動強度大，安全性差。目前，我國大部分煤礦使用的主要機型多是二十世紀六、七十年代設計的，這些原有的設計理念逐漸陳舊、零部件可靠性較差、開機率低、維護量大，而且機重偏輕、截割功率小、過斷層和截割巖石的能力差，不能適應較復雜煤層的要求。</p><p>　　因此開發(fā)研制綜合性能好、適應范圍廣的新型掘進機已經成為當務之急，用于解決掘進機更新?lián)Q代的問題

20、，緩解采掘矛盾的緊張局面。</p><p>　　1.2 掘進機的分類</p><p>　　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，將整個巷道斷的煤巖破碎。根據(jù)巷道斷面的尺寸，把刀具布置于工作機構上，通過刀具破落巖，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、尺寸機重大，主要用于開掘巖石巷道、隧

21、道，掘出的巷道斷面形狀為圓形。部分斷巷道掘進機截割機構的刀具僅能作用于工作面煤巖巷道的局部斷面上，為了掘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割，平行于掘進斷面的工作面連續(xù)移動，刁一能達到整個斷面的掘進。部分斷面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、

22、沖擊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用。懸臂式掘進機的分類[6]:</p><p>　　1.1.1按截割頭布置方式的不同可以分為兩種: 縱軸式掘進機一截割頭的旋轉軸線與懸臂的軸線相重合,橫軸式掘進機一截割頭的旋轉軸線與懸臂的軸線相垂直</p><p>　　2按截割對象可分為三種:</p><p>　　3煤巷懸臂式掘進機一截割的煤巖

23、硬度f<4;</p><p>　　4煤一巖懸臂式掘進機一截割的煤巖硬度f>4;</p><p>　　(1)巖巷懸臂式掘進機一截割的煤巖硬度f>8。</p><p>　　(2)按機器的驅動方式可分為兩種:</p><p>　　(3)電力驅動懸臂式掘進機一由電動機驅動機構的運動;</p><p>　　電一

24、液驅動懸臂式掘進機一由電動機和液壓共同驅動機構的運動。</p><p>　　1.3 國外懸臂式重型掘進機的發(fā)展</p><p>　　國外掘進機的發(fā)展最早在19世紀70年代，英國為了修建海底隧道，第一次生產并使用了帶有截齒的旋轉式截割機構的掘進機，由于設計上有很多缺陷，并沒有得到廣泛的應用。直到1949年匈牙利制造出FZ型懸臂式掘進機，此后英、德、日等國相繼開始對掘進機進行研制和開發(fā)。19

25、56年前蘇聯(lián)在匈牙利F4型掘進機的基礎上，研制開發(fā)出nK一3型掘進機，從而形成了集截割、裝運和行走于一體的掘進機雛形;隨著掘進機適用范圍的擴大，到上世紀80年末期半煤巖掘進機的設計已經非常成熟，切割能力有很大提高，機重達到50t左右，可靠性也大幅度提高，并開始向重型掘進機發(fā)展;從80年代末至今，重型掘進機進一步發(fā)展，截割硬度達到了100MPa，機重達到70t，采用了高科技技術，功能更加完善，并出現(xiàn)了集切割與支護操作的掘錨綜合機組，大幅度

26、提高了巷道的掘進速度。</p><p>　　目前國外生產懸臂式掘進機的公司主要有奧地利的奧鋼聯(lián)、前蘇聯(lián)的雅西諾</p><p>　　瓦斯克機械制造廠、英國的Anderson公司和Dosco公司、德國的阿特拉斯科普柯一?？苫舴蚓蜻M機技術公司(Atlaseopeo一Eiek一hoffRoadheadingTechbieGmbh簡稱Ac一E)和威斯特伐利亞呂恩公司、日本三井三池制作所等。這些公司

27、生產出來的掘進機工作穩(wěn)定性好、適用范圍大、適應坡度逐步增大、安全性高、掘進斷面增大、功能性多、先進的自控技術、截割能力增強，代表了國外掘進機的發(fā)展特點和技術現(xiàn)狀”這些公司典型的掘進機機型如下表1:</p><p>　　1.4 國內重型掘進機的發(fā)展概況</p><p>　　20世紀60年代我國對懸臂式掘進機的研制和應用，最初以nK一30小功率掘進機為主，通過消化和改進多種小型掘進機，于19

28、75年由太原煤研所等單位</p><p>　　并由佳木斯煤礦機械有限公司生產出中國第一臺自行研制的掘進機一五入了一30型掘進機。由于當時條件的限制，只能定型生產幾種機型的掘進機，卻為我國以后自行研制懸臂式掘進機奠定了技術基礎。</p><p>　　80年代初期，為適應煤巷的需要，從國外引進了AM一50型、S一100型兩種具有代表性的掘進機機型，對發(fā)展我國綜掘機械化起到了重要作用。通過國內外

29、的合作，提高設計水平，使我國自行設計了多種懸臂式掘進機?！鞍宋濉焙笃谟擅嚎瓶傇禾衷号c佳木斯煤礦機械有限公司共同研制出石丑了一160重型掘進機，并在井下試驗成功。為了加快我國重型懸臂式掘進機的發(fā)展，積極研制開發(fā)綜合機械化掘進裝備，于1998年由佳木斯煤礦機械有限公司承擔了EBZ200M重型掘進機的研制，并在巖石硬度為f=6一7的半煤巖中獲得試驗成功。在進入“九五”后期以后，我國開展了對重型掘進機的研發(fā)，通過產學研聯(lián)合開發(fā)，重型掘進機的

30、設計和制造水平已相當先進。重型掘進機已進入快速發(fā)展階段，并先后生產出EBZ160、EBZ200、EBZ23O、EBZ300等重型掘進機，在半煤巖和巖巷巷道中得到廣泛應用。2009年由凱盛重工有限公司、安徽理工大學、國投新集能源股份有限公司協(xié)作研發(fā)的五召2255重型硬巖掘進機在淮南礦業(yè)集團丁集礦和國投新集煤礦獲得工業(yè)性試驗成功，填補了國內煤機產品的空白。</p><p>　　在我國的大型煤礦中，除了煤巷需要掘進外，

31、還有大量的全巖和半煤巖巷道需要掘進，因此，采用重型化、大功率、大質量的重型掘進機為主。國內主要有萬召2200(萬)、EBZ23o、五召2255、EBZ26o、EBZ300、甜2318等重型掘進機機型。 目前，我國重型掘進機一般應用于巖石分化大、節(jié)理發(fā)育好的情況，硬度在f=6一8之間的巖巷巷道掘進，機重約60一125t、總功率290一624K砰，月進尺在150以上。當截割巖石硬度f>8時，不僅截齒磨損比較大，而且掘進機

32、的截割效率低、設備消耗大;同樣，即使截割節(jié)理發(fā)育不好，巖石硬度f<6的巖巷巷道消耗也很大，設備利用率也很低。目前我國從事懸臂式重型掘進機設計生產的主要有煤炭總院太原研究院、上海研究院、天地上海分公司、凱盛重工有限公司、佳木斯煤礦機械有限公司等。主要系列為EBJ系列型、EBZ系列型、S系列型等。我國對重型掘進機的研制工作雖然取得了一定的成效，在吸收國外技術的同時，積極創(chuàng)新，設計水平不斷提高，主要表現(xiàn)在機器的性價比較高、造型簡潔、結構

33、比較緊湊、機器重心降低、元件性能及安全保護更加完善。但是與其他先進國家還是存在一定的差距，比</p><p>　　1.5 國內外重型掘進機的發(fā)展趨勢</p><p>　　結合國內外懸臂式掘進機的使用情況，可以總結出懸臂式重型掘進機具有以下發(fā)展趨勢</p><p>　?。╨)研究新型刀具，改善截割技術。為了提高掘進機截割巖石的能力，需要對截割刀具進行深入的研究，大量

34、試驗表明，制約重型硬巖掘機的主要因素是截齒，截齒的好壞與使用壽命的長短直接影響掘進機的經濟性，應努力改善刀具的外形結構，采用新材料，使刀具傳遞給巖石得力達到最大值。研究新的截割技術或破巖方法，目前很多國家采用高壓水射流輔助切割，這樣在掘進機的截割過程中，不但降低了截齒的溫度，而且也降低了粉塵的生成量、提高了截齒的截割能力、降低了截齒的消耗。</p><p>　?。?)采用矮型化、緊湊化設計，提高工作穩(wěn)定性和可靠性

35、。針對掘進機在工作過程中地質條件復雜多變，使截割機構承受沖擊載荷，由于工作臂長度的限制，截割反力比較大，機器工作不穩(wěn)定。同時空間小、環(huán)境也比較惡劣，對機器的維修也不方便。因此，要采用矮型化、緊湊化的設計、先進的制造技術、完善的維護方式，并在掘進機的兩側增設穩(wěn)定器，從而提高掘進機的可靠性和穩(wěn)定性。</p><p>　?。?)應用高科技，發(fā)展自動控制技術。采用計算機進行優(yōu)化設計，完善激光導向、遙控操作、各功率自動調節(jié)

36、、截割斷面的監(jiān)控系統(tǒng)和工況檢測及故障診斷系統(tǒng)，通過對電壓、油壓、溫差、油液污染等的監(jiān)測，對機組的運行狀況進行監(jiān)控，保證機器在最佳狀態(tài)下工作，從而及早發(fā)現(xiàn)故障，并盡快排除，縮短停機時間，從而延長掘進機的使用壽命，提高生產率。目前，研制全自動無人操作值守掘進機是各國更大的前景目標。</p><p>　?。?)發(fā)展掘錨機組，實現(xiàn)巷道快速掘進。傳統(tǒng)的掘進機不能滿足支護作業(yè)與掘進作業(yè)的同步，這是制約掘進技術發(fā)展的關鍵，降低

37、了掘進效率。集切割、裝運、行走、錨桿支護、機載、除塵等功能為一體的掘錨機組，既能實現(xiàn)巷道的快速掘進，又能安裝錨桿、支護頂板和側幫，一次成巷大大提高了掘進速度和工作效率所以掘錨機組是實現(xiàn)巷道快速掘進實現(xiàn)高產高效工作面比較理想的作業(yè)方式。</p><p>　　1.6 EBZ-55型掘進機簡介</p><p>　　1.6.1 產品特點及用途</p><p>　　EBZ

38、55 掘進機是集連續(xù)切割、裝載運輸和行走于一體的綜合掘進設備，該機適用于煤巖硬度≤5的煤巷或半煤巖巷以及軟巖的巷道掘進，截割巖石最大抗壓強度可達50MPa。該機采用了電氣和液壓混合傳動方式，操作簡便、可靠，運轉平穩(wěn)。機器配有內外噴霧，可有效地抑制截割產生的粉塵，改善工作環(huán)境。</p><p>　　EBZ55 掘進機屬于懸臂式縱向截割斷面的掘進機，有提高機器穩(wěn)定性的支撐裝置，第一運輸機和鏟板部均采用低速大扭矩液壓馬

39、達直接驅動，減少故障環(huán)節(jié)，行走部采用液壓馬達驅動，刮板鏈采用彈簧與絲杠組合的漲緊裝置，電氣系統(tǒng)采用集成電路控制。</p><p>　　1.6.2 使用環(huán)境條件</p><p>　　EBZ55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℃；<

40、;/p><p>　　(3). 周圍空氣相對濕度不大于90%(+25℃)；</p><p>　　(4). 在有. 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>　　瓦斯、煤塵后其他爆炸性氣體環(huán)境礦井中；</p>

41、<p>　　(5). 與垂直面的安裝斜度不超過16°；</p><p>　　(6). 無破壞絕緣的氣體或蒸汽的環(huán)境中；</p><p>　　1.6.3 產品型號名稱及外形</p><p>　　產品型號、名稱為EBZ-55型掘進機，外形參見圖l。產品EBZ-55的含義。</p><p>　　1-截割部 2-裝載部

42、3-刮板輸送機 4-機架和回轉臺 5-履帶行走部 6-油箱 7-操作臺 8-泵站 9-電控箱 10-護板總成</p><p>　　圖1 EBZ-55型掘進機</p><p><b>　　第2章 總體設計</b></p><p><b>　　2.1 總體參數(shù)</b></p><p>　　機 長

43、 7.4m</p><p>　　機 寬 2m</p><p>　　機 高 1.5m</p><p>　　地 隙 250mm</p><p>　　截割臥底深

44、度 240mm</p><p>　　接地比壓 0.14MPa</p><p>　　機 重 15.6t</p><p>　　總功率 190kW</p><p>　　可經濟截割煤

45、巖硬度 ≤60MPa</p><p>　　可掘巷道斷面 9～18m2</p><p>　　最大可掘高度 3.5m</p><p>　　最大可掘寬度 4.2m</p><p>　　適應巷道坡度

46、 ±160</p><p>　　機器供電電壓 660／l140V</p><p>　　2.1.1 截割部</p><p>　　電動機 型號 YBUS3-55 </p><p>　　功率 125kW</p><p&g

47、t;　　轉速 1470 r/min</p><p>　　截割頭 轉速 46 r/min</p><p>　　截齒 鎬形</p><p>　　最大擺動角度 上 420</p><p><b>　　下 3l0</b><

48、;/p><p><b>　　左右各390</b></p><p>　　2.2 掘進機截割部各組成部分設計</p><p>　　2.2.1 截割部</p><p>　　截割部又稱工作機構，結構如圖2所示，主要由截割電機、叉形架、二級行星減速器、懸臂段、截割頭組成。</p><p>　　1-截割頭 2

49、-懸臂段 3-二級行星減速4-齒輪聯(lián)軸節(jié) 5-叉形架 6-截割電機 7-電機護板</p><p>　　截割部為二級行星齒輪傳動。行星減速器結構如圖3所示，由125kW的水冷電動機輸入動力，經齒輪聯(lián)軸節(jié)傳至二級行星減速器，經懸臂段，將動力傳給截割頭，從而達到破碎煤巖的目的。</p><p>　　圖2 EBZ55截割機構</p><p>　　整個截割部通過一個叉形框架

50、、兩個銷軸鉸接于回轉臺上。借助安裝于截割部和回轉臺之間的兩個升降油缸，以及安裝于回轉臺與機架之間的兩個回轉油缸，來實現(xiàn)整個截割部的升、降和回轉運動，由此截割出任意形狀的斷面。</p><p>　　圖3 二級行星減速器</p><p>　　2.2.2 裝載部</p><p>　　裝載機構包括裝載部件和鏟板兩部分。掘進機的裝載部件有雙環(huán)形刮板鏈式、螺旋式、耙爪式和星

51、輪式等幾種，由于受煤巖塊度大小等因素的影響，該執(zhí)行元件受載荷沖擊較大，工作環(huán)境惡劣。目前通常采用兩種裝載方式:即星輪式和蟹爪式。蟹爪式裝載機構是普遍采用的一種型式，屬于四連桿機構，其基本形式有曲柄、搖桿和曲柄導桿機構，左右兩蟹爪以180°的相位交替工作，兩者尖端的運動軌跡為雙腰形曲線。本次設計是采用的鏟板。</p><p><b>　　如圖2.1所示：</b></p>

52、<p>　　裝載部安裝于機器的前端。通過一對銷軸和鏟板的左右升降油缸鉸接于主機架上，在鏟板油缸的作用下，鏟板繞銷軸上下擺動。當機器截割煤巖時，應使鏟板前端緊貼底板，以增加機器的截割穩(wěn)定行。</p><p><b>　　圖2.1</b></p><p>　　2.3 刮板輸送機</p><p>　　刮板輸送機結構如圖2.2，主要由機前

53、部、機后部、驅動裝置、邊雙鏈刮板、張緊裝置和脫鏈器等組成。是一種有撓性牽引機構的連續(xù)運輸機械。</p><p>　　圖2.2刮板輸送機結構</p><p>　　刮板輸送機位于機器中部，前端與主機架和鏟板鉸接，后部托在機架上。機架在該處設有可拆裝的墊片，根據(jù)需要，刮板輸送機后部可墊高，增加刮板輸送機的卸載高度。</p><p>　　刮板輸送機適用于煤炭傾斜角不超過25

54、°的才沒工作面，但對于以兼作采煤機運行軌道與機組配合的刮板輸送機，當工作面傾斜角超過10°時，要采取防滑措施，在采煤工作面的下順和聯(lián)絡眼，也可以使用刮板輸送機。</p><p><b>　　2.4 行走部</b></p><p>　　履帶行走部是懸臂式掘進機整機的支承座，用來支承掘進機的自重、承受切割機構在工作過程中所產生的力，并完成掘進機在切割

55、、裝運及調動時的移動。履帶行走機構包括左右行走機構、并以掘進機縱向中心線左右對稱。履帶行走機構包括導向輪、張緊裝置、履帶架、支重輪、履帶鏈及驅動裝置等部件。當驅動輪轉動時，與驅動輪相嚙合的履帶有移動的趨勢。但是，因為履帶下分支與底板間的附著力大于驅動輪、導向輪和支重輪的滾動阻力，所以履帶不產生滑動，而輪子卻沿著鋪設的滾道滾動，從而驅動整臺掘進機行走。掘進機履帶行走機構的轉彎方式一般有2種：① 一側履帶驅動，另一側履帶制動；②兩側履帶同時

56、驅動，但方向相反?，F(xiàn)在設計將支重輪作成和機架一體的結構，這樣的結構簡單，而且在井下的環(huán)境中它比支重輪可靠性能更高。由于沒有了支重輪，所以履帶的磨損比較嚴重，要采用更好的耐磨合金鋼。</p><p>　　掘進機部在掘進作業(yè)時。它承受切割機構的反力、傾覆力矩及動載荷。腰帶機構的設計對整機正常運行、通過性能和工作穩(wěn)定性具有重要作用。</p><p>　　履帶機構設計要求：具有良好的爬坡性能和靈活

57、的轉向性能；</p><p>　　兩條履帶分別驅動，其動力可選用液壓馬達或電動機；履帶應有較小的接近角和離去角。以減少其運行阻力；要注意合理設計整機重心位置。使履帶不出現(xiàn)零比壓現(xiàn)象；履帶應有可靠的制動裝置，以保證機器在設計的最大坡度工作不會下滑。其示意圖見圖2.3</p><p>　　2.5 機架和回轉臺</p><p>　　機架是整個機器的骨架，它承受來自截割、

58、行走和裝載的各種載荷。機器中的各個部件均用螺栓、銷軸及止口與機架聯(lián)接，機架為組焊件。</p><p>　　回轉臺主要用于支承，聯(lián)接并實現(xiàn)切割機構的升降和回轉運動。回轉臺座在機架上，通過大型回轉軸承用于止口、36個高強度螺栓與機架相聯(lián)。工作時，在回轉油缸的作用下，帶動切割機構水平擺動。截割機構的升降是通過回轉臺支座上左、右耳軸鉸接相連的兩個升降油缸實現(xiàn)的。</p><p>　　圖2.3履帶行

59、走機構</p><p><b>　　2.6 液壓系統(tǒng)</b></p><p>　　液壓系統(tǒng)是由若干液壓元件與管路組合起來能完成一定動作的整體。液壓系統(tǒng)一般由動力機構、操縱機構、執(zhí)行機構、輔助裝置和液壓油組成。動力機構，也就是通常說的主油泵,是把機械能傳給液體，造成液體壓力能的機構。操縱機構，是控制和調節(jié)液壓油的壓力、流量及方向，以滿足機器的工作性能要求，并實現(xiàn)各種不

60、同工作循環(huán)的機構。常用的液壓元件是控制油液的流量、壓力、流動方向的流量控制閥、壓力控制閥及方向控制閥，以滿足系統(tǒng)所要求的運動規(guī)律和運動參數(shù)。輔助裝置，是為了改善液壓系統(tǒng)的工作條件、確保液壓系統(tǒng)正常工作所必須的輔助部件,包括過濾器、油箱、管路、蓄能器和冷卻器等。執(zhí)行機構，是把油液的壓力能轉化為機械運動能，輸出到機器工作部件上去的機構。應用在巷道掘進機液壓系統(tǒng)中的執(zhí)行機構，可分為兩類。一類是具有往復運動的液壓缸，通過鉸鏈連結組成擺缸機構；另

61、一類是具有旋轉運動的油馬達，作為掘進機部分組件的動力源。采用這兩類執(zhí)行機構的液壓系統(tǒng)，通常稱為油泵-油缸系統(tǒng)和油泵-油馬達系統(tǒng)。XK–15型巷道掘進機借助于油泵-油缸系統(tǒng)，可實現(xiàn)截割機構的推進、升降和回轉運動；裝載機構鏟板的升降和回轉運動；轉運機構卸載斷的升降和回轉運動；機</p><p>　　巷道掘進機在井下存在大量煤塵、巖粉和污水的惡劣條件下工作；地質條件復雜多變；工作面的空間很??；掘進機的調動較困難；掘進工

62、作的工序銜接對掘進效率影響很大，所有這些因素，都對巷道掘進機的工作適應性和可靠性提出了較高的要求。因此巷道掘進機的液壓傳動系統(tǒng)應滿足以下主要要求：</p><p>　　液壓傳動系統(tǒng)的工作可靠性要高。</p><p>　　要有靈敏的過載保護裝置，以防止掘進機和液壓元件的損壞。</p><p>　　要能適應負載變化大的特點，過載能力高。同時要易于無級調速。</p&

63、gt;<p>　　傳遞功率要大，結構緊湊，重量輕。</p><p>　　控制方式簡便集中，便于使用、維護和檢修。</p><p>　　掘進機液壓系統(tǒng)圖如圖2.4所示：</p><p><b>　　2.7 電氣系統(tǒng)</b></p><p>　　電氣系統(tǒng)由前級饋電開關、KXJ250/1140EB型隔爆兼本質安

64、全型掘進機用電控箱、CZD14/8型礦用隔爆型掘進機電控箱用操作箱、XEFB—36/150隔爆型蜂鳴器、DGY—60/36型隔爆照明燈、LA810—1型隔爆急停按鈕、KDD2000型瓦斯斷電儀以及驅動掘進機各工作機構的防爆電動機和連接電纜組成。</p><p>　　圖2.4掘進機液壓系統(tǒng)</p><p>　　第3章 截割機構設計</p><p><b>

65、　　3.1 截割頭</b></p><p>　　截割頭是掘進機上直接切割破碎煤巖的旋轉部件，其形狀、尺寸和切齒的排列分布方式對掘進機的工作性能都有很大的影響。切割頭主要由截割頭體，旋轉葉片和截齒座等組成。在截齒座里裝有截齒，葉片（或頭體）上焊有安裝內噴霧嘴用的噴嘴座。</p><p>　　截割頭體有橫軸式和縱軸式兩種，本次設計的截割頭體為縱軸式截割頭體，如圖3.2所示?？v軸式

66、截割頭（圖3.2）的頭體為組焊式結構，在頭體上焊有截齒座和噴嘴座，頭體內設有內噴霧水道，截割頭通過見與減速器的輸出軸相聯(lián)結。截割頭有球形、球柱形、球錐形和球錐柱形四種形式，本次設計的是球柱形球體直</p><p><b>　　圖3.2 截割頭</b></p><p>　　徑為840mm，柱形352mm×420mm×420mm。</p>

67、<p>　　截齒的分布方式為對截齒、截割頭乃至整機的影響都比較大?？v軸式截割頭的截齒均按螺旋線方式分布在頭體上，螺旋線一般有2-3條。截距對截割效果有較大的影響，較大的截距可以增加單齒截割力，但截齒的磨損也會相應增大，因此兩者應兼顧。在選擇截距時，還應考慮到截割頭上不同部位的截齒所受的負荷不同有所區(qū)別，力求個截齒的負荷均勻，以減小沖擊載荷和截齒的磨損。</p><p>　　掘進機所采用的截齒和采煤機一

68、樣有扁形和錐形兩種。在截割硬巖時錐形截齒的壽命比扁形長，本次采用的是扁形（半煤巖）。</p><p>　　3.2 截割減速器</p><p>　　作時應承受較大的沖擊載荷，因此要求減速器的可靠性高，過載能力大；其箱體作為懸臂的一部分，應有較大的剛性；聯(lián)結螺栓、螺釘應有可靠的防松裝置。本次采截割減速器的作用是將電動機的運動和動力傳遞到截割頭上。由于截割頭工用的傳遞形式為2K-H二級行星傳動

69、。</p><p><b>　　3.3 電動機</b></p><p>　　為實現(xiàn)較強的過載能力，適應復雜多變的截割載荷，并利用噴霧水加強冷卻效果，懸臂式掘進機多采用防爆水冷式電動機來驅動截割頭。根據(jù)所給設計要求（截割功率：125kW、額定電壓：1140/660v）選用YBK2序列煤礦井下防爆電動機。機座號為315M。</p><p>　　3

70、.4 懸臂伸縮裝置</p><p>　　掘進機掘進時，截割頭切入煤巖的方式一種是利用行走機構向前推進，使截割頭切入，這種方式的截割頭不能伸縮，結構比較簡單，但行走機構移動頻繁；另一種是截割頭懸臂可以伸縮，一般利用液壓缸的推</p><p>　　力使截割頭沿懸臂上的導軌移動，使截割頭切入煤壁，履帶不需要移動。有內伸縮和外伸縮兩種，本次設計采用的是內伸縮形式。內伸縮懸臂主要由花鍵套內外伸縮套

71、，保護套主軸等組成。截割減速器的輸出軸上連接有內花鍵套，主軸右端開有花鍵槽，并插入花鍵套內。主軸右端通過花鍵和定位螺釘與截割頭相連接，使減速器的輸出軸驅動截割頭旋轉。保護套和內伸縮套同截割頭相連接，但不隨截割頭轉動。外伸縮套則和減速器箱體相連接。推進液壓缸的前端和保護套相連接，后端和電動機相連接，并在其作用下，保護套帶動截割頭、主軸和內伸縮套相對于外伸縮套前后移動，實現(xiàn)懸臂的伸縮。這種懸臂結構尺寸小，移動部件的重量輕，移動阻力小，有利于

72、機器的穩(wěn)定。但需要較長的花鍵，加工較難，結構也比較復雜。</p><p><b>　　3.5 回轉臺</b></p><p>　　回轉臺是懸臂支撐機構中的主要部件，位于機器的中央。它連接左右履帶架，支撐懸臂，實現(xiàn)懸臂的回轉、升降運動，承受著復雜的交變沖擊載荷?；剞D臺同時也是一個將懸臂工作機構和其他機構（裝載、行走機構）相連得連接部件，其機構是否合理，對機器的性能、可

73、靠性、整體結構和高度尺寸有重大影響。對回轉臺有如下基本要求：</p><p>　　1 承載能力大，耐沖擊振動；</p><p>　　2 慣性小，運動平穩(wěn)，噪音低；</p><p>　　3 機構緊湊，高度尺寸小</p><p>　　4 回轉力矩變化小</p><p>　　第4章 減速器結構設計和校核</p

74、><p>　　4.1 減速器概述</p><p>　　減速機構是用來讓截割電機的速度減小，增大扭矩的，本次設計的截割機構的減速機構是采用直聯(lián)電動機的方式，考慮到要采用有限的空間布置，就選用2K-H型減速器。該減速器如圖4.1所示. 其結構特點是：內齒圈固定，太陽輪圍繞中心軸旋轉，行星輪圍繞行星輪軸旋轉，為2K-H傳動。在機械傳動中，它已經獲得了較為廣泛的應用。2K-H傳動的傳動比范圍為=20

75、～500，其傳動效率為0.8～0.9。</p><p>　　4.2 減速器級齒輪設計</p><p>　　4.2.1 齒輪材料熱工藝處理及制造工藝選定</p><p>　　太陽輪和行星輪材料為20CrNi2Mo,表面滲碳處理，表面硬度為57HRC。實驗齒輪齒面接觸疲勞強度為實驗齒輪齒根彎曲疲勞極限：太陽輪行星輪齒形為漸開線直齒。最終加工為磨齒，精度等級為7級。內

76、齒圈的材料為42CrMo，調質處理，硬度為262-302HBS實驗齒輪的接觸疲勞極限實驗齒輪的彎曲疲勞極限齒形的最終加工為插齒精度等級為7級</p><p>　　4.2.2 減速器原理圖</p><p>　　a-高速級太陽輪 b-高速級內齒輪 c-高速級行星輪a1-低速級太陽輪 b1-低速級級內齒輪 c1-低速級行星輪</p><p>　　圖4.1 2K-H行星減

77、速器傳動示意圖</p><p>　　4.2.3 確定各主要參數(shù)</p><p>　　減速器設計確定各主要參數(shù)</p><p>　　（1) 高速級傳動部 減速器的總傳動比</p><p>　　令低速級傳動比固定高速傳動比</p><p>　　行星輪數(shù)目 查表以及根據(jù)傳動比，取</p><p>

78、　　載荷不均衡系數(shù)高速級采用太陽輪浮動和行星浮動的均載機構，取</p><p>　　太陽輪齒數(shù)， 取</p><p><b>　　內齒圈齒數(shù)</b></p><p><b>　　行星輪齒數(shù)</b></p><p><b>　　齒輪模數(shù)和中心

79、距a</b></p><p>　　按照推薦公式計算太陽輪分度圓直徑：</p><p><b>　　式中 </b></p><p><b>　　代入 </b></p><p>　　模數(shù)， 取</p><p>&

80、lt;b>　　則 </b></p><p>　　則取 a = 125 mm</p><p><b>　　b = 65 mm</b></p><p><b>　　計算變位系數(shù)</b></p><p><b>　　傳動</b></p><p&

81、gt;<b>　　嚙合角</b></p><p><b>　　因為 </b></p><p><b>　　所以</b></p><p><b>　　變位系數(shù)和</b></p><p><b>　　中心距變動系數(shù)</b></p&g

82、t;<p><b>　　齒頂降低系數(shù)</b></p><p><b>　　分配變位系數(shù)：</b></p><p><b>　　查設計手冊，</b></p><p><b>　　傳動</b></p><p><b>　　因嚙合角<

83、;/b></p><p><b>　　為 </b></p><p><b>　　式中 </b></p><p><b>　　代入 </b></p><p><b>　　所以</b></p><p><b>　

84、　變位系數(shù)和</b></p><p><b>　　中心距變動系數(shù)</b></p><p><b>　　齒頂降低系數(shù)</b></p><p><b>　　分配變位系數(shù)：</b></p><p><b>　　因</b></p><

85、;p><b>　　所以， </b></p><p><b>　　幾何尺寸計算</b></p><p><b>　　分度圓直徑 </b></p><p><b>　　齒頂圓直徑 </b></p><p><b>　　齒根圓直徑 </b&

86、gt;</p><p><b>　　基圓直徑 </b></p><p>　　齒頂高系數(shù)：太陽輪、行星輪-</p><p><b>　　內齒輪 </b></p><p>　　頂隙系數(shù)：太陽輪、行星輪</p><p><b>　　內齒輪</b></

87、p><p>　　代入上組計算公式計算如下：</p><p><b>　　太陽輪</b></p><p><b>　　行星輪</b></p><p><b>　　內齒輪</b></p><p>　　齒輪嚙合要素計算a-c傳動端面重合度頂圓齒形曲率半徑</

88、p><p>　　齒輪強度驗算齒輪強度驗算公式按第二版機械傳動手冊相關公式進行</p><p><b>　　傳動</b></p><p><b>　　太陽輪嚙合強度驗算</b></p><p><b>　　確定計算負荷</b></p><p><b>

89、;　　名義轉矩</b></p><p><b>　　名義圓周力</b></p><p><b>　?。?）應力循環(huán)系數(shù)</b></p><p><b>　　式中 </b></p><p><b>　?。?）接觸強度計算</b></p>

90、;<p>　　使用系數(shù) 根據(jù)對磨機使用的實測與分析，查表取</p><p>　　動載系數(shù) 查表先計算傳動精度,對于太陽輪，,算得</p><p><b>　　故取</b></p><p>　　齒輪載荷分布系數(shù)、 對于計算的齒輪查表得, 故取</p><p>　　,而,故得小齒輪結構尺寸系數(shù)，所以，固按公

91、式得</p><p>　　式中是由公差表差得7級精度齒輪的齒向誤差。</p><p><b>　　取 則</b></p><p>　　計算嚙合剛度：由于，所以,,又，</p><p>　　,， 算得</p><p><b>　　則由公式算得</b>

92、</p><p><b>　　式中</b></p><p>　　齒間載荷分布系數(shù)、 由公式</p><p>　　取，查表 計算出,故</p><p><b>　　取 </b></p><p><b>　　同樣可以計算出</b></p>&l

93、t;p>　　節(jié)點處計算接觸應力基本值</p><p><b>　　式中 </b></p><p>　　式中 直齒輪</p><p><b>　　，查表取</b></p><p><b>　　又有 </b></p><p><b>

94、　　，，得到</b></p><p><b>　　又有</b></p><p><b>　　則得到</b></p><p><b>　　計算接觸應力</b></p><p><b>　　查表得到：</b></p><p>

95、;<b>　　許用接觸應力</b></p><p><b>　　式中 </b></p><p><b>　　，因,取</b></p><p>　　()-潤滑油膜系數(shù)，查表?。ǎ?0.92</p><p><b>　　，</b></p><

96、;p><b>　　，</b></p><p><b>　　，</b></p><p><b>　　則有：</b></p><p>　　接觸強度計算安全系數(shù)</p><p><b>　?。?）彎曲強度計算</b></p><p>

97、;　　系數(shù),這些在上面已經算出。</p><p><b>　　齒根應力基本值</b></p><p>　　式中 前面已經給出，齒形系數(shù)</p><p>　　按照如下公式計算其它系數(shù)：</p><p><b>　　則有：</b></p><p><b>　　許用齒根應

98、力</b></p><p><b>　　式中 ，;</b></p><p><b>　　，；</b></p><p><b>　　，；</b></p><p><b>　　，；</b></p><p><b>

99、　　，；</b></p><p><b>　　，。</b></p><p><b>　　則有：</b></p><p>　　彎曲強度計算安全系數(shù)</p><p>　　4.2.4 行星齒輪強度驗算</p><p><b>　　（1）確定計算負荷</

100、b></p><p><b>　　名義轉矩</b></p><p><b>　　名義圓周力</b></p><p><b>　　應力循環(huán)系數(shù)</b></p><p><b>　　其中 </b></p><p><b&g

101、t;　　（2）接觸強度計算</b></p><p>　　使用系數(shù) 根據(jù)對磨機使用的實測與分析，查表取</p><p>　　動載系數(shù) 查表先計算傳動精度,對于太陽輪，,算得</p><p><b>　　故取</b></p><p>　　齒輪載荷分布系數(shù)、 對于計算的齒輪查表得, 故取</p>

102、<p>　　,而,故得小齒輪結構尺寸系數(shù)，所以，查齒輪公差，則有固按公式得</p><p>　　式中是由公差表差得7級精度齒輪的齒向誤差。</p><p><b>　　取 則</b></p><p>　　計算嚙合剛度：對于內齒輪 ,又，,，算得</p><p><b>　　則由公式算得</b&g

103、t;</p><p><b>　　式中</b></p><p>　　齒間載荷分布系數(shù)、 由公式</p><p>　　取，查表 計算出,故</p><p><b>　　取 </b></p><p><b>　　同樣可以計算出</b></p>

104、<p>　　節(jié)點處計算接觸應力基本值</p><p><b>　　式中 </b></p><p><b>　　，查表取</b></p><p><b>　　又有 </b></p><p><b>　　，，得到</b></p><

105、;p><b>　　又有 </b></p><p><b>　　則得到</b></p><p><b>　　計算接觸應力</b></p><p><b>　　查表得到：</b></p><p><b>　　許用接觸應力</b>&l

106、t;/p><p><b>　　式中 </b></p><p><b>　　，因,取</b></p><p>　　()-潤滑油膜系數(shù)，查表?。ǎ?0.85</p><p><b>　　，</b></p><p><b>　　，</b>&l

107、t;/p><p><b>　　，</b></p><p><b>　　則有：</b></p><p>　　接觸強度計算安全系數(shù)</p><p><b>　?。?）彎曲強度計算</b></p><p>　　系數(shù),這些在上面已經算出。</p>&l

108、t;p><b>　　齒根應力基本值</b></p><p>　　式中 前面已經給出，齒形系數(shù)</p><p>　　按照如下公式計算其它系數(shù)：</p><p><b>　　則有：</b></p><p><b>　　許用齒根應力</b></p><p&g

109、t;<b>　　式中 ，;</b></p><p><b>　　，；</b></p><p><b>　　，；</b></p><p><b>　　，；</b></p><p><b>　　，；</b></p><

110、p><b>　　，。</b></p><p><b>　　則有：</b></p><p>　　彎曲強度計算安全系數(shù)</p><p>　　c-g傳動 此段僅列出相嚙合的內齒輪嚙合強度計算過程，行星輪的強度較高，故計算從略。</p><p><b>　?。?）確定計算負荷</b

111、></p><p><b>　　名義轉矩</b></p><p><b>　　名義圓周力</b></p><p><b>　　應力循環(huán)系數(shù)</b></p><p><b>　　式中 </b></p><p><b>

112、　　接觸強度計算</b></p><p>　　使用系數(shù) 根據(jù)對磨機使用的實測與分析，查表取</p><p>　　動載系數(shù) 查表先計算傳動精度,對于太陽輪，,算得</p><p><b>　　故取</b></p><p>　　齒輪載荷分布系數(shù)、 對于計算的齒輪查表得, 故取</p><p

113、>　　,而,故得小齒輪結構尺寸系數(shù)，所以，固按公式得</p><p>　　式中是由公差表差得7級精度齒輪的齒向誤差。</p><p><b>　　取 則</b></p><p>　　計算嚙合剛度：由于，所以,,又，</p><p><b>　　,，算得</b></p><p

114、><b>　　則由公式算得</b></p><p><b>　　式中</b></p><p>　　齒間載荷分布系數(shù)、 由公式</p><p>　　取，查表 計算出,故</p><p><b>　　取 </b></p><p><b>　　

115、同樣可以計算出</b></p><p>　　節(jié)點處計算接觸應力基本值</p><p><b>　　式中 </b></p><p>　　式中 直齒輪</p><p><b>　　，查表取 </b></p><p><b>　　又有 </b&

116、gt;</p><p><b>　　，，得到</b></p><p><b>　　又有 </b></p><p><b>　　則得到</b></p><p><b>　　計算接觸應力</b></p><p><b>　　查

117、表得到：</b></p><p><b>　　許用接觸應力</b></p><p><b>　　式中 </b></p><p><b>　　，因,取</b></p><p>　　()-潤滑油膜系數(shù)，查表取（）=0.92</p><p><

118、;b>　　，</b></p><p><b>　　，</b></p><p><b>　　，</b></p><p><b>　　則有：</b></p><p>　　接觸強度計算安全系數(shù)</p><p><b>　　彎曲強度計

119、算</b></p><p>　　系數(shù),這些在上面已經算出。</p><p><b>　?、?齒根應力基本值</b></p><p>　　式中 前面已經給出，齒形系數(shù)</p><p>　　按照如下公式計算其它系數(shù)：</p><p><b>　　則有：</b><

120、/p><p><b>　　許用齒根應力</b></p><p><b>　　式中 ，;</b></p><p><b>　　，；</b></p><p><b>　　，；</b></p><p><b>　　，；</b&

121、gt;</p><p><b>　　，；</b></p><p><b>　　，。</b></p><p><b>　　則有：</b></p><p>　　彎曲強度計算安全系數(shù)</p><p>　　第5章 減速器低速級齒輪設計</p>&

122、lt;p>　　5.1 確定各主要參數(shù)</p><p>　　5.1.1 齒數(shù)確定</p><p>　?。?) 低速級傳動部 減速器的總傳動比</p><p>　　令低速級傳動比固定高速傳動比</p><p>　　行星輪數(shù)目 查表以及根據(jù)傳動比，取</p><p>　　載荷不均衡系數(shù)高速級采用太陽輪浮動和行星浮

123、動的均載機構，取</p><p><b>　?。?）太陽輪齒數(shù)，</b></p><p><b>　　取</b></p><p><b>　?。?）內齒圈齒數(shù)</b></p><p><b>　　（4）行星輪齒數(shù)</b></p><p&

124、gt;<b>　　取</b></p><p>　　(5)模數(shù)和中心距a</p><p><b>　　取 m = 7</b></p><p><b>　　mm</b></p><p>　　則取 a=128mm B=100mm</p><p>　　（6）

125、計算變位系數(shù)</p><p>　　5.2.1 a-c傳動</p><p><b>　　嚙合角</b></p><p><b>　　因為 </b></p><p><b>　　所以</b></p><p><b>　　變位系數(shù)和</b&g

126、t;</p><p><b>　　中心距變動系數(shù)</b></p><p><b>　　齒頂降低系數(shù)</b></p><p><b>　　分配變位系數(shù)：</b></p><p><b>　　因為</b></p><p><b&g

127、t;　　所以取</b></p><p><b>　　則， </b></p><p><b>　　5.2.2 傳動</b></p><p><b>　　嚙合角</b></p><p><b>　　因為 </b></p><p

128、><b>　　式中</b></p><p><b>　　所以</b></p><p><b>　　變位系數(shù)和</b></p><p><b>　　中心距變動系數(shù)</b></p><p><b>　　齒頂降低系數(shù)</b></

129、p><p><b>　　分配變位系數(shù)：</b></p><p><b>　　查設計手冊， </b></p><p>　　5.3 計算幾何尺寸</p><p><b>　　分度圓直徑 </b></p><p><b>　　齒頂圓直徑 </b&

130、gt;</p><p><b>　　齒根圓直徑 </b></p><p><b>　　基圓直徑 </b></p><p>　　齒頂高系數(shù)：太陽輪、行星輪-</p><p><b>　　內齒輪 </b></p><p>　　頂隙系數(shù)：太陽輪、行星輪&l

131、t;/p><p><b>　　內齒輪</b></p><p>　　代入上組計算公式計算如下：</p><p><b>　　太陽輪</b></p><p><b>　　行星輪</b></p><p><b>　　內齒輪</b></p