畢業(yè)論文(綜掘機(jī)的使用和研究)

1、MRH-S50-13型掘進(jìn)機(jī)測(cè)繪及行走機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)摘要本次畢業(yè)設(shè)計(jì)是為了實(shí)現(xiàn)MRH-S50-13型掘進(jìn)機(jī)測(cè)繪及行走機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)。具體設(shè)計(jì)內(nèi)容包括：收集資料；現(xiàn)場(chǎng)測(cè)繪：在學(xué)校實(shí)習(xí)工廠(chǎng)對(duì)MRH-S50型掘進(jìn)機(jī)進(jìn)行整體結(jié)構(gòu)測(cè)繪。通過(guò)測(cè)繪得到基本數(shù)據(jù)，以便進(jìn)行結(jié)構(gòu)分析和圖紙繪制；結(jié)構(gòu)分析：對(duì)MRH-S50型掘進(jìn)機(jī)的整體結(jié)構(gòu)進(jìn)行結(jié)構(gòu)分析，了解該掘進(jìn)機(jī)的結(jié)構(gòu)組成、功能作用特點(diǎn)以及存在的問(wèn)題；專(zhuān)題分析與設(shè)計(jì)計(jì)算：切割頭設(shè)計(jì)。切割頭是掘進(jìn)機(jī)的工作機(jī)構(gòu)，主要功能是破碎和分離煤巖。通過(guò)對(duì)煤巖切割過(guò)程研究得知，影響切割效果的因素很多，從而使得切割頭設(shè)計(jì)變得復(fù)雜和困難。在切割頭的每一轉(zhuǎn)中，如果同時(shí)參加切削的各個(gè)截齒都從巖石帶

2、中切下同樣大小體積的煤巖，達(dá)到每個(gè)刀齒受力相等、磨損相同、運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)，這是切割頭設(shè)計(jì)的最佳目標(biāo)關(guān)鍵詞： 懸臂式掘進(jìn)機(jī) 切割頭 截齒排列MRH - S50-13 type roadheader mapping and designAbstractThe graduation design is to realize MRH - S50-13 type roadheader mapping and design. Concrete design content includes: collect data, Scene mapping: in the school of MRH S50 - the

3、pilot plant type roadheader whole structure of surveying and mapping. By surveying data, in order to get the basic structural analysis and drawing, Analysis: the structure of MRH S50 - the overall structure of the product type to understand the structural analysis of the structure and function of pr

4、oduct function characteristics and existing problems, Project analysis and design calculation: cutting head design.Cutting head is the working orgnaization of the product, main function is broken and separation of coal and rock. Through the study of coal cutting process that many factors influence t

5、he effect of cutting, thus makes cutting head design becomes complicated and difficult. At every turn head cut, if in each section cutting teeth are cut from the rock in the same size, volume of coal and rock stress equal to each cutter tooth, wear the same, it is smooth movement, the optimal design

6、 of cutting head target.Keywords: cantilever roadheader cutting head第1章 緒論1.1掘進(jìn)機(jī)簡(jiǎn)介 掘進(jìn)機(jī)是煤礦井下巷道施工的主要掘進(jìn)設(shè)備，根據(jù)截割頭與截割臂的結(jié)構(gòu)形式，掘進(jìn)機(jī)可分為兩類(lèi):縱軸式掘進(jìn)機(jī)和橫軸式掘進(jìn)機(jī)。我國(guó)于1962年開(kāi)始掘進(jìn)機(jī)的研制工作，最初是模仿前蘇聯(lián)的產(chǎn)品，機(jī)身輕、功率小、性能差，因而未能被廣泛的應(yīng)用。八十年代我國(guó)與國(guó)外公司合作制造了AM50及S100型掘進(jìn)機(jī)，這兩種機(jī)型現(xiàn)已成為國(guó)內(nèi)市場(chǎng)的主導(dǎo)產(chǎn)品;同時(shí)，國(guó)內(nèi)掘進(jìn)機(jī)的研制步伐也在加快，先后研制了EBJ-132, EBJ-160, ELMB-55, EBH-13

7、2, EJ-70等各種機(jī)型。 縱軸式掘進(jìn)機(jī)是一種部分?jǐn)嗝嫠淼谰蜻M(jìn)機(jī)，在工作時(shí)，它的截割臂可以上下及左右自由擺動(dòng)，能截割任意斷面形狀的隧道，并且可以前進(jìn)、倒退及轉(zhuǎn)向，截割下來(lái)的石碴由裝碴和輸送機(jī)構(gòu)送到機(jī)器尾部，裝到有軌小車(chē)或自卸汽車(chē)上運(yùn)送到洞外，縱軸式掘進(jìn)機(jī)主要由截割裝置、截割臂、回轉(zhuǎn)臺(tái)及輸送裝置等組成。橫軸式掘進(jìn)機(jī)主要由截割頭、工作臂、裝碴鏟板、回轉(zhuǎn)臺(tái)、駕駛室、中間輸送機(jī)、行走機(jī)構(gòu)、液壓系統(tǒng)、電氣系統(tǒng)和噴霧降塵系統(tǒng)等組成，橫軸式掘進(jìn)機(jī)在工作時(shí)，其截割臂可以作上下及左右擺動(dòng)，由于縱軸式掘進(jìn)機(jī)在工作中良好的截割性能、整機(jī)調(diào)運(yùn)靈活及可截割不同巷道面等優(yōu)點(diǎn)，故在煤礦及隧道等工程中得到了廣泛的應(yīng)用。掘進(jìn)

8、機(jī)實(shí)物如下圖所示。 圖1-1橫軸式掘進(jìn)機(jī) 圖1.2縱軸式掘進(jìn)機(jī)1.2當(dāng)前國(guó)內(nèi)外掘進(jìn)機(jī)研究水平的狀況 近年來(lái)，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(jiàn)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)改委出臺(tái)的煤炭行業(yè)如結(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)和回采時(shí)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)現(xiàn)行。煤礦巷道的快速掘進(jìn)是礦井高產(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)穩(wěn)產(chǎn)的必要條件，也是巷道掘進(jìn)技術(shù)的發(fā)

9、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(wàn)噸級(jí)，甚至千萬(wàn)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是掘進(jìn)機(jī)與單體錨桿鉆機(jī)配套作業(yè)線(xiàn)，也稱(chēng)為煤巷綜合機(jī)械化掘進(jìn)，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30-50KW的小功率掘進(jìn)機(jī)為主，研究開(kāi)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(chǎng)（先重組為凱勝重工）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(chǎng)（先隸屬于國(guó)際煤機(jī)）引進(jìn)了日本三井三池制作

10、所S-100型掘進(jìn)機(jī)，通過(guò)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(wèn)題。國(guó)內(nèi)進(jìn)一步加強(qiáng)對(duì)引進(jìn)機(jī)型的消化吸收工作，積極研制開(kāi)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)設(shè)備。經(jīng)過(guò)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(lái)，我國(guó)相繼開(kāi)發(fā)了以EBJ-120TP型掘進(jìn)機(jī)為代表的代替機(jī)型，在整

11、體技術(shù)性能方面達(dá)到了國(guó)際先進(jìn)水平?；灸軌驖M(mǎn)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=6-8，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生產(chǎn)的EBJ-120TP型，EBZ160TY型及佳木斯煤機(jī)廠(chǎng)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發(fā)為主，重型懸臂式掘進(jìn)機(jī)用于大斷面巖巷的掘金在我國(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

12、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)外型號(hào)EBJ-160EBJ-120TPEBZ160TYS150JELMB-75CEBJ-160SB斷面/m9-248-189-219-236-178-24經(jīng)濟(jì)截割強(qiáng)度/MPa806080807080-100機(jī)重/t603651.544.623.453總功率/kw280190250205130314截割功率/kw160120160150/807516

13、0適應(yīng)坡度/()161616161616系統(tǒng)壓力/MPa161623161616外形尺寸（長(zhǎng)*寬*高）/m10.95*2.7*1.58.6*2.1*1.559.8*2.55*1.79.0*2.8*1.88.22*2.5*1.5610.3*2.7*1.5生產(chǎn)廠(chǎng)家太原研究所太原研究所太原研究所佳木斯南京晨光上海研究所先進(jìn)設(shè)備的差距除總體性能參數(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(méi)有建立，煤業(yè)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)方面的差距我國(guó)自主研發(fā)的幾種代表機(jī)型的主要參數(shù)1.3國(guó)內(nèi)

14、外掘進(jìn)技術(shù)和設(shè)備發(fā)展現(xiàn)狀 現(xiàn)代國(guó)內(nèi)外煤礦巷道的施工方法主要有鉆爆掘進(jìn)和綜合機(jī)械化掘進(jìn)（簡(jiǎn)稱(chēng)綜掘發(fā)）兩種，綜合機(jī)械化掘進(jìn)又可分為懸臂式掘進(jìn)機(jī)掘進(jìn)和全斷面巖巷掘進(jìn)機(jī)兩種技術(shù)和設(shè)備。巖巷掘進(jìn)主要采用鉆爆掘進(jìn)技術(shù)和設(shè)備，全斷面掘進(jìn)機(jī)掘進(jìn)技術(shù)和設(shè)備；煤和半煤巖巷主要采用懸臂式掘進(jìn)機(jī)技術(shù)和設(shè)備，它是國(guó)內(nèi)外煤礦采用最為普遍的一種掘進(jìn)技術(shù)和設(shè)備，也是20世紀(jì)七八十年代迅速發(fā)展起來(lái)的一種先進(jìn)的巷道掘進(jìn)技術(shù)和設(shè)備。其主要設(shè)備是懸臂式掘進(jìn)機(jī)，它是集采、裝、運(yùn)、行多功能于一體的一種大型煤礦井下機(jī)械設(shè)備，是一種機(jī)、電、液多學(xué)科領(lǐng)域知識(shí)化比較集中的一體化產(chǎn)品。目前國(guó)際先進(jìn)水平的懸臂式掘進(jìn)機(jī)已實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制及離機(jī)遙控操作。一

15、、 鉆爆破巖掘進(jìn)鉆爆破巖掘進(jìn)是技術(shù)相對(duì)比較簡(jiǎn)單，發(fā)展最早的一種掘進(jìn)技術(shù)。20世紀(jì)50年代，國(guó)內(nèi)已基本實(shí)現(xiàn)鉆、裝、支等工序的單項(xiàng)機(jī)械化；60年代以后，主要是改進(jìn)原有設(shè)備，組織平行作業(yè)，實(shí)現(xiàn)機(jī)械化配套作業(yè)線(xiàn)；進(jìn)入70年代以來(lái)，自法國(guó)的Monta Bert推出世界上第一臺(tái)實(shí)用的液壓鑿巖機(jī)后，液壓鑿巖機(jī)得到迅速的發(fā)展與應(yīng)用。瑞典Atlas Copco 公司于80年代研制推出的三檔式液壓鑿巖機(jī)，因可改變輸出沖擊能，所以適用于在不同硬度的巖石巷道掘進(jìn)中鉆鑿炮眼，從而得到世界各國(guó)的重視。目前，液壓鑿巖機(jī)新產(chǎn)品更新?lián)Q代時(shí)間短，新產(chǎn)品，新型號(hào)不斷涌現(xiàn)，產(chǎn)品性能向大轉(zhuǎn)矩、大沖擊能和高平率方向發(fā)展。如法國(guó)Eimco

16、 Secoma 公司生產(chǎn)的RPH200型、RPH400型液壓鑿巖機(jī)早已為HD200型、HD300型所取代。瑞典Atlas Copco 公司研制的COP1238型液壓鑿巖機(jī)早已被COP1838、COP4050型所取代。COP1838系列液壓鑿巖機(jī)的功率達(dá)到18KW，鉆鑿比COP1238高50%，且其內(nèi)部緩沖裝置經(jīng)過(guò)改進(jìn)，能更好地吸收釬具的反彈與震動(dòng)；而COP4050型液壓鑿巖機(jī)的功率更大，它的沖擊功率最大可達(dá)45KW，深孔鑿巖時(shí)一般用30KW的液壓鑿巖機(jī)。芬蘭Tamrock公司研制推出的HL4000型系列液壓鑿巖機(jī)可鑿鉆孔徑達(dá)170-230mm、深度達(dá)38米的炮眼。近年來(lái)，魷魚(yú)液壓鑿巖機(jī)技術(shù)的大

17、力發(fā)展，形成了鉆、裝、運(yùn)、支等機(jī)械化配套作業(yè)線(xiàn)；法、英、德等相繼開(kāi)發(fā)出了一機(jī)多型號(hào)斷面/m²截割硬度/MPa機(jī)重/t總功率/kW截割功率/kW適應(yīng)坡度/(°)外形尺寸（長(zhǎng)*寬*高）生產(chǎn)國(guó)家F6-HK183010.560.230±157.5*2*1.75匈牙利HK-9P224033200.893±107.7*1.8*1.83蘇聯(lián)AM-50187024155100±16.27.5*1.91*1.65奧地利MRH-S100216025145100/60±1583*2.8*1.8日本W(wǎng)AV30046100100469.5300±22

18、.513.25*3.63*2.02德國(guó)MK33412096407250/150±1813.75*2.81*2.5英國(guó)MRH-S2203314056310220/120±2210.6*3.6*2.16日本AHM10546120120555300±2012.2*2.825*2.594奧地利用的機(jī)組，簡(jiǎn)化了工作面的作業(yè)設(shè)備，縮短了機(jī)械搬、運(yùn)時(shí)間，提高了掘進(jìn)工效和速度。美國(guó)采用內(nèi)燃機(jī)鉆車(chē)與鏟車(chē)運(yùn)機(jī)（LHD）掘進(jìn)巖巷，取得了良好效果，而且還開(kāi)發(fā)出了微機(jī)控制的液壓鉆車(chē)。國(guó)外幾種代表機(jī)型技術(shù)參數(shù) 二、 懸臂式掘進(jìn)機(jī)懸臂式掘進(jìn)機(jī)作業(yè)線(xiàn)主要由懸臂式掘進(jìn)機(jī)、橋式裝載機(jī)及后配套設(shè)備組成

19、。掘進(jìn)機(jī)把巖石切割破落下來(lái)之后，破碎的巖渣經(jīng)裝運(yùn)機(jī)構(gòu)收集、轉(zhuǎn)運(yùn)至機(jī)器尾部卸下，由配套橋式裝載機(jī)，運(yùn)輸機(jī)或梭車(chē)運(yùn)走。懸臂式掘進(jìn)機(jī)的切割臂可以上下左右自由擺動(dòng)，能切割任意相撞的巷道斷面，切割出來(lái)的表面平整、精確，便于支護(hù)。履帶式行走機(jī)構(gòu)使機(jī)器調(diào)動(dòng)靈活，便于轉(zhuǎn)彎、爬坡，對(duì)復(fù)雜地質(zhì)條件適應(yīng)性強(qiáng)。20世紀(jì)后期，通過(guò)成功地開(kāi)發(fā)和推廣試聽(tīng)錨桿支護(hù)技術(shù)，使懸臂式掘進(jìn)機(jī)技術(shù)適應(yīng)性大大加強(qiáng)，進(jìn)一步推動(dòng)了該技術(shù)的推廣使用，目前已成為煤礦巷道掘進(jìn)的一種最主要的方法。三、 全斷面掘進(jìn)機(jī)全斷面掘進(jìn)機(jī)出現(xiàn)于19世紀(jì)后半葉，至20世紀(jì)60年代這一技術(shù)已逐漸成熟。進(jìn)入80年代后，全斷面掘進(jìn)機(jī)在國(guó)外已廣泛應(yīng)用于各種隧道工程，尤其

20、是大斷面長(zhǎng)距離硬巖隧道的掘進(jìn)。世界著名的英吉利海峽海底隧道就是用11臺(tái)全斷面掘進(jìn)機(jī)完成的。國(guó)外全斷面掘進(jìn)機(jī)刀盤(pán)直徑范圍為2-10.5m，單刀推力超過(guò)220KN，可切割抗壓強(qiáng)度達(dá)400MPa的巖石。全斷面掘進(jìn)機(jī)作業(yè)線(xiàn)由主機(jī)與后配套設(shè)備組成，其主機(jī)主要由截割盤(pán)、刀盤(pán)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)、支撐和推進(jìn)機(jī)構(gòu)、機(jī)架、裝載運(yùn)輸機(jī)、操作室等部分組成。全斷面掘進(jìn)機(jī)機(jī)重身長(zhǎng)，切割功率大，邁步式推進(jìn)機(jī)構(gòu)可提供強(qiáng)大的推進(jìn)力及水平支撐力，因而切割硬巖的能力強(qiáng)、生產(chǎn)效率高，適用于大斷面圓形巷道一次成形；也可以先用刀盤(pán)直徑較小的掘進(jìn)機(jī)掘出一條導(dǎo)硐，再用擴(kuò)孔掘進(jìn)機(jī)或鉆爆發(fā)擴(kuò)大斷面至工程要求的形狀與尺寸。1.4掘進(jìn)技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)今后，掘進(jìn)技

21、術(shù)仍然會(huì)在鉆爆破巖掘進(jìn)、懸臂式掘進(jìn)、連續(xù)采煤機(jī)、掘錨聯(lián)合機(jī)組以及全斷面掘進(jìn)機(jī)五個(gè)方向持續(xù)發(fā)展。在全硬巖巷道的掘金中，鉆爆破巖掘進(jìn)在很長(zhǎng)一段時(shí)間內(nèi)仍會(huì)是一種主要方式，但在一些重要領(lǐng)域，全斷面掘進(jìn)機(jī)會(huì)逐步取代鉆爆破巖掘進(jìn)；在硬度較低的全巖巷道和半煤巖巷道，懸臂式掘進(jìn)機(jī)會(huì)得到大力發(fā)展，逐步成為主要的掘進(jìn)方式；在一些條件適宜的煤巷掘進(jìn)中，掘進(jìn)效率最高的連續(xù)采煤機(jī)和掘錨聯(lián)合機(jī)組將會(huì)得到推廣應(yīng)用。 鉆爆破巖掘進(jìn)法：這種掘進(jìn)技術(shù)的關(guān)鍵設(shè)備是鑿巖機(jī)。由于液壓鑿巖機(jī)具有能量消耗少、鉆研速度快、效率高、噪音小、易于控制、卡鉆事故少、鉆機(jī)壽命長(zhǎng)等許多優(yōu)點(diǎn)，因而將會(huì)得到快速發(fā)展。液壓鑿巖機(jī)發(fā)展趨勢(shì)是大扭矩。大沖擊能、

22、高頻率；液壓鑿巖技術(shù)也會(huì)向著鉆、裝、暈、支配套作業(yè)方向發(fā)展。 懸臂式掘進(jìn)機(jī)掘進(jìn)法：懸臂式掘進(jìn)機(jī)掘進(jìn)法是目前中等硬度以下使用最為普遍的一種綜合機(jī)械化掘進(jìn)技術(shù)，其關(guān)鍵設(shè)備是懸臂式掘進(jìn)機(jī)。目前，懸臂式掘進(jìn)機(jī)在基本功能、可靠性方面的技術(shù)已基本成熟。今后，懸臂式掘進(jìn)機(jī)將會(huì)想著大型化、輔助功能多樣化及機(jī)、電、液一體化方向發(fā)展。 全斷面掘進(jìn)機(jī)掘進(jìn)法：在長(zhǎng)距離、大斷面硬巖掘金方面，全斷面掘進(jìn)機(jī)掘進(jìn)法在世界范圍內(nèi)得到了廣泛的使用。全斷面掘進(jìn)今后會(huì)向著大斷面化、斷面多樣化、使用范圍擴(kuò)大化、自動(dòng)化和長(zhǎng)距離化方向發(fā)展發(fā)展方向掘進(jìn)機(jī)的發(fā)展經(jīng)歷了一個(gè)由小到大，從單一到多樣化、從不完善到完善的過(guò)程，現(xiàn)在已形成輕型、中型、重

23、型三個(gè)完善的系列?，F(xiàn)代掘進(jìn)機(jī)正向以下幾個(gè)方向發(fā)展：（?。┰鰪?qiáng)截割能力為了實(shí)現(xiàn)較強(qiáng)的截割能力，現(xiàn)代掘進(jìn)機(jī)的截割功率不斷增大，截割速度逐漸降低?，F(xiàn)代中重型懸臂是掘進(jìn)機(jī)截割功率120-3KW，個(gè)別機(jī)型打到400KW。截割頭轉(zhuǎn)速一般為20-50r/min，截割速度1-2m/s，部分機(jī)型降低到1m/s以下。經(jīng)濟(jì)截割強(qiáng)度100-120MPa，最大可達(dá)140MPa。（2）提高工作可靠性由于地質(zhì)條件復(fù)雜多變，使掘進(jìn)進(jìn)在工作時(shí)承受交變的沖擊載荷，且磨損和腐蝕嚴(yán)重。而井下的環(huán)境惡劣，空間狹小，檢修不便，因此要求通過(guò)完善的設(shè)計(jì)、高質(zhì)量的制造、合理的使用和良好的維護(hù)來(lái)提高其可靠性。（3）采用緊湊化設(shè)計(jì)，降低重心，提高

24、工作穩(wěn)定性由于掘進(jìn)機(jī)懸臂過(guò)長(zhǎng)，使得截割反力較大，不利于機(jī)器穩(wěn)定工作。針對(duì)中國(guó)問(wèn)題，應(yīng)采用緊湊化設(shè)計(jì)，努力降低機(jī)器的重心，并在機(jī)器的后部或兩側(cè)增設(shè)液壓缸穩(wěn)定裝置，以提高機(jī)器的工作穩(wěn)定性。（4）增強(qiáng)對(duì)各種復(fù)雜地質(zhì)條件的適應(yīng)性懸臂式掘進(jìn)機(jī)普遍采用履帶行走裝置，以減小接地比壓：通過(guò)增大驅(qū)動(dòng)功率，以增強(qiáng)牽引力和爬坡能力，從而提高對(duì)各種底板、工況的適應(yīng)性。（5）研究新型刀具和新的截割技術(shù)為增強(qiáng)截割能力、提高刀具的使用壽命，應(yīng)努力改進(jìn)刀具的結(jié)構(gòu)，采用新材料，研究新的破巖方法。（6）發(fā)展自動(dòng)控制技術(shù)截割斷面監(jiān)視和控制技術(shù)的開(kāi)發(fā)和應(yīng)用，將實(shí)現(xiàn)對(duì)掘進(jìn)工作面切割情況比較直觀(guān)、全面的觀(guān)察和了解，并對(duì)斷面切割精度和巷道

25、質(zhì)量進(jìn)行控制。由此基本解決了掘進(jìn)機(jī)械操作人員在截割過(guò)程中離開(kāi)迎頭安全、準(zhǔn)確操作的問(wèn)題和提高巷道質(zhì)量、生產(chǎn)效率的問(wèn)題。該技術(shù)包括隨設(shè)備水平姿態(tài)識(shí)別、調(diào)整；切割軌跡記錄和顯示；斷面邊界設(shè)定；斷面成型控制；前進(jìn)的方向指示和引導(dǎo)；偏離方向和切割超極限報(bào)警等幾個(gè)方面的內(nèi)容。該技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展將實(shí)現(xiàn)掘進(jìn)機(jī)的自動(dòng)掘進(jìn)。（7）發(fā)展掘進(jìn)錨機(jī)組，實(shí)現(xiàn)快速掘進(jìn)目前，影響懸臂式掘進(jìn)機(jī)掘進(jìn)速度的主要因素就是時(shí)間過(guò)長(zhǎng)。掘進(jìn)、支護(hù)不能同步作業(yè)，制約了巷道掘進(jìn)速度，降低了掘進(jìn)效率。掘錨機(jī)組是一種新型、高效、快速的掘進(jìn)設(shè)備，是一種理想的作業(yè)方式，具有良好的發(fā)展前景。懸臂式掘進(jìn)機(jī)技術(shù)的發(fā)展除取決于實(shí)際生產(chǎn)需要外，還受基礎(chǔ)工業(yè)書(shū)評(píng)

26、及技術(shù)可行性的影響。隨著工業(yè)技術(shù)水平的提高和懸臂式掘進(jìn)機(jī)技術(shù)開(kāi)發(fā)方面經(jīng)驗(yàn)的累積，各種新技術(shù)和新成果也在逐步應(yīng)用于懸臂式掘進(jìn)機(jī)上。1.5本論文主要研究?jī)?nèi)容 本論文設(shè)計(jì)題目為MRH-S50型掘進(jìn)機(jī)履帶行走機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)，包含的主要研究?jī)?nèi)容有以下幾個(gè)：一、收集資料。二、現(xiàn)場(chǎng)測(cè)繪。在學(xué)校實(shí)習(xí)工廠(chǎng)對(duì)MRH-S50型掘進(jìn)機(jī)進(jìn)行整體結(jié)構(gòu)測(cè)繪。通過(guò)測(cè)繪得到基本數(shù)據(jù)，以便進(jìn)行結(jié)構(gòu)分析和圖紙繪制。三、結(jié)構(gòu)分析。對(duì)MRH-S50型掘進(jìn)機(jī)的整體結(jié)構(gòu)進(jìn)行結(jié)構(gòu)分析，了解該掘進(jìn)機(jī)的結(jié)構(gòu)組成、功能作用特點(diǎn)以及存在的問(wèn)題。四、專(zhuān)題分析與設(shè)計(jì)計(jì)算。專(zhuān)題分析與設(shè)計(jì)計(jì)算：履帶材料分析與選用設(shè)計(jì)。第2章 懸臂式掘進(jìn)機(jī)2.1 概述 掘進(jìn)機(jī)是具

27、有截割、裝載、轉(zhuǎn)載煤巖及有噴霧降塵等功能，并能自己行走，以機(jī)械方法破落煤巖的掘進(jìn)設(shè)備，有的還具有支護(hù)功能。根據(jù)所掘斷面的形狀分為全斷面掘進(jìn)機(jī)和部分?jǐn)嗝婢蜻M(jìn)機(jī)。前者適用于直徑一般為2.5/10m 的全巖巷道；巖石單軸抗壓強(qiáng)度50/350Mpa的硬巖巷道，可一次截割出所需斷面，且斷面形狀多為圓形，主要用于工程涵洞及隧道的巖石掘進(jìn)；后者一般適用于單軸抗壓強(qiáng)度小于60Mpa的煤；半煤巖；軟巖水平巷道，但大功率機(jī)器也可用于單軸抗壓強(qiáng)度達(dá)200Mpa的硬巖巷道,一次僅能截割斷面的一部分,需要工作機(jī)構(gòu)多次擺動(dòng);逐次截割才能掘出所需斷面,斷面形狀可以是矩形、梯形、拱形等多種形狀, 其中部分?jǐn)嗝婢蜻M(jìn)機(jī)在煤礦使用

28、普遍。懸臂式掘進(jìn)機(jī)按截割頭布置方式可分縱軸式和橫軸式兩種；按掘進(jìn)對(duì)象分為煤巷；半煤巖巷和全巖巷三種；按機(jī)器的驅(qū)動(dòng)形式分為電力驅(qū)動(dòng)和電-液驅(qū)動(dòng)兩種。掘進(jìn)機(jī)主要機(jī)構(gòu)：懸臂式掘進(jìn)機(jī)要同時(shí)實(shí)現(xiàn)將煤巖從礦體分離；裝載運(yùn)出及其本身的行走調(diào)動(dòng)和噴霧滅塵等功能。它主要由截割機(jī)構(gòu)、裝載機(jī)構(gòu)、機(jī)架及回轉(zhuǎn)臺(tái)、行走機(jī)構(gòu)、液壓系統(tǒng)、電器系統(tǒng)、冷卻除塵系統(tǒng)及機(jī)器的操作控制與保護(hù)等部分組成。一、截割機(jī)構(gòu)截割機(jī)構(gòu)主要由截割頭、懸臂段、截割減速器、截割電動(dòng)機(jī)組成，部分懸臂式掘進(jìn)機(jī)截割部還設(shè)有叉形架，用來(lái)保護(hù)截割電動(dòng)機(jī)。截割機(jī)構(gòu)工作時(shí)，截割電動(dòng)機(jī)通過(guò)減速器驅(qū)動(dòng)截割頭旋轉(zhuǎn)，利用裝在截割頭上的截齒破碎煤巖。截割頭縱向推進(jìn)力由行走機(jī)構(gòu)

29、提供。截割機(jī)構(gòu)鉸接于回轉(zhuǎn)臺(tái)上，并借助于安裝在截割部和回轉(zhuǎn)臺(tái)之間的升降液壓缸和安裝于回轉(zhuǎn)臺(tái)與機(jī)架之間的兩個(gè)回轉(zhuǎn)液壓缸，實(shí)現(xiàn)整個(gè)截割機(jī)構(gòu)的升；降和回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，由此截割出任意形狀的斷面。直至掘出所需要的斷面。當(dāng)巷道斷面巖石硬度不同時(shí)，應(yīng)先選擇軟巖截割；截割層狀巖石時(shí)，應(yīng)沿層理方向截割，以降低截割比能耗。橫軸式掘進(jìn)機(jī)的截割頭軸線(xiàn)與懸臂軸線(xiàn)相垂直，工作時(shí)也是先進(jìn)行掏槽截割，掏槽進(jìn)給力來(lái)自履帶行走機(jī)構(gòu)或伸縮液壓缸，最大掏槽深度為截割頭直徑的三分之二。掏槽時(shí)，截割頭需做短幅擺動(dòng)，以截割位于兩半截割頭中間部分的煤巖，因而使得操作較復(fù)雜。掏槽可在工作面上部或下部進(jìn)行，但硬巖截割時(shí)應(yīng)盡可能在工作面上部掏槽。 懸臂式

30、掘進(jìn)機(jī)截割機(jī)構(gòu)按懸臂能否伸縮可分為伸縮或不伸縮兩種截割機(jī)構(gòu)： （一）不可伸縮式截割機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單；尺寸??；重量輕，但掏槽時(shí)需要借助行走機(jī)構(gòu)的推力使截割頭鉆入煤壁，因而機(jī)器需要頻繁調(diào)動(dòng)，對(duì)底板的破壞比較嚴(yán)重。另外，在鉆進(jìn)煤壁阻力較大時(shí)，履帶容易打滑，磨損加劇。 （二）可伸縮截割機(jī)構(gòu)可借助懸臂的伸縮使截割頭鉆入煤壁，無(wú)需開(kāi)動(dòng)行走機(jī)構(gòu)，就可提供恒定較大的鉆進(jìn)力?？缮炜s截割機(jī)構(gòu)有內(nèi)、外伸縮兩種。外伸縮懸臂機(jī)構(gòu)的尺寸和重量比較大，推進(jìn)阻力大，機(jī)器的穩(wěn)定性不太好。內(nèi)伸縮機(jī)構(gòu)也有兩種型式，一種是電動(dòng)機(jī)伸縮型，這種伸縮機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、可靠性高，但伸縮電纜及水管布置困難，且截割電動(dòng)機(jī)損壞后更換困難。 截割部二、裝

31、載機(jī)構(gòu)裝載機(jī)構(gòu)位于機(jī)器前端的下方，其主要作用是將被截割機(jī)構(gòu)分離和破碎的物料集中裝載到運(yùn)輸機(jī)構(gòu)上去。裝載機(jī)構(gòu)主要由鏟板及左右對(duì)稱(chēng)的收集裝置組成。根據(jù)收集裝置結(jié)構(gòu)的不同，裝載機(jī)構(gòu)可分為刮板式裝載機(jī)構(gòu)、扒爪式裝載機(jī)構(gòu)和星輪裝載機(jī)構(gòu)三種。（一）刮板式裝載機(jī)構(gòu)。 形成封閉運(yùn)動(dòng)鏈，裝載面寬度大，但結(jié)構(gòu)復(fù)雜，效率低且裝載效果差，已基本不在使用。（二）扒爪式裝載機(jī)構(gòu)。 由液壓馬達(dá)或電動(dòng)機(jī)提供動(dòng)力，經(jīng)減速器驅(qū)動(dòng)左右扒爪收集物料。通過(guò)準(zhǔn)確設(shè)計(jì)的扒爪運(yùn)動(dòng)軌跡，可將物料收集搬運(yùn)至運(yùn)輸機(jī)構(gòu)中。它的生產(chǎn)效率較高，但由于其結(jié)構(gòu)復(fù)雜，動(dòng)載荷大，故障率高，使用量正逐漸減少。（三）星輪裝載機(jī)構(gòu)。 一般通過(guò)低速大扭矩液壓馬達(dá)直接驅(qū)

32、動(dòng)多爪星輪，達(dá)到收集物料的目的，由于它具有運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、故障率低等優(yōu)點(diǎn)，雖過(guò)載能力較低，但還是在掘進(jìn)機(jī)上得到了快速的推廣應(yīng)用，目前使用最多。三、運(yùn)輸機(jī)構(gòu)按照破碎巖石的方式不同，懸臂式掘進(jìn)機(jī)截割機(jī)構(gòu)可分為縱軸式和橫軸式兩類(lèi)。縱軸式掘進(jìn)機(jī)的截割頭軸線(xiàn)和懸臂軸線(xiàn)相重合，截割頭多為錐形，為了提高截割能力，有的也被設(shè)計(jì)為球柱形。工作時(shí)，先是將截割頭鉆進(jìn)煤壁掏槽，然后按一定方式擺動(dòng)懸臂，運(yùn)輸機(jī)構(gòu)主要由機(jī)前部、機(jī)后部、驅(qū)動(dòng)裝置、刮板鏈、張緊裝置、脫鏈器和改向輪等組成。刮板輸送機(jī)位于機(jī)器中軸，前端與主機(jī)架或鏟板鉸接，后部托在機(jī)架山。運(yùn)輸機(jī)構(gòu)可采用低速大扭矩液壓馬達(dá)直接驅(qū)動(dòng)，刮板鏈條的張緊通過(guò)在運(yùn)輸機(jī)尾部

33、的張緊液壓缸來(lái)實(shí)現(xiàn)。運(yùn)輸機(jī)構(gòu)根據(jù)刮板鏈條形式的不同可分為雙邊鏈和中單鏈運(yùn)輸機(jī)兩種。四、機(jī)架和回轉(zhuǎn)臺(tái)機(jī)架是整個(gè)機(jī)器的骨架，它承受著來(lái)自截割；行走和裝載的各種載荷。機(jī)器中的各部件均用螺栓或銷(xiāo)軸與機(jī)架聯(lián)結(jié)。機(jī)架一般為框架結(jié)構(gòu)，為了井下運(yùn)輸方便，機(jī)架多設(shè)計(jì)為分體式結(jié)構(gòu)?；剞D(zhuǎn)臺(tái)主要用于實(shí)現(xiàn)切割機(jī)構(gòu)的升降和回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。通過(guò)大型回轉(zhuǎn)軸承止口和高強(qiáng)度螺栓支承、聯(lián)結(jié)，使回轉(zhuǎn)臺(tái)坐落在機(jī)架上。工作時(shí)，在回轉(zhuǎn)液壓缸的作用下，帶動(dòng)切割機(jī)構(gòu)水平擺動(dòng)。截割機(jī)構(gòu)的升降則是通過(guò)回轉(zhuǎn)臺(tái)支座上左；右耳軸鉸接相連的兩個(gè)升降液壓缸來(lái)實(shí)現(xiàn)的。五、行走機(jī)構(gòu) 根據(jù)機(jī)器行走方式的不同可分為履帶式、邁步式和組合式三種行走機(jī)構(gòu)?，F(xiàn)代掘進(jìn)機(jī)多采用履帶

34、式行走機(jī)構(gòu)。行走機(jī)構(gòu)用來(lái)實(shí)現(xiàn)機(jī)器的調(diào)動(dòng)和牽引轉(zhuǎn)載機(jī)，并在不可伸縮式懸臂機(jī)型中提供鉆進(jìn)所需的推進(jìn)力，同時(shí)，機(jī)器的重量和掘進(jìn)中產(chǎn)生的切割反力也通過(guò)行走機(jī)構(gòu)傳送到地板上。由于工作和調(diào)動(dòng)的速度不同，故行走機(jī)構(gòu)應(yīng)具有多種行走速度。傳統(tǒng)的履帶式行走機(jī)構(gòu)通常由“四輪一帶”即驅(qū)動(dòng)輪、改向輪、支重輪和托鏈輪以及履帶組成。但為了降低行走機(jī)構(gòu)的高度，也有用耐磨框架代替支重輪和托鏈輪的。履帶行走機(jī)構(gòu)的動(dòng)力可選用液壓馬達(dá)或電動(dòng)機(jī)。由于液壓馬達(dá)對(duì)井下泥水等惡劣工況有良好的適應(yīng)性，便于調(diào)節(jié)方向和速度，易于實(shí)現(xiàn)過(guò)載保護(hù)，無(wú)需防爆，因而使用越來(lái)越多。但液壓馬達(dá)驅(qū)動(dòng)也存在效率低和過(guò)載能力差的缺點(diǎn)。六、液壓系統(tǒng)現(xiàn)代懸臂式掘進(jìn)機(jī)通常

35、除切割頭由電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)外，其余動(dòng)作均由液壓馬達(dá)驅(qū)動(dòng)，所以液壓系統(tǒng)的功率越來(lái)越大，能力也越來(lái)越強(qiáng)。液壓系統(tǒng)為掘進(jìn)機(jī)提供壓力油，驅(qū)動(dòng)和控制各液壓缸及馬達(dá)，使機(jī)器實(shí)現(xiàn)相應(yīng)的動(dòng)作，并進(jìn)行液壓保護(hù)。七、電氣系統(tǒng) 電氣系統(tǒng)向機(jī)器提供動(dòng)力，驅(qū)動(dòng)和控制機(jī)器中的所有電動(dòng)機(jī)、電控裝置、照明裝置等，并可實(shí)現(xiàn)電氣保護(hù)。八、除塵系統(tǒng)除塵系統(tǒng)由內(nèi)外噴霧裝置組成，用以向工作面噴霧，除去截割時(shí)產(chǎn)生的粉塵。除塵系統(tǒng)還有冷卻截割電動(dòng)機(jī)和液壓系統(tǒng)的功能。2.2 懸臂式掘進(jìn)機(jī)分類(lèi)懸臂式掘進(jìn)機(jī)根據(jù)其工作原理、結(jié)構(gòu)和用途的不同有多種分類(lèi)方法，常見(jiàn)的有以下幾種：一、根據(jù)經(jīng)濟(jì)截割巖石硬度的不同分類(lèi)：（一）煤巷掘進(jìn)機(jī)：經(jīng)濟(jì)截割巖石硬度f(wàn)5；（二

36、）半煤巖掘進(jìn)機(jī)：經(jīng)濟(jì)截割巖石硬度6f8；（三）巖巷掘進(jìn)機(jī)：經(jīng)濟(jì)截割巖石硬度f(wàn)9。二、根據(jù)適用巷道斷面大小的不同分類(lèi)（一）小斷面掘進(jìn)機(jī)：適用巷道斷面7；（二）中斷面掘進(jìn)機(jī)：適用巷道斷面720；（三）大斷面掘進(jìn)機(jī)：適用巷道斷面20。三、根據(jù)整機(jī)重量的不同分類(lèi) (一)輕型掘進(jìn)機(jī)：整機(jī)質(zhì)量20t；(二)中型掘進(jìn)機(jī)：整機(jī)質(zhì)量2060t；(三)重型掘進(jìn)機(jī)：整機(jī)質(zhì)量60t。四、根據(jù)工作機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)形式不同分類(lèi)可分為縱軸式和橫軸式、擺動(dòng)式和搖臂式。五、根據(jù)截割機(jī)構(gòu)的不同分類(lèi)可分為截鏈?zhǔn)?、截盤(pán)式、滾筒式和鉆削式。六、根據(jù)破碎原理的的不同分類(lèi)可分為截割式、沖擊鎬式、滾壓式和高壓水射流失。七、根據(jù)傳動(dòng)方式的不同分類(lèi)(

37、一)機(jī)械傳動(dòng)掘進(jìn)機(jī)：除液壓缸外全部采用機(jī)械傳動(dòng)；(二)液壓傳動(dòng)掘進(jìn)機(jī)：除截割機(jī)械外全部采用液壓傳動(dòng)。八、根據(jù)行走機(jī)構(gòu)的不同分類(lèi)可分為輪軌式、液壓邁步式、履帶行走式和掩護(hù)盾式。由于懸臂式掘進(jìn)機(jī)同時(shí)破碎的斷面所需的功率小，因而其體積小，重量輕，拆裝、運(yùn)輸及維護(hù)都比較方便；機(jī)動(dòng)靈活，可以掘進(jìn)不同大小、不同形狀的巷道斷面，可以破落f10的各種不同硬度的巖石，適應(yīng)性強(qiáng)；設(shè)備投資少，運(yùn)行成本低，尤其是履帶行走滾筒截割液壓傳動(dòng)的懸臂式掘進(jìn)機(jī)體現(xiàn)得更突出，因此得到了迅速的發(fā)展和廣泛的應(yīng)用，全世界應(yīng)用量在8000臺(tái)左右。目前廣泛應(yīng)用的截割滾筒式懸臂式掘進(jìn)機(jī)，由于其采用截齒截割破碎原理，破碎比能耗大，截割過(guò)程不可

38、避免地產(chǎn)生摩擦磨損，摩擦產(chǎn)生的火花和熱量使齒尖溫度可高達(dá)1000以上，一方面對(duì)存在可燃燒性氣體的工作環(huán)境造成安全隱患，另一方面對(duì)齒尖材料的熱硬性要求很高，這就從根本上限制了其可截割巖石硬度的進(jìn)一步提高。就目前的技術(shù)發(fā)展水平而言，部分?jǐn)嗝婢蜻M(jìn)機(jī)適應(yīng)用在巖石硬度10、巖石研磨系數(shù)0.2、巷道坡度 18°的各類(lèi)地下工程巷道及涵洞的掘進(jìn)。2.3 縱軸式和橫軸式懸臂式掘進(jìn)機(jī)現(xiàn)代懸臂式掘進(jìn)機(jī)按工作機(jī)構(gòu)破落煤巖方式不同，分為縱軸式和橫軸式掘進(jìn)機(jī)兩類(lèi)。現(xiàn)在世界上有數(shù)千臺(tái)懸臂式掘進(jìn)機(jī)，其結(jié)構(gòu)形式都屬于這兩類(lèi)。一、切割原理由圖1-3可知，縱軸式和橫軸式掘進(jìn)機(jī)的主切割運(yùn)動(dòng)都是切割頭的旋轉(zhuǎn)和切割臂的水平擺動(dòng)

39、或垂直擺動(dòng)的合成運(yùn)動(dòng)。當(dāng)切割臂水平擺動(dòng)時(shí)，兩類(lèi)掘進(jìn)機(jī)的截齒都作復(fù)合運(yùn)動(dòng)，其運(yùn)動(dòng)軌跡不同；縱軸式切割頭截齒運(yùn)動(dòng)軌跡近似平面擺線(xiàn)，橫軸式切割頭截齒運(yùn)動(dòng)軌跡為空間螺旋線(xiàn)。 縱軸式和橫軸式掘進(jìn)機(jī)工作原理二、切割方式（一）掏槽切割使用縱向切割頭時(shí)，推進(jìn)方向與切線(xiàn)方向近似成直角，所以能以較小的力進(jìn)行掏槽，此時(shí)推進(jìn)力來(lái)自切割臂伸縮機(jī)構(gòu)。掏槽適應(yīng)于巷道斷面任意位置。當(dāng)巖石較硬時(shí)，懸臂位置與巷道水平時(shí)受力狀態(tài)最好，在一個(gè)工作循環(huán)中，最大掏槽深度為切割頭長(zhǎng)度，為了架設(shè)支護(hù)棚子，可以在巷道兩側(cè)挖出柱窩。使用橫向切割頭時(shí)，推進(jìn)方向與切線(xiàn)力方向幾乎一致，由于是兩個(gè)切割頭同時(shí)工作，因而需用較大力進(jìn)行掏槽切割，掏槽進(jìn)給力來(lái)

40、自行走機(jī)構(gòu)，切割硬巖時(shí)，掏槽盡可能在工作面上進(jìn)行，切割成水平槽，最大掏槽深度為切割頭直徑的三分之二，而且是與切割臂少量擺動(dòng)配合情況完成。切割傾斜煤巖 順切方式（二）工作面切割 實(shí)驗(yàn)室和現(xiàn)場(chǎng)研究表明，如果沿阻力最小方向切割，切割頭比能耗最小，切割層狀巖石時(shí)，沿層理方向切割比垂直于分層面切割，能耗明顯減少。如果層面是水平的，橫向切割最有利，如果層面是傾斜的，采用縱軸式切割，可以進(jìn)行選擇性切割，先選擇軟巖切割，有了自由面后再切割硬巖，如圖1-5所示。無(wú)論縱軸式還是橫軸式，其切割方式是自上而下，或自下而上，都采用順切方式最為省力，如圖1-6。對(duì)于橫軸式掘進(jìn)機(jī)，自上而下的順切是較為理想的切割方式，切割煤

41、巖省力，提高整機(jī)穩(wěn)定性。（三）切割巷道輪廓巷道輪廓光滑與否，與支護(hù)充填量有關(guān)，充填量大，導(dǎo)致成本增加，最終要求巷道輪廓表面光滑、尺寸準(zhǔn)確。由于縱軸式切割頭為錐體外形，如果切割頭和懸臂的轉(zhuǎn)動(dòng)點(diǎn)與巷道輪廓相適應(yīng)，可切出光滑巷道輪廓，這主要是對(duì)中小斷面巷道而言，對(duì)于大斷面巷道誤差較大。采用橫軸式切割頭，斷面成形與切割頭形狀無(wú)關(guān)，完全取決于操作人員的技術(shù)狀況，可借助行走機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)光滑輪廓，但比較費(fèi)時(shí)?？v上所述，縱軸式和橫軸式兩種掘進(jìn)機(jī)，從各方面分析比較，各具優(yōu)缺點(diǎn)，無(wú)法判斷那類(lèi)掘進(jìn)機(jī)更優(yōu)越。從世界各國(guó)設(shè)計(jì)、生產(chǎn)、使用掘進(jìn)機(jī)情況來(lái)看，各自都在研究、發(fā)展和不斷完善，國(guó)內(nèi)的情況也是如此。近年來(lái)，國(guó)外廠(chǎng)家已經(jīng)設(shè)

42、計(jì)一種掘進(jìn)機(jī)，可使用兩種切割頭。由此可見(jiàn)，縱軸式、橫軸式兩類(lèi)掘進(jìn)機(jī)都有廣闊的發(fā)展前景。 橫軸式掘進(jìn)機(jī) 縱軸式掘進(jìn)機(jī)第3章MRH-S50-13型掘進(jìn)機(jī)3.1 MRH-S50-13型掘進(jìn)機(jī)概述日本三井三油機(jī)械制造公司從1967年研制出第一臺(tái)掘進(jìn)機(jī)以來(lái),相繼制造出MRH-S45，MRH-S90，MRH-S125三種型號(hào)的掘進(jìn)機(jī)。MRH-S50-13型掘進(jìn)機(jī)，是按照我國(guó)要求在MRHS4513型掘進(jìn)機(jī)的基礎(chǔ)上改制而成的，這種掘進(jìn)機(jī)是一種懸臂縱軸式徑向切割的部分?jǐn)嗝婢蜻M(jìn)機(jī)。我國(guó)在1979年前后引進(jìn)了MRH-S50-13型掘進(jìn)機(jī)49臺(tái)，現(xiàn)正在開(kāi)灤、西山、陽(yáng)泉、徐州等多個(gè)礦務(wù)局使用。該機(jī)適合在中小斷面煤巖抗壓

43、強(qiáng)度39.244.1的巷道中使用符合我國(guó)現(xiàn)階段的生產(chǎn)條件，因此進(jìn)尺和效率都達(dá)到了較高的水平。MRH-S60-13型掘進(jìn)機(jī)，是煤礦掘進(jìn)綜合機(jī)械化的主要設(shè)備之一，其主要任務(wù)是掘進(jìn)采準(zhǔn)巷道。該祝的切割范圍為：高約2.04.1，底寬約2.24.5；當(dāng)機(jī)體固定不動(dòng)時(shí)，最大掘進(jìn)斷面可達(dá)17。該機(jī)的主要特點(diǎn)為：一、整機(jī)外形尺寸小，高1.8，寬1.8，重量較輕（16.5），行駛速度快，并可無(wú)級(jí)調(diào)速；二、切割機(jī)構(gòu)的懸臂采用伸縮機(jī)構(gòu)，使切割機(jī)構(gòu)更加靈活；三、凡密封困難的部位均采用浮動(dòng)式機(jī)械密封：四、除切割機(jī)溝、橋式轉(zhuǎn)載機(jī)用電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)外，耙爪式裝載機(jī)構(gòu)、中間輸送機(jī)、行走機(jī)構(gòu)均采用齒輪油馬達(dá)驅(qū)功。另外該機(jī)還有一些不足

44、，存在的主要問(wèn)題是：一、伸縮機(jī)構(gòu)的花鍵聯(lián)接強(qiáng)度不夠，易受沖擊裁荷破壞；二、行走部減速箱注油困難，往往因缺油使元件過(guò)早破壞；三、伸縮機(jī)構(gòu)的油缸布置在切割機(jī)構(gòu)的右側(cè)，司機(jī)操作時(shí)看不清，容易碰壞。3.2 結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及主要技術(shù)特征MRH-S50-13型掘進(jìn)機(jī)如圖3-2所示，主要由切割機(jī)構(gòu)、轉(zhuǎn)載機(jī)構(gòu)、行走機(jī)構(gòu)、中間輸送機(jī)、轉(zhuǎn)載機(jī)、噴霧降塵系統(tǒng)、液壓系統(tǒng)、電氣系統(tǒng)組成。MRH-S50-13型掘進(jìn)機(jī)的主要技術(shù)特征：一、整機(jī) 外形尺寸（長(zhǎng)寬高）（） 原動(dòng)機(jī) 油壓馬達(dá)1臺(tái)11.81.8 四、運(yùn)轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu) 1.8 中間運(yùn)輸機(jī) 切割斷面（） 817 型式 中心單鏈刮板式總功率（） 83 槽寬（） 0.45總重（） 16.

45、5 鏈速（） 31切割底寬度（） 2.24.5 運(yùn)輸能力（） 1.4切割高度（） 2.04.1 原動(dòng)機(jī) 油馬達(dá)1臺(tái)切割硬度（） 44.1 轉(zhuǎn)載機(jī)： 臥底深度（） 0.2 型式 膠帶二、切割機(jī)構(gòu) 膠帶寬度（） 0.5切割滾筒轉(zhuǎn)速（） 46 膠帶速度（）5.413.4懸臂伸縮量（） 0.4 回轉(zhuǎn)角度 左右各40°電動(dòng)機(jī)功率（） 50 原動(dòng)機(jī) 3電動(dòng)滾筒三、裝載機(jī)構(gòu)裝載方式 雙耙爪式 五、行走機(jī)構(gòu)裝載寬度（） 1.51.8 履帶板寬度（） 0.35接地比壓（） 0.0882 57號(hào)透平油行走速度（） 7.6 電動(dòng)機(jī)功率（） 30原動(dòng)機(jī) 油馬達(dá)2臺(tái) 七、外噴霧降塵系統(tǒng) 六、液壓系統(tǒng) 供水系統(tǒng)

46、壓力（） 0.1960.49三聯(lián)齒輪泵 1臺(tái) 八、電氣系統(tǒng) 51.7,28.2,15.9 電壓等級(jí)（） 660單聯(lián)齒輪泵 401臺(tái) 電磁開(kāi)關(guān)型式 隔爆齒輪油馬達(dá) 40.64臺(tái) 控制開(kāi)關(guān)箱型式 隔爆油箱容積（） 約300 照明燈額定電壓（） 24液壓油 抗磨50號(hào)液壓油或46號(hào)、 照明燈額定功率（） 60圖 3-2 MRH-S50-13型掘進(jìn)機(jī)1切割頭；2伸縮懸臂；3升降油缸；4中間輸送機(jī)；5轉(zhuǎn)載機(jī)；6轉(zhuǎn)載機(jī)升降油缸；7轉(zhuǎn)載機(jī)回轉(zhuǎn)油缸；8裝載機(jī)升降油缸；9行走機(jī)構(gòu)；10裝載機(jī)構(gòu)；11伸縮油缸；12回轉(zhuǎn)油缸；13液壓系統(tǒng)；14外噴霧降塵系統(tǒng)；15電氣系統(tǒng)MRH-S50-13型掘進(jìn)機(jī)的傳動(dòng)系統(tǒng)如圖3

47、-3所示，由切割機(jī)構(gòu)、裝載機(jī)構(gòu)、中間輸送機(jī)、轉(zhuǎn)裁機(jī)、行走機(jī)構(gòu)的傳動(dòng)系統(tǒng)組合而成。 MRH-S50型掘進(jìn)機(jī)傳動(dòng)系統(tǒng)切割機(jī)構(gòu)的傳動(dòng)系統(tǒng)：由功率50，轉(zhuǎn)速1450的MIE70XFJD2型電動(dòng)機(jī)，經(jīng)聯(lián)軸器、減速器、伸縮機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)切割頭旋轉(zhuǎn)。切割頭轉(zhuǎn)速為46。減速器為二級(jí)圓柱齒輪傳動(dòng)，主要由軸齒輪1、齒輪2、軸齒輪3、齒輪4構(gòu)成，總傳動(dòng)比為31.2，伸縮機(jī)構(gòu)中的傳動(dòng)件為花鍵套和花鍵軸。裝載機(jī)構(gòu)的耙爪，由轉(zhuǎn)速為1650/1980的M3-42FS140型齒輪油馬達(dá)，分別經(jīng)左右減速器驅(qū)動(dòng)。兩減速器均為三級(jí)圓錐圓柱齒輪傳動(dòng)，主要由軸錐齒輪5、錐齒輪6、軸齒輪7、齒輪8、軸齒輪9、齒輪10構(gòu)成，總傳動(dòng)比為50。兩個(gè)

48、減速器之間用萬(wàn)向軸將參數(shù)與軸錐齒輪5相同的兩個(gè)軸錐齒輪相連。耙爪轉(zhuǎn)速為33/39.6中間輸送機(jī)的傳動(dòng)系統(tǒng)：由轉(zhuǎn)速948/1147的M3-42FSl-40型齒輪油馬達(dá)，經(jīng)減速器和主動(dòng)鏈輪驅(qū)動(dòng)刮板鏈。減速器為二級(jí)圓柱齒輪傳動(dòng)，主要由軸齒輪11、齒輪12、軸齒輪13、齒輪14構(gòu)成，總傳動(dòng)比為16.5，鏈速為31。轉(zhuǎn)載機(jī)的傳動(dòng)系統(tǒng)：膠帶輸送機(jī)由電動(dòng)滾筒驅(qū)動(dòng)，其內(nèi)部有電動(dòng)機(jī)和減速器兩部分組成。電動(dòng)機(jī)功率為3、轉(zhuǎn)速1000。減速器為三級(jí)圓柱齒輪傳動(dòng)，主要由軸齒輪15、齒輪16、軸齒輪17、齒輪18、內(nèi)齒圈19構(gòu)成，總傳功比為17.8，膠帶傳動(dòng)速度為1.11。行走機(jī)構(gòu)的傳動(dòng)系統(tǒng)：兩履帶分別由轉(zhuǎn)速為1564/

49、1877的M3-42FS1-40型齒輪油馬達(dá),經(jīng)減速器和主動(dòng)鏈輪驅(qū)動(dòng)。兩減速器均為四級(jí)圓柱齒輪傳動(dòng)主要由軸齒輪20、齒輪21、軸齒輪22、齒輪23、軸齒輪24、齒輪25、軸齒輪26、齒輪27構(gòu)成，總傳動(dòng)比為328，主動(dòng)鏈輪轉(zhuǎn)速4.7/5.7。3.3掘進(jìn)機(jī)整體參數(shù)確定懸臂式掘進(jìn)機(jī)主要參數(shù)的確定，應(yīng)根據(jù)MT/T238.3-2006 懸臂式掘進(jìn)機(jī)通用技術(shù)條件和MT138-1995懸臂式掘進(jìn)機(jī) 型式與參數(shù)，使掘進(jìn)機(jī)產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)化、系列化。一、機(jī)型與可切割性能指標(biāo)機(jī)型分為四類(lèi)，還有橫軸式和縱軸式兩種切割方式，以及與機(jī)型相對(duì)應(yīng)的其他參數(shù)，如生產(chǎn)能力、切割機(jī)構(gòu)功率、最大工作坡度、機(jī)高、可掘巷道斷面、機(jī)重等，在M

50、T 138-1995中有明確的數(shù)量級(jí)規(guī)定，見(jiàn)表3-1所列。這是在新產(chǎn)品設(shè)計(jì)時(shí)首先要考慮和遵循的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范。機(jī)型單位技術(shù)特特征輕中重可切割性能指標(biāo)適用切割煤巖硬度普氏系數(shù)f4678巖石的研磨系數(shù)Mg10101515切割煤巖最大單向抗壓強(qiáng)度MPa506085100切割機(jī)構(gòu)功率Kw30557590110132縱向最大工作坡度（°）±16±16±16±16機(jī)高M(jìn)1.41.61.82.0可掘巷道斷面58.57148201028機(jī)重t202030304545關(guān)于掘進(jìn)機(jī)可切割煤巖性能指標(biāo)，這是一個(gè)正在研究的難題。目前，世界上還沒(méi)有公認(rèn)的、適用掘進(jìn)機(jī)的破碎煤巖理

51、論，但各產(chǎn)煤大國(guó)都有自己的設(shè)計(jì)與試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)。德國(guó)礦山技術(shù)研究院對(duì)德國(guó)各地煤礦巷道圍巖進(jìn)行采集、分類(lèi)、試驗(yàn)，在大量試驗(yàn)研究和分析的基礎(chǔ)上，提出懸臂式掘進(jìn)機(jī)經(jīng)濟(jì)切割界限。在我國(guó)，由于對(duì)巖石可切割性研究還很不夠，沒(méi)有對(duì)我國(guó)煤礦巷道圍巖做大量試驗(yàn)分析，所以至今無(wú)法提出一個(gè)我國(guó)巖石分類(lèi)方法。過(guò)去長(zhǎng)期沿用蘇聯(lián)的普氏系數(shù)（即堅(jiān)固性系數(shù)f）。巖石的堅(jiān)固性是巖石抵抗開(kāi)采工藝破壞的特性，該系數(shù)近似的與巖石抗壓強(qiáng)度極限成比例。由于堅(jiān)固性系數(shù)只考慮巖石的抗壓強(qiáng)度，在生產(chǎn)實(shí)際中誤差較大，其可靠性和計(jì)算精度較低。因?yàn)閷?duì)巖石的破壞還常常利用拉力和剪力，因此，在MT138-1995標(biāo)準(zhǔn)中提出用三項(xiàng)指標(biāo)（堅(jiān)固性系數(shù)、研磨系數(shù)、單

52、向抗壓強(qiáng)度）綜合評(píng)價(jià)巖石的可切割性能。二、可掘巷道斷面可掘巷道斷面由掘進(jìn)機(jī)的主要尺寸參數(shù)確定。尺寸參數(shù)包括：工作尺寸機(jī)器外形尺寸工作機(jī)構(gòu)尺寸等?？删驍嗝娴南孪蓿蓹C(jī)器作業(yè)最小尺寸決定；上限是機(jī)器位于巷道中部位置不動(dòng)，切割頭可掘出的最大斷面。例如，MRH-S50-13型掘進(jìn)機(jī)的可切割斷面范圍為817。三、技術(shù)生產(chǎn)能力掘進(jìn)機(jī)的技術(shù)生產(chǎn)能力Q用下式計(jì)算： Q=KA /min A=(+)h/2式中 A切割頭軸截面積，； 牽引速度，m/min; K煤巖松散系數(shù)，一般取1.5； 、切割頭小端和大端直徑，m; h切深，m。3.4 MRH-S50-13型掘進(jìn)機(jī)適用范圍日本山井三池機(jī)械制造公司從1976年研制出

53、第一臺(tái)掘進(jìn)機(jī)以來(lái)，相繼制造出MRH-S45,MRH-S90,MRH-S125三種型號(hào)的掘進(jìn)機(jī)。MRH-S50-13型掘進(jìn)機(jī)，是按照我國(guó)要求在MRH-S45-13型掘進(jìn)機(jī)的基礎(chǔ)上改制而成的，這種掘進(jìn)機(jī)是一種懸臂縱軸式徑向切割的部分?jǐn)嗝婢蜻M(jìn)機(jī)，我國(guó)在1979年前后引進(jìn)了MRH-S50-13型掘進(jìn)機(jī)49臺(tái)，現(xiàn)正在開(kāi)灤、西山、陽(yáng)泉、徐州等10多個(gè)礦務(wù)局使用。該機(jī)適合在中小斷面煤巖抗壓強(qiáng)度39.244.1Mpa的巷道中使用.符合我國(guó)現(xiàn)階段的生產(chǎn)條件,因此進(jìn)尺和效率都達(dá)到了較高的水平。該機(jī)主要適用于掘進(jìn)中小斷面、煤巖抗壓強(qiáng)度為39.244.1Mpa的煤或軟巖巷道。該機(jī)的截割范圍為：高2.04.1m，底寬2.24.5m。當(dāng)機(jī)休固定不動(dòng)時(shí)，可掘最大斷面為17。在長(zhǎng)度大于600m、凈斷面為8以上的煤巷中，該機(jī)與轉(zhuǎn)載機(jī)和可伸縮膠帶輸送機(jī)配套使