EBZ160掘進(jìn)機(jī)行走部設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)
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EBZ160掘進(jìn)機(jī)研制報(bào)告
EBZ160掘進(jìn)機(jī)研制報(bào)告
EBZ160懸臂式掘進(jìn)機(jī)是我廠與遼寧工程技術(shù)大學(xué)聯(lián)合開(kāi)發(fā)設(shè)計(jì)的新產(chǎn)品。該機(jī)共有專用件1210種總計(jì)2768件(含外委件),各件的形位公差、表面粗糙度和加工精度決定了整機(jī)的工作性能和安全性能。于是我們對(duì)所有主要關(guān)鍵件進(jìn)行了研究分析,并做了必要的工藝性實(shí)驗(yàn),制定出了一套完整合理的工藝方案。下面就一些主要零部件的工藝方法和質(zhì)量保證手段做簡(jiǎn)單介紹。
一、花鍵套內(nèi)花鍵的加工
花鍵套是掘進(jìn)機(jī)中伸縮部的重要部件,全長(zhǎng)736mm,分為前后兩段花鍵,分別焊在中間套上,在掘進(jìn)機(jī)工作時(shí),截割頭軸要在前后兩段花鍵套里同時(shí)順暢滑動(dòng)。所以就必須保證兩段內(nèi)花鍵的同軸度,但我廠的插齒機(jī)加工范圍無(wú)法滿足花鍵套的加工要求,我們只好采用分段加工的方法,即將前、后花鍵套和中間套分別單獨(dú)加工,經(jīng)過(guò)研究分析我們?cè)O(shè)計(jì)了一根工裝軸來(lái)連接前、后花鍵套和中間套,以保證其同軸度,然后在對(duì)頭焊上焊接,但對(duì)頭焊機(jī)床當(dāng)時(shí)正在維修中,我們采用了在車床上使整個(gè)花鍵套勻速旋轉(zhuǎn),由兩名焊工同時(shí)均勻的將前、后花鍵套與中間套焊接。在撤掉假軸后,用截割頭軸試驗(yàn),整個(gè)花鍵部分可以流暢的在兩段花鍵套里滑動(dòng),并且之后掘進(jìn)機(jī)的井下實(shí)際工作中整個(gè)伸縮部沒(méi)有出現(xiàn)過(guò)任何故障,證明我們的工藝手段是成熟的。
二、本體架的加工
本體架是整機(jī)中的重要部件,它的加工精度是前進(jìn)或后退的直線度和回轉(zhuǎn)部分角度的保證,決定了掘進(jìn)機(jī)整體安裝后的安裝精度和整體性能,因此我們對(duì)本體架的加工方案進(jìn)行了充分的論證,并做出了詳細(xì)的工藝指導(dǎo)卡,我們按照基準(zhǔn)統(tǒng)一的原則,利用J1-0401-16連接板為主要定位基準(zhǔn)和測(cè)量基準(zhǔn),并以J1-0401-27側(cè)板和J1-0401-11外側(cè)板端面粗糙度6.3處為安裝基準(zhǔn),使本體架盡量減少裝夾次數(shù),除回轉(zhuǎn)部分外一次裝夾全部完成各孔、面、槽的加工,尺寸精度和形狀位置精度都以J1-0401-16連接板為基準(zhǔn),完全保證了各處的尺寸精度和形狀位置精度。
三、電控箱的加工
掘進(jìn)機(jī)的電控箱部分是此次工藝加工的重中之重,它的隔爆與否是直接保證井下作業(yè)安全性的先決條件。為了達(dá)到設(shè)計(jì)要求的隔爆要求,我們?cè)O(shè)計(jì)了多套工藝方案,并進(jìn)行了試驗(yàn),最后確定了箱體焊后整體加工,隔爆面加工后進(jìn)行打磨的工藝方案。
工藝流程:
鉚焊—— 退火(消除應(yīng)力)—— 鉚焊(修型)—— 粗加工—— 半精加工—— 精加工
1、隔板上的孔為了達(dá)到隔爆要求,加工精度要求很高。為了保證加工精度,采用了先用小一號(hào)的鉆頭鉆孔,然后用小半號(hào)和正好的鉆頭擴(kuò)孔的工藝方法滿足了設(shè)計(jì)要求。
2、電控箱的隔爆面非常多,用普通機(jī)床加工的效果不是很好,為了彌補(bǔ)設(shè)備上的不足,用刨床精刨后再用砂帶磨進(jìn)行打磨,使隔爆面達(dá)到了加工精度,滿足了設(shè)計(jì)要求。
四、鏟板部的加工
鏟板部是掘進(jìn)機(jī)運(yùn)輸部分的源頭,在掘進(jìn)機(jī)進(jìn)行掘進(jìn)作業(yè)時(shí)又起到支撐的作用,所以對(duì)它的整體性能要求很高。在加工過(guò)程中出現(xiàn)了很多問(wèn)題,經(jīng)過(guò)設(shè)計(jì)人員與工藝人員的辛苦努力,圓滿完成了任務(wù)。
工藝流程:
鉚焊——退火(消除應(yīng)力)——鉚焊(修型)——粗加工——精加工——裝配。
鏟板部總體分為三部分,各加工面的整體配合很難保證,三部分在安裝過(guò)程中出現(xiàn)了錯(cuò)位現(xiàn)象。工藝人員與設(shè)計(jì)人員經(jīng)過(guò)溝通決定采用鏟板部端面留量,裝配后再進(jìn)行加工的工藝過(guò)程,很好的解決了問(wèn)題。
在焊接工藝方面掘進(jìn)機(jī)本部、行走部、截割部、鏟板部等部件結(jié)構(gòu)復(fù)雜,組焊方法要求順序準(zhǔn)確,特別是特殊低合金鋼的焊接,鋁青銅合金的堆焊,箱體構(gòu)件打壓防爆等是近些年公司生產(chǎn)從未遇到過(guò),生產(chǎn)準(zhǔn)備過(guò)程中工藝部門結(jié)合我廠實(shí)際,制定出合理的工藝方案及詳細(xì)的工藝指導(dǎo)卡十余項(xiàng),按最優(yōu)化工序措施,組合生產(chǎn)工序,規(guī)定工藝人員生產(chǎn)全程跟蹤等方法,圓滿完成了EBZ160掘進(jìn)機(jī)產(chǎn)品的先期工藝準(zhǔn)備和生產(chǎn)服務(wù),為新產(chǎn)品的成功開(kāi)發(fā)和公司產(chǎn)品進(jìn)入煤機(jī)行業(yè)打下堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。
五、傳動(dòng)裝置
截割部減速機(jī)和行走部傳動(dòng)箱是EBZ—160掘進(jìn)機(jī)的主要?jiǎng)恿鲃?dòng)裝置。截割部減速機(jī)作用是帶動(dòng)切割頭進(jìn)行截割掘進(jìn)工作,是掘進(jìn)機(jī)工作動(dòng)力裝置;行走部傳動(dòng)箱通過(guò)行走輪,帶動(dòng)履帶是掘進(jìn)機(jī)行走牽引的動(dòng)力傳動(dòng)裝置。
截割部減速機(jī)為二級(jí)行星減速機(jī)。要求具有高的抗沖擊能力、高的傳遞動(dòng)力可靠性。主要參數(shù)指標(biāo):
截割電動(dòng)機(jī): 160/80KW
減速比: 1/31.03
輸入轉(zhuǎn)速: 1475/735 rpm
輸出轉(zhuǎn)速: 47.5/23 rpm
行走部傳動(dòng)箱位三級(jí)行星傳動(dòng)裝置,要求承載能力強(qiáng),運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn),高可靠性。主要指標(biāo):
栓塞馬達(dá): 23KW
輸入轉(zhuǎn)速: 272 rpm
輸出轉(zhuǎn)速: 4 rpm
截割部減速機(jī)和行走部傳動(dòng)箱歷時(shí)半年時(shí)間,根據(jù)工況條件進(jìn)行調(diào)研、考察及工藝可行性分析研究,制定了完整的工藝技術(shù)方案。在試制過(guò)程中進(jìn)行了全程跟蹤。下面就截割部減速機(jī)和行走部傳動(dòng)箱中的主要件的工藝方法和質(zhì)量保證手段做簡(jiǎn)要介紹:
1.截割部減速機(jī)箱體
1.1箱體焊接缺陷及變形的處理
要求箱體焊接焊縫不允許存在夾雜和裂紋并做滲漏試驗(yàn)。焊后進(jìn)行去應(yīng)力退火和時(shí)效處理,然后噴丸。從而克服了箱體的焊接缺陷及變形。
1.2 箱體的加工
箱體總長(zhǎng)1100mm,寬558mm,各軸承孔之間同軸度為7級(jí)精度,表面粗糙度3.2,為保證箱體質(zhì)量精度和穩(wěn)定性在2500mm立式車床加工各軸承孔。
采用工藝路線:焊 檢(滲漏試驗(yàn)) 去應(yīng)力退火、時(shí)效處理
噴丸 半精加工 精加工 鉗。
2.行走部傳動(dòng)箱油馬達(dá)聯(lián)結(jié)法蘭和輸入軸座加工
油馬達(dá)聯(lián)結(jié)法蘭與輸入軸座為分體連接式結(jié)構(gòu),兩者之間相關(guān)軸承孔6級(jí)精度、粗糙度3.2。
工藝路線:鑄 退火 立車 鉗 銑 鉗。
3.行星架
傳動(dòng)裝置均為懸臂式行星架焊接結(jié)構(gòu),由架體和定位軸焊接組成,行星架中心孔為花鍵軸連接輸出,受力強(qiáng)度大、傳動(dòng)精度高,是傳動(dòng)裝置的主要零件。
3.1 行星架的焊接缺陷及變形
焊縫要求均勻不得有夾渣、氣孔、未焊透缺陷。在架體與定位軸焊接時(shí)要求預(yù)熱至200℃,來(lái)保證焊接質(zhì)量,焊后采用退火熱處理消除應(yīng)力變形。
3.2 行星架的加工制造
加工制造路線:鍛 熱 粗車 調(diào)質(zhì) 焊接
去應(yīng)力退火 半精加工 精加工 鉗
花鍵部位氮化。
行星架由5個(gè)定位軸在架體上均勻分布,尺寸精度5級(jí),表面粗糙度1.6,為保證行星架產(chǎn)品的質(zhì)量穩(wěn)定性、定位軸與架體花鍵之間加工精度,精加工在CBFR150/2 臥式加工中心加工,從而確定了定位軸與架體之間的尺寸精度及形位公差,也使齒輪的傳動(dòng)精度有了保證。
4.行星輪
行星輪是傳動(dòng)裝置中主要零件,由于傳動(dòng)裝置工況條件要求行星輪具有高耐沖擊能力、高精度、高可靠性。經(jīng)論證行星輪材料選用具有抗沖擊載荷能力強(qiáng)的重載滲碳齒輪用鋼18Cr2Ni4WA。齒面滲碳淬火,齒面硬度HRC58~62,芯部硬度HRC32~35,機(jī)械性能σb≥115kgf/mm2; σs≥85kgf/ mm2;δs≥10%;Ψ≥50%;αk≥10kgf/ mm2,齒輪精度5級(jí)。
為保證齒輪加工精度及產(chǎn)品質(zhì)量,采用工藝措施如下:鍛
正火 粗加工 探傷 調(diào)質(zhì) 半粗加工 滲碳淬火 噴丸 精加工 磨齒 齒面探傷。
此加工工藝經(jīng)證明,可確保產(chǎn)品加工質(zhì)量及精度。
5.工裝
在截割部減速機(jī)及行走部傳動(dòng)箱試制過(guò)程中,在工藝原則保證產(chǎn)品質(zhì)量前提下,力求控制工裝數(shù)量。在試制過(guò)程中,共設(shè)計(jì)工裝7套,借用工裝10套,使產(chǎn)品試制周期縮短,并降低了制造成本。
6.截割部減速機(jī)及行走部傳動(dòng)箱的裝配與實(shí)驗(yàn)
6.1截割部減速機(jī)
a)在安裝調(diào)試過(guò)程中,要求齒輪齒側(cè)間隙0.17mm,接觸斑點(diǎn)沿齒高不小于45%,沿齒長(zhǎng)不小于60%。
b)載跑合,按截割電機(jī)功率25%,運(yùn)轉(zhuǎn)120min,運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)情況良好,無(wú)滲漏,無(wú)異常聲音及溫升現(xiàn)象。
c)按50%,75%截割電機(jī)額定功率分別運(yùn)轉(zhuǎn)60min;按100%截割電機(jī)額定功率運(yùn)轉(zhuǎn)30min。
最高油溫≤100℃,最高溫升≤75℃。加載實(shí)驗(yàn)后檢驗(yàn),所有參與試驗(yàn)元件(包括軸承和齒輪)完好無(wú)損。
6.2行走部件傳動(dòng)箱
a)安裝、調(diào)試各級(jí)齒輪側(cè)的嚙合側(cè)隙0.15~0.269mm,接觸斑點(diǎn)沿齒高不小于45%,沿齒長(zhǎng)不小于60%。
b)空運(yùn)轉(zhuǎn)在額定轉(zhuǎn)速下,正反轉(zhuǎn)各進(jìn)行2~3小時(shí),以最高速度7.1m/min正反轉(zhuǎn)運(yùn)轉(zhuǎn)半小時(shí),輸出轉(zhuǎn)速不小于3.5r/min。
c)高壓保護(hù)試驗(yàn)在最大牽引速度下加載至高壓安全閥開(kāi)啟,牽引速度降至零,正反重復(fù)試驗(yàn)10次。
d)制動(dòng)器停機(jī)試驗(yàn):檢測(cè)制動(dòng)器送開(kāi),制動(dòng)工況靈活可靠。
e)溫升實(shí)驗(yàn):行走速度3.5rpm/min,油壓180mPa,
最高油溫≤100℃,最高油溫75℃。
上述實(shí)驗(yàn)完成后,檢查傳動(dòng)箱齒輪、軸承均無(wú)失效和損壞現(xiàn)象。
7.總結(jié)
我們分別對(duì)截割部減速機(jī)和行走部位傳動(dòng)箱,進(jìn)行了臺(tái)架實(shí)驗(yàn),經(jīng)過(guò)跑合、輕載、工作載荷一系列試驗(yàn),對(duì)各項(xiàng)參數(shù)進(jìn)行測(cè)試。其各項(xiàng)指標(biāo)均符合《MT/T2911-1998懸臂式掘進(jìn)機(jī)傳動(dòng)齒輪箱檢驗(yàn)規(guī)范》。通過(guò)樣機(jī)的試制,檢驗(yàn)了所制定的工藝及質(zhì)量保證措施是可行的,我廠的設(shè)備和工藝手段能滿足設(shè)計(jì)的要求,可以批量生產(chǎn)。
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