EBZ160掘進(jìn)機(jī)行走部設(shè)計(jì)說(shuō)明書
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EBZ160掘進(jìn)機(jī)設(shè)計(jì)研究報(bào)告
EBZ160掘進(jìn)機(jī)設(shè)計(jì)研究報(bào)告
一、概述
我國(guó)是世界煤炭第一生產(chǎn)和消費(fèi)大國(guó),由于我國(guó)富煤少油,所以煤炭在我國(guó)的一次能源中占有極其重要的地位。近年來(lái),國(guó)際油價(jià)高漲,這在某種程度上,更加凸顯了我國(guó)煤炭資源的戰(zhàn)略意義。建設(shè)強(qiáng)大的煤炭工業(yè)須有強(qiáng)大的煤礦機(jī)械制造能力作為后盾。生產(chǎn)能力總體水平落后正在制約著煤炭工業(yè)的快速發(fā)展,目前全國(guó)采煤機(jī)械化程度僅為42%,眾多小煤礦仍沿用傳統(tǒng)落后的開(kāi)采方式。正是在這種形勢(shì)下,作為長(zhǎng)期從事礦山運(yùn)輸、選礦設(shè)備制造的沈礦機(jī)械集團(tuán),進(jìn)入煤礦采掘設(shè)備研制開(kāi)發(fā),拓展一個(gè)新的制造領(lǐng)域應(yīng)該是大有作為的。
井下綜合采掘設(shè)備是實(shí)現(xiàn)一井一面生產(chǎn)高效、安全、人少、高回采率、集約生產(chǎn)的需要。中厚煤層和厚煤層占我國(guó)可開(kāi)采儲(chǔ)量80%以上,這是綜采的主體。而負(fù)擔(dān)綜采工作的采準(zhǔn)巷道的綜合掘進(jìn)工作必須先行,這就要求必須有高可靠性、較高的適應(yīng)性的高效率掘進(jìn)設(shè)備。由遼寧工程技術(shù)大學(xué)和沈陽(yáng)礦山機(jī)械(集團(tuán))有限責(zé)任公司共同研制的EBZ160掘進(jìn)機(jī)正是本著這一出發(fā)點(diǎn)進(jìn)行的。
二、研制的目的和內(nèi)容
研制緩傾斜煤層條件下使用的半煤巖掘進(jìn)機(jī),經(jīng)濟(jì)切割煤巖的單向抗壓強(qiáng)度≤80MPa;適用于煤、半煤巖或巖層的切割。為綜采工作的采準(zhǔn)巷道綜掘作業(yè)提供綜掘設(shè)備,具有高效、高可靠性、高適用性的產(chǎn)品。
1 機(jī)型確定
機(jī)型確定為懸臂式部分?jǐn)嗝婢蜻M(jìn)機(jī),具有結(jié)構(gòu)緊湊,適應(yīng)性強(qiáng),使用維護(hù)方便等優(yōu)點(diǎn),能滿足國(guó)內(nèi)大多數(shù)煤礦需求。截割方式選用縱軸式可伸縮式,具有生產(chǎn)能力大,切割斷面光滑平整,頂板維護(hù)方便,能在履帶靜止時(shí)獲得較大推進(jìn)力,避免履帶重復(fù)工作。
2 掘進(jìn)斷面確定
該機(jī)主要是為綜采工作面采準(zhǔn)巷道掘進(jìn)服務(wù)的機(jī)械設(shè)備,同時(shí)考慮最大的適用性,確定可掘進(jìn)斷面為7.2~24m2,寬度3~5m,高度2.4~4.8m。
3 截割功率及牽引力、牽引速度的確定
考慮適用半煤巖和巖層硬度≤80MPa、f ≤6~7的工況,截割功率確定為160KW,并提供兩種截割轉(zhuǎn)速。牽引力考慮到爬坡、進(jìn)給及拖拉轉(zhuǎn)載設(shè)備,確定為≥24噸,牽引速度定為快速7.8m/min,慢速4.5m/min。
4 主要技術(shù)參數(shù)確定
截割電機(jī): 160/80kW
泵站電機(jī): 55kW
截割頭轉(zhuǎn)速: 23/46rpm
定位截割范圍: 高度 2.4~4.8m
寬度 3.0~5.0m
截割煤巖單向抗壓強(qiáng)度: ≤80MPa(煤巖或巖體)
接地比壓: 0.14MPa
總重: 45t
總長(zhǎng): 9.13m
總寬: 2.9m
總高: 1.82m
星輪轉(zhuǎn)速: 27rpm
裝載能力: 3.4m3/min
第一運(yùn)輸機(jī)速度: 56m/min
行走速度: 7.8/4.5m/min
爬坡能力: ±16°
液壓泵: 齒輪泵
油箱容積: 500L
液壓系統(tǒng)壓力: 最大20.6MPa
供電電壓: 1140V/660V
5 EBZ160掘進(jìn)機(jī)主要組成部分
EBZ160掘進(jìn)機(jī)主要分截割機(jī)構(gòu)、裝載機(jī)構(gòu)、行走機(jī)構(gòu)、輸送機(jī)構(gòu)、噴霧系統(tǒng)、液壓系統(tǒng)和電控系統(tǒng)等幾大部分。
5.1 截割機(jī)構(gòu)是掘進(jìn)機(jī)直接截割煤巖的裝置,由頭體、螺旋葉片、齒座和截齒組成。EBZ160截割機(jī)構(gòu)采用可伸縮式,能在履帶靜止時(shí)獲得較大推進(jìn)力,避免履帶重復(fù)工作;截割頭采用圓錐臺(tái)式,有利于鉆進(jìn)和擺動(dòng)截割,并能保證巷道的平整;截割頭采用鎬形截齒,破巖、過(guò)斷層能力強(qiáng),減少截割震動(dòng),增強(qiáng)了及其工作的穩(wěn)定性;截割機(jī)構(gòu)由YBUD-160/80-4/B型雙速水冷電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng),電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速可根據(jù)地質(zhì)情況選用23r/min或46r/min。
5.2 裝載機(jī)構(gòu)亦稱鏟板部由鏟板、星輪及液壓馬達(dá)組成。鏟板由鏟板本體和兩個(gè)側(cè)鏟板組成,可拆卸,方便井下運(yùn)輸、安裝。
5.3 行走部采用常用的履帶式行走機(jī)構(gòu),由配有制動(dòng)裝置的液壓馬達(dá)驅(qū)動(dòng)。該機(jī)構(gòu)適用于底板不平或松軟的條件,不需要修路鋪軌,具有牽引能力大,機(jī)動(dòng)性能好,工作可靠,調(diào)動(dòng)靈活和對(duì)底板適應(yīng)性好等優(yōu)點(diǎn)。
5.4 EBZ160掘進(jìn)機(jī)采用刮板鏈?zhǔn)捷斔蜋C(jī)構(gòu)。輸送機(jī)構(gòu)由機(jī)尾向機(jī)頭方向傾斜向上布置。以機(jī)尾為主動(dòng)軸,由設(shè)置在機(jī)尾的液壓馬達(dá)驅(qū)動(dòng)裝載機(jī)構(gòu)工作,間接地從輸送機(jī)構(gòu)的機(jī)尾為主動(dòng)軸,帶動(dòng)刮板鏈?zhǔn)捷斔蜋C(jī)工作。
5.5 掘進(jìn)機(jī)液壓系統(tǒng)為泵-缸和泵-馬達(dá)組成的混合系統(tǒng),故采用開(kāi)式系統(tǒng)。該液壓傳動(dòng)系統(tǒng)的工作可靠性高;配備過(guò)載保護(hù)裝置,以防止掘進(jìn)機(jī)和液壓元件的損壞;能適應(yīng)負(fù)載變化大的要求,過(guò)載能力強(qiáng);傳動(dòng)功率大,結(jié)構(gòu)緊湊;控制方式簡(jiǎn)便集中,便于使用,維護(hù)和檢修。
5.6 電氣系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。根據(jù)電機(jī)工作性質(zhì)及功率,減少電機(jī)綜保數(shù)量;增加漏電檢測(cè)裝置,任何電機(jī)出現(xiàn)漏電現(xiàn)象,PLC系統(tǒng)將停止正在進(jìn)行的工作,提高安全性能;對(duì)電氣元器件進(jìn)行核查,采用新型產(chǎn)品,如真空接觸器、瓦斯保護(hù)裝置、電機(jī)綜保等;對(duì)截割電機(jī)負(fù)荷檢測(cè)設(shè)計(jì)為75%、100%、125%、150%,使產(chǎn)品性能符合煤礦生產(chǎn)要求;對(duì)電氣開(kāi)關(guān)箱的設(shè)計(jì),注意要有足夠的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度,確保開(kāi)關(guān)箱通過(guò)水壓試驗(yàn)和防爆試驗(yàn)。
5.7 該機(jī)主截割電機(jī)采用雙速、雙功率,電壓可適用于1140V,也可適用于660V,并備有錨桿和二運(yùn)的可控電源。電控系統(tǒng)采用了可編程程序控制器,PLC作為主控器。具有工況檢測(cè)和故障診斷顯示功能。
5.8 配有高壓噴水裝置,有效抑制截割時(shí)產(chǎn)生的粉塵。
5.9 可根據(jù)用戶需要設(shè)錨桿液壓接口,驅(qū)動(dòng)液壓錨桿鉆機(jī)作業(yè)。
三、設(shè)計(jì)原則
在深入用戶進(jìn)行使用情況調(diào)研的基礎(chǔ)上,本著產(chǎn)品高可靠性和較高使用性的要求,本次設(shè)計(jì)遵循以下原則:
a)采用世界名牌配套元部件進(jìn)行產(chǎn)品的改進(jìn),根據(jù)這些元部件的技術(shù)要求進(jìn)行圖紙?jiān)O(shè)計(jì),以提高掘進(jìn)機(jī)整體技術(shù)水平和質(zhì)量。
b)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及參數(shù)確定。液壓部采用帶報(bào)警裝置的自鎖式吸油過(guò)濾器,可在油箱外更換濾芯,方便操作,報(bào)警裝置可及時(shí)提醒操作者更換堵塞的濾芯。解決了原在油箱內(nèi)更換濾芯的不利方式。所有油缸底座和活塞桿的鉸接耳軸采用一體鍛造成型,提高了油缸的承載強(qiáng)度。油箱內(nèi)部設(shè)置溫度報(bào)警裝置,在油溫超過(guò)75℃時(shí),可及時(shí)提醒操作者停機(jī)檢查。泵分別選用CBZ2050/2040/2032三聯(lián)齒輪泵和CBZ2063/2050雙聯(lián)齒輪泵,提高了泵的排量,使行走速度達(dá)到7.8m/min和4.5m/min。
c)材料的選取。國(guó)內(nèi)目前掘進(jìn)機(jī)傳動(dòng)箱齒輪多采用30CrMoTi、20MnV等合金材料,近年來(lái)也有采用20Cr2Ni4來(lái)改進(jìn)齒輪性能。該掘進(jìn)機(jī)采用適用于耐沖擊、低速、大扭矩的優(yōu)質(zhì)合金鋼18Cr2Ni4WA,配合先進(jìn)的加工工藝和熱處理工藝,極大的提高了齒輪的承載能力和使用壽命,使其特別適合存在沖擊載荷的工況。
d)強(qiáng)化試驗(yàn)考核,提升試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)。為嚴(yán)格控制出廠產(chǎn)品質(zhì)量,配套設(shè)計(jì)了水冷風(fēng)動(dòng)摩擦加載試驗(yàn)臺(tái)和液壓油缸出廠檢驗(yàn)試驗(yàn)臺(tái),可按照實(shí)際工況檢測(cè)考驗(yàn)截割部、行走部的各項(xiàng)性能和油缸及關(guān)鍵液壓元部件的性能。同時(shí)制定了嚴(yán)格的檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn),其中多項(xiàng)檢驗(yàn)項(xiàng)目高于行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。
四、樣機(jī)研制與程序和進(jìn)度
EBZ160型掘進(jìn)機(jī)設(shè)計(jì)過(guò)程中,在保證掘進(jìn)機(jī)可靠性的前提條件下,充分利用國(guó)內(nèi)外成熟技術(shù),采用了已經(jīng)被實(shí)踐證明的可靠元部件,這樣大大地縮短了設(shè)計(jì)周期,提高了樣機(jī)的可靠性。在樣機(jī)試制過(guò)程中,充分證明了EBZ160型掘進(jìn)機(jī)的設(shè)計(jì)是可行的。2005年9月,完成樣機(jī)試制,10月通過(guò)國(guó)家安全生產(chǎn)太原礦用設(shè)備檢測(cè)中心新產(chǎn)品定型檢驗(yàn),2006年1月通過(guò)煤礦安全認(rèn)證檢驗(yàn),2006年上半年完成井下工業(yè)性試驗(yàn),并進(jìn)行鑒定,根據(jù)試驗(yàn)對(duì)設(shè)計(jì)和工藝進(jìn)行改進(jìn),后進(jìn)行批量生產(chǎn),投入市場(chǎng)。
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