EBZ160掘進機設計研究報告
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EBZ160掘進機設計研究報告 EBZ160掘進機設計研究報告 一、概述 我國是世界煤炭第一生產(chǎn)和消費大國,由于我國富煤少油,所以煤炭在我國的一次能源中占有極其重要的地位。近年來,國際油價高漲,這在某種程度上,更加凸顯了我國煤炭資源的戰(zhàn)略意義。建設強大的煤炭工業(yè)須有強大的煤礦機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,目前全國采煤機械化程度僅為42%,眾多小煤礦仍沿用傳統(tǒng)落后的開采方式。正是在這種形勢下,作為長期從事礦山運輸、選礦設備制造的沈礦機械集團,進入煤礦采掘設備研制開發(fā),拓展一個新的制造領域應該是大有作為的。 井下綜合采掘設備是實現(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可開采儲量80%以上,這是綜采的主體。而負擔綜采工作的采準巷道的綜合掘進工作必須先行,這就要求必須有高可靠性、較高的適應性的高效率掘進設備。由遼寧工程技術大學和沈陽礦山機械(集團)有限責任公司共同研制的EBZ160掘進機正是本著這一出發(fā)點進行的。 二、研制的目的和內容 研制緩傾斜煤層條件下使用的半煤巖掘進機,經(jīng)濟切割煤巖的單向抗壓強度≤80MPa;適用于煤、半煤巖或巖層的切割。為綜采工作的采準巷道綜掘作業(yè)提供綜掘設備,具有高效、高可靠性、高適用性的產(chǎn)品。 1 機型確定 機型確定為懸臂式部分斷面掘進機,具有結構緊湊,適應性強,使用維護方便等優(yōu)點,能滿足國內大多數(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,頂板維護方便,能在履帶靜止時獲得較大推進力,避免履帶重復工作。 2 掘進斷面確定 該機主要是為綜采工作面采準巷道掘進服務的機械設備,同時考慮最大的適用性,確定可掘進斷面為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,并提供兩種截割轉速。牽引力考慮到爬坡、進給及拖拉轉載設備,確定為≥24噸,牽引速度定為快速7.8m/min,慢速4.5m/min。 4 主要技術參數(shù)確定 截割電機: 160/80kW 泵站電機: 55kW 截割頭轉速: 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度: ≤80MPa(煤巖或巖體) 接地比壓: 0.14MPa 總重: 45t 總長: 9.13m 總寬: 2.9m 總高: 1.82m 星輪轉速: 27rpm 裝載能力: 3.4m3/min 第一運輸機速度: 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掘進機主要組成部分 EBZ160掘進機主要分截割機構、裝載機構、行走機構、輸送機構、噴霧系統(tǒng)、液壓系統(tǒng)和電控系統(tǒng)等幾大部分。 5.1 截割機構是掘進機直接截割煤巖的裝置,由頭體、螺旋葉片、齒座和截齒組成。EBZ160截割機構采用可伸縮式,能在履帶靜止時獲得較大推進力,避免履帶重復工作;截割頭采用圓錐臺式,有利于鉆進和擺動截割,并能保證巷道的平整;截割頭采用鎬形截齒,破巖、過斷層能力強,減少截割震動,增強了及其工作的穩(wěn)定性;截割機構由YBUD-160/80-4/B型雙速水冷電動機驅動,電動機轉速可根據(jù)地質情況選用23r/min或46r/min。 5.2 裝載機構亦稱鏟板部由鏟板、星輪及液壓馬達組成。鏟板由鏟板本體和兩個側鏟板組成,可拆卸,方便井下運輸、安裝。 5.3 行走部采用常用的履帶式行走機構,由配有制動裝置的液壓馬達驅動。該機構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,機動性能好,工作可靠,調動靈活和對底板適應性好等優(yōu)點。 5.4 EBZ160掘進機采用刮板鏈式輸送機構。輸送機構由機尾向機頭方向傾斜向上布置。以機尾為主動軸,由設置在機尾的液壓馬達驅動裝載機構工作,間接地從輸送機構的機尾為主動軸,帶動刮板鏈式輸送機工作。 5.5 掘進機液壓系統(tǒng)為泵-缸和泵-馬達組成的混合系統(tǒng),故采用開式系統(tǒng)。該液壓傳動系統(tǒng)的工作可靠性高;配備過載保護裝置,以防止掘進機和液壓元件的損壞;能適應負載變化大的要求,過載能力強;傳動功率大,結構緊湊;控制方式簡便集中,便于使用,維護和檢修。 5.6 電氣系統(tǒng)的設計。根據(jù)電機工作性質及功率,減少電機綜保數(shù)量;增加漏電檢測裝置,任何電機出現(xiàn)漏電現(xiàn)象,PLC系統(tǒng)將停止正在進行的工作,提高安全性能;對電氣元器件進行核查,采用新型產(chǎn)品,如真空接觸器、瓦斯保護裝置、電機綜保等;對截割電機負荷檢測設計為75%、100%、125%、150%,使產(chǎn)品性能符合煤礦生產(chǎn)要求;對電氣開關箱的設計,注意要有足夠的結構強度,確保開關箱通過水壓試驗和防爆試驗。 5.7 該機主截割電機采用雙速、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,有效抑制截割時產(chǎn)生的粉塵。 5.9 可根據(jù)用戶需要設錨桿液壓接口,驅動液壓錨桿鉆機作業(yè)。 三、設計原則 在深入用戶進行使用情況調研的基礎上,本著產(chǎn)品高可靠性和較高使用性的要求,本次設計遵循以下原則: a)采用世界名牌配套元部件進行產(chǎn)品的改進,根據(jù)這些元部件的技術要求進行圖紙設計,以提高掘進機整體技術水平和質量。 b)結構設計及參數(shù)確定。液壓部采用帶報警裝置的自鎖式吸油過濾器,可在油箱外更換濾芯,方便操作,報警裝置可及時提醒操作者更換堵塞的濾芯。解決了原在油箱內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度。油箱內部設置溫度報警裝置,在油溫超過75℃時,可及時提醒操作者停機檢查。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,使行走速度達到7.8m/min和4.5m/min。 c)材料的選取。國內目前掘進機傳動箱齒輪多采用30CrMoTi、20MnV等合金材料,近年來也有采用20Cr2Ni4來改進齒輪性能。該掘進機采用適用于耐沖擊、低速、大扭矩的優(yōu)質合金鋼18Cr2Ni4WA,配合先進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)強化試驗考核,提升試驗標準。為嚴格控制出廠產(chǎn)品質量,配套設計了水冷風動摩擦加載試驗臺和液壓油缸出廠檢驗試驗臺,可按照實際工況檢測考驗截割部、行走部的各項性能和油缸及關鍵液壓元部件的性能。同時制定了嚴格的檢驗標準,其中多項檢驗項目高于行業(yè)標準。 四、樣機研制與程序和進度 EBZ160型掘進機設計過程中,在保證掘進機可靠性的前提條件下,充分利用國內外成熟技術,采用了已經(jīng)被實踐證明的可靠元部件,這樣大大地縮短了設計周期,提高了樣機的可靠性。在樣機試制過程中,充分證明了EBZ160型掘進機的設計是可行的。2005年9月,完成樣機試制,10月通過國家安全生產(chǎn)太原礦用設備檢測中心新產(chǎn)品定型檢驗,2006年1月通過煤礦安全認證檢驗,2006年上半年完成井下工業(yè)性試驗,并進行鑒定,根據(jù)試驗對設計和工藝進行改進,后進行批量生產(chǎn),投入市場。 所 長 總工程師 批 準 標準審查 審 核 編 制 實施日 職 務 簽字 日期- 配套講稿:
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