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摘 要
EBZ100E型掘進(jìn)機(jī)截割部由截割頭、伸縮部、減速器、截割電機(jī)組成。其中截割電機(jī)功率為100KW，截割頭轉(zhuǎn)速為46r/min。我本次設(shè)計(jì)內(nèi)容包括掘進(jìn)機(jī)總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、截割部的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和截割部部分零件的設(shè)計(jì)計(jì)算。其中對截割部的減速器進(jìn)行詳細(xì)的設(shè)計(jì)計(jì)算，我所設(shè)計(jì)的減速器是兩級行星齒輪減速器，它把電機(jī)的高轉(zhuǎn)速減為低轉(zhuǎn)速輸出。我對掘進(jìn)機(jī)截割部的截割頭和伸縮部進(jìn)行了結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，此掘進(jìn)機(jī)采用了縱軸內(nèi)伸縮式伸縮機(jī)構(gòu)，并對伸縮機(jī)構(gòu)的輔助裝置做了簡要說明，對掘進(jìn)機(jī)的使用、維護(hù)、故障處理、安全保護(hù)做了詳細(xì)的說明。
關(guān)鍵詞：掘進(jìn)機(jī)，兩級行星齒輪減速器，內(nèi)伸縮式，截割部
Abstract
By cutting head EBZ100E type machine cutting part, scale, speed reducer, cutting motor.The cutting motor power of 100 kw, cutting head speed for 46 r/min.I this design content including machine overall structure design and structure design, cutting part design and calculation of cutting part of parts.Some of cutting reducer in detailed design and calculation, I the design of the reducer is a two-stage planetary gear reducer, it high speed to low speed of the motor output.My head to the cutting machine cutting part and expansion for the structure design, this machine adopts the telescopic extension agencies in the vertical axis, and auxiliary device made a brief description of telescopic mechanism, the use of boring machine, maintenance, fault handling, safety protection made detailed instructions.
Key words: machine, two-stage planetary gear reducer, telescopic, cutting department
前 言
畢業(yè)設(shè)計(jì)是高校教學(xué)中最后一個(gè)環(huán)節(jié)，是對學(xué)生在畢業(yè)之前進(jìn)行的一次綜合設(shè)計(jì)能力的訓(xùn)練，是為社會培養(yǎng)合格的工程技術(shù)人員，是最后而又及其重要的一個(gè)教學(xué)環(huán)節(jié)。通過畢業(yè)設(shè)計(jì)可以進(jìn)一步培養(yǎng)和鍛煉我們分析問題的能力和解決問題的能力，這對我們今后走向工作崗位有很大的幫助。
隨著社會主義建設(shè)與改革開放的深入，與在當(dāng)前市場經(jīng)濟(jì)條件下激烈的競爭，加之經(jīng)濟(jì)危機(jī)帶來的嚴(yán)重壓力，一切企業(yè)都必須進(jìn)行深刻改革和自主創(chuàng)新，這就更對我們工程技術(shù)人員提出了嚴(yán)峻的要求。我們不僅要有專業(yè)技術(shù)方面的能力，更要有經(jīng)濟(jì)頭腦。我們設(shè)計(jì)與提供的產(chǎn)品將是更為輕巧、靈便、美觀、經(jīng)濟(jì)的新一代產(chǎn)品。所以我們要在設(shè)計(jì)中大膽創(chuàng)新，提出新見解，新方案，緊密聯(lián)系所學(xué)知識，向最優(yōu)化靠近。
作為一名未來的工程技術(shù)人員，應(yīng)當(dāng)從現(xiàn)在開始做起，學(xué)好知識，并不斷的豐富自己的專業(yè)知識、提高自己的實(shí)際操作能力。
目 錄
摘 要 i
Abstract ii
前 言 iii
目 錄 iv
第一章 概 述 1
第一節(jié) 掘進(jìn)機(jī)的發(fā)展現(xiàn)狀與前景展望 1
一、國內(nèi)外掘進(jìn)機(jī)的發(fā)展現(xiàn)狀 1
二、掘進(jìn)機(jī)發(fā)展前景展望 3
三、我國掘進(jìn)機(jī)發(fā)展中所要解決的主要問題 3
四、半煤巖掘進(jìn)機(jī)介紹 4
第二章 EBZ100E掘進(jìn)機(jī)整體設(shè)計(jì) 9
第一節(jié) 概述 9
一、EBZ100E掘進(jìn)機(jī)主要用途及使用范圍 9
二、EBZ100E掘進(jìn)機(jī)的設(shè)計(jì)特點(diǎn) 10
三、EBZ100E掘進(jìn)機(jī)主要技術(shù)參數(shù) 10
第二節(jié) EBZ100E掘進(jìn)機(jī)主要結(jié)構(gòu)及工作原理 11
一、結(jié)構(gòu)特點(diǎn) 11
二、工作原理 15
第三節(jié) 液壓系統(tǒng) 16
一、液壓系統(tǒng)的組成和主要液壓元件 16
二、掘進(jìn)機(jī)液壓系統(tǒng)的基本原理 17
第三章 截割部總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 20
第一節(jié) 截割頭的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 20
第二節(jié) 電動機(jī)的選型 21
第三節(jié) 截割部減速器傳動機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) 21
一、傳動類型的設(shè)計(jì) 21
二、傳動方案的擬定 22
三、傳動裝置總傳動比的確定及各級分傳動比的分配 22
四、傳動系統(tǒng)的運(yùn)動和動力參數(shù) 23
五、高速級部分 24
六、低速級部分 28
第四節(jié) 軸的設(shè)計(jì) 32
第五節(jié) 軸承的校核 35
第六節(jié) 鍵的校核 37
第七節(jié) 截割部伸縮部件設(shè)計(jì) 37
一、概述 37
二、結(jié)構(gòu)及工作原理 39
三、花鍵設(shè)計(jì)及校核 39
第四章 截割部的輔助裝置 41
第一節(jié) 懸臂伸縮裝置 41
第二節(jié) 機(jī)架和回轉(zhuǎn)臺 41
第三節(jié) 潤滑 43
一、潤滑 43
二、液壓系統(tǒng)用油 44
第四節(jié) 調(diào)高裝置 45
第五章 掘進(jìn)機(jī)的操作和使用 47
第一節(jié) 掘進(jìn)機(jī)的操作 47
一、操作手柄的位置及其功能 47
二、 掘進(jìn)機(jī)的操作程序 48
第二節(jié) 掘進(jìn)機(jī)的掘進(jìn)作業(yè) 49
第三節(jié) 掘進(jìn)機(jī)的操作注意事項(xiàng) 50
第四節(jié) 掘進(jìn)機(jī)的拆運(yùn)、安裝和調(diào)整 51
一、機(jī)器的拆卸和搬運(yùn) 51
二、掘進(jìn)機(jī)井下組裝 52
三、機(jī)器的井下調(diào)試 53
四、機(jī)器的調(diào)整 54
第五節(jié) 掘進(jìn)機(jī)的檢修及維護(hù)保養(yǎng) 56
一、機(jī)器的日常維護(hù)保養(yǎng) 56
二、機(jī)器的定期維護(hù)保養(yǎng) 56
三、潤滑 57
四、電氣 57
第六節(jié) 機(jī)器常見故障原因及處理方法 57
第七節(jié) 安全保護(hù) 59
一、安裝與檢查 60
二、維護(hù)、修理與故障排除 60
三、包裝及保管 61
結(jié) 論 62
英文文獻(xiàn) 63
中文譯文 69
致 謝 74
參考文獻(xiàn) 75
v
第一章 概 述
第一節(jié) 掘進(jìn)機(jī)的發(fā)展現(xiàn)狀與前景展望
一、國內(nèi)外掘進(jìn)機(jī)的發(fā)展現(xiàn)狀
我們把全斷面掘進(jìn)機(jī)和自由斷面掘進(jìn)機(jī)統(tǒng)稱為巷道掘進(jìn)機(jī)。前者主要用于巖巷的全斷面鉆削式一次成巷掘進(jìn)；自由斷面掘進(jìn)機(jī)則由于其工作臂可以上下左右移動而能自由改變掘進(jìn)斷面的形狀和大小。自由斷面掘進(jìn)機(jī)常用于煤巷掘進(jìn)，既可以用于綜合機(jī)械化工作面進(jìn)行全斷面巷道掘進(jìn)，也可應(yīng)用于打眼放炮工藝進(jìn)行機(jī)械化掘進(jìn)。
19世紀(jì)70年代，英國為修建海底隧道，生產(chǎn)制造了第一臺掘進(jìn)機(jī)，美國在20世紀(jì)30年代開發(fā)了懸臂式掘進(jìn)機(jī)，并把此項(xiàng)技術(shù)應(yīng)用于采礦業(yè)，此后英、德、日等十幾個(gè)國家相繼投入了大量的人力、物力、財(cái)力用于掘進(jìn)機(jī)技術(shù)的開發(fā)和研制，經(jīng)過多年的不懈努力，現(xiàn)有20多家公司，先后研制了近百種機(jī)型。
目前，掘進(jìn)機(jī)技術(shù)在如下幾個(gè)方面有長足進(jìn)步：
(1) 適用范圍在擴(kuò)大
(2) 掘進(jìn)斷面在增加
(3) 適應(yīng)坡度在提升
(4) 截割能力在加強(qiáng)
(5) 多功能性在顯現(xiàn)
(6) 自控技術(shù)在提高
其中自由斷面的懸臂式巷道掘進(jìn)機(jī)從上世紀(jì)四十年代產(chǎn)生至今，已有五十多年的發(fā)展歷史，目前掘進(jìn)機(jī)的截割功率為10～408kw，機(jī)重2～160t，平均日掘進(jìn)進(jìn)尺7～8m，最大掘進(jìn)能力達(dá)20～30m／d．目前，國內(nèi)煤礦用機(jī)型，中型機(jī)以AM～50、SIO0為代表，其截割功率為100kw，機(jī)重25t；重型機(jī)以EBH132(截割功率132kw、機(jī)重36t)、EBJ160(截割功率160kw、機(jī)重50t)為代表。掘進(jìn)機(jī)的截割頭有橫軸式和縱軸式兩種形式，橫軸式截割頭一般用于軟巖掘進(jìn)，縱軸式截割頭則多用于硬巖掘進(jìn)。截齒的選擇原來雖主要依靠經(jīng)驗(yàn)，但目前已可以通過試驗(yàn)臺測試來準(zhǔn)確選擇。截齒在掘進(jìn)過程中破碎煤巖時(shí)，其上受到的應(yīng)力會部分轉(zhuǎn)化為能量，故研制新的刀頭合金材料一直是截齒的發(fā)展方向。截割速度是影響掘進(jìn)機(jī)掘進(jìn)能力和截齒壽命的重要參數(shù)。縱軸式截割頭的截割速度低于橫軸式截割頭的截割速度，目前掘進(jìn)機(jī)的截割速度多為2．5～3．5m／s。實(shí)踐證明，低速截割具有截深大、巖屑粗、粉塵生成量少、齒尖溫度低、磨損量小、裝機(jī)功率利用率高等優(yōu)點(diǎn)；但同時(shí)，低速截割也相應(yīng)降低了掘進(jìn)機(jī)的掘進(jìn)能力。國外已有公司進(jìn)行臺架試驗(yàn)，以確定截割速度與掘進(jìn)能力的關(guān)系。水力掘進(jìn)的出現(xiàn)開辟了掘進(jìn)機(jī)掘進(jìn)技術(shù)發(fā)展的新天地，它具有諸多其他機(jī)械掘進(jìn)所不及的優(yōu)點(diǎn)。這項(xiàng)技術(shù)正在研發(fā)，一旦成熟，市場廣闊。
追溯我國使用巷道掘進(jìn)機(jī)的歷史，是從上世紀(jì)50年代初使用前蘇聯(lián)生產(chǎn)的JIK-2M，JIK2-1型煤巷掘進(jìn)機(jī)開始的，之后又應(yīng)用并仿制了J1K-3型掘進(jìn)機(jī)；60年代我國開始自行研制巷道掘進(jìn)機(jī)，相繼研制出了“反修I型”，“反修Ⅱ型”和“開馬”型掘進(jìn)機(jī)，機(jī)重大都在10t左右，適用于f<4的斷面為49.6的煤巷掘進(jìn)。從1972年～1985年間，我國煤炭科研院所與煤機(jī)廠和礦務(wù)局共同設(shè)計(jì)開發(fā)研制了EMS-30以及EMS-55等機(jī)型。到80年代中期，我國分別從英國、奧地利、日本、前蘇聯(lián)、美國、德國、匈牙利等國家引進(jìn)了16種、近200臺掘進(jìn)設(shè)備，對我國煤礦使用掘進(jìn)機(jī)起到了推動作用?！捌呶濉逼陂g，在煤礦采掘設(shè)備“一條龍”項(xiàng)目引進(jìn)中，又引進(jìn)了奧地利阿爾卑尼公司的Anll-50、日本三井三池公司的s100—41型掘進(jìn)機(jī)制造技術(shù)和先進(jìn)的加工設(shè)備，使我國形成了批量生產(chǎn)掘進(jìn)機(jī)的能力，基本上結(jié)束了中、小型掘進(jìn)機(jī)依賴進(jìn)口的局面?！鞍宋濉?、“九五”期間，我國開始重型掘進(jìn)機(jī)的研制工作，“十五”期間進(jìn)入快速發(fā)展階段。目前有輕、中、重機(jī)型EBZ55、EBZ75、EBZ90、S100A、AM50、EBZ110、EBZl20、EBZ132、S150J／H、S200M、EBZ160等，其中EBZ160型是國內(nèi)研制的重型掘進(jìn)機(jī)，S2OOM是引進(jìn)日本，進(jìn)而國產(chǎn)化的重型機(jī)。近幾年，隨著煤炭工業(yè)的發(fā)展，國內(nèi)掘進(jìn)機(jī)呈快速增長。2000年市場投入總量為51臺、2001年103臺、2002年126臺、2003年236臺，到2004年將超過 400臺。佳木斯煤機(jī)公司處于行業(yè)領(lǐng)先地位，淮南煤機(jī)廠、南京晨光機(jī)器廠等均為我國掘進(jìn)機(jī)的研制生產(chǎn)和不斷發(fā)展作出了貢獻(xiàn)。盡管我國掘進(jìn)機(jī)研制工作起步并不晚，“七五”期間也曾取得過較好的成果，可是在發(fā)展過程中，現(xiàn)有產(chǎn)品與國際相比尚有很大差距。
(1) 從產(chǎn)品生產(chǎn)和使用方面看，國產(chǎn)的S100比日本晚6年，聯(lián)合研制的EBZ160比英國LH130晚13年
(2) 性能、規(guī)格相近的機(jī)型與國外相比晚20年。
(3) 從制造總數(shù)上看，截止2005年2月我國制造的掘進(jìn)機(jī)近1150臺，僅相當(dāng)英國、德國、奧地利上世紀(jì)80年代的生產(chǎn)水平。
(4) 從機(jī)掘巷道比重看，與前蘇聯(lián)、英國、德國平均相差近20年。
(5) 從裝機(jī)綜合技術(shù)水平看，我國僅相當(dāng)于國外20世紀(jì)80年代初期水平。為此，我國要提高制造廠及配套廠的設(shè)備精度和加工能力、原材料質(zhì)量、加工技術(shù)及管理水平，適時(shí)引進(jìn)先進(jìn)技術(shù)，調(diào)整產(chǎn)品結(jié)構(gòu)，加強(qiáng)自主開發(fā)能力，盡快縮短我國與先進(jìn)掘進(jìn)機(jī)生產(chǎn)國家的技術(shù)差距，并使我國煤礦掘進(jìn)機(jī)械化裝備提高到一個(gè)新的水平。
二、掘進(jìn)機(jī)發(fā)展前景展望
從目前國內(nèi)掘進(jìn)機(jī)發(fā)展趨勢來看，具有廣闊的發(fā)展前景，在我國除用于煤礦巷道掘進(jìn)外，掘進(jìn)機(jī)正進(jìn)入鐵路、城市地鐵隧道的掘進(jìn)以及公路建設(shè)等行業(yè)。其發(fā)展趨勢有如下3項(xiàng)：
(1) 重型掘進(jìn)機(jī)。如S220、AM75等機(jī)型，隨著高產(chǎn)高效礦井建設(shè)需要，必然成為礦山的主力機(jī)型。另外，隨著環(huán)保意識的強(qiáng)化，勞動力成本的提高，機(jī)械化掘進(jìn)是一種必然發(fā)展趨勢，市場前景更為看好。
(2) 矮機(jī)身中型掘進(jìn)機(jī)。隨著我國煤炭采掘業(yè)的不斷發(fā)展，中厚煤層將逐步減少，煤礦巷道必然趨于薄煤層、半煤巖巷道，如山東、貴州等地。因此，有一定的破巖能力，機(jī)身矮、功率大的機(jī)型會成為今后市場的搶手機(jī)型。
(3) 輔助功能多的機(jī)型。
① 在掘進(jìn)機(jī)上搭載濕式除塵系統(tǒng)或其它除塵方式。這是改善作業(yè)環(huán)境，清除肺矽病途徑之一。
② 掘進(jìn)機(jī)具有錨桿支護(hù)機(jī)等功能，若該項(xiàng)技術(shù)成熟，必將受到高度重視和開發(fā)研制。
③ 遙控技術(shù)、截割軌跡顯示與紅外線定位系統(tǒng)結(jié)合，實(shí)現(xiàn)機(jī)組遠(yuǎn)程遙控。
④ 故障自診斷功能更完備，并能實(shí)現(xiàn)輔助作業(yè)。
⑤ 連掘機(jī)組。實(shí)現(xiàn)房柱式采掘。
三、我國掘進(jìn)機(jī)發(fā)展中所要解決的主要問題
雖然我國掘進(jìn)機(jī)的發(fā)展取得了一些非常大的成就，但我國掘進(jìn)機(jī)的發(fā)展還存在一些主要的問題需要解決。
1) 提高掘進(jìn)機(jī)的裝機(jī)功率，以使掘進(jìn)機(jī)的效率和適應(yīng)性更大。
2) 解決機(jī)器的調(diào)向和糾偏的控制問題。
3) 設(shè)計(jì)新型結(jié)構(gòu)的交叉軸承，以提高掘進(jìn)機(jī)關(guān)鍵部位的可靠性和使用壽命。
4) 傳動機(jī)構(gòu)的研制，應(yīng)采用質(zhì)量輕、結(jié)構(gòu)緊湊、效率高的行星擺線減速機(jī)構(gòu)，或其它的新型齒輪傳動。
5) 采用新的控制系統(tǒng)和保護(hù)系統(tǒng)，保證機(jī)器工作的準(zhǔn)確、靈活、安全和可靠。
6) 研制新型結(jié)構(gòu)，要適應(yīng)井下拆裝、運(yùn)搬、前進(jìn)、后退靈活的要求，便于操作使用。
7) 可適應(yīng)復(fù)雜地質(zhì)條件，考慮配備液壓掩護(hù)支撐板，錨桿鉆孔和超前鉆孔等設(shè)備，便于支護(hù)，以保證安全作業(yè)和防止機(jī)組下沉。
8) 機(jī)組用于井下，應(yīng)考慮電器防爆和盡量不采用氣割，電焊等措施。
9) 進(jìn)一步改進(jìn)濕式集塵器，以解決除塵、集塵以及刀具的合理冷卻等問題。
10) 研究新的轉(zhuǎn)載出碴和后配套運(yùn)輸設(shè)備，保證高速掘進(jìn)的排碴輸送。
總之，為了提高巖巷掘進(jìn)的機(jī)械化水平，必須努力在破巖理論和截割阻力計(jì)算方面，以及采用滾壓式，沖擊式的工作原理方面，進(jìn)行深入的研究和探索，加強(qiáng)實(shí)驗(yàn)和測試工作；努力搞好液壓、電氣元件的研制工作，設(shè)計(jì)制造出適合我國巖巷情況的巷道掘進(jìn)機(jī)。
四、半煤巖掘進(jìn)機(jī)介紹
半煤巖掘進(jìn)機(jī)是一種能夠?qū)崿F(xiàn)截割、裝載、轉(zhuǎn)載運(yùn)輸、行走和噴霧除塵的聯(lián)合機(jī)組。它既可用于煤礦井下，也可用于金屬礦山以及其他隧道施工。掘進(jìn)機(jī)的總體方案設(shè)計(jì)對于整機(jī)的性能起著決定性的作用。因此，根據(jù)掘進(jìn)機(jī)的用途、作業(yè)情況及制造條件，合理選擇機(jī)型，并正確確定各部結(jié)構(gòu)型式，對于實(shí)現(xiàn)整機(jī)的各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)保證機(jī)器的工作性能具有重要意義。
掘進(jìn)機(jī)的總體方案設(shè)計(jì)對于整機(jī)的性能起著決定性的作用。因此，根據(jù)掘進(jìn)機(jī)的用途、作業(yè)情況及制造條件，合理選擇機(jī)型，并正確確定各部結(jié)構(gòu)型式，對于實(shí)現(xiàn)整機(jī)的各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)、保證機(jī)器的工作性能具有重要意義。
（一）工作機(jī)構(gòu)的型式
半煤巖掘進(jìn)機(jī)的工作機(jī)構(gòu)有截鏈?zhǔn)?、圓盤銑削式和懸臂截割式等。因懸臂截割式掘進(jìn)機(jī)機(jī)體靈活、體積較小，可截出各種形狀和斷面的巷道，并能實(shí)現(xiàn)選擇性截割，而且截割效果好，掘進(jìn)速度較高；所以，現(xiàn)在主要采用懸臂截割式，并已成為當(dāng)前掘進(jìn)機(jī)工作機(jī)構(gòu)的一種基本型式。
按截割頭的布置方式，分為縱軸和橫軸式兩種?？v軸式截割頭傳動方便、結(jié)構(gòu)緊湊，能截出任意形狀的斷面，易于獲得較為平整的斷面，有利于采用內(nèi)伸縮懸臂，可挖柱窩或水溝。截割頭的形狀有圓柱形、圓錐形和圓錐加圓柱形，由于后兩種截割頭利于鉆進(jìn)，并使截割表面較平整，故使用較多。缺點(diǎn)是由于縱軸式截割頭在橫向擺動截割時(shí)的反作用力不通過機(jī)器中心，與懸臂形成的力矩使掘進(jìn)機(jī)產(chǎn)生較大的振動，故穩(wěn)定性較差。因此，在煤巷掘進(jìn)時(shí)，需加大機(jī)身重量或裝設(shè)輔助支撐裝置。
橫軸式截割頭分滾筒形、圓盤形、拋物線形和半球形幾種。這種掘進(jìn)機(jī)截齒的截割方向比較合理，破落煤巖較省力，排屑較方便。由于截深較小，截割與裝載情況較好?？v向截割時(shí)，穩(wěn)定性較好。缺點(diǎn)是傳動裝置較復(fù)雜，在切入工作面時(shí)需左右擺動，不如縱軸式工作機(jī)構(gòu)使用方便；因?yàn)榻馗铑^較長對掘進(jìn)斷面形狀有限制，難以獲得較平整的側(cè)壁。這種掘進(jìn)機(jī)多使用拋物線或半球形截割頭。
由于工作機(jī)構(gòu)的載荷變化范圍大、驅(qū)動功率大、過堅(jiān)硬巖石時(shí)短期過載運(yùn)轉(zhuǎn)、有沖擊載荷、振動較大，要求其傳動裝置體積小，最好能調(diào)速?？紤]掘進(jìn)機(jī)工作時(shí)，截割頭不僅要具有一定的轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速以截割煤巖，而且要能上下左右擺動，以掘出整個(gè)斷面，掘進(jìn)機(jī)工作機(jī)構(gòu)一般都采用單機(jī)驅(qū)動。雖然液壓傳動具有體積小、調(diào)速方便等優(yōu)點(diǎn)，但由于對沖擊載荷很敏感，元件不能承受較大的短時(shí)過載，一般選擇過載能力較大的電動機(jī)驅(qū)動。
（二）裝載機(jī)構(gòu)的型式
半煤巖掘進(jìn)機(jī)的裝載機(jī)構(gòu)有4種:
（1）單雙環(huán)形刮板鏈?zhǔn)健苇h(huán)形是利用一組環(huán)形刮板鏈直接將煤巖裝到
機(jī)體后面的轉(zhuǎn)載機(jī)上。雙環(huán)形是由兩排并列、轉(zhuǎn)向相反的刮板鏈組成。若刮板鏈能左右張開或收攏，就能調(diào)節(jié)裝載寬度，但結(jié)構(gòu)復(fù)雜。環(huán)形刮板鏈?zhǔn)窖b載機(jī)構(gòu)制造筒單，但由于單向裝載，在裝載邊易形成煤巖堆積，從而會造成卡鏈和斷鏈。同時(shí)，由于刮板鏈易磨損，功率消耗大，使用效果較差。
（2）螺旋式。是橫軸式掘進(jìn)機(jī)上使用的一種裝載機(jī)構(gòu)，它利用左右兩個(gè)
截割頭上旋向相反的螺旋葉片將煤巖向中間推入輸送機(jī)構(gòu)。由于頭體形狀的缺點(diǎn)，這種機(jī)構(gòu)目前使用很少。
（3）耙爪式。是利用一對交替動作的耙爪來不斷地耙取物料并裝入轉(zhuǎn)載運(yùn)輸機(jī)構(gòu)。這種方式結(jié)構(gòu)簡單、工作可靠、外形尺寸小、裝載效果好，目前應(yīng)用很普遍。但這種裝載機(jī)構(gòu)寬度受限制，為擴(kuò)大裝載寬度，可使鏟板連同整個(gè)耙爪機(jī)構(gòu)一起水平擺動，或設(shè)計(jì)成雙耙爪機(jī)構(gòu)，以擴(kuò)大裝載范圍。
（4）星輪式。該種機(jī)構(gòu)比耙爪式簡單、強(qiáng)度高、工作可靠，但裝大塊物料的能力較差。
通常，應(yīng)選擇耙爪式裝載機(jī)構(gòu)，但考慮裝載寬度問題，可選擇雙耙爪機(jī)構(gòu)，也可設(shè)計(jì)成耙爪與星輪可互換的裝載機(jī)構(gòu)。
裝載機(jī)構(gòu)可以采用電動機(jī)驅(qū)動，也可用液壓馬達(dá)驅(qū)動。但考慮工作環(huán)境潮濕、有泥水，選用液壓馬達(dá)驅(qū)動為好。
（三）輸送機(jī)構(gòu)的型式
半煤巖掘進(jìn)機(jī)多采用刮板鏈?zhǔn)捷斔蜋C(jī)構(gòu)。輸送機(jī)構(gòu)可采用聯(lián)合驅(qū)動式，即將電動機(jī)或液壓馬達(dá)和減速器布置在刮板輸送機(jī)靠近機(jī)身一側(cè)，在驅(qū)動裝載機(jī)構(gòu)同時(shí)，間接地以輸送機(jī)構(gòu)機(jī)尾為主動軸帶動刮板輸送機(jī)構(gòu)工作。這樣傳動系統(tǒng)中元件少、機(jī)構(gòu)比較簡單，但裝載與輸送機(jī)構(gòu)二者運(yùn)動相牽連，相互影響大。由于該位置空間較小布置較困難。
輸送機(jī)構(gòu)采用獨(dú)立的驅(qū)動方式，即將電動機(jī)或液壓馬達(dá)布置在遠(yuǎn)離機(jī)器的一端，通過減速裝置驅(qū)動輸送機(jī)構(gòu)。這種驅(qū)動方式的傳動系統(tǒng)布置簡單，和裝載機(jī)構(gòu)的運(yùn)動互不影響。但由于傳動裝置和動力元件較多，故障點(diǎn)有所增加。
目前，這兩種輸送機(jī)構(gòu)均有采用，設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)酌情確定。一般常采用與裝載機(jī)構(gòu)相同的驅(qū)動方式。
（四）轉(zhuǎn)載機(jī)構(gòu)的型式
該掘進(jìn)機(jī)的轉(zhuǎn)載機(jī)構(gòu)有兩種布置方式：①作為機(jī)器的一部分；②為機(jī)器的配套設(shè)備。目前，多采用膠帶輸送機(jī)。
膠帶轉(zhuǎn)載機(jī)構(gòu)傳動方式有3種：①用液壓馬達(dá)直接或通過減速器驅(qū)動機(jī)尾主動卷筒；②由電動卷筒驅(qū)動主動卷筒；③利用電動機(jī)通過減速器驅(qū)動主動卷筒。
為使卸載端作上下、左右擺動，一般將轉(zhuǎn)載機(jī)構(gòu)機(jī)尾安裝在掘進(jìn)機(jī)尾部的回轉(zhuǎn)臺托架上，可用人力或液壓缸使其繞回轉(zhuǎn)臺中心擺動，達(dá)到擺角要求；同時(shí)，通過升降液壓缸使其繞機(jī)尾鉸接中心作升降動作，以達(dá)到卸載的調(diào)高范圍。
轉(zhuǎn)載機(jī)構(gòu)應(yīng)采用單機(jī)驅(qū)動，可選用電動機(jī)或液壓馬達(dá)。
（五）行走機(jī)構(gòu)的型式
該種掘進(jìn)機(jī)的行走機(jī)構(gòu)有邁步式、導(dǎo)軌式和履帶式幾種：
（1）邁步式。該種行走機(jī)構(gòu)是利用液壓邁步裝置來工作的。采用框架結(jié)構(gòu)，使人員能自由進(jìn)出工作面，并可越過裝載機(jī)構(gòu)到達(dá)機(jī)器的后面。使用支撐裝置可起到掩護(hù)頂板、臨時(shí)支護(hù)的作用。但由于向前推進(jìn)時(shí)，支架反復(fù)交替地作用于頂板，掘進(jìn)機(jī)對頂板的穩(wěn)定性要求較高，局限性較大，所以這種行走機(jī)構(gòu)主要用于巖巷掘進(jìn)機(jī)，在煤巷、半煤巖巷中也有應(yīng)用。
（2）導(dǎo)軌式。將掘進(jìn)機(jī)用導(dǎo)軌吊在巷道頂板上，躲開底板，達(dá)到?jīng)_擊破碎巖石的目的。這就要求導(dǎo)軌具有較高的強(qiáng)度。這種行走機(jī)構(gòu)主要用于沖擊式掘進(jìn)機(jī)。
（3）履帶式。適用于底板不平或松軟的條件，不需修路鋪軌。具有牽引能力大，機(jī)動性能好、工作可靠、調(diào)動靈活和對底板適應(yīng)性好等優(yōu)點(diǎn)。但其結(jié)構(gòu)復(fù)雜、零部件磨損較嚴(yán)重。
目前，半煤巖掘進(jìn)機(jī)通常采用履帶式行走機(jī)構(gòu)。由于其工作環(huán)境差，用電動機(jī)驅(qū)動易受潮燒毀，最好選用液壓馬達(dá)驅(qū)動。
（六）除塵裝置的型式
掘進(jìn)機(jī)的除塵方式有噴霧式和抽出式兩種：
（1）噴霧式。用噴嘴把具有一定壓力的水高度擴(kuò)散、霧化，使粉塵附在霧狀水珠表面沉降下來，達(dá)到滅塵效果。這種除塵方式有以下兩種：①外噴霧降塵。是在工作機(jī)構(gòu)的懸臂上裝設(shè)噴嘴，向截割頭噴射壓力水，將截割頭包圍。這種方式結(jié)構(gòu)簡單、工作可靠、使用壽命長。由于噴嘴距粉塵源較遠(yuǎn)，粉塵容易擴(kuò)散，除塵效果較差；②內(nèi)噴霧降塵。噴嘴在截割頭上按螺旋線布置，壓力水對著截齒噴射。由于噴嘴距截齒近，除塵效果好，耗水量少，沖淡瓦斯、冷卻截齒和撲滅火花的效果也較好。但噴嘴容易堵塞和損壞，供水管路復(fù)雜，活動聯(lián)接處密封較困難。為提高除塵效果，一般采用內(nèi)外噴霧相結(jié)合的辦法，并且和截割電機(jī)、液壓系統(tǒng)的冷卻要求結(jié)合起來考慮，將冷卻水由噴嘴噴出降塵。
（2）抽出式。常用的吸塵裝置是集塵器。設(shè)計(jì)掘進(jìn)機(jī)時(shí)，應(yīng)根據(jù)掘進(jìn)機(jī)的技術(shù)條件來選集塵器。為提高除塵效果，可采用兩級凈化除塵。由于集塵器跟隨掘進(jìn)機(jī)移動，風(fēng)機(jī)的噪音很大，應(yīng)安裝消音裝置。抽出式除塵裝置滅塵效果好，但因設(shè)備增多，使工作面空間減小。近年來，除塵設(shè)備有向抽出式和噴霧式聯(lián)合并用方向發(fā)展的趨勢。
（七）高壓水細(xì)射流輔助切割技術(shù)
對于全煤巷或很軟的巖巷，利用掘進(jìn)機(jī)掘進(jìn)，效率高、成本低。但對于巖巷掘進(jìn)和隧道掘進(jìn)，一般其巖體f≥8（抗壓強(qiáng)度在80～100MPa以上），掘進(jìn)機(jī)效率明顯降低，截齒消耗量大增，導(dǎo)致生產(chǎn)成本顯著提高。這時(shí)，應(yīng)考慮采用高壓水細(xì)射流輔助切割技術(shù)。
該技術(shù)為利用20MPa以上、流量為4L/min左右的壓力水，自孔徑為0.4～1.0mm的噴嘴射出，對截齒的機(jī)械破碎起輔助作用。掘進(jìn)機(jī)截割頭上噴出的壓力水按壓力高低分級，見表1.1所示。
表1.1 輔助切割壓力水分級MPa
項(xiàng)目
低壓
中壓
中高壓
高壓
超高壓
水壓
＜0.5
0.5～20
20～140
14～400
＞400
經(jīng)驗(yàn)表明,對煤輔助切割作用的最低壓力約40MPa，對巖石的最低水壓為70MPa左右。在掘進(jìn)機(jī)上安裝的高壓水細(xì)射流系統(tǒng)為：外來水經(jīng)過控制閥、濾水器進(jìn)入增壓器，壓力增高后的高壓水進(jìn)入懸臂端的旋轉(zhuǎn)密封，由截割頭上安裝的數(shù)個(gè)噴嘴噴射出去。
增壓器由液壓油驅(qū)動，可提供70MPa以上的壓力水，旋轉(zhuǎn)密封裝置裝在截割頭轉(zhuǎn)軸處，保證截割頭處的水壓和水量，噴嘴的直徑根據(jù)水壓和流量選取。
在掘進(jìn)機(jī)的截割頭上，噴嘴安裝位置有3種：①裝設(shè)在截齒前方。優(yōu)點(diǎn)是截齒和齒座為通常型，成本低；噴嘴安裝位置不受限制，可選用標(biāo)準(zhǔn)噴嘴；更換截齒或噴嘴互不影響，便于維修；不存在巖?；貜棑p壞噴嘴問題；但噴嘴因水束流程遠(yuǎn)，打擊巖石的力較小，能耗高、水耗大，破巖效率不佳。②安裝在截齒上靠近齒尖處。優(yōu)點(diǎn)是冷水通過齒座和齒身對截齒的冷卻效果好，可延長截齒壽命；噴嘴靠近煤巖體，破巖效果好；除塵和撲滅火的效果也很好。缺點(diǎn)是需用專用的截齒和齒座，其結(jié)構(gòu)復(fù)雜，制造成本高；噴嘴離煤巖體近，回彈的巖粒會加速噴嘴的損壞。③噴嘴裝在齒座上。當(dāng)截齒與煤巖體接觸才噴水的方式，齒不工作時(shí)不噴射，可節(jié)省水；除塵和撲滅火花的效果好。缺點(diǎn)是在截割軟煤時(shí)不射流；水射流破巖作用滯后于齒尖的切割作用；齒和齒座結(jié)構(gòu)復(fù)雜，制造成本高，事故多，維修量大。
第二章 EBZ100E掘進(jìn)機(jī)整體設(shè)計(jì)
第一節(jié) 概述
一、EBZ100E掘進(jìn)機(jī)主要用途及使用范圍
EBZ100E掘進(jìn)機(jī)是國家質(zhì)量金牌產(chǎn)品，已經(jīng)連續(xù)生產(chǎn)了二十多年，目前已經(jīng)開發(fā)了第三代產(chǎn)品，以軟巖到中硬巖的廣范圍巖層為對象，適用于礦山巷道，以及鐵路、公路、上下水道等各種隧道掘進(jìn)，通過第二運(yùn)輸機(jī)可以于梭車、皮帶輸送機(jī)等配套，實(shí)現(xiàn)掘進(jìn)、連續(xù)運(yùn)輸作業(yè)。該機(jī)主要用于煤巖硬度f≤6的煤巷、半煤巷以及軟巖的巷道掘進(jìn)，能夠?qū)崿F(xiàn)連續(xù)切割、裝載、運(yùn)輸作業(yè)。最大定位截割斷面可達(dá)21截割硬度為60MPa，縱向最大工作坡度≤
（一）產(chǎn)品型號含義：
EBZ100E
E-------掘進(jìn)機(jī)
B-------懸臂式
Z-------縱軸式
100----截割電動機(jī)額定功率KW
E-------改型序號
（二）使用環(huán)境條件
EBZ100E掘進(jìn)機(jī)在下列條件可正常工作
1 海拔不超過2000m;
2環(huán)境溫度為-20℃～+40℃；
3 周圍空氣相對濕度不大于90％（25℃）；
4 在有瓦斯、煤層或其他爆炸氣體環(huán)境礦井中；
5 與垂直面得安裝斜度不超過18°；
6 無破壞絕緣的氣體或蒸汽的環(huán)境中；
7 無長期漏水的地方；
8污染等級：3級；
9 安裝類別：3類；
二、EBZ100E掘進(jìn)機(jī)的設(shè)計(jì)特點(diǎn)
1．整機(jī)結(jié)構(gòu)緊湊，機(jī)身矮、重心低，爬坡能力強(qiáng)；
2．截割頭可伸縮，伸縮行程510mm；優(yōu)化的螺旋線式
布齒設(shè)計(jì)(40個(gè)截齒和齒座),保證切割可靠性,圓錐臺形的截割頭及高耐磨材料的旋葉,提高了截割頭尾部耐磨損性；
3．具有內(nèi)、外噴霧除塵系統(tǒng),滅塵效果好；
4．鏟板部采用低速大扭矩液壓馬達(dá)直接驅(qū)動弧形三齒星輪方式,第一運(yùn)輸機(jī)采用低速大扭矩馬達(dá)驅(qū)動雙邊刮板鏈運(yùn)輸方式；溜槽底板呈直線形，采用20厚的新型耐磨材料（XAR400）, 溜槽及底板使用壽命長；刮板（材質(zhì)20Mn2）抗彎能力強(qiáng)；
5．行走部采用馬達(dá)加減速機(jī)高度集成的驅(qū)動方式，德國力士樂進(jìn)口馬達(dá)和減速機(jī)，整體鑄造式履帶板,支重部分采用滑動摩擦式結(jié)構(gòu)。履帶漲緊為油缸漲緊加卡板鎖緊方式；
6．有提高機(jī)器穩(wěn)定性的后支撐裝置，后支承與本體部的聯(lián)接強(qiáng)度高，二運(yùn)擺角大；
7．電氣系統(tǒng)保護(hù)功能全；截割電機(jī)單速、雙電壓、有溫度保護(hù)，操作箱可顯示截割負(fù)荷及運(yùn)行狀態(tài)；
8．操縱臺高度、操縱桿位置適中，操作方便；
9．換向閥內(nèi)附帶有過負(fù)荷保護(hù)的過載溢流閥；
10．油箱容量395升；冷卻器采用新型專利產(chǎn)品-掘進(jìn)機(jī)板翹式冷卻器，冷卻效果好；
11．有三通球閥控制的錨桿機(jī)接口2個(gè)（與星輪馬達(dá)共用一組馬達(dá)）。
三、EBZ100E掘進(jìn)機(jī)主要技術(shù)參數(shù)
表2.1
型 號：
EBZ100E
機(jī) 長：
8.7m
機(jī) 高：
1.48m
機(jī) 寬：
2.8m（標(biāo)配） /2.5（選配）
履帶外寬：
1.96m
機(jī)體重：
28t
定位截割寬度：
5.3m
定位截割高度：
4.63m
定位截割面積：
23m2
截割頭臥底量：
210mm
鏟板臥底量：
250mm
鏟板抬升量：
340mm
龍門高度：
357mm
爬坡能力：
±18°
經(jīng)濟(jì)截割硬度：
≤60MPa
接地比壓：
0.127MPa
裝載能力：
204m3/h
運(yùn)輸能力：
264m3/h
截割電機(jī)功率：
100 kW
油泵電機(jī)功率:
55kW
供電電壓：
AC660/1140V-50Hz
截割頭形狀：
圓錐臺形
截割軸形式：
縱軸式
截割頭尺寸：
Φ840×700
截齒數(shù)量：
40把
截齒參數(shù)：
Φ34
截割頭轉(zhuǎn)速：
46r/min
截割頭伸縮量：
510mm
噴 霧：
內(nèi)、外噴霧
第二節(jié) EBZ100E掘進(jìn)機(jī)主要結(jié)構(gòu)及工作原理
一、結(jié)構(gòu)特點(diǎn)
（一）整機(jī)總體布局：
EBZ100E(S100E)掘進(jìn)機(jī)由截割部、鏟板部、第一運(yùn)輸機(jī)、本體部、行走部、后支承、液壓系統(tǒng)、水系統(tǒng)、潤滑系統(tǒng)、電氣系統(tǒng)組成。
（二）截割部：
截割部由截割頭、伸縮部、減速機(jī)、截割電機(jī)組成。如圖2-1：
圖2-1截割部
截割頭為圓錐臺形，最大外徑為φ840mm，長700 mm，在其圓周分布40把截齒。截割頭與主軸用2個(gè)M24的高強(qiáng)度螺栓聯(lián)接，主軸與截割頭間采用漸開線花鍵聯(lián)接，使主軸帶動截割頭旋轉(zhuǎn)。
圖2-2伸縮部
伸縮部在截割頭和減速機(jī)中間，通過伸縮油缸和伸縮保護(hù)筒及內(nèi)、外筒，使截割頭具有510mm的伸縮行程。伸縮部的花鍵套帶動主軸旋轉(zhuǎn)；主軸旋轉(zhuǎn)帶動截割頭旋轉(zhuǎn)進(jìn)行工作。如圖2-2：減速機(jī)采用兩級行星齒輪傳動，把電機(jī)的高轉(zhuǎn)速減為低轉(zhuǎn)速輸出。如圖2-3：
圖2-3減速器
（三）鏟板部：
鏟板部由主鏟板、側(cè)鏟板、鏟板驅(qū)動裝置、從動輪裝置等組成。
鏟板寬度為2.8m和2.5m可選，由主鏟板、側(cè)鏟板組成，在不降低整體強(qiáng)度情況下，減少鏟板底部封底，保證鏟板不上漂,鏟板在油缸作用下可向上抬起340mm，向下臥底250mm。通過兩個(gè)液壓馬達(dá)帶動弧形三齒星輪，把截割下來的物料裝到第一運(yùn)輸機(jī)內(nèi)。鏟板驅(qū)動裝置分別由兩個(gè)32 的油泵供油，2個(gè)控制閥各自控制一個(gè)液壓馬達(dá)，對弧形三齒星輪進(jìn)行驅(qū)動，并能夠獲得均衡的流量，確保星輪在平穩(wěn)一致的條件下工作，提高了工作效率。如圖2-4：
圖2-4鏟板部
（四）第一運(yùn)輸機(jī)：
第一運(yùn)輸機(jī)位于機(jī)體中部，底板直線形，采用新型耐磨材料，雙邊鏈刮板式。運(yùn)輸機(jī)分前溜槽、后溜槽。用M20高強(qiáng)度螺栓聯(lián)接，運(yùn)輸機(jī)前端通過插口與鏟板和本體相連，后端通過M24高強(qiáng)度螺栓固定在本體上。采用2個(gè)液壓馬達(dá)共同驅(qū)動鏈輪，帶動刮板鏈組實(shí)現(xiàn)物料運(yùn)輸。漲緊裝置采用絲杠加彈簧緩沖結(jié)構(gòu)，可調(diào)整刮板鏈的松緊程度。如圖2-5：
圖2-5第一運(yùn)輸部
（五）本體部：
本體部位于機(jī)體的中部，其中本體是以厚鋼板為主材焊接而成。本體部的右側(cè)裝有液壓系統(tǒng)的泵站。左側(cè)裝有操縱臺，前面上部裝有截割部，下面裝有鏟板部和第一運(yùn)輸機(jī)。在其左、右側(cè)下部分別裝有行走部,后部裝有后支承，如圖2-6：
圖2-6本體部
（六）行走部：
行走部由定量液壓馬達(dá)、減速機(jī)、履帶鏈、漲緊輪組、漲緊油缸、履帶架等組成。定量液壓馬達(dá)通過減速機(jī)及驅(qū)動輪帶動履帶鏈實(shí)現(xiàn)行走。減速機(jī)為內(nèi)嵌液壓馬達(dá)高度集成式結(jié)構(gòu)，整體鑄造式履帶板，行走減速機(jī)用高強(qiáng)度螺栓與履帶架聯(lián)接。履帶架采用掛鉤及一個(gè)豎平鍵與本體相聯(lián)，用12個(gè)M30高強(qiáng)度螺栓緊固在本體的兩側(cè)。如圖2-7：
履帶漲緊機(jī)構(gòu)由漲緊輪組和漲緊油缸組成，履帶的松緊程度靠漲緊油缸推動漲緊輪組來調(diào)節(jié)。漲緊油缸為單作用形式，伸出后靠卡板鎖定。漲緊油缸、卡板均在履帶架外側(cè)安裝，方便實(shí)用，并配有蓋板以保證外形的美觀。支重部分為滑動摩擦式結(jié)構(gòu)。如圖：
圖2-7行走部
（七）后支承部：
后支承部用來減少截割時(shí)機(jī)體的振動，以防止機(jī)體橫向滑動。在后支承的兩邊分別裝有升降支承器的油缸，后支承的支架用M24的高強(qiáng)度螺栓并采用鉤槽式與本體相聯(lián)，后支承部的后部與第二運(yùn)輸機(jī)聯(lián)接。電控箱、泵站電機(jī)、分配齒輪箱都固定在后支承部上。
前后支承油缸結(jié)構(gòu)相同，互相并聯(lián)，以保證掘進(jìn)機(jī)工作地穩(wěn)定性。在一般的情況下，巷道的兩幫不平，需要調(diào)整伸縮油缸的伸出量，才能承緊在巷道的兩幫上。如圖2-8：
圖2-8后支撐部
二、工作原理
EBZ100E型掘進(jìn)機(jī)的結(jié)構(gòu)型式和工作原理：裝在懸臂端的滾筒由單獨(dú)的電動機(jī)驅(qū)動，用截齒切割破碎。升降油缸可使懸臂上下擺動。滾筒破落的煤巖由星輪機(jī)構(gòu)裝走，煤巷掘進(jìn)機(jī)一般有兩臺裝載機(jī)。星輪機(jī)構(gòu)向第一臺裝載機(jī)裝載，由它裝運(yùn)給第二臺轉(zhuǎn)載機(jī)，載裝進(jìn)巷道運(yùn)輸機(jī)或礦車。第一臺裝載機(jī)稱為轉(zhuǎn)運(yùn)機(jī)，通常為刮板運(yùn)輸機(jī)，第二臺轉(zhuǎn)載機(jī)簡稱轉(zhuǎn)載機(jī)，一般為皮帶運(yùn)輸機(jī)。煤巷掘進(jìn)機(jī)采用履帶行走裝置。
先開動履帶行走裝置向工作面推進(jìn)，使?jié)L筒接觸面下部邊角，然后用后支承油缸撐緊在巷道上，把掘進(jìn)機(jī)固定住，保證掘進(jìn)機(jī)工作穩(wěn)定性。接著就可以開動滾筒，同時(shí)用伸縮油缸把滾筒切入煤壁達(dá)500mm深。再用回轉(zhuǎn)缸（左右各一個(gè)）使?jié)L筒截割到巷道的另一側(cè)。然后又用升降油缸把滾筒帶到一個(gè)接近等于滾筒直徑的距離。再用水平回轉(zhuǎn)油缸使?jié)L筒切割回巷道的另一側(cè)。照此方法水平擺動和提升滾筒，滾筒就可以切割到整個(gè)工作面。在這個(gè)過程中，滾筒破落的煤巖，已由鏟臺上的兩個(gè)星輪裝進(jìn)第一運(yùn)輸機(jī)。這樣就把工作面掘進(jìn)成一個(gè)截深后，支護(hù)巷道的工作也可以跟著進(jìn)行。
EBZ100E掘進(jìn)機(jī)的各個(gè)部分的機(jī)構(gòu)都用液壓馬達(dá)驅(qū)動，唯獨(dú)滾筒是電機(jī)驅(qū)動的，目前大多數(shù)的煤巷掘進(jìn)機(jī)都采用這種驅(qū)動方式。液壓傳動的主要優(yōu)點(diǎn)是：控制簡單方便，易于實(shí)現(xiàn)過載保護(hù)，與相同功率的電動機(jī)相比體積也比較小。但是實(shí)踐證明，液壓馬達(dá)對沖擊載荷和短時(shí)過載的適應(yīng)能力較差，故不適用于驅(qū)動工作機(jī)構(gòu)。
EBZ100E型煤巷掘進(jìn)機(jī)的滾筒是由電動機(jī)經(jīng)兩級行星齒輪傳動驅(qū)動。這兩級行星齒輪傳動的模數(shù)分別45mm和8mm，中心輪、行星輪和內(nèi)齒圈的齒數(shù)分別是：14、35和85，25、30和86，結(jié)構(gòu)完全相同，給制造和維修帶來了方便。伸縮油缸固定于導(dǎo)軌的中間位置，在切割頭和減速機(jī)中間，通過伸縮油缸和伸縮保護(hù)筒及內(nèi)外筒可使切割頭具有約510mm的行程，伸縮部主軸旋轉(zhuǎn)；主軸旋轉(zhuǎn)帶動切割頭旋轉(zhuǎn)進(jìn)行工作。導(dǎo)軌固定于回轉(zhuǎn)架上，被升降油缸推動能向上或向下擺動25度30分，回轉(zhuǎn)座又用雙滾道推力球軸承裝在履帶行走裝置的機(jī)架上。可被兩個(gè)水平擺動油缸向左向右擺動30度。
減速箱前端與空心的懸臂殼體連成一體，滾筒軸就裝在其中，用齒輪聯(lián)軸器與減速器出軸聯(lián)接在一起，在懸臂殼體的上部，圍繞著滾筒均勻地裝著九個(gè)噴嘴，滾筒電動機(jī)的 冷卻水就從這些噴嘴噴出進(jìn)行滅塵。
EBZ100E型煤巷掘進(jìn)機(jī)各有兩個(gè)滾筒，用鎬型截齒的滾筒適用于截割煤層，用扁截齒的滾筒可以切割巖石。和采煤機(jī)的圓柱狀滾筒不同，掘進(jìn)機(jī)的滾筒體一般適用于截頂圓錐狀，前端用螺紋裝有中心鉆，可以超前鉆孔，為鎬型截齒開出自由面，以利截齒割。
現(xiàn)代煤巷掘進(jìn)機(jī)大多采用伸縮懸臂式工作機(jī)構(gòu)。它的優(yōu)點(diǎn)是：對復(fù)雜的礦山地質(zhì)條件適應(yīng)性較好，對掘進(jìn)巷道的行裝一般沒有限制。結(jié)構(gòu)較簡單，便于檢查和更換截齒，也可以及時(shí)支護(hù)巷道，但是截割煤巖時(shí)，掘進(jìn)機(jī)（尤其是輕型掘進(jìn)機(jī)）振動比較厲害。
滾筒和懸臂軸線重合工作機(jī)構(gòu)，可用于控支架的柱窩，在切進(jìn)工作面時(shí)必須左右移動。向上或向下截割時(shí)，也必須輔以左右移動，才能使懸臂上下裝截齒的端面部接觸工作面。而且滾筒較長，對掘進(jìn)巷道的斷面行裝有限制。如TM-1型掘進(jìn)機(jī)就因滾筒（直徑720mm,長1040mm）的軸線垂直懸垂軸線，只能掘進(jìn)矩形斷面的巷道。
煤巷掘進(jìn)機(jī)特殊的工作條件對選用工作機(jī)構(gòu)的電動機(jī)有一定的要求。
1、為了兼顧噴霧滅塵的需要，宜采用水冷電動機(jī)。在體積相同的條件下，采用水冷電動機(jī)可提高功率四分之一以上。
2、功率較大的部分?jǐn)嗝嫦锏谰蜻M(jìn)機(jī)宜采用水冷同軸電動機(jī)以充分利用懸臂長度，縮小電動機(jī)的橫向尺寸，以便結(jié)構(gòu)緊湊。
3、煤巷掘進(jìn)機(jī)工作機(jī)構(gòu)減速器采用行星齒輪傳動，具有結(jié)構(gòu)緊湊的優(yōu)點(diǎn)。但是制造和裝配要求要比結(jié)構(gòu)緊湊圓錐齒輪傳動高得多，且為了變速需要增設(shè)變速減速器。
滾筒和懸臂軸線在互相垂直的掘進(jìn)機(jī)上，必須采用圓錐齒輪工作，工作機(jī)構(gòu)減速器用具有足夠強(qiáng)度或設(shè)置摩擦聯(lián)軸器等過載保護(hù)裝置。
第三節(jié) 液壓系統(tǒng)
一、液壓系統(tǒng)的組成和主要液壓元件
（一）液壓系統(tǒng)的組成
液壓系統(tǒng)是由切割升降油缸、回轉(zhuǎn)油缸、鏟板油缸、后支承油缸、履帶漲緊油缸、操縱臺、泵站以及相互聯(lián)接的配管所組成。本機(jī)除切割頭的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動外，其余各部分的動作均采用液壓傳動。它由一臺55千瓦的電動機(jī)通過齒輪減速驅(qū)動兩臺三聯(lián)泵同時(shí)分別向液壓缸回路、行走回路、裝載回路、運(yùn)輸機(jī)回路等供壓力油，從而組成各個(gè)開式系統(tǒng)。
（二）主要液壓元件
1.吸油過濾器（過濾精度2μm ）
為了保證液壓泵機(jī)其他的液壓元件，避免吸入污染雜質(zhì)，有效的控制液壓系統(tǒng)污染，提高液壓系統(tǒng)的清潔度，在液壓泵的吸油口安裝過濾器。當(dāng)更換、清潔濾芯或維修系統(tǒng)時(shí)，只要旋開濾油的端蓋（清洗蓋），此時(shí)自封閥就會自動關(guān)閉，隔絕油箱油路，使油箱內(nèi)油液不會向外流出，這樣便更換濾芯及維修系統(tǒng)變得非常方便。另外當(dāng)濾芯被污染物堵塞時(shí)，設(shè)在濾芯上部的油路旁通閥就自動開啟，以避免液壓泵出現(xiàn)吸空等故障，提高液壓系統(tǒng)的可靠性。
2.回油過濾器（過濾精度100μm）
為了使流回油箱的油液保持清潔，在液壓系統(tǒng)中設(shè)置了回油過濾器，當(dāng)濾芯被污染物堵塞，系統(tǒng)油溫過低，流量脈動等因素造成進(jìn)出油口壓差為0.35Mpa時(shí)，應(yīng)及時(shí)更換濾芯或提高油液溫度。更換濾芯時(shí)，只需旋開濾油口的端蓋（清洗蓋）即可更換濾芯或用油箱加油。若未停機(jī)及時(shí)更換濾芯時(shí)，則設(shè)在濾芯下部的普通閥開啟工作，以保護(hù)濾油口。
3.液壓缸
本機(jī)共有四種液壓缸，截割機(jī)升級液壓缸、回裝液壓缸、鏟板升級液壓缸和支撐升降液壓缸。其結(jié)構(gòu)形式均相同，其中鏟板升級液壓缸和后支撐液壓缸通用。
4.油箱
本系統(tǒng)采用封閉式油箱，采用N68號抗磨液壓油。油箱采用二級過濾。設(shè)置了吸油粗過濾器和兩個(gè)回油精過濾器，有效的控制了油液的污染，采用文丘里管補(bǔ)油，進(jìn)一步降低油液的污染；采用液壓泵加油，進(jìn)一步提高了油液的清潔度。
油箱上還配有液位液沾計(jì)，當(dāng)油液低于工作油位或油溫超過規(guī)定值時(shí)，應(yīng)停機(jī)加油或降溫，油箱冷卻器采用了熱交換量較大的板翅式散熱器以保證系統(tǒng)正常油溫和沾度要求。
二、掘進(jìn)機(jī)液壓系統(tǒng)的基本原理
液壓系統(tǒng)原理圖如圖2-9：
1. 液壓缸回路
圖2-9液壓系統(tǒng)原理圖
液壓缸回路采用了三聯(lián)泵CBGJ2031/2032/2032的中泵通過四聯(lián)多路換向閥分別向5組液壓缸供壓力油，即截割懸臂升降、伸縮回轉(zhuǎn)和鏟板升降、支撐液壓缸，并由這五組液壓缸完成掘進(jìn)機(jī)所需的各種動作。液壓缸伸縮回路的工作壓力為16Mpa。四聯(lián)手動換向閥在中位時(shí)，采用三聯(lián)泵的壓力油閥組過濾器油箱。操作多路換向閥中位任一個(gè)換向閥（閥1、閥2、閥3、閥4、閥5）時(shí)，壓力油換向閥液壓缸腔液壓缸動作液壓缸的另一腔回油閥組回油過濾器油箱。為了截割臂、支撐液壓缸能在任何位置定位，不致因換向閥的漏損而改變其位置，或回油管破裂造成事故。在截割臂回路中裝有單向節(jié)流閥和液控單向閥，在鏟板回路和支撐回路中裝有平衡閥，用來防止切割臂、鏟板下降速度過快。
2.行走回路
行走回路采用了CBGJ2040/2032/2052型三聯(lián)齒輪泵的后泵2040，向兩個(gè)液壓馬達(dá)供油，驅(qū)動機(jī)器行走。正常工作行走時(shí)的速度為3m/min，用一個(gè)2032的齒輪泵向馬達(dá)供油，若需調(diào)動機(jī)器時(shí)，用兩個(gè)2032齒輪泵向馬達(dá)供油，其速度為6m/min。系統(tǒng)的工作壓力為14Mpa。用兩個(gè)換向閥的動作老控制行走馬達(dá)的正反轉(zhuǎn)，從而實(shí)現(xiàn)機(jī)器的前進(jìn)、后退和轉(zhuǎn)彎動作。防滑制動時(shí)用行走減速器上的摩檫控制器來實(shí)現(xiàn)、制動液壓缸的油液，直接由泵的輸出油液控制，故制動安全可靠。
3.裝載回路
裝載回路由CBGJ2063/2032/2032的前泵（2032）和CBGJ2040/2032/2025中泵（2032）分別向兩個(gè)液壓馬達(dá)供油，用一個(gè)手動換向閥的動作來控制轉(zhuǎn)載馬達(dá)的正反轉(zhuǎn)。系統(tǒng)的工作壓力為14Mpa，通過換向閥體上的溢流閥來實(shí)現(xiàn)。
兩個(gè)溢流閥的調(diào)定壓力均為16Mpa。該閥的討論時(shí)通過專用的液壓試驗(yàn)臺調(diào)定的，機(jī)器在使用過程中不允許調(diào)節(jié)壓力。
4.第一運(yùn)輸機(jī)回路
第一運(yùn)輸機(jī)回路由CBGJ2063/2032/2032型三聯(lián)泵的后泵（2032）向第一運(yùn)輸機(jī)馬達(dá)供油，系統(tǒng)的工作壓力為10Mpa，通過一個(gè)手動的換向閥控制馬達(dá)的正反轉(zhuǎn)。
5.錨桿鉆機(jī)回路
錨桿鉆機(jī)回路內(nèi)裝載回路的油路驅(qū)動，通過兩個(gè)兩位三通閥分別向兩臺液壓錨桿鉆機(jī)供油，系統(tǒng)工作壓力為10Mpa。
6.油箱補(bǔ)油路由兩個(gè)截止閥
油箱補(bǔ)油回路由兩個(gè)截止閥、文丘里管和接頭等輔助元件組成，為油箱補(bǔ)充液壓油，如圖所示，補(bǔ)油系統(tǒng)并接在鉆機(jī)回路的回油路上(若掘進(jìn)機(jī)沒有設(shè)置錨桿鉆機(jī)泵站，則補(bǔ)油系統(tǒng)并接在運(yùn)輸回路或轉(zhuǎn)輸回路的回油管路上)。當(dāng)需要向油箱補(bǔ)油時(shí)，打開截止閥3，關(guān)閉截止閥2，手動換向閥的處于常態(tài)位置，這時(shí)A出現(xiàn)負(fù)壓，通過插入油桶5內(nèi)的洗液管吸入，將油不如油箱6，在補(bǔ)油系統(tǒng)不工作時(shí)，必須將截止II閥關(guān)閉，截止閥I開啟。
7.ZL四聯(lián)手動換向閥
四聯(lián)手動換向閥主要由進(jìn)油閥，多路換向閥，回油閥三部分組成。如圖所示，進(jìn)油閥油壓力由P和回路O，在P和O中間裝有閥組總安全閥，換向閥部分油閥體和閥滑組成，閥滑時(shí)一個(gè)三位六通Y形手動換向閥，閥體為并聯(lián)。因此既可以分別操縱，又可以同時(shí)操作，當(dāng)同時(shí)操作時(shí)工作速度減慢。當(dāng)滑閥處于中位時(shí)，液壓泵通過閥組卸荷，為了防止工作腔的壓力油向P腔倒流時(shí)，設(shè)置了單向閥。
第三章 截割部總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
第一節(jié) 截割頭的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
圖3-1截割頭
作為新一代的煤巷掘進(jìn)設(shè)備，要求掘進(jìn)機(jī)具有生產(chǎn)效率高、截割塊度大、截割比能耗低的特點(diǎn)，在使用上能替代20世紀(jì)80年代末的AM-50煤巷掘進(jìn)機(jī)，因此，截割頭的設(shè)計(jì)尤為關(guān)鍵。影響截割效果的因素很多，有運(yùn)動參數(shù)和幾何參數(shù)兩方面。其中運(yùn)動參數(shù)主要表現(xiàn)在截割頭橫向擺動速度和轉(zhuǎn)速。增加橫向擺動速度可提高生產(chǎn)率，增大截割塊度，降低截割比能耗，但卻使截割頭載荷加大，所需截割功率增加；而提高轉(zhuǎn)速能降低截割頭載荷，但又使粉塵量增加，截割效率降低。合理確定截割頭的工作參數(shù)是保證截割頭高效工作的關(guān)鍵之一。經(jīng)綜合考慮，本次設(shè)計(jì)掘進(jìn)機(jī)截割頭的橫向擺動速度為10m/min，截割頭轉(zhuǎn)速為46r/min。
另一方面，截割頭的幾何參數(shù)是截割頭設(shè)計(jì)的又一關(guān)鍵。截割頭的幾何參數(shù)包括截割頭的形狀、長度、直徑及錐角等。為了使截割頭鉆進(jìn)容易，保證在鉆進(jìn)過程中有較多截齒參加工作，要求截割頭形狀為圓錐臺型。截割頭長度與煤巷特征和截割的循環(huán)速度有關(guān)，太長或太短對截割頭的使用均不利，本次設(shè)計(jì)掘進(jìn)機(jī)截割頭長度設(shè)計(jì)為700mm；截割頭的直徑?jīng)Q定掘進(jìn)機(jī)的生產(chǎn)率和截齒的截割能力，與巷道斷面大小有關(guān)，在截割頭功率和轉(zhuǎn)速一定的條件下，不合理的直徑會使每把截齒的截割能力降低，甚至無法正常工作，本次設(shè)計(jì)掘進(jìn)機(jī)截割頭最大直徑設(shè)計(jì)為840mm；截割頭錐角的大小與鉆進(jìn)效果、巷道表面光滑性及截齒的工況有關(guān)，錐角太大，截割頭兩端截齒截割力相差懸殊，大端截齒因過載很快磨損，而小端截齒未被充分利用，本次設(shè)計(jì)掘進(jìn)機(jī)截割頭錐角為15度。達(dá)到設(shè)計(jì)要求如圖3-1：
第二節(jié) 電動機(jī)的選型
由設(shè)計(jì)要求可知，截割頭的電機(jī)功率要求為100kw，且工作環(huán)境為井下，因此應(yīng)選擇防爆電動機(jī)。查閱《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊》，電機(jī)的參數(shù)見表3.1：
表3.1
型 號
額定
功率(kW)
額定
電流
(A)
額定
電壓
(V)
轉(zhuǎn)速(r/min)
效率(%)
功率
因數(shù)(cosΦ)
絕緣
等級
冷卻
方式
重 量(kg)
YBU-100/60-4/8
100/60
107/94
660
1470/735
92/91
0.85/0.84
H
水冷
1930
第三節(jié) 截割部減速器傳動機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)
一、傳動類型的設(shè)計(jì)
由于行星齒輪傳動具有多分流傳動、低壓力嚙合、作用力平衡和運(yùn)行多變性等一系列特點(diǎn)，所以在同等工作條件下與定軸齒輪傳動相比，行星齒輪傳動具有外形尺寸小，重量輕、傳動效率高、工作可靠和同軸傳動等許多突出優(yōu)點(diǎn)，因此國內(nèi)外縱軸式掘進(jìn)機(jī)的截割結(jié)構(gòu)傳動系統(tǒng)均采用行星齒輪傳動，以期在提高承載能力、效率和可靠性的同時(shí)，盡可能地減輕重量、縮小外廓尺寸、降低制造成本。要求傳動裝置體積小、結(jié)構(gòu)緊湊，并滿足一定的強(qiáng)度要求和減速比要求。因此，這種工作機(jī)構(gòu)的傳動裝置多采用行星齒輪傳動，以滿足以上要求。
如果采用一級減速，則傳動比太大，導(dǎo)致齒輪結(jié)構(gòu)很難滿足現(xiàn)實(shí)要求，因此，決定采用2級齒輪減速。齒輪系的選取有定軸輪系和周轉(zhuǎn)輪系兩種。由于懸臂采用內(nèi)伸縮式，電動機(jī)、聯(lián)軸器、的減速器相對于軸向是固定的，從傳動裝置體積小、結(jié)構(gòu)緊湊等考慮，采用雙級行星齒輪傳動。工作機(jī)構(gòu)傳動系統(tǒng)布置如圖3-2：
圖3-2傳動系統(tǒng)圖
截割電動機(jī)通過聯(lián)軸節(jié)、中心輪、行星輪、內(nèi)齒輪、中心輪、行星輪和聯(lián)軸節(jié)驅(qū)動切割頭進(jìn)行切割。
中心輪固定在懸臂主軸上，行星輪與之嚙合，同時(shí)又與一個(gè)內(nèi)齒輪嚙合，內(nèi)齒輪固定在箱體上。
使減速器的強(qiáng)度能滿足電動機(jī)的最大轉(zhuǎn)矩和動載荷，即使電動機(jī)過載以至停止，減速器也不至于出現(xiàn)機(jī)械故障。若減速器的強(qiáng)度不能滿足電動機(jī)的最大轉(zhuǎn)矩，必須設(shè)過載保護(hù)裝置，如安全銷、壓緊彈簧、液壓或摩擦聯(lián)軸器等。
二、傳動方案的擬定
根據(jù)工作機(jī)的要求，傳動裝置將原動機(jī)的動力和運(yùn)動傳遞給工作機(jī)。實(shí)際表明，傳動裝置設(shè)計(jì)得合理與否，對整部裝置的性能，成本以及整體尺寸都有很大影響。因此，合理地設(shè)計(jì)傳動裝置是整部機(jī)器設(shè)計(jì)工作中的重要環(huán)節(jié)，即合理地?cái)M定傳動方案又是保證傳動裝置設(shè)計(jì)質(zhì)量的基礎(chǔ)。
本次設(shè)計(jì)要求使用二級行星齒輪傳動，把電機(jī)的高轉(zhuǎn)速減為低轉(zhuǎn)速輸出。此減速器的優(yōu)點(diǎn)：傳動比較大，適用于載荷較平穩(wěn)的場合，要求軸具有較大的剛度。行星傳動是通過幾個(gè)行星輪傳遞動力的，為了補(bǔ)償制造及裝配誤差的影響，使各行星輪均勻地分擔(dān)載荷，在傳動中采用載荷均衡機(jī)構(gòu)，高速級采用行星架浮動，低速級采用太陽輪浮動，這是兩級行星減速器中最常用的應(yīng)用比較廣泛的一種。高速級和低速級行星輪組件全部采用雙壁整體式，行星架材料為ZG340-640，正火處理。兩級之間力矩的傳動是通過漸開線花鍵聯(lián)接的。
三、傳動裝置總傳動比的確定及各級分傳動比的分配
通過查《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊》,為了便于計(jì)算，按以下方法分配傳動比：
高速級傳動比i1=4
低速級傳動比i2=8
截割頭轉(zhuǎn)速：
四、傳動系統(tǒng)的運(yùn)動和動力參數(shù)
轉(zhuǎn)速：n1=1470r/min
n2=n1/i1=1470/4=367.5r/min （查《機(jī)械設(shè)計(jì)》式9.1）
n3=n2/i2=367.5/8=46r/min
式中 n1------電動機(jī)輸出轉(zhuǎn)速
n2------高速級輸出轉(zhuǎn)速
n3------低速級輸出轉(zhuǎn)速
功率： P1 =100kW
P2 =P1×η1×η2×η3
=100×0.99×0.985×0.99
=96.54kW
P3=P2×η2×η3=96.54×0.985×0.99=94.14kW
式中 P1-------截割電機(jī)額定功率
P2-------行星傳動功率
P3-------截割頭輸入功率
η1------聯(lián)軸器傳動效率
η2------行星傳動效率
η3------漸開線花鍵傳動效率
轉(zhuǎn)矩：T1 =9550×η1=9550×=643N.m
T2 =T1×η1（聯(lián)軸器效率）×η2（行星傳動效率）×i1
=643×0.99×0.985×4
=2508N.m
T3 =T2×η2×i2=2508×0.985×8=19764N.m
式中： T1 ------高速級輸入端轉(zhuǎn)矩
T2-------低速級輸入端轉(zhuǎn)矩
T3-------低速級輸出端轉(zhuǎn)矩
五、高速級部分
（一）齒數(shù)選擇：
查閱《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊》表4-3
當(dāng)i1=5時(shí)，Za=17,Zc=52,Zb