掘进机行走部减速器设计毕业设计论文(编辑修改稿)

掘进机行走部减速器设计毕业设计论文(编辑修改稿)内容摘要：

16MPa 行走回路 16MPa 装载回路 14MPa 输送机回路 14MPa 转载机回路 14MPa 锚杆钻机回路 ≤ 10MPa 系统总流量 450L/min 泵站电动机： 型 号 YB250M— 4 功 率 55kW 转 速 1470r/min 泵站三联齿轮泵流量 63/50/40ml/r 泵站双联齿轮泵流量 63/40ml/r 锚杆泵站电动机： 型 号 YB160L— 4 功 率 15kW 转 速 1470r/min 锚杆泵站双联齿轮泵流量 32/32ml/r 油箱： 有效容积 610L 冷却方式 板翅式水冷却器 油缸数量： 8 个 七、喷雾冷却系统 灭尘形式 内喷雾、外喷雾 供水压力 3MPa 外喷雾压力 流 量 63L/min 冷却部件 切割电动机、油箱 八、电器系统 供电电压 660/1140V 总 功 率 190kW 隔爆形式 隔爆兼本质安全型 控 制 箱 本质安全型 中国矿业大学 2020 届本科生毕业设计 第 7 页 2 总体结构设计 掘进机的总体结构 掘进机是具有截割、装载、转载煤岩，并能自己行走，具有喷雾降尘等功能，以机械方式破落煤岩的掘进设备，有的还具有支护功能。 本次设计采用部分断面掘进机，一般适用于单轴抗压强度小于 60MPa 的煤、煤 — 岩、软岩水平巷道，但大功率掘进机也可用于单轴抗压强度达 200MPa 的硬岩巷道，一次仅能截割断面一部分，需要工作机构多次摆动，逐次截割才能掘出所需断面，断面形状可以是矩形、梯形、拱形等多种形状，其中悬臂式掘进机在煤矿使用普遍。 悬臂式掘进机由截割机构、装运机构、行走机构、液压系统、电控系统和喷雾降尘系统等组成，各部分作用为： （ 1）截割机构 由截割头、悬臂和回转座组成的破煤（岩）机构。 电动机通过减速器驱动截割头旋转，利用装在截割头上的截齿破碎煤岩。 截割头纵向推进力由行走履带（或伸缩悬臂的推进液压缸）提供。 升降和回转液压缸使悬臂在垂直和水平方向摆动，以截割不同部位的煤岩，掘出 所需形状和尺寸的断面。 （ 2）装运机构 由装载机构和中间输送机两部分组成。 电动机经减速后驱动刮板链和扒爪或星轮，将截割破碎下来的煤岩集中装载、转运到掘进机后面的转载机或其他运输设备中，运出工作面。 （ 3）行走机构 驱动掘进机前进、后退和转弯并能在掘进作业时使机器向前推进。 （ 4）液压系统 由液压泵、液压马达、液压缸、控制阀及辅助液压元件等组成，用以提供压力油，控制悬臂上下移动，驱动装运机构中间输送机、集料装置及行走机构的驱动轮，并进行液压保护。 （ 5）电气系统 向掘进机提供动力，驱动掘进机上的所有，同时也对照明、故障显示、瓦斯报警等。 （ 6）喷雾降尘系统 为降低掘进机在作业中产生的粉尘而装备的设施，有喷雾降尘系统两种形式。 喷雾降尘系统由内、外喷雾装置组成，用以向工作面喷射水雾，达到降尘的目的。 掘进机各部分的选型 工作机构 部分断面掘进机的工作机构有截链式、圆盘铣削式和悬臂截割式等。 因悬臂截割式掘 中国矿业大学 2020 届本科生毕业设计 第 8 页 进机机体灵活、体积较小，可截出各种形状和断面的巷道，并能实现选择性截割，而且截割效果 好，掘进速度较高；所以，现在主要采用悬臂截割式，并已成为当前掘进机工作 机构的一种基本型式。 工作机构 的布置方式，分为纵轴和横轴式两种。 纵轴式截割头传动方便、结构紧凑，能截出任意形状的断面，易于获得较为平整的断面，有利于采用内伸缩悬臂，可挖柱窝或水沟。 截割头的形状有圆柱形、圆锥形和圆锥加圆柱形，由于后两种截割头利于钻进，并使截割表面较平整，故使用较 多。 缺点是由于纵轴式截割头在横向摆动截割时的反作用力不通过机器中心，与悬臂形成的力矩使掘进机产生较大的振动，故稳定性较差。 因此，在煤巷掘进时，需加大机身重量或装设辅助支撑装置。 横轴式截割头分滚筒形、圆盘形、抛物线形和半球形几种。 这种掘进机截齿的截割方向比较合理，破落煤岩较省力，排屑较方便。 由于截深较小，截割与装载情况较好。 纵向截割时，稳定性较好。 缺点是传动装置较复杂，在切入工作面时需左右摆动，不如纵轴式工作机构使用方便；因为截割头较长对掘进断面形状有限制，难以获得较平整的侧壁。 这种掘进机多使用抛物线或半球形截割头。 由于工作机构的载荷变化范围大、驱动功率大、过坚硬岩石时短期过载运转、有冲击载荷、振动较大，要求其传动装置体积小，最好能调速。 考虑掘进机工作时，截割头不仅要具有一定的转矩 和转速以截割煤岩，而且要能上下左右摆动，以掘出整个断面，掘进机工作机构一般都采用单机驱动。 虽然液压传动具有体积小、调速方便等优点，但由于对冲击载荷很敏感，元件不能承受较大的短时过载，一般选择过载能力较大的电动机驱动。 装载机构 部分断面掘进机的装载机构有 4 种： (1)单双环形刮板链式。 单环形是利用一组环形刮板链直接将煤岩装到机体后面的转载机上。 双环形是由两排并列、转向相反的刮板链组成。 若刮板链能左右张开或收拢，就能调节装载宽度，但结构复杂。 环形刮板链式装载机构制造筒单，但由于单向装载，在装载边易形成煤岩 堆积，从而会造成卡链和断链。 同时，由于刮板链易磨损，功率消耗大，使用效果较差。 (2)螺旋式。 是横轴式掘进机上使用的一种装载机构，它利用左右两个截割头上旋向相反的螺旋叶片将煤岩向中间推入输送机构。 由于头体形状的缺点，这种机构目前使用很少。 (3)耙爪式。 是利用一对交替动作 的耙爪来不断地耙取物料并装入转载运输机构。 这种方式结构简单、工作可靠、外形尺寸小、装载效果好，目前应用很普遍。 但这种装载机构宽度受限制，为扩大装载宽度，可使铲板连同整个耙爪机构一起水平摆动，或设计成双耙爪机构，以扩大装载范围。 (4)星轮式。 该种机构比耙爪式简单、强度高、工作可靠，但装大块物料的能力较差。 通常，应选择耙爪式装载机构，但考虑装载宽度问题，可选择双耙爪机构，也可设计成耙爪与星轮可互换的装载机构。 装载机构可以采用电动机驱动，也可用液压马达驱动。 但考虑工作环境潮湿、有泥水，选用液压马达驱动为好。 中国矿业大学 2020 届本科生毕业设计 第 9 页 运输机构 部分断面掘进机多采用刮板链式输送机构。 输送机构可采用联合驱动方式，即将电动机或液压马达和减速器布置在刮板输送机靠近机身一侧，在驱动装载机构同时，间接地以输送机构机尾为主动轴带动刮板输送机构工作。 这样传动系统中元件少、机构比较简单，但装载与输送机构二者运动相牵连，相互影响大。 由于该位置空间较小布置较困难。 输送机构采用独立的驱动方式，即将电动机或液压马达布置在远离机器的一端，通过减速装置驱动输送机构。 这种驱动方式的传动系统布置简单，和装载机构的运动互不影响。 但由于传动装置和动力元件较多，故障 点有所增加。 目前，这两种输送机构均有采用，设计时应酌情确定。 一般常采用与装载机构相同的驱动方式。 转载机构 目前，多采用胶带输送机。 胶带转载机构传动方式有 3种： （ 1） 用液压马达直接或通过减速器驱动机尾主动卷筒； （ 2） 由电动卷筒驱动主动卷筒； （ 3） 利用电动机通过减速器驱动主动卷筒。 为使卸载端作上下、左右摆动，一般将转载机构机尾安装在掘进机尾部的回转台托架上，可用人力或液压缸使其绕回转台中心摆动，达到摆角要求；同时，通过升降液压缸使其绕机尾铰接中心作升降动作，以达到卸载的调高范围。 转载机构应采用单机驱动，可选用电 动机或液压马达。 行走机构 掘进机的行走机构有迈步式、导轨式和履带式几种。 (1)迈步式。 该种行走机构是利用液压迈步装置来工作的。 采用框架结构，使人员能自由进出工作面，并可越过装载机构到达机器的后面。 使用支撑装置可起到掩护顶板、临时支护的作用。 但由于向前推进时，支架反复交替地作用于顶板，掘进机对顶板的稳定性要求较高，局限性较大，所以这种行走机构主要用于岩巷掘进机，在煤巷、半煤岩巷中也有应用。 (2)导轨式。 将掘进机用导轨吊在巷道顶板上，躲开底板，达到冲击破碎岩石的目的。 这就要求导轨具有较高的强度。 这种行走机构主要用于冲击式掘进机。 (3)履带式。 适用于底板不平或松软的条件，不需修路铺轨。 具有牵引能力大，机动性能好、工作可靠、调动灵活和对底板适应性好等优点。 但其结构复杂、零部件磨损较严重。 目前，部分断面掘进机通常采用履带式行走机构。 由于其工作环境差，用电动机驱动易受潮烧毁，最好选用液压马达驱动。 除尘装置 掘进机的除尘方式有喷雾式和抽出式两种。 中国矿业大学 2020 届本科生毕业设计 第 10 页 喷雾式。 用喷嘴把具有一定压力的水高度扩散、雾化，使粉尘附在雾状水珠表面沉降下来，达到灭尘效果。 这种除尘方式有以下两种：①外喷雾降尘。 是在工作机构的 悬臂上装设喷嘴，向截割头喷射压力水，将截割头包围。 这种方式结构简单、工作可靠、使用寿命长。 由于喷嘴距粉尘源较远，粉尘容易扩散，除尘效果较差；②内喷雾降尘。 喷嘴在截割头上按螺旋线布置，压力水对着截齿喷射。 由于喷嘴距截齿近，除尘效果好，耗水量少，冲淡瓦斯、冷却截齿和扑灭火花的效果也较好。 但喷嘴容易堵塞和损坏，供水管路复杂，活动联接处密封较困难。 为提高除尘效果，一般采用内外喷雾相结合的办法，并且和截割电机、液压系统的冷却要求结合起来考虑，将冷却水由喷嘴喷出降尘。 抽出式。 常用的吸尘装置是集尘器。 设计掘进机时，应根 据掘进机的技术条件来选集尘器。 为提高除尘效果，可采用两级净化除尘。 由于集尘器跟随掘进机移动，风机的噪音很大，应安装消音装置。 抽出式除尘装置灭尘效果好，但因设备增多，使工作面空间减小。 近年来，除尘设备有向抽出式和喷雾式联合并用方向发展的趋势。 掘进机各部分基本结构设计 （ 1）截割部 截割部主要由截割电机、叉形架、二级行星减速器、悬臂段、截割头组成。 如图 21 图 21 截割部 截割部为二级行星齿轮传动。 由 120kW 的水冷电动机输入动力，经齿轮联轴节传至二级行星减速器，经悬臂段，将动力传给截割头，从而达到破碎煤岩的目的。 整个截割部通 中国矿业大学 2020 届本科生毕业设计 第 11 页 过一个叉形框架、两个销轴铰接于回转台上。 借助安装于截割部和回转台之间的两个升降油缸，以及安装于回转台与机架之间的两个回转油缸，来实现整个截割部的升、降和回转运动，由此截割出任意形状的断面。 （ 2）装载部 装载部结构如图 22，主要由铲板及左右对称的驱动装置组成，通过低速大扭矩液压马达直接驱动三爪转盘向内转动，从而达到装载煤岩的目的。 装载部安装于机器的前端。 通过一对销轴和铲板左右升降油缸铰接于 主机架上，在铲板油缸的作用下，铲板绕销轴上、下摆动。 当机器截割煤岩时，应使铲板前端紧贴底板，以增加机器的截割稳定性。 图 22 装载部 (3)刮板输送机 刮板。