毕业设计（论文）-掘进机转运刮板输送机设计.docx

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1、刖3随着回采工作面综合机械化程度的不断提高，要求巷道掘进速度随之加快，以保证采掘比例协调和矿井的高产稳产。目前，巷道掘进有两种方法，分别是钻爆法和掘进机法。钻爆法首先要在工作面上钻出炮眼，然后在炮眼内装入炸药进行爆破，然后用装载机械把爆破下来的岩块装入矿车中运走。钻爆法是巷道掘进的传统技术，它不受煤、岩物理力学特性的限制，但其掘进速度较低。掘进机法没有钻眼爆破工序，直接用掘进机上的刀具破落工作面上的岩石，形成所需形状的巷道，并同时将破落下来的岩块装入矿车或运输机运走，实现了落、装、运一体化。显然，掘进机法比钻爆法掘进速度快、效率高、劳动强度低和安全性较好。为了保证掘进机的掘进速度，对其运输能力

2、有一定要求，完成运输功能的是掘进机转运机构，转运机构是掘进机重要的工作机构，转运机构运输能力的大小直接决定着整机的生产能力，而其参数选择、结构设计是否合理直接影响整机的适应性和可靠性。101概述巷道掘进机是一种能够完成截割、装载、转载煤岩，并能自己行走，具有喷雾灭尘等功能的巷道掘进联合机组，根据其不同的工作方式可将其分为全断面掘进机和部分断面掘进机。全断面掘进机能够一次性截割出所需要的断面，且断面形状大部分为圆形，主要被用于工程涵洞和隧道等岩石掘进；部分断面掘进机一次只能截割断面的一部分，它需要工作机构多次上下、左右摆动、移动，才能逐渐地截割掘出所需断面，其断面形状有矩形、梯形、拱形等形状。其

3、中悬臂式断面掘进机的使用比较普遍。1.1 国内外掘进机的发展、现状1.1.1 国外掘进机的发展概况英国、前苏联、德国、美国等国在上个世纪的30年代，就已经开始了煤矿巷道用掘进机的研制工作，但其得到较广泛的工业性应用还是在第二次世界大战之后。1948年，匈牙利开始研制F系列煤巷掘进机。1949年生产的F2型掘进机，是世界上的第一台悬臂式掘进机，不过当时还未能实现悬臂式掘进机的全部功能。1951年匈牙利研制了采用履带行走机构的F4型悬臂式掘进机，这种机型除采用横轴截割方式和调动灵活的履带行走机构之外，还采用了铲板和星轮装载机构，并采用了刮板运输机转运物料这种机型已经具备了现代悬臂式掘进机的雏形。F

4、系列掘进机是目前悬臂式横轴掘进机的原始机型。目前国外的掘进机生产单位有：奥地利的奥钢联、德国的阿特拉斯普客埃克霍夫掘进机技术公司，保拉特有限公司级维斯特法利亚吕恩公司等。这些公司的掘进机技术发展水平基本上代表着国外先进的悬臂式掘进机的技术现状。国外早期掘进机的控制。操作回路一般都通过操作安装在隔爆型主令箱上的按钮或手把开关来控制传统的交流中间继电器电路，进而通过继电器接点来对主回路交流接触器进行二次控制。近几十年来，体积小、功率低、可靠性高的光电耦合元件作为隔离和转换器件在本安型控制先导回路中得到了广泛额应用并取得了良好的效果，在实际应用中取得了良好的效果。经过半个多世纪的发展，目前，国外掘进

5、机主要生产国有：英、德、俄罗斯、奥地利、日本等国，所生产的掘进机已被广泛用于硬度较低的半煤岩的采准巷道掘进，并扩大到岩巷。重型机不移位截割断面达3542m2,多数机型能在纵向16。、横向8。的斜坡上可靠工作，截割功率在132300kW,机重在501003切割岩石硬度f为12。部分机型截割速度已降至lm/s以下，牵引速度采用负载反馈调节，以适应不同岩石硬度；一些机型除设有后支撑外，还在履带前后安装了卡爪式液压扎脚机构，以便在切割岩石时锚固定位。机电一体化已成为掘进机发展趋势，新推出的掘进机可以实现推进方向和断面监控、电动机功率自动调节、离机遥控操作及工况监测和故障诊断，部分掘进机实现PLC控制，

6、实现回路循环检测。1.1.2 国内掘进机的发展概况我国煤巷高效掘进方式中最主要的方式是悬臂式掘进机与单体锚杆钻机配套作业线，也称为煤巷综合机械化掘进，在我国国有重点煤矿得到了广泛应用，主要掘进机械为悬臂式掘进机。悬臂式掘进机是集支撑、截割、装运、行走、操作等功能于一体，主要用于截割任意形状断面的井下岩石、煤或半煤岩巷道。现在国内的掘进机设计虽然说离国际先进的技术还有段距离，但是国内的技术水平已能基本满足国内的需求。大中型号的掘进机不断被创新。主要厂家石煤机、三一、佳木斯都以各自特点屹立国内市场。然而，国内目前岩巷施工仍以钻爆法为主，重型悬臂式掘进机用于大断面岩巷的掘进在我国处于试验阶段，但国内

7、煤炭生产逐步朝向高产、高效、安全方向发展，煤矿技术设备正在向重型化、大型化、强力化、大功率和机电一体化发展，新集能源股份公司、新汶矿业集团、淮南矿业集团及平顶山煤业集团公司等企业先后引进了德国WAV300.奥地利AHM105.英国MK3型重型悬臂式掘进机。全岩巷重型悬臂式掘进机代表了岩巷掘进技术今后的发展方向。虽然三一重装前几年推出了国内第一台EBZ200H型硬岩掘进机，但国产重型掘进机与国外先进设备的差距除总体性能参数偏低外，在基础研究方面也比较薄弱。1.2 掘进机技术的发展趋势掘进机的发展经历了由小到大、从单一到多样化的过程，现在已形成轻型、中型、重型3个系列。掘进机正向以下几个方面发展：

8、1)增强截割能力。为了实现较强的截割能力，现代掘进机截割功率不断增大，截割速度逐渐降低。现代中重型悬臂式掘进机截割功率1203OOkW,个别机型达到400kw。截割头转速一般为2050r/min,截割速度12m/s,部分机型降低到1 m/s以下。经济截割硬度10()120Mpa,最大可达 140 MPa。2)提高工作可靠性。由于地质条件复杂多变，使掘进机在工作时承受交变的冲击载荷，且磨损和腐蚀严重。而井下的环境恶劣，空间狭小，检修不便，因此要求通过完善的设计、高质量的制造及合理的使用和良好的维护来提高其可靠性。3）采用紧凑化设计，降低重心，提高工作稳定性。由于掘进机悬臂过长，使得截割反力较大，

9、不利于机器稳定工作。针对这个问题，应采用紧凑化设计，努力降低机器的重心，并在机器的后部或两侧增设油缸稳定装置，以提高机器的工作稳定性。4）增强对各种复杂地质条件的适应性。悬臂式掘进机普遍采用履带行走装置，以减小接地比压；通过增大驱动功率，以增强牵引力和爬坡能力，从而提高对各种底板、工况的适应性。5）发展自动控制技术。截割断面监视和控制技术的开发和应用。采用该技术将实现掘进工作面切割情况较直观、全面的观察和了解，并能对断面切割精度和巷道质量进行控制。基本解决了掘进机械操作人员在截割过程中离开迎头，安全、准确操纵的问题和提高巷道质量、生产效率的问题。该技术包括随设备水平姿态识别、调整；切割轨迹记录

10、和显示；断面边界设定；断面成形控制；前进方向指示和引导；偏离方向和切割超限报警等几个方面的内容。该技术的进一步发展将实现掘进机的自动掘进。6）研究新型刀具和新的截割技术。为增强截割能力、提高刀具的使用寿命，应努力改进刀具的结构，采用新材料，研究新的破岩方法。7）发展掘锚机组，实现快速掘进。目前，影响悬臂式掘进机掘进速度的主要因素就是支护时间过长。掘进、支护不能同步作业，制约了巷道掘进速度，降低了掘进效率。掘锚机组是一种新型、高效、快速的掘进设备，是一种理想的作业方式，具有良好的发展前景。8）向重型化方向发展。掘进机除用于煤矿巷道掘进外，正在进入铁路、城市地铁隧道的掘进以及公路建设等行业。这就需

11、要掘进机不仅能截割煤，也能截割岩石，并且是全岩的巷道。为了能真正截割全岩，在破岩方法和效率、减振、防尘以及运输上考虑解决方案，首先截割岩石要有较大的截割力，这样就必然要增加截割电动机的功率，电动机功率的增加其外形也会相应加大，这样会使整个掘进机的外形及机体重量随之增加。掘进机机体重量增加后会有更好的稳定性，机体的重力会平衡掉截割力。1.3掘进机的基本组成悬臂式掘进机要同时实现将煤岩从矿体分离、装载运出、并实现机器本身的行走调动和喷雾灭尘等功能。工作时，截割机构的截割头输出的扭矩和升降或回转液压缸的推、拉力共同转化为截齿的截割力并施于煤（岩）壁上，将煤（岩）从煤层或围岩的基体上破落。同时，装载机

12、构不断地将破落下的煤（岩）装入中间刮板输送机转运至机后卸载。依靠臂杆带动截割头上、下、左、右依次截割完巷置（或吸尘器），以减少空气中粉尘浓度。各个机构的动作和各个系统的控制均由司机在机器的操纵台上操纵。它主要由截割机构、装载机构、运输机构、机架及回转台、行走机构、液压系统、电气系统、冷却灭尘系统及机器的操作控制与保护等九部分组成。1）截割机构：又称为工作机构，主要是由截割头、悬臂段、截割减速器以及截割电动机组成，部分悬臂式掘进机截割部还设有叉形架，用来保护截割电动机；2）装载机构：主要由铲板及左右对称的收集装置组成，装载机构位于机器前端的下方，其主要作用是将截割机构分离和破碎的物料集中装载到运

13、输机构上去；3）运输机构：主要由机前部、机后部、驱动装置、刮板链、张紧装置、脱链器和改向轮等组成，运输机构可采用低速大扭矩液压马达直接驱动（或用电动机经减速器驱动），刮板链条的张紧通过在运输机尾部的张紧油缸来实现；4）机架和回转台：机架是整个机器的骨架，承受着来自截割、行走和装载的各种载荷；回转台主要用于实现切割机构的升降和回转运动，通过大型回转轴承止口和高强度螺栓支承、联接，是回转台座落在机架上；5）行走机构：现代掘进机多采用履带式行走机构。传统的履带行走机构通常由“四轮一带”即：驱动轮、改向轮、支重轮和托链轮四轮以及履带组成。但为了降低行走机构的高度，也有用耐磨框架代替支重轮和托链轮的；6

14、）液压系统：主要由泵站、控制阀组、油缸、驱动马达及辅助液压元件组成，为掘进机提供压力油，驱动和控制各油缸及马达，是机器实现相应的动作，并进行液压保护；7）电气系统：向机器提供动力，驱动和控制机器中的所有电动机、电控装置、照明装置等，并可实现电气保护；8）除尘系统：由内外喷雾装置组成，用以向工作面喷雾，除去截割时产生的粉尘，还有冷却截割电动机和液压系统的功能。2转运机构方案设计2.1 结构方案设计2.1.1 运输方式选择转运机构运输能力大小直接影响掘进机整机的工作效率，其运输方式可选刮板输送机运输或胶带输送机运输。1）胶带输送机。胶带输送机是以胶带作为牵引机构和承载机构的一种连续运转的运输设备。

15、主要由机架、输送带、托辐、滚筒、张紧装置、传动装置组成。工作时，电动机带动主动滚筒转动,主动滚筒通过与胶带间的摩擦力带动胶带及货载一同运行，当胶带绕经端部卸载滚筒时进行卸载。它既可以运输碎散物料，也可进行成件物品的运输。胶带输送机可用于水平及倾斜运输，倾斜向上运输时，运送原煤时，允许倾角不大于20。，运送煤块时，倾角小于18,向下运输时，倾角不大于15%胶带输送机一般分为以下几类：a.普通型胶带输送机b.绳架吊挂式胶带输送机c.可伸缩胶带输送机d.钢丝绳芯胶带输送机e.钢丝绳牵引胶带输送机胶带输送机的特点：a.优点胶带输送机的运输能力大，工作阻力小，耗电量低，与刮板输送机相比，其耗电量为刮板输送机的20%30%；货载同胶带一起运动，对胶带的磨损小，货载破碎性小，工作噪声低；结构简单，铺设长度大，减少了转载次数，节省人员和设备。b.缺点胶带成本高，初期投资大；强度低，容易损坏，无法承受较大的冲击与摩擦；机身高,需要专门的装载设备；不能用于弯曲巷道。2）刮板输送机刮板输送机作为煤炭运输的主要运输设备，在煤炭生产中起着非常重要的作用。由于它结构简单、使用寿