斷面掘進機的總體方案設計

王琪 詹廣強 謝磊超

摘要：因為掘進機在礦山井下設備當中屬于大型的機械設備，是巷道掘進機械中重要的一種，成為實現掘進機械化的關鍵。它是集礦巖破碎、裝載和轉運于一體，由于它的結構復雜，所以對設計和制造的要求也是多方面的。本文關于總體方案的設計主要對掘進機的總體結構進行了分析和研究，確定了掘進機的主要外形以及各部分的工作形式。

關鍵詞：斷面掘進機；總體設計；結構設計；工作原理1總體設計

1.1 總體設計任務及要求

總體設計任務是根據掘進機的用途、作業情況和制造條件，合理選擇機型、確定性能參數、整體尺寸及各部分的結構型式，并進行整體布置，以實現整機的各項性能指標

設計要求：EBJ-120（S1）

⑴適應巷道斷面20m2；

⑵最大可掘高度4m；

⑶最大可掘寬度4.5m；

⑷經濟切割強度60Mpa。

2總體結構方案設計

2.1 工作機構的型式選擇

部分斷面掘進機的工作機構有截鏈式、圓盤銑削式和懸臂截割式等。因懸臂截割式掘進機機體靈活、體積較小，可截出各種形狀和斷面的巷道，并能實現選擇性截割，而且截割效果好，掘進速度較高；所以，現在主要采用懸臂截割式，并已成為當前掘進機工作機構的一種基本型式。

按截割頭的布置方式，分為縱軸和橫軸式兩種。縱軸式截割頭傳動方便、結構緊湊，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，并使截割表面較平整，故使用較多。缺點是由于縱軸式截割頭在橫向擺動截割時的反作用力不通過機器中心，與懸臂形成的力矩使掘進機產生較大的振動，故穩定性較差。因此，在煤巷掘進時，需加大機身重量或裝設輔助支撐裝置[1]。

橫軸式截割頭分滾筒形、圓盤形、拋物線形和半球形幾種。這種掘進機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。縱向截割時，穩定性較好。缺點是傳動裝置較復雜，在切入工作面時需左右擺動，不如縱軸式工作機構使用方便；因為截割頭較長對掘進斷面形狀有限制，難以獲得較平整的側壁。故本次設計選擇縱軸式掘進機。

由于工作機構的載荷變化范圍大、驅動功率大、過堅硬巖石時短期過載運轉、有沖擊載荷、振動較大，要求其傳動裝置體積小，最好能調速。考慮掘進機工作時，截割頭不僅要具有一定的轉矩和轉速以截割煤巖，而且要能上下左右擺動，以掘出整個斷面，掘進機工作機構一般都采用單機驅動。雖然液壓傳動具有體積小、調速方便等優點，但由于對沖擊載荷很敏感，元件不能承受較大的短時過載，所以選擇過載能力較大的電動機驅動。

2.2 裝載機構的型式選擇

部分斷面掘進機的裝載機構有4種：

⑴單雙環形刮板鏈式。單環形是利用一組環形刮板鏈直接將煤巖裝到機體后面的轉載機上。雙環形是由兩排并列、轉向相反的刮板鏈組成。若刮板鏈能左右張開或收攏，就能調節裝載寬度，但結構復雜。