横轴式掘进机总体方案设计及其液压系统设计.doc

1、摘要 横轴式掘进机的总体方案设计对于整机的性能起着决定性的作用。因此，根据掘进机的用途、作业情况及制造条件合理选择机型，并正确确定各部结构型式。这对于实现整机的各项技术指标、保证机器的工作性能具有重要意义。 本设计是关于横轴式掘进机总体方案设计及液压系统的设计，通过查阅书籍对掘进机进行了进一步的了解。设计第一部分介绍了横轴式掘进机的主要组成部分，包括截割机构、装载机构、行走机构、转运机构四大部分。对各个机构的组成、分类、各类型的优缺点以及选择方式进行了说明，并对其主要参数进行了设计计算和校核。最后通过各个机构的数据进行了总体的校核验算。第二部分对液压系统的定义及组成进行了简要概述，对各机构的液

2、压缸、泵、马达进行了设计计算和选型，对所选型号的元件也同样进行了校验，结果满足条件。 关键词：横轴式；液压缸；泵；马达；Abstract Overall design of horizontal shaft type machine for the performance of the whole machine plays a decisive role. Therefore, according to the purpose of the machine, operation conditions and manufacturing conditions of rational choic

3、e models, and accurately determine the ministries structure. Technical indicators for the implementation of the machine, ensure the machines working performance is of great significance. This design is about the horizontal axis machine overall scheme design and the design of the hydraulic system, ac

4、cess to books to further understanding of the machine. Design in the first part introduces the main component of horizontal shaft type machine, including cutting agency, loading mechanism, travel mechanism, transit agencies. On the composition of various agencies, classification, advantages and disa

5、dvantages of each type and selection approach is illustrated, and the main parameters for the design and calculation and checking. At last, through various agencies data to carry on the overall check calculation. The second part of the definition of the hydraulic system and has carried on the brief

6、overview of the various institutions of the hydraulic cylinder, pump, motor design calculation and selection, as well as for the selected models of components for the calibration, the results meet the conditions. Key words: horizontal shaft type machine; Overall scheme design; The hydraulic system d

7、esign 1目录摘要IAbstractII1设计依据12总体方案设计22.1掘进机型号选择 22.2各机构型式的确定22.2.1截割机构22.2.2装运机构32.2.3行走机构42.2.4转载机构52.2.5冷却喷雾系统52.2.6电控系统52.3总体参数的确定52.3.1机器外形尺寸52.3.2悬臂参数的确定52.3.3掘进机断面近似计算62.3.4截割机构参数计算72.3.5装运机构参数计算82.3.6行走机构参数计算92.3.7生产率112.4掘进机总体布置图132.5掘进机的稳定性分析132.5.1 掘进机的稳定性分析与计算132.6 总体参数总结173液压系统设计183.1设计依据

8、183.1.1液压系统的基本要求183.1.2液压系统的外形尺寸要求193.2工况分析及载荷计算193.2.1执行原件上的负载 193.3拟定液压系统203.3.1初选系统压力203.3.2确定执行元件的型式203.3.3确定回路类型203.3.4 选择合适的回路213.4 油泵型式的选择223.5编制整机的系统原理图233.6 选取液压元件233.7 各液压系统的执行原件设计273.7.1铲板升降液压缸的设计计算273.7.2 星轮机构计算293.7.3 中间输送机构的液压回路的设计计算323.7.4 转运机与水泵选择333.7.5 行走机构功率确定与张紧液压缸的设计计算343.8升降液压缸

9、的结构设计383.8.1 液压缸壁厚和外径的计算383.8.2 液压缸进出油口尺寸的确定393.8.3 液压缸工作行程的确定393.8.4 缸盖厚度的确定403.8.5 最小导向长度的确定403.8.6 缸体长度的确定413.8.7 液压缸强度计算423.9 液压系统参数计算453.9.1 各回路泵的确定与功率计算453.9.2泵站电动机的确定503.9.3油箱容积的确定503.9.4液压系统性能验算503.9.5液压缸工作速度校核514总结 525致谢536参考文献55附录A56附录B6631设计要求1）可截割硬度：70 MPa；2）适用巷道断面：20 m2；3）机身高度：1.85 m；4）

10、截割头伸缩量：400 mm；5）接地比压：0.14 MPa；6）卧底深度：250 mm；7）龙门高度：400 mm；8）爬坡能力： 15；9）最小转弯半径：7 m；10）离地最小间隙：150 mm；11）行走速度：5 m/min，调运速度：8 m/min；12）理论截割生产率：70 m3/h；13）理论装运能力：150 m3/h；14）降尘形式：内、外喷雾和引射喷雾。12总体方案设计横轴悬臂式掘进机主要由截割、装载、行走、转运几大机构以及液压系统、电控系统、冷却喷雾系统组成。掘进机在矿山井下设备中属于大型机械设备，它集矿岩的破碎、装载和转运于一身，结构复杂，对设计制造要求的方面较多1。掘进机的

11、总体方案设计主要是对掘进机的选型和参数进行确定。2.1掘进机型号选择不同的巷道条件要选择不同类型的掘进机。特轻、轻型掘进机以掘进煤巷为主，它的特点应突出经济、灵活、方便，在截割巷道断面尺寸方面有较大的适应性。中型掘进机以掘进半煤岩巷道为主，在截割岩石硬度方面适应性较强，但机器设计不宜过于笨重和庞大，在使用时有较大的覆盖面。重型掘进机是具有更高切割能力的掘进机，应用范围更加广泛。下表为掘进机的基本参数表，所选掘进机应满足下表要求。表2-1 掘进机型式的基本参数2Tab.2-1 Table of the basic parameters of roadheader models技术参数单位机型特轻

12、轻中重超重切割煤岩最大单向抗拉强度MPa生产能力煤，0.60.8煤夹矸，0.350.40.50.60.6切割机构功率kW90132适应工作最大坡度(绝对值)不小于()可掘巷道断面5126167208281032机重(不包括转载机)t2.2各机构结构型式的确定2.2.1截割机构 截割机构是掘进机工作过程中截割煤岩的执行机构，属轴向截割外伸缩式，主要的组成部分包括截割头、悬臂伸缩装置、电动机及减速器。1）截割头截割头主要由左右对称的两个半体组成，齿座和喷嘴座焊接在头体上，还装配有内喷雾水道和配水装置。截割头体是通过涨套式联轴器同减速器的输出轴相连，可起过载保护作用。掘进机所采用的截齿有扁形和镐形两

13、种,经长期的实践证明，在截割硬岩时,镐形截齿的寿命通常要比扁形截齿的寿命长，并且镐形齿在使用中有自转磨锐性,耐冲击，所以近十年来，横轴式截割头也较多采用了镐形截齿。2） 悬臂伸缩装置煤巷掘进机的悬臂有不可伸缩和伸缩式两种。其各自的优缺点如下：外伸缩悬臂的结构它主要由导轨架,工作臂和推进油缸组成，推进油缸的前端和工作臂相连，后端和导轨架相连。在其作用下，工作臂和相对导轨架做伸缩运动。此种悬臂的结构尺寸和移动重量较大，推进阻力大,不利于机器的工作稳定性，但其结构简单，伸缩部件加工也较为容易，精度要求低。 内伸缩悬臂的结构主要由花键套、内，外伸缩套、保护套、主轴等组成。截割减速器的轴上联结有内花键套

14、，主轴的右端开有外花键，并插入花键套内。主轴的左端通过花键和定位螺钉与截割头相联，使减速器的输出轴可驱动截割头旋转，保护套和内伸缩套同截割头相联，但不随截割头转动，外伸缩套则和减速器箱体相联。推进油缸的前端和保护套相联，后端和电动机壳体相联，在其作用下，保护套带动截割头，主轴和内伸缩套相对于外伸缩套前后移动，实现悬臂的伸缩。3）截割电动机为实现较强的连续过载能力，适应复杂多变的截割载荷。并利用喷雾水加强冷却效果，采用防爆水冷式电动机来驱动截割头是很好的选择。因此在截割电动机的选择上，电动机的防爆性能是要优先考虑的。并且电动机在工作过程中大多为空载起动。当遇到岩石时，会有较大的阻力矩，所以要求电动机应有较大的最大转矩。不仅如此，截割电动机还必须符合GB3836的有关规定和掘进机作业的要求。2.2.2装运机构 装运机构的作用是负责把截割头破碎下来的煤或碎石等由此装运并通过刮板运出。该机采用星轮式装运机构，截落的煤岩会被装运到刮板输送机上。装运机构和刮板输送机采用分动驱动方式。 耙装部 耙装部主要由耙爪，铲板，升降油缸，减速器组成。目前悬臂式掘进机所采用的耙装部有：蟹爪式刮板式和星盘星轮式三种。1）蟹爪式装载机构 能调整耙爪的运动轨迹，并将煤岩运输到中间刮板运输机上，其生产率高，结构简单，工作