机械毕业设计998掘进机的截割机构的设计
掘进机截割部设计开题报告
掘进机截割部设计开题报告1. 引言1.1 背景掘进机是一种用于地下矿山或隧道施工的重型机械设备，具有截割和推进功能。
其中，截割部作为掘进机的关键部件之一，直接影响到整体掘进效率和质量。
1.2 问题陈述截割部的设计对于提高掘进机的性能和可靠性具有重要意义。
然而，当前掘进机截割部在一些应用场景下存在问题，如截割效率低下、易损件寿命短等。
因此，开展掘进机截割部设计的研究至关重要。
1.3 目标本开题报告的目标是通过对掘进机截割部的设计进行深入研究，提出优化设计方案，并通过实验验证其性能和可行性。
2. 文献综述掘进机截割部的设计已经得到了广泛研究，相关文献主要集中在以下几个方面：•截割部结构设计：对截割部结构进行优化，提高截割效率和稳定性。
•材料选择和磨损问题：选择优质材料，并研究截割部的磨损机理，延长易损件的使用寿命。
•切削力分析：通过力学模型计算截割部的切削力，为优化设计提供理论基础。
•仿真模拟：利用计算机仿真技术，模拟截割部的工作情况，分析其性能。
3. 研究方法和计划3.1 研究方法本研究将采用综合实验和数值模拟的方法，具体步骤如下：1.收集掘进机截割部的设计参数和工作条件。
2.进行现有设计的实验测量，获取性能数据。
3.基于测量数据建立数值仿真模型，并验证模型准确性。
4.通过改变设计参数，进行优化设计，比较不同设计方案的性能差异。
5.选择最优设计方案，并进行实验验证。
3.2 研究计划本研究计划分为以下几个阶段：1.背景调研：对掘进机截割部的设计进行全面了解，收集相关文献并进行综述。
2.参数测量：设计并搭建实验平台，对现有设计进行性能测量。
3.数值模拟：基于实验数据建立数值仿真模型，验证模型准确性。
4.优化设计：通过数值模拟和参数调整，得出不同设计方案的性能差异。
5.实验验证：选择最优设计方案，并进行实验验证，比较实验结果与数值模拟结果的一致性。
6.结果分析：对实验结果进行分析，总结结论，并提出进一步研究的建议。
掘进机截割头受力分析与掘进实例分析
掘进机截割头受力分析与掘进实例分析【摘要】本文主要围绕掘进机截割头受力分析与掘进实例分析展开讨论。
首先介绍了掘进机截割头受力分析的基本原理和方法，包括受力分析模型的建立和计算过程。
随后通过掘进实例分析，具体探讨了掘进机在实际工作中的受力情况和影响因素。
实例分析结果指出了掘进机截割头设计存在的不足之处，为接下来的优化设计提供了参考依据。
最后对掘进机截割头受力分析与掘进实例分析进行了总结，同时对未来研究方向提出了展望。
通过本文的研究，有助于提高掘进机的工作效率和安全性，推动掘进技术的进步和应用。
【关键词】掘进机，截割头，受力分析，模型，实例分析，设计优化，总结，研究展望1. 引言1.1 掘进机截割头受力分析与掘进实例分析...在煤炭、矿石等矿山开采过程中，掘进机截割头是重要的装备之一。
掘进机截割头在矿山的地下工作环境中承受着复杂多变的受力情况，受力分析和设计优化对于提高掘进效率和延长设备使用寿命具有重要意义。
本文旨在对掘进机截割头受力分析与掘进实例分析进行深入探讨，为研究人员和工程师提供参考与借鉴。
首先将对掘进机截割头的受力特点进行分析，包括受力来源、受力方向和受力大小等方面，建立受力分析模型。
随后，将通过实例分析的方式，结合实际掘进情况，对不同受力情况下的掘进机截割头进行分析，并得出相应的实例分析结果。
对掘进机截割头的设计优化进行探讨，提出改进措施和建议。
通过本文的研究，可以更深入地了解掘进机截割头的受力特点和掘进实例分析，为相关岩石开采领域的研究和应用提供有益的参考。
2. 正文2.1 掘进机截割头受力分析掘进机截割头受力分析是对掘进机在进行截割作业时受到的各种力的分析和计算。
在进行截割作业时，掘进机需要面对来自岩石和煤层的不同受力情况，因此掘进机截割头的设计和性能至关重要。
掘进机截割头受力分析主要包括对截割头的受力情况、受力分布和受力大小的研究，以及如何合理设计和优化截割头的结构和材料。
在进行掘进机截割头受力分析时，需要考虑多种因素，包括岩石或煤层的物理性质、截割头的旋转速度、截割头的刀具形状和数量、截割头的工作角度等。
掘进机的截割机构的设计
摘要随着煤炭行业机械化程度的加快，煤炭行业以前只是重视采煤的机械化，大多数的煤炭行业很少有在掘进方面有较大的投入和研究，这样就造成了采掘速度远远大于开拓速度，此时怎样来提高出煤量，开拓的机械化就显得极其重要了。
作为我国主要能源的煤炭资源在开采上日趋机械化的同时，迫切需要拥有先进的掘进机械，掘进机的研制成功标志着我国的煤炭行业已达到世界的先进水平。
掘进机截割机构是掘进机的主要组成部分，按照掘进机截割部的总体、动力部分、传动部分以及执行部分的设计思路进行掘进机截割部的设计。
在设计时，动力部分做选型计算，传动部分的行星减速机构做具体的设计计算和校核，执行部分只对执行元件进行设计计算和校核。
设计对于提高和改进掘进机工作性能，发展我国大口径全断面掘进机产业以及进一步提高我国的盾构研发能力、改善研发条件具有重大战略意义。
关键词：掘进机; 截割臂; 行星减速器AbstractWith the accelerating of coal industry, the degree of mechanization mining coal industry is the importance before, the most mechanized excavating in coal industry has rarely have large investment and research, thus causing the mining speed than develop, how to improve the speed of coal, development of a mechanized appears very important. As our main source of energy in the exploitation of coal resources in the increasingly urgent need, mechanized excavating the advanced mechanical, swinging the successful development of the coal industry, China has reached the advanced world level.Determing cutting mechanism is the main component, the product in accordance with the overall determing cutting parts, power transmission part and the part, the part of the design thought for the design of determing cutting. In the design, selection of part, transmission parts of planetary gearhead institutions do specific design calculation and test execution part only, design calculation of actuators and checking. Design for improvement in China, the development work performance swinging big caliber, whole section roadheader industry and further enhance our shield developing capability, improve development condition with the strategic significance.Key words：roadheader ; cutting arm ; planetary-gear drive目录摘要 (I)Abstract (II)第1章绪论 (1)1.1掘进机的作用和分类 (1)1.1.1掘进机在煤矿领域中的作用 (1)1.1.2掘进机的分类 (1)1.2国内外悬臂式掘进机的现状和发展趋势 (2)1.2.1国外悬臂式掘进机的现状和发展趋势 (2)1.2.2 国内悬臂式掘进机的现状和发展趋势 (3)1.3论文的主要研究内容及意义 (5)第2章悬臂式掘进机截割部的结构设计和动力装置的选择 (6)2.1掘进机截割机构设计方案选择 (6)2.1.1整体形式选择 (6)2.1.2截割头布置方式选择 (6)2.1.3纵轴式悬臂掘进机的结构组成 (7)2.2截割部的设计参数 (8)2.3截割部的总体结构设计 (8)2.4截割部对电动机的要求 (9)2.5截割电动机的选择 (10)第3章悬臂式掘进机截割部的传动装置 (11)3.1二级行星减速器齿轮的设计计算 (11)3.1.1二级行星减速器齿轮传动比的分配 (11)3.1.2二级行星减速器高速级齿轮的设计计算和校核 (13)3.1.3二级行星减速器低速级齿轮的设计计算和校核 (27)3.2二级行星减速器输入输出轴的设计计算 (40)3.2.1二级行星减速器输入轴的设计计算 (40)3.2.2二级行星减速器输出轴的设计计算 (44)3.3二级行星减速器轴承的校核 (46)3.3.1二级行星减速器齿轮用轴承的选择和校核 (46)3.3.2二级行星减速器输入输出轴用轴承的选择 (52)第4章悬臂式掘进机截割臂的设计计算 (54)4.1截割头轴的设计计算和校核 (54)4.2截割头轴用轴承的选择和校核 (60)结论 (62)致谢 (63)参考文献 (64)CONTENTSAbstract (II)Chapter 1 Introduction (1)1.1The role of TBM and classification (1)1.1.1 Boring machine in the role of the field (1)1.1.2 Boring machine classification (1)1.2Domestic and foreign roadheader status and development trend (2)1.2.1 Foreign roadheader status and development trend (2)1.2.2 Domestic roadheader status and development trend (3)1.3The main research content and meaning (5)Chapter 2Rdadheader cutting unit of the strucure and the choice of power plant (6)2.1Mechanism design of cutting selection (6)2.1.1 Select the whole form (6)2.1.2 Cutting head lay out option (6)2.1.3 Longitudinal cantilever structure and composition of TBM (7)2.2Cutting part of the design parameters (8)2.3Cutting the overall structure of the department of design (8)2.4Cutting the request of thedepartment of motor (9)2.5Selection of cutting motor (10)Chapter 3Roadheader gear cutting unit (11)3.1Stage planetary gear design and calculation (11)3.1.1 Two level planetary gear design and calculation (11)3.1.2 Two high-level planetary gear reducer design calculation andverification (13)3.1.3 Two low-level planetary gear reducer design calculation andverification (27)3.2Two evel planetary reducer design and calculation of input and output shaft (40)3.2.1 Two level planetary reducer input shaft design calculation (40)3.2.2 Two level planetary reducer output shaft design calculation (44)3.3Two level planetary reducer bearing checking (46)3.3.1 Two level planetary gear selection and check with the bearing (46)3.3.2 Two level planetary reducer output shaft (52)Chapter 4Roadheader cutting arm of the design calculation (54)4.1The cutting head design calculation and verification (54)4.2The cutting head shaft bearings selection and verification (60)Conclusions (62)Thanks (63)References (65)第1章绪论1.1掘进机的作用和分类1.1.1掘进机在煤矿领域中的作用掘进机主要由行走机构、工作机构、装运机构和转载机构组成。
掘进机截割头设计分析
பைடு நூலகம்关键 词
截 割 头； 头体 ； 螺 旋叶 片； 截齿
条件 、截 割速 度等 因素 。 另外 ，在 基础研 究 方面也 比较薄 弱 ，适 合我 国煤 矿地 质条件 的 截割载 荷谱 没 有建立 ，没 有完 整的 设计理 论 依据 ，计 算机 动态仿 真等 方面 还处 于空 白 ； 在元部 件 可靠性 、截 割方 式和 新型 式 的合金 刀 头材 料 等 核心 技 术 方 面 与 国外 有 较 大 差
指 导数 据 。后 面工作 中将 进行 计算 机模拟 ， 找 出理 想 状态 下 ，截 割头 长度 、直 径 、螺旋 线头数 、螺旋 间距 、螺旋 升 角和截 齿排 列等 之 间内在 关系 ，将最 优 的结果 应用 到工程 实 践 ，来 验证 设计 效果 。
２截 割头 的直 径
截 割 头 在 设 计 时 直 径 一 般 按 头 体 加 上 截齿 的大 径 。截割 头直 径 的大 小直接 影 响截 齿 的受 力 ，直 径越 大 ，截 齿阻 力也越 大 ，单 位 时 间 截 割 效 率 也 越 高 ，但 截 齿 磨 损 也 严 重 ，经济 效益 不好 ；截 割头 直径 小 ，影 响效 率 ，掘 进 进 尺 少 。 根 据 实 际 使 用 和 设 计 经 验 ，截割 头 直径 一 般在 ９ ０ ０ ｍｍ ～１ ２ ０ ０ ｍｍ之 间。
进 机截 割 头使 用现状 ，给 出 了截割 头设 计的
引言
掘 进 机 是 集 截 割 、装 运 、行 走 、操 作 等功 能干 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 。工 作时 ，截 割头 把岩 石切 割破 落 下来 ，装 载机 构把 破碎 的岩 渣转 运至 机尾 部 卸下 ，由后 面 的矿 车或 皮带 运走 ，从 而大 大 地降 低 了工人 的劳 动强 度 ，缩短 劳动 时 间 ，提 高 掘进进 尺 。 截 割 头 是 掘 进 机 关 键 部 件 ，其 功 率 消 耗 占据 了整 机效 率 的 ８ ０ ％左右 。 截割 头分 为 纵 轴 式和 横轴 式 ，纵轴 式采 用铣 削 原理 破坏 煤岩 ，而 横轴 式 则靠 剥削方 式破 坏 岩层 。 由 于 破 坏煤 岩机 理不 同 ，纵轴 式 主要 用于 较硬 岩石 ，而 横轴 式 则用于 较软 岩石 ，因此 纵轴 式 掘 进机 市场 需求 量也 大得 多 。本 文主 要分 析 纵轴 式 掘进 机 的截割 头 。 纵 轴 式 掘 进 机 截 割 头 由头 体 、截 齿 、 截 齿座 和 螺旋 叶片 组成 。 头 体 通 常 有 圆锥 形 、 圆柱 形 和 圆锥 加 圆柱 三种形 式 。 圆锥形 截割 头利 于 钻进 工作 面 ，但 由于 垂直 于 头体 母线 布置 的截 齿是 向 前 倾斜 ，当截割 头 摆动 截割 时 ，截 齿承 受较 大 的侧 向力 ，截 齿 容 易折断 ；圆柱形 头体 则 不 容 易钻进 工 作面 ，同时 ，截割 出 的底板 和 顶 板 呈 锯 齿形 ，支 护 困 难 ，增加 了 辅 助 时 间 ，增 加 了劳动 强 度 ；而 圆锥加 圆柱 则较 好 的 解决 了截 齿 易断 和不 利于 钻进 工作 面 的问 题 。 目前掘 进机 截 割头 设计 时主 要采 用 圆锥 加 圆柱 的形 式 。 截 齿 则 分 为 刀 形 齿 和 镐 形 齿 ，刀 形 齿 采 用径 向安 装 ，刀体 部分 承 受较 大弯矩 ，刀 体 需要 很高 的强 度 ；而镐 形 齿截割 阻力近 于 截 齿轴 线方 向 ，齿 的弯矩 小 ，固定 简单 ，设
掘进机截割部设计(DOC)
2.1.2 各部件的结构型式的确定2.1.2.1 切割机构(3)行星减速器主要由箱体、减速齿轮、二级行星轮架、输入、输出轴构成。
太阳轮与行星轮相啮合，此行星轮通过两个轴承装在星轮轴上，两端装有孔用弹性挡圈，星轮装在第一级行星架相应的轴孔内，内轮与箱体组成一体并与行星轮啮合带动第一级行星架，实现第一级减速[7]。
第二级的太阳轮与第一级行星架为渐开县花键联结，太阳轮与第二行星轮啮合，此行星轮装在第二级的轮轴，此轮轴装在第二级行星架相应轴孔内。
这里内轮与减速器壳体组成一体与行星轮啮合，此星轮不仅自转还绕太阳轮公转，从而实现第二级减速器。
图2-1 EBZ200E掘进机的截割部行星减速器结构Fig.2-1 EBZ200E roadheader in Jiamusi Coal Mine Machinery Co. Ltd.2.2.4 截割机构技术参数的初步确定2.2.4.3 电动机的选择根据行业标准MT477-1996YBU系列掘进机用隔爆型三相异步电动机选择，确定截割功率为200kw，额定电压AC1140 /660 V，转速1500rpm表2-2电动机的基本参数[13]功率/kW 效率η/%功率因数/cosϕ堵转转矩堵转电流最小转矩最大转矩冷却水流量/31m h-⋅额定转矩额定电流额定转矩额定转矩200 92 0.85 2.0 6.5 1.2 2.6 1.33悬臂式掘进机截割机构方案设计3.1截割部的组成掘进机截割部主要由截割电动机、截割机构减速器、截割头、悬臂筒组成。
见图3-1.截割部是掘进机直接截割煤岩的装置，其结构型式、截割能力、运转情况直接影响掘进机的生产能力、掘进效率和机体的稳定性，是衡量掘进机性能的主要因素和指标。
因此，工作部的设计是掘进机设计的关键。
1 截割头2 伸缩部3 截割减速机4 截割电机图3-1 纵轴式截割部•3.2 截割部电机及传动系统的选择切割电机的选择应根据工作条件选取，由设计要求可知，所设计的掘进机可截割硬度为小于85Mpa的中硬岩，查表2-1可知应该选取功率为200KW的截割电动机。
掘进机截割头受力分析与掘进实例分析
掘进机截割头受力分析与掘进实例分析一、引言掘进机是煤炭开采和隧道掘进中常用的重要设备，掘进机截割头是其关键部件之一。
截割头在掘进作业中承受大量的受力，因此对其受力分析和掘进实例进行分析，对于提高掘进机的工作效率和安全性具有重要意义。
二、掘进机截割头受力分析1. 受力形式截割头在掘进作业中主要承受两种形式的受力：一种是截割力，即对煤矿或岩石进行切割的力；另一种是推进力，即掘进机整体向前推进时对截割头的推力。
这两种受力在掘进作业中交替作用，对截割头的受力要求较高。
2. 受力分析截割头受力分析的关键在于确定其受力方向和大小。
在截割作业中，截割头需要克服煤矿或岩石的抗压强度进行切割，因此截割力的方向是垂直于截割头刀具表面，并且大小与煤矿或岩石的物理性质有关。
在推进作业中，截割头需要承受推进力的作用，推进力的方向是与掘进机整体的推进方向一致，大小与掘进机的工作状态和推进速度有关。
通过受力分析，可以确定截割头在掘进作业中的受力情况，为优化掘进机的工作参数提供参考依据。
三、掘进实例分析下面以某煤矿的掘进实例为例，对掘进机截割头的受力情况进行分析。
某煤矿使用某型号掘进机进行掘进作业，掘进机具有一台功率较大的液压系统和一组精密的截割头。
在掘进作业中，掘进机先是利用截割头对煤矿进行截割，然后利用推进机构对煤矿进行推进，整个掘进过程中截割头都承受着不同程度的截割力和推进力。
通过实际的掘进作业观察和数据分析，发现截割头在截割作业中受到的截割力较大，因为煤矿的抗压强度较高，需要较大的力才能完成切割。
而在推进作业中，截割头受到的推进力较大，因为掘进机需要快速推进，对截割头的推进力要求也较高。
通过对实际掘进作业中截割头受力情况的分析，可以得出以下几点结论：1. 掘进机的液压系统需要具有较大的输出功率，以满足截割头在掘进作业中的大量能量需求。
2. 截割头的材料和结构需要具有较高的强度和刚度，以承受截割力和推进力的作用。
3. 控制推进速度和截割参数，以保证截割头受力平衡和稳定，避免因受力过大造成截割头损坏或工作效率低下的问题。
掘进机截割部讲义
振动过大
振动过大可能是由于轴承损坏、转动 部件不平衡等原因，需拆检修复。
温度过高
如发现截割部温度过高，可能是由于 润滑不足、轴承损坏等原因，需及时 排查。
无法启动
如无法启动，可能是电源故障、控制 线路问题或电机损坏等原因，需逐一 排查解决。
04
掘进机截割部优化与改 进
截割效率优化
截割头转速优化
根据不同地质条件，调整截割头的转速，以提高截割效率。
维护保养规范
制定合理的维护保养规范， 定期对截割部进行检查和 保养，延长使用寿命。
截割部节能技术
能耗监测与控制
实时监测截割部的能耗情况，通过智能控制技术降低能耗。
高效电机与传动系统
采用高效电机和传动系统，减少能量损失，提高能效比。
截割部轻量化设计
通过优化设计，减轻截割部重量，降低能耗和运行成本。
05
案例三：某岩石破碎项目的截割应用
总结词
高效率破碎
详细描述
在某岩石破碎项目中，掘进机截割部展现出高效率的破碎能力。通过对岩石进行精确截割，实现了高 效破碎，满足了工程需求，提高了生产效率。
06
掘进机截割部发展趋势 与展望
技术发展趋势
高效截割技术
随着截割功率和效率的不断提升，未来掘进机截割部将更 加注重高效截割技术的研发和应用，以适应高效掘进的需 求。
1 2 3
市场需求持续增长
随着地下工程建设的不断增多和掘进技术的不断 发展，掘进机截割部的市场需求将持续增长，未 来市场前景广阔。
技术创新推动市场发展
随着技术的不断创新和进步，掘进机截割部产品 的性能和质量将得到不断提升，推动市场不断发 展壮大。
国际市场竞争加剧
随着国际市场的不断开放和竞争的加剧，掘进机 截割部企业需要不断提升自身的技术水平和产品 质量，增强国际竞争力。
掘进机截割头设计解析
掘进机截割头设计解析【摘要】在大型施工活动中，都需要借助掘进机才能够顺利推进工程进度，而截割头又是掘进机的重要组成零配件，它被用来打通和破碎坚固的地质岩层。
经过多年的施工经验，本文发现影响岩层切割效率的因素十分多样化，因此必须做好截割头的设计工作，以提高其在实际工作中的使用寿命和工作效率。
本文针对如何改进截割头的工作性能提出了几点建议和措施。
【关键词】掘进机；截割头；设计悬臂式掘进机是当前最先进的一种工程设备，它具备切割、装载、运输、搬运、调度和清除场地的多种复合功能。
因此，它的内部结构也十分复杂，主要由切割头、液压器、装载头、动力系统、传动系统、控制系统等重要功能配件构成。
作为掘进机的重要工作部件，切割功能主要依靠切割刀、液压臂、动力传动器、升压器、动力电源等共同配合来完成。
切割机在正常工作时，主要是利用切割头的前后运动和切割液压臂的纵向或横向摆动带动切割刀来完成切割。
截割部在正常运转时，切割头的运动主要是依靠驱动电源带动液压臂运动来实现，装在切割头上的刀片获得足够的力将坚硬的岩层破碎。
如果需要推进切割深度，可以通过机械的动力系统朝前驱动来实现。
切割机头被安装在能够自由转动的操作平台上，这样就可以利用操作平台连接的两个回转液压缸提供的动力来完成各种切割动作，通过这种动力设计，能够帮助切割机头实现多种工作角度变换，因此可以为操作人员提供多种切割方案。
掘进机的工作效率主要取决于截割头的设计，截割头要求各截齿负荷均匀，切割平稳，摆动小；截割比能消耗低，截齿消耗少；切割效率高，产生粉尘量小。
1设计简述截割头的主要参数包括：截割头的长度、直径、锥角、螺旋叶片的头数与升角、截线间距等，这些参数直接影响掘进机的截割性能。
1.1截割头的长度截割头的长度不仅与截割阻力的大小有关，还影响机器工作的循环时间和生产率。
因此，必须合理地选取截割头的长度。
由于工作面煤壁附近的煤岩有压张效应，在压出带范围内，煤岩的抗截强度明显减弱，截割能力和单位能耗降低。
纵轴式掘进机截割头的设计
工 业 技 术
Ｎｅ Ｗ Ｔ ｅ ｅ ｈ ｎ ｏ ｌ ｏ ￣ ｉ ｅ ｓ ａ ｎ ｄ Ｐ ｒ ｏ掘进 机截割头 的设 计
廉 浩 冯 健
（ 北 方重 工集 团有 限公 司。辽 宁 沈阳 １ １ ０ １ ４ １ ）
摘 要： 本 文介 绍 了纵轴 式掘 进机 截割 头 的设计 原 则 ， 讨论 了提 高截 割 头截割 效 率的合 理 方案 ， 提 供 了设 计 用的主要 数据 。 关键 词 ：截割 头 ；设 计原 则 ；截割 效率 中 图分 类号 ： Ｔ Ｄ ４ ２ 文 献标 识码 ：Ａ
１概 要
３ ． ２ ． １ 外 形
截割力 矩 为 ：
Ｍ Ｃ ＝９５ ５ ０×Ｎ
本 文 以纵 轴 式 掘 进 机 的 截 割 头 为研
究对 象。截割头是掘进机 的关键部件 ， 它 直 接参 与对 工 作 面 的掘 进 工 作 。 其设
计 参 数较 多 ，这 些 参 数 之 间 互 相影 响 和 制 约 ， 同时 截 割 头 的 设 计 质 量 的好 坏决 定 了 掘进 机 整 机 的截 割 性 能 ，这对 截割 头 的使 用 寿命 ，以 及 整 机 的 稳 定性 和 可 割头 自身主轴转动就形成 了截割头的空 靠 性都 有 着直 接 的影响 。 问曲面轮廓。 ２工作 原理 ３ ． ２ ． ２ 组 成 纵 轴 式 掘 进 机截 割 头 主 要 由截 割 头 掘 进 机 的工 作 过 程 是 ：操 纵 行 走机 构 向工 作 面推 进 ，使 截 割 头 在 ｌ Ｔ作 面 的 体 、截 齿 、截 齿 座 、螺 旋 叶 片 、喷 嘴 、 左 下 角钻 入 ，水 平 摆 动 油 缸使 截 割 头横 耐 磨 块 等 组 成 。在 截 割 头 体 上 焊 接 螺 旋 向截 割 到 巷 道 的右 侧 。 然 后 利 用 升 降油 叶 片 ，将 截 齿 座 按 照 设 计 要 求 焊 接 在 螺 缸 把 截 割 头 上 升 接 近 等 于 截 割 头 直 径 的 旋 叶 片 上 ，截齿 安 装 在 齿 座 里。 喷 嘴 的 距离 ，并使截割头 向巷道左侧截割。如 位 置 指 向截 齿 齿 尖方 向 ，这 有 利 于 在 截 此 往 复 截 割 运 动 ，截 割 头 就 可 以完 成 整 割 时 对 工 作 面 的 灭尘 。因 为 煤 岩 体具 有 个 工 作 面 的截 割 。 当 然 掘 进机 的截 割方 磨蚀性 ，所 以在截割头体上焊接耐磨块 式 与掘 进 巷 道 断面 的大 小 ，形 状 ，煤 岩 的分 布情况 有关 。 在截 割头 截落 煤岩 后 ， 由装 运 机 构 将 其 装 进 掘 进 机 中 间 的输 送 机 构 ，再最 终 装进 矿 车 或 巷道 输 送 机 。 因此 ，纵 向 截 割 头 通 常 的 截割 过程 可 以 总 结 为 纵 向钻 进 、水 平摆 动截 割 和垂 直 摆 动截 割三 种工 作方 式 。 ３ 结 构研 究 ３ ． １ 影 响设计 的 因素 如果能保证在旋转截割的过程中， 使 参 加 截 割 的 每 个 截 齿都 截割 相 同大 小 的煤岩 ， 让 各截 齿 的受力 相等 、 运 行平 稳 ， 来进 行保 护 。 ３ ． ２ ． ３尺寸 参数 掘进 机截 割头 的尺 寸参 数 主要 包 括 ： 截 割 头 长 度 、截 割 头 直 径 、螺旋 头数 和 升 角等 。 （ １ ） 截 割头 长度 纵 轴式 掘进 机 截 割 头 的 长 度 是 指从 截 割头 顶 端到 底端 在 轴线 方 向上 的距 离 。 截 割 头设 计 的过 长 ，截 齿 的 截 割 阻力 增 大， 导致 截 割机 构的摆 动速 度受 到影 响 ， 截 割 能 耗 也会 增 加 ，如 果 截 割 功率 不 相 适 应 会 影 响 掘 进 速度 。反 之 ，截 割头 长 并 且 产 生 的磨 损 也 基 本 相 同 ，这 样 的截 度 过 短 时 ，虽 然 可 以 充 分 利 用 自由 面 和 割 头 设 计 是 最 理 想 的 。但 是 有 很 多 因素 地 压 的 作 用 ，减 小 截 割 阻 力 ，但 是 截 割 截 割的工 作循 环次 数加 大 ， 影 响 截 割 头 的 设 计 ，主要 有 以下 几 个 方 时 间会加 长 。 面： 使得生产效率降低。所以在截割 头长度 （ １ ） 煤 岩 自身 的性 质 ，主要 有抗 截 的设 计 中 ，应 予 以综 合 考虑 。 （ ２ ）截割 头直 径 强度 、硬度 、磨蚀 性 、坚 固性 系数 等 ； 截 割头 的直 径 主 要 影 响 掘进 机 的截 （ ２） 截 割 头 的结构 参 数 ，主 要有 截 割力 和＿ Ｔ作循 环时 问 。 截割 头直 径过 大 ， 割 头的几 何形 状 、 外形 尺 寸 、 截齿 排列 、 截齿 数量 以及 截线 间距 等 ； 则 切向截割力降低 ，当截割力 降到低于 （ ３） 截 割 头 的工艺 性 参数 ，主要 有 煤 岩 的截 割 阻力 时 ，截 割头 就 无 法 正 常 摆 动 速 度 、截割 头转 速 、切 削 厚 度 、切 工 作 ；而 当 截 割 头 直 径 太 小 ，截 割 头 切 削深 度等 。 向截割力增大 ，但 是由于掘进机截割 的 在 截 割 头 的设 计 上 ，这 些 因素 的 影 循 环 时 间变 长 ，同 样影 响掘 进 机 的掘 进 响 并 不 是 孤立 的 ，它 们 之 间 相 互 关 联 和 速 度 。当截割 功率 和截 割头 转速 一定 时 ， 单 个 截 齿 的平 均 截 割 力 受 到截 割 头 直 径 制约 。
中型掘进机设计(截割部、主体部)
1 绪论1.1 课题研究背景及意义煤层顶、底板岩石之间的垂直距离称煤层厚度。
按照国家有关技术政策，根据煤种、产状、开采方式和地区煤炭资源供需情况，以及地理条件规定的可采厚度下限，称最低可采厚度。
达到可采厚度的煤层称可采煤层。
煤层厚度分级一般分为：①薄煤层，小于或等于1.3米；②中厚煤层，1.3～3.5米；③厚煤层,大于3.5米。
厚度超过8米的称为特厚煤层。
中型掘进机是我国目前井下用量最大的一种掘进机中型掘进机机重小于50 t，主要用于煤岩硬度≤60 MPa的煤巷及半煤岩掘进，机型以EBJ一120TP、EBZ150等机型为主，与重型掘进机相比具有机身矮、重心低、结构紧凑、可靠性高、操作简单和维护方便的特点。
随着我国煤炭采掘业的不断发展，中厚煤层所占比例逐年减少，地质条件复杂的薄煤层开采逐渐成为煤炭行业的主攻方向。
据悉，我国重点煤矿薄煤层的产煤量几乎占总产煤量的50%，而传统的薄煤层炮掘效率一直很低，由于一般的煤矿掘进机因高度问题而无法进入，开采效率一直困扰着我国煤炭事业的发展。
因此调整掘进机相关参数，充分利用矮机身掘进机体积小，重量轻，装卸方便等特点，使其适应薄煤层煤矿的工作情况。
矮机身中型掘进机主要解决薄煤层中巷道快速掘进问题，其中应解决元部件可靠性、截割稳定性、行走准确性和控制系统的安全性等几个关键问题，提高国产掘进机在薄煤层的破岩能力和整机性能，这可以提升国产掘进机在我国掘进机研制领域的主导地位．提高薄煤层巷道掘进的工作效率，逐步结束薄煤层掘进机依赖进口的历史。
因此具有重要的意义。
1.2掘进机简介掘进机是煤矿井下巷道施工的主要掘进设备，根据截割头与截割臂的结构形式，掘进机可分为两类:纵轴式掘进机和横轴式掘进机。
我国于1962年开始掘进机的研制工作，最初是模仿前苏联的产品，机身轻、功率小、性能差，因而未能被广泛的应用。
八十年代我国与国外公司合作制造了AM50及S100型掘进机，这两种机型现已成为国内市场的主导产品;同时，国内掘进机的研制步伐也在加快，先后研制了EBJ-132, EBJ-160, ELMB-55, EBH-132, EJ-70等各种机型。
掘进机截割部设计
掘进机截割部设计 Company number：【0089WT-8898YT-W8CCB-BUUT-202108】各部件的结构型式的确定2.1.2.1 切割机构(3)行星减速器主要由箱体、减速齿轮、二级行星轮架、输入、输出轴构成。
太阳轮与行星轮相啮合，此行星轮通过两个轴承装在星轮轴上，两端装有孔用弹性挡圈，星轮装在第一级行星架相应的轴孔内，内轮与箱体组成一体并与行星轮啮合带动第一级行星架，实现第一级减速[7]。
第二级的太阳轮与第一级行星架为渐开县花键联结，太阳轮与第二行星轮啮合，此行星轮装在第二级的轮轴，此轮轴装在第二级行星架相应轴孔内。
这里内轮与减速器壳体组成一体与行星轮啮合，此星轮不仅自转还绕太阳轮公转，从而实现第二级减速器。
图2-1 EBZ200E掘进机的截割部行星减速器结构EBZ200E roadheader in Jiamusi Coal Mine Machinery Co. Ltd.截割机构技术参数的初步确定电动机的选择根据行业标准MT477-1996YBU系列掘进机用隔爆型三相异步电动机选择，确定截割功率为200kw，额定电压AC1140 /660 V，转速1500rpm表 2-2电动机的基本参数[13]功率/kW 效率η/% 功率因数/cosϕ堵转转矩堵转电流最小转矩最大转矩冷却水流量/31m h-⋅额定转矩额定电流额定转矩额定转矩200 923悬臂式掘进机截割机构方案设计截割部的组成掘进机截割部主要由截割电动机、截割机构减速器、截割头、悬臂筒组成。
见图3-1.截割部是掘进机直接截割煤岩的装置，其结构型式、截割能力、运转情况直接影响掘进机的生产能力、掘进效率和机体的稳定性，是衡量掘进机性能的主要因素和指标。
因此，工作部的设计是掘进机设计的关键。
1 截割头2 伸缩部3 截割减速机4 截割电机图3-1 纵轴式截割部截割部电机及传动系统的选择切割电机的选择应根据工作条件选取，由设计要求可知，所设计的掘进机可截割硬度为小于85Mpa的中硬岩，查表2-1可知应该选取功率为200KW的截割电动机。
《掘进机截割部讲义》课件
检查并紧固所有螺丝、螺母等连接件，确保其牢固 可靠。
定期保养
80%
润滑
按照规定的时间间隔，为截割部 各运动部位加注润滑油或润滑脂 ，保证其正常运转。
100%
清洗
定期拆洗截割部，清洗内部油污 、杂物，保持内部清洁。
80%
检查
对截割部各部件进行检查，发现 磨损、损坏及不足
安全防护措施
确保操作人员佩戴齐全 个人防护用品，工作区 域设置安全警示标识。
严禁违规操作
严禁在掘进机截割部运 行不正常或存在安全隐 患的情况下进行操作。
定期检查维护
定期对掘进机截割部进 行全面检查和维护，及 时发现并处理潜在问题
。
应急处理措施
制定应急处理预案，并 定期进行演练，确保在 发生事故时能够迅速、
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检查设备状态
确保掘进机截割部及其附件完 好，无故障或破损。
了解工作面情况
了解掘进面地质、水文情况， 以便制定合理的截割方案。
人员配备与培训
确保操作人员经过专业培训， 熟悉掘进机截割部的操作规程 。
安全防护措施
准备好个人防护用品，如安全 帽、手套等，并确保工作区域 安全。
操作流程与规范
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复杂地质条件
掘进机截割部在复杂地质 条件下的应用，如硬岩、 软土等。
隧道施工
在城市地铁、高速公路、 铁路等隧道施工中广泛应 用掘进机截割部。
采矿业
在采矿行业中，掘进机截 割部可用于矿石的开采和 挖掘。
未来市场前景与挑战
市场前景广阔
随着基础设施建设和发展 ，掘进机截割部的市场需 求将持续增长。
截割头的设计和制造质 量直接影响掘进机的效 率和寿命。
掘进机纵轴式截割头截割效率的优化设计
纵 轴 式 截 割 头 设 计 原 则
力并使 传动比降 低，且截割臂尺 寸亦随之减 小。一股
与钻爆法掘进相比 ，综掘机机械割煤法更加经济 在 ５０＇－－８０ ｃｍ范 罔选择。
安全 ．且截割效率更高。因此在设计截 割头时应首要
截 割头主要参 数选择
考虑满足被割煤层或岩石的 自身物理性质 、计划截割
Ｖｇ
＝
（２）
式中 ｖ 一截割头横 向移动速度 ，ｒｒｍｔ／ｍｉｎ； ｎ一馘割头转动速度 ，ｒ／ｍｉｎ； Ｎ一 单排截齿数最 。 ４．截割速度 掘进机 的截割速度主要视截割的煤岩性质决定。 对于普通 煤层 ．常取 ３￣４．５ ｍ／ｓ，速度过快 则会造成 粉尘浓度 过大 ，影响施 工 ；遇到较 硬岩层则 正常截 割速度一般 为 １￣２ ｎｌ／ｓ，其截割速度过快则会造成截 齿 磨 损严 重 。 此外 ，截 割效率并非 随着截割速度 的增大 而增 加 ，煤层 的截 割厚度还 与切割挤压 的时间长短相关 。
Ｂ一截齿的 刀具角 ，（。 ）； Ｋ一 岩石脆性 系数。 上式 中，针 对某范 罔内岩性岩石 来 说，掏枘钻 深
配，则微小的误蓐就会造成截齿极易磨损破坏 ，上作 ｈｓ及截齿刀具角 Ｂ均 由试验得出 ，参数基本确定不变。
效率降低。故截割头 设计时需 考虑 截割 头尺寸大 小、 因此截割 力的大小主要 取决于岩石 的抗拉强度 、脆 性
外的探索 经验及现场情 况对悬臂式掘进 机纵轴式截割 锥 面线 素线垂直 的原 则 ，主要依靠横 面半 移截 割 ，掏
头的优化提 出一些设计建议和方法。对以后截割头的 槽钻进辅助推进 ，使截割巷道段 面呈平直 。
设计具有借鉴意义。
在满足生产要求及截割头结构设计原则的情况下 ， 截割头 的设 计直径应 越小越好 ，这样 ＿Ｊ。提高 单刀截割
掘进机截割头受力分析与掘进实例分析
掘进机截割头受力分析与掘进实例分析掘进机是矿山开采中常用的一种机械设备，主要用于在岩石中开凿通道或隧道。
在掘进机的工作过程中，头部受到较大的受力作用，这对于掘进机的设计和使用都有着重要的影响。
本文将对掘进机截割头的受力分析以及相应的掘进实例进行分析。
我们来看掘进机截割头的受力情况。
掘进机截割头主要由刀盘、刀具和截割机构组成，它们共同协作完成岩石的截割工作。
在截割过程中，刀具通过向前推进和旋转切割岩石。
掘进机截割头的受力主要包括以下几个方面：1. 推进力：掘进机通过推进装置向前移动，推进力作用于截割头上，使其往前运动。
推进力的大小取决于掘进机的性能和工作条件。
2. 切削力：在刀具与岩石接触的瞬间，切削力作用于刀具上，使其切割岩石。
切削力的大小取决于岩石的硬度和切削角度，以及刀具的材质和尺寸。
3. 前进阻力：掘进机在截割过程中需要克服岩石的抗压强度和摩擦阻力，这些阻力作用于截割头上，使其前进速度减慢。
在实际的掘进作业中，掘进机截割头的受力分析对于掘进机的设计和使用都具有重要的指导意义。
根据不同的受力情况，可以选择合适的掘进机型号和工作参数，以提高掘进效率和安全性。
下面我们来看一个掘进实例分析。
假设在一个岩石中进行掘进作业，使用的是一台具有推进力控制功能的掘进机。
在掘进的过程中，掘进机截割头的推进力、切削力和前进阻力如下图所示：[插入掘进机截割头受力分析示意图]根据受力分析结果，我们可以得出以下结论：1. 在掘进机截割头的受力中，推进力是主要的驱动力，它使得截割头向前推进，并与岩石接触。
探究掘进机自动化截割技术
探究掘进机自动化截割技术掘进机是一种重要的采掘机械，用于在地下开挖、密闭隧道和高架桥等的建设过程中。
随着科技的不断发展，掘进机自动化截割技术逐渐完善，应用范围也越来越广泛。
掘进机自动化截割技术主要涉及机械、电气、控制、计算机等学科，它主要依靠机器的自动辨识和判断来实现掘进和截割的操作。
具体来说，它包括了三个方面的自动化技术：自动控制技术、智能感知技术和信息处理技术。
首先，掘进机自动化截割技术的自动控制技术是通过对机器系统的各个参数以及工作状态进行分析和判断，实现对掘进机的自动控制。
这种技术可以减少操作人员对掘进机的干预，提高作业效率和质量，从而使整个生产流程更加稳定和可靠。
此外，自动控制技术还可以自动调节工作环境的温度、湿度、气压等参数，使掘进机的工作状态始终保持最佳状态，延长机器的使用寿命。
第二，智能感知技术是一种高新技术，在掘进机自动化截割技术中也扮演着重要的角色。
它主要是利用机器视觉、声音识别、激光雷达等技术对工作环境进行感知和警戒，从而实现对环境和周围物体的自动识别和处理。
这种技术可以提高掘进机的安全性，降低事故的发生率，同时也可以减少因工作环境不利而导致的机械损坏。
最后，信息处理技术是指对掘进机自动化截割技术所收集的各类数据进行分析和处理，从而实现对生产流程的优化和改进。
这种技术可以有效地检测、诊断、排除掘进机故障，并及时提供处理方案，从而保证生产工厂的高效稳定运行。
综上所述，掘进机自动化截割技术是一种高新技术，它的应用范围已经逐渐扩大，并在地下掘进、隧道开挖、高架桥建设等领域中得到了广泛应用和推广。
尤其是在现代建设中，利用掘进机自动化截割技术可以大大减少人力物力的浪费，并提高生产效率和质量，为现代建设事业的发展做出了积极的贡献。
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摘要随着煤炭行业机械化程度的加快，煤炭行业以前只是重视采煤的机械化，大多数的煤炭行业很少有在掘进方面有较大的投入和研究，这样就造成了采掘速度远远大于开拓速度，此时怎样来提高出煤量，开拓的机械化就显得极其重要了。
作为我国主要能源的煤炭资源在开采上日趋机械化的同时，迫切需要拥有先进的掘进机械，掘进机的研制成功标志着我国的煤炭行业已达到世界的先进水平。
掘进机截割机构是掘进机的主要组成部分，按照掘进机截割部的总体、动力部分、传动部分以及执行部分的设计思路进行掘进机截割部的设计。
在设计时，动力部分做选型计算，传动部分的行星减速机构做具体的设计计算和校核，执行部分只对执行元件进行设计计算和校核。
设计对于提高和改进掘进机工作性能，发展我国大口径全断面掘进机产业以及进一步提高我国的盾构研发能力、改善研发条件具有重大战略意义。
关键词：掘进机; 截割臂; 行星减速器AbstractWith the accelerating of coal industry, the degree of mechanization mining coal industry is the importance before, the most mechanized excavating in coal industry has rarely have large investment and research, thus causing the mining speed than develop, how to improve the speed of coal, development of a mechanized appears very important. As our main source of energy in the exploitation of coal resources in the increasingly urgent need, mechanized excavating the advanced mechanical, swinging the successful development of the coal industry, China has reached the advanced world level.Determing cutting mechanism is the main component, the product in accordance with the overall determing cutting parts, power transmission part and the part, the part of the design thought for the design of determing cutting. In the design, selection of part, transmission parts of planetary gearhead institutions do specific design calculation and test execution part only, design calculation of actuators and checking. Design for improvement in China, the development work performance swinging big caliber, whole section roadheader industry and further enhance our shield developing capability, improve development condition with the strategic significance.Key words：roadheader ; cutting arm ; planetary-gear drive目录摘要 (I)Abstract (II)第1章绪论 (1)1.1掘进机的作用和分类 (1)1.1.1掘进机在煤矿领域中的作用 (1)1.1.2掘进机的分类 (1)1.2国内外悬臂式掘进机的现状和发展趋势 (2)1.2.1国外悬臂式掘进机的现状和发展趋势 (2)1.2.2 国内悬臂式掘进机的现状和发展趋势 (3)1.3论文的主要研究内容及意义 (5)第2章悬臂式掘进机截割部的结构设计和动力装置的选择 (6)2.1掘进机截割机构设计方案选择 (6)2.1.1整体形式选择 (6)2.1.2截割头布置方式选择 (6)2.1.3纵轴式悬臂掘进机的结构组成 (7)2.2截割部的设计参数 (8)2.3截割部的总体结构设计 (8)2.4截割部对电动机的要求 (9)2.5截割电动机的选择 (10)第3章悬臂式掘进机截割部的传动装置 (11)3.1二级行星减速器齿轮的设计计算 (11)3.1.1二级行星减速器齿轮传动比的分配 (11)3.1.2二级行星减速器高速级齿轮的设计计算和校核 (13)3.1.3二级行星减速器低速级齿轮的设计计算和校核 (27)3.2二级行星减速器输入输出轴的设计计算 (40)3.2.1二级行星减速器输入轴的设计计算 (40)3.2.2二级行星减速器输出轴的设计计算 (44)3.3二级行星减速器轴承的校核 (46)3.3.1二级行星减速器齿轮用轴承的选择和校核 (46)3.3.2二级行星减速器输入输出轴用轴承的选择 (52)第4章悬臂式掘进机截割臂的设计计算 (54)4.1截割头轴的设计计算和校核 (54)4.2截割头轴用轴承的选择和校核 (60)结论 (62)致谢 (63)参考文献 (64)CONTENTSAbstract (II)Chapter 1 Introduction (1)1.1The role of TBM and classification (1)1.1.1 Boring machine in the role of the field (1)1.1.2 Boring machine classification (1)1.2Domestic and foreign roadheader status and development trend (2)1.2.1 Foreign roadheader status and development trend (2)1.2.2 Domestic roadheader status and development trend (3)1.3The main research content and meaning (5)Chapter 2Rdadheader cutting unit of the strucure and the choice of power plant (6)2.1Mechanism design of cutting selection (6)2.1.1 Select the whole form (6)2.1.2 Cutting head lay out option (6)2.1.3 Longitudinal cantilever structure and composition of TBM (7)2.2Cutting part of the design parameters (8)2.3Cutting the overall structure of the department of design (8)2.4Cutting the request of thedepartment of motor (9)2.5Selection of cutting motor (10)Chapter 3Roadheader gear cutting unit (11)3.1Stage planetary gear design and calculation (11)3.1.1 Two level planetary gear design and calculation (11)3.1.2 Two high-level planetary gear reducer design calculation andverification (13)3.1.3 Two low-level planetary gear reducer design calculation andverification (27)3.2Two evel planetary reducer design and calculation of input and output shaft (40)3.2.1 Two level planetary reducer input shaft design calculation (40)3.2.2 Two level planetary reducer output shaft design calculation (44)3.3Two level planetary reducer bearing checking (46)3.3.1 Two level planetary gear selection and check with the bearing (46)3.3.2 Two level planetary reducer output shaft (52)Chapter 4Roadheader cutting arm of the design calculation (54)4.1The cutting head design calculation and verification (54)4.2The cutting head shaft bearings selection and verification (60)Conclusions (62)Thanks (63)References (65)第1章绪论1.1掘进机的作用和分类1.1.1掘进机在煤矿领域中的作用掘进机主要由行走机构、工作机构、装运机构和转载机构组成。
随着行走机构向前推进，工作机构中的切割头不断破碎岩石，并将碎岩运走。
有安全、高效和成巷质量好等优点，但造价大，构造复杂，损耗也较大。
掘进机的主要功能是剥落煤岩，能掘出不同的巷道断面尺寸。
在给定所掘巷道的地质情况下，有较高的生产率。
掘进机在井下不但用于巷道的掘进，在对一些特殊的煤和煤岩也起到采掘作用。