掘进机截割部设计

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/31

m h-

⋅

额定转矩额定电流额定转矩额定转矩

20092

3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。电机动力经传动系统传向截割头进行截割，且机体为焊接结构，前端与行星减速器相联，后端联接回转台。电机输出力矩，通过花键套传递给减速器，再由花键套传到主轴，主轴通过内花套键与截割头相联，把力(矩)传递到割头上，截割头以此方式进行工作。

传动方案设计

悬臂式掘进机的传动方式为电机输出轴通过联轴器将转矩传递给减速器的输入轴，减速器输出轴通过联轴器将转矩传递给主轴，主轴带动截割头转动。

传动类型的设计

由于行星齿轮传动具有多分流传动、低压力啮合、作用力平衡和运行多变性等一系列特点，所以在同等工作条件下与定轴齿轮传动相比，行星齿轮传动具有外形尺寸小，重量轻、传动效率高、工作可靠和同轴传动等许多突出优点，因此国内外纵轴式掘进机的截割结构传动系统均采用行星齿轮传动，以期在提高承载能力、效率和可靠性的同时，尽可能地减轻重量、缩小外廓尺寸、降低制造成本。要求传动装置体积小、结构紧凑，并满足一定的强度要求和减速比要求。因此，这种工作机构的传动装置多采用行星齿轮传动，以满足以上要求。

如果采用一级减速，则传动比太大，导致齿轮结构很难满足现实要求，因此，决定采用2级齿轮减速。齿轮系的选取有定轴轮系和周转轮系两种。由于悬臂采用内伸缩式，电动机、联轴器、的减速器相对于轴向是固定的，从传动装置体积小、结构紧凑等考虑，采用双级行星齿轮传动。工作机构传动系统布置图3-1。

图3-6传动系统

Fig 3-6 The transmission system

截割电动机通过联轴节、中心轮、行星轮、内齿轮、中心轮、行星轮和联轴节驱动切割头进行切割。

中心轮固定在悬臂主轴上，行星轮与之啮合，同时又与一个内齿轮啮合，内齿轮固定在箱体上。

使减速器的强度能满足电动机的最大转矩和动载荷，即使电动机过载以至停止，减速器也不至于出现机械故障。若减速器的强度不能满足电动机的最大转矩，必须设过载保护装置，如安全销、压紧弹簧、液压或摩擦联轴器等。

4截割部减速机构设计

电机选择

4.1.1 截割速度

根据设计要求，截割头转速n=46r/min

4.1.2 截割功率

根据所截割煤岩的特性、工作机构的类型，参照类似工作条件、工作范围的国内外各种掘进机，来选定截割电机功率。

表4-1 我国主流掘进机的主要技术性能表

Table of mainly performance of roadheader in China

技术参数AM50S-100EBJ-120TP EBZ200TY S150J ELMB-75C EBJ-200SH 断面/㎡6～188～238～189～219～236～178～24可截割硬度

60706080807080～100 /MPa

机重/t273653

总功率/kW174145190250205130314

截割功率

100100120200150/8075200

/kW

适应坡度/

16161616161616（°）

系统压力

16161623161616

/MPa

外形尺寸

××××××××××××××

/m×m×m

生产厂家淮南佳木斯太原分院太原分院佳木斯南京晨光上海分院

根据设计要求，截割硬度小于85Mpa，选择截割功率为200kW。

4.1.3选择电机

根据截割功率选择电动机型号为：YBUD-200隔爆电动机

其主要性能数据如下：

表4-1

型号额定

功率同

步

转

速

满

载

转

速

YBUD-200200KW150

r/m 146 0 r/m