掘进机截割头设计解析
浅谈EBZ315掘进机截割头设计
浅谈EBZ315掘进机截割头设计刘青辉刘建伟石家庄中煤装备股份有限公司【摘要】随着煤矿业不断的发展,原有的掘金机械设备已经不能满足现代化煤矿企业发展需求,尤其是掘进机截割头。
在这种情况下,就应该从煤矿掘进实际状况出发,掘进机截割头进行相应研究,以便更好满足实际煤矿企业发展需求。
EBZ315是基于现在煤矿掘进所遇到的实际状况进行研究的,能更好满足煤矿掘金需求。
本文主要从EBZ315掘进机截割头设计研究的必要性、EBZ315掘进机截割头设计内容等方面出发,对EBZ315掘进机截割头设计进行分析。
【关键词】EBZ315掘进机截割头设计就现在煤矿开采状况来看,其主要在硬质岩道进行开采,这就给掘进机带来了一定负担。
原有掘进机截割头就不能满足硬质岩道掘金开采需求,这就需要采用新的的掘进机并对其掘割头进行重新设计,以满足煤矿硬质岩道开采需求。
而EBZ315掘进机截割头以其平稳、效率高、粉尘吸收少等优势已被应用在煤矿掘进中,为煤矿开采带来了新的生机。
为了使EBZ315掘进机截割头在煤矿掘进中,更好的发挥其作用,还需要对EBZ315掘进机截割头设计进行深入分析。
如何更好的对EBZ315掘进机截割头设计进行分析,已经成为相关部门值得思索的事情。
一、对EBZ315掘进机截割头设计研究的必要性正常情况下,载割头质量如何是由其载荷引起的。
而其载荷又是由煤岩抗截程度来决定的,其抗截强度的多变性、切屑厚度及截齿磨损程度等印度都会影响载割头荷载。
而现在的计算在一定程度上还处于还停留在简单煤层计算上,这就无法满足煤矿企业掘进机切割性能需求,需要对掘进机截割头设计进行进一步研究,尤其是对EBZ315掘进机截割头进行进一步研究,毕竟其是现在掘进机截割头中与煤矿掘进现状相一致的截割头。
从EBZ315掘进机截割头实际应用状况可以知道,切割头的荷载是比较复杂的,其在实际应用过程中,受空间因素的影响较大,很多时候会出现大量且难以预测的随机因素。
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。
横轴式掘进机截割头设计
横轴式掘进机截割头设计摘要:随着社会的不断发展和科技水平的不断提高,人类征服自然的领域也在不断扩大,其中比较具有代表性的就是掘进机,掘进机的出现具有很重要的实用意义。
自从掘进机开始进入人们的生活视线,就被广泛地应用到铁路穿山隧道、引水隧道等各施工过程中.掘进机的功能除了能应用在隧道施工外,像以采掘为目的的煤巷开挖、矿巷开掘中也广泛采用了掘进机,这样工作效率高。
以上介绍使用的就是部分断面掘进机,而横轴掘进机是其中的一种。
本次毕业设计就是为了研究横轴式掘进截割头的设计,具体设计内容包括:1.收集基本资料,例如:先对掘进机现在在国内外的发展趋势进行了解,接着对掘进机结构进行学习分析,从而发现掘进机本身有什么需要改进之处,还有就是掘进机对截割的矿岩都有什么要求等;2.对资料进行学习和总结。
将自己收集的数据进行整理列表,这样看起来一目了然;3.CAD的学习制作等。
通过简单的CAD软件学习,将自己想要设计的截割头画出来。
并通过计算得到基本数据,进行数据分析和结构分析相结合。
对掘进机的具体结构用途也要进行了解和掌握,这样有利于截割头的整体计算。
掘进机结构的优化设计和制造精度对今后的工作性能都会有决定性的影响因为截割头是掘进机的核心部位,所以它的研究自然也就成了重中之重。
煤炭是人类生产生活的重要能源,随着工业的不断发展,生产规模的不断扩大,煤炭在国民经济中的地位也显得越来越重要。
随着采煤机械化的发展,大大提高了工作面的广度,对开采强度,工作面的推进速度要求也越来越快,这就要求加快掘进速度,提高工作效率以适应人们对工具的需求。
切割头是掘进机的工作机构,它的主要功能就是破碎岩石或者分离煤层。
经过对煤岩切割过程的研究了解,认识到影响切割效果的因素很多,因而掘进机截割头的设计变的复杂许多。
为提高工作效率,加快生产力,满足人们对机械化的高要求,截割头的设计成了重中之重。
如果在截割头的每一转中,参加切割的各个截齿都能同时从岩石中切下等体积的煤岩,也就是每个镐齿的受力相等,磨损程度也相同,机械运动也比较平稳,只有满足这些要求,才可以达到自己当初设计的初衷。
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
EBZ160掘进机截割部设计毕业设计
EBZ160掘进机截割部设计摘要悬臂式掘进机是为煤矿综采及高档普采工作面采掘巷道的机械设备,它结构紧凑、适应性好机身矮、重心低、操作简单、检修方便。
本次设计主要是悬臂式掘进机的截割机构,悬臂式掘进机的截割机构是有伸缩式和固定式两种,按照它的截割头的分布可以分为横轴式和纵轴式两种。
我所设计的掘进机截割部是纵轴式带伸缩的形式。
纵轴式与横轴式相比,主要有结构简单,设计方便,便于安装和调试。
在截割过程中,横轴式可以进行上下左右摆动截割,方便灵活。
带伸缩的截割臂,在解决掘进机掘进面窄的问题上发挥了很大作用,掘进机截割部带伸缩,加大了截割部的长度,从而加大了截割头所经过的截割面,提高了掘进效率。
我的设计中动力源是电动机,通过联轴器传动,由减速器进行减速,最后输出转速为40r/min。
本设计中主要的传动结构为三级行星齿轮减速器,它包含了一级直齿轮传动和两级行星齿轮传动,输入和输出都采用花键联结。
本设计中介绍了EBZ160型掘进机的检修及维护保养。
关键词:掘进机;截割部;齿轮减速器;带伸缩AbstractThe cantilever mechanical boring machine is picks and upscale Pu for the coal mine synthesis picks the working surface to excavate the tunnel the mechanical device, its structure compact, the compatibility good, the fuselage short, the center of gravity low, the operation simple, the overhaul is convenient. This design mainly is the cantilever mechanical boring machine cutting organization, the cantilever mechanical boring machine cutting organization has extension and the stationary two kinds, may divide into the abscissa axis type and the ordinate axis type two kinds according to its cutting head distribution. I design mechanical boring machine cutting department is the form which the ordinate axis type belt expands and contracts. The ordinate axis type and the abscissa axis type compare, mainly has the structure to be simple, the design is convenient, is advantageous for the installment and the debugging. About the cutting process, the abscissa axis type may carry on about swings cutting, facilitates nimbly. The belt expands and contracts the cutting arm, played the very major role in the solution mechanical boring machine tunneling surface narrow question, the mechanical boring machine cutting department belt expanded and contracted, has increased the cutting department length, thus has enlarged the cutting surface which a cutting institute passed through, enhanced the tunneling efficiency. In my design the power supply is an electric motor, through the shaft coupling transmission, carries on by the reduction gear decelerates, the final output rotational speed is 40r/min. The design of the three-tier structure as the main transmission planetary gear reducer, which includes level straight gear transmission planetary gear transmission and levels, import and export are used spline up. The design introduced EBZ160 type boring machine overhaul and maintenance.Key word:Mechanical boring machine; Cutting department; Speed reducer gear; Belt expansion and contraction.目录1. 掘进机的概述 (1)1.1 悬臂式掘进机简介 (1).................................................................1.3 国外掘进设备及综掘技术发展现状1.4我国内掘进设备的发展及存在的问题.........................1.4.1 我国悬臂式掘进机的科研成果..........................1.4.2 我国悬臂式掘进机技术发展展望........................1.4.3 我国掘进机目前存在的问题............................ ................................................................. 悬臂式掘进机的基本组成...........................................悬臂式掘进机技术特点......................................2.EBZ160掘进机总体方案设计 (6)2.1 任务说明 (6)2.1.1 题目 (6)2.1.2 课题概况 (6)具体要求 (6)2.1.4 毕业设计工作量 (6)2.1.5 完成时间 (6)2.1.6 提交内容 (7)2.2 主要性能 (7)2.3 主要特点 (7)2.4 主要技术参数 (8)方案的确定 (8)2.5.1 工作机构的型式选择 (9)装载机构的型式选择 (9)工作机构的型式选择 (11)2.7除尘装置的型式选择 (11)2.8高压水细射流辅助切割技术123. EBZ160掘进机截割部的设计 (13)3.1行星传动概述 (13)3.2 传动原理图 (14)3.3 第一级直齿轮传动设计计算 (14)3.3.1.总传动比计算 (14)3选择电动机 (14)3根据齿面接触疲劳强度设计计算 (15)3齿根弯曲疲劳强度校核 (18)3.4高速级行星齿轮的设计计算 (19)传动比分配 (19)选择材料 (19)转距计算 (20)参数的选取和计算 (20)初步计算齿轮模数m和中心距a (21)变位系数的计算 (23)齿轮几何尺寸的计算 (24)行星齿轮啮合要素的计算 (25)行星齿轮装配条件的验算 (26)行星齿轮传动效率计算 (26)行星齿轮强度的计算 (27)高速级行星齿轮设计及校核 (31)配齿计算 (31)初步计算齿轮模数m和中心距a (33)变位系数的计算 (34)齿轮几何尺寸的计算 (35)行星齿轮啮合要素的计算 (36)行星齿轮装配条件的验算 (37)行星齿轮传动效率计算 (37)行星齿轮强度的计算 (38)轴的计算校核 (42)主要已知参数 (42)轴上力的计算 (42)计算轴的最小直径 (42)3.6.4 花键联轴器的选择 (42)花键联结强度校核 (43)轴的强度校核 (44)轴承寿命计算 (45)4. 检修及维护保养 (46)机器的检修 (46)机器维护和保养 (50)机器的日常维护保养 (50)机器的定期维护保养 (51)润滑 (52)电气 (56)机器常见故障的原因及处理方法 (57)总结 (62)参考文献 (64)英文翻译....................................... 错误!未定义书签。
高压水射流掘进机截割头设计
高压水射流掘进机截割头设计李烈【摘要】掘进机是煤矿巷道掘进的主要设备,国内现有的掘进机主要依靠截齿截割,当煤岩硬度较大时,截割头振动剧烈,大大缩短了截齿的使用寿命.为了改善截割头的振动情况,在截割头上引入高压水射流辅助截齿截割,并对高压水射流掘进机截割头关键环节进行具体设计.研究发现,截割头上高压水射流配置方式包括四种:前置式、后置式、中心式和侧置式,其中应优先选择前置式,当水压达到40MPa时,截割头上一般可布置(5~15)个喷嘴,且优先布置在工作环境比较恶劣的球面与锥面的过渡位置.进行高压水射流掘进机截割头截割实验,研究表明所设计的截割头能有效降低截割头振动,当水压达到40MPa时,振幅平均值降低45.6%,且振动更加平稳.%Roadheader is the main equipment in coal mine for tunneling,but the domestic existing roadheader mainly depends on picks for tunneling,the hard coal rock causes intense vibration on the cutting head,which shortens the service life of picks.In order to decrease the vibration,the high pressure water jet is equipped in the the cutting head,and the key parts of the cutting head is designed.The study found that the high pressure water jet configurations include four forms:front jet,rear jet,central jet and lateral jet,among which the front jet should be preferred.When the water pressure reaches 40MPa,5-15 nozzles can be arranged on the cutting head,and they should be arranged at the transition position of spherical and conical surface,where the pick working environment is bad.The cutting experiment showed that the cutting head designed can effectively reduce thevibration,when the water pressure reaches 40MPa,the vibration average amplitude is reduced by 45.6%,and the vibration is more stable.【期刊名称】《机械设计与制造》【年(卷),期】2017(000)004【总页数】4页(P77-80)【关键词】高压水射流;掘进机;截割头;截齿;喷嘴【作者】李烈【作者单位】东南大学机械工程学院,江苏南京211100【正文语种】中文【中图分类】TH16;T042煤炭是我国的主体能源和重要的工业原料[1],目前,煤炭在我国一次能源消费结构中的比重仍在60%以上,煤炭工业仍具有较大的发展空间。
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。
关于纵轴式掘进机截割头外形设计的讨论
关于纵轴式掘进机截割头外形设计的讨论摘要:介绍了纵轴式掘进机截割头外形的设计要求以及重要的参数要求,联系实际的工作情况,对于截割头不同外形尺寸进行分析关键词:截割头外形参数我国各大煤矿采用的掘进机截割头,按其布置方式分为纵轴式和横轴式两大类。
而针对我国煤层的工况以及考虑使用的经济性,纵轴式截割头普遍被各种掘进机型所应用,现根据几年来我们公司设计和现场使用纵轴式截割头的情况,浅谈自己的认识。
1 截割头外形尺寸的确定截割头的外形尺寸很关键,一个合理的外形尺寸,不仅可以使截割头具有较强的破煤岩能力,而且在工作过程中可以获得较平整的巷道顶板、底板和侧帮。
(1)截割头的长度。
纵轴式掘进机截割头的长度是指沿截割臂轴向方向的长度,其值的大小影响工作效率。
截割头长度较长,工作时截割阻力增加,尤其是在截割臂摆动的过程中,会使截割臂摆动速度降低,一个工作循环的时间加长,影响掘进速度;截割头太短,钻进深度就会减小,也会使掘进机的掘进速度降低。
另外,截割头的长度与工作面的棚间距也有一定的关系,理想状态下,一次或几次掘进的距离应该等于整数倍的棚间距离(我们假设一次掘进的距离就等于一个截割头的长度),但是这种计算方式是不能实现的,因为各个地域地质条件的不同决定了工作面架设的棚间距离不同,所以这种算法不能得出固定的尺寸。
通常,根据实际经验,纵轴掘进机截割头的长度可取500~900mm,大功率的掘进机可以取到1100mm左右。
(2)截割头的直径。
我们先通过截割电机的功率来初步确定截割头的转矩:式中:P—截割头切割功率(kw)N—截割头转速(r/min)则截割头平均切割力F:式中:R—截割头的平均直径从以上计算可以推断,在功率和转速已经固定的前提下,切割力的大小与截割头直径有直接的关系,假设截割头上有m个截齿,且载荷均布,则会有:可见,若截齿数量一定,直径越大,每个截齿的切割力就越小,那么是不是截割头直径越小越好呢?显然不是的,截割头直径越小,工作面的循环时间就越长,工作效率就越低。
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 。
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煤矿生产中常用的设备,它能够高效地进行矿井的掘进作业。
掘进机截割头是掘进机的关键部件之一,在掘进作业中承担着重要的截割和受力任务。
了解掘进机截割头的受力分析对于提高掘进机的工作效率和延长设备的使用寿命具有重要意义。
本文将对掘进机截割头的受力分析进行研究,并结合实际掘进实例进行分析,以期能够更好地理解掘进机截割头的受力特性和工作原理。
一、掘进机截割头受力分析1.截割头结构掘进机截割头通常由刀盘、截割齿、传动系统和支撑系统等部件组成。
刀盘是截割头的核心部件,它通过传动系统驱动进行旋转运动,同时截割齿则位于刀盘上,通过截割齿的旋转和进给运动完成煤岩的切削作业。
支撑系统则用于支撑和固定刀盘,保证其在工作过程中能够稳定运行。
2.受力分析在掘进作业中,掘进机截割头承受着复杂的受力情况。
其主要受到的力包括切向力、法向力和扭矩等。
切向力是指截割头在切削煤岩时所受到的力,它是导致截割齿磨损和切削能力下降的重要因素。
法向力则是指截割头在进给作业中承受的力,它会影响刀盘和截割齿的切削性能和稳定性。
扭矩则是刀盘在旋转过程中所受到的力,它会影响刀盘的旋转稳定性和切削效率。
3.受力特点掘进机截割头在工作过程中受力特点明显,具有以下几个特点:一是受力复杂,同时承受着切削和进给引起的多种受力;二是受力不平衡,受力部位和受力大小不一致,导致截割头在工作中容易出现磨损和损坏;三是受力频繁,掘进机截割头在工作过程中需要频繁进行切削和进给作业,所以其受力频繁变化,对截割头的耐久性和稳定性提出了较高要求。
二、掘进实例分析下面以某矿井的掘进实例为例,来具体分析掘进机截割头的受力特性和工作原理。
某矿井采用掘进机进行煤矿掘进作业,掘进机型号为XCMG EBZ260H,工作面倾角15°,煤岩硬度为3-4级。
在进行掘进作业时,掘进机截割头受力情况如下:切向力为1000N,法向力为500N,扭矩为200Nm。
EBZ-135掘进机截割头结构优化设计
A crigt tel dn o d i s h ut gl esaeo ep k a p a d dut n pi i dadtu e co n a i cn io ,te tn n c fh i s s e et l ajs dadot z n sh d oh o g tn c i i p t c w r ey e m e h t
c t n e d a d te c a n o k T e la so h ut g h a n a h pc ee o tie rm h i lt n ut gh a n h o la d rc . h o d fte c tn e d a d ec ik w r ban d f i i o te smuai . o
截 齿 受力不均 的 问题 ,用 A S S L N Y / S—D N 0 0软 件建 立 了截 割 头和 煤 岩 的数 值模 拟 模 型 。通 Y A1. 过仿 真得 到 了截 割 头和各截 齿 的 受力 。再根 据 受 力情 况 ,反 复 调整优 化 了截 齿截 线间距 ,使得 截 割 头和各截 齿所 受 力的差 异 系数 趋 于平衡 。 同 时,差异 系数 的减 小 ,使掘 进机 的振 动得到 了有 效 控 制 ,截割 性能 明显提 高。
p o lms o e h g i r t n o h u t g h a n h n v n la n te c t n ik xse n t e E r be ft i h v b ai n t e c t n e d a d t e u e e o d o h u t g p c s e i d i h BZ 一 1 5 h o i i t 3 ma h a e . T e ANS / S — D d ed r h YS L YNA1 . 0 s f a e a p l d t sa l h t e n me ia s lt n mo e s o h 0 ot r w s a p i o e t bi h u r l i a i d l f te w e s c mu o
横轴式掘进机截割头设计
横轴式掘进机截割头设计摘要:随着社会的不断发展和科技水平的不断提高,人类征服自然的领域也在不断扩大,其中比较具有代表性的就是掘进机,掘进机的出现具有很重要的实用意义。
自从掘进机开始进入人们的生活视线,就被广泛地应用到铁路穿山隧道、引水隧道等各施工过程中.掘进机的功能除了能应用在隧道施工外,像以采掘为目的的煤巷开挖、矿巷开掘中也广泛采用了掘进机,这样工作效率高。
以上介绍使用的就是部分断面掘进机,而横轴掘进机是其中的一种。
本次毕业设计就是为了研究横轴式掘进截割头的设计,具体设计内容包括:1.收集基本资料,例如:先对掘进机现在在国内外的发展趋势进行了解,接着对掘进机结构进行学习分析,从而发现掘进机本身有什么需要改进之处,还有就是掘进机对截割的矿岩都有什么要求等;2.对资料进行学习和总结。
将自己收集的数据进行整理列表,这样看起来一目了然;3.CAD的学习制作等。
通过简单的CAD软件学习,将自己想要设计的截割头画出来。
并通过计算得到基本数据,进行数据分析和结构分析相结合。
对掘进机的具体结构用途也要进行了解和掌握,这样有利于截割头的整体计算。
掘进机结构的优化设计和制造精度对今后的工作性能都会有决定性的影响因为截割头是掘进机的核心部位,所以它的研究自然也就成了重中之重。
煤炭是人类生产生活的重要能源,随着工业的不断发展,生产规模的不断扩大,煤炭在国民经济中的地位也显得越来越重要。
随着采煤机械化的发展,大大提高了工作面的广度,对开采强度,工作面的推进速度要求也越来越快,这就要求加快掘进速度,提高工作效率以适应人们对工具的需求。
切割头是掘进机的工作机构,它的主要功能就是破碎岩石或者分离煤层。
经过对煤岩切割过程的研究了解,认识到影响切割效果的因素很多,因而掘进机截割头的设计变的复杂许多。
为提高工作效率,加快生产力,满足人们对机械化的高要求,截割头的设计成了重中之重。
如果在截割头的每一转中,参加切割的各个截齿都能同时从岩石中切下等体积的煤岩,也就是每个镐齿的受力相等,磨损程度也相同,机械运动也比较平稳,只有满足这些要求,才可以达到自己当初设计的初衷。
掘进机截割头设计
掘进机截割头设计煤矿掘进是煤炭生产和建设的基础工程。
近年来,我国煤矿掘进机械化得到了迅速的发展,装备水平也有很大的提高,在自主创新能力上也有长足的进步。
煤炭工业是我国国民经济的主要支柱产业。
在未来50年内,煤炭仍是主要的能源和战略物质,具有不可替代性,是国民经济和社会发展的保证。
随着国民经济的快速发展,以及国加入WTO后,煤炭工业现代化的步伐也在加快。
目前,国内掘进机发展水平相对落后,巷道掘进成为煤矿发展的一个瓶颈,制约着煤炭工业的发展。
各国早期研制的悬臂式掘进机都是以煤炭为作业对象,机重在13-17吨之间、切割功率在30KW左右的轻型机,代表机型是前苏联的ЛК-3型掘进机。
中期产品主要是用于切割煤系地层中的各种煤岩的中型掘进机,机重在25吨左右、切割功率50-100KW,可切岩石硬度系数f6,如英国的MKA-2400型、奥地利的AM-50型、日本的S100型等。
近期产品主要是以煤系地层中的中硬度岩石为作业对象的重型机,一般机重40-80吨、切割功率150-200KW、可切岩石硬度系数f8,如英国的LH-1300型、奥地利的AM-75型、日本的S200M型掘进机等。
我国的掘进机技术开发工作始于1965年,最初是仿前苏联的ЛК-3型掘进机,1979年后,先后从日本、奥地利、英国、美国、西德、原苏联、匈牙利引进了多种型号的掘进机,通过引进日本MRH-5100-41型、奥地利AM-50等型掘进机的制造技术和先进加工设备,并进行技术转化,到1989年底,我国已自行研制成功了AM50、ELM-55、EMIA-30、EL-90、5100等6种8个型号的掘进机,使我国中小型掘进机不再依赖进口。
此后,我国又开始了重型掘进机技术开发和研制工作。
1999年,煤科总院太原分院开发出了EBJ-160型掘进机,2001年,佳木斯煤机厂又完成了从日本引进S200M型掘进机的消化吸收、国产化任务。
经过几代人的不懈努力,截止到目前为止,我国掘进机的开发研究在轻型及中重型上己其本达到国际先进水平,但在重型掘进机的研究上,与一些发达国家的产品还存在着一定的差距。
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。
EBZ40型矿用掘进机截割头设计及其受力分析
1 截割头镐齿的空间排列设计与载荷分析1.1 截割头镐齿相关设计要求对于EBZ40型掘进机而言,截割头是其中非常重要的工作部件,其结构性能的优劣对掘进机的工作效率有重要影响。
在设计截割头时需要考虑的因素较多,比如煤矿采掘工艺、煤矿特征等。
好的截割头结构设计需要确保所有的截齿受力均衡。
具体而言,设计截割头时的要求包括下述几点:(1)所有的镐齿都能够均衡受力,具有较小的振动;(2)截齿磨损小,截割比能耗相对较低;(3)具有较高的工作效率,避免产生过量粉尘。
除上述要求外还需满足国家标准中明确规定的要求。
1.2 镐齿空间排列设计(1)空间位置。
对于纵向截割头而言,镐齿与齿座连接在一起,而齿座又通过焊接的方式与截割体进行固定安装。
所以,镐齿的空间排列会受到截割体和齿座的影响,其空间位置可以通过齿尖坐标以及镐齿的中心对称线表示。
其中,齿尖的三个坐标值分别为镐齿轴向距离、回转半径、齿尖与竖直方向之间的夹角。
而镐齿中心线可以通过安装角、切削角和旋转角对其进行描述。
对于EBZ40型掘进机而言,切削角取为45°。
旋转角度会受到安装区域的影响,即不同区域的旋转角会存在一定的差异,其大小控制在8°~35°范围内。
安装角对切割效率有显著影响,对于切割区的安装角度为0°,其他区域的安装角度在30°~70°范围内。
(2)截割头外形以及镐齿的分布。
将截割头形状设计成为球锥形,镐齿通常都是以螺旋线的方式分布在截割体上,目的在于方便截割煤层并将煤矿及时排出。
由于截割头为球锥形,所以镐齿的空间分布为圆锥螺旋线。
设计有30个镐齿,经过计算得到截线间距大小在60~100 mm范围内。
1.3 镐齿载荷分析掘进机在工作过程中,不是所有的镐齿都同时在工作,而是部分镐齿在截割煤层的时候另一部分镐齿处于空闲状态。
所有镐齿都是处在“截割—空闲”的交替状态,因此其受力状态也是脉冲式的。
镐齿在截割煤层时必然会受到煤层对其产生的反切屑力作用。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性,平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益,请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间:9:00-18:30)。
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。
因此,截割头的长度应设计在压出带范围内。
如果截割头长度过长,能够有效提高掘进机的工作效率,但是需要提供更多的动力。
如果切割机的功率太小难以满足这样的施工要求,就会因为过大的阻力
降低液压臂的运动速度和摆动幅度,因此会延长切割的时间周期,从而降低掘进效率。
但是将切割头的长度压缩之后,就能够有效提高操作平台的自由角度,但是钻进深度会大大降低,也会影响掘进的效果。
因此,要根据具体情况科学设计掘进机切割头的长度,通常长度控制在600~900毫米,对于功率较大的掘进机,其切割头的长度可达到1000毫米。
1.2截割头的直径
截割头的平均直径是一个重要参考指标,它的大小直接决定了掘进机的切割深度和工作效率。
如果保持既定的工作功率,则切割头的输出功率是一个固定不变的参数,从力学的角度来看,如果切割头的直径越大,则切割力就会越小。
因此,如果切割头的直径设计过大,将会显著降低切割力。
如果工作时的阻力超过切割力,则会导致掘进机的工作效率大大降低。
与之相反,如果切割头的直径设计过小,它就可以获得较大的工作效率,但是由于直径过小工作效率也会受到明显影响,降低生产率。
从实际工作经验来看,纵轴式掘进机的截割头直径设计在500~800毫米范围内为宜,大型掘进机最大可到1000毫米。
1.3截割头的锥角
为了获得较平整的巷道顶板、底板和两帮,应结合悬臂的长度和回转中心的位置来合理的确定截割头的锥角。
对于确定的掘进机,其截割头的锥角是定值,对任意形状的巷道,一般不能同时满足上述要求。
因此,就难以同时获得平整的顶板、底板和侧帮。
一般锥形截割头的锥角可取为30°~50°。
1.4螺旋头数和升角
切割时产生的排屑量与切割叶片和安装角度大小有密切关系。
如果叶片数量越多,就会增加单位时间内的排屑量,但必须要保证切割齿轮的排布规律,同时切割的功率要保证足够大,同时切割头的功能越大,则它的内部结构也十分复杂,这就会提高切割头的质量。
实际工作经验证明,螺旋头数量最佳不超过4个为宜。
有试验证明,如果对比较坚硬的岩层进行切割操作,则避免使用单头螺旋头,为了保证切割头的效率和降低损耗,应尽量减少截线距离。
如果采用单头螺旋设计,就要降低螺距,但是会增加切割碎片的数量,增加施工粉尘量,从而显著降低排屑效率。
因此,螺旋头数控制在3头最佳,对于中小型掘进机来说,一般多采用两头螺旋头。
螺旋升角对截割头的排屑过程影响比较复杂,关于最佳螺旋升角的取目前尚无确切的结论。
在具体设计中,对于两头和三头螺旋叶片可取升角大于12°。
1.5叶片的厚度和高度
叶片厚度的确定主要考虑其强度、刚度和耐磨等因素,并和齿座是否布置其
上有关。
进行准确的计算很麻烦,一般可根据实际情况类比确定,通常取其厚度为10~30mm。
叶片高度影响排屑效果,应按截割头不堵塞的条件分析确定,因为对其计算相当复杂,所以通常可参照其他同类机型确定,一般取50~80mm。
1.6截线距
截线距的大小不仅能影响截割阻力和截落煤岩的块度,而且与单位能耗、截割效率有关。
一般,对于裂隙少,崩落角小的中硬煤岩,截线距取为30~50mm;而裂隙多,崩落角大的脆性煤或软煤岩,可取为50~70mm。
考虑在不同钻进深度时的截割阻力不同,截割头前端的截线距应该小一些,而后部的截线距应适当加大。
另外,还要考虑截线距与切削厚度的合理比值,一般为1.5~2.5。
2结束语
截割头是掘进机最核心的工作配件,它主要是用来对付各种坚硬的地质岩层。
切割头每次旋转,都会对岩层造成很大的挖空体积,这主要是切割头上的截齿啃咬岩层的结果。
如果能够保证每个截齿受力均匀,损耗率相同,且运动匀速,就能够将切割工作效率提高到最佳状态。
为了不断改进切割机的工作效率和性能,中外学者一致都在开展各种相关研究。
参考文献:
[1]王东炜.采掘机械技术研究.上海:机械工业出版社,2001(3)
[2]陶炳文.综合机械化掘进成套设备技术研究.北京:清华大学出版社,2009.
[3]陶驰东主编.采掘机械[M].煤炭工业出版社,1993.
[4](苏)保晋(Позин,Е.З.)等著,王庆康,门迎春译.采煤机破煤理论[M].煤炭工业出版社,1992.。