掘进机截割头设计

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2.1.2.1 切割机构
切割机构主要由切割头，水冷电动机，减速器，伸缩机构和回转台等组 成，具有破碎煤岩功能的机构。
(1)切割头的选择
切割头装有截齿，用语破碎煤岩的部件。切割头主要由截割头体、齿座、
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螺旋叶片、截齿、喷嘴及筋板等构成；螺旋叶片焊在切割头体上，沿螺旋线 并按截线间距排列齿座和截齿。纵轴式掘进机切割头的形状通常有圆柱形、 圆锥形、圆锥圆柱形几种。圆锥形切割头有利于钻进工作面，也能保证切割 出来的巷道表面较平整，保证巷道坡度，也不会给支护工作带来麻烦[5]。所 以选择圆锥形切割头。
1
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。 1 设计要求及目的
表 2-1 掘进机型式的基本参数[6]
Tab.2-1 Table of the basic parameters of roadheader models
技术参数
单位
特轻
机型
轻
中
重 超重
3
பைடு நூலகம்割煤岩
最 大 单 向 MPa
40
抗拉强度
生产能力
煤
，
m3 / min
煤夹矸，
m3 / min
0.6 0.35
切割机构
kW
55
功率
适应工作
最大坡度
(°)
16
(绝对值)不
小于
可掘巷道 ㎡
断面
5～12
机 重 (不 包
t
20
括转载机)
2.1.2 各部件的结构型式的确定
50
60
80 100
0.8
—
—
—
0.4
0.5
0.6 0.6
75
90～200 150 200
16
16
16
16
6～16
10～ 7～20 8～28
设计用途：设计符合要求的纵轴式悬臂掘进机与截割部设计。 基本要求： 1)最大掘高 4.5m； 2)最大掘宽 5.6m； 3)巷道坡度±16°； 4) 机高 M 小于 2M，机重大于 45； 5)能够在煤层、半煤层下施工，切割煤岩最大单向抗压强度可达 100Mpa， 可切割性能指标适用切割煤岩硬度，普氏系数 f 小于等于 8，岩石的研磨系数 小于等于 Mg15。 2 总体方案设计 悬臂式掘进机主要由截割、行走、装运、装载四大机构和液压、水路、 电气三大系统组成，并通过主体部将各执行机构有机的组合于一体。总体方 案设计主要是进行掘进机的选型和总体参数的确定。
(2)切割电动机 切割电机为外水冷式，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。切割电机的选择在根据工作条件选取，而且应当符合行业 标准 MT477-1996《YBU 系列掘进机用隔爆型三相异步电动机》。 (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。
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
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。
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。
根据设计的要求和目的，机型选择重型。基本参数应当符合表格的规定。
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2.1 机型的选定及主要部件的结构形式的确定
2.1.1 机型的选定
掘进机的发展方向是定型化、系列化、并向“大断面”、“高硬度”发 展，掘进机的性能、外形、结构和重量应能很好地适应煤岩的性质和巷道的 尺寸。
根据任务书的要求，按行业标准 MT138～1995《悬臂式掘进机的型式与参 数》，MT238.3-2006《悬臂式掘进机|第 3 部分|通用技术条件》选定机型类 别。要考虑的掘进机用途有：煤矿井下巷道的掘进、其他行业的工程作业， 要考虑掘进机的工作条件：切割煤层巷、半煤层巷，煤岩的单向抗压强度(或 普氏系数 f 值)及岩石的腐蚀系数。