采煤机械之掘进机械

1．冲击配气机构 气动凿岩机实现活塞往复运动以冲击钎尾的机构 配气机构作用： 将由操纵阀输入的压气依次输送到气缸的后腔和前腔， 推动活塞往复运动——获得活塞对钎尾的连续冲击动作
环状阀配气机构 1-压气入口；2-气道；3-配气阀；4-气缸后腔；5-活塞；
6-排气口；7-气缸前腔；8-气路通道
冲击行程 返回行程
截齿齿尖运动轨迹近似为空间螺旋线
二、截割机构 由截割头、悬臂和回转座组成悬臂工作机构 按悬臂长度是否可变分伸缩式和不可伸缩式两种
1．截割头 直接截割破碎煤岩的旋转部件，其形状、尺寸和 截齿的排列方式对掘进机的工作性能影响重大 截割头组成： 截割头体、螺旋叶片和截齿座 在齿座里装有截齿，叶片(或头体)上焊有安装内 喷雾喷嘴用的喷嘴座
截割运动： 截割头旋转和
悬臂摆动的合成 运动，截齿齿尖 运动轨迹近似为 平面摆线
工作时先进行掏槽截割，掏槽进给力来自行走机 构，最大掏槽深度为截割头直径的2/3
掏槽时，截割头需做短幅摆动，以截割位于两半 截割头中间部分的煤岩→操作较复杂
掏槽可在工作面上部或下部进行，但截割硬岩时 应尽可能在工作面上部掏槽
按行走方式分轨轮式、履带式、轮胎式和雪橇式
按驱动方式分电动驱动、气动驱动、电液驱动
按作业过程特点分间歇动作式和连续动作式
间歇动作式：工作机构摄取物料时为间歇动作的装 载机，主要有耙斗装载机、铲斗装载机
连续动作式：工作机构摄取物料时为连续动作的装 载机，主要有扒爪装载机、立爪装载机、扒爪立爪装 载机、挖掘装载机
适用于大断面巷道掘进，效率高，劳动强度低
③钻装机为主的机械化作业线：钻装机钻凿炮孔、 锚杆孔和装载转运煤岩，并将岩石装入矿车。巷道支 护采用锚杆安装机和混凝土喷射机
综合机械化掘进设备直接用掘进机完成破落煤岩、 装载、转载及支护等工序，实现工序的平行作业
掘进机破落煤岩，以装载、运输机构把煤岩输送至 后配套运输设备。支护方式选用金属支架、锚喷支护
国内平巷掘进广泛采用钻眼爆破法掘进设备ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
①耙斗装载机为主的机械化作业线：支腿式气动凿 岩机钻凿炮孔，耙斗装载机把岩石耙入转载机或矿车， 巷道支护采用锚杆安装机和混凝土喷射机
实现钻孔和装载平行作业，结构简单，使用广泛
②凿岩台车为主的机械化作业线：凿岩台车钻凿炮 孔及锚杆孔，侧卸式铲斗装载机把岩石装入转载机或 矿车
4．悬臂伸缩装置 掘进机掘进时，截割头切入煤壁方式： 利用行走机构向前推进，使截割头切入——截割头 悬臂不伸缩，结构比较简单，但行走机构移动频繁 截割头悬臂伸缩，利用液压缸的推力使截割头沿悬 臂上的导轨移动，使截割头切入煤壁，履带不需移动
伸缩悬臂
5．回转台 悬臂支撑机构中主要部件，连接履带架，支承悬臂， 实现悬臂回转、升降运动，承受交变冲击载荷
掘进机是具有截割、装载、转载煤岩，并能自己 行走，具有喷雾降尘等功能，以机械方式破落煤岩 的掘进设备，有的还具有支护功能
根据所掘断面的形状分全断面掘进机和部分断面 掘进机
全断面掘进机适用于直径2.5～10m，岩石单轴抗压 强度50～350MPa的硬岩巷道。可一次截割出所需断面， 且断面形状多为圆形，主要用于隧道的岩石掘进
第5章 掘进机械
随着采煤工作面综合机械化程度的提高，要求巷道掘 进速度相应加快，保证采掘比例协调和矿井高产稳产
掘进设备按掘进工艺分为钻眼爆破法掘进设备和综 合机械化掘进设备
完成钻爆法掘进工序所需设备： 钻孔机械、装载机械、转载机械…
钻孔机械是在煤岩体上钻孔的机械 装载机械是将爆落的煤岩装入矿车或其他运输设 备的机械 转载机械承接由装载机械卸入的煤岩，并将其卸 入矿车或其他运输设备内的机械
1-凿岩机缸体；2-活塞； 3-钎杆；4-钎头
凿岩机按动力不同分气动、液压、电动和内燃凿岩 机，构造原理基本相似
气动凿岩机 结构简单、工作可靠、使用安全，应用较早且较多 按操作方式不同分手持式、支腿式和导轨式 按频率分低频凿岩机(冲击频率42Hz以下)和高频凿
岩机(冲击频率42Hz以上) 按转钎机构分内回转式凿岩机和外回转式凿岩机
间歇动作式装载机械 连续动作式装载机械
一、耙斗装载机 用耙斗作装载机构的装载机 适用于矿山平巷和倾角30o以下巷道掘进装岩， 装载能力一般为15～200m3/h
耙斗装载机可使装岩与凿岩工序平行作业，爆 破后先把迎头的岩石迅速扒出，即能进行凿岩作 业，同时将尾轮悬挂在左、右帮上进行装岩作业， 缩短掘进循环时间
回转支承形式： ①平面滑动回转支承 ②滚动回转支承
AM50型掘进机
三、装运机构 装载机构和中间输送机组成 装载机构由电动机(液压马达)、传动齿轮箱、集 料装置、铲装板等组成
扒爪式装载机构：偏心盘带动扒爪运动，扒爪尖运 动轨迹为腰形封闭曲线，结构简单 星轮式装载机构：星轮直接装在传动齿轮箱输出轴， 星轮旋转将煤岩扒入输送机。工作平稳，动载荷小， 装载效果好，使用寿命长，多用于中重型掘进机
行星齿轮传动双滚筒绞车
1-减速器 2-电动机 3-刹车闸带 4-空程滚筒 5-工作滚筒 6-辅助刹车
二、扒爪装载机
用扒爪作工作机构的连续作业装载机 用于巷道掘进中装载爆落的煤岩，装载能力35～ 200 m3/h 扒爪装载机有电动和电液驱动两种 按转载输送机形式分整体式(多为刮板输送机)和分 段式(前段多为刮板输送机，后段多为带式输送机)
部分断面掘进机适用于单轴抗压强度小于60MPa的 煤、煤岩、软岩水平巷道。大功率掘进机也可用于单 轴抗压强度达100MPa的硬岩巷道。一次仅能截割部分 断面，需要工作机构多次摆动截割才能掘出所需断面， 断面形状可以是矩形、梯形、拱形等形状
悬臂式掘进机按截割头布置方式分纵轴式和横轴式
一、组成和工作原理 悬臂式掘进机组成： 截割机构、装运机构、行走机构、液压系统、电控 系统和喷雾降尘系统
装载机工作时，开动扒爪工作机构和转载输送机， 操纵液压缸将铲板降至料堆底部→开动履带行走机 构，机器慢速推进 →铲板前缘逐渐插入料堆→ 扒 爪按预定耙运轨迹运动，物料被扒爪送入转载输送 机受料口→ 刮板链运送到机器后面停放的矿车或其 他运输设备
液压缸实现装载高度、卸载高度和卸载位置调整
第三节 掘进机
纵轴式截割头 1-截割头体；2-截齿座
3-喷嘴座；4-截齿
2．截割减速器 作用：将电动机运动和动力传递到截割头
截割头工作时承受冲击载荷较大→减速器可靠性 高，过载能力大；箱体作为悬臂一部分，应有较大 刚性，联接螺栓防松装置可靠；减速器最好能实现 变速，以适应煤岩硬度变化，增强掘进机适应能力
常用传动型式： 圆锥—圆柱齿轮传动、圆柱齿轮传动和二级行星
四、行走机构 履带行走机构
五、液压系统 工作机构采用电动机单独驱动，其他机构用液压 泵—液压马达(缸)系统驱动
1-轴向柱塞泵 2-三位六通多路换
向阀 3-压力表 4-过滤器 5-双联液控单向阀 6-单向节流阀 7-液控单向阀 8-安全阀
组成和工作过程
耙斗以自重落在料堆上表面，钢丝绳牵引使耙 齿插入料堆扒取物料→沿巷道底板进入料槽，煤 岩通过卸料口卸至后面的运输设备
采用双滚筒绞车牵引耙斗往复运行，工作滚筒 的钢丝绳牵引耙斗前进，空程滚筒的钢丝绳绕过 固定在工作面上的尾轮牵引耙斗后退
绞车 牵引耙斗运动的装置 能使耙斗往复运行，迅速换向，适应冲击负荷较大 的工况，一般为双滚筒结构
2．转钎机构 使气动凿岩机钎杆回转的机构 内回转和外回转(独立回转)转钎机构 内回转转钎机构
1-棘轮；2-棘爪 3-螺旋棒；4-活塞
5-转钎套 6-钎尾套；7-钎杆
活塞4往复运动，通过螺旋棒3和棘轮机构，使钎 杆每被冲击一次转动一定角度
内回转机构多用于手持式或支腿式气动凿岩机
第二节 装载机械
装载机械：用钻眼爆破法掘进巷道时，工作面爆破 后碎落下来的煤岩需要装载到运输设备中运离工作面， 实现这一功能的设备
支腿式气动凿岩机用支腿支承和推进，减轻劳动
强度，提高钻孔效率，用于在岩石巷道钻凿孔径 24～42mm，孔深2～5m的水平或倾角较小的孔， 使用广泛
气动凿岩机组成： 冲击配气机构、转钎机构、排屑机构和润滑机构 支腿式凿岩机
1-钎杆；2-凿岩机；3-注油器； 4-水管；5-风管；6-支腿
钎杆1尾端装入凿岩机2机头钎套内，注油器3连 接在风管5上，使压气中混有油雾，对凿岩机内零 件进行润滑，水管4供给清除岩粉用水，支腿6支撑 凿岩机并给以工作所需推进力
齿轮传动
二级行星齿轮传动
变速圆柱齿轮传动
圆锥—圆柱齿轮传动
3．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，悬臂式掘进 机多采用防爆水冷式电动机来驱动截割头
为满足悬臂长度需要和减小电动机的径向尺寸， 采用串联双转子电动机
为满足截割不同硬度煤岩需要，避免在减速箱中 变速，采用双速电动机
与钻眼爆破法相比，综合机械化掘进优点：
安全、快速、高效——掘进机械化发展方向
常用综合机械化掘进设备：悬臂式掘进机、连续 采煤机、全断面掘进机
第一节 钻孔机械
钻孔机械主要用于岩巷掘进的钻眼爆破法工作面 中钻凿炮眼
凿岩机冲击破碎原理： 活塞高频往复运动，不断地冲击钎尾，形成一道 凹痕。活塞退回后，钎杆转过一定角度，活塞再次 冲击钎尾，又形成一道新的凹痕 两凹痕之间的扇形岩块被由钎头上产生的水平分 力剪碎 从钎杆的中心孔连续输入压缩空气或压力水，将 岩渣排出孔外，形成一定深度的圆形钻孔
1-截割机构 2-装载机构 3-中间输送机 4-机架及回转台 5-行走机构 6-液压系统 7-电气系统 8-操作台
1．纵轴式掘进机 纵轴式掘进机的截割头轴线和悬臂轴线相重合，外 廓呈截锥体 工作时，先将截割头钻进煤壁掏槽，然后按一定方 式摆动悬臂，直至掘出所需断面
2．横轴式掘进机 截割头轴线与悬臂轴线相垂直