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。

1 设计要求及目的
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。

2.1 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。

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。

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
机型
特轻轻中重超重
切割煤岩
最大单向
抗拉强度
MPa
生产能力煤，3/min
m0.6 0.8 ———煤夹矸，
3/min
m
0.35 0.4 0.5 0.6 0.6
切割机构
功率
kW 90～200 适应工作
最大坡度(绝对值)(°)
40
≤50
≤60
≤80
≤100
≤
55
≤75
≤150
>200
>
16
±16
±16
±16
±16
±
不小于
可掘巷道
断面
㎡ 5～12 6～16 7～20 8～28 10～32 机重(不包
括转载机) t
2.1.2 各部件的结构型式的确定
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、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。

(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20≤25≤50≤80≤80>
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.
(4)伸缩机构
伸缩机构有内伸缩式和外伸缩式。

内伸缩式结构紧凑、尺寸小、伸缩灵活方便，因此采用内伸缩式。

伸缩机构由保护筒，伸缩内、外筒，花键套，密封座，主轴，轴承，隔套，旋转密封、油封等构成。

位于截割头和二级行星减速器之间，通过花键联接使主轴旋转运动，带动截割头旋转，通过油缸伸缩带动伸缩部实现伸缩[5]。

图2-2 悬臂伸缩原理图
Fig.2-2 The fig of the cantilever flex
(a)外伸缩式 (b)内伸缩式
1 悬臂；
2 减速器；
3 电动机；
4 伸缩油缸；
5 滑架；
6 花键主轴；
7 内套；
8 联轴器；9 外套
(5)回转台的设计要求[5]
1)回转装置反映在切割头上的回转力和回转速度要满足切割工作要求；
2)回转台要能够承受机器工作时的各种载荷反力的作用，要有足够的刚度；
3)与悬臂配合，所具有的回转角度要满足掘进端面的要求；
4)结构紧凑、运转平稳，工作可靠。

同时回转台的设计要符合中国煤炭行业标MT475-1996《悬臂式掘进机回转支承型式基本参数和技术要求》。

2.1.2.2 装运机构
装载机构机构由铲板部分与中间刮板输送机等组成。

由2台液压马达，直接驱动链轮，带动刮板链组实现物料运输[5]。

(1)铲板部
铲板部分由耙装部、减速器、耙爪等组成。

装载部实现采掘下煤矿等接受采集，经过中间输送机，把煤矿输送到后续的输送带上。

铲板部有双环形刮板链式，螺旋式装载式，蟹爪式装载式，星轮式等。

由于星轮式装载式结构简单，工作可靠，外尺寸小，因此选星轮式装载方式[8]。

耙装部机构采用弧形三齿星轮式，有左右两个，对称布置。

(2)中间刮板运输机
输送机构，采用刮板链式输送机，一般由机尾向机头方向倾斜向上布置。

输送机构由以机头轴为主动轴时，由设置在机头的液压马达或电机，通过减速器装置驱动机头轴运转。

这样机构复杂。

可以设置机尾为主动轴，由设置在机尾的驱动装置，带动刮板链式输送机工作，简化结构。

采用双边链运输型式，底板呈直线形，保证运输顺畅，提高溜槽及刮板使用寿命。

采用两个液压马达直接驱动链轮，带动刮板链组实现物料运输。

可以适当提高龙门，减少一运运输过程中大块物料卡阻[9]。

2.1.2.3 转载机
转载机大多采用胶带输送机的形式。

胶带转载机构的传动方式有三种[5]，1、由油马达直接或通过减速器驱动机尾主动卷筒；2、有电动卷筒驱动主动卷筒旋转。

3、有电动机通过减速器驱动主动卷筒旋转。

为了实现巷道掘进机胶带转运机构卸载端上下调高和左右摆动，以使运转的煤岩能够准确地卸如矿车或转载机中，可以在转运机构的机尾安装在掘进机尾部的回转台托架上，通过人力或者回转油缸，使整个转运机构的机尾绕回转台中心摆动一定的角度。

这样输送机转座与掘进机体主机架相连接，转座可以围绕立轴左右、上下摆动
20左右。

设置由一台水平油缸推动。

装载机后架的下部装1个升降油
缸，起支撑转载机的作用，也用来调节转载机的卸载高度。

2.1.2.4 行走机构实现形式及驱动方式
行走机构有迈步式、导轨式和履带式等几种。

履带式行走机构可在底板不平或者松软的条件下工作，不需要修路等，牵引力大，机动性能好，工作可靠，调动灵活和对底板适应性好等特点[10]。

采用履带式行走机构。

履带式行走机构的驱动方式有两种：电动机和液压马达。

由于液压回路的种种优点，选取液压马达驱动。

2.1.2.5 冷却喷雾系统
通常掘进机的除尘方式分为喷雾式和抽出式两种。

采用喷雾式除尘，用喷嘴把具有一定压力的水高度扩散，使其雾化，使粉尘附在雾状水粒表面沉淀下来，以达到灭尘效果。

采用内喷雾形式，在切割头上装设喷嘴，对着截齿喷射[9]。

2.1.2.6 电控系统
电控系统包括动力部分、控制部分和检测部分，电控系统必须按照煤矿井下防爆要求设计、制造、检测，必须符合GB3836-2000标准中的有关规定和要求。

为了提高掘进机在作业时的安全性，操作的灵活性以及机械传动部分的故障诊断及监控功能，从实用角度考虑，装设必要的离机遥控装置、测控压力、温度、液位及关键部位的故障诊断装置[11]。

2.2 总体参数确定
根据以上设计思想及设计结果进行掘进机的总体参数确定。

掘进机的总体参数，是指主要性能参数。

它表示了掘进机特性的指标。

掘进机的总体参数有：机重、外形尺寸、可掘断面、生产率、截深、摆动速度、切割力等[5]。

2.2.1 机器外形尺寸
根据掘进机工作环境和要求，考虑到巷道的断面和空间约束，机器高度越低越好，同时要满足行业标准，一般小断面掘进高度在1.7m 以下，大断面掘进机应低于2m 。

中、重型机高度1.6～2m ，特轻型、轻型机高度1.4～1.6m 。

机器固定部分的长度控制在7m 左右。

机长的推荐值为：轻型机长5.7≤m ，中型机长5.8≤m ，重型机长10≤m ，对应的宽度分别为m 6.1≤，m 5.2≤，m 3≤[12]。

结合设计要求和工作情况掘进机的外形尺寸(长×宽×高)= 8.7×2.8×
1.8(不含转载机长度)。

2.2.2 重量估算
整机自重是掘进机的一个重要参数。

机重太轻， 工作稳定性下降， 摆动截割时会发生摆尾现象、截割效率下降，截齿损耗率增加；机重太重，机动性差，转向灵活性下降。

一般它的自重可按2-1估算
)4/(30j V N G =[11]
(2-1)
式中： 0N —截割机构功率，kW ；
j V —截割头平均截割速度，m/s ；
也可参照现有掘进机用类比法来确定，机重(t)与截割功率(kW)之比为0.25～0.4。

t G 50≈
2.2.3 机器可掘断面
机器的规格和重量主要取却于巷道断面的大小。

悬臂式掘进机掘进断面的大小，决定于悬臂的长度和回转角度。

2.2.
3.1 悬臂的长度和回转角度的确定
根据上文的结构选择，伸缩机构类型采用内伸缩式。

(1)伸缩量。

伸缩量要大于或等于截深，考虑伸缩部的结构和机器工作的稳定性，悬臂伸缩量一般为500~600mm [5]，选取550mm 。

(2)悬臂长度和摆角
一般情况下，巷道的形状和规格确定后，按照巷道和最大高度和上下宽度，结合垂直摆动的中心高度，可以初步确定悬臂的长度和摆角。

最大掘高4.5m ，上摆角 451<α，下摆角 352<α，取水平摆角ϕ=︒33。

由几何关系可以得出，在最大掘宽5.6m 下，悬臂长为：
mm a L 395055033sin /2800=--=︒ (2-2) 即悬臂长为3950mm(a 为垂直回转中心1O 至水平回转中心2O 的距离，取
650mm)。

回转中心高：
mm H 1.258135sin 5.4=⨯≤︒
(2-3)
︒
⨯≤-45sin 5.44500H
(2-4)
即0.1318≥H mm 尽量降低重心，取H=1600mm 。

根据几何关系确定上摆角和下摆角。

既上摆角︒=321α，下摆角︒=282α。

2.2.
3.2 机器可掘断面参数的确定[5]
最大宽度(当悬臂在水平位置摆动时)：
ϕsin )(201max a L B += (2-5)
m B 6.5max =，mm L 450001=，mm a 650=， 33=ϕ；
上部宽度(当悬臂在上极限位置左右摆动时)：
ϕαsin )cos (2101a L B +=
(2-6)
m B 8.401=， 321=α
下部宽度(当悬臂在下部位置左右摆动时)：
ϕαsin )cos (2202a L B +=
(2-7)
m B 0.502=， 282=α
上摆高度： 101sin αL H = (2-8)
m H 4.201=
下摆高度： 202sin αL H = (2-9)
m H 1.202=
卧底深度： )sin (sin 230αα-=L h (2-10)
mm h 2000=， 303=α
巷道高度： m H H H 5.40201=+= (2-11)
可掘最大断面： 2max 01max 0102max 021[()()]23.62
S B B H B B H m =+++= (2-12)
上式中： 01L —切割头前端至垂直回转中心1O 的距离；
a —垂直回转中心1O 至水平回转中心2O 的距离；
ϕ—水平回转时，悬臂的摆角；
1α—垂直回转的上摆角；
2α—截割到巷道底面时，垂直回转的下摆角；
3α—卧底时，悬臂垂直回转的最大下摆角，可根据卧底深度来定，
一般可取 300~1000=h mm ，这里取200 mm 。

2.2.4 截割机构技术参数的初步确定 2.2.4.1截割头转速及其功率的初步确定
掘进机的动力源都采用交流电动机。

截割机构功率大小，在实际设计中一般采用类比法，再结合掘进机的一些个性因素及经验来确定。

截齿必须具有的一定的截割速度和足够的截割力，才能实现对煤岩的有效破碎。

显然在一定的功率下，适当降低截割速度(或转速)，将使截割力矩和截割力相应增加，有利于截割较硬的煤岩。

同时，还可以降低截割头上的动载荷，减少截齿的磨损和粉尘。

通常，在煤和软岩中，可取m/s 0.3~0.2=j V ，截割头转速为30~100/min r 。

对于中硬岩，可选m/s 6.1~8.0=j V ，对于砂岩和石灰岩，平均截割速度j V =0.6~0.8 m/s ，最高j V =0.9~1 m/s ，截割头转速为20~40/min r [11]。

目前市场上绝大多数掘进双速掘进机的截割速度为23r/min 和46r/min ，这两种截割速度被认为是截割硬岩和煤岩的经济截割速度，所以
本次设计的岩巷掘进机截割转速也设定为46r/min 。

结合行业标准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 。

2.2.4.2 切割头的有关参数的确定[5]
(1)切割头长度
切割头长度的大小影响工作循环时间，它的选择还与煤岩性质有关。

纵轴式掘进机切割头长度应略大于截深。

目前，纵轴式掘进机切割头的长度一般为500~700 mm 。

大功率的掘进机可以在1000 mm 左右。

根据设计要求，确定本掘进机为中型掘进机，选择切割头的长度为780 mm 。

(2)切割头直径
切割头直径影响切割力和工作循环时间。

当切割头的功率和转速一定时，切割头的直径将决定切割头的切向切割力。

切割头直径过大，将使切向切割力降低，如果切割力小于切割阻力，就不能完成切割任务。

目前，纵轴式掘进机切割头的直径一般为600~900 mm 。

大功率的掘进机可以在1000 mm 以上。

这里选择切割头的平均直径为800 mm 。

(3)切割头锥角
对于纵轴式掘进机的圆锥形切割头，为了获得比较平整的巷道顶、底板或者侧壁，还应结合悬臂长度、回转中心的位置来确定切割头的锥角。

设切割头的半锥角为θ，悬臂水平摆角为ϕ，上下摆角分别为1α、2α。

按几何关系，要保证巷道的顶、底板、侧壁平整，应使ϕααθ===21。

显然对于确定的掘进机，其切割头的半锥角θ是定值。

掘进机的水平摆角通常为
︒︒50~30。

这样锥形切割头的锥角确定在︒︒50~30之间。

本掘进机设计结合同类掘进机运用情况，选取︒45。

(4)螺旋头数和升角
螺旋头数一般为两头和三头。

这里选择两头旋转叶片。

有关参数在结构设计中确定。

(5)切割速度和摆角速度
截割功率一定时，切割速度决定切割力矩和切割力的大小。

切割力矩为：30
102⋅=
n N M C π (2-13)
平均切割力：0/2D M P c c =
(2-14)
平均单齿切割力：m C C Z P P /1=
(2-15)
式中： 0D —为切割头平均直径，m ； 0n —为切割头转速，r/min ； C M —为切割力矩，m N ⋅ C P —平均切割力，N ；
C P 1—平均单齿切割力，N ；
m Z —同时工作齿数，可取总齿数的一半。

悬臂式掘进机所能达到的最大截割能力总是与其截齿的截割速度有关。

截割速度的选取一般取决于被截割岩石的特性， 在1～5m/s 之间选取。

对研磨性的硬岩石， 最大截割速度要受到截齿磨损的限制。

例如，截割石英含量
为30%～40%，抗压强度为100～120MPa 的砂岩时，最佳的截割速度为1.5～2m/s 。

对易于截割的岩石(例如白垩和煤)，最大截割速度会受到粉尘浓度的限制。

对煤炭一般选用4～5m/s 。

根据本设计要求，确定截割速度2.0m/s 。

考虑到掘进机对煤岩特性应具有一定的适应范围，通常在较软的半煤岩中，可以选合理的工作摆动速度3~2=b V m/min ，在较硬的半煤岩中可以取
0.2~5.1m/min ，对于中硬煤岩石，摆动速度不宜过大，取5.1~1m/min
[11]。

根据本设计要求，确定摆动速度为1.4m/min 。

(6)最大扭矩
最大扭矩的确定公式为：
m n K M M /max =
(2-16)
式中： m ax M —切割最大扭矩；
n M —切割硬度f=6的岩石时候，切割头平均扭矩。

)/()1715044100(3.00ηVC L D V M b n ⋅⋅+=，m N ⋅；
式中：0D —切割头平均直径，m ；
0L —切割头长度，m ； m K —当量载荷因数。

具体数据在结构设计中确定。

(7)牵引力
切割头回转时，必须具有足够的的牵引力，以便切割头在摆动方向能有效地切入煤壁，保证切割工作的正常进行。

切割头平均直径处牵引力为C s P P )34.1~1(=牵引力一般为30~60kN [5]。

具体参数在结构设计中确定。

2.2.4.3 电动机的选择
悬臂式掘进机切割头功率一般在0N =30~200kW 之间，差别比较大。

切割电机功率估算公式为：
kW n M N f ),160/(0η︒⋅=，
(2-17)
式中： ︒n —切割头每秒转数；
η—为工作机构传动效率，可以取0.8；
f M —作用在切割头旋转轴的切割阻力矩，m N ⋅，通过如下式子
计算：
c T k k D P m z M P 00
2
⋅⋅⋅
⋅⋅= 式中： z —作用在一个齿上的切割阻力，N ；
m —每条截线上的齿数；
P —切割头上的总截线条数；
0D —切割头平均直径，m 。

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]
Tab.2-2 The basic parameters of motor forms
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
200 92 0.85 2.0 6.5 1.2 2.6 1.3
图2-3 EBZ200E掘进机的截割电机外形[14]
Fig.2-3 EBZ200E roadheader in Jiamusi Coal Mine Machinery Co. Ltd.
2.2.4.4 回转台的布置及参数确定
切割臂的上升、下降和左右回转台由装在其上的各油缸来实现。

回转台主要由回转油缸、回转座、连接臂、回转架、升降油缸等部件构成。

回转座上装有交叉轴承，即可承受径向载荷，又可以承受轴向载荷。

连接臂的左端用螺栓与切割臂固定在一起。

工作时，切割臂随连接臂助于升降油缸可以在垂直方向上升和下降足够的角度；切割臂随回转台油缸可以在水平方向左右各摆动33°。

回转台中心高在1600mm。

回转台直径取1600mm
根据煤炭行业标准MT475-1996《悬臂式掘进机回转支承型式基本参数和技术要求》，选取回转支承结构型式为01系列——单排四点接触球式。

具体尺寸在结构设计中确定。

2.2.5 装运机构参数确定
耙装部机构采用弧形三齿星轮式，有左右两个，对称布置。

装载机构耙爪的转速一般为25～48r/min[11]，原动机为2台液压马达，工作时交错耙抓。

转速取28 r/min。

铲煤板的倾斜角一般为
25
21，它的宽度应该比履带外宽
~
大0.6～1.2m，下降最低位置不应小于卧底深度，上升最大高度应到达350～400mm。

根据上文确定的原则，输送机形式：边双链刮板式，刮板链规格： 18×64圆环链，输送机槽宽：500mm，龙门高度：360mm。

图2-4 EBZ200E掘进机的双边刮板输送机[14]
Fig.2-4 EBZ200E roadheader in Jiamusi Coal Mine Machinery Co., Ltd.
2.2.6 行走履带技术参数的确定与连接
行走履带技术参数的确定要符合煤炭行业标准MT/T577-1996《悬臂式掘进机履带机构型式与参数》的规定。

2.2.6.1 行走履带驱动方式及系统参数的确定
履带机构驱动装置所需要的最小功率应能满足掘进机在最大设计坡度上作业、爬坡、转弯等工况的要求；最大功率应小于在水平路面履带打滑时的功率。

履带机构驱动装置为液压马达。

液压系统马达回路额定压力应符合下表的规定：
表2-3 液压系统回路额定压力系列[15]
Tab.2-3 Table of hydraulic pressure system circuit rated series 6.3 10.0
12.5
16.0
20.0
25.0
单位：Mpa
结合目前我们同类同功率型号的掘进机，做类比，我们选择液压回路额定压力16.0MPa 。

2.2.6.2 履带的接地长度1l 、行驶宽度1b 和履带宽度10b 的确定[5]
这些参数取决于地面的允许比压、转向性能、坡度横向的稳定性等。

行驶宽度1b 按略小：
11)37.1~03.1(b l =
(2-18)
110)17.0~16.0(b b =
(2-19)
履带机构履带板宽度：
表2-4 履带板宽度系列[15]
Tab.2-4 Table of the width of crawler mechanism series 250
300
370
400
450
500
520
550
600
650
单位：mm
结合煤炭行业标准MT/T577-1996《悬臂式掘进机履带机构型式与参数》的规定(如表)，取履带板宽度：450mm ，行驶宽度2800mm ，履带接地长度3300mm 。

2.2.6.3 驱动轮直径1D
采用后轮驱动，掘进机使用重量为1m (kg)，则驱动轮直径1D (mm)经验公式：
41
1)85~75(m D =[5]
(2-20)
取1m =1100kg ，1D =460mm 2.2.6.4 履带节距1j l
缩小履带节距1j l (mm)可以减少行驶速度的不均匀性；增大节距1j l ，可以改善接地比压的分布。

一般取节距421)33~5.17(m l j =，2m (kg)为转载机的有效重量[16]。

取节距1j l =120mm 。

2.2.6.5 履带机构公称接地比压的计算与确定
公称接地比压由下式计算：
L
b G q 02=
[17]
(2-21)
式中： q —公称接地比压，MPa ；
G —履带机构所属掘进机的重量，N ； 01b —单边履带机构的履带链宽度，mm ； 1l —单边履带机构的接地长度，mm 。

履带机构的公称接地比压为0.14MPa 。

2.2.6.6 履带机构的行走速度
一般设计有工作和调动两种速度。

工作速度一般为2～5m/min ，调动速度一般为10～15m/min [18]。

能实现快速调动和慢速作业的需要，行走机构用液压马达驱动，实现0～10m/min 的无级调速。

工作速度为0～5m/min 。

2.2.6.7 履带传动的连接方式与履带机构张紧
结构型式有滑动和滚动两种连接方式，滑动式结构简单，内阻较大，对特轻型、轻型、中型掘进机推荐采用滑动式结构型式。

滚动式运行阻力较小，履带架底部与履带链相接接触面磨损小。

重型和特重型掘进机推荐采用这种结构形式。

在履带架底部装设的支重轮，每个承载力应不小于机重的50%，间距一般为履带板节距的1.5倍[19]。

履带机构张紧行程应大于履带链节距的一半。

具体参数在结构设计中确定。

2.2.7 喷雾系统的参数
外喷雾系统，喷嘴设置在截割机构悬臂的前端，水压为1.5MPa 。

内喷雾系统的喷嘴装置设在截割头截齿座的后面。

内喷雾系统的压力不低于4MPa 。

对截割硬岩石的情况下，应适当提高水压和水量。

同时内外喷雾系统总水量不得超过掘进机实际生产能力的6～8%，否则造成工作面煤泥积水现象[18]。

2.2.8 生产率
掘进机的生产率包括截割生产率、装载生产率和运输生产率，它们之间存在一定的关系。

(1)截割生产率
截割生产率即机器的生产率，它又分为理论生产率、技术生产率和实际生产率。

掘进机的理论生产率为[20]：
b T AV Q λ60=
(2-22)
或者 T T rQ Q ='。