悬臂式掘进机发展现状与趋势

悬臂式掘进机发展现状与趋势

专业：机械工程及自动化

摘要：通过对悬臂式掘进机结构组成的了解，理解其工作原理;并对国内外悬臂式掘进机发展现状及趋

势进行探讨，加强对悬臂式掘进机的理解；同时针对悬臂式掘进机截割部中所运用的行星传动技术进行

介绍，从而进一步明白EBZ100型掘进机的研究意义

关键字：悬臂式掘进机；结构；发展现状；趋势；行星传动；研究意义

1悬臂式掘进机简介

目前国内外研制和使用的掘进机按所掘断面的形状可分为全断面掘进机和部分断面掘进机。全断面掘进机通过截割机构的旋转和连续推进，将整个巷道断面的煤岩破碎。根据巷道断面的尺寸，把道具布置于工作机构上，通过刀具破落煤岩，完成装载、转载、支护等多种工序作业。因其功率大，破岩硬度高、尺寸及机重大，主要用于开掘岩石巷道、隧道，掘出的巷道断面形状为圆形。部分断面巷道掘进机截割机构的道具其仅能作用于工作面煤岩巷道的局部断面上，为了掘出所要求的巷道断面尺寸，破落整个工作面的煤岩，必须依靠截割机构进行多次截割，平行于掘进断面的工作面连续移动，才能达到整个断面的掘进。部分断面掘进机主要适用于煤及半煤岩巷道掘进，其工作方式灵活，对巷道的形状和煤岩的赋存情况适用性强．外形尺寸和重量小，生产效率高，便于巷道支护，能耗低，可以得到矩形、拱形、梯形等多种断面形状的巷道。其可分为悬臂式、冲击式、圆盘滚刀式掘进机和连续采煤机四种，其中悬臂式掘进机在煤矿中得到普遍的使用。

悬臂式掘进机是煤矿井下巷道综掘法的主要设备，它集开挖、装碴和自动行走于一体，操

纵方便，对复杂地质适应性强，便于支护，用于煤和半煤岩层的掘进因此在采矿工程中得到了越来越广泛的应用。

悬臂式掘进机上要有横轴式掘进机和纵轴式掘进机。它们的主要组成部件相同，只是截割头的布置不同。悬臂式掘进机由截割部、装运部、本体部、行走机构、后支承、液压系统、润滑系统、除尘喷雾系统等组成。

（1）截割部结构

截割部主要由截割头组件1、悬臂段2、截割减速器3、截割电机7组成，如图1所示。截割减速器3两端的法兰盘分别与电动机7和悬臂段2连接成一体，悬臂段2中的传动轴通过花键及螺钉与截割头组件1相连接。电动机7经截割减速器3、悬臂段2中的传动轴驱动截割头组件1旋转截割煤、岩。截割部靠销轴4与截割头升降油缸相连接，靠销轴8与截割头回转台相连接。在截割头升降油缸推动下，可绕销轴8上下摆动；在截割头回转油缸推动下，可随截割头回转台左、右摆动。

图1 截割部结构

1-截割头组件；2-悬臂段；3-截割减速器；4、6、8-销轴；5-盖板；7-截割电机

(2)装运部结构

装运部的作用是将截割头破碎下来的煤和岩石装运到配套的转运设备上去。它由装载部（铲板部）和运输部（第一运输机）两部分组成。装载部（铲板部）的结构如图2所示，它由主铲板2、侧铲板1、星轮驱动装置4、弧形三齿星轮5等组成，两台低速大转矩马达直接驱动两个弧形三齿星轮5旋转，将截割头破碎下来的煤和岩石装运到运输部（第一运输机）的机尾溜槽8中。铲板通过耳座6与铲板升降油缸连接，通过支点耳座7与本体部连接；铲板升降油缸推动铲板绕支点耳座7可上下摆动。

星轮驱动装置结构如图3所示，弧形三齿星轮1通过定位销2和螺钉4与旋转盘3连接，液压马达6的输出轴插入旋转盘3的花键孔，带动旋转盘3及弧形三齿星轮1旋转。

第一运输机位于机体中部，是中双链刮板式运输机，其结构如图4。运输机分前溜槽1和后溜槽3，前、后溜槽用高强度螺栓2联接，运输机前端通过插口插入铲板部和本体部连接的销轴上，后端通过高强度螺栓固定在本体上。运输机采用二个液压马达5直接驱动链轮，带动

刮板链实现物料运输。紧链装置4采用丝杠螺母机构对刮板链的松紧程度进行调整，弹簧座起缓冲的作用。

图2 铲板部结构

1-侧铲板；2-主铲板；3-运输机尾链轮；4-星轮驱动装置；5-三齿星轮；

6-铲板升降油缸连接耳座；7-铲板支点耳座；8-运输机溜槽

图3 星轮驱动装置结构

1-弧形三齿星轮；2-定位销；3-旋转盘；4-螺钉；5-马达座；6-液压马达

图4 第一运输机结构

1-前溜槽；2-高强度螺栓；3-后溜槽；4-紧链装置；5-液压马达

(3)本体部（机架）

本体部由回转台、回转轴承、本体架等组成，本体架采用整体箱形焊接结构，主要结构件为加厚钢板，其结构如图5所示。

图5本体部结构

1-连接铲板部的销轴；2-连接截割部升降油缸的销轴；3-连接截割部的销轴；

4-回转台；5-连接铲板部升降油缸的销轴；6、10-连接截割部回转油缸的销轴；

7-回转轴承；8-连接行走部的螺栓；9-本体架；11-连接后托架的螺栓本体的右侧上部（即图纸后方）通过高强度螺栓连接液压系统的泵站，左侧上部（即图纸前方）装有液压系统的操纵台。前面上部2、3处通过回转台4和截割部升降油缸与截割部连

接，回转台4在安装于6、10之间的截割回转油缸推动下，可绕回转轴承7摆动。前面下部1、5处通过铲板升降油缸和销轴1连接铲板部及第一运输机机尾，第一运输机从本体部中间穿过。本体部左、右侧下部8处通过高强度螺栓分别与左、右行走部履带架连接，后部11处通过高强度螺栓连接后支承部。

(4)行走机构

行走机构结构如图6所示。主要由定量液压马达12、行星减速器16、驱动轮9、履带6、张紧轮1、张紧油缸4、履带架5等组成。定量液压马达12通过行星减速器16及驱动轮9带动履带6实现行走。履带6的松紧程度是靠张紧油缸4推动张紧轮托架11前后移动来进行调节的。张紧油缸为单作用形式，张紧轮伸出后靠卡板10锁定，卡板的厚度分别为50mm、20mm、10mm、6mm，可随意组合使用。张紧油缸、卡板均安装在履带外侧，方便实用，并均配有盖板以保证外形的美观。液压马达、行星减速器均用高强度螺栓13、15与履带架联接。左右履带架各采用12颗M30的高强度螺栓3、8紧固在本体架的两侧。

图6 行走部结构

1-张紧轮；2-张紧轮架联结螺钉；3、8-与本体架联结螺栓；4-张紧油缸；5-履带架；

6-履带；7-脚踏板；9-驱动轮；10-卡板（组）；11-张紧轮架；12-液压马达；

13-液压马达联结螺栓；14、15-减速器联结螺栓；16-减速器

(5)后支承

后支承的作用是减少截割时机体的振动，提高工作稳定性并防止机体横向滑动，其结构如图7。在后支承架2两边分别装有升降支承器3，利用油缸实现支承。后支承架用键和M24的高强度螺栓1与本体部相联，后支承的后支架4与第二运输机回转台5联接。电控箱、泵站都固定在后支承支架上。