EBZ160掘进机回转台实际工况有限元分析及优化
EBZ-160掘进机操作规程
EBZ---160TY掘进机技术操作规程一、EBZ—160TY掘进机技术特点及参数：该设备为悬臂式部分断面掘进机，适应巷道断面9~21 m2，坡度±16°，可经济切割单向抗压强度≤80Mpa的煤岩，属重型悬臂式掘进机，该机主要特点是整机吨位大，切割硬度高，截齿损耗小，机器稳定性好，可靠性高等。
EBZ—160TY型掘进机技术参数：二、开机前检查：（1）、检查掘进机周围是否支护良好，安全可靠。
（2）、检查掘进机各操作手柄是否处于零位，以免开机后引起误动作。
（3）、检查油管是否有漏油痕迹，各运转部位是否存在挤压、摩擦油管现象。
（4）、检查各零部件螺丝、螺栓是否齐全完整，各销、轴是否有断裂现象。
（5）、检查各减速器、油箱的显示油位是否符合要求。
（6）、检查内外喷雾装置的喷嘴是否有短缺、堵塞，及时处理，确保喷雾效果。
（7）、检查掘进机小溜刮板链涨紧度，刮板有无短缺，各连接螺丝是否紧固。
（8）、检查转载机胶带接口是否有损坏，托辊是否齐全、机尾滚处有无煤、碳粒塞卡。
（9）、对所检查的问题要及时进行处理，确保掘进机正常运转。
三、开机方法：（1）电气操作A、掘进机的前级供电控制开关控制准备：(1)检查电控箱是否处于可靠的锁紧位置；(2)检查电控箱上隔离开关QS的手柄是否处于“0”位；(3)压下紧急停止按钮SBl，把隔离开关QS的手柄置于“合”的位置，然后将紧急停止按钮SBl拔出。
接通：将操作箱上的电源控制开关SAl向右旋转450至“通”位置，接通前级开关，向掘进机供电。
电压表PV指示，36V照明等回路绝缘正常，显示器正常指示，照明灯ELI、EL2、EL3亮。
分断：将电源控制开关SAl向左旋转450至“断”位，或按下紧急停止按钮SBI、SB2可切断向掘进机供电的前级开关。
B、各机构电动机的控制①油泵电动机M2的控制启动：将油泵控制按钮SB6按下，其常开接点闭合，当油泵电动机M2的保护单元正常，接触器KM3吸合，油泵电动机M2启动并自保。
EBZ160TY掘进机-电控部分说明书
EBZ160TY型掘进机电气系统（快开门）说明书煤炭科学研究总院山西煤机装备有限公司电气公司警告该电气系统为EBZ160TY型掘进机配套产品，严禁用于其它设备或系统控制中。
在使用说明书中我们提出了各部分操作中的希望用户能够严格按照说明书进行使用，如由于有违背安全声明和说明书的操作而造成人员或设备的损伤，我方将不负任何责任！一、系统的组成及结构1、严禁与掘进机电气系统不相关或者标示不明的设备连入系统。
2、本系统不允许用户自行调整结构和布线。
3、严格按照安全规程要求，配备专用的馈电开关给掘进机供电，且保证馈电开关漏电、过流、过载等保护的可靠、准确。
本章详细地介绍了EBZ160TY型掘进机电控系统的组成，即所有电器元件在箱体中的分布，并给出了详细的技术参数，使用户能够很好的使用和维护该电气系统。
1 系统的组成及分布1.1 组成电气系统由前级馈电开关、KXJ-280/1140（660）E型矿用隔爆兼本质安全型电气控制箱、CXB-24/8型矿用隔爆型掘进机电控箱用操作箱、XSB-Ⅱ型矿用隔爆型显示器、XEFB-127(36)/150隔爆型蜂鸣器、DGY35/48(36)B(B) 矿用隔爆型机车照明灯、BZA1-5/127-2型矿用隔爆型控制按钮、KGJ16A遥控瓦斯传感器以及驱动掘进机各工作机构的防爆电动机和连接电缆组成。
电气设备系统如附图1所示，电气设备明细表见表1-1。
驱动掘进机各工作机构电动机特征列于表1-2。
EBZ160TY型掘进机电控设备KXJ-280/1140（660）E型矿用隔爆兼本质安全型电气控制箱（以下简称电控箱）、CXB-24/8型矿用隔爆型掘进机电控箱用操作箱（以下简称操作箱）、XSB-Ⅱ型矿用隔爆型显示器（以下简称显示器），符合我国的煤矿安全规程、防爆规程和有关规程、标准的规定，适用于具有爆炸性危险气体（甲烷）和煤尘的矿井中，控制EBZ160TY型掘进机切割电机、油泵电机及备用电机的运转，并对电机及有关线路进行保护。
EBZ-160型掘进机升降油缸液压回路的改进
EBZ-160型掘进机升降油缸液压回路的改进摘要：通过对掘进机截割部在生产运行中常见问题的分析与了解，截割部会出现液压系统控制油量窜动的现象，导致升降油缸在升降时，出现抖动，影响机体的机械部件链接强度和造成部分机械部件的损坏。
我矿通过对掘进机截割部升降液压回路进行了改进，使掘进机截割部升降时机体比较稳定，较好的满足了生产。
关键词：掘进机；截割部；平稳升降；平衡阀；液控单向阀0、引言云南东源镇雄煤业有限公司朱家湾煤矿于2011年投入使用的EBZ-160型悬臂式掘进机，其截割部的升降是由一对油缸组合的伸缩来完成的。
在油缸伸缩（特别是在回缩）时，由于承载了整个截割部的重量，需要对下降的速度进行很平稳的控制。
该机出厂设计升降液压系统的平稳性是通过控制系统中的液控单向阀实现的，通过我矿在工作中的探索，将液压系统中的液控单向阀改为平衡阀，在使用中取得了较好的效果。
1、截割部升降液控单向阀的工作原理该回路由手动换向阀、液控单向阀、限速阀以及升降油缸组成。
其动作为上升时，液压油经手动换向阀、限速阀、液控单向阀进入升降油缸活塞腔，使截割部上升；下降时，液压油经手动换向阀进入升降油缸活塞腔，同时打开限速阀和液控单向阀，使活塞腔回油，截割部下降。
当液控单向阀打开，截割部下降时，由限速阀提供背压，控制回油流量，使截割部平稳下降。
当截割部不动作时，由液控单向阀锁住油缸活塞，阻止截割部下降。
在机器运行工作时，截割部下降会出现突然停止，再下降，再突然停止的运动反复间断现象，由于悬臂很长，因此，对机器振动很大，长期工作后会造成机械部件损坏。
液控单向阀、限速阀组成的升降回路示意图，见图一。
从图2对N点取矩 PL1＋FL2=0式中P-----截割机构重量，P=7tL1----截割机构重心与 N点距离，L1= 1800mmF——升降油缸活塞杆作用于悬臂支点之力L2——升降油缸活塞杆与 N点距离，L2= 480mm实际使用时，L1与L2是个变量。
EBZ160掘进机说明书
EBZ160悬臂式掘进机产品说明书执行标准：MT/T238.3-2006Q/TK1052-2010地址:山西省太原市高新技术开发区电子街25号电话:0351-******* 传真:0351-*******邮政编码:030032 电子信箱:tmmc@操作人员必须进行相应的煤矿安全规程培训使用者在使用前必须认真阅读本产品说明书太原矿山机器集团有限公司2010年7月目 录安 全 警 示 (4)1.概述 (6)1.1 产品特点 (6)1.2 主要用途及适用范围 (6)1.3 产品型号、名称和型号含义 (6)1.4 使用环境条件 (7)1.5 安全保护: (7)2. 各部件结构特征与工作原理 (8)2.1 总体结构及工作原理 (8)2.2 截割机构 (11)2.3 装载机构 (13)2.4 运输机构 (14)2.5 本体装配 (16)2.6 行走机构 (16)2.7 后支撑装置 (17)2.8 液压系统 (18)2.9 水系统 (19)3. 技术特征 (19)3.1 总体参数 (19)3.2 截割部 (19)3.3 铲板部（液压马达驱动） (20)3.4 运输机（液压马达驱动） (20)3.5 行走部（液压马达驱动） (20)3.6 液压系统 (21)3.7 油缸主要参数 (21)3.8 水系统 (21)3.9 电气系统 (22)4. 各部的安装与调整 (23)4.1 安全警示 (23)4.2 机器的解体 (24)4.3 向井下运输顺序和要求 (24)4.4 装配方法及起吊安装图 (26)4.5 在井下的装配顺序 (28)4.6 装配时的注意事项 (29)4.7 各部分的调整及调整注意事项 (29)4.7.1 运输机构链条和链环的张紧 (29)4.7.2 履带的张紧调整 (30)4.7.3 液压部分的调整： (30)4.7.4 水系统的调整 (31)5. 使用操作 (31)5.1 使用前的准备和检查 (31)5.2 使用时的安全防护 (31)5.3 操作顺序（换向阀操作） (32)5.3.1 行走机构 (32)5.3.2 铲板的操作 (33)5.3.3 运输机构的操作 (33)5.3.4 截割头的操作： (34)5.3.5 后支承的升降： (34)5.3.6 内喷雾泵运转： (34)5.3.7 锚杆机接口的控制 (35)5.3.8 压力表： (35)5.3.9 液温液位计 (35)5.3.10 紧急停止 (35)5.3.11 遥控装置 (35)5.4 掘进作业 (35)5.4.1 操作顺序: (35)5.4.2 截割 (36)5.4.3 喷雾 (36)5.5 有关操作注意事项 (36)6. 故障分析与排除 (37)7.保养与维修 (39)7.1 日常检查（即每天工作前检查内容） (39)7.2 定期检查 (39)7.3. 注油 (41)7.3.1 液压系统用油 (41)7.3.2 液压系统用油的选定标准： (41)7.3.3 液压油的检查： (42)7.3.4 减速机用润滑油的选定标准： (42)7.3.5 润滑油的更换： (42)7.3.6 液压油的更换： (42)7.3.7 润滑脂： (43)7.3.8 整机润滑 (43)7.4. 低温运转时的注油 (45)7.5 冷却水 (45)8. 运输及贮存 (46)8.1 运输时的注意事项: (46)8.2 贮存条件及注意事项: (46)9. 操作、维护、保养规程 (47)9.1 说明: (47)9.2 地面试运转与拆卸 (47)9.3 设备装卸与运输： (48)9.4 井下组装: (49)9.5 正常操作: (50)9.6 日常维护与修理： (52)10. 附录Ⅰ (53)10.1 高压胶管代号 (53)10.2 水系统原理图 见图36 (53)电气部分使用说明书 (57)1 概述 (58)1.1 产品特点 (58)1.2 用途及适用范围: (58)1.3 型号的组成及其含义 (59)1.4 使用环境条件： (59)2 主要参数： (59)2.1 开关箱 (59)2.2 操作箱 (60)3 结构： (61)4 工作原理 (62)5 规格、尺寸与重量 (63)5.1 开关箱 (63)5.2 操作箱 (63)6 安装和调试 (64)6.1 注意事项 (64)6.2 用途 (64)6.3 安装 (64)6.4 使用 (64)6.5 故障处理 (64)6.6 质量保证 (64)6.7 售后服务 (64)7 包装、运输、贮存 (65)8 开启使用 (65)9 订货须知 (65)11. 其它 (67)11.1 受控主要零(元)部件和安标控制件选配须知 (67)11.2 随机备件明细表如下 (67)11.3 随机工具明细表如下 (70)11.4 随机技术资料 (71)11.5 质量承诺 (71)11.6 安标控制件明细表如下 (71)安 全 警 示获得掘进机《培训合格证书》人员方可操作、维护掘进机，操作前要详细阅读使用说明书，以下提示必须严格遵守，以避免发生意外机械故障及人身事故：危险：1、所有电控装置严禁带电开盖，并安全接地。
EBZ160D悬臂式掘进机液压系统
EBZ160D悬臂式掘进机 液压系统内容第一部分 z 第二部分 z 第三部分 z 第四部分 z 第五部分z基本原理 液压系统构成 液压系统的调整 液压常见故障原因及处理方法 油液使用及污染度控制第 部分 第一部分基本原理EBZ160D掘进机液压系统原理简介主阀芯控制方式 主阀芯控制 式:液压比例先导控制 液 先 控制(液压、手动、 液 电液等;开关、比例、伺服、数字;先导与直动;) LRDS+LRDS双变量负载敏感(也叫负荷传感) 液压系统。
主控阀部分采用带压力补偿(阀口前后压差基本不 变，流量不受负载变化影响，调速阀)与负载敏感 (压力和流量按需供给)功能的比例阀，这样就与 掘进机主泵构成了先进的功率适应系统。
LRDS:一个 一个主泵采用带压力切断功能的 主泵采用带压力切断功能的 恒功率负载敏感技术 (LR: 恒功率负载敏感技术。
(LR 恒功率； 恒功率 D： 压力切断；S:负载敏感)手动液压比例先导：指手动先导阀部分采 手动液压比例先导：指手动先导阀部分采 用比例减压阀，减压输出压力信号与手动 输入的机械信号（阀芯行程）呈线性比例 关系。
由于手动先导阀的压力输出曲线包 括 主阀 作的 力曲线 所 减 阀输 括了主阀动作的压力曲线，所以减压阀输 出的压力信号的大小控制对应的主阀芯的 信 制 全行程，再加上主阀中压力补偿阀的作用， 实现了操作者对液压执行机构的真正意义 上的与外负载无关的比例控制。
负荷传感工作过程简述开机后无液压动作时，主阀中的 机 液 作时 主阀中的LS信号为零，主 信 为 主 泵检测到这一信号后在压差控制阀作用下，泵处 于“低压”“ 低压”“零流量 零流量” ”待命状态。
低压指设置的 控制压差18bar，零流量指排量变为维持泄漏量 后保 18bar时的流量。
后保压 时的流量 有一个液压动作时，主阀中LS信号把这一回路的 外负载压力传感到泵的控制阀组中，泵为了维持 压差平衡，进行变量，直到恢复平衡。
EBZ160A 掘进机图册(双密封)青岛天迅 2009.3.13
截割部 铲板部 本体部 液压系统 产品铭牌 行走部 润滑铭牌 水系统 电气系统 后支撑部 润滑系统 第一运输机
1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1
7816 5650 10037 5300 0．37 13516 0．5 200 1000 5634 152 2700
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2
名 称 代 号
EBZ160A掘 进 机 截割部 S160A-01
1
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14 13
页 码：A 1
IMM 佳 木 斯 煤 矿 机 械 有 限 公 司
名 代 序号 称 号 代
截割部 S160A-01
号 名
重 量 （ kg) 日 称 期 数量
7734 2009．3
单 重 备 注
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16
IMM 佳 木 斯 煤 矿 机 械 有 限 公 司
名 代 序号 称 号 代
截割减速机 S160A-0101
号 名
重 量 （ kg) 日 称 期 数量
1871 2009．3
单 重 备 注
63 64 65 66
GB1152-89 S-0101025 GB/T819．1-2000 S135-0103025
输出轴 螺钉 M6×10 0形圈 190×5．7 油封 SB210X250X16 轴承盖 轴承 7236AC 轴承座 500A5行星轮架 挡圈 95 轴承 6012 500A5中心齿轮 螺钉 M12×35 内齿轮 钢丝挡圈 隔套 500V3行星轮架 内六角螺塞 ZG3/4″ 500V3中心齿轮 O形圈 90×3．1 O形圈 165×3．1 轴承盖 输入轴套 隔套 内六角螺塞 ZG3/8″ 螺钉 M12×25 花键套 挡圈80 密封圈 W100X125X12 轴承 7217B/DB 螺栓 M12×35 垫圈 12
EBZ160综掘机说明书
一. 安全警示掘进机在操作过程中有各种安全警示标志，包括：机械、电器、液压，操作过程一定要遵循安全警示要求，保证人员的安全和机组的正常运行。
注意事项：1 使用、操作1．1掘进机启动顺序：打开外来水阀门→ 预警→ 打开内喷雾水阀门→ 油泵电机→ 转载机→ 中间运输机→ 星轮→ 截割电机；1．2 开动机器前，须发出警报，确认周边人员处于安全状态；1．3 机械设备和人身处于危险状况时，应迅速按动紧急停止按钮；1．4 严禁司机进入空顶区作业；1．5 进行顶板支护、检查、更换截齿作业时，必须先将截割急停按钮（操作台前）锁紧；1．6 所有液压元件及其接合处，严禁在泄漏状态下工作；2 安装、维修2 .1 易损件更换时，应保持液压系统清洁，加工配合面不许污染、划伤；2．2 掘进机润滑按润滑图要求，由专人定期对各润滑点进行注油；2．3 关键部位的紧固螺栓应加紧固力矩，并符合设计要求；2．4 人员必须进入机器下方维修时，要用木垛等物垫牢，经检查确保安全后，方可入内进行维修;2．5 维修电气系统时，要严格按照警示牌“严禁带电开盖”操作。
先清扫外部，在周围空气相对湿度不大于90%(+25℃)的环境下，打开开关箱或操作箱，在高温及恶劣环境下尽量不要开箱；2．6 机械、电气系统裸露部份的护罩，应安全可靠；二.机械、液压部分1. 概述1.1 产品特点EBZ160掘进机是公司研发的一种新技术装备，掘进机具有以下特点:（1）掘进机结构紧凑、机身矮、重心低、稳定性好、爬坡能力大；（2）掘进机刚性好、强度高、支撑跨距大、破岩能力强；（3）具有内、外喷雾灭尘系统，内喷雾具有漏水检测及保护功能；（4）截割头可伸缩，减少掘进机调动频次，截割断面范围广；（5）液压、电气、轴承等元部件国际化配置，技术水平高、故障率低；（6）行走减速器与马达高度集成，履带有防侧滑功能；（7）铲板底部大倾角，地隙大，利于装煤和清底；（8）中间运输机底板呈直线状、龙门高、运输顺畅，溜槽及刮板使用寿命长；（9）具有液晶汉字动态显示功能，提示操作与维护；（10）液压系统具有恒功率、压力切断、负载敏感控制功能；（11）各部件拆装方便，利于运输；（12）袖珍型本安操作箱，高度集成阀组，操作方便。
EBZ160综掘机说明书
一. 安全警示掘进机在操作过程中有各种安全警示标志，包括：机械、电器、液压，操作过程一定要遵循安全警示要求，保证人员的安全和机组的正常运行。
注意事项：1 使用、操作1．1掘进机启动顺序：打开外来水阀门→ 预警→ 打开内喷雾水阀门→ 油泵电机→ 转载机→ 中间运输机→ 星轮→ 截割电机；1．2 开动机器前，须发出警报，确认周边人员处于安全状态；1．3 机械设备和人身处于危险状况时，应迅速按动紧急停止按钮；1．4 严禁司机进入空顶区作业；1．5 进行顶板支护、检查、更换截齿作业时，必须先将截割急停按钮（操作台前）锁紧；1．6 所有液压元件及其接合处，严禁在泄漏状态下工作；2 安装、维修2 .1 易损件更换时，应保持液压系统清洁，加工配合面不许污染、划伤；2．2 掘进机润滑按润滑图要求，由专人定期对各润滑点进行注油；2．3 关键部位的紧固螺栓应加紧固力矩，并符合设计要求；2．4 人员必须进入机器下方维修时，要用木垛等物垫牢，经检查确保安全后，方可入内进行维修;2．5 维修电气系统时，要严格按照警示牌“严禁带电开盖”操作。
先清扫外部，在周围空气相对湿度不大于90%(+25℃)的环境下，打开开关箱或操作箱，在高温及恶劣环境下尽量不要开箱；2．6 机械、电气系统裸露部份的护罩，应安全可靠；二.机械、液压部分1. 概述1.1 产品特点EBZ160掘进机是公司研发的一种新技术装备，掘进机具有以下特点:（1）掘进机结构紧凑、机身矮、重心低、稳定性好、爬坡能力大；（2）掘进机刚性好、强度高、支撑跨距大、破岩能力强；（3）具有内、外喷雾灭尘系统，内喷雾具有漏水检测及保护功能；（4）截割头可伸缩，减少掘进机调动频次，截割断面范围广；（5）液压、电气、轴承等元部件国际化配置，技术水平高、故障率低；（6）行走减速器与马达高度集成，履带有防侧滑功能；（7）铲板底部大倾角，地隙大，利于装煤和清底；（8）中间运输机底板呈直线状、龙门高、运输顺畅，溜槽及刮板使用寿命长；（9）具有液晶汉字动态显示功能，提示操作与维护；（10）液压系统具有恒功率、压力切断、负载敏感控制功能；（11）各部件拆装方便，利于运输；（12）袖珍型本安操作箱，高度集成阀组，操作方便。
佳木斯-EBZ160掘进机维护使用说明书-2
图48液压油选用7.3.3液压油的检查：（1）.按一定时间（一个月）从油箱内抽取约一升的油样，注入清洁的试管内（数个试管），在分别保管十天后和一个月后与新油相比较，观察其颜色、透明度、杂物的混入程度及沉淀物等的外观检查。
由于人眼的能见度下限为40μm，这样可初步确定油液清洁度。
然后用滤纸过滤液压油，滤出其不纯物，再根据滤纸颜色来判断油液的清洁度，这要求观测者有丰富的经验；（2）.更严格的检查，则是依据厂家的标准，对粘度、抗氧化、水分的含量、沉淀物、色相、比重、闪点进行检查。
根据检查结果及抽取油样的时间，来决定更换液压油的时间，则更为有利。
7.3.4减速机用润滑油的选定标准：润滑油对减速机的使用寿命及效率起着重要的作用。
使用润滑油的目的:一方面是向齿轮副、轴承等磨擦表面提供润滑剂，降低磨擦，另一方面又起到散热作用。
本机使用重负荷工业齿轮油N320。
其性能如下：运动粘度：288~352mm2/S（50℃）闪点（开口）不低于200℃7.3.5润滑油的更换：在最初开始运转的三百小时左右，应更换润滑油。
由于在此时间内，齿轮及轴承完成了跑合过程，随之产生了少量的磨耗。
而在此之后相隔1500小时或者6个月以内必须更换一次。
当更换新润滑油时，应事先用洗油清洗掉箱体底部附着的沉淀物后再加入新油。
7.3.6液压油的更换：(1).运转期间每隔1500小时或者六个月更换一次液压油；(2).当油量少于要求时，应及时追加油量。
但如此反复追加油量的话，会造成油质的过早恶化，产生漏油现象；(3).当液压系统中发现了异常物时，应将其全部油量排放掉，并对其液压系统进行清理；(4).本机采用的液压油不得与其它油种混合使用；(5).机器运转前，要认真检查油箱的油位。
7.3.7润滑脂：润滑脂既起到对滑动面的润滑作用，又起到防止粉尘和水混入作用，在本设备中均采用锂基润滑脂ZL-3。
截割电机轴承所用的润滑脂按生产厂规定执行。
锂基润滑脂ZL-3的物理特性：针入度（1/10mm）：265~295滴点：≥180℃7.3.8整机润滑见图49（53页）7.4.低温运转时的注油7.4.1当周围环境在-5℃以下，需要使用掘进机时，应使用下表中油种。
EBZ160
阀芯行程调节
阀芯行程调节
定差减压阀
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三一重型装备有限公司
安装在操作台上的多路阀各调整螺钉的位置如下所示
流量调整 螺钉
LS溢流阀
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三一重型装备有限公司
流量调整螺钉用于调整多路阀主阀芯的最 大行程，即确定多路阀的输出最大流量 二次溢流阀用于确定多路阀输出油口A、B 口的输出最大压力 二次溢流阀和LS溢流阀压力均可调。
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三一重型装备有限公司
液压马达
液压马达包括行走马达、星轮马达和一运马达 行走马达集成行走减速器与BVD制动阀，油口包括A口、B口、泄 油口、制动油口。 泄油口
制动油口 A口
B口
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三一重型装备有限公司
参数：
液压马达
制动油路
减速机
图15
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行走马达结构图
三一重型装备有限公司
行走马达原理分析：
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三一重型装备有限公司
每个油缸均设有安全型平衡阀。截割头升降油缸及其平 衡阀如下图所示。
平衡阀 平衡阀
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三一重型装备有限公司
硬岩掘进机平衡阀品牌有两种：力士乐、SUN、伊顿。 力士乐的平衡阀上面有REXROTH标志，SUN的平衡 阀标志为在阀的上面有SUN标志。伊顿平衡阀有 EATON标志。 SUN平衡阀调节方法为顺时针旋转压力减小，逆时针 旋转增大。 力士乐平衡阀调节方法为顺时针旋转压力增大，逆时针 旋转压力减小。 伊顿平衡阀调节方法为顺时针旋转压力增大，逆时针旋 转压力减小。
手柄最大允许操作力矩：10Nm
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三一重型装备有限公司
操作台
操作台上装有2～3组换向阀，换向阀采用力士乐负载敏感多路阀， 通过先手柄完成各油缸及液压马达的动作，并可实现无极调速，液 压泵启动前所有先导手柄必须处于中位。操作台还装有涨紧阀块、 和压力表，涨紧阀块装有溢流阀，分别用于限制行走与一运的涨紧 压力，压力表显示变量泵的出口油压。
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EBZ160掘进机回转台实际工况有限元分析及优化
对EBZ160掘进机在某煤矿井下，实际切割300m单向抗压强度80～100MPa
全岩巷道，掘进机回转台出现的破损情况，采用AnsysWorkbench软件对回转台
进行有限元计算，分析掘进机回转台断裂形成原因，并根据计算结果，对回转台
材质及部分零件结构进行优化改进。本研究为EBZ160掘进机进行向抗压强度
80～100MPa全岩巷道经济切割提供理论基础。
标签：EBZ160掘进机回转台；单向抗压强度80～100Mpa硬岩；全岩巷道
切割；AnsysWorkbench有限元分析
我国是世界煤炭第一生产和消费大国，煤炭在我国的一次能源中占有及其重
要的地位。EBZ160掘进机是适合缓倾煤层条件下使用的半煤岩掘进机，经济切
割煤岩的单向抗压强度≤80MPa，适用于煤、半煤岩或岩层的切割。该掘进机是
为综采工作的采准巷道综掘作业提供的综掘设备，具有高效、较高的适应性、高
可靠性的产品。但是，在掘进机实际使用过程中，经常出现短则数米长则几百米
的单向抗压强度80～100MPa全岩巷道，该对掘进机的过岩层能力提出了严格的
考验。
1 巷道地质条件及掘进机使用工况
1.1 巷道地质条件
该掘进机在某煤矿西-801回顺巷进行井下工业性考核，累计运行86天，共
掘进783米，西-801回顺巷沿走向：岩和半煤岩构造断层处为沙岩，煤层1.5-1.8m
上部和顶板泥岩，细沙岩，粉沙岩；下部和底板泥岩，粉沙岩。沿走向250m和
西-801回风道61m近乎全岩（如图1所示），岩石单向抗压强度80～100MPa，
很少有煤线出现。
1.2 掘进机使用工况
在西-801回风道61m全岩切割过程中，出现回转台断裂情况。如图所示，
掘进机回转台裂纹沿左侧中部延伸至右侧螺纹孔处，下部回转支承联接止口撕
裂。沿裂缝处附近回转台与回转支承联接螺栓断裂，断裂处在螺栓帽根部。
因此判断回转台失效部位先后顺序，并取得工作时回转台工作时各部位应力
准确数据，对该回转台的结构及使用选材优化有着重要意义。
2 回转台建模及有限元分析
AnsysWorkbench是一个有限元软件平台，它包含了固体分析、流体分析、
热分析、电磁场分析四个部分，对于固体分析，有静力学分析和动力学分析，利
用静力学分析中的static structural模块对回转台进行模型预处理及求解，以取得
结构及材料优化所需的精确数据。
2.1 回转台建模及预处理
利用CROE软件对回转台建模，以step文件导入至AnsysWorkbench建模模
块中检查模型，然后将模型转入AnsysWorkbench预处理模块，处理模型中零件
之间接触设置摩擦系数0.15，进行网格划分，并对模型施加载荷及约束。M24
的螺栓施加900N·M紧固力矩，相当于2×105N的预紧力。
2.1.1 切割头向上切割并且水平切割工况时：
如图3所示，掘进机在实际切割时抗压强度80～100MPa，超过设计输入参
数，可以认为回转台受力极限状态为回转台伸缩油缸及切割头升降油缸最大工作
压力时，回转台的受力状态。按油缸最大工作压力20MPa，计算切割头升降油
缸各铰接孔的受力，并加载。约束伸缩油缸铰接孔及回转台下部回转支承止口。
2.1.2 切割头向下切割并且水平切割工况时：
如图4所示，掘进机在实际切割时抗压强度80～100MPa，超过设计输入参
数，可以认为回转台受力极限状态为回转台伸缩油缸及切割头升降油缸最大工作
压力时，回转台的受力状态。按油缸最大工作压力20MPa，计算切割头升降油
缸各铰接孔的受力，并加载。约束伸缩油缸铰接孔及回转台下部回转支承止口。
2.2 计算结果
2.2.1 切割头向上切割并且水平切割工况时
掘进机在该工况时，等效应力云图如图5所示，应力集中在图中标示处，上
层应力80MPa至130MPa，下层平均应力为150MPa，应力分布与回转台实际破
损情况相符。
2.2.2 切割头向下切割并且水平切割工况时
掘进机在该工况时，等效应力云图如图5所示，应力集中在图中标示处，上
层应力90MPa，下层平均应力为120MPa至150MPa，应力分布与回转台实际破
损情况相符。
3 材料优化及结构优化
根据AnsysWorkbench软件计算结果，观察掘进机回转台动态应力及变形动
画对回转台失效进行分析，认为首先是焊接结构的底板回转支承止口先开裂失
效，然后导致螺栓受剪力导致应力集中区螺栓帽根部断裂，最后在Q235-A的基
材上产生疲劳失效，最后导致裂纹出现并延伸使回转台失效。
结合掘进机工作时有强烈振动的实际情况，安全系数应≥2，构建材料许用应
力需≥300MPa。因此将原来Q235-A的材料改为Q345-A，并且选用强度大于等
于Q345-A的焊丝进行焊接。同时，将底板回转支承联接止口由原焊接结构改为
底板厚板加工生成。设计修改虽然提高了制造成本，但是满足了单向抗压强度
80～100MPa全岩巷道的巷道掘进要求。
根据随后的随机跟踪服务发现，改进后的掘进机回转台再未发生断裂等任何
失效现象，证明了AnsysWorkbench优化计算复合实际工况，对其他设计等也具
有很好的指导作用。
参考文献
[1]成大先.机械设计手册（单行本）.常用工程材料[M]北京：化学工业出版
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