断面掘进机的总体方案设计

王琪 詹广强 谢磊超

摘要：因为掘进机在矿山井下设备当中属于大型的机械设备，是巷道掘进机械中重要的一种，成为实现掘进机械化的关键。它是集矿岩破碎、装载和转运于一体，由于它的结构复杂，所以对设计和制造的要求也是多方面的。本文关于总体方案的设计主要对掘进机的总体结构进行了分析和研究，确定了掘进机的主要外形以及各部分的工作形式。

关键词：断面掘进机；总体设计；结构设计；工作原理1总体设计

1.1 总体设计任务及要求

总体设计任务是根据掘进机的用途、作业情况和制造条件，合理选择机型、确定性能参数、整体尺寸及各部分的结构型式，并进行整体布置，以实现整机的各项性能指标

设计要求：EBJ-120（S1）

⑴适应巷道断面20m2；

⑵最大可掘高度4m；

⑶最大可掘宽度4.5m；

⑷经济切割强度60Mpa。

2总体结构方案设计

2.1 工作机构的型式选择

部分断面掘进机的工作机构有截链式、圆盘铣削式和悬臂截割式等。因悬臂截割式掘进机机体灵活、体积较小，可截出各种形状和断面的巷道，并能实现选择性截割，而且截割效果好，掘进速度较高；所以，现在主要采用悬臂截割式，并已成为当前掘进机工作机构的一种基本型式。

按截割头的布置方式，分为纵轴和横轴式两种。纵轴式截割头传动方便、结构紧凑，能截出任意形状的断面，易于获得较为平整的断面，有利于采用内伸缩悬臂，可挖柱窝或水沟。截割头的形状有圆柱形、圆锥形和圆锥加圆柱形，由于后两种截割头利于钻进，并使截割表面较平整，故使用较多。缺点是由于纵轴式截割头在横向摆动截割时的反作用力不通过机器中心，与悬臂形成的力矩使掘进机产生较大的振动，故稳定性较差。因此，在煤巷掘进时，需加大机身重量或装设辅助支撑装置[1]。

横轴式截割头分滚筒形、圆盘形、抛物线形和半球形几种。这种掘进机截齿的截割方向比较合理，破落煤岩较省力，排屑较方便。由于截深较小，截割与装载情况较好。纵向截割时，稳定性较好。缺点是传动装置较复杂，在切入工作面时需左右摆动，不如纵轴式工作机构使用方便；因为截割头较长对掘进断面形状有限制，难以获得较平整的侧壁。故本次设计选择纵轴式掘进机。

由于工作机构的载荷变化范围大、驱动功率大、过坚硬岩石时短期过载运转、有冲击载荷、振动较大，要求其传动装置体积小，最好能调速。考虑掘进机工作时，截割头不仅要具有一定的转矩和转速以截割煤岩，而且要能上下左右摆动，以掘出整个断面，掘进机工作机构一般都采用单机驱动。虽然液压传动具有体积小、调速方便等优点，但由于对冲击载荷很敏感，元件不能承受较大的短时过载，所以选择过载能力较大的电动机驱动。

2.2 装载机构的型式选择

部分断面掘进机的装载机构有4种：

⑴单双环形刮板链式。单环形是利用一组环形刮板链直接将煤岩装到机体后面的转载机上。双环形是由两排并列、转向相反的刮板链组成。若刮板链能左右张开或收拢，就能调节装载宽度，但结构复杂。