掘进机知识简介ppt课件

第三章掘进机掘进机能够同时完成破落煤岩、装煤运输、喷雾灭尘和调动行走等工作。与传统钻爆法掘进巷道相比具有以下优点：1、掘进速度可提高1～1.5倍，工效平均提高1-2倍，进尺成本降低30-50%；2、不需要爆破，巷道围岩不易破坏，有利巷道支护，减少了冒顶和瓦斯突出的危险，大大提高了生产的安全性；3、减少超挖量；4、大大改善了劳动条件，减少笨重的体力劳动。掘进机可分为全断面和部分断面掘进机两大类。全断面掘进机主要用于掘进岩石巷道，断面为圆形。部分断面掘进机主要用于煤或半煤岩石巷道，可掘出各种断面形状的巷道。1所谓部分断面巷道掘进机，是指其工作机构仅能同时截割工作面煤岩断面的一部分。为了截割破落整个工作面的煤岩，必须平行于工作面连续移动其工作机构进行多次切割，才能最后形成要求的巷道断面尺寸。优点：生产效率高、掘进速度快、适应性强、调动灵活等。一、ELMB型掘进机图4-3-1是国产ELMB型煤巷掘进机。该机是一种悬臂纵轴式径向切割的部分断面巷道掘进机，适用于掘进煤和坚硬度f≤4（局部f=5）的半煤岩任意形状断面的井下巷道。不移机可切割最大有效面积为15.4的巷道（底宽4.7m，高3.5m），移机可掘更宽的巷道。后配套转运设备可采用伸缩胶带机、矿车、刮板输送机等。第一节部分断面巷道掘进机2m23ELMB型掘进机的结构如图4-3-1所示。锥行截割头1由一台55kW电机经两级行星齿轮减速器3减速后驱动，用以截割破碎煤岩。截割头、电动机、减速器以及工作臂2组成一个整体，装在伸缩导轨4内，伸缩导轨通过导槽与减速器外壳联接。伸缩油缸7的缸体和活塞杆端分别与伸缩导轨和减速器外壳铰接，当活塞杆伸缩时，可使截割头前后移动（最大行程500mm）。伸缩导轨的两侧通过支轴与回转座6铰接，在两个升降油缸8的作用下，可带动截割头向上摆动40°，向下摆动28°。回转座8用双滚道推力轴承在掘进机机架17上，回转油缸8的两端分别与机架和回转座铰接，在其作用下，可带动截割头在±40°范围内水平摆动。掘进机工作时，通过截割头的旋转和轴向伸缩，以及截割头在垂直和水平两个方向上的摆动即可截割出所需形状的巷道断面。4蟹爪式装载机19与中间刮板输送机12组成掘进机的装运机构。截割头破碎下来的煤岩由装载机铲板上的两个蟹爪扒入中间刮板输送机，其工作原理与ZMZ2A-17型蟹爪装载机的工作原理相同。装运机构采用装—运联动，由刮板输送机的尾轴作为蟹爪减速器的输入轴，减速器出轴驱动偏心圆盘，由偏心圆盘带动装载蟹爪。在两个铲板升降油缸18的作用下，铲板可相对底板升降调位300～150mm。刮板输送机由布置在刮板输送机后部机头两侧的两台低速摆线油马达直接驱动，在刮板输送机后部机头处还设有张紧螺杆，刮板链的松紧可通过张紧螺杆来调节。皮带转载机：作用是将装运机构运出的煤岩装入矿车或其它配套运输设备。皮带转载机通过转座联接在掘进机主机架后部，在皮带机左侧设有回转油缸，使皮带机能在水平方向相对机组中心摆动各20°。皮带的动力装置为一台低速摆线油马达。5行走机构：ELMB型掘进机采用履带式行走机构，左右履带通过销轴与主机架联接，分别由一台内曲线大扭矩油马达驱动。掘进机工作行走速度为2.86m/min，空载调动时，行走速度可提高到5.04m/min。托梁器：托梁器5，是为了减轻掘进过程中架设顶梁的劳动强度。它通过销轴铰接在工作臂上，架设顶梁时，将架体翻向前方，顶梁放在托梁器的托架上，工作臂抬起至要求位置，然后使机器前进，将顶梁送到位，从而达到辅助上梁的目的。ELMB型掘进机设有内、外喷雾灭尘系统，内喷雾装置布置在截割头上，外喷雾装置布置在工作臂上，以降低在截割过程中的粉尘。6二、AM-50型掘进机该机是奥地利阿尔卑尼（Alpine）公司生产的悬臂横轴式部分巷道掘进机。可掘进坚硬度f≤7的煤或半煤岩巷道，切割断面为7～20.3。机高为1.65m，尺寸较小。我国淮南煤机厂已引进技术，与奥地利合作生产AM-50型掘进机。此机电动机总容量为163kw，截割电机100kw，装运机构由两台11kw电机，左右履带行走机构由两台15kw电机驱动，液压系统由一台11kw电动机驱动一台轴向柱塞变量泵，为系统中所有油缸供油。结构：主要由工作机构（包括工作悬臂2、回转台3等）、装运机构（包括转载机构13、中间刮板输送机8）、履带行走装置10、皮带转载机以及液压系统6、电气系统7等组成（如图4-3-2）。2m78工作悬臂2由100kW水冷电动机和三级圆锥圆柱齿轮减速器组成，电动机与减速器通过法兰和螺栓联结成一个整体。工作悬臂后端通过轴与回转台3的前端铰接,在两个升降油缸5的作用下，截割头可向上摆动58°35′，向下摆动30°30′，卧底量最大为100mm。水平回转油缸4为一齿条油缸，通过与装在回转台内与机架固连的回转座上的齿轮啮合，可使工作悬臂向左、右各摆动36°，回转台与回转座之间采用双列调心滚子轴承和盘式滑动推力轴承支承。该工作机构不能伸缩。在悬臂中部上方装有喷雾灭尘的喷嘴和为便于架设顶梁而设置的托梁器。装运机构：采用装—运联动，两台11kW电动机分别经过摩擦联轴器，二级圆柱圆锥齿轮减速器驱动中间板输送机8的刮板链，经过机尾尾轴和装载机构13的圆锥齿轮减速器驱动装载蟹爪。9履带行走装置10：主要由机架11、左右减速箱、机后稳定器9等组成，它支承着整个机器的重量，并提供截割头切入煤壁时所需的推进力。左右履带分别由两台15kW电动机，经各自独立的减速箱驱动，行走速度为5m/min，履带接地比压为0.127MPa，适应最大坡度为±16°。履带减速箱采用三级圆柱齿轮—一级2K-H行星齿轮组合传动，两个减速箱对称地安装在左右履带架上。机架稳定器9：它是增加机器工作时稳定性的辅助装置，用以减轻机器工作时的振动，有助于改善工作机构的截割效果。稳定器的结构如图4-3-3所示，横梁1用螺栓与机架固定，使左、右履带构成一个整体，横梁的另一端与刮板输送机下的支架4固定。当油缸3伸出时，推动拖板9的稳定器臂2绕销轴7回转，并使拖板9随之下移。当油缸缩回时，导向板5使拖板沿其外侧回到倾10斜位置。油缸的两个铰接轴6、8分别安装于横梁和稳定器臂上，并随其转动。机器操纵在正常切割工作时，可操纵稳定器贴紧底板，作为后支点（但不要使机器离开地面）；同时操纵装载机构铲板顶住底板，使机器前端稍微离开底板，让铲板前端作为前支点，这样就可提高机器在截割过程中的稳定性。11AM-50型掘进机的液压系统为开式循环系统，由一台11kW电动机驱动一台轴向柱塞变量泵，为系统中的所有油缸供油。液压系统中还有一台齿轮油马达，用来驱动为工作机构水冷电动机提供冷却水的水泵和热交换器的冷却风扇。冷却系统有两种型式：开式系统和闭式系统。当采用开式系统时，水泵输出的压力水进入水冷电动机进行冷却后，供给外喷雾喷嘴喷出灭尘。当采用闭式系统时，水泵输出的压力水冷却电动机后返回到水热交换器，经冷却后回到水箱，然后再由水泵重新输出，形成闭式循环回路，此时外喷雾使用的压力水需由外部单独供给。12三、部分断面巷道掘进机结构分析组成：由工作机构，装载和转运机构、行走机构以及液压、电气系统、喷雾系统等组成。1、工作机构现代部分断面巷道掘进机均采用悬臂式工作机构，即在机器前端伸出的一个悬臂上装载割头，悬臂又可沿工作面的水平或垂直方向作左右或上下的摆动。这种方式的主要优点是：对复杂的矿山地质条件适应性较好，对掘进机巷道的形状一般无限制，结构较简单。由于悬臂式工作机构的外形尺寸比掘进断面小，便于维修和更换截齿，也可以及时支护巷道。但由于悬臂较长，工作时易引起机器振动，影响机器的稳定性。截割头相对悬臂的布置方式，可以分为纵轴式和横轴式两种。13纵轴式的截割头旋转轴线与悬臂轴线重合（如ELMB型掘进机）。在摆动工作中截割头仅半边剥落煤岩，较大的煤岩反作用力有使机器倾倒的趋势。为了提高机器工作时的稳定性，一般机器的重量比较大。纵轴式工作机构一般能截割出平整的巷道，而且可利用截割头开挖支架的柱窝和水沟。横轴式的截割头旋转轴线与悬臂轴线互相垂直（如AM-50型掘进机），在工作时截齿的截割方向比较合理，破落煤岩比较省力，排出切屑也比较方便，横轴式截割头在工作中的截割阻力易被机体自重所吸收，因此与纵轴式巷道掘进机相比，在同样功率的条件下，横轴式掘进机的重量要轻三分之一左右。但横轴式工作机构在切进工作面时必须左右移动，向上或向下截割时，也必须辅以左右移动，才能使悬臂上不装截齿的端面不接触工作面，所以不如纵轴式工作机构使用方便。14工作机构传动系统二级2K-H行星齿轮减速传动方式（图4-3-4a），如ELMB型掘进机，这种方式具有结构紧凑、重量较轻、传动功率和效率高的优点，所以在纵轴式掘进机工作机构中应用较多。三级圆锥圆柱齿轮传动，如AM-50型掘进机的工作机构减速器就是由三级圆锥圆柱齿轮传动组成（图4-3-4c）。在横轴式掘进机中，由于截割头旋转轴线互相垂直，故传动系统中需要一级圆锥齿轮传动。四级圆柱齿轮传动，如苏制ⅡK-9P型掘进机（图4-3-4b），其工作机构减速器由四级圆柱齿轮传动组成。国外还有些掘进机还采用三档工作转速（英国RH-25),甚至四档工作转速（匈牙利F-5型）。1516掘进机的截割头与采煤机滚筒的区别是：掘进机截割头在工作时有旋转、纵向进给和横向进给三种运动。因此，截割头的形状和截齿的布置要同时从旋转—纵向进给、旋转—横向进给两个方面综合考虑。纵轴式掘进机的截割头一般为截顶圆锥状，这样能保证截割出来的顶底板比较平整。图4-3-5为ELMB型掘进机截割头的外形图，截割头由锥体5、齿座4、镐形截齿2和中心钻1等组成。齿座4成螺旋线焊在锥体5上，共装有30个截齿。中心钻1用以超前钻孔，为镐形截齿开出自由面，以利截割。截割头上还布置有19个用于内喷雾灭尘的喷嘴3。横轴式掘进机的截割头多采用两个对称的半球滚筒，如AM-50型掘进机的截割头。截割头上的截齿有径向扁截齿和镐形截齿两种。在煤巷中一般可采用镐形截齿或径向扁截齿；在半煤岩巷道中一般采用径向扁截齿。17182、装载和转运机构部分断面巷道掘进机上用得最普遍的装载机构是蟹爪机构（图4-3-6a）。这种机构工作可靠，装载效果好。但因掘进机工作时履带一般不能随意开动，所以装载面宽度受到限制。EM1-30型等掘进机采用双环形刮板链转载机构（图4-3-6b）。它是用两个较短的环形刮板链2按图示方向运行，把铲板1上的煤岩装入中间刮板输送机3上。这种机构比蟹爪机构复杂，装载效果较差。19转运机构：部分断面巷道掘进机一般有两极转载机，即中间刮板输送机和皮带转载机。装载机构与中间刮板输送机组成装运机构，多数掘进机的装运机构采用装—运联动，由共同的电动机或液压马达驱动，即集中驱动方式。如ELMB型掘进机的装运机构传动系统（图4-3-7），由安装在中间刮板输送机机头处的两台液压马达5驱动刮板链，通过机尾从动轴将动力传给蟹爪装载机构。这种传动方式可以不在装载铲板下面安装动力装置，设计和使用都比较方便，但刮板链受力较大。20掘进机的第二级转载机一般采用皮带输送机，其作用是将中间刮板输送机运出的煤岩转运至掘进机的后配套运输设备中去。皮带转载机的传动方式一般有三种形式：第一种如ELMB型掘进机，由一台摆线液压马达直接驱动主动滚筒；第二种如AM-50型掘进机，由电动机经减速器驱动主动滚筒；第三种如EM1A-30型掘进机是采用电动滚筒，即将电动机和减速器装在主动滚筒内，使结构比较紧凑。3、行走机构部分断面巷道掘进机一般采用履带行走机构，这是因为履带行走机构具有牵引能力大，机动性好，工作可靠和对底板适应性好等优点。履带行走机构不仅是驱动掘进机行走的工作装置，又是整台掘进机各部件的连接、支承基础。为使掘进机调动灵活，两条履带大都采用分别驱动的传动方式。214、液压系统部分断面巷道掘进机一般均为采用油泵—油缸系统，来实现工作机构、装载机构铲板和皮带转载机的垂直升降和水平摆动，以及工作机构的伸缩、机体的支撑等。除工作机构