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1、摘摘 要要 EBZ55 型掘进机是一种悬臂式掘进机，主要用于中型煤巷及半煤岩巷的掘进作业。它结构紧凑、适应性好、机身矮、重心低、操作简单、检修方便。本设计主要针对掘进机的整机进行方案设计，对截割部进行结构及传动等相关设计。EBZ55 型掘进机截割部驱动动力由截割电机提供，为实现较强的连续过载能力，适应复杂多变的截割载荷，并利用喷雾水加强冷却效果，悬臂式掘进机多采用防爆水冷式电动机来驱动截割头。在截割部传动设计中用 2K-H 行星减速器。设计中对 2K-H 型行星减速器进行了优化配齿，采用高度变位，并做了相应的校核。关键词：悬臂式掘进机 ；截割部分 ；行星减速器 AbstractThe medi
2、um-size EBZ55 type tunnelling road-header is mainly used in tunnelling operations of the medium coal lane and the half coal crag lane digging the tunnels,.It marks by features of compact construction , good adaptability, a short body and a low center of gravity ,it is also easy to operate and conven
3、ient to overhaul. This paper is mainly make a design for the overall machine and something else relevant to the structure and transmission of the cutting unit.The cutting unit driving force of EBZ55 is provided by the cutting motor。Tunneling road-header normally adopt explosion-proof water-cooled el
4、ectric motors to drive the cutting head, using water spray to strengthen the cooling effect, for improve the ability of continuous overloading and adapt to the complex and volatile cutting load. Based on the theory of 2K-H type planetary reducer, this paper design a appropriate 2K-H type planetary r
5、educer which can be use in cutting unit. The design of 2K-H type planetary reducer has optimize the selective gear. Keywords：Cantilever tunneling machine ；cutting unit ；Planet reduction gear目 录摘 要IAbstractII第 1 章 绪论 .31.1 设计背景和目的 31.2 掘进机的分类 31.3 国外悬臂式重型掘进机的发展 41.4 国内重型掘进机的发展概况 51.5 国内外重型掘进机的发展趋势 61
6、.6 EBZ-55 型掘进机简介.71.6.1 产品特点及用途 .71.6.2 使用环境条件 .71.6.3 产品型号名称及外形 .7第 2 章 总体设计 .82.1 总体参数 82.1.1 截割部 .92.2 掘进机截割部各组成部分设计 92.2.1 截割部 .92.2.2 装载部 .112.3 刮板输送机 122.4 行走部 132.5 机架和回转台 132.6 液压系统 142.7 电气系统 15第 3 章 截割机构设计 .163.1 截割头 163.2 截割减速器 173.3 电动机 173.4 悬臂伸缩装置 173.5 回转台 17第 4 章 减速器结构设计和校核 .184.1 减速
7、器概述 184.2 减速器级齿轮设计 184.2.1 齿轮材料热工艺处理及制造工艺选定 .184.2.2 减速器原理图 .194.2.3 确定各主要参数 .194.2.4 行星齿轮强度验算 .27第 5 章 减速器低速级齿轮设计 .355.1 确定各主要参数 355.1.1 齿数确定 .355.2.1 a-c 传动365.2.2 传动.36bc 5.3 计算几何尺寸 375.4 齿轮啮合要素计算 385.5 齿轮强度验算 385.6 行星齿轮强度验算 425.7 减速器其他零件校核 505.7.1 输入轴校核 .505.7.2 轴承校核 .535.7.3 键的校核 .54第 6 章 掘进机的检
8、修及维护保养 .56 6.1 机器的日常维护保养 56 6.2 机器的定期维护保养 576.3 润滑 57 6.4 液压系统用油 58 6.5 电气 59 第 7 章 机器常见故障原因及处理方法 .59 7.1 截割部 59 7.2 装运部 59 第 8 章 安全保护条件 .61 第 9 章 安全保护 .62 9.1 安装与检查 62 9.2 维护、修理与故障排除 63 9.3 包装及保管 63 结 论 .64 致 谢 .65 参考文献 .66第第 1 1 章章 绪论绪论此次设计的掘进机机型适用于截割的煤岩普氏硬度 f5，主要适用于煤及 半煤岩巷的掘进，亦可用于条件类似的其它非煤矿山及工程巷道
9、的掘进。是普 采、综采的采准巷道机械化掘进的主要设备。1.1 设计背景和目的随着煤炭工业的发展。目前我国的矿井设计逐渐采用一井一面布置的采煤 方法，其开采强度提高，推进速度增快，从而带来采掘机械化比例失调，采掘 矛盾日益彰显。另外对于一些开采年限较长的矿井，易采的中厚煤层资源日益 减少，而薄煤层的开采比例逐年增加，在全部采准巷道中,半煤岩巷的比例已 经达到 25%，但这些巷道中的 90%仍旧采用着传统的炮掘作业，劳动强度大， 安全性差。目前，我国大部分煤矿使用的主要机型多是二十世纪六、七十年代 设计的，这些原有的设计理念逐渐陈旧、零部件可靠性较差、开机率低、维护 量大，而且机重偏轻、截割功率小
10、、过断层和截割岩石的能力差，不能适应较复杂煤层的要求。因此开发研制综合性能好、适应范围广的新型掘进机已经成为当务之急， 用于解决掘进机更新换代的问题，缓解采掘矛盾的紧张局面。1.2 掘进机的分类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 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 的煤岩破碎。根据巷道断面的尺寸，把刀具布置于工作机构上，通过刀具破落 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 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 巷道掘进机截割机构的刀具仅能作用于工作面煤岩巷道的局部断面上
11、，为了掘 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 割，平行于掘进断面的工作面连续移动，刁一能达到整个断面的掘进。部分断 面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 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 用。悬臂式掘进机的分类6: 1.1.1 按截割头布置方式的不同可以分为两种: 纵轴式掘进机一截割头的 旋转轴线与悬臂的轴线相重合,横轴式掘进机一截割头的旋转轴线与悬臂的轴
12、 线相垂直 2 按截割对象可分为三种: 3 煤巷悬臂式掘进机一截割的煤岩硬度 f4; (1)岩巷悬臂式掘进机一截割的煤岩硬度 f8。 (2)按机器的驱动方式可分为两种: (3)电力驱动悬臂式掘进机一由电动机驱动机构的运动; 电一液驱动悬臂式掘进机一由电动机和液压共同驱动机构的运动。1.3 国外悬臂式重型掘进机的发展国外掘进机的发展最早在 19 世纪 70 年代，英国为了修建海底隧道，第一 次生产并使用了带有截齿的旋转式截割机构的掘进机，由于设计上有很多缺陷， 并没有得到广泛的应用。直到 1949 年匈牙利制造出 FZ 型悬臂式掘进机，此 后英、德、日等国相继开始对掘进机进行研制和开发。1956
13、 年前苏联在匈牙 利 F4 型掘进机的基础上，研制开发出 nK 一 3 型掘进机，从而形成了集截割、 装运和行走于一体的掘进机雏形;随着掘进机适用范围的扩大，到上世纪 80 年 末期半煤岩掘进机的设计已经非常成熟，切割能力有很大提高，机重达到 50t 左右，可靠性也大幅度提高，并开始向重型掘进机发展;从 80 年代末至今，重 型掘进机进一步发展，截割硬度达到了 100MPa，机重达到 70t，采用了高科 技技术，功能更加完善，并出现了集切割与支护操作的掘锚综合机组，大幅度 提高了巷道的掘进速度。 目前国外生产悬臂式掘进机的公司主要有奥地利的奥钢联、前苏联的雅西 诺 瓦斯克机械制造厂、英国的 A
14、nderson 公司和 Dosco 公司、德国的阿特拉 斯科普柯一埃可霍夫掘进机技术公司(Atlaseopeo 一 Eiek 一 hoffRoadheadingTechbieGmbh 简称 Ac 一 E)和威斯特伐利亚吕恩公司、日本三 井三池制作所等。这些公司生产出来的掘进机工作稳定性好、适用范围大、适 应坡度逐步增大、安全性高、掘进断面增大、功能性多、先进的自控技术、截 割能力增强，代表了国外掘进机的发展特点和技术现状”这些公司典型的掘进 机机型如下表 1:1.4 国内重型掘进机的发展概况20 世纪 60 年代我国对悬臂式掘进机的研制和应用，最初以 nK 一 30 小功 率掘进机为主，通过消
15、化和改进多种小型掘进机，于 1975 年由太原煤研所等 单位 并由佳木斯煤矿机械有限公司生产出中国第一台自行研制的掘进机一五入 了一 30 型掘进机。由于当时条件的限制，只能定型生产几种机型的掘进机， 却为我国以后自行研制悬臂式掘进机奠定了技术基础。 80 年代初期，为适应煤巷的需要，从国外引进了 AM 一 50 型、S 一 100型两种具有代表性的掘进机机型，对发展我国综掘机械化起到了重要作用。通 过国内外的合作，提高设计水平，使我国自行设计了多种悬臂式掘进机。 “八 五”后期由煤科总院太原分院与佳木斯煤矿机械有限公司共同研制出石丑了一 160 重型掘进机，并在井下试验成功。为了加快我国重型
16、悬臂式掘进机的发展， 积极研制开发综合机械化掘进装备，于 1998 年由佳木斯煤矿机械有限公司承 担了 EBZ200M 重型掘进机的研制，并在岩石硬度为 f=6 一 7 的半煤岩中获得 试验成功。在进入“九五”后期以后，我国开展了对重型掘进机的研发，通过 产学研联合开发，重型掘进机的设计和制造水平已相当先进。重型掘进机已进 入快速发展阶段，并先后生产出 EBZ160、EBZ200、EBZ23O、EBZ300 等重 型掘进机，在半煤岩和岩巷巷道中得到广泛应用。2009 年由凯盛重工有限公 司、安徽理工大学、国投新集能源股份有限公司协作研发的五召 2255 重型硬 岩掘进机在淮南矿业集团丁集矿和国投新集煤矿获得工业性试验成功，填补了 国内煤机产品的空白。 在我国的大型煤矿中，除了煤巷需要掘进外，还有大量的全岩和半煤岩巷 道需要掘进，因此，采用重型化、大功率、大质量的重型掘进机为主。国内主 要有万召 2200(万)、EBZ23o、五召
