EBZ160掘進機行走部設計說明書,ebz160,掘進機,行走,設計,說明書,仿單 EBZ160型系列掘進機研制 經濟效益分析報告 懸臂式掘進機廣泛適用于準巷道的快速掘進，適用于半煤巖、巖層、煤層，單向抗壓強度≤80MPa，f ≤6硬度的煤巖地質條件的掘進開拓。掘進斷面最大可達24m2，最小可達7.2m2，可掘任意形狀。因此，該機可適應性大。隨著系列的開發(fā)和高新技術的融入，面對中國煤炭市場快速發(fā)展的形式，該機的推廣應用是具有很大前景的。 我廠是國內礦山機械生產企業(yè)的龍頭企業(yè)，主要產品有大型帶式輸送機、堆取料機和選礦機械。生產的散狀物料處理、運輸機械及系列減速機等產品，在國內市場占有主要份額。我廠整體搬遷后，生產能力在原有基礎上擴大，增添了技術先進的加工設備，廠內有設計研究院，技術力量有一定基礎，具備開發(fā)研制實力和一定的經驗。 技術合作單位遼寧工程技術大學，是國內重點大學。該大學在采掘機械設計理論上有著突出研究基礎。在該校建有國內煤炭工業(yè)礦山機械工程重點試驗室和遼寧省大型工礦裝備研究中心（重點實驗室）。 沈礦集團在積累了豐富的工程及礦山機械制造經驗的基礎上，以國內生產煤炭機械三大廠商的產品為趕超目標，在國際化的工業(yè)平臺上運用先進的設計理念，在配套的零部件上采用國際名牌產品與技術，同時，以我國八十年代以來的采掘機械研制經驗，高起點進入煤炭采掘行業(yè)，竭誠為煤炭采掘機械的現代化服務，為高產、高效、高安全，實現綠色環(huán)保和可持續(xù)發(fā)展服務。 從工廠的經濟效益分析看，如果按年產100臺掘進機的生產能力估算，可實現年銷售產值2.5億～3億元，利稅可達8000萬～1.079億元。 從用戶經濟效益看，該機具有很廣的使用性，同時具有較高的可靠性，集自動行進、截割破碎、星爪裝砟和運輸轉載、噴霧冷卻滅塵，幾大功能為一體，通過皮帶機等機械配套使用，可實現掘進、運輸連續(xù)作業(yè)，提高工作效率，縮短采煤工作面準備周期，加速提升工作面的準備質量，具有明顯的經濟效益。 EBZ160掘進機是在吸收國內外掘進機優(yōu)缺點基礎上，博采眾家之長，應用成熟技術基礎上研制的，沈礦將很快成為采掘機械制造戰(zhàn)線上的一員，可為我國綜掘機械化程度的提高作出巨大貢獻。 EBZ160掘進機可行性研究報告 EBZ160掘進機可行性研究報告 一. 概述 懸臂式掘進機（又稱部分斷面掘進機）廣泛用于礦山井下巷道掘進、交通和水下隧道掘進以及其他工程的洞穴開掘。在全國煤礦中，巷道掘進量年均600萬米，其中機掘約占400萬米。金屬礦、化工礦山巷道掘進量年均100萬米，機掘量為零。到2025年，約有13000～18000萬米的掘進工程量。 2004年，我國現有9個掘進機生產單位，累計年產各種類型掘進機近300臺，遠遠滿足不了國內市場需求。于是有能力的企業(yè)進口國外產品，但配件供應難以保證，而且投資極大。 因此研發(fā)懸臂式掘進機的必要性很大。 由于該機的技術含量高，生產該機必然帶來可觀的經濟效益。該機的生產效率高，也會給用戶帶來巨大的經濟效益和社會效益。該機的生產增加了我們廠的產品品種，同時也使我們廠進入到了煤炭生產領域和其他基礎工程建設領域。該機的生產也使遼寧省的裝備制造業(yè)增加了新的品牌。其社會效益十分顯著。 我廠是國內礦山機械生產企業(yè)的龍頭企業(yè)，產品有大型帶式輸送機、堆取料機、選礦機械、生產運輸機械以及系列減速機等。產品在國內市場占有主要份額。我廠整體搬遷后，生產能力在原有基礎上擴大，增添許多臺技術先進的加工設備。廠內有設計研究院，技術力量雄厚，已經具備開發(fā)新產品的實力和經驗。 因此，研發(fā)懸臂式掘進機我廠有明顯優(yōu)勢。 二. 技術可行性分析 該類型掘進機在國內外屬定型產品，其結構原理是成熟的。但任何一種機械設備都不是十全十美的，都有其不足之處。我們針對其不足之處進行技術創(chuàng)新，使設備得到技術改造，這是完全可行的。 首先，掘進機的結構型式和尺寸與用戶的使用條件相關，因此，掘進機是個性化設計的產品，但目前國內廠家生產的掘進機均為仿制。我們要研究“量體裁衣”的優(yōu)化的設計方法。 我們還要根據用戶需要，研究掘錨一體化機型，使我國掘進機達到世界先進水平。 我們技術依托單位是遼寧工程技術大學，是國家重點大學，掌握掘進機設計理論，掌握國內外掘進機發(fā)展動態(tài)，在該校建有“國家煤炭工業(yè)礦山機械工程重點實驗室”和“遼寧省大型工礦裝備研究中心（重點實驗室）”。有很強的研發(fā)實力。 三. 項目成熟程度 由于我們已經掌握了掘進機的結構原理，掌握了掘進機的設計理論，因此，在深入用戶進行使用情況調研的基礎上，找到掘進機現存的薄弱環(huán)節(jié)及其不足，然后對其進行創(chuàng)新性改造，這是很有把握的。 煤巖截割理論、掘進機工作機構優(yōu)化設計理論，皆是我們掌握的成熟理論。 掘錨一體化在國外進口的機型上已經實現，我們經過消化吸收之后，即可用于我們的機型。 因此，該項目在理論上完全成熟，在加工制造業(yè)上不存在任何困難。 四. 與本企業(yè)合作院校研發(fā)能力 與我廠合作的遼寧工程技術大學是國家重點大學，在礦山機械理論方面是國內最有影響的學校之一，該校與多家企業(yè)合作，研發(fā)出填補國內空白的產品。刨煤機、刮板輸送機、滾筒采煤機等產品在該校的參與下，均接近國際水平。 五. 市場需求情況 我國煤礦年掘進約600萬米，其他礦山年掘進量約1000多萬米，再加上其他基礎工程巷道隧道掘進，到2025年，總共約有1.4～1.8億米的掘進工程量。 我國現有9個掘進機生產單位，累計年產各種類型掘進機近300臺，按每臺掘進機年掘進5000m～10000m計算，缺口極大。達產后按年產30臺計算，可占國內市場十分之一。若按均勻生產模式安排生產，爭取月產5臺掘進機，年產60臺，爭取占國內市場五分之一到四分之一。 第二階段產品開發(fā)的目標是把若干高新技術用于改良產品： 激光定向； 在線檢測與故障檢測； 工礦參數可視化； 巷道斷面形狀計算機控制等。 這就可使該產品達到世界先進水平，并推向國際市場，參與國際競爭。這樣就可完全替代進口。 八. 項目實施進度計劃 （見申報表） 計劃項目申報表 計劃項目申報表 1 基本信息 1.3 項目背景、主要內容與指標、創(chuàng)新點 項目提出背景 懸臂式掘進機（又稱部分斷面掘進機）廣泛用于礦山井下巷道掘進、交通隧道以及水下隧道的掘進，甚至還用于地下其他工程。在煤礦中，據不完全統(tǒng)計，全國約有3300個掘進工作面，年掘進量為600萬米，其他各種礦山如金屬礦、化工礦山等年巷道掘進量為100多萬米，機械量為零。預計到2025年，約有1.4～1.8億米的掘進工程量。 2004年，我國現有9個掘進機生產單位，累計年產各種類型掘進機近300臺，缺口很大。有經濟實力的企業(yè)進口外國產品，但配件供應和技術咨詢以及維修等均有一定困難。 因此，國內掘進機市場需求很大，而且遠景潛力可以在較長時間內持續(xù)走好。故提出此項目。 項目主要內容與技術指標 掘進機應根據用戶使用條件進行個性化設計。擬解決的主要技術關鍵是： 按用戶的使用條件（煤巖物理機械性質、待掘進巷道尺寸等）優(yōu)化設計截割部； 提高掘進機可靠性和穩(wěn)定性； 實現掘錨一體化。 其主要技術指標為： 項目主要創(chuàng)新點 掘進機工作機構優(yōu)化設計方法； 提高掘進機可靠性的具體措施； 掘錨一體化技術。 將使上述創(chuàng)新點具有自主知識產權。 進一步還將在該機上采用如下高新技術： 激光定向； 在線檢測與故障檢測； 工礦參數可視化； 掘進巷道斷面形狀計算機控制等。 1 基本信息 1.4 項目實施可行性、預期目標與效果前景分析簡表 項目實施可行性 由于該類型掘進機在國內外屬成型產品，其結構原理是成熟的。但任何一臺機械設備都不是十全十美的，都有其不足之處。我們的工作就是針對其不足進行創(chuàng)新性改造，使設備得到技術改造，因此，這是完全可行的。 首先，國內掘進機生產廠家對其工作機構設計方法均無定論，甚至只是仿制。我們要研究“量體裁衣”的優(yōu)化設計方法。 關于掘進機的可靠性，我們要有針對性地找到其薄弱環(huán)節(jié)，提高其可靠性。 掘錨一體化是用戶急需的，但現在國產機型不能實現，我們將研發(fā)出掘錨一體化產品投放市場。 因此，項目是完全可行的。 項目預期目標與效果前景分析 預期目標是： 其主要預期目標是： 工作機構設計實現最優(yōu)化； 大幅度提高其可靠性； 實現掘錨一體化。 該產品前景勿容置疑。市場前景廣闊，現在供不應求。在近期市場的要求會保持高需求量不減，因此該產品的研發(fā)無風險。 該產品技術含量高，由于科技進步轉化的經濟效益顯著，而且該產品的生產，使我們廠的產品進入煤炭生產領域和其他基礎建設工程領域，擴大我們廠的產品在全國的覆蓋面。同時該產品的生產也增強了沈陽和遼寧省裝備制造業(yè)的陣容。因此有巨大的社會效益。 1 基本信息表 1.5 項目現有工作基礎，含工作單位支持承諾簡表 項目現有工作基礎 我廠是我國礦山機械生產企業(yè)的龍頭企業(yè)，生產大型帶式輸送機、堆取料機、選礦機械、粉磨機械、生產運輸機械以及系列減速機等，產品在國內市場占有可觀份額。加工設備先進齊全。而且工廠整體搬遷后，生產能力擴大，又增添多臺技術先進的加工設備。 廠內有設計研究院，技術力量雄厚。有多年為礦山服務的經驗。 因此，本廠已完全具備研發(fā)該產品的條件。 項目合作單位支撐條件 項目合作單位是遼寧工程技術大學，是國家重點大學。該校隸屬原煤炭部，掌握掘進機設計理論，掌握國內外掘進機最新發(fā)展動態(tài)。該校設有“國家煤炭工業(yè)礦山機械工程重點實驗室”和“遼寧省大型工礦裝備研究中心（省重點實驗室）”，有國內僅有的實驗儀器設備。 遼寧工大為該項目提供設計計算、關鍵技術研發(fā)以及現代設計理論與方法方面的支持。 1.6 項目進度安排與經費預算 項目預期進度安排 2004年3月～2004.6： 調研，進行可行性論證 2004.7～2005.3： 產品設計 2005.4～2005.5： 工藝會審 2005.6～2005.8： 樣機制造 2005.9： 廠內工業(yè)試驗 2005.11： 井下工業(yè)試驗 2005.12： 產品評議，改進設計，批量生產。 EBZ160掘進機技術任務書 EBZ160掘進機技術任務書 1.產品的用途和項目的提出 根據中厚煤層和厚煤層占我國煤炭可開采儲量的80%,以及中厚煤層和厚煤層煤礦的地質條件情況，確定研發(fā)掘進機為EBZ160型掘進機，能滿足大多數煤礦的需求。 該掘進機確定為懸臂式可伸縮部分斷面掘進機。主要為煤礦綜采工作面采準巷道掘進服務的機械設備。適用于半煤巖巷道掘進工作，也適用于條件類似的其他礦床及工程巷道的掘進開拓。適用于巷道最大截割斷面24m2?？山馗顔蜗蚩箟簭姸取?0MPa的煤巖，截割范圍寬度3.0～5.0m，高度2.4～4.8m。適應巷道坡度±16°。該機后配套轉載運輸設備，可采用橋式膠帶轉載機和可伸縮帶式輸送機，實現連續(xù)運輸。 2.主要技術參數 截割電機： 160/80kW 泵站電機： 55kW 截割頭轉速： 23/46rpm 定位截割范圍： 高度 2.4～4.8m 寬度 3.0～5.0m 截割煤巖單向抗壓強度： ≤80MPa（煤巖或巖體） 接地比壓： 0.14MPa 總重： 45t 總長： 9.13m 總寬： 2.9m 總高: 1.82m 星輪轉速： 27rpm 裝載能力： 3.4m3/min 第一運輸機速度： 56m/min 行走速度： 7.8/4.5m/min 爬坡能力： ±16° 液壓泵： 齒輪泵 油箱容積： 500L 液壓系統(tǒng)壓力： 最大20.6MPa 供電電壓： 1140V/660V 3.主要部件組成 EBZ160掘進機主要分截割機構、裝載機構、行走機構、輸送機構、噴霧系統(tǒng)、液壓系統(tǒng)和電控系統(tǒng)等幾大部分。 3.1 截割機構是掘進機直接截割煤巖的裝置，由頭體、螺旋葉片、齒座和截齒組成。 3.2 裝載機構亦稱鏟板部由鏟板、星輪及液壓馬達組成。鏟板由鏟板本體和兩個側鏟板組成，可拆卸，方便井下運輸、安裝。 3.3 行走部采用常用的履帶式行走機構，由配有制動裝置的液壓馬達驅動。 3.4 EBZ160掘進機采用刮板鏈式輸送機構。輸送機構由機尾向機頭方向傾斜向上布置。以機尾為主動軸，由設置在機尾的液壓馬達驅動裝載機構工作，間接地從輸送機構的機尾為主動軸，帶動刮板鏈式輸送機工作。 3.5 掘進機液壓系統(tǒng)為泵－缸和泵－馬達組成的混合系統(tǒng)，采用開式系統(tǒng)。 3.6 電氣系統(tǒng)的設計。根據電機工作性質及功率，減少電機綜保數量；設置漏電檢測裝置，任何電機出現漏電現象，PLC系統(tǒng)將停止正在進行的工作，提高安全性能；采用新型產品，如真空接觸器、瓦斯保護裝置、電機綜保等；對截割電機負荷檢測設計為75%、100%、125%、150%，使產品性能符合煤礦生產要求；對電氣開關箱的設計，注意要有足夠的結構強度，確保開關箱通過水壓試驗和防爆試驗。 3.7 該機主截割電機采用雙速、雙功率，電壓可適用于1140V，也可適用于660V，并備有錨桿和二運的可控電源。電控系統(tǒng)采用了可編程程序控制器，PLC作為主控器。具有工況檢測和故障診斷顯示功能。 3.8 配有高壓噴水裝置，有效抑制截割時產生的粉塵。 3.9 可根據用戶需要設錨桿液壓接口，驅動液壓錨桿鉆機作業(yè) 4.工作原理 掘進機工作時，先操縱行走機構向工作面推進，然后使截割頭在工作面左下角鉆入工作面，再用截割頭回轉油缸使截割頭橫向截割到巷道左側，然后利用截割頭升降油缸把截割頭上升接近等于截割頭直徑的距離，并使截割頭向巷道左側截割。如此反復截割，截割頭就可以完成整個工作面的截割。掘進機的截割方式和程序與掘進巷道斷面的大小、形狀以及煤巖的分布情況和性質有關。由截割頭破落的煤巖，由星輪機構裝進中間第一運輸機，再通過轉載機裝進礦車或巷道運輸機。這樣把工作面掘進一個截深后，支護巷道的工作就可以跟著進行。 5．設計準備 EBZ160掘進機由遼寧工程技術大學和沈陽礦山機械集團設計研究院聯合開發(fā)，確定該掘進機設計方案如下： 5.1機型確定 機型確定為懸臂式部分斷面掘進機，具有結構緊湊，適應性強，使用維護方便等優(yōu)點，能滿足國內大多數煤礦需求。截割方式選用縱軸式可伸縮式，具有生產能力大，切割斷面光滑平整，頂板維護方便，能在履帶靜止時獲得較大推進力，避免履帶重復工作。 5.2掘進斷面確定 該機主要是為綜采工作面采準巷道掘進服務的機械設備，同時考慮最大的適用性，確定可掘進斷面為7.2～24m2，寬度3～5m，高度2.4～4.8m。 5.3截割功率及牽引力、牽引速度的確定 考慮適用半煤巖和巖層硬度≤80MPa、f ≤6～7的工況，截割功率確定為160KW，并提供兩種截割轉速。牽引力考慮到爬坡、進給及拖拉轉載設備，確定為≥24噸，牽引速度定為快速7.8m/min，慢速4.5m/min。 6.選擇配套件采取的原則 EBZ160掘進機在國際化的工業(yè)平臺上運用先進的設計理念，在配套的零部件上采用國際名牌產品和國內一流制造商的產品，確保整機的安全可靠性。 7.設計執(zhí)行標準 MT 138-1996 懸臂式掘進機 型式與參數 MT 238-1991懸臂式掘進機通用技術條件 MT 113 煤礦用非金屬（聚合物）制品安全性能檢驗規(guī)范 MT 98-1984 液壓支架膠管總成及中間接頭組件型式試驗規(guī)范 MT/T 291.1-1998懸臂式掘進機 傳動齒輪箱檢驗規(guī)范 MT 291.2-1995懸臂式掘進機 液壓缸檢驗規(guī)范 MT 428-1995 煤礦用隔爆型電鈴 MT/T 459-4995 煤礦機械用液壓元件 通用技術條件 MT/T 472-1996懸臂式掘進機 液壓缸內徑活塞桿及銷軸直徑系列 MT/T 475-1996懸臂式掘進機 回轉支承型式基本參數和技術要求 MT 477-1996 YBU系列掘進機用隔爆型三相異步電動機 MT/T 515-1995 煤礦巖巷掘進機機械設備噪聲測定方法 MT/T 541.1-1996懸臂式掘進機檢驗規(guī)范 整機部分 MT/T 541.2-1996懸臂式掘進機檢驗規(guī)范 機械部分 MT/T 541.3-1996懸臂式掘進機檢驗規(guī)范 電控部分 MT/T 577-1996 懸臂式掘進機履帶機構型式與參數 MT/T 578-1996 懸臂式掘進機用套筒刮板鏈 MT/T 579-1996 懸臂式掘進機履帶板及銷軸 MT/T 676-1997 懸臂式掘進機用之重輪結構與參數 MT/T 682-1997 懸臂式掘進機電控設備系列與參數 MT/T 776-1998 煤礦機械液壓系統(tǒng)總成出廠檢驗規(guī)范 MT/T 777-1998 懸臂式掘進機 機載噴霧泵站技術條件 MT/T 833-1999 懸臂式掘進機 履帶行走機構 通用技術條件 MT/T 922-2002 懸臂式掘進機 裝載機構通用技術條件 GB 3836.1-2000 爆炸性氣體環(huán)境用電氣設備 通用要求 GB 3836.2-2000 爆炸性氣體環(huán)境用電氣設備 隔爆型“d” GB 3836.4-2000 爆炸性氣體環(huán)境用電氣設備 本質安全型“i” GB/T 13813-2001 煤礦用金屬材料摩擦火花安全性試驗方法和規(guī)定規(guī)則 8.綜述 近幾年，我國煤炭工業(yè)正處于快速發(fā)展階段，但煤炭機械的生產能力總體水平落后正制約著煤炭工業(yè)的發(fā)展。在這種形勢下，我公司與遼寧工程技術大學在利用掘進機成熟的設計的基礎上，聯合設計開發(fā)EBZ160掘進機，開拓新的煤礦機械生產領域，定能有所作為。 9.設計周期 工作圖設計30天。 EBZ160掘進機研制報告 EBZ160掘進機研制報告 EBZ160懸臂式掘進機是我廠與遼寧工程技術大學聯合開發(fā)設計的新產品。該機共有專用件1210種總計2768件（含外委件），各件的形位公差、表面粗糙度和加工精度決定了整機的工作性能和安全性能。于是我們對所有主要關鍵件進行了研究分析，并做了必要的工藝性實驗，制定出了一套完整合理的工藝方案。下面就一些主要零部件的工藝方法和質量保證手段做簡單介紹。 一、花鍵套內花鍵的加工 花鍵套是掘進機中伸縮部的重要部件，全長736mm，分為前后兩段花鍵，分別焊在中間套上，在掘進機工作時，截割頭軸要在前后兩段花鍵套里同時順暢滑動。所以就必須保證兩段內花鍵的同軸度，但我廠的插齒機加工范圍無法滿足花鍵套的加工要求，我們只好采用分段加工的方法，即將前、后花鍵套和中間套分別單獨加工，經過研究分析我們設計了一根工裝軸來連接前、后花鍵套和中間套，以保證其同軸度，然后在對頭焊上焊接，但對頭焊機床當時正在維修中，我們采用了在車床上使整個花鍵套勻速旋轉，由兩名焊工同時均勻的將前、后花鍵套與中間套焊接。在撤掉假軸后，用截割頭軸試驗，整個花鍵部分可以流暢的在兩段花鍵套里滑動，并且之后掘進機的井下實際工作中整個伸縮部沒有出現過任何故障，證明我們的工藝手段是成熟的。 二、本體架的加工 本體架是整機中的重要部件，它的加工精度是前進或后退的直線度和回轉部分角度的保證，決定了掘進機整體安裝后的安裝精度和整體性能，因此我們對本體架的加工方案進行了充分的論證，并做出了詳細的工藝指導卡，我們按照基準統(tǒng)一的原則，利用J1-0401-16連接板為主要定位基準和測量基準，并以J1-0401-27側板和J1-0401-11外側板端面粗糙度6.3處為安裝基準，使本體架盡量減少裝夾次數，除回轉部分外一次裝夾全部完成各孔、面、槽的加工，尺寸精度和形狀位置精度都以J1-0401-16連接板為基準，完全保證了各處的尺寸精度和形狀位置精度。 三、電控箱的加工 掘進機的電控箱部分是此次工藝加工的重中之重，它的隔爆與否是直接保證井下作業(yè)安全性的先決條件。為了達到設計要求的隔爆要求，我們設計了多套工藝方案，并進行了試驗，最后確定了箱體焊后整體加工，隔爆面加工后進行打磨的工藝方案。 工藝流程： 鉚焊—— 退火（消除應力）—— 鉚焊（修型）—— 粗加工—— 半精加工—— 精加工 1、隔板上的孔為了達到隔爆要求，加工精度要求很高。為了保證加工精度，采用了先用小一號的鉆頭鉆孔，然后用小半號和正好的鉆頭擴孔的工藝方法滿足了設計要求。 2、電控箱的隔爆面非常多，用普通機床加工的效果不是很好，為了彌補設備上的不足，用刨床精刨后再用砂帶磨進行打磨，使隔爆面達到了加工精度，滿足了設計要求。 四、鏟板部的加工 鏟板部是掘進機運輸部分的源頭，在掘進機進行掘進作業(yè)時又起到支撐的作用，所以對它的整體性能要求很高。在加工過程中出現了很多問題，經過設計人員與工藝人員的辛苦努力，圓滿完成了任務。 工藝流程： 鉚焊——退火（消除應力）——鉚焊（修型）——粗加工——精加工——裝配。 鏟板部總體分為三部分，各加工面的整體配合很難保證，三部分在安裝過程中出現了錯位現象。工藝人員與設計人員經過溝通決定采用鏟板部端面留量，裝配后再進行加工的工藝過程，很好的解決了問題。 在焊接工藝方面掘進機本部、行走部、截割部、鏟板部等部件結構復雜，組焊方法要求順序準確，特別是特殊低合金鋼的焊接，鋁青銅合金的堆焊，箱體構件打壓防爆等是近些年公司生產從未遇到過，生產準備過程中工藝部門結合我廠實際，制定出合理的工藝方案及詳細的工藝指導卡十余項，按最優(yōu)化工序措施，組合生產工序，規(guī)定工藝人員生產全程跟蹤等方法，圓滿完成了EBZ160掘進機產品的先期工藝準備和生產服務，為新產品的成功開發(fā)和公司產品進入煤機行業(yè)打下堅實基礎。 五、傳動裝置 截割部減速機和行走部傳動箱是EBZ—160掘進機的主要動力傳動裝置。截割部減速機作用是帶動切割頭進行截割掘進工作，是掘進機工作動力裝置;行走部傳動箱通過行走輪，帶動履帶是掘進機行走牽引的動力傳動裝置。 截割部減速機為二級行星減速機。要求具有高的抗沖擊能力、高的傳遞動力可靠性。主要參數指標： 截割電動機： 160/80KW 減速比： 1/31.03 輸入轉速： 1475/735 rpm 輸出轉速： 47.5/23 rpm 行走部傳動箱位三級行星傳動裝置，要求承載能力強，運轉平穩(wěn)，高可靠性。主要指標： 栓塞馬達： 23KW 輸入轉速： 272 rpm 輸出轉速： 4 rpm 截割部減速機和行走部傳動箱歷時半年時間，根據工況條件進行調研、考察及工藝可行性分析研究，制定了完整的工藝技術方案。在試制過程中進行了全程跟蹤。下面就截割部減速機和行走部傳動箱中的主要件的工藝方法和質量保證手段做簡要介紹： 1．截割部減速機箱體 1.1箱體焊接缺陷及變形的處理 要求箱體焊接焊縫不允許存在夾雜和裂紋并做滲漏試驗。焊后進行去應力退火和時效處理，然后噴丸。從而克服了箱體的焊接缺陷及變形。 1.2 箱體的加工 箱體總長1100mm，寬558mm，各軸承孔之間同軸度為7級精度，表面粗糙度3.2，為保證箱體質量精度和穩(wěn)定性在2500mm立式車床加工各軸承孔。 采用工藝路線：焊 檢（滲漏試驗） 去應力退火、時效處理 噴丸 半精加工 精加工 鉗。 2．行走部傳動箱油馬達聯結法蘭和輸入軸座加工 油馬達聯結法蘭與輸入軸座為分體連接式結構，兩者之間相關軸承孔6級精度、粗糙度3.2。 工藝路線：鑄 退火 立車 鉗 銑 鉗。 3．行星架 傳動裝置均為懸臂式行星架焊接結構，由架體和定位軸焊接組成，行星架中心孔為花鍵軸連接輸出，受力強度大、傳動精度高，是傳動裝置的主要零件。 3.1 行星架的焊接缺陷及變形 焊縫要求均勻不得有夾渣、氣孔、未焊透缺陷。在架體與定位軸焊接時要求預熱至200℃，來保證焊接質量，焊后采用退火熱處理消除應力變形。 3.2 行星架的加工制造 加工制造路線：鍛 熱 粗車 調質 焊接 去應力退火 半精加工 精加工 鉗 花鍵部位氮化。 行星架由5個定位軸在架體上均勻分布，尺寸精度5級，表面粗糙度1.6，為保證行星架產品的質量穩(wěn)定性、定位軸與架體花鍵之間加工精度，精加工在CBFR150/2 臥式加工中心加工，從而確定了定位軸與架體之間的尺寸精度及形位公差，也使齒輪的傳動精度有了保證。 4．行星輪 行星輪是傳動裝置中主要零件，由于傳動裝置工況條件要求行星輪具有高耐沖擊能力、高精度、高可靠性。經論證行星輪材料選用具有抗沖擊載荷能力強的重載滲碳齒輪用鋼18Cr2Ni4WA。齒面滲碳淬火，齒面硬度HRC58~62，芯部硬度HRC32~35，機械性能σb≥115kgf/mm2; σs≥85kgf/ mm2;δs≥10%;Ψ≥50%;αk≥10kgf/ mm2,齒輪精度5級。 為保證齒輪加工精度及產品質量，采用工藝措施如下：鍛 正火 粗加工 探傷 調質 半粗加工 滲碳淬火 噴丸 精加工 磨齒 齒面探傷。 此加工工藝經證明，可確保產品加工質量及精度。 5．工裝 在截割部減速機及行走部傳動箱試制過程中，在工藝原則保證產品質量前提下，力求控制工裝數量。在試制過程中，共設計工裝7套，借用工裝10套，使產品試制周期縮短，并降低了制造成本。 6．截割部減速機及行走部傳動箱的裝配與實驗 6.1截割部減速機 a）在安裝調試過程中，要求齒輪齒側間隙0.17mm，接觸斑點沿齒高不小于45%，沿齒長不小于60%。 b）載跑合，按截割電機功率25%，運轉120min，運轉平穩(wěn)情況良好，無滲漏，無異常聲音及溫升現象。 c）按50%，75%截割電機額定功率分別運轉60min；按100%截割電機額定功率運轉30min。 最高油溫≤100℃，最高溫升≤75℃。加載實驗后檢驗，所有參與試驗元件（包括軸承和齒輪）完好無損。 6.2行走部件傳動箱 a）安裝、調試各級齒輪側的嚙合側隙0.15~0.269mm，接觸斑點沿齒高不小于45%，沿齒長不小于60%。 b）空運轉在額定轉速下，正反轉各進行2~3小時，以最高速度7.1m/min正反轉運轉半小時，輸出轉速不小于3.5r/min。 c）高壓保護試驗在最大牽引速度下加載至高壓安全閥開啟，牽引速度降至零，正反重復試驗10次。 d）制動器停機試驗：檢測制動器送開，制動工況靈活可靠。 e）溫升實驗：行走速度3.5rpm/min，油壓180mPa， 最高油溫≤100℃，最高油溫75℃。 上述實驗完成后，檢查傳動箱齒輪、軸承均無失效和損壞現象。 7．總結 我們分別對截割部減速機和行走部位傳動箱，進行了臺架實驗，經過跑合、輕載、工作載荷一系列試驗，對各項參數進行測試。其各項指標均符合《MT/T2911-1998懸臂式掘進機傳動齒輪箱檢驗規(guī)范》。通過樣機的試制，檢驗了所制定的工藝及質量保證措施是可行的，我廠的設備和工藝手段能滿足設計的要求，可以批量生產。 EBZ160掘進機設計研究報告 EBZ160掘進機設計研究報告 一、概述 我國是世界煤炭第一生產和消費大國，由于我國富煤少油，所以煤炭在我國的一次能源中占有極其重要的地位。近年來，國際油價高漲，這在某種程度上，更加凸顯了我國煤炭資源的戰(zhàn)略意義。建設強大的煤炭工業(yè)須有強大的煤礦機械制造能力作為后盾。生產能力總體水平落后正在制約著煤炭工業(yè)的快速發(fā)展，目前全國采煤機械化程度僅為42%，眾多小煤礦仍沿用傳統(tǒng)落后的開采方式。正是在這種形勢下，作為長期從事礦山運輸、選礦設備制造的沈礦機械集團，進入煤礦采掘設備研制開發(fā)，拓展一個新的制造領域應該是大有作為的。 井下綜合采掘設備是實現一井一面生產高效、安全、人少、高回采率、集約生產的需要。中厚煤層和厚煤層占我國可開采儲量80%以上，這是綜采的主體。而負擔綜采工作的采準巷道的綜合掘進工作必須先行，這就要求必須有高可靠性、較高的適應性的高效率掘進設備。由遼寧工程技術大學和沈陽礦山機械（集團）有限責任公司共同研制的EBZ160掘進機正是本著這一出發(fā)點進行的。 二、研制的目的和內容 研制緩傾斜煤層條件下使用的半煤巖掘進機，經濟切割煤巖的單向抗壓強度≤80MPa；適用于煤、半煤巖或巖層的切割。為綜采工作的采準巷道綜掘作業(yè)提供綜掘設備，具有高效、高可靠性、高適用性的產品。 1 機型確定 機型確定為懸臂式部分斷面掘進機，具有結構緊湊，適應性強，使用維護方便等優(yōu)點，能滿足國內大多數煤礦需求。截割方式選用縱軸式可伸縮式，具有生產能力大，切割斷面光滑平整，頂板維護方便，能在履帶靜止時獲得較大推進力，避免履帶重復工作。 2 掘進斷面確定 該機主要是為綜采工作面采準巷道掘進服務的機械設備，同時考慮最大的適用性，確定可掘進斷面為7.2～24m2，寬度3～5m，高度2.4～4.8m。 3 截割功率及牽引力、牽引速度的確定 考慮適用半煤巖和巖層硬度≤80MPa、f ≤6～7的工況，截割功率確定為160KW，并提供兩種截割轉速。牽引力考慮到爬坡、進給及拖拉轉載設備，確定為≥24噸，牽引速度定為快速7.8m/min，慢速4.5m/min。 4 主要技術參數確定 截割電機： 160/80kW 泵站電機： 55kW 截割頭轉速： 23/46rpm 定位截割范圍： 高度 2.4～4.8m 寬度 3.0～5.0m 截割煤巖單向抗壓強度： ≤80MPa（煤巖或巖體） 接地比壓： 0.14MPa 總重： 45t 總長： 9.13m 總寬： 2.9m 總高: 1.82m 星輪轉速： 27rpm 裝載能力： 3.4m3/min 第一運輸機速度： 56m/min 行走速度： 7.8/4.5m/min 爬坡能力： ±16° 液壓泵： 齒輪泵 油箱容積： 500L 液壓系統(tǒng)壓力： 最大20.6MPa 供電電壓： 1140V/660V 5 EBZ160掘進機主要組成部分 EBZ160掘進機主要分截割機構、裝載機構、行走機構、輸送機構、噴霧系統(tǒng)、液壓系統(tǒng)和電控系統(tǒng)等幾大部分。 5.1 截割機構是掘進機直接截割煤巖的裝置，由頭體、螺旋葉片、齒座和截齒組成。EBZ160截割機構采用可伸縮式，能在履帶靜止時獲得較大推進力，避免履帶重復工作；截割頭采用圓錐臺式，有利于鉆進和擺動截割，并能保證巷道的平整；截割頭采用鎬形截齒，破巖、過斷層能力強，減少截割震動，增強了及其工作的穩(wěn)定性；截割機構由YBUD-160/80-4/B型雙速水冷電動機驅動，電動機轉速可根據地質情況選用23r/min或46r/min。 5.2 裝載機構亦稱鏟板部由鏟板、星輪及液壓馬達組成。鏟板由鏟板本體和兩個側鏟板組成，可拆卸，方便井下運輸、安裝。 5.3 行走部采用常用的履帶式行走機構，由配有制動裝置的液壓馬達驅動。該機構適用于底板不平或松軟的條件，不需要修路鋪軌，具有牽引能力大，機動性能好，工作可靠，調動靈活和對底板適應性好等優(yōu)點。 5.4 EBZ160掘進機采用刮板鏈式輸送機構。輸送機構由機尾向機頭方向傾斜向上布置。以機尾為主動軸，由設置在機尾的液壓馬達驅動裝載機構工作，間接地從輸送機構的機尾為主動軸，帶動刮板鏈式輸送機工作。 5.5 掘進機液壓系統(tǒng)為泵－缸和泵－馬達組成的混合系統(tǒng)，故采用開式系統(tǒng)。該液壓傳動系統(tǒng)的工作可靠性高；配備過載保護裝置，以防止掘進機和液壓元件的損壞；能適應負載變化大的要求，過載能力強；傳動功率大，結構緊湊；控制方式簡便集中，便于使用，維護和檢修。 5.6 電氣系統(tǒng)的設計。根據電機工作性質及功率，減少電機綜保數量；增加漏電檢測裝置，任何電機出現漏電現象，PLC系統(tǒng)將停止正在進行的工作，提高安全性能；對電氣元器件進行核查，采用新型產品，如真空接觸器、瓦斯保護裝置、電機綜保等；對截割電機負荷檢測設計為75%、100%、125%、150%，使產品性能符合煤礦生產要求；對電氣開關箱的設計，注意要有足夠的結構強度，確保開關箱通過水壓試驗和防爆試驗。 5.7 該機主截割電機采用雙速、雙功率，電壓可適用于1140V，也可適用于660V，并備有錨桿和二運的可控電源。電控系統(tǒng)采用了可編程程序控制器，PLC作為主控器。具有工況檢測和故障診斷顯示功能。 5.8 配有高壓噴水裝置，有效抑制截割時產生的粉塵。 5.9 可根據用戶需要設錨桿液壓接口，驅動液壓錨桿鉆機作業(yè)。 三、設計原則 在深入用戶進行使用情況調研的基礎上，本著產品高可靠性和較高使用性的要求，本次設計遵循以下原則： a）采用世界名牌配套元部件進行產品的改進，根據這些元部件的技術要求進行圖紙設計，以提高掘進機整體技術水平和質量。 b）結構設計及參數確定。液壓部采用帶報警裝置的自鎖式吸油過濾器，可在油箱外更換濾芯，方便操作，報警裝置可及時提醒操作者更換堵塞的濾芯。解決了原在油箱內更換濾芯的不利方式。所有油缸底座和活塞桿的鉸接耳軸采用一體鍛造成型，提高了油缸的承載強度。油箱內部設置溫度報警裝置，在油溫超過75℃時，可及時提醒操作者停機檢查。泵分別選用CBZ2050/2040/2032三聯齒輪泵和CBZ2063/2050雙聯齒輪泵，提高了泵的排量，使行走速度達到7.8m/min和4.5m/min。 c）材料的選取。國內目前掘進機傳動箱齒輪多采用30CrMoTi、20MnV等合金材料，近年來也有采用20Cr2Ni4來改進齒輪性能。該掘進機采用適用于耐沖擊、低速、大扭矩的優(yōu)質合金鋼18Cr2Ni4WA，配合先進的加工工藝和熱處理工藝，極大的提高了齒輪的承載能力和使用壽命，使其特別適合存在沖擊載荷的工況。 d）強化試驗考核，提升試驗標準。為嚴格控制出廠產品質量，配套設計了水冷風動摩擦加載試驗臺和液壓油缸出廠檢驗試驗臺，可按照實際工況檢測考驗截割部、行走部的各項性能和油缸及關鍵液壓元部件的性能。同時制定了嚴格的檢驗標準，其中多項檢驗項目高于行業(yè)標準。 四、樣機研制與程序和進度 EBZ160型掘進機設計過程中，在保證掘進機可靠性的前提條件下，充分利用國內外成熟技術，采用了已經被實踐證明的可靠元部件，這樣大大地縮短了設計周期，提高了樣機的可靠性。在樣機試制過程中，充分證明了EBZ160型掘進機的設計是可行的。2005年9月，完成樣機試制，10月通過國家安全生產太原礦用設備檢測中心新產品定型檢驗，2006年1月通過煤礦安全認證檢驗，2006年上半年完成井下工業(yè)性試驗，并進行鑒定，根據試驗對設計和工藝進行改進，后進行批量生產，投入市場。 所 長 總工程師 批 準 標準審查 審 核 編 制 實施日 職 務 簽字 日期