第7章煤矿巷道掘进机.ppt

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第七章煤矿巷道掘进机,第一节掘进机概述第二节掘进机的结构及其工作原理第三节典型掘进机介绍复习思考题,第一节掘进机概述,巷道掘进机是一种能够同时完成截割、装载、运输、转载煤岩，并具有调动行走、喷雾降尘等功能的巷道掘进联合机组。

某些掘锚一体机型还具有支护功能。

它以机械方式破落煤岩，可掘出矩形、梯形、拱形、圆形等各种断面形状的巷道,第一节掘进机概述,一、掘进机的种类及其应用1.按煤岩类别划分掘进机按照适用煤岩类别的不同，可分为煤巷掘进机、岩巷掘进机和半煤岩巷掘进机。

第一节掘进机概述,煤巷掘进机主要适应于全煤巷道的掘进；岩巷掘进机主要适应于全岩巷道的掘进；半煤岩巷掘进机既适应于煤巷的掘进，又适应于半煤岩巷道的掘进。

其中，应用最广泛的是煤巷掘进机和半煤岩巷道掘进机。

岩巷掘进机由于受各种条件的限制，目前应用很少。

对于岩石巷道的掘进主要是采用钻眼爆破法。

第一节掘进机概述,2.按截割工作面方式划分按照工作机构截割工作面的方式不同，掘进机可分为部分断面掘进机和全断面掘进机2大类。

（1）部分断面掘进机。

该掘进机一次只能截割巷道断面的一部分，要截割全部断面，形成所需的断面形状，掘进机工作机构必须经过上下左右反复调动。

第一节掘进机概述,部分断面掘进机一般采用悬臂式工作机构，具有掘进速度快、生产效率高、适应性强、操作方便等优点。

目前，部分断面掘进机在矿山上应用广泛，主要适用于煤及半煤岩巷道的掘进。

（2）全断面巷道掘进机。

该掘进机沿整个掘进工作面同时破碎煤岩并连续推进，主要用于全岩巷道的掘进，目前在我国矿山上应用很少。

第一节掘进机概述,3.按截割头布置方式划分悬臂式掘进机按照截割头布置方式的不同，分为横轴式和纵轴式2种。

（1）纵轴式掘进机。

该掘进机截割头的旋转轴线与截割臂轴线重合，工作时可根据截割阻力的大小，使截割头水平进给或垂直进给，来完成断面的截割。

第一节掘进机概述,这种类型的掘进机在推进掏槽时，工作机构可以很方便、快速地达到要求的截割深度，钻进效率高。

但在横向摆动时，工作机构会受到较大的煤岩反力作用，影响机器工作时的稳定性，所以，这种类型的掘进机一般重量都比较大。

纵轴式掘进机一般能截割出表面光整的巷道，且可开挖柱窝和水沟，尤其在煤巷掘进中得到广泛应用。

第一节掘进机概述,

（2）横轴式掘进机。

该掘进机截割头的旋转轴线与截割臂轴线垂直，工作时主要靠截割头的水平进给，即悬臂的水平摆动，实现断面的截割。

截齿截割方向比较合理，破碎煤岩省力，排屑方便；这种类型掘进机的工作机构横向摆动阻力小，机器稳定性好，重量轻，但截深小，钻进效率低；在掏槽切进和上下摆动截割时都必须左右移动截割头，不如纵轴式掘进机使用方便。

第一节掘进机概述,二、掘进机的型号EBZ（H）160掘进机的型号含义如下：

第一节掘进机概述,三、掘进机的组成及其作用1.掘进机的组成掘进机主要由截割机构、装运机构、行走机构、本体部、液压系统、电气系统和冷却喷雾系统等组成，如图7-1所示,第一节掘进机概述,第一节掘进机概述,2.各组成部分的主要作用

（1）截割机构是掘进机破碎煤岩的工作机构，截齿以机械方式破落煤岩，并利用螺旋叶片的推运作用将煤岩碎屑落到下面的铲板上，以利于装载。

（2）装运机构由装载机构和输送机构两部分组成。

其作用是收集、耙装并运输截割机构破落下来的煤岩。

第一节掘进机概述,（3）行走机构作用是驱动机器前进、后退、左右转弯等。

有些类型掘进机由于截割部不具备伸缩功能，行走部还提供截割头切进的轴向推力。

履带式行走机构还可以减少掘进机的接地比压。

（4）本体部作用是承受来自截割、行走和装载的各种载荷。

第一节掘进机概述,（5）液压系统作用：

大中型掘进机除截割部由单独的电动机驱动外，其余各部分的动作均采用液压驱动，同时液压系统还提供必要的液压保护。

（6）电气系统作用是向机器提供动力，驱动掘进机上所有的电动机，同时也对照明、故障显示、瓦斯报警等进行控制，并可实现电气保护。

第一节掘进机概述,（7）冷却喷雾系统的主要作用是喷雾降尘、冷却截割电动机及液压系统的油箱；同时，供水系统还起着冷却截齿、熄灭截割火花、驱散瓦斯、湿润煤壁等作用。

第二节掘进机的结构及其工作原理,一、截割机构截割机构由截割头、截割臂和回转台等组成。

截割臂由截割电动机、减速器等组成，如图7-2所示。

第二节掘进机的结构及其工作原理,第二节掘进机的结构及其工作原理,电动机通过减速器驱动截割头旋转，同时截割头由行走机构或伸缩悬臂的推进油缸纵向推进掏槽，以及由升降和回转油缸使截割臂在垂直和水平方向摆动截割。

截齿以合力破煤并掘出所需形状和尺寸的断面。

按悬臂长度是否可变，悬臂有伸缩式和不可伸缩式2种。

第二节掘进机的结构及其工作原理,EBZ160型掘进机截割机构由截割头、伸缩部、截割减速器、截割电动机等组成，如图7-3所示。

第二节掘进机的结构及其工作原理,截割部各部分之间的连接如图7-4所示。

第二节掘进机的结构及其工作原理,在截割头与截割头轴处螺栓要用镀锌铁线紧固防松，如图7-5所示。

第二节掘进机的结构及其工作原理,

（一）截割头截割头为焊接结构，是掘进机上直接截割破碎煤岩的旋转部件。

截割头由截割头体、螺旋叶片和截齿座等组成。

截齿座和螺旋叶片焊接在头体上，在齿座里装截齿，叶片（或头体）上焊有安装内喷雾喷嘴的喷嘴座，头体内设有内喷雾的水道。

第二节掘进机的结构及其工作原理,截割头的外形轮廓有球形、球柱形、球锥形和球锥柱形4种。

因球锥形截割头的截齿受力较为合理，故应用较多。

截割头的形状、尺寸和其上截齿的排列方式以及螺旋叶片的头数、螺距等对掘进机的工作性能都有重大影响。

第二节掘进机的结构及其工作原理,1.纵轴式截割头其结构如图7-6所示，纵轴式截割头传动轴与截割臂轴线一致。

截齿的布置方式对截齿本身、截割头乃至整机受力都有较大影响。

纵轴式截割头的截齿均按螺旋线方式排列，螺旋线头数一般为23头。

第二节掘进机的结构及其工作原理,第二节掘进机的结构及其工作原理,截距对截割效果影响较大，较大的截距可增加单齿截割力，但截齿的磨损也随之增加，故应综合考虑。

同时在选择截距时还应考虑到截割头上不同部位的截齿所受的负荷而有区别，力求各截齿负荷均匀，以减小冲击载荷和使截齿的磨损速度接近。

第二节掘进机的结构及其工作原理,EBZ160型掘进机截割头如图7-7所示。

该截割头为圆锥台形，在其圆周分布41把镐形截齿，截齿切向安装。

截割头通过花键套和2个M3090的高强度螺栓与截割头轴相连。

第二节掘进机的结构及其工作原理,2.横轴式截割头AM-50型掘进机横轴式截割头如图7-8、图7-9所示。

第二节掘进机的结构及其工作原理,第二节掘进机的结构及其工作原理,横轴式截割头传动轴与截割臂轴线垂直。

横轴式截割头头体多为厚钢板的组焊结构，由左右对称的2个半体组成。

在头体上焊有截齿座和喷嘴座，头体内开有内喷雾的水道，装有配水装置。

截割头体与减速器输出轴通过胀套联轴器相连，在截割部过载时胀套联轴器打滑，可起到过载保护作用。

第二节掘进机的结构及其工作原理,横轴式截割头上截齿数量较多，且按空间螺旋线方式分布在截割头体上。

2个截割头体上螺旋线的旋向为左截割头右旋，右截割头左旋，这样截割头正转时，被截落的煤岩推向2个截割头的中间，以改善截齿的受力状况，有利于煤岩排出，提高装煤效果。

第二节掘进机的结构及其工作原理,3.截齿及齿座

（1）截齿。

掘进机所采用的截齿和采煤机一样，也有扁形和镐形2种，其结构形状同采煤机截齿。

早期的掘进机，纵轴式截割头均采用扁形截齿，横轴式截割头均采用镐形截齿。

实验证明，在截割硬岩时，镐形截齿的寿命比扁形截齿长，同时镐形截齿形状简单，,第二节掘进机的结构及其工作原理,便于加工制造,且易于保证质量，另外镐形截齿活动安装方便，在使用中有自转磨锐性，耐冲击，所以纵轴式、横轴式截割头都采用镐形截齿。

镐形截齿呈锥状，又称为锥形截齿；由于镐形截齿切向安装，也称为切向截齿。

镐形截齿固定方式如图7-10所示。

第二节掘进机的结构及其工作原理,第二节掘进机的结构及其工作原理,

（2）齿座。

齿座用来安装截齿。

安装锥形截齿的齿座由2种材料经特种工艺制成。

其内层材料的耐磨性高于外层，以减少因截齿在截割过程中因自动磨锐旋转而产生的磨损量，延长齿座的使用寿命。

第二节掘进机的结构及其工作原理,

（二）截割臂掘进机截割头伸缩部有可伸缩与不可伸缩2种。

截割臂不可伸缩掘进机利用行走机构向前推进，使截割头在旋转的过程中切入煤体，结构简单，但在清理两侧浮煤时不方便，需频繁移动行走机构，操作不便。

第二节掘进机的结构及其工作原理,截割臂可伸缩掘进机是依靠截割臂上的可伸缩液压油缸来实现，便于清理两侧的浮煤或打柱窝，提高工作效率，但在正常截割作业时，必须使截割臂缩回。

截割臂可伸缩掘进机切入煤体的方法与截割臂不可伸缩掘进机相同。

第二节掘进机的结构及其工作原理,伸缩悬臂的结构，主要由花键套、内外伸缩套、保护套和主轴等组成，如图7-11所示。

第二节掘进机的结构及其工作原理,主轴右端的外花键插入截割减速器输出轴上连接的内花键套内，主轴左端通过花键和定位螺钉与截割头相连，动力由电动机通过减速器传递至截割头。

保护套和内伸缩套与截割头相连，但不随截割头转动。

外伸缩套则和减速器箱体连接。

第二节掘进机的结构及其工作原理,伸缩油缸的前端和保护套相连，后端和电动机壳体相连。

在伸缩油缸作用下，保护套带动截割头、主轴和内伸缩套相对于外套前后移动，实现悬臂的伸缩。

这种悬臂结构尺寸小，移动部件质量轻，移动阻力小，有利于机器的稳定，但需要较长的花键轴，加工困难，结构也比较复杂。

第二节掘进机的结构及其工作原理,伸缩悬臂的伸缩行程应和截割深度相适应，一般在0.51m范围内。

推进油缸的推进力应能克服伸缩部件的移动阻力和截割反力。

EBZ160型掘进机伸缩部如图7-12所示。

伸缩部位于掘进机截割头和截割头减速器中间，通过伸缩缸使截割头具有550mm的伸缩行程。

第二节掘进机的结构及其工作原理,第二节掘进机的结构及其工作原理,（三）截割减速器截割减速器的作用是将电动机的动力传递给截割头。

减速器有多种传动方式，常用的有圆锥圆柱齿轮传动、圆柱齿轮传动和二级行星齿轮传动。

其传动原理如图7-13所示。

第二节掘进机的结构及其工作原理,第二节掘进机的结构及其工作原理,掘进机工作时截割头承受较大的冲击载荷，因此要求减速器强度大、可靠性高、过载能力大。

由于减速箱也是悬臂的一部分，所以要求其箱体有较大的刚度，连接螺栓有足够的强度和可靠的防松装置。

第二节掘进机的结构及其工作原理,图7-13（a）所示为二级行星齿轮传动方式。

其结构紧凑，能实现较大的传动比，输出轴和输入轴在同一轴线上，传动稳定且传递功率大，纵轴式掘进机截割部均采用此种传动方式。

但行星齿轮传动制造和装配精度要求比较高。

第二节掘进机的结构及其工作原理,图7-13（b）所示为圆柱齿轮传动方式。

其减速箱结构复杂，体积和重量大，主要用于纵轴式掘进机。

第二节掘进机的结构及其工作原理,图7-13（c）所示为圆锥圆柱齿轮传动方式。

由于横轴式掘进机截割头和悬臂轴线垂直，所以在传动系统中必须有一对圆锥齿轮传动。

第二节掘进机的结构及其工作原理,圆锥圆柱齿轮传动结构简单，能承受较大的冲击载荷，易于实现机械过载保护,主要应用于横轴式掘进机截割部传动系统中。

第二节掘进机的结构及其工作原理,EBZ160型掘进机截割减速器如图7-14所示。

它采用两级行星齿轮传动，用高强度螺栓与伸缩部相连接。

第二节掘进机的结构及其工作原理,（四）回转台EBZ100掘进机回转台位于机器的中央，是悬臂截割机构的支撑机构。

掘进机工作时截割臂可绕回转台上下升降或左右水平摆动，完成在上下方向和水平方向对煤岩的截割。

第二节掘进机的结构及其工作原理,回转台由回转体、回转轴承、回转座、回转油缸和升降油缸等组成，如图7-15所示。

截割臂与回转体由高强度螺栓连接，回转体通过轴承安装在回转座上，回转座通过高强度螺栓连接在本体