悬臂式掘进机设计分解.docx

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悬臂式掘进机设计分解

机械、液压

部分

一、概述

1.1产品特点

EBZ-125XK是西安煤矿机械厂与科研院校合作开发的中型悬臂式掘进机。

该机主要特点是：

1）结构紧凑、适应性好、机身矮、重心低、操作简单、检修方便；2）炮头采用具有36把镐型截齿、齿座呈螺旋线形排布的球微锥形截割头；3）有低速大扭矩液压马达直接驱动的第一运输机；4）有星轮与低速大扭矩马达连接成一体的弧形三齿星轮装料装置；5）有马达+减速机构形式的行走部；6）有滑动式行走结构上用的耐磨板；7）有为液压锚杆钻机及二运输机留的液压接口；8）电气系统有失压、短路、过载、温度、瓦斯断电等保护功能。

1.2主要用途、适用范围

EBZ-125XK型悬臂式掘进机主要是为煤矿综采及高档普采工作面采掘巷道掘进服务的机械设备。

主要适用于煤及半煤岩巷的掘进，也适用于条件类似的其它矿山及工程巷道的掘进。

该机可经济切割单向抗压强度≤60MPa的煤岩，可掘巷道最大宽度（定位时）5m，最大高度3.75m，可掘任意断面形状的巷道，适应巷道坡度±160。

该机后配套转载运输设备可采用桥式胶带转载机和可伸缩式带式输送机，实现连续运输，以利于机器效能的发挥。

1.3产品型号、名称及外形

产品型号、名称为EBZ-125XK型掘进机，外形参见图l。

1.4型号的组成及其代表意义

EBZ125XK

设计代号

截割机构功率（KW）

纵轴式截割机构

悬臂式掘进机

掘进设备

二、主要技术参数

2.1总体参数

机长8.6m

机宽2.1m

机高1.55m

地隙250mm

截割卧底深度240mm

接地比压0.14MPa

机重35t

总功率190kW

可经济截割煤岩硬度≤60MPa

可掘巷道断面9～18m2

最大可掘高度3.75m

最大可掘宽度5.0m

适应巷道坡度±160

机器供电电压660／l140V

2.2截割都

电动机型号YBU-125

功率125kW

转速1470r/min

截割头转速55r/min

截齿镐形

最大摆动角度上420

下3l0

左右各390

2.3装载部

装载形式三爪转盘

装运能力180m3/h

铲板宽度2.5m/2.8m

铲板卧底250mm

铲板抬起360mm

转盘转速30r/min

2.4刮板输送机

运输形式边双链刮板

槽宽510mm

龙门高度350mm

链速O.93m/s

锚链规格18×64mm

张紧形式黄油缸张紧

2.5行走部

行走形式履带式（液压马达分别驱动）

行走速度工作3m/min调动6m/min

接地长度2.46m

制动形式摩擦离合器

履带板宽度500mm

张紧形式黄油缸张紧

2.6液压系统

系统额定压力：

油缸回路16MPa

行走回路16MPa

装载回路14Mpa

输送机回路14Mpa

锚杆钻机回路10MPa

系统总流量：

450L/min

泵站电动机：

型号DSB-55Q

功率55kW

转速1470r/min

泵站三联齿轮泵排量63／40／40ml/r

泵站双联齿轮泵排量63／40ml/r

锚杆泵站电动机：

型号预留

功率15kW

转速1470r/min

锚杆泵站双联齿轮泵排量32／32ml/r

油箱：

有效容积610L

冷却方式板翅式水冷却器

油缸数量：

8个

2.7喷雾冷却系统

灭尘形式内喷雾、外喷雾

供水压力3MPa

外喷雾压力1.5MPa

流量＞63L/min

冷却部件切割电动机、油箱

2.8电气系统

供电电压660／1140V

总功率195kW

隔爆形式隔爆兼本质安全型

控制箱隔爆型

三、主要结构和工作原理

EBZ-125XK型掘进机主要由截割部、装载部、刮板输送机、行走部、

机架和回转台、液压系统、水系统及电气系统等部分组成，参见图l。

1-截割部2-装载部3-刮板输送机4-机架和回转台5-履带行走部

6-油箱7-操作台8-泵站9-电控箱10-护板总成

图1EBZ-125XK型掘进机

3.1截割部

截割部又称工作机构，结构如图2所示，主要由截割电机、叉形架、二级行星减速器、悬臂段、截割头组成。

1-截割头2-悬臂段3-二级行星减速器

4-齿轮联轴节5-叉形架6-截割电机7-电机护板

图2EBZ-125XK截割机构

截割部为二级行星齿轮传动。

行星减速器结构如图3所示，由125kW的水冷电动机输入动力，经齿轮联轴节传至二级行星减速器，经悬臂段，将动力传给截割头，从而达到破碎煤岩的目的。

整个截割部通过一个叉形框架、两个销轴铰接于回转台上。

借助安装于截割部和回转台之间的两个升降油缸，以及安装于回转台与机架之间的两个回转油缸，来实现整个截割部的升、降和回转运动，由此截割出任意形状的断面。

图3二级行星减速器

3.2装载部

装载部结构如图4所示，主要由铲板及左右对称的驱动装置组成，通过低速大扭矩液压马达直接驱动三爪转盘向内转动，从而达到装载煤岩的目的。

铲板设计有宽（2.8m）、窄（2.5m）两种规格，供用户根据需要选用。

1-铲板体2-刮板输送机改向链轮组3-三爪转盘4-驱动装置

1-铲板体2-改向链轮组3-转盘4-驱动装置

图4装载部

装载部安装于机器的前端。

通过一对销轴和铲板左右升降油缸铰接于主机架上，在铲板油缸的作用下，铲板绕销轴上、下摆动，可向上抬起360mm，向下卧底250mm。

当机器截割煤岩时，应使铲板前端紧贴底板，以增加机器的截割稳定性。

3.3刮板输送机

刮板输送机结构如图5所示，主要由机前部、机后部、驱动装置、边双链刮板、张紧装置和脱链器等（改向轮组装在装载部上）组成。

刮板输送机位于机器中部，前端与主机架和铲板铰接，后部托在机架上。

机架在该处设有可拆装的垫块，根据需要，刮板输送机后部可垫高，增加刮板输送机的卸载高度。

刮板输送机采用低速大扭矩液压马达直接驱动，刮板链条的张紧是通过在输送机尾部的张紧油缸来实现的。

1-机前部2-机后部3-边双链刮板

4-张紧装置5-驱动装置6-液压马达

图5刮板输送机

3.4行走部

EBZ-125XK型掘进机采用履带式行走机构。

左、右履带行走机构对称布置，分别驱动。

各由10个高强度螺栓（M30×2、10.9级）与机架相联。

左、右履带行走机构各由液压马达经三级圆柱齿轮和二级行星齿轮传动减速后，将动力传给主动链轮，驱动履带运动。

现以左行走机构为例，说明其结构组成及传动系统。

如图6、图7所示，左行走机构主要由导向张紧装置、左履带架、履带链、左行走减速器、液压马达、摩擦片式制动器等组成。

摩擦片式制动器为弹簧常闭式，当机器行走时，泵站向行走液压马达供油的同时，向摩擦片式制动器提供压力油推动活塞，压缩弹簧，使摩擦片式制动器解除制动。

1-导向张紧装置2-履带架3-履带链

4-行走减速器5-行走液压马达6-摩擦片式制动器

图6左履带行走机构

图7左行走减速器

本机工作行走速度为3m/min，调动行走速度为6m/min。

通过使用黄油枪向安装在导向张紧装置油缸上的注油嘴注入油脂，来完成履带链的张紧（油缸张紧行程120mm），调整完毕后，装入适量垫板及一块锁板，拧松注油嘴螺塞，泄除油缸内压力后再拧紧该螺塞，使张紧油缸活塞不承受张紧力。

3.5机架和回转台

机架是整个机器的骨架，其结构如图8所示。

它承受着来自截割、行走和装载的各种载荷。

机器中的各部件均用螺栓或销轴与机架联接，机架为组焊件。

1-回转台2-前机架3-后机架4-后支撑腿5-转载机连接板

图8EBZ-125XK型掘进机机架

回转台主要用于支承、联接并实现切割机构的升降和回转运动。

结构如图8所示。

回转台座在机架上，通过大型回转轴承用止口、36个高强度螺栓与机架相联。

工作时，在回转油缸的作用下，带动切割机构水平摆动。

截割机构的升降是通过回转台支座上左、右耳轴铰接相连的两个升降油缸实现的。

左、右后支撑腿是各通过后支撑油缸及销轴分别与后机架连接，它的作用有四：

a．切割时使用，以增加机器的稳定性；

b．窝机时使用，以便履带下垫板自救；

c．履带链断链及张紧时使用，以便操作；

d．拾起机器后部，以增加卧底深度。

3.6液压系统

本机除截割头是由电机通过减速器驱动外，其余各部分均采用液压传动。

系统主泵站由一台55kW的电动机通过同步齿轮箱驱动一台双联齿轮泵和一台三联齿轮泵，同时分别向油缸回路、行走回路、装载回路、输送机回路供压力油，主系统由五个独立的开式系统组成。

该机还设有液压锚杆钻机泵站，可同时为二台锚杆钻机提供压力油，另外系统还设置了文丘里管补油系统为油箱补油，避免了补油时对油箱的污染。

液压系统原理如图9所示。

图9EBZ-125XK液压系统原理图

3.6.1油缸回路

油缸回路采用双联齿轮泵的后泵（40泵）通过四联多路换向阀分别向4组油缸（截割升降、回转、铲板升降、后支撑油缸）供压力油。

油缸回路额定工作压力由四联多路换向阀阀体内自带的溢流阀调定，其大小为16MPa。

截割机构升降、铲板升降和后支撑各两个油缸，它们各自两活塞腔并接，两活塞杆腔并接。

而截割机构两个回转油缸为一个油缸的活塞腔与另一油缸的活塞杆腔并接。

为使截割头、铲板和后支撑油缸能在任何位置上锁定，不致因换向阀及管路的漏损而改变其位置，或因油管破裂造成事故，以及防止截割头、铲板下降过速，使其下降平稳，故在各回路中装有平衡阀。

3.6.2行走回路

行走回路由双联齿轮泵的前泵（63泵）向两个液压马达供油，驱动机器行走。

行走速度为3m/min；当刮板输送机不运转时，供输送机回路的63泵便并入行走回路，此时的两个齿轮泵（均为63泵）同时向行走马达供油，实现快速行走，其行走速度为6m/min。

系统额定工作压力为16MPa，且由装在两联多路换向阀阀体内的溢流阀调定。

注意：

根据该机器液压系统的特点，行走回路的工作压力调定时，必须先将刮板输送机开动（由于快速行走时，行走回路中并入了输送机回路的63泵，而输送机回路的系统额定工作压力为14MPa）。

通过操作多路换向阀手柄来控制行走马达的正、反转，实现机器的前进、后退和转弯。

注意：

机器要转弯时，最好同时操作两片换向阀（即使一片阀的手柄处于前进位置，另一片阀手柄处于后退位置）。

除非特殊情况，尽量不要操作一片换向阀来实现机器转弯。

防滑制动是用行走减速器上的摩擦制动器来实现的。

制动器的开启为液压控制，其开启压力为3MPa。

制动器的油压力由多路换向阀控制。

行走回路不工作时，制动器处于闭锁状态。

3.6.3装载回路

装载回路由三联齿轮泵的后泵（63泵）供油通过齿轮分流器，分配给两个装载马达，用手动多路换向阀控制正、反转。

该系统的额定工作压力为14Mpa。

3.6.4输送机回路

输送机回路由三联齿轮泵的前泵（63泵）向一个（或两个）液压马达供油，用一个手动换向阀控制马达的正、反转。

系统额定工作压力为14MPa，通过调节换向阀阀体内的溢流阀来实现。

3.6.5油箱补油回路

油箱补油回路由两个截止阀、一个文丘里管和若干接头等辅助元件组成，为油箱加补液压油。

如图10所示，补油系统并接在锚杆钻机回路的回油管路上（若掘进机不为锚杆钻机提供油源，则补油系统并接在运输回路或转载机回路的回油管路上）。

当需要向油箱补油时，截止阀I关闭，截止阀Ⅱ开启，油液经过文丘里管时，在文丘里管出口处产生负压，通过插入装油容器5内的吸油管吸入，将油补入油箱。

在补油系统不工作时，务必将截止阀Ⅱ关闭，截止阀I开启。

1-换向阀2-截止阀I3-截止阀II4-文丘里管

5-装油容器6-油箱7-锚杆电机8-双联齿轮泵

图10补油回路原理图

注意：

l.补油时，油箱内必须要有一定量的油，以保证油泵吸油时不

吸空。

否则，不仅不能补油，而且易损坏油泵。

2.给油箱加好油后，必须将截止阀II关闭，截止阀I开启。

切

记!

在系统工作时，决不能将截止阀I和II同时关闭。

否则，会造

成危险。

3.6.7几种主要的液压元件

1.吸油过滤器（过滤精度为100μm）

为了保护油泵及其它液压元件，避免吸入污染杂质，有效地控制液压系统污染，提高液压系统的清洁度，在油泵的吸油口处设置了两个吸油过滤器，该过滤器为粗过滤。

当更换、清洁滤芯或维修系统时，只需旋开滤油器端盖（清洗盖），抽出滤芯，此时自封阀就会自动关闭，隔绝油箱油路，使油箱内油液不会向外流出。

这样使清洗、更换滤芯及维修系统变得非常方便。

另外，当滤芯被污染物堵塞时，设在滤芯上部的油路旁通阀就自动开启，以避免油泵出现吸空等故障，提高液压系统的可靠性。

如图11所示。

图11吸油过滤器

2.回油过滤器（过滤精度为20μm）

为了使流回油箱的油液保持清洁，在液压系统中设置了两个回油过滤器，该过滤器为精过滤，位于油箱的上部。

当滤芯被污染物堵塞或系统液温过低，流量脉动等因素造成进出油口压差为O.35MPa时，压差发讯装置便弹出，发出讯号，此时应及时更换滤芯或提高油液温度。

更换滤芯时，只需旋开滤油器滤盖（清洗盖）即可更换滤芯或向油箱加油。

若未能及时停机更换滤芯时，则设在滤芯下部的旁通阀就会自动开启工作（旁通阀开启压力为O.4MPa），以保护系统。

如图12所示。

图12回油过滤器

3.四联手动换向阀

四联手动换向阀，主要由进油阀、多路换向阀、回油阀三部分组成。

进油阀有压力油口P和回油口O，在P和O之间装有阀组总溢流阀。

换向阀部分是由阀体和滑阀组成，滑阀的机能均为Y型，阀体为并联型，因此，既可以分别操作又可以同时操作，当同时操作时油缸的工作速度减慢。

当滑阀处于中位时，油泵通过阀组卸荷。

为了防止工作腔的压力油向P腔倒流，保护油泵，设置了单向阀。

结构如图13所示。

图13四联手动换向阀

4.油缸

本机有四组油缸，共八根。

截割机构升降油缸、回转油缸、铲板升降油缸和后支撑油缸各两根，结构形式均相同，如图14所示，其中铲板升降油缸和后支撑油缸通用。

图14油缸结构形式

5.油箱

本液压系统采用封闭式油箱（见图15），采用N68号抗磨液压油。

油箱采用二级过滤，设置了两个吸油过滤器和两个回油过滤器，有效地控制了油液的污染，并采用文丘里管补油，进一步降低了油液的污染。

油箱上还配有液位液温计，当液位低于工作油位或油温超过规定值（65℃）时，应停机加油或降温。

油箱冷却器采用了热交换量较大的板翅式散热器，总热交换量达40000kcal/h，以保障系统正常油温和粘度的要求。

注意!

应经常观察油位，保证油箱油位在液位液温计的最高警戒位和最低警戒位之间。

1-吸油过滤器2-冷却器3-油箱体4-液位液温计5-回油过滤器

图15油箱

6.六点压力表（图16）

按操纵台标牌表明的位置接好油管。

旋转压力表表盘，其指针所指的位置即为标牌表明的回路的工作压力。

图16六点压力表

3.7内、外喷雾冷却除尘系统

本系统主要用于灭尘、冷却掘进机切割电机及油箱，提高工作面能见度，改善工作环境，内、外喷雾冷却除尘系统如图17所示。

水从井下输水管通过过滤器（50目）粗过滤后进入总进液球阀，一路经减压阀减压至1.5MPa后，冷却油箱和切割电机，再引至前面雾状喷嘴架处喷出。

另一路不经减压阀的高压水，引至悬臂段上的内喷雾系统的雾状喷嘴喷出，当没有内喷雾时，此路水引至叉形架前方左右两边的加强型外喷雾处的线型喷嘴喷出。

内喷雾配水装置安装在悬臂段内，8个线型喷嘴分别安装在截割头的齿座之间；外喷雾喷雾架固定在悬臂筒法兰上，安装有10个雾状喷嘴；加强型外喷雾的喷雾架固定在叉形架前端，安装有8个线型喷嘴。

1-Y型过滤器2-球阀3-减压器4-耐震压表

5-油箱冷却器6-球阀7-雾状喷嘴8-线型喷嘴图

图17水系统原理图

四、操作和使用

4.1操作

EBZ-125XK型掘进机的操作，分电气和液压两个部分。

操作人员应按照下列所述方法操作。

4.1.1操作手柄的位置及其功能

1.液压操作手柄

当启动油泵电机时，三联齿轮泵和双联齿轮泵随即启动，同时分别向油缸回路、行走回路、装载回路、输送机回路供液压油。

另该机还设有锚杆机泵站，为两台锚杆钻机提供了动力源。

如下图18所示操作各换向阀手柄。

1-六点压力表2-油缸回路四联多路换向阀3-行走回路两联多路换向阀

4-装载回路手动换向阀5-输送机回路手动换向阀

图18液压操纵台及面板

a.油缸回路

油缸回路通过四联多路换向阀（自复位）分别控制操作4组油缸，即：

截割升降、回转、铲板升降、后支撑油缸，并由这4组油缸来完成掘进机所需要的各种动作。

四联多路换向阀的四个手柄操作见下图。

图19油缸操作标牌

b.行走回路

行走回路用两联多路换向阀（自复位）的动作来控制行走马达的正、反转，实现机器的前进、后退和转弯。

注意：

机器要转弯时，最好同时操作两片换向阀（即使一片阀的手柄处于前进位置，另一片阀手柄处于后退位置）。

除非特殊情况，尽量不要操作一片换向阀来实现机器转弯。

两联多路换向阀的手柄操作见图20。

图20行走操作标牌

c.装载回路

装载回路用两个手动换向阀的动作来分别控制左、右装载马达的正、反转，换向阀的手柄操作见图21。

图21装载操作标牌

d.输送机

输送机回路用一个手动换向阀的动作来控制马达的正、反转，换向阀手柄操作见图22。

图22输送机操作标牌

注意：

开动时应先开输送机，后开装载转盘；停止顺序应反之，以避

免矿渣堆积。

2.电气操作按钮及手柄（见电控箱面板图24、操作箱面板图25）

a.掘进机的前级供电控制开关控制

准备：

1）检查电控箱是否处于可靠的锁紧位置；

2）检查电控箱上隔离开关QS的手柄是否处于“分”位；

3）压下紧急停止按钮SB1，把隔离开关QS的手柄置于“合”的位置，然后将紧急停止按钮SB1拔出。

图24电控箱面板

接通：

将操作箱上的电源控制开关SA1向右旋转45°至“通”位置，

接通前级开关，向掘进机供电。

电压表PV指示，36V照明等回路绝缘正常，显示器正常指示，照明灯EL1、EL2、EL3亮。

分段：

将电源控制开关SA1向左旋转45°至“断”位，或按下紧急

停止按钮SB1、SB2可切断向掘进机供电的前级开关。

b.各工作机构电动机的控制操作，如图25。

图25操作箱面板

①油泵电动机M2的控制

启动：

工作方式选择开关SA2向右旋转45°至“工作”位，将油泵启动控制按钮SB6按下，其常开接点闭合，蜂鸣器HA发送3S的预警信号，当油泵电动机M2的保护单元正常，接触器KM2吸合，油泵电动机M2启动并自保，同时停止发送音响信号，只有油泵电动机M2起动后，才可以操作切割电动机M1和备用电动机M3。

停止：

将油泵停止控制按钮SB7按下，其常闭接点打开，接触器KM2断电释放，则油泵电动机M2停止运转。

②截割电动机M1的控制

启动：

油泵电动机M2启动后，将截割启动控制按钮SB4按下，其常开接点闭合，蜂鸣器HA发送8S的预警信号，当截割电动机M1的保护单元正常，接触器KM1吸合，截割电动机M1启动并自保，同时停止发送音响信号。

停止：

将截割停止控制按钮SB5按下，其常闭接点打开，接触器KMI断电释放，则截割电动机Ml停止运转。

4.1.2操作程序

1.班前检查

a．检查电缆有无损坏、破裂；

b．检查电气元件是否正常；

c．检查刮板输送机刮板有无损坏及磨损情况；

d．检查截齿磨损情况，损坏的应及时更换；

e．检查冷却及喷雾系统及喷嘴有无堵塞；

f．检查机器的隐患，如盖、零件有无松脱，破坏；

g．检查液压阀组有无泄露；

h．确认所有控制开关能自由操作；

i．确认所有控制开关处于断开或中位；

j．确认截割，装载机构转动灵活；

k．确认行走履带链、输送机刮板松紧适度；

1．确认液压系统各回路压力调定值正常；

m．确认油箱油位处于正常位置；

n．按机器润滑表对润滑点注油；

o．清理掘进机上的可燃物、矸石、煤炭、工具及杂物等。

2.常规防护检查

a．所有齿轮减速器油位合理，通气孔通畅；

b．检查所有减速器是否有不正常噪声或过热现象；

c．保持机械铰接点和转动件润滑良好；

d．检查所有密封有无泄露，必要时更换：

e．保持螺栓、螺钉紧固；

f．检查履带板有无损坏、裂纹，销轴失锁或过量磨损；

g．保持摩擦离合器正常工作；

h．检查所有接触点的磨损情况。

3.操作程序

推荐按照下列程序开、关操作机器，也可根据用户规定的程序、安全

制度操作机器。

a．按规定进行班前检查；

b．压下紧急停止按钮SBl，把隔离开关QS的手柄置于“合”的位置，

然后将紧急停止按钮SBl拔出；

c．将操作箱上的电源控制开关SAl向右旋转45°至“通”位置，接通

前级开关，向掘进机供电；

d．将操作箱上的工作方式选择开关SA2向右旋转45°至“工作”位，

将油泵控制按钮SB6按下，警铃报警3秒后，油泵电动机M2启动，

松开SB6油泵启动控制按钮，这时操作升降、回转、行走、铲板油

缸手柄，各执行机构有相应的动作；

e．接通总进水球阀，此时内、外喷雾工作；

f．油泵电动机M2启动后，将截割启动控制按钮SB4按下，蜂鸣器发

送8秒的预警信号后，截割电动机M1启动，同时停止发送预警信

号，松开SB4截割启动控制按钮；

4.关机步骤

a．将截割控制按钮SB5按下，截割电动机M1停止运转；

b．关闭总进水球阀，此时内、外喷雾停止工作；

c．操作后支撑油缸操作手柄，将后支撑油缸复位；

d．将液压各操作手柄置于中间位置；

e．将油泵控制按钮SB7按下，油泵电动机M2停止运转；

f．将电源控制开关SAl向左旋转45°至“断”位，或按下紧急停止按

钮SBl、SB2，即可断电。

4.2EBZ-125XK型掘进机的掘进作业

1.掘进机切割落煤的程序，是首先在工作面进行掏槽，掏槽位置一般是在工作面的下部。

开始时机器逐步向前移动，截割头切入工作面煤或岩石一定的深度（截深）。

然后停止机器移动，操纵装载机构的铲板紧贴工作面底板作为前支点，机尾的后支撑也同样贴紧底板，作为后支点，提高机器在切割过程中的稳定性。

最后再摆动悬臂切割头切落出整个巷道的煤或岩石。

2.EBZ-125XK型掘进机截割头的最佳切割深度应根据所截割煤、岩的性质、顶板状况和支架棚距的规定，以及通过落煤效果和切割一米巷道所耗时间最短来确定，本机一般推荐0.5m（截割头尺寸参见图26）。

图26截割头尺寸

截割头的切割厚度取决于煤岩的截割阻力，以牵引油缸回路尽量不溢流、截割电机接近满载、机器不产生强烈振动及落煤效率最高为原则，一般推荐为截割头直径的2/3。

3.截割头在巷道工作面上截割移动的路线，称为截割程序（如图27）。

掘进工作面截割程序的合理选择，取决于巷道断面积，煤、岩硬度、顶底板状况，有无夹矸，夹矸的分布等工作面条件和技术规范。

确定掘进工作面