1、前言悬臂式掘进机是一种能够实现截割、装载、运输、转载煤岩和调动行走、喷雾除尘的联合机组。随着我国煤炭事业的发展，机械化技术的普及和推广，综合掘进机械化的进程得到了飞速的发展，与传统的钻爆发相比，使用掘进机掘进巷道有以下优点。它不但能够保证巷道的稳定性，有利于巷道德直呼管理。还大大提高了掘进速度和效率。减少岩石的毛顶及瓦斯突出事故,有利于安全生产和减少巷道超挖,减少不必要的工作量,减轻掘工的体力劳动.因此全力研制和使用巷道掘进机可以改善工艺和劳动组织，逐步实现巷道掘进过程的综合机械化具有重大的技术经济意义。我国悬臂式掘进机的发展主要经历了三个阶段。第一阶段60年代初到70年代末。主要是以引进国外
2、掘进机为主。这一阶段的主要特点是：使用范围越来越广，切割能力逐步提高。第二阶段70年代末到80年代。与国外合作生产了几种悬臂式掘进机并逐步实现国产化。这一阶段特点是：可靠性高，已能适应我国煤巷掘进的需要，出现了重型机。第三阶段由80年代至今。重型机型大批出现，悬臂式掘进机的设计与制造水平已相当先进。这一阶段特点是：设计水平较为先进，可靠性大幅度提高，功能更加完善。经过三阶段的发展，我国悬臂式掘进机的设计、生产、使用进入了一个较高的水平，已跨入国际先进行列，可与国外的悬臂式掘进机媲美。目前,国内外研制和使用巷道掘进机种类繁多.主要分为两大类:全断面巷道掘进机和部分断面掘进机. 全断面巷道掘进机主
3、要用于掘进岩石巷道，这类掘进机功率大，结构复杂，巷道断面形状单一。在煤炭工业中没有得到广泛应用。部分断面掘进机，其工作机构仅能同时截割工作面煤岩断面的一部分。为截割破落整个工作面的煤岩必须在断面内多次连续地移动工作机构的截割头。故此它能实际掘出所需巷道断面形状。它主要用于掘进煤或半煤岩巷道。近年研制的掘进机有以下趋势：广泛采用悬臂式可伸缩的工作机构，改善起截割性能和使用范围。广泛采用触爪式装载机构和履带式行走机构。加大掘进机的总功率和提高液压系统的工作压力。改进喷雾除主装置，支护设备和配套转载设备。目录摘 要1Abstract2第一章 绪论21.1 掘进机在国内外的发展现状31.1.1 国外掘
4、进机的发展现状31.1.2 国内掘进机的发展现状41.1.3 掘进机技术的发展趋势61.2 掘进机的种类71.3 掘进机设计的目的及意义10第二章 悬臂式掘进机112.1 悬臂式掘进机在我国的应用112.2 悬臂式掘进机的结构132.3 悬臂式掘进机的发展趋势142.4 国内外悬臂式掘进机的差距15第三章 悬臂式掘进机截割机构方案设计163.1 截割部的组成163.2传动方案设计173.2.1 工况特点及要求173.2.2 传动类型的设计173.3 截割头转速的初步确定183.4 截割功率以及电机的选择193.5截割速度方案设计203.6 伸缩部方案确定203.7 悬臂的长度和回转角度的确定2
5、13.8 截割头及截齿类型的选择223.8.1 切割头的设计223.8.2 截齿的设计233.8.3 截齿的排列243.9 掘进机总体布置图263.10 总体参数总结27第四章 截割部减速机构设计294.1 行星减速器初步参数294.1.1 传动比的分配304.1.2 各轴功率、转速和转矩的计算304.2 高速级齿轮传动设计314.2.1 选择齿轮材料314.2.2 齿轮齿数的选择314.2.3 初步确定模数324.2.4 高速机齿轮基本尺寸334.2.5 高速级行星传动齿轮强度的校核344.3 低速级齿轮传动的设计374.3.1 选择齿轮材料：374.3.2 齿轮齿数的选择374.3.3 初
6、步确定模数384.3.4 低速级齿轮基本尺寸394.3.5 低速级行星齿轮强度的校核394.4 轴设计及校核434.5 轴承设计及校核454.6 花键设计及校核464.7 联轴器的选择484.7.1 输入端联轴器的选择484.7.2 输出端联轴器的选择48第五章 技术经济性分析49结论50致谢72参考文献51附录A 译文52附录B 外文文献61iii摘 要悬臂式掘进机是为煤矿综采及高档普采工作面采掘巷道的机械设备，它结构紧凑、适应性好、机身矮、重心低、操作简单、检修方便。本次设计主要对掘进截割部结构进行了设计，截割部由电机、减速器、伸缩部、截割头四部分构成，其传动方式为电机输出轴通过联轴器将转
7、矩传递给减速器的输入轴，减速器输出轴通过联轴器将转矩传递给主轴，主轴带动截割头转动。在可截割硬度为85Mpa的基础上，对传动系统进行了选型以及方案设计，选用YBUD-200隔爆电动机、二级行星减速器、内伸缩式伸缩臂和圆锥形截割头，其中电机输出转速为1460r/min，截割头截割转速为46r/min。我主要对二级行星减速器和伸缩臂做了详细的结构设计，参照同类型掘进机的参数对其他部分做了设计。关键词：EBZ200掘进机 ；截割部 ；齿轮减速器 ；带伸缩AbstractCantilever boring machine is for coal mining and high quality, the
8、 surface mining galleries of the machinery and equipment, and its compact, adaptive, and the phone is low, low gravity, and easy to operate, and easier access. This design of boring cut structure has been designed to cut the motor, Reducer, scalability, and cut the 4 components in the drive to motor
9、 output shaft by means of a coupling to the torque delivered to the input shaft, drive motor output shaft through the coupling to the torque delivered to the spindle, the spindle drive cut and rotate. To cut hardness of 85 Mpa, on the basis of the transmission system for the selection, as well as pr
10、ogram design and use YBUD - 200 every burglary motor, level 2 planetary, retractable telescopic and conical cut and where the motor output speed of 1460 R/min, cut and cut speed to 46 R/min. My main level 2 planetary and telescoping arms to do the detailed design, the reference type boring machine p
11、arameters of the design.Keywords: EBZ200 machine; Cutting department; Gear reducer; Belt scale第一章 绪论1.1 掘进机在国内外的发展现状1.1.1 国外掘进机的发展现状早在上世纪30年代，德国、英国、美国等就开始了煤矿巷道掘进机的研制，但巷道掘进机得到较广泛工业性应用还是在第二次世界大战之后。 1949年匈牙利生产的F2型掘进机是世界上第一台掘进机，不过当时还未能实现悬臂式掘进机的主要功能。1951年匈牙利研制了采用履带行走机构的F4型悬臂式掘进机，这种机型除采用横轴截割方式和调动灵活的履带行走机构
12、外，还采用了铲板和星轮装在机构，并采用了刮板输送机转运物料。这种机型已经具备了现代悬臂式掘进机的雏形。F系列掘进机是目前悬臂式横轴掘进机的原始机型。1971年奥地利ALPINE公司在匈牙利F系列掘进机的基础之上，研制了AM-50型掘进机。并在此基础之上，逐步形成了AM-50系列掘进机。1972年德国引进AM-50型掘进机，在半煤岩中使用，在此基础上EICK-HOFF公司研制成功了WAV-170和WAV-200型掘进机，并在此基础上形成了WAV系列掘进机。F系列、AM系列和WAV系列都是横轴截割机构。1956年前苏联生产了首台IIK-3型纵轴式掘进机，在8断面下煤巷中使用。IIK-3型掘进机是目
13、前纵轴悬臂式掘进机的雏形。19601964年，英国从前苏联引进了IIK-3型掘进机，进行工业性试验，同时开始了悬臂式掘进机的研制。1963年DOSCO公司在IIK-3型掘进机的基础上，通过改变截割头截齿配列和更换电气系统，研制了MK-II型和MK-IIA型掘进机，并逐步发展为DOSCO系列掘进机。1968年德EICKHOFF公司在引进的DOSCO系列掘进机基础上研制开发出了EV-100型掘进机。后来德国PAURAT公司又自行研制出了ET系列掘进机，使纵轴悬臂式掘进机逐步形成系列化。1966年，日本三井三池机械制造有限公司在前苏联IIK-3型掘进机和英国DOSCO掘进机的基础上，研制成功了S系列
14、掘进机。到上世纪70年代后期，系列掘进机已经形成系列化。经过多半个世纪的不断改进、发展的历程。现在世界上掘进机的使用已超过4000台，有10多个国家、20多家公司和厂商从事悬臂式掘进机设计研究和制造。目前，国外掘进机主要生产国有英、德、俄罗斯、奥地利、日本等，所生产的掘进机以被广泛用于硬度f低于8半煤岩的采准巷道掘进，并扩大到岩巷。重型机不移位截割断面达35-42，多数机型能在纵向16、横向8的斜坡上可靠工作，截割功率在132-300kW，机重在50-100t，切割煤岩硬度f为12.部分机型截割速度已降至1m/s以下，牵引速度采用负载反馈调节，以适应不同岩石硬度；一些机型除设有后支撑外还在履带
15、前后安装了卡爪式液压扎脚机构，以便在切割岩石时锚固定位。机电一体化已成为掘进机发展趋势，新推出的掘进机可以实现推进方向和断面监控、电动机功率自动调节、离机遥控操作及工况监测和故障诊断，部分掘进机实现PLC控制，实现回路循环检测。1.1.2 国内掘进机的发展现状我国掘进机的发展大致分为三个阶段。第一阶段是上世纪60年代初期到70年代末，这一阶段主要是以引进国外掘进机为主，在引进的同时，我们的技术人员开始尝试进行消化吸收，但研究水平较低，主要以截割煤的轻型机为主。主要以当时煤炭科学研究院太原分院研制的型、型、型为代表，形成我国第一代掘进机。尽管如此，这一时期的尝试也为我国掘进机的第二阶段发展打下了良好的基础。这一时期产品主要特点是重量轻、体积小、截割能力弱、技术含量偏低，适应煤岩掘进。上世纪70年代末到90年代初期为消化吸收阶段。这一阶段分别从奥地利、英国、德国、日本、前苏联、美国等国家大规模的引进设备，引进16个品种188台掘进机对我国煤矿掘进煤和半煤岩巷道起到重要作
