掘进机的结构及工作原理.ppt

掘进机,,掘进机的结构及工作原理,第一节掘进机的技术特征一、掘进机的分类掘进机的类型很多,可按其使用范围和结构特征进行分类.1.根据掘进机所能截割岩石的硬度系数f值进行分类.（1）煤巷掘进机适用于f≤4的煤巷.（2）半煤岩巷掘进机使用于f≤6的煤或软岩石巷道.（3）岩巷掘进机使用于f≥6或研磨性较高的岩石巷道.,二、掘进机的基本参数和主要技术特征,1.掘进机的基本参数执行（ＭＴ138一1955）规定悬臂式掘进机形式与参数.2.掘进机型号的编制根据ＭＴ138一1955标准规定悬臂式用字母B表示,掘进机用字母E表示,纵轴式用字母A表示,横轴式用字母H表示,切割机构功率用电动机的额定功率表示3.掘进机的技术特征见表.,2.根据掘进机可掘巷道的断面,（1）大断面掘进机可掘进巷道断面≤8㎡.（2）小断面掘进机可掘进巷道端面≤8㎡3.根据工作机构截割工作面的方式分类（1）部分断面掘进机,主要用于煤与半煤岩巷道掘进,又称循环作用式巷道掘进机.（2）全断面掘进机,这种掘进机又称连续作用掘进机,它可同时切割,破碎煤岩并连续推进,主要用于开凿涵洞和铁路隧道.,三、掘进机的组成,1.切割机构.又称工作机构,它直接在工作面破碎煤岩,目前应用普遍是悬臂式工作机构.2.装运机构.由耙爪,刮板输送机组成.3.液压系统.由油泵,油马达,油缸,控制阀组成.4.电气系统.是掘进机的动力源,并驱动,控制各电动机的运行,同时提供各种电气保护.5.行走机构,目前掘进机采用的是履带行走.6.喷雾除尘系统,采用内外喷雾降尘和冷却.,四、横轴式与纵轴式掘进机的区别,1.横轴式掘进机的切割头旋转轴线垂直于悬臂轴线.该类型的掘进机,可以切割抗压强度较高的岩石.2.纵轴式掘进机的切割头旋转轴线与悬臂轴线同线布置.在截割过程中,截割头的一侧剥落煤岩,在煤巷、半煤巷掘进机中得到应用.,3.横轴式掘进机的特点,1）工作时切割头截齿按空间螺旋式运动.2）一次进尺不能超过120㎜.3.）耐冲击,对半煤岩和岩巷的掘进比较适宜.4）横向切割较硬矸石的振动较小,较稳定.5）采用由上而下的切割,一个循环时间长.6）切割后在巷道两帮出现弧形台阶.,4.纵轴式掘进机的特点,1）工作时切割头齿尖按摆线轨迹运动.2）向工作面推进时,一次可达截深,钻进效率高.3）由于切割头横向阻力大,切割较硬岩石时振动较大,稳定性差.4）纵向切割掘进机在煤巷中使用较为经济.5）由于切割头呈圆锥形,能切割比较平整的巷道.,第二节掘进机主要机构的工作原理,一、切割（截割）机构的工作原理1切割机构的组成切割机构由截割头、行星齿轮减速器、电动机、联轴器及工作臂等部分组成.在纵轴式工作机构悬臂上装有螺旋圆锥型截割头,在横轴式工作机构悬臂上装有两个半球形螺旋钻削式截割头.在截割头上按截线沿螺旋形叶片排列截齿.在升降液压缸和回转油缸的作用下,上下左右动作,完成切割工作,掘出所要求的巷道断面.,2.切割头及镐形截齿,1）切割头通常采用双螺旋叶片用来排料,在叶片上焊有齿座且对称布置使每一条截线上都有两把截齿.2）截齿大多采用镐形截齿,镐形截齿由刀杆和刀头组成,刀杆一般采用40CrNiＭo合金结构钢制造,并经调质处理.刀杆尾部有一宽5㎜,深1.5㎜的槽,用以安装卡圈固定截齿.3）刀头采用WG13C碳化钨硬质合金制造,镶旱在刀杆上.,3.截割机构的结构原理,以ＭＲＨ一S100型掘进机采用100Kw双速电动机,带动二级行星齿轮减速器,输出转速为23/45,其输出轴通过内花键套与主轴的外花键联接使主轴旋转.主轴上装有内伸缩套和保护套,在内伸缩套和保护套之间装有外伸缩套,外伸缩套与减速箱连接.保护套通过销轴与油缸铰接,油缸与截割电动机铰接.当油缸的活塞杆伸出时截割头前移,切入掘进工作面.截割减速器一次注油量为13.5升.,二、装运机构的工作原理,装运机构主要由耙装部、减速箱、液压马达和中间输送机组成.1.耙装部;由耙爪、铲板、升降油缸、减速器及油马达组成.油马达通过一级圆锥齿轮传动后,通过两个端面万向联轴节及中间轴把两个减速器连接后,再通过两级圆柱齿轮减速带动输出圆盘转动,通过偏心圆盘带动耙爪做往复耙、集、装工作.两个耙爪的耙集次数相同.在耙爪驱动轴和轴承之间设有浮动密封装置,以防止煤粉等异物进入减速器.铲板必须接触到底版.铲板的升、降用油缸来完成.耙装减速器一次注油量为18升,2.中间输送机,中间输送机由液压马达、减速器二级齿轮减速）链轮、刮板链、镏槽和张紧装置组成.中间输送机的驱动机构位于卸载端.液压马达驱动二级齿轮减速器,带动链轮转动,链轮牵引链条在镏槽内运行.链条的张紧是通过链轮轴两端的紧链器调节.中间输送机减速器一次注油量为5升.,三、行走机构的结构及工作原理,1.行走机构的结构ＭＲＨ－S100型掘进机的行走机构,主要由液压马达、减速器、履带架、主动链轮、从动链轮、支重轮、履带和张紧装置组成.左右两个行走装置对称,驱动装置位于行走装置的尾部.行走机构用若干条高强度螺栓和销轴将左右履带架与掘进机机架连接成整体.减速器采用一级圆柱齿轮,二级行星齿轮减速器.一次注油量为14升.张紧装置与从动链轮轴相连,在弹簧作用下使履带处于张紧状态.,2.履带式掘进机行走机构的工作原理,S一100型掘进机采用ＭＥ-300型液压马达,马达的输出轴插在齿轮内将动力传递给减速器,经减速后带动行走链轮驱动履带行走.履带与底版之间的相对运动所产生的摩擦力驱动机器行走.其牵引力的大小与机器的重量和履带与底版之间的粘着系数有关.在行走机构动力一定的情况下行走阻力如小于粘着力,主动链轮旋转时,链轮上的槽齿拨呀履带链板上的凸台时,由于粘着力的存在,阻止了履带链的运动而迫使机体移动.反之则履带链空转打滑.所以行走机构必须具有足够的牵引力.同时还要注意履带在底版上的比压.通常接地比压不应超过137㎪.,四、机架和回转台,1.机架是整个机器的骨架,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、销轴及止口与机架联接机架为组焊件.2.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.回转台座在机架上,通过大型回转轴承用止口、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来实现.,3.后支撑,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,它的作用是;1）切割时使用,以增加机器的稳定性.2）窝机时使用,以便履带下垫木版自救.3）履带链断链及张紧时使用,以便操作.4）卧底时使用,抬起机器后部,以增加卧底深度.,五、喷雾冷却系统,本系统内、外喷雾用于灭尘、消灭火花及冷却截齿,冷却系统对切割电动机及油箱.喷雾冷却系统可提高工作面能见度,改善工作环境,消除安全隐患.水泵在马达带动下从水箱内吸水,而排出的水经冷却器后分两路,一路向内外喷雾系统供水,另一路通入截割电动机水套内,对电动机冷却后经流量开关回水箱,当截割电动机冷却水流量低于20L/min时,流量开关自动动作指示灯熄灭.通过喷雾系统的水除了供应接割头外喷雾用水外,还被喷雾泵吸入,增压后向截割头内喷雾系统供水,内外喷雾同时抑尘.,六、液压系统工作原理,S-100型掘进机的液压系统;1.组成；一台45Kw电动机通过齿轮分配箱分别带动，一台GXP-05-52-35R-20型二联齿轮泵和一台GXP05-52-35-25R-20型三联齿轮泵。11台油缸。分别由八联阀控制，用于切割头的伸缩、升降和回转，铲板的升降，后支撑的升降和履带的张紧。5台液压马达，用于行走部由二联阀控制。装载、运输、喷雾泵马达分别由单联阀控制。溢流阀，电磁阀，油箱容积350L）压力表，温度表。粗过滤器，精过虑器，转阀，油管等。,S-100型掘进机液压系统工作原理,2.八联换向阀液压系统；由二联泵后泵供液，当八联阀都处于中间位置时，油压使压力补偿阀打开0.6㎫），压力油经压力补偿阀，冷却器，精过滤器回油箱。操作八联阀中的任何一个时，压力油经换向阀进入液压缸，同时压力油经换向阀内梭形阀，节流孔进入压力补偿阀和电磁阀与泵建立压差关系。当用换向阀节流时，泵压增高，当压差大于06㎫时，压力补偿阀开启使多余的油液流回油箱。,3.行走机构液压系统,该系统由二联泵前泵供液，由二联换向阀控制。当二联阀处于中间在位置时，压力油经压力补偿阀回到油箱。当操纵二联阀时压力油经换向阀推动组合阀的滑阀，使压力油分两路；一路经滑阀内的梭形阀打开马达制动器，另一路经滑阀单向阀到达马达，使马达运转。只要正确操作二联阀就可以实现掘进机的前进、后退或左右拐弯。当掘进机调车时，耙爪马达不工作，这时三联泵的前泵的压力油也向行走马达供油，以提高马达的行走速度。,4.耙爪机构液压系统,该系统由三联泵的前泵供油，由单联阀控制。当单联阀在中间位置时，耙爪不工作时，压力油供给行走马达。当操纵单联阀时，可操纵耙爪的转动。此单联阀为三位六通带定位的手动换向阀。要求耙爪在耙装工作时为正向运动。,5.刮板输送机液压系统,该系统由三联泵的中泵供油，由单联阀控制，当阀处于中间位置时，压力油经单联阀回到油箱。操纵此阀可控制刮板输送机的运转，6.喷雾泵液压系统；该系统由三联泵的后泵供油，单联阀控制，此阀在中间位置时压力油经阀芯回到油箱，操纵此阀可使喷雾泵工作。,7.S-100型掘进机各系统压力的调定,1）八联阀控制的切割头伸缩、升降和回转，及左右后支撑油缸的调整压力为15.7㎫。。履带的左右张紧油缸调压为4㎫2）二联阀控制行走马达调定压力是15.7㎫。3）单联阀控制耙爪马达调定压力是15.7㎫4）单联阀控制喷雾马达调定压力是9.8㎫。5）单联阀控制刮板输送机马达调定压力为20.6㎫在正常情况下，应每月对系统各诣流阀的调定进行一次检查与调整。,8.S-100型掘进机切割电动机的液压系统安全保护,在八联阀回路中设置一电磁阀，该电磁阀取自主电动机的电流信号。当主电动机功率超过额定值150时电磁阀动作将补偿阀高压油泄回油箱，这时切割头空转。不能钻进和摆动。当负荷降低后约3s，切割头又能恢复工作状态。当切割负荷达200以上时，超过10s主电动机自动停止。负荷降低时电动机自动复位。为了随时监视主电动机功率变化情况，在电控箱上装有各种颜色发光二极管，当功率超过75时绿灯亮，100黄灯亮，150时橙灯亮。当主电动机温度超过140C时，埋在定子线圈的热敏元件发出指令使绿灯亮。超过170C时主电动机自动停转。,S-200M型掘进机液压系统,一组成；1）斜轴式变量泵一台，最大输出流量40mL/r，用于七联换向阀系统的供液。2）三联齿轮泵一台，最大输出流量为63、50、40mL/r。前泵用于耙爪，中泵用于行走，后泵用于刮板输送机和履带张紧系统。3）换向阀，七联阀一台，用于切割头升降、伸缩和回转，铲板升降，后支撑升降。两联阀一台，用于行走马达，三联阀一台，用于第一输送机马达和履带张紧。一联阀一个用于耙爪马达。,,4）液压马达4台。304mL/r排量的马达2台，用于行走部。70mL/r排量的2台马达分别用于耙爪和刮板输送机。5）油箱，容量为600L。6）水冷式油冷却器1台。7）油压表0-40㎫）和转阀，检测压力。斜轴式变量泵和三联齿轮泵通过齿轮分配箱，由一台隔爆空冷式90Kw4极电动机驱动。,二、S-200M型掘进机液压系统工作原理,根据其功能的不同可分为，七联阀控制系统。行走部系统，耙爪系统，刮板输送机和张紧油缸系统。1.七联换向阀控制的系统工作原理七联阀各控制手炳均在零位时，斜轴变量泵输出的压力油经七联阀芯，回油过滤器流回油箱。控制七联阀中任何一个手炳可使受控制的油缸动作.其中切割头升降，铲板升降，后支撑升降及第二输送机升降的油路均设液力琐和安全保护装置。来限定各液压缸的最大承载压力。,2.行走机构液压系统工作原理,行走系统由三联齿轮泵的中泵供液，当二联阀控制手柄在零位时，该系统的压力油经过二联阀、冷却器、回油过滤器流回到油箱。操纵二联阀时，压力油经二联换向阀到组合阀，此时压力油分两路；一路经组合阀内的梭形阀到达行走马达的摩擦式制动器，使制动器解除制动；另一路经组合阀给行走马达供液，驱动行走履带前进或后退。行走马达的回液经组合阀、二联换向阀、水冷却器、回油过滤器流回油箱。,3.耙爪液压系统的工作原理,耙爪系统由三联齿轮泵的前泵供液，当单联阀的把手在零位时，该系统的压力油经过单联换向阀供给行走系统，当行走系统也停止工作时，则经二联阀、冷却器、过滤器回到油箱。当操纵单联换向阀手柄向前或向后扳动时，压力油经过单联换向阀给耙爪马达供液。马达的回液经单联换向阀、回油管路、冷却器、过滤器回油箱。实现耙爪正反转。,4.三联阀液压系统工作原理,三联阀液压系统由三联齿轮泵的后泵供液，三联阀一联控制刮板输送机，一联控制履带张紧油缸，一联备用。当三联阀均在零位，压力油经三联阀、回油管路、冷却器、过滤器回油箱。通过操纵三联阀可实现刮板输送机马达的控制或履带的张紧控制。,三、S-200M掘进机液压系统溢流阀压力的整定,1.七联换向阀，液压系统溢流阀的整定压力值为20.6㎫。2.三联换向阀，刮板输送机的系统整定压力为20.6㎫，张紧油缸的整定压力为10㎫。3.二联换向阀，行走部的整定压力20.6㎫。4.一联换向阀，耙装部的整定压力18㎫。各系统压力值的监测由操纵台上的压力表配合转阀来进行。即需要调定哪一部分的压力时，将转阀转到相应回路上，其压力表即显示该部的工作压力。,掘进机的拆卸、运输、安装、调试与安装,掘进机的拆卸与运输一、掘进机的拆卸1.拆卸掘进机的准备工作1）在拆卸前，应组织好工作班人员，并确定负责人。由主管领导或技术员组织工作班全体人员，对掘进机的说明书、装箱单等有关技术资料进行认真学习，了解掌握掘进机各机构的性能极其工作原理，以便懂得如何拆卸掘进机；还应对掘进机拆卸后的装车捆绑要求和安全注意事项进行学习和交待。,2）拆卸掘进机的材料和专用工具的准备工作,拆卸掘进机前，由工作班负责人，根据掘进机技术文件的要求，对拆卸掘进机所需要的材料和专用工具作出具体周密的安排并列出清单，认真作好准备。3）准备掘进机拆卸后的装载运输车辆，并按照掘进机各部件入井的先后顺序排列。4）准备掘进机拆卸后装车捆绑用的材料。,2.拆卸掘进机的注意事项,1）掘进机拆卸入井，应根据所要通过巷道断面的大小，矿井提升系统的提升能力以及运输车辆的承载能力等因素来决定分解程度和数量。2）分解配合较紧的零部件时，必须使用专用的工具进行，不得用大锤硬性敲打，以免损伤零件，给安装造成困难，影响掘进机的机电设备完好,,3）吊装有机加工面的部件时，钢丝绳不得与加工面直接接触，必须加垫木板或橡皮之类的衬垫。用钢丝绳捆绑装好的车辆时，也是如此，4）拆卸液压系统高压胶管时，不必将两端都拆开，只需将液压缸或马达连接的一端拆开用丝堵堵上或用塑料布包扎好，吊捆在液压操作台上，以利于安装，严禁用棉纱封堵液管。,,5）电缆线不需要两端全部拆开，只需将与动力部分连接的接头拆开，随电源箱一起运输。拆开的接头必须用高压绝缘布包好并做好记号，以利于安装，严禁用刀、锯等工具将电缆从接线嘴处切断。6）分解后的各种销子、档板、螺栓、垫圈和小物件等应用箱子装好以免丢失。特别是各种高强度螺栓更应注意妥善保管。,,7）装好的车辆要进行编号，根据安装工序确定车辆的先后次序，同时应考虑装大部件车辆的方向，以便在运输途中经过几个往返后，到工作面仍然能符合安装顺序的要求。8）拆卸与安装应保持同一组工作班人员，特别是指挥人员不得随意更换，司机也应参加拆卸与安装，以便熟悉机器的结构原理，提高操作水平。,S-100型掘进机的解体顺序,二、大型机件的捆绑与车辆的编排顺序,掘进机分解后的大型机件是机体，应使用符合装运大型机件条件的平板车装运。装载和捆绑的方法是；1.加垫。掘进机大型机件在吊装捆绑时，应先在平板车上放置两根方木，然后将机体放置在方木上捆绑牢固。放置方木的作用是为了将机体放置平稳；防止装车后在较大的斜坡上运输时打滑。选用方木时，要注意两边不能超出过长，以免运输困难。,,2.捆绑。对大型机件装车后进行捆绑时，应使用3.5㎜镀锌碳钢丝绳，钢丝绳两端应做绳扣，用绳扣在机体两端分别与平板车的碰头缠绕在一起，最后用正反扣丝杆或链式起重机将钢丝绳扣拉紧，对长件、大件必须考虑到达工作面后安装工序的先后次序及机件的安装位置来确定机件的装车方向和车辆的前后位置。,S-100型掘进机各组件的车辆运输顺序,掘进机的安装与调试,一、掘进机的安装1.掘进机安装前的准备工作。1）工具和材料的准备。掘进机由于各种型号的结构不同，安装时所需的工具与材料也各异，因此工作班负责人应对准备安装掘进机所需的工具与材料进行认真计划，列表登记，做好充分准备，因为在井下安装，若工具与材料准备不充分，会给安装带来很大的困难。,,2）由工作班负责人向全体安装人员交代清楚安装事项。3）检查顶板及安装现场支护等安全情况，清理现场，对与安装无关的杂物装车运离现场。4）吊装设施的布置。在工作面安装掘进机，一般使用链式起重机起吊，其起吊设施的布置方法可根据设备和巷道情况而定。5）工作面安装掘进机所需的方木、钢管可一并装车随设备车运送至工作面。,2.掘进机安装时主要部件的放置,掘进机安装时主要部件的放置即卸车时部件应当摆放的位置）是掘进机安装时各工序顺利进行的关键，因此在地面拆卸、装车及运输时均应周密考虑，即先安装的部件先进工作面卸车，以组装S-100型掘进机为例。先放置最前端截割部。然后以机架为主，其他个部件按照前后左右位置布置在机架的周围，在卸机架时应将轨道拆除，以便掘进机在底版上安装，刮板输送机和转载机最后安装可以暂不卸车，待安装时直接卸往机架上。,3掘进机行走部的安装,由于不同类型的掘进机其行走部的结构是不同的以S-100型为例，说明掘进机行走部的安装步骤。1）支起机架1）用两台5t链史起重机通过钢丝绳扣穿入机架前后的销孔将机架吊起；2）用备好的方木垫入机架下部，注意垫方木时应从机架两侧进入不得将手或身体任何部位伸入机架的底部。方木垫起的高度应是400㎜）,2）安装履带架,用起重机将履带架吊起，对准履带架支承座及定位销，严密贴合，然后用高强度螺栓固定，用扭力扳手紧固至规定力矩，拧紧后再用钢丝将螺母串联放松。在安装履带架时，其行走马达应一前一后布置而且应先安装马达布置在前的履带架，这样便于安装。一侧履带架安装完毕后，应在其下部垫入木板以保持平衡，用同样方法安装另一侧履带架。,3）安装履带链和履带板,待履带架全部安装完毕后，撤除履带架下不的木板，将履带链围在履带架上，然后固定履带一端，用绳扣和2t起重机拽另一端，对准履带销孔穿入履带销子。安装履带板应注意其前后方向，掘进机前行时履带板有凸缘的一边应先着地，这是因为一方面可以增加履带板的摩擦阻力，增加行走部的牵引力；另一方面有凸缘的一边强度大，不易损坏。,