掘進機截割部定稿-資料下載頁

　　

【正文】 列為右旋，右截割頭的排列為左旋。這樣，在工作時割落的煤巖拋向兩個截割頭的中間，改善了截割時的受力情況和裝載效果。 （ 3）截齒的安裝 ①截割角α（又叫切削角）。截割角是截齒軸線與齒尖運動軌跡的切線之間的 夾角。. . 實驗表明截割角在 45176。 55176。之間時截割阻力最小。此范圍內，截齒以較好的位置鍥入巖石，它對切割頭很重要。大的角雖然提高切削效率，但磨損比較嚴重，容易使齒尖變鈍，以致無法切入礦物。當角很小時，所需進給力增大，容易使截齒超載，此時，截齒不僅軸線方向承受負荷，而且齒頂方向負荷較大，使進給力和切削力達到十分有效的使用效果，經德國礦冶技術有限公司試驗分析，推薦最佳的截割角為 46176。 . 圖 35 鎬形齒的安裝角度 Figure 35 pickaxe shape cutting pick installment angle ②傾斜角β。截齒按傾斜角安裝，保證截齒在橫向擺動截割時，沿合速度方向截入巖體。由于截割頭橫擺速度遠遠低于截割速度，因此，β角很小。（ jb VarctgV /?? ）。為了使刀齒能磨損均勻，保持銳利的工作狀態，以便降低截割阻力，根據實踐和實驗表明，截齒應向截割頭橫擺方向偏轉 8176。這樣，截齒的運動方向與進入巖體方向一致，也有助于截齒的自轉。 掘進機截割頭載荷計算 當截割頭的結構、幾何尺寸以及截齒排列方式等都已確定，就應當進行截割頭載荷計算，這是截割頭設計的重要一步。截割 頭的載荷大小與煤巖性質、截齒結構尺寸、截齒布置參數等因素有關，而且隨位置不同而變化。這是由于截割頭工作時，煤巖的破碎是不連續的，每個截齒的截割阻力成周期性變化，因此截割頭上的載荷是隨時間變化的。 通過截割頭載荷計算可以求得截割頭的各載荷曲線，由此得出載荷的最大值、最小值、. . 平均值和擺動值以及載荷的合力作用點。這種確定截割頭的載荷的方法比較科學、準確，便于對截割頭的載荷和截割特性的研究。 （ 1）切屑厚度的計算 當截割頭橫向擺動截割時，在圓周范圍內，每個截齒最大工作角度為 180176。 。如果順著截割頭旋轉軸朝工作面方向 看，截齒工作半周的切屑斷面成月牙形。當每條截線上有兩齒時，最大切屑厚度是在同一條截線相鄰二齒相繼截割而形成的。當每條截線上有一齒時，這個齒的 切割深度即最大切屑厚度。確切的說，最大切屑厚度是指在橫向在與巷道中線垂直方向的切屑斷面厚度。截割頭上第 i 個齒的最大切屑厚度 himax應按下式計算： mnbvh iii ???? /c o sm a x ? 式中 vbi：第 i 個截齒橫向擺動速度； β i：第 i 個截齒截割頭中心線的角度； n： 截割轉速； m：同一條截線上截齒數。 在截割頭工作過 程中， n 和 m 是不變化的， β i 的變化范圍也不大，只有 vbi有較明顯的變化。在截割同一種煤巖時，靠近截割頭小端處的截齒有較大的切屑厚度。 截齒受力計算 掘進機截割頭在正常截割狀態下，截齒受到截割阻力、牽引阻力和側向力。而具體的某個截割頭的截割受力與相鄰截線上的截齒排列方式有關系。當相鄰兩條截線上的截齒在同一個葉片上，這種截割方式為順序式截割；當相鄰兩條截線上的截齒不在同一個葉片上，這種截割方式稱為交叉式截割。順序式截割，屬半封閉式截割，有明顯的側向力；交叉式截割，屬淺封閉式截割，截齒幾乎不受側向力。 在計算瞬時載荷之前，對截齒的平均受力、截割頭對旋轉軸的截割阻力矩、截割電機的功率及其單位能耗等參數指標進行計算評估，與瞬時負載情況對比分析，對以后瞬時負載、功率等計算有指導意義。 z 載荷公式 （ 31） 鎬形齒牽引阻力 y公式 N （ 32） 鎬齒承受側向力 x計算公式 ? ?? ?jyg SKKKPz Tk ???????zKy n ?? 1. . 2nx K z?? ， N (33) 式中 PK—— 巖石接觸強度，單位 Mpa； —— 截齒類型系數，鎬形齒 ，徑向齒為 1； —— 截齒幾何形狀影響系數， 鎬形齒 徑向齒 —— 硬質合金刀頭形狀系數； —— 刀桿頭部形 狀系數； —— 硬質合金刀頭直徑系數； —— 截齒刀部寬度影響系數， ， b 是刀齒刃布寬度，單位 mm； —— 截齒前刃面形狀影響系數，前刃面是平面，取 1，橢圓形或頭形前刃面取； —— 截齒截角影響系數； t—— 平均截線距， mm； h—— 平均切屑厚度， mm； —— 齒的后刃面磨鈍后在牽引方向投影面積， mm2，徑向齒取 3040mm2，切向齒取 1520 mm2； 2cp T p o CDM z m P k k? ? ? ? ? ?Nm? （ 34） 式中 z—— 作用在一個截齒上的截割阻力， N； —— 每條截線上的齒數； p—— 截割頭上的總截線條數； —— 截割頭平均直徑， m； —— 截割頭長度， m； dKKKK ???? ??gdg kKbK ???K??KdKbK ??bKgK?yKjSkPzKcpDmlD 1skcp ??l. . —— 過截割頭轉軸的截割頭縱斷面面積， m2。 —— 考慮同時截割煤的截齒個數的系數，最大取 ； —— 煤巖體松裂系 數，最大取 1。 0160MnN ???? ， Kw （ 35) 式中 —— 截割頭每秒轉數； —— 工作機構傳動效率，可取為 。 60w bNH L D V? ? ? ? ， 3/Kw h m? (36) 式中 z —— 截齒截割阻力； t—— 平均截線距， mm； h—— 平均切屑厚度， mm。 負載和功率的初定為以后設計擺動速度和鉆進速度、計算載荷提供參考依據。 瞬時載荷、力矩及功率計算 截割阻力 iz 公式 ,[ ( 0 .2 5 0 .0 1 8 ) 0 .1 ]i k T g y i iz p k k k t h S j? ? ? ? ? ?， N （ 37） 鎬形齒牽引阻力 iy 公式 1i n iy K z?? ， N （ 38） 鎬齒 承受側向力 ix 計算公式 2i n ix K z?? ， N （ 39） 式中 i 為第 i 個截齒； max siniih h i??? iit????為截齒齒尖與截割頭徑向截面中心連線和 X 軸的夾角。 kspkTc0k0n?. . max cosbi ii vh nm??? ? ， mm it —— 截齒的切削寬度， mm；由于截線距不等，所以，在計算時取截齒所在截線上下各一半，即 111 ()2i i it t t????。 合力及其合力矩計算方法（以橫擺為例圖文說明）：首先計算各個截齒的截割阻力 z和牽引阻力 y，如圖 42 所示。然后將 z 和 y 轉化到相應截齒所在截線的平面與截割頭軸線的交點處，力平移過去同時截割阻力產生了一個力矩，如圖 43 所示。在各個交點處建立局部坐標系，其三個方向和質心處的坐標系方向一致，即一個軸沿截割頭軸線，一個 軸位于過截割頭軸線并垂直于水平地面的面上，另一個軸方向便確定，這樣將轉化到各個交點處的力投影到局部坐標系中，在將所有的局部坐標系的力和力矩轉化到質心處的坐標系并合成為三向力和三向力矩（包含有側向力，如果沒有側向力則只有兩個方向的力和三向力矩）。 圖 36 截齒瞬時負荷圖 Figure 36 the picture of the charge sentence . . 圖 37 截齒力矩轉化圖 Figure 36 momental of the gare （ 1）單齒上的載荷，如圖 37— Zi、 Yi。 （ 2）局部坐標系上的力和力矩 )(c o s)(s i n iiiixi tYtZR ???? ???????? ； （ 310） c os ( ) si n ( )y i i i i iR Z t Y t? ? ? ?? ? ? ? ? ? ? ? ?； （ 311） 12zi i iM z D? ? ? ? （ 312） 式中 ?—— 截割頭轉動的角速度， rad/s； i? —— 在 t 時刻，第 i 個截線上的工作截齒在截割頭圓周方向的角度， rad； iD —— 第 i 個齒的徑向距離的二倍（即直徑）； （ 3） 截割頭質心上的三向力和三向力矩計算 在 t 時刻，截割頭受到的瞬時三向力為： ?? xiRRx ， N ； （ 313） ?? yiRRy ， N ； （ 314） . . 在 t 時刻，截割頭受到的瞬時三向力矩為： yi iM x R L??? , mmN? ； （ 315） xi iM y R L? ? ?? ， mmN? ； （ 316） 1 2zi iiM z M z D? ? ? ? ? ? ?, mmN? ； （ 317） 注意： Li 有正負之分，靠近截割頭頭部的為正值，靠近端面的為負值。 、均值、方差和波動系數 功率： 0160ZMnN ??? ? ， Kw （ 318）均值： 11 nRiiERn?? ? （ 319） 均方差 : 211 ()nR i Ri REn? ???? （ 320） 波動系數： RRRE?? ? 波動系數是用來衡量載荷波動平穩情況，波動系數越小說明載荷越平穩，掘進機受力情況越好；反之掘進機受力情況相對惡劣。當載荷波動系數很大時說明截割頭設計不合 理，需重新設計。 截割速度方案設計 在掘進機工作過程中，巖石硬度不是恒定的，各種硬度的巖石對應的經濟截割速度不同，所以截割速度最好是隨時變化著的， 掘進機在掘進巷道工程中，其工作狀態與工況參數有密切關系。如：截齒的磨損與其線速度有直接關系；所以傳動零件以及緊固件的疲勞破壞都與載荷的性質與載荷的穩定程度有關，而載荷的穩定程度有是截割頭轉速、懸臂擺動速度、切屑厚度以及截割阻力等參數的函數。對于不同的截割對象，為了保證掘進機有高的掘進效率和可靠的工作狀態，從理論方面分析，截割頭轉速、截齒線速度、懸臂 擺動等運動學參數以及截齒上承受的截割阻力、截割電機功率等動力學參數都應該是不同的。但是，現在正實用的掘進機不能實現這個要求。因為尚未研制出截割頭拖動裝置的無級調速系統，本次設計掘進機有兩種截割速度，高速級用于截割硬度較小的巖石，低速級用于. . 截割硬度較大的巖石，工作時可以根據巖石變化而隨時改變截割速度。如果在傳動系統中設計變速器將使傳動系統大大復雜化，這與掘進機工作部傳動系統的的設計原則相矛盾，所以變速直接采用電機變速，通過改變電機極數改變速度和功率。 傳動方案設計 懸臂式掘進機的傳動方式為電機輸出軸通 過聯軸器將轉矩傳遞給減速器的輸入軸，減速器輸出軸通過聯軸器將轉矩傳遞給主軸，主軸帶動截割頭轉 動。 工況特點及要求 （ 1） 低速重載小體積 由于國內外掘進機均向著重型化方向發展，其截割機構傳遞的功率相應地也越來越大，但是截割結構外形尺寸缺沒有隨功率的增加而成比例地增加。特別是一般掘進機因為其工作特點所致，截割臂的外形多設計成寶塔狀，即越靠近截割頭（動力輸出端），其外形尺寸越小。因此，處于截割臂前端的傳動，在設計上因尺寸問題受到極大的限制。 （ 2） 沖擊負荷大 掘進