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掘进机结构及工作原理

掘进机工作原理   
EBZ120型掘进机主要结构和工作原理 
EBZ120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1。
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(截割头有大、小两种规格,可供用户选择)组成。 截割部为二级行星齿轮传动。由120kW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。 小截割头最大外径为φ700,在其周围安装有27把强力镐形截齿,由于其破岩过断层能力强,所以主要用于半煤岩巷的掘进。大截割头设计为截锥体形状,最大外径为φ960,在其周围安装有33把强力镐形截齿,适用于煤巷的掘进。两种截割头可以互换,用户可以根据需要选用。  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。
3.3 装载部  装载部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,供用户根据需要选择、订货。 
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。
3.4 刮板输送机 
刮板输送机主要由机前部、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。
3.5 行走部 
EBZ120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园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。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。 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,来完成履带链的松紧调整(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。
3.6 机架和回转台 
机架是整个机器的骨架,机架为组焊件。在机器的组成中起着重要的作用,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。  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、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.    抬起机器后部,以增加卧底深度。
3.7 液压系统  
该掘进机在完成各种功能时,所需要的动作有截割头的旋转运动、装载星轮的转动、运输机驱动链轮的转动、行走主动链轮的转动、油缸的动作。  那么本机除截割头的旋转运动外,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、运输机回路、皮带转载机回路供压力油,主系统由五个独立的开式系统组成。  另外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。
3.7.1 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、支撑油缸供)压力油。油缸回路工作压力由四联多路换向阀阀体内自带的溢流阀调定,调定的工作压力为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、支撑油缸能在任何位置上锁定,不致因换向阀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。
3.7.2 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;当转盘不运转时,供装载回路的50泵自动并入行走回路,此时的两个齿轮泵(63泵和50泵)同时向行走马达供油,实现快速行走,其行走速度为6m/min。系统工作压力为16MPa。回路工作压力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必须在装载回路的工作压力调定之前调定。调定时,先将装载回路溢流阀拧死,行走回路调好后务必将装载回路溢流阀松开。快速行走时,由于并入了装载回路的50泵,其系统工作压力为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。制动器的开启由液压控制,其开启压力为3MPa。制动油缸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。
3.7.3 装载回路 
装载回路由三联齿轮泵的前泵(50泵),通过一个齿轮分流器分别向2个液压马达供油, 用一个手动换向阀控制马达的正、反转。该系统的工作压力为14Mpa,
通过调节换向阀体上的溢流阀来实现。  齿轮分流器内的两个溢流阀的调定压力均为16MPa。该阀的压力是通过专用的液压实验台调定的。注意:该溢流阀的调定压力在机器出厂时已经调节好,在机器使用过程中不能调节压力。
3.7.4 运输回路 
运输回路由三联齿轮泵的中泵(50泵)向一个液压马达供油,用一个手动换向阀控制马达的正、反转。系统工作压力为14MPa,通过调节换向阀体上的溢流阀来实现。
3.7.5 转载机回路 
转载机回路由三联齿轮泵的后泵(40泵)向转载马达供油,通过一手动换向阀控制马达的正反转。系统工作压力为10MPa,通过调节换向阀体上的溢流阀来实现。 
3.7.6锚杆钻机回路 
锚杆钻机回路由一台15kW电机驱动一台双联齿轮泵,通过二个手动换向阀可同时向两台液压锚杆钻机供油。系统工作压力为10MPa,通过调节换向阀体上的溢流阀来实现。
3.7.7油箱补油回路 
油箱补油回路由两个截止阀、文丘里管和接头等辅助元件组成,为油箱加补液压油。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)。在补油系统不工作时,截止阀Ⅱ关闭,截止阀Ⅰ开启;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A口产生负压,通过插入油筒5内的吸油管吸入,将油补入油箱。
注意: 1、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。
3.7.8几种主要的液压元件
(1) 吸油过滤器  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,该过滤器为精过滤。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。
(2) 回油过滤器  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,该过滤器为粗过滤,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0.35MPa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0.4MPa),以保护系统。
(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,设置了单向阀。
(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,其中铲板升降油缸和后支撑油缸通用。
(5) 油箱  本液压系统采用封闭式油箱(610L),采用N68号抗磨液压油。油箱采用二级过滤,这样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,减少了故障。  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(70℃)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,保证油箱液位在最高警戒位和最低警戒位之间。
(6)六点压力表  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。
3.8 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15所示。  水从井下输水管通过过滤器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。 

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