羅孝書(shū)

【摘要】由于部分?jǐn)嗝婢蜻M(jìn)機(jī)具有生產(chǎn)效率高、掘進(jìn)速度快、適應(yīng)性強(qiáng)、調(diào)動(dòng)靈活等優(yōu)點(diǎn)，目前巳成為各主要產(chǎn)煤國(guó)家不可缺少的生產(chǎn)設(shè)備，發(fā)展很快。我國(guó)也有了多種定型產(chǎn)品，掘進(jìn)機(jī)的使用數(shù)量也在逐年增多。

【關(guān)鍵詞】采煤部分?jǐn)嗝嫦锏谰蜻M(jìn)機(jī)原理方式

所謂部分?jǐn)嗝嫦锏谰蜻M(jìn)機(jī)，是指其工作機(jī)構(gòu)僅能同時(shí)截割工作面煤巖斷面的一部分。為了截割破落整個(gè)工作面的煤巖.必須平行于工作面連續(xù)移動(dòng)其工作機(jī)構(gòu)進(jìn)行多次切割，才能最后形成要求的巷道斷面尺寸。由于部分?jǐn)嗝婢蜻M(jìn)機(jī)具有生產(chǎn)效率高、掘進(jìn)速度快、適應(yīng)性強(qiáng)、調(diào)動(dòng)靈活等優(yōu)點(diǎn)，目前巳成為各主要產(chǎn)煤國(guó)家不可缺少的生產(chǎn)設(shè)備，發(fā)展很快。我國(guó)也有了多種定型產(chǎn)品，掘進(jìn)機(jī)的使用數(shù)量也在逐年增多。

一、部分?jǐn)嗝嫦锏谰蜻M(jìn)機(jī)結(jié)構(gòu)分析

部分?jǐn)嗝嫦锏谰蜻M(jìn)機(jī)一般均由工作機(jī)構(gòu)、裝載和轉(zhuǎn)運(yùn)機(jī)構(gòu)、行走機(jī)構(gòu)，以及液壓系統(tǒng)、電氣系統(tǒng)、噴霧滅塵系統(tǒng)組成。下面對(duì)部分?jǐn)嗝婢蜻M(jìn)機(jī)的各主要組成部分的結(jié)構(gòu)作一簡(jiǎn)要分析。

1.工作機(jī)構(gòu)

部分?jǐn)嗝嫦锏谰蜻M(jìn)機(jī)均采用懸臂式工作機(jī)構(gòu)，即在機(jī)器前端伸出的懸臂上裝截割頭，懸臂可沿工作面的水平或垂直方向作左、右或上、下擺動(dòng)。這種方式的主要優(yōu)點(diǎn)是，對(duì)復(fù)雜的礦山地質(zhì)條件適應(yīng)性較好，對(duì)掘進(jìn)巷道的形狀一般無(wú)限制，結(jié)構(gòu)較簡(jiǎn)單。由于懸臂式工作機(jī)構(gòu)的外形尺寸比掘進(jìn)斷面小，因此便于維修和更換截齒，也便于及時(shí)支護(hù)巷道。但由于懸臂較長(zhǎng)，工作時(shí)易引起機(jī)器振動(dòng)，影響機(jī)器的穩(wěn)定性。

截割頭相對(duì)懸臂的布置方式，可以分為縱軸式和橫軸式兩種。

橫軸式的截割頭旋轉(zhuǎn)軸線與懸臂軸線互相垂直。在工作時(shí)截齒的截割方向比較合理，碎落煤巖比較省力，排出切屑也比較方便。橫軸式截割頭在工作中的截割阻力被機(jī)體自重所吸收.因此與縱軸式掘進(jìn)機(jī)相比，在同樣功率的條件下，橫軸式掘進(jìn)機(jī)的重量要輕三分之一左右。但橫軸式工作機(jī)構(gòu)在切進(jìn)工作面時(shí)必須左、右移動(dòng)，向上或向下截割時(shí)，也必須輔以左、右移動(dòng)，才能使懸臂上不裝截齒的斷面不接觸工作面，所以不如縱軸式工作機(jī)構(gòu)使用方便。

為了充分利用懸臂長(zhǎng)度，掘進(jìn)機(jī)工作機(jī)構(gòu)減速器一般均為工作懸臂的一部分，且有多種傳動(dòng)方式。如ELMB型掘進(jìn)機(jī)采用兩級(jí)2K—H行星齒輪減速器，這種方式具有結(jié)構(gòu)緊湊、重量較輕、傳動(dòng)功率和速比大、效率高的優(yōu)點(diǎn)，所以在縱軸式掘進(jìn)機(jī)工作機(jī)構(gòu)中應(yīng)用較多。但是行星齒輪傳動(dòng)的制造和裝配要求比圓柱齒輪傳動(dòng)高得多，若需要變速還需要另外增設(shè)變速箱。

AM一50型掘進(jìn)機(jī)的工作懸臂不能伸縮，因此在掘進(jìn)機(jī)開(kāi)始工作時(shí)，需借助履帶行走機(jī)構(gòu)的推進(jìn)力切入煤壁。雖然其優(yōu)點(diǎn)是機(jī)器結(jié)構(gòu)比較簡(jiǎn)單，但工作時(shí)履帶機(jī)構(gòu)進(jìn)退頻繁，加劇磨損，操作不便，而且不能利用截割頭開(kāi)挖水溝和柱窩，因此，部分?jǐn)嗝婢蜻M(jìn)機(jī)大都采用可伸縮的懸臂式工作機(jī)構(gòu)。機(jī)器工作時(shí)，截割頭借助懸臂的伸縮切入煤壁，而不需開(kāi)動(dòng)履帶行走機(jī)構(gòu)。

掘進(jìn)機(jī)的截割頭與采煤機(jī)滾筒的區(qū)別是，掘進(jìn)機(jī)截割頭在工作時(shí)有旋轉(zhuǎn)、縱向進(jìn)給和橫向進(jìn)給三種運(yùn)動(dòng)，因此，截割頭的形狀和截齒的布置要同時(shí)從旋轉(zhuǎn)一縱向進(jìn)給、旋轉(zhuǎn)一橫向進(jìn)給兩個(gè)方向綜合考慮。

縱軸式掘進(jìn)機(jī)的截割頭一般為截頂圓錐狀，這樣能保證截割出來(lái)的頂、底板比較平整，截割頭由錐體、齒座、錐形截齒和中心鉆等組成。齒座成螺旋線焊接在錐體上，共裝有30個(gè)截齒。中心鉆用來(lái)超前鉆孔，為錐形截齒開(kāi)出自由面，以利截割。截割頭上還布置有19個(gè)用于內(nèi)噴霧滅塵的噴嘴。橫軸式掘進(jìn)機(jī)的截割頭多采用兩個(gè)對(duì)稱的半球狀滾筒，如AM—50型掘進(jìn)機(jī)的截割頭。

截割頭上的截齒有扁形截齒和錐形截齒兩種。在煤巷中一般兩種都可使用，在半煤巖巷道中一般采用扁形截齒。

2.裝載與轉(zhuǎn)運(yùn)機(jī)構(gòu)

部分?jǐn)嗝嫦锏谰蜻M(jìn)機(jī)上用得最普通的裝載機(jī)構(gòu)是扒爪機(jī)構(gòu)。這種機(jī)構(gòu)工作可靠，裝載效果好。但因掘進(jìn)機(jī)工作時(shí)履帶一般不能隨意開(kāi)動(dòng)，所以裝載面寬度受到限制。為了擴(kuò)大裝載面寬度，某些掘進(jìn)機(jī)的裝載鏟板可水平擺動(dòng)，但這又使機(jī)器結(jié)構(gòu)變得復(fù)雜。

EM1—30型等掘進(jìn)機(jī)采用雙環(huán)形刮板鏈裝載機(jī)構(gòu)。它是用兩個(gè)較短的環(huán)形刮板鏈2按圖示方向運(yùn)行，把鏟板上的煤巖裝入中間刮板輸送機(jī)上的。由于兩個(gè)環(huán)形刮板鏈的導(dǎo)向架可以繞各自的鏈輪軸擺動(dòng)，因此裝載面寬度可以調(diào)節(jié)。但是裝載面寬度不能超出鏟板寬度，所以調(diào)節(jié)的范圍是有限的。這種機(jī)構(gòu)比扒爪機(jī)構(gòu)復(fù)雜，裝載效果較差。是一種刮板式裝載機(jī)構(gòu)，按刮板鏈圖示方向運(yùn)行，把鏟板上的煤巖送入刮板輸送機(jī)。

部分?jǐn)嗝嫦锏谰蜻M(jìn)機(jī)一般有兩級(jí)轉(zhuǎn)載機(jī)，即中間刮板輸送機(jī)和膠帶裝載機(jī)。如ELMB型掘進(jìn)機(jī)的裝運(yùn)機(jī)構(gòu)傳動(dòng)系統(tǒng)，由安裝在中間刮板輸送機(jī)機(jī)頭處的兩臺(tái)液壓馬達(dá)驅(qū)動(dòng)刮板鏈，通過(guò)機(jī)尾從動(dòng)軸將動(dòng)力傳給扒爪裝載機(jī)構(gòu)。這種傳動(dòng)方式可以不在裝載鏟板下面安裝動(dòng)力裝置，設(shè)計(jì)和使用都比較方便，但刮板鏈?zhǔn)芰^大。

掘進(jìn)機(jī)的第二級(jí)轉(zhuǎn)載機(jī)一般采用帶式輸送機(jī)，其作用是將中間刮板輸送機(jī)運(yùn)出的煤巖轉(zhuǎn)運(yùn)至掘進(jìn)機(jī)的后配套運(yùn)輸設(shè)備中去。為了卸載方便，膠帶轉(zhuǎn)載機(jī)卸載端一般可水平擺動(dòng)和垂直升降。膠帶轉(zhuǎn)載機(jī)的傳動(dòng)方式一般有三種形式：第一種如ELMB型掘進(jìn)機(jī)，由兩臺(tái)擺線液壓馬達(dá)直接驅(qū)動(dòng)主動(dòng)滾筒；第二種如AM一50型掘進(jìn)機(jī)，由電動(dòng)機(jī)經(jīng)減速器驅(qū)動(dòng)主動(dòng)滾筒；第三種如EM1A—30型掘進(jìn)機(jī)，采用電動(dòng)滾筒，即將電動(dòng)機(jī)和減速器裝在主動(dòng)滾筒內(nèi)，結(jié)構(gòu)比較緊湊。

3.行走機(jī)構(gòu)

部分?jǐn)嗝嫦锏谰蜻M(jìn)機(jī)一般采用履帶行走機(jī)構(gòu)，這是因?yàn)槁膸凶邫C(jī)構(gòu)具有牽引能力大、機(jī)動(dòng)性好、工作可靠和對(duì)底板適應(yīng)性好等優(yōu)點(diǎn)。履帶行走機(jī)構(gòu)不僅是驅(qū)動(dòng)掘進(jìn)機(jī)行走的工作裝置，又是整臺(tái)掘進(jìn)機(jī)各部件的連接、支撐基礎(chǔ)。為使掘進(jìn)機(jī)調(diào)動(dòng)靈活，兩條履帶大都采用分別驅(qū)動(dòng)的傳動(dòng)方式。

ELMB型掘進(jìn)機(jī)采用兩臺(tái)內(nèi)曲線低速大轉(zhuǎn)矩液壓馬達(dá)分別直接驅(qū)動(dòng)兩條履帶的主動(dòng)鏈輪，此種履帶行走機(jī)構(gòu)最為簡(jiǎn)單。

4.液壓系統(tǒng)

除工作機(jī)構(gòu)外，裝運(yùn)機(jī)構(gòu)、履帶行走機(jī)構(gòu)、膠帶轉(zhuǎn)載機(jī)也可以采用泵一馬達(dá)系統(tǒng)來(lái)驅(qū)動(dòng)。這種驅(qū)動(dòng)方式的特點(diǎn)是結(jié)構(gòu)緊湊、操縱方便、調(diào)速性能和過(guò)載保護(hù)性能都較好。由于工作機(jī)構(gòu)要求有較大的過(guò)載能力，而液壓馬達(dá)對(duì)沖擊載荷和短時(shí)過(guò)載的適應(yīng)性較差，故一般掘進(jìn)機(jī)的工作機(jī)構(gòu)都采用電動(dòng)機(jī)單獨(dú)驅(qū)動(dòng)方式?，F(xiàn)以ELMB型掘進(jìn)機(jī)為例，說(shuō)明掘進(jìn)機(jī)液壓系統(tǒng)的工作原理。

ELMB型掘進(jìn)機(jī)除工作機(jī)構(gòu)外，其余各部分的動(dòng)作均采用液壓傳動(dòng)。

整個(gè)液壓系統(tǒng)中各回路的壓力值可通過(guò)耐振壓力表觀察。壓力表由壓力表開(kāi)關(guān)閥控制。若需觀察某回路壓力時(shí)，可操縱壓力表開(kāi)關(guān)旋鈕至指定回路刻度，再?gòu)膲毫Ρ砩献x數(shù)即可。一般情況下，壓力表開(kāi)關(guān)閥處于閉合位置，壓力表針指向零。

為使機(jī)器空載調(diào)動(dòng)時(shí)提高行走速度，回路II和III采用合流裝置，可通過(guò)一個(gè)二位三通轉(zhuǎn)閥，將回路II的流量合并到回路II中去，此時(shí)回路II流量增加，行走速度由2.86m/min提高到5.04m/min，回路Ⅲ此時(shí)停止工作。

5.除塵裝置

巷道掘進(jìn)機(jī)由于連續(xù)地截割煤巖，工作面粉塵很大，單靠通風(fēng)不能將空氣中含塵量降到標(biāo)準(zhǔn)范圍以下。煤巖粉塵不僅危害人身健康，甚至無(wú)法進(jìn)行生產(chǎn)，而且粉塵還是井下煤塵爆炸的根源。隨著煤巷、半煤巖巷掘進(jìn)機(jī)的日益發(fā)展，掘進(jìn)工作面的除塵問(wèn)題也越來(lái)越突出。

目前，部分?jǐn)嗝嫦锏谰蜻M(jìn)機(jī)均設(shè)置有外噴霧或內(nèi)、外噴霧結(jié)合的噴霧滅塵系統(tǒng)。如ELMB型掘進(jìn)機(jī)內(nèi)、外噴霧滅塵系統(tǒng)，包括有內(nèi)噴霧、外噴霧和冷卻一引射噴霧三部分。其供水裝置為PB80/55型噴霧水泵，流量為80L/min，最高壓力為5.5MPa。

引射噴霧器由噴嘴、引射風(fēng)筒、導(dǎo)水芯子等組成。當(dāng)壓力水從裝有螺旋導(dǎo)水芯的噴嘴中高速噴出時(shí)，引射風(fēng)筒的后部形成一個(gè)負(fù)壓區(qū)，風(fēng)筒后部周圍空氣被吸入并形成風(fēng)流。風(fēng)流在經(jīng)過(guò)引射風(fēng)筒的直線段喉管時(shí).速度達(dá)到最大，并隨水霧一起噴射到前方，噴出的水霧呈圓錐狀。引射噴霧器安裝在主機(jī)前部導(dǎo)軌兩側(cè)，噴霧口徑2.5mm加，工作壓力≤1MPa。

外噴霧裝置的噴嘴安裝在掘進(jìn)機(jī)工作臂上，按不同的噴射角度在固定架上布置了8個(gè)引射噴嘴。噴出的水霧擴(kuò)散后包絡(luò)截割頭使截割過(guò)程中產(chǎn)生的粉塵遇水霧濕潤(rùn)后沉降。

內(nèi)噴霧裝置的19個(gè)噴嘴布置在截割頭上，壓力水經(jīng)噴嘴向截齒切割點(diǎn)噴霧。截割頭截割9煤巖時(shí)，噴嘴也隨之旋轉(zhuǎn)并伸人煤巖，可實(shí)現(xiàn)濕式截割，這樣不僅可減少粉塵，同時(shí)還可對(duì)截齒起到冷卻的作用，抑制截齒摩擦可能產(chǎn)生的火花，延長(zhǎng)截齒的壽命。

噴霧滅塵裝置雖可在一定程度上降低粉塵含量，但由于噴嘴在截割工程中易堵塞，易損壞，因而使降塵效果不好，不能保證應(yīng)有的空氣凈化程度。為了提高降塵的效果，國(guó)外一些掘進(jìn)機(jī)除采用噴霧滅塵外，還采用各種集塵器除塵，其工作原理主要是利用風(fēng)機(jī)，使集塵器內(nèi)產(chǎn)生負(fù)壓，將工作面含塵空氣吸人集塵器，然后采用濕式或干式方法分離粉塵，最后將凈化過(guò)的空氣排入巷道中.集塵器的除塵效果比較好，但體積較大，功率消耗大.噪聲也大。在所掘巷道斷面較小時(shí)，使用很不方便，故目前我國(guó)還很少使用。