第八章 巷道掘进机

第八章 巷道掘进机

第一节 掘进机概述

巷道掘进机是一种能够同时完成截割、装载、运输、转载煤岩，并具有调动行走，喷雾降尘等功能的巷道掘进联合机组。某些掘锚一体机型还具有支护功能。它以机械方式破落煤岩，可掘出矩形、梯形、拱形、圆形等各种断面形状的巷道。 一、掘进机的种类及应用

1、掘进机按照适用煤岩类别的不同，可分为煤巷掘进机、岩巷掘进机和半煤岩巷掘进机。煤巷掘进机主要适应于全煤巷道的掘进；岩巷掘进机主要适应于全岩巷道的掘进；半煤岩巷掘进机既适应于煤巷的掘进，又适应于半煤岩巷道的掘进。其中应用最广泛的是煤巷掘进机和半煤岩巷道掘进机。岩巷掘进机由于受各种条件的限制，目前应用很少。对于岩石巷道的掘进主要是采用钻眼爆破法。

2、按照工作机构切割工作面的方式不同，掘进机可分为部分断面掘进机和全断面掘进机两大类。

部分断面掘进机一次只能截割巷道断面的一部分，要截割全部断面，形成所需的断面形状，掘进机工作机构必须经过上下左右反复调动。部分断面掘进机均采用悬臂式工作机构。具有掘进速度快，生产效率高，适应性强、操作方便等优点。目前在矿山上应用广泛，主要适用于煤及半煤岩巷道的掘进。

全断面巷道掘进机工作机构沿整个掘进工作面同时破碎煤岩并连续推进，主要用于全岩巷道的掘进，目前在我国矿山上应用很少。

3、悬臂式掘进机按照截割头布置方式的不同，分为横轴式和纵轴式两种。 纵轴式掘进机截割头的旋转轴线与截割臂轴线重合。这种类型的掘进机在推进掏槽时，工作机构可以很方便快速地达到要求的截割深度，钻进效率高。但在横向摆动时，工作机构会受到较大的煤岩反力作用，影响机器工作时的稳定性，所以，这种类型的掘进机一般重量都比较大。纵轴式掘进机一般能截割出表面光整的巷道，且可开挖柱窝和水沟，尤其在煤巷掘进中得到广泛应用。

横轴式掘进机截割头的旋转轴线与截割臂轴线垂直。在工作时截齿截割方向比较合理，破碎煤岩省力，排屑方便。工作机构横向摆动时阻力小，机器稳定性好，重量轻。但截深小，钻进效率低。在掏槽切进和上下摆动截割时都必须左右移动截割头，不如纵轴式掘进机使用方便。

二、掘进机的基本参数和型号（以S150J掘进机为例） 1、产品型号、名称及型号意义

三、掘进机的组成及其作用

如图8-1 、图8-2所示，S150J（EBZ150）掘进机主要由截割机构、装运机构、行走机构、本体部、液压系统、电气系统和供水系统等组成。

供水系统

截割部

第一运输机

铲板部

液压系统

行走部

后支撑

开关箱

图8-1 S150J（EBZ150）型掘进机

图8-2 S150J（EBZ150）型掘进机总体结构

1、 截割机构是掘进机破碎煤岩的工作机构，截齿以机械方式破落煤岩，并利用螺旋叶片的

推运作用将煤岩碎屑落到下面的铲板上，以利于装载。 2、 装运机构由装载机构和运输机构两部分组成，其作用是收集、耙装并运输截割机构破落

下来的煤岩。

3、 行走机构的作用是机器的前进、后退、左右转弯等。某些机型，由于截割部不具备伸缩

功能，行走部还提供截割头切进的轴向推力。履带式行走机构可以减少掘进机的接地比压。

4、后稳定器通过销轴与本体部连接，它的作用是： 1) 切割时增加机器的稳定性；

2) 履带链断裂或张紧时使用，撑起机身，以便操作； 3) 抬起机器后部，增加卧底深度。

5、液压系统作用：大中型掘进机除截割部由单独的电动机驱动外，其余各部分的动作均采用液压驱动，同时液压系统还提供必要的液压保护。

6、 供水系统的主要作用是喷雾降尘、冷却截割电动机及液压系统的油箱。同时，供水系统

还起着冷却截齿、熄灭截割火花、驱散瓦斯、湿润煤壁等作用。

7、 电气系统向机器提供动力，驱动掘进机上所有的电动机，同时也对照明、故障显示、瓦

斯报警等进行控制，并可实现电气保护。

第二节 掘进机结构及工作原理

一、截割机构

截割机构由截割头、截割臂和回转台等组成，截割臂又由截割电动机、减速器等组成，如图8-3所示。一方面电动机通过减速器驱动截割头旋转，同时截割头由行走机构或伸缩悬臂的推进油缸纵向推进掏槽，以及由升降和回转油缸使截割臂在垂直和水平方向摆动截割。截齿以合力破煤并掘出所需形状和尺寸的断面。按悬臂长度是否可变，悬臂有伸缩式和不可伸缩式两种。

图8-3 AM—50掘进机截割机构

1—电动机；2—减速器；3—截割头；4—回转台及回转机构；5—外喷雾装置；6起梁器 （一）、截割头

截割头为焊接结构，是掘进机上直接截割破碎煤岩的旋转部件。截割头由截割头体、螺旋叶片和截齿座等组成。截齿座和螺旋叶片焊接在头体上，在齿座里装截齿，叶片（或头体）上焊有安装内喷雾喷嘴的喷嘴座，头体内设有内喷雾的水道。截割头的外形轮廓有球形、球柱形、球锥形和球锥柱形四种。因球锥形截割头的截齿受力较为合理，故应用较多。截割头的形状、尺寸和其上截齿的排列方式以及螺旋叶片的头数、螺距等对掘进机的工作性能都有重大影响。

1、 纵轴式截割头

如图8-4所示，纵轴式截割头传动轴与截割臂轴线一致。截齿的布置方式对截齿本身、截割头乃至整机受力都有较大影响。纵轴式截割头的截齿均按螺旋线方式排列，螺旋线头数一般为2—3头。截距对截割效果影响较大，较大的截距可增加单齿截割力，但截齿的磨损也随之增加，故应综合考虑。同时在选择截距时还应考虑到截割头上不同部位的截齿所受的负荷而有区别，力求各截齿负荷均匀，以减小冲击载荷和使截齿的磨损速度接近。

图8-4纵轴式截割头结构

1—截割头体；2—截齿座；3—喷嘴座；4—截齿

2、横轴式截割头

如图8-5、图8-6所示，横轴式截割头传动轴与截割臂轴线垂直。横轴式截割头头体多为厚钢板的组焊结构，由左右对称的两个半体组成。在头体上焊有截齿座和喷嘴座，头体内开有内喷雾的水道，装有配水装置。截割头体与减速器输出轴相通过胀套联轴器连，在截割部过载时胀套联轴器打滑，可起到过载保护作用。横轴式截割头上截齿数量较多，且按空间螺旋线方式分布在截割头体上。两个截割头体上螺旋线的旋向为左截割头右旋，右截割头左旋，

这样截割头正转时，被截落的煤岩推向两个截割头的中间，改善截齿的受力状况，有利于煤岩排出，提高装煤效果。

图8-5 AM—50掘进机截割头结构

1—截割头体；2—迷宫环；3—O型密封圈；4—胀套联轴器；5—防尘圈；6—截割头端盘；7—连接键；8—螺钉；9—注油嘴

图8-6 S150H（EBH150）截割头

3、截齿及截齿座

截齿是掘进机直接破碎煤岩的刀具，截齿有扁形截齿和镐形截齿两种。镐形截齿呈锥状，也叫锥形截齿，由于镐形截齿切向安装，所以又叫切向截齿。扁形截齿形状象刀，也叫刀形截齿，扁形截齿径向安装，通常也称为径向截齿。截齿及其安装方法如图8-7所示。在截割较硬的煤岩时，镐形截齿比扁形截齿寿命长，同时镐形截齿形状简单，便于加工制造且易于保证质量，故掘进机多采用镐形截齿。镐形截齿活动安装，使截齿在使用过程中有自动磨锐的功能，且耐冲击。截齿要有一定的强度、耐磨性、高温稳定性和适合的几何参数。 截齿座用来安装截齿，安装锥形截齿的齿座由两种材料经特种工艺制成。其内层材料的耐磨性高于外层，以减少因截齿在截割过程中自动磨锐旋转而产生的磨损量，延长齿座的使用寿命。也可采用在齿座内嵌套磨损后可更换的耐磨合金套。 4、 截齿固定方式

常见的截齿固定方式有弹簧挡圈固定，如图8-7（a）；圆柱销和弹簧挡圈固定，如图8-7（b）；橡胶塞的弹性销子固定，如图8-7（c）；橡胶塞和圆柱销固定，如图8-7（d）。比较常用的是弹性挡圈固定。

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