机械工程及自动化专业毕业设计指导书（专科）中国矿业大学成人教育学院2010年2月目录1 概述 (2)1.1研究矿山机械的目的及意义 (2)1.2矿山机械的发展历程 (2)1.3矿山装载机械简介 (3)2 方案论证 (13)2.1耙斗装岩机的结构及工作原理 (13)2.2牵引钢丝绳 (25)3耙斗装岩机主要部件设计及选择 (27)3.1总体设计方案选择 (27)3.2电动机选型 (27)3.3减速器设计和计算 (28)3.4工作滚筒中行星齿轮传动部分设计计算 (49)3.5空程滚筒中行星齿轮传动部分设计计算 (59)3.6台车及操作机构设计 (69)3.7料槽设计 (70)3.8辅助设备介绍 (71)4耙装机的操作和维护 (75)4.1耙装机的操作 (75)4.2耙装机的维护和检修 (78)结论 (80)参考文献 (81)致谢 (83)1 概述1.1研究矿山机械的目的及意义采矿工业是生产原料的基础工业，在国民经济中占有重要地位，我国矿产资源品种丰富，储量可观，煤炭资源尤为突出，随着中国特色社会主义事业的发展和社会主义市场经济的进一步深化，我国能源消耗比例正进一步向更加合理化的方向发展，但是煤炭资源在今后一段时间内仍是主要的能源。

金属矿山的开采可划分为露天开采和地下开采两大类。

我国露天开采采出矿石的比重约占70%，但从事地下开采的人员比露天开采的人员多。

这是因为地下开采的条件复杂，使用设备种类繁多，在产量相同的条件下，对地下矿投资的人力和物力远大于露天矿的缘故。

保护自然环境和合理利用矿藏资源，是发展社会主义经济的必要条件。

随着浅埋矿床的耗尽而愈来愈向深部开采，或当露天开采的深度很大而使地表遭受大面积的破坏时，就必须采用地下开采。

不论是露天矿开采还是地下矿开采，对矿体和围岩的金属矿山，都是经凿岩爆破将崩落的松散矿石或岩石，经装运作业运至下步工序的作业地点。

装载作业式矿山整个生产过程中既繁重又费时的作业。

所以努力提高装载机械的作业能力，对实现矿山生产的高效率低消耗起着重要作用。

1.2矿山机械的发展历程20世纪初，美，英等国开始使用装载机械代替手工作业。

50年代，装载机已大量推广并发展成若干品种，其中使用最多的是后卸式装载机和扒爪装载机。

70年代后，随着巷道断面增大，侧卸式装载机迅速发展。

中国于50年代初使用后卸式装载机和扒爪装载机，60年代研制耙斗装载机，70年代研制成功侧卸式装载机，与凿岩台车配套使用。

装载机械的发展与掘进断面的大小及被装物料的特性密切相关。

随着掘进断面的增大，在大断面巷道中多采用侧卸式铲斗装载机，且向大功率，大容量方向发展。

对用于中小断面掘进的装载机，则着眼于提高其机械性能和工作可靠性，并使其更方便灵活。

此外，正探索装载机械向一机多能方面发展，如在装载机上增加钻臂等。

1.3矿山装载机械简介用钻眼爆破法掘进巷道时,工作面爆破后碎落下来的煤岩需要装在到运输设备中运离工作面,实现这一功能的设备统称为装载机械。

按行走方式分为轮轨式、履带式、轮胎式和雪橇式。

按驱动方式分为电动驱动、气动驱动、电液驱动。

按作业过程的特点分为间歇动作时和连续动作式两大类。

间歇动作式是工作摄取物料时为间歇动作的装载机，主要有耙斗装载机、后卸式铲斗装载机和侧卸式铲斗装载机等三种形式。

连续动作式是工作机构摄取物料时为连续动作的装载机，主要有扒爪装载机，立抓装载机，扒立抓式装载机，圆盘式装载机和振动式装载机等。

（1）耙斗装载机耙斗装载机也叫耙装机，主要由耙斗、尾轮、固定楔、绞车、台车、料槽、导向轮、托轮、操纵机构和电气部分组成。

耙斗以自重落在物料堆的上表面，钢丝绳牵引使耙齿插入料堆扒取物料，然后沿巷道底板进入料槽，岩石通过卸料口卸至下面的运输设备。

为了使耙斗能往复运行，采用双滚筒绞车牵引，工作滚筒的钢丝绳牵引耙斗前进，空程滚筒的钢丝绳绕过固定在工作上面的尾轮牵引耙斗后退。

两个操纵手柄分别控制刹车闸带的开合，实现扒装物料的动作。

耙斗装载机是我国目前煤矿掘进所使用的装载设备。

耙斗装载机具有结构简单，操作容易的优点，适用范围较广，35的可用在高度2m左右，宽度在2m以上的水平巷道并倾角小于倾斜巷道中工作，也能用于弯道处装载。

耙岩机能装大块岩石，岩石块度为300-400mm时装载效率最高。

我国自行设计制造的耙斗装岩机于1963年开始在我国煤矿中应用。

在使用中经过不断改进提高，使该机具有结构简单，操作方便，事故少等优点，受到使用现场和操作工人的欢迎。

近几年来，在全国煤矿中推广应用。

在使用，改进，推广耙斗装岩机过程中峰峰矿务局各级领导与广大工人群众做了很多工作。

湖南煤炭第三工程处，铜川煤炭基本建设公司等单位先后在创造单头斜井月进364.5米,452.1米,504.5米,705.3米等新纪录，其装岩设备都选用了平斜两用耙斗装岩机，起了一定配合作用。

随着生产发展的需要，耙斗装岩机已初步形成系列。

可以根据巷道规格大小，选用不同类型的耙装机。

102米左右平巷或斜井可选用DYP-30型大断面平斜两用耙斗装岩机。

耙斗容量为0.73米，生产率每小时80-1203米。

82米左右平巷或斜井可选用ZYP-17型平斜两用耙斗装岩机。

耙斗容量为0.33米，生产率每小时35-503米。

42米左右平巷可选用SBZ-11型耙斗装岩机。

耙斗容量为0.153米，生产率每小时153米。

（2）铲斗装载机.铲斗装载机用铲斗从工作面底板铲取物料，将物料卸入矿车或其他运输设备，时煤矿岩巷掘进时使用较多的一种装载机械。

煤矿使用的主要是直接卸载式，按卸载方式不同分为后卸式、侧卸式和前卸式三种。

后卸式和侧卸式使用较多。

1. 后卸式铲斗装载机后卸式铲斗装载机主要用于中小断面巷道掘进的装载作业，生产能力一般为15～140m/h.按装载方式分直接装车式和带转载机式两种。

前者体积小，机动灵活，使用方便；后者转载机下可容纳大吨位矿车。

按驱动方式分为气动、电动和电液驱动三种。

铲斗装载机的总体结构如图所示，主要由1行走机构2铲斗工作机构3斗臂4回转机构5操纵机构和6翻转机构等组成。

图1-1 铲斗装载机1—行走机构；2—铲斗；3—斗臂；4—回转机构；5—缓冲弹簧；6—翻转机构装岩开始时，在距料堆1～1.5m处放下铲斗2，使其贴着地面，开动行走机构1，借助惯性将铲斗插入料堆，同时开动翻转机构6，铲斗边插入边提升。

铲斗铲满后，行走机构后退，并继续提升铲斗，与铲斗连在一起的斗臂3沿回转机构4上的滑道滚动，直到铲斗向后翻转到末端位置，碰撞缓冲弹簧5，铲斗内的物料借助惯性抛出，卸入装载机后部的矿车内。

卸载后，铲斗靠自重和缓冲弹簧的反力从卸载位置返回到产装位置，同时行走机构换向，机器又向前冲向料堆，开始下一次装载循环。

为了把轨道两侧的物料装走，在铲斗下落过程中，铲斗可向巷道两侧最大摆动30.从装载循环可知，它的装载工作是非连续的。

2. 侧卸式铲斗装载机按装载机行走驱动方式分为气动、电动、夜动驱动三种。

按铲斗臂的结构形式分为固定斗臂、伸缩斗臂和摆动斗臂三种。

大多数侧卸式装载机采用固定式斗臂结构。

侧卸式铲斗装载机和后卸式装载机相比，有很多优点：铲斗比机身宽，铲斗容量较大，装岩效率高；铲斗侧壁很低，可以一边无侧壁，故插入料堆的阻力较小，容易装满铲斗，并能装块度较大的岩石；采用履带行走机构，调动灵活，可以装岩不留死角；铲斗的升降和翻转行程较短，有利于提高生产率；司机可坐着操作，安全可靠；铲斗可用于安装锚杆，处理危石和运送石料，实现一机多用。

图1-2 侧卸式铲斗装载1—工作机构；2—行走机构；3—液压装置；4—电气系统；5—操纵系统侧卸式装载机由工作机构、行走机构、液压系统、电气系统和操作系统等组成。

装载机工作时，首先将铲斗1放到最低位置，开动行走机构2，使机器前进。

借助行走机构的力量，使铲斗插入料堆。

铲斗插入料堆后，在机器前进的同时开动两个翻斗液压缸5，使铲斗上升装满物料。

铲斗升到一定高度后，机器退至卸料处，操纵侧卸液压缸6，将斗内物料卸入矿车。

然后，铲斗恢复原位，同时，装载机回到装载物料堆处，至此完成一个工作循环。

工作机构由铲斗1，铲斗座2，测斜液压缸6，升降液压缸3和斗臂4等组成。

图1-3 工作机构示意图1—铲斗；2—铲斗座；3—升降液压缸；4—斗臂；5—翻斗液压缸；6-侧卸液压缸铲斗是直接产装物料的斗形构件，一般采用耐磨钢板焊接制成。

铲斗容积为0.45～2m3，其最先插入料堆底部的部分称斗唇，有平斗唇和弧形斗唇两种。

平斗唇铲斗插入阻力较大，但清理巷道散落岩石的效果较好；弧形斗唇插入阻力较小，适于产装硬岩。

铲斗可制成一侧敞开或两侧均敞开的形式。

履带行走机构实现装载机的行走功能，给予工作机构在产装岩石时所需的插入力和承载机器的总质量，由履带总成、导向轮、支重轮、拖链轮、驱动轮、行走液压马达、张紧和缓冲装置、履带架和机架等组成。

液压系统由液压泵、行走液压马达、油箱、驱动电动机、多路控制阀、压力表、过滤器和管路等组成。

先进的液压系统中还采用一系列安全保护元件、自控元件和电磁阀。

电气系统由防爆开关箱、电动机、照明灯、报警器、控制卡关和按钮等组成。

动力回路由电动机台数决定。

检测与故障显示、安全保护和自动控制回路因机型而异。

（3）扒爪（蟹爪）装载机图1-4 扒爪装载机1—扒爪；2—扒爪减速器；3—铲装板升降液压缸；4—履带行走机构； 5—转载机升降；6—电动机；7—转载输送机；8—紧链装置； 9，10—照明灯；11—铲装板；12—操纵手把；13—转载机摆动液压缸扒爪（蟹爪）装载机是一种用扒爪作工作机构的连续作业装载机，主要用于巷道掘进中装载爆落的煤岩，装载能力一般为35～200m3/h。

扒爪装载机有电动和电液驱动两种。

按转载运输机的形式分为整体式和分段式两种。

目前应用较为广泛的扒爪装载机时具有整体运输机、履带行走的电动扒爪装载机。

（4）立爪装载机立爪装载机是用立抓从上方及两侧扒取爆落的煤岩，经自身的转载机构卸载的装载机械，适用于矿山巷道和平硐施工，装在能力一般为90～180m3/h。

立抓装载机阻力小，功率消耗少，装在连续、平稳，生产效率高；立抓工作时的受力方向相同，受力状态合理。

轮轨式立抓装载机工作时部存在冲插和前后频繁移动的弊病，易于凿岩台车、梭式矿车或其他转载设备配套使用，组成机械化作业。

图1-5 立爪装载机示意图1—立爪；2—小臂；3—积渣板；4—液压缸；5—动臂；6—机架； 7—液压操纵阀；8—行走驱动装置；9—防爆电控箱；10—驱动装置1.组成与工作原理立爪装载机主要由工作机构、输送机构、行走机构和操纵机构等组成。

2.工作机构如上图所示，立爪装载机的工作机构由动臂、小臂、立爪和液压缸等组成。

有单立爪式和双立爪式两种结构，多数采用双立爪式。

图1-6 立爪装载机工作机构1—扒爪销轴；2—支座；3—动臂；4—小臂液压缸；5—小臂； 6—扒取液压缸；7—立爪；8，10—橡胶碰头；9—小臂销轴；11—爪齿动臂3是用钢板制成的整体U型框架结构。