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煤礦井下巷道掘進(jìn)機(jī)通常采用雙速截割機(jī)構(gòu)以適應(yīng)地質(zhì)條件的變化。其核心為雙速截割電機(jī)，大部分機(jī)型采用了恒轉(zhuǎn)矩截割電機(jī)，即截割頭高低2個(gè)轉(zhuǎn)速作業(yè)時(shí)輸出的轉(zhuǎn)矩基本不變，截割能力沒(méi)有提高。重型掘進(jìn)機(jī)首次采用了恒功率雙速截割技術(shù)，其工作原理是截割同一斷面時(shí)，遇煤則采用高速，截割頭轉(zhuǎn)速遇巖則采用低速，截割頭轉(zhuǎn)速運(yùn)截割功率不變，低速比高速扭矩提高一倍，單刀力達(dá)到7.21dV，是國(guó)產(chǎn)其他同類(lèi)機(jī)型的1. 5倍以上。
截割力的提高，必然提高與之相匹配的其他性能參數(shù)指標(biāo)，如截割牽引力和機(jī)重等，總體參數(shù)性能的提高勢(shì)必對(duì)受力結(jié)構(gòu)件的強(qiáng)度、剛度提出更高的要求。由于截割電機(jī)機(jī)殼是截割機(jī)構(gòu)關(guān)鍵受力部件，其結(jié)構(gòu)特殊且受力狀態(tài)復(fù)雜，為確保其設(shè)計(jì)性能滿足掘進(jìn)機(jī)截割的各種工況條件，需要對(duì)其應(yīng)力分布規(guī)律進(jìn)行全面了解。為全面了解其應(yīng)力分布狀態(tài)，確定其強(qiáng)度和剛度，應(yīng)用有限元分析程序進(jìn)行了多工況多位置應(yīng)力分析研究，對(duì)EBZ 160TY重型掘進(jìn)機(jī)截割機(jī)構(gòu)截割電機(jī)機(jī)殼的應(yīng)力分布規(guī)律有了基本了解。
截割電機(jī)安裝在電機(jī)機(jī)殼內(nèi)，電機(jī)機(jī)殼為鋼板焊接結(jié)構(gòu)。為了獲得良好的焊接接頭和力學(xué)性能，機(jī)殼結(jié)構(gòu)采用了3組L形板與電機(jī)機(jī)殼組焊，耳板與電機(jī)機(jī)殼后法蘭和3組L形板組焊。所用鋼板材料為Q345，L形板厚度25mm，前法蘭厚度65 mm，后法蘭厚度95 mm，電機(jī)整機(jī)機(jī)殼質(zhì)量2300 kg，采用E5106焊條焊接，組焊后進(jìn)行退火消除應(yīng)力處理。
截割電機(jī)機(jī)殼前端法蘭與截割減速器、截割頭通過(guò)高強(qiáng)螺栓緊固連接，后端通過(guò)銷(xiāo)軸鉸接在回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)上。當(dāng)掘進(jìn)機(jī)工作時(shí)，截割電機(jī)帶動(dòng)截割頭旋轉(zhuǎn)，同時(shí)通過(guò)2組液壓油缸牽引分別進(jìn)行鉆進(jìn)掏槽和橫掃截割作業(yè)。
破落并剝落煤巖體是掘進(jìn)機(jī)械的主要功能，在破碎煤巖的過(guò)程中發(fā)生的物理現(xiàn)象很復(fù)雜，其消耗的功率主要是用于克服截割過(guò)程中的阻力，牽引機(jī)構(gòu)的功率消耗在很大程度上也與該阻力有關(guān)。試驗(yàn)證明，截割頭截齒以一定的壓力接觸煤巖體的瞬間，煤巖體產(chǎn)生局部變形，產(chǎn)生應(yīng)力集中并逐漸增大，應(yīng)力超過(guò)某個(gè)極限時(shí)，煤巖被壓碎成細(xì)粉而形成密實(shí)核，密實(shí)核向周?chē)鷤鬟f壓力，使煤巖體破碎。在截割過(guò)程中，截割機(jī)構(gòu)受到煤巖原始結(jié)構(gòu)遭到破壞的阻力、煤巖的內(nèi)摩擦力以及煤巖與截害頭截齒表面的摩擦阻力等。由于不同煤巖力學(xué)性質(zhì)對(duì)截割阻力的影響很大，難以進(jìn)行精確計(jì)算，故進(jìn)行如下假設(shè)：根據(jù)該型號(hào)掘進(jìn)機(jī)設(shè)計(jì)極限設(shè)置邊界條件。截割牽引力最大取值范圍應(yīng)考慮該機(jī)所能提供的最大穩(wěn)定力矩。碼分橫掃截割和上下擺動(dòng)截割2種工況進(jìn)行分析計(jì)算。
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