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掘进机械

    1 掘进机械的概念和分类
    掘进机械是利用刀具的轴向压力和回转力对岩面产生辗压作用,直接破碎矿岩的成巷或成井机械设备。所用刀具有盘形滚刀、楔齿滚刀、球齿滚刀和铣削刀具等。按掘进巷道的不同,又可分为天井钻机、竖井钻机和平巷掘进机。按工作机构的工作方式不同又分为:循环作业式部分断面掘进机和连续作业式全断面掘进机。
    2 简述部分断面掘进机的工作特点
    部分断面掘进机是一种能够实现截割、装载、转载运输、行走和喷雾除尘的联合机组。它既可用于煤矿井下,也可用于金属矿山以及其他隧道施工。部分断面掘进机工作机构中的截割头每次截割工作面岩壁的一部分,经过若干次截割后掘出所要求的断面。部分断面掘进机多为悬臂式掘进机,按破碎岩石的方式不同,分为纵轴式和横轴式两种。
    3 简述部分断面掘进机的主要工作机构及其作用
  ⑴ 悬臂工作机构:悬臂机构由截割头、截割电动机、减速箱和壳体组成。悬臂有伸缩式和不可伸缩式。工作时,电动机→减速箱→截割头(旋转)→截齿破碎岩石。截割头纵向推进力由行走履带(或伸缩悬臂的推进油缸)提供,悬臂支撑机构中的升降油缸和回转油缸驱动悬臂在垂直和水平方向摆动,以截割不同部位的岩石。
  截割头轴线与悬臂轴线重合的称为纵轴式掘进机,其截割头多为锥形。工作时,先将截割头钻进岩体掏槽,然后按一定方式摆臂,直至掘所需的断面。纵轴式掘进机掏槽时的进给力由行走履带(或伸缩悬臂的推进油缸)提供。横摆截割时进给力由悬臂的摆动油缸提供。截割反力与悬臂轴线垂直,对机器产生绕其纵轴线的扭转力矩(倾覆力矩),不利于机器稳定工作。截割头破碎的岩石向两侧堆积,影响装载效果;截割头轴线与悬臂轴线垂直的称为横轴式掘进机。截割悬臂的摆动方式与纵轴式相同。横摆截割的运动轨迹近似空间螺旋线,截割力方向与进给力方向近乎一致。截割反力与悬臂轴线平行。
  ⑵ 悬臂支撑机构:悬臂支撑机构由升降油缸、回转油缸和回转台组成。实现悬臂的垂直和水平方向的摆动。悬臂铰接于回转体上,升降油缸的一端和悬臂铰接,另一端和回转体铰接。在升降油缸的作用下,悬臂可在垂直方向上下摆动,回转体则可带动悬臂作水平的摆动。回转台位于机器的中央,由回转体、回转支承、回转油缸组成。工作时,截割反力通过回转台传到机架上。回转台也是将悬臂机构和其他工作机构相连接的部件。
    4 简述全断面掘进机及其工作原理
    全断面掘进机是一种用在中硬以上岩体,可一次掘出整个圆形巷道断面、驱动功率大,是实现掘进、岩渣装运、洞壁支护等一次开挖成洞的高科技施工设备,与钻爆法相比,具有高速、优质、安全、经济四大优点,是目前世界上*先进的隧道掘进机械。全断面掘进机主要包括全断面岩石掘进机(也称为TBM)和盾构机。全断面岩石掘进机(TBM)适用于在岩石地层,主要分为敞开式、单护盾、双护盾等几种;盾构机适用于软土和复合地层,主要分为土压平衡、泥水平衡等几种。
    主要组成及工作原理:
    全断面掘进机主要由刀盘、机头、传动装置、推进油缸、支撑机构、液压泵站、胶带转载、除尘抽风机和大梁等组成。
    ⑴ 滚刀破岩:全断面掘进机多采用盘形滚刀破碎岩石。盘形滚刀由刀圈、刀体、轴承、心轴及密封装置组成。刀圈相对于心轴转动,心轴固定于刀盘的滚刀架上,使滚刀可随刀盘一起转动。刀盘利用挤压力和剪切力破碎岩石。在刀盘推压力的作用下,滚刀前面的岩石被挤成粉末,形成破碎区,岩粉沿滚刀两侧喷出。随着刀盘转动,形成环形截槽,由于滚刀楔形边受推压力作用而产生平行于工作面的分力,相邻截槽间的岩石被剪碎,从而形成圆形断面。
    ⑵ 推进原理:掘进机的推进是通过推进油缸和支撑油缸的配合作用实现的。工作时,先将水平支撑板撑紧在巷道两帮支承隹机器的后半部分的重量,然后将机器的后支撑油缸提起,再开动推进油缸将刀盘、机头连同大梁一起推向工作面,达到推进行程后,再将后支撑油缸放下撑在底板上,支撑隹机器的后半部分重量,然后缩回水平支撑缸的活塞杆,使水平支撑板脱离岩帮后再收缩推进油缸,拉动水平支撑缸沿大梁向前移动一个步距,即完成一个推进行程。以此反复,机器迈步推进。
    ⑶ 导向原理是:现代全断面掘进机采用激光指示掘进机的推进方向。用激光经纬仪或激光定向仪指示推进方向,用千斤顶编组施以不同的推力,进行纠偏,即调整掘进机的位置和推进方向,包括坡度调向、水平调向和纠偏调向。坡度调向通过机器换行程时,利用后支撑的伸缩调整机器的俯仰程度,使机器按所需坡度推进。水平调向通过调整左右两个推进油缸的伸缩差异实现;纠偏调向通过左右斜油缸调整实现。
      4 单斗挖掘机的应用:
    单斗挖掘机为露天矿开采用的主要设备之一,可用来完成表土的剥离、堆弃、转载以及矿石的采掘和装运等工作。为了使生产能力合理,在单斗挖掘机工作时,必须使挖掘机的斗容与运输设备的容积合理配套。
  1m3挖掘机与4-8T自卸卡车配套使用,适用于装备年产量30万吨以下的矿山;
 2m3挖掘机与8~12T自卸卡车配套使用,适用于装备年产量30~100万吨的矿山;
 4m3挖掘机与20T,32T或60T铁轨自翻车配套,适用于装备年产量100~500万吨的矿山;
 8~12 m3挖掘机与100T自卸卡车或60T铁轨自翻车。适用于装备年产量1000万吨的矿山;
  
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