自由断面的掘进机的发展与研究

２００１年第３　文章编号：１００３．ｏ７９４（２ｏｏ［１ｏ＇３－ｏ￣１－ｏ２　自由断面掘进机的发展与研究　隆酒．母洪都　（￣Ｊ　Ｐｌ师范大学草堂校区，四川成都６１００７１）　摘要：综述了自由断面掘进机的发展以及国外目前对自由断面掘进机的研究情况。　关键词：掘进机；截割头；工作臂；自动控制　中国号：ＴＤ４２１．５　１　文献标识码：Ａ　１前言　小、噪音小、互换性好、排渣性能好。这就需要重点　全断面掘进机和自由断面掘进机在我国统称为　研究截割头的形状、截齿的材料、齿座的排列和位置　巷道掘进机。前者主要用于岩巷的全断面钻削式一　以及截齿的安装角度等。　次成巷掘进；自由断面掘进机则由于其工作臂可以　２．２高压水辅助截割　上下左右移动而能自由改变掘进断面的形状和大　采用高压水射流技术，将会起到辅助截割、大幅　小。自由断面掘进机常用于煤巷掘进．既可以用于　度提高掘进机截割效率的效果。但这个效果是否由　综合机械化工作面进行全断面巷道掘进．也可应用　水压产生的，还需要做进一步论证和验证。但国外　于打眼放炮工艺进行机械化掘进。目前国外加快了　不少研究者认为水压的效果不是很明显．即使不是　对自由断面掘进机的研究步伐，已逐渐应用于中硬　超高压，只要水射流能够到达适当的切割点，灭尘、　和硬岩巷道的掘进工作面掘进。　消除火花、降低截翻温度，同样也能达到这个效果。　２自由断面掘进机的研究　研究表明．截齿在截割砂岩时．温度最高的地方　自由断面掘进机主要由工作机构、装载机构、转　不是截齿本身．而是在截齿背后的截割轨迹上，或者　运机构、行走机构和自动控制机构组成。其中多数　是截割过程中截齿剥落金属片。这些金属片或是高　机构已经定型．而工作机构和自动控制机构的研究　温熔化的超硬台金片在截割中产生火花的危险性最　尚需进一步深入和完善。　大。为防止摩擦火花引起瓦斯和煤尘爆炸，同时为　２．１截割头　了减少截齿的磨损，需要充分考虑内喷雾喷嘴的位　截割头主要有纵轴式截割头和横轴式截割头２　置及水的压力。国外有实验表明．喷嘴处的水压力　种形式。最初匈牙利研制的截割头为横轴式．奥地　为１　ＭＰａ左右即能有效扑灭火花，且使截齿的寿命　利、德国都基本描用了这种形式的截割头；而原苏联　延长６—８倍。由于截齿强度随温度的上升而下降．　的ＰＫ系列掘进机则采用了纵轴式，美国和日本也　戳齿刀柄和硬质台金的材质性能也在６００℃时急剧　都采用了这种形式。德国的ＥＴ系列机型则２种形　下降，只要喷雾的水能够降至该温度以下，就能明显　式皆有。我国研制的自由断面掘进机截割头除与奥　提高截齿的寿命．达到提高截割效率的效果。　地利合作生产的ＡＭ—５ｏ外，其余多为纵轴式。２种　２．３工作臂　形式的截割头各有其特点，纵轴式截割头截齿安装　工作臂又称悬臂，直接与截割头联接，是传递和　容易　可以迅速更换截齿．内喷雾装置构造简单，在　承受截割头负荷的重要部件。工作臂除应有足够的　安装了装载用螺旋叶片后，装载性能也得到了提高；　强度外，还需要有足够的剐度．以控制截割头在截割　而横轴式截割头则横向力较小，容易实现稳定截割，　岩石时必然产生的振动。特别是在截割硬岩时．剧　截齿的安装较密．截剖效果较好，装载特性也好。２　烈的冲击振动将会使截齿的受力状况更加恶化，寿　种截割头都在做进一步的研究和改进。日本三井三　命明显缩短。工作臂较长的掘进机在截割硬岩时其　池公司研制了能配用这２种形式截割头的掘进机，　影响更为突出。困此，工作臂自由端长度越短，截割　供用户选择使用，增强了该掘进机的适用性。　中振动越小，工作也越稳定，截齿的寿命也越长。英　要扩大掘进机的适用范围，首先需要开发经济　国的多斯科公司和奥地利维斯特一阿尔卑尼公司为　性好、能截割硬岩的截割头。这就要求截割头要有　保证工作臂的刚度，提高工作稳定性．同时简化机器　更大的切削力、稳定性能好、能防止摩擦火花产生。　的结构，采用的是无伸缩式工作臂，我国研制的部分　不能伸　维普资讯 http://www.cqvip.com

２　堞　矿　机　械　２００１年第３期　缩，掘进机截人岩壁或煤壁时要依靠履带行走机构，　为完善，新的机种和新的机型也将会不断出现。　推进很不方便。因此，德国、日本、英国的安德逊公　司及我国多数产品均采用了可伸缩式工作臂，两者　各有特点，需要进一步研究，扬长避短。目前国外正　在研究采用连杆机构推进工作臂而不用液压缸伸缩　的新结构，以同时满足提高工作臂刚度，简化工作臂　结构，便于操纵的要求。　２．４自动控制系统　实现自由断面掘进机的自动控制是研究掘进机　的热门课题。８０年代以来，激光技术，计算机技术　和电子信息技术在掘进巷道断面指向和掘进机遥控　技术方面得到了应用。德国和日本在这方面的研究　圄１　自动掘进系统示慧圄　和应用已走在了前列。日本三井三池公司在总结国　ｇ．１　ＤＩ唱ｒ＿ｍ　ｍｌ０ｌｍ疵ｔｍｍｅｌ￣ｓｙｓｔｅｎ　１．后视点２．跟踪装置３．跟踪目标装置４．无线接收发进装置　内外自动掘进系统基础上，与国家建设部共同开发　５．指示灯６．操作箱７．工作臂旋转角度检测器８．工作臂伸　了一套带跟踪装置的自动掘进系统，精度和性能都　缩行程幢禹器９．￥２００型掘进机１Ｏ．工作臂上下转角挂测器　得到了提高，这项技术已经得到应用。该系统的构　ｌ１．控射．计算站１２．检测点１３．接线箱　成如图１所示。日本矿机公司的Ｒ｝卜＿２５Ｏ—ＳＬＡ型　参考文献　自由断面掘进机则配有带ｃｃＤ摄像机的自动跟踪　［１】煤科院太原分皖．国外掘进机［Ｍ】．北京：煤炭工韭出版杜．１９跎　光学距离仪，通过光波进行距离检测，信号输入计算　［２］冉驰东．采掘机械ＣＭ］．北京：煤炭工韭出版杜．１９９３　［３】夸井英雄、等．自由断面掘进机力发展经纬　将来［Ｊ］．赍薄　素　机处理。使机器的安全性能、掘进效率以及可操作　材、１９９８．（１ｏ）　性都得到大大提高。　［４】格井已久男，等．自由断面掘进机［Ｊ］．资源　素材．砌，（３）　３结语　自由断面掘进机的发展趋势是逐渐扩大其对岩　作者翦介：隆泗，ｌ９５６年生．剐教授．１９８２年毕业于重庆大学矿　石硬度和各种地质条件的适应能力，提高掘进效率，　机专业．曾盐诚访学日奉．长期从事采掘机械的教学和研究工作．已　最终实现掘进作业的完全机械化、自动化和无人控　发表论文数篇　制。随着科学技术的不断进步，围绕这些课题的研　收稿日期：２０００－１２－１８　究将会越来越深入，难点将会逐渐解决，系统将会更　Ｒｅｓｅａｒｃｈ　ａｎｄ　ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ　ｏｆ　ｓｅｌｅｃｔｉｖｅ　ｒｏａｄｈｅａｄｅｒ　ＬＯＮＧ　Ｓｉ，ＭＵＨｏｎｇ－ｃｌｕ　（ｃ　ｇ　Ｂｒａｎｃｈ　ｏｆ　Ｓ￣ｅｈｕａｎ　Ｔ　∞ｃｏｌｌｅｇｅ．　ｕ　６１００７１，Ｃｈｉｎａ）　Ａｂｓｂｒ帅ｔ：　ｐａｐｅｒ　ｓｕｍｍａ￣ｅｓ　ｔｈｅ　ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ　ａｎｄ　ｔｈｅ　ｒｅｓｅａｒｃｈ＿岫ｇ　ｓａｔｕａｔｉｏｎ　ｂｏｔｈ　ａｔ　ｈｏｍｅ　ａｎｄ　ａｂｒｏａｄ　ａｔ　ｐｒｅｓｅｎｔ　Ｋｅｙ　ｗｏｒｄｓ：ｍａｄｈｅａｄｅｒ；ｃｕｔｔｉｎｇ　ｈｅａｄ；ｂｏｏｍ；ａｕｔｏｍａｔｉｃ　ｃｃｕｔｍｌ　东滩矿研制出油介质油缸液压试验台　由充州矿业（集团）公司东滩煤矿研制的油介质油缸液压试验台，免除了油介质油缸经水介质试验台试　验后残留乳化液带来的不良效应，不仅提高了设备的运行质量．而且还降低了使用成本．已经成为综掘机检　修的必要设备。　新研制的这种以液压油作为工作介质的油缸液压试验台．采用开式液压系统、齿轮泵供油、增压缸增压、　交流电动机作动力源。在保证试验性能的前提下，力求结构简单、操作容易、维护方便，并且最大限度地减少　介质的外泄。试验台的主泵采用ｓ一１∞综掘机的三联齿轮泵（仅用其中的一联），操纵阀、安全阀、双向液控　单向阀都采用液压支架上的常用元件。该设备增加部分工装以后．还可以用作综掘机操纵阀密封性能的检　测、单向阀和安全阀开启与关闭压力的调定及高压密封的试验。　李剑锋供稿