矿用矮机身悬臂式掘进机的设计

悬臂式掘进机智能系统设计及其位姿估计与运动学建模随着科技的不断进步，智能化技术在各个领域得到了广泛应用。

在工程设备领域，悬臂式掘进机智能系统的设计及其位姿估计与运动学建模也取得了显著的进展。

悬臂式掘进机是一种用于矿山、建筑等工程领域的重要设备，其主要功能是进行地下或地面的掘进工作。

然而，由于掘进机在使用过程中需要面对各种复杂的地质环境和工作要求，传统的人工操作方式已经不能满足生产效率和安全性的需求。

为了提高悬臂式掘进机的工作效率和安全性，研究人员开始引入智能化技术。

智能系统能够通过感知、决策和执行等环节，对掘进机进行自主控制和操作。

其中，位姿估计和运动学建模是智能系统的重要组成部分。

位姿估计是指通过传感器获取掘进机在空间中的位置和姿态信息。

利用激光雷达、惯性导航系统等传感器，可以实时获取掘进机的位置、姿态、速度等参数。

通过对这些参数进行分析和处理，可以准确地估计掘进机在三维空间中的状态。

运动学建模是指对掘进机的运动进行建模和分析。

通过对掘进机的结构和动力学特性进行建模，可以分析掘进机在不同工况下的运动规律和性能指标。

运动学建模可以帮助设计人员优化掘进机的结构，提高其工作效率和稳定性。

在悬臂式掘进机智能系统设计中，位姿估计和运动学建模相互配合，共同实现对掘进机的智能化控制。

通过实时获取掘进机的位姿信息，智能系统可以根据预设的工作要求，自主地调整掘进机的运动轨迹和工作参数，实现更高效、更安全的掘进作业。

总之，悬臂式掘进机智能系统的设计及其位姿估计与运动学建模是一个复杂而关键的课题。

通过引入智能化技术，可以提高掘进机的工作效率和安全性，推动工程设备领域的发展。

未来，随着智能化技术的不断进步，悬臂式掘进机智能系统将迎来更加广阔的应用前景。

科技资讯 SC I EN C E &TE C HN O LO G Y I NF O R MA T IO N 工 业 技 术EBZ150II型悬臂式掘进机是集截割、装运和行走于一体的综合掘进设备,属于悬臂式纵向截割的大断面掘进机。

本机采用了电机和液压混合传动方式,操作简便,运转平稳、可靠。

配有内喷雾和外喷雾,有效抑制截割过程中产生的粉尘,本机采用独特的分装运系统,降低了截割煤(岩)过程中装运机构的事故发生率,改善了装运效果,提高了装运能力。

基于如此多优点,跃进矿矿选用此型设备,但在实际生产过程中,也暴露了很多问题:首先是开式主铲板产生回头煤太多,易产生第一运输机上小刮板机卡死现象。

其次液压系统也不适合跃进矿生产。

为此进行了优化设计及改进使掘进机能更好地适用于矿井生产。

1 EBZ150II型悬臂式掘进机1.1主要结构及功能EBZ150II悬臂式掘进机在液压、电气控制下,可以轻松灵活地完成掘进作业,主要由截割部、铲板部、第一运输机、本体部、行走部、后支承部、润滑系统、液压系统、水系统、电气系统和护板部等组成。

掘进机主要功能是实现连续切割、装载和运输作业。

适用于煤巷、半煤岩巷及软岩的巷道掘进,最大截割面积24m2,截割硬度为80MPa。

适用环境温度为0～30℃。

1.2施工特点(1)EBZ150II型掘进机有高低2种掘进速度,低速切割扭矩大,高速切割效益高。

(2)掘进机掘进速度快,巷道成形好,安全系数高。

(3)切割振动小,有可提高机器稳定性的支腿装置,工作稳定性能好,使得整机可靠性能提高。

2 应用中优化设计及改进2.1运输系统改进EBZ150II型掘进机整个截割部通过升降液压缸和销轴安装在主机架上,在回转和升降液压缸的联动作用下,配合截割头的旋转从而完成破落爆岩的动作,装运部是把破落下的煤岩装运到掘进机后部的第二运输机上,转运部由装截部和第一运输机组成,装载部是由铲板、星轮和驱动马达等组成,而问题就出在第一运输机与铲板上,第一运输机的构造,是由绕过机头链轮和机尾链轮的无极循环刮板链作为牵引机构,以溜槽作为承载机构,使链轮带动与之啮合的刮板链连续运转将装在溜槽上的煤,拉到尾部卸载。

1 绪论悬臂式掘进机作业线主要由主机与后配套设备组成。

主机把岩石切割破落下来，转运机构把破碎的岩渣转运至机器尾部卸下，由后配套转载机、运输机或梭车运走。

悬臂式掘进机的切割臂可以上下、左右自由摆动，能切割任意形状的巷道断面，切割出的表面精确、平整，便于支护。

履带式行走机构使机器调动灵活，便于转弯、爬坡，对复杂地质条件适应性强。

悬臂式巷道掘进机具有掘进速度快,巷道成形好,便于与其它设备配套组成综掘作业线以及成本较为合理等优点, 因而应用广泛。

近年来掘进机不仅广泛用于煤及软岩道的掘进,在中等硬度的半煤岩巷道掘进中也获得良好的技术经济效果。

国外的某些重型掘进机已能切割抗压强度达170MPa 的硬岩。

据统计,目前国外各主要产煤国采用掘进机掘进的巷道占采准巷道的40%以上。

而我国综掘比率为8%左右,与国外先进水平相比尚存在很大差距, 与我国煤炭生产的需要, 特别是现代化高产高效矿井建设的需要也是极不相适应的, 因此, 我国掘进机的研制开发以及推广应用, 还需作大量工作。

1.1国外掘进设备及综掘技术发展现状-1.1.1 切割能力稳定提高掘进机经历了切割软煤、硬煤及半煤岩的过程。

近期一些重型掘进机已能切割硬岩。

目前国外矿山应用的各种型号的悬臂式掘进机约4 000余台。

一般来说，这类悬臂式掘进机的重量为20～160t，最大切割功率已达408kW，切割岩石的抗压强度最高可达170MPa。

据报道, 日本成功地使用TM 60K 型掘进机掘进全岩巷引水隧道, 岩石硬度高达170～200M Pa。

目前最大的WAV 408 型掘进机重达160 t, 切割功率可达408 kW , 定位切割断面可达m。

87.521.1.2 机器的可靠性高先进的制造技术为基础, 从原材料质量到零部件的加工精度都能严格控制, 又有优越的国际协作条件, 选购外购外协件的范围宽广, 有效地保证了主机的质量水平。

此外, 近年来广泛地采用了可靠性技术, 其突出表现为简化机械结构、采用降额设计。

A5市地铁1号线工程施工组织设计〔方案〕报审表工程名称：市地铁1号线工程编号：注：本表用于工区施组或方案报审，一式三份，项目监理机构、建设单位、施工单位各一份。

地铁1号线土建二标01工区悬臂式掘进机掘进施工方案中铁二十二局集团市地铁1号线一期工程土建二标01工区二〇一七年四月二十五日目录第一章工程概况11.1设计概况11.2周边环境与建筑物情况51.3周边管线61.4工程地质与水文地质7第二章目前施工进展与掘进机选用背景8第三章悬臂式隧道掘进机施工工艺、方法8 3.1施工准备93.2掘进机掘进施工人员、机械配置93.3悬臂式掘进机切割方式103.4悬臂掘进机出料运输方式113.5悬臂掘进机施工方案123.6掘进施工后支护方案14第四章悬臂式掘进机施工优点与缺陷14 4.1悬臂式掘进机施工优点144.2悬臂式掘进机施工缺陷15第五章初期支护155.1钢格栅制作与安装155.2锁脚锚杆施工185.3中空注浆锚杆施工195.4喷射砼施工21第六章质量管理体系与措施25 6.1质量管理体系256.2关键工序质量保证措施266.2.1质量控制和保证措施266.2.2关键工序质量保证措施306.2.3成品保护措施346.2.4质量缺陷控制措施35第七章安全管理体系与保护措施37 7.1安全保证体系377.1.1安全组织机构377.1.2建立健全安全生产责任制387.1.3安全教育与培训437.1.4安全检查制度447.2安全保证措施447.2.1开挖安全技术措施447.2.2开挖支护安全措施457.2.3土方吊运与运输安全措施457.2.4施工机械安全控制措施467.2.5高处作业安全技术措施477.2.6施工用电安全技术措施48第八章风险分析与应急预案50 8.1应急指挥机构成员职责与分工508.1.1项目应急指挥领导小组508.1.2应急指挥指挥人员职责508.1.3装备和通讯联系方式518.1.4救援物资的准备538.1.5事故处置538.2开挖过程施工风险目标确定与对策538.2.1地面建〔构〕筑物沉降变形548.2.2临时停电558.2.3消防568.2.4高处坠落事故568.2.5拱顶掉块、片帮、塌方事故57 8.3事故调查分析和编写事故调查报告59第一章工程概况1.1设计概况路站为明暗结合车站，团岛二路南侧和明月峡路东侧规划地块采用明挖法施工，团岛二路和路下方采用暗挖法施工。

机械、液压部分一、概述1.1 产品特点EBZ-125XK是西安煤矿机械厂与科研院校合作开发的中型悬臂式掘进机。

该机主要特点是：1）结构紧凑、适应性好、机身矮、重心低、操作简单、检修方便；2）炮头采用具有36把镐型截齿、齿座呈螺旋线形排布的球微锥形截割头；3）有低速大扭矩液压马达直接驱动的第一运输机；4）有星轮与低速大扭矩马达连接成一体的弧形三齿星轮装料装置；5）有马达+减速机构形式的行走部；6）有滑动式行走结构上用的耐磨板；7）有为液压锚杆钻机及二运输机留的液压接口；8）电气系统有失压、短路、过载、温度、瓦斯断电等保护功能。

1.2 主要用途、适用范围EBZ-125XK型悬臂式掘进机主要是为煤矿综采及高档普采工作面采掘巷道掘进服务的机械设备。

主要适用于煤及半煤岩巷的掘进，也适用于条件类似的其它矿山及工程巷道的掘进。

该机可经济切割单向抗压强度≤60MPa的煤岩，可掘巷道最大宽度(定位时)5m，最大高度3.75m，可掘任意断面形状的巷道，适应巷道坡度±160。

该机后配套转载运输设备可采用桥式胶带转载机和可伸缩式带式输送机，实现连续运输，以利于机器效能的发挥。

1.3 产品型号、名称及外形产品型号、名称为EBZ-125XK型掘进机，外形参见图l。

1.4型号的组成及其代表意义设计代号截割机构功率（KW）纵轴式截割机构悬臂式掘进机掘进设备二、主要技术参数2.1总体参数机长 8.6m机宽 2.1m机高 1.55m地隙 250mm截割卧底深度 240mm接地比压 0.14MPa机重 35t总功率 190kW可经济截割煤岩硬度≤60MPa可掘巷道断面 9～18m2最大可掘高度 3.75m最大可掘宽度 5.0m适应巷道坡度±160机器供电电压 660／l140V 2.2 截割都电动机型号 YBU-125功率 125kW转速 1470 r/min 截割头转速 55 r/min截齿镐形最大摆动角度上 420下 3l0左右各390 2.3 装载部装载形式三爪转盘装运能力 180m3/h铲板宽度 2.5m/2.8m铲板卧底 250mm铲板抬起 360mm转盘转速 30r/min2.4 刮板输送机运输形式边双链刮板槽宽 510mm龙门高度 350mm链速 O.93m/s锚链规格18×64mm张紧形式黄油缸张紧2.5 行走部行走形式履带式(液压马达分别驱动) 行走速度工作3m/min调动6m/min接地长度 2.46m制动形式摩擦离合器履带板宽度 500mm张紧形式黄油缸张紧2.6 液压系统系统额定压力：油缸回路16MPa行走回路 16MPa装载回路 14Mpa输送机回路 14Mpa锚杆钻机回路 10MPa系统总流量： 450L/min泵站电动机：型号 DSB-55Q功率 55kW转速 1470r/min泵站三联齿轮泵排量 63／40／40ml/r泵站双联齿轮泵排量 63／40ml/r锚杆泵站电动机：型号预留功率 15kW转速 1470r/min锚杆泵站双联齿轮泵排量 32／32ml/r油箱：有效容积 610L冷却方式板翅式水冷却器油缸数量： 8个2.7 喷雾冷却系统灭尘形式内喷雾、外喷雾供水压力 3MPa外喷雾压力 1.5MPa流量＞63L/min冷却部件切割电动机、油箱2.8 电气系统供电电压 660／1140V总功率 195kW隔爆形式隔爆兼本质安全型控制箱隔爆型三、主要结构和工作原理EBZ-125XK型掘进机主要由截割部、装载部、刮板输送机、行走部、机架和回转台、液压系统、水系统及电气系统等部分组成，参见图l。

前言掘进机在矿山井下设备中属于大型机械设备，是巷道掘进机械中重要的一种，是实现掘进机械化的关键。

由于它是集矿岩的破碎、装载和转运于一身，因此它的结构复杂，对设计和制造的要求也是多方面的。

掘进机在巷道掘进中的使用，把工人从繁重的体力劳动中解放出来。

随着我国经济建设发展步伐的加快，对能源的需求量增加，必然要求加大开采强度。

则巷道掘进速度必须大幅度提高，才能满足煤炭生产的需要。

要完成艰巨的巷道掘进任务，必须尽快研制出高生产率和高可靠性的掘进机械。

加快掘进机的研制速度，已成为保证煤炭生产发展的关键。

全套图纸，加153893706我国对悬臂式掘进机技术的研究始于20世纪60年代中期，通过对引进型掘进机的消化吸收和国产化工作积累了一些设计悬臂式掘进机的初步经验，但当时研究规模较小，成效甚微。

我国煤矿真正推广应用悬臂式掘进机则是在1979年引进了100余台国外产品以后。

在此后的20多年中，我国在引进悬臂式掘进机产品及制造技术的同时，翻开了自主开发研制、规模生产的一页。

目前，国内掘进机发展水平相对落后，巷道掘进成为煤矿发展的一个瓶颈，制约着煤炭工业的高产与发展。

目前我国掘进机机型很多，其中以中小型和重型机型占多数，S100型和AM50型是中小型机的代表，S200, EBJ160和LH-1300重型机的代表，其中中小型机的市场占有率较高。

由于多年来一直没有进行大的、突破性的改进，已不能很好地满足高效掘进的要求。

而以5200为代表的重型掘进机，由于体积和重量偏大，存在工作时调车困难等不利因素，该机型对地质条件及煤层要求又高，因此其市场空间越来越小。

而以S100为代表的中机型掘进机，通过多年使用，用户反映良好，但不能完全适应煤矿生产高产高效的需要。

因此，研制一种具有一定先进性、可靠性、适应性和高效性，截割功率介于100-15OkW之间的中型掘进机已成为煤机市场的一种需求[1]。

各国早期研制的悬臂式掘进机都是以煤炭为作业对象，机重在13.17吨之间、切割功率在30KW左右的轻型机，代表机型是前苏联的二k-3型掘进机。