图2-2 悬臂伸缩原理图
Fig.2-2 The fig of the cantilever flex
(a)外伸缩式 (b)内伸缩式
1 悬臂；2 减速器；3 电动机；4 伸缩油缸；5 滑架；6 花键主轴；7 内套；
8 联轴器；9 外套
(5)回转台的设计要求[5]
1)回转装置反映在切割头上的回转力和回转速度要满足切割工作要求； 2)回转台要能够承受机器工作时的各种载荷反力的作用，要有足够的刚度；
3)与悬臂配合，所具有的回转角度要满足掘进端面的要求； 4)结构紧凑、运转平稳，工作可靠。
同时回转台的设计要符合中国煤炭行业标MT475-1996《悬臂式掘进机回转支承型式基本参数和技术要求》。 2.1.2.2 装运机构
装载机构机构由铲板部分与中间刮板输送机等组成。由2台液压马达，直接驱动链轮，带动刮板链组实现物料运输[5]。
(1)铲板部
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铲板部分由耙装部、减速器、耙爪等组成。装载部实现采掘下煤矿等接受采集，经过中间输送机，把煤矿输送到后续的输送带上。
铲板部有双环形刮板链式，螺旋式装载式，蟹爪式装载式，星轮式等。由于星轮式装载式结构简单，工作可靠，外尺寸小，因此选星轮式装载方式[8]。
耙装部机构采用弧形三齿星轮式，有左右两个，对称布置。 (2)中间刮板运输机
输送机构，采用刮板链式输送机，一般由机尾向机头方向倾斜向上布置。输送机构由以机头轴为主动轴时，由设置在机头的液压马达或电机，通过减速器装置驱动机头轴运转。这样机构复杂。可以设置机尾为主动轴，由设置在机尾的驱动装置，带动刮板链式输送机工作，简化结构。
采用双边链运输型式，底板呈直线形，保证运输顺畅，提高溜槽及刮板使用寿命。采用两个液压马达直接驱动链轮，带动刮板链组实现物料运输。可以适当提高龙门，减少一运运输过程中大块物料卡阻[9]。 2.1.2.3 转载机
转载机大多采用胶带输送机的形式。胶带转载机构的传动方式有三种[5]，1、由油马达直接或通过减速器驱动机尾主动卷筒；2、有电动卷筒驱动主动卷筒旋转。3、有电动机通过减速器驱动主动卷筒旋转。为了实现巷道掘进机胶带转运机构卸载端上下调高和左右摆动，以使运转的煤岩能够准确地卸如矿车或转载机中，可以在转运机构的机尾安装在掘进机尾部的回转台托架上，通过人力或者回转油缸，使整个转运机构的机尾绕回转台中心摆动一定的角度。
这样输送机转座与掘进机体主机架相连接，转座可以围绕立轴左右、上下摆动20?左右。设置由一台水平油缸推动。装载机后架的下部装1个升降油
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缸，起支撑转载机的作用，也用来调节转载机的卸载高度。 2.1.2.4 行走机构实现形式及驱动方式
行走机构有迈步式、导轨式和履带式等几种。履带式行走机构可在底板不平或者松软的条件下工作，不需要修路等，牵引力大，机动性能好，工作可靠，调动灵活和对底板适应性好等特点[10]。采用履带式行走机构。
履带式行走机构的驱动方式有两种：电动机和液压马达。由于液压回路的种种优点，选取液压马达驱动。 2.1.2.5 冷却喷雾系统
通常掘进机的除尘方式分为喷雾式和抽出式两种。采用喷雾式除尘，用喷嘴把具有一定压力的水高度扩散，使其雾化，使粉尘附在雾状水粒表面沉淀下来，以达到灭尘效果。采用内喷雾形式，在切割头上装设喷嘴，对着截齿喷射[9]。 2.1.2.6 电控系统
电控系统包括动力部分、控制部分和检测部分，电控系统必须按照煤矿井下防爆要求设计、制造、检测，必须符合GB3836-2000标准中的有关规定和要求。为了提高掘进机在作业时的安全性，操作的灵活性以及机械传动部分的故障诊断及监控功能，从实用角度考虑，装设必要的离机遥控装置、测控压力、温度、液位及关键部位的故障诊断装置[11]。 2.2 总体参数确定
根据以上设计思想及设计结果进行掘进机的总体参数确定。掘进机的总体参数，是指主要性能参数。它表示了掘进机特性的指标。掘进机的总体参数有：机重、外形尺寸、可掘断面、生产率、截深、摆动速度、切割力等[5]。 2.2.1 机器外形尺寸
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根据掘进机工作环境和要求，考虑到巷道的断面和空间约束，机器高度越低越好，同时要满足行业标准，一般小断面掘进高度在1.7m以下，大断面掘进机应低于2m。中、重型机高度1.6～2m，特轻型、轻型机高度1.4～1.6m。机器固定部分的长度控制在7m左右。机长的推荐值为：轻型机长?7.5m，中型机长?8.5m，重型机长?10m，对应的宽度分别为?1.6m，?2.5m，?3m[12]。
结合设计要求和工作情况掘进机的外形尺寸(长×宽×高)= 8.7×2.8×1.8(不含转载机长度)。 2.2.2 重量估算
整机自重是掘进机的一个重要参数。机重太轻， 工作稳定性下降， 摆动截割时会发生摆尾现象、截割效率下降，截齿损耗率增加；机重太重，机动性差，转向灵活性下降。一般它的自重可按2-1估算
G?3N0/(4Vj)[11]
(2-1)
式中： N0—截割机构功率，kW；
Vj—截割头平均截割速度，m/s；
也可参照现有掘进机用类比法来确定，机重(t)与截割功率(kW)之比为0.25～0.4。G?50t 2.2.3 机器可掘断面
机器的规格和重量主要取却于巷道断面的大小。悬臂式掘进机掘进断面的大小，决定于悬臂的长度和回转角度。 2.2.3.1 悬臂的长度和回转角度的确定
根据上文的结构选择，伸缩机构类型采用内伸缩式。
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(1)伸缩量。伸缩量要大于或等于截深，考虑伸缩部的结构和机器工作的稳定性，悬臂伸缩量一般为500~600mm[5]，选取550mm。
(2)悬臂长度和摆角
一般情况下，巷道的形状和规格确定后，按照巷道和最大高度和上下宽度，结合垂直摆动的中心高度，可以初步确定悬臂的长度和摆角。
最大掘高4.5m，上摆角?1?45?，下摆角?2?35?，取水平摆角?=33?。
由几何关系可以得出，在最大掘宽5.6m下，悬臂长为：
L?2800/sin33??a?550?3950mm (2-2)
即悬臂长为3950mm(a为垂直回转中心O1至水平回转中心O2的距离，取650mm)。
回转中心高：
H?4.5?sin35??2581.1mm (2-3) 4500?H?4.5?sin45? (2-4)
即H?1318.0mm尽量降低重心，取H=1600mm。
根据几何关系确定上摆角和下摆角。既上摆角?1?32?，下摆角?2?28?。 2.2.3.2 机器可掘断面参数的确定[5]
最大宽度(当悬臂在水平位置摆动时)：
Bmax?2(L01?a)sin?
(2-5)
Bmax?5.6m，L01?4500mm，a?650mm，??33?；
上部宽度(当悬臂在上极限位置左右摆动时)：
10
掘进机截割头设计
