懸臂式掘進機是煤礦、隧道等地下工程中實現(xiàn)“破巖-裝載-運輸”一體化作業(yè)的核心設備,其結構設計圍繞高效掘進和連續(xù)作業(yè)展開,主要由8大核心系統(tǒng)/部件組成,各部分協(xié)同工作,完成從巖石切割到物料轉運的全流程。以下是各組成部分的詳細解析:
一、 懸臂式掘進機的8大核心系統(tǒng)/部件

1. 截割機構(核心掘進部件)
截割機構是掘進機直接破碎巖石或煤體的“工作頭”,相當于機器的“手臂+刀具”,決定了掘進效率和斷面成型質量。
核心部件:
① 截割頭:裝有多個硬質合金截齒(耐磨、抗沖擊),通過高速旋轉切割巖體,根據(jù)掘進斷面需求分為圓錐形、半球形等。
② 截割臂(懸臂):分為伸縮式和不可伸縮式,可上下、左右擺動(通過液壓驅動),調節(jié)截割頭的作業(yè)位置,實現(xiàn)不同斷面(如矩形、梯形)的掘進。
③ 截割電機/減速器:為截割頭提供動力,電機輸出扭矩經(jīng)減速器放大后驅動截割頭旋轉(通常轉速較低、扭矩大,適應硬巖切割)。
功能:直接破碎巖體,形成設計要求的掘進斷面。
2. 裝載機構(物料收集部件)
截割下來的巖渣/煤塊需先被收集至機身,裝載機構承擔這一“鏟運”功能,是連接截割與運輸?shù)年P鍵環(huán)節(jié)。
核心部件:
① 裝載鏟板:位于機身前端、截割臂下方,呈“八字形”或“弧形”,可通過液壓油缸升降,貼近地面鏟起巖渣。
② 星輪(或刮板):對稱安裝在鏟板兩側,通過旋轉將鏟板上的物料向機身中部的運輸機構“撥送”,防止物料堆積。
功能:高效收集截割后的松散物料,確保物料連續(xù)進入后續(xù)運輸環(huán)節(jié)。
3. 運輸機構(物料轉運部件)
運輸機構將裝載機構收集的物料向后輸送,直接轉運至配套的礦用膠帶輸送機或礦車,實現(xiàn)“掘進-出渣”連續(xù)化。
核心部件:
① 刮板輸送機(或膠帶輸送機):沿機身縱向布置,從鏟板中部延伸至機身后端,通過刮板鏈(或膠帶)的循環(huán)運動輸送物料。
② 張緊裝置:調節(jié)刮板鏈(或膠帶)的松緊度,防止打滑或鏈條松弛,保證運輸穩(wěn)定。
功能:將機身內的物料快速轉運至外部運輸系統(tǒng),避免物料在機內堆積影響作業(yè)。
4. 行走機構(整機移動部件)
行走機構帶動掘進機在巷道內移動,實現(xiàn)“掘進位置調整”和“整機轉移”,需適應井下復雜的路面(泥濘、凹凸不平)。
核心部件:
① 履帶式行走裝置(主流):由履帶板、驅動輪、導向輪、支重輪組成,接地面積大,抓地力強,適合松軟或不平路面。
② 行走電機/減速器:為履帶提供驅動力,可實現(xiàn)“前進/后退”“左轉/右轉”(通過兩側履帶轉速差實現(xiàn)轉向)。
③ 制動裝置:停機時鎖定履帶,防止機器在斜坡巷道內滑動,保證作業(yè)安全。
功能:帶動整機移動,調整截割位置,或在掘進完成后轉移至下一作業(yè)面。
5. 液壓系統(tǒng)(動力與控制核心)
液壓系統(tǒng)為掘進機的截割臂擺動、鏟板升降、星輪旋轉、履帶行走等動作執(zhí)行部件提供動力,相當于機器的“肌肉系統(tǒng)”,同時控制各部件的動作精度。
核心部件:
① 液壓泵(動力源):由電機驅動,將機械能轉化為液壓油的壓力能,為系統(tǒng)提供高壓油。
② 液壓油缸(執(zhí)行元件):如截割臂擺動油缸、鏟板升降油缸、履帶張緊油缸等,通過液壓油的進出推動活塞桿伸縮,實現(xiàn)部件動作。
③ 液壓閥(控制元件):包括換向閥(控制油缸動作方向)、溢流閥(控制系統(tǒng)壓力,防止過載)、節(jié)流閥(調節(jié)動作速度)等。
④ 油箱與冷卻器:儲存液壓油,冷卻循環(huán)中升溫的液壓油,保證系統(tǒng)油溫穩(wěn)定。
功能:為各運動部件提供穩(wěn)定動力,精準控制動作幅度和速度,確保掘進作業(yè)的靈活性。
6. 電氣系統(tǒng)(控制與供電核心)
電氣系統(tǒng)是掘進機的“大腦”,負責供電、控制各機構協(xié)同作業(yè),并提供安全保護,確保設備在井下防爆、防塵環(huán)境下可靠運行。
核心部件:
① 防爆配電箱(控制柜):集成斷路器、接觸器、繼電器等,控制截割電機、行走電機、液壓泵電機等的啟停與調速。
② 操作控制臺:位于司機室,通過手柄(控制液壓閥)、按鈕(控制電機)實現(xiàn)人工操作,部分機型配備遠程遙控系統(tǒng)。
③ 電機(動力源):包括截割電機、行走電機、液壓泵電機、運輸電機等,均為礦用隔爆型,適應井下瓦斯、粉塵等危險環(huán)境。
④ 安全保護裝置:如過載保護(電機過載時自動停機)、漏電保護(防止觸電)、急停按鈕(緊急情況下切斷電源)。
功能:為整機提供動力電源,控制各系統(tǒng)協(xié)同工作,同時保障設備和人員安全。
7. 除塵系統(tǒng)(作業(yè)環(huán)境優(yōu)化部件)
掘進作業(yè)會產(chǎn)生大量粉塵(巖塵、煤塵),不僅危害操作人員健康,還可能引發(fā)粉塵爆炸,除塵系統(tǒng)是保障井下作業(yè)環(huán)境的必要配置。
核心部件:
① 外噴霧裝置:安裝在截割頭、鏟板等部位,通過高壓水槍噴射水霧,直接抑制截割產(chǎn)生的粉塵擴散。
② 內噴霧裝置(部分機型):截割頭內部設有水路,通過截齒根部的噴嘴向截割點噴射水霧,從粉塵源頭降塵,效率更高。
③ 除塵風機(大型掘進機):配備布袋除塵器或旋風除塵器,通過風機負壓將空氣中的粉塵吸入過濾,凈化后的空氣排出。
功能:降低巷道內粉塵濃度,改善作業(yè)環(huán)境,保護操作人員呼吸系統(tǒng)健康,預防粉塵爆炸事故。
8. 機架與輔助裝置(基礎與保障部件)
機架是各核心部件的安裝基礎,輔助裝置則為作業(yè)提供安全和便利條件。
核心部件:
① 機架(機身):由高強度鋼板焊接而成,剛性強,承受截割時的沖擊力和各部件的重量,保證整機結構穩(wěn)定。
② 司機室:位于機身中部或一側,設有防護頂棚和鋼化玻璃,為操作人員提供安全、視野開闊的操作空間,內部配備座椅、操作臺、照明等。
③ 照明與警示裝置:防爆照明燈(照亮作業(yè)面)、聲光報警器(作業(yè)時提醒周圍人員)。
④ 潤滑系統(tǒng):為截割減速器、行走減速器等傳動部件提供潤滑油,減少磨損,延長使用壽命。
功能:為各系統(tǒng)提供穩(wěn)定的安裝基礎,保障操作人員安全與便利,延長設備使用壽命。
二、各部件協(xié)同工作流程
1. 行走機構帶動整機移動至作業(yè)面,制動裝置鎖定位置;
2. 液壓系統(tǒng)驅動截割臂擺動,調整截割頭至初始截割位置;
3. 截割電機啟動,截割頭旋轉切割巖體,除塵系統(tǒng)同步噴霧降塵;
4. 切割下來的巖渣落入裝載鏟板,星輪將物料撥送至運輸機構;
5. 運輸機構將物料向后輸送至外部膠帶輸送機/礦車;
6. 電氣系統(tǒng)根據(jù)作業(yè)需求,協(xié)調控制各機構動作(如截割臂擺動調整斷面、行走機構緩慢推進),直至完成一段巷道掘進。
通過以上8大系統(tǒng)的協(xié)同,懸臂式掘進機實現(xiàn)了從“破巖”到“出渣”的一體化高效作業(yè),是現(xiàn)代地下工程機械化掘進的核心裝備。