懸臂式掘進(jìn)機(jī)是煤礦、隧道等地下工程中實(shí)現(xiàn)“破巖-裝載-運(yùn)輸”一體化作業(yè)的核心設(shè)備,其結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)圍繞高效掘進(jìn)和連續(xù)作業(yè)展開(kāi),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(zhuǎn)運(yùn)的全流程。以下是各組成部分的詳細(xì)解析:
一、 懸臂式掘進(jìn)機(jī)的8大核心系統(tǒng)/部件

1. 截割機(jī)構(gòu)(核心掘進(jìn)部件)
截割機(jī)構(gòu)是掘進(jìn)機(jī)直接破碎巖石或煤體的“工作頭”,相當(dāng)于機(jī)器的“手臂+刀具”,決定了掘進(jìn)效率和斷面成型質(zhì)量。
核心部件:
① 截割頭:裝有多個(gè)硬質(zhì)合金截齒(耐磨、抗沖擊),通過(guò)高速旋轉(zhuǎn)切割巖體,根據(jù)掘進(jìn)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(dòng)(通過(guò)液壓驅(qū)動(dòng)),調(diào)節(jié)截割頭的作業(yè)位置,實(shí)現(xiàn)不同斷面(如矩形、梯形)的掘進(jìn)。
③ 截割電機(jī)/減速器:為截割頭提供動(dòng)力,電機(jī)輸出扭矩經(jīng)減速器放大后驅(qū)動(dòng)截割頭旋轉(zhuǎn)(通常轉(zhuǎn)速較低、扭矩大,適應(yīng)硬巖切割)。
功能:直接破碎巖體,形成設(shè)計(jì)要求的掘進(jìn)斷面。
2. 裝載機(jī)構(gòu)(物料收集部件)
截割下來(lái)的巖渣/煤塊需先被收集至機(jī)身,裝載機(jī)構(gòu)承擔(dān)這一“鏟運(yùn)”功能,是連接截割與運(yùn)輸?shù)年P(guān)鍵環(huán)節(jié)。
核心部件:
① 裝載鏟板:位于機(jī)身前端、截割臂下方,呈“八字形”或“弧形”,可通過(guò)液壓油缸升降,貼近地面鏟起巖渣。
② 星輪(或刮板):對(duì)稱安裝在鏟板兩側(cè),通過(guò)旋轉(zhuǎn)將鏟板上的物料向機(jī)身中部的運(yùn)輸機(jī)構(gòu)“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(jìn)入后續(xù)運(yùn)輸環(huán)節(jié)。
3. 運(yùn)輸機(jī)構(gòu)(物料轉(zhuǎn)運(yùn)部件)
運(yùn)輸機(jī)構(gòu)將裝載機(jī)構(gòu)收集的物料向后輸送,直接轉(zhuǎn)運(yùn)至配套的礦用膠帶輸送機(jī)或礦車,實(shí)現(xiàn)“掘進(jìn)-出渣”連續(xù)化。
核心部件:
① 刮板輸送機(jī)(或膠帶輸送機(jī)):沿機(jī)身縱向布置,從鏟板中部延伸至機(jī)身后端,通過(guò)刮板鏈(或膠帶)的循環(huán)運(yùn)動(dòng)輸送物料。
② 張緊裝置:調(diào)節(jié)刮板鏈(或膠帶)的松緊度,防止打滑或鏈條松弛,保證運(yùn)輸穩(wěn)定。
功能:將機(jī)身內(nèi)的物料快速轉(zhuǎn)運(yùn)至外部運(yùn)輸系統(tǒng),避免物料在機(jī)內(nèi)堆積影響作業(yè)。
4. 行走機(jī)構(gòu)(整機(jī)移動(dòng)部件)
行走機(jī)構(gòu)帶動(dòng)掘進(jìn)機(jī)在巷道內(nèi)移動(dòng),實(shí)現(xiàn)“掘進(jìn)位置調(diào)整”和“整機(jī)轉(zhuǎn)移”,需適應(yīng)井下復(fù)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(qū)動(dòng)輪、導(dǎo)向輪、支重輪組成,接地面積大,抓地力強(qiáng),適合松軟或不平路面。
② 行走電機(jī)/減速器:為履帶提供驅(qū)動(dòng)力,可實(shí)現(xiàn)“前進(jìn)/后退”“左轉(zhuǎn)/右轉(zhuǎn)”(通過(guò)兩側(cè)履帶轉(zhuǎn)速差實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)向)。
③ 制動(dòng)裝置:停機(jī)時(shí)鎖定履帶,防止機(jī)器在斜坡巷道內(nèi)滑動(dòng),保證作業(yè)安全。
功能:帶動(dòng)整機(jī)移動(dòng),調(diào)整截割位置,或在掘進(jìn)完成后轉(zhuǎn)移至下一作業(yè)面。
5. 液壓系統(tǒng)(動(dòng)力與控制核心)
液壓系統(tǒng)為掘進(jìn)機(jī)的截割臂擺動(dòng)、鏟板升降、星輪旋轉(zhuǎn)、履帶行走等動(dòng)作執(zhí)行部件提供動(dòng)力,相當(dāng)于機(jī)器的“肌肉系統(tǒng)”,同時(shí)控制各部件的動(dòng)作精度。
核心部件:
① 液壓泵(動(dòng)力源):由電機(jī)驅(qū)動(dòng),將機(jī)械能轉(zhuǎn)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(dòng)油缸、鏟板升降油缸、履帶張緊油缸等,通過(guò)液壓油的進(jìn)出推動(dòng)活塞桿伸縮,實(shí)現(xiàn)部件動(dòng)作。
③ 液壓閥(控制元件):包括換向閥(控制油缸動(dòng)作方向)、溢流閥(控制系統(tǒng)壓力,防止過(guò)載)、節(jié)流閥(調(diào)節(jié)動(dòng)作速度)等。
④ 油箱與冷卻器:儲(chǔ)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(yùn)動(dòng)部件提供穩(wěn)定動(dòng)力,精準(zhǔn)控制動(dòng)作幅度和速度,確保掘進(jìn)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(jìn)機(jī)的“大腦”,負(fù)責(zé)供電、控制各機(jī)構(gòu)協(xié)同作業(yè),并提供安全保護(hù),確保設(shè)備在井下防爆、防塵環(huán)境下可靠運(yùn)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(jī)、行走電機(jī)、液壓泵電機(jī)等的啟停與調(diào)速。
② 操作控制臺(tái):位于司機(jī)室,通過(guò)手柄(控制液壓閥)、按鈕(控制電機(jī))實(shí)現(xiàn)人工操作,部分機(jī)型配備遠(yuǎn)程遙控系統(tǒng)。
③ 電機(jī)(動(dòng)力源):包括截割電機(jī)、行走電機(jī)、液壓泵電機(jī)、運(yùn)輸電機(jī)等,均為礦用隔爆型,適應(yīng)井下瓦斯、粉塵等危險(xiǎn)環(huán)境。
④ 安全保護(hù)裝置:如過(guò)載保護(hù)(電機(jī)過(guò)載時(shí)自動(dòng)停機(jī))、漏電保護(hù)(防止觸電)、急停按鈕(緊急情況下切斷電源)。
功能:為整機(jī)提供動(dòng)力電源,控制各系統(tǒng)協(xié)同工作,同時(shí)保障設(shè)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(jìn)作業(yè)會(huì)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(guò)高壓水槍噴射水霧,直接抑制截割產(chǎn)生的粉塵擴(kuò)散。
② 內(nèi)噴霧裝置(部分機(jī)型):截割頭內(nèi)部設(shè)有水路,通過(guò)截齒根部的噴嘴向截割點(diǎn)噴射水霧,從粉塵源頭降塵,效率更高。
③ 除塵風(fēng)機(jī)(大型掘進(jìn)機(jī)):配備布袋除塵器或旋風(fēng)除塵器,通過(guò)風(fēng)機(jī)負(fù)壓將空氣中的粉塵吸入過(guò)濾,凈化后的空氣排出。
功能:降低巷道內(nèi)粉塵濃度,改善作業(yè)環(huán)境,保護(hù)操作人員呼吸系統(tǒng)健康,預(yù)防粉塵爆炸事故。
8. 機(jī)架與輔助裝置(基礎(chǔ)與保障部件)
機(jī)架是各核心部件的安裝基礎(chǔ),輔助裝置則為作業(yè)提供安全和便利條件。
核心部件:
① 機(jī)架(機(jī)身):由高強(qiáng)度鋼板焊接而成,剛性強(qiáng),承受截割時(shí)的沖擊力和各部件的重量,保證整機(jī)結(jié)構(gòu)穩(wěn)定。
② 司機(jī)室:位于機(jī)身中部或一側(cè),設(shè)有防護(hù)頂棚和鋼化玻璃,為操作人員提供安全、視野開(kāi)闊的操作空間,內(nèi)部配備座椅、操作臺(tái)、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(bào)警器(作業(yè)時(shí)提醒周圍人員)。
④ 潤(rùn)滑系統(tǒng):為截割減速器、行走減速器等傳動(dòng)部件提供潤(rùn)滑油,減少磨損,延長(zhǎng)使用壽命。
功能:為各系統(tǒng)提供穩(wěn)定的安裝基礎(chǔ),保障操作人員安全與便利,延長(zhǎng)設(shè)備使用壽命。
二、各部件協(xié)同工作流程
1. 行走機(jī)構(gòu)帶動(dòng)整機(jī)移動(dòng)至作業(yè)面,制動(dòng)裝置鎖定位置;
2. 液壓系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)截割臂擺動(dòng),調(diào)整截割頭至初始截割位置;
3. 截割電機(jī)啟動(dòng),截割頭旋轉(zhuǎn)切割巖體,除塵系統(tǒng)同步噴霧降塵;
4. 切割下來(lái)的巖渣落入裝載鏟板,星輪將物料撥送至運(yùn)輸機(jī)構(gòu);
5. 運(yùn)輸機(jī)構(gòu)將物料向后輸送至外部膠帶輸送機(jī)/礦車;
6. 電氣系統(tǒng)根據(jù)作業(yè)需求,協(xié)調(diào)控制各機(jī)構(gòu)動(dòng)作(如截割臂擺動(dòng)調(diào)整斷面、行走機(jī)構(gòu)緩慢推進(jìn)),直至完成一段巷道掘進(jìn)。
通過(guò)以上8大系統(tǒng)的協(xié)同,懸臂式掘進(jìn)機(jī)實(shí)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(jī)械化掘進(jìn)的核心裝備。