1. 研究目的与意义（文献综述）

悬臂式掘进机是集截割、行走、装载及运输于一体的巷道掘进的综合化机组，是井下巷道掘进的主要产品。悬臂式掘进机液压系统作为掘进机系统中的核心技术之一，其性能的优劣直接决定了掘进机整体性能的优越与否。因此对悬臂式掘进机液压系统的研究对推动我国掘进机的发展具有重要的意义。

在纵轴式悬臂式掘进机整体特点及发展状况的基础上，对其液压系统的发展状况进行分析总结。结合行业标准和设计规范，在液压系统设计中，基本上确定各零部件的液压使用原理及参数计算。分析计算截割部、行走机构、装运机构、中间运输机等载荷分析。马达部分的确定：装载部的星轮机构马达、行走机构的驱动马达、中间运输机的驱动马达等。油缸部分的确定：升降油缸、回转油缸、伸缩油缸、履带行走机构的张紧油缸、铲板部的升举油缸的计算设计。进行泵站的参数计算确定和液压系统的计算。[7，12]

1.1国外研究现状

2. 研究的基本内容与方案

2.1基本内容

图1掘进机总体机构

1.切割机构 2.装载机构 3.运输机构 4.机架及回转台

5.行走机构 6.液压系统 7.电气系统 8.供水系统 9.操作台

论文的主要内容包括：悬臂式掘进机要同时实现将煤岩从矿体分离，装载运出，并实现机器本身的行走调动和喷雾灭尘等功能。悬臂式掘进机主要由切割机构，装载机构、运输机构、机架及回转台、行走机构，液压系统、电气系统、冷却灭尘系统及机器的操作控制与保护等九部分组成。其总体结构如图所示。

图2 掘进机切割悬臂 图3 掘进机装载机构

图4 掘进机行走机构 图5 掘进机回转机构

针对该类掘进机的功能要求，完成切割、行走和装运等机构的相关计算及其液压系统设计和制图。

2.2技术方案

现代悬臂式掘进机通常除截割头由电机驱动外，其余动作均由液压马达驱动。所以液压系统的功率越来越大，能力也越来越强。液压系统主要由泵站、控制阀组、油缸、驱动马达及辅助液压元件组成。液压系统为掘进机提供压力油，驱动和控制各油缸及马达，使机器实现相应的动作，并进行液压保护。掘进机液压系统主泵站由电动机驱动恒功率变量柱塞泵，分别向油缸回路、行走、装载、输送机回路提供压力油。[9]

掘进机的工作过程如图1所示。基于掘进机的工作过程可将掘进机液压系统分为两部分：①行走机构、截割机构、铲板机构及后支撑机构这四个执行机构不存在同时工作的情况，可以由一台泵单独为其提供压力油，为行走、截割及铲板回路。②装载马达、运输机马达及水泵马达一般需同时工作，其可由单独一台泵进行驱动，构成一个多负载回路。

图6掘进机的工作过程

2.2.1行走、截割及铲板回路设计

行走机构由两台马达分别驱动，其应可实现左行走及右行走的分别驱动，则行走机构的回路应分开，分别单独进行控制，以便实现行走各种工况。截割机构的动作分为升降及回转，则也需分别对其进行控制，以便实现截割的各种工况，且油缸进出油口处需设双向锁，防止悬臂的自重而下降；而对于铲板及后支撑机构需要其两个油缸同时动作，则只需对铲板及后支撑分别由一个阀进行控制。鉴于该回路需较多的阀分别对各执行机构进行控制，考虑采用六联多路阀进行控制，这样可以使液压控制系统结构紧凑，安装方便。

2.2.2 多负载回路设计

掘进机在开始工作时，内喷雾系统必须启动，且在掘进机进行截割的同时，装载及运输机构必须同时工作，以防止造成煤岩的堆积。由此这三个执行机构可由单独的一台泵进行驱动。由于装载机构须有两台马达分别驱动，且各自不能相互干扰，且需保持同步工作。则该回路须有四路回路进行控制。

3. 研究计划与安排

1-2周，收集相关文献资料，思考设计内容和技术方案，撰写开题报告；阅读外文文献及翻译。

3-4周，完成相关机构的参数计算。

5-7周，完成各机构液压系统的设计计算和元器件选型。

4. 参考文献（12篇以上）

[1] b. maidl,l. schmid,w. ritz,m.herrenknecht.hardrock tunnel boringmachines.ernst amp; sohn,2008.

[2] 张利平,山峻.液压站设计与使用维护.化学工业出版社,2013,4.

[3] 雷天觉.新编液压工程手册.北京理工大学出版社,1998.