截割运动为截割头的旋转和悬臂摆动的合成运动，截齿齿尖的运动轨迹近似为平面摆线 工作时，截割头上受有截割反力和用来使截齿保持截割状态的进给力(掏槽时，由行走机构或推进液压缸产生的沿悬臂轴线方向的进给力；横摆截割时，由回转液压缸产生的与摆动方向相同的进给力)，两者近乎保持垂直关系，使得所需要的进给力较小。当悬臂的摆动力过大时，进给力就大，使截齿摩擦增大，若截割力不足，截割头就会被卡住；当摆动力过小，截齿无法切入煤岩壁足够深度，只能在煤壁表面上切削而产生粉尘，并使截齿磨损加剧
现代掘进机多通过液压调节装置自动调整悬臂的摆动力和摆动速度，使进给力和截割力相适应，取得良好的截割效果
截割反力的方向和悬臂轴线相垂直，对机器产生绕其纵轴线的扭转力矩(倾覆力矩)，不利于机器的稳定工作
纵轴式掘进机多采用截锥体截割头，结构简单，容易实现内喷雾，较易切出光滑轮廓的巷道，便于用截割头开水沟和挖柱窝
截割头上既可安装扁截齿，也可安装镐形截齿。截割硬岩时，镐形截齿的寿命比扁截齿长。纵轴式截割头破碎的煤岩向两侧堆积，需用截割头在工作面下部进行辅助装载作业，影响装载效果。由于截割头埋在被切煤岩中工作，且转速低——产尘量较少
2．横轴式
横轴式掘进机的截割头轴线与悬臂轴线相垂直
工作时先进行掏槽截割，掏槽进给力来自行走机构，最大掏槽深度为截割头直径的2/3。掏槽时，截割头需做短幅摆动，以截割位于两半截割头中间部分的煤岩，因而使得操作较复杂。掏槽可在工作面上部或下部进行，但截割硬岩时应尽可能在工作面上部掏槽
横摆截割时，截齿齿尖的运动轨迹近似为空间螺旋线
横摆截割时，截割力方向近乎沿着悬臂的轴线，进给力的方向和截割力的方向近乎一致，与摆动方向近乎垂直，摆动力不作用在进给方向上，进给力主要取决于截割力——掏槽截割时所需要的进给力(推进力)较大，横摆截割时所需要的摆动力较小
由于进给力来自行走履带，使得行走机构需要较大的驱动力，且需频繁开动，磨损加剧
截割反力使掘进机产生向后的推力和作用在截割头上向上的分力，可被较大的机重所平衡，不会产生倾覆，机器工作时的稳定性较好
横轴式截割头的形状近似为半椭圆球体，不易切出光滑轮廓的巷道，也不能利用截割头开水沟和挖柱窝。横轴式截割头上多安装镐形截齿，齿尖的运动方向和煤体的下落方向相同，易将切下的煤岩推到铲装板上及时装载运走，装载效率较高。但截割头的转速高、齿数较多，且不被煤岩体所包埋——产尘量较多
二、截割机构
由截割头、悬臂和回转座组成悬臂工作机构
按悬臂长度是否可变，悬臂有伸缩式和不可伸缩式两种
1．截割头
截割头是掘进机上直接截割破碎煤岩的旋转部件，其形状、尺寸和其上截齿的排列方式对掘进机的工作性能有重大影响
截割头主要由截割头体、螺旋叶片和截齿座等组成。在齿座里装有截齿，叶片(或头体)上焊有安装内喷雾喷嘴用的喷嘴座
截割头体为组焊式结构，在头体上焊有截齿座和喷嘴座。头体内设有内喷雾水道，截割头通过键与主轴相连
截割头的外形轮廓有球形、球柱形、球锥形和球锥柱形四种，以球锥形截割头的截齿受力较为合理，得到较多应用
截齿按螺旋线方式分布在头体上，螺旋线头数一般为2～3条。截距对截割效果有较大影响。较大截距可增加单齿截割力，但截齿的磨损也随之增加。在选择截距时，还应考虑截割头上不同部位的截齿所受的负荷不同而有所区别，力求各截齿负荷均匀，以减小冲击载荷和使截齿的磨损速度接近
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横轴式截割头头体多为厚钢板的组焊结构或镙钉联接结构，由左右对称的两个半体组成。在头体上焊有齿座和喷嘴座，在头体内开有内喷雾水道，装有配水装置。截割头体通过涨套式联轴器同减速器输出轴相连，起过载保护作用
涨套式联轴器
6-垫圈
内、外环都有断口，拧紧螺钉使内环收缩，外环涨开，依靠摩擦力把切割头联结在减速器输出轴上，传递转矩。对中性好，装拆方便，轴径小，可以缓和冲击和过载保护
横轴式截割头外形的包络面(线)一般是由几段不同曲面(线)组合而成。使用较多的组合型式有：圆曲线一抛物线一圆曲线(抛物线)、圆曲线一椭圆曲线一圆曲线等
设计时应根据不同的工作条件选择截割头包络曲线的组合形式，力争达到最佳截割效果。横轴式截割头的截齿数量较多，且按空间螺旋线方式分布在截割头体上
螺旋线的旋向为左截割头右旋、右截割头左旋，可将截落的煤岩抛向两个截割头的中间，改善截齿的受力状况，提高装载效果
2．截割减速器
截割减速器作用：将电动机的运动和动力传递到截割头
由于截割头工作时承受较大的冲击载荷，要求减速器可靠性高，过载能力大；其箱体作为悬臂的一部分，应有较大的刚性，联接螺栓应有可靠的防松装置；减速器最好能实现变速，以适应煤岩硬度的变化，增强掘进机的适应能力
常用传动型式：圆锥—圆柱齿轮传动、圆柱齿轮传动和二级行星齿轮传动
二级行星传动可实现同轴传动，速比大，结构紧凑，传动功率大，多用于纵轴式截割头；圆锥一圆柱齿轮传动的结构简单，能承受大的冲击载荷，易实现机械过载保护，多用于横轴式截割头；实现截割头变速的圆柱齿轮传动，减速箱结构复杂，体积和重量较大
a-二级行星传动 b-可变速的圆柱齿轮传动 c、d-圆锥—圆柱齿轮传动
3．电动机
为实现较强的连续过载能力，适应复杂多变的截割载荷，并利用喷雾水加强冷却效果，悬臂式掘进机多采用防爆水冷式电动机来驱动截割头
为满足悬臂长度的需要和减小电动机的径向尺寸，可采用串联双转子电动机；为满足截割不同硬度煤岩的需要，避免在减速箱中变速，可采用双速电动机
4．悬臂伸缩装置
掘进机掘进时，截割头切入煤壁方式：
利用行走机构向前推进，使截割头切入——截割头悬臂不伸缩，结构比较简单，但行走机构移动频繁
截割头悬臂可以伸缩，一般是利用液压缸的推力使截割头沿悬臂上的导轨移动，使截割头切入煤壁，履带不需移动
伸缩悬臂有内伸缩和外伸缩两种
1花键套；2-内伸缩套；3-外伸缩套；4-保护套；5-定位螺钉；6-主轴；7-截割头
截割减速器输出轴上联接有内花键套，主轴的右端开有外花键，并插入花键套内。主轴的左端通过花键和定位螺钉与截割头相联，使减速器的输出轴驱动截割头旋转
保护套和内伸缩套同截割头相联，但不随截割头转动。 外伸缩套则和减速器箱体固联
推进液压缸的前端和保护套相联，后端和电动机壳体相联，在其作用下，保护套带动截割头、主轴和内伸缩套相对于外伸缩套前后移动，实现悬臂的伸缩
结构尺寸小，移动部件重量轻，移动阻力较小，有利于机器的稳定。但需要较长花键轴，加工较难，结构也比较复杂
> 1-截割头；2-工作臂；3-行星减速器；4-推进液压缸；5-电动机；6-导轨架
推进液压缸前端和工作臂相连，后端和导轨架相连，工作臂可相对导轨架作伸缩运动
悬臂结构尺寸和移动重量较大，推进阻力大，不利于机器的工作稳定性，但结构简单，伸缩部件加工容易，精度要求较低
伸缩悬臂的伸缩行程应与截割深度(最大掏槽深度)相适应，一般在0.5～1m范围内。推进液压缸的推进力应能克服伸缩部件的移动阻力和沿悬臂轴线方向的截割反力
5．回转台 回转台是悬臂支撑机构中的主要部件，位于机器的中央。它连接左右履带架，支承悬臂，实现悬臂的回转、升降运动，承受着复杂的交变冲击载荷
回转体(盘形支座2)的下端装有回转齿轮6，在盘形支座和回转座(十字构件1)间装有圆盘止推轴承3，盘形支座的下部和十字构件间装有球面滚子轴承4，截割反力即通过这两个轴承传递到回转座(十字构件1)和机架上。回转液压缸中的活塞推动和齿轮相啮合的齿条移动即可带动回转体(盘形支座2)及铰接于其上的悬臂摆动
三、装运机构
由装载机构和中间输送机两部分组成
装载机构由电动机(或液压马达)、传动齿轮箱、安全联轴器、集料装置、铲装板等组成。铲装板是基体，呈倾斜安装在主机架前端，后部与中间输送机连接，前端与巷道底板相接触，靠液压缸推动可作上下摆动。为增加装载宽度，有的铲装板装有左右副铲装板，有的则借助一个水平液压缸推动铲装板左右摆动。铲装板上装有集料装置，由铲装板下面的传动齿轮箱带动
(1)刮板式装载机构可形成封闭运动，装载宽度大，但机构复杂，装载效果差，应用较少
(2)扒爪式装载机构由偏心盘带动扒爪运动，两扒爪相位差为180o，扒爪尖的运动轨迹为腰形封闭曲线，可将煤岩准确运至中间刮板输送机，生产率高，结构简单，工作可靠，应用较多
(3)圆盘星轮式装载机构的星轮直接装在传动齿轮箱输出轴上，靠星轮旋转将煤(岩)扒入中间输送机。工作平稳，动载荷小，装载效果好，使用寿命长，多用于中型和重型掘进机 四、行走机构
悬臂式掘进机均采用履带行走机构
五、液压系统
工作机构水平和上下摆动，装载机构和转载机构的升降和水平摆动以及机器的支撑等，一般均采用液压泵—液压缸系统来实现。除工作机构采用电动机单独驱动外，其他机构如装运机构、转载机构、履带行走机构也可以用液压泵—液压马达系统驱动
1．截割头水平摆动回路
截割头水平摆动由多路换向阀中的A1阀控制。当各换向阀都在中位时，液压泵来的液压油经各阀中位和过滤器4回油箱
当操纵阀A1使其左阀位通油，液压油经该阀左阀位打开两侧液控单向阀7进入齿条液压缸下侧，使齿条活塞向上运动，带动齿轮回转体回转，使截割头向一侧摆动；齿条液压缸上侧的油经已打开的上侧液控单向阀7、换向阀A1左阀位、回油过滤器4回油箱
如果操纵换向阀A1使其右阀位通油，齿条活塞向下运动，截割头向另一侧摆动。齿条液压缸的两侧都装有安全阀，其作用是在截割头停止摆动而发生过载时，对传动零件及回转体弹力套起过载保护作用。安全阀的调定压力为31.5MPa
回路中的双向液控单向阀，使齿条液压缸在不供油时两侧都被锁住，截割头停留在调定水平的位置上
1-轴向柱塞泵；2-三位六通多路换向
> 阀；3-压力表；4-过滤器；5-双联液控单向阀
6-单向节流阀；7-液控单向阀；8-安全阀
2．截割头升降回路
截割头升降由多路换向阀中的A2阀控制。当操纵A2阀使其左阀位通油时，液压油经该阀左阀位打开进油管侧液控单向阀7后进入两液压缸的活塞杆腔，活塞腔的油经液控单向阀7和单向节流阀6(背压)回油箱，使截割头缓慢下降
在两液压缸活塞腔的端头上装有液控单向阀7，其作用是防止截割头在垂直升降过程中，管路或软管发生破裂，截割臂突然下落，造成事故。当操纵A2阀使其右阀位通油时，液压油经单向节流阀中单向阀、液控单向阀7进入活塞腔，活塞杆腔中油经液控单向阀7回油箱
为便于操作，换向阀A1和A2操纵杆的运动方向与截割头运动方向基本一致，例如Al阀操纵杆推向右侧，截割头向右摆，推向左侧则向左摆动；A2阀的操纵杆向后拉，截割头抬起，向前推截割头下降
3．铲装板升降回路
当操纵B阀使左阀位通油时，液压油经双联液控单向阀5进入液压缸活塞腔，活塞杆腔油经单向节流阀6回油箱，使铲装板缓慢下降
安全阀8(调定压力18MPa)作用：防止截割头突然被卡住，使铲装板液压缸活塞杆一侧产生尖锋压力，损坏液压缸、铲装板等被元件
4．稳定器升降回路
稳定器液压缸升降由多路换向阀中的C阀控制
向前推控制杆，稳定器下降；向后拉控制杆，稳定器抬高
在稳定器活塞杆腔回路上装有低压安全阀(调定压力5MPa)，作用是防止稳定器由下部位置抬起时，在稳定器与行走电动机之间有大块碎岩损坏电动机
关键词：掘进机
