0引言EBH300A型横轴悬臂式掘进机是中煤石家庄煤矿机械有限公司设计制造的大功率、横轴、智能化截岩掘进机，具有截割臂稳定、破岩能力强、全遥控、智能记忆截割成形等特点。有关纵轴掘进机主要部件的模块化设计、主要部件装配设计、利用Pro/E的至上而下的设计方法，并结合掘进机本体部具体分析了其建模的过程，实现了通过改变具体参数从而生成新的三维设计。然而，对横轴悬臂式掘进机三维建模与设计的研究开发较少。本文对EBH300A型横轴悬臂式掘进机的三维建模与设计，是实现该掘进机参数化、智能化及虚拟化设计的基础，也是其高端产品研发、CAE及结构优化的前期工作。1结构及性能参数EBH300A型横轴悬臂式掘进机由截割部、装载部、运输部、机身部、行走部、后稳定装置六大机械部分以及液压系统、喷水降尘系统、润滑系统、电气系统四大系统组成，其截割部的截割滚筒与截割臂垂直，截齿分布在截割臂两侧的截割滚筒上，使其更耐冲击载荷。EBH300A型悬臂式掘进机可定位截割巷道最大高度5.8m、最大截割宽度8.8m。可在坡度≤±18°，切割普氏系数f≤12的坚硬半煤岩巷道掘进；机体宽大，吨位重，截割部可伸缩，适合大断面巷道的快速掘进；采用圆锥台形截割头，单刀力大，截齿排布置密实、合理，破岩过断层能力强，截割振动小，工作稳定性好，截割臂回转升降可实现联动能进行弧形截割。2掘进机主要部件的三维建模与装配（1）截割部三维建模截割头的作用是破碎岩石，主要由截割炮头、截齿座和截齿3部分组成。图1截割头图2伸缩臂在工程中，截齿安装在截齿座上，而截齿座焊接在截割头上。截割电机驱动截割筒旋转，完成截齿截割煤岩。在三维设计中先将三维实体零件模型截齿座和截齿装配，然后将所得装配体与截割炮头连接装配并阵列，得到截割头三维模型如图1所示。伸缩臂主要由伸缩内、外筒，伸缩臂座和驱动油缸等组成。在二平行液压缸的驱动下，使伸缩臂计算机应用EBH300A型横轴悬臂式掘进机三维建模与设计*方立宇1，黄建农1，2，董志峰1（1.中国矿业大学（北京），北京100083；2.石家庄煤矿机械有限责任公司，石家庄050031）摘要：结合工程项目要求进行EBH300A型横轴式掘进机三维设计。建立掘进机各零件三维实体模型，根据掘进机各部分结构及联接关系，将各零件三维实体模型进行装配，尤其是截割头截齿的装配，得到了截割部等六大机械部件的装配结构三维模型。按掘进机功能及运动关系装配完成掘进机的整机三维实体模型。为建立掘进机的虚拟样机、机械性能和动态特性分析提供了基础模型，并为掘进机机械结构的改进与优化奠定基础。关键词：横轴掘进机；三维建模；装配；设计中图分类号：TD421.5文献标志码：A文章编号：1003－0794（2015）06－0245－023DModelingandDesignofEBH300ATransverseAxisRoadheaderFANGLi-yu1，HUANGJian-nong1，2，DONGZhi-feng1（1.ChinaUniversityofMiningandTechnology（Beijing）,Beijing100083,China;2.ShijiazhuangCoalMiningMachineryCo.Ltd.,Shijiazhuang050031,China)Abstract:The3DEBH300Aroadheaderwasdesignedtosatisfytherequirementofengineeringproject.First,the3Dsolidpartsoftheroadheadewerebuilt,thenthesepartswereassembledassixmain3Dcomponentsbasedonthestructureandconnectionrelations,particularly,thecuttingtoothonthehobbinghead.Finally,thewhole3Dsolidroadheaderwasassembledaccordingtothemotionandfunctionsofthecomponents.Theseworksprovidedthefoundationnotonlyforvirtualprototype,analysisofmechanicalcharacteristicsanddynamicbehaviors,butalsofortheimprovementandoptimizationofroadheader’smechanicalstructure.Keywords:roadheader;3Dmodeling;assembly;design*国家863项目（2008AA062201）煤矿机械CoalMineMachineryVol.36No.06Jun.2015第36卷第06期2015年06月doi:10.13436/j.mkjx.201506105245

第36卷第06期Vol.36No.06EBH300A型横轴悬臂式掘进机三维建模与设计———方立宇，等内筒直线运动；而在伸缩臂外筒后端下部两侧，二平行油缸驱动下伸缩臂做上下摆动。在机身转台回转、伸缩臂上下摆动及直线伸缩运动合成作用下，实现截割头在三维空间位姿及运动。建立伸缩臂三维模型如图2所示。（2）其他五大机械部件三维建模装载部主要由铲板、星轮、星轮减速机和驱动电机等组成，电机驱动减速机及星轮旋转；2个液压缸驱动铲板的升降。运输部由位于装载部中心、机身下部纵向刮板输送机组成。转台由上盖、下盖、齿轮、齿条、轴承和驱动油缸组成；齿条位于上盖内部与油缸推杆相联；齿轮与上下盖板通过轴承联接。机身部分前架、后架与后支撑，后支撑装置与后架连成一体，后支腿由支撑油缸驱动，在掘进机工作时起到稳定机身的作用。行走部主要由支重轮、引导轮、张紧装置、履带梁、履带、驱动轮、行走减速器和行走马达组成。行走机构通过电动机提供动力，通过液压控制、制动。行走部履带采用滑动杆方式连接。在三维设计中先将建立三维实体零件模型，然后装配完成装载部、运输部、机身部、行走部、后稳定装置五大机械部分如图3所示。（a）装载部（b）运输部（c）机身部（d）行走部（e）后稳定装置图3其他机械部件三维建模3掘进机整机装配按掘进机功能及运动关系装配完成掘进机的整机三维实体模型。对于机身各部分的装配，由于前架与后架是通过螺栓联接的，不存在相对运动，因而采用固定联接装配；转台与机身通过螺栓联接，没有相对移动，用固定联接装配。转台的旋转是通过液压油缸驱动齿条移动，与转台齿轮啮合使齿轮旋转，从而带动前架的摆动。转台与齿轮固定联接，而齿轮绕中心轴转动通过滚动轴承与机身装配。行走部与机身是通过螺栓联接的，同样采用固定联接装配。装载部与机身有相对摆动和移动，因而，铲板首先与机身铰链销轴联接同时还要通过铲板驱动油缸相连，从而实现装载部的摆动及移动。截割部与机身的联接装配，截割部后方上部通过销轴与转台上部联接，而下部通过截割部上下摆动驱动油缸与转台下部销轴联接，从而实现截割部的上下摆动。装配得到的EBH300A型横轴悬臂式掘进机总体三维设计模型如图4所示。图4EBH300A型横轴悬臂式掘进机整机模型4结语结合工程实际要求建立了EBH300A型横轴悬臂式掘进机零件三维实体模型，根据该掘进机的结构组成、各部件运动关系及功能完成掘进机整机三维装配。为横轴掘进机机械特性分析、动态特性分析、结构的改进与优化提供了基础。参考文献：［1］胡建华，支建燊，胡方海.基于Pro/E的掘进机本体部模块化Top-Down设计［J］.煤矿机械，2012，33（6）：247-248.［2］林绍勇，徐昆鹏，魏成刚.Pro/E高级装配与分析在掘进机设计中的应用［J］.煤矿机械，2012，33（3）：253-254.［3］付欣欣，张信腾，祁世栋.基于Pro/E的掘进机行走部Top-down设计［J］.煤矿机械，2012，33（7）：36－37.［4］孟凡勇.EBZ315掘进机截割头设计［J］.煤矿机械，2010，31（7）：18-20.作者简介：方立宇（1991-），河北唐山人，在读硕士，机械设计及理论专业，电子信箱：975953145@qq.com.责任编辑：武伟民收稿日期：2015－02－05246