# 掘进机STP设计流程说明 ## 一、需求分析与方案设计 掘进机STP设计需以工程实际需求为出发点，首先开展工况分析，明确设备应用场景的地质条件（如岩石硬度、含水率）、巷道断面尺寸及推进速度要求。基于这些参数，初步确定设备的整体布局方案，包括截割机构、行走系统、装运机构的相对位置关系，并提出关键性能指标，如截割功率、最大截割高度、行走速度等。方案设计阶段需进行多方案对比，例如截割头的横向布置与纵向布置形式对作业效率的影响，或履带式与轨轮式行走机构的适应性差异，通过技术经济性评估选定最优方案。 ## 二、详细设计阶段
　　 （一）材料选择 结构件材料需综合考虑强度、耐磨性、韧性及成本。截割头作为核心工作部件，常选用ZG35CrMnSi等高强度低合金钢，通过调质处理提升表面硬度至HRC45-50，以应对岩石冲击载荷；机架等承载部件多采用Q355B低合金结构钢，兼顾焊接性能与结构强度；液压管路则选用20#无缝钢管，确保耐压性和抗疲劳能力。对于易损件如截齿，通常采用硬质合金刀头与40Cr钢体钎焊组合，提高耐磨性和使用寿命。
　　 （二）结构设计与标准件应用 三维建模阶段需借助CAD软件完成各部件的参数化设计，重点关注运动部件的干涉检查与受力分析。标准件的选用需遵循GB/T、ISO等通用标准，例如轴承优先选用SKF或NSK品牌的调心滚子轴承，以适应重载工况；液压系统中的密封圈采用丁腈橡胶材质，满足-20℃~100℃的工作温度范围；连接螺栓选用8.8级高强度螺栓，关键部位采用防松螺母。标准件的应用可降低制造成本、缩短采购周期，并提升后期维护的便利性。
　　 （三）关键部件设计 截割机构设计需确定截齿排列方式（如螺旋线排列）和截齿数量，通过离散元仿真软件模拟截割过程，优化切削阻力分布；行走机构需计算履带接地比压，确保设备在松软地层的通过性；液压系统设计需进行流量匹配与压力损失计算，选用集成式多路阀减少管路连接，提高系统可靠性。 ## 三、工艺性分析与优化 设计方案需结合加工能力进行工艺性验证。结构件焊接工艺需制定焊接顺序，避免因焊接应力导致的变形，重要焊缝采用无损检测（如UT探伤）；机加工件需明确公差等级，例如轴承座孔的尺寸公差控制在H7级，表面粗糙度Ra≤1.6μm；热处理工艺需根据材料特性确定参数，如截割头齿座的表面淬火深度应≥3mm。对于复杂曲面零件（如截割头体），可采用3D打印技术制作砂型，再通过铸造成型，以降低模具成本。 ## 四、仿真验证与设计迭代 利用CAE软件对关键结构进行有限元分析，模拟最大截割工况下的应力分布，确保机架等部件的安全系数≥1.5；动力学仿真需验证行走系统的爬坡能力及制动性能，避免溜车风险；液压系统仿真通过AMESim软件分析压力波动与响应时间，优化阀组参数。根据仿真结果对设计进行迭代，例如对应力集中部位增加圆角过渡，或调整液压管路直径以减少压力损失。 ## 五、总结 掘进机STP设计是一个系统性工程，需在满足功能需求的基础上，平衡性能、成本与可靠性。通过需求分析明确设计目标，详细设计阶段注重材料选型与标准件应用，结合工艺性分析与仿真验证优化方案，最终形成可落地的设计成果。整个流程需严格遵循行业规范，确保设备在复杂工况下的稳定运行，同时为后续的试制与调试奠定基础。