礦山機(jī)電畢業(yè)論文--采煤機(jī)截割部的設(shè)計(jì)計(jì)算

1、<p><b>　　摘要</b></p><p>　　MG300/700-WD型交流電牽引采煤機(jī)，采用多點(diǎn)擊驅(qū)動(dòng)、橫向布置的新型電牽引采煤機(jī)，總裝機(jī)功率700KW，截割功率2×300KW，牽引功率2×40KW，采用機(jī)載交流變頻技術(shù)調(diào)速、銷軌式牽引，適用于1.9~3.8m，煤層傾角≦16°，煤質(zhì)中硬或是硬的綜采工作面。</p><p&

2、gt;　　本說明書主要介紹了采煤機(jī)截割部的設(shè)計(jì)計(jì)算。MG300/700-WD型采煤機(jī)截割部主要是由一個(gè)減速箱和四級(jí)齒輪傳動(dòng)組成，截割部電機(jī)放在搖臂內(nèi)橫向布置，電動(dòng)機(jī)輸出的動(dòng)力經(jīng)由三級(jí)直齒圓拄齒輪和行星輪系的傳動(dòng)，最后驅(qū)動(dòng)滾筒旋轉(zhuǎn)。截割部采用四行星單浮動(dòng)結(jié)構(gòu)，減小了結(jié)構(gòu)尺寸，采用大角度彎搖臂設(shè)計(jì)，加大了過煤空間，提高了裝煤效果。</p><p>　　在設(shè)計(jì)過程中，對(duì)截割部的軸、傳動(dòng)齒輪、軸承和聯(lián)接用的花鍵等部件進(jìn)行

3、了設(shè)計(jì)計(jì)算、強(qiáng)度校核和選用。本說明書主要針對(duì)主要部件的設(shè)計(jì)計(jì)算和強(qiáng)度校核進(jìn)行了敘述和介紹。</p><p>　　此外，還對(duì)MG300/700-WD采煤機(jī)的使用與維護(hù)進(jìn)行了說明，以便能更好的發(fā)揮該采煤機(jī)的性能，達(dá)到最佳工作效果</p><p>　　關(guān)鍵詞：采煤機(jī)；截割部；減速箱；行星輪系；傳動(dòng)齒輪；設(shè)計(jì)</p><p><b>　　目 錄</b

4、></p><p><b>　　第一章緒論1</b></p><p>　　1.1國(guó)外采煤機(jī)的發(fā)展歷史1</p><p>　　1.2我國(guó)采煤機(jī)的發(fā)展歷史3</p><p>　　1.3 采煤機(jī)的發(fā)展趨勢(shì)4</p><p>　　1.4采煤機(jī)的分類和組成6</p><

5、p>　　第二章總體方案的確定10</p><p>　　2.1 MG300/700-WD型采煤機(jī)簡(jiǎn)介10</p><p>　　2.2主要技術(shù)參數(shù)10</p><p>　　2.3采煤機(jī)截割部傳動(dòng)系統(tǒng)概述12</p><p>　　2.4采煤機(jī)牽引部概述13</p><p>　　2.5電機(jī)的選擇14</

6、p><p>　　2.6截割部總體傳動(dòng)方案的確定15</p><p>　　第三章齒輪設(shè)計(jì)17</p><p>　　3.1齒輪正確嚙合條件17</p><p>　　3.2齒輪材料的選擇17</p><p>　　3.3傳動(dòng)系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)參數(shù)的計(jì)算18</p><p>　　3.4齒輪的受力分析19&l

7、t;/p><p>　　3.5齒輪設(shè)計(jì)及強(qiáng)度效核20</p><p><b>　　第四章結(jié)論21</b></p><p><b>　　參考文獻(xiàn)22</b></p><p><b>　　謝詞23</b></p><p><b>　　第一章緒論&

8、lt;/b></p><p>　　振興煤炭行業(yè)，煤機(jī)要先行。我國(guó)作為世界第一的產(chǎn)煤大國(guó)，對(duì)高性能的煤機(jī)有著巨大的需求。然而我國(guó)的煤炭裝備制造工廠沒有技術(shù)研發(fā)中心，企業(yè)規(guī)模小而分散，制造工藝落后，缺乏產(chǎn)業(yè)巨頭的支持。同時(shí)由于煤礦行業(yè)的特殊性，對(duì)煤機(jī)的耐熱、耐腐蝕、防爆、抗沖擊載荷的性能要求較高。行業(yè)內(nèi)優(yōu)秀人才較為稀缺。等等原因造成我國(guó)的煤機(jī)行業(yè)較為落后。盡管煤炭作為能源被石油大規(guī)模替代已經(jīng)過了100多年，但當(dāng)

9、石油出現(xiàn)問題時(shí)，其還是最直接的替代能源。近年來世界原油價(jià)格的飆升帶動(dòng)國(guó)際煤炭?jī)r(jià)格的上漲，而國(guó)際煤炭?jī)r(jià)格的上漲則會(huì)推高國(guó)內(nèi)的煤炭?jī)r(jià)格的上漲，煤炭行業(yè)的景氣程度會(huì)與日俱升。</p><p>　　G300/700-WD型采煤機(jī)適用于1.6-3.3m中煤層的開采。它采用了當(dāng)今國(guó)內(nèi)外的一些比較先進(jìn)的技術(shù)，例如變頻技術(shù)、機(jī)載操作站操作等。這款采煤機(jī)的的設(shè)計(jì)生產(chǎn)和使用，能大大的提高采煤的效率，對(duì)降低工人工作的強(qiáng)度，提高年產(chǎn)量都

10、有很大的幫助。采煤機(jī)截割部主要由箱體、原動(dòng)機(jī)、輸出軸、減速部分、除塵及冷卻系統(tǒng)。潤(rùn)滑系統(tǒng)等組成，采煤機(jī)截割部減速器主要是由固定減速器和搖臂行星減速器兩部分組成，截割部承擔(dān)截煤和裝煤任務(wù)，是采煤機(jī)的主要部件之一，通過對(duì)截割部設(shè)計(jì)的完善，從總體上提高了我國(guó)對(duì)中煤層的開采效率</p><p>　　1.1國(guó)外采煤機(jī)的發(fā)展歷史</p><p>　　在20世紀(jì)70年代初期，國(guó)外部分廠商開始在煤礦機(jī)械上

11、使用電氣調(diào)速技術(shù)，用于改進(jìn)采機(jī)械設(shè)備的牽引方式。美國(guó)JOY公司研制成功了1LS多電機(jī)橫向布置直流電牽引采煤機(jī)，此后又陸續(xù)研制了2LS-6LS等型多電機(jī)橫向布置電牽引采煤機(jī)。7LS5采煤機(jī)總功率1940kW,牽引速度30m/min,采用JOY Ultratrac2000 型強(qiáng)力銷軌無鏈牽引系統(tǒng),加大銷軌節(jié)距和寬度,并采用鍛造銷排,裝備了與6LS5型通用的JNA機(jī)載計(jì)算機(jī)信息中心,具有人機(jī)通訊界面、故障診斷圖形顯示和儲(chǔ)存、無線電遙控、牽引控

12、制和保護(hù)等功能。</p><p>　　德國(guó)Eickhoff公司于1976 年研制成功直流電牽引采煤機(jī),并基本停止了液壓牽引采煤機(jī)的研發(fā),此后又陸續(xù)開發(fā)了多種形式電牽引采煤機(jī)。20世紀(jì)90年代開發(fā)的SL系列橫向布置交流電牽引采煤機(jī),將截割電機(jī)布置在搖臂上。其中SL500型電牽引采煤機(jī)裝機(jī)功率達(dá)1 815 kW,最大牽引力869 kN;SL300型電牽引采煤機(jī)總裝機(jī)功率1138 kW,采用雙變頻器一拖一系統(tǒng),最大牽引

13、速度達(dá)36.7 m /min;SL1000型采煤機(jī)裝機(jī)功率達(dá)2600 kW,牽引力1003kN。控制系統(tǒng)具有交互式人機(jī)對(duì)話、設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測(cè)與故障預(yù)報(bào)、在線控制、數(shù)據(jù)傳輸?shù)裙δ堋?lt;/p><p>　　英國(guó)long - Airdox公司于1984年研制成功第1臺(tái)將截割電機(jī)布置在搖臂上的多電機(jī)橫向布置Electra55V型直流電牽引采煤機(jī),在此基礎(chǔ)上又開發(fā)出功率更大的Electra1000型直流電牽引采煤機(jī)。20世紀(jì)90

14、年代,在Electra系列機(jī)型基礎(chǔ)上,進(jìn)一步加大功率,改進(jìn)控制系統(tǒng),開發(fā)了EL系列交流電牽引采煤機(jī), 主要機(jī)型EL600、EL1000、EL2000、EL3000型。在EL系列機(jī)型上裝置的Impact集成保護(hù)及監(jiān)控系統(tǒng)具有負(fù)荷控制、機(jī)器監(jiān)控、采煤機(jī)自動(dòng)定位、自動(dòng)調(diào)高、區(qū)域控制、智能化安全聯(lián)鎖、隨機(jī)故障診斷和數(shù)據(jù)傳輸?shù)裙δ堋?</p><p>　　日本三井三池制作所1987年后陸續(xù)研制成功多種截割電機(jī)縱向布置

15、的MCLE - DR系列交流電牽引采煤機(jī),近幾年又開發(fā)了截割電機(jī)橫向布置的多電機(jī)交流電牽引采煤機(jī)。采煤機(jī)裝有微機(jī)工況監(jiān)測(cè)及故障診斷系統(tǒng),可數(shù)字顯示牽引速度、滾筒位置、留頂?shù)酌汉穸?、電機(jī)負(fù)載及各處溫度,具有無線遙控裝置,并可加裝紅外線發(fā)射器操縱采煤機(jī)。</p><p>　　波蘭在與中國(guó)合作研制成功KSE-344型薄煤層交流電牽引采煤機(jī)的基礎(chǔ)上，陸續(xù)開發(fā)了KSE-360、KSE-700、KSE-800RW/2BP、K

16、SE-535S、KSE1000型等交流電牽引采煤機(jī)。采煤機(jī)截深有630mm提高到800~1000mm。</p><p>　　前蘇聯(lián)20世紀(jì)70年代研制出K128Ⅱ直流電牽引采煤機(jī)后，又相繼研制成功多種直流電牽引采煤機(jī)。90年代開發(fā)了K-88型等交流電牽引采煤機(jī)?？傮w來看，俄羅斯的電牽引采煤機(jī)功率較小，直流牽引，性能參數(shù)較低。 </p><p>　　1.2我國(guó)采煤機(jī)的發(fā)展歷史</p&

17、gt;<p>　　從上世紀(jì)八十年代開始，我國(guó)進(jìn)入了采煤機(jī)發(fā)展的興旺時(shí)期，在 廣泛吸取國(guó)外先進(jìn)技術(shù)的同時(shí)，不斷的實(shí)踐創(chuàng)新，銳意進(jìn)取，重視采煤機(jī)成系列的開發(fā)，不斷礦大使用范圍，同時(shí)推廣使用無連牽引，是采煤機(jī)工作更平穩(wěn)，使用更更安全。在九十年代，電牽引技術(shù)逐漸成熟，多電機(jī)驅(qū)動(dòng)橫向布置的總體結(jié)構(gòu)成為電牽引采煤機(jī)發(fā)展的主流，為提高生產(chǎn)效率立下了汗馬功勞。</p><p>　　隨著科技的進(jìn)步，開發(fā)高產(chǎn)高效礦井綜

18、合配套設(shè)備已成為我國(guó)煤炭科技發(fā)展的主流：大功率、大截深電牽引采煤機(jī)被廣泛的開發(fā)和使用，一些世界前沿的先進(jìn)技術(shù)也被用到了采煤機(jī)的開發(fā)應(yīng)用中，如變頻技術(shù)，遠(yuǎn)程監(jiān)控、無線遙控等等，為更好的服務(wù)我國(guó)煤礦事業(yè)奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。</p><p>　　1991年 ，煤炭科學(xué)總院上海分院與波蘭合作，在國(guó)內(nèi)率先研制成功了我國(guó)第一臺(tái)交流變頻調(diào)速技術(shù)的薄煤層爬底板采煤機(jī)后，上海分院又先后研制成功了截割電機(jī)縱向布置的交流電牽引采煤機(jī)、截

19、割電機(jī)橫向布置的適用于中厚和較薄煤層的交流電牽引采煤機(jī)，并成功應(yīng)用于晉城、淮南、徐州、大同等礦務(wù)局。</p><p>　　到目前為止，國(guó)內(nèi)采煤機(jī)生產(chǎn)廠家均對(duì)交流電牽引采煤機(jī)進(jìn)行了大量的研究開發(fā)。上海分院研制的MG系列電牽引采煤機(jī)已形成9大系列共幾十個(gè)品種，現(xiàn)正在開發(fā)裝機(jī)功率達(dá)1800kw的交流電牽引采煤機(jī)；太原礦上機(jī)器廠與上海分院合作，將AM500液壓牽引采煤機(jī)改造成MG375/830-WD型交流電牽引采煤機(jī)后，

20、又與兗州礦業(yè)集團(tuán)合作，研制成功了MGTY400/-3.3D型交流電牽引采煤機(jī)；雞西煤機(jī)廠與上海分院合作將MG2×300-W型液壓牽引采煤機(jī)改造MG300/360-WD型交流電牽引采煤機(jī)后，又開發(fā)了MG200/463型、MG400/985型交流電牽引采煤機(jī)；遼源煤機(jī)廠與邢臺(tái)礦業(yè)集團(tuán)合作研制成功了我國(guó)首臺(tái)應(yīng)用電磁轉(zhuǎn)差離合器調(diào)速技術(shù)的MG668-WD型電牽引采煤機(jī)；無錫采煤機(jī)廠與中紡機(jī)電研究所合作，開發(fā)研制成功了國(guó)內(nèi)首臺(tái)應(yīng)用開關(guān)磁阻

21、電機(jī)調(diào)速技術(shù)的MG200/500-CD型電牽引采煤機(jī)。</p><p>　　采煤機(jī)發(fā)展到現(xiàn)在，隨著各項(xiàng)技術(shù)的掌握，我國(guó)將在以下方面進(jìn)行攻關(guān)研究，力爭(zhēng)趕上世界先進(jìn)水平：</p><p>　　大功率、大截深電牽引采煤機(jī)的進(jìn)一步研究；</p><p>　　大功率采煤機(jī)的工況監(jiān)制。故障診斷于控制系統(tǒng)的研究；</p><p>　　為最大限度的利用我國(guó)能

22、源，著力研制發(fā)展薄煤層采掘機(jī)；</p><p>　　應(yīng)用高新技術(shù)，嚴(yán)格管理，提高可靠性.</p><p>　　在電牽引采煤機(jī)的研制領(lǐng)域，我國(guó)雖然取得了一些客觀的成績(jī)，但與目前與國(guó)外先進(jìn)的采煤機(jī)相比，再總體參數(shù)性能方面尚有較大差距，某些關(guān)鍵部件的性能、功能、適用范圍還亟待完善和提高，尤其是線監(jiān)控、故障診斷及預(yù)報(bào)、信號(hào)傳輸與采煤機(jī)自動(dòng)控制、傳感器等智能化技術(shù)和機(jī)械部件的可靠性、壽命與國(guó)外的相比

23、差距很大，此外，我國(guó)在采煤機(jī)的機(jī)械結(jié)構(gòu)參數(shù)設(shè)計(jì)、加工制造和材質(zhì)性能上與國(guó)外先進(jìn)水平也有較大的差距。因此，為提高產(chǎn)品質(zhì)量，采煤機(jī)的機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)理論設(shè)計(jì)尚需加大研究力度。</p><p>　　1.3 采煤機(jī)的發(fā)展趨勢(shì)</p><p>　　80年代以來，滾筒式采煤機(jī)在結(jié)構(gòu)、性能參數(shù)、可靠性和易維修性上都有很大的改進(jìn)。歸結(jié)起來，滾筒式采煤機(jī)有以下特征和發(fā)展趨勢(shì)：</p><p

24、><b>　　1）增大功率和能力</b></p><p>　　為了適應(yīng)綜采工作面高產(chǎn)、高效和在不同地質(zhì)條件下快速截割煤巖的需要，不論厚、中厚和薄煤層的采煤機(jī)均在不斷增大裝機(jī)功率和生產(chǎn)能力。</p><p>　　2）電牽引采煤機(jī)已成為主導(dǎo)機(jī)型</p><p>　　目前電牽引采煤機(jī)已成為德國(guó)、英國(guó)、美國(guó)、日本和法國(guó)等主要生產(chǎn)國(guó)的主導(dǎo)機(jī)型。&l

25、t;/p><p>　　3）增大牽引速度和牽引力，并改進(jìn)無鏈牽引機(jī)構(gòu)</p><p>　　為了適應(yīng)綜采高產(chǎn)高效的要求，近代采煤機(jī)的牽引速度和牽引力都有較大的增大。</p><p>　　4）機(jī)器的結(jié)構(gòu)布置有新的發(fā)展</p><p>　　近年來不斷發(fā)展和研制出了多機(jī)橫向布置、部件可側(cè)面拉裝的整機(jī)箱式機(jī)身、縱向布置采煤機(jī)的牽引部和截割部合為一個(gè)部件、破碎

26、機(jī)采用單獨(dú)電動(dòng)機(jī)傳動(dòng)、改進(jìn)擋煤板傳動(dòng)裝置、無底托架或不用整體底托架等新的結(jié)構(gòu)布置方式。</p><p>　　5）截割滾筒的革新和改進(jìn)</p><p>　　截割滾筒的改進(jìn)是圍繞增大截深、減低煤塵、增大塊煤率和提高壽命等目標(biāo)進(jìn)行的其主要改進(jìn)有增大截深、采用強(qiáng)力截齒、增大塊煤率和減少煤塵生成、滾筒設(shè)計(jì)CAD、高壓水射流噴霧降塵和助切、加固滾筒結(jié)構(gòu)等方面。</p><p>

27、　　6）擴(kuò)大采煤機(jī)的使用范圍，不斷開發(fā)難采煤層的機(jī)型</p><p>　　薄煤層、厚煤層、硬粘并有夾矸煤層、大傾角、破碎頂板等難采煤層的機(jī)型的發(fā)展有，開發(fā)出了薄煤層、厚煤層、大傾角、短機(jī)身、窄機(jī)身等機(jī)型。</p><p>　　7）提高采區(qū)工作電壓</p><p>　　80年代以前，各國(guó)采區(qū)工作面設(shè)備電壓多為1000V左右。隨著綜采設(shè)備向大功率發(fā)展，目前采煤機(jī)最大功率

28、達(dá)1220kW，截割電機(jī)最大功率達(dá)6000kW，刮板輸送機(jī)最大功率達(dá)1125kW，驅(qū)動(dòng)電機(jī)最大功率達(dá)525 kW，加上工作面長(zhǎng)度的不斷增長(zhǎng)，所以必須提高采區(qū)的供電電壓，目前各國(guó)生產(chǎn)的大功率采煤機(jī)，其供電電壓一般為2300、3300、4160和5000V等幾檔。</p><p>　　8）采用微電子技術(shù)，實(shí)現(xiàn)機(jī)電液一體化的采集、工況監(jiān)測(cè)、故障診斷和自動(dòng)控制</p><p>　　現(xiàn)代采煤機(jī)均裝

29、有功能完善的用微處理器控制的數(shù)據(jù)采集、工況監(jiān)測(cè)、故障診斷和自動(dòng)控制，這是代表采煤機(jī)水平的重要標(biāo)志?，F(xiàn)代采煤機(jī)的微處理系統(tǒng)除了工況監(jiān)測(cè)，還可以對(duì)其采集信息進(jìn)行分析處理，再輸出顯示、存儲(chǔ)、控制和傳輸?shù)?，以?shí)現(xiàn)檢測(cè)、預(yù)警、保護(hù)、健康診斷、事故查詢、維修指導(dǎo)和調(diào)度分析等多種功能。</p><p>　　9）貫徹標(biāo)準(zhǔn)化、系列化和通用化原則，加速開發(fā)適合不同地質(zhì)條件的新機(jī)型</p><p>　　目前各主

30、要采煤機(jī)生產(chǎn)廠家都十分重視三化原則，將采煤機(jī)各主要部件</p><p>　?。ㄈ珉妱?dòng)機(jī)、截割部固定減速箱、搖臂、滾筒、牽引部、截牽箱、行走箱、牽引機(jī)構(gòu)等）制定標(biāo)準(zhǔn)，作為適合不同條件的通用部件，各部件間的連接尺寸一致。這樣，就可以根據(jù)不同的地質(zhì)條件的要求，很容易用積木式方法將各部件組合成新機(jī)型，以擴(kuò)大采煤機(jī)的系列和加速研制過程。</p><p>　　10）提高采煤機(jī)的可靠性和壽命，提高易維修

31、性，縮短井下更換部件時(shí)間，延長(zhǎng)大修周期，提高機(jī)器的使用率和開機(jī)率。</p><p>　　1.4采煤機(jī)的分類和組成</p><p>　　采煤機(jī)有不同的分類方法，一般我們按照工作機(jī)構(gòu)的形式進(jìn)行分類，可分為：滾筒式、鉆削式和鏈?zhǔn)讲擅簷C(jī)；現(xiàn)在我們所說的采煤機(jī)主要是指滾筒采煤機(jī)，這種采煤機(jī)適用范圍廣，可靠性高，效率高，所以現(xiàn)在使用很廣泛。</p><p>　　滾筒采煤機(jī)的組成

32、如圖1-1 所示。采煤機(jī)于刮板輸送機(jī)配套如圖1-2圖所示。</p><p>　?、挪擅簷C(jī)組要組成：左、右截割滾筒，左、右行走減速箱，左、右行走箱，電器控制箱，變頻調(diào)速箱，中間框架，托纜裝置及噴霧冷卻系統(tǒng)等組成。</p><p>　?、平馗畈浚航馗铍妱?dòng)機(jī)橫向布置在搖臂上單獨(dú)驅(qū)動(dòng)，經(jīng)搖臂減速箱三級(jí)直齒、以及行星傳動(dòng)減速后，通過方形出軸與截割滾筒連接，驅(qū)動(dòng)截割滾筒旋轉(zhuǎn)，實(shí)現(xiàn)割煤、落煤、裝煤。&l

33、t;/p><p>　?、菭恳浚簝膳_(tái)行走電機(jī)橫向布置在左右行走箱內(nèi)實(shí)現(xiàn)雙牽引，經(jīng)行星減速器的減速后，帶動(dòng)左右行走箱體中的小齒輪輪回轉(zhuǎn)，經(jīng)一級(jí)直齒減速后，驅(qū)動(dòng)行走輪和銷軌嚙合，使采煤機(jī)沿工作面刮板輸送機(jī)正或是飯方向移動(dòng)，牽引多采用交流變頻調(diào)速、齒輪-銷軌式牽引系統(tǒng)。</p><p>　　⑷電控箱（礦用隔爆兼本安型）：該電控箱為獨(dú)立隔爆箱體，可以從采空側(cè)抽出。電氣控制系統(tǒng)采用可編程控制器（PLC）

34、控制，具有瓦斯報(bào)警裝置。各項(xiàng)保護(hù)和顯示功能齊全，并配備中文液晶顯示屏，實(shí)時(shí)顯示采煤機(jī)的工況參數(shù)。</p><p>　　⑸變頻調(diào)速箱（礦用隔爆型交流變頻）：該變頻調(diào)速箱為獨(dú)立隔爆箱體，由三個(gè)腔體組成，變壓器腔、變頻器腔和接線腔。大蓋板上設(shè)有電控按鈕和顯示窗，箱體上設(shè)有冷卻水通道。</p><p>　　⑹支撐：由采煤機(jī)煤壁側(cè)的兩個(gè)滑靴和采空側(cè)的兩個(gè)導(dǎo)向滑靴分別支承在工作面刮板機(jī)的槽幫和銷軌上。

35、</p><p>　　⑺調(diào)高：主要由調(diào)高電機(jī)、調(diào)高泵、粗過濾器、手液動(dòng)換向閥、集成塊閥和油箱等組成。各部分均可以從中間框架的采空側(cè)抽出，維修方便。</p><p>　　⑻噴霧冷卻系統(tǒng)：主要由接頭、水封、泄露環(huán)、軸承裝置、外殼、不銹鋼水管、O形圈、定位銷、管座、高壓軟管、鉸接體、交接螺釘?shù)冉M成。</p><p>　　圖1-1 MG300/700-WD型電牽引采煤機(jī) &

36、lt;/p><p>　　1.采煤機(jī)2.刮板輸送機(jī)3.液壓支架</p><p>　　圖1-2 三機(jī)配合圖</p><p>　　第二章總體方案的確定</p><p>　　2.1 MG300/700-WD型采煤機(jī)簡(jiǎn)介</p><p>　　MG300/700-WD型機(jī)載交流電牽引采煤機(jī)，該機(jī)裝機(jī)功率700KW，截割功率2

37、15;300KW,牽引功率2×40KW。該采煤機(jī)使用的電氣控制箱符合礦用電氣設(shè)備防爆規(guī)程的要求，可在有瓦斯或煤層爆炸危險(xiǎn)的礦井中使用，并可在海拔不超過2000m、周圍介質(zhì)溫度不超過＋40℃或低于－10℃、不足以腐蝕和破壞絕緣的氣體與導(dǎo)電塵埃的情況下使用。</p><p><b>　　2.2主要技術(shù)參數(shù)</b></p><p><b>　　具體技術(shù)參

38、數(shù)如下：</b></p><p>　　2.3采煤機(jī)截割部傳動(dòng)系統(tǒng)概述</p><p>　　截割機(jī)構(gòu)是采煤機(jī)的工作機(jī)構(gòu)，在采煤過程中完成實(shí)現(xiàn)割煤、落煤、裝煤、噴霧等作業(yè)。截割機(jī)構(gòu)主要由截割電動(dòng)機(jī)、搖臂減速箱、截割滾筒等組成，截割機(jī)構(gòu)并設(shè)有冷卻系統(tǒng)、內(nèi)噴霧系統(tǒng)、離合器等裝置。</p><p>　　截割電動(dòng)機(jī)橫向直接安裝在搖臂減速箱內(nèi)，與傳統(tǒng)的縱向布置的采煤機(jī)

39、相比，沒有固定減速箱、搖臂回轉(zhuǎn)套、螺旋錐齒輪等結(jié)構(gòu)，傳動(dòng)效率高，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、緊湊。</p><p>　　兩個(gè)搖臂，分別用階梯軸同左右行走減速箱鉸接。同時(shí)通過搖臂回轉(zhuǎn)腿上的Φ90孔用圓柱銷與安裝在減速箱上的調(diào)高油缸鉸接，通過調(diào)高油缸的伸縮，實(shí)現(xiàn)左右滾筒的升降。</p><p>　　截割機(jī)構(gòu)由如下特點(diǎn)：</p><p>　　1.搖臂回轉(zhuǎn)處采用鉸接軸結(jié)構(gòu)，與機(jī)身沒有機(jī)械傳動(dòng)

40、，回轉(zhuǎn)部分的磨損與搖臂內(nèi)的齒輪嚙合無關(guān)，提高傳動(dòng)精度；</p><p>　　2.搖臂齒輪減速都采用直齒傳動(dòng)，傳動(dòng)效率高；</p><p>　　3.截割電動(dòng)機(jī)和搖臂一軸主動(dòng)輪之間，采用細(xì)長(zhǎng)肉想扭矩軸聯(lián)結(jié)，電動(dòng)機(jī)和搖臂主動(dòng)軸齒輪位置的少量誤差，也不影響動(dòng)力傳遞，便于安裝；在截割滾筒受到較大的沖擊載荷</p><p>　　時(shí)對(duì)機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)的齒輪和軸承起到緩沖的作用，提高可

41、靠性；</p><p>　　4.高速軸油封尺寸小，線速度大大降低，提高了油封的可靠性和使用壽命；</p><p>　　5.搖臂采用彎搖臂形式，相對(duì)直搖臂結(jié)構(gòu)可以加大裝煤口，提高裝煤率，增加塊煤率。搖臂外殼上、下由冷卻水套，以降低搖臂內(nèi)油池的溫度。輸出端采用410×410mm方形出軸與滾筒聯(lián)結(jié)，滾筒采用三頭螺旋葉片，其直徑可根據(jù)煤層厚度在Φ1.5~Φ1.8m內(nèi)選擇，輸出轉(zhuǎn)速可根據(jù)不

42、同直徑滾筒的線速度要求和煤質(zhì)硬度，在三檔速度內(nèi)選擇.</p><p>　　截割電動(dòng)機(jī)的輸出軸是帶有內(nèi)花鍵的空心軸，通過細(xì)長(zhǎng)的柔性扭矩軸與一軸齒輪Z1相連。電動(dòng)機(jī)輸出轉(zhuǎn)矩通過齒Z1,Z2,Z3,Z4,Z5,Z6,Z7,Z8,Z9</p><p>　　傳到行星減速器，最后由行星減速器的行星架輸出，將動(dòng)力傳給截割滾筒。</p><p>　　左、右搖臂減速箱傳動(dòng)方式相同，傳

43、動(dòng)元件全部通用。</p><p>　　2.4采煤機(jī)牽引部概述</p><p>　　行走機(jī)構(gòu)由機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)和變頻調(diào)速系統(tǒng)組成。</p><p>　　表2-1行走機(jī)構(gòu)牽引特征表</p><p><b>　　2.5電機(jī)的選擇</b></p><p><b>　?、沤馗铍妱?dòng)機(jī)的選擇</b&

44、gt;</p><p>　　由設(shè)計(jì)要求知，截割部功率為300×2KW，即每個(gè)截割部功率為300KW。根據(jù)礦下電機(jī)的具體工作情況，要有防爆和電火花的安全性，以保證在有爆炸危險(xiǎn)的含煤塵和瓦斯的空氣中絕對(duì)安全;而且電機(jī)工作要可靠，啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩大，過載能力強(qiáng)，效率高。據(jù)此選擇由撫順廠生產(chǎn)的三相鼠籠異步防爆電動(dòng)機(jī)YBC3─300,其主要參數(shù)如下：</p><p>　　額定功率：300KW；

45、 額定電壓：1140V</p><p>　　額定電流：176A; 額定轉(zhuǎn)速：1472P/m</p><p>　　額定頻率：50HZ; 絕緣等級(jí)： H</p><p>　　接線方式：Y 工作方式：S1</p><p>　　質(zhì)量： 1502KG 冷卻方式：外殼水冷</p

46、><p>　　螺孔： 19-φ18 輸出軸： EXT21Z×3m ×30P </p><p>　　該電機(jī)總體呈圓形, 其電動(dòng)機(jī)輸出軸上，帶有漸開線花鍵，通過該花鍵電機(jī)將輸出的動(dòng)力傳遞給搖臂的齒輪減速機(jī)構(gòu)。</p><p><b>　?、茽恳妱?dòng)機(jī)的選擇</b></p><p>　　由設(shè)

47、計(jì)要求知，截割部功率為40×2KW，即每個(gè)截割部功率為40KW。根據(jù)礦下電機(jī)的具體工作情況，要有防爆和電火花的安全性，以保證在有爆炸危險(xiǎn)的含煤塵和瓦斯的空氣中絕對(duì)安全;而且電機(jī)工作要可靠，啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩大，過載能力強(qiáng)，效率高。據(jù)此選擇由撫順廠生產(chǎn)的三相鼠籠異步防爆電動(dòng)機(jī)YBCS4─40B,其主要參數(shù)如下：</p><p>　　額定功率：40KW； 額定電壓：380V</p><p&

48、gt;　　額定電流：100A; 額定轉(zhuǎn)速：1472P/m</p><p>　　額定頻率：50HZ; 絕緣等級(jí)： H</p><p>　　接線方式：Y 工作方式：S1</p><p>　　質(zhì)量： 802KG 冷卻方式：外殼水冷</p><p>　　螺孔： 4-φ18

49、 輸出軸： EXT17Z×2.5m ×30P </p><p>　　該電機(jī)總體呈圓形, 其電動(dòng)機(jī)輸出軸上，帶有漸開線花鍵，通過該花鍵電機(jī)將輸出的動(dòng)力傳遞給搖臂的齒輪減速機(jī)構(gòu)。</p><p>　　2.6截割部總體傳動(dòng)方案的確定</p><p>　　2.6.1 傳動(dòng)比的確定

50、 </p><p>　　滾筒上截齒的切線速度，稱為截割速度，它可由滾筒的轉(zhuǎn)速和直徑計(jì)算而的，為了減少滾筒截割產(chǎn)生的細(xì)煤和粉塵，增大塊煤率，滾筒的轉(zhuǎn)速出現(xiàn)低速化的趨勢(shì)。滾筒轉(zhuǎn)速對(duì)滾筒截割和裝載過程影響都很大；但對(duì)粉塵生成和截齒使用壽命影響較大的是截割速度而不是滾筒轉(zhuǎn)速。</p><p><b>　　總傳動(dòng)比</b></p><p>　　——電動(dòng)機(jī)

51、轉(zhuǎn)速 r/min</p><p>　　——滾筒轉(zhuǎn)速 r/min</p><p>　　2.6.2 傳動(dòng)比的分配</p><p>　　在進(jìn)行多級(jí)傳動(dòng)系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)時(shí)，傳動(dòng)比分配是一個(gè)重要環(huán)節(jié)，能否合理分配傳動(dòng)比，將直接影響到傳動(dòng)系統(tǒng)的外闊尺寸、重量、結(jié)構(gòu)、潤(rùn)滑條件、成本及工作能力。多級(jí)傳動(dòng)系統(tǒng)傳動(dòng)比的確定有如下原則：</p><p>

52、;　　1．各級(jí)傳動(dòng)的傳動(dòng)比一般應(yīng)在常用值范圍內(nèi)，不應(yīng)超過所允許的最大值，以符合其傳動(dòng)形式的工作特點(diǎn)，使減速器獲得最小外形。</p><p>　　2.各級(jí)傳動(dòng)間應(yīng)做到尺寸協(xié)調(diào)、結(jié)構(gòu)勻稱；各傳動(dòng)件彼此間不應(yīng)發(fā)生干涉碰撞；所有傳動(dòng)零件應(yīng)便于安裝。</p><p>　　3．使各級(jí)傳動(dòng)的承載能力接近相等，即要達(dá)到等強(qiáng)度。</p><p>　　4．使各級(jí)傳動(dòng)中的大齒輪進(jìn)入油中的

53、深度大致相等，從而使?jié)櫥容^方便。</p><p>　　由于采煤機(jī)在工作過程中常有過載和沖擊載荷，維修比較困難，空間限制又比較嚴(yán)格，故對(duì)行星齒輪減速裝置提出了很高要求。因此，這里先確定行星減速機(jī)構(gòu)的傳動(dòng)比。</p><p>　　本次設(shè)計(jì)采用NWG型行星減速裝置，其原理如圖所示：</p><p>　　該行星齒輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu)主要由太陽輪a、內(nèi)齒圈b、行星輪g、行星架x等組成

54、。傳動(dòng)時(shí)，內(nèi)齒圈b固定不動(dòng)，太陽輪a為主動(dòng)輪，行星架x上的行星輪g—面繞自身的軸線ox—ox轉(zhuǎn)動(dòng)，從而驅(qū)動(dòng)行星架x回轉(zhuǎn)，實(shí)現(xiàn)減速。運(yùn)轉(zhuǎn)中，軸線ox—ox是轉(zhuǎn)動(dòng)的。</p><p>　　這種型號(hào)的行星減速裝置，效率高、體積小、重量輕、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、制造方便、傳動(dòng)功率范圍大，可用于各種工作條件。因此，它用在采煤機(jī)截割部最后一級(jí)減速是合適的，該型號(hào)行星傳動(dòng)減速機(jī)構(gòu)的使用效率為0.97～0.99,傳動(dòng)比一般為2.1～13.7

55、。如上圖所示，當(dāng)內(nèi)齒圈b固定，以太陽輪a為主動(dòng)件，行星架g為從動(dòng)件時(shí)，傳動(dòng)比的推薦值為2.7～9。查閱文獻(xiàn)[4],采煤機(jī)截割部行星減速機(jī)構(gòu)的傳動(dòng)比一般為4～6。這里定行星減速機(jī)構(gòu)傳動(dòng)比</p><p>　　則其他三級(jí)減速機(jī)構(gòu)總傳動(dòng)比÷43.24÷5.9=7.32</p><p>　　由于采煤機(jī)機(jī)身高度受到嚴(yán)格限制，每級(jí)傳動(dòng)比一般為根據(jù)前述多級(jí)減數(shù)齒輪的傳動(dòng)比分配原則和搖

56、臂的具體結(jié)構(gòu)，初定各級(jí)傳動(dòng)比為： </p><p>　　以此計(jì)算，四級(jí)減速傳動(dòng)比的總誤差為：</p><p>　　×2.14×2.16×5.9）÷43.24＝9‰</p><p>　　在誤差允許范圍5﹪內(nèi)，合適。</p><p><b>　　第三章齒輪設(shè)計(jì)<

57、/b></p><p>　　3.1齒輪正確嚙合條件</p><p>　　⑴齒輪正確嚙合條件：嚙合齒輪的模數(shù)、壓力角分別相等。</p><p>　?、七B續(xù)傳動(dòng)條件：齒輪嚙合的重合度大于1.</p><p>　　3.2齒輪材料的選擇</p><p><b>　?、胚x擇原則</b></p&g

58、t;<p>　　滿足工作條件的要求；</p><p>　　考慮齒輪尺寸的大??；</p><p>　　考慮到齒輪受到重載和沖擊載荷的情況；</p><p>　　選用高強(qiáng)度鋼表面要硬化處理。</p><p><b>　?、七x用材料</b></p><p>　　選用18Cr2Ni4Wa，需

59、經(jīng)過表面滲碳淬火，有效硬化層深度為1.1~1.4mm，表面硬度為58~62HRc，齒芯硬度為38~42HRc，強(qiáng)度極限為σb </p><p>　　=1200Mpa，屈服極限σs=1100Mpa。</p><p>　　3.3傳動(dòng)系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)參數(shù)的計(jì)算</p><p>　　3.3.1各軸轉(zhuǎn)速計(jì)算：</p><p>　　從電動(dòng)

60、機(jī)出來，各軸依次命名為Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ、Ⅵ、Ⅶ、Ⅷ軸。</p><p>　?、褫S min</p><p>　?、筝S </p><p>　　Ⅳ軸 </p><p>　?、鲚S </p><p>　　3.3.2各軸功率計(jì)算：</p>

61、<p>　?、褫S ×0.99=297</p><p>　?、蜉S ×0.98×0.99=285.27</p><p>　　Ⅲ軸 ×0.98×0.99=276.78</p><p>　?、糨S ×0.98×0.99×0.99=265.83</p>&

62、lt;p>　　Ⅴ軸 ×0.98×0.99×0.99=255.33</p><p>　?、鲚S ×0.98×0.99=248.2</p><p>　　Ⅶ軸 ×0.98×0.99×0.99=238.4</p><p>　?、S ×0.98×0.99&#

63、215;0.99=229</p><p>　　3.3.3各軸扭矩計(jì)算:</p><p>　?、褫S ×</p><p>　　Ⅲ軸 ×</p><p>　?、糨S ×</p><p>　　Ⅶ軸 ×</p>&

64、lt;p>　　將上述計(jì)算結(jié)果列入下表,供以后設(shè)計(jì)計(jì)算使用</p><p><b>　　運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力參數(shù)</b></p><p>　　3.4齒輪的受力分析</p><p>　　3.5齒輪設(shè)計(jì)及強(qiáng)度效核</p><p>　　這里主要是根據(jù)查閱的相關(guān)書籍和資料，借鑒以往采煤機(jī)截割部傳動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)初步確定各級(jí)傳動(dòng)中齒輪的

65、齒數(shù)、轉(zhuǎn)速、傳動(dòng)的功率、轉(zhuǎn)矩以及各級(jí)傳動(dòng)的效率，進(jìn)而對(duì)各級(jí)齒輪模數(shù)進(jìn)行初步確定，具體計(jì)算過程級(jí)計(jì)算結(jié)果如下：統(tǒng)的設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)初步確定各級(jí)傳動(dòng)中齒輪的齒數(shù)、轉(zhuǎn)速、傳動(dòng)的功率、轉(zhuǎn)矩以及各級(jí)傳動(dòng)的效率，進(jìn)而對(duì)各級(jí)齒輪模數(shù)進(jìn)行初步確定，截割部齒輪的設(shè)計(jì)及強(qiáng)度效核</p><p><b>　　第四章結(jié)論</b></p><p>　　我國(guó)薄及較薄煤層分布廣泛，全國(guó)多處礦井都賦存有薄及

66、較薄煤層。薄及較薄煤層可采儲(chǔ)量61.5億噸，約占煤炭總開采量的19%。為了充分實(shí)現(xiàn)較薄煤層的高效開采，充分利用煤炭資源，可以對(duì)較薄煤層采取長(zhǎng)壁開采方式，本設(shè)計(jì)就是較薄煤層長(zhǎng)臂開采的配套設(shè)備中采煤機(jī)的設(shè)計(jì)。在設(shè)計(jì)過程中得到了高峰老師的親切指導(dǎo)。 從采煤機(jī)選型到參數(shù)確定過程中，高峰老師給于多次指導(dǎo)，最初的設(shè)計(jì)也是數(shù)易其稿。 </p><p>　　本文設(shè)計(jì)的采煤機(jī)主要有以下特點(diǎn)：</p><p>

67、;　　(1) 針對(duì)腳脖煤層賦存特點(diǎn)，結(jié)構(gòu)緊湊，過機(jī)空間、人員操作、行走空間相對(duì)較大；頂梁為變斷面薄型、前翹整體頂梁，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，對(duì)前部頂板的支撐效果好，并具有較高的可靠性；</p><p>　　(2) 平衡千斤頂采用兩個(gè)φ125mm缸徑千斤頂，增加了平衡千斤頂作用可靠性以及連接裝置的可靠性；</p><p>　　(3) 采用前單、后雙連桿機(jī)構(gòu)，支架穩(wěn)定性好，縱向尺寸小，搬家、運(yùn)輸方便；<

68、;/p><p>　　(4) 底座采用整體剛性底座，即可保證推移機(jī)構(gòu)能順利出煤，又可提高支架整體剛度； </p><p>　　(5) 推移機(jī)構(gòu)為短推桿機(jī)構(gòu)，結(jié)構(gòu)可靠，拆裝方便，利于實(shí)現(xiàn)快速移架；</p><p>　　根據(jù)現(xiàn)有支架的結(jié)構(gòu)和特點(diǎn)，設(shè)計(jì)出了頂梁、底座、四連桿、立柱等重要部件的結(jié)構(gòu)。在此基礎(chǔ)上，對(duì)各個(gè)結(jié)構(gòu)件的強(qiáng)度進(jìn)行了校核，均滿足強(qiáng)度條件。</p>

69、<p>　　在設(shè)計(jì)中，利用三維制圖軟件繪制了采煤機(jī)。先繪制支架的主要的結(jié)構(gòu)件：頂梁、掩護(hù)梁、前后連桿、底座、立柱、平衡千斤頂，并進(jìn)行裝配成整體支架。通過繪制完整三維采煤機(jī)加深了設(shè)計(jì)過程中對(duì)采煤機(jī)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和參數(shù)設(shè)計(jì)的理解。在結(jié)構(gòu)確定和參數(shù)確定過程中參閱了大量的資料，并參考了在實(shí)習(xí)中看到的采煤機(jī)的實(shí)體，最終確定最后結(jié)構(gòu)形式和具體參數(shù)。在進(jìn)行最后的強(qiáng)度校核時(shí)，選取了眾多方法種的一種，主要以建立支架力學(xué)模型和受力分析為主，目前，出現(xiàn)

70、了一些新的方法來研究支架的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度，有限元法，薄壁箱型截面組合強(qiáng)度的計(jì)算機(jī)輔助算法以及采煤機(jī)強(qiáng)度的概率設(shè)計(jì)法是當(dāng)前計(jì)算機(jī)輔助程度較高的方法，這些新的技術(shù)和知識(shí)都有待于在今后的工作和學(xué)習(xí)中進(jìn)行研究 </p><p><b>　　參考文獻(xiàn)</b></p><p>　　1. 《采礦實(shí)用技術(shù)叢書》</p><p>　　2. 煤礦機(jī)電設(shè)備實(shí)用手冊(cè)》

71、出版</p><p>　　3. 安全技術(shù)培訓(xùn)的通用教材：機(jī)電班(組)長(zhǎng)</p><p>　　4.中國(guó)煤炭礦山機(jī)電設(shè)備及安全裝備選型手冊(cè)（下冊(cè)） </p><p>　　5.中國(guó)煤炭礦山機(jī)電設(shè)備及安全裝備選型手冊(cè)(上冊(cè))</p><p>　　6全國(guó)煤礦安全技術(shù)培訓(xùn)通用教材：機(jī)電區(qū)(隊(duì))長(zhǎng)</p><p>　　7煤礦常用機(jī)

72、電產(chǎn)品實(shí)用手冊(cè) </p><p>　　8 煤礦機(jī)電技術(shù)基礎(chǔ)（第一分冊(cè)）煤礦運(yùn)輸、提升及機(jī)電</p><p><b>　　謝詞</b></p><p>　　三年大學(xué)學(xué)習(xí)時(shí)光已經(jīng)接近尾聲，在此我想對(duì)我的母校，我的父母、親人們，我的老師和同學(xué)們表達(dá)我由衷的謝意。在這大學(xué)學(xué)習(xí)生活的最后階段，我們按照學(xué)校安排，完成了畢業(yè)設(shè)計(jì)，這不僅是對(duì)三年所學(xué)知識(shí)的全

73、面系統(tǒng)的總結(jié)和檢驗(yàn)，也是今后學(xué)習(xí)和工作的開始。在這里，我要感謝我的畢業(yè)設(shè)計(jì)指導(dǎo)老師。在我做畢業(yè)設(shè)計(jì)的每個(gè)階段，從選題到查閱資料，論文提綱的確定，論文圖紙的修改，后期論文的調(diào)整等各個(gè)環(huán)節(jié)中都給予了我悉心的指導(dǎo)。這幾個(gè)月以來，老師不僅在學(xué)業(yè)上給我以精心指導(dǎo)，同時(shí)還在思想給我以無微不至的關(guān)懷，在此謹(jǐn)向老師致以誠(chéng)摯的謝意和崇高的敬意。在設(shè)計(jì)過程中，同組的各位同學(xué)給了我很大的幫助，再此向他們表示真心的感謝。</p><p>