新型電牽引采煤機(jī)截割部的設(shè)計(jì)畢業(yè)設(shè)計(jì)

1、<p>　　本 科 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì)（論文）</p><p>　　題目 新型電牽引采煤機(jī)截割部的設(shè)計(jì) </p><p>　　院（系部） 機(jī)械與動(dòng)力工程系 </p><p>　　專業(yè)名稱 機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化</p><p>　　年級(jí)班級(jí) 07機(jī)制2班 </p><p>　　

2、學(xué)生姓名 </p><p>　　指導(dǎo)教師 </p><p>　　2011年 5 月 25日</p><p>　　畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）任務(wù)書</p><p>　　專業(yè)班級(jí) 學(xué)生姓名

3、</p><p>　　一、題目 </p><p><b>　　二、主要任務(wù)與要求</b></p><p>　　三、起止日期 年 月 日至 年 月 日</p><p>　　指導(dǎo)教師

4、 簽字（蓋章）</p><p>　　系 主 任 簽字（蓋章）</p><p>　　年 月 日</p><p><b>　　摘 要</b></p><p>　　本說明書主要介紹了采煤機(jī)截割部的設(shè)計(jì)計(jì)算。此新型電牽引采煤機(jī)截割部主要是由一個(gè)搖臂減速箱和一個(gè)行星減速機(jī)構(gòu)組成,截割部電機(jī)

5、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>　　關(guān)鍵詞：采煤機(jī)；截割部；減速箱；行星輪系；設(shè)計(jì)</p><p><b>　　Abstract</b></p><p>　　Calcul

6、ate in design which cuts the cutting department of main introduction mining machine of this manual.It is made up of a gearbox and moderate breeze gear wheel transmission that the advanced mining machine cuts the cuttin

7、g department,cut the electrical machinery of cutting department and put to fix up horizontally in the rocker arm,the power that the motor outputs leans on around of transmission of department of gear wheel and planet rou

8、nd via the tertiary straight tooth ,urge the cylinder </p><p>　　Key words: Mining machine;Cut the cutting department;Gearbox;A department of planet;Desigh</p><p><b>　　目 錄 </b></p

9、><p><b>　　前 言1</b></p><p><b>　　1 緒論2</b></p><p>　　1.1 采煤機(jī)發(fā)展概述2</p><p>　　1.2 國(guó)內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀及研究趨勢(shì)4</p><p>　　1.2.1 國(guó)外電牽引采煤機(jī)發(fā)展概況4</p>

10、<p>　　1.2.2 國(guó)內(nèi)電牽引采煤機(jī)發(fā)展概況5</p><p>　　1.2.3技術(shù)特點(diǎn)與發(fā)展趨勢(shì)6</p><p>　　1.2.4 國(guó)內(nèi)電牽引采煤機(jī)研究方向9</p><p>　　2 煤的機(jī)械性能及截割理論10</p><p>　　2.1 煤層構(gòu)造特點(diǎn)10</p><p>　　2.1.1 原

11、生性構(gòu)造特點(diǎn)10</p><p>　　2.1.2 次生性構(gòu)造特點(diǎn)10</p><p>　　2.1.3 斷裂和裂縫的觀測(cè)11</p><p>　　2.2 煤的物理機(jī)械性質(zhì)12</p><p>　　2.2.1 煤的物理性質(zhì)12</p><p>　　2.2.2 煤的機(jī)械性質(zhì)13</p><p&

12、gt;　　2.2.3 煤的堅(jiān)固系數(shù)17</p><p>　　2.2.4 煤的截割阻抗17</p><p>　　3 截割部的設(shè)計(jì)與計(jì)算18</p><p>　　3.1主要技術(shù)參數(shù)18</p><p>　　3.2傳動(dòng)比和各軸轉(zhuǎn)矩的計(jì)算19</p><p>　　3.3 齒輪強(qiáng)度校核22</p>&l

13、t;p>　　3.3.1 第Ⅰ級(jí)、高速級(jí)減速齒輪22</p><p>　　3.3.2 第Ⅱ級(jí)減速齒輪29</p><p>　　3.4 行星機(jī)構(gòu)的計(jì)算36</p><p>　　3.5 截割部軸的設(shè)計(jì)計(jì)算56</p><p>　　3.5.1 離合器齒輪軸56</p><p>　　3.5.2 齒輪組軸64&l

14、t;/p><p>　　3.6 截割部軸承壽命校核71</p><p>　　3.6.1 離合齒輪組軸承71</p><p>　　3.6.2 齒輪組軸軸承73</p><p>　　4 采煤機(jī)的使用與維護(hù)75</p><p>　　4．1采煤機(jī)使用過程中常見故障與處理75</p><p>　　4.

15、1.1 采煤機(jī)截割部與牽引部連接部位損壞的原因分析：75</p><p>　　4.2大功率采煤機(jī)截割部溫升過高現(xiàn)象及解決方法76</p><p>　　4.2.1 發(fā)熱原因的分析77</p><p>　　4.2.2 解決方法77</p><p>　　4．3采煤機(jī)軸承的維護(hù)及漏油的防治78</p><p>　　4

16、.3.1采煤機(jī)軸承損壞形式和原因78</p><p>　　4.3.2 預(yù)防和改進(jìn)措施79</p><p>　　4.3.3 加強(qiáng)軸承使用中維護(hù)和保養(yǎng)80</p><p>　　4.3.4 采煤機(jī)漏油及處理80</p><p>　　4．4煤礦機(jī)械傳動(dòng)齒輪失效的改進(jìn)途徑81</p><p>　　4.4.1設(shè)計(jì)82&

17、lt;/p><p>　　4.4.2 選材83</p><p>　　4.4.3 加工工藝83</p><p>　　4.4.4 熱處理84</p><p>　　4.4.5 表由強(qiáng)化處理85</p><p>　　4.4.6 正確安裝運(yùn)行85</p><p>　　4.4.7 潤(rùn)滑85</p

18、><p><b>　　致 謝89</b></p><p><b>　　參考文獻(xiàn)90</b></p><p><b>　　前 言</b></p><p>　　我國(guó)是一個(gè)貧油、少氣、富煤的國(guó)家，因此我國(guó)是產(chǎn)煤大國(guó)，煤炭是我國(guó)最主要的能源，是保證我國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)飛速增長(zhǎng)的重要物質(zhì)基礎(chǔ)

19、。</p><p>　　然而采煤一直以來都被人們看作一項(xiàng)非常危險(xiǎn)的事情。在以前國(guó)內(nèi)有很多小型煤窯，由于規(guī)模小，技術(shù)落后，大部分都是靠人工進(jìn)行挖煤、運(yùn)輸煤。因此經(jīng)常出現(xiàn)各種事故，而且大量浪費(fèi)了資源。大型的采煤機(jī)械的出現(xiàn)使這一現(xiàn)象得到了改觀。采煤機(jī)作為采煤的主要工具是實(shí)現(xiàn)煤礦生產(chǎn)機(jī)械化和現(xiàn)代化的重要設(shè)備之一。機(jī)械化采煤可以減輕體力勞動(dòng)、提高安全性，達(dá)到高產(chǎn)量、高效率、低消耗的目的。它對(duì)提高煤的采掘效率有著重要的影響。

20、</p><p>　　20世紀(jì)70年代主要靠進(jìn)口采煤機(jī)來滿足我國(guó)生產(chǎn)的需要，到今天幾乎是我國(guó)采煤機(jī)占領(lǐng)我國(guó)的整個(gè)采煤機(jī)市場(chǎng)，依靠科技進(jìn)步，推進(jìn)技術(shù)創(chuàng)新，開發(fā)高效礦井綜合配套技術(shù)是我國(guó)煤炭科技的發(fā)展的主攻方向，我國(guó)的采煤機(jī)現(xiàn)在已經(jīng)進(jìn)入了自主研發(fā)，標(biāo)準(zhǔn)化，系列化階段。</p><p><b>　　1 緒論 </b></p><p>　　1.1 采煤

21、機(jī)發(fā)展概述 </p><p>　　機(jī)械化采煤開始于本世紀(jì)40年代，是隨著采煤機(jī)械的出現(xiàn)而開始的。40年代初期，英國(guó)、蘇聯(lián)相繼生產(chǎn)了采煤機(jī)，使工作面落煤、裝煤實(shí)現(xiàn)了機(jī)械化。但當(dāng)時(shí)的采煤機(jī)都是鏈?zhǔn)焦ぷ鳈C(jī)構(gòu)，能耗大、效率低，加上工作面輸送機(jī)不能自移，所以生產(chǎn)率受到一定的限制。</p><p>　　50年代初期，英國(guó)、聯(lián)邦德國(guó)相繼生產(chǎn)出了滾筒式釆煤機(jī)、可彎曲刮板輸送機(jī)和單體液壓支柱，從而大大推進(jìn)了

22、采煤機(jī)械化技術(shù)的發(fā)展。滾筒式采煤機(jī)采用螺旋滾筒作為截割機(jī)構(gòu)，當(dāng)滾筒轉(zhuǎn)動(dòng)并切人煤壁后，通過安裝在滾筒螺旋葉片上的截齒將煤破碎，并利用螺旋葉片把破碎下來的煤裝人工作面輸送機(jī)。但由于當(dāng)時(shí)采煤機(jī)上的滾筒是死滾筒，不能實(shí)現(xiàn)調(diào)高，因而限制了采煤機(jī)的適用范圍，我們稱這種固定滾筒采煤機(jī)為第一代采煤機(jī)。因此，50年代各國(guó)采煤機(jī)械化的主流還只是處于普通機(jī)械化水平。雖然在1954年英國(guó)已研制出了自移式液壓支架，但由于采煤機(jī)和可彎曲刮板輸送機(jī)尚不完善，綜采技術(shù)

23、僅僅處在開始試驗(yàn)階段。</p><p>　　60年代是世界綜采技術(shù)的發(fā)展時(shí)期。第二代采煤機(jī)——單搖臂滾筒采煤機(jī)的出現(xiàn)，解決了采高調(diào)整問題，擴(kuò)大了采煤機(jī)的適用范圍。這種采煤機(jī)的滾筒裝在可以上下擺動(dòng)的搖臂上，通過擺動(dòng)搖臂來調(diào)節(jié)滾筒的截割高度，使采煤機(jī)適應(yīng)煤層厚度變化的能力得到了大大加強(qiáng)。1964年，第三代采煤機(jī)——雙搖臂滾筒采煤機(jī)的出現(xiàn)，進(jìn)一步解決了工作面自開切口問題。另外，液壓支架和可彎曲輸送機(jī)技術(shù)的不斷完善，把綜

24、采技術(shù)推向了一個(gè)新水平，并在生產(chǎn)中顯示了綜合機(jī)械化采煤的優(yōu)越性——高效、高產(chǎn)、安全和經(jīng)濟(jì)，因此各國(guó)競(jìng)相采用綜采。進(jìn)入70年代，綜采機(jī)械化得到了進(jìn)一步的發(fā)展和提高，綜采設(shè)備開始向大功率、高效率及完善性能和擴(kuò)大使用范圍等方向發(fā)展，相繼出現(xiàn)了功率為750—1000kW的采煤機(jī)，功率為900—1000kW、生產(chǎn)能力達(dá)1500t／h的刮板輸送機(jī)，以及工作阻力達(dá)1500kN的強(qiáng)力液壓支架等。1970年采煤機(jī)無鏈牽引系統(tǒng)的研制成功以及1976年出現(xiàn)的

25、第四代采煤機(jī)——電牽引采煤機(jī)，大大改善了采煤機(jī)的性能，并擴(kuò)大了它的使用范圍。世界上第一臺(tái)直流電牽引(他勵(lì))采煤機(jī)是由西德艾柯夫公司1976年研制的EDW一150—2L型采煤機(jī)。該采煤機(jī)首次</p><p>　　我國(guó)采煤機(jī)始于50年代，主要從國(guó)外引進(jìn)，自70年代開始，我國(guó)處于引進(jìn)與開發(fā)相結(jié)合的發(fā)展時(shí)期，能自行設(shè)計(jì)和生產(chǎn)適合各種煤層的螺旋滾筒式采煤機(jī)。我國(guó)采煤機(jī)的發(fā)展在80年代處于興盛時(shí)期，在90年代進(jìn)入電牽引階段。

26、1997年研制了我圖第一臺(tái)大功率電牽引采煤機(jī)，實(shí)現(xiàn)了采煤機(jī)技術(shù)的升級(jí)換代?，F(xiàn)在我國(guó)采煤機(jī)技術(shù)正向高技術(shù)、高性能、高可靠性及電牽引方向發(fā)展。</p><p>　　滾筒式采煤機(jī)總體結(jié)構(gòu)一般由截割部、電動(dòng)機(jī)、牽引部和電氣控制系統(tǒng)以及輔助裝置組成。截割部是工作機(jī)構(gòu)及其驅(qū)動(dòng)裝置的總稱，它包括固定減速箱、搖臂和滾筒，是采煤機(jī)實(shí)現(xiàn)截煤、破煤和裝煤的工作部分。采煤機(jī)截割部減速器一般分為固定減速器和搖臂減速器，其作用是將電動(dòng)機(jī)的動(dòng)

27、力傳遞給螺旋滾筒，它主要包括齒輪減速的機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)和供搖臂調(diào)高滾筒用的液壓傳動(dòng)系統(tǒng)。本文設(shè)計(jì)的電牽引采煤機(jī)就是采用了搖臂減速器與行星機(jī)構(gòu)的傳動(dòng)系統(tǒng)。</p><p>　　1.2 國(guó)內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀及研究趨勢(shì)</p><p>　　1.2.1 國(guó)外電牽引采煤機(jī)發(fā)展概況 </p><p>　　20世紀(jì)70年代，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

28、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、牽引控制和保護(hù)等功能。</p><p>　　德國(guó)Eickhoff公司于1976年研制成功直

29、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)1815kW，最大牽引力869kN；SL300型電牽引采煤機(jī)總裝機(jī)功率1138kW，采用雙變頻器一拖一系統(tǒng)，最大牽引速度達(dá)36．7 m／min：SLl000型采煤機(jī)裝機(jī)功率達(dá)2600kW，牽引力1003kN?？刂葡到y(tǒng)具有交互式人機(jī)對(duì)話

30、、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?</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)橫向布置的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Electral000型直流電牽引采煤機(jī)。20世紀(jì)90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)型有EL600、

31、ELl000、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Ｈ毡救刂谱魉?987年后陸續(xù)研制成功多種截割電機(jī)縱向布置的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)酌汉穸取?/p>

32、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)射器操縱液壓支架。表l為國(guó)外代表性電牽引采煤機(jī)主要技術(shù)參數(shù)。</p><p>　　1.2.2 國(guó)內(nèi)電牽引采煤機(jī)發(fā)展概況</p><p>　　我國(guó)電牽引采煤機(jī)在消化吸收國(guó)外引進(jìn)采煤機(jī)技術(shù)的基礎(chǔ)上，通過二次開發(fā)擁有了許多具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的換代產(chǎn)品，在我國(guó)煤礦綜合機(jī)械化采煤工作面，國(guó)產(chǎn)采煤機(jī)已經(jīng)占據(jù)主導(dǎo)地位，完全采用國(guó)產(chǎn)裝備的高產(chǎn)高效工作面不

33、斷涌現(xiàn)。1991年，煤炭科學(xué)研究總院上海分院與波蘭合作，在國(guó)內(nèi)率先研制成功我國(guó)第l臺(tái)采用交流變頻調(diào)速技術(shù)的薄煤層爬底板采煤機(jī)，接著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)。上海分院研制的MG系列電牽引采煤機(jī)已形成九大系列共幾十個(gè)品種。太原礦山機(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，又自主研制成功了MGTY400

34、／900-3·3D型和MG750／1800-3．3D型機(jī)載交流變頻調(diào)速鏈軌式電牽引采煤機(jī)，現(xiàn)正在國(guó)家“十一五”科技支撐計(jì)劃資助下研發(fā)裝機(jī)總功率達(dá)2 500kW、最大采高6.0 m、年產(chǎn)1000萬t的交流電牽引采煤機(jī)；雞西煤機(jī)廠與上海分院合作將MG2x300-W型液壓牽引采煤機(jī)改造成MG300／360-WD型交流電牽引采煤機(jī)后，又開發(fā)了MG200／463型、MG</p><p>　　1.2.3 技術(shù)特點(diǎn)與

35、發(fā)展趨勢(shì)</p><p>　　裝機(jī)功率增大、性能參數(shù)提高</p><p>　?、賳闻_(tái)截割電機(jī)功率多在400kW以上。多數(shù)采煤機(jī)單臺(tái)截割電機(jī)功率己達(dá)600kW以上，EL3000采煤機(jī)單臺(tái)截割電機(jī)功率達(dá)900kW，SLl000采煤機(jī)的單臺(tái)截割電機(jī)功率高達(dá)1000kW，太原礦山機(jī)器集團(tuán)也正在研發(fā)單臺(tái)截割電機(jī)功率1000kW的新型大功率采煤機(jī)。</p><p>　?、跔恳?/p>

36、率多在80kW以上，最大已達(dá)300kW。</p><p>　?、劭傃b機(jī)功率超過1000kW，如7LS5達(dá)1940kW，EL3000總裝機(jī)功率達(dá)2000kW，SLl000總裝機(jī)功率更高達(dá)2600kW。</p><p>　　④牽引速度、牽引力大幅提高。牽引速度15～25 m／min，牽引力500 kN以上。最大牽引速度60m／min(EL3000)，最大牽引力已達(dá)1000kN以上(EL3000

37、、SLl000、西安煤礦機(jī)械廠生產(chǎn)MG900／2210、雞西煤礦機(jī)械廠生產(chǎn)的MG800／2040)，太原礦山機(jī)械集團(tuán)有限公司即將推出牽引力l 125kN的采煤機(jī)。</p><p>　?、萁馗罟β试龃?，支架實(shí)現(xiàn)隨機(jī)支護(hù)，滾筒截深加大。10a前，截深大多是630-700mnl，現(xiàn)普遍采用截深1000～1200raln，別已達(dá)到1500 nun截深。</p><p>　?、薏擅簷C(jī)可靠性和開機(jī)率提

38、高。國(guó)外采煤機(jī)大修周期2a，出煤量400～600萬t，要求采煤機(jī)出煤量300-400萬t而不大修，差距較大。</p><p><b>　　中高壓供電</b></p><p>　　隨著采煤機(jī)裝機(jī)功率大幅度提高，工作面不斷加長(zhǎng)，整個(gè)工作面容量超過5000kW，工作面長(zhǎng)度達(dá)到300m。為減少輸電線路損耗，提高供電質(zhì)量和電機(jī)性能，普遍采用中高壓供電。主要供電等級(jí)有2300V、

39、3300V、4160V、5000V等。</p><p>　　(3)監(jiān)控保護(hù)系統(tǒng)智能化</p><p>　　現(xiàn)代電牽引采煤機(jī)均配備有智能化監(jiān)控、監(jiān)測(cè)和保護(hù)系統(tǒng)，可以實(shí)現(xiàn)交互式人機(jī)對(duì)話、無線電遙控、工況監(jiān)測(cè)及狀態(tài)顯示、數(shù)據(jù)采集存儲(chǔ)及傳輸、故障診斷及預(yù)警、自動(dòng)控制、自動(dòng)調(diào)高等多種功能，以保證采煤機(jī)維護(hù)量最小，利用率最高，并可實(shí)現(xiàn)與液壓支架、工作面輸送機(jī)的信息交互和聯(lián)動(dòng)控制等功能。如安德森公司EL

40、系列機(jī)型上裝置Impact集成保護(hù)與監(jiān)控系統(tǒng)，Eichhoff公司的Eichhoff數(shù)據(jù)匯集技術(shù)系統(tǒng)， JOY公司6LS型電牽引采煤機(jī)的JNA網(wǎng)絡(luò)信息中心等。</p><p>　　(4)電牽引系統(tǒng)向交流調(diào)速發(fā)展</p><p>　　早期的電牽引采煤機(jī)大多采用直流調(diào)速系統(tǒng)。日本20世紀(jì)80年代中期研制成功第1臺(tái)交流電牽引采煤機(jī)，交流調(diào)速系統(tǒng)以其技術(shù)先進(jìn)、可靠性高、維護(hù)管理簡(jiǎn)單、價(jià)格低廉等優(yōu)點(diǎn)

41、，被迅速推廣應(yīng)用。20世紀(jì)90年代中后期研制的大功率電牽引采煤機(jī)均采用交流變頻調(diào)速牽引系統(tǒng)。目前，交流電牽引已經(jīng)取代直流電牽引。早期的交流牽引均采用一個(gè)變頻器拖動(dòng)2臺(tái)牽引電機(jī)，變頻器對(duì)電機(jī)的性能參數(shù)難以準(zhǔn)確檢測(cè)，控制和保護(hù)功能無法完全發(fā)揮。如今主流交流電牽引采煤機(jī)均采用2個(gè)變頻器分別拖動(dòng)2臺(tái)牽引電機(jī)的牽引系統(tǒng)，使?fàn)恳目刂坪捅Ｗo(hù)性能更加完善。這種一拖一的牽引系統(tǒng)已經(jīng)成為電牽引技術(shù)發(fā)展的又一特點(diǎn)。</p><p>

42、　　(5)總體結(jié)構(gòu)趨向模塊化及多電機(jī)橫向布置</p><p>　　橫向布置方式可使各部件由單獨(dú)電機(jī)驅(qū)動(dòng)，機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)彼此獨(dú)立，可模塊化設(shè)計(jì)，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，裝拆方便。美國(guó)從1LS開始將截割電機(jī)橫向布置在搖臂上，至今沿用。英國(guó)從Electra550開始，采用電機(jī)橫向布置。德國(guó)于20世紀(jì)90年代開發(fā)了橫向布置的SL系列電牽引采煤機(jī)。目前國(guó)內(nèi)外的電牽引采煤機(jī)幾乎都采用了橫向布置方式。</p><p>

43、　　(6)無鏈牽引向齒輪-齒軌式演變</p><p>　　隨著牽引力的不斷增大，銷輪．齒軌式無鏈牽引已經(jīng)淘汰，齒輪．鏈軌式無鏈牽引也已使用不多，現(xiàn)在采煤機(jī)無鏈牽引正逐步趨向于采用齒輪．齒軌式無鏈牽引，這是一種從齒輪．銷軌式演變而來的無鏈牽引結(jié)構(gòu)，圓柱銷被齒軌所取代，焊接結(jié)構(gòu)改成了整體精密鑄造或鍛造，寬度增大，節(jié)距由125mm增加至175 mm。</p><p>　　1.2.4 國(guó)內(nèi)電牽引采

44、煤機(jī)研究方向</p><p>　　國(guó)內(nèi)電牽引采煤機(jī)代表機(jī)型在總體參數(shù)和性能方面已接近國(guó)外先進(jìn)水平。但一些關(guān)鍵部件及其總體性能、功能、適應(yīng)范圍等方面還有待進(jìn)一步完善和提高。尤其是在線工況監(jiān)測(cè)、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)與國(guó)外相比還有較大的差距。因而國(guó)內(nèi)電牽引采煤機(jī)的智能化程度低，設(shè)備可靠性、安全性和可維護(hù)性較差，今后國(guó)內(nèi)電牽引采煤機(jī)的主要研究方向如下；</p><

45、;p>　　(1)進(jìn)一步完善和提高交流變頻調(diào)速牽引系統(tǒng)的可靠性。重點(diǎn)是完善和提高系統(tǒng)裝置的抗振、散熱和防潮等性能。</p><p>　　(2)研究可靠的微機(jī)電氣控制系統(tǒng)。重點(diǎn)是提高采煤機(jī)電控系統(tǒng)抗干擾、抗熱效應(yīng)的能力。</p><p>　　(3)開發(fā)或增強(qiáng)電控系統(tǒng)的監(jiān)控功能。重點(diǎn)是研究故障診斷與專家系</p><p>　　統(tǒng)、工況監(jiān)測(cè)、顯示與信息傳輸系統(tǒng)、工作面

46、采煤機(jī)自動(dòng)運(yùn)行控制系統(tǒng)、自適應(yīng)變頻電路的漏電檢測(cè)與保護(hù)技術(shù)、搖臂自動(dòng)調(diào)高系統(tǒng)等。</p><p>　　(4)開發(fā)可四象限運(yùn)行的礦用交流變頻調(diào)速裝置，使采煤機(jī)能適應(yīng)較大傾角煤層開采的需要。</p><p>　　(5)開發(fā)裝機(jī)功率更大、采高更高的采煤機(jī)，提高煤炭產(chǎn)量及回采率。</p><p>　　(6)加強(qiáng)提高采煤機(jī)開機(jī)率和可靠性的研究。</p><

47、p>　　(7)電器元件小型化的研究。由于裝機(jī)功率增大，電動(dòng)機(jī)、變壓器、變頻器等設(shè)備的體積也相應(yīng)增大，為滿足整機(jī)結(jié)構(gòu)布置緊湊的要求，必須研究設(shè)備小型化的技術(shù)途徑。</p><p>　　2 煤的機(jī)械性能及截割理論</p><p>　　煤體是采煤機(jī)械的破碎對(duì)象，對(duì)采煤機(jī)的刀具受力、能耗和裝機(jī)功率等都有直接影響，因此需要討論煤及煤層的性質(zhì)；同時(shí)，為了解煤的破碎機(jī)理，探求截煤過程的合理參數(shù)，仗

48、工作機(jī)構(gòu)可靠、經(jīng)濟(jì)地工作，也需要討論截煤理論及截齒的受力。</p><p>　　2.1 煤層構(gòu)造特點(diǎn)</p><p>　　煤是遠(yuǎn)古地質(zhì)時(shí)代沉積物，并且在此后的漫長(zhǎng)歲月中，在與空氣隔絕、高壓、高溫的條件下，經(jīng)過漫長(zhǎng)的碳化變質(zhì)過程形成的。原始沉積物的不同，碳化變質(zhì)程度的差異，使煤炭的機(jī)械性質(zhì)和煤層的構(gòu)造在不同地域有很大差異。煤層含有矸石和硫化鐵等硬夾雜物，沉積過程</p><

49、;p>　　中形成的分層面(稱為層理)、地質(zhì)力使煤層破碎形成的斷裂面(稱為節(jié)理)，使煤層各處的性質(zhì)不同．即煤是一種非均質(zhì)、各向異性的脆性物質(zhì)。煤層的構(gòu)造特點(diǎn)按其形成原因分為原生性和次生性兩大類。</p><p>　　2.1.1 原生性構(gòu)造特點(diǎn)</p><p>　　原生性構(gòu)造特點(diǎn)由煤層生成時(shí)的條件所致，如生成煤層的材料、當(dāng)時(shí)的自然條件和環(huán)境條件等。人們用下面幾個(gè)概念描述原生性構(gòu)造特點(diǎn)，即

50、層理、節(jié)理和非均質(zhì)性等。原生性構(gòu)造特點(diǎn)中的層理、節(jié)理是屬于潛伏性的，是指在煤層整體中固有的結(jié)構(gòu)面，這是一種非連續(xù)性弱結(jié)</p><p>　　合面。通常肉眼不易發(fā)現(xiàn)它們，僅能在煤層破碎過程中顯現(xiàn)出來，這時(shí)人們能看到的是光滑而規(guī)則的離層面。</p><p>　　2.1.2 次生性構(gòu)造特點(diǎn)</p><p>　　次生性構(gòu)造特點(diǎn)是由于地質(zhì)動(dòng)力形成的煤層特征，通常用斷裂和裂脒這

51、兩個(gè)概念來描述。斷裂是指在煤層內(nèi)明顯充實(shí)的分離面；裂隙則是指煤層內(nèi)張開著的明顯可見的大裂縫。</p><p>　　2.1.3 斷裂和裂縫的觀測(cè)</p><p>　　煤層中存在著弱結(jié)合面，使煤層強(qiáng)度大為降低。在煤的開采過程中，為節(jié)省能源和延長(zhǎng)機(jī)械壽命，采煤工藝過程就應(yīng)充分利用煤層強(qiáng)度降低的這一現(xiàn)象。因此，在井下觀測(cè)斷裂和裂縫存在的規(guī)律，并對(duì)其進(jìn)行正確描述和掌握，對(duì)于煤炭開采是十分必要的。從如

52、下諸方面描述這些規(guī)律。</p><p>　?。?）斷裂和裂縫的傾角與走向</p><p>　　斷裂和裂縫的傾角是指斷裂面和裂縫一側(cè)的平面與水平面的夾角。裂縫和斷裂的走向是指斷裂和裂縫一側(cè)平面與巷道軸線的夾角。這通常由地質(zhì)和測(cè)量方面的工程技術(shù)人員給出，標(biāo)注在圖紙上。</p><p><b>　?。?）裂縫密度</b></p><

53、;p>　?、倬€裂縫密度S1:表示單位勘探線或測(cè)定線長(zhǎng)度上的裂線條數(shù)，稱為線裂縫密度，即</p><p><b>　?。?-1）</b></p><p>　　式中 N——觀測(cè)到的裂縫條數(shù)，條；</p><p>　　L——鉆孔巖心長(zhǎng)度或巷道壁必及工作面的測(cè)定線長(zhǎng)度，m。</p><p>　?、诿娣e裂縫密度S2：表示

54、巷道壁或工作面上單位煤層面積上裂縫線總長(zhǎng)度，即</p><p><b>　?。?-2）</b></p><p>　　式中 F——煤層被觀測(cè)而積，m2；</p><p>　　N——在F面積內(nèi)的裂縫總條數(shù)，條；</p><p>　　Li——第i條裂縫長(zhǎng)度，m。</p><p><b>　

55、　裂縫平均間隔</b></p><p>　　裂縫平均間距用s。表示，它表示在觀測(cè)范圍內(nèi)裂縫之間的平均距離，由式(2一1)可得</p><p><b>　?。?-3）</b></p><p><b>　　裂縫充填程度</b></p><p>　　通過觀察工作面可發(fā)現(xiàn)裂縫之中是否已充滿煤粉，

56、充滿情況可分為全充填、半充填和基本未充填等類型。</p><p>　　2.2 煤的物理機(jī)械性質(zhì)</p><p>　　煤的基本性質(zhì)可以分為物理性質(zhì)和機(jī)械性質(zhì)兩大類。</p><p>　　2.2.1 煤的物理性質(zhì)</p><p>　　煤的物理性質(zhì)主要是：容重、濕度、松散性、孔隙性、導(dǎo)電性和熱脹性等。其中與煤層開采密切相關(guān)的有：容重和濕度。<

57、/p><p><b>　?。?）客重</b></p><p>　　煤巖體的容重是指單位體積煤在干燥狀態(tài)下的重量。根據(jù)煤種類不同，如泥炭、煙煤、無煙煤以及褐煤等，其容重在1 3 t／m3～1．45 t／m3范圍內(nèi)變化(計(jì)算時(shí)通常取l.35)，表2-l給出了幾種煤和巖石的容重。</p><p>　　表2—1幾種煤和巖石的容重</p>&l

58、t;p><b>　　（4）煤的濕度</b></p><p>　　煤的濕度用含水率表示。含水率是指在煤層的縫隙中存留的水的重量與煤固體重量之比。含水率高的煤巖體，結(jié)構(gòu)被弱化，其強(qiáng)度有明顯降低。采煤機(jī)械開采這樣的煤層時(shí)，功率消耗明顯降低，而且粉塵也少。</p><p>　　2.2.2 煤的機(jī)械性質(zhì)</p><p>　　煤的機(jī)械性質(zhì)是指煤體受到

59、機(jī)械旌加的外力時(shí)所表現(xiàn)出的性質(zhì)和抵抗外力的能力。在破碎煤體時(shí)可借助于煤的機(jī)械性質(zhì)選擇對(duì)煤體作用力的形式、截煤刀具形狀和種類等。因此，采用機(jī)械開采時(shí)，了解煤的機(jī)械性質(zhì)尤其重要。</p><p>　　煤體的機(jī)械性質(zhì)主要是：強(qiáng)度、硬度、接觸強(qiáng)度、摩擦與磨蝕性；彈性、塑性與脆性、蠕變與松弛等。這些性質(zhì)的參數(shù)多數(shù)是借助于材料力學(xué)的研究方法在試驗(yàn)室中得到。</p><p><b>　　強(qiáng)度&

60、lt;/b></p><p>　　強(qiáng)度是衡量物體在特定方向上抵抗破壞能力的指標(biāo)，如抗壓強(qiáng)度δy抗剪強(qiáng)度δj和抗拉強(qiáng)度δl等等。強(qiáng)度極限通常用試件在實(shí)驗(yàn)機(jī)上測(cè)定。研究結(jié)果表明，煤的抗壓強(qiáng)度δy最大，抗剪強(qiáng)度δj次之，抗拉強(qiáng)度δl最小，三種強(qiáng)度在數(shù)值上大約有如下關(guān)系：</p><p>　　Δy/δj/δl=1:（0.1-0.4）：（0.03-0.1）</p><p&g

61、t;　　據(jù)此，在設(shè)計(jì)采煤機(jī)械時(shí)，設(shè)法盡量利用拉伸或剪切破壞，以減少刀具受力和能耗。幾種煤巖體材料的抗壓強(qiáng)度值見表2—2。</p><p>　　表2-2煤巖材料的抗壓強(qiáng)度</p><p>　　不同地區(qū)、不同礦層的煤巖材料強(qiáng)度均不同，由于煤的各向異性，因而同一煤體不同方向的強(qiáng)度也不同。前蘇聯(lián)學(xué)者和英國(guó)學(xué)者的研究結(jié)果表明．垂直于層理加載與平行于層理加載二者相比較，前者抗壓強(qiáng)度較后者大30％～50

62、％。</p><p>　　另外，研究表明，各種煤體強(qiáng)度與其埋藏深度(由地表面算起的深度)之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系有所不同。波蘭學(xué)者對(duì)某地區(qū)煤巖體的強(qiáng)度與其埋藏深度關(guān)系的研究結(jié)果見表2—3。</p><p>　　表2—3煤巖體的強(qiáng)度與其埋藏深度的關(guān)系</p><p><b>　　硬度</b></p><p>　　煤體硬度表示在較小的

63、局部表面積上抵抗外力作用而不破壞的能力?？梢杂貌际嫌捕扔?jì)、洛氏硬度計(jì)或肖氏硬度計(jì)來測(cè)定煤體的硬度。</p><p><b>　　接觸強(qiáng)度</b></p><p>　　上面提到的硬度，由于其測(cè)定方法所限，只代表煤巖體測(cè)定部位的個(gè)別顆?；蜴樟ｉg粘結(jié)物的硬度。為了能在宏觀上表示煤巖材料的表面強(qiáng)度，采用接觸強(qiáng)度這一概念。</p><p>　　接觸強(qiáng)度可

64、按幾次實(shí)驗(yàn)測(cè)壓頭上的載荷值只與S壓頭下表面積之比來計(jì)算，即</p><p><b>　?。?-4）</b></p><p>　　式中 pk——巖石材料接觸強(qiáng)度，MPa；</p><p>　　pi——巖石材料脆性破壞的蹄間壓頭的載荷，N；</p><p>　　n——壓頭下壓次數(shù)；</p><p>

65、　　s——壓頭下表面積，mm2。</p><p>　　接觸強(qiáng)度的概念在掘進(jìn)機(jī)設(shè)計(jì)與使用中經(jīng)常遇到。前蘇聯(lián)有關(guān)學(xué)者根據(jù)接觸強(qiáng)度值的太小，把巖石分為六類：松軟(400 MPa以下)，次中等堅(jiān)固(400 MPa一600 MPa)，中等堅(jiān)固(650 MPa～1250 MPa)，堅(jiān)固(1250 MPa～2450 MPa)，很堅(jiān)固(2450 MP8～4500 MPa)和極堅(jiān)固(4500 MPa以上)。</p>

66、<p><b>　　摩擦與腐蝕性</b></p><p>　　金屬零部件或硬質(zhì)臺(tái)金在煤體表面運(yùn)動(dòng)時(shí)，要受到摩擦阻力的作用。這種金屬與非金屬問的摩擦作用將引起如下后果：金屬部件是運(yùn)動(dòng)主體，將消耗其有用功；使金屬零部件表面或硬質(zhì)合金受到磨損，表面形狀改變，增加了切割阻力；使金屬零部件和硬質(zhì)合金發(fā)熱，使其硬度降低，加劇磨損，因此需要用水來冷卻。</p><p>　

67、　煤體對(duì)金屬或硬質(zhì)合金的摩擦作用大小用摩擦系數(shù)p表示，F(xiàn)值大小因金屬或硬質(zhì)合金以及煤巖材料種類而異，也因作相對(duì)運(yùn)動(dòng)的二者之間壓力大小和相對(duì)運(yùn)動(dòng)速度大小而異。</p><p>　　前蘇聯(lián)學(xué)者對(duì)煤炭與鋼的摩擦系數(shù)研究結(jié)果表明：煤的強(qiáng)度增加，摩擦系數(shù)p值由0.5下降到0.3左右；當(dāng)煤與鋼相對(duì)滑動(dòng)速度由0.lm/s增加到3.1 m/s時(shí),μ值由0.4下降到0.15；當(dāng)法向壓力增加，μ值也減少。表2-4和表2-5給出了幾種

68、材料之間的摩擦系數(shù)值。</p><p>　　表2—4鉆頭鋼、硬質(zhì)臺(tái)金與巖石的摩擦系數(shù)</p><p>　　表2—5煤與鋼、煤與煤的摩擦系數(shù)</p><p>　　磨蝕性(研磨性)：煤巖對(duì)金屬、硬質(zhì)合金或其他固體磨蝕的能力。表征煤巖磨蝕性的方法很多，這里介紹幾種應(yīng)用比較普遍的方法，用標(biāo)準(zhǔn)金屬試件在一定壓力下與被測(cè)煤巖材料接觸，并作相對(duì)移動(dòng)。設(shè)作用力為P(N)，摩擦路程為

69、L(m)，金屬試件被磨蝕掉的體積為△V(cm3)，則磨蝕系數(shù)ω。為</p><p><b>　　(2-5)</b></p><p>　　此外：還有用標(biāo)準(zhǔn)金屬試棒在一定條件下每千米摩擦路程磨蝕掉的質(zhì)量△Ⅲ(mg)或長(zhǎng)度△l(mm)來表征磨蝕性的，此時(shí)用ρ表示磨蝕性系數(shù)。</p><p>　　研究結(jié)果表明，對(duì)于磨蝕性已定的煤巖，切割刀具在破碎煤巖時(shí)

70、的磨損量與摩擦路徑成正比，與刀具對(duì)煤巖表面正壓力成正比．與刀具和煤巖之間的相對(duì)速度成正比，還與刀具的溫升成正比。這一研究成果對(duì)采煤機(jī)械的設(shè)計(jì)和使用都是很重要的，應(yīng)該使采煤機(jī)械具有適當(dāng)?shù)墓r參數(shù)“盡量減少在工作過程中刀具的磨損量。</p><p><b>　　彈性、塑性與脆性</b></p><p>　　煤體的彈性、塑性與脆性是反映煤炭受外力作用與其變形之間關(guān)系的性質(zhì)。

71、</p><p>　　煤體的彈性：當(dāng)作用于煤體上的外力消失后，煤體的變形也完全消失，稱煤的這種能恢復(fù)其原來形狀和體積的性能為彈性。破碎彈性較高的煤體，消耗的能量也較高，破碎也顯得困難。一般煤體的彈性都比較小。</p><p>　　煤體的脆性：當(dāng)作用于煤體上的外力除去后，煤體無殘余變形，當(dāng)煤體在外力作用下破碎時(shí)，其變形也極小，這種性質(zhì)被稱為脆性。脆性好的煤體，容易被破碎。通常煤體材料的脆性都

72、極好，因此其破壞也都屬于脆性破壞。</p><p>　　2.2.3 煤的堅(jiān)固系數(shù)</p><p>　　堅(jiān)固性系數(shù)又稱堅(jiān)硬度，是用來衡量煤破碎難易程度的指標(biāo)，它綜合反映了煤的強(qiáng)度、硬度和彈塑性等因素。堅(jiān)固性系數(shù)是前蘇聯(lián)學(xué)者普羅托季雅柯諾夫于1926年提出的，固此又稱普氏系數(shù)。</p><p>　　我國(guó)用堅(jiān)固性系數(shù)來進(jìn)行巖石分級(jí)和煤層分類。煤和軟巖?≤4，中硬巖?=4～

73、8，硬巖 ?≥8～20(最硬的巖石)；同時(shí)還規(guī)定?≤1.5的煤稱為軟煤，?=1.5～3.0的煤稱為中硬煤，?≥3.0的煤稱為硬煤。</p><p>　　2.2.4 煤的截割阻抗</p><p>　　截割阻抗是刀具截煤時(shí)煤及煤層抵抗機(jī)械作用的能力。它不僅能反映采煤機(jī)械刀具截煤的真實(shí)過程，而且可在井下現(xiàn)場(chǎng)測(cè)定，即能全面反映礦山條件的影響。因此，截割阻抗是表征煤的截割性能的一個(gè)常用指標(biāo)。煤、巖及

74、硬雜物的截割阻抗見表2—6。</p><p>　　表2—6煤、巖機(jī)硬雜物的截割阻抗</p><p>　　從有效使用采煤機(jī)械的角度，可將煤層按截割阻抗分為三類：</p><p>　　A≤180 N／mm的煤稱為軟煤，適合用各種刨煤機(jī)，特別是脆性煤層最適于刨煤機(jī)工作；A=180 N／mm～240 N／mm的煤稱為中硬煤。其中韌性煤適合用采煤機(jī)，脆性煤適合用滑行刨；A=2

75、40 N／mm～360 N／mm的煤稱為硬煤，韌性煤必須用大功率采煤機(jī)，脆性煤可用滑行刨或動(dòng)力刨。</p><p>　　3 截割部的設(shè)計(jì)與計(jì)算</p><p>　　3.1 主要技術(shù)參數(shù)</p><p><b>　　適應(yīng)煤層：</b></p><p>　　采高范圍 1.5～3.0 m<

76、;/p><p>　　煤層傾角 ≤20°</p><p>　　煤質(zhì)硬度 ≤4.50MPa</p><p><b>　　截割電機(jī)</b></p><p>　　電機(jī)型號(hào) YBC-150A（水冷）</p>&

77、lt;p>　　額定功率（kW） 150</p><p>　　額定電壓（V） 1140</p><p>　　額定轉(zhuǎn)速（r/min） 1475</p><p><b>　　牽引電機(jī)</b></p><p>　　電機(jī)型號(hào) YB

78、C-75（水冷）</p><p>　　額定功率（kW） 75</p><p>　　額定電壓（V） 1140</p><p>　　額定轉(zhuǎn)速（r/min） 1465</p><p><b>　　其它參數(shù)：</b></p><p>　　截深（

79、mm） 800</p><p>　　牽引速度（m/min） 0～7.7</p><p>　　牽引力（kN） 400</p><p>　　滾筒直徑（mm） Φ1400</p><p>　　滾筒轉(zhuǎn)速（r/min） 39.26</p&

80、gt;<p><b>　　配套輸送機(jī)：</b></p><p>　　SGB630/220型刮板輸送機(jī) </p><p>　　3.2 傳動(dòng)比和各軸轉(zhuǎn)矩的計(jì)算</p><p>　　1.確定總傳動(dòng)比 ：</p><p>　　== =39.26 </p><p>　　2.確定各級(jí)

81、傳動(dòng)比： </p><p>　　各級(jí)傳動(dòng)比分配如下：</p><p><b>　?。?、、） </b></p><p><b>　?。?、、） </b></p><p><b>　?。ā?、） </b></p><p>　　行星減速：

82、（、、、） </p><p>　　3.確定各級(jí)傳動(dòng)效率和總效率：</p><p><b>　　=0.992 </b></p><p><b>　　=0.992 </b></p><p><b>　　=0.992 </b></p><p><b>

83、;　　=0.992 </b></p><p>　　參考《現(xiàn)代機(jī)械傳動(dòng)手冊(cè)》之第六章“漸開線行星齒輪</p><p>　　3.5 截割部軸的設(shè)計(jì)計(jì)算</p><p>　　3.5.1 離合器齒輪軸</p><p>　　3.5.2 齒輪組軸</p><p>　　1．按扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度概略計(jì)算軸徑</p>&

84、lt;p>　　3.6 截割部軸承壽命校核</p><p>　　3.6.1 離合齒輪組軸承</p><p>　　3.6.2 齒輪組軸軸承</p><p>　　4 采煤機(jī)的使用與維護(hù)</p><p>　　4．1 采煤機(jī)使用過程中常見故障與處理</p><p>　　國(guó)產(chǎn)電牽引采煤機(jī)在國(guó)內(nèi)推廣使用的時(shí)問比較短，設(shè)計(jì)制造經(jīng)

85、驗(yàn)小多，所以產(chǎn)品結(jié)構(gòu)和適應(yīng)不同地質(zhì)條件以及相關(guān)設(shè)備配套I：還存在許多不足，其牽引和截割連接部位存在嚴(yán)重不足。</p><p>　　4.1.1 采煤機(jī)截割部與牽引部連接部位損壞的原因分析：</p><p>　　(1)截割部截煤滾筒不配套。</p><p>　　煤種和地質(zhì)條件小適應(yīng)滾筒的結(jié)構(gòu)，滾筒截煤時(shí)經(jīng)常截實(shí)幫，滾筒端面的煤幫放不出來，越聚越多后,造成使?jié)L筒向煤壁方向

86、的推力，此推力通過搖臂傳遞到連接絞軸孔，使絞軸及耳孔長(zhǎng)期受力，但采煤機(jī)速度過快，就有可能造成絞孔斷裂或絞軸拆斷。</p><p>　　(2)采煤機(jī)與刮板機(jī)配套尺寸有誤，造成截割部術(shù)端外殼體與刮板機(jī)機(jī)頭架鏟板發(fā)生干涉。</p><p>　　(3)牽引傳動(dòng)箱設(shè)計(jì)中是分體的上、下殼體。這種殼體的弊病在于機(jī)組在斜切進(jìn)刀時(shí)，如果推溜工將刮板機(jī)推出硬彎即大丁3度時(shí)，機(jī)組運(yùn)行到此處，導(dǎo)向滑靴與下殼體發(fā)生

87、干涉，導(dǎo)向滑靴與下殼體同時(shí)受力，導(dǎo)向滑靴與下殼體雖然都是鑄件，但是從兩者的結(jié)構(gòu)看，下殼體的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度較弱一點(diǎn)，這樣下殼體在不正常的軌道中運(yùn)行就會(huì)發(fā)生下殼體破裂的現(xiàn)象，從而影響工作而的正常生產(chǎn)。</p><p>　　針對(duì)上述原因分析，多次進(jìn)行維修方案的改革，達(dá)成共識(shí)后分別對(duì)采煤機(jī)以下幾個(gè)部位進(jìn)行維修改造：</p><p>　　(1)采煤機(jī)截煤滾筒的維修改造 通過原因分析和技術(shù)方案的設(shè)計(jì)，對(duì)截

88、煤滾筒進(jìn)行了維修改造。在采煤機(jī)的滾筒端面截割齒排列結(jié)構(gòu)上，把齒座分成3組，每組3個(gè)截齒，按一組120度，徑向均布焊接在滾筒端面，截齒沿滾筒旋轉(zhuǎn)方向與端面旱30度角焊接安裝，每一列的3個(gè)截齒按端面有效距離間隔200 mm進(jìn)行分布，并使截齒齒尖與滾筒開幫齒下行，在滾筒端面齒座與滾筒邊緣之間均布120度切割3個(gè)長(zhǎng)300 mm、寬200mm的腰形孔。</p><p>　　(2)牽引部與截割部連接軸孔的維修改造</p

89、><p>　　采煤機(jī)的牽引側(cè)，再焊裝一塊軸孔板同時(shí)將絞軸1和絞軸2的軸孔襯套材質(zhì)由原來的20Cr改為鑄銅，延長(zhǎng)絞軸1的長(zhǎng)度,軸孔連接由3個(gè)增加到4個(gè)。這樣即提高了襯套的耐磨性，又解決了襯套易破碎的問題，另外新增的軸孔板對(duì)截割部的扭轉(zhuǎn)力，起到了一個(gè)限制作用，這樣就徹底地解決了采煤機(jī)截割部絞軸折斷和軸孔體損失的重大事故隱患。</p><p><b>　　具體維修改造工藝</b>

90、;</p><p>　　首先將變形的絞軸里孔用502型高錳鋼焊條進(jìn)行補(bǔ)焊，補(bǔ)焊的里孔削自制的液壓鏜孔機(jī)進(jìn)行鏜孔，鏜孔完畢后再配裝上用鑄銅加工的利套，襯套的內(nèi)徑保證與原設(shè)計(jì)尺寸相同。在截割部與牽引部對(duì)接時(shí)，先將絞軸2穿入軸孔內(nèi)把絞軸l套上待固定的軸孔扳，傳入軸孔內(nèi)，絞軸穿到位后再待軸孔板執(zhí)扶正,同定在牽引部的機(jī)殼上。在施工過程中,施工人員克服了井下作業(yè)的諸多困難從安裝臨時(shí)泵站，固定鏜孔機(jī)，調(diào)試刀架、測(cè)量尺寸到機(jī)組對(duì)

91、接等每一道工序都做了充分的準(zhǔn)備，使工程進(jìn)展井然有序，最后對(duì)接試機(jī)一舉成功。</p><p>　　4.2 大功率采煤機(jī)截割部溫升過高現(xiàn)象及解決方法</p><p>　　近幾年來隨著綜采技術(shù)的不斷發(fā)展，高產(chǎn)高效_ll作血的普及_對(duì)采煤機(jī)的性能要求電不斷提高，開發(fā)研制大功率電牽引采煤機(jī)成為各煤機(jī)制造廠家的熱點(diǎn)。隨著采煤機(jī)的裝機(jī)功率的增大，采煤機(jī)的截割功率也相應(yīng)的加大，由于截割功率加大，其油池溫度

92、過高的問題也日漸突出，如何解決這問題將成為研制的關(guān)鍵。</p><p>　　4.2.1 發(fā)熱原因的分析</p><p>　　當(dāng)傳動(dòng)系統(tǒng)的總發(fā)熱量E小丁截割部存許Hj最高油溫時(shí)的散熱量L時(shí)，截割部將在低于最大溫升的某一溫度保持甲衡，當(dāng)E大干L時(shí)，系統(tǒng)的溫度將高于許用最高溫度，產(chǎn)生發(fā)熱現(xiàn)象。通過計(jì)算和與其它機(jī)型對(duì)比分析產(chǎn)生這一現(xiàn)象的原因如下：</p><p>　　截割功

93、率加大導(dǎo)致溫升過高。</p><p>　　在機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)效率一定的前提下，加大輸入功率，系統(tǒng)的功率損耗電 隨之加大。損耗的量大部分轉(zhuǎn)化成熱能,使系統(tǒng)的溫度上升。</p><p>　　(2)系統(tǒng)的機(jī)械傳動(dòng)削數(shù)量增加導(dǎo)致溫升過高。</p><p>　　目前大功率電牽引采煤機(jī)均采用多部電機(jī)橫向布置的傳動(dòng)結(jié)構(gòu)，截割部由電機(jī)直接驅(qū)動(dòng)，導(dǎo)致截割部的總傳動(dòng)比加大，傳動(dòng)級(jí)數(shù)增多。

94、同時(shí)，此類機(jī)型對(duì)采高要求較高，機(jī)揣大都采用長(zhǎng)搖臂，這也使機(jī)械傳動(dòng)副數(shù)量增加。由于傳動(dòng)削增加，系統(tǒng)的功率損耗加大。</p><p>　　機(jī)器的散熱條件受限制。</p><p>　　由于受結(jié)構(gòu)的限制，在機(jī)器的截割功率大削度提高和機(jī)械傳動(dòng)削數(shù)量增加的同時(shí)，油池的體積相對(duì)增加很小，使機(jī)器散熱困難。同時(shí)由于注油量和攪油發(fā)熱的矛盾，潤(rùn)滑油的體積不可能大幅增加也會(huì)導(dǎo)致油溫的升高。</p>

95、<p>　　4.2.2 解決方法</p><p>　　通過以上的原因分析，并結(jié)合在實(shí)踐中的經(jīng)驗(yàn)，提出解決問題的方法如下：</p><p>　　通過提高傳動(dòng)副的加工制造精度來提高系統(tǒng)的機(jī)械效率，減少功率的損耗，降低發(fā)熱量；</p><p>　　提高軸承的精度等級(jí)，減少軸承副的功率損耗。</p><p>　　設(shè)計(jì)過程中，在保證整機(jī)性能的

96、前題下，適當(dāng)加大油腔的體積，提高散熱面積。</p><p>　　提高冷卻教果?？赏ㄟ^加大冷卻水套的截面積，加大冷卻水的流量和加長(zhǎng)冷卻水的冷卻流程來提高冷卻效果,也可以對(duì)油池直接加裝冷卻器或強(qiáng)迫冷卻裝置來提高冷卻效果。</p><p>　　合理計(jì)算潤(rùn)滑油的用量，在能保證潤(rùn)滑的前題下，嚴(yán)格控制注油量，使攪油發(fā)熱降至最低。</p><p>　　提高搖臂排氣裝置的可靠性，保

97、證與外界環(huán)境的對(duì)流熱交換。</p><p>　　4．3 采煤機(jī)軸承的維護(hù)及漏油的防治</p><p>　　據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，在采煤機(jī)發(fā)牛故障的總數(shù)中，機(jī)械事故占80％左右，而因潤(rùn)滑問題造成事故占很大的比例。采煤機(jī)軸承的維護(hù)及漏油的防治又是其中關(guān)鍵的一個(gè)環(huán)節(jié)。</p><p>　　4.3.1 采煤機(jī)軸承損壞形式和原因</p><p>　　采煤機(jī)各傳

98、動(dòng)軸承中，強(qiáng)度薄弱，容易損壞的部位有：</p><p>　　截割部軸齒輪(小傘齒輪軸)它轉(zhuǎn)速高，溫升隊(duì)、易發(fā)熱，使徑向游隙變小，并在缺油情況下燒傷，造成異常噪聲、振動(dòng)；</p><p>　　截割部行星機(jī)構(gòu)行星輪軸承受力大(為齒輪嚙合切向力的二倍)，而受空間大小和輪緣壁厚的限制，軸承直徑不能增大，滾動(dòng)體和滾道表而接觸應(yīng)力高，常發(fā)生早期點(diǎn)蝕和嚴(yán)重磨損；</p><p>

99、　　搖壁回轉(zhuǎn)軸套和滾筒軸其轉(zhuǎn)速低，但負(fù)荷高，并有嚴(yán)重沖擊力，軸承常發(fā)生套圈變形，邊斷裂；</p><p>　　牽引部行走鏈輪軸承受沖擊交變負(fù)荷，密封潤(rùn)滑條件差，煤塵易進(jìn)入滾道把保持損壞。</p><p>　　4.3.2 預(yù)防和改進(jìn)措施</p><p><b>　　加強(qiáng)潤(rùn)滑和密封</b></p><p>　　軸承工作時(shí)，滾

100、動(dòng)體與滾道、保持架和內(nèi)外圈用滾動(dòng)體都有摩擦，潤(rùn)滑劑可減小磨損，特別在滾動(dòng)體和滾道之間形成油膜，可減小接觸應(yīng)力，降低溫度，從而延長(zhǎng)軸壽命。采煤機(jī)軸承潤(rùn)滑用油般為N220，N320極壓工業(yè)齒輪油，多采用油池飛濺或加循環(huán)聯(lián)合潤(rùn)淚方式。主要存在問題是，密封不可靠，造成油大量泄漏，外部煤粉灰塵不斷浸入，軸承磨損加劇，軸承潤(rùn)滑油不良，甚至缺油使表而過熱燒傷。因此需重點(diǎn)采取措施：</p><p>　?、俑咚佥S油封選片j最合適密

101、封材料、結(jié)構(gòu)、提高其使用壽命：</p><p>　　②搖壁回轉(zhuǎn)軸承用油脂(2#鋰基脂)潤(rùn)滑并用油封把它與固定箱油</p><p><b>　　池隔開；</b></p><p>　?、蹖?duì)低速軸(如滾筒軸、行走輪軸等)改用端而浮動(dòng)油封。通過O型密封圈彈性變形產(chǎn)生端比壓。使浮動(dòng)環(huán)靠緊并傳遞扭矩，補(bǔ)償磨損。該油封對(duì)振動(dòng)、沖擊及軸向、徑向偏斜不敏感，特別

102、適用于低速(2m/s以下)有煤粉泥漿條件下密封。</p><p>　　(2)嚴(yán)格驗(yàn)收，確保制造和安裝質(zhì)量</p><p>　?、佥S承本身質(zhì)量是影響安裝性能和使用壽命的重要因素。當(dāng)前國(guó)內(nèi)軸承廠家繁多質(zhì)量參差不齊，訂貨時(shí)要選好廠家確保軸承質(zhì)量。</p><p>　?、谳S承組件的制造和安裝應(yīng)符合要求。殼體孔直徑超差改變了軸承正確配合要求，過盈量大，使徑隙變小，內(nèi)圈產(chǎn)生拉應(yīng)

103、力。間隙大，徑隙變大，組件剛性降低并引起套圈滑動(dòng)。</p><p>　?、蹥んw孔橢同形或錐形誤差，使套圈滾動(dòng)道變形。當(dāng)滾動(dòng)體驗(yàn)通過時(shí)，滾道直徑內(nèi)經(jīng)受壓應(yīng)力應(yīng)顯著增大，使區(qū)域過早磨損和破壞。</p><p>　　④軸和殼體孔擋肩剝配合表面不垂直及側(cè)削合處不同軸誤差，使軸承內(nèi)外圈軸線歪斜，也使局部表面應(yīng)力增大。</p><p>　　⑤軸承安裝中必須調(diào)整軸向間隙達(dá)到設(shè)計(jì)要

104、求，剝同柱滾子軸承，軸向間隙小，內(nèi)圈移動(dòng)受阻，當(dāng)受到?jīng)_擊載荷時(shí)易發(fā)生擋邊撞裂，在潤(rùn)滑不允分時(shí)，也會(huì)導(dǎo)致軸承燒傷。</p><p>　　4.3.3 加強(qiáng)軸承使用中維護(hù)和保養(yǎng)</p><p>　　采煤機(jī)軸承在安裝前的儲(chǔ)運(yùn)巾要保持完好包裝，不受碰撞并防止浸水而生銹。使用中要特別注意到滑油量和質(zhì)量。要求做到:</p><p>　　?？蓹z油位，加足油；</p>

105、<p>　　避免不同型號(hào)油混用；</p><p>　　打開蓋加油時(shí)，耍防止煤塵、水等雜質(zhì)進(jìn)入，以防油質(zhì)破壞，加刷磨擦而粒磨損和銹蝕。如發(fā)現(xiàn)油臟，及時(shí)八油并清洗再加新油。</p><p>　　4.4.4 采煤機(jī)漏油及處理</p><p>　　搖臂擺動(dòng)軸的漏油及處理截割部箱內(nèi)的油流經(jīng)搖壁套外側(cè)搖壁擺動(dòng)軸上的大軸承，有兩個(gè)0形密封圈，在使用中發(fā)現(xiàn)該處漏油，經(jīng)拆檢

106、分析發(fā)現(xiàn)，由于大軸承的外圓大，壓不緊0型密封圈，加上個(gè)別軸承精度不夠，內(nèi)、外圈直徑超差嚴(yán)重；另外軸承孔壁較薄弱，使用中振動(dòng)變形導(dǎo)致漏油。為此需在搖臂軸小端加外骨架油封將該處與截割部油池分開，改用潤(rùn)滑脂潤(rùn)滑即可根緣此處漏油。</p><p>　　滾筒軸的漏油及處理采煤機(jī)割煤時(shí)，滾筒軸受阻力大且復(fù)雜，受切向力、軸向力、煤壁推力、裝煤力等。滾筒既繞滾筒軸轉(zhuǎn)動(dòng)，還沿滾筒軸垂直面作上下擺動(dòng)，使油封漏油。其次，油封外徑尺寸偏

107、小導(dǎo)致油沿孔隙漏出，因此檢修時(shí)應(yīng)挑合適油封。另外迷宮間隙大，導(dǎo)致煤粉經(jīng)過迷宮問隙、油封進(jìn)入或滯留存油封刀口與軸之間，將油封墊起造成漏油，同時(shí)加速油封磨損，因此需采用肌毛氈或涂密封膠。</p><p>　　殼體蓋板的漏油及處理采煤機(jī)牽引部泵箱蓋的密封最初采用石棉紙墊，由于石棉紙本身滲油，蓋板大，不平度大，對(duì)紙墊比壓不勻?qū)е侣┯?。而后又采用橡膠墊，但其在長(zhǎng)時(shí)間油作用下仍然變形起包開始漏油。最后采用0形密封繩粘接成環(huán)形

108、密封蓋板，但若粘接不牢也會(huì)漏油。處理措施是粘接處采用大斜切口，且要平，粘接牢同后方可安裝。</p><p>　　采煤機(jī)是綜采工作面的主要設(shè)備，由于井下作業(yè)環(huán)境的特殊性，以及對(duì)采煤機(jī)的維護(hù)、保養(yǎng)、操作等方面的人為能力小同，將會(huì)產(chǎn)生各種不可意料故障。岡此，在采煤機(jī)在使用過程中，需要加強(qiáng)維護(hù)，定期檢修，對(duì)易損部位及叫采取措施進(jìn)行補(bǔ)救，防J止事故的發(fā)生和擴(kuò)大，從而提高開機(jī)率和延長(zhǎng)其使用壽命。</p><

109、;p>　　4．4 煤礦機(jī)械傳動(dòng)齒輪失效的改進(jìn)途徑</p><p>　　近20年來，煤礦機(jī)械的功率增大很怏，采煤機(jī)的功率增加了4～6倍，</p><p>　　掘進(jìn)機(jī)的功率增加了2～3倍，大型、特大型礦井提升機(jī)功率已達(dá)數(shù)千kW，功率的增大導(dǎo)致機(jī)械設(shè)備的輸出扭矩增大，使設(shè)備部件特別是傳動(dòng)齒輪的受力增大。煤礦機(jī)械的齒輪大多為中、大模數(shù)(6～20 mm)的低速(6m，s以下)重載傳動(dòng)，單位齒寬

110、的載荷值高20kN/cm2。由于受煤礦使用條件和機(jī)器尺寸的限制，傳動(dòng)齒輪的外形尺寸沒有多大變化，易造成機(jī)械傳動(dòng)齒輪失效，導(dǎo)致煤礦機(jī)械設(shè)備不能J正常運(yùn)行。煤礦機(jī)械齒輪的失效有輪齒折斷、齒面膠合、齒而點(diǎn)蝕利齒而塑性變形等主要形式。由于輪齒嚙合不合理，造成超負(fù)荷或沖擊負(fù)荷而產(chǎn)生輪齒較軟齒部分金屬的塑性變形，嚴(yán)重時(shí)在齒頂?shù)倪吚饣蚨瞬砍霈F(xiàn)飛邊、齒頂變圓，主動(dòng)齒輪的齒而上有凹陷，被動(dòng)齒輪的節(jié)線附近升起一脊形，使齒面失去正確的齒形。齒輪失效直接影響著

111、煤礦機(jī)械效能的發(fā)揮，亟待解決，提出幾種改進(jìn)途徑。</p><p><b>　　4.4.1 設(shè)計(jì)</b></p><p>　　煤礦機(jī)械齒輪，特別是承受重載和沖擊載荷的提升利聚掘運(yùn)輸機(jī)械齒輪，其彎曲極限應(yīng)力強(qiáng)度增大到1200 MPa，接觸耐久性極限強(qiáng)度亦增大到l600MPa，如何在不加大外形尺寸的條件下提高其強(qiáng)度和壽命。需進(jìn)一步進(jìn)行科研技術(shù)攻關(guān)，優(yōu)化設(shè)計(jì)參數(shù)。優(yōu)化設(shè)計(jì)的內(nèi)

112、容包括載荷的準(zhǔn)確計(jì)算、強(qiáng)度計(jì)算公式的修正、優(yōu)化選材、優(yōu)化齒形結(jié)構(gòu)、先進(jìn)的加工和處理工藝、提高表而光潔度、合理的硬度和嚙合參數(shù)、有效的潤(rùn)滑參數(shù)利裝配要求等，提高標(biāo)準(zhǔn)化、系列化程度。</p><p>　　由于漸開線齒形共軛齒輪的相對(duì)曲率半徑較小，故接觸強(qiáng)度受到定限制。而圓弧齒輪在接觸點(diǎn)處的齒面相對(duì)曲率半徑大，其表面強(qiáng)度和彎曲疲勞強(qiáng)度較高(約為漸開線齒行的2～5倍)，振動(dòng)小、噪聲低、尺寸和重量較小。除新設(shè)計(jì)齒輪應(yīng)優(yōu)先采