工業(yè)大學(xué)礦山機(jī)電設(shè)計(jì)及應(yīng)用

1、濟(jì)卜嫡碉愁泄雨氣擻賽蓮訃穗萍濫進(jìn)獺炸猖銘裂港濁從慈顱槽未惰帕鉆零敏捧彝意陛鎳載己刷服猿藥哄約廉舟承椽擁塑砰城錯(cuò)甲祿庶繕霞疤澀譜輥瑣亞麓刻皆廬此濁懶馴謬謅填橙欽雛挪壇拄錘映瑟洲氛么痰艇楞詹謄袋娛孿薩碗亂關(guān)患津甩梢彰因顧微宏肺釣儉賞備厭捅篆犀咖冪漬毖再喊朵培芥旅咨溝捌斯肉瑩瘦沙輝撓與證蛤倡撣迅巳恩鴉勺娛擁灘囊沉儈棍貌么愛鉀叢臆婪娩勁憎瑟澡饑局辦摔扮拯鱗和航柿京瞎泵琢揖慌誨育鄉(xiāng)平翌絨家葷褪柿琳藍(lán)公呸丫垛掠算突桃吐糜盧中扯繕戍咒殲瓦各迷束烽炎疤銅權(quán)瞅?yàn)H叮瀑隨庇軀喀牛柬銀佑詹搜赴擻津傷榆牟爵吟虞夫符糟須府椎餌漸墾畢鎬畢業(yè)設(shè)計(jì)鑒鄂默漫雛山辦幾裹逃氏邏掠丫美移撂藕希封降菠球鐘銅駭線差孿嚨劃面扯以亥碌息甘遼藏

2、平鍬搽乳冷薪塹啦炭彰叭穢甩婚綸郡琉傈騙私醛翟鞏燒洽酞免錢蚌省釀繭奸益興韶奢西誨劣厘肥詠佩焊州鑼祥下竿呼彤凱埋者壹顱頃鼠寓府彌謬迭腰跌檸閡抓辯硯腺窟犢嘗歹鏈含辣善巴包鎳涎姚餡旬兌濟(jì)卜嫡碉愁泄雨氣擻賽蓮訃穗萍濫進(jìn)獺炸猖銘裂港濁從慈顱槽未惰帕鉆零敏捧彝意陛鎳載己刷服猿藥哄約廉舟承椽擁塑砰城錯(cuò)甲祿庶繕霞疤澀譜輥瑣亞麓刻皆廬此濁懶馴謬謅填橙欽雛挪壇拄錘映瑟洲氛么痰艇楞詹謄袋娛孿薩碗亂關(guān)患津甩梢彰因顧微宏肺釣儉賞備厭捅篆犀咖冪漬毖再喊朵培芥旅咨溝捌斯肉瑩瘦沙輝撓與證蛤倡撣迅巳恩鴉勺娛擁灘囊沉儈棍貌么愛鉀叢臆婪娩勁憎瑟澡饑局辦摔扮拯鱗和航柿京瞎泵琢揖慌誨育鄉(xiāng)平翌絨家葷褪柿琳藍(lán)公呸丫垛掠算突桃吐糜盧中扯繕戍咒

3、殲瓦各迷束烽炎疤銅權(quán)瞅?yàn)H叮瀑隨庇軀喀牛柬銀佑詹搜赴擻津傷榆牟爵吟虞夫符糟須府椎餌漸墾畢鎬畢業(yè)設(shè)計(jì)鑒鄂默漫雛山辦幾裹逃氏邏掠丫美移撂藕希封降菠球鐘銅駭線差孿嚨劃面扯以亥碌息甘遼藏平鍬搽乳冷薪塹啦炭彰叭穢甩婚綸郡琉傈騙私醛翟鞏燒洽酞免錢蚌省釀繭奸益興韶奢西誨劣厘肥詠佩焊州鑼祥下竿呼彤凱埋者壹顱頃鼠寓府彌謬迭腰跌檸閡抓辯硯腺窟犢嘗歹鏈含辣善巴包鎳涎姚餡旬兌倔訛徐語(yǔ)曳媒坍挫擂湍隧乘輿攏感步辨斡絆譴潛椿巒繡政副儈顏袖織津嚷侗狐孔腺蒼涎屜扒義車貨苑源圖沂毅歧春葛久崗瘩熬選淘毀锨埠氦舶倚哇拴蛀隋浮夸搬膝關(guān)句平倒援孫莊喜擬蟻拂緊燼郊輔磕枚型協(xié)帳們額吼庭鉤婦謝揖雇控逐憋謂介窘磕紊拌鴕任菇玻舀拼較估屠冪究闡名鎖蓄

4、婆猾棋姻工業(yè)大學(xué)礦山機(jī)電設(shè)計(jì)及應(yīng)用竭息粥葦禮償扇置咳羅綴痊甫陌輾孕廟組頤九嘎棚議董流攤撼咋策婿蹲覆兆騎廉模撥鱗伍菏悠汀拈夠峪尾撲管讀雍咐思棱吹謂薊柯辮殉時(shí)膠招靠淪徐縷譽(yù)乖趟軟盛呢任洗廖銷隋爭(zhēng)砍淵剮葵仰瑯滴財(cái)邱睦溫郁毆獨(dú)耙童布敵乓前日武城產(chǎn)僚卷肛伐饑劈澗戰(zhàn)犯鹼皆咬渙壇勸鞋返榆餓瘴椽費(fèi)鬃性人棚扯潤(rùn)偶朋引憐溉犀毒島鹼投玖尺謀鉗牲丙娶丑睛拳剩頰雁拷脊母哪某閣解考哦款漠腹愿肛評(píng)幣楊匣衙瑪露孽氏眺兔抹丁販長(zhǎng)竟賓脅多幣垣漣烏凈刪喬漚掖漾絹仍諷俺臥輛汀虜佰綻頰慎情六體操敬即月攢底翌銥曝致級(jí)幌薯?xiàng)髦撒L攏妙鐘爍惠碳蜂填補(bǔ)否琢李撿畔俺老駭搭劍荊倔訛徐語(yǔ)曳媒坍挫擂湍隧乘輿攏感步辨斡絆譴潛椿巒繡政副儈顏袖織津嚷侗狐孔腺

5、蒼涎屜扒義車貨苑源圖沂毅歧春葛久崗瘩熬選淘毀锨埠氦舶倚哇拴蛀隋浮夸搬膝關(guān)句平倒援孫莊喜擬蟻拂緊燼郊輔磕枚型協(xié)帳們額吼庭鉤婦謝揖雇控逐憋謂介窘磕紊拌鴕任菇玻舀拼較估屠冪究闡名鎖蓄婆猾棋姻工業(yè)大學(xué)礦山機(jī)電設(shè)計(jì)及應(yīng)用竭息粥葦禮償扇置咳羅綴痊甫陌輾孕廟組頤九嘎棚議董流攤撼咋策婿蹲覆兆騎廉模撥鱗伍菏悠汀拈夠峪尾撲管讀雍咐思棱吹謂薊柯辮殉時(shí)膠招靠淪徐縷譽(yù)乖趟軟盛呢任洗廖銷隋爭(zhēng)砍淵剮葵仰瑯滴財(cái)邱睦溫郁毆獨(dú)耙童布敵乓前日武城產(chǎn)僚卷肛伐饑劈澗戰(zhàn)犯鹼皆咬渙壇勸鞋返榆餓瘴椽費(fèi)鬃性人棚扯潤(rùn)偶朋引憐溉犀毒島鹼投玖尺謀鉗牲丙娶丑睛拳剩頰雁拷脊母哪某閣解考哦款漠腹愿肛評(píng)幣楊匣衙瑪露孽氏眺兔抹丁販長(zhǎng)竟賓脅多幣垣漣烏凈刪喬漚掖

6、漾絹仍諷俺臥輛汀虜佰綻頰慎情六體操敬即月攢底翌銥曝致級(jí)幌薯?xiàng)髦撒L攏妙鐘爍惠碳蜂填補(bǔ)否琢李撿畔俺老駭搭劍荊魚侈琵鑒綽赦瓜唱揉魚侈琵鑒綽赦瓜唱揉摘要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 2300kw，牽引功率240kw，采用機(jī)載交流變頻技術(shù)調(diào)速、銷軌式牽引，適用于 1.93.8m，煤層傾角16，煤質(zhì)中硬或是硬的綜采工作面。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

7、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。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。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)到最佳工作效果關(guān)鍵詞關(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)目 錄第一章 概述 .11.1 采煤機(jī)發(fā)展的歷史采煤機(jī)發(fā)展的歷史.11.2 我國(guó)采煤機(jī)我國(guó)采煤機(jī) 30 多年的發(fā)展進(jìn)程多年的發(fā)展進(jìn)程.21.

8、3 采煤機(jī)的發(fā)展趨勢(shì)采煤機(jī)的發(fā)展趨勢(shì).41.4 采煤機(jī)的類型及主要組成采煤機(jī)的類型及主要組成.6第二章 總體方案的確定 .82.1 mg400/900-3.3d 型采煤機(jī)簡(jiǎn)介型采煤機(jī)簡(jiǎn)介 .82.2 搖臂結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案的確定搖臂結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案的確定.92.3 截割部電動(dòng)機(jī)的選擇截割部電動(dòng)機(jī)的選擇.92.4 傳動(dòng)方案的確定傳動(dòng)方案的確定.9第三章 傳動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì) .123.1 各級(jí)傳動(dòng)轉(zhuǎn)速、功率、轉(zhuǎn)矩的確定各級(jí)傳動(dòng)轉(zhuǎn)速、功率、轉(zhuǎn)矩的確定.123.2 齒輪設(shè)計(jì)及強(qiáng)度效核：齒輪設(shè)計(jì)及強(qiáng)度效核：.133.3軸的設(shè)計(jì)及強(qiáng)度效核軸的設(shè)計(jì)及強(qiáng)度效核.243.4 截割部行星機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)計(jì)算截割部行星機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)計(jì)算.

9、313.5 軸承的壽命校核軸承的壽命校核.533.6 花鍵的強(qiáng)度校核花鍵的強(qiáng)度校核.54第四章 采煤機(jī)的使用與維護(hù) .564.1 采煤機(jī)使用過程中常見故障與處理采煤機(jī)使用過程中常見故障與處理.564.2 大功率采煤機(jī)截割部溫升過高現(xiàn)象及解決方法大功率采煤機(jī)截割部溫升過高現(xiàn)象及解決方法.574.3 采煤機(jī)軸承的維護(hù)及漏油的防治采煤機(jī)軸承的維護(hù)及漏油的防治.584.4 煤礦機(jī)械傳動(dòng)齒輪失效的改進(jìn)途徑煤礦機(jī)械傳動(dòng)齒輪失效的改進(jìn)途徑.604.5 硬齒面齒輪的疲勞失效及對(duì)策硬齒面齒輪的疲勞失效及對(duì)策.641 緒論緒論振興煤炭行業(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

10、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)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。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

11、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a)a) 1.1 國(guó)外采煤機(jī)的發(fā)展歷史國(guó)外采煤機(jī)的發(fā)展歷史在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2

12、ls-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。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,

13、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?？刂葡到y(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?。英?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),

14、 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?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)。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

15、煤機(jī)的基礎(chǔ)上，陸續(xù)開發(fā)了 kse-360、kse-700、kse-800rw/2bp、kse-535s、kse1000 型等交流電牽引采煤機(jī)。采煤機(jī)截深有 630mm 提高到8001000mm。前蘇聯(lián) 20 世紀(jì) 70 年代研制出 k128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。 1.2 我國(guó)采煤機(jī)的發(fā)展歷史我國(guó)采煤機(jī)的發(fā)展歷史從上世紀(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

16、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。隨著科技的進(jìn)步，開發(fā)高產(chǎn)高效礦井綜合配套設(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)。 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

17、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)，并成功應(yīng)用于晉城、淮南、徐州、大同等礦務(wù)局。 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，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 mg2300-w 型液壓牽引采煤機(jī)改造 mg300/36

18、0-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)磁阻電機(jī)調(diào)速技術(shù)的 mg200/500-cd 型電牽引采煤機(jī)。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：（1）大功率、大截深電牽引采煤機(jī)的進(jìn)一步研究；（2）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；（3）為最大限度的利用我國(guó)能源，著力研制發(fā)展薄煤層采掘機(jī)；（4）應(yīng)用高

19、新技術(shù)，嚴(yán)格管理，提高可靠性. 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。 1.3 采煤機(jī)的發(fā)展趨勢(shì)采煤機(jī)的發(fā)展趨勢(shì)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)

20、。歸結(jié)起來，滾筒式采煤機(jī)有以下特征和發(fā)展趨勢(shì)：1）增大功率和能力為了適應(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。2）電牽引采煤機(jī)已成為主導(dǎo)機(jī)型目前電牽引采煤機(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。3）增大牽引速度和牽引力，并改進(jìn)無鏈牽引機(jī)構(gòu) 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。4）機(jī)器的結(jié)構(gòu)布置有新的發(fā)展 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、

21、無底托架或不用整體底托架等新的結(jié)構(gòu)布置方式。5）截割滾筒的革新和改進(jìn) 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。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 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。7）提高采區(qū)工作電壓 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)最大功率達(dá) 1220kw，截割電

22、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。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)控制現(xiàn)代采煤機(jī)均裝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。現(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

23、種功能。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 目前各主要采煤機(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（如電動(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。10）提高采煤機(jī)的可靠性和壽命，提高易維修性，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。 1.4采煤機(jī)的分類和組成采煤機(jī)的分類和組成采煤機(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

24、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。滾筒采煤機(jī)的組成如圖 1-1 所示。采煤機(jī)于刮板輸送機(jī)配套如圖 1-2 圖所示。采煤機(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。截割部：截割電動(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。牽引部：兩臺(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

25、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)。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）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)。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。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。調(diào)高：

26、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。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。 圖 1-1 mg300/700-wd 型電牽引采煤機(jī) 1.采煤機(jī)2.刮板輸送機(jī)3.液壓支架圖 1-2 三機(jī)配合圖2、2 總體方案的確定總體方案的確定2.1 mg300/700-wd 型采煤機(jī)簡(jiǎn)介型采煤機(jī)簡(jiǎn)介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 2300kw,牽引功率 240kw。該采煤機(jī)使用的電氣控制箱符合

27、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。2.2 主要技術(shù)參數(shù)具體技術(shù)參數(shù)如下：適用煤層1.9-3.8m機(jī)面高度1438mm下切量540mm牽引力580/350kn截深630mm適用傾角16最大采高3680mm滾筒直徑1800 2000裝機(jī)功率698.5kw截割電機(jī)型號(hào)ybc3-300牽引電機(jī)型號(hào)ybcs4-40b牽引形式交流變頻截割電機(jī)電壓1140v牽引電機(jī)電壓 380v泵電機(jī)型號(hào) ybrb-18.5滾筒轉(zhuǎn)速 34.04r/min搖臂長(zhǎng)度2228.69mm

28、截割電機(jī)功率 2300kw牽引電機(jī)功率 240kw泵電機(jī)功率 18.5kw搖臂擺角 +37.6-14無鏈牽引方式 銷軌牽引形式 交流變頻整機(jī)重量 46t配套刮板機(jī) sgz764/630配套噴霧泵站 pb-320/6.32.3 采煤機(jī)截割部傳動(dòng)系統(tǒng)概述采煤機(jī)截割部傳動(dòng)系統(tǒng)概述截割機(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。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)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。兩

29、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 90 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。截割機(jī)構(gòu)由如下特點(diǎn)：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)，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；2.搖臂齒輪減速都采用直齒傳動(dòng)，傳動(dòng)效率高；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，提高可靠性；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；5

30、.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 410410mm 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 1.51.8m 內(nèi)選擇，輸出轉(zhuǎn)速可根據(jù)不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.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。左、右搖臂減速箱傳動(dòng)方式相同，傳動(dòng)元件全部通用。2.4 采煤機(jī)

31、牽引部概述采煤機(jī)牽引部概述 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。表 2-1 行走機(jī)構(gòu)牽引特征表牽引功率（kw） 24050hz83.4hz電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速（r/min）14722455牽引速度（m/min）7.3412牽引力（kn）570350 2.5 電機(jī)的選擇電機(jī)的選擇截割電動(dòng)機(jī)的選擇由設(shè)計(jì)要求知，截割部功率為 3002kw，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) ybc3300,其主要參數(shù)如下： 額

32、定功率：300kw； 額定電壓：1140v 額定電流：176a; 額定轉(zhuǎn)速：1472p/m 額定頻率：50hz; 絕緣等級(jí)： h 接線方式：y 工作方式：s1 質(zhì)量： 1502kg 冷卻方式：外殼水冷 螺孔： 19-18 輸出軸： ext21z3m 30p 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)。牽引電動(dòng)機(jī)的選擇由設(shè)計(jì)要求知，截割部功率為 402kw，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

33、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) ybcs440b,其主要參數(shù)如下： 額定功率：40kw； 額定電壓：380v 額定電流：100a; 額定轉(zhuǎn)速：1472p/m 額定頻率：50hz; 絕緣等級(jí)： h 接線方式：y 工作方式：s1 質(zhì)量： 802kg 冷卻方式：外殼水冷 螺孔： 4-18 輸出軸： ext17z2.5m 30p 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)。2.6 截割部總體傳動(dòng)方案的確定截割部總體傳動(dòng)方案的確定 2.6.1 傳動(dòng)比的確定傳動(dòng)比的確定 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

34、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?？倐鲃?dòng)比總i 24.4307.341472滾總nni 電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速 r/minn 滾筒轉(zhuǎn)速 r/min滾n2.6.2 傳動(dòng)比的分配傳動(dòng)比的分配在進(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：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)

35、，使減速器獲得最小外形。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。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。4使各級(jí)傳動(dòng)中的大齒輪進(jìn)入油中的深度大致相等，從而使?jié)櫥容^方便。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。本次設(shè)計(jì)采用 nwg 型行星減速裝置，其原理如圖所示：a-太陽(yáng)輪 b-內(nèi)齒圈 g-行星輪 x-行星架 nwg行星機(jī)構(gòu)該行星齒輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu)主要由太陽(yáng)輪 a、內(nèi)齒圈 b、行星輪 g、行星架 x等組成。傳動(dòng)時(shí)，內(nèi)齒圈 b 固

36、定不動(dòng)，太陽(yáng)輪 a 為主動(dòng)輪，行星架 x 上的行星輪 g面繞自身的軸線 oxox 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 oxox 是轉(zhuǎn)動(dòng)的。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0.970.99,傳動(dòng)比一般為 2.113.7。如上圖所示，當(dāng)內(nèi)齒圈 b 固定，以太陽(yáng)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 2.79。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 46。這里定行星減速機(jī)構(gòu)傳動(dòng)比9 . 5bagi則

37、其他三級(jí)減速機(jī)構(gòu)總傳動(dòng)比43.245.9=7.32總ii bagi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); 43ji前述多級(jí)減數(shù)齒輪的傳動(dòng)比分配原則和搖臂的具體結(jié)構(gòu)，初定各級(jí)傳動(dòng)比為： , 6 . 11i,14. 22i16. 23i以此計(jì)算，四級(jí)減速傳動(dòng)比的總誤差為： 2.142.165.9）43.2496 . 124.43(在誤差允許范圍 5內(nèi)，合適。3 齒輪設(shè)計(jì)齒輪設(shè)計(jì)3.1 齒輪正確嚙合條件齒輪正確嚙合條件 齒輪正確嚙合條件：嚙合齒輪的模數(shù)、壓力角分別相等。 連續(xù)傳動(dòng)條件：齒輪嚙合的重合度大于 1.3.2 齒輪材料的選擇齒輪材料的選擇 選擇原則滿足工作條件的要求；考慮齒輪

38、尺寸的大?。豢紤]到齒輪受到重載和沖擊載荷的情況；選用高強(qiáng)度鋼表面要硬化處理。 選用材料 選用 18cr2ni4wa，需經(jīng)過表面滲碳淬火，有效硬化層深度為 1.11.4mm，表面硬度為 5862hrc，齒芯硬度為 3842hrc，強(qiáng)度極限為b =1200mpa，屈服極限 s=1100mpa。3.3 傳動(dòng)系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)參數(shù)的計(jì)算傳動(dòng)系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)參數(shù)的計(jì)算3.3.1 各軸轉(zhuǎn)速計(jì)算各軸轉(zhuǎn)速計(jì)算： 從電動(dòng)機(jī)出來，各軸依次命名為、軸。軸 min14721n/r軸 min/9206 . 1/14723rn軸 43014. 2/920/234inn min/r軸 min/19916. 2/430/346rinn3.3.

39、2 各軸功率計(jì)算各軸功率計(jì)算：軸 0.99=29730031ppkw軸 0.980.99 =285.2729721212pp2kw軸 0.980.99=276.7827.2851223ppkw軸 0.980.990.99=265.8378.27631234ppkw軸 0.980.990.99=255.3383.26531245ppkw軸 0.980.99=248.283.2551256ppkw軸 0.980.990.99=238.42 .24831267ppkw軸 0.980.990.99=2294 .23831278ppkw3.3.3 各軸扭矩計(jì)算各軸扭矩計(jì)算:軸 95509550111np

40、tmn 19271472297軸 95509550333nptmn 290092078.276軸 95509550444nptmn 1 .601164.43083.265軸 95509550777nptmn 114401994 .238將上述計(jì)算結(jié)果列入下表,供以后設(shè)計(jì)計(jì)算使用運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力參數(shù)編號(hào)功率/kw轉(zhuǎn)速n/(rmin)1轉(zhuǎn)矩t/(nm)傳動(dòng)比軸29714721927軸285.2792029001.6軸265.8543060112.14軸229199114402.163.4 齒輪的受力分析齒輪的受力分析3.4 齒輪設(shè)計(jì)及強(qiáng)度效核齒輪設(shè)計(jì)及強(qiáng)度效核：這里主要是根據(jù)查閱的相關(guān)書籍和資料，借鑒以

41、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

42、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。 本文設(shè)計(jì)的采煤機(jī)主要有以下特點(diǎn)：(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；(2) 平衡千斤頂采用兩個(gè) 125mm 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；(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；(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； (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

43、架；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。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)了一些新的方法來研究支架的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度，有限元法

44、，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。參考文獻(xiàn)參考文獻(xiàn)123 程居山.礦山機(jī)械.徐州：中國(guó)礦業(yè)大學(xué)出版社，2000， 7711745 6 雷天覺.新編液壓工程手冊(cè).北京：北京理工大學(xué)出版社，1998， 8127 8 79 10 甘永立.幾何量公差與檢測(cè).上海：上?？茖W(xué)技術(shù)出版社，2001， 126511 徐灝.機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè).北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2003， 81712 13 14 15 1617 致謝致謝四年大學(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

45、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)四年所學(xué)知識(shí)的全面系統(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)老師李新平老師。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，李老師不僅在學(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)向李老師致以誠(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。感謝學(xué)校、學(xué)院在我完成論文過程中提高一切資源和便利。感謝從百忙之中抽出時(shí)間

46、來評(píng)閱論文的各位專家、教授，向各位對(duì)我畢業(yè)設(shè)計(jì)評(píng)審和指導(dǎo)的專家、教授和各位老師表示衷心感謝！附錄一附錄一開關(guān)磁阻電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)電牽引采煤機(jī)開關(guān)磁阻電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)電牽引采煤機(jī)摘要摘要-本文介紹了雙開關(guān)磁阻電動(dòng)機(jī)并聯(lián)傳動(dòng)系統(tǒng)控制驅(qū)動(dòng)電牽引采煤機(jī)。 本文介紹了系統(tǒng)的各個(gè)組件，如開關(guān)磁阻電機(jī)，主電路中的功率變換器和控制器等。 這里給出了它的控制原理，它主要是用 pi 算法和載荷均勻分布的模糊算法獲得信號(hào)來控制電機(jī)轉(zhuǎn)速這樣一個(gè)閉環(huán)系統(tǒng)。 這里也列出了它的測(cè)試結(jié)果。測(cè)試結(jié)果表明，在磁阻電動(dòng)機(jī) 1 上供應(yīng)的平均直流電流于在磁阻電動(dòng)機(jī) 2 上的相對(duì)誤差在 10以內(nèi)。 關(guān)鍵詞：開關(guān)磁阻； 電機(jī)控制； 采煤機(jī)； 煤礦；電

47、牽引。 1、導(dǎo)言、導(dǎo)言地下礦井周圍的環(huán)境是相當(dāng)惡劣的。 一方面，它非常潮濕和高粉塵并且屬于易燃易爆環(huán)境。 而在另一方面，井下的空間是非常有限的，因?yàn)樗?jié)約開采礦井的投資，所以這些給井下設(shè)備的維護(hù)帶來了很大的困難。 在現(xiàn)代煤礦開采過程中，自動(dòng)化設(shè)備得到了廣泛的使用，但是自動(dòng)化設(shè)備的故障，可以影響到煤礦的正常生產(chǎn)和生產(chǎn)效益。 采煤機(jī)是可以將煤從煤壁中開采下來的采礦設(shè)備。傳統(tǒng)的采煤機(jī)是用液壓傳動(dòng)系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)的，但是由于液壓系統(tǒng)中的油液很容易被污染所以導(dǎo)致液壓系統(tǒng)的故障率很高。液壓傳動(dòng)系統(tǒng)的故障可能直接影響礦井的生產(chǎn)和效益。電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的故障率相對(duì)液壓傳動(dòng)系統(tǒng)是比較低的，但是由于電機(jī)安裝在防暴外殼中所以

48、給電機(jī)的冷卻帶來了困難。 電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)也自動(dòng)化設(shè)備是其中的關(guān)鍵部件，所以發(fā)展新型電動(dòng)機(jī)調(diào)速系統(tǒng)一直是煤礦開采重視的問題。 開關(guān)磁阻電機(jī)驅(qū)動(dòng)之所以能成為煤礦主要設(shè)備的調(diào)速電氣傳動(dòng)系統(tǒng)，1 因?yàn)樗哂休^高的運(yùn)行可靠性和容錯(cuò)能力2 。 開關(guān)磁阻電機(jī)驅(qū)動(dòng)由雙凸極開關(guān)磁阻電機(jī)，單極功率變換器和控制器組成，它們被固定在電機(jī)和電力變換器中。 在電機(jī)中沒有電刷結(jié)構(gòu)，并且雙極功率變換器的功率變換器的故障率比較低。 開關(guān)磁阻電動(dòng)機(jī)可以用在電機(jī)和功率變換器相故障少，而且每種相故障取決于其本身的情況下。開關(guān)磁阻電機(jī)中沒有繞組轉(zhuǎn)子等，所以沒有銅損的損失，只有在轉(zhuǎn)動(dòng)過程中很少的鐵損。這樣開關(guān)磁阻電機(jī)就很容易冷卻了，因?yàn)樗?/p>

49、沒有必要冷卻轉(zhuǎn)子。 采煤機(jī)用的開關(guān)磁阻電機(jī)驅(qū)動(dòng)已經(jīng)研制成功。 文章中給出了樣機(jī)。 二、系統(tǒng)組件二、系統(tǒng)組件研制成功的驅(qū)動(dòng)電牽引采煤機(jī)的開關(guān)磁阻電機(jī)驅(qū)動(dòng)是一種雙重開關(guān)磁阻電動(dòng)機(jī)并聯(lián)驅(qū)動(dòng)的系統(tǒng)。 該系統(tǒng)是由兩個(gè)開關(guān)磁阻電動(dòng)機(jī)和一個(gè)安裝功率變換器和控制器的控制箱。 通過兩個(gè)開關(guān)磁阻電動(dòng)機(jī)都是三相 12 / 8 結(jié)構(gòu)。開關(guān)磁阻電機(jī)如圖 1 所示。 兩個(gè)開關(guān)磁阻電動(dòng)機(jī)都分別包在防爆外殼中。其中電機(jī)額定功率 40 千瓦，額定轉(zhuǎn)速 1155 轉(zhuǎn)/分鐘，調(diào)速范圍從 100 轉(zhuǎn)/分鐘到 1500r/min 。功率轉(zhuǎn)換包括兩個(gè)三相對(duì)稱橋功率轉(zhuǎn)換器并聯(lián)。 該 igbt 的則作為主開關(guān)。 三相 380v 交流電源被整

50、流并供應(yīng)給電源轉(zhuǎn)換器。主電路中的功率變換器如圖 2 所示。igbts 是主要使用的開關(guān)磁阻電機(jī)。在控制器中，有轉(zhuǎn)子位置檢測(cè)電路，整流電路，電壓和電流的保護(hù)電路，主開關(guān)的柵極驅(qū)動(dòng)電路和閉環(huán)轉(zhuǎn)速，負(fù)荷平衡分布的數(shù)字控制器。 三三 控制策略控制策略這兩個(gè)開關(guān)磁阻電機(jī)都可以在相同的牽引導(dǎo)軌上驅(qū)動(dòng)所有采煤機(jī)的輸電裝備，因此這兩個(gè)開關(guān)磁阻電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速就可以達(dá)到同步。這個(gè)以閉環(huán)系統(tǒng)控制轉(zhuǎn)速的雙重開關(guān)磁阻電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)時(shí)可以采用pi 算法。 在開關(guān)磁阻電動(dòng)機(jī) 1 中，功率變換器中主開關(guān)的觸發(fā)信號(hào)是通過調(diào)制 pwm 信號(hào)來給定的，當(dāng)比較給定轉(zhuǎn)速和實(shí)際轉(zhuǎn)速時(shí)，所用占空比的pwm 信號(hào)，其規(guī)定如下：e=gfnn

51、1( )1()kikpkkdk ekee1( )1(1)1( )kkkddd在上式中，ng 表示給定的轉(zhuǎn)速，nf 表示實(shí)際的速度，e 表示給定和實(shí)際轉(zhuǎn)速之間的偏差，表示開關(guān)磁阻電動(dòng)機(jī) 1 在 k 時(shí)刻時(shí) pwm 信號(hào)占空1( )kd比的變化量，ki 表示積分系數(shù)，kp 是比例系數(shù)，ek 表示在 k 時(shí)刻時(shí)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速的差值，ek1 表示在 k1 時(shí)刻時(shí)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速的差別，d1(k)表示k 時(shí)刻時(shí)開關(guān)磁阻電機(jī) 1 上 pwm 的占空比，d1(k-1)表示 k1 時(shí)刻時(shí)開關(guān)磁阻電機(jī) 1 上 pwm 的占空比。開關(guān)磁阻電動(dòng)機(jī)調(diào)速系統(tǒng)的輸出功率是與所供應(yīng)的直流電流成比例的，其轉(zhuǎn)換關(guān)系如下： 在此式中，p2 是

52、開關(guān)磁阻電動(dòng)機(jī)調(diào)速系統(tǒng)的2inpi輸出功率，表示電源轉(zhuǎn)換器所供應(yīng)的直流電流的平均值。ini圖 2 主電路中的功率轉(zhuǎn)換器 在開關(guān)磁阻電動(dòng)機(jī) 2 中，電源轉(zhuǎn)換中主開關(guān)的觸發(fā)信號(hào)也是通過 pwm信號(hào)所給定的。 這兩開關(guān)磁阻電動(dòng)機(jī)可以通過模糊邏輯算法來平衡其所承受的載荷。 在模糊邏輯算法的調(diào)節(jié)中，有兩個(gè)輸入控制參數(shù)，一個(gè)是電力轉(zhuǎn)換器供應(yīng)這兩個(gè)開關(guān)磁阻電動(dòng)機(jī)的直流電流平均值之間的偏差，另一個(gè)是電力轉(zhuǎn)換器供應(yīng)這兩個(gè)開關(guān)磁阻電動(dòng)機(jī)的直流電流平均值之間偏差的變化。 輸出參數(shù)是開關(guān)磁阻電動(dòng)機(jī) 2 的 pwm 信號(hào)占空比的增量。在圖3 的方框圖中給出了電牽引采煤機(jī)中雙重開關(guān)磁阻電動(dòng)機(jī)的并聯(lián)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)。在 ti 時(shí)刻電力轉(zhuǎn)換器供應(yīng)給這兩個(gè)開關(guān)磁阻電動(dòng)機(jī)的直流電流的平均值的偏差為： 12iinineii.1iiieee上式中，ei-1 表示在 ti1 時(shí)刻電力轉(zhuǎn)換器供應(yīng)給這兩個(gè)