【正文】 采煤機(jī)截割部的設(shè)計(jì)摘 要本文描述了中煤層電牽引采煤機(jī)整機(jī)方案設(shè)計(jì)以及截割部的設(shè)計(jì)過(guò)程。中煤層電牽引采煤機(jī)可用于煤層厚度為24m、煤質(zhì)中硬的緩傾斜煤層。與傳統(tǒng)的縱向布置的單電機(jī)采煤機(jī)相比，該采煤機(jī)將截割電機(jī)直接安裝在截割部殼體內(nèi)，齒輪減速裝置全部集中在截割部殼體及行星減速器內(nèi)，取消了螺旋傘齒輪、固定減速箱、搖臂回轉(zhuǎn)套等結(jié)構(gòu)，使其結(jié)構(gòu)更簡(jiǎn)單、緊湊，可靠性更高。截割部是采煤機(jī)直接落煤、裝煤的部分，其消耗的功率約占整個(gè)采煤機(jī)功率的80%90%，主要由截割部殼體、截割電機(jī)、齒輪減速裝置、滾筒等組成。該采煤機(jī)的截割部采用四級(jí)傳動(dòng)；前三級(jí)為直齒傳動(dòng)，第四級(jí)為行星傳動(dòng)。二級(jí)傳動(dòng)的圓柱齒輪為可換齒輪，使輸出轉(zhuǎn)速可根據(jù)不同的煤質(zhì)硬度在兩檔速度內(nèi)選取。截割部采用了三個(gè)惰輪軸，使采煤機(jī)能夠滿足截割高度對(duì)截割部長(zhǎng)度的要求。設(shè)計(jì)將截割部行星減速器和滾筒直接聯(lián)結(jié)，取消了安裝在滾筒上的截齒，使結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、可靠。關(guān)鍵詞：采煤機(jī)，截割部，結(jié)構(gòu)，設(shè)計(jì)Machine Translation Oriented StochasticLexicla Semantic Driven ApproachAbstractThis brochure describes the type of hydraulic shearer traction unit program design and cutting the Department of Design and calculation process. traction Shearer hydraulic seam thickness can be used for 24 m, Hard coal to the gently inclined seam. With the traditional vertical layout of the singlemotor pared to Shearer, Shearer will be the rangingarm installed directly in the cutting of the shell, gear device exclusively on cutting Shell and planetary reducer, the abolition of the spiral bevel gears, gear box fixed, Rocker rotating sets of structures, their structure is simpler, more pact and higher reliability. Rangingarm of the shearer is directly charged coal, the coal loaded, its about the power consumption of the entire power shearer 80% 90%, mainly by cutting Shell, cutting electrical, Gear and drum ponents. The shearer cutting unit used four drive。 Before three straight tooth drive, the fourth level of planetary transmission. 2 Drive Gear to be for the gears, enabling the output speed can be based on different coal hardness in two tranches within the selected speed. Cutting the Department has adopted a three lazy axle, to meet the shearer cutting height on the rangingarm degree requirements. Designed to be cutting planetary reducer and drum direct link, canceled installed in the drum Pick, simple and reliable.Key words: shearer, rangingarm,structure,design目錄摘 要 IAbstract II第一章 國(guó)內(nèi)外采煤機(jī)研究及應(yīng)用概況 1 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀 1 國(guó)內(nèi)外應(yīng)用狀況 3第二章 傳動(dòng)方案的設(shè)計(jì) 6 總體傳動(dòng)方案的設(shè)計(jì) 6 傳動(dòng)比分配 10 截割部第一級(jí)圓柱齒輪傳動(dòng)設(shè)計(jì) 11 截割部第二級(jí)圓柱齒輪傳動(dòng)設(shè)計(jì) 20 截割部第一級(jí)行星傳動(dòng)設(shè)計(jì) 29 截割部第二級(jí)行星齒輪傳動(dòng)設(shè)計(jì) 38第三章 國(guó)內(nèi)外采煤機(jī)研究及應(yīng)用概況 47 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀 47 國(guó)內(nèi)外應(yīng)用狀況 49第四章 截割部輔助零部件的設(shè)計(jì) 52 齒輪軸1的設(shè)計(jì)及校核 52 第一級(jí)惰輪軸的設(shè)計(jì)及校核 56 齒輪二軸的設(shè)計(jì)及校核 59 第二級(jí)惰輪軸的設(shè)計(jì)及校核 63 中心齒輪軸的設(shè)計(jì)及校核 68 截割部花鍵連接強(qiáng)度校核 72第五章 輔助零部件概述 76 機(jī)身 76 托纜裝置 77 噴霧冷卻系統(tǒng) 77 輔助液壓系統(tǒng) 79 護(hù)板及拆卸工具 80 螺旋滾筒 81第六章 結(jié)論 83參考文獻(xiàn) 84內(nèi)蒙古科技大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書第一章 國(guó)內(nèi)外采煤機(jī)研究及應(yīng)用概況 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀為了提高工作面的生產(chǎn)效益, 世界主要采煤國(guó)均紛紛致力于發(fā)展大型先進(jìn)的綜采設(shè)備, 取得了顯著的效果, 綜采工作面的生產(chǎn)能力和效益均大幅度提高。我國(guó)是產(chǎn)煤大國(guó)，煤炭也是我國(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)。煤炭工業(yè)的機(jī)械化是指采掘、支護(hù)、運(yùn)輸、提升的機(jī)械化。其中采掘包括采煤和掘進(jìn)巷道。隨著采煤機(jī)械化的發(fā)展，采煤機(jī)是現(xiàn)在最主要的采煤機(jī)械。80年代以來(lái)，世界各主要采煤國(guó)家，為適應(yīng)高產(chǎn)高效綜采工作面發(fā)展和實(shí)現(xiàn)礦井集中化生產(chǎn)的需要，積極采用新技術(shù)，不斷加速更新和改進(jìn)滾筒采煤機(jī)的技術(shù)性能和結(jié)構(gòu)，相繼研制出一批高性能、高可靠性的“重型”采煤機(jī)。其中最具代表的是美國(guó)喬埃公司的LS系列，英國(guó)安德森公司的Electra系列，德國(guó)艾柯夫公司的SL系列和日本三井三池公司的MCLE－DR系列電牽引采煤機(jī)，體現(xiàn)了當(dāng)今世界采煤機(jī)的最新發(fā)展方向，并有如下幾個(gè)特點(diǎn)。1) 裝機(jī)功率有較大幅度增加為了適應(yīng)高產(chǎn)高效綜采工作面快速截煤的需要，不論是厚、中厚和薄煤層采煤機(jī)，均在不斷加大裝機(jī)功率(包括截割功率和牽引功率)。裝機(jī)功率大都在1000kW左右，最大的已達(dá)2240kW，單個(gè)截割電動(dòng)機(jī)的功率都在375kW以上，最高的已達(dá)600kW。直流電牽引的牽引功率最大已達(dá)256kW，交流電牽引功率已達(dá)260kW。2) 電牽引采煤機(jī)成為主導(dǎo)機(jī)型德國(guó)艾柯夫公司最早開發(fā)電牽引采煤機(jī)，80年代中后期已基本停止生產(chǎn)液壓牽引采煤機(jī)，研制出EDW系列電牽引采煤機(jī)，其中EDW450/1000和EDW300－LN是代表性的機(jī)型，90年代又研制成功交直流兩用的SL300、SL400、SL500型采煤機(jī)。美國(guó)喬埃公司70年代中期開始開發(fā)多電機(jī)驅(qū)動(dòng)的直流電牽引采煤機(jī)，80年代以來(lái)先后推出3LS、4LS、6LS三個(gè)新機(jī)型，其中電控系統(tǒng)已改進(jìn)多次，性能更趨完善。英國(guó)安德森公司在80年代中期研制了第一臺(tái)直流電牽引采煤機(jī)Electra550，在美國(guó)使用成功后，又先后開發(fā)了Electra1000和Electra薄煤層電引采煤機(jī)。日本三井三池公司80年代中期著手開發(fā)高起點(diǎn)交流電牽引采煤機(jī)，在國(guó)際上是首創(chuàng)，最具代表性的是MCLE－DR10110MCLE－DR102102采煤機(jī)。法國(guó)薩吉姆公司在90年代也已研制成功Pande－E型交流電牽引采煤機(jī)。世界各主要采煤機(jī)廠商80年代都已把重點(diǎn)轉(zhuǎn)向開發(fā)電牽引采煤機(jī)，目前，美國(guó)長(zhǎng)壁工作面中電牽引采煤機(jī)已超過(guò)90％，德國(guó)已占56％，澳大利亞占52％，而且近幾年來(lái)，幾乎所有綜采工作面的高產(chǎn)高效記錄都是由電牽引采煤機(jī)創(chuàng)造的。交流電牽引近幾年發(fā)展很快，由于技術(shù)先進(jìn)，可靠性高，維護(hù)管理簡(jiǎn)單，有取代直流電牽引的趨勢(shì)。自日本80年代中期研制成第一臺(tái)交流電牽引采煤機(jī)，至今除美國(guó)外，其他國(guó)家如德國(guó)、英國(guó)、法國(guó)等都先后研制成交流電牽引采煤機(jī)，并認(rèn)為是今后電牽引采煤機(jī)發(fā)展的新目標(biāo)。3) 牽引速度和牽引力不斷增加液壓牽引采煤機(jī)的最大牽引速度為8m/min左右，而實(shí)際可用割煤速度為4～5m/min(相對(duì)最大牽引力時(shí)的牽引速度)，實(shí)際牽引功率僅為40～50kW，不適應(yīng)快速割煤的需要。為適應(yīng)高產(chǎn)高效工作面，電牽引采煤機(jī)牽引功率需要成倍增加，據(jù)報(bào)導(dǎo)在美國(guó)18m/min的牽引速度已很普遍，個(gè)別的已超過(guò)24m/min。由于采煤機(jī)需要快速牽引割煤，滾筒截深的加大和轉(zhuǎn)速的降低，又導(dǎo)致進(jìn)給量和推進(jìn)力的加大，故要求采煤機(jī)增大牽引力，目前已普遍加大到450～600kN，現(xiàn)正研制最大牽引力為1000kN的采煤機(jī)。4) 采用多電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)橫向布置的總體結(jié)構(gòu)70年代中期只有少數(shù)幾種采煤機(jī)(主要是美國(guó)的LS系列采煤機(jī)，原西德的EDW－150－2L－2W)采用多電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)橫向布置。由于這種布置方式是各部件由單獨(dú)電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)，機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)彼此獨(dú)立，取消了錐齒輪傳動(dòng)副和復(fù)雜通軸，機(jī)械結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，裝拆方便，因此被廣泛采用。包括電牽引的(如英國(guó)Electra系列、德國(guó)的SL系列)和液壓牽引的(如波蘭的KGS系列)，以及中厚煤層用大功率的(如Electra1000,SL500)和薄煤層的(如英國(guó)Electra)，并有取代傳統(tǒng)的截割電動(dòng)機(jī)縱向布置的趨勢(shì)。5) 滾筒的截深不斷增大牽引速度的加快，支架隨機(jī)支護(hù)也相應(yīng)跟上，使機(jī)道寬度內(nèi)空頂時(shí)間縮短，為加大支架步距創(chuàng)造了條件，也為加大滾筒截深提供了可能性。十年前滾筒采煤機(jī)的截深，大都在630～700mm，而今多數(shù)已采用800mm和1000mm，1200mm截深也已在實(shí)際使用。美國(guó)阿巴拉契煤礦正在考慮采用1500mm截深的可能性。6) 普遍采用中高壓供電80年代以來(lái)，由于裝機(jī)功率大幅度提高，整個(gè)工作面供電容量超過(guò)5000kW，為了保證供電質(zhì)量和電機(jī)性能，新研制的大功率電牽引采煤機(jī)幾乎都提高供電電壓，主要有2300V、3300V、4160V和5000V。美國(guó)現(xiàn)有長(zhǎng)壁工作面中45％以上的電牽引采煤機(jī)供電電壓不小于2300V。7) 完善的監(jiān)控系統(tǒng)包括采用微處理機(jī)控制的工況監(jiān)測(cè)、數(shù)據(jù)采集、故障顯示的自動(dòng)控制系統(tǒng)；就地控制、無(wú)線電隨機(jī)控制，并能自動(dòng)控制液壓支架、工作面輸送機(jī)動(dòng)作和滾筒沿工作面煤層自動(dòng)調(diào)節(jié)采高。8) 高的可靠性據(jù)了解美國(guó)LS系列采煤機(jī)、英國(guó)Electra1000型采煤機(jī)的利用率可達(dá)95％～98％，維修期都在采煤350萬(wàn)t以上，最高的達(dá)1000萬(wàn)t。 國(guó)內(nèi)外應(yīng)用狀況我國(guó)目前廣泛使用的三大系列采煤機(jī)，主要有上海分院開發(fā)設(shè)計(jì)的MG系列，西安煤礦機(jī)械廠生產(chǎn)的MXA300和太原礦山機(jī)器廠的AM500系列采煤機(jī)，其中MXA300和AM500系列采煤機(jī)主要用于綜采工作面，MG系列采煤機(jī)既有配套液壓支架使用綜采工作面的，也有配套單體液壓支柱適用于普通機(jī)采工作面的采煤機(jī)，可分別使用在厚煤層、中厚煤層和薄煤層。目前使用量最大的液壓牽引采煤機(jī)有MG150(200)－WMG200－W、MG300(2300)－W、AM500/、MXA300等型號(hào)。雙級(jí)行星齒輪減速器的設(shè)計(jì)采用了四個(gè)行星輪結(jié)構(gòu)的行星齒輪減速器，在均載措施、材料及熱處理工藝、齒輪的修形修緣加工等技術(shù)方面有了進(jìn)一步提高。1）牽引機(jī)構(gòu)采用無(wú)鏈牽引系統(tǒng)，其主要優(yōu)點(diǎn)是：①取消工作面牽引鏈，消除斷鏈和跳鏈傷人事故，工作安全可靠；②同一工作面可同時(shí)使用多臺(tái)采煤機(jī)，降低生產(chǎn)成本，提高工作效率；③牽引速度脈動(dòng)比鏈牽引小，采煤機(jī)運(yùn)行較平穩(wěn)。鏈軌式雖然也是鏈條，但強(qiáng)度余量較大，彈性變形對(duì)牽引速度影響較小；④牽引力大，能適應(yīng)大功率采煤機(jī)和高產(chǎn)高效的需要；⑤取消鏈牽引的張緊裝置，使工作面切口縮短。對(duì)底板起伏、工作面彎曲、煤層不規(guī)則等適應(yīng)性增強(qiáng)；⑥適應(yīng)采煤機(jī)在大傾角(可達(dá)54176。)條件下工作，利用制動(dòng)器使采煤機(jī)防滑問題得到解決。2）但是無(wú)鏈牽引也存在需要解決的問題：①加強(qiáng)輸送機(jī)本身結(jié)構(gòu)，使用和管理中保持平直度；②齒輪、齒軌或銷軸在嚙合傳動(dòng)中傳遞力很大，且起支點(diǎn)作用，磨損加快——材質(zhì)和熱處理要求較高，結(jié)構(gòu)上要能快速更換；③為適應(yīng)采煤機(jī)在推移中水平和垂直方向的傾斜，仍能保證正確的嚙合，在銷軸座或齒軌之間的連接方式上注意可調(diào)性，同時(shí)注意溜槽的連接強(qiáng)度；④無(wú)鏈牽引機(jī)構(gòu)使機(jī)道寬度增加約100mm，提高了對(duì)支架控頂能力的要求。3）采用液壓緊固技術(shù)液壓緊固技術(shù)為80年代末90年代初的高新技術(shù)，為超高壓技術(shù)和材料熱處理、超高壓密封技術(shù)的綜合應(yīng)用領(lǐng)域。為了解決采煤機(jī)工況惡劣，構(gòu)件聯(lián)接容易松動(dòng)而影響可靠性，對(duì)液壓緊固技術(shù)進(jìn)行了開發(fā)研制，目前已完成開發(fā)液壓螺母M2MM3M42四種規(guī)格，相應(yīng)的液壓螺栓副長(zhǎng)度3m(M42 )，2 .5m(M30 )，及超高壓泵和超高壓膠管總成也已批量生產(chǎn)，使用效果良好。4）交流變頻調(diào)速牽引裝置的研制對(duì)日本東芝和東洋公司的100kVA、150VA兩個(gè)規(guī)格的51系列變頻器進(jìn)行技術(shù)消化，其中100kVA的變頻器成功改制成和MG344－PWD型采煤機(jī)配套的交流變頻調(diào)速牽引裝置，并推廣使用。在此基礎(chǔ)上，消化吸收150kVA變頻器技術(shù)，并將其改制成與其它一些大功率采煤機(jī)相配套的交流變頻牽引調(diào)速裝置，為電牽引采煤機(jī)的系列化和全面推廣鋪平了道路。200kVA61系列的交流變頻調(diào)速牽引裝置配套MG400/920－WD型采煤機(jī)，也取得了較好的效果。5）電控技術(shù)的研究和電氣控制裝置的研制多年液壓牽引采煤機(jī)電控裝置的開發(fā)設(shè)計(jì)，積累了不少成功的經(jīng)驗(yàn)，從引進(jìn)消化吸收到自行研制，從原來(lái)的插件到現(xiàn)在盒裝板式，從單臺(tái)單件設(shè)計(jì)生產(chǎn)到現(xiàn)在簡(jiǎn)化型成批生產(chǎn)，經(jīng)過(guò)十多年努力，功能逐步