【正文】 河北工程大學(xué)畢業(yè)設(shè)計交流電牽引采煤機牽引部的設(shè)計畢業(yè)論文目 錄摘　要 3第一章 MG300/730WD型電牽引采煤機的概述 5 機器型號 5 機器用途與配套設(shè)備主要技術(shù)參數(shù) 5 采煤機的組成 6 采煤機的特點 6 采煤機的技術(shù)特征 8 行走電動機 9 變頻調(diào)速 10第二章 牽引部設(shè)計的原則和方案 14 電牽引的優(yōu)越性 14 牽引部設(shè)計方案的確定 16 采煤機行走機構(gòu)的選擇 19第三章 采煤機牽引部的設(shè)計計算 20 系統(tǒng)總傳動比的確定 20 總傳動比的分配和各軸轉(zhuǎn)矩的計算 21 二級圓柱齒輪的設(shè)計計算 25 雙級行星減速器的設(shè)計 37 行走箱減速部分設(shè)計 49 液壓制動器 54第四章 各個傳動軸的計算與校核 55 軸Ⅰ的設(shè)計 57 軸Ⅱ的設(shè)計 60 軸Ⅲ設(shè)計 63 軸IV的設(shè)計： 68 軸V的設(shè)計 70 軸VI的設(shè)計 71第五章 軸承與花鍵類型的選取與驗算： 74第六章 冷卻與潤滑 77第七章 采煤機牽引部的使用與維護 78結(jié)束語 82外文翻譯 83中文翻譯 85參考文獻 86致 謝 8783第一章 MG300/730WD型電牽引采煤機的概述 機器型號 MG300/、橫向抽屜式布置，采用機載式交流變頻調(diào)速裝置的新型電牽引采煤機。 該采煤機型號：MG300/ 型號含義： M—采煤機 G—滾筒式 300/730—截割電機功率（Kw）/裝機總功率（Kw） —供電電壓（3300V） W—無鏈 D—電牽引 機器用途與配套設(shè)備主要技術(shù)參數(shù) MG300/、中硬煤層長壁式綜采工作面，～?？稍谟型咚埂⒚簤m或其它爆炸性混合氣體的煤礦中使用，它主要與工作面輸送機、液壓支架、皮帶運輸機等配套使用，在長壁式采煤工作面可實現(xiàn)采、裝、運的機械化，達到綜采的高產(chǎn)高效。該采煤機具有良好可靠性并能滿足工作面高產(chǎn)高效的要求，與之配套設(shè)備為SGZ800/750型刮板輸送機和ZZ5600/14/28型液壓支架，采煤機最大計算生產(chǎn)能力為1800（t/h）。配套設(shè)備主要技術(shù)參數(shù)： 輸送能力：1000t/h 功 率：2375KW 電 壓：1140V 刮板鏈速： 中部槽規(guī)格：1500mm800mm315mm 中部槽水平彎曲角度：中部槽垂直彎曲角度： ： 支架高度：1400～2800mm支架中心距：1500mm 工作阻力：5600KN 采煤機的組成采煤機由左、右搖臂，左、右滾筒，牽引傳動箱，外牽引，泵站，高壓箱，控制箱，調(diào)高油缸，主機架，輔助部件，電器系統(tǒng)及附件等部件組成，整機外形見下圖11。 采煤機的特點采煤機主要特點是總體結(jié)構(gòu)為多電機橫向布置，牽引方式為機載式交流變頻無級調(diào)速銷軌式無鏈牽引，電源電壓為3300伏，單電纜供電，以計算機操作、控制并能中文顯示運行狀態(tài)、故障檢測。下面是該機型一些與其它機型不同之處以及其本身的特點： 主機架為分體框架式焊接結(jié)構(gòu)，其強度大、剛性好，各部件的安裝均可單獨進行，部件間沒有動力傳遞和連接，該機上所有切割反力、牽引力、采煤機的限位、導(dǎo)向作用力均由主機架承受。 搖臂為懸掛鉸接與主機架相聯(lián)接，無回轉(zhuǎn)軸承及齒輪嚙合環(huán)節(jié)，搖臂功率大，輸出軸轉(zhuǎn)速低。 牽引采用銷排式無鏈牽引系統(tǒng)，牽引力大，工作平穩(wěn)可靠，使采煤機能適應(yīng)底板起伏較大的工作面。 采用鎬型截齒強力滾筒，減少了截齒的消耗，提高了滾筒的使用壽命，并且提高塊煤率。，減小了電纜直徑，提高了供電質(zhì)量；單電纜供電使采煤機拖移電纜方便自如，減小工作面電纜故障。 采用機載式交流變頻無級調(diào)速系統(tǒng)，提高了牽引速度和牽引力。 采用計算機控制，系統(tǒng)簡單可靠，對運行狀態(tài)隨時檢測顯示，顯示內(nèi)容全部中文顯示，適應(yīng)國內(nèi)煤礦使用。 液壓系統(tǒng)和水路系統(tǒng)的主要元件都是集中在集成塊上，管路連接點少，維護簡單。圖11 采煤機的技術(shù)特征序 號 名 稱 參 數(shù)1采高范圍 m～2機面高度 mm15933適應(yīng)煤層傾角≤35176。4適應(yīng)煤層硬度f≤45裝機總功率KW7006供電源電壓 V33007搖臂長度 mm21148搖臂擺角上擺角 度(176。)176。下擺角 度(176。)176。9截割電機功率 KW2 300轉(zhuǎn)速 r/min1480電壓 V3300冷卻方式水冷10滾筒轉(zhuǎn)速 r/min11截割速度 m/S12滾筒直徑 mm180013滾筒截深 mm66514降塵方法內(nèi)、外噴霧15牽引形式 交流變頻無級調(diào)速銷排式無鏈牽引16調(diào)速范圍Hz～50～8417牽引傳動比18截割傳動比19牽引電機功率 kw2 40轉(zhuǎn)速 r/min 0～1472～2455電壓 V380冷卻方式水 冷20牽引速度 m/min0～～1221牽引力 KN350～58022牽引中心距 mm597023搖臂回轉(zhuǎn)中心距 mm763024滾筒最大中心距 mm1185825主機架長度 mm752026泵站電機功率 kw轉(zhuǎn)速 r/min1438電壓 V380冷卻方式水冷27調(diào)高泵額定壓力 MPa2028調(diào)高泵排量 ml/r29制動器壓力 MPa230最大臥底量 mm26031總重 t32運輸機型號： SGZ880、800、764 行走電動機 行走電動機為礦用隔爆型三相交流調(diào)速電動機，與變頻調(diào)速裝置配套，作為采煤機的行走動力源，采用外殼水套冷卻。一、適用范圍： ；℃～40℃；%（+25℃）；、煤層、硫化氫、二氧化碳等不超過171。煤礦安全規(guī)定187。中規(guī)定的安全含量的礦井中。二、采煤機牽引部電動機的技術(shù)參數(shù)：MG300/：型號YBS440B工作表功率(KW)40接法Y極數(shù)4絕緣等級F額定電壓(V)380冷卻方式水套額定電流(A)76冷卻水量（L/min)20頻率()50冷卻水壓(MPa)≤轉(zhuǎn)速(r/min)0～1472～2455外形尺寸Φ400760 變頻調(diào)速所謂變頻調(diào)速，就是通過改變電動機定子供電頻率以改變同步轉(zhuǎn)速來實現(xiàn)調(diào)速的。在調(diào)速過程中，從高速到低速都可以保持有限的轉(zhuǎn)差率，因而，具有較高的效率，寬范圍和高精度的調(diào)速性能?？梢哉J(rèn)為，變頻調(diào)速是異步電動機最有前途的一種方法。一、變頻調(diào)速的原理由（為旋轉(zhuǎn)磁場的轉(zhuǎn)速，同步轉(zhuǎn)速；P為電機極對數(shù)），電機轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速,可知改變定子電源頻率可以改變同步轉(zhuǎn)速和電機轉(zhuǎn)速。又由異步電動機的電勢公式可知外加電壓近似與頻率和磁通的乘積成正比，因此，若外加電壓不變，則磁通隨頻率改變而改變，亦即頻率降低，則磁通增加；頻率增加，磁通降低。顯而易見，為了解決這個問題，就要求在變頻調(diào)速系統(tǒng)中，降頻的同時最好降壓，即頻率與電壓能協(xié)調(diào)控制，亦即必須與成比例的變化。一般來說，在恒轉(zhuǎn)矩變頻調(diào)速系統(tǒng)中，如能保持為定值，則可保證調(diào)速過程中的電動機的過載能力保持不變，同時，可滿足磁通基本不變的要求。而在恒功率調(diào)速時，如能滿足為定值的條件，則調(diào)速過程中電動機的過載能力也能保持不變，但此時磁通將發(fā)生變化，如果此時亦按恒轉(zhuǎn)矩調(diào)速滿足定值的條件，則磁通將基本保持不變，但電動機的過載能力將在調(diào)速過程中改變。從而根據(jù)協(xié)調(diào)控制的方法不同，可以有不同的調(diào)速特征。在異步電動機變頻調(diào)速系統(tǒng)中，為了得到更好的性能，可以將恒轉(zhuǎn)矩調(diào)速與恒功率調(diào)速結(jié)合起來。在變頻調(diào)速中使用最多的變頻調(diào)速器是電壓型變頻調(diào)速器，由整流器、濾波系統(tǒng)和逆變器三部分組成。在其工作時首先將三相交流電，脈動的直流電壓經(jīng)平滑濾波后在微處理的調(diào)控下，用逆變器將直流電在逆變?yōu)殡妷汉皖l率可調(diào)的三相交流電源，輸出到需要調(diào)速的電動機上。由電氣原理可知電機的轉(zhuǎn)速與電源的頻率成正比，通過變頻器可任意改變電源輸出頻率從而任意調(diào)節(jié)電動機轉(zhuǎn)速，實現(xiàn)平滑的無級調(diào)速。二、脈寬調(diào)制型變頻調(diào)速系統(tǒng) 脈寬調(diào)制型（又稱PWM)變頻器是一種交—直—交變頻器。常采用電壓型逆變器，其基本原理是控制逆變器開關(guān)元件的導(dǎo)通和關(guān)閉時間比來控制交流電壓的大小和頻率?；窘M成如圖12所示。通過整流器將工頻交流電整成直流電，經(jīng)過中間環(huán)節(jié)再由逆變器將直流電逆變成頻率可調(diào)的交流電，供給交流電動機（負(fù)載）。由前知，異步電動機變頻調(diào)速時，供電電源不但頻率可調(diào)，而且電壓的大小也必須能隨頻率的變化而變化，即要求 基本恒定，PWM型變頻器一般采用電壓型逆變器。根據(jù)供給逆變器的直流電壓是可變的還是恒定的，變頻器可分為變幅PWM型變頻器和恒幅PWM型變頻器兩種。變幅型的變頻器采用晶閘管整流器，用它來調(diào)壓，逆變器只起改變輸出頻率作用，即用它來實現(xiàn)變頻。恒幅脈寬調(diào)制型變頻器如圖13所示，由二極管整流橋和逆變器組成。逆變器輸入恒定不變的直流電壓，通過調(diào)節(jié)逆變器輸出電壓的脈沖寬度和輸出電壓的頻率，即實現(xiàn)調(diào)壓又實現(xiàn)調(diào)頻，也就是說，變壓，變頻都由PWM型逆變器承擔(dān)，這種電路簡單，只要有相應(yīng)的控制電路就可以了。同時，由于輸出電壓直接由逆變器決定，所以，調(diào)節(jié)速度快，系統(tǒng)的動態(tài)響應(yīng)好，PWM型變頻器靠改變脈沖寬度來控制其輸出電壓，改變調(diào)制周期來控制輸出頻率。調(diào)制方法有單極性調(diào)制和多極性調(diào)制。從載波信號和參考信號頻率之間的關(guān)系看，又可分為同步式和非同不式兩種，現(xiàn)以單極性正弦波脈寬調(diào)制方法為例說明其工作原理。 單極性正弦波脈寬調(diào)制方法采用正弦波與三角波相交來獲取一系列按正弦規(guī)律變化的矩形脈沖，其波形如圖14所示。三角波時上下寬度線性變化的波形，所以，任何一個光滑的曲線與三角波相交時，都會得到一組等幅的脈沖寬度正比于該函數(shù)值的矩形脈沖。用正弦波與三角波相交時，得到一組幅值為寬度按正弦規(guī)律變化的矩形脈沖。用這組矩形脈沖作為逆變器開關(guān)元件的控制信號，則在逆變器輸出端可以獲得一組類似的矩形脈沖，其幅值為逆變器直流側(cè)電壓而寬度按正弦規(guī)律變化。同理，這一組矩形脈沖可用正弦波來等效（如圖中虛線所示）。對于正弦波的負(fù)半波，則用相應(yīng)的負(fù)三角波調(diào)制。輸出電壓的大小和頻率均由正弦參考電壓來控制。當(dāng)改變幅值時，脈寬隨之改變，從而可改變輸出電壓的大??；當(dāng)改變頻率時，輸出電壓頻率即隨之改變。但正弦波最大幅值必須小于三角波幅值，否則，輸出電壓的大小和頻率將失去所要求的配合關(guān)系。若三角波和正弦波成比例的改變，就叫同步調(diào)制式。圖12 PWM變頻器圖13 脈寬調(diào)制式變頻器原理圖 圖1—4單極性正弦波脈寬調(diào)制波形圖圖14所示僅畫出了單項脈沖調(diào)制波。而對于三相逆變器，則必須產(chǎn)生互差的三相調(diào)制波。載頻三角波可以共用，但必須有一個三相可變頻，變幅的正弦波發(fā)生器產(chǎn)生可變頻、可變幅的三角正弦參考信號，然后，分別與三角波相比較產(chǎn)生三相脈沖調(diào)制波。圖15給出了晶閘管準(zhǔn)正弦波脈寬調(diào)制變頻調(diào)速控制系統(tǒng)框圖。圖15所示為控制電路各點的單向波形圖。 圖1—5準(zhǔn)正弦波脈寬調(diào)制變頻調(diào)速控制系統(tǒng)框圖 m—調(diào)制系數(shù) N—半周內(nèi)的脈沖數(shù)圖15中，V/F變換器產(chǎn)生占空間比為50%的脈沖列，載波信號為與脈沖列同步的等腰三角波，D/A變換器產(chǎn)生的階梯波參考信號，與載波比較獲得準(zhǔn)正弦調(diào)制波。m,N控制器經(jīng)分頻譯碼輸出鑒相波形，經(jīng)邏輯電路調(diào)制輸出至觸發(fā)電路去控制逆變器，使逆變器輸出變頻變幅的電壓，從而實現(xiàn)異步電動機的調(diào)速。圖15中，載頻信號發(fā)生器輸出的載波信號2與其輸入的脈沖列1同步，3為階梯波，4是由2和3波形比較產(chǎn)生的脈寬調(diào)制波形，5和6為鑒相波形，7和8為最后調(diào)制結(jié)果的波形，9為逆變器輸出波形。PWM型變頻器的電路有多種，其控制方法也不盡相同。但只要采用高速開關(guān)元件，使逆變器輸出脈沖增多，即使輸出低頻時，輸出波形也是比較好的。所以PWM型變頻器適用于作為異步電動機變頻調(diào)速的供電電源，實現(xiàn)平滑啟動、停車和高效率寬范圍調(diào)速。一般PWM系統(tǒng)或準(zhǔn)正弦波脈寬調(diào)制變頻系統(tǒng)（又稱SPWM系統(tǒng)大多采用開環(huán)控制，由于異步電動機在不同供電頻率下的機械特性硬度變化不大，所以，開環(huán)變頻調(diào)速控制仍然獲得廣泛的應(yīng)用。但在機械加工領(lǐng)域，有時調(diào)速精度要求高，這就需要實行速度閉環(huán)調(diào)節(jié)。一般來說，速度閉環(huán)調(diào)節(jié)系統(tǒng)只需在圖15所示的V/F變換器前，增加速度給定環(huán)節(jié)和速度負(fù)反饋元件即可。由圖所示，速度給定電壓和速度反饋電壓相比較后，其差值經(jīng)放大器放大，然后將放大后的差值和速度給定值相加，作為瞬時速度給定值。加/減速限制器的作用是在升降瞬時延緩逆變器輸出頻率的變化率，以避免電機升降速時出現(xiàn)過大的電流沖擊，使調(diào)速過程平穩(wěn)。第二章 牽引部設(shè)計的原則和方案 電牽引的優(yōu)越性 國內(nèi)從20世紀(jì)90年代初已逐步停止研究開發(fā)液壓牽引采煤機，并將研究重點轉(zhuǎn)向電牽引采煤機，后者已成為國內(nèi)采煤機的研究重點。其特點如下：調(diào)速性能好；因采用固體元件，所以抗污染能力強；交流電機壽命和效率較高，維修工作量??；因電子控制的響應(yīng)快，所以易于實現(xiàn)各種保護、檢測和顯示；結(jié)構(gòu)簡單，機身長度可以大大縮短，提高了采煤機的通過性能和開缺口效率。 1)牽引特性較好 電牽引或液壓牽引都具有良好的調(diào)速特性，但液壓牽引的機械特性除了受負(fù)載影響外，還受油液的泄漏、粘度、溫度、清潔度、制造和維修質(zhì)量的影響，特性曲線慢慢變軟