【正文】 年代中期研制成功第 1 臺(tái)交流電牽引采煤機(jī) ,至今除美國(guó)外 , 其它國(guó)家如德國(guó)、英國(guó)、法國(guó)等都先后研制成功交流電牽引采煤機(jī) , 是今后電牽引采 煤機(jī)發(fā)展的新目標(biāo)。裝機(jī)功率大都在 1000kW 左右 , 單個(gè)截割電機(jī)功率都在 375kW以上 , 最高達(dá)600kW。 國(guó)際上電牽引采煤機(jī)的技術(shù)發(fā)展?fàn)顩r 80 年代以來 , 世界各主要產(chǎn)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)礦井集約化生產(chǎn)的需要 , 積極采用新技術(shù) , 不斷加速更新滾筒采煤機(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)。太原礦山機(jī)械廠在引進(jìn)英國(guó) Electra1000 直流電牽引全套技術(shù)的基礎(chǔ)上，開發(fā)出 MG400/900WD 和 MG250/600WD 型兩種電牽引采煤機(jī)，雞西煤機(jī)廠、遼源煤機(jī)廠也開發(fā)了交流電牽引采煤機(jī)。 3．無鏈牽引的推廣使用，使采煤機(jī)工作平穩(wěn)，使用安全 在引進(jìn)大功率采煤機(jī)的同時(shí)，無鏈牽引技術(shù)傳入中國(guó)，德國(guó)艾柯夫公司的銷軌式無鏈牽引和英國(guó)安德森公司的齒軌式無鏈牽引占絕大多數(shù)，而且技術(shù)成熟。 20 世紀(jì) 80 年代是我國(guó)采煤機(jī)發(fā)展的興旺時(shí)期 20 世紀(jì) 70 年代后期，我國(guó)總共引進(jìn) 143 套綜采成套設(shè)備。 MG300/700WD 型采煤機(jī)的截割部機(jī)械傳動(dòng)由三級(jí)直齒傳動(dòng)和一級(jí)行星機(jī)傳動(dòng)實(shí)現(xiàn)，且末級(jí)采用太陽輪浮動(dòng)形式的行星傳動(dòng)。 采取搖臂結(jié)構(gòu)形式以增大滾筒的過煤空間進(jìn)而 提高裝煤效率， 并 對(duì)各級(jí)齒輪及相應(yīng)的傳動(dòng)軸進(jìn)行了設(shè)計(jì)計(jì)算和相應(yīng)的校核，結(jié)果滿足設(shè)計(jì)要求。世界主要采煤機(jī)生產(chǎn)國(guó)如英國(guó)、德國(guó)、法國(guó)、波蘭、日本等都進(jìn)入中國(guó)市場(chǎng)，其技術(shù)也展示在中國(guó)人的面前，為我們深入了解外國(guó)技術(shù)和掌握這些技術(shù)創(chuàng)造了條件，同時(shí)通過 20 世紀(jì) 70 年代自行研制采煤機(jī)的實(shí)踐，獲得了成功和失敗的經(jīng)驗(yàn)與教訓(xùn)，確立了我國(guó)采煤機(jī)的發(fā)展方向，即仿制和自行研制并舉。為此，我國(guó)研制采煤機(jī)的無鏈牽引都向引進(jìn)機(jī)組的結(jié)構(gòu)上靠攏。 國(guó)產(chǎn)電牽引采煤機(jī)雖然發(fā)展速度很快，但在性能和可靠性上與世界先進(jìn)國(guó)家的 I 采煤機(jī)相比，還存在較大的差距，所以一些有實(shí)力的礦務(wù)局 ，在裝備高產(chǎn)高效工作面時(shí)，把目光移到國(guó)外，進(jìn)口國(guó)外先進(jìn)電牽引采煤機(jī)。其中 , 最具代表的是英國(guó)安德森的 Eiect ra 系列 , 德國(guó)艾柯夫的 SL 系列 , 美 國(guó)喬依的 LS 系列和日本三井三池的 MCL E2DR 系列電牽引采煤機(jī)。直流電牽引功率最大達(dá) 2 56kW , 交流電牽引功率最大達(dá) 2 60kW。 (3) 牽引速度和牽引力不斷增大 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 , 不適應(yīng)快速割 煤需要。美國(guó)現(xiàn)有長(zhǎng)壁工作面中 , 45 %以上的電牽引采煤機(jī)供電電壓為≥ 2300V。截止目前 , 我國(guó)已形成 5 個(gè)電牽引采煤機(jī)生產(chǎn)基地 , 雞西煤礦機(jī)械廠、太原礦山機(jī)器廠、煤炭科學(xué)研究總院上海分院、遼源煤礦機(jī)械廠生產(chǎn)交流電牽引采煤機(jī) , 西安煤礦機(jī)械廠則生產(chǎn)直流電牽引采煤機(jī)。 (6) 在橫向布置的截割電機(jī)上 , 設(shè)計(jì)使用了具有彈性緩沖性能的扭矩軸 ,改善了傳動(dòng)件的可靠性 , 對(duì)提高采煤機(jī)的整體可靠性和時(shí)間利用率起到了積極作用。 搖臂結(jié)構(gòu)設(shè) 計(jì)方案的確定 由于煤層地質(zhì)條件的多樣性，煤炭生產(chǎn)需要多種類型和規(guī)格的采煤機(jī)。 額定轉(zhuǎn)速： 1470r/min 額定功率： 50HZ。 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。如圖 2－ 7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 ～9。 Ⅰ軸 14701 ?n /r min Ⅲ軸 m in/?? Ⅳ軸 ??inn ＝ min/r Ⅵ軸 m in/ 2 ??＝ 各軸功率計(jì)算： Ⅰ軸 30031 ??η＝ PP =297kW Ⅱ軸 29721212 ??? ηη＝ PP = Ⅲ軸 8 81223 ??? ηη＝ PP = 中國(guó)礦業(yè)大學(xué) 20xx 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 10 頁(yè) Ⅳ軸 ???? ηηη＝ PP = Ⅴ軸 ???? ηηη＝ PP = Ⅵ軸 6 31256 ??? ηη＝ PP = Ⅶ軸 ???? ηηη＝ PP = Ⅷ軸 ???? ηηη＝ PP = 各軸扭矩計(jì)算 : Ⅰ軸 9 5 509 5 50111 ?? nPT mN ?? 9 2 91 4 7 0297 Ⅲ軸 95509550333 ?? nPT mN ?? Ⅳ軸 95 5095 50444 ?? nPT mN ?? Ⅶ軸 95 5095 50777 ?? nPT mN ?? 0 2 9 2 9 4 7 Ⅷ軸 95509550888 ?? nPT mN ?? 9 8 2 9 0 2 9 0 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/(r 軸承與軸的周向定位采用過渡配合保證的，因此軸段直徑公差取為 6K . 軸端倒角 ??452 度效核： 首先根據(jù)軸的結(jié)構(gòu)圖作出軸的計(jì)算簡(jiǎn)圖： 中國(guó)礦業(yè)大學(xué) 20xx 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 23 頁(yè) aT( )( )( )( )( )( )9016383 中國(guó)礦業(yè)大學(xué) 20xx 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 24 頁(yè) 2） 求支反力： 水平面： ? ?? ? ? ? NFFR ttHB 7 7 4 8901 6 383/831 6 383 43 ???????? NRFFR HBttHA 8643 ???? 垂直面： ? ?? ? ? ? NFFR rrVB 6 4 6 0901 6 383/831 6 3)83( 43 ????????? NRFFR VBrrVA ???? 3） 計(jì)算彎矩，繪彎矩圖 水平彎矩：圖（ b）所示 mmNRM HACH ?????? 2 9 6 5 5 8 683 mmNRM HBDH ?????? 垂直面彎矩：圖（ c）所示 mmNRM VACV ???????? 2 9 1 7 7 6 183 mmNRM VBDV ?????? 5 8 1 4 0 0906 4 6 090 合成彎矩：圖（ d）所示 mmNMMM CHCVC ?????? 2222 mmNMMM DHDVD ?????? 16999 0815973 9258140 0 2222 4) 扭矩： mmNT ?? 32511003 mmNT ????? 1 9 5 0 6 6 03 2 5 1 1 0 ? 5） 計(jì)算當(dāng)量彎 矩：圖（ f）所示 mmNMM CCa ???? 6 7 0 0 6 302 ? ? mmNTMM CCa ?????? 2 0 6 2 5 3 71 9 5 0 6 6 06 7 0 0 6 3 2222 ?左 ? ? mmNTMM DDa ?????? 5 8 7 4 2 31 9 5 0 6 6 01 6 9 9 9 0 8 2222 ?左 mmNMM DDa ??? 1 6 9 9 9 0 82右 顯然 D 處為危險(xiǎn)截面，故只對(duì)該處進(jìn)行強(qiáng)度效核 軸的材料為 45 鋼，調(diào)質(zhì)處理，查表 4－ 1 得 2/650 mmNB ?? 由 ? ??? ?? WM Da 得 中國(guó)礦業(yè)大學(xué) 20xx 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 25 頁(yè) ? ? 2/65~~ mmNB ?? ?? 取 ? ? 2/60 mmN?? 3333 1 2 6 mmddW ????? ? 2/ 1 2 6 7 5 8 7 4 2 3 mmNWM Da ???? ? ? 2/60 mmN?? ： 1）確定參數(shù) 由前述計(jì)算可知： mNT ?? mmNM Da ?? 5 8 7 4 2 3 267 mmW ? min/ rn ? 抗扭截面模量： 3333 8 2 5 3 mmddW ????? ?? 2）計(jì)算應(yīng)力參數(shù) 彎曲應(yīng)力幅 2/ mmNa ?? ?? 因彎矩為對(duì)稱循環(huán)，故彎曲平均應(yīng)力 0?m? 扭剪應(yīng)力幅 23 / 32511002 mmNWTa ???? ?? 因轉(zhuǎn)矩為脈動(dòng)循環(huán)，故扭剪平均應(yīng)力 2/ mmNma ?? ?? 3）確定影響系數(shù) 軸的材料為 45 鋼 ， 調(diào) 質(zhì) 處 理 ， 由 表 4 － 1 查得212 /3 0 0,/6 5 0 mmNmmNB ?? ??? ， 21 /155 mmN??? 軸肩圓角處得有效應(yīng)力集中系數(shù) ?? KK, 根據(jù) 0 1 ??dr ??dD 由表 4－ 5 經(jīng)插值可得： ??k ??k 尺寸系數(shù) ?? 、 ?? 根據(jù)軸截面為圓截面查圖 4－ 18 得： ?? ＝ ?? = 表面質(zhì)量系數(shù) ?? 、 ?? 中國(guó)礦業(yè)大學(xué) 20xx 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 26 頁(yè) 根據(jù) 2/650 mmNB ?? 和表面加工方法為精車，查 圖 4－ 19，得 ?? ＝ ?? ＝ 。 軸 4 的設(shè)計(jì)及強(qiáng)度效核 選取軸的材料為 45 鋼，調(diào)質(zhì)處理 由表 4－ 2 取 A＝ 115， 可得 mmnpAd 33 441 ????? 圖 5 截軸 4示意圖 中國(guó)礦業(yè)大學(xué) 20xx 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 27 頁(yè) Ⅳ軸上大齒輪分度圓直徑為： mmmZd 32455 ?＝ 圓周力 tF ，徑向力 rF 和軸向力 ?F 的大小如下 NdTF t 03 7 23 244 92 0 40 022 5 45 ???? NFF ntr 1 0 5 420t a 0 3 7 2t a n55 ????? ?? 小輪分度圓直徑為： mmd 2386 ? NdTF t 13 472 384 92 04 0022 6 46 ???? NFF ntt 5 0 4 920t a 1 3 4 7t a n66 ????? ?? 1）擬定軸向定位要求確定各軸段直徑和長(zhǎng)度 Ⅰ段安裝調(diào)心滾子軸承。 m) 傳動(dòng)比 Ⅰ軸 297 1470 Ⅲ軸 Ⅳ軸 Ⅶ軸 Ⅷ軸 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，具體計(jì)算過程及計(jì)算結(jié)果如下： 齒輪 1 惰輪 2的設(shè)計(jì)及強(qiáng)度校核。這里定行星減速機(jī)構(gòu)傳動(dòng)比 ?bagi 則其他三級(jí)減速機(jī)構(gòu)總傳動(dòng)比 總II? 247。因此，這里先確定行星減速機(jī)構(gòu)的傳動(dòng)比。 傳動(dòng)方案的確定 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)。系列化、標(biāo)準(zhǔn)化和通用化是采掘機(jī)械發(fā)展的必然趨勢(shì)。具有使用中軸向力波動(dòng)小 ,工作平穩(wěn)性好 ,塊煤率高 ,能耗低等優(yōu)點(diǎn)。截割電機(jī)橫向布置在搖臂上 , 取消 了螺旋傘齒輪和結(jié)構(gòu)復(fù)雜的通軸。 就地控制、無線電隨機(jī)控制