【正文】 工作電壓 80 年代以前，各國采區(qū)工作面設(shè)備電壓多為 1000V左右。 回顧這 30 多年我國采煤機(jī)發(fā)展的歷程，走的是一條自力更生和仿制引進(jìn)結(jié)合的道路，也是一條不斷學(xué)習(xí)國外先進(jìn)技術(shù)為我所用的發(fā)展道路，從 20世紀(jì) 70 年代主要靠進(jìn)口采煤機(jī)來滿足我國生產(chǎn)需要，到近年幾乎是國產(chǎn)采煤機(jī)占我國整個(gè)采煤機(jī)市場，這也是個(gè)了不起的進(jìn)步。另外派生出 8 種機(jī)型，都已投入使用，取得較好的效果。 2．元部件攻關(guān)先行，促使采煤機(jī)工作可靠性的提高 總結(jié) 20 世紀(jì) 70 年代采煤機(jī)開發(fā)中的經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)，元部件的可靠性直接決定采煤機(jī)開發(fā)的成功率，所以功關(guān)內(nèi)容為：主電機(jī)的攻關(guān)，以解決燒機(jī)的現(xiàn)象；齒輪攻關(guān)，從選擇材質(zhì)上，熱處理工藝上著手，學(xué)習(xí)國內(nèi)外先進(jìn)技術(shù)成功經(jīng)驗(yàn)，以德國齒輪為目標(biāo)進(jìn)行攻關(guān)，達(dá)到預(yù)期 目的，解決了低速重載齒輪早失效的問題：液壓系統(tǒng)和液壓元部件的攻關(guān)，主 油泵和油馬達(dá)的可靠性直接影響牽引部工作的可靠性，在 20 世紀(jì) 80 年代中期， 把斜軸泵、斜軸馬達(dá)、閥組和調(diào)速機(jī)構(gòu)等都列入重點(diǎn)攻關(guān)內(nèi)容。 4． 自開切口差 由于雙滾筒采煤機(jī)搖臂短 ,又都是有鏈牽引 ,很難割透兩端頭 ,且容易留下三角煤 ,故需要人工清理 ,單滾筒采煤機(jī)更是如此 . 5．工作可靠性較差 我國基礎(chǔ)工業(yè)比較薄弱 ,元部件質(zhì)量較差 ,反映在采煤機(jī)的壽命普遍較低 ,特別是液壓元部件的損壞比較嚴(yán)重 。隨著采煤機(jī)裝機(jī)功率越來越大 ,單純依靠經(jīng)驗(yàn) ,根據(jù)小型機(jī)器設(shè)計(jì)大功率機(jī)器 和加大安全系數(shù)的方法 ,往往使設(shè)計(jì)產(chǎn)品的尺寸越來越大 ,結(jié)構(gòu)的應(yīng)力分布、變形分布、內(nèi)力分布也很難得到合 理保證。這種采煤機(jī)的主要缺點(diǎn)有二：其一是截煤滾筒的高度不能在使用中調(diào)整，對煤層厚度及其變化適應(yīng)性差；其二是截煤滾筒的裝煤效果不佳，限制了采煤機(jī)生產(chǎn)率的提高。 在設(shè)計(jì)過程中，對截割部的軸、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。 中國礦業(yè)大學(xué)畢業(yè)論文任務(wù)書 學(xué)院 應(yīng)用技術(shù)學(xué)院 專業(yè)年級 機(jī)自 042班 學(xué)生姓名 甘龍兵 任務(wù)下達(dá)日期 ： 2021 年 03 月 16 日 畢業(yè)論文日期： 2021 年 3 月 17 日至 2021 年 6 月 10 日 畢業(yè)論文題目： 中厚煤層采煤機(jī)截割部的設(shè)計(jì) 畢業(yè)論文專題題目： 畢業(yè)論文主要內(nèi)容和要求： 設(shè)計(jì)參數(shù)： 總裝機(jī)功率： 900 KW 適應(yīng)煤質(zhì)硬度： f? 4 截割部功率： 400 KW 采高范圍： ～ 滾筒截深： 800 mm 滾筒轉(zhuǎn)速： 40 r/min 電機(jī)轉(zhuǎn)速： 1470 r/min 額定電壓： 1140 V 要求： （ 1）完成采煤機(jī)總體方案設(shè)計(jì)。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。這種 采煤機(jī)與可彎曲輸送機(jī)配套，奠定了煤炭開采機(jī)械化的基礎(chǔ)。 我國現(xiàn)行 采煤機(jī)搖臂殼體的設(shè)計(jì)基本上都采用傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法 :根據(jù)經(jīng)驗(yàn)和以往設(shè)計(jì)實(shí)例設(shè)計(jì)人員在紙面上設(shè)計(jì)所需的產(chǎn)品 ,根據(jù)小功率采煤機(jī)搖臂尺寸適當(dāng)加大來設(shè)計(jì)更大功率的采煤機(jī)搖臂 ,如果出現(xiàn)問題或不滿足預(yù)定設(shè)計(jì)要求的情況 ,就要修改設(shè)計(jì) ,這在現(xiàn)實(shí)設(shè)計(jì)中確實(shí)出現(xiàn)了許多的問題。 3． 牽引 速度低 由于受液壓元部件可靠性的限制，設(shè)計(jì)的牽引力功率較小，牽引速度一般不超過 6m /min 。采煤機(jī)系列化是 20 世紀(jì) 80 年代采煤機(jī)發(fā)展中非常突出的特點(diǎn)。 進(jìn)入 20 世紀(jì) 90 年代后，交流變頻調(diào) 速技術(shù)在中厚煤層采煤機(jī)中推廣使用，上海分院先后開發(fā)成功 MG200/500WD 、 MG200/450BWD、MG250/600WD、 MG400/920WD 和 MG450/1020WD 等采煤機(jī)，變頻調(diào)速中國礦業(yè)大學(xué) 2021 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 4 頁 箱可以是機(jī) 載，也可以是非機(jī)載。 3．液壓緊固技術(shù)的開發(fā)研究取得成功 采煤機(jī)連接構(gòu)件經(jīng)常松動(dòng)是 影響工作可靠性的重要因素，而且解決難度較大，液壓螺母和專用超高壓泵，在電牽引采煤機(jī)中得到推廣應(yīng)用， 防松效果顯著，基本解決采煤機(jī)連接可靠性的問題。 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。 采煤機(jī)的類型及主要組成 采煤機(jī)有不同的分類方法：按工作機(jī)構(gòu)形式可分為滾筒式、鉆削式和鏈?zhǔn)讲擅簷C(jī)；按牽引方式可分為鏈牽引和無鏈牽引采煤機(jī)；按牽引部位置可分為內(nèi)牽引和外牽引；按牽引部動(dòng)力可分為機(jī)械牽引、液壓牽引與電 牽引；按工作機(jī)構(gòu)位置可分為額面式與側(cè)面式；還可以按層厚和傾角來分類。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。 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)速出中國礦業(yè)大學(xué) 2021 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 10 頁 現(xiàn)低速化的趨勢。因此，這里先確定行星減速機(jī)構(gòu)的傳動(dòng)比。這里定行星減速機(jī)構(gòu)傳動(dòng)比 ? 則其他三級減速機(jī)構(gòu)總傳動(dòng)比 總II? 247。 m) 傳動(dòng)比 Ⅰ軸 396 1470 Ⅲ軸 Ⅳ軸 358 Ⅶ軸 13792 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) 初步確定各級傳動(dòng)中齒輪的齒數(shù)、轉(zhuǎn)速、傳動(dòng)的功率、轉(zhuǎn)矩以中國礦業(yè)大學(xué) 2021 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 14 頁 及各級傳動(dòng)的效率，進(jìn)而對各級齒輪模數(shù)進(jìn)行初步確定，具體計(jì)算過程級計(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)矩以及各級傳動(dòng)的效率，進(jìn)而對各級齒輪模數(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 和惰輪 2 的設(shè)計(jì)及強(qiáng)度效核 計(jì)算過程及說明 計(jì)算結(jié)果 1)選擇齒輪材料 查文獻(xiàn) 1表 817 齒輪選用 20GrMnTi 滲碳淬火 2)按齒面接觸疲勞強(qiáng)度設(shè)計(jì)計(jì)算 確定齒輪傳動(dòng)精度等級，按 3 111t /np0. 02 2) n~( 0. 01 3v ? 估取圓周速度 smvt /? ，參考文獻(xiàn) 1 表 8－ 14，表 8－ 15 選取 小輪分度圓直徑 1d ， 由式（ 8－ 64）得 3 2HHEd11 )][ ZZZ(u 1ukT2d ?? ?????? 齒寬系數(shù) d? 查文獻(xiàn) 1 表 8－ 23 按齒輪相對軸承為非對稱布置，取 d? ＝ 0． 6 小輪齒數(shù) 1Z 1Z =19 惰輪齒數(shù) 2Z 2Z ＝ ???? Zi 齒數(shù)比 u u ＝ 19/34/ 12 ?ZZ 傳動(dòng)比誤差 0/ ?? uu 誤差在 %3? 范圍內(nèi) 小輪轉(zhuǎn)矩 mmNT ?? 25726501 HRC 56～ 62 smvt /? 公差組 6級 d? ＝ 0． 6 1Z =19 2Z ＝ 34 u ＝ 合適 中國礦業(yè)大學(xué) 2021 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 15 頁 載荷系數(shù) K 由式（ 8－ 54）得 ?? KKKKK VA ???? 使用系數(shù) AK 查表 8－ 20 動(dòng)載荷系數(shù) VK 查圖 8－ 57 得初值 VtK 齒向載荷分布系數(shù) ?K 查圖 8－ 60 齒間 載荷分配系數(shù) ?K 由式 8－ 55 及 0?? 得 ??? ?? c o s)]Z/1Z/1([ 21 ???? ＝ [－ (1/19+1/34)]= 查表 8－ 21 并插值 ?K ＝ 1 則載荷系數(shù) K 的初值 ?tK ????tK 彈性系數(shù) EZ 查表 8－ 22 EZ ＝ 2/mmN 節(jié)點(diǎn)影響系數(shù) HZ 查圖 8－ 64 0xx,021 ???? 重合度系數(shù) ?Z 查圖 8－ 65? ?0??? 許用接觸應(yīng)力 由式 ? ?698? 得 ? ?H? ＝ HHH L im SZZ /?? ?? 接觸疲勞極限應(yīng)力 21 HLimHLim ?? 、 查圖 8－ 69 應(yīng)力循環(huán)次數(shù)由式 ? ?708? 得 )1030020(2147060n j L60N h1 ??????? AK ＝ 1． 75 VtK ＝ 1． 11 ?K ＝ ?K ＝ 1 ?tK EZ ＝ 2/mmN HZ ＝ ?Z ＝ 21 /1 4 5 0 mmNHL im ??22 /1 4 5 0 mmNHL im ?? 91 ??N 92 ??N 中國礦業(yè)大學(xué) 2021 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 16 頁 912 ???? 則 查圖 8－ 70得接觸強(qiáng)度得壽命系數(shù) 121 ?? NN ZZ 硬化系數(shù) ?Z 查圖 8－ 71及說明 接觸強(qiáng)度安全系數(shù) HS 查表 8－ 27，按高可靠度 查~?HL imS 取 ?HS ? ? ? ? 22H1H mm/????? ?? 故1d的設(shè)計(jì)初值 td1 為 25 72 65 21 ??????? ???????td 齒輪模數(shù) mmZdm t ??? 查表 8－ 3 小齒分度圓直徑的參數(shù)圓整值 td1 ＝ 919mZ1 ??? 圓周速度 v 6 0 0 0 0/ 0 0 0 0/11 ???? ndv t? 與估取 smvt /? 很相近，對 VK 取值影響不大，不必修正VK VtV KK ? ＝ ， ?? tKK 小輪分度圓直徑 tdd 11? 惰輪分度圓直徑 340341022 ???? mZd 中心距 a ? ? ? ? 2652 3419102 21 ????? ZZma 齒寬 b in1 ????? td db ? 121 ?? NN ZZ ?Z ＝ 1 ?HS 10?m mm td1 ＝ 190mm smv /? ?VK , ?K mmd 1901 ? mmd 3402 ? 265?a mm 中國礦業(yè)大學(xué) 2021 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 17 頁 惰輪齒寬 1102 ??bb 小輪齒寬 ? ?10~521 ?? bb ??3 齒根彎曲疲勞強(qiáng)度效荷計(jì)算 由式 ? ?668? ? ?FSF1 1F YYYmbdKT2 ?? ??? ????? 齒形系數(shù) ?FY 查圖 8－ 67 小輪 1?FY 大輪 2?FY 應(yīng)力修正系數(shù) ?SY 查圖 8－ 68 小輪 1?SY 大輪 2?SY 重合度系數(shù) ?Y ,由式 8－ 67 1 ????? ?? ?Y 許用彎曲應(yīng)力 ? ?F? 由式 8－ 71 ? ? FxNF L imF SYY /??? ?? 彎曲疲勞極限 FLim? 查圖 8－ 72 彎曲壽命系數(shù) NY 查圖 8－ 73 尺寸系數(shù) xY 查圖 8－ 74 安全系數(shù) FS 查表 8－ 27 則 ? ? ? ? 2/??????? FXNF L i mFF SYY??? ? ?121 / FF mmN ?? ??????? ??? 1102 ?b mm mmb 1151 ? 1?FY ＝ 2?FY ＝ 1?SY = 2?SY = ??Y 21 /850 mmNF L im ??22 /850 mmNF L im ?? 121 ?? NN YY xY ＝ 1 FS ＝ 2 ? ? 21 / 1 6 mmNF ?? ? ? 22 / 1 6 mmNF ?? 21 / mmNF ?? 中國礦業(yè)大學(xué) 2021 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 18 頁 齒輪 4和齒輪 5設(shè)計(jì)及強(qiáng)度效核 ： 1)選擇齒輪材料 查文獻(xiàn) 1表 817 齒輪選用 20GrMnTi 滲碳淬火 2)按齒面接觸疲勞強(qiáng)度設(shè)計(jì)計(jì)算 確定齒輪傳動(dòng)精度等級，按 3 333t n/pn)~(v ? 估 HRC 56~62 smvt /? 公差組 7級 ? ?222 / 2572 FF mmN ?? ??????? ??? 4. 齒輪幾何尺寸計(jì)算 分度圓直徑