【正文】 新路線還需要引進(jìn)和自主研發(fā)相結(jié)合。另?yè)?jù)了解，目前國(guó)內(nèi)僅有山西焦煤集團(tuán)和中國(guó)煤炭機(jī)械工程裝備集團(tuán)具有綜合煤機(jī)制造實(shí)力。因而，煤炭專用設(shè)備的系統(tǒng)開發(fā)、系統(tǒng)設(shè)計(jì)、系統(tǒng)成套及系統(tǒng)服務(wù)，則顯得十分薄弱。 目前，煤機(jī)全行業(yè)最突出的問題之一就是成套能力薄弱，市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力不強(qiáng)。在經(jīng)過多年的低谷期后，雖然近年來市場(chǎng)逐步轉(zhuǎn)暖，但在其自身發(fā)展中仍有諸多制約因素。包括年產(chǎn) 600 萬 ~1000 萬噸厚煤層綜采成套技術(shù)裝備研制；年產(chǎn) 150 萬 ~200 萬噸薄煤層自動(dòng)化綜采成套技術(shù)裝備研制；年產(chǎn) 100 萬噸以上短壁綜采成套技術(shù)裝備研制；巷道快速綜掘成套技術(shù)裝備研制等。根據(jù) “ 十一五 ” 煤炭行業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整的主要目標(biāo)，到 2020 年，全國(guó)大、中型煤礦采煤 機(jī)械化程度要分別達(dá)到 95%和 80%以上。眾多小煤礦仍沿用傳統(tǒng)落后的開采方式。然而，生產(chǎn)技術(shù)總體水平落后正在制約著煤炭工業(yè)的快速發(fā)展。由于我國(guó)富煤少油，所以煤炭在我國(guó)的一次能源中占有極其重要的地位。有關(guān)人士指出，大型煤炭井下綜合采煤設(shè)備走進(jìn)人們的視野，這是煤機(jī)行業(yè)發(fā)展的必然趨勢(shì)。 無鏈電牽引采煤機(jī)牽引部總體設(shè)計(jì)及牽引機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) 3 1 緒論 采煤機(jī)的概述 采煤機(jī)在國(guó)內(nèi)的發(fā)展情況 隨著近年來我國(guó)煤炭行業(yè)的快速發(fā)展，與之唇齒相依的煤機(jī)行業(yè)也日益受到重視。由于 1200 千瓦電牽引采煤機(jī)改進(jìn)了瓦斯檢測(cè)裝置和漏電閉鎖系統(tǒng)，克服了以往設(shè)計(jì)的缺陷，為井下一線工人的人身安全提供了可靠保證。幾經(jīng)反復(fù)后，他們終于在 1998 年設(shè)計(jì)出結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、維修方便 2 的第二套方 案，研制出由工業(yè)計(jì)算機(jī)和可編程控制器組成的智能化控制系統(tǒng)，將國(guó)產(chǎn)采煤機(jī)技術(shù)水平提高到了新高度。為此，自行設(shè)計(jì)電氣設(shè)備并展開技術(shù)攻關(guān)。電牽引采煤機(jī)的核心技術(shù)是電氣設(shè)備。期間，山西煤炭產(chǎn)量從 2 億多噸增長(zhǎng)到 3億多噸，全國(guó)煤炭從 8 億噸增長(zhǎng) 到近 13億噸。針對(duì)我國(guó)當(dāng)時(shí)大多煤礦采用 150~300小型煤機(jī)或引進(jìn)大功率煤機(jī)等現(xiàn)實(shí)問題，山西省綜采領(lǐng)導(dǎo)組決定投入 萬美元購(gòu)買英國(guó)安德遜公司 AM500采煤機(jī)技術(shù)及樣機(jī)，并投入 375 萬美元從國(guó)外購(gòu)買了一批數(shù)控、數(shù)顯裝備和檢測(cè)儀器。 當(dāng)時(shí)試制采煤機(jī)面臨兩個(gè)問題：一是選型；二是自己研制還是引進(jìn)。 上世紀(jì) 80年代中期，主要生產(chǎn)冶金軋鋼設(shè)備與潤(rùn)滑設(shè)備。 采煤機(jī)的發(fā)展概況 1986 年 8 月 16 日，我國(guó)首臺(tái) AM500 采煤機(jī)采煤 5044 噸，月產(chǎn)達(dá)到 萬噸，創(chuàng)我國(guó)日、月產(chǎn)采煤最高紀(jì)錄。 目前，常用的無鏈牽引機(jī)構(gòu)有齒輪 銷軌、銷輪 齒條及鏈軌式等形式。 隨著采煤機(jī)生產(chǎn)率的不斷提高，綜合機(jī)械化采煤設(shè)備朝著大功率、高牽引力方向發(fā)展。無鏈電牽引采煤機(jī)牽引部總體設(shè)計(jì)及牽引機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) 1 無鏈電牽引采煤機(jī)牽引部總體設(shè)計(jì)及牽引機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) 前 言 采煤機(jī)械，現(xiàn)在主要有滾筒式采煤機(jī)、刨煤機(jī)和采煤鉆機(jī)三大類。目前我國(guó)使用最多的是滾筒式采煤機(jī)，也有少量的刨煤機(jī)。對(duì)采煤機(jī)牽引機(jī)構(gòu)的性能，諸如結(jié)構(gòu)、強(qiáng)度運(yùn)行平穩(wěn)性等要求越來越高。我國(guó)生產(chǎn)的采煤機(jī)大多采用齒輪銷軌式機(jī)構(gòu)，它具有良好的運(yùn)行平穩(wěn)性，對(duì)底板的起伏、中心距和銷軌節(jié)距的變化有較強(qiáng)的適應(yīng)性 .銷軌在使用中同樣 容易磨損，尤其是在接觸部分。在 5 個(gè)月工業(yè)試驗(yàn)中產(chǎn)煤 萬噸，超過設(shè)計(jì)大綱 5個(gè)月連續(xù)產(chǎn)煤 35萬噸的要求?？紤]到山西未來將年產(chǎn)煤炭 4億噸，山西省成立了省綜采設(shè)備試制領(lǐng)導(dǎo)組，組織省煤管局、省機(jī)電廳和太礦等單位企業(yè)參加試制，鼓勵(lì)太礦適時(shí)轉(zhuǎn)型生產(chǎn)綜采設(shè)備。太 礦組織技術(shù)人員深入煤礦調(diào)研，發(fā)現(xiàn)大同等全國(guó)性煤礦大多屬于硬質(zhì)煤層，白洞礦煤層含夾矸、麻石等，礦工一致要求研制齒面堅(jiān)韌強(qiáng)度高的雙滾筒采煤機(jī)。 從試制成功我國(guó)第一臺(tái)大功率 AM500 采煤機(jī)到 1997 年停止生產(chǎn)，共計(jì) 12年。大煤礦、大集團(tuán)相繼出現(xiàn)后，像 AM500 采煤機(jī)年產(chǎn)約 130 多萬噸的設(shè)計(jì)能力已很難適應(yīng)新需求。 1996 年，投入 26 萬英鎊買回了國(guó)外直流電牽引圖紙，雖然機(jī)械圖較完備，但電氣部分卻只有接線圖原理和維修圖紙，與之配套的電氣設(shè)備還需要從國(guó)外進(jìn)口，生產(chǎn)一臺(tái)采煤機(jī)需要很高成本。當(dāng)在開始研制中，電牽引采煤機(jī)控制系統(tǒng)主要由單片機(jī)及其硬件組成，控制原理簡(jiǎn)單，但體積大、系統(tǒng)復(fù)雜。 此后，經(jīng)過多次反復(fù)實(shí)驗(yàn)，終于試制成功了我國(guó)首臺(tái) 900千瓦電牽引采煤機(jī)。該機(jī)型增加了搖臂傾角傳感器、機(jī)身傾斜傳感器，增設(shè)了國(guó)內(nèi)采煤機(jī)同步性能不良等負(fù)面效應(yīng)，實(shí)現(xiàn)了采煤機(jī)技術(shù)質(zhì)量的又一次升級(jí)，被專家譽(yù)為國(guó)內(nèi)一流技術(shù)，為我國(guó)煤礦高產(chǎn)高效提供了先進(jìn)設(shè)備，進(jìn)一步確立了太礦引領(lǐng)國(guó)內(nèi)采煤機(jī)技術(shù)發(fā)展方向的地 位。從去年出臺(tái)的煤炭行業(yè)綱領(lǐng)性文件《關(guān)于促進(jìn)煤炭工業(yè)健康發(fā)展的若干意見》，到去年召開的全國(guó)煤炭工業(yè)科學(xué)技術(shù)大會(huì)，再到近日的國(guó)家發(fā)改委出臺(tái)的煤炭行業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整政策，都涉及到發(fā)展大型煤炭井下綜合采煤設(shè)備等內(nèi)容。 加快發(fā)展煤機(jī)制造業(yè)意義重 大 我國(guó)是世界煤炭第一生產(chǎn)和消費(fèi)大國(guó)。近年來，國(guó)際油價(jià)高企，這在某種程度上更加凸顯了我國(guó)煤炭資源的戰(zhàn)略意義 . 建設(shè)強(qiáng)大的煤炭工業(yè)須有強(qiáng)大的煤礦機(jī)械制造能力作為后盾。據(jù)統(tǒng)計(jì)，目前全國(guó)采煤機(jī)械化程度僅為 42%。 為解決這一矛盾，國(guó)家提出了加快提升煤炭生產(chǎn)和設(shè)備制造技術(shù)水平的戰(zhàn)略目標(biāo)。 據(jù)有關(guān)專家介紹，大型煤炭井下綜合采掘設(shè)備等重大專項(xiàng)，主要是面向煤礦高產(chǎn)、高效集約化生產(chǎn)及其配套的設(shè)備和技術(shù)。 有關(guān)業(yè)內(nèi)人士指出，我國(guó)發(fā)展大型煤炭井下綜合采煤設(shè)備，不僅是為了解決煤炭行業(yè)發(fā)展的設(shè)備需求，也不僅是間接地為提高我國(guó)煤機(jī)行業(yè)技術(shù)水平提供難得的發(fā)展機(jī)遇，更重要的是，它將為 我國(guó)重要能源資源開采提供有力保障 . 制約因素加大綜合差距 4 煤機(jī)行業(yè)的發(fā)展并非一帆風(fēng)順。諸如基礎(chǔ)技術(shù)及基礎(chǔ)元器件發(fā)展滯后、國(guó)產(chǎn)原材料不能滿足要求、企業(yè)數(shù)量多規(guī)模小且分散重復(fù)、科技開發(fā)投入少、技術(shù)創(chuàng)新能力弱等。據(jù)了解，改革開放以來，在煤炭專用設(shè)備研制和國(guó)產(chǎn)化工作上取得了巨大成就 . 但是，由于體制和機(jī)制的制約，在煤炭專用設(shè)備研制和國(guó)產(chǎn)化工作中，力量主要集中在提高單機(jī)的 設(shè)計(jì)制造能力和水平上。同時(shí)，由于煤炭裝備制造業(yè)發(fā)展滯后，產(chǎn)品的性能和可靠性難以滿足高產(chǎn)、高效礦井要求，導(dǎo)致企業(yè)在市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)中缺乏競(jìng)爭(zhēng)力。種種制約因素及行業(yè)技術(shù)創(chuàng)新能力不足，造成目前我國(guó)煤機(jī)制造業(yè)與國(guó)際水平相比存在很大差距。專家指出，在全球產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整和轉(zhuǎn)移的浪潮中，以及諸多制約因素 前提下，我國(guó)煤炭裝備制造業(yè)面臨著重組和規(guī)模經(jīng)營(yíng)的新趨勢(shì)。 這家坐落在天津市的工廠預(yù)計(jì)將于 2020 年年初投產(chǎn)。 面對(duì)中國(guó)不斷擴(kuò)大的采礦設(shè)備市場(chǎng)，許多外國(guó)公司都在躍躍欲試， Joy Global 并不是唯一的一家 。 煤礦傷亡事故頻發(fā)及采煤效率低下問題引起了中國(guó)政府的擔(dān)憂，目前中國(guó)國(guó)內(nèi)正積極地推進(jìn)煤炭行業(yè)的改革重組。 在這樣的背景下，對(duì)于高端采礦設(shè)備的需求也在相應(yīng)上升。 無鏈電牽引采煤機(jī)牽引部總體設(shè)計(jì)及牽引機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) 5 美國(guó)駐中國(guó)使館事務(wù)處 (China branch of the . Commercial Service)的一位資深商務(wù)專家梅報(bào)春表示，從開采效率、設(shè)備質(zhì)量、對(duì)礦山的環(huán)境保護(hù)及安全和健康等方面來考慮，中國(guó)的主要采煤設(shè)備普遍落后其他國(guó)家 1015 年。幾乎每天都有因煤礦爆炸、透水和塌方導(dǎo)致礦工喪生的報(bào)導(dǎo)。 中國(guó)的煤礦數(shù)量接近 萬 座，其中 90%以上是村鎮(zhèn)所有的小型煤礦。極低的自動(dòng)化和機(jī)械化水平意味著煤炭采出率少得可憐。煤炭行業(yè)的數(shù)據(jù)顯示，中國(guó)約五分之二煤礦的年產(chǎn)量均不到 3 萬噸。 在 2020 年年底前，國(guó) 有大中型煤礦的機(jī)械化程度將從目前 75%的平均水平分別提高至 95%和 80%。實(shí)際上，刨煤機(jī)、綜掘機(jī)和支架等一些關(guān)鍵的井下采煤設(shè)備還需依賴進(jìn)口。 Joy Global 的一位管理人士表示，該公司在中國(guó)最暢銷的產(chǎn)品是連續(xù)采煤機(jī)，這種設(shè)備已在美國(guó)和其他發(fā)達(dá)國(guó)家的大型煤礦中得到了普遍使用。 中國(guó)市場(chǎng)吸引全球關(guān)注 過去幾年來，外國(guó)采煤設(shè)備生產(chǎn)商親眼目睹了在華銷售額的大幅增長(zhǎng)。 其他外國(guó)公司當(dāng)然也沒有袖手旁觀。 6 其中有一份合同就是和中國(guó)煤炭產(chǎn)量最大的生產(chǎn)商神華集團(tuán)有限責(zé)任 公司(Shenhua Group Corp.，簡(jiǎn)稱：神華集團(tuán) )簽定的，這也是 DBT 有史以來簽訂的最大的一筆訂單。不僅是采煤設(shè)備生產(chǎn)商，一些投資公司也開始進(jìn)入了這片市場(chǎng) . 6 月 14 日，總部在紐約的投資公司 Jordan International Mining Machinery Ltd.宣布，已向國(guó)有黑龍江煤礦機(jī)械集團(tuán)有限公司 ,收購(gòu)了雞西煤礦機(jī)械有限公司和佳木斯煤礦機(jī)械有限公司的全部股權(quán)。 Joy Global 的一位管理人士表示，當(dāng)前最大的挑戰(zhàn)是中國(guó)政府正在不斷要求煤炭企業(yè)購(gòu)買國(guó)產(chǎn)設(shè)備。 課題的設(shè)計(jì)目的及意義 當(dāng)今全球制造業(yè)企業(yè)之間的競(jìng)爭(zhēng)越來越激烈。換句話說，就 是要以最短的產(chǎn)品開發(fā)時(shí)間（ Time）、最優(yōu)的產(chǎn)品質(zhì)量（ Quality）、最低的成本（ Cost）和最 佳 的服務(wù)（ Service），既 “TQCS” ，去贏得用戶和市場(chǎng)。本實(shí)用新型針對(duì)已有 ZB2X100 型采煤機(jī)液壓牽引造成的牽引力不足，牽引速度低，各大部件之間 存在傳動(dòng)關(guān)系造成嚴(yán)重漏油，零件損壞，維修率高等問題，變液壓牽引為電牽引，同時(shí)改變采煤機(jī)的整個(gè)結(jié)構(gòu)布局，減少了各大部分之間的傳動(dòng)系統(tǒng)，形成能獨(dú)立運(yùn)行的截割和牽引兩大部分。 設(shè)計(jì)內(nèi)容 1)采煤機(jī)牽引部總體設(shè)計(jì) 。它的重量和成本在牽引部中占很大比重，其性能和質(zhì)量對(duì)牽引部的工作影響也很大。在本設(shè)計(jì)的傳動(dòng)件的選擇中，由于帶傳動(dòng)和鏈傳動(dòng)不適合井下繁重的工作要求和惡劣的工作環(huán)境，而蝸桿傳動(dòng)的傳動(dòng)效率低、功率損失大，因此傳動(dòng)件全部采用齒輪傳動(dòng)。合理的方案應(yīng)保證工作可靠，并且結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、尺寸緊湊、加工方便、成本低廉、傳動(dòng)效率高和使用維護(hù)便利。 另一種的 特點(diǎn)是： ，結(jié)構(gòu)緊湊； ，加工和組裝容易，維護(hù)方便； ，很方便。 方案 1—— 液壓牽引部設(shè)計(jì) 液壓系統(tǒng) ：輸出力矩較大，但機(jī)械結(jié)構(gòu)、工藝操作復(fù)雜，重量體積大，功耗和噪聲大，能源利用率低，而且它們與主控制器可傳遞的信息量小、簡(jiǎn)單，響應(yīng)慢，精度與可靠性也不高，摩擦力 較大啟動(dòng)緩慢，同時(shí)還需要一套油泵、泵站和相應(yīng)的油路支持，容易漏氣漏油，對(duì)氣體或油液中的污染物比較敏感，經(jīng)常發(fā)生故障，維修修理不方便，從、而大大提高了成本。 根據(jù)上訴優(yōu)缺點(diǎn)可知，在要求輸出力或力矩較小且加載精度要求比較高時(shí)使用電動(dòng)加載。所以我采用的是電力牽引部的設(shè)計(jì)。 注意事項(xiàng)：煤層厚度一般不宜超過采煤機(jī)的最大采高的 %95%90 ? ，不宜小于采煤機(jī)最小采高 的 %120%150 ? 。 e （ 23） 式中 ： G— 總重量； e— 綜合重心偏心距。 e = 103 300 =3528 103 N m 所以可以得知傾斜軸的功率為 P P= nT? = ? = 采用兩級(jí)蝸桿減速器，查資料得其傳動(dòng)效率大約為 ，齒輪的效率為 ，所以其總效率為η 總 = =。 考慮到電機(jī)本身的效率，及設(shè)備的精度及潤(rùn)滑狀況，經(jīng)查表得：電機(jī)選用 Y90L6 型，其功率 P= Kw，轉(zhuǎn)速為 n=1000 r/min。 3)電動(dòng)機(jī)的選擇 ： 型號(hào) DMB— 300S； 功率 9 103KW； 電壓 1140V； 轉(zhuǎn)速 1470r/min1。 本設(shè)計(jì)中鏈輪處置布置 ，鏈輪垂直布置，吐鏈方便，鏈子垂直也也可以幫助吐鏈，為了改善鏈的受力狀態(tài)，也裝有緊鏈裝置。鏈輪形狀設(shè)計(jì)的不好，就會(huì)啃傷鏈環(huán)，加劇鏈輪與鏈環(huán)的磨損或者鏈環(huán)不能與鏈正確嚙合而掉鏈。 已知鏈外寬為 99mm ，取鏈輪寬度為： mmB ?鏈 鏈輪為鍛造加工，鏈輪表面應(yīng)淬火，齒形部分進(jìn)行電解加工或模鍛，這樣可以大大提高 鏈輪的使用壽命 . 無鏈電牽引采煤機(jī)牽引部總體設(shè)計(jì)及牽引機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) 13 3 牽引傳動(dòng)箱的設(shè)計(jì) 31 牽引傳動(dòng)箱的傳動(dòng)系統(tǒng)圖 partial examination examination drawing 1行走箱齒輪 Z1 2行走箱齒輪 Z2 3電動(dòng)機(jī)輸出齒輪 Z3 4行走箱電動(dòng)機(jī) 5變速箱輸入軸 6變速箱行星輪 Z4 7變速箱輸出齒輪 Z5 8行走箱齒輪 Z6 9行走箱行走輪 Z7 牽引傳動(dòng)箱的設(shè)計(jì)計(jì)算 選擇材料及熱處理方法 查表 817（ p174） [7] 行走箱 小齒輪 Z6： 45號(hào)鋼 調(diào)質(zhì) HBS1 =245275 HBS 行走箱 大齒輪 Z1： 45號(hào)鋼 正火 HBS2 =210240 HBS 按齒根彎曲疲勞強(qiáng)度