【正文】 ........................................................................................................... 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)說明書 1 1 第一章 國內(nèi)外采煤機(jī)研究及應(yīng)用概況 國內(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。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。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。其中最具代表的是美國喬埃公司的 LS 系列，英國安德森公司的 Electra 系列，德國艾柯夫公司的 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，并有如下幾個特點(diǎn)。裝機(jī)功率大都在1000kW 左右，最大的已達(dá) 2240kW，單個截割電動機(jī)的功率都在 375kW 以上，最高的已達(dá) 600kW。 56kW，交流電牽引功率已達(dá) 2179。 2) 電牽引采煤機(jī)成為主導(dǎo)機(jī)型 德國艾柯 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)。英國安德森公司在 80 年代中期研制了第一臺直流電牽引采煤機(jī)Electra550，在美國使用成功后，又先后開發(fā)了 Electra1000 和 Electra 薄煤層電引內(nèi)蒙古科技大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 2 2 采煤機(jī)。法國薩吉姆公司在 90 年代也已研制成功 Pande－ E 型交流電牽引采煤機(jī)。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)管理簡單，有取代直流電牽引的趨勢。 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。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)。由于這種布置方式是各部件由單獨(dú)電動機(jī)驅(qū)動，機(jī)械傳動系統(tǒng)彼此獨(dú)立， 取消了錐齒輪傳動副和復(fù)雜通軸，機(jī)械結(jié)構(gòu)簡單，裝拆方便，因此被廣泛采用。 內(nèi)蒙古科技大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 3 3 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。美國阿巴拉契煤礦正在考慮采用 1500mm 截深的可能性。美國現(xiàn)有長壁工作面中 45％以上的電牽引采煤機(jī)供電電壓不小于 2300V。 8) 高的可靠性 據(jù)了解美國 LS 系列采煤機(jī)、英國 Electra1000 型采煤機(jī)的利用率可達(dá) 95％～98％，維修期都在采煤 350 萬 t 以上，最高的達(dá) 1000 萬 t。目前使用量最大的液壓牽引采煤機(jī)有 MG150(200)－ W MG200－ W、 MG300(2179。 雙級行星齒輪減速器的設(shè)計(jì) 采用了四個行星輪結(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。鏈軌式雖然也是鏈條，但強(qiáng)度余量較大，彈性變形對牽引速度影響較??； 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。 )條件下工作，利用制動器使采煤機(jī)防滑問題得到解決。 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。 內(nèi)蒙古科技大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 5 5 4） 交流變頻調(diào)速牽引裝置的研制 對日本東芝和東洋公司的 100kVA、 150VA 兩個規(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。 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。 6） 截割部電動機(jī)使 用彈性扭矩軸 結(jié)合截割電動機(jī)橫向布置多電機(jī)驅(qū)動采煤機(jī)的開發(fā)，將動態(tài)分析運(yùn)用于具有 彈性轉(zhuǎn)矩軸典型結(jié)構(gòu)。 矩軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)以滿足三項(xiàng)性能為原則，其結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)則以其所處傳動系統(tǒng)的具體結(jié)構(gòu)而定。 30 個截齒通過非均布葉片的特殊設(shè)計(jì)而達(dá)到葉片齒與端盤齒交錯均布的目的，同時(shí)三個葉片各自的齒高不等，從而可確保葉片截齒截深相等?！?10176。同時(shí)能有效地抵消滾筒軸向力，其軸向力波動小于 4％，這種滾筒在使用中工作平穩(wěn)性好，塊煤率高，能耗低。 ] 滾筒采煤機(jī)的類型很多，可按滾筒數(shù)目、行走機(jī)構(gòu)形式、行走驅(qū)動裝置的調(diào)速傳動方式、行走部布置位置、機(jī)身與工作面輸送乳汁機(jī)配合導(dǎo)向方式、總體結(jié)構(gòu)布置方式等分類。按行走機(jī)構(gòu)形式分鋼絲繩牽引、鏈牽引和無鏈牽引采煤機(jī)。按行走部布置位置分內(nèi)牽引和外牽引采煤 機(jī)。按總體結(jié)構(gòu)布置方式分截割（主）電動機(jī)縱向布置在搖臂上的采煤機(jī)和截割（主）電動機(jī)橫向布置在機(jī)身上的采煤機(jī)、截割電動機(jī)橫向布置在搖臂上的采煤機(jī)。按適用的煤層傾角分緩斜、大傾角和急斜煤層采煤機(jī)。 電動機(jī)：是滾筒采煤機(jī)的動力部分，它通過兩端輸出軸分別驅(qū)動兩個截割部和牽引部。 牽引部：通過其主動鏈輪與固定在工作面輸送機(jī)兩端的牽引鏈 3 相嚙合，使采煤機(jī)沿工作面移動，因此，牽引部是采煤機(jī)的行走機(jī)構(gòu)。 內(nèi)蒙古科技大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 7 7 如圖 雙滾筒采煤機(jī) 滾筒：是采煤機(jī)落煤和裝煤的工作機(jī)構(gòu)，滾筒上焊有端盤及螺旋葉片，其上裝有截齒。為提高螺旋滾筒的裝煤效果，滾筒一側(cè)裝有弧形擋煤板 7，它可以根據(jù)不同的采煤方向來回翻轉(zhuǎn) 180176。 調(diào)高油缸：可使搖臂連同滾筒升降，以調(diào)節(jié)采煤機(jī)的采高。 電氣控制箱：內(nèi)部裝有各種電控元件，用于采煤機(jī)的各種電氣控制和保護(hù)。采煤機(jī)的電纜和水管夾持在拖纜裝置內(nèi)，并由采煤機(jī)拉動在工作面輸送機(jī)的電纜 槽中卷起或展開。同時(shí)，傳動裝置還應(yīng)適應(yīng)滾筒調(diào)高的要求，使?jié)L筒保持適當(dāng)?shù)墓ぷ鞲叨取? 采煤機(jī)截割部都采用齒輪傳動，常見的傳動方式有以下幾種： 內(nèi)蒙古科技大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 8 8 圖 21 截割部傳動方式 1－電動機(jī)； 12－固定減速箱； 3－搖臂； 4－滾筒； 5－行星齒輪傳動； 6－泵箱； 7－機(jī)身及牽引部 ⑴電動機(jī) — 固定減速箱 — 搖臂 — 滾筒 (如圖 21(a))。但搖臂下降的最低位置受輸送機(jī)限制，故臥底量較小。 ⑵電動機(jī) — 固定減速箱 — 搖臂 — 行星齒輪傳動 — 滾筒 (圖 21(b))。 ⑶電動機(jī) — 減速箱 — 滾筒 (圖 21(c))。 MXP240 和 DTS300 型采煤機(jī)采用這種傳動方式。這種傳動方式的電動機(jī)軸與滾筒軸平行，取消了容易損壞的錐齒輪 ，使傳動更加簡單，而且調(diào)高范圍大，機(jī)身長度小。 對比以上傳動方式，我設(shè)計(jì)的截割部傳動方式為 :電動機(jī) — 搖臂 — 行星齒輪傳動 — 滾筒。 內(nèi)蒙古科技大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 9 9 圖 截割部傳動系統(tǒng) 該截割部特點(diǎn) ⑴電機(jī)橫向布置 ,機(jī)械傳動都是直齒傳動故傳動效率高，容易安裝和維護(hù)。 ⑶液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)合理，采用集成閥塊結(jié)構(gòu)，管路少，連接可靠；經(jīng)常調(diào)整的閥設(shè)在液壓箱體外，便于檢修和更換。 ⑸截割部采用四行星單浮動結(jié)構(gòu)，承載能力大，減小了結(jié)構(gòu)尺寸。 內(nèi)蒙古科技大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 10 10 該機(jī)主要定位適用于傾角 ? ?18 的中厚煤層的開采，煤層中不應(yīng)有堅(jiān)硬的或較厚的該類夾雜物，以及落差較大的斷層。所以選擇由撫順廠生產(chǎn)的三相鼠籠異步防爆電動機(jī)，型號 為 YBCS3─ 150,其主要參數(shù)如下： 額定功率： 700kW； 額定電壓： 1140V； 滿載電流： 98A； 額定轉(zhuǎn)速： 1472r/min； 滿載效率： ； 絕緣等級： H； 滿載功率因數(shù)： ； 接線方式： Y； 質(zhì)量： 1150Kg； 冷卻方式：外殼水冷 該電動機(jī)輸出軸上帶有漸開線花鍵，通過該花鍵電機(jī)將輸出的動力傳遞給搖臂的齒輪減速機(jī)構(gòu)。 53= 符合要求，因此各軸的轉(zhuǎn)速： 一軸齒輪的轉(zhuǎn)速：由于與電機(jī)相連所以 min/14701 rn ? 二軸的轉(zhuǎn)速： m in/102928/40 12 rnn ?? 中心輪組的轉(zhuǎn)速： m in/27/40 23 rnn ?? 第二級行星減速器太陽輪的轉(zhuǎn)速： m in/ 34 rnn ?? 各軸的功率 一軸齒輪的功率： ? ?kwP ???? 二軸齒輪的功率： ? ?kwP ???? 中心輪組的功率： ? ?kwcP ????? 5 8 23 第二級行星減速器太陽輪的功率： ? ?kwP ?????? 截割部第一級圓柱齒輪傳動設(shè)計(jì) 選擇齒輪材料，查機(jī)械手冊： 小齒輪選用 18Cr2Ni4WA 調(diào)質(zhì)，惰輪選用 20CrMnTi 調(diào)質(zhì)，大齒輪選用18Cr2Ni4WA 調(diào)質(zhì) 18Cr2Ni4WA 屬于高強(qiáng)度中合金滲碳鋼。 Z1=179。 5%范圍內(nèi)，所以符合要求 小輪轉(zhuǎn)矩 T1 由公式得 T1=9550P/n =9550179。 m 載荷系數(shù) K 由公式得 ?? KKKKK VA ???? 使用系數(shù) AK 查表得 AK =2 動載荷系數(shù) VK 查表得 VK = 齒向載荷分布系數(shù) ?K 查表得 ?K =1 齒間載荷分配系數(shù) ?K 由公式及β =0 得 εγ =εα = ?c 21 ?????? ???????? ?? ZZ = ?????? ?????? ?? = 查表并插值得 ?K = 則載荷系數(shù) K 的初值 tK tK = KKKK VA ??? ? =179。 1179。 1470179。 (24179。 8) =179。 109/ =179。 1179。 1179。 8 =224mm 圓周速 v 6 0 0 0 0/1 4 7 02 2 46 0 0 0 0/11???????? ndv t 與估計(jì)值 vt=，對 VK 值影響不大，不必修正 VK VK = VK t=, ?? tKK 小齒輪分度圓直徑 22411 ??? tdd 大齒輪分度圓直徑 32040822 ???? mZd 中心矩 ? ? ? ?2722 402882 21 ?????? ZZma 齒寬 mmdb td 892 2 in1 ????? ? 大齒輪齒寬 802?b 小齒輪齒寬 801?b 考慮到搖臂的長度以及大小齒輪的直徑，在大小齒輪間加一級惰輪組，由于要分別和大小齒輪嚙合傳遞扭矩，所以模數(shù)必須和大小齒輪的模數(shù)相同都取 8，惰輪的齒數(shù)按推薦值取 39Z ?惰 輪 1 ，變位系數(shù)取 ?惰 輪 1 ，也采用圓柱直齒內(nèi)蒙古科技大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 15 15 漸開線齒形。 1179。 1179。? 按如下公式計(jì)算 ? ?12122 ta nxxin v in vZZ? ? ??? ??? 中心矩變動系數(shù) y 按如下公式計(jì)算 12 c o s 12 c o sZZy ??? ????????? 中心矩 a? 按如下公式計(jì)算 a a ym??? 齒高變動系數(shù) y? 按如下公式計(jì)算 y x y?? ? ? 齒頂高 h? 按如下公式計(jì)算 ? ?h h x y m???? ? ? ?