【正文】 次畢業(yè)設(shè)計(jì)是在 高國富 老師的帶領(lǐng)和指導(dǎo)下完成的。在畢業(yè)設(shè)計(jì)的整個(gè)過程當(dāng)中，老師都給我 們作了明確的計(jì)劃，有安排地去完成，而不至于在設(shè)計(jì)過程中沒有目標(biāo) 。每次輔導(dǎo)對學(xué)生提出的河南理工大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） VI 問題都認(rèn)真的解答。 本次設(shè)計(jì)力圖使設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)更加的平穩(wěn)，節(jié)約勞動(dòng)力，保證精度的要求，提 高生產(chǎn)的效率。 河南理工大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 1 緒 論 機(jī)械制造業(yè)的現(xiàn)狀 機(jī)械工業(yè)的生產(chǎn)水平是一個(gè)國家現(xiàn)代化建設(shè)水平的主要標(biāo)志之一。人們之所以要廣泛使用機(jī)器，是由于機(jī)器既能承擔(dān)人力所不能或不便進(jìn)行的工作，又能較人工生產(chǎn)改進(jìn)產(chǎn)品的質(zhì)量，特別是能夠大大提高勞動(dòng)生產(chǎn)率和改善勞動(dòng)條件。所以通過大量設(shè)計(jì)制造和廣泛使用各種各樣先進(jìn)的機(jī)器，就能大大加強(qiáng)和促進(jìn)國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展的力度，加速我國的社會主義現(xiàn)代化建設(shè)。 采煤機(jī)是采煤工業(yè)重要的設(shè)備 。 “工欲善其事，必先利其器”。這就要求我們機(jī)械制造專業(yè)的工人及科研人員要對機(jī)械設(shè)備進(jìn)行適應(yīng)生產(chǎn)力發(fā)展的改造，創(chuàng)新以及發(fā)明。 河南理工大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 2 本設(shè)計(jì)的 目標(biāo) 通過這一環(huán)節(jié)的訓(xùn)練，提高 學(xué)生的 以下能力： 綜合運(yùn)用所學(xué)知識和技能，獨(dú)立分析和解決實(shí)際問題的能力； 綜合運(yùn)用基本技能，包括繪圖、計(jì)算機(jī)應(yīng)用、翻譯、查閱及閱讀文獻(xiàn)等的能力； 調(diào)動(dòng)實(shí)驗(yàn)研究的積極性，技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析和組織協(xié)作工作的能力，學(xué)習(xí)撰寫科技論文和技術(shù)報(bào)告，正確運(yùn)用國家標(biāo)準(zhǔn)和技術(shù)語言闡述理論和技術(shù)問題的能力； 學(xué)會收集加工各種信息的能力，以及獲取新知識的能力； 培養(yǎng)創(chuàng)新意識和嚴(yán)肅認(rèn)真的科學(xué) 作風(fēng)。 本設(shè)計(jì)的 要求 本次畢業(yè)設(shè)計(jì)的題目是 新型液壓牽引采煤 機(jī)的設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì) 采煤 機(jī)應(yīng)該滿足的基本要求有以下幾點(diǎn)： （ 1） 裝機(jī)功率能滿足采煤生產(chǎn)率要求； （ 2） 截割機(jī)構(gòu)能適 應(yīng)煤層厚度變化而可靠工作；牽引機(jī)構(gòu)能在工作過程中隨時(shí)根據(jù)需要改變牽引速度，并能實(shí)現(xiàn)無級調(diào)速，以適應(yīng)煤層硬度的變化，正常發(fā)揮機(jī)器效能； （ 3） 機(jī)身所占空間盡量小，對薄煤層采煤機(jī) 尤為重要； （ 4） 可拆成幾個(gè)獨(dú)立的部件，以便入井和運(yùn)輸，也便于拆裝和檢修； 河南理工大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 3 （ 5） 所有電氣設(shè)備都具有防爆性能，能在有瓦斯爆炸危險(xiǎn)的工作面內(nèi)安全工作； （ 6） 電機(jī)、傳動(dòng)裝置和牽引部等具有超負(fù)荷安全保護(hù)裝置； （ 7） 具有防滑裝置，以防采煤機(jī)沿煤層傾向自動(dòng)下滑； （ 8） 具有內(nèi)外噴霧滅塵裝置； （ 9） 工作穩(wěn)定可靠，操作簡便，操作手把和按鈕盡量集中，日常維護(hù)工作量小而容易。因?yàn)槲易龅闹饕?采煤 機(jī) 總體 部分的設(shè)計(jì)， 所以還要兼顧其他方面，這是個(gè)挑戰(zhàn)又是個(gè)機(jī)會，鍛煉了自己在設(shè)計(jì)時(shí)綜合考慮問題，認(rèn)真 分析機(jī)構(gòu)工作原理的能力。 河南理工大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 4 采煤 機(jī)的總體設(shè)計(jì) 采煤工業(yè)的技術(shù)革命表現(xiàn)在其主要的生產(chǎn)過程向更高級的機(jī)械化過渡，這種機(jī)械化的標(biāo)志是研制綜采設(shè)備和使許多工序自動(dòng)化。 采煤機(jī)是綜采設(shè) 備的基礎(chǔ)。與此同時(shí)，由于驅(qū)動(dòng)功率的加大，工作機(jī)構(gòu)效率的提高和結(jié)構(gòu)的完善保證了工作強(qiáng)度的提高，作為綜采設(shè)備一個(gè)基本單元的采煤機(jī)的生產(chǎn)率大大提高了?，F(xiàn)代 新型 采煤機(jī)結(jié)構(gòu)發(fā)展的特點(diǎn)如下： （ 1） 研制騎在工作面輸 送 機(jī)溜槽上工作的淺截式采煤機(jī)。這種機(jī)器可以單向或雙向采煤，適用于較好的礦山地質(zhì)條件，這種 機(jī)器有一些缺點(diǎn)，但是尺寸小、重量輕，可以適應(yīng)特定的礦山地質(zhì)條件； 研制最能滿足淺截深采煤要求的，更為通用因而也比較昂貴的采煤機(jī)。 （ 2） 螺旋滾筒采煤機(jī)獲得了最廣泛的應(yīng)用，它幾乎完全替代了鼓形滾筒采煤機(jī)。 （ 3） 淺截式采煤機(jī)的截深為 0． 3～ 1． O米。 （ 4） 有加大采煤機(jī)驅(qū)動(dòng)功率及其生產(chǎn)率的趨勢。 （ 5） 采煤機(jī)配備較完善的自動(dòng)化牽引機(jī)構(gòu)，其牽引速度提高 (有的達(dá)到 8～ 10米／分 )，以發(fā)揮采煤機(jī)的大的裝機(jī)驅(qū)動(dòng)功率的作用。 本設(shè)計(jì)討論和分析了現(xiàn)代采煤機(jī)的基本構(gòu)件。 采煤 機(jī)的設(shè)計(jì)步驟 采煤 機(jī)的設(shè)計(jì)是 由整 體到部分的模塊化設(shè)計(jì) ， 主要由牽引部、截割部、泵箱、電控箱等組成 ，主要由電機(jī)帶動(dòng)，手動(dòng)控制機(jī)器運(yùn)轉(zhuǎn)。 調(diào)查研究 調(diào)查研究的內(nèi)容一般包括有： （ 1）學(xué)習(xí)有關(guān)的 采煤 機(jī)設(shè)計(jì)的工作原理，了解使用功能，明確設(shè)計(jì)要求 ； （ 2）調(diào)查了解 現(xiàn)有生產(chǎn)條件 對新 采煤 機(jī)的要求； （ 3）詳細(xì)了解 現(xiàn)有 的設(shè)備條件、技術(shù)能力和生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)； （ 4）收集國內(nèi)外同類型 采煤機(jī) 的技術(shù)文獻(xiàn)和圖紙資料，注意了解新技術(shù)在同類設(shè)備上的應(yīng)用情況； （ 5）對于新采用的工藝和結(jié)構(gòu)，必須先經(jīng)科學(xué)實(shí)驗(yàn)，通過實(shí)驗(yàn)取得足夠的數(shù)據(jù)后，才能應(yīng)用與設(shè)計(jì)。每個(gè)方案包括的內(nèi)容有：工藝分析 、主要技術(shù)參數(shù)、總布局、傳動(dòng)系統(tǒng)、液壓系統(tǒng)、電器系統(tǒng)、主要部件的結(jié)構(gòu)草圖、實(shí)驗(yàn)結(jié)果及技術(shù)經(jīng)濟(jì)效果分析等。設(shè)計(jì)時(shí)，工藝方案的擬定是否合 理，對生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量有著極大的影響。生產(chǎn)類型是衡量生產(chǎn)規(guī)模的標(biāo)志。在大量生產(chǎn)下，每個(gè)工序任務(wù)比較穩(wěn)定，因此，有條件采用高效率專用機(jī)床和工夾具，勞動(dòng)效率可大大提高，產(chǎn)品成本也可降低。所以制定的工藝過程應(yīng)與生產(chǎn)類型相適應(yīng)，以取得 合理的經(jīng)濟(jì)效果。 工作圖設(shè)計(jì) 首先，繪制 采煤 機(jī)總圖和各部件裝配圖，確定其結(jié)構(gòu) ； 其次，繪制 采煤 機(jī)的全部零件圖； 然后，整理 采煤 機(jī)有關(guān)部件與主要零件的設(shè)計(jì)計(jì)算說明書，編制各類零件明細(xì)表，編寫 采煤機(jī) 說明書等技術(shù)文件；最后，對有關(guān)圖紙進(jìn)行工藝審查和標(biāo)準(zhǔn)化審查。在試制、試驗(yàn)和鑒定的過程中，根據(jù)暴露出來的問題，對圖紙進(jìn)行修改，直到產(chǎn)品達(dá)到使用要求為止。 采煤機(jī)的總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 采煤機(jī)的使用條件 采煤機(jī)的結(jié)構(gòu)取決于： （ 1） 礦山地質(zhì)條件的多樣性。 至 90176。它在工作過程中要經(jīng)常沿工作面移動(dòng)，并需周期地橫向移動(dòng)； （ 3） 需與其它機(jī)械配合工作。其工作環(huán)境具有瓦斯和煤塵爆炸危險(xiǎn)，離開起重和運(yùn)輸設(shè)備很遠(yuǎn) ，也遠(yuǎn)離修配車間，因 而 不能就地進(jìn)行金屬加工或焊接作業(yè)，給維修機(jī)器帶來困難，并使維修質(zhì)量降低。要求頂板中等穩(wěn)定，底板起伏不大，不過于松軟，煤質(zhì)硬或中硬，也能截割一定的矸石夾層。可與相應(yīng)的液壓支架、運(yùn)輸機(jī)配套，實(shí)現(xiàn)綜合機(jī)械化采煤或放頂煤綜采，亦可用于可彎曲刮板運(yùn)輸機(jī) 、單體液壓支架、長鋼梁或金屬鉸接梁配套實(shí)現(xiàn)“新高檔普采”。對淺截式采煤機(jī)工作機(jī)構(gòu)的基本要求是： 減少小塊煤量，增多大塊煤量，以改善采獲煤的塊度； 改善截割工況，提高工作機(jī)構(gòu)效率和改善裝運(yùn)碎落煤炭的條件，以降低采煤比能耗，工作機(jī)構(gòu)裝上工作面輸送機(jī)的碎落煤炭要盡可能地多； 不論在工作面長度方向或煤層厚度方向，回采的范圍應(yīng)盡可能大。 河南理工大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 8 這種工作機(jī)構(gòu)在煤層平面和橫向的運(yùn)動(dòng)方向都能很好控制 (當(dāng)端部裝有截齒時(shí) )，在大范圍內(nèi)調(diào)節(jié)采高比較容易 (有幾個(gè)滾筒時(shí) )，可以隨意改變截深，結(jié)構(gòu)比較簡單，其減速器較簡單而可靠。首先是由于截割速度較高和切屑斷面積較小 (因?yàn)榍行际窃卵佬蔚?)，工作機(jī)構(gòu)的不完善系數(shù)較大，煤炭的運(yùn)輸路程較長和鼓形滾筒運(yùn)煤能力低，故煤炭破碎得厲害。此外，鼓形 滾筒的 最 小直徑為 1～1． 1米，此值與鼓形滾筒和裝煤犁的裝煤能力有關(guān)。 螺旋滾筒 螺旋滾筒的落煤條件與鼓形滾筒并無區(qū)別，但是從工作空間運(yùn)出碎落煤炭和把它裝進(jìn)工作面輸送機(jī)的條件卻大大改善了，因?yàn)樗槁涿禾渴茄刂菪凉L筒軸直接流向輸送機(jī)的，這就縮短了運(yùn)煤路程，降低了循環(huán)程度，并可用較簡單的裝置把煤炭很容易地裝進(jìn)輸送機(jī)。此外，螺旋滾筒不要求高的截割速度，因而可以增大切屑斷面積，改善采獲煤的塊度。 螺旋滾筒的缺點(diǎn)是：小直徑螺旋滾筒的運(yùn)煤能力有限，運(yùn)煤能力接近正比于滾筒直徑的平方，但不受螺旋滾筒長度變化的影響；螺旋滾筒不能倒轉(zhuǎn)，這有時(shí)使往工作面輸送機(jī)裝煤的條件惡化。但是，它們通常是可以倒轉(zhuǎn)的，因而可使截割力的方向保持指向工作面自由表面的一側(cè)，以改善把頂部煤碎落下來和裝上工作面輸進(jìn)機(jī)的條件。 其缺點(diǎn)為：裝出煤層底部煤炭的條件極差，加以月牙形切屑斷面和不完善系數(shù)大，致使煤炭過度粉碎；要適應(yīng)底板和頂板的起伏，操縱很麻煩；均勻調(diào)節(jié)采高范圍小，滾筒必須能正反轉(zhuǎn)，這使工作機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)復(fù)雜化。加以切屑形狀較為合理和向工作面輸送機(jī)裝煤的條件好，河南理工大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 9 可以改善采獲煤的塊度。截冠的嚴(yán)重缺點(diǎn)是，截深要隨著截冠直徑的減小而減小，因而用在薄煤層中難于保持它的長處。在現(xiàn)代淺截式采煤機(jī)上，它們有時(shí)用作超前截割以削弱煤體和用作刷齊工作面的輔助工作機(jī)構(gòu)。它們的優(yōu)點(diǎn)是，結(jié)構(gòu)較簡單，且可開出長而窄的截縫，這種截縫是用其它工作機(jī)構(gòu)開不出的。 通常，采煤機(jī)要組合使用上面討論的各種工作機(jī)構(gòu)，而以將煤層主要部分的煤炭碎落下來和裝上工作面輸送機(jī)的那種工作機(jī)構(gòu)來命名。在其他條件一樣而驅(qū)動(dòng)功率還有富裕時(shí)，加大截深可以提高每截一刀的產(chǎn)量，和減少主要生產(chǎn)工序的勞動(dòng)消耗量。 淺截深采煤首先是指采煤的工藝方法，靠近煤壁的空間的頂板必須無 支柱支護(hù)，工作面輸送機(jī)要整體移置，采煤、頂板管理和移置輸送機(jī)等工序應(yīng)盡可能地平行作業(yè)。減小截深并不是目的，而是淺截式采煤工藝方法的保證手段。在這樣的煤層中，采用單體支架的機(jī)組設(shè)備的截深不得小于 ，否則會妨礙人員在工作面上的正常通行。 考慮到這些要求和各種工作機(jī)構(gòu)的特點(diǎn)，可以認(rèn)為，開采厚度小于 0． 8米的煤層時(shí)，河南理工大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 10 帶垂直轉(zhuǎn)軸的鼓形滾筒采煤機(jī)效果最好。 在這種條件下采用截冠采煤機(jī)也不大合適，因?yàn)樾枰脙蓚€(gè)以上截冠才能得到較大的截深。在這種條件下，截冠采出的煤的塊度很難會比鼓形滾筒采出的煤塊度好。 煤層厚度為 0． 8～ 1． 5米時(shí)，采煤工序機(jī)械化較為容易。 在節(jié)理明顯、與頂?shù)装褰佑|面清楚以及礦山壓力引起強(qiáng)烈壓張現(xiàn)象的煤層中，最好采用帶垂直鼓形滾筒的采煤機(jī)。在總體布置得當(dāng)時(shí)，還可實(shí)現(xiàn)無缺口采煤。 這類采煤機(jī)較適用于開采中厚煤層和厚煤層。垂直鼓形滾筒采煤機(jī)不大適用于這種煤層，因?yàn)榭赡軓墓ぷ髅嫔系粝麓髩K煤炭。在這種條件下采用截冠采煤 機(jī)也未必合適。在這種采高下，它只可用于開采極硬煤和韌性煤，并能保證相當(dāng)高的生產(chǎn)率和好的塊度。 下面 討論一下 螺旋滾筒 采煤機(jī)工作機(jī)構(gòu)的典型布置情況。螺旋滾筒固定布置在采煤機(jī)的一端。這種采煤機(jī)是單向工作的，河南理工大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 11 但是利用可以翻轉(zhuǎn)的掃煤裝置，也可進(jìn)行 雙向采煤。主要的缺點(diǎn)是，不能均勻地調(diào)節(jié)采高和不能開采整個(gè)工作面。 2） 單搖臂螺旋滾筒采煤機(jī) 通常這種采煤機(jī)是雙向采煤的。正行程采頂部煤，反行程采底部煤。采煤機(jī)結(jié)構(gòu)簡單。使用有限。裝在搖臂上的上螺旋滾筒和下螺旋滾筒在采煤機(jī)的同一側(cè)，既可調(diào)節(jié)采高，又可采煤的全高。這種采煤機(jī)相當(dāng)簡單，獲得了廣泛的應(yīng)用，但基本采用 K～ 52(蘇聯(lián) )， KSVA 一 60(捷克 )， KWB 一 4(波蘭 )等采煤機(jī)的老結(jié)構(gòu)。 4） 對稱布置的雙螺旋滾筒采煤機(jī) 這種采煤機(jī)騎在工作面輸 送 機(jī)溜槽上。沒有缺口可以回采整個(gè)工作面。 5） 不對稱布置的雙螺旋滾 筒采煤機(jī) 和前一類型采煤機(jī)不同的地方是，兩個(gè)螺旋滾筒集中布置在采煤機(jī)一端，以縮短自開缺口區(qū)內(nèi)無支護(hù)頂板的長度。未獲廣泛應(yīng)用。工作機(jī)構(gòu)是裝在兩端的固定下螺旋滾筒和裝在采煤機(jī)中部搖臂上的上螺旋滾筒。用升、降或傾斜采煤機(jī)機(jī)體的方法適應(yīng)底板的起伏進(jìn)行調(diào)向。可以自切進(jìn)刀，無支護(hù)頂板的長度也最短，必要時(shí)可開出階梯狀工作 面，以減少礦山壓力引起的煤的壓張。這類采煤機(jī)，如 K58(蘇聯(lián) )，未獲推廣應(yīng)用?？梢曰夭烧麄€(gè)工作面，自切進(jìn)刀的工序少，無支護(hù)空間也最小。 河南理工大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 12 上面討論了一些典型的情況。 如前所述，可調(diào)高的螺旋滾筒是用得最廣泛的工作機(jī)構(gòu)。每種方法各有優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)，設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)加考慮。但是機(jī)體和搖臂的總寬度卻較大，搖臂懸掛在機(jī)體上的條件較差 (因其支承跨度較小 )，搖臂殼體的斷面積和剛度較小。 利用寬搖臂可以消除上述這些缺點(diǎn)。因此，在薄煤層和極薄煤層采煤機(jī)上不可能采用寬搖臂，工作機(jī) 構(gòu)只能安排在機(jī)體的邊上。 本機(jī)采用對稱布置的雙螺旋滾筒工作機(jī)構(gòu)型式。目前我國使用的雙滾筒采煤機(jī)，多采用圓環(huán)鏈牽引方式。而且，鏈牽引本身也存在斷鏈、卡鏈和反鏈敲缸、速度脈動(dòng)等一些缺點(diǎn)，從安全考慮，鏈牽引方式有一定的危 險(xiǎn)性，因此，各國都存研究新型的、較為安全的無鏈牽引方式。 （ 2）可采用多級牽引，使?fàn)恳μ岣叩?400～ 600kN，實(shí)現(xiàn)在大傾角條件下工作。 （ 4）消除了斷鏈?zhǔn)鹿?，增大了安全性。無鏈牽引的結(jié)構(gòu)形式很多，主要有齒輪－銷軌型、滾輪－齒軌型 、鏈輪－鏈軌型、復(fù)合齒輪齒條型 4 種。 牽引部的傳動(dòng)裝置將采煤機(jī)電動(dòng)機(jī)動(dòng)力傳到主動(dòng)鏈輪或驅(qū)動(dòng)輪并實(shí)現(xiàn)高速。機(jī)械牽引是指全部采用機(jī)械傳動(dòng)裝置的牽引， 其特點(diǎn)是工 作可靠，采煤機(jī)在早期采用的是這種牽引方式，但由于不能做到無級調(diào) 速，缺乏可靠的過載保護(hù)裝置，且結(jié)構(gòu)復(fù)雜，因此被液壓牽引替代。但液壓元件加工精度高，對油質(zhì)要求嚴(yán)，結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，處理故障困難。電氣牽引結(jié)構(gòu)簡單，操作容易，維修方便，能節(jié)省大量的液壓 油 ，故已成為采煤機(jī)牽引技術(shù)的發(fā)展方向。 就本設(shè)計(jì)來說，綜合考慮以上三種傳動(dòng)方式，本采煤機(jī)設(shè)計(jì)采用液壓牽引傳動(dòng)方式。這里要確定采煤機(jī)的外形和輪廓尺寸，確定工作機(jī)構(gòu)、減速器、電動(dòng)機(jī)和其它部件的數(shù)量，它們在采煤機(jī)中的布局和聯(lián)系，并在所定決定性尺寸基礎(chǔ)上確定采煤機(jī)和工作面輸送機(jī)及機(jī)械化支架的結(jié)構(gòu)聯(lián)系。