2322 采煤機(jī)牽引部設(shè)計(jì)

2322 采煤機(jī)牽引部設(shè)計(jì),采煤,牽引,設(shè)計(jì) 編 號(hào) ：（ ）字 號(hào)本 科 生 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì)題目： 姓名： 學(xué)號(hào)： 班級(jí)： 二〇〇八年六月采煤機(jī)牽引部設(shè)計(jì)馬動(dòng)地 21040247機(jī)械工程及自動(dòng)化專業(yè) 04-2中國(guó)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(jí) : 機(jī)自 04－2 班學(xué) 生 姓 名 : 馬動(dòng)地 任 務(wù) 下 達(dá) 日 期 ： 2008 年 3 月 16 日畢業(yè)論文日期：2008 年 3 月 16 日至 2008 年 6 月 10 日畢業(yè)論文題目：采煤機(jī)牽引部設(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：主要參數(shù)：裝機(jī)總功率：700-900KW 截割部功率 2×（300-400）KW采高范圍：2.2-3.5m 適應(yīng)煤質(zhì)硬度：f≤4煤層傾角：γ≤25 滾筒截深：800mm電機(jī)轉(zhuǎn)速：1470r/min 牽引速度：0-15m/min要求：1、 結(jié)合采煤機(jī)總體方案的設(shè)計(jì)完成運(yùn)輸機(jī)、液壓支架的選型配套布置圖。2、 牽引部傳動(dòng)及結(jié)構(gòu)總體設(shè)計(jì)。3、 主要部件、組件、零件圖設(shè)計(jì)；1) 牽引部強(qiáng)力輪齒組件圖設(shè)計(jì)；2) 牽引部殼體（鑄件）設(shè)計(jì)；3) 傳動(dòng)齒輪、軸的零件加工圖設(shè)計(jì)；4、 編寫完成牽引部殼體加工工藝；5、 編寫完成整機(jī)設(shè)計(jì)計(jì)算說明書、中英文翻譯；院長(zhǎng)簽字： 指導(dǎo)教師簽字：編 號(hào) ：（ ）字 號(hào)本 科 生 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì)題目： 姓名： 學(xué)號(hào)： 班級(jí)： 二〇〇八年六月采煤機(jī)牽引部設(shè)計(jì)馬動(dòng)地 21040247機(jī)械工程及自動(dòng)化專業(yè) 04-2中國(guó)礦業(yè)大學(xué) 2008 屆畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 1 頁1概述1.1采煤機(jī)的發(fā)展概況機(jī)械化采煤開始于二十世紀(jì) 40 年代，是隨著采煤機(jī)械的出現(xiàn)而開始的。40 年代初期，英國(guó)、蘇聯(lián)相繼生產(chǎn)了采煤機(jī)，德國(guó)生產(chǎn)了刨煤機(jī)，使工作面落煤、裝煤實(shí)現(xiàn)了機(jī)械化。但當(dāng)時(shí)的采煤機(jī)都是鏈?zhǔn)焦ぷ鳈C(jī)構(gòu)，能耗大、效率低，加上工作面輸送機(jī)不能自移，所以限制了采煤機(jī)生產(chǎn)率的提高。50 年代初期，英國(guó)、德國(guó)相繼生產(chǎn)出滾筒式采煤機(jī)、可彎曲刮板輸送機(jī)和單體液壓支柱，大大推進(jìn)了采煤機(jī)械化技術(shù)的發(fā)展。由于當(dāng)時(shí)采煤機(jī)上的滾筒是死滾筒，不能實(shí)現(xiàn)調(diào)高，因而限制了采煤機(jī)的適用范圍，我們稱這種固定滾筒采煤機(jī)為第一代采煤機(jī)。60 年代是世界綜采技術(shù)的發(fā)展時(shí)期，第二代采煤機(jī)——單搖臂滾筒采煤機(jī)的出現(xiàn)，解決了采高調(diào)整問題，擴(kuò)大了采煤機(jī)的適用范圍，特別是1964 年第三代采煤機(jī)——雙搖臂滾筒采煤機(jī)的出現(xiàn)，進(jìn)一步解決了工作面自開缺口的問題，再加上液壓支架和可彎曲輸送機(jī)的不斷完善等等，把綜采技術(shù)推向了一個(gè)新水平，并且在生產(chǎn)中顯示了綜采機(jī)械化采煤的優(yōu)越性——高產(chǎn)、高效、安全和經(jīng)濟(jì)。進(jìn)入 70 年代，綜采機(jī)械化得到了進(jìn)一步的發(fā)展和提高，綜采設(shè)備開始向大功率、高效率及完善性能和擴(kuò)大使用范圍等方向發(fā)展。1970 年采煤機(jī)無鏈牽引系統(tǒng)的研制成功以及 1976 年出現(xiàn)的第四代采煤機(jī)——電牽引采煤機(jī)，大大改善了采煤機(jī)的性能，并擴(kuò)大了它的使用范圍。80 年代，德國(guó)、美國(guó)、英國(guó)都開發(fā)成功各種交、直流電牽引采煤機(jī)，同時(shí)把計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)用在采煤機(jī)上。并且開始重視系列化采煤機(jī)的開發(fā)工作，一種功率的采煤機(jī)可以派生出多種機(jī)型，主要元部件在不同功率的采煤機(jī)上都能通用，這樣不僅擴(kuò)大了工作面的適應(yīng)范圍，而且便于用戶配件的管理。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)。至此，緩傾斜中厚煤層的綜采機(jī)械化問題已經(jīng)基本得到解決，專家開始對(duì)實(shí)現(xiàn)厚煤層、薄煤層、急傾斜及其它難采煤層開采的綜采機(jī)械的研發(fā)，以適用不同的開采條件。1.2國(guó)際上電牽引采煤機(jī)的技術(shù)發(fā)展?fàn)顩r80 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)。中國(guó)礦業(yè)大學(xué) 2008 屆畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 2 頁其中, 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)。這些采煤機(jī), 體現(xiàn)了當(dāng)今世界電牽引采煤機(jī)的最新發(fā)展方向。德國(guó)艾柯夫公司, 整機(jī)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)為機(jī)身 3 段式, 兩邊傳動(dòng)部分為鑄造箱體結(jié)構(gòu), 中間電氣部分為焊接框架結(jié)構(gòu), 搖臂為分體聯(lián)結(jié), 左右對(duì)稱通用, 可滿足不同的配套要求; 牽引部電氣傳動(dòng)系統(tǒng)采用兩直流電機(jī)他激并列 , 電樞采用微機(jī)控制, 勵(lì)磁采用串聯(lián), 既能滿足四象限運(yùn)行, 又能滿足雙牽引, 趨于負(fù)載均衡, 目前正全力發(fā)展交流電牽引。美國(guó)喬依公司從 3LS～7LS , 機(jī)身為 3 段焊接結(jié)構(gòu)形式 , 搖臂為分體聯(lián)結(jié)、左右通用, 牽引部電氣傳動(dòng)系統(tǒng)為 2 電機(jī)串激串聯(lián), 目前已開始投入使用 7LS 交流電牽引采煤機(jī)。日本三井三池公司 RD101101 和 RD102102 均為交流電牽引采煤機(jī), 其結(jié)構(gòu)形式為以前的截割電機(jī)布置在機(jī)身的傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)形式, 機(jī)械傳動(dòng)和聯(lián)結(jié)相當(dāng)復(fù)雜。總結(jié)這些國(guó)家電牽引采煤機(jī)的技術(shù)發(fā)展有如下幾個(gè)特點(diǎn):(1) 裝機(jī)功率和截割電動(dòng)機(jī)功率有較大幅度增加為了適應(yīng)高產(chǎn)高效綜采工作面快速割煤的需要, 不論是厚、中厚和薄煤層采煤機(jī), 均在不斷加大裝機(jī)功率( 包括截割功率和牽引功率) 。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。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。(2) 電牽引采煤機(jī)已取代液壓牽引采煤機(jī)而成為主導(dǎo)機(jī)型　世界各主要采煤機(jī)廠商 20 世紀(jì) 80 年代都已把重點(diǎn)轉(zhuǎn)向開發(fā)電牽引采煤機(jī), 如德國(guó)艾柯夫公司是最早開發(fā)電牽引采煤機(jī)的, 80 年代中后期基本停止生產(chǎn)液壓牽引采煤機(jī), 研制出 EDW 系列電牽引采煤機(jī), 90 年代又研制成功交流直流兩用 SL300 ,SL400 , SL500 型采煤機(jī)。美國(guó)喬依公司 70 年代中期開始開發(fā)多電機(jī)驅(qū)動(dòng)的直流電牽引采煤機(jī), 80 年代先后推出 3LS , 4LS 和 6LS 3 個(gè)新機(jī)型, 其電控系統(tǒng)多次改進(jìn) , 更趨完善。英國(guó)安德森公司 80 年代中期先后開發(fā)了 EL ECTRA1000 和 EL ECTRA 薄煤層電牽引采煤機(jī)。日本三井三池公司 80 年代中期著手開發(fā)高起點(diǎn)交流電牽引采煤機(jī) , 最具代表的是 MCL E2DR101101 , MDL E2DR102102 采煤機(jī), 為國(guó)際首創(chuàng)。法國(guó)薩吉姆公司在90 年代也已研制成功 Panda2E 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、簡(jiǎn)單, 有取代直流電牽引的趨勢(shì)。自日本 80 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)。(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/ 中國(guó)礦業(yè)大學(xué) 2008 屆畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 3 頁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。電牽引采煤機(jī)牽引功率成倍增加, 最大牽引速度達(dá) 15～20m/ min , 美國(guó) 18m/ min 的牽引速度很普遍,美國(guó)喬依公司的 1 臺(tái)經(jīng)改進(jìn)的 4LS 采煤機(jī)的牽引速度高達(dá) 2815m/ min。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)致滾筒進(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)。(4) 多電機(jī)驅(qū)動(dòng)橫向布置的總體結(jié)構(gòu)日益發(fā)展：70 年代中期僅有美國(guó)的 LS 系列采煤機(jī)、西德 EDW215022L22W 型采煤機(jī)采用多電機(jī)驅(qū)動(dòng) , 機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)彼此獨(dú)立, 部件之間無機(jī)械傳動(dòng), 取消了錐齒輪傳動(dòng)副和復(fù)雜通軸, 機(jī)械結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單, 裝拆方便。目前, 這類采煤機(jī)既有電牽引, 也有液壓牽引, 既有中厚煤層用大功率 , 也有薄煤層的, 有取代傳統(tǒng)的截割電動(dòng)機(jī)縱向布置的趨勢(shì)。(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)道空頂時(shí)間縮短,為加大采煤機(jī)截深創(chuàng)造了條件。10 年前滾筒采煤機(jī)截深大都是 630 ～ 700mm , 現(xiàn)已采用 800mm ,1000mm , 1200mm 截深, 美國(guó)正在考慮采用 1500mm 截深的可能性。(6) 普遍提高供電電壓：由于裝機(jī)功率大幅度提高, 為了保證供電質(zhì)量和電機(jī)性能, 新研制的大功率電牽引采煤機(jī)幾乎都提高供電電壓, 主要有2300V , 3300V , 4160V 和 5000V。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。(7) 有完善的監(jiān)控系統(tǒng)：包括采用微處理機(jī)控制的工況監(jiān)測(cè)、數(shù)據(jù)采集、故障顯示的自動(dòng)控制系統(tǒng); 就地控制、無線電隨機(jī)控制 , 并已能控制液壓支架、輸送機(jī)動(dòng)作和滾筒自動(dòng)調(diào)高。(8) 高可靠性：據(jù)了解美國(guó)使用的 EL ECTRA 1000 型采煤機(jī)的時(shí)間利用率可達(dá) 95 %～98 % ,采煤量 350 萬 t 以上,最高達(dá) 1000 萬1.3國(guó)內(nèi)電牽引采煤機(jī)的發(fā)展?fàn)顩r1.3.1. 20 世紀(jì) 70 年代是我國(guó)綜合機(jī)械化采煤起步階段20 世紀(jì) 70 年代初期，煤炭科學(xué)研究總院上海分院集中主要科技骨干，研制出綜采面配套的 MD-150 型雙滾筒采煤機(jī)，另一方面改進(jìn)普采配套的DY100 型、DY150 型單滾筒采煤機(jī)；70 年代中后期，制造出 MLS3-170 型雙滾筒采煤機(jī)。20 世紀(jì) 70 年代我國(guó)采煤機(jī)的發(fā)展有以下特點(diǎn)：1．裝機(jī)功率小例如，MLS3-170 型雙滾筒采煤機(jī)，裝機(jī)功率 170KW；KD-150 型雙滾中國(guó)礦業(yè)大學(xué) 2008 屆畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 4 頁筒采煤機(jī)，裝機(jī)功率 150KW；DY-100 和 DY-150 型單滾筒采煤機(jī)，裝機(jī)功率 100KW 和 150KW。2．有鏈牽引，輸出牽引力小此時(shí)期的采煤機(jī)牽引方式都是圓環(huán)鏈輪與牽引鏈輪嚙合傳動(dòng)，傳遞牽引力小，牽引力在 200KN 以下。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 。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(guó)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。1.3.2 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。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。解決難采煤層的問題是 20 世紀(jì) 80 年代重大課題之一：具體的課題是薄煤層綜合機(jī)械化成套設(shè)備的研制：大傾角綜采成套設(shè)備的研制：“三硬” 、“三軟”4．5m 一次采全高綜采設(shè)備的研制：解決短工作面的開采問題，短煤臂采煤機(jī)的研制。據(jù)初步統(tǒng)計(jì)，20 世紀(jì) 80 年代自行開發(fā)和研制的采煤機(jī)品種有 50 余種，是我國(guó)采煤機(jī)收獲的年代，基本滿足我國(guó)各種煤層開采的需要，大量依靠進(jìn)口的年代已一去不復(fù)返了。20 世紀(jì) 80 年代采煤機(jī)的發(fā)展有如下特點(diǎn)：1．重視采煤機(jī)系列的開發(fā)，擴(kuò)大使用范圍20 世紀(jì) 70 年代開發(fā)的采煤機(jī)，一種類型只有一個(gè)品種，十分單一，覆蓋面小，很難滿足不同煤層開采需要。20 世紀(jì) 80 年代起重視系列化采煤機(jī)的開發(fā)工作，一種功率的采煤機(jī)可以派生出多種機(jī)型，主要元部件在不同功率的采煤機(jī)上都能通用，這樣不僅擴(kuò)大了工作面的適應(yīng)范圍，而且便于用戶配件的管理。采煤機(jī)系列化是 20 世紀(jì) 80 年代采煤機(jī)發(fā)展中非常突出中國(guó)礦業(yè)大學(xué) 2008 屆畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 5 頁的特點(diǎn)。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(guó)內(nèi)外先進(jìn)技術(shù)成功經(jīng)驗(yàn)，以德國(guó)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。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。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。仿制和引進(jìn)技術(shù)生產(chǎn)的采煤機(jī)更是如此。無鏈牽引使采煤機(jī)工作平穩(wěn)，使用安全，承受的牽引力大，因此，得到用戶的廣泛歡迎，大功率采煤機(jī)都采用無鏈牽引系統(tǒng)。1.3.3 20 世紀(jì) 90 年代至今是我國(guó)電牽引采煤機(jī)發(fā)展的時(shí)代進(jìn)入 20 世紀(jì) 90 年代后，隨著煤炭生產(chǎn)向集約化方向發(fā)展，減員提效，提高工作面單產(chǎn)成為煤炭發(fā)展的主流，發(fā)展高產(chǎn)高效工作面勢(shì)在必行，此采煤機(jī)開發(fā)研制圍繞高產(chǎn)高效的要求進(jìn)行，其主要方向是：（1）大功率高參數(shù)的液壓牽引采煤機(jī)：最具代表性的機(jī)型是MG2X400－W 型采煤機(jī)。（2）高性能電牽引采煤機(jī)：電牽引采煤機(jī)的研制從 20 世紀(jì) 80 年代開始起步，20 世紀(jì) 90 年代全面發(fā)展，電牽引的發(fā)展存在直流和交流兩種技術(shù)途徑。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 MG200/500-WD、 MG200/450-BWD、 MG250/600-WD、 MG400/920-WD 和 MG450/1020-WD 等采煤機(jī)，變頻調(diào)速箱可以是機(jī)載，也可以是非機(jī)載。另外派生出 8 種機(jī)型，都已投入使用，取得較好的效果。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 MG400/900-WD 和 MG250/600-WD 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)。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)。如神府華能集團(tuán)引進(jìn)美國(guó)的 7LS、6LS 電牽引采煤機(jī)；兗州礦業(yè)集團(tuán)公司引中國(guó)礦業(yè)大學(xué) 2008 屆畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 6 頁進(jìn)德國(guó)的 SL-500 型和日本的 MCLE-DR102 型交流電牽引采煤機(jī)，但由于價(jià)格昂貴，故引進(jìn)數(shù)量較少，90 年代采煤機(jī)技術(shù)發(fā)展的特點(diǎn)如下：1．多電機(jī)驅(qū)動(dòng)橫向布置的總體結(jié)構(gòu)成為電牽引采煤機(jī)發(fā)展的主流我國(guó)開發(fā)的電牽引采煤機(jī)，一般都采用橫向布置。各大部件由單獨(dú)的電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)，傳動(dòng)系統(tǒng)彼此獨(dú)立，無動(dòng)力傳遞，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，拆裝方便，因而有取代電動(dòng)機(jī)縱向布置的趨勢(shì)。2．我國(guó)采煤機(jī)的主要參數(shù)與世界先進(jìn)水平的差距在縮小在裝機(jī)功率方面，我國(guó)的液壓牽引采煤機(jī)裝機(jī)功率達(dá)到 800KW，電牽引采煤機(jī)裝機(jī)功率達(dá)到 1020KW，其牽引功率為 2X50KW，可滿足高產(chǎn)高效工作面對(duì)功率的要求。在牽引力和牽引速度方面，電牽引的最大牽引力已達(dá)到 700KN，最大牽引速度達(dá) 12．56m/min,微處理機(jī)的工礦監(jiān)測(cè)、故障顯示、無線電離機(jī)控制等方面已達(dá)到較高技術(shù)水平。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?；仡欉@ 30 多年我國(guó)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(guó)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(guó)生產(chǎn)需要，到近年幾乎是國(guó)產(chǎn)采煤機(jī)占我國(guó)整個(gè)采煤機(jī)市場(chǎng)，這也是個(gè)了不起的進(jìn)步。我國(guó)從 20 世紀(jì) 80 年代末期, 煤科總院上海分院與波蘭合作研制開發(fā)了我國(guó)第 1 臺(tái) MG3442PWD 薄煤層強(qiáng)力爬底板交流電牽引采煤機(jī), 在大同局雁崖礦使用取得成功。借助 MG3442PWD 電牽引采煤機(jī)的電牽引技術(shù), 對(duì)液壓牽引采煤機(jī)進(jìn)行技術(shù)更新。第 1 臺(tái) MG300/ 6802WD 型電牽引采煤機(jī)是在雞西煤礦機(jī)械廠生產(chǎn)的 MG300 系列液壓牽引采煤機(jī)的基礎(chǔ)上改造成功, 并于 1996 年 7 月在大同晉華宮礦開始使用。與此同時(shí), 在太原礦山機(jī)器廠生產(chǎn)的 AM2500 液壓牽引采煤機(jī)上應(yīng)用交流電牽引調(diào)速裝置改造MG375/8302WD 型電牽引采煤機(jī)。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)。我國(guó)近期開發(fā)的電牽引采煤機(jī)有以下特點(diǎn):(1) 多電機(jī)驅(qū)動(dòng)橫向布置電牽引采煤機(jī)。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。(2) 總裝機(jī)功率、牽引功率大幅度提高, 供電電壓(對(duì)單個(gè)電機(jī) 400kW 中國(guó)礦業(yè)大學(xué) 2008 屆畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 7 頁及以上) 由 1140V 升至 3300V , 保證了供電質(zhì)量和電機(jī)性能。(3) 電牽引采煤機(jī)以交流變頻調(diào)速牽引裝置占主導(dǎo)地位, 部分廠商同時(shí)也研制生產(chǎn)直流電牽引采煤機(jī)。(4) 主機(jī)身多分為 3 段, 取消了底托架, 各零部件設(shè)計(jì)、制造強(qiáng)度大大提高, 部件間用高強(qiáng)度液壓螺母聯(lián)接, 拆裝方便, 提高了整機(jī)的可靠性。(5) 電控技術(shù)研究和采煤機(jī)電氣控制裝置可靠性不斷提高。在通用性、互換性和集成型方面邁進(jìn)了一大步, 功能逐步齊全, 無線電隨機(jī)控制研制成功, 數(shù)字化、微機(jī)的電控裝置已進(jìn)入試用階段。(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。(7) 耐磨滾筒及鎬形截齒的研究, 推進(jìn)了我國(guó)的滾筒及截齒制造技術(shù),開發(fā)研制的耐磨滾筒,可適用于截割 f = 3～4 的硬煤。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)。1.4采煤機(jī)的發(fā)展趨勢(shì)電牽引采煤機(jī)經(jīng)過 25 年的發(fā)展，技術(shù)已趨成熟。新一代大功率電牽引采煤機(jī)已集中采用了當(dāng)今世界最先進(jìn)的科學(xué)技術(shù)成為具有人工智能的高自動(dòng)化機(jī)電設(shè)備代替液壓牽引已成必然。技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)可簡(jiǎn)要?dú)w結(jié)如下:⑴電牽引系統(tǒng)向交流變頻調(diào)速牽引系統(tǒng)發(fā)展。⑵結(jié)構(gòu)形式向多電機(jī)驅(qū)動(dòng)橫向布置發(fā)展。⑶監(jiān)控技術(shù)向自動(dòng)化、智能化、工作面系統(tǒng)控制及遠(yuǎn)程監(jiān)控發(fā)展。⑷性能參數(shù)向大功率、高參數(shù)發(fā)展。⑸綜合性能向高可靠性和高利用率發(fā)展。國(guó)內(nèi)電牽引采煤機(jī)研制方向與國(guó)際發(fā)展基本一致經(jīng)過近 15 年的研究，已取得較大進(jìn)展但離國(guó)際先進(jìn)水平特別是在監(jiān)控技術(shù)及可靠性方面尚有較大差距，必須進(jìn)行大量的技術(shù)和試驗(yàn)研究。1.5采煤機(jī)類型 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(dòng)裝置的調(diào)速傳動(dòng)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。按滾筒數(shù)目分為單滾筒和雙滾筒采煤機(jī)，其中雙滾筒采煤機(jī)應(yīng)用最普遍。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)。按行走驅(qū)動(dòng)裝置的調(diào)速方式分機(jī)械調(diào)速、液壓調(diào)速和電氣調(diào)速滾筒采煤機(jī)（通常簡(jiǎn)中國(guó)礦業(yè)大學(xué) 2008 屆畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 8 頁稱機(jī)械牽引、液壓牽引和電牽引采煤機(jī)） 。按行走部布置位置分內(nèi)牽引和外牽引采煤機(jī)。按機(jī)身與工作面輸送機(jī)的配合導(dǎo)向方式分騎槽式和爬底板式采煤機(jī)。按適用的煤層厚度分厚煤層、中厚煤層和薄煤層采煤機(jī)。按適用的煤層傾角分緩斜、大傾角和急斜煤層采煤機(jī)。按總體結(jié)構(gòu)布置方式分截割（主）電動(dòng)機(jī)縱向布置在搖臂上的采煤機(jī)和截割（主）電動(dòng)機(jī)橫向布置在機(jī)身上的采煤機(jī)、截割電動(dòng)機(jī)橫向布置在搖臂上的采煤機(jī)。兩種總體結(jié)構(gòu)布置方式的分析比較：1)整機(jī)布置縱向布置縱向布置的采煤機(jī)由左、右搖臂、左、右截割部固定減速箱、主(副)電機(jī)、牽引泵箱和中間箱共七段(或八段)組成。截割電機(jī)布置在采煤機(jī)中段、采用偏心兩端出軸，一側(cè)留出足夠?qū)挾裙┌惭b采煤機(jī)電器與控制元件。各大部件間除對(duì)接聯(lián)接外，還通過地腳螺柱與底托架相聯(lián)、因而機(jī)身較長(zhǎng)。但機(jī)身寬度可做得窄些，有利于減小控頂距。橫向布置滾筒采煤機(jī)采用橫向布置時(shí)，截割主電機(jī)與搖臂直接相聯(lián)，中間段是左、右牽引行走減速箱和中間箱(其中分成調(diào)高泵箱和電控箱兩個(gè)隔腔)。這種布置方式，機(jī)身較短，無底托架，（為了克服調(diào)斜底托架鉸接點(diǎn)多、間圍大、扳動(dòng)大、結(jié)構(gòu)復(fù)雜和難維護(hù)等缺點(diǎn)，近年來采煤機(jī)改用固定式底托架，在多電機(jī)布局推廣中又發(fā)展了框式底托架。機(jī)器各主要部件以插件形式裝入底托架。另-趨勢(shì)是取消底托架，直接用強(qiáng)力液壓自鎖螺栓將采煤機(jī)各部件固定在一起。螺栓的張緊力約為500kN,巨大的張緊力將各部件聯(lián)為一個(gè)整體，采煤機(jī)因此沒有底托架，使得總體結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)化，并且增加了過煤空間。采煤機(jī)工作過程中要承受震動(dòng)沖擊載荷，聯(lián)結(jié)件采用普通高強(qiáng)度螺栓時(shí)，松動(dòng)現(xiàn)象不可避免。由于采煤機(jī)工作環(huán)境的特殊性，要求螺栓松動(dòng)后隨時(shí)緊固和檢修時(shí)按規(guī)定緊固所有聯(lián)接螺栓是無法做到的。因此，采煤機(jī)在聯(lián)結(jié)件松動(dòng)的情況下仍繼續(xù)工作是一種普遍現(xiàn)象，并最終導(dǎo)致采煤機(jī)部件和機(jī)身限位裝置損壞和機(jī)器殼的某些部位變形。液壓螺栓的使用從中國(guó)礦業(yè)大學(xué) 2008 屆畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 9 頁根本上解決了這些問題2)動(dòng)力傳遞 縱向布置縱向布置形式的采煤機(jī)，各大部件間都有動(dòng)力傳遞，部件間的聯(lián)接對(duì)中要求高。聯(lián)接面存在有漏油環(huán)節(jié)。橫向布置橫向布置的采煤機(jī)各大部件間沒有動(dòng)力傳遞、獨(dú)立性強(qiáng)，安裝、維護(hù)、檢修方便。 3)受力狀況 橫向布置橫向布置的采煤機(jī)，其搖臂支承座受到的截割阻力、油缸支承座受到的支承反力、行走機(jī)構(gòu)受到的牽引反力均由牽引行走箱箱體來承受。受力情況簡(jiǎn)化，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，可靠性高?？v向布置縱向布置的采煤機(jī)，上述幾種力都要通過底托架及其對(duì)接螺栓和各大部件的對(duì)接螺栓來承受，一旦這些聯(lián)接螺栓有松動(dòng)，會(huì)帶來嚴(yán)重后果。 4)部件設(shè)計(jì)的合理性 橫向布置橫向布置的采煤機(jī)．由于截割電機(jī)橫向布置、從截割電機(jī)出軸到滾筒輸出軸，全部采用正齒輪傳動(dòng)，省去一對(duì)加工、調(diào)整復(fù)雜的錐齒輪傳動(dòng)．使結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)化、傳動(dòng)效率高、降低制造成本?？v向布置縱向布置的采煤機(jī)，因截割電機(jī)布置在中間段。從電機(jī)到滾筒輸出軸必須有一對(duì)錐齒輪傳動(dòng)，因此加工、調(diào)整都比較復(fù)雜、制造成本高；由于電機(jī)布置在機(jī)身中段，動(dòng)力從電機(jī)傳到左、右滾筒輸出軸，其中一端必須通過液壓泵箱。為此，需要有一根貫穿液壓泵箱全長(zhǎng)的通軸，給泵箱的設(shè)中國(guó)礦業(yè)大學(xué) 2008 屆畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 10 頁計(jì)帶來一定的難度，也使其結(jié)構(gòu)復(fù)雜化。 5)對(duì)煤層的適應(yīng)性 縱向布置縱向布置的采煤機(jī)對(duì)煤層厚度的適應(yīng)強(qiáng)，綜采和普采都有機(jī)型。橫向布置橫向布置的采煤機(jī)，因主電機(jī)的長(zhǎng)度尺寸大，采煤機(jī)的寬度相應(yīng)增大。工作面的控頂距大。因而，在普采或煤層較薄以及對(duì)工作面的控頂距有嚴(yán)格要求的情況下，橫向布置的采煤機(jī)在使用上受到一定的限制。隨著電機(jī)功率的增大，電機(jī)寬度加寬，對(duì)工作面支護(hù)會(huì)帶來困難。在較薄煤層時(shí)，如果使用橫向布置的采煤機(jī)，還存在一個(gè)截割電機(jī)擋煤的問題。 6)設(shè)置破碎結(jié)構(gòu) 橫向布置橫向布置采煤機(jī)設(shè)置破碎結(jié)構(gòu)難度較大，目前國(guó)外雖然也有帶破碎結(jié)構(gòu)的，但結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，且功率偏小，最大功率也只有75kw?？v向布置縱向布置采煤機(jī)的破碎機(jī)構(gòu)設(shè)置方便、合理、破碎功率可根據(jù)需要設(shè)計(jì)，因其動(dòng)力是直接從主電機(jī)取得的。7）裝機(jī)功率 橫向布置橫向布置的采煤機(jī)采用多電機(jī)驅(qū)動(dòng)。其牽引與截割所需的動(dòng)力均由各自的電機(jī)提供。近十年來隨著采煤機(jī)功率和生產(chǎn)能力的增大，單電機(jī)驅(qū)動(dòng)已不能適應(yīng)生產(chǎn)力的發(fā)展，因此各先進(jìn)國(guó)家先后采用了多電機(jī)驅(qū)動(dòng)采煤機(jī)。特別是電牽引采煤機(jī)都采用多電機(jī)驅(qū)動(dòng)?？v向布置縱向布置的采煤機(jī)的主電機(jī)，除用于割煤外，還要分出一部分動(dòng)力用于采煤機(jī)的牽引與搖臂調(diào)高。中國(guó)礦業(yè)大學(xué) 2008 屆畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 11 頁1.6采煤機(jī)的組成 采煤機(jī)主要由電動(dòng)機(jī)、牽引部、截割部和附屬裝置等部分組成（如圖1.1） 。電動(dòng)機(jī)：是滾筒采煤機(jī)的動(dòng)力部分，它通過兩端輸出軸分別驅(qū)動(dòng)兩個(gè)截割部和牽引部。采煤機(jī)的電動(dòng)機(jī)都是防爆的，而且通常都采用定子水冷，以縮小電動(dòng)機(jī)的尺寸。牽引部：通過其主動(dòng)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(dòng)，因此，牽引部是采煤機(jī)的行走機(jī)構(gòu)。 左、右截割部減速箱：將電動(dòng)機(jī)的動(dòng)力經(jīng)齒輪減速后傳給搖臂 5 的齒輪，驅(qū)動(dòng)滾筒 6 旋轉(zhuǎn)。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。螺旋葉片將截齒割下的煤裝到刮板輸送機(jī)中。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) 180°。如圖 1.1 雙滾筒采煤機(jī)底托架：是固定和承托整臺(tái)采煤機(jī)的底架，通過其下部四個(gè)滑靴 9 將采煤機(jī)騎在刮板輸送機(jī)的槽幫上，其中采空區(qū)側(cè)兩個(gè)滑靴套在輸送機(jī)的導(dǎo)向管上，以保證采煤機(jī)的可靠導(dǎo)向。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。調(diào)斜油缸：用于調(diào)整采煤機(jī)的縱向傾斜度，以適應(yīng)煤層沿走向起伏不中國(guó)礦業(yè)大學(xué) 2008 屆畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 12 頁平時(shí)的截割要求。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)。此外，為降低電動(dòng)機(jī)和牽引部的溫度并提供內(nèi)外噴霧降塵用水，采煤機(jī)設(shè)有專門的供水系統(tǒng)。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(dòng)在工作面輸送機(jī)的電纜槽中卷起或展開。1.7電牽引采煤機(jī)的優(yōu)點(diǎn)采煤機(jī)牽引負(fù)載特性在截割時(shí)多為恒轉(zhuǎn)矩特性，所需動(dòng)力為機(jī)械特性為硬特性；調(diào)動(dòng)時(shí)是恒功率特性，所需動(dòng)力機(jī)械的機(jī)械特性為軟特性。這對(duì)于電動(dòng)機(jī)或泵－馬達(dá)系統(tǒng)只有調(diào)速才能滿足這種恒轉(zhuǎn)矩恒功率的負(fù)載特性，這種特性是為人為機(jī)械特性，即負(fù)載的變化按人規(guī)定的規(guī)律來變化。對(duì)調(diào)還特性來講，需要速度剛度越大越好，其調(diào)速過程或工作速度就越平穩(wěn)。從這點(diǎn)出發(fā)，直流電動(dòng)機(jī)、交流電動(dòng)機(jī)、液壓泵馬達(dá)系統(tǒng)都是硬特性。因此，不論電牽引或液壓牽引，應(yīng)該說都具有良好的調(diào)速特性。但液壓牽引的機(jī)械特性除了受負(fù)載影響外，還受油液的泄漏、粘度、溫度和清潔度、制造和維修質(zhì)量的影響到，特性曲線慢慢變軟，但電動(dòng)機(jī)特性除了受負(fù)載影響外，就沒有像液壓傳動(dòng)那么多的影響，也就是電牽引的牽引特性好，調(diào)速平穩(wěn)性好，牽引特性曲線可長(zhǎng)時(shí)間的保持穩(wěn)定。在牽引特性的實(shí)際應(yīng)用中還有兩個(gè)問題：1、目前的液壓牽引，當(dāng)雙牽引時(shí)牽引力增加１倍，牽引速度比單牽引時(shí)大約減少一半，這在設(shè)計(jì)中可以使泵馬達(dá)的排量增大１倍，但液壓件的體積要增大很多。電牽引動(dòng)力源泉就沒有此問題。2、直流和交流電牽引可以在負(fù)載特性坐標(biāo)系中四象限運(yùn)行，能向采煤機(jī)提供牽引力或制動(dòng)力，而液壓牽引中能在象限運(yùn)行，只能提供牽引力，制動(dòng)力由制動(dòng)閘提供。液壓牽引也有用液控背壓來產(chǎn)生制動(dòng)的，如法國(guó)ＤＴＳ３００、ＳＩＲＵＳ４００采煤機(jī)，但制動(dòng)力不大。電牽引采煤機(jī)在超速牽引時(shí)，一般是指在大傾角工作面上機(jī)器下滑時(shí)出現(xiàn)超速牽引，對(duì)電動(dòng)機(jī)為超同步轉(zhuǎn)速運(yùn)轉(zhuǎn)。這時(shí)電動(dòng)機(jī)發(fā)電反饋電網(wǎng)，同時(shí)產(chǎn)生制動(dòng)力矩。只要牽引力在傾斜工作面中足夠大時(shí)，司機(jī)仍可按要求的牽引速度進(jìn)行操作運(yùn)行。3、機(jī)械傳動(dòng)效率高電牽引沒有能量多次轉(zhuǎn)換問題，總效率可達(dá) 0.9 以上，而液壓牽引一般在 0.65~0.70。牽引力大、牽引速度高：液壓牽引性能指標(biāo)的提高，必須采用大功率液壓泵和液壓馬達(dá)，其壽命較短，可靠性較差，這也限制了載割功率進(jìn)一步增大。目前電牽引采煤機(jī)的牽引力可達(dá) 950KN；電牽引采煤機(jī)的牽引速中國(guó)礦業(yè)大學(xué) 2008 屆畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 13 頁度已達(dá)到：載割時(shí) 8~12m/min，最大可達(dá) 25m/min;裝機(jī)總功率：電牽引已達(dá) 1530kW，而液壓牽引為 900kW 和 1000kW，所以世界紀(jì)錄的采煤機(jī)都是電牽引采煤機(jī)，其牽引速度和可用率都明顯高于液壓牽引的采煤機(jī)。4、工作可靠行很高EDW450/1000L 電牽引采煤機(jī)在澳大利亞尤蘭礦的可用率為 97%，6LS電牽引采煤機(jī)在美國(guó)杜賓的可用率為 97%，ELECTRA1000 電牽引采煤機(jī)在美國(guó)、英國(guó)一些礦的可用列表為 96~98%；液壓牽引采煤機(jī)的可用率一般在50%~60%以下。5、易于實(shí)現(xiàn)微機(jī)自動(dòng)控制由于微機(jī)控制的功能齊全、計(jì)算速度極快、與電牽引電控的電參數(shù)容易配合，因此，易于實(shí)現(xiàn)工況檢測(cè)、幾點(diǎn)保護(hù)、故障診斷、數(shù)據(jù)顯示。特別是動(dòng)態(tài)響應(yīng)快，電牽引微機(jī)控制的自動(dòng)調(diào)整時(shí)間或滾筒卡住或悶車自動(dòng)退機(jī)時(shí)間一般都在 1s 以內(nèi)，德國(guó) EE-23 電牽引部的自調(diào)整時(shí)間只需 30s；而液壓牽引的自動(dòng)調(diào)整時(shí)間一般在 10~20s.高壓過載調(diào)整時(shí)間較短，如EDW300L 為 0.6s。EIECTRA1000 電牽引采煤機(jī)微機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)裝有 4 塊單片機(jī)模塊，可提供 197 個(gè)參數(shù)，進(jìn)行檢測(cè)、診斷、數(shù)據(jù)處理及顯示等，其功能很完善。液壓牽引采煤機(jī)也有采用微機(jī)控制的，如法國(guó)的幾種采煤機(jī)，但功能較少，因?yàn)橐簤旱姆请娏繀?shù)轉(zhuǎn)換為電參數(shù)量較難。6、機(jī)械傳動(dòng)和結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單電牽引采煤機(jī)采用了多電機(jī)和獨(dú)立驅(qū)動(dòng)、模塊式結(jié)構(gòu)，使傳動(dòng)系統(tǒng)和結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)化。特別是截割電動(dòng)機(jī)橫向布置，取消了壽命較短、傳動(dòng)效率較低、調(diào)整嚙合間隙較復(fù)雜的圓錐齒輪。7、生產(chǎn)率顯著提高由于牽引力大、牽引速度高、截割電動(dòng)機(jī)功率大，尤其是故障非常低，因而使生產(chǎn)率大大提高綜合上述，電牽引采煤機(jī)最主要的優(yōu)點(diǎn)是整機(jī)性能明顯提高，工作可靠性大大加強(qiáng)，從而保證生產(chǎn)率明顯提高。中國(guó)礦業(yè)大學(xué) 2008 屆畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 14 頁2牽引部的設(shè)計(jì)2.1牽引機(jī)構(gòu)傳動(dòng)系統(tǒng)圖 2.1 牽引機(jī)構(gòu)傳動(dòng)系統(tǒng)圖2.1.1 主要技術(shù)參數(shù)主要技術(shù)參數(shù)及配套設(shè)備：采高（m）：2.2～3.5；適應(yīng)傾角（° ）：≤25；煤質(zhì)硬度 : f≤4；截深（m）：0.8滾筒直徑 （m）： ￠1.6 電壓（V）：1140；牽引形式 ：強(qiáng)力輪齒—齒軌電牽引；牽引電機(jī)型號(hào)：YBXn225S-4裝機(jī)功率（KW ）：904 中國(guó)礦業(yè)大學(xué) 2008 屆畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 15 頁（其中兩個(gè)截割電機(jī) 2×400KW　兩個(gè)牽引電機(jī) 2×37KW，一個(gè)泵電機(jī)30KW，共計(jì) 2×400＋2×37＋30=904KW）2.1.2 電動(dòng)機(jī)的選擇設(shè)計(jì)要求牽引部功率為 37KW，根據(jù)礦井電機(jī)的具體工作環(huán)境情況，電機(jī)必須具有防爆和電火花的安全性，以保證在有爆炸危險(xiǎn)的含煤塵和瓦斯的空氣中絕對(duì)安全，而且電機(jī)工作要可靠，啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩大，過載能力強(qiáng)，效率高。所以選擇由南陽生產(chǎn)的三相鼠籠異步防爆電動(dòng)機(jī)，型號(hào)為YBXn225S-4；其主要參數(shù)如下：額定功率：37KW ；額定電壓：380V；滿載電流：69A；額定轉(zhuǎn)速：1470r/min；滿載效率：0.936；滿載功率因數(shù)：0.87；接線方式：Y；質(zhì)量：400KG；冷卻方式：水冷該電動(dòng)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(dòng)力傳遞給齒輪減速機(jī)構(gòu)。2.1.3 傳動(dòng)比的分配在進(jìn)行多級(jí)傳動(dòng)系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)時(shí)，傳動(dòng)比分配是一個(gè)重要環(huán)節(jié)，能否合理分配傳動(dòng)比，將直接影響到傳動(dòng)系統(tǒng)的外闊尺寸、重量、結(jié)構(gòu)、潤(rùn)滑條件、成本及工作能力。多級(jí)傳動(dòng)系統(tǒng)傳動(dòng)比的確定有如下原則：1.各級(jí)傳動(dòng)的傳動(dòng)比一般應(yīng)在常用值范圍內(nèi)，不應(yīng)超過所允許的最大值，以符合其傳動(dòng)形式的工作特點(diǎn)，使減速器獲得最小外形。2.各級(jí)傳動(dòng)間應(yīng)做到尺寸協(xié)調(diào)、結(jié)構(gòu)勻稱；各傳動(dòng)件彼此間不應(yīng)發(fā)生干涉碰撞；所有傳動(dòng)零件應(yīng)便于安裝。3.使各級(jí)傳動(dòng)的承載能力接近相等，即要達(dá)到等強(qiáng)度。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。由于采煤機(jī)在工作過程中常有過載和沖擊載荷，維修比較困難，空間限制又比較嚴(yán)格，故對(duì)行星齒輪減速裝置提出了很高要求。因此，這里先確定行星減速機(jī)構(gòu)的傳動(dòng)比。中國(guó)礦業(yè)大學(xué) 2008 屆畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 16 頁設(shè)計(jì)采用 NGW 型行星減速裝置，其工作原理如下圖所示：a 太陽輪 b 內(nèi)齒圈 c 行星輪 h 行星架圖 2.2 NGW 型行星機(jī)構(gòu)該行星齒輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu)主要由太陽輪 a、內(nèi)齒圈 b、行星輪 c、行星架 h等組成。傳動(dòng)時(shí)，內(nèi)齒圈 b 固定不動(dòng)，太陽輪 a 為主動(dòng)輪，行星架 h 上的行星輪 c 繞自身的軸線 ox—ox 轉(zhuǎn)動(dòng)，從而驅(qū)動(dòng)行星架 h 回轉(zhuǎn)，實(shí)現(xiàn)減速。運(yùn)轉(zhuǎn)中，軸線 ox—ox 是轉(zhuǎn)動(dòng)的。這種型號(hào)的行星減速裝置，效率高、體積小、重量輕、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、制造方便、傳動(dòng)功率范圍大，可用于各種工作條件。因此，它用在采煤機(jī)截割部最后一級(jí)減速是合適的，該型號(hào)行星傳動(dòng)減速機(jī)構(gòu)的使用效率為0.97～0.99,傳動(dòng)比一般為 2.1～13.7。如圖 2.3，當(dāng)內(nèi)齒圈 b 固定，以太陽輪a 為主動(dòng)件，行星架 h 為從動(dòng)件時(shí)，傳動(dòng)比的推薦值為 2.7～9。從《采掘機(jī)械與支護(hù)設(shè)備》上可知,采煤機(jī)截割部行星減速機(jī)構(gòu)的傳動(dòng)比一般為 5～6。所以這里先定行星減速機(jī)構(gòu)傳動(dòng)比：i 3.61?baci 542根據(jù)前述多級(jí)減速齒輪的傳動(dòng)比分配原則及齒輪不發(fā)生根切的最小齒數(shù)為 17 為依據(jù)，另參考 MG250/591 型采煤機(jī)截割部各齒輪齒數(shù)分配原則，初定齒數(shù)及各級(jí)傳動(dòng)比為：i1=z /z =2.842i =z /z =2.1343中國(guó)礦業(yè)大學(xué) 2008 屆畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 17 頁i =1.3632.2牽引部傳動(dòng)計(jì)算2.2.1 各級(jí)傳動(dòng)轉(zhuǎn)速、功率、轉(zhuǎn)矩1) 各軸轉(zhuǎn)速計(jì)算：從電動(dòng)機(jī)出來，各軸依次命名為Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ軸。Ⅰ軸 n r/min1470?Ⅱ軸 n = n / i21=1470/2.84=517.6 r/minⅢ軸 n = n / i32=517.6/2.13=243 r/minⅣ軸 n = n / i43=243/6。3=38.57 r/minⅤ軸 n = n / i54=38./4.5=8.57 r/min2) 各軸功率計(jì)算：Ⅰ軸 1.P??3=37×0.99×0.98=35.89kWⅡ軸 .212?3=35.89×0.98×0.97=34.124kWⅢ軸 P =P32?4=34.124×0.98×0.97=33.107 kWⅣ軸 P =P43= 33.107×0.98×0.97中國(guó)礦業(yè)大學(xué) 2008 屆畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 18 頁=32.12kWⅤ軸 P =P543?=32.12×0.98×0.97=30.534 kW式中 ——滾動(dòng)軸承效率 =0.991?1——閉式圓柱齒輪效率 =0.972 2?——花鍵效率 =0.99333) 各軸扭矩計(jì)算:Ⅰ軸 T =95501 mNnP????21.314705.891Ⅱ軸 T =955026..2Ⅲ軸 T =95503 mNnP????19.304.79503Ⅳ軸 T =95504.58.24Ⅶ軸 T =95505 mNnP????64.30.7950將上述計(jì)算結(jié)果列入下表：軸號(hào) 輸出功率 P（kW） 轉(zhuǎn)速 n(r/min) 輸出轉(zhuǎn)矩 T/(N·m) 傳動(dòng)比Ⅰ軸 35.89 1470 233.211Ⅱ軸 34.124 517.6 629.6Ⅲ軸 33.107 243 1301.1192.842.136.3Ⅳ軸 32.12 38.57 7953.09 4.5Ⅴ軸 30.534 8.57 3402564 1.362.3牽引部齒輪設(shè)計(jì)計(jì)算2.3.1 齒輪 1 和惰輪 2 的設(shè)計(jì)及強(qiáng)度效核(一) 計(jì)算過程及說明:1)選擇齒輪材料中國(guó)礦業(yè)大學(xué) 2008 屆畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 19 頁查 1 表 兩個(gè)齒輪都選用 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(jí)，按 估取圓周速度。311/)02.~.(npvt?小輪分度圓直徑 ，由式得1d3 21 )][(2HEdZukT???????齒寬系數(shù) ：查表按齒輪相對(duì)軸承為非對(duì)稱布置，?。?．8d小輪齒數(shù) ： 1Z=251惰輪齒數(shù) ：2＝i =712Z1?齒數(shù)比 ：u＝ / =71/2521傳動(dòng)比誤差 誤差在 范圍內(nèi)0/??%5?小輪轉(zhuǎn)矩：T =233211.N1m?載荷系數(shù) ：K由文獻(xiàn) 1 式（8－54）得 ??KVA???使用系數(shù) ：A查表 ＝1．75AK動(dòng)載荷系數(shù) ：V中國(guó)礦業(yè)大學(xué) 2008 屆畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 20 頁在推薦值 1.05~1.4＝1．2VtK齒向載荷分布系數(shù) ： ?在推薦值 1.0~1.2 ＝1.1?齒間載荷分配系數(shù) ：?K在推薦值 1.0~1.2 1.0?則載荷系數(shù) 的初值 ??KKVA??=1.75 1.2.?=2.541彈性系數(shù) ：EZ查表 189.N/mE?節(jié)點(diǎn)影響系數(shù) ：HZ可知： 120,0x???重合度系數(shù) ：?ZZ =0.89許用接觸應(yīng)力 ：??H?由式＝ HLimS/??接觸疲勞極限應(yīng)力 ：21LiHi?、查文獻(xiàn)中國(guó)礦業(yè)大學(xué) 2008 屆畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 21 頁=1430N1HLim?2?=1430N2i應(yīng)力循環(huán)次數(shù)：由式 N=60njL 得hN =60njL =601 91038.75302147???N = N /i= /2.84=2.795 2938. 9則 查文獻(xiàn) 1 圖 8－70 得接觸強(qiáng)度得壽命系數(shù)=1 ,(不許有點(diǎn)蝕 )2Z?硬化系數(shù) ：?查文獻(xiàn) 1 圖 8－71 及說明＝1Z接觸強(qiáng)度安全系數(shù) ：HS查文獻(xiàn) 1 表 8－27，按較高可靠度查 S =1~1.5， minh取 .3H?221 10./40N????故 的設(shè)計(jì)初值為dd? 23 )1089.5.89(84.20)(35.2 ????=66.587mm齒輪模數(shù) ：mm=d/Z =66.587/25=2.66 1查表 取 m=4mm小齒分度圓直徑的參數(shù)圓整值 ：1td?中國(guó)礦業(yè)大學(xué) 2008 屆畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 22 頁=251td?m04??小輪分度圓直徑：1t?d =mZ =4228471??中心距 ：a=m/2(Z + Z )=192mm 12齒寬 ：bb= 0.8 mm??1d?26.5387.6?圓整 b=54mm齒寬：2b小輪齒寬：=60??10~521??齒根彎曲疲勞強(qiáng)度效荷計(jì)算??3由文獻(xiàn) 1 式 ??68???FSFFYmbdKT????????12齒形系數(shù) ：?Y查文獻(xiàn) 小輪 Y =2.621Fa大輪 Y =2.2222應(yīng)力修正系數(shù) ：?S查文獻(xiàn)小輪 Y =1.591Sa中國(guó)礦業(yè)大學(xué) 2008 屆畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 23 頁大輪 Y =1.7521Sa重合度 =a? )20tan)471coss((tnarc71 )t5(tr254.3?????=1.675重合度系數(shù) ：?Y由式 0.257/?????=0.25+0.75/1.675=0.698許用彎曲應(yīng)力 ：??F?由式 FxNLimSY/??彎曲疲勞極限 ：FLi?查圖 21/5817.03NFLim??2mi?彎曲壽命系數(shù) ：NY查圖121?尺寸系數(shù) ：xY查圖 1x?中國(guó)礦業(yè)大學(xué) 2008 屆畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 24 頁安全系數(shù) ：FS查表S =1.5F則公式:[ ]F?11/LimNXFYS??= =107.691 405698.052.34.2?? 2/mN= =93.622F?16.7... 2/合格2.3.2 齒輪 3 和惰輪 4 的設(shè)計(jì)及強(qiáng)度效核計(jì)算過程及說明:1)選擇齒輪材料查表 兩個(gè)齒輪都選用 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(jí)，按 估取圓周速度 311/)02.~.(npvt?小輪分度圓直徑 ，由式得1d3 21 )][(2HEdZukT???????齒寬系數(shù) ：查表按齒輪相對(duì)軸承為非對(duì)稱布置，?。?．8d小輪齒數(shù) ： 3Z=383大齒數(shù) ：4＝i =80.944Z3?中國(guó)礦業(yè)大學(xué) 2008 屆畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 25 頁圓整取 =814Z齒數(shù)比 ：u＝ / =81/384Z3??U/1.25789?傳動(dòng)比誤差 誤差在 范圍內(nèi)/%?小輪轉(zhuǎn)矩：T =629600N1m?載荷系數(shù) ：K由文獻(xiàn) 1 式（8－54）得 ??KVA???使用系數(shù) ：A查表 ＝1．75AK動(dòng)載荷系數(shù) ：V在推薦值 1.05~1.4＝1．2Vt齒向載荷分布系數(shù) ： ?K在推薦值 1.0~1.2 ＝1.1?齒間載荷分配系數(shù) ：?在推薦值 1.0~1.2 1.0K?則載荷系數(shù) 的初值 中國(guó)礦業(yè)大學(xué) 2008 屆畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 26 頁??KKVA???=1.75 1.2.?=2.541彈性系數(shù) ：EZ查表 189.N/mE?節(jié)點(diǎn)影響系數(shù) ：HZ可知： 120,0x???重合度系數(shù) ：?ZZ =0.89許用接觸應(yīng)力 ：??H?由式＝ HLimSZ/??接觸疲勞極限應(yīng)力 ：21LiHi?、查文獻(xiàn)=1430N1Lim?2?=1430N2Hi應(yīng)力循環(huán)次數(shù)：由式 N=60njL 得hN =60njL =603 91075.23026.517???N = N /i= /2.13=1.312 419.29則 查文獻(xiàn) 1 圖 8－70 得接觸強(qiáng)度得壽命系數(shù)Z = Z =12中國(guó)礦業(yè)大學(xué) 2008 屆畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 27 頁硬化系數(shù) ：?Z查文獻(xiàn) 1 圖 8－71 及說明＝1接觸強(qiáng)度安全系數(shù) ：HS查文獻(xiàn) 1 表 8－27，按較高可靠度查 S =1~1.5， minh取 .3H?221 10./40N????故 的設(shè)計(jì)初值為dd? 23 )1089.5.89(13.280)(695.2 ????=95.33mm齒輪模數(shù) ：mm=d/Z =95.33/38=2.51 3查表 取 m=4mm小齒分度圓直徑的參數(shù)圓整值 ：1td?=381td?m524??小輪分度圓直徑：1t?d =mZ =4232481??中心距 ：a=m/2(Z + Z )=238mm 12齒寬 ：bb= 0.8 mm??1d?763.95?中國(guó)礦業(yè)大學(xué) 2008 屆畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 28 頁惰輪齒寬：2b?小輪齒寬：=82mm??10~521?齒根彎曲疲勞強(qiáng)度效荷計(jì)算??3由文獻(xiàn) 1 式 ??68???FSFFYmbdKT????????12齒形系數(shù) ：?Y查文獻(xiàn) 小輪 Y =2.431Fa大輪 Y =2.2022應(yīng)力修正系數(shù) ：?S查文獻(xiàn)小輪 Y =1.6521Sa大輪 Y =1.771重合度 =a? )20tan)481coss((tnarc81 )t3(tr34.2?????=1.66重合度系數(shù) ：?Y由式 0.257/?????=0.25+0.75/1.66中國(guó)礦業(yè)大學(xué) 2008 屆畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 29 頁=0.701許用彎曲應(yīng)力 ：??F?由式 FxNLimSY/??彎曲疲勞極限 ：FLi?查圖 21/5817.03NFLim??2mi?彎曲壽命系數(shù) ：NY查圖121?尺寸系數(shù) ：xY查圖 1x?安全系數(shù) ：FS查表S =1.7F[ ]F?11/LimNXY??[ ]=581 /358.243??7.[ ]=581 /358.244F/則公式:= =194.863F?415276701..39054.2?? 2/mN中國(guó)礦業(yè)大學(xué) 2008 屆畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 30 頁= =175.4424F?41528701..0.695.2?? 2/mN合格2.3.3 齒輪 5 和惰輪 6 的設(shè)計(jì)及強(qiáng)度效核計(jì)算過程及說明:1)選擇齒輪材料查 1 表 兩個(gè)齒輪都選用 20GrMnTi 調(diào)質(zhì)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(jí)，按 估取圓周速度311/)02.~.(npvt?小輪分度圓直徑 ，由式得1d3 21 )][(2HEdZukT???????齒寬系數(shù) ：查表按齒輪相對(duì)軸承為非對(duì)稱布置，?。?．8d小輪齒數(shù) ： 5Z=175惰輪齒數(shù) ：6＝i =23.186Z?圓整 =23齒數(shù)比 ：u＝ / =23/172Z1傳動(dòng)比誤差 誤差在 范圍內(nèi)%5?小輪轉(zhuǎn)矩：T =34025640N1m?載荷系數(shù) ：K由文獻(xiàn) 1 式（8－54）得中國(guó)礦業(yè)大學(xué) 2008 屆畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 31 頁??KKVA???使用系數(shù) ：A查表 ＝1A動(dòng)載荷系數(shù) ：VK在推薦值 1.05~1.4＝1．2Vt齒向載荷分布系數(shù) ： ?在推薦值 1.0~1.2 ＝1.1?K齒間載荷分配系數(shù) ：?在推薦值 1.0~1.2 =1.1則載荷系數(shù) 的初值 K??VA???=1 1.2.?=1.45彈性系數(shù) ：EZ查表 189.N/mE?節(jié)點(diǎn)影響系數(shù) ：HZ可知： 120,0x???重合度系數(shù) ：?ZZ =0.89中國(guó)礦業(yè)大學(xué) 2008 屆畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 32 頁許用接觸應(yīng)力 ：??H?由式＝ HLimSZ/??接觸疲勞極限應(yīng)力 ：21LiHi?、查文獻(xiàn)=1430N1HLim?2?=1430N2i應(yīng)力循環(huán)次數(shù)：由式 N=60njL 得hN =60njL =601 7106.4530257.8???N = N /i= /1.36=3.39 21647則 查文獻(xiàn) 1 圖 8－70 得接觸強(qiáng)度得壽命系數(shù)Z =1.04Z =1.062N硬化系數(shù) ：?查文獻(xiàn) 1 圖 8－71 及說明＝1Z接觸強(qiáng)度安全系數(shù) ：HS查文獻(xiàn) 1 表 8－27，按較高可靠度查 S =1~1.5， minh取 .3H?21 14/04N???中國(guó)礦業(yè)大學(xué) 2008 屆畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 33 頁?2H?163./0143??mN?故 的設(shè)計(jì)初值為1dd? 23 )1487.05.89(3529.80)(6. ???=275.335mm齒輪模數(shù) ：mm=d/Z =275.335/17=16.1 1查表 取 m=16mm小齒分度圓直徑的參數(shù)圓整值 ：1td?=171td?m276??小輪分度圓直徑：1t?d =mZ =1623682??中心距 ：a=m/2(Z + Z )=320mm 12齒寬 ：bb= 0.8 mm??1d?2035.7??圓整 b=220惰輪齒寬：2b小輪齒寬：=226mm??10~521??齒根彎曲疲勞強(qiáng)度效荷計(jì)算??3由文獻(xiàn) 1 式 ??68?中國(guó)礦業(yè)大學(xué) 2008 屆畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 34 頁??FSFFYmbdKT????????12齒形系數(shù) ：?Y查文獻(xiàn) 小輪 Y =2.971Fa大輪 Y =2.692應(yīng)力修正系數(shù) ：?S查文獻(xiàn)小輪 Y =1.521Sa大輪 Y =1.575重合度 =a? )20tan)1623coss((tnarc23 )t7(tr174. ?????=1.554重合度系數(shù) ：?Y由式 0.257/?????=0.25+0.75/1.554=0.732許用彎曲應(yīng)力 ：??F?由式 FxNLimSY/??彎曲疲勞極限 ：FLi?查圖中國(guó)礦業(yè)大學(xué) 2008 屆畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 35 頁21/597.08mNFLim???2i彎曲壽命系數(shù) ：NY查圖121?尺寸系數(shù) ：xY查圖 1x?安全系數(shù) ：FS查表S =1.5F則公式:[ ]F?11/LimNXFYS??得：[ ]=595 4255F?4./2/[ ]=595 /2106??1= =328.1775F1627732.0594.3405.2?? 2/mN= =319.6216F?...1 2/合格 2.4牽引部行星機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)計(jì)算配齒計(jì)算這里采用 2K-H 型行星傳動(dòng)機(jī)構(gòu), 該種機(jī)構(gòu)要正確嚙合，必須滿足四個(gè)中國(guó)礦業(yè)大學(xué) 2008 屆畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 36 頁條件：(1) 傳動(dòng)比條件：當(dāng)中心輪 a 輸入時(shí)，設(shè)給定的傳動(dòng)比為 ，內(nèi)齒圈baHi的齒數(shù)為 Zb，中心輪的齒數(shù)為 Za，則上述三個(gè)量滿足滿足下列關(guān)系：=1+Zb/Za (4-1) baHi(2)同軸條件：為保證行星輪 g 同時(shí)與中心輪 a,太陽輪 b 實(shí)現(xiàn)正確嚙合，對(duì)于圓柱齒輪行星傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，要求外嚙合副 的中心距 與內(nèi)嚙合gaZ?ag?副 的中心距 相等，即 = 。對(duì)于標(biāo)準(zhǔn)傳動(dòng)或高度變位傳動(dòng)，gbZ?gb?ag?b有=2)(bam?2)(gbZ?可得： (4-2)ag?在標(biāo)準(zhǔn)傳動(dòng)中，外嚙合齒輪副的接觸強(qiáng)度遠(yuǎn)低于內(nèi)嚙合齒輪的接觸強(qiáng)度，為適當(dāng)調(diào)節(jié)內(nèi)外嚙合齒輪副的接觸強(qiáng)度，常采用角度變位傳動(dòng)，外嚙合齒輪副通常采用大嚙合角的正傳動(dòng)， ；內(nèi)嚙合齒輪副一般???26~4ag?采用小嚙合角的正傳動(dòng)或負(fù)傳動(dòng)， ，這樣整個(gè)行星傳動(dòng)的15.7b接觸強(qiáng)度可提高 30%，采用角變度傳動(dòng)時(shí)，外嚙合和內(nèi)嚙合的中心距分別為： agbaagZm??????cos)(2bggbbg???)(由以上兩式可得： (