采煤機(jī)的使用與維護(hù)本科畢業(yè)論文

采煤機(jī)的使用與維護(hù)畢業(yè)設(shè)計摘要MG300/700-WD型交流電牽引采煤機(jī)，采用多點(diǎn)擊驅(qū)動、橫向布置的新型電牽引采煤機(jī)，總裝機(jī)功率700KW，截割功率2×300KW，牽引功率2×40KW，采用機(jī)載交流變頻技術(shù)調(diào)速、銷軌式牽引，適用于1.9~3.8m，煤層傾角≦16°，煤質(zhì)中硬或是硬的綜采工作面。本說明書主要介紹了采煤機(jī)截割部的設(shè)計計算。MG300/700-WD型采煤機(jī)截割部主要是由一個減速箱和四級齒輪傳動組成，截割部電機(jī)放在搖臂內(nèi)橫向布置，電動機(jī)輸出的動力經(jīng)由三級直齒圓拄齒輪和行星輪系的傳動，最后驅(qū)動滾筒旋轉(zhuǎn)。截割部采用四行星單浮動結(jié)構(gòu)，減小了結(jié)構(gòu)尺寸，采用大角度彎搖臂設(shè)計，加大了過煤空間，提高了裝煤效果。在設(shè)計過程中，對截割部的軸、傳動齒輪、軸承和聯(lián)接用的花鍵等部件進(jìn)行了設(shè)計計算、強(qiáng)度校核和選用。本說明書主要針對主要部件的設(shè)計計算和強(qiáng)度校核進(jìn)行了表達(dá)和介紹。此外，還對MG300/700-WD采煤機(jī)的使用與維護(hù)進(jìn)行了說明，以便能更好的發(fā)揮該采煤機(jī)的性能，到達(dá)最正確工作效果關(guān)鍵詞：采煤機(jī)；截割部；減速箱；行星輪系；傳動齒輪；設(shè)計目錄TOC\o"1-2"\h\z\u第一章概述 11.1采煤機(jī)開展的歷史 11.2我國采煤機(jī)30多年的開展進(jìn)程 21.3采煤機(jī)的開展趨勢 41.4采煤機(jī)的類型及主要組成 6第二章總體方案確實定 82.1MG400/900-3.3D型采煤機(jī)簡介 82.2搖臂結(jié)構(gòu)設(shè)計方案確實定 92.3截割部電動機(jī)的選擇 92.4傳動方案確實定 9第三章傳動系統(tǒng)的設(shè)計 123.1各級傳動轉(zhuǎn)速、功率、轉(zhuǎn)矩確實定 123.2齒輪設(shè)計及強(qiáng)度效核： 133.3軸的設(shè)計及強(qiáng)度效核 243.4截割部行星機(jī)構(gòu)的設(shè)計計算 313.5軸承的壽命校核 533.6花鍵的強(qiáng)度校核 54第四章采煤機(jī)的使用與維護(hù) 564.1采煤機(jī)使用過程中常見故障與處理 564.2大功率采煤機(jī)截割部溫升過高現(xiàn)象及解決方法 574.3采煤機(jī)軸承的維護(hù)及漏油的防治 584.4煤礦機(jī)械傳動齒輪失效的改良途徑 604.5硬齒面齒輪的疲勞失效及對策 641緒論振興煤炭行業(yè)，煤機(jī)要先行。我國作為世界第一的產(chǎn)煤大國，對高性能的煤機(jī)有著巨大的需求。然而我國的煤炭裝備制造工廠沒有技術(shù)研發(fā)中心，企業(yè)規(guī)模小而分散，制造工藝落后，缺乏產(chǎn)業(yè)巨頭的支持。同時由于煤礦行業(yè)的特殊性，對煤機(jī)的耐熱、耐腐蝕、防爆、抗沖擊載荷的性能要求較高。行業(yè)內(nèi)優(yōu)秀人才較為稀缺。等等原因造成我國的煤機(jī)行業(yè)較為落后。盡管煤炭作為能源被石油大規(guī)模替代已經(jīng)過了100多年，但當(dāng)石油出現(xiàn)問題時，其還是最直接的替代能源。近年來世界原油價格的飆升帶動國際煤炭價格的上漲，而國際煤炭價格的上漲那么會推高國內(nèi)的煤炭價格的上漲，煤炭行業(yè)的景氣程度會與日俱升。G300/700-WD型采煤機(jī)適用于1.6-3.3m中煤層的開采。它采用了當(dāng)今國內(nèi)外的一些比擬先進(jìn)的技術(shù)，例如變頻技術(shù)、機(jī)載操作站操作等。這款采煤機(jī)的的設(shè)計生產(chǎn)和使用，能大大的提高采煤的效率，對降低工人工作的強(qiáng)度，提高年產(chǎn)量都有很大的幫助。采煤機(jī)截割部主要由箱體、原動機(jī)、輸出軸、減速局部、除塵及冷卻系統(tǒng)。潤滑系統(tǒng)等組成，采煤機(jī)截割部減速器主要是由固定減速器和搖臂行星減速器兩局部組成，截割部承當(dāng)截煤和裝煤任務(wù)，是采煤機(jī)的主要部件之一，通過對截割部設(shè)計的完善，從總體上提高了我國對中煤層的開采效率1.1國外采煤機(jī)的開展歷史在20世紀(jì)70年代初期，國外局部廠商開始在煤礦機(jī)械上使用電氣調(diào)速技術(shù)，用于改良采機(jī)械設(shè)備的牽引方式。美國JOY公司研制成功了1LS多電機(jī)橫向布置直流電牽引采煤機(jī)，此后又陸續(xù)研制了2LS-6LS等型多電機(jī)橫向布置電牽引采煤機(jī)。7LS5采煤機(jī)總功率1940kW,牽引速度30m/min,采用JOYUltratrac2000型強(qiáng)力銷軌無鏈牽引系統(tǒng),加大銷軌節(jié)距和寬度,并采用鍛造銷排,裝備了與6LS5型通用的JNA機(jī)載計算機(jī)信息中心,具有人機(jī)通訊界面、故障診斷圖形顯示和儲存、無線電遙控、牽引控制和保護(hù)等功能。德國Eickhoff公司于1976年研制成功直流電牽引采煤機(jī),并根本停止了液壓牽引采煤機(jī)的研發(fā),此后又陸續(xù)開發(fā)了多種形式電牽引采煤機(jī)。20世紀(jì)90年代開發(fā)的SL系列橫向布置交流電牽引采煤機(jī),將截割電機(jī)布置在搖臂上。其中SL500型電牽引采煤機(jī)裝機(jī)功率達(dá)1815kW,最大牽引力869kN;SL300型電牽引采煤機(jī)總裝機(jī)功率1138kW,采用雙變頻器一拖一系統(tǒng),最大牽引速度達(dá)36.7m/min;SL1000型采煤機(jī)裝機(jī)功率達(dá)2600kW,牽引力1003kN?？刂葡到y(tǒng)具有交互式人機(jī)對話、設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測與故障預(yù)報、在線控制、數(shù)據(jù)傳輸?shù)裙δ?。英國long-Airdox公司于1984年研制成功第1臺將截割電機(jī)布置在搖臂上的多電機(jī)橫向布置Electra55V型直流電牽引采煤機(jī),在此根底上又開發(fā)出功率更大的Electra1000型直流電牽引采煤機(jī)。20世紀(jì)90年代,在Electra系列機(jī)型根底上,進(jìn)一步加大功率,改良控制系統(tǒng),開發(fā)了EL系列交流電牽引采煤機(jī),主要機(jī)型EL600、EL1000、EL2000、EL3000型。在EL系列機(jī)型上裝置的Impact集成保護(hù)及監(jiān)控系統(tǒng)具有負(fù)荷控制、機(jī)器監(jiān)控、采煤機(jī)自動定位、自動調(diào)高、區(qū)域控制、智能化平安聯(lián)鎖、隨機(jī)故障診斷和數(shù)據(jù)傳輸?shù)裙δ堋Ｈ毡救刂谱魉?987年后陸續(xù)研制成功多種截割電機(jī)縱向布置的MCLE-DR系列交流電牽引采煤機(jī),近幾年又開發(fā)了截割電機(jī)橫向布置的多電機(jī)交流電牽引采煤機(jī)。采煤機(jī)裝有微機(jī)工況監(jiān)測及故障診斷系統(tǒng),可數(shù)字顯示牽引速度、滾筒位置、留頂?shù)酌汉穸?、電機(jī)負(fù)載及各處溫度,具有無線遙控裝置,并可加裝紅外線發(fā)射器操縱采煤機(jī)。波蘭在與中國合作研制成功KSE-344型薄煤層交流電牽引采煤機(jī)的根底上，陸續(xù)開發(fā)了KSE-360、KSE-700、KSE-800RW/2BP、KSE-535S、KSE1000型等交流電牽引采煤機(jī)。采煤機(jī)截深有630mm提高到800~1000mm。前蘇聯(lián)20世紀(jì)70年代研制出K128Ⅱ直流電牽引采煤機(jī)后，又相繼研制成功多種直流電牽引采煤機(jī)。90年代開發(fā)了K-88型等交流電牽引采煤機(jī)。總體來看，俄羅斯的電牽引采煤機(jī)功率較小，直流牽引，性能參數(shù)較低。1.2我國采煤機(jī)的開展歷史從上世紀(jì)八十年代開始，我國進(jìn)入了采煤機(jī)開展的興旺時期，在廣泛吸取國外先進(jìn)技術(shù)的同時，不斷的實踐創(chuàng)新，銳意進(jìn)取，重視采煤機(jī)成系列的開發(fā)，不斷礦大使用范圍，同時推廣使用無連牽引，是采煤機(jī)工作更平穩(wěn)，使用更更平安。在九十年代，電牽引技術(shù)逐漸成熟，多電機(jī)驅(qū)動橫向布置的總體結(jié)構(gòu)成為電牽引采煤機(jī)開展的主流，為提高生產(chǎn)效率立下了汗馬功績。隨著科技的進(jìn)步，開發(fā)高產(chǎn)高效礦井綜合配套設(shè)備已成為我國煤炭科技開展的主流：大功率、大截深電牽引采煤機(jī)被廣泛的開發(fā)和使用，一些世界前沿的先進(jìn)技術(shù)也被用到了采煤機(jī)的開發(fā)應(yīng)用中，如變頻技術(shù)，遠(yuǎn)程監(jiān)控、無線遙控等等，為更好的效勞我國煤礦事業(yè)奠定了堅實的根底。1991年，煤炭科學(xué)總院上海分院與波蘭合作，在國內(nèi)率先研制成功了我國第一臺交流變頻調(diào)速技術(shù)的薄煤層爬底板采煤機(jī)后，上海分院又先后研制成功了截割電機(jī)縱向布置的交流電牽引采煤機(jī)、截割電機(jī)橫向布置的適用于中厚和較薄煤層的交流電牽引采煤機(jī)，并成功應(yīng)用于晉城、淮南、徐州、大同等礦務(wù)局。到目前為止，國內(nèi)采煤機(jī)生產(chǎn)廠家均對交流電牽引采煤機(jī)進(jìn)行了大量的研究開發(fā)。上海分院研制的MG系列電牽引采煤機(jī)已形成9大系列共幾十個品種，現(xiàn)正在開發(fā)裝機(jī)功率達(dá)1800kw的交流電牽引采煤機(jī)；太原礦上機(jī)器廠與上海分院合作，將AM500液壓牽引采煤機(jī)改造成MG375/830-WD型交流電牽引采煤機(jī)后，又與兗州礦業(yè)集團(tuán)合作，研制成功了MGTY400/-3.3D型交流電牽引采煤機(jī)；雞西煤機(jī)廠與上海分院合作將MG2×300-W型液壓牽引采煤機(jī)改造MG300/360-WD型交流電牽引采煤機(jī)后，又開發(fā)了MG200/463型、MG400/985型交流電牽引采煤機(jī)；遼源煤機(jī)廠與邢臺礦業(yè)集團(tuán)合作研制成功了我國首臺應(yīng)用電磁轉(zhuǎn)差離合器調(diào)速技術(shù)的MG668-WD型電牽引采煤機(jī)；無錫采煤機(jī)廠與中紡機(jī)電研究所合作，開發(fā)研制成功了國內(nèi)首臺應(yīng)用開關(guān)磁阻電機(jī)調(diào)速技術(shù)的MG200/500-CD型電牽引采煤機(jī)。采煤機(jī)開展到現(xiàn)在，隨著各項技術(shù)的掌握，我國將在以下方面進(jìn)行攻關(guān)研究，力爭趕上世界先進(jìn)水平：大功率、大截深電牽引采煤機(jī)的進(jìn)一步研究；大功率采煤機(jī)的工況監(jiān)制。故障診斷于控制系統(tǒng)的研究；為最大限度的利用我國能源，著力研制開展薄煤層采掘機(jī)；應(yīng)用高新技術(shù)，嚴(yán)格管理，提高可靠性.在電牽引采煤機(jī)的研制領(lǐng)域，我國雖然取得了一些客觀的成績，但與目前與國外先進(jìn)的采煤機(jī)相比，再總體參數(shù)性能方面尚有較大差距，某些關(guān)鍵部件的性能、功能、適用范圍還亟待完善和提高，尤其是線監(jiān)控、故障診斷及預(yù)報、信號傳輸與采煤機(jī)自動控制、傳感器等智能化技術(shù)和機(jī)械部件的可靠性、壽命與國外的相比差距很大，此外，我國在采煤機(jī)的機(jī)械結(jié)構(gòu)參數(shù)設(shè)計、加工制造和材質(zhì)性能上與國外先進(jìn)水平也有較大的差距。因此，為提高產(chǎn)品質(zhì)量，采煤機(jī)的機(jī)械傳動系統(tǒng)理論設(shè)計尚需加大研究力度。1.3采煤機(jī)的開展趨勢80年代以來，滾筒式采煤機(jī)在結(jié)構(gòu)、性能參數(shù)、可靠性和易維修性上都有很大的改良。歸結(jié)起來，滾筒式采煤機(jī)有以下特征和開展趨勢：1〕增大功率和能力為了適應(yīng)綜采工作面高產(chǎn)、高效和在不同地質(zhì)條件下快速截割煤巖的需要，不管厚、中厚和薄煤層的采煤機(jī)均在不斷增大裝機(jī)功率和生產(chǎn)能力。2〕電牽引采煤機(jī)已成為主導(dǎo)機(jī)型目前電牽引采煤機(jī)已成為德國、英國、美國、日本和法國等主要生產(chǎn)國的主導(dǎo)機(jī)型。3〕增大牽引速度和牽引力，并改良無鏈牽引機(jī)構(gòu)為了適應(yīng)綜采高產(chǎn)高效的要求，近代采煤機(jī)的牽引速度和牽引力都有較大的增大。4〕機(jī)器的結(jié)構(gòu)布置有新的開展近年來不斷開展和研制出了多機(jī)橫向布置、部件可側(cè)面拉裝的整機(jī)箱式機(jī)身、縱向布置采煤機(jī)的牽引部和截割部合為一個部件、破碎機(jī)采用單獨(dú)電動機(jī)傳動、改良擋煤板傳動裝置、無底托架或不用整體底托架等新的結(jié)構(gòu)布置方式。5〕截割滾筒的革新和改良截割滾筒的改良是圍繞增大截深、減低煤塵、增大塊煤率和提高壽命等目標(biāo)進(jìn)行的其主要改良有增大截深、采用強(qiáng)力截齒、增大塊煤率和減少煤塵生成、滾筒設(shè)計CAD、高壓水射流噴霧降塵和助切、加固滾筒結(jié)構(gòu)等方面。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)型的開展有，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。7〕提高采區(qū)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。隨著綜采設(shè)備向大功率開展，目前采煤機(jī)最大功率達(dá)1220kW ，截割電機(jī)最大功率達(dá)6000kW，刮板輸送機(jī)最大功率達(dá)1125kW，驅(qū)動電機(jī)最大功率達(dá)525kW，加上工作面長度的不斷增長，所以必須提高采區(qū)的供電電壓，目前各國生產(chǎn)的大功率采煤機(jī)，其供電電壓一般為2300、3300、4160和5000V等幾檔。8〕采用微電子技術(shù)，實現(xiàn)機(jī)電液一體化的采集、工況監(jiān)測、故障診斷和自動控制現(xiàn)代采煤機(jī)均裝有功能完善的用微處理器控制的數(shù)據(jù)采集、工況監(jiān)測、故障診斷和自動控制，這是代表采煤機(jī)水平的重要標(biāo)志?，F(xiàn)代采煤機(jī)的微處理系統(tǒng)除了工況監(jiān)測，還可以對其采集信息進(jìn)行分析處理，再輸出顯示、存儲、控制和傳輸?shù)?，以實現(xiàn)檢測、預(yù)警、保護(hù)、健康診斷、事故查詢、維修指導(dǎo)和調(diào)度分析等多種功能。9〕貫徹標(biāo)準(zhǔn)化、系列化和通用化原那么，加速開發(fā)適合不同地質(zhì)條件的新機(jī)型目前各主要采煤機(jī)生產(chǎn)廠家都十分重視三化原那么，將采煤機(jī)各主要部件〔如電動機(jī)、截割部固定減速箱、搖臂、滾筒、牽引部、截牽箱、行走箱、牽引機(jī)構(gòu)等〕制定標(biāo)準(zhǔn)，作為適合不同條件的通用部件，各部件間的連接尺寸一致。這樣，就可以根據(jù)不同的地質(zhì)條件的要求，很容易用積木式方法將各部件組合成新機(jī)型，以擴(kuò)大采煤機(jī)的系列和加速研制過程。10〕提高采煤機(jī)的可靠性和壽命，提高易維修性，縮短井下更換部件時間，延長大修周期，提高機(jī)器的使用率和開機(jī)率。1.4采煤機(jī)的分類和組成 采煤機(jī)有不同的分類方法，一般我們按照工作機(jī)構(gòu)的形式進(jìn)行分類，可分為：滾筒式、鉆削式和鏈?zhǔn)讲擅簷C(jī)；現(xiàn)在我們所說的采煤機(jī)主要是指滾筒采煤機(jī)，這種采煤機(jī)適用范圍廣，可靠性高，效率高，所以現(xiàn)在使用很廣泛。滾筒采煤機(jī)的組成如圖1-1所示。采煤機(jī)于刮板輸送機(jī)配套如圖1-2圖所示。⑴采煤機(jī)組要組成：左、右截割滾筒，左、右行走減速箱，左、右行走箱，電器控制箱，變頻調(diào)速箱，中間框架，托纜裝置及噴霧冷卻系統(tǒng)等組成。⑵截割部：截割電動機(jī)橫向布置在搖臂上單獨(dú)驅(qū)動，經(jīng)搖臂減速箱三級直齒、以及行星傳動減速后，通過方形出軸與截割滾筒連接，驅(qū)動截割滾筒旋轉(zhuǎn)，實現(xiàn)割煤、落煤、裝煤。⑶牽引部：兩臺行走電機(jī)橫向布置在左右行走箱內(nèi)實現(xiàn)雙牽引，經(jīng)行星減速器的減速后，帶動左右行走箱體中的小齒輪輪回轉(zhuǎn)，經(jīng)一級直齒減速后，驅(qū)動行走輪和銷軌嚙合，使采煤機(jī)沿工作面刮板輸送機(jī)正或是飯方向移動，牽引多采用交流變頻調(diào)速、齒輪-銷軌式牽引系統(tǒng)。⑷電控箱〔礦用隔爆兼本安型〕：該電控箱為獨(dú)立隔爆箱體，可以從采空側(cè)抽出。電氣控制系統(tǒng)采用可編程控制器〔PLC〕控制，具有瓦斯報警裝置。各項保護(hù)和顯示功能齊全，并配備中文液晶顯示屏，實時顯示采煤機(jī)的工況參數(shù)。⑸變頻調(diào)速箱〔礦用隔爆型交流變頻〕：該變頻調(diào)速箱為獨(dú)立隔爆箱體，由三個腔體組成，變壓器腔、變頻器腔和接線腔。大蓋板上設(shè)有電控按鈕和顯示窗，箱體上設(shè)有冷卻水通道。⑹支撐：由采煤機(jī)煤壁側(cè)的兩個滑靴和采空側(cè)的兩個導(dǎo)向滑靴分別支承在工作面刮板機(jī)的槽幫和銷軌上。⑺調(diào)高：主要由調(diào)高電機(jī)、調(diào)高泵、粗過濾器、手液動換向閥、集成塊閥和油箱等組成。各局部均可以從中間框架的采空側(cè)抽出，維修方便。⑻噴霧冷卻系統(tǒng)：主要由接頭、水封、泄露環(huán)、軸承裝置、外殼、不銹鋼水管、O形圈、定位銷、管座、高壓軟管、鉸接體、交接螺釘?shù)冉M成。圖1-1MG300/700-WD型電牽引采煤機(jī)1.采煤機(jī) 2.刮板輸送機(jī) 3.液壓支架圖1-2三機(jī)配合圖2總體方案確實定2.1MG300/700-WD型采煤機(jī)簡介MG300/700-WD型機(jī)載交流電牽引采煤機(jī)，該機(jī)裝機(jī)功率700KW，截割功率2×300KW,牽引功率2×40KW。該采煤機(jī)使用的電氣控制箱符合礦用電氣設(shè)備防爆規(guī)程的要求，可在有瓦斯或煤層爆炸危險的礦井中使用，并可在海拔不超過2000m、周圍介質(zhì)溫度不超過＋40℃或低于－10℃、缺乏以腐蝕和破壞絕緣的氣體與導(dǎo)電塵埃的情況下使用。2.2主要技術(shù)參數(shù)具體技術(shù)參數(shù)如下：適用煤層1.9--3.8m機(jī)面高度1438mm下切量540mm牽引力580/350KN截深630mm適用傾角α≤16°最大采高3680mm滾筒直徑?1800?2000裝機(jī)功率698.5KW截割電機(jī)型號YBC3-300牽引電機(jī)型號YBCS4-40B牽引形式交流變頻截割電機(jī)電壓1140V牽引電機(jī)電壓380V泵電機(jī)型號YBRB-18.5滾筒轉(zhuǎn)速34.04r/min搖臂長度2228.69mm截割電機(jī)功率2×300KW牽引電機(jī)功率2×40KW泵電機(jī)功率18.5KW搖臂擺角+37.6°--―14°無鏈牽引方式銷軌牽引形式交流變頻整機(jī)重量46t配套刮板機(jī)SGZ764/630配套噴霧泵站PB-320/6.32.3采煤機(jī)截割部傳動系統(tǒng)概述截割機(jī)構(gòu)是采煤機(jī)的工作機(jī)構(gòu)，在采煤過程中完成實現(xiàn)割煤、落煤、裝煤、噴霧等作業(yè)。截割機(jī)構(gòu)主要由截割電動機(jī)、搖臂減速箱、截割滾筒等組成，截割機(jī)構(gòu)并設(shè)有冷卻系統(tǒng)、內(nèi)噴霧系統(tǒng)、離合器等裝置。截割電動機(jī)橫向直接安裝在搖臂減速箱內(nèi)，與傳統(tǒng)的縱向布置的采煤機(jī)相比，沒有固定減速箱、搖臂回轉(zhuǎn)套、螺旋錐齒輪等結(jié)構(gòu)，傳動效率高，結(jié)構(gòu)簡單、緊湊。兩個搖臂，分別用階梯軸同左右行走減速箱鉸接。同時通過搖臂回轉(zhuǎn)腿上的Φ90孔用圓柱銷與安裝在減速箱上的調(diào)高油缸鉸接，通過調(diào)高油缸的伸縮，實現(xiàn)左右滾筒的升降。截割機(jī)構(gòu)由如下特點(diǎn)：1.搖臂回轉(zhuǎn)處采用鉸接軸結(jié)構(gòu)，與機(jī)身沒有機(jī)械傳動，回轉(zhuǎn)局部的磨損與搖臂內(nèi)的齒輪嚙合無關(guān)，提高傳動精度；2.搖臂齒輪減速都采用直齒傳動，傳動效率高；3.截割電動機(jī)和搖臂一軸主動輪之間，采用細(xì)長肉想扭矩軸聯(lián)結(jié)，電動機(jī)和搖臂主動軸齒輪位置的少量誤差，也不影響動力傳遞，便于安裝；在截割滾筒受到較大的沖擊載荷時對機(jī)械傳動系統(tǒng)的齒輪和軸承起到緩沖的作用，提高可靠性；4.高速軸油封尺寸小，線速度大大降低，提高了油封的可靠性和使用壽命；5.搖臂采用彎搖臂形式，相對直搖臂結(jié)構(gòu)可以加大裝煤口，提高裝煤率，增加塊煤率。搖臂外殼上、下由冷卻水套，以降低搖臂內(nèi)油池的溫度。輸出端采用410×410mm方形出軸與滾筒聯(lián)結(jié)，滾筒采用三頭螺旋葉片，其直徑可根據(jù)煤層厚度在Φ1.5~Φ1.8m內(nèi)選擇，輸出轉(zhuǎn)速可根據(jù)不同直徑滾筒的線速度要求和煤質(zhì)硬度，在三檔速度內(nèi)選擇.截割電動機(jī)的輸出軸是帶有內(nèi)花鍵的空心軸，通過細(xì)長的柔性扭矩軸與一軸齒輪Z1相連。電動機(jī)輸出轉(zhuǎn)矩通過齒Z1,Z2,Z3,Z4,Z5,Z6,Z7,Z8,Z9傳到行星減速器，最后由行星減速器的行星架輸出，將動力傳給截割滾筒。左、右搖臂減速箱傳動方式相同，傳動元件全部通用。2.4采煤機(jī)牽引部概述行走機(jī)構(gòu)由機(jī)械傳動系統(tǒng)和變頻調(diào)速系統(tǒng)組成。表2-1行走機(jī)構(gòu)牽引特征表牽引功率〔KW〕2×40電動機(jī)轉(zhuǎn)速〔r/min〕50HZ83.4HZ14722455牽引速度〔m/min〕7.3412牽引力〔KN〕5703502.5電機(jī)的選擇⑴截割電動機(jī)的選擇由設(shè)計要求知，截割部功率為300×2KW，即每個截割部功率為300KW。根據(jù)礦下電機(jī)的具體工作情況，要有防爆和電火花的平安性，以保證在有爆炸危險的含煤塵和瓦斯的空氣中絕對平安;而且電機(jī)工作要可靠，啟動轉(zhuǎn)矩大，過載能力強(qiáng)，效率高。據(jù)此選擇由撫順廠生產(chǎn)的三相鼠籠異步防爆電動機(jī)YBC3─300,其主要參數(shù)如下：額定功率：300KW；額定電壓：1140V額定電流：176A;額定轉(zhuǎn)速：1472P/m額定頻率：50HZ;絕緣等級：H接線方式：Y工作方式：S1質(zhì)量：1502KG冷卻方式：外殼水冷螺孔：19-φ18輸出軸：EXT21Z×3m×30P該電機(jī)總體呈圓形,其電動機(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)。⑵牽引電動機(jī)的選擇由設(shè)計要求知，截割部功率為40×2KW，即每個截割部功率為40KW。根據(jù)礦下電機(jī)的具體工作情況，要有防爆和電火花的平安性，以保證在有爆炸危險的含煤塵和瓦斯的空氣中絕對平安;而且電機(jī)工作要可靠，啟動轉(zhuǎn)矩大，過載能力強(qiáng)，效率高。據(jù)此選擇由撫順廠生產(chǎn)的三相鼠籠異步防爆電動機(jī)YBCS4─40B,其主要參數(shù)如下：額定功率：40KW；額定電壓：380V額定電流：100A;額定轉(zhuǎn)速：1472P/m額定頻率：50HZ;絕緣等級：H接線方式：Y工作方式：S1質(zhì)量：802KG冷卻方式：外殼水冷螺孔：4-φ18輸出軸：EXT17Z×2.5m×30P該電機(jī)總體呈圓形,其電動機(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)。2.6截割部總體傳動方案確實定傳動比確實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)速出現(xiàn)低速化的趨勢。滾筒轉(zhuǎn)速對滾筒截割和裝載過程影響都很大；但對粉塵生成和截齒使用壽命影響較大的是截割速度而不是滾筒轉(zhuǎn)速?？倐鲃颖取妱訖C(jī)轉(zhuǎn)速r/min——滾筒轉(zhuǎn)速r/min傳動比的分配在進(jìn)行多級傳動系統(tǒng)總體設(shè)計時，傳動比分配是一個重要環(huán)節(jié)，能否合理分配傳動比，將直接影響到傳動系統(tǒng)的外闊尺寸、重量、結(jié)構(gòu)、潤滑條件、本錢及工作能力。多級傳動系統(tǒng)傳動比確實定有如下原那么：1．各級傳動的傳動比一般應(yīng)在常用值范圍內(nèi)，不應(yīng)超過所允許的最大值，以符合其傳動形式的工作特點(diǎn)，使減速器獲得最小外形。2.各級傳動間應(yīng)做到尺寸協(xié)調(diào)、結(jié)構(gòu)勻稱；各傳動件彼此間不應(yīng)發(fā)生干預(yù)碰撞；所有傳動零件應(yīng)便于安裝。3．使各級傳動的承載能力接近相等，即要到達(dá)等強(qiáng)度。4．使各級傳動中的大齒輪進(jìn)入油中的深度大致相等，從而使?jié)櫥葦M方便。由于采煤機(jī)在工作過程中常有過載和沖擊載荷，維修比擬困難，空間限制又比擬嚴(yán)格，故對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)的傳動比。本次設(shè)計采用NWG型行星減速裝置，其原理如下圖：該行星齒輪傳動機(jī)構(gòu)主要由太陽輪a、內(nèi)齒圈b、行星輪g、行星架x等組成。傳動時，內(nèi)齒圈b固定不動，太陽輪a為主動輪，行星架x上的行星輪g—面繞自身的軸線ox—ox轉(zhuǎn)動，從而驅(qū)動行星架x回轉(zhuǎn)，實現(xiàn)減速。運(yùn)轉(zhuǎn)中，軸線ox—ox是轉(zhuǎn)動的。這種型號的行星減速裝置，效率高、體積小、重量輕、結(jié)構(gòu)簡單、制造方便、傳動功率范圍大，可用于各種工作條件。因此，它用在采煤機(jī)截割部最后一級減速是適宜的，該型號行星傳動減速機(jī)構(gòu)的使用效率為0.97～0.99,傳動比一般為2.1～13.7。如上圖所示，當(dāng)內(nèi)齒圈b固定，以太陽輪a為主動件，行星架g為從動件時，傳動比的推薦值為2.7～9。查閱文獻(xiàn)[4],采煤機(jī)截割部行星減速機(jī)構(gòu)的傳動比一般為4～6。這里定行星減速機(jī)構(gòu)傳動比那么其他三級減速機(jī)構(gòu)總傳動比÷43.24÷5.9=7.32由于采煤機(jī)機(jī)身高度受到嚴(yán)格限制，每級傳動比一般為根據(jù)前述多級減數(shù)齒輪的傳動比分配原那么和搖臂的具體結(jié)構(gòu)，初定各級傳動比為：以此計算，四級減速傳動比的總誤差為：×2.14×2.16×5.9〕÷43.24＝9‰在誤差允許范圍5﹪內(nèi)，適宜。3齒輪設(shè)計3.1齒輪正確嚙合條件⑴齒輪正確嚙合條件：嚙合齒輪的模數(shù)、壓力角分別相等。⑵連續(xù)傳動條件：齒輪嚙合的重合度大于1.3.2齒輪材料的選擇⑴選擇原那么滿足工作條件的要求；考慮齒輪尺寸的大小；考慮到齒輪受到重載和沖擊載荷的情況；選用高強(qiáng)度鋼外表要硬化處理。⑵選用材料選用18Cr2Ni4Wa，需經(jīng)過外表滲碳淬火，有效硬化層深度為1.1~ 1.4mm，外表硬度為58~62HRc，齒芯硬度為38~42HRc，強(qiáng)度極限為σb=1200Mpa，屈服極限σs=1100Mpa。3.3傳動系統(tǒng)運(yùn)動參數(shù)的計算各軸轉(zhuǎn)速計算：從電動機(jī)出來，各軸依次命名為Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ、Ⅵ、Ⅶ、Ⅷ軸。Ⅰ軸minⅢ軸Ⅳ軸Ⅵ軸各軸功率計算：Ⅰ軸×0.99=297Ⅱ軸×0.98×0.99=285.27Ⅲ軸×0.98×0.99=276.78Ⅳ軸×0.98×0.99×0.99=265.83Ⅴ軸×0.98×0.99×0.99=255.33Ⅵ軸×0.98×0.99=248.2Ⅶ軸×0.98×0.99×0.99=238.4Ⅷ軸×0.98×0.99×0.99=229各軸扭矩計算:Ⅰ軸×Ⅲ軸×Ⅳ軸×Ⅶ軸×將上述計算結(jié)果列入下表,供以后設(shè)計計算使用運(yùn)動和動力參數(shù)編號功率/kW轉(zhuǎn)速n/(r·min)轉(zhuǎn)矩T/(N·m)傳動比Ⅰ軸297147219271.6Ⅲ軸285.279202900Ⅳ軸265.8543060112.14Ⅶ軸229199114402.163.4齒輪的受力分析3.4齒輪設(shè)計及強(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)截割部傳動系統(tǒng)的設(shè)計經(jīng)驗初步確定各級傳動中齒輪的齒數(shù)、轉(zhuǎn)速、傳動的功率、轉(zhuǎn)矩以及各級傳動的效率，進(jìn)而對各級齒輪模數(shù)進(jìn)行初步確定，具體計算過程級計算結(jié)果如下：統(tǒng)的設(shè)計經(jīng)驗初步確定各級傳動中齒輪的齒數(shù)、轉(zhuǎn)速、傳動的功率、轉(zhuǎn)矩以及各級傳動的效率，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)計及強(qiáng)度效核我國薄及較薄煤層分布廣泛，全國多處礦井都賦存有薄及較薄煤層。薄及較薄煤層可采儲量61.5億噸，約占煤炭總開采量的19%。為了充分實現(xiàn)較薄煤層的高效開采，充分利用煤炭資源，可以對較薄煤層采取長壁開采方式，本設(shè)計就是較薄煤層長臂開采的配套設(shè)備中采煤機(jī)的設(shè)計。在設(shè)計過程中得到了頂峰老師的親切指導(dǎo)。從采煤機(jī)選型到參數(shù)確定過程中，頂峰老師給于屢次指導(dǎo)，最初的設(shè)計也是數(shù)易其稿。本文設(shè)計的采煤機(jī)主要有以下特點(diǎn)：(1)針對腳脖煤層賦存特點(diǎn)，結(jié)構(gòu)緊湊，過機(jī)空間、人員操作、行走空間相對較大；頂梁為變斷面薄型、前翹整體頂梁，結(jié)構(gòu)簡單，對前部頂板的支撐效果好，并具有較高的可靠性；(2)平衡千斤頂采用兩個φ125mm缸徑千斤頂，增加了平衡千斤頂作用可靠性以及連接裝置的可靠性；(3)采用前單、后雙連桿機(jī)構(gòu)，支架穩(wěn)定性好，縱向尺寸小，搬家、運(yùn)輸方便；(4)底座采用整體剛性底座，即可保證推移機(jī)構(gòu)能順利出煤，又可提高支架整體剛度；(5)推移機(jī)構(gòu)為短推桿機(jī)構(gòu)，結(jié)構(gòu)可靠，拆裝方便，利于實現(xiàn)快速移架；根據(jù)現(xiàn)有支架的結(jié)構(gòu)和特點(diǎn)，設(shè)計出了頂梁、底座、四連桿、立柱等重要部件的結(jié)構(gòu)。在此根底上，對各個結(jié)構(gòu)件的強(qiáng)度進(jìn)行了校核，均滿足強(qiáng)度條件。在設(shè)計中，利用三維制圖軟件繪制了采煤機(jī)。先繪制支架的主要的結(jié)構(gòu)件：頂梁、掩護(hù)梁、前后連桿、底座、立柱、平衡千斤頂，并進(jìn)行裝配成整體支架。通過繪制完整三維采煤機(jī)加深了設(shè)計過程中對采煤機(jī)的結(jié)構(gòu)設(shè)計和參數(shù)設(shè)計的理解。在結(jié)構(gòu)確定和參數(shù)確定過程中參閱了大量的資料，并參考了在實習(xí)中看到的采煤機(jī)的實體，最終確定最后結(jié)構(gòu)形式和具體參數(shù)。在進(jìn)行最后的強(qiáng)度校核時，選取了眾多方法種的一種，主要以建立支架力學(xué)模型和受力分析為主，目前，出現(xiàn)了一些新的方法來研究支架的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度，有限元法，薄壁箱型截面組合強(qiáng)度的計算機(jī)輔助算法以及采煤機(jī)強(qiáng)度的概率設(shè)計法是當(dāng)前計算機(jī)輔助程度較高的方法，這些新的技術(shù)和知識都有待于在今后的工作和學(xué)習(xí)中進(jìn)行研究。參考文獻(xiàn)[1][2][3]程居山.礦山機(jī)械.徐州：中國礦業(yè)大學(xué)出版社，2000，77～117[4][5][6]雷天覺.新編液壓工程手冊.北京：北京理工大學(xué)出版社，1998，8～12[7][8]7[9][10]甘永立.幾何量公差與檢測.上海：上海科學(xué)技術(shù)出版社，2001，12～65[11]徐灝.機(jī)械設(shè)計手冊.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2003，8～17[12][13][14][15][16][17]致謝四年大學(xué)學(xué)習(xí)時光已經(jīng)接近尾聲，在此我想對我的母校，我的父母、親人們，我的老師和同學(xué)們表達(dá)我由衷的謝意。在這大學(xué)學(xué)習(xí)生活的最后階段，我們按照學(xué)校安排，完成了畢業(yè)設(shè)計，這不僅是對四年所學(xué)知識的全面系統(tǒng)的總結(jié)和檢驗，也是今后學(xué)習(xí)和工作的開始。在這里，我要感謝我的畢業(yè)設(shè)計指導(dǎo)老師——李新平老師。在我做畢業(yè)設(shè)計的每個階段，從選題到查閱資料，論文提綱確實定，論文圖紙的修改，后期論文的調(diào)整等各個環(huán)節(jié)中都給予了我悉心的指導(dǎo)。這幾個月以來，李老師不僅在學(xué)業(yè)上給我以精心指導(dǎo)，同時還在思想給我以無微不至的關(guān)心，在此謹(jǐn)向李老師致以誠摯的謝意和崇高的敬意。在設(shè)計過程中，同組的各位同學(xué)給了我很大的幫助，再此向他們表示真心的感謝。感謝學(xué)校、學(xué)院在我完成論文過程中提高一切資源和便利。感謝從百忙之中抽出時間來評閱論文的各位專家、教授，向各位對我畢業(yè)設(shè)計評審和指導(dǎo)的專家、教授和各位老師表示衷心感謝！附錄一開關(guān)磁阻電動機(jī)驅(qū)動電牽引采煤機(jī)摘要-本文介紹了雙開關(guān)磁阻電動機(jī)并聯(lián)傳動系統(tǒng)控制驅(qū)動電牽引采煤機(jī)。本文介紹了系統(tǒng)的各個組件，如開關(guān)磁阻電機(jī)，主電路中的功率變換器和控制器等。這里給出了它的控制原理，它主要是用PI算法和載荷均勻分布的模糊算法獲得信號來控制電機(jī)轉(zhuǎn)速這樣一個閉環(huán)系統(tǒng)。這里也列出了它的測試結(jié)果。測試結(jié)果說明，在磁阻電動機(jī)1上供給的平均直流電流于在磁阻電動機(jī)2上的相對誤差在10％以內(nèi)。關(guān)鍵詞：開關(guān)磁阻；電機(jī)控制；采煤機(jī)；煤礦；電牽引。1、導(dǎo)言地下礦井周圍的環(huán)境是相當(dāng)惡劣的。一方面，它非常潮濕和高粉塵并且屬于易燃易爆環(huán)境。而在另一方面，井下的空間是非常有限的，因為它要節(jié)約開采礦井的投資，所以這些給井下設(shè)備的維護(hù)帶來了很大的困難。在現(xiàn)代煤礦開采過程中，自動化設(shè)備得到了廣泛的使用，但是自動化設(shè)備的故障，可以影響到煤礦的正常生產(chǎn)和生產(chǎn)效益。采煤機(jī)是可以將煤從煤壁中開采下來的采礦設(shè)備。傳統(tǒng)的采煤機(jī)是用液壓傳動系統(tǒng)驅(qū)動的，但是由于液壓系統(tǒng)中的油液很容易被污染所以導(dǎo)致液壓系統(tǒng)的故障率很高。液壓傳動系統(tǒng)的故障可能直接影響礦井的生產(chǎn)和效益。電機(jī)驅(qū)動系統(tǒng)的故障率相對液壓傳動系統(tǒng)是比擬低的，但是由于電機(jī)安裝在防暴外殼中所以給電機(jī)的冷卻帶來了困難。電機(jī)驅(qū)動系統(tǒng)也自動化設(shè)備是其中的關(guān)鍵部件，所以開展新型電動機(jī)調(diào)速系統(tǒng)一直是煤礦開采重視的問題。開關(guān)磁阻電機(jī)驅(qū)動之所以能成為煤礦主要設(shè)備的調(diào)速電氣傳動系統(tǒng)，[1]因為它具有較高的運(yùn)行可靠性和容錯能力[2]。開關(guān)磁阻電機(jī)驅(qū)動由雙凸極開關(guān)磁阻電機(jī)，單極功率變換器和控制器組成，它們被固定在電機(jī)和電力變換器中。在電機(jī)中沒有電刷結(jié)構(gòu)，并且雙極功率變換器的功率變換器的故障率比擬低。開關(guān)磁阻電動機(jī)可以用在電機(jī)和功率變換器相故障少，而且每種相故障取決于其本身的情況下。開關(guān)磁阻電機(jī)中沒有繞組轉(zhuǎn)子等，所以沒有銅損的損失，只有在轉(zhuǎn)動過程中很少的鐵損。這樣開關(guān)磁阻電機(jī)就很容易冷卻了，因為它沒有必要冷卻轉(zhuǎn)子。采煤機(jī)用的開關(guān)磁阻電機(jī)驅(qū)動已經(jīng)研制成功。文章中給出了樣機(jī)。二、系統(tǒng)組件研制成功的驅(qū)動電牽引采煤機(jī)的開關(guān)磁阻電機(jī)驅(qū)動是一種雙重開關(guān)磁阻電動機(jī)并聯(lián)驅(qū)動的系統(tǒng)。該系統(tǒng)是由兩個開關(guān)磁阻電動機(jī)和一個安裝功率變換器和控制器的控制箱。通過兩個開關(guān)磁阻電動機(jī)都是三相12/8結(jié)構(gòu)。開關(guān)磁阻電機(jī)如圖1所示。兩個開關(guān)磁阻電動機(jī)都分別包在防爆外殼中。其中電機(jī)額定功率40千瓦，額定轉(zhuǎn)速1155轉(zhuǎn)/分鐘，調(diào)速范圍從100轉(zhuǎn)/分鐘到1500r/min。功率轉(zhuǎn)換包括兩個三相對稱橋功率轉(zhuǎn)換器并聯(lián)。該IGBT的那么作為主開關(guān)。三相380V交流電源被整流并供給給電源轉(zhuǎn)換器。主電路中的功率變換器如圖2所示。IGBTS是主要使用的開關(guān)磁阻電機(jī)。在控制器中，有轉(zhuǎn)子位置檢測電路，整流電路，電壓和電流的保護(hù)電路，主開關(guān)的柵極驅(qū)動電路和閉環(huán)轉(zhuǎn)速，負(fù)荷平衡分布的數(shù)字控制器。 三控制策略這兩個開關(guān)磁阻電機(jī)都可以在相同的牽引導(dǎo)軌上驅(qū)動所有采煤機(jī)的輸電裝備，因此這兩個開關(guān)磁阻電動機(jī)轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速就可以到達(dá)同步。 這個以閉環(huán)系統(tǒng)控制轉(zhuǎn)速的雙重開關(guān)磁阻電動機(jī)驅(qū)動系統(tǒng)時可以采用PI算法。在開關(guān)磁阻電動機(jī)1中，功率變換器中主開關(guān)的