薄煤層采煤機(jī)截割部設(shè)計(jì)說(shuō)明書

中國(guó)礦業(yè)大學(xué)2008屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)第1頁(yè)1概述11引言采煤機(jī)械的裝備水平是煤礦技術(shù)水平的重要標(biāo)志之一。采煤機(jī)械的選用取決于煤層的賦存條件、采煤方法和采煤工藝，而采煤機(jī)械的技術(shù)發(fā)展又促進(jìn)了采煤方法和采煤工藝的更新。采煤方法按采煤工藝可分為長(zhǎng)壁式采煤法和房柱式采煤法兩大類。我們廣泛使用長(zhǎng)壁式采煤法。長(zhǎng)壁式采煤法所使用的機(jī)械設(shè)備按機(jī)械化程度分為爆破采煤機(jī)械、普通機(jī)械化采煤機(jī)械和綜合機(jī)械化采煤機(jī)械三類。炮采工作面的機(jī)電設(shè)備較少，主要靠人力完成各項(xiàng)工序。破煤工序有直接打眼放炮和先掏槽后打眼放炮兩種，裝煤工序主要依靠人工攉煤，運(yùn)煤工序依靠工作面刮板輸送機(jī)來(lái)完成。普通機(jī)械化采煤機(jī)工作面用采煤機(jī)或刨煤機(jī)和工作面刮板輸送機(jī)實(shí)現(xiàn)破煤、裝煤和運(yùn)煤工序的機(jī)械化，用單體支護(hù)設(shè)備實(shí)現(xiàn)人工控制頂板。綜合機(jī)械化采煤工作面將各種相對(duì)獨(dú)立的機(jī)電設(shè)備合理的組合在一起，在工藝過(guò)程中協(xié)調(diào)工作，使采煤工作面的破、裝、運(yùn)、支全部工序?qū)崿F(xiàn)機(jī)械化。12我國(guó)采煤機(jī)30多年的發(fā)展進(jìn)程12120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MD150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MLS3170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，MLS3170型雙滾筒采煤機(jī)，裝機(jī)功率170KW；KD150型雙滾筒采煤機(jī)，裝機(jī)功率150KW；DY100和DY150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(guò)6M/MIN。中國(guó)礦業(yè)大學(xué)2008屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)第2頁(yè)4自開(kāi)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。12220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(guò)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(wèn)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”45M一次采全高綜采設(shè)備的研制解決短工作面的開(kāi)采問(wèn)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(kāi)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(kāi)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(kāi)發(fā)，擴(kuò)大使用范圍20世紀(jì)70年代開(kāi)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(kāi)采需要。20世紀(jì)80年代起重視系列化采煤機(jī)的開(kāi)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)。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(kāi)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(kāi)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(wèn)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，把斜軸中國(guó)礦業(yè)大學(xué)2008屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)第3頁(yè)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(wú)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(wú)鏈牽引技術(shù)傳入中國(guó)，德國(guó)艾柯夫公司的銷軌式無(wú)鏈牽引和英國(guó)安德森公司的齒軌式無(wú)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(wú)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(wú)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(wú)鏈牽引系統(tǒng)。12320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(kāi)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MG2X400W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(kāi)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(kāi)發(fā)成功MG200/500WD、MG200/450BWD、MG250/600WD、MG400/920WD和MG450/1020WD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(kāi)發(fā)出MG400/900WD和MG250/600WD型兩種電牽引采煤機(jī)，雞西煤機(jī)廠、遼源煤機(jī)廠也開(kāi)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)公司引進(jìn)德國(guó)的SL500型和日本的MCLEDR102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(kāi)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(wú)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)水平的差距在縮小中國(guó)礦業(yè)大學(xué)2008屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)第4頁(yè)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)1256M/MIN,微處理機(jī)的工礦監(jiān)測(cè)、故障顯示、無(wú)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(kāi)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(wèn)題。回顧這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(lái)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。124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(lái),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)。其中,最具代表的是英國(guó)安德森的EIECTRA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MCLE2DR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3LS7LS,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(kāi)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?？偨Y(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)高效綜中國(guó)礦業(yè)大學(xué)2008屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)第5頁(yè)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)256KW,交流電牽引功率最大達(dá)260KW。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(kāi)發(fā)電牽引采煤機(jī),如德國(guó)艾柯夫公司是最早開(kāi)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的SL300,SL400,SL500型采煤機(jī)。美國(guó)喬依公司70年代中期開(kāi)始開(kāi)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6LS3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(kāi)發(fā)了ELECTRA1000和ELECTRA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(kāi)發(fā)高起點(diǎn)交流電牽引采煤機(jī),最具代表的是MCLE2DR101101,MDLE2DR102102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/MIN左右,而實(shí)際可用割煤速度為45M/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)1520M/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450600KN,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(wú)機(jī)械傳動(dòng),取消中國(guó)礦業(yè)大學(xué)2008屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)第6頁(yè)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630700MM,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(wú)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ELECTRA1000型采煤機(jī)的時(shí)間利用率可達(dá)9598,采煤量350萬(wàn)T以上,最高達(dá)1000萬(wàn)T。13國(guó)內(nèi)電牽引采煤機(jī)的發(fā)展?fàn)顩r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(kāi)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(kāi)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(kāi)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)中國(guó)礦業(yè)大學(xué)2008屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)第7頁(yè)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(wú)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(kāi)發(fā)研制的耐磨滾筒,可適用于截割F34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)。14結(jié)構(gòu)特征與工作原理如圖11雙滾筒采煤機(jī)141搖臂搖臂主要由截割電動(dòng)機(jī)、搖臂殼、一軸組件、惰輪組件、二軸組件、三軸組件、拔叉組件、行星減速器，內(nèi)噴霧系統(tǒng)等組成。左右搖臂減速器除殼體不同外，其余零部件完全相同，可互換使用。搖臂直接由截割電動(dòng)機(jī)拖動(dòng)，經(jīng)三級(jí)直齒輪傳動(dòng)和一級(jí)行星機(jī)構(gòu)傳動(dòng)，將動(dòng)力傳遞到截割滾筒，實(shí)現(xiàn)了采煤機(jī)落煤和裝煤的作用。搖臂有如下特點(diǎn)中國(guó)礦業(yè)大學(xué)2008屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)第8頁(yè)（1）搖臂回轉(zhuǎn)采用小鉸軸結(jié)構(gòu)。（2）搖臂齒輪減速器都是簡(jiǎn)單的直齒傳動(dòng)，精度高，傳動(dòng)效率高。（3）行星傳動(dòng)內(nèi)齒圈采用座入搖臂殼內(nèi)結(jié)構(gòu)，運(yùn)轉(zhuǎn)中不易松動(dòng)，工作平穩(wěn)。（4）采用彎搖臂形式，加大了裝煤口，提高裝煤效率，增加塊煤率。（5）搖臂殼體采用整體鑄鋼結(jié)構(gòu)，外殼有焊接的冷卻水套，用于冷卻和內(nèi)噴霧供水噴霧降塵。142截割電動(dòng)機(jī)截割電動(dòng)機(jī)為礦用割爆型三相交流異步電動(dòng)機(jī)，可用于環(huán)境溫度下于40，有甲烷或爆炸性煤塵工作面，橫向安裝在采煤機(jī)搖臂上，采用實(shí)心軸傳動(dòng)結(jié)構(gòu)，強(qiáng)度高，外殼采用水套冷卻。左右截割電動(dòng)機(jī)通用，接線喇叭口可以改變方向，方便電纜引入，拆裝時(shí)，可以利用電動(dòng)機(jī)聯(lián)接法蘭上的頂絲螺孔頂出，從老塘側(cè)抽出，拆裝方便。使用時(shí)注意開(kāi)機(jī)前應(yīng)先檢查冷卻水的水量，先通水后起電動(dòng)機(jī)，嚴(yán)禁斷水使用，電動(dòng)機(jī)長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行后不要馬上關(guān)閉冷卻水，發(fā)現(xiàn)有異樣聲響時(shí)，應(yīng)立即停車檢查。一軸組件由軸齒輪、軸承、端蓋、骨架油封、油封架等組成，軸齒輪由軸承對(duì)稱支撐在軸承杯上，并通過(guò)漸開(kāi)線花鍵與電動(dòng)機(jī)輸出軸相聯(lián)接，軸承的軸向間隙應(yīng)保持015035之間。惰輪軸組I主要由齒輪、心軸、軸承、距離套等組成，靠心軸與殼體臺(tái)階定位。二軸組件主要由齒輪、齒輪、軸承、花鍵軸、端蓋等組成。矩形花鍵由二個(gè)軸承支撐在箱體上，花鍵上裝有二個(gè)齒輪，其中一個(gè)為離合齒輪與撥叉相連，推動(dòng)撥叉可實(shí)現(xiàn)搖臂的離或合兩個(gè)位置，軸承的軸向間隙，保持在015035MM之間三軸組件主要由軸齒輪、齒輪、軸承、端蓋、距離套、密封圈等組成，齒輪通過(guò)矩形花鍵套在軸齒輪上，軸齒輪由二個(gè)軸承支撐在箱體上。調(diào)整墊用來(lái)調(diào)整軸承的軸向間隙，保持在015035MM。惰輪軸共有兩組，其定位方式與惰輪軸相同，這兩組軸安裝方向相反。四軸組件為行星減速器輸入軸組，其齒輪大齒輪內(nèi)孔為花鍵與太陽(yáng)輪相連，兩軸承內(nèi)圈安裝在大齒輪的空心軸上，而外圈安裝在套杯上，軸承間隙應(yīng)調(diào)整在015035MM之間。217內(nèi)噴霧供水裝置由接頭、水封、泄漏環(huán)、油封、軸承裝置外殼、軸承、中國(guó)礦業(yè)大學(xué)2008屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)第9頁(yè)不銹鋼送水管、形圈、定位銷、管座、高壓軟管等組成。不銹鋼送水管插入靠煤壁側(cè)管座時(shí)，管上的缺口對(duì)準(zhǔn)座上的定位銷，使送水管和滾筒軸（行星架）一起轉(zhuǎn)動(dòng)，靠?jī)?nèi)外兩道型圈密封，送水管靠老塘側(cè)通過(guò)軸承支撐在軸承裝置外殼內(nèi)，因兩者有相對(duì)旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，為防止內(nèi)噴霧水進(jìn)入搖臂油池，在送水管殼體，靠特制的水封防漏水，在水封的后面又架設(shè)了一只骨架油封（材料與普通油封不同）起防水，防塵作用，在該水封和油封間裝有泄漏環(huán)，經(jīng)水封泄漏的水通過(guò)水封裝置外殼流出搖臂殼體外，油封是為防止油液外漏而設(shè)置的。內(nèi)噴霧水通過(guò)接頭座與噴霧冷卻系統(tǒng)的相應(yīng)管路相通，經(jīng)送水管，煤壁側(cè)高壓管與滾筒的內(nèi)噴霧供水口相連，進(jìn)入滾筒水道。行星減速器為四個(gè)行星輪減速機(jī)構(gòu)，主要由太陽(yáng)輪、行星輪、內(nèi)齒圈、行星架支撐軸承，平面浮動(dòng)油封裝置和方形聯(lián)接套等組成，太陽(yáng)輪的另一端與搖臂大齒輪的內(nèi)花鍵相聯(lián)，輸入轉(zhuǎn)矩，當(dāng)太陽(yáng)輪轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，驅(qū)動(dòng)行星輪沿本身軸線自轉(zhuǎn)，同時(shí)又帶動(dòng)行星架繞其軸線轉(zhuǎn)動(dòng)，行星架通過(guò)花鍵和方形連接套聯(lián)接，將輸出轉(zhuǎn)矩傳給滾筒。行星齒輪傳動(dòng)利用四個(gè)行星輪嚙合的形式，結(jié)構(gòu)緊湊，傳動(dòng)比大。傳動(dòng)可靠，考慮行星輪間均載，采用太陽(yáng)輪浮動(dòng)結(jié)構(gòu)，太陽(yáng)輪浮動(dòng)靈敏，反力矩小，浮動(dòng)量通過(guò)與大齒輪相配合的外花鍵側(cè)隙來(lái)保證。行星架前端靠軸承支撐，此軸承兩端面需控制軸向間隙015035MM后端靠軸承支撐。方形聯(lián)結(jié)套采用平面浮動(dòng)油封裝置，能適應(yīng)行星機(jī)構(gòu)的軸向竄動(dòng)，適應(yīng)在有煤塵和煤泥的工況下工作。143牽引部1左電牽引部左電牽引部由左電牽引部殼體、牽引電機(jī)、電機(jī)軸組、牽引二軸、制動(dòng)軸、雙行星減速器、液壓制動(dòng)器、行走輪組成等組成。牽引電動(dòng)機(jī)輸出的轉(zhuǎn)矩經(jīng)二級(jí)直齒圓柱齒輪和二級(jí)行星齒輪減速器減速后，由行星架輸出，通過(guò)驅(qū)動(dòng)輪與行走輪相嚙合，再由行走輪與工作面輸送機(jī)上的銷軌嚙合使采煤機(jī)來(lái)回行走，同時(shí)制動(dòng)軸出軸通過(guò)花鍵與液壓制動(dòng)器相連，實(shí)現(xiàn)電牽引的制動(dòng)。2牽引電動(dòng)機(jī)牽引電動(dòng)機(jī)為隔爆型三相交流調(diào)速電動(dòng)機(jī)，與變頻調(diào)速裝置配套作為采煤機(jī)的牽引動(dòng)力源，可適用于環(huán)境溫度小于40，相對(duì)濕度不大于97。3液壓制動(dòng)器中國(guó)礦業(yè)大學(xué)2008屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)第10頁(yè)液壓制動(dòng)器是由螺塞、外殼、碟形彈簧、活塞、圓盤、壓盤、外摩擦片、內(nèi)摩擦片、底座、花鍵套等組成。當(dāng)采煤機(jī)在正常工況下工作時(shí)，由調(diào)高泵輸出的壓力油經(jīng)集成塊和制動(dòng)電磁閥進(jìn)入液壓制動(dòng)器的外接油口，活塞在油壓下壓緊碟形彈簧組，壓盤與內(nèi)外摩擦片脫離接觸，液壓制動(dòng)器呈現(xiàn)自由空轉(zhuǎn)狀態(tài)，當(dāng)電控系統(tǒng)發(fā)出制動(dòng)信號(hào)時(shí)，制動(dòng)電磁閥斷電復(fù)位，制動(dòng)器內(nèi)的油腔與油池連通，使得活塞在碟形彈簧的作用下推動(dòng)壓盤壓緊內(nèi)外摩擦片，產(chǎn)生制動(dòng)轉(zhuǎn)矩，花鍵套被抱閘，起到制動(dòng)采煤機(jī)的作用。4右電牽引部右電牽引部?jī)?nèi)的傳動(dòng)系統(tǒng)與左電牽引部完全相同，所不同的是其內(nèi)部還裝有調(diào)高電動(dòng)機(jī)，雙聯(lián)齒輪泵、集成塊、過(guò)濾器、壓力表、制動(dòng)電磁閥等元件。用于采煤機(jī)調(diào)高系統(tǒng)及液壓制動(dòng)器的動(dòng)力來(lái)源。輔助液壓系統(tǒng)1采煤機(jī)輔助液壓系統(tǒng)包括兩部分A調(diào)高回路。B制動(dòng)回路。它由調(diào)高泵站、機(jī)外油管、左右調(diào)高油缸和液壓制動(dòng)器等組成。其中。泵站布置在右電牽引部?jī)?nèi)，液壓制動(dòng)器布置于左右電牽引部?jī)?nèi)，調(diào)高油缸布置在機(jī)身下。泵站由調(diào)高電動(dòng)機(jī)、單泵、集成塊、過(guò)濾器、制動(dòng)電磁閥、壓力表、高低壓溢流閥等組成。調(diào)高回路的主要功能是使?jié)L筒能按司機(jī)所需的位置工作，調(diào)高回路的動(dòng)力由調(diào)高電動(dòng)機(jī)提供，調(diào)高油缸調(diào)高阻力太大時(shí)，為防止系統(tǒng)回路油壓過(guò)高，損壞油泵及附件，在調(diào)高系統(tǒng)排油路設(shè)置一高壓溢流閥作為安全閥，調(diào)高壓力20MPA。液壓制動(dòng)回路的壓力油回油路設(shè)置低壓溢流閥，為制動(dòng)器壓力及調(diào)高電磁反向閥所用壓力，為保證液壓制動(dòng)器打開(kāi)，在制動(dòng)回路設(shè)置一低壓溢流閥，調(diào)定壓力為15MPA，它由二位三通電磁閥，液壓制動(dòng)器，低壓溢流閥及其管路等組成，制動(dòng)電磁閥在集成塊上，通過(guò)特定管路與安裝在左右電牽引部上的液壓制動(dòng)器相連。2調(diào)高電動(dòng)機(jī)該電動(dòng)機(jī)為礦用隔爆型三相異步電動(dòng)機(jī)，可適用環(huán)境低于40，且有甲烷或爆炸性煤塵的工作面。3調(diào)高油缸兩只調(diào)高油缸設(shè)置在靠煤壁側(cè)機(jī)身下方，油缸的活塞桿與搖臂的小支臂，缸體與左右牽引部下面分別用銷軸聯(lián)結(jié)，已實(shí)現(xiàn)左右滾筒的調(diào)高，調(diào)高油缸由液力鎖缸體，活塞桿和活塞等組成。中國(guó)礦業(yè)大學(xué)2008屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)第11頁(yè)4齒輪泵該泵為CBK1012B3F型齒輪泵，體積小、重量輕、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、工作可靠。5過(guò)濾器在輔助液壓系統(tǒng)中，設(shè)有過(guò)濾器一個(gè)，安裝在右電牽引部泵站中，采用網(wǎng)式濾芯，型號(hào)為MDY01042，其流量為63L/MIN。6壓力表采煤機(jī)的工作過(guò)程中，為了隨時(shí)監(jiān)視液壓系統(tǒng)中工作狀況，因此在泵站中安裝有高低壓壓力表，分別顯示調(diào)高及控制油源的壓力，為防止表針劇烈振動(dòng)而損壞，壓力表表座中有阻尼塞。7手動(dòng)換向閥本機(jī)設(shè)有兩只手動(dòng)換向閥，其內(nèi)部結(jié)構(gòu)和性能完全一樣，均為H型三位四通換向閥，閥中彈簧是使閥芯復(fù)位，此時(shí)無(wú)壓力油進(jìn)入油缸，用手直接操作確定閥的工作位置，使壓力油進(jìn)入油缸，使其伸縮實(shí)現(xiàn)搖臂的升降。8電磁閥本機(jī)選用24GDEYH6BT2隔爆型電磁換向閥作為制動(dòng)電磁閥，當(dāng)采煤機(jī)啟動(dòng)時(shí)，制動(dòng)電磁閥待電動(dòng)作，壓力油進(jìn)入制動(dòng)器克服彈簧力，內(nèi)外摩擦片分離，牽引進(jìn)入進(jìn)行狀態(tài)，當(dāng)采煤機(jī)停止時(shí)，制動(dòng)電磁閥斷電復(fù)位，壓力油回油池，制動(dòng)器內(nèi)外摩擦片貼緊，采煤機(jī)被制動(dòng)。輔助裝置由左右行走箱、滑靴組、拖纜裝置、冷卻噴霧管路系統(tǒng)、機(jī)身聯(lián)結(jié)、截割滾筒、機(jī)外液壓管路組成。1在采空區(qū)側(cè)行走輪組、行走輪、導(dǎo)向滑靴、行走輪軸承、芯軸等組成。2在煤臂側(cè)滑靴組，用螺栓、銷子固定在左右牽引部下面。3拖纜裝置拖纜裝置由拖纜架，連接板、銷、電纜板等組成，當(dāng)采煤機(jī)沿工作面運(yùn)行時(shí)，拖拽并保護(hù)纜和水管使用電纜夾來(lái)承受，這樣使電纜，水管不受力磨損小，同時(shí)還能防砸及拖拽平穩(wěn)且阻力小，在工作面刮板輸送機(jī)的電纜槽內(nèi)可靠的來(lái)回拖動(dòng)。拖纜裝置固定在電控箱前面右上部，以便電纜能順利進(jìn)入電控箱，電纜和水管進(jìn)入工作面后安裝在工作面輸送機(jī)的固定電纜槽內(nèi)，在輸送機(jī)的中點(diǎn)在進(jìn)入電纜槽并安裝電纜夾，故移動(dòng)電纜和管的長(zhǎng)度的一半略有多余。4噴霧冷卻系統(tǒng)中國(guó)礦業(yè)大學(xué)2008屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)第12頁(yè)采煤機(jī)工作時(shí)，滾筒在破煤和裝煤過(guò)程中，會(huì)產(chǎn)生大量煤塵，不及降低了工作面的能見(jiàn)度，影響正常生產(chǎn)，而且對(duì)安全生產(chǎn)和工人的健康也會(huì)產(chǎn)生嚴(yán)重影響，因此，必須及時(shí)降塵，最大限度的降低空氣中的含量，同時(shí)采煤機(jī)在工作時(shí)，各主要部件會(huì)產(chǎn)生很大熱量需及時(shí)進(jìn)行冷卻，已保證工作面生產(chǎn)的順利進(jìn)行。噴霧冷卻系統(tǒng)由水閥、水壓、繼電器、安全閥、節(jié)流閥、噴嘴、高壓軟管及有關(guān)連接件組成，來(lái)自噴霧泵的水壓由送水管經(jīng)電纜槽，拖纜裝置進(jìn)入水閥，由水閥到機(jī)身后面的兩個(gè)分配閥，分多路用于冷卻截割電機(jī)，牽引電機(jī)，調(diào)高電機(jī)，電控箱，內(nèi)外噴霧降塵。5機(jī)身連接裝置左右電牽引部，中間電控箱的連接螺柱，搖臂與左右電牽引部鉸接銷軸四組，這些裝置將采煤急各大部件聯(lián)接成一個(gè)整體，起到緊固及連接的作用。液壓螺母由螺母、油堵、密封圈、活塞緊圈組成，其工作原理和使用方法如下在打壓前應(yīng)先將液壓螺母擰緊后取下一個(gè)油堵，接通超高壓泵當(dāng)手動(dòng)超高壓泵產(chǎn)生的高壓油，注入螺母與密封圈之間的油腔時(shí)，螺母在液壓力的作用下向上移動(dòng)，將螺栓強(qiáng)行拉伸，產(chǎn)生很大的豫緊力，打壓到限定的油壓后，將緊固旋緊至螺母底部，卸去高壓油擰上油堵，這時(shí)螺母靠緊圈和活塞鎖在預(yù)定的位置。本機(jī)選用兩種規(guī)格的液壓螺母M30，限定油壓200MPA和M363限定油壓180MP采用液壓鎖緊，預(yù)緊力大，螺栓受力均勻，防松可靠。滾筒滾筒是采煤機(jī)工作機(jī)構(gòu)，擔(dān)負(fù)著破煤，裝煤的作用，主要由滾筒體、截齒、齒座和噴嘴等組成。滾筒與搖臂行星減速器輸出軸采用方形聯(lián)結(jié)套聯(lián)接，聯(lián)接可靠，拆卸方便。滾筒體采用焊接結(jié)構(gòu)，三頭螺旋葉片，設(shè)有內(nèi)噴霧水道和噴嘴壓力水從噴嘴霧狀噴出，直接噴向齒尖，以達(dá)到冷卻截齒，降低煤塵和稀釋瓦斯的目的。為延長(zhǎng)螺旋葉片的使用壽命，在其出煤口處采用耐磨材料噴煤處理。機(jī)外液壓管路由于采用手動(dòng)換向閥安裝在左中部，兩端電動(dòng)換向機(jī)外管路簡(jiǎn)單，由泵箱端集成塊引出四根去左右油缸進(jìn)出油口，二根去制動(dòng)器，即可將左右油缸，制動(dòng)器與系統(tǒng)連接起來(lái)。中國(guó)礦業(yè)大學(xué)2008屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)第13頁(yè)2總體方案的確定電牽引采煤機(jī)，該機(jī)裝機(jī)功率4875KW，截割功率2200KW，牽引功率240。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(xiǎn)的礦井中使用，并可在海拔不超過(guò)2000M、周圍介質(zhì)溫度不超過(guò)40或低于10、不足以腐蝕和破壞絕緣的氣體與導(dǎo)電塵埃的情況下使用。21主要技術(shù)參數(shù)如下采高（M）1326適應(yīng)傾角。40煤質(zhì)硬度硬或中硬機(jī)面高度MM1000滾筒直徑MM1100滾筒轉(zhuǎn)速R/MIN40截深MM630牽引力KN360牽引速度M/MIN077128滅塵方式內(nèi)外噴霧拖電纜方式自動(dòng)拖纜裝機(jī)功率KW220024075電壓V1140搖臂長(zhǎng)度MM2572211采煤機(jī)結(jié)構(gòu)方案采煤機(jī)采用多電機(jī)橫向布置方式，截割部用銷軸與牽引部聯(lián)結(jié)，左、右牽引部及中間箱采用高強(qiáng)度液壓螺栓聯(lián)結(jié)，在中間箱中裝有泵箱、電控箱、水閥和水分配閥。該機(jī)具有以下特點(diǎn)1截割電機(jī)橫向布置在搖臂上，搖臂和機(jī)身連接沒(méi)有動(dòng)力傳遞，取消了縱向布置結(jié)構(gòu)中的螺旋傘齒輪和結(jié)構(gòu)復(fù)雜的通軸。2主機(jī)身分為三段，即左牽引部、中間控制箱、右牽引部，采用高度液壓螺栓聯(lián)結(jié)，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單可靠、拆裝方便。22搖臂結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案的確定由于煤層地質(zhì)條件的多樣性，煤炭生產(chǎn)需要多種類型和規(guī)格的采煤機(jī)。利用通用部件，組裝成系列型號(hào)的采煤機(jī)，可以給生產(chǎn)帶來(lái)很多方便。系中國(guó)礦業(yè)大學(xué)2008屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)第14頁(yè)列化、標(biāo)準(zhǔn)化和通用化是采掘機(jī)械發(fā)展的必然趨勢(shì)。所以，這里把左右搖臂設(shè)計(jì)成對(duì)稱結(jié)構(gòu)。212截割部電動(dòng)機(jī)的選擇由設(shè)計(jì)要求知，截割部功率為2002KW，即每個(gè)截割部功率為200KW。根據(jù)礦下電機(jī)的具體工作情況，要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(guò)載能力強(qiáng)，效率高。據(jù)此選擇YBCS3200C，其主要參數(shù)如下額定功率200KW；額定電壓1140V；滿載電流130A；額定轉(zhuǎn)速1478R/MIN；滿載效率0920；絕緣等級(jí)H；滿載功率因數(shù)085；接線方式Y(jié)；質(zhì)量1280KG；冷卻方式外殼水冷該電動(dòng)機(jī)輸出軸上帶有漸開(kāi)線花鍵，通過(guò)該花鍵電機(jī)將輸出的動(dòng)力傳遞給搖臂的齒輪減速機(jī)構(gòu)。22傳動(dòng)方案的確定221傳動(dòng)比的確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(jì)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(shì)。滾筒轉(zhuǎn)速對(duì)滾筒截割和裝載過(guò)程影響都很大；但對(duì)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?dòng)比總I7536401NI滾總電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速R/MIN滾筒轉(zhuǎn)速R/MIN滾222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中國(guó)礦業(yè)大學(xué)2008屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)第15頁(yè)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(guò)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(guò)程中常有過(guò)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。設(shè)計(jì)采用NGW型行星減速裝置，其工作原理如下圖所示（圖21）A太陽(yáng)輪B內(nèi)齒圈C行星輪X行星架圖21NGW型行星機(jī)構(gòu)該行星齒輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu)主要由太陽(yáng)輪A、內(nèi)齒圈B、行星輪C、行星架X等組成。傳動(dòng)時(shí)，內(nèi)齒圈B固定不動(dòng)，太陽(yáng)輪A為主動(dòng)輪，行星架X上的行星輪C繞自身的軸線OXOX轉(zhuǎn)動(dòng)，從而驅(qū)動(dòng)行星架X回轉(zhuǎn)，實(shí)現(xiàn)減速。運(yùn)轉(zhuǎn)中，軸線OXOX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097099,傳動(dòng)比一般為21137。如圖23，當(dāng)內(nèi)齒圈B固定，以太陽(yáng)輪A為主動(dòng)件，行星架C為從動(dòng)件時(shí)，傳動(dòng)比的推薦值為279。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56。所以這里先定行星減速機(jī)構(gòu)傳動(dòng)比745IBAG則其他三級(jí)減速機(jī)構(gòu)總傳動(dòng)比中國(guó)礦業(yè)大學(xué)2008屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)第16頁(yè)36755747639總IBAGI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131/4/97IZ256259/I3傳動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)截割部傳動(dòng)系統(tǒng)圖31各級(jí)傳動(dòng)轉(zhuǎn)速、功率、轉(zhuǎn)矩的確定截割部傳動(dòng)系統(tǒng)圖各軸轉(zhuǎn)速計(jì)算從電動(dòng)機(jī)出來(lái)，各軸依次命名為、軸。軸MIN1470N/R軸MIN/28193R軸4356/24II/R軸89/3566各軸功率計(jì)算軸099198031PKW軸09809919018198222K中國(guó)礦業(yè)大學(xué)2008屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)第17頁(yè)軸098099184511890123PKW軸098099099177225434軸09809909917022275軸09809916515126軸09809909915863637K軸09809909915236588P各軸扭矩計(jì)算軸9011NTMN3128647軸533P5軸9044NTMN96321467軸577P58軸9088NTMN62736將上述計(jì)算結(jié)果列入下表,供以后設(shè)計(jì)計(jì)算使用運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力參數(shù)編號(hào)功率/KW轉(zhuǎn)速N/RMIN1轉(zhuǎn)矩T/NM傳動(dòng)比軸198147012863軸18451821221457179軸1772252643321496156軸158632298865923229軸15236229882738666574732齒輪設(shè)計(jì)及強(qiáng)度效核中國(guó)礦業(yè)大學(xué)2008屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)第18頁(yè)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(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)初步確定各級(jí)傳動(dòng)中齒輪的齒數(shù)、轉(zhuǎn)速、傳動(dòng)的功率、轉(zhuǎn)矩以及各級(jí)傳動(dòng)的效率，進(jìn)而對(duì)各級(jí)齒輪模數(shù)進(jìn)行初步確定，具體計(jì)算過(guò)程級(jí)計(jì)算結(jié)果如下統(tǒng)的設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)初步確定各級(jí)傳動(dòng)中齒輪的齒數(shù)、轉(zhuǎn)速、傳動(dòng)的功率、轉(zhuǎn)矩以及各級(jí)傳動(dòng)的效率，進(jìn)而對(duì)各級(jí)齒輪模數(shù)進(jìn)行初步確定，截割部齒輪的設(shè)計(jì)及強(qiáng)度效核，具體計(jì)算過(guò)程及計(jì)算結(jié)果如下齒輪1和惰輪2的設(shè)計(jì)及強(qiáng)度效核計(jì)算過(guò)程及說(shuō)明計(jì)算結(jié)果1選擇齒輪材料查文獻(xiàn)1表817齒輪選用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31T/NP021V取圓周速度，參考文獻(xiàn)1表814，表815選SMVT/0取小輪分度圓直徑，由式（864）得1D32HED11ZUKT2齒寬系數(shù)查文獻(xiàn)1表823按齒輪相對(duì)軸承為非對(duì)稱布置，取06D小輪齒數(shù)191Z1惰輪齒數(shù)3401221971ZI齒數(shù)比U/34/傳動(dòng)比誤差誤差在范圍內(nèi)0/小輪轉(zhuǎn)矩MNNPT58625961載荷系數(shù)由式（854）得KKKVA使用系數(shù)查表820A動(dòng)載荷系數(shù)查圖857得初值VT齒向載荷分布系數(shù)查圖860齒間載荷分配系數(shù)由式855及得0COSZ/1/2312HRC5662SMVT/0公差組7級(jí)06D191Z342179U合適175A111VT108中國(guó)礦業(yè)大學(xué)2008屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)第19頁(yè)188321/191/341617查表821并插值1K則載荷系數(shù)的初值2T10875T彈性系數(shù)查表822EZ1898E2/MN節(jié)點(diǎn)影響系數(shù)查圖864H0X,021重合度系數(shù)查圖865Z許用接觸應(yīng)力由式得69HHLIMS/接觸疲勞極限應(yīng)力查圖86921LIMI、應(yīng)力循環(huán)次數(shù)由式得70810346NJ0NH192251/U/則查圖870得接觸強(qiáng)度得壽命系數(shù)121NZ硬化系數(shù)查圖871及說(shuō)明Z接觸強(qiáng)度安全系數(shù)查表827，按高可靠度查HS取3125HLIMS21/315/40M故的設(shè)計(jì)初值為DTD19168709768321T齒輪模數(shù)查表83ZDMT6/2/1小齒分度圓直徑的參數(shù)圓整值TD1MZ圓周速度V60/14730/NT與估取很相近，對(duì)取值影響不大，不必修正ST/3VKVK111，T2T小輪分度圓直徑D1惰輪分度圓直徑38472MZ中心距A51911K2T1898EZ2/MN25H089721/450MNHLIM2910582NZ13HSMM7M133MMTD1SV/20,VK1D13M281855MMA中國(guó)礦業(yè)大學(xué)2008屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)第20頁(yè)齒寬B769120MIN1TD惰輪齒寬762B小輪齒寬51齒根彎曲疲勞強(qiáng)度效荷計(jì)算3由式68FSF1FYBDKT齒形系數(shù)查圖867小輪Y1大輪2F應(yīng)力修正系數(shù)查圖868小輪SSY大輪重合度系數(shù),由式867Y7106/7502/7502許用彎曲應(yīng)力由式871FFXNFLIMSY/彎曲疲勞極限查圖872LIM彎曲壽命系數(shù)查圖873NY尺寸系數(shù)查圖874X安全系數(shù)查表827FS則2/98015/1121FXNLIMFSY174673854FMN22/29103261FF4齒輪幾何尺寸計(jì)算分度圓直徑D1971MZ342齒頂高AHHA齒根高F7250CF齒頂圓直徑D11D382AA齒根圓直徑FFFHMM762BM812861FY2472154S1657102/85MNLIM2121NY1X2S2/546MN21/2/94MD1328HA7F5D14A2中國(guó)礦業(yè)大學(xué)2008屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)第21頁(yè)齒輪4和齒輪5設(shè)計(jì)及強(qiáng)度效核1選擇齒輪材料查文獻(xiàn)1表817齒輪選用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3/021NPVT取圓周速度，參考文獻(xiàn)1表814，表815選SMVT/8取小輪分度圓直徑，由式（864）得1D32112HEDZUKT齒寬系數(shù)查文獻(xiàn)1表823按齒輪相對(duì)軸承為非對(duì)稱布置，取06D小輪齒數(shù)4Z大輪齒數(shù)3588圓整取552356142ZI齒數(shù)比U/傳動(dòng)比誤差誤差在范圍內(nèi)03/小輪轉(zhuǎn)矩MNT194載荷系數(shù)由式（854）得KKKVA使用系數(shù)查表820A動(dòng)載荷系數(shù)查圖857得初值VT齒向載荷分布系數(shù)查圖860齒向載荷分配系數(shù)由式855及得0COS/1/23154Z188321/231/36165查表821并插值11K則載荷系數(shù)的初值1087THRC5662SMVT/8公差組7級(jí)06D234Z3651565U合適MNT32149175A118VT10811K452T758232FFHD基圓直徑BD0COS1COS1B齒距P9MP齒厚S02/S中心距圓整A518MDF5120B9841632PS0A185中國(guó)礦業(yè)大學(xué)2008屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)第22頁(yè)彈性系數(shù)查表822EZ1898E2/MN節(jié)點(diǎn)影響系數(shù)查圖864H0,021X重合度系數(shù)查圖865許用接觸應(yīng)力由式得69HHLIMSZ/接觸疲勞極限應(yīng)力查圖86921LIMI、應(yīng)力循環(huán)次數(shù)由式得7081032601HNJN9928561/U則查圖870得接觸強(qiáng)度得壽命系數(shù)121NZ硬化系數(shù)查圖871及說(shuō)明Z接觸強(qiáng)度安全系數(shù)查表827，按高可靠度查HS取3125HLIMS21/315/40M圓整A8齒輪模數(shù)查表83ZDT092/8/4小齒分度圓直徑的參數(shù)圓整值TD4Z圓周速度V6/1360/34NT與估取很相近，對(duì)取值影響不大，不必修正SM8VK118，VTK452T小輪分度圓直徑D4惰輪分度圓直徑8365Z中心距A224齒寬B108640MIN1TD惰輪齒寬85B小輪齒寬4齒根彎曲疲勞強(qiáng)度效荷計(jì)算3由式68FSFFYBDKT421898EZ2/MN25H08721/450NHLIM29105628NZ13HS8MDT14SV/978VK452MD15A236MB10854中國(guó)礦業(yè)大學(xué)2008屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)第23頁(yè)齒形系數(shù)查圖867小輪FY4FY大輪5應(yīng)力修正系數(shù)查圖868小輪SS大輪重合度系數(shù),由式867Y641/7502/7502許用彎曲應(yīng)力由式871FFXNFLIMSY/彎曲疲勞極限查圖872LIM彎曲壽命系數(shù)查圖873NY尺寸系數(shù)查圖874X安全系數(shù)查表827FS則2/98015/1421FXNLIMFSY44/7878539FMN525061645210F4齒輪幾何尺寸計(jì)算分度圓直徑D384MZ5齒頂高AHHA1齒根高F8250CF齒頂圓直徑D424D5AA齒根圓直徑F1FFH08基圓直徑BD2COS4COS4DB5齒距PMP12齒厚S6/S中心距圓整A32694F24551575S1657024/85MNFLIM0121NY098X2S21/546MF2N4/978250FD12MHA8F0D4A35F1628MDB97405P1S62A4中國(guó)礦業(yè)大學(xué)2008屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)第24頁(yè)齒輪6和惰輪7的幾何尺寸計(jì)算齒輪幾何尺寸計(jì)算分度圓直徑D1746MZ287齒頂高AHMHA齒根高F1450CF齒頂圓直徑D36D297AA齒根圓直徑F78FFH51基圓直徑BD0COS3COS6DB297齒距PMP4齒厚SS821/中心距圓整A35MD238697HA14F5D26A37MF6407DB235P96S81MA惰輪8和齒輪9的幾何尺寸計(jì)算齒輪幾何尺寸計(jì)算分度圓直徑D28148MZ399齒頂高AHMHA齒根高F1450CF齒頂圓直徑D28D69AA齒根圓直徑F73FFH514基圓直徑BD20COSCOS8DB69齒距PMP3齒厚SS21/中心距圓整A46D3928546MHA1F7D38A549F201MDB37859P64S21A由于齒輪的強(qiáng)度效核方法都是相似的，因而對(duì)其它齒輪的強(qiáng)度效核過(guò)程安排在設(shè)計(jì)說(shuō)明書以外的篇幅中進(jìn)行，并全部強(qiáng)度驗(yàn)算合格。33截割部行星機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)計(jì)算中國(guó)礦業(yè)大學(xué)2008屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)第25頁(yè)電牽引采煤機(jī)是直接以電動(dòng)機(jī)作為驅(qū)動(dòng)減速箱的原動(dòng)力,因而要求減速箱有較大的速比,同時(shí)受工作面空間條件限制,要求傳動(dòng)裝置尺寸小。因此,電牽引采煤機(jī)無(wú)論牽引部或截煤部均在最后輸出級(jí)采用行星機(jī)構(gòu)。行星傳動(dòng)結(jié)構(gòu)緊湊、速比大。行星傳動(dòng)的優(yōu)點(diǎn)是動(dòng)力分流,功率流數(shù)取決于行星輪個(gè)數(shù)。因此,電牽引采煤機(jī)用的行星機(jī)構(gòu)大多設(shè)計(jì)成4個(gè)行星輪,以降低每一行星輪的負(fù)載,但對(duì)行星架及齒輪的加工精度要求更高。為減小加工安裝誤差所產(chǎn)生的偏載和彈性變形、慣性力、摩擦力等妨礙載荷均勻分布的因素,把太陽(yáng)輪作成無(wú)支承的浮動(dòng)件單浮動(dòng),通過(guò)漸開(kāi)線花鍵與前一級(jí)齒輪聯(lián)接,花鍵側(cè)隙則滿足了浮動(dòng)量的要求?；蛟O(shè)計(jì)成雙浮動(dòng)太陽(yáng)輪、內(nèi)齒圈浮動(dòng)、三浮動(dòng)結(jié)構(gòu)太陽(yáng)輪、內(nèi)齒圈、行星架浮動(dòng)。這些均載措施結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、浮動(dòng)靈敏、反力矩小,有效地補(bǔ)償各種誤差,使行星輪間的載荷均衡分配。行星輪與內(nèi)齒圈一般設(shè)計(jì)成薄壁輪緣。行星輪輪緣的變形對(duì)安裝在行星輪內(nèi)孔中軸承的滾動(dòng)體間的載荷分布會(huì)發(fā)生影響,由此獲得可提高軸承壽命的最佳間隙。內(nèi)齒圈輪緣的柔性變形,同樣也有利于行星輪間的載荷分配均勻,并降低嚙合時(shí)的動(dòng)載荷。已知輸入功率KW,681507P轉(zhuǎn)速22988R/MIN，N輸出轉(zhuǎn)速40R/MIN滾331齒輪材料熱處理工藝及制造工藝的選定太陽(yáng)輪和行星輪的材料為20CRNI2MOA，表面滲碳淬火處理，表面硬度為5761HRC。因?yàn)閷?duì)于承受沖擊重載荷的工件，常采用韌性高淬透性大的18CR2NI4WA和20CRNI2MOA等高級(jí)滲碳鋼，經(jīng)熱處理后，表面有高的硬度及耐磨性，心部又具有高的強(qiáng)度及良好的韌性和很低的缺口敏感性。試驗(yàn)齒輪齒面接觸疲勞極限MPALIM1450H試驗(yàn)齒輪齒根彎曲疲勞極限太陽(yáng)輪（）LIF2N行星輪80LIM齒形為漸開(kāi)線直齒，最終加工為磨齒，精度為6級(jí)。內(nèi)齒圈的材料為42CRMO，調(diào)質(zhì)處理，硬度為262302HBS試驗(yàn)齒輪的接觸疲勞極限2LIM750NH中國(guó)礦業(yè)大學(xué)2008屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)第26頁(yè)試驗(yàn)齒輪的彎曲疲勞極限2LIM80NF齒形的加工為插齒，精度為7級(jí)。332確定各主要參數(shù)行星機(jī)構(gòu)總傳動(dòng)比I5747，采用NGW型行星機(jī)構(gòu)。行星輪數(shù)目PN要根據(jù)文獻(xiàn)3表293及傳動(dòng)比I，取。4PN載荷不均衡系數(shù)K采用太陽(yáng)輪浮動(dòng)和行星架浮動(dòng)的均載機(jī)構(gòu)，取115PK配齒計(jì)算太陽(yáng)輪齒數(shù)AZ