太原理工機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計實驗報告

1、機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計實驗報告機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計實驗報告姓名：馬睿聰班級：機(jī)械Z1317學(xué)號：2013000384實驗一：采煤機(jī)的主功能及輔助功能 采煤機(jī)是一個集機(jī)械、電氣和液壓為一體的大型復(fù)雜系統(tǒng),工作環(huán)境惡劣,如果出現(xiàn)故障將會導(dǎo)致整個采煤工作的中斷,造成巨大的經(jīng)濟(jì)損失.采煤機(jī)是實現(xiàn)煤礦生產(chǎn)機(jī)械化和現(xiàn)代化的重要設(shè)備之一.機(jī)械化采煤可以減輕體力勞動、提高安全性,達(dá)到高產(chǎn)量、高效率、低消耗的目的.采煤機(jī)分鋸削式、刨削式、鉆削式和銑削式四種：采煤機(jī)是一個集機(jī)械、電氣和液壓為一體的大型復(fù)雜系統(tǒng),工作環(huán)境惡劣,如果出現(xiàn)故障將會導(dǎo)致整個采煤工作的中斷,造成巨大的經(jīng)濟(jì)損失.隨著煤炭工業(yè)的發(fā)展,采煤機(jī)的功能越來越多,其自身

2、的結(jié)構(gòu)、組成愈加復(fù)雜,因而發(fā)生故障的原因也隨之復(fù)雜.雙滾筒采煤機(jī)綜合了國內(nèi)外薄煤層采煤機(jī)的成功經(jīng)驗,是針對我國具體國情而設(shè)計的新型大功率薄煤層采煤機(jī).采煤機(jī)的主要組成部分： 采煤機(jī)的類型很多，但基本上以雙滾筒采煤機(jī)為主，其基本組成部分也大體相同。各種類型的采煤機(jī)一般都由下列部分組成。  （1）截割部 截割部的主要功能是完成采煤工作面的截煤和裝煤，由左、右截割電機(jī)，左、右搖臂減速箱，左、右滾筒，冷卻系統(tǒng)，內(nèi)噴霧系統(tǒng)和弧形擋板等組成。截割部耗能占采煤機(jī)裝機(jī)總功率的80%-90%，因此，研制生產(chǎn)效率高和比能耗低的采煤機(jī)主要體現(xiàn)在截割部。  

3、l 傳動裝置： 截割部傳動裝置的作用是將采煤機(jī)電動機(jī)的動力傳遞到滾筒上，以滿足滾筒轉(zhuǎn)速及轉(zhuǎn)矩的要求；同時，還應(yīng)具有調(diào)高功能，以適應(yīng)不同煤層厚度的變化。 截割部的傳動方式主要有一下幾種： a）、電動機(jī)-搖臂減速箱-行星齒輪減速箱-滾筒 b）、電動機(jī)-固定減速箱-搖臂減速箱-滾筒 c）、電動機(jī)-固定減速箱-搖臂減速箱-行星齒輪減速箱-滾筒 d）、電動機(jī)-搖臂減速箱-滾筒 l 螺旋滾筒： 螺旋滾筒是采煤機(jī)落煤和裝煤的工作機(jī)構(gòu)，對采煤機(jī)工作起決定性作用，消耗總裝功機(jī)率的80%-90%。早期的螺旋滾筒為鼓

4、型滾筒，現(xiàn)代采煤機(jī)都采用螺旋滾筒。螺旋滾筒能適應(yīng)煤層的地質(zhì)條件和先進(jìn)的采煤方法及采煤工藝的要求，具有落煤、裝煤、自開切口的功能。近些年來出現(xiàn)了一些新的截割滾筒，諸如滾刀式滾筒、直線截割式三角形滾筒、截楔盤式滾筒等。 滾筒由螺旋葉片由螺旋葉片、端盤、齒座、噴嘴、筒轂及截齒組成。 （2）牽引部 采煤機(jī)的牽引部是采煤機(jī)的重要組成部分，它不但負(fù)擔(dān)采煤機(jī)工作時的移動和非工作時的調(diào)動，而且牽引速度的大小直接影響工作機(jī)構(gòu)的效率和質(zhì)量，并對整機(jī)的生產(chǎn)能力和工作性能產(chǎn)生很大的影響。 牽引部由牽引傳動裝置和牽引機(jī)構(gòu)兩大部分組成。傳動裝置的重要功能是進(jìn)行能量轉(zhuǎn)換，即將電動機(jī)的

5、電能轉(zhuǎn)換為傳動主鏈輪或者驅(qū)動輪的機(jī)械能。牽引機(jī)構(gòu)是協(xié)助采煤機(jī)沿采煤工作面行走的裝置。傳動裝置裝于采煤機(jī)本身為內(nèi)牽引，裝在采煤機(jī)工作面兩端的為外牽引。絕大部分的采煤機(jī)采用內(nèi)牽引，僅在薄煤層中為了縮短機(jī)身長度才采用外牽引。隨著高產(chǎn)高效工作面的出現(xiàn)以及采煤機(jī)功率和牽引力的增大，為了工作面更加安全可靠，無鏈牽引機(jī)構(gòu)逐漸取代了有鏈牽引。 （3）電氣系統(tǒng) 電氣系統(tǒng)包括電動機(jī)及其箱體和裝有各種電氣元件的中間箱（連接筒）。該系統(tǒng)的主要作用是為采煤機(jī)提供動力，并對采煤機(jī)進(jìn)行過載保護(hù)及控制其動作。 （4）輔助（附屬）裝置 輔助裝置包括擋煤板、底托架、電纜拖曳裝置、供水噴霧冷

6、卻裝置，以及調(diào)高、調(diào)斜等裝置。該裝置的主要作用是同各主要部件一起構(gòu)成完整的采煤機(jī)功能體系，以滿足高效、安全采煤的要求，改善采煤機(jī)的工作性能。 MG500/1130-WD 型電牽引采煤機(jī)，屬多部電機(jī)橫向布置形式。整機(jī)由左、右牽引部，左、右截割部，左、右行走部及電控箱組成，電氣控制系統(tǒng)、液壓傳動系統(tǒng)及噴霧冷卻系統(tǒng)組成機(jī)器的控制保護(hù)系統(tǒng)。 左、右牽引部、電控箱通過一組連接絲杠，形成剛性聯(lián)接，左、右牽引部分別與電控部的左、右端面干式對接。兩行走部分別固定在左、右牽引部的箱體上。牽引部與電控部對接面用圓柱銷定位，高強(qiáng)度T形螺栓和螺母聯(lián)接。 截割部為整體彎搖臂結(jié)構(gòu)，

7、即截割電機(jī)、減速器均設(shè)在截割機(jī)構(gòu)減速箱上，與牽引部鉸接和調(diào)高油缸鉸接，油缸的另一端鉸接在牽引部上，當(dāng)油缸伸縮時，實現(xiàn)搖臂升降。支承組件固定在左、右牽引部上，與行走箱上的導(dǎo)向滑靴一起承擔(dān)整機(jī)重量。 采煤機(jī)的工作原理 單滾筒采煤機(jī)的滾筒一般位于采煤機(jī)下端，以使?jié)L筒割落下的煤不經(jīng)機(jī)身下部運(yùn)走，從而可降低采煤機(jī)機(jī)面（由底板到電動機(jī)上表面）高度。單滾筒采煤機(jī)上行工作時，如圖2-2（a）所示，滾筒割頂部煤并把落下的煤裝入刮板輸送機(jī)，同時跟機(jī)懸掛鉸接頂梁，割完工作面全長后，將弧形擋煤板翻轉(zhuǎn)180°；接著，機(jī)器下行工作，如圖2-2（b）所示，滾筒割底部煤及裝煤，并隨之推移工作面輸

8、送機(jī)。這種采煤機(jī)沿工作面往返一次進(jìn)一刀的采煤法叫單向采煤法。雙滾筒采煤機(jī)工作時，如圖2-2（c）所示，前滾筒割頂部煤，后滾筒割底部煤。因此雙滾筒采煤機(jī)沿工作面牽引一次，可以進(jìn)一刀；返回時又可以進(jìn)一刀，即采煤機(jī)往返一次進(jìn)二刀，這種采煤法稱為雙向采煤法。  滾筒的旋轉(zhuǎn)方向： 采煤機(jī)滾筒的旋轉(zhuǎn)方向的確定原則是有利于裝煤和機(jī)器的穩(wěn)定性。 為了輸送機(jī)推運(yùn)煤，滾筒的旋轉(zhuǎn)方向必須與滾筒的螺旋線方向一致。對逆時針（站在采空區(qū)側(cè)看滾筒）旋轉(zhuǎn)的滾筒，葉片應(yīng)為左旋；順時針旋轉(zhuǎn)的滾筒，葉片應(yīng)為右旋。即符合“左轉(zhuǎn)左旋，右轉(zhuǎn)右旋”的規(guī)律。 對于單滾筒采煤機(jī)，使用在左工作面

9、的滾筒，應(yīng)順時針旋轉(zhuǎn)，使用右旋滾筒，如圖2-3（a）所示（圖中B表示煤流方向）。使用在右工作面的滾筒，應(yīng)逆時針旋轉(zhuǎn)，使用左旋滾筒，如圖2-3（b）所示。對于雙滾筒采煤機(jī)，為了保證采煤機(jī)的工作穩(wěn)定性，雙滾筒采煤機(jī)兩個滾筒的旋轉(zhuǎn)方向應(yīng)相反，以使兩個滾筒受的截割阻力相互抵消，因此，兩個滾筒必須具有不同的螺旋方向。兩個轉(zhuǎn)向相反的滾筒有兩種布置方式：一是前順后逆，如圖2-4（a）所示。采用這種方式，采煤機(jī)的工作穩(wěn)定性較好，但滾筒易將煤甩出打傷司機(jī)，且煤塵較大，影響司機(jī)正常操作。二是前逆后順，如圖2-4（b）所示。采用這種方式，采煤機(jī)的工作穩(wěn)定性較差，易振動，但裝煤效果好，煤塵少。對機(jī)身較重的采煤機(jī)，機(jī)器

10、振動影響不大。因此，大部分采煤機(jī)都采用“前逆后順”的方式，即左滾筒為左旋葉片，逆時針旋轉(zhuǎn)；右滾筒為右旋葉片，順時針旋轉(zhuǎn)。實驗一：采煤機(jī)的主功能及輔助功能掘進(jìn)機(jī)主要部件結(jié)構(gòu)及工作原理 1截割部結(jié)構(gòu) 截割部主要由截割頭組件1、懸臂段2、截割減速器3、截割電機(jī)7組成，如圖1所示。截割減速器3兩端的法蘭盤分別與電動機(jī)7和懸臂段2連接成一體，懸臂段2中的傳動軸通過花鍵及螺釘與截割頭組件1相連接。電動機(jī)7經(jīng)截割減速器3、懸臂段2中的傳動軸驅(qū)動截割頭組件1旋轉(zhuǎn)截割煤、巖。截割部靠銷軸4與截割頭升降油缸相連接，靠銷軸8與截割頭回轉(zhuǎn)臺相連接。在截割頭升降油缸推動下，可繞銷軸8上下擺動；在截割頭回轉(zhuǎn)油缸推動下，可

11、隨截割頭回轉(zhuǎn)臺左、右擺動2裝運(yùn)部結(jié)構(gòu) 裝運(yùn)部的作用是將截割頭破碎下來的煤和巖石裝運(yùn)到配套的轉(zhuǎn)運(yùn)設(shè)備上去。它由裝載部（鏟板部）和運(yùn)輸部（第一運(yùn)輸機(jī)）兩部分組成。裝載部（鏟板部）的結(jié)構(gòu)如圖2所示，它由主鏟板2、側(cè)鏟板1、星輪驅(qū)動裝置4、弧形三齒星輪5等組成，兩臺低速大轉(zhuǎn)矩馬達(dá)直接驅(qū)動兩個弧形三齒星輪5旋轉(zhuǎn)，將截割頭破碎下來的煤和巖石裝運(yùn)到運(yùn)輸部（第一運(yùn)輸機(jī)）的機(jī)尾溜槽8中。鏟板通過耳座6與鏟板升降油缸連接，通過支點耳座7與本體部連接；鏟板升降油缸推動鏟板繞支點耳座7可上下擺動。 星輪驅(qū)動裝置結(jié)構(gòu)如圖3所示，弧形三齒星輪1通過定位銷2和螺釘4與旋轉(zhuǎn)盤3連接，液壓馬達(dá)6的輸出軸插入旋轉(zhuǎn)盤3的花鍵孔，帶

12、動旋轉(zhuǎn)盤3及弧形三齒星輪1旋轉(zhuǎn)。 第一運(yùn)輸機(jī)位于機(jī)體中部，是中雙鏈刮板式運(yùn)輸機(jī)，其結(jié)構(gòu)如圖4。運(yùn)輸機(jī)分前溜槽1和后溜槽3，前、后溜槽用高強(qiáng)度螺栓2聯(lián)接，運(yùn)輸機(jī)前端通過插口插入鏟板部和本體部連接的銷軸上，后端通過高強(qiáng)度螺栓固定在本體上。運(yùn)輸機(jī)采用二個液壓馬達(dá)5直接驅(qū)動鏈輪，帶動刮板鏈實現(xiàn)物料運(yùn)輸。緊鏈裝置4采用絲杠螺母機(jī)構(gòu)對刮板鏈的松緊程度進(jìn)行調(diào)整，彈簧座起緩沖的作用。3本體部（機(jī)架） 本體部由回轉(zhuǎn)臺、回轉(zhuǎn)軸承、本體架等組成，本體架采用整體箱形焊接結(jié)構(gòu)，主要結(jié)構(gòu)件為加厚鋼板，其結(jié)構(gòu)如圖5所示。  本體的右側(cè)上部（即圖紙后方）通過高強(qiáng)度螺栓連接液壓系統(tǒng)的泵站，左側(cè)上部（即圖紙前

13、方）裝有液壓系統(tǒng)的操縱臺。前面上部2、3處通過回轉(zhuǎn)臺4和截割部升降油缸與截割部連接，回轉(zhuǎn)臺4在安裝于6、10之間的截割回轉(zhuǎn)油缸推動下，可繞回轉(zhuǎn)軸承7擺動。前面下部1、5處通過鏟板升降油缸和銷軸1連接鏟板部及第一運(yùn)輸機(jī)機(jī)尾，第一運(yùn)輸機(jī)從本體部中間穿過。本體部左、右側(cè)下部8處通過高強(qiáng)度螺栓分別與左、右行走部履帶架連接，后部11處通過高強(qiáng)度螺栓連接后支承部。4行走機(jī)構(gòu) 行走機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)如圖6所示。主要由定量液壓馬達(dá)12、行星減速器16、驅(qū)動輪9、履帶6、張緊輪1、張緊油缸4、履帶架5等組成。定量液壓馬達(dá)12通過行星減速器16及驅(qū)動輪9帶動履帶6實現(xiàn)行走。履帶6的松緊程度是靠張緊油缸4推動張緊輪

14、托架11前后 移動來進(jìn)行調(diào)節(jié)的。張緊油缸為單作用形式，張緊輪伸出后靠卡板10鎖定，卡板的厚度分別為50mm、20mm、10mm、6mm，可隨意組合使用。張緊油缸、卡板均安裝在履帶外側(cè)，方便實用，并均配有蓋板以保證外形的美觀。液壓馬達(dá)、行星減速器均用高強(qiáng)度螺栓13、15與履帶架聯(lián)接。左右履帶架各采用12顆M30的高強(qiáng)度螺栓3、8緊固在本體架的兩側(cè)。5后支承 后支承的作用是減少截割時機(jī)體的振動，提高工作穩(wěn)定性并防止機(jī)體橫向滑動，其結(jié)構(gòu)如圖7。在后支承架2兩邊分別裝有升降支承器3，利用油缸實現(xiàn)支承。后支承架用鍵和M24的高強(qiáng)度螺栓1與本體部相聯(lián)，后支承的后支架4與第二運(yùn)輸機(jī)回轉(zhuǎn)臺5聯(lián)接。電控箱、泵站都固定在后支承支架上。6. 液壓系統(tǒng) 液壓系統(tǒng)。由油缸（包括：截割頭升降油缸、截割頭回轉(zhuǎn)油缸、鏟板升降油缸、后支撐器升降油缸、履帶張緊油缸）、馬達(dá)（包括：行走馬達(dá)、第一運(yùn)輸機(jī)馬達(dá)、星輪馬達(dá)、噴霧泵驅(qū)動馬達(dá)）、泵站、操縱閥及相互連接的管道等組成?？梢则?qū)動機(jī)器的截割頭上下左右擺動、鏟板升降、后支撐器升降、履帶張緊、行走輪轉(zhuǎn)動、第一運(yùn)輸機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)、星輪轉(zhuǎn)動、噴霧水泵運(yùn)轉(zhuǎn)等。另外還為錨桿鉆機(jī)提供了兩個備用接口。 7噴霧冷卻系統(tǒng) 該掘進(jìn)機(jī)的噴