MG200-48型薄煤层采煤机截割部设计【毕业论文+CAD图纸全套】

买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 业 设 计 说 明 书 题目： 二级学院（直属学部）： 专业： 班级： 学生姓名： 学号： 指导教师姓名： 职称： 评阅教师姓名： 职称： 2014 年 月买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 1 摘 要 本文介绍了采煤机的发展历史、组成及工作原理，在分析煤炭工业及煤炭工业的行业背景的基础上，展望了采煤机的发展趋势，并针对采煤机的发展现状，进行了 87 型采煤机的截割部设计。 本文首先确定了设计方案和选择了基本部件并开展了传动系统的可靠性分析，87 型采煤机截割部主要是由一个减速箱和四级齿轮传动组成，截割部电机放在摇臂内横向布置，电动机输出的动力经由三级直齿圆拄齿轮和行星轮系的传动，最后驱动滚筒旋 转。并对所设计的齿轮和花键进行了公差分析，同时介绍了截割部的安装、维护和故障处理。本采煤机截割部具有较高的可靠性和安全维修性。 关键词： 滚筒式采煤机 截割部 行星齿轮传动 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 2 of in On of of of to of we 87s on of 87s It is up of a 87of to up in on a of of of to of At of 87 文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 3 目 录 摘 要 . 1 . 2 1 概述 . 5 言 . 5 国采煤机 30 多年的发展进程 . 5 0 世纪 70 年代是我国综合机械化采煤起步阶段 . 5 20 世纪 80 年代是我国采煤机发展的兴旺时期 . 6 0 世纪 90 年代至今是我国电牵引采煤机发展的时代 . 6 际上电牵引采煤机的技术发展状况 . 7 内电牵引采煤机的发展状况 . 9 构特征与工作原理 . 10 臂 . 10 割电动机 . 10 引部 . 11 助液压系统 . 12 助装置 . 13 筒 . 14 外液压管路 . 14 2 总体方案的确定 . 15 要技术参数如下： . 15 煤机结构方案 . 15 割部电动机的选择 . 15 动方案的确定 . 16 动比的确定 . 16 动比的分配 . 16 3 传动系统的设计 . 18 级传动转速、功率、转矩的确定 . 18 轮设计及强度效核 . 19 割部行星机构的设计计算 . 26 轮材料热处理工艺及制造工艺的选定 . 26 定各主要参数 . 26 何尺寸计算 . 29 合要素验算 . 30 轮强度验算 . 32 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 4 的设计及强度效核 . 42 择轴的材料 . 42 径的初步估算 . 42 作用在齿轮上的力 . 42 的强度效核： . 43 全系数效核计算 . 45 承的寿命校核 . 48 截 轴的轴承 22219c 和 行寿命计算 . 48 星轮轴承寿命的计算 . 48 键的强度校核 . 49 轴花键校核 . 49 星轮系花键校核 . 49 4 采煤机的使用和维护 . 51 滑及注油 . 51 面检查与试运转 . 51 运转前的检查： . 51 运转时检查： . 51 井及井下组装 . 51 煤机的井下操作 . 52 作前的检查： . 52 运转中注意事项： . 52 器的维护与检修 . 53 煤机轴承的维护及漏油的防治 . 53 齿面齿轮的疲劳失效及对策 . 55 矿机械传动齿轮失效的改进途径 . 57 计 . 58 材 . 58 工工艺 . 59 处理 . 59 面强化处理 . 59 确 安装运行 . 59 滑 . 60 5 总结 . 61 参考文献 . 62 致 谢 . 63 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 5 1 概述 言 采煤机械的装备水平是煤矿技术水平的重要标志之一。采煤机械的选用取决于煤层的赋存条件、采煤方法和采煤工艺，而采煤机械的技术发展又促进了采 煤方法和采煤工艺的更新。 采煤方法按采煤工艺可分为长壁式采煤法和房柱式采煤法两大类。我们广泛使用长壁式采煤法。 长壁式采煤法所使用的机械设备按机械化程度分为爆破采煤机械、普通机械化采煤机械和综合机械化采煤 机械三类。 炮采工作面的机电设备较少，主要靠人力完成各项工序。破煤工序有直接打眼放炮和先掏槽后打眼放炮两种，装煤工序主要依靠人工攉煤，运煤工序依靠工作面刮板输送机来完成。 普通机械化采煤机 工作面用采煤机或刨煤机和工作面刮板输送机实现破煤、装煤和运煤工序的机械化，用单体支护设备实现人工控制顶板。 综合机械化采煤工作面将各种相对独立的机电设备合理的组合在一起，在工艺过程中协调工作，使采煤工作面的破、装、运、支全部工序实现机械化。 国采煤机 30 多年的发展进程 0 世纪 70 年代是我国综合机械化采 煤起步阶段 20 世纪 70 年代初期，煤炭科学研究总院上海分院集中主要科技骨干，研制出综采面配套的 双滚筒采煤机，另一方面改进普采配套的 、 70 年代中后期，制造出 双滚筒采煤机。 20 世纪 70 年代我国采煤机的发展有以下特点： （ 1） 装机功率小 例如， 双滚筒采煤机，装机功率 170双滚筒采煤机，装机功率 150 单滚筒采煤机，装机功率 100 150 （ 2） 有链牵引，输出牵引力小 此时期的采煤机牵引方式都是圆环链轮与牵引链轮啮合传动，传递牵引力小，牵引力在 200下。 （ 3） 牵引速度低 由于受液压元部件可靠性的限制，设计的牵引力功率较小，牵引速度一般不超过6m / （ 4） 自开切口差 由于双滚筒采煤机摇臂短 ,又都是有链牵引 ,很难割透两端头 ,且容易留下三角煤 ,故需要人工清理 ,单滚筒采煤机更是如此 . （ 5） 工作可靠性较差 我国基础工业比较薄弱 ,元部件质量较差 ,反映在采煤机的寿命普遍较低 ,特别是液压元部件的损坏比较严重。 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 6 20 世纪 80 年代是我国采煤机发展的兴旺时 期 20 世纪 70 年代后期，我国总共引进 143 套综采成套设备。世界主要采煤机生产国如英国、德国、法国、波兰、日本等都进入中国市场，其技术也展示在中国人的面前，为我们深入了解外国技术和掌握这些技术创造了条件，同时通过 20 世纪 70 年代自行研制采煤机的实践，获得了成功和失败的经验与教训，确立了我国采煤机的发展方向，即仿制和自行研制并举。 解决难采煤层的问题是 20 世纪 80 年代重大课题之一：具体的课题是薄煤层综合机械化成套设备的研制：大倾角综采成套设备的研制：“三硬”、“三软” 4 5m 一次采全高综采设备的研制：解决短工 作面的开采问题，短煤臂采煤机的研制。 据初步统计， 20 世纪 80 年代自行开发和研制的采煤机品种有 50 余种，是我国采煤机收获的年代，基本满足我国各种煤层开采的需要，大量依靠进口的年代已一去不复返了。 20 世纪 80 年代采煤机的发展有如下特点： （ 1） 重视采煤机系列的开发，扩大使用范围 20 世纪 70 年代开发的采煤机，一种类型只有一个品种，十分单一，覆盖面小，很难满足不同煤层开采需要。 20 世纪 80 年代起重视系列化采煤机的开发工作，一种功率的采煤机可以派生出多种机型，主要元部件在不同功率的采煤机上都能通用，这样不仅扩大了 工作面的适应范围，而且便于用户配件的管理。采煤机系列化是 20世纪80年代采煤机发展中非常突出的特点。 （ 2） 元部件攻关先行，促使采煤机工作可靠性的提高 总结 20世纪 70年代采煤机开发中的经验教训，元部件的可靠性直接决定采煤机开发的成功率，所以功关内容为：主电机的攻关，以解决烧机的现象；齿轮攻关，从选择材质上，热处理工艺上着手，学习国内外先进技术成功经验，以德国齿轮为目标进行攻关，达到预期目的，解决了低速重载齿轮早失效的问题：液压系统和液压元部件的攻关，主油泵和油马达的可靠性直接影响牵引部工作的可靠性，在 20 世纪 80年代中期，把斜轴泵、斜轴马达、阀组和调速机构等都列入 重点攻关内容。 （ 3） 无链牵引的推广使用，使采煤机工作平稳，使用安全 在引进大功率采煤机的同时，无链牵引技术传入中国，德国艾柯夫公司的销轨式无链牵引和英国安德森公司的齿轨式无链牵引占绝大多数，而且技术成熟。为此，我国研制采煤机的无链牵引都向引进机组的结构上靠拢。仿制和引进技术生产的采煤机更是如此。无链牵引使采煤机工作平稳，使用安全，承受的牵引力大，因此，得到用户的广泛欢迎，大功率采煤机都采用无链牵引系统。 0 世纪 90 年代至今是我国电 牵引采煤机发展的时代 进入 20 世纪 90 年代后，随着煤炭生产向集约化方向发展，减员提效，提高工作面单产成为煤炭发展的主流，发展高产高效工作面势在必行，此采煤机开发研制围绕高产高效的要求进行，其主要方向是： （ 1）大功率高参数的液压牵引采煤机：最具代表性的机型是 W 型采煤机。 （ 2）高性能电牵引采煤机：电牵引采煤机的研制从 20 世纪 80 年代开始起步， 20买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 7 世纪 90 年代全面发展，电牵引的发展存在直流和交流两种技术途径。进入 20 世纪 90年代后，交流变频调速技术在中厚煤层采煤机中推广使用，上海分院先后开发成 功00 50 00 20020采煤机，变频调速箱可以是机载，也可以是非机载。另外派生出 8种机型，都已投入使用，取得较好的效果。太原矿山机械厂在引进英国 流电牵引全套技术的基础上，开发出 00 00两种电牵引采煤机，鸡西煤机厂、辽源煤机厂也开发了交流电牵引采煤机。 国产电牵引采煤机虽然发展速度很快，但在性能和可靠性上与世界先进国家的 还存在较大的差距，所以一些有实力的矿务局，在装备高产高效工作面时，把目光移到国外，进口国外先进电牵引采煤机。如神府华能集团引进美国的 7牵引采煤机；兖州矿业集团公司引进德国的 和日本的 由于价格昂贵，故引进数量较少， 90 年代采煤机技术发展的特点如下： 多电机驱动横向布置的总体结构成为电牵引采煤机发展的主流 我国开发的电牵引采煤机，一般都采用横向布置。各大部件由单独的电动机驱动，传动系统彼此独立，无动力传递，结构简单，拆装方便，因而有取代电动 机纵向布置的趋势。 我国采煤机的主要参数与世界先进水平的差距在缩小 在装机功率方面，我国的液压牵引采煤机装机功率达到 800牵引采煤机装机功率达到 1020牵引功率为 2满足高产高效工作面对功率的要求。在牵引力和牵引速度方面，电牵引的最大牵引力已达到 700大牵引速度达12 56m/处理机的工矿监测、故障显示、无线电离机控制等方面已达到较高技术水平。 液压紧固技术的开发研究取得成功 采煤机连接构件经常松动是影响工作可靠性的重要因素，而且解决难度较大，液压螺母和专用 超高压泵，在电牵引采煤机中得到推广应用，防松效果显著，基本解决采煤机连接可靠性的问题。 回顾这 30多年我国采煤机发展的历程，走的是一条自力更生和仿制引进结合的道路，也是一条不断学习国外先进技术为我所用的发展道路，从 20世纪 70年代主要靠进口采煤机来满足我国生产需要，到近年几乎是国产采煤机占我国整个采煤机市场，这也是个了不起的进步 。 际上电牵引采煤机的技术发展状况 80 年代以来 , 世界各主要产煤国家 , 为适应高产高效综采工作面发展和实现矿井集约化生产的需要 , 积极采用新技术 , 不断加速更新滚筒采 煤机的技术性能和结构 , 相继研制出一批高性能、高可靠性的“重型”采煤机。其中 , 最具代表的是英国安德森的 列 , 德国艾柯夫的 列 , 美国乔依的 列和日本三井三池的2列电牵引采煤机。这些采煤机 , 体现了当今世界电牵引采煤机的最新发展方向。 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 8 德国艾柯夫公司 , 整机结构特点为机身 3 段式 , 两边传动部分为铸造箱体结构 , 中间电气部分为焊接框架结构 , 摇臂为分体联结 , 左右对称通用 , 可满足不同的配套要求 ; 牵引部电气传动系统采用两直流电机他激并列 , 电枢采用微机控制 , 励磁采用串联 , 既能满足四象限运行 , 又能满足双牵引 , 趋于负载均衡 , 目前正全力发展交流电牵引。美国乔依公司从 37 机身为 3 段焊接结构形式 , 摇臂为分体联结、左右通用 , 牵引部电气传动系统为 2 电机串激串联 , 目前已开始投入使用 7流电牵引采煤机。日本三井三池公司 为交流电牵引采煤机 , 其结构形式为以前的截割电机布置在机身的传统结构形式 , 机械传动和联结相当复杂。 总结这些国家电牵引采煤机的技术发展有如下几个特点 : (1) 装机功率和截割电动机 功率有较大幅度增加 为了适应高产高效综采工作面快速割煤的需要 , 不论是厚、中厚和薄煤层采煤机 , 均在不断加大装机功率 (包括截割功率和牵引功率 ) 。装机功率大都在 1000右 , 单个截割电机功率都在 375上 , 最高达 600流电牵引功率最大达 2 56 交流电牵引功率最大达 2 60 (2) 电牵引采煤机已取代液压牵引采煤机而成为主导机型 世界各主要采煤机厂商 20 世纪 80 年代都已把重点转向开发电牵引采煤机 , 如德国艾柯夫公司是最早开发电牵引采煤机的 , 80 年代中后期基本停 止生产液压牵引采煤机 , 研制出 列电牵引采煤机 , 90 年代又研制成功交流直流两用的 采煤机。美国乔依公司 70 年代中期开始开发多电机驱动的直流电牵引采煤机 , 80 年代先后推出3 4 6 个新机型 , 其电控系统多次改进 , 更趋完善。英国安德森公司 80 年代中期先后开发了 煤层电牵引采煤机。日本三井三池公司 80 年代中期着手开发高起点交流电牵引采煤机 , 最具代表的是 2 2煤机 , 为国际首创。法国萨吉姆公司在 90 年代也已研制成功 交流电牵引采煤机。交流电牵引近几年发展很快 , 由于技术先进 ,可靠性高、简单 , 有取代直流电牵引的趋势。自日本 80 年代中期研制成功第 1 台交流电牵引采煤机 ,至今除美国外 , 其它国家如德国、英国、法国等都先后研制成功交流电牵引采煤机 , 是今后电牵引采煤机发展的新目标。 (3) 牵引速度和牵引力不断增大 液压牵引采煤机的最大牵引速度为 8m/ 右 , 而实际可用割煤速度为 4 5m/ 不适应快速割煤需要。电牵引采煤机牵引功率成倍增加 , 最大牵引速度达 15 20m/ 美国 18m/ 牵引速度很普遍 ,美国乔依公司的 1 台经改进的 4煤机的牵引速度高达 2815m/ 于采煤机需要快速牵引割煤 , 滚筒截深的加大和转速的降低 , 又导致滚筒进给量和推进力的加大 , 故要求采煤机增大牵引力 , 目前已普遍加大到 450 600 现正研制最大牵引力为1000采煤机。 (4) 多电机驱动横向布置的总体结构日益发展 70 年代中期仅有美国的 列采煤机、 西德 采煤机采用多电机驱动 , 机械传动系统彼此独立 , 部件之间无机械传动 , 取消了锥齿轮传动副和复杂通轴 , 机械结构简单 , 装拆方便。目前 , 这类采煤机既有电牵引 , 也有液压牵引 , 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 9 既有中厚煤层用大功率 , 也有薄煤层的 , 有取代传统的截割电动机纵向布置的趋势。 (5) 滚筒的截深不断增大 牵引速度的加快 ,支架随机支护也相应跟上 , 使机道空顶时间缩短 ,为加大采煤机截深创造了条件。 10 年前滚筒采煤机截深大都是 630 700 现已采用 8001000 1200深 , 美国正在考虑采用 1500深的可能性。 (6) 普遍提高供电电压 由于装机功率大幅度提高 , 为了保证供电质量和电机性能 , 新研制的大功率电牵引采煤机几乎都提高供电电压 , 主要有 2300V , 3300V , 4160V 和 5000V。美国现有长壁工作面中 , 45 %以上的电牵引采煤机供电电压为2300V。 (7) 有完善的监控系统 包括采用微处理机控制的工况监测、数据采集、故障显示的自动控制系统 ; 就地控制、无线电随机控制 , 并已能控制液压支架、输送机动作和滚筒自动调高。 (8) 高 可靠性 据了解美国使用的 000 型采煤机的时间利用率可达95 % 98 % ,采煤量 350 万 t 以上 ,最高达 1000 万 t 。 内电牵引采煤机的发展状况 我国从 20 世纪 80 年代末期 , 煤科总院上海分院与波兰合作研制开发了我国第 1 台 煤层强力爬底板交流电牵引采煤机 , 在大同局雁崖矿使用取得成功。借助 牵引采煤机的电牵引技术 , 对液压牵引采煤机进行技术更新。第 1 台 6802电牵引采煤机是在鸡西煤矿机械厂生产的 列液压牵引采煤机的基础上改造成功 , 并于 1996 年 7 月在大同晋华宫矿开始使用。与此同时 , 在太原矿山机器厂生产的 压牵引采煤机上应用交流电牵引调速装置改造 302电牵引采煤机。截止目前 , 我国已形成 5 个电牵引采煤机生产基地 , 鸡西煤矿机械厂、太原矿山机器厂、煤炭科学研究总院上海分院、辽源煤矿机械厂生产交流电牵引采煤机 , 西安煤矿机械厂则生产直流电牵引采煤机。 我国近期开发的电牵引采煤机有以下特点 : (1) 多电机驱动横向布置电牵引采煤机。截割电机横向布置在摇臂上 , 取消了螺旋伞齿轮和结构复杂的通轴。 (2) 总装机功率、牵引功率大幅度提高 , 供电电压 (对单个电机 400以上 ) 由1140V 升至 3300V , 保证了供电质量和电机性能。 (3) 电牵引采煤机以交流变频调速牵引装置占主导地位 , 部分厂商同时也研制生产直流电牵引采煤机。 (4) 主机身多分为 3 段 , 取消了底托架 , 各零部件设计、制造强度大大提高 , 部件间用高强度液压螺母联接 , 拆装方便 , 提高了整机的可靠性。 (5) 电控技术研究和采煤机电气控制装置可靠性不断提高。在通用性、互换性和集成型方面 迈进了一大步 , 功能逐步齐全 , 无线电随机控制研制成功 , 数字化、微机的电控装置已进入试用阶段。 (6) 在横向布置的截割电机上 , 设计使用了具有弹性缓冲性能的扭矩轴 ,改善了传动件的可靠性 , 对提高采煤机的整体可靠性和时间利用率起到了积极作用。 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 10 (7) 耐磨滚筒及镐形截齿的研究 , 推进了我国的滚筒及截齿制造技术 ,开发研制的耐磨滚筒 ,可适用于截割 f = 3 4 的硬煤。具有使用中轴向力波动小 ,工作平稳性好 ,块煤率高 ,能耗低等优点。 构特征与工作原理 图 滚筒采煤机 臂 摇臂 主要由截割电动机、摇臂壳、一轴组件、惰轮组件、二轴组件、三轴组件、拔叉组件、行星减速器，内喷雾系统等组成。左右摇臂减速器除壳体不同外，其余零部件完全相同，可互换使用。 摇臂直接由