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登记表 分院 机电工程 专业 机械设计制造及其自动化 班级 学生姓名 指导教师 设计（论文）起止日期 教研室主任 题目名称（包括主要技术参数）及要求 一、题目内容 ： 适用于 房柱式采煤和回收边角煤 ，也适用于条件类似的其它矿山及工程巷道的 开采 。 具有体积小、使用方便、调动灵活等优点。 二、要求： （ 1） 连续采煤机整体设计。 （ 2） 截割部设计 （ 3）采煤机的操作和使用 （ 4）采煤机的检修及维护保养 （ 5）安全保护 1、 课题研究的意义 ： 它可以 完成机械掏槽作业，改变 了 采煤工作面 采用手工掏槽作业的落后工艺，减轻 了 工人劳工生产率，与炮采工艺相比改善了采煤工人的劳动安全生产条件，确保 了 采煤工作面正规循环作业，增加块煤率，为薄煤层机械化采煤提供了一种 必要的 使用装备。 2、调研情况总结： 为了能很好的完成本课题，在网上查阅了大量有关 连续采煤机 的资料 ，例如： 采煤机主要分为截割部和行走部，其他的就可以说是辅助部件了。截割部就是常说的摇臂加滚筒，其实就是一个独立的减速器，通过摇臂上自带的电机输出动力，最后经减速由 滚筒（也就是刀具）完成割煤，装煤，落煤。（煤落在刮板机上，运走 ） ,而牵引部其实 也是这个过程，只不过最后的输出部件是销轨轮，通过与刮板输送机上的销排啮合完成行走的动作 等等。对完 成本课题起到了重要的作用。 3、查阅文件清单： 1 王伟 . 煤炭矿区规划环评的实践与探索 . J2011,(35) 2 王建 . 提高矿业在产业结构中的比重 M， 2009 3 唐大放，冯晓宁，杨现卿 M. 徐州：中国矿业大学出版社， 4 濮良贵，记名刚 M， 8 版 高等教育出版社， 5 刘仁家 M械工业出版社 ,6 刘鸿文 M等教育出版社， 7 唐锡宽，金德闻 M等教育出版社， 1986 8 席伟光 ,杨光 ,李波 M.等教育出版社， 2003 9 王晓东等 M北京：机械工业出版社， 1989 10 梁正强 M国铁道出版社， 1989 11 王春行主编 M北京：机械工业出版社， 1989 12 朱真才，韩振铎 M中国矿业大学出版社， 2005 13 H on of a J004,41(2) 14 K. a J 012,32 调研查阅资料 撰写开题报告进行功能原理设计 具体结构设计 设计计算 图 整理设计说明书 。 5进度安排 ： 第 1 周 阅有关 连续采煤 机的文件及书籍材料。 第 3 周 译英文材料。 第 4 周 课题论文， 写初稿。 第 9 周 善论文，定稿。 第 11 周 制设计草图、打印。 第 15 周 理，熟悉文件。 指导教师审阅意见： 年 月 日 记事： 指导教师审阅意见： 年 月 日 1 附录 in as of of I of It is of C of in in is 10% I. he of it is On of is it is to of so it is to In be of of is be by of is in be of of of is of it is to in be is of in of of to by in 1, it 2. up of is in is no in no of in 34. be at of on of in 5. is no in so is no in is in It is to it is to by he in is a of is up of a 2/8 . by of 0 KW at 155 r/is 00 r/500r/ of 2/8 he of in as 80V AC to of 3 . of In of he by in so of be of be I In , of in WM of WM as is is is of is of WM of at k is is ek is of at k is of at D1(k) is WM of at k 1(is WM of at of is in to C of as P2 is of is C of In , of in WM of be by In is of C of is of of C of is of of WM of . of in . . of in he of C of at of ti 5 is C of in at of is C of in at of of of C of at of ti is of C of at of of WM of at of ti D2(i) is of of WM of at of ti 2(is of WM of at of be as E is of of C of EC is of of of C of is of of of WM of . of C of be at +5, on as of of C of be at +5, on as of WM of at +5 be at +, on as is a of on in of of of be WM of be on of of be he is of C of in , is of C2 of in , . F t is of C of in in is 10% . 7 中文译文 电牵引采煤机的开关磁阻电动机 摘要 ： 本章介绍了电牵引采煤机双重开关磁阻电动机的并联驱动系统。该系统由开关磁阻电动机，功率变换器电路和控制器组成。给出了由通过采用比例积分算法的调节转子速度的闭环回路和模糊逻辑算法实现的负荷的均衡分布组成的控制策略。介绍了实验结果。开关磁阻电动机 1 和开关磁阻电动机 2 的功率变换器的平均直流的相对误差为 10% 。 关键词 ： 开关磁阻；电动控制；采煤机；煤矿；电传动 煤矿的地下环境是非常恶劣的。一方面由于它是潮湿的 ,高粉尘的 ,和易燃的环境。另一方面，为了节约开采成本，巷道空间是有限，以至于设备很难维护。自动化设备在现代化煤矿已经得到广泛应用。自动化设备的故障会直接影响到煤矿的产量和效益。采煤机是采煤的主要矿山设备。传统的滚筒采煤机是通过液压传动系统传动的。液压传动系统的故障率很高，因为液压传动系统的液体很容易受环境污染。液压传动系统的故障直接影响到煤矿的产量和效率。电传动系统比液压传动系统的故障率低。但是，矿井中电机传动系统的散 热性差，是因为为了煤矿安全，电机传动系统被封装在防爆的外壳内。电机传动系统是自动化设备的重要组成部分。电机传动系统的小说类型的发展对煤矿很重要。开关磁阻电动机传动是煤矿调速传动系统的主要设备，由于它的高工作可靠性和高容错能力。由双极点开关磁阻电动 机，单级功率变换器和控制器组成的开关磁阻电动机传动是电动机和功率变换器的核心。电动机没有毛刷，功率变换器没有双极功率变换器的故障。开关磁阻电动机传动可以在缺相的情况下运行，它是依靠电动机和功率变换器相位独立性来实现的。转子上没有绕组，以至于转子上没有铜损和很小的铁损。因为不需要冷却转子，所以很容易冷却电动机。由开关磁阻电动机传动的采煤机正在不断发展。本章介绍了发展的样机。 系统组成 电牵引采煤机的开关磁阻电动机传动是一个双重开关磁阻电动机并联传动系统。这个系统是由两个开关磁阻电动机，一个控制箱，这个控制箱 是安装在功率变换器和控制器上。采用的开关磁阻电动机是三相 12/8 结构的开关磁阻电动机，如图一所示。双重开关磁阻电动机分别包装在防爆外壳内。电动机的额定功率是 40速是 1155r/速范围是 100r/500r/ 8 图一 ： 三相 12/8 结构的开关磁阻电动机 功率变换器是由两个三相不对称桥式变换器并列组成。 电路的主要开关元件。经整流后三相交流 380V 电源提供给功率变换器。功率变换器的主要电路如图二所示。 图二：功率变换器的主要电路 控制器由转子位置检测电路，整流电 路，电流和电压保护电路，主要开关的门极驱动电路和闭环调速数字控制器和负荷均衡分配组成。 采用同一个牵引方法，双重开关磁阻电动机通过传送设备用来驱动采煤机，来确保双重开关磁9 阻电动机的转子速度同步运行。 并联驱动的双重开关磁阻电动机的闭环转子调速回路可以通过比例积分算法来实现。在开关磁阻电动机 1 中，功率变换器主要开关的触发信号是通过 号调制的。比较给定的转子速度和实际的转子速度， 占空比调节如下： 其中， 是给定的转子速度， 是实际的转子速度， 是转子速度的差。 在 k 时刻内，开关磁 阻电动机 1号占空比的增量。 是积分系数， 比例系数， 转子速度在 K 时间内的差。 转子速度在 间内的差， 在 k 时刻内，开关磁阻电动机 1号占空比，在 刻内，开关磁阻电动机 1号占空比。 开关磁阻电动机传动系统的输出功率和功率变换器的电流成正比，如下所示： 其中， 是开关磁阻电动机传动系统的输出功率， 功率变换器的平均直流电流。 在开关磁阻电动机 2 中，功率变换器主要开关的触发信号是通过 号调制的。双重开关磁阻电动机之间的负荷均衡分布是通过模糊逻辑算法来实现的。在 模糊逻辑调节器中有两个输入控制参数，一个是双重开关磁阻电动机之 间的功率变换器的平均电流的偏差，另一个是双重开关磁阻电动机之间的功率变换器的平均直流电流的偏差的变化。 输出控制参数是开关磁阻电动机 2 号占空比的增量。电牵引采煤机双重开关磁阻电动机并列传动系统的方框图见图三示 图三： 电牵引采煤机并列传动系统的方框图 10 功率变换器平均直流电流在双重开关磁阻电动机之间的偏差在 时刻为： 其中， 在 时刻，功率变换器在开关磁阻电动机 1 中实际平均直流电流， 在 时刻，功率变换器 在开关磁阻电动机 2 中实际平均直流 . 双重开关磁阻电动机在 时刻的功率变换器平均直流电流的偏差的变量为： 其中， 是双重开关磁阻电动机在 时刻的功率变换器平均电流的偏差。 开关磁阻电动机 2 在 时的 号的占空比为： 其中， 在 时刻的 号占空比的增量， 是开关磁阻电动机 2 在 时刻的 号的占空比。 模糊逻辑算法用以下来表示： 其中， 为模糊集合开关磁阻电动机间的功率变换器的平均直流电流的相对误差， 为模糊集合开关磁阻电动机间的功率变换器的平均直流电流的相对误差的变量， 为 模糊集合中开关磁阻电动机 2 号占空比的增量。 开关磁阻电动机间的功率变换器的平均直流电流的相对误差在 +区间内的连续偏差可以转变为分散偏差。公式如下： 开关磁阻电动机间的功率变换器的平均直流电流的相对误差在区间内的连续变量可以转变为分散变量。公式如下： 在区间 +内，开关磁阻电动机的功率变换器信号的占空比的分散增量可以转变为在区间 ， + 内的连续增量，公式如下： 根据上面的原理，这里是模糊逻辑算法的一个判定形式。模糊逻辑算法是存储在控制 器的程序存储单元内。 当检测到双重开关磁阻电动机负荷分配差异的时候，开关磁阻电动机中的占空比将被调节，这是根据模糊逻辑算法的判定形式，从而，双重开关磁阻电动机负荷分配将会达到平衡状态。 11 发展的双重开关磁阻电动机并联传动系统样机已经通过实验测量得到了。表一给出了测试结果，其中 为开关磁阻电动机的功率变换器的平均直流电流的相对误差， 为开关磁阻电动机的功率变换器的平均直流电流的相对误差，即： 表一：样机的实验结果 该表显示了开关磁阻电动机 1 和开关磁阻电动机 2 的功率变换器的平均直 流的相对误差为 10% 题目名称 连续采煤机 的设计 题 目 类 别 设计类 题目 性质 结合实际 专 业 机械设计制造及自动化 参加本题目 学生人数 1 论文类 虚拟题目 题目来源、教师准备情况、主要培养学生哪些能力 课题来源： 自拟 。 教师准备状况： 从事机械设计制造及其自动化领域的教学与研究 30 年，自 1999 年起自拟并指导该方向的毕业设计题目整14 年，有一定的研究基础。 主要培养学生哪些能力： 文献查阅与实际调研能力：外文资料翻译能力：基础理论与专业知识的综合应用能力：数 据资料的采集、处 理与分析能力、：计算机应用能力。 题 目 内 容 及 要 求 一、题目内容 ： 适用于 房柱式采煤和回收边角煤 ，也适用于条件类似的其它矿山及工程巷道的 开采 。 具有体积小、使用方便、调动灵活等优点。 二、要求： （ 1） 连续采煤 机整体设计。 （ 2） 截割部设 计 （ 3）采煤机的操作和使用 （ 4）采煤机的检修及维护保养 （ 5）安全保护 实 践 环 节 安 排 实习 实验 计算机应用 图 中、外文参考资料： 1 王伟 . 煤炭矿区规划环评的实践与探索 . J2011,(35) 2 王建 . 提高矿业在产业结构中的比重 M， 2009 3 唐大放 ,冯晓宁 ,杨现卿 M. 徐州 :中国矿业大学出版社 ,4 濮良贵 ,记名刚 M， 8 版 高等教育出版社， 5 刘仁家 M机械工业出版社 ,6 刘鸿文 M高等教育出版社 ,7 唐锡宽 ,金德闻 M高等教育出版社 ,1986 8 席伟光 ,杨光 ,李波 M.高等教育出版社 ,2003 9 王晓东等 M北京 :机械工业出版社 ,1989 10 梁正强 M中国铁道出版社 ,1989 11 王春行主编 M北京 :机械工业出版社 ,1989 12 朱真才，韩振铎 M中国矿业大学出版社， 2005 13 H on of a J004,41(2) 14 K. a J012,32 教研室主任 审批签字 分 院 院 长 审批签字 注：题目类别和题目性质请用符号 填在相应栏内 。 I 连采机截割部设计 摘要 本说明书首先介绍了我国采煤机械设备的发展状况 ,特点，将来的发展前景，以及国外采煤机的发展状况及其特点，并分析了在这些方面我国与国际水平的差距。之后着重叙述了连续采煤机各个机构的型式选择，连续采煤机的基本结构特点。 在设计说明书的编写时，我首先从总体上介绍了连续采煤机的基本组成及其各个机构地的型式选择并且在 图时将整体结构表现出来。而后我才开始着重介绍连续采煤机的截割部。确定摇臂内各零部件的传动方案、分配传动比、初步确定个齿轮的齿数、齿轮的设计计算及其校核、行星机构的设计计算、轴 的设计计算及其校核、并初步选取了轴承和键。而后简单介绍了连续采煤机的操作和使用，拆用、安装和调整，检修及维护保养和安全保护。 关键词 ：截割部；行星机构；基本组成；安装和维护；安全保护 I in of In of in I of to AD to by in of of of a of 录 摘要 I .一章 概述 1 1 续采煤机的发展概况 1 内连续采煤机的发展趋势 2 的设计 3 第二章 连续采煤机的特点 4 述 4 要技术参数 4 要结构和工作原理 6 续采煤机的基本组成 6 第三章 截割部设计 19 计任务相关参数 19 动装置的选择原则 19 星齿轮简介 20 机选型 22 择电动机的类型 22 择电动机的型号 22 动装置总传动比的确定及各级分传动比的分配 24 配传动比 24 动装置参数计算 24 级减速器的具体设计计算 25 确定各齿轮参数 25 的设计 37 承寿命的校核 48 的设计与强度校核 50 第四章 使用、安装、维 护及安全保护 53 运、安装和调整 53 器的拆卸和搬运 53 续采煤机的井下组装 53 器的井下调试 55 器的调整 55 续采煤机的操作和使用 57 续采煤机的操作 57 续采煤机的掘进作业 60 续采煤机的操作注意事项 61 续采煤机的检修及维护保养 62 器的日常维护保养 62 器的定期维护保养 62 滑 62 压系统用油 64 气 64 全保护 65 装与检查 65 护、修理与故障排除 66 装及保管 66 结束语 67 参考文献 68 致谢 69 V 1 连续采煤机截割部设计 摘要 本说明书首先介绍了我国采煤机械设备的发展状况 ,特点，将来的发展前景，以及国外采煤机的发展状况及其特点，并分析了在这些方面我国与国际水平的差距。之后着重叙述了连续采煤机各个机构的型式选择，连续采煤机的基本结构特点。 在设计说明书的编写时，我首先从总体上介绍了连续采煤机的基本组成及其各个机构地的型式选择并且在 图时将整体结构表现出来。而后我才开始着重介绍连续采煤机的截割部。确定摇臂内各零部件的传动方案、分配传动比、初步确定个齿轮的齿数、齿轮的设计计算及其校核、行星机构的设计计算 、轴的设计计算及其校核、并初步选取了轴承和键。而后简单介绍了连续采煤机的操作和使用，拆用、安装和调整，检修及维护保养和安全保护。 关键词 ：截割部；行星机构；基本组成；安装和维护；安全保护 in of In of in I of to AD to by in of of of a of 3 目 录 摘要 I .一章 概述 1 1 续采煤机的发展概况 1 内连续采煤机的发展趋势 2 的设计 3 第二章 连续采煤机的特点 4 述 4 要技术参数 4 要结构和工作原理 6 续采煤机的基本组成 6 第三章 截割部设计 19 计任务相关参数 19 动装置的选择原则 19 星齿轮简介 20 机选型 22 择电动机的类型 22 择电动机的型号 22 动装置总传动比的确定及各级分传动比的分配 24 配传动比 24 动装置参数计算 24 级减速器的具体设计计算 25 定各齿轮参数 25 的设计 37 承寿命的校核 48 4 的设计与强度校核 50 第四章 使用、安装、维护及 安全保护 53 运、安装和调整 53 器的拆卸和搬运 53 续采煤机的井下组装 53 器的井下调试 55 器的调整 55 续采煤机的操作和使用 57 续采煤机的操作 57 续采煤机的掘进作业 60 续采煤机的操作注意事项 61 续采煤机的检修及维护保养 62 器的日常维护保养 62 器的定期维护保养 62 滑 62 压系统用油 64 气 64 全保护 65 装与检查 65 护、修理与故障排除 66 装及保管 66 结束语 67 参考文献 68 致谢 69 5 第一章 概 述 当前，我国煤矿由于一井一面采煤方法的普遍采用，其开采速度大大加快，因而带来采掘机械化比例失调的矛盾更加突出。 特别是易采的中厚煤层资源日益减少，而薄煤层的开采比例逐年增加，在全部采准巷道中 ,半煤岩巷的比例已经达到 25%，但这些巷道中的 90%仍旧采用着传统的炮掘作业，劳动强度大，安全性差。 目前，我国大部分局、矿使用的几种主要机型多是上世纪六、 七十年代设计的，这些老产品设计陈旧过时、元部件可靠性差、开机率低、维护量大，而且机重偏轻、截割功率较小、过断层和截割岩石的能力差，仅适合在煤巷 中使用。 因此急待开发研制综合性能好、适应范围广的连续采煤机，来解决采煤机更新换代的问题，缓解采掘比例失调的紧张局面。 续 采煤机的发展概况 连续 采煤机 起源于美国，从 1949年美国利诺斯公司研制成功第一台连续 采煤机 以来，已经历半个世纪的发展历程。到现在，连续 采煤机 已日益完善，其采掘工艺走向成熟，不仅美国，而且世界许多国家，在房柱式 采煤 、回收边角煤以 及长壁开采的煤巷快速掘进中得到了广泛的应用，在单产、单进作业过程中创出了前所未有的水平，效益十分可观，为采煤界所公认。这套技术装备，在 60年代之前，主要用于房柱式或房柱式 采煤 ，到 60年代之后，美国推广应用于长壁采煤的准备巷道快速掘进中，现在在世界许多国家中使用，发展很快，取得了显著的经济效益。它的发展演变过程，按落煤机构来划分，大体上经历了以下三个阶段： 第一阶段， 40 年代，以利诺斯公司 和久益公司的 3 6为代表的截链式连续 采煤机 ，主要用于开采煤炭、钾碱、铝土、硼砂、页岩及永冻土等；缺点是结构较复杂、装煤效果差、生产能力不高。 第二阶段， 50年代，以久益公司 8煤机 ，其优点是生产能力较高，装煤效果好，缺点是振动大，维护费用高。 第三阶段， 60年代，是滚筒式连续 采煤机 高速发展，且日趋成熟的阶段。 60年代6 末，久益公司生产出 1011列的连续 采煤机 ，它是现代这种机型的形，到 70年代末，在 112煤机 。经过对 12系列连续 采煤机 的不断改进、完善和提高，生产出适用于开采中硬煤层的 122型机，以及适用于特别坚硬煤层的 12型机。 美国是使用台数最多、使用成效最好的国家。井工采煤产量的 50%是靠连续 采煤机 生产的。长壁工作面的采区巷道、工作面平巷全由连续 采煤机 掘进。美国连续 采煤机 掘进平均班进尺 60m，日产煤 2000t，并有许多高产工作面，日进达百米，月产煤超10万 t。 在南非井工煤产量的 90%是用连续 采煤机 房柱式生产的，但南非的煤质特别的硬，截齿消耗量一般为万吨 125个，相当于每个截齿只能生产 80 95年不完全统计，目前，世界上使用的连续 采煤机 约有 2100余套，其中 美国 1600台套，南非 220台套，澳大利亚有 190台套，英国有 90台套。 续 采煤机的 发展 趋势 1976年我国开始引进连续 采煤机 ，到现在为止，大体上可分为三个阶段： 第一阶段： 1983年在巷道断面 1522煤机 ，最高月产量 产 30万吨，年进尺万米，平均日进尺 30m。目前，这一批设备由于多数不配套，掘进巷道断面偏小 ，备件供应困难，维护管理技术跟不上等原因，基本上在生产中已不使用了。 第二阶段： 90年代，以配套引进为主。黄陵矿区和神东公司先 后配套引进 27台，用于房柱式开采和长壁工作面煤巷掘进，取得了优异的技术经济指标。据神东公司的统计，使用它比使用悬臂式掘进机每米成本低 160元。 第三阶段： 2008 年由神东公司和太原煤科院共同研发的国内首台连续 采煤机台设备填补了国内该领域的空白，打破了国外连续采煤机一统中国市场的局面。 的设计 我的设计是依照在网上查到神东维修中心的 2其截割部进行设计。 7 第二章 连续采煤机的特点 本次设计的截割部所对应的连续采煤机 ，采用多电机驱动、 纵向 布置（电机）积木组合，各部件之间为干式对接，可采中厚煤层中的硬煤。 用范围 ： 主要适用于 房柱式采煤和回收边角煤 ，也适用于条件类似的其它矿山及工程巷道的 开采 。该机可 采 巷道最大宽度 (定位时 )大高度 采 任意断面形状的巷道，适应巷道坡度 15 。该机后配套转载运输设备可采用桥式胶带转载机和可伸缩式带式输送机，实现连续运输，以利于机器效能的发挥。 机 长： 宽： 高 : 功 率 ： 530经济截割煤岩硬度 ： 20大可采高度： 3685大可掘宽度： 3300掘巷道断面 ： 18适应巷道坡度 ： 1 5 机器供电电压 ： 660/1140V 电动机 ： 型 号： 率： 170 速： 1470r/割头 ： 转 速 ： 50r/ 齿 ： 镐形 8 装载形式 三爪转盘 装运能力 180m3/h 铲板宽度 板卧底 250板抬起 360盘转速 30r/运输形式 边双链刮板 槽 宽 510门高度 390 速 s 锚链规格 1864紧形式 双 油缸张紧 行走形式 履带式 (液压马达分别驱动 ) 行走速度 工作 3m/ 调动 6m/地长度 动形式 摩擦离合器 履带板宽度 500紧形式 双 油缸张紧 系统额定压力： 油缸回路 16走回路 16载 回路 14送机回路 14载机回路 10杆钻机回路 10统总流量： 450 L/ 泵站电动机： 型号 率 55速 1470 r/站三联齿轮泵流量 50/50/40ml/r 泵站双联齿轮泵流量 63/40ml/r 锚杆泵站电动机： 型号 率 15速 1470 r/杆泵站双联齿轮泵流量 32/32ml/r 油箱： 有效容 积 610L 冷却方式 板翅式水冷却器 油缸数量： 8 个 灭尘形式 内喷雾、外喷雾 供水压力 3喷雾压力 量 63L/却部件 切割电动机、油箱 供电电压 660/1140V 总 功 率 190爆形式 隔爆兼本质安全型 续 采煤机 的基本 组成 连续 采煤机 通常由截割机构、装运机构、履带行走机构、液压系统、电控系统、冷却喷雾除尘系统及安全保护装置等组成。 参见图 连续 采煤机 虽然型号、规格有许多，但它 的各主要组成部分大同小异，其区别主要在截割机构的传动和截割部上。 10 截割部又称工作机构，主要由 布置在截割部两侧横置的两台电动机及其安全保护装置、一台 减速器、 左、中、右截割滚筒、截链及截割臂等 组成。 截割部 分别为两套对称布置的三 级 减速 传动 同一根实心主轴的特殊结构，三级减速传动分别是一级直齿传动、二级锥齿传动和三级行星轮传动 。由 170电动机输入动力，经 电动机扭矩轴 传至减速器 经 过一级直齿传动、二级锥齿传动和三级行星轮传动 ， 最后由两个行星轮架以花键连接方式同时驱动同一根横轴旋转，横轴中间和两 端以花键连接方式装有筒形铸钢轮毂的特殊结构， 从而 带动滚筒旋转达到截割的目的。 图 整机系统图 1 截割部 2摇臂 3装载机构 4刮板输送机 5机架 6 左行走机构 7右行走机构 8电动机 9电气系统 10驾驶座 11 液压系统 12 支撑防护总成 整个截割部通过一个叉形框架、两个销轴铰接于回转台上。借助安装于截割部和回转台之间的两个升降油缸，以及安装于回转台与机架之间的两个回转油缸，来实现整个截割部的升、降和回转运动，由此截割出任意形状的断面。 11 装载部结构如图 主要由铲板及左右对称的驱动装置组成，通过低速大扭矩液压马达直接驱动三爪转盘向内转动，从而达到装载煤岩的目的。装载部安装于机器的前端。通过一对销轴和铲板左右升降油缸铰接于主机架上，在铲板油缸的作用下，铲板绕销轴上、下摆动 ,可向上抬起 360下卧底 250机器截割煤岩时，应使铲板前端紧贴底板，以增加机器的截割稳定性。 刮板输送机结构如图 要由机前部、机后部、驱动装置、边双链刮板、张紧装置和脱链器等（改向轮组装在装载部上）组成。刮板输送机位于机器中部，前端与主机架和铲板铰 接，后部托在机架上。机架在该处设有可拆装的垫块，根据需要，刮板输送机后部可垫高，增加刮板输送机的卸载高度。刮板输送机采用低速大扭矩液压马达直接驱动，刮板链条的张紧是通过在输送机尾部的张紧油缸来实现的。 图 装载部 1铲板体 2 3 412 图 刮板输送机 1 2 3 45 6 本次设计的采煤机 采用履带式行走机构。 左、右履带行走机构对称布置，分别驱动。各由 10 个高强度螺栓（ 2、 ）与机架相联。左、右履带行走机构各由液压马达经三级园柱齿轮和二级行星齿轮传动减速后，将动力传给主动链轮，驱动履带运动。 现以左行走机构为例，说明其结构组成及传动系统。如图 行走机构主要由导向张紧装置、左履带架、履带链、左行走减速器、液压马达、摩擦片式制动器等组成。摩擦片式制动器为弹簧常闭式，当机器行走时，泵站向行走液压马达供油的同时，向摩擦片式制动器提供压力油推动活塞，压缩弹簧，使摩擦片式制动器解除制动。 本 机工作行走速度为 3m/动行走速度为 6m/过使用黄油枪向安装在导向张紧装置油缸上的注油嘴注入油脂，来完成履带链的张紧（油缸张紧行程 120调整完毕后，装入适量垫板及一块锁板，拧松注油嘴螺塞，泄除油缸内压力后再拧紧该螺塞，使张紧油缸活塞不承受张紧力。 13 图 左履带行走机构 1 2 3 4 5 6本机除截割头的旋转运动外，其余各部分均采用液压传动。 系统主泵站由一台55向相反），同时分别向油缸回路、行走回路、装载回路、输送机回路、皮带转载机回路供压力油，主系统由五个独立的开式系统组成。该机还设有液压锚杆钻机泵站，可同时为二台锚杆钻机提供压力油，另外系统还设置了文丘里管补油系统为油箱补油，避免了补油时对油箱的污染。液压系统原理如图 14 图 液压系统原理图 （ 1）油缸回路 油缸回路采用双联齿轮泵的后泵（ 40 泵）通过四联多路换向阀分别向 4 组油缸（截割升降、回转、铲板升降 、支撑油缸）供压力油。油缸回路工作压力由四联多路换向阀阀体内自带的溢流阀调定，调定的工作压力为 6割机构升降、铲板升降和后支撑各两个油缸，它们各自两活塞腔并接，两活塞杆腔并接。而截割机构两个回转油缸为一个油缸的活塞腔与另一油缸的活塞杆腔并接。 （ 2） 行走回路 行走回路由双联齿轮泵的前泵（ 63 泵）向两个液压马达供油，驱动机器行走。行走速度为 3m/装载转盘不运转时，供装载回路的 50 泵自动并入行走回路，此时的两个齿轮泵（ 63 泵和 50 泵）同时向行走马达供油，实现快速行走，其行走速度为 6m/统工作压力为 16路工作压力由装在两联多路换向阀阀体内的溢流阀调定。注意：根据该机器液压系统的特点，行走回路的工作压力调定时，必须先将装载转盘开动。快速行走时，由于并入了装载回路的 50 泵，其系统工作压力为 15 14 （ 3） 装载回路 装载回路由三联齿轮泵的前泵（ 50泵），通过一个齿轮分流器分别向 2个液压马达供油 , 用一个手动换向阀控制马达的正、反转。该系统的工作压力为 14过调节换向阀体上的溢流阀来实现。齿轮分流器内的两个溢流阀的调定压力均为 16 阀的压力是通过专用的液压实验台调定的。注意：该溢流阀的调定压力在机器出厂时已经调节好，在机器使用过程中不允许调节压力。 （ 4） 输送机回路 输送机回路由三联齿轮泵的中泵（ 50 泵）向一个（或两个）液压马达供油，用一个手动换向阀控制马达的正、反转。系统工作压力为 14过调节换向阀体上的溢流阀来实现。 转载机回路由三联齿轮泵的后泵（ 40 泵）向转载马达供油，通过一手动换向阀控制马达的正反转。系统工作压力为 10过调节换向阀体上的溢流阀来实现。 锚杆钻机回路由一 台 15电机驱动一台双联齿轮泵，通过二个手动换向阀可同时向两台液压锚杆钻机供油。系统工作压力为 10过调节换向阀体上的溢流阀来实现。 油箱补油回路由两个截止阀、文丘里管和接头等辅助元件组成，为油箱加补液压油。如图 油系统并接在锚杆钻机回路的回油管路上（若掘进机不为锚杆钻机提供油源，则补油系统并接在运输回路或转载机回路的回油管路上）。当需要向油箱补油时，截止阀 关闭，截止阀 开启，油液经过文丘里管时，在 A 口产生负压，通过插入油筒 5 内的吸油管吸入，将油补 入油箱。在补油系统不工作时，务必将截止阀 关闭，截止阀 开启。 16 图 补油回路原理图 1- 换向阀 2 3 45 6 7 8型设计 (1)吸油过滤器 为了保护油泵及其它液压元件，避免吸入污染杂质，有效地控制液压系统污染，提高液压系统的清洁度，在油泵的吸油口处设置了两个吸油过滤器，该过滤器为精过滤。当更换、清洁滤芯或维修系统时，只需旋开滤油器端盖 (清洗盖 )，抽出滤芯，此时自封阀就会自动关闭，隔绝油箱油路，使油箱内油液不会向外流出。这样使清洗、更换滤芯及维修系统变得非常方便。 (2)回油过滤器 为了使流回油箱的油液保持清洁，在液压系统中设置了两个回油过滤器，该过滤器为粗过滤，位于油箱的上部。当滤芯被污染物堵塞或系统液温过低，流量脉动等因素造成进出油口压差为 ，压差发讯装置便弹出，发出讯号，此时应及时更换滤芯或提高油液温度。更换滤芯时，只需旋开滤油器滤盖 (清洗盖 )即可更换滤芯或向油箱加油。若未能及时停机更换滤芯时，则设在滤芯下部的旁通阀就会自动开启工17 作 (旁通 阀开启压力为 保护系统。 (3)四联手动换向阀 四联手动换向阀，主要由进油阀、多路换向阀、回油阀三部分组成。进油阀有压力油口 P 和回油口 O，在 P 和 O 之间装有阀组总溢流阀。换向阀部分是由阀体和滑阀组成，滑阀的机能均为 Y 型，阀体为并联型，因此，既可以分别操作又可以同时操作，当同时操作时工作速度减慢。当滑阀处于中位时，油泵通过阀组卸荷。为了防止工作腔的压力油向 P 腔倒流，设置了单向阀。 (5)油缸 本 次设计中 机 器 有 三 组油缸，共 六 根。截割机构升降油缸、铲板升降油缸和后支撑油缸各两根， 结构形式均相同，其中铲板升降油缸和后支撑油缸通用。 (6)油箱 本液压系统采用封闭式油箱，采用 抗磨液压油。油箱采用二级过滤，设置了两个吸油过滤器和两个回油过滤器，有效地控制了油液的污染，并采用文丘里管补油，进一步降低了油液的污染。油箱上还配有液位液温计，当液位低于工作油位或油温超过规定值（ 70 ）时，应停机加油或降温。油箱冷却器采用了热交换量较大的板翅式散热器，总热交换量达 40000h，以保障系统正常油温和粘度的要求。 (7)六点压力表 按操纵台标牌表明的位置接好油管。旋转压力表表盘 ，其指针所指的位置即为标牌表明的回路的工作压力。 喷雾冷却除尘系统 本系统主要用于灭尘、冷却掘进机切割电机及油箱，提高工作面能见度，改善工作环境，内、外喷雾冷却除尘系统如图 水从井下输水管通过过滤器粗过滤后进入总进液球阀，一路经减压阀减压至 ，冷却油箱和切割电机，再引至前面雾状喷嘴架处喷出。另一路不经减压阀的高压水，引至悬臂段上的内喷雾系统的雾状喷嘴喷出，当没有内喷雾时，此路水引至叉形架前方左右两边的加强型外喷雾处的线型喷嘴喷出。 内喷雾配水装置安装在悬臂段内， 8 个 线型喷嘴分别安装在截割头的齿座之间；外喷雾喷雾架固定在悬臂筒法兰上，安装有 10 个雾状喷嘴；加强型外喷雾的喷雾架固定在叉形架前端，安装有 8 个线型喷嘴。 18 图 水系统原理图 1过滤器 2 3 45 6 7 8正确的润滑可以防止磨损、防止生锈和减少发热，如经常检查机器的润滑状况，就可以在机器发生故障之前发现一些问题。比如，水晶状的油表示可能有水，乳状或泡沫状的油表示有空气；黑色的油脂意味着可 能已经开始氧化或出现污染。润滑周期因使用条件的差异而有所不同。始终要使用推荐的润滑油来进行润滑，并且在规定的时间间隔内进行检查和更换，否则，就无法给机器以保障，因而导致过度磨损以及非正常停机检修。 润滑油的更换： 在最初开始运转的三百小时左右，应更换润滑油。由于在此时间内，齿轮及轴承完成了跑合，随之产生了少量的磨损。 初始换油后，相隔 1500 小时或者 6个月内必须更换一次。当更换新润滑油时，清洗掉齿轮箱体底部附着的沉淀物后再加入新油。 电气系统由前级馈电开关、 140隔爆兼 本质安全型 采煤 机用电控箱、 型矿用隔爆型 采煤机 电控箱用操作箱、 6)/150 隔爆型蜂鸣器、8(36)B(B) 矿用隔爆型机车照明灯、 27矿用隔爆型控制按钮、瓦斯断电仪以及驱动掘进机各工作机构的防爆电动机和连接电缆组成。电气设备明细表见表 本次设计的采煤机 电控设备 为 140隔爆兼本质安全型掘进机用电控箱（以下简称电控箱）、 型矿用隔爆型掘进机电控箱用操作箱（以下简称19 操作箱），符合 我国的煤矿安全规程、防爆规程和有关规程、标准的规定，适用于具有爆炸性危险气体（甲烷）和煤尘的矿井中，控制掘进机切割电机、油泵电机、备用电机及锚杆电机的运转，并对电机及有关线路进行保护。 （ 1）系统的 结构 电控箱隔爆外壳由主腔和接线腔两个独立的隔爆部分组成。 主腔面板装有隔离开关操作手把（手把有通、断两个位置）、急停按钮（ 电压表视窗和显示器视窗；主腔中门板装有控制器、继电器、显示器、电压表；主腔后壁装有各回路接触器、阻容吸收器、互感器；主腔顶板装有熔断器；右底板装有主变压器、隔离变压器和电源部分的熔 断器等；左底板装有保护器（ 五个接头座；主腔和接线腔之间的连接板上装有九星盘和接线端子。 电控箱门与箱体为螺栓紧固，并设有回转铰链。电控箱箱体通过减震器和主机连接。 操作箱为矿用隔爆型。操作箱分为二个通过接线端子相互连接的独立腔体，上边为进出线腔，下边为主腔。进出线腔内设有接线端子和内接地端子。主腔门上装有转换开关、控制按钮等。 电控箱的主要技术参数 额定电压： V 主回路： 1140/660 控制回路： 220、 36 24 额定电流： A 250 额定频率： 50 主回路数： 4 660/1140V 电压下各回路的额定电流大小为： 切割回路： 130/75A； 油泵回路： 锚杆回路： 备用回路： 11 机载功率： 190 （ 2） 工作原理 20 电气系统在原理上可以分为四个部分：主回路部分、电源部分、保护单元和控制部分。 主回路部分 主回路部分明确了系统的主体结构，我们采用了隔离开关作为电控箱主回路电源的开关，在主回路中设有两组熔断器 ，用于短路保护，别为：切割电机回路 400A)；油泵电机及其它回路 50A)。在控制上，切割回路和油泵回路均采用了真空接触器，并加装了阻容吸收装置，用于吸收真空接触器断开时电动机产生的高压；在备用回路和锚杆泵站回路采用了空气接触器（由于它的功率较低）。以上四个回路中设有检测主回路电流的电流互感器 用和锚杆回路公用互感器 ) 来完成保护电路的信号采集，每回路三个。在附 录图 2 中 主回路原理图中明确的指明了接触器线圈和自保接点的线号及控制继电器的接点。 电源部分 电源部分是有一台主变压器、一台隔离变压器和控制熔断器 成。主变压器有五个电压范围的输入抽头： 660V、 726V、 1050V、 1140V、 1250V。当井下电压不稳定时，可以随着电压的变化来调整变压器的抽头，来保证输出电压的稳定，进而保证控制回路的可靠性。隔离变压器（ 21 号线和 22 号线）为保护设备 控制单元提供 180V 电源，由 控制。 36V（ 6 号线和 7 号线）为照明灯、蜂鸣器和瓦斯断电仪提供电源。 220V（ 17 号线和 18号线）为接触器线圈提供电源。继电器的线圈 电源由保护器 部模块（ 27号线和 28号线）供 24V 直流电源。熔断器 位置见附 录 图 3所示。 控制单元 控制单元由四部分组成，主要控制部件为西门子 外，包括三扩展单元。在附 录 图 4 主控单元中，可以很明确的显示出系统的启动和停止的控制接点、各保护接点的输入接点以及相应的输出接点，同时也表示出了显示器（ 控制器的接口；由于输入为模拟信号，所以又增添了模拟量扩展模块（ 3 个模块），其接线情况如附 录 图 5 所示。 两行中文液晶显示器 ，可以显示整个系统的运行状态和故障情况，如果在多项故障同时出现的情况下，显示器的右下角出现闪动的光标提示。 本系统采用 为主控元件，从而在软件上实现了各机构电机的逻辑控制和保护中断功能。 21 第三章 截割部设计 截割硬度： 40产能力： 15割头转速： 50r/割部电机功率： 2 170身长： 宽： ： 机重： 装机 功率： 530 适用倾角： 15 最大可采高度： 大可掘宽度： 筒的直径： 板速度： s 运输形式：边双链 履带宽度： 2 250走速度： 3m/作） 6m/动） 额定电压： 1140/660v 动装置的选择原则 机械传动装置系统的两大任务是保证工作装置实现预期的运动要求和传递动力。如工作机上现有的机器，则传动系统的设计任务仅在于选择一个合理的传动装置，使动力机的输出与工作机的输入 相匹配即可。如设计任务上实现执行机构与动力机的匹配，则传动系统的设计就比较复杂，需要分析执行机构件的运动要求：行程、速度、加速度、调速范围、实现急回要求、位置要求、轨迹要求、停歇要求、相互间动作配合要求；以及动力要求，力、转矩和功率等。在选定动力机后，根据运动和动力的要求来确定传动系统方案并进行具体的设计，这时，传动系统就可能包含连杆机构，凸轮机构和间歇机构等。 22 截割机构是连续采煤机的主要工作机构，它主要由电动机、叉形架、减速器、滚筒、截割头等组成。电动机经扭矩轴驱动减速器，将动力传给滚筒， 通过截割头转动而达到破碎煤岩的目的。 择电动机的类型 电动机分为交流电动机和直流电动机两种，工业上广泛应用三相交流电动机，尤其以三相笼型异步电动机应用最为广泛。目前应用最多的是 结构简单、工作可靠、价格低廉、维护方便，应用于输送机、搅拌机、机床等。 择电动机的型号 在连续运转的条件下，电动机发热不超过许可温升的最大功率称为额定功率。负荷达到额定功率时的电动机转速称为满载转速。 （ 1）确定电动机的功率 电动机的功率与电动机的工作性能和经 济性能有直接的联系。如果电动机的功率小于工作要求，则不能保证工作机的正常工作，并且电动机易损坏；如果电动机的功率过大，则电动机不能满载工作，效率较低，增加电能消耗，造成浪费。因此，再设计中要选择合适的电动机功率。电动机的功率主要根据工作机的功率来确定。 工作机的功率根据工作阻力和速度来确定，即 Pw=000或 Pw=550式中， N） ;m/s）；w 是工作机的效率； r/ 电 动机所需的输出功率 式中， 为电动机到工作机的传动装置总效率，可按下式计算。 23 n . 式中， 、 为传动装置中各零部件的效率，见表 2械传动的效率概略值。 （ 2）确定电动机的转速 同一类型、相同额定功率的电动机也有几种不同的的转速。转速越高，则电动机的外形尺寸越小，重量越轻，价格越便宜，效率也越高。但是，当工作机转速较低 时，选择转速较高的电动机，则减速机构的传动比就越大，从而使减速机构的外形尺寸，重量、成本等加大。 可由工作机的转速要求和传动机构的合理传动比范围，推算出电动机转速的可选范围，即 . 式中， 工作机的转速范围。 由以上公式可计算得出所选择电机的类型为： 型号为 170S 额定功率为 170载转速为 1470r/量为 80定电压为 660/1140机的一些基本尺寸如下： A=216B=140C=89D=38E=80F=1G=33 H=132K=1280 704070L=510动装置总传动比的确定及各级分传动比的分配 配传动比 总的传动比： i1470/50 4 预计分别采用圆柱齿轮传动、圆锥齿轮传动和 预设直尺锥齿轮 错误 !未找到引用源。 错误 !未找到引用源。 =错误 !未找到引用源。 动装置参数计算 各级传动的转速、功率、转矩 各轴转速计算： 轴： 错误 !未找到引用源。 1470 r
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