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含CAD高清图纸和说明书 更新1 MG180 435 液压 牵引 采煤 机截割部 设计 CAD 图纸 说明书 更新

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内容简介：

中 国 矿 业 大 学本科生毕业设计姓 名： 刘孝军 学 号： 03030883 学 院： 机电学院 专 业： 机械工程及自动化 设计题目： MG180/435-W型液压牵引采煤机截割部设计 专 题： 指导教师： 杨寅威 职 称： 副教授 2007 年 6 月 徐州中国矿业大学毕业设计任务书学院 机电学院 专业年级 机自03-4班 学生姓名 刘孝军 任务下达日期：2007 年 3 月 5 日毕业设计日期： 2007 年 3 月 27 日至 2007 年 6 月 25 日毕业设计题目： MG180/435-W型液压牵引采煤机截割部设计 毕业设计专题题目： 毕业设计主要内容和要求：一、主要设计参数：采高范围：1.43.2m 煤质硬度：中硬或中硬以下 最小卧底量：320m 机面高度：1180mm 滚筒直径：1600mm 截深：630mm截割功率：2180KW 摇臂结构形式：整体、弯摇臂 摇臂摆角：上摆37 下摆19滚筒转速：50r/min二、设计要求1、完成采煤机截割部总体传动及结构设计；2、完成主要部件、组件、零件的设计计算；3、编写完成设计计算说明书。院长签字： 指导教师签字：中国矿业大学毕业设计指导教师评阅书指导教师评语（基础理论及基本技能的掌握；独立解决实际问题的能力；研究内容的理论依据和技术方法；取得的主要成果及创新点；工作态度及工作量；总体评价及建议成绩；存在问题；是否同意答辩等）：成 绩： 指导教师签字： 年 月 日中国矿业大学毕业设计评阅教师评阅书评阅教师评语（选题的意义；基础理论及基本技能的掌握；综合运用所学知识解决实际问题的能力；工作量的大小；取得的主要成果及创新点；写作的规范程度；总体评价及建议成绩；存在问题；是否同意答辩等）：成 绩： 评阅教师签字： 年 月 日中国矿业大学毕业设计评阅教师评阅书评阅教师评语（选题的意义；基础理论及基本技能的掌握；综合运用所学知识解决实际问题的能力；工作量的大小；取得的主要成果及创新点；写作的规范程度；总体评价及建议成绩；存在问题；是否同意答辩等）：成 绩： 评阅教师签字： 年 月 日中国矿业大学毕业设计答辩及综合成绩答 辩 情 况提 出 问 题回 答 问 题正 确基本正确有一般性错误有原则性错误没有回答答辩委员会评语及建议成绩：答辩委员会主任签字： 年 月 日学院领导小组综合评定成绩：学院领导小组负责人： 年 月 日摘 要MG180/435-W型液压牵引采煤机主要用于中厚煤层的综采作业。它可以一次采全高，并且能适应煤层厚度变化和底板起伏不平的条件。该采煤机适应性好、功率大、采煤效率高、操作简单、检修方便。本设计主要针对采煤机的整机进行方案设计，对截割部进行结构及传动等相关设计。MG180/435-W型液压牵引采煤机采用弯摇臂截割部，截割电机横向布置在摇臂上，摇臂和机身连接没有动力传递，取消了螺旋伞齿轮和结构复杂的通轴。在截割部传动设计中，利用直齿轮和行星齿轮组成减速器是设计的一般原理，设计出适合截割部使用的减速器，并将它和矿用电动机直接联结，简化了截割部的传动布置。本设计的创新点：把截割部的减速器安装在摇臂里，使用了两个惰轮来增加中心距，这样也使齿轮的总个数减少，提高了传动效率。结构上将离合器安装在电机轴上，使制动变的方便安全。设计中对2K()型行星减速器进行了优化配齿，采用高度变位，并做了相应的校核，在保证需要的传动比的情况下，使设计的2K()型行星减速器体积最小。关键词：采煤机 ；截割部 ；行星减速器 ；摇臂ABSTRACTThe MG180/435-W type liquid presses to lead to shearer to mainly used for the medium thick coal seam to adopt homework. It can cuts the whole seam height in one trip, and accommodate the changing of seam thickness and floor undulation. Should the shearer adaptability like, the power is big and adopt a coal efficiency high, operate in brief and check to fix convenience. This design mainly carrieson a project design to the whole machine of the shearer, spreading to move to wait a related design towards the cutting drum to carry on structure. The MG180/435-W type liquid presses to lead to shearer curved the ranging arm of the cutting drum, and the electrical engineering horizontal arranges in the ranging arm. There is no motive delivering between ranging arm and gearhead conjunction and canceling spiral umbrella wheel gear and structure a complicated stalk. In the design of the cutting drum spread move , the exploitation keeps the general theory that wheel gear and planet wheel gears constituting to decelerate a machine is a design. Designing to suit a deceleration machine which mows an usage, and will it and the mineral use electric motor to combine directly, simplifying to the cutting drum to spread to move a decoration. The creative of this design: Cut a deceleration machine of mowing the department to install in the ranging arm, used two round to increase center to be apart from, so as to make the total piece of wheel gear reduced, and raised to spread to move an efficiency. The structure full general clutch installs on the electrical engineering stalk, making the moving convenience and safety. In the Design medium to 2K() type the planet decelerated a machine to carry on excellent turn to go together with teeth, adopt height to change, and did a homologous check. Be promising to need of spread under circumstance of moving the ratio, make the 2K() of design type planet decelerate machine physical volume minimum.The shearer ；The cutting drum ；The planet decelerates a machine ；The ranging arm中国矿业大学2007届本科生毕业设计 第 页 1 绪论1.1引言我国是一个贫油、少气、富煤的国家，因此我国是产煤大国，煤炭是我国最主要的能源，是保证我国国民经济飞速增长的重要物质基础。煤炭工业的机械化是指采掘、支护、运输、提升的机械化。其中采掘包括采煤和掘进巷道。随着采煤机械化的发展，采煤机是现在最主要的采煤机械。20世纪70年代主要靠进口采煤机来满足我国生产的需要，到今天几乎是我国采煤机占领我国的整个采煤机市场，依靠科技进步，推进技术创新，开发高效矿井综合配套技术是我国煤炭科技的发展的主攻方向，我国的采煤机现在已经进入了自主研发，标准化，系列化阶段。1.2采煤机械概述机械化采煤开始于上世纪40年代，是随着采煤机械（采煤机和刨煤机）的出现而开始的。40年代初期，英国、苏联相继生产了采煤机，联邦德国生产了刨煤机，使工作面落煤，装煤实现了机械化。但是当时的采煤机都是链式工作机构，能耗大、效率低，加上工作面输送机不能自移，所以生产率受到一定的限制。50年代初期，英国、联邦德国相继生产力滚筒采煤机、可弯曲刮板输送机和单体液压支柱，大大推进了采煤机械化的发展。由于当时采煤机上的滚筒式死滚筒，不能实现跳高，因而限制了采煤机械的适用范围，我们称这种固定滚筒的采煤机为第一代采煤机。这样，50年代各国的采煤机械化的主流还只是处于普通机械化水平。虽然载1954年英国已经研制出了液压自移式支架，但是由于采煤机和可弯曲刮板输送机尚不完善，综采技术仅仅处于开始试验阶段。60年代是世界综采技术的发展时期。第二代采煤机单摇臂滚筒采煤机的出现，解决了采高调整的问题，扩大了采煤机的适用范围；特别式1964年第三代采煤机双摇臂采煤机的出现，进一步解决了工作面自开缺口问题；再加上液压支架和可弯曲刮板输送机的不断完善，滑行刨的研制成功等，把综采技术推向了一个新水平，并在生产中显示了综合机械化采煤的优越性高校、高产 、安全和经济，因此各国竞相采用综采。进入70年代。综采机械化得到了进一步发掌和提高，综采设备开始向大功率、高效率及完善性能和扩大使用范围等方向发掌，相继出现了功率为7501000KW，生产率大1500T/H的刮板输送机，以及工作阻力大1500KN的强力液压支架等。1970年采煤机无链牵引系统的研制成功以及1976年出现的第四代采煤机电牵引采煤机，大大改善了采煤机的性能，并扩大了它的使用范围。80年代以来,世界各主要采煤国家,为适应高产高效综采工作面发展和实现矿井集中化生产的需要,积极采用新技术,不断加速更新和改进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。目前，各主要产煤国家已基本上实现力采煤机械化。衡量一个国家采煤机械化水平的指标是采煤机械化程度和综采机械化程度。采煤机械化的发展方向是：不断完善各类采煤设备，使之达到高效、高产、安全、经济；向遥控及自动控制发展，以逐步过渡到无人工作面采煤；提高单机的可靠性，并使之系列化、标准化和通用化；研制后、薄及急倾斜等难采煤层的机械设备。1.3采煤机械工作过程采煤工作主要包括：落煤、装煤、支护、和运输等几个工序。采煤机械是机械化采煤工作面的主要设备之一，它完成落煤了装煤两个工序。现代的采煤机械一般采用滚筒式采煤机和刨煤机。在一个综采工作面中，采煤机是主要设备，但是还要有其他机械的辅助，在工作面中，最主要的设备除了采煤机外，就是液压支架和刮板运输机。液压支架和采煤机之间要有一个安全距离，一是为了工作人员通过，二是防止采煤机在落煤时有大的煤块弹出，伤到工作人员。这三者的关系如下图1-1。2 总体2.1概述MG180/435-W多电机横向布置液压牵引采煤机（以下简称MG180/435-W采煤机），装机总功率435kw，截割功率2180kw, 牵引功率75kw，采用液压无级调速系统来控制采煤机牵引速度。MG180/435-W采煤机，采用多电机驱动横向布置形式，截割摇臂用销轴与牵引部联接，左、右牵引部及中间箱，采用高强度液压螺栓联接。液压传动部置于中间箱右部，主要由泵电机、齿轮传动箱和泵箱组成。除了冷却器外，其它主要部件均可以从老塘侧抽出，易维修，易更换。瓦斯断电仪（型号：DJB4）接线根据其自身的使用说明书进行，把其一组常闭接点串接在采煤机控制回路中，根据煤矿要求调整瓦斯超标动作值。瓦斯超标时，常闭接点打开，即控制真空磁力启动器断电，使整机停止运转。MG180/435-W采煤机外形见图1-1。 2.2主要用途及适用范围该产品适用于采高1.4-3.2m，倾角35，煤质中硬或中硬以上，含有少量夹矸的长壁式工作面。2.3型号的组成及代表意义 2.4使用环境条件1、海拔高度小于2000m。2、周围介质温度不超过+40、不低于-10。3、环境温度为+25时，周围空气相对湿度不大于97%。4、周围介质中无足以腐蚀和破坏绝缘的气体和导电尘埃。2.5安全警示1、该产品必须取得矿用产品安全标志后方可下井使用。2、该产品的电控腔及接线腔的箱盖严禁在带电的情况下打开。该产品在箱盖的显著位置已标有“严禁带电开盖”的字样。3、该产品中使用的隔离开关“QS”严禁带电离合。4、该产品开机前必须先通水，后开机，当喷雾泵站停止供水时，应立即停止电机运行。5、随时注意冷却水路中的安全阀，如产生释放现象，应及时检查原因。6、定期检查清洗水阀内的过滤器。7、随时注意各喷嘴运行情况，如有堵塞，应及时疏通。8、定期检查喷雾泵站至采煤机输水管各连接口是否密合，不得有渗透水现象。2.6技术特征该机的主要技术参数如下：1、适应煤层 采高范围（m）： 1.4-3.2 煤层倾角（）： 35 煤质硬度： 中硬或中硬以上2、总体 机身厚度（mm）： 530 机面高度（mm）： 1180 摇臂摆动中心距（mm）： 5850 行走轮中心距（mm）： 4230 过煤高度（mm）： 426 截深（mm）： 630；800 配套滚筒直径与对应卧底量、最大采高和最佳采高范围见表1-1。表1-1滚筒直径（mm）卧底量（mm）最大采高（mm）最佳采高范围（mm）125014530251.82.8140022031001.92.9160032032002.03.0 3、截割部 摇臂结构形式： 整体、弯摇臂 摇臂长度（mm）： 1826 摇臂摆角（）： 64 截割功率（kw）： 2180 截割速度（m/s）： 50 4、牵引行走部 牵引形式： 齿轮销排式液压牵引 牵引功率（KW）： 75 牵引速度（m/min）： 06.0 牵引力（KN）： 400 5、电机 （1）截割电机 电机型号： YBC-180 额定功率（KW）： 180 额定电压（V）： 1140 额定电流（A）： 112 额定转速（r.p.m）： 1480 外形尺寸（mm）： 693550615 （2）牵引电机 电机型号： YBQYS3-75 额定功率（KW）： 75 额定电压（V）： 1140 额定电流（A）： 48 额定转速（r.p.m）： 1478 外形尺寸（mm）： 930470470 6、电缆 主电缆型号： MCP395+125+410 标称外径（mm）： 66 截割电机电缆型号： MCP335+110+44 标称外径（mm）： 48.9 牵引电机电缆型号： MYP310+110 标称外径（mm）： 3138.2 7、冷却和喷雾 冷却： 截割电机、牵引电机、泵箱、摇臂分别水冷 喷雾方式： 内外喷雾 供水压力（Mp）： 1.5/3.0 供水流量（1/min）： 250 8、配套工作面刮板输送机 型号： SGD630/264W 9、整机重量（T）： 323 截割部设计3.1截割部概述截割部是采煤机实现落煤、装煤的主要部件，它分别由左右截割部组成，每个截割部主要由截割部壳体、截割电机、齿轮减速器装置、滚筒等组成，截割部内设有冷却系统、内喷雾等装置。截割电机直接安装在截割部壳体内，齿轮减速装置全部集中在截割部壳体及行星减速器内，与传统的纵向布置的单电机采煤机相比没有通轴、螺旋伞齿轮、固定减速箱、摇臂回转套等结构，因此结构简单、紧凑，可靠性高。两个截割部分别用阶梯轴同左、右固定箱铰接，同时通过回转腿与调高油缸铰接，通过油缸的伸缩实现左、右截割滚筒的升降。截割部有如下特点：1、截割部（摇臂）回转采用学销铰轴结构，与其它部件间没有传动联，回转部分的磨损与截割部传动齿轮啮合无关。2、截割部齿轮减速都是简单的直齿传动，传动效率高。3、截割电机和截割部一轴齿轮之间采用细长扭矩轴联接，电机和截割部一轴齿轮安装位置的小量误差不影响动力传递，便于安装，在受到较大的冲击载荷时对截割传动系统的齿轮和轴承起到缓冲作用。4、高速轴油封线速度大大降低，提高了油封的可靠性和使用寿命。5、截割部壳体采用弯摇臂结构形式，较直摇臂可以加大装煤口，提高装煤效率，增加块煤率。截割部外壳上下有冷却水套，以降低摇臂内油池温度。输出端采用300300mm方形联接套和滚筒联接，滚筒采用三头螺旋叶片，其直径可根据煤层厚度在1.25m、1.4m、1.6m内选取，滚筒截深可采用630mm或800mm，输出转速可根据不同直径滚筒的线速度要求和媒质硬度在两档速度内选取。3.2截割部的传动系统截割部的传动系统如图2-1所示。图2-1截割电机的出轴是带有内花键的空心轴，通过两端均为渐开线花键（M=5，Z=12）的细长扭矩轴与截一轴齿轮（M=6，Z=21）相连，电机输出转矩通过齿轮Z1，Z2，Z3，Z4，Z5，Z6，Z7，Z8，Z9传动到行星机构，最后由行星机构的行星架输出，将动力传给截割滚筒。左、右截割部传动方式相同，传动元件通用。截割部的传动比为： i1=(Z3/Z1)*(Z5a/Z4a)*(Z9/Z6)*(1+Z12/Z10)=29.5 传动齿轮及支承轴承规格及参数详见表2-1，表2-2。表2-1齿轮参数表序号Z1Z2Z3Z4Z5Z6Z7Z8Z9Z10Z11模数 6 7 8 7齿轮2141352139213541162362轴号转速(r/min)1475755.50855.35476.54285.92 244.0850.330表2-2序号1 2345型号NJ216ENJ216ENN301722218C22213C尺寸(dXDXB)80140268014026851303490160406512031序号678910型号22218C22215C22219C3292832930尺寸(dXDXB)9016040751303195170431401903215021038序号1112型号 特制22213C尺寸(dXDXB)65120313.3传动系统的确定、运动学计算3.3.1确定总传动比并分配各级传动比1、电动机的选择查表选择电动机为YBC-180型号。2、基本参数确定电动机的输出转速 ： n=1475r/min电动机的输出功率 ： p=180kw滚筒转速 ： n=50r/min传动比 ： i=1475/50=29.5 3、分配各级传动比如图2-1，为了保持中心距的合理，传动图中有两个惰轮，所以3.3.2计算传动装置的运动和动力参数1、各轴转速轴 轴 轴 轴 轴 轴 滚筒轴 2、各轴功率轴 轴 轴 轴 轴 轴 滚筒轴 3、各轴转矩轴 轴 轴 轴 轴 轴 滚筒轴 3.4齿轮传动的设计计算3.4.1第一传动组齿轮设计计算1、材料及热处理大小齿轮均为,渗碳、淬火，硬度均为.由图8-3-8文献8查得，查得2、齿轮基本参数确定由可查文献2选出其模数为m=6，确定该组的齿轮齿数为：, , 分度圆直径 齿顶高 齿根高 全齿高 齿顶圆直径 齿根圆直径 基圆直径 齿距 基节 端面重合度 纵向重合度 总重合度 中心距 齿宽 圆整取b=60mm则确定齿宽为：3、按齿面接触疲劳强度校核 名义切向力： 强度条件： 或者 计算应力： （1）使用系数 查表8-3-31文献8 查得 （2）动载荷系数 查表得 圆整取 查表得 圆整取 计算得 =0.40 则 （3）齿向载荷分布系数 查表8-3-32文献8得公式为： =1.24 (4) 齿间载荷分配系数 查表8-3-33 文献8 得 （5） 节点区域系数 查图8-3-11文献8得 （6）重合度系数 查图8-3-12文献8得 （7）螺旋角系数 查图8-3-13文献8得 （8）弹性系数 查表8-3-34文献8得 （9）单对齿啮合系数 =1.02所以 =0.993 所以 （10）寿命系数 查图8-317文献8得 （11）疲劳极限应力值 查图8-3-8文献8得 （12）润滑剂系数 查图8-3-19文献8得 （13）速度系数 查图8-3-20文献8得 （14）粗糙系数 查图8-3-21文献8得 （15）齿面工作硬化系数 查图8-3-22文献8得 （16）尺寸系数 查图8-3-23文献8得 则 =1589.47MPa=1558.30MPa 满足要求，验算结果安全。4、按齿根弯曲强度校核强度条件： 或者 （1）动载荷系数 （2）齿向载荷分布系数 （3）重合度系数（4）螺旋角系数 查图8-3-14文献8得 （5）载荷作用于齿顶时的齿形系数 查图图8-3-15文献8得 （6）应力修正系数 查图8-3-16文献8得 （7）弯曲强度值 查图8-3-9文献8得 （8）寿命系数 查表8-3-18文献8得 （9）尺寸系数 查图8-3-24文献8得 （10）应力修正系数 （11）敏感系数 查图8-3-26文献8得 （12）表面状况系数 查图8-3-25文献8得 （13）齿间分配系数 查表8-3-33 文献8得 计算应力 查表取最小安全系数因为齿轮2受到双向弯曲应力所以 齿轮安全系数校荷 齿轮的弯曲强度验算安全。3.4.2齿轮的校核分度圆直径 齿顶圆直径 齿根圆直径 基圆直径 按齿面接触疲劳强度校核 由上面计算可知 =1.01所以 =0.96 所以 =1542.87MPa 满足要求，验算结果安全。按齿根弯曲强度进行校荷 由上面计算可知齿形系数： 齿轮的弯曲强度验算安全。由上述验算结果得，第一传动组，满足强度要求，设计合理、安全。3.4.3第二传动组齿轮设计计算1、材料及热处理大小齿轮均为,渗碳、淬火，硬度均为.由图8-3-8文献8查得，查得2、齿轮基本参数确定由可查文献2选出其模数为m=7，确定该组的齿轮齿数为：, 分度圆直径 齿顶高 齿根高 全齿高 齿顶圆直径 齿根圆直径 基圆直径 齿距 端面重合度 纵向重合度 总重合度 中心距 齿宽 圆整取b=90mm则确定齿宽为：3、按齿面接触疲劳强度校核 名义切向力： 强度条件： 或者 计算应力： （1）使用系数 查表8-3-31文献8 查得 （2）动载荷系数 查表得 圆整取 查表得 圆整取 计算得 =0.52 则 （3）齿向载荷分布系数 查表8-3-32文献8得公式为： =1.29 （4）齿间载荷分配系数 查表8-3-33文献8 得 （5）节点区域系数 查图8-3-11文献8得 （6）重合度系数 查图8-3-12文献8得 （7）螺旋角系数 查图8-3-13文献8得 （8）弹性系数 查表8-3-34文献8得 （9）单对齿啮合系数 =1.04所以 =0.97 所以 （10）寿命系数 查图8-3-17文献8得 （11）疲劳极限应力值 查图8-2-8文献8得 （12）润滑剂系数 查图8-3-19文献8得 （13）速度系数 查图8-3-20文献8得 （14）粗糙系数 查图8-3-21文献8得 （15）齿面工作硬化系数 查图8-3-22文献8得 （16）尺寸系数 查图8-3-23文献8得 则 =1465.70MPa=1409.33MPa 满足要求，验算结果安全。4、按齿根弯曲强度校核强度条件： 或者 （1）动载荷系数 （2）齿向载荷分布系数 （3）重合度系数（4）螺旋角系数 查图8-3-14文献8得 （5）载荷作用于齿顶时的齿形系数 查图8-3-15文献8得 （6）应力修正系数 查图8-3-16文献8得 （7）弯曲强度值 查图8-3-9文献8得 （8）寿命系数 查图8-3-16文献8得 （9）尺寸系数 查图8-3-26文献8得 （10）应力修正系数 （11）敏感系数 查图8-3-26 文献8 得 （12）表面状况系数 查图8-3-25 文献8得 （13）齿间分配系数 查表8-3-33文献8得 计算应力 查表取最小安全系数齿轮安全系数校荷 齿轮的弯曲强度验算安全。由上述验算结果得，第一传动组，满足强度要求，设计合理、安全。3.3.4第三传动组齿轮设计计算1、材料及热处理大小齿轮均为,渗碳、淬火，硬度均为.由图8-3-8文献8查得，查得2、齿轮基本参数确定由可以查文献选出其模数为m=8，确定该组的齿轮齿数为：, , 分度圆直径 齿顶高 齿根高 全齿高 齿顶圆直径 齿根圆直径 基圆直径 齿距 端面重合度 纵向重合度 总重合度 中心距 齿宽 圆整取b=95mm则确定齿宽为：3、按齿面接触疲劳强度校核 名义切向力： 强度条件： 或者 计算应力： （1）使用系数 查表8-3-31文献8 查得 （2）动载荷系数 查表得 圆整取 查表得 圆整取 计算得 =0.52 则 （3）齿向载荷分布系数 查表8-3-32文献8得公式为： =1.19（4）齿间载荷分配系数 查表8-3-33文献8得 （5） 节点区域系数 查图8-3-11文献8得 （6）重合度系数 查图8-3-12文献8得 （7）螺旋角系数 查图8-3-13文献8得 （8）弹性系数 查表8-3-34文献8得 （9）单对齿啮合系数 =1.05所以 =1.01 所以 （10）寿命系数 查图8-3-17文献8得 （11）疲劳极限应力值 查图8-3-8文献8得 （12）润滑剂系数 查图8-3-19文献8得 （13）速度系数 查图8-3-20文献8得 （14）粗糙系数 查图8-3-21文献8得 （15）齿面工作硬化系数 查图8-3-22文献8得 （16）尺寸系数 查图8-3-23文献8得 则 =1616.74MPa=1555.15MPa 满足要求，验算结果安全。4、按齿根弯曲强度校核强度条件： 或者 （1）动载荷系数 （2）齿向载荷分布系数 （3）重合度系数（4）螺旋角系数 查图8-3-14文献8得 （5）载荷作用于齿顶时的齿形系数 查图8-3-15文献8得 （6）应力修正系数 查图8-3-17文献8得 （7）弯曲强度值 查图8-3-9文献8得 （8）寿命系数 查图8-3-18文献8得 （9）尺寸系数 查图8-3-24文献8得 （10）应力修正系数 （11）敏感系数 查图8-3-26文献8得 （12）表面状况系数 查图8-3-25文献8得 （13）齿间分配系数 查表8-3-33文献8得 计算应力 查表取最小安全系数因为齿轮2受到双向弯曲应力所以 齿轮安全系数校荷 齿轮的弯曲强度验算安全。3.4.5齿轮的校核分度圆直径 齿顶圆直径 齿根圆直径 基圆直径 按齿面接触疲劳强度校核 由上面计算可知 =0.98所以 =0.99 所以 =1555.15MPa 满足要求，验算结果安全。按齿根弯曲强度进行校荷 由上面计算可知齿形系数： 齿轮的弯曲强度验算安全。由上述验算结果得，第一传动组，满足强度要求，设计合理、安全。3.4.6渐开线行星齿轮组的设计计算 1齿轮材料、热处理工艺及制造工艺的选定 太阳轮和行星轮：材料为,渗碳、淬火，硬度均 齿轮齿面接触疲劳极限： 齿轮齿根弯曲疲劳极限： 太阳轮： 行星轮： 齿形为渐开线直齿、最终加工为磨齿、精度为6级。 内齿圈材料为，调质处理，硬度均 齿轮接触疲劳极限 齿轮弯曲疲劳极限 齿轮终加工为插齿，精度为7级。 2、主要参数 （1） （2）行星轮数目 （3）配齿计算 传动比公式： 即 同心条件： 安装条件： 邻接条件： 满足以上公式并参照以往经验取植如下： 三个齿轮模数为 传动比误差 验算总传动比： 满足条件则中心距为： （4） 计算变位系数a-c传动啮合角因=所以变位系数和 0.546中心距变动系数y齿顶降低系数 则： cb传动啮合角因试中所以变位系数和 中心距变动系数y齿顶降低系数 分配变位系数，因为所以（5）几何尺寸计算分度圆 齿顶圆 齿根圆 基圆直径 齿顶高系数：太阳轮、行星轮内齿圈内齿圈代入上组公式计算：太阳轮： 行星轮： 内齿圈： （6）啮合要素验算 ac传动端面重合度 顶圆齿形曲率半径 太阳轮 行星轮 端面啮合长度试中“”号，正号为外啮合，负号为内啮合，端面节圆啮合角则 端面重合度 1.38（7）cb端面重合度顶圆齿形曲率半径 行星轮 内齿圈 端面啮合长度试中“”号，正号为外啮合，负号为内啮合，端面节圆啮合角则 端面重合度 （8）、齿轮强度验算太阳轮强度的验算1）、确定计算负荷名义转矩 名义圆周力 2）、应力循环次数 试中 太阳轮相对于行星架的转速 t寿命期内要求传动的总运转时间3）、确定强度计算中的各种系数、使用系数根据采煤机使用负荷的实测与分析，取、动负荷系数 由渐开线齿轮行星传动的设计与制造一书图5-1查的（7级精度）：、齿向载荷分布系数 试中 计算接触强度时运转初期（未经跑合）的齿向载荷布系数：由渐开线齿轮行星传动的设计与制造一书图5-2查得计算弯曲强度时的跑合影响系数，由渐开线齿轮行星传动的设计与制造一书图5-5查得（）计算弯曲强度时运转初期（未经跑合）的齿向载荷分布系数，由渐开线齿轮行星传动的设计与制造一书图5-4查得计算弯曲强度时的跑合影响系数，由渐开线齿轮行星传动的设计与设计一书图5-5查得与均载系数有关的系数，与均载系数有关的系数，、齿间载荷分布系数，因精度7级，硬齿面直齿轮，由渐开线齿轮行星传动的设计与制造一书表5-9查得、节点区域系数由渐开线齿轮行星传动设计与制造一书图5-13 试中直齿轮端面节圆啮合角直齿轮端面压力角直齿轮、弹性系数，由渐开线齿轮行星传动的设计与制造由表5-10查得（钢钢）、载荷作用齿顶时的齿形系数根据和，由表5-8和图5-11a查得、载荷作用齿顶时的应力修正系数由渐开线齿轮行星传动的设计与制造表5-11和图5-20a，查得、重合度系数，、螺旋角系数，可查渐开线齿轮行星传动的设计与制造图5-21因 的4）、齿数比u，5）、计算接触应力的基本值 6）、接触应力 7)、弯曲应力的基本值 8）、齿根弯曲应力9）、确定计算许用接触应力时的各种系数、寿命系数因次，由渐开线齿轮行星传动的设计与制造图5-19得、润滑系数、速度系数因和，由渐开线齿轮传动的设计与制造图5-15查得、粗糙度系数和，由渐开线齿轮传动设计与制造一书图5-16查得、工作硬化系数因大小齿轮均为硬齿面，且齿面，由渐开线齿轮传动设计与制造一书图5-17取、尺寸系数，由渐开线齿轮传动设计与制造一书图5-18得10）、许用接触应力11）、接触强度安全系数12）、确定计算许用弯曲应力时的各种系数、试验齿轮的应力修正系数、寿命系数，因，查渐开线齿轮行星传动设计与制造图5-25，得、相对齿根圆角敏感系数由，由渐开线齿轮行星传动设计与制造图5-22，查得、齿根表面状况系数（由渐开线行星传动设计与制造图5-23，齿根）、尺寸系数，可查渐开线齿轮行星传动设计与制造图5-24、许用弯曲应力、弯曲强度安全系数（9）、行星轮的强度验算1）确定计算负荷名义圆周力 2）应力循环次数 试中 太阳轮相对于行星架的转速 t寿命期内要求传动的总运转时间3）确定强度计算中的各种系数、使用系数根据采煤机使用负荷的实测与分析，取、动负荷系数 由渐开线齿轮行星传动的设计与制造一书图5-1查的（7级精度）：、齿向载荷分布系数 试中 计算接触强度时运转初期（未经跑合）的齿向载荷分布系数：由渐开线齿轮行星传动的设计与制造一书图5-2查得计算弯曲强度时的跑合影响系数，由渐开线齿轮行星传动的设计与制造图5-5查得0.4（）计算弯曲强度时运转初期（未经跑合）的齿向载荷分布系数，由渐开线齿轮行星传动的设计与制造一书图5-4查得计算弯曲强度时的跑合影响系数，由渐开线齿轮行星传动的设计与制造一书图5-5查得与均载系数有关的系数，与均载系数有关的系数，、齿间载荷分布系数，因精度7级，硬齿面直齿轮，由渐开线齿轮行星传动的设计与造一书表5-9查得、节点区域系数由渐开线齿轮行星传动设计与制造一书图5-13 2.28试中直齿轮端面节圆啮合角直齿轮端面压力角直齿轮、弹性系数，由渐开线齿轮行星传动的设计与制造由表5-10查得（钢钢）、载荷作用齿顶时的齿形系数根据和，由表5-8和图5-11a查得、载荷作用齿顶时的应力修正系数由渐开线齿轮行星传动的设计与制造表5-11和图5-20a，查得、重合度系数，、螺旋角系数，可查渐开线齿轮行星传动的设计与制造图5-21因 的4）齿数比u，5）计算接触应力的基本值 6）接触应力 7）弯曲应力的基本值 8）齿根弯曲应力9）确定计算许用接触应力时的各种系数、寿命系数因次，由渐开线齿轮行星传动的设计与制造图5-19得、润滑系数、速度系数因和，由渐开线齿轮传动的设计与制造图5-15查得、粗糙度系数和，由渐开线齿轮传动设计与制造一书图5-16查得、工作硬化系数因大小齿轮均为硬齿面，且齿面，由渐开线齿轮传动设计与制造一书图5-17取、尺寸系数，由渐开线齿轮传动设计与制造一书图5-18查得10）许用接触应力11）接触强度安全系数12）确定计算许用弯曲应力时的各种系数、试验齿轮的应力修正系数、寿命系数，因，查渐开线齿轮行星传动设计与制造图5-25，得、相对齿根圆角敏感系数由渐开线齿轮行星传动设计与制造图5-22，查得、齿根表面状况系数（由渐开线行星传动设计与制造图5-23，齿根）、尺寸系数，可查渐开线齿轮行星传动设计与制造图5-24、许用弯曲应力、弯曲强度安全系数（10）内齿圈的强度验算1）确定计算负荷名义圆周力 2）应力循环次数次 试中 太阳轮相对于行星架的转速 t寿命期内要求传动的总运转时间3）确定强度计算中的各种系数、使用系数根据采煤机使用负荷的实测与分析，取、动负荷系数 由渐开线齿轮行星传动的设计与制造一书图5-1查的（7级精度）：、齿向载荷分布系数 试中 计算接触强度时运转初期（未经跑合）的齿向载荷布系数：由渐开线齿轮行星传动的设计与制造一书图5-2查得计算弯曲强度时的跑合影响系数，由渐开线齿轮行星传动的设计与制造一书图5-5查得（）计算弯曲强度时运转初期（未经跑合）的齿向载荷分布系数，由渐开线齿轮行星传动的设计与制造一书图5-4查得计算弯曲强度时的跑合影响系数，由渐开线齿轮行星传动设计与制造一书图5-5查得与均载系数有关的系数，与均载系数有关的系数，、齿间载荷分布系数，因精度7级，硬齿面直齿轮，由渐开线齿轮行星传动的设计与制造一书表5-9查得、节点区域系数由渐开线齿轮行星传动设计与制造一书图5-13 试中直齿轮端面节圆啮合角直齿轮端面压力角直齿轮、弹性系数，由渐开线齿轮行星传动的设计与制造由表5-10查得（钢钢）、载荷作用齿顶时的齿形系数根据和，由表5-8和图5-11a查得、载荷作用齿顶时的应力修正系数由渐开线齿轮行星传动的设计与制造表5-11和图5-20a，查得、重合度系数，、螺旋角系数，可查渐开线齿轮行星传动的设计与制造图5-21因 的4）齿数比u，5）计算接触应力的基本值 6）接触应力 7)弯曲应力的基本值 8）齿根弯曲应力9）确定计算许用接触应力时的各种系数、寿命系数由渐开线齿轮行星传动的设计与制造图5-19得、润滑系数、速度系数因由渐开线齿轮传动的设计与制造图5-15查得、粗糙度系数，由渐开线齿轮传动设计与制造一书图5-16查得、工作硬化系数因大小齿轮均为硬齿面，且齿面，由渐开线齿轮传动设计与制造一书图5-17取、尺寸系数，由渐开线齿轮传动设计与制造一书图5-18得10）许用接触应力11）接触强度安全系数12）确定计算许用弯曲应力时的各种系数、试验齿轮的应力修正系数、寿命系数，查渐开线齿轮行星传动设计与制造图5-25，得、相对齿根圆角敏感系数由渐开线齿轮行星传动设计与制造图5-22，查得、齿根表面状况系数（由渐开线行星传动设计与制造图5-23，齿根）、尺寸系数，可查渐开线齿轮行星传动设计与制造图5-24、许用弯曲应力、弯曲强度安全系数4 截割部传动系统辅助装置的校核计算4.1截一轴花键设计计算截一轴按纯扭矩计算内花键设计计算：传递扭矩花键材料轴材料选淬火处理，花键模数取；齿数取；渐开线齿形，平根，压力角为30度。分度圆直径；基圆直径；内花键大径基本尺寸：；内花键小径基本尺寸：； ； ；外花键大径基本值：外花键小径基本值：；花键强度验算：强度合格。4.2截二轴设计截二轴按纯扭矩计算内花键设计计算：传递扭矩花键材料轴材料选调质处理，花键模数取；齿数取；渐开线齿形，平根，压力角为30度。分度圆直径；基圆直径；内花键大径基本尺寸：；内花键小径基本尺寸：； ；外花键大径基本值：；外花键小径基本值：；花键强度验算：强度合格。4.3截三轴设计截三轴按纯扭矩计算内花键设计计算：传递扭矩花键材料轴材料选调质处理，花键模数取；齿数取；渐开线齿形，平根，压力角为30度。分度圆直径；基圆直径；内花键大径基本尺寸：；内花键小径基本尺寸：； ；外花键大径基本值：；外花键小径基本值：；花键强度验算：强度合格。4.4截四轴设计根据第一级行星轮直径取轴径为120；验算此轴强度：合格；内花键设计计算：传递扭矩花键材料选调质处理，花键模数取；齿数取；宽度B90；渐开线齿形，平根，压力角为30度。分度圆直径；基圆直径；内花键大径基本尺寸：；内花键小径基本尺寸：； ；外花键大径基本值：；外花键小径基本值：；花键强度验算：强度合格。4.5输出轴花键设计计算内花键设计计算：传递扭矩花键材料选表面淬火，花键模数取；齿数取；宽度取B150；渐开线齿形，平根，压力角为30度。分度圆直径；基圆直径；内花键大径基本尺寸：；内花键小径基本尺寸：； ；外花键大径基本值：；外花键小径基本值：；花键强度验算：强度合格。5 截割部传动系统各传动轴、轴承的校核5.1截一轴及其轴承寿命验算：5.1.1求轴上的载荷；支反力 水平面 垂直面 弯矩MH和MV 水平面 垂直面 合成弯矩M 扭矩T 当量弯矩Mca 5.1.2校核该轴的强度轴的材料为，表面淬火，回火，。查表得，则，轴得计算应力为 根据计算结果可知，该轴满足强度要求。轴承上的力轴承1、2型号为NJ216E额定载荷为242KN轴承寿命满足要求轴承一与二相同寿命不再校核。5.2截二轴的详细校核：5.2.1求轴上的载荷；支反力 水平面 垂直面 弯矩MH和MV 水平面 垂直面 合成弯矩M 扭矩T 当量弯矩Mca 5.2.2校核该轴的强度轴的材料为，表面淬火，回火，。查表得，则，轴得计算应力为 根据计算结果可知，该轴满足强度要求。截二上轴承的校核，轴承4型号为22218C额定载荷为272KN，轴承5的型号为22213C额定载荷为252KN轴承4上的力轴承寿命轴承5上的力轴承寿命满足要求5.3截三轴的详细校核：5.3.1求轴上的载荷首先根据轴的机构图作出轴的计算简图如下图，确定轴承的支撑位置，从手册中查取，。根据轴的计算简图作出轴的弯矩图，扭矩图，和当量弯矩图，从轴的结构图和当量弯矩图中可以看出，C截面的当量弯矩最大，是轴的危险截面。C截面处的MH、MV、M、T及Mca的数值如下。；支反力 水平面 垂直面 弯矩MH和MV 水平面 垂直面 合成弯矩M 扭矩T 当量弯矩Mca 5.3.2校核该轴的强度轴的材料为，表面淬火，回火。查表得，则，轴得计算应力为 根据计算结果可知，该轴满足强度要求。5.3.3轴承寿命的验算截三上轴承，轴承6型号为22218C额定载荷为272KN，轴承7的型号为22215C额定载荷为262KN轴承6上的力轴承寿命轴承7上的力轴承寿命5.4惰一轴及其轴承的寿命校核惰一轴上轴承的的型号为NN3017额定载荷为242KN。惰一齿轮受的力为惰一轴抗弯强度系数惰一轴的弯矩为惰一轴的应力为轴承寿命验算：5.5惰二轴及其轴承的寿命校核惰二轴上轴承的的型号为22219C额定载荷为248KN。惰二齿轮受的力为惰二轴抗弯强度系数惰二轴的弯矩为惰二轴的应力为轴承寿命验算：5.6截四轴及轴承的校核截四轴受力为截四轴的弯矩为截四轴的抗弯截四轴应力为轴承的寿命验算：截四轴上的轴承为32928，额定载荷为148KN5.6.1太阳轮轴的校核轴所受力矩为太阳轮剪切应力为，合格5.6.2行星轮轴的校核及其轴承的寿命验算行星轮轴承为特制轴承，额定载荷为375KN。行星轮受的力为行星轴抗弯强度系数行星轴的弯矩为行星轴的应力为轴承寿命验算：说明：现在采煤机中行星轮中均采用进口轴承，寿命会提高很多，现在国内使用国内轴承的寿命在两千小时左右。6 MG180/435W型采煤机其他部件及系统简介6.1辅助液压系统采煤机辅助液压系统包括两部分：1.调高油缸；2.制动回路。由调高泵箱，机外管路，左右调高油缸和液压制动器等组成。左、右调高油缸和液压制动器均匀布置在牵引减速箱内。调高泵箱由调高电机，调高泵，高、低压溢流阀，粗、精过滤器，压力表，手液动换向阀，刹车电磁阀，阀块，阀体，接头排座等组成。各部件可以从老塘侧抽出，维修方便。调高回路功能：（1）满足采煤机卧底量要求；（2）适应采高的要求。调高回路的动力由调高电机提供。在调高时，调高油缸的阻力较大，为防止系统油压过高，损坏油泵及附件，在齿轮泵出口出设有一高压溢流阀作为安全阀作为安全阀，调定压力为25MPa,可以满足调高要求。6.2 辅助装置6.2.1滑靴组件采煤机依靠左、右行走箱上的两只导向滑靴和煤壁的两组滑靴组件骑在工作面上的刮板输送机的销轨和铲煤板上，由于本机无底托架，两组滑靴组件分别只直接联接在左右牵引减速箱的煤壁侧。6.2.2拖缆装置拖缆装置由拖缆架、销、电缆夹板等组成，当采煤机沿工作面运行时，拖拽并保护电缆和水管，使其在拖拽时平缓过渡，不会因受力而损坏，拖缆装置固定在中间控制箱的右上部，在电缆槽内需装夹板的电缆长度应比工作面长度的一半略长。6.2.3喷雾冷却系统采煤机工作时，滚筒在截割和装煤过程中将产生大量的煤尘，这不仅降低了工作面的能见度，影响正常生产，而且对安全生产和工人的健康也会产生严重的影响。因此必须及时降尘，最大限度地降低空气中的含尘量，同时采煤机在工作时，各主要部件如电机、电控变压器、摇臂等产生大量的热量，须及时进行冷却以保证采煤机正常工作。喷雾冷却系统由水阀、安全阀、节流阀、喷嘴、高压软管等组成，来自喷雾泵站的水由送水管经电缆槽，拖缆装置进入水阀，再有水分配阀用于冷却。喷雾降尘水源通，断时由开关来完成的，当大开时，压力水进入过滤器过滤，然后分为六路，其中两路用于左右滚筒的内喷雾；另外两路用于左右截割电机及左右摇臂水套；另外一路用于电控箱及调高电机；最后一路用于左右牵引电机。水路水量可由相应的节流阀调节，整个系统调定压力为1.5MPa。6.2.4注意事项1、定期检查喷雾泵站至采煤机输水管连接口是否密封，不得由渗漏水现象。2、 定期检查清洗水阀内的过滤器。3、 随时注意喷嘴运行情况，如有堵塞，应及时疏通。4、随时注意冷却水路中的安全阀，如产生释放现象，应及时检查原因。5、采煤机开机前必须先通水，当喷雾泵站停止供水时，应立即停止电机运行；6.3电气部分本型号采用目前国际上最为新型的开关磁组电动机调速技术，依据煤矿井下具体的工矿条件，设计制作了可靠的控制、传输、保护等元部件。该系统时一项机电一体化的高薪技术产物。开关磁阻电动机调速系统（简称：“SRD”），它的新颖的电动机结构开关磁阻电动机（简称：“SR”）与现代电力电子技术、电气控制技术为一体，兼有异步电动机变频调速系统和直流电动机调速系统的有点，但又不同于交流变频调速与直流调速。普通电动机时电能磁场感应电流磁场机械能的转化过程，而SRD系统时利用磁场和磁场力所具有的特性，直接将磁场力转换成机械能的过程。因此它具有交流变频调速系统及直流调速系统不可比拟的优势。7 MG180/435W型采煤机维护与检修7.1井上检查与试运行采煤机在出厂前已做过部件和整机的出厂试验，运抵煤矿后无特殊原因不要重新拆装。由于经过途中运输和搁置过程，必须经过地面运转后方可投入井下生产。地面检查的注意内容有：检查机器各部件是否正常，完整无损，各部件连接部位有无松动；外接管路是否挤压，碰撞损坏，接头是否拧紧；各油池、润滑点是否按润滑系统图要求的油质和油位注油，有无从渗漏现象；操作手把是否灵活可靠；机内变压器、调速装置是否完好。整机地面试运转：辅设刮板运输机，将采煤机骑在输送机上。按正常井下操作顺序接上符合要求的泵、电后，进行整机空载运行。并检查各运转部分的声音是否正常，有无异常的发热和渗漏现象，再操作各电控按钮和手把，检查动作是否灵活、可靠。内、外喷雾是否正常，采煤机与输送机配套是否合适。7.2采煤机的操作采煤机在井上检查与试运转正常后，即可送下井。运送时，要根据矿井的具体条件将机器解体成几部分。整机解体一般可分为几大件：中间箱、左右行走部、左右摇臂、左右滚筒。对解体后外露的空、腔必须严密封闭；对裸露的结合面、齿轮、轴头、管接头、电器插头、操作手把、按钮必须采取保护措施；对某些活动部分必须加以固定；油管、水管两端必须堵后包扎方能下井；对紧固件和零碎小件必须分类装箱下运，以免丢失。井下组装与检查同地面相同。采煤机司机必须经过地面培训，才能上岗。操作注意事项：1、 机前检查：（1） 必须检查机器附近有无工作人员工作；（2） 检查各操作手把、按钮及离合器手把位置是否正常；（3） 油位是否符合规定要求，有无渗漏现象；2、 采煤机在启动前，必须先开水，后开机；停机时，先停机后关水；3、 未遇意外情况，在停机时不允许使用“紧急停车措施”。4、 操作中随时注意滚筒位置，要防止割顶、割梁和丢顶、漂低等；5、 要随时注意电缆和水管工作状态，防止电缆和水管挤压、蹩劲和跳槽等事故的发生；6、注意观察油压、油温及机器的运转情况，如有异常，应立即停车检修；7、长时间停机或换班时，必须打开隔离开关，并把离合器手把脱离，关闭水阀开关。7.3采煤机的注油采煤机的注油应按注油润滑图的要求及时加入，保证采煤机的正常运转，注油时必须注意：1、 按注油图标明的油脂牌号加油，不允许混用；2、 液压油与齿轮油，注入时必须经过过滤，以保证油质清结；3、 注入的油量应适当，要符合油图标明的要求。7.4采煤机的维护检修正常的维护与检修，对提高机器的可靠性，减少事故率，延长使用寿命十分重要。一般分日检、周检、季检及大修。7.4.1日检内容1、检查各大部件连接的液压螺母及其他螺钉、螺栓是否紧固齐全，发现松动及时拧紧；2、电缆、水管、油管是否挤压和破损；3、检查各压力表是否损坏；4、各部位的油位是否符合要求，是否油渗漏现象；5、各操作手把，按钮动作是否灵活；6、截齿和齿座是否损坏，水阀是否正常工作；7、喷嘴是否堵塞和损坏，水阀是否正常工作；8、行走轮与导向滑靴的工作状况；9、机器运转时，各部位的油压、温升及响声。7.4.2周检内容1、清洗调高泵站及水阀中的过滤器滤芯；2、从放油口取样化验工作油液中的油质是否符合要求；3、检查和处理日检不能处理的问题，并对整机的大致情况做好记录；4、检查司机对采煤机日常维护情况和故障记录，7.4.3季检内容从放油口取样，化验液压油和齿轮油的油质。除周检外，对遗留的技术问题进行处理，并做好有关纪录。总 结MG180/435-W型液压牵引采煤机主要用于中厚煤层的综采作业。不同的采煤机适应的场合不相同，通过本次设计，让我对采煤机的认识提高了一个档次。采煤机的工作场所是一个高危环境，所以作为一个设计者，最基本的出发点就是安全，任何一个不合理的设计也许会造成不可估量的损失。在这次设计过程中，我应用了好多以前没有涉及的一些零部件，比如行星齿轮的设计，对我来说就是第一次，有了这次的实践，我了解了行星齿轮设计的全过程，更好的掌握了其原理。通过近三个月的努力，我从材料选择开始入手，查阅各种资料，很好的完成了老师布置的设计任务，整体来说, 该采煤机具有结构新颖紧凑, 布局合理, 体积小, 寿命长, 功率大, 效率高, 操作方便, 运行安全可靠等特点, 满足了目前煤矿的发展需要, 具有很广泛的应用场合和发展前景。 参考文献1 李昌熙，沈立山，高荣 编.采煤机.煤炭工业出版社，19882 刘春生 著.滚筒式采煤机理论设计基础.徐州：中国矿业大学出版社，20033 现代机械传动手册编辑委员会 编.现代机械传动手册.北京：机械工业出版社，20024 渐开线齿轮行星传动的设计与制造编委会 著.渐开线齿轮行星传动的设计与制造.北京：机械工业出版社，20025 王洪欣，李木，刘秉忠 编.机械设计工程学I.徐州：中国矿业大学出版社，20046 唐大放，冯小宁，杨现卿 编.机械设计工程学II.徐州：中国矿业大学出版社，20047 东北大学机械零件设计手册编写组 编.机械零件设计手册.北京：冶金工业出版社，19948 吴宗泽 编.机械设计实用手册.北京：化学工业出版社，19969 何铭新，钱可强等 编.机械制图.北京：高等教育出版社，200410甘永立 编.几何量公差与检测.上海：上海科学技术出版社，200511杜计平，王仁庭 编.开采方法.徐州：中国矿业大学出版社，200612刘鸿文 编.材料力学第四版.北京：高等教育出版社，200413数字化手册编委会 编.机械设计手册软件版.北京：机械工业出版社14冯敬之 编.机械制造工程原理.北京：清华大学出版社，1999附录1：英文原文SHEARERSINTRODUCTIONLongwall mining in the United States is finally beginning to carve out a significant percentage of underground mining tonnage. Although longwall installations are continuing throughout the country at last count in eleven statesthe concentration is in the Eastern coal fields, with West Virginia leading all states.As a result of increased experience with longwall installations under different condition, certain improvements are being made. For instance, roof support shields are being utilized to a greater extent, and ruggedness is being stressed in all areas. Modifications are being considered in order to use the longwall in other types of seams and seam conditions. Evidently longwall users like the results that they have been getting because they have been installing more systems. Since longwall mining is obviously going to play a much larger role in the coal mining industry in the future, there is a great need for a comprehensive book that presents, systematically, every major subject in longwall mining.More than a decade of modern longwall mining in the United States has demonstrated that it is inherently safe and complies easily with current laws. It is also highly productive, provided it is properly designed and operated. However, the growth of longwall mining, though steady, has been slow. One of the reasons for this is the lack of a comprehensive technical background literature for training purposes. This book attempts to fill such a gap.For the first time, anyone who would like to learn more about longwall mining can find all of the major topics in one book. Thus, this book is a milestone in the development of longwall mining.SHEARERSLongwall equipment consists of three major components: the hydraulically powered roof support, the chain conveyor, and the coal-cutting machine.The two different types of coal-cutting equipment used in coal mines are shearers and plows.Plows are used in low seams, 42in. or less. The unit consists of steel construction equipped with carbon-tipped bits. This passive steel unit is engaged to a guiding system on the face conveyor. An endless round link chain powered by synchronized electric drives on each end of the face conveyor pulls the plow body at speeds between 120 and 420 ft/min along the face.For the cutting process the plow has to be forced against the coal face. This is done by hydraulic cylinder attached to the gob side of the face conveyor and to the base of the supports, or by a separate hydraulic prop. Forces of between 1and 3 tons are applied per cylinder.A plow drive is attached to each drive frame of the face conveyor. Only 30% to 60% of the drive power supplied to the plow is used for cutting and loading of coal; the remainder is lost in friction. This means that the power loss is considerably higher than that of a shearer, which uses 75% to 85% of its power for the removal of the coal. As a result, rather large drives are required at the face ends.Although there are many models, the shearer has several common basic components. A double-ended ranging-drum shearer (Fig. 8. 1), for example, consists of four major components: electric motors, gearheads, haulage unit (power pack), and cutting drums.The electric motor ranging from 300 to 1000 hp. (223-750kw)is the power source for the shearer. It provides power to run the hydraulic pumps in the haulage unit and the gearheads for the cutting drum. The large capacity shearers are generally equipped with two electric motors: one of the haulage unit and one gearhead and the other for the other gearhead and other ancillary equipment. The motors can be remotely controlled.There are two gearheads, one on the left-and the other on the right- hand side of the shearer. Each gearhead consists of a gearhead gearbox and a ranging arm.The cutting drum is laced with spiral vanes on which the cutting bits are mounted. Its diameter ranges from 34 to 72 in. (0.861.83m) with rotational speeds from 30 to 105 rpm. The trends are toward fewer but larger bits and slower drum speed for better cutting efficiency and less coal dust production. The drums are also equipped with power cowls to increase the coal loading efficiency. The power cowl is usually located behind the cutting drum. For that reason, it can be rotated a full 180.The electric motor, haulage unit, and gearhead boxes combine to form the shearers body which is mounted on the underframe. The underframe has four sliding shoes. The face-side shoes are fitted and ride on the face-side top guide of the face conveyor pan, and the other two gob-side sliding shoes are fitted on a guide tube to prevent derailment. The reaming speed of the shearer ranges from 19 to 46 ft/min(5.8-14.0m/min).In addition, the shearer is equipped with auxiliary hydraulic pumps and control valves for operating the ranging arms and power cowls, water spraying devices, cable, chain anchorage and tensioners, and so on.TYPES OF MODERN SHEARERSSince its first appearance in 1954, the shearer has undergone continuous changes both in capability and structure. It is now the major cutting machine in longwall coal faces. There are two types of shearers, single- and double- drum. In the earlier models, the drum in the single-drum shearer is mounted on the shearers body and cannot be adjusted for height. Therefore it is not suitable for areas where there are constant changes in seam thickness and floor undulation. Thus, the single-ended fixed-drum shearer is used mostly for thin seams.In order to accommodate the changing of seam thickness and floor undulation the single-drum shearers with a ranging arm are used. The ranging arm can be raised up and down by hydraulic control devices. But when the seam exceeds a certain thickness, the shearer cannot cut the entire seam height in one cut and a return cutting trip is necessary to complete a full web cut. Furthermore, since the drum is located on the headentry side, it generally requires a niche in the tail entry side. A niche is precut face end, one web deep and a shearers length long. With a niche at the face end the shearer can turn around.Nowadays, the double ranging-drum shearers are used predominantly. The shearer cuts the whole seam height in one trip. The two drums can be positioned to any required height (within the designed range) during cutting and lowered well below the floor level. The arrangement of the drums enables the whole seam to be cut in either direction of travel, thereby ensuring rapid face advance and shortening roof exposure time. There are various types of double ranging-drum shearers. Based on the location of the drums, there are two types: one with one drum mounted on each side of the shearers body and the other with both drums mounted on one side of the machine. The former type is the most widely used. Its advantage is that with one drum on each side of the shearer, it can sump in either direction. During the cutting trip, the leading drum cuts the upper 70% of the seam height while the rear drum cuts the lower 30% and cleans up the broken coal on the floor. The two drums are approximately 23-33 ft. (7-10m) apart. When the shearer is traveling in the opposite direction to that of the face conveyor, the coal cut by the leading drum has to pass under the shearers body, which increases the moving resistance of the shearer and the face conveyor and could cause a “crowding” condition. If the broken coal is too large, it may block the shearer and stop the operation. In general, when the shearer and face conveyor are traveling in the opposite directions, approximately 70% of the coal taken by the leading drum will pass under the shearer. But when they are traveling in the same direction, the coal taken down by the rear drum together with the float coal from the floor constitute the approximately 30% of the coal that has to pass under the shearer. The former case consumes 25% more power than the latter. As compared to the single- ended shearer, the underframe of the double-ended shearer is higher, thereby ensuring a sufficient cross section for coal passage.Based on the method of adjusting the height of the cutting drum, there are also two types of shearers: ranging-arm shearer and gearhead shearer. The former one is commonly used, whereas the latter one is a recent development. The advantage of the gearhead shearer(Fig. 8.2)is that the haulage unit is located at the center of the shearers body and mounted on the underframe. On both sides of the haulage unit, there is a gearhead. Each gearhead contains an electric motor and a speed-reduction unit. The gearhead is raised and lowered by a hydraulic ram. The adjustable range of cutting height can reach up to 4.6 ft.In selecting the shearer, mining height should first be considered; that is, the diameter of the cutting drum, body height, length of the ranging arm, and swing angle must be properly selected. For the double-ended ranging-drum shearer, the maximum mining height cannot exceed twice the diameter of the cutting drum. The mining height can be determined by (Fig.8.3)H=Hb-B/2+Lsin+D/2 8.1Where H=seam thickness or mining heightHb=shearers body heightB=body depthL=length of the ranging arm=the angle between the ranging arm and the horizontal line when the ranging arm is raised to its maximum heightD=diameter of the cutting drumFor example, for the Eichhoff EDW-170 L double ranging-drum shearer, Hb=4.3 ft, L=3.90 ft, =52，and D=5.3 ft. Its maximum cutting height is H=9.2 ft.CHAIN HAULAGEThere are two types of shearer haulage: chain and chainless. Haulage of shearers was initially by means of short flexible steel ropes. This method of hauling power loading machines was short lived and was replaced by full-face length flexible steel ropes of a small diameter multi-core construction. The replacement of the flexible steel rope with haulage chain in the 1960s quickly found favour and, initially, a considerable improvement was apparent in both safety and efficiency. The haulage chain is a round link chain extended along the whole face and fixed on both ends at the head and tail drives of the face chain conveyor, respectively. The chain also passes through the driving and deflecting (or guiding) sprockets in the haulage unit of the shearer. As the driving sprocket rotates, its teeth trap to the matching chain links and move along the nonmoving haulage chain, thereby pulling the shearer along.(Fig.8.4) When the driving sprocket rotates counterclockwise, the shearer moves to the right. Conversely, the shearer moves to the left. The part of the chain in front of the moving shearer is generally tight or on the tensioned side whereas the other side, behind the moving shearer, is slack or on the slack side.中文译文采煤机介绍在美国长壁工作面采煤正在开始最后开采地下采煤吨位的一个重要百分比。虽然长壁工作面安装正在国家各处持续最后把十一州计算在内集中在东部煤田中，领先所有州的维吉尼亚西部。作为通过在不同情况下安装长壁工作面增加经验的结果，特殊的成果正在出现。举例来说，支架正在被利用到一个更广泛的程度，而且在所有区域中强调坚固。正在考虑改进，以便在其他类型的煤层和煤况下使用长壁工作面。明显地长壁工作面的使用者喜欢这个他们一直得到的结果，因为他们一直安装更多的系统。因为在未来的采矿业长壁工作面采煤显然将要扮演一个非常重要的角色，强烈的需要有一本全面的系统地阐述采矿的每一个重要主题的书籍。在美国十多年的实践，证实了长壁工作面采煤在本质上是安全的，且比较容易遵守现行的法律。假如适当地设计并操作它，它也是高产的。然而，长壁工作面采煤的增长，虽然平稳，但是缓慢。其中一个原因是以实践为目的的全面技术背景著作的缺乏。这本书尝试去填补这个空白。第一次，任何一个想要更多的了解关个于长壁工作面采煤的人，能够在一本书中找到所有的重要主题。因此，这本书是长壁工作面采煤发展史上的里程碑。滚筒式采煤机长壁工作面的设备包含三个主要的部分：液压支架，刮板运输机，和破碎机。被用于煤矿的两种不同类型的切煤设备是滚筒式采煤机和刨煤机。刨煤机被用于低煤层，42英寸或者更少。这个物体由渗碳的刀尖装备的齿轮组织组成。这个钝化的齿轮单位与工作面输送机上的一个指挥系统相连。由位于工作面输送机两端的同步电机驱动的无级圆环链，牵引刨体以每分120至420英尺的速度沿工作面移动。对于切割进程，刨煤机必须被强迫对抗煤层表面。由液压油缸到工作面运输机的采空区和支持的底部，或者由一个独立的液压支柱。每一个油缸1至3吨的对抗力。一个运行中的刨煤机工作面运输机的每一个运行框架。运行力只有30%到6