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11张CAD图纸、说明书 GC系列 滚筒 采煤 机截割部 设计 11 CAD 图纸 说明书 GC 系列

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内容简介：

中原工学院调研报告前言引言滚筒式采煤机是综合机械化采煤工作而的主要设备，其结构与性能优劣直接关系到煤碳产量及人身安全、设备安全。自20世纪50年代初滚筒式采煤饥问世以来，其研究、生产大致经历了四代，即固定滚筒采煤饥、单摇臂滚筒采煤机、双摇臂滚筒采煤机、电牵引采煤机。我国在长期煤炭生产实践中，也已陆续研制生产了一系列国产采煤机，并且在借鉴国外先进机型的基础上，迅速发展了大功率电牵引采煤机(总装机功率达1 400KW 以上)。通过调研我们发现滚筒采煤机尚有很多需要改进的地方。我们主要就滚筒采煤机的结构布置、滚筒改进、自动控制、液压系统的改进、旋滚筒的优化设计等方面进行设计、改进以提高滚筒采煤机的工作效率。实习目的本次实习在理论教学之后进行，是理论联系实际、培养学生“完成设计工作者的基本训练”的重要环节，其目的是：a. 巩固、加深和扩大所学的理论知识，使理论更好的结合实际，通过参观和学习，对机械设计建立全面的系统概念，补充理论教学的不足；b. 通过仔细了解和自己毕业设计有关的产品的生产制造过程（机床的布局，各零部件的加工工艺过程，零部件组装成成品的装配过程等等），来熟悉工厂的生产加工过程（零件设计过程，零件工艺设计过程，装配设计过程）；c. 通过对和自己毕业设计有关产品的原理、结构以及各零部件的结构的了解认识，为毕业设计（论文）收集资料，使自己的毕业设计得以顺利完成；d. 通过亲身感受工厂的生产环境、生产过程、生产管理等，为即将走上工作岗位积累感性认识； e. 通过在工厂参观实习，了解现代工厂的生产组织、生产管理，零件的加工工艺过程及其各种机床的加工特点，为今后走向工作岗位奠定坚实的基础。实习过程本次实习我们主要参观了河北神风重型机械有限公司和鹤壁鑫镕铸业有限责任公司。河北神风重型机械有限公司是由原峰峰集团所属的机械总厂、马头机械厂、机电设备厂整合改制而成的有限责任公司，地处晋冀鲁豫四省交汇处的历史名城邯郸市。公司现有员工 2200 余人，各类专业技术人员 300 余人，高级工程师 35 人，工人技师 50 余人，注册资金 1.2 亿元，年销售超过 4.8 亿元，年生产能力突破 4 万吨，以强大的机械设备开发、制造和配套能力而首推于冀南豫北大地 , 形成了“天择”牌煤炭和冶金两大系列的主导产品。现是全国煤炭行业机电配件定点生产企业，全国煤矿综机配件定点生产单位，中国质量检验协会团体会员单位，全国煤机协会常务理事单位。多次获得省重合同、守信用单位，河北省十大优秀发明创造单位，中国诚信单位，中国标准计量质量技术，全国煤炭机械工业优秀企业等荣誉称号。 在相继通过 ISO9002质量体系认证、ISO9001质量体系认证、ISO14001环境认证后，2006年2月顺利通过GB/T19001-2000质量管理体系、GB/T24001-2004环境管理体系、GB/T28001-2001职业健康安全管理体系“三合一”体系认证。煤炭系列产品：主要以综采成套设备设计、制造为主， 是我国目前唯一生产“三机（ 采煤机、刮板机、液压支架） 配套”产品的厂家，可对 30 万 150 万吨矿井采煤工作面进行配套，并配有相应的顺槽装载机、胶带运输机、辅助绞车、单体支柱等设备，覆盖了整个采煤工作面的生产和运输系统设备；“三机”配套产品与多厂家产品配套相比有不可比拟的优势， 可实现矿井采掘工作面设计、设备制造、安装、技术服务指导等一条龙配套服务 。目前我公司生产成套的“三机”配套设备已装备了有五十多个工作面，包括峰峰集团所属十三个矿、河北省磁县六合工业有限公司、河南省济源煤业有限公司、山西长治三荆沟煤矿、山西襄垣上良煤矿、内蒙棋盘井矿业有限责任公司等矿井，创造了良好的社会效益和经济效益。 煤炭系列主导产品有： MG150(200)/375(475) 、 MG200 液压采煤机、 MG150(200)/365(465) 、 MG150 （ 200 ） /350 （ 450 ）电牵引采煤机、 MG132/300 薄煤层采煤机、 LMG900 以下露天采煤机、 SGZ764/400 以下各种系列刮板运输机、各种类型阻力的液压支架、 MRB400 以下乳化液泵站及各种型号的绞车、 1.6M 以下带式输送机、单体液压支柱等。冶金系列产品：主要进行冷热成套生产线的设计、设备制造、安装、服务等一条龙服务。 目前我公司成套生产线已装备了有二十多条，包括河北卓立 1050 mm 冷轧薄板、河北三河 60 万吨 500mm 带钢、河北鹿泉 35 万吨角钢、新兴铸管 35 万吨螺纹钢、宁夏石嘴山 60 万吨棒材、河北武安兴华 350H 型钢等成套生产线。主导产品有： 1250mm 以下冷热轧带钢、 350mm 以下 H 型钢、 850 辊径以下线棒材、 250mm 以下无缝钢管、 450mm 以下 H 型钢等成套生产线以及非标人字齿轮座、轧机、卷曲机、矫直机、冷床、飞剪、冷剪、重型齿轮箱、硬齿面减速机等各种机械设备、零部件等。鹤壁鑫镕铸业有限责任公司，位于河南省鹤壁市山城区车站路3号，东临京广铁路、京珠高速公路、107国道，地理位置十分优越。公司技术力量雄厚，拥有一支专业素质优良的技术队伍。其中，高级工程师3名、工程师11名、技师9名。具有新工艺新材料的研究开发能力；可利用CAD和PRO/E进行二维和三维设计；能够应用“华铸CAE/InteCAST铸造工艺分析系统”对铸造工艺进行分析，从而进一步优化铸造工艺。公司铸造设备先进、齐全。拥有3吨三相电弧炼钢炉三台;2.5t/hr及3t/hr冲天炉各一台；575kg中频炉一台；2500kg中频炉两台；S116混砂机5台；30kg、10kg、3kg碗型树脂砂混砂机各一台；SH300双搅拌树脂砂混砂机一台；桥式起重机20台，其中，最大起重能力为20吨；Q7710型抛、喷联合清理设备一台；Q365C台车式抛丸清理机；热处理设备有450KW、480Kw大型电阻箱式热处理炉各一台；15吨煤气发生炉一台；40吨燃煤大型热处理炉一台。公司检测设备完备，可进行着色、磁粉、超声波等无损探伤；能进行多种元素的化验及机械性能、物理性能的测定，配备有炉前检测室及中心化验检测室。公司先后为四川东方汽轮机厂、北京重型电机厂、武汉汽轮机厂、锦州汽轮机厂、四川乐山汽轮机厂等厂家生产了大量耐高温、耐高压、优质合金钢铸件；为北京航天部、上海冶金矿山机械厂、上海澎浦机器厂、上海良工阀门厂、上海第二石油机械厂、中原油田、上海煤炭科学研究院、中核苏阀等单位生产了大量结构复杂的铸钢件；通过外贸公司，先后生产了多批出口铸钢件、铸铜件。公司于于2001年5月获得铸件进出口权；2006年1月通过了ISO9001质量体系认证。国内最大品种的采煤机摇臂壳体，材质ZG25Mn2。1 课题调研1.1、滚筒采煤机发展概况和发展趋势最早的滚筒采煤机出现在英国，它是把截煤机的减速箱部分改成允许安装一根横轴和截割滚筒。由于其水平轴截割滚筒的设计优于截煤机，因此其改进型比刨煤机更适宜英国开采条件，但在20世纪50年代这种采煤机并非是唯一应用的采煤设备。另外有一种有竞争的采煤机是钻削式采煤机。这种采煤机配有一个按螺钻原理设计的主截割部，其应用范围主要局限与薄煤层。滚筒采煤机经过多次改进设计而得到不断的发展。最早设计的滚筒采煤机仅能单向采煤，输送机和液压支架在向前推移之前，留在轨道上采出的煤在回空段被装载。后来又研发了双向采煤的滚筒采煤机。然而由于这种采煤机受到调向的限制，加之固定滚筒缺乏自由性，因此摇臂滚筒采煤机应运而生。20世纪60年代末，久益公司生产出10CM、11CM 系列的连续采煤机，它是现代这种机型的雏形。到70年代末，在11CM型基础上又生产出12CM系列连续采煤机。经过对12CM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12CM1210B、12CM1810D和B型机，以及适用于特别坚硬煤层的12HM31C型和B型机(神东常用12CM1210B、12CM1810D)。80年代后期至今连续采煤机在采煤业中得到了广泛的应用，并且得到了长足的发展。我国对这种连续型采煤机的应用始于70年代中期。那时主要靠引进外国的产品，80年代以前主要是引进单机。随着国内采煤机技术的发展到了90年代变成以配套引进为主。目前国内在采煤机研发和设计方面和国外有很大的差距。煤炭科学研究总院太原分院早在1990年就开始进行连续采煤机的研究，曾完成了轻型连续采煤机的设计、引进设备的国产化大修等工作。煤炭科学研究总院上海分院也承担了一些项目。尽管国内各大科研院所、生产厂家、煤矿企业曾开展过规模不等的连续采煤机等技术的国产化研究，但均存在一些问题，仍没有真正在煤矿上见到国产连采机的新产品。1.2、滚筒采煤机结构布置设计的改进方向1.2.1、横向布置多个电动机。即将截割部、牵引部、泵站和破碎机构设计成横向布置方式。采用这种电动机布置方式，可将摇臂回转传动装置取消，而代之不传动功率的铰接轴，简化了结构，减少了薄弱环节和故障因素；可将传动链中锥齿轮取消，消除了加工、装配、维修锥齿轮的复杂工艺，提高了可靠性；各电动机传动系统功能单一，无过轴、旁轮等多余饥件和交叉重叠环节，部件为自封闭，部件之间无饥械传动， 只有管线等柔性联接，故结构简单、紧凑、机身长度可缩短；便于组装拆卸及在维修更换部件、换摇臂及截割电动机时不需拆卸底托架和对口螺栓。1.2.2、将机身设计成使部件可侧面拉装的整体箱式。即整个机身是个箱形结构的焊接件，根据需要分成若干个间隔室，安放变压器电控部 电牵引部、液压站等部分；而在采空区一侧其敞开，可以将上述具有自封结构的部件方便地装入固定和拆下拉出，而机身两端铰接的截割部及其电动机也可以从采空区侧拆装。采用这种机身设计方式，可以为井下组装维修创造更方便快捷的条件，同时可实现整个机身无对口螺栓，也无底托架，强度大，刚性好， 免除了螺栓紧固的麻烦，可将机身做成两段拼装，并用液压螺栓紧固。1.2.3、将采煤机的截割部与牵引部合为一个部件。即截牵合一，纵向布置的主电动机可直接驱动煤壁侧的截割部件，牵引部件(电牵引或液压牵引)则放在采空区侧，以合理利用空间。采用这种合并方式，可减少部件联接对口数，缩短机身纵向长度，取消泵通过牵引部传递电动机全功率的过轴及齿轮，简化_f结构，提高了传动效率。这样虽使机身略宽，但由于大功率采煤机所配套的输送机溜槽也宽，所以对机身整体无大影响。1.2.4、改进挡煤板传动装置。即用中低速摆线马达，通过内齿轮或柱销传动。比如，可在挡煤板回转臂环架圆周安装轴向柱销，利用固装在摇臂上的液压马达带动长牙齿轮驱动柱销翻转挡煤板。采用这种挡煤板传动装置，可使挡煤板结构更可靠，且不怕煤粉堵塞，不易存煤泥，可大幅减少故障。1.2.5、取消底拖架或不用整体底拖架。即采用上述的部件可侧面拉装的整体箱式机身，在电动机、截割牵引部高压水泵和电控箱之间用若干个M4 0以上螺栓联接，再辅之以24根液压助力梁联接，使联接更可靠。采用无底托架的设计方案，其最大特点和优点就是克服了传统底托架联接螺栓多、加工困难、拆装维修困难的缺点。1.3、滚筒采煤机截割滚筒设计改进方向1.3.1、增大截煤深度。截深在750mm 以上方能称为大截深，由于加大了截深，相应的滚筒轴、轴承和摇臂强度也应加大，同时适当增大螺旋叶片的升角(一般大于等于20。)，以改善装煤效果。1.3.2、用强力截齿。由于速度加大，截齿的切削厚度增大， 可采用齿伸较长(120 mml50 mm 左右)、大断面齿柄(30*50mm)、硬质合金片厚度达l8mm以上的强力截齿，同时加大齿座尺寸和强度，这样可减少截齿数、降低截齿消耗、增大块煤率和降低煤尘。1.3.3、增大块煤率，减少煤尘生成。即采用双行星传动截割头，适当降低滚筒转速，使其转速在2224rmin左右，以增大块煤率，减少二次破碎；或减少截齿数，增大截距(60mm左右)以使块煤率增加；滚筒结构上还可采用碟形端盘开窗口，轮毂采用锥形或指数曲线形，以使截落的煤快速排出，从而减少二次破碎；此外还可在螺旋叶片上采用盘形滚刀以及采用抽风和吸尘滚筒。1.3.4、加设高压水射流喷雾装置。即在采煤机上加装增压水泵(6070kW )，使喷雾水压达到l8MPa以上，流量达到140Lmin以上，这样可有效降低煤尘和防止截割时产生火花。另外减少喷雾喷嘴的直径(0508mm)，可形成高压射流，起到辅助切割作用，以减少截齿受力，降低能耗。同时还可加设流量压力自动控制型水泵，使采煤机滚筒只在割煤时喷雾洒水，以节约水能源。1.4、采煤机液压系统设计的改进1.4.1、电牵引采煤机液压系统存在的问题(1)液压系统的高、低压都是靠一个调高泵来完成的，这样压力极不稳定，对液压元件产生冲击和震动，影响液压元件的使用寿命；(2)牵引电机的启停和刹车制动器的启停不同步，经常有烧毁刹车制动器的现象。1.4.2、电牵引采煤机液压系统的改进措施(1)调高泵换成双联齿轮泵，这样可以把系统的高、低压回路分隔开，分别供压，不用一个回路，高压就不会对低压产生影响，系统的压力相对比较稳定，这样采煤机工作稳定、可靠，不会对液压元件产生冲击。(2)在液压系统的低压回路中串联一个电液压力继电器(如图1所示)；它一端通过主控器与牵引电机相连，另一端串联在低压回路中，电液压力继电器可以设定压力，当液压系统的压力达不到给定的压力值时，制动器打不开，牵引电机启动不起来，从而防止烧毁制动器。1.5、课题提出通过以上所述，我们可以看出国内在采煤机设计和生产方面和国外先进技术相比还有很大的差距，我们必须自力更生，加快国产采煤机设计和生产的改进，缩小和国外先进技术的差距。在采煤机的设计中我们必须充分考虑上述采煤机设计的改进方向。我该次毕业设计的题目就是滚筒采煤机的设计，希望自己能够在设计技术方面所突破。实习总结通过这次实习我们开阔了眼界，对所要进行的毕业设计的题目有了感性的认识。在这次参观实习中我们认真观察了工厂的生产过程和生产工艺。对各种机加工过程有了更深入的了解和认识，对各种机床的应用和设备的布置有了一个感观的认识。另外对工厂的管理方法和生产方式以及工作的规章制度有了初步的认识，为我们即将开始的工作提供一个心理准备。通过这次实习我们对采煤机的生产过程，生产工艺有了深入的认识，加之各方面资料的收集我们对采煤机的设计和制造原理、设计步骤等都有了一定的理解。通过对各方面资料的筛选，我们对采煤机的设计方案进行了分析和论证。在这次实习中我们通过和师傅们的交流，加深了理论和实际的联系。巩固了我们以前所学过的理论知识。通过这次实习，我更能体会到一个做工程人员的责任，我想我一定会更加努力学习，将来认真对待工作的每一个细节，做一个合格的工程人员。这次实习是我们毕业设计前的关键一环，也是我们大学四年的必要环节。不但可以对我们的毕业设计有很大的帮助，而且对我们以后的工作也会产生深远的影响。感谢学校和老师给我们提供了这么好的实习机会。参考文献1 高建强. 采煤机螺旋滚筒的优化设计 2004年2月 机械工程与自动化（第1期）2 赵晓斌调高液压系统回油阻尼设计J煤炭技术，2005，(3)：16 173 王德春调高液压系统回油阻尼设计J煤炭技术，2006，(4)：3 44 综采技术手册煤炭工业出版社，200l5 牛维麟刘富等编采煤机煤炭工业出版社20006 李昌熙. 沈立山等编采煤机煤炭工业出版社 l9887 刘德喜编.采掘机械煤炭工业出版社，19948 苏磊. 国产滚筒式采煤机的几点改进措施. 科技资讯，20069 陶驰东. 采掘机械主编.煤炭工业出版社，1985.10.Cheded, L, AI-Mulla, Maan, Control of a four-level elevator system using Engineering Education, Apr 200211.Ishibashi A. Yoshino H. Design and manufacture of gear cutting tools a gears with an arbi-ary profile, JSME hat. J., 1987, 30(265): 1159-116412.Bartels N. CNC gear manufacturing-where are now Gear Technology,1994, 12(11): 12-158毕业设计（论文）实习报告题目名称：滚筒采煤机截割部的设计院系名称：机电学院班 级：机自031学 号：20030314131学生姓名：黄坤杰指导教师：胡敏2007年3月中原工学院 毕业设计开题报告 中原工学院毕业论文(设计)开题报告课题名称： 滚筒采煤机的改进毕业设计起止时间： 2006 年3 月5 日 6 月16日(共15周)学生姓名： 黄坤杰 学 号： 20030314131 专 业： 机械设计制造及其自动化 班 级： 机自031 指导教师： 胡敏 报告日期： 2007年3月21日1本课题所涉及的内容国内(外)研究现状综述滚筒采煤机实现煤矿生产机械化和现代化的重要设备之一。机械化采煤可以减轻体力劳动、提高安全性，达到高产量、高效率、低消耗的目的。采煤机分锯削式、刨削式、钻削式和铣削式四种：锯削式采煤机，即截煤机，靠安装在循环运动的截链上的截齿深入煤壁截煤；刨削式采煤机，即刨煤机，靠刨刀的往复运动刨削破煤；钻削式采煤机，靠钻头边缘的刀齿钻入煤体，由钻头中部的破煤刀齿将中部的煤体破碎;铣削式采煤机,靠滚筒上的截齿旋转铣削破煤。本课题主要研究滚筒采煤机的改进。一种铣削式浅截深采煤机，由截割部分、牵引部分和动力部分组成。截割部分包括工作机构和减速器，牵引部分包括行走机构（链轮、牵引链及其拉紧装置）和液压传动装置，动力部分包括电动机和电气控制箱。另外，还有辅助装置，包括底托架、电缆架、喷雾装置和信号照明等设备。滚筒采煤机适于在煤层厚度变化小、无夹石、地质构造简单、煤层倾角 15以下、顶板易于管理的条件下使用。倾角较大时，需装防滑装置。滚筒采煤机骑在可弯曲刮板输送机上工作，沿工作面往返运行。螺旋式滚筒上装有按一定规律排列的截齿。滚筒转动时，截齿按一定顺序在煤体上先后截出很多沟槽，使沟槽之间的煤体破落，通过滚筒旋叶和弧形挡煤板装入输送机。滚筒直径为测量到截齿齿尖的截割直径，各制造厂有各种不同的系列，根据采高选定。滚筒宽度相当于截深，有0.6、0.8、1.0、1.2m等几种规格。滚筒采煤机分单滚筒和双滚筒两种：单滚筒采煤机 进刀方式有三种：先进刀后移机头，一般采用斜切进刀，这种方式简单易行，但进刀时间长；先移机头后进刀，能充分利用工时，但开缺口工作量大；进刀同时移机头，进刀简单，时间短，但需强力推移输送机的设备。割煤方式有两种：单向采煤，采煤机上行进一刀割煤，下行装煤。优点是能充分利用机器装煤，效率高，但工作面割一刀时间长，顶板悬露时间长，一般适用于顶板稳定、采高较大、装余煤量大的煤层。双向采煤，往返各进一刀。优点是能提高工时利用率，工作面生产能力大，支护顶板及时，工序紧凑，但采高大时清浮煤工作量大。 双滚筒采煤机 一次采全厚，采煤机两端各有一个滚筒。前滚筒在上割顶煤，后滚筒在下割底煤。两滚筒一般相背旋转，司机左侧滚筒用左螺旋，司机右侧滚筒用右螺旋。也可相向旋转，司机左侧滚筒用右螺旋，司机右侧滚筒用左螺旋。一般采用双向采煤，先进刀后移机头的斜切进刀方式；也可采用进刀同时移机头的正切进刀方式。自从60年代开始使用滚筒采煤机以来采煤机有了很大的发展。60年代开始使用浅截式滚筒采煤机，70年代初在一些矿区开始使用浅截式双滚筒采煤机，机采产量不断提高。70年代以来，采煤机不断改进,如采用大功率水冷电机来提高生产能力,开采厚度较大的坚硬煤层；采用粗齿滚筒提高块煤率；采用无链牵引减少机械事故并适应长工作面多台采煤机同时作业等。目前国内采煤机正向着无链牵引系统以及能够降尘的螺旋滚筒采煤机等方向发展。2本课题有待解决的主要关键问题本课题研究的目的是改善采煤机的工作性能以及滚筒对采煤效率的影响以提高采煤机的工作效率。通过对滚筒的参数的优化设计来改善采煤效率。滚筒采煤机基本上是依靠螺旋叶片将破碎的煤装入溜槽，其装煤率约为 60%70% 。为了提高装煤率，在滚筒后方加挡煤板，可将装煤率提高到 90 ；为了提高装煤率，除了从设备结构方面采取措施外，在使用中应尽量使出煤口加大些，挡煤板与滚筒的间隙应适当；加大牵引速度和滚筒转速都有利于提高装煤率，但是提高割煤效率与装煤效率有矛盾时，原则上应先满足割煤效率的要求。主要研究内容包括：建立滚筒采煤机的截割部的有限元分析模型和结构设计的模型 ；采用ANSYS进行滚筒的结构分析；提供一套合理的滚筒结构参数；形成一套较为完整的截割部设计设计方法。3对课题要求及预期目标的可行性分析 (包括解决关键问题技术和所需条件两方面)该课题的预期目标为：1、完成滚筒参数的分析以及结构的优化，为截割部设计做好充分准备。2、为为整个的滚筒采煤机截割部的设计提供一套合理的结构参数。由于各方面的原因该课题的研究还可能存在很多的困难和问题具体表现如下：1、由于滚筒采煤机的结构复杂而且在使用过程中，受力情况比较复杂，因此力学分析不太容易进行。2、由于滚筒采煤机是一个集机械、电气和液压为一体的大型复杂系统,因此在改进方面需要查阅多方面的资料而又缺乏这写资料。3、缺乏相关的校核设备。为了能够更好的完成设计任务我们必须勇于面对困难解决困难，真对以上可能出现的困难和问题做了以下的应对办法：1、加强跟本课题组指导成员的联系及各方面相关信息的收集；对受力状况进行模拟性和替代性分析，尽量简化分析模型使之易于着手分析。2、加强理论学习，拓宽知识面，尽可能多的借助图书馆、网络以及各种机械手册等工具来弥补资料的缺乏。3、不断优化系统设计，简化系统的结构，提高系统效率和实用性。多进行模拟计算。4完成本课题的工作计划及进度安排 2007.3.052007.3.17 收集资料，调研，开题； 2007.3.182007.3.20 方案论证，确定方案；2007.3.202007.3.25 完成开题报告和实习报告； 2007.3.262007.4.01 进行滚筒采煤机总体结构的设计；2007.4.032007.4.15 对截割部个零部件进行力学分析；2007.4.162007.5.10 设计滚筒以及截割部的其他零部件；2007.5.112007.5.20 完成设计图纸以及各种校核； 2007.5.212007.5.27 设计说明书及相关技术文件；2007.5.282007.6.03 理论总结，撰写论文，准备答辩；2007.6.042007.6.09 评阅；2007.6.112007.6.14 毕业答辩； 2007.6.15 2007.6.16 修改毕业设计。5指导教师审阅意见指导教师(签字)： 年 月 日6指导小组意见 指导小组组长(签字)： 年 月 日说明：1. 本报告前4项内容由承担毕业论文(设计)课题任务的学生独立撰写；2. 本报告必须在第八学期开学两周内交指导教师审阅并提出修改意见；3. 学生须在小组内进行报告，并进行讨论；4. 本报告作为指导教师、毕业论文(设计)指导小组审查学生能否承担该毕业设计(论文)课题和是否按时完成进度的检查依据，并接受学校的抽查。6摘要滚筒采煤机是煤炭采掘的重要设备。是实现煤矿生产机械化和现代化的重要设备之一。因此，它对提高煤的采掘效率有着重要的影响。目前，采煤机的设计技术已经发展的相当完善，但是在国内采煤机技术和国外相比依然还比较落后。本次设计在吸取了前人经验的基础上设计了大功率，适合于中厚煤层的采煤机。对于采煤机的截割部进行了革新设计，采用强力耐磨型滚筒对称布置，提高了割煤效果和滚筒寿命，降低截齿消耗量和用户成本。机械传动系统采用直齿圆柱齿轮和行星轮传动动。故传动效率 高，容易安装和维护，分别用两台250KW的电动机驱动两截割部。截割部电机容量调整范围宽，其调整范围为150300Kw，通过调整截割电机容量，可实现一机多型。截割部采用四行星单浮动结构，承载能力大，减小了结构尺寸。采用大角度弯摇臂设计，加大过煤空间，提高装煤效果，卧底量大。本次设计的采煤机采煤效率高，生产可随不同的煤质的变化生产不同的机型，市场适应性强。关键词：采煤机、强力耐磨滚筒、截割部、弯摇臂、传动系统Abstract Sheare is an important equipment for excavation. It is one of the important facilities for the mechanization and modernization of coal-mining production. Hence it has important effects on the improvement of excavation efficiency. Presently the design technologies of sheares have developed relatively perfect. When comparing with abroad, however, the technology of this area is still behindhand. Basing on assimilating the experience of people has worked in this area, this design, schemes out High-power sheare which is suitable for medium thickness seam. It does innovatory design on the cutting unit of shears by resorting to disposal symmetry of Mightiness Worn Roller, which improves the cutting effect and longevity. At the same time it reduces the wastage of truncation straight and customers cost. As to Machine driven system, its transmission resorts to spur gear and planetary wheel. Hence the transmission efficiency is improved and its installation and maintenance are easier. Two of the departments of crop are driven by two separate 250kw- electromotors. The modulation range of electromotors capacity in the departments of crop is large, which is ranging from 150kw to 300kw. Through the modulation of the electromotors capacity, the one machine-multi-type style can be carried out. The departments of crop resort to globe certificate floating structure, whose carrying capacity is large and reducing the structure measure. The applications of ply rockerarm increase the coals transit space and improve the coals load effect. The bottom taking quantity is large. This design of sheare has the features as follows:The excavation efficiency is high; the production of types can be different according to different coal quality. The adaptability in marketing is strong.Key Words: Sheare; Mightiness Worn Roller; cutting unit; ply rockerarm ; transition system III中原工学院毕业设计说明书（论文）1 引言煤是重要的能源物质，在我国有着很大的储量。采煤一直以来都被人们看作一项非常危险的事情。在以前国内有很多小型煤窑，由于规模小，技术落后，大部分都是靠人工进行挖煤、运输煤。因此经常出现各种事故，而且大量浪费了资源。大型的采煤机械的出现使这一现象得到了改观。采煤机作为采煤的主要工具是实现煤矿生产机械化和现代化的重要设备之一。机械化采煤可以减轻体力劳动、提高安全性，达到高产量、高效率、低消耗的目的。它对提高煤的采掘效率有着重要的影响。因此国内外采煤机的设计、改进一直都在以较快的速度向前发展。最早的滚筒采煤机出现在英国，它是把截煤机的减速箱部分改成允许安装一根横轴和截割滚筒。由于其水平轴截割滚筒的设计优于截煤机，因此其改进型比刨煤机更适宜英国开采条件，但在20世纪50年代这种采煤机并非是唯一应用的采煤设备。另外有一种有竞争的采煤机是钻削式采煤机。这种采煤机配有一个按螺钻原理设计的主截割部，其应用范围主要局限与薄煤层。滚筒采煤机经过多次改进设计而得到不断的发展。最早设计的滚筒采煤机仅能单向采煤，输送机和液压支架在向前推移之前，留在轨道上采出的煤在回空段被装载。后来又研发了双向采煤的滚筒采煤机。然而由于这种采煤机受到调向的限制，加之固定滚筒缺乏自由性，因此摇臂滚筒采煤机应运而生。20世纪60年代末，久益公司生产出10CM、11CM 系列的连续采煤机，它是现代这种机型的雏形。到70年代末，在11CM型基础上又生产出12CM系列连续采煤机。经过对12CM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12CM1210B、12CM1810D和B型机，以及适用于特别坚硬煤层的12HM31C型和B型机(神东常用12CM1210B、12CM1810D)。80年代后期至今连续采煤机在采煤业中得到了广泛的应用，并且得到了长足的发展。我国对这种连续型采煤机的应用始于70年代中期。那时主要靠引进外国的产品，80年代以前主要是引进单机。随着国内采煤机技术的发展到了90年代变成以配套引进为主。目前国内在采煤机研发和设计方面和国外有很大的差距。煤炭科学研究总院太原分院早在1990年就开始进行连续采煤机的研究，曾完成了轻型连续采煤机的设计、引进设备的国产化大修等工作。煤炭科学研究总院上海分院也承担了一些项目。尽管国内各大科研院所、生产厂家、煤矿企业曾开展过规模不等的连续采煤机等技术的国产化研究，但均存在一些问题，仍没有真正在煤矿上见到国产连采机的新产品。我国引进连续采煤机早期使用效果不好的主要问题是：连续采煤机及其配套设备体积大、吨位高，我国老矿井条件受到限制，设备下井困难；缺乏支护、清道、除尘等配套设备，生产能力受到一定限制；引进的连续采煤机设备电气防爆性能与我国防爆标准不一致；主要部件或零件在国内买不到，备件进口渠道不畅通、价格昂贵；国内没有对连续采煤机开采的成套技术进行系统研究；对回采工艺，支护方式和工艺及煤岩柱控制等相关问题没有得到闭，对通风管理不利；对有自然发火危险的矿井，煤体暴露多，带来了安全隐患。因此我国需要自己对采煤机进行设计、改进使其适合我国的煤矿生产情况。连续采煤机的特点是截割滚筒长，截割功率大，因此截割能力强，生产效率高，调动灵活，可控性好。尚需研究的主要内容如下。1 连续采煤机总体参数的研究。机器牵引力及速度的确定，滚筒长度、直径、功率、转速及切割牵引力大小和变化等研究。2 整机截割稳定性的研究。机器的重心位置、截割臂长度、截割速度、功率等切割参数对机器工作稳定性的影响。3 截割机构方式的研究。根据电机不同的安装形式，其截割机构方式的确定须进行专项调查研究与分析对比。4 切割技术的研究。截割滚筒上截齿排列对机器的截割效率、振动及截齿的寿命有着重要的影响，必须利用计算机进行截齿排列优化设计和实验室模拟试验。5 行走电机变频调速系统的研究。连续采煤机工作时，需要频繁调动；截割时，根据煤的硬度，行走速度在04mrain之间自动调整，以适应截割电动机的工作特性；调动时，需以20mrain的行走速度实现快速调动。6 机器的自动控制、工况检测和故障诊断系统的研究。连续采煤机常在环境恶劣、安全得不到保障的工况下工作，因此必须使机器具有自动化控制功能，装设离机摇控系统。为了提高机器的可靠性，需研制工况检测和故障诊断系统，使连续采煤机具有监控电流、电压、电机功率、油温油位油压等的自动监测、存储、显示、报警及故障提示等功能。7 机载集尘装置的研究。需进行水喷雾集尘系统的试验研究。8 对专用电动机、传感器、扭矩轴等特性元部件的研究。我国在长期煤炭生产实践中，也已陆续研制生产了一系列国产采煤机，并且在借鉴国外先进机型的基础上，迅速发展了大功率电牵引采煤机(总装机功率达1 400KW 以上)，但是和国外先进的技术和设备相比较还有很大的差距。因此我们必须抓住机遇，加快采煤机的设计和改进步伐，加快缩短与国外技术和设备的差距。关于采煤机的设计可以从以下方面着手进行改进设计：1 横向布置多个电动机。即将截割部、牵引部、泵站和破碎机构设计成横向布置方式。采用这种电动机布置方式，可将摇臂回转传动装置取消，而代之不传动功率的铰接轴，简化了结构，减少了薄弱环节和故障因素；可将传动链中锥齿轮取消，消除了加工、装配、维修锥齿轮的复杂工艺，提高了可靠性；各电动机传动系统功能单一，无过轴、旁轮等多余饥件和交叉重叠环节，部件为自封闭，部件之间无饥械传动， 只有管线等柔性联接，故结构简单、紧凑、机身长度可缩短；便于组装拆卸及在维修更换部件、换摇臂及截割电动机时不需拆卸底托架和对口螺栓。2 将机身设计成使部件可侧面拉装的整体箱式。即整个机身是个箱形结构的焊接件，根据需要分成若干个间隔室，安放变压器电控部 电牵引部、液压站等部分；而在采空区一侧将其敞开，可以将上述具有自封结构的部件方便地装入固定和拆下拉出，而机身两端铰接的截割部及其电动机也可以从采空区侧拆装。采用这种机身设计方式，可以为井下组装维修创造更方便快捷的条件，同时可实现整个机身无对口螺栓，也无底托架，强度大，刚性好， 免除了螺栓紧固的麻烦可将机身做成两段拼装，并用液压螺栓紧固。3 破碎机采用单独电动机传动。即将滚筒做成电动滚筒，由单独电动机经行星传动机构驱动破碎滚筒。采用这种破碎机驱动方式，可以利用按钮控制破碎机，操作方便，而且单独电动机还便于控制和保护。改进挡煤板传动装置。即用中低速摆线马达，通过内齿轮或柱销传动。比如，可在挡煤板回转臂环架圆周安装轴向柱销，利用固装在摇臂上的液压马达带动长牙齿轮驱动柱销翻转挡煤板。采用这种挡煤板传动装置，可使挡煤板结构更可靠，且不怕煤粉堵塞，不易存煤泥，可大幅减少故障。4 增大截煤深度。截深在750mm 以上方能称为大截深，由于加大了截深，相应的滚筒轴、轴承和摇臂强度也应加大，同时适当增大螺旋叶片的升角(一般大于等于20)，以改善装煤效果。采用强力截齿。由于速度加大，截齿的切削厚度增大， 可采用齿伸较长(120mm -l50mm 左右)、大断面齿柄(30*50ram)、硬质合金片厚度达l8ram以上的强力截齿，同时加大齿座尺寸和强度，这样可减少截齿数、降低截齿消耗、增大块煤率和降低煤尘。5 增大块煤率，减少煤尘生成。即采用双行星传动截割头，适当降低滚筒转速，使其转速在2224rrain左右，以增大块煤率，减少二次破碎；或减少截齿数，增大截距(60ram左右)以使块煤率增加；滚筒结构上还可采用碟形端盘开窗口，轮毂采用锥形或指数曲线形，以使截落的煤快速排出，从而减少二次破碎；此外还可在螺旋叶片上采用盘形滚刀以及采用抽风和吸尘滚筒。加设高压水射流喷雾装置。即在采煤机上加装增压水泵(6070kW )，使喷雾水压达到l8MPa以上，流量达到140Lmin以上，这样可有效降低煤尘和防止截割时产生火花。另外减少喷雾喷嘴的直径(0508ram)，可形成高压射流，起到辅助切割作用，以减少截齿受力，降低能耗。同时还可加设流量压力自动控制型水泵，使采煤机滚筒只在割煤时喷雾洒水，以节约水能源。改进滚筒材质和结构。即采用国际最新耐磨合金钢板制造滚筒，以提高其刚度、强度和耐磨性，同时加大轮毂板厚度和叶片板厚度。在有条件的情况下，我国煤机厂可适当引进国外成型高强度滚筒。由上述分析，我们确定了我国新型采煤机的设计的大方向以及在设计中应该注意的方面。下面我就对本次采煤机设计作一个总体的介绍。本次采煤机设计采用电牵引，多电机横向布置。该机具有电机横摆、结构先进、运行可靠、可实现电液互换、大功率能力强等特点。截割电机、牵引电机的启动、停止等操作采用旋转开关控制外，其余控制如牵引速度调整、方向设定、左右摇臂的升降，急停等操作均由设在机身两端操作站的按钮进行控制，操作简单、方便。 所有电机横向布置。机械传动都是直齿传动。电机、行走箱驱动轮组件等均可从老塘侧抽出。故传动效率 高，容易安装和维护。采用强力耐磨滚筒，提高割煤效果和滚筒寿命，降低截齿消耗量和用户成本。可通过更换电控部或液压传动部而成为交流变频调速电牵引或液压牵引采煤机以实现电液互换，而其它 部件通用。两动力输入部位可安装液压马达，也可安装40Kw牵引电机。两种形式联接尺寸相同。2 方案选定1 滚筒的数量和位置：滚筒采煤机有单滚筒和双滚筒之分。由于滚筒直径不宜过大，当煤层较厚单滚筒采煤机往返截割两个行程才能推进一个截深；双滚筒采煤机每截割一个行程就可以推进一个截深，对煤层变化和顶板、底板的起伏，适应性也好。在滚筒采煤机的设计中虽然也曾出现过三滚筒或四滚筒，但因出煤碎、粉尘多、结构复杂，却对提高采煤机性能无益，故不予考虑。综上述本次设计采用双滚筒。对于双滚筒可有两种位置布置，一是对称布置于两端，另一种就是两滚筒都布置于一端即采用不对称布置。不对称布置虽然设计相对简单，但是其工作稳定性不好。所谓工作稳定性就是采煤机在工作过程中保持不翻转、倾斜和不脱离导向物的能力。工作稳定性好将有利于正常工作。而对称布置的滚筒采煤机受到的外力基本是平衡的，因而工作稳定性较好。因此采用双滚筒对称布置。2 调高方式：本机采用摇臂调高，这种调高方式不仅调高范围大，并且随时可以调高。3 摇臂：采用大角度弯摇臂。这样可以加大过煤空间，提高装煤效果，卧底量大。4 轴承：轴承主要有滑动轴承和滚动轴承。滑动轴承的润滑和密封条件一般都比较差，轴承的磨损可能引起摇臂较大的径向窜动。截割部主减速箱最后一级传动不宜用圆锥齿轮，以免摇臂的径向窜动严重影响齿轮的啮合质量。滚动轴承的密封和润滑问题比较好解决，轴承的磨损也比较轻微。本机采用滚动轴承。5 牵引方式：滚筒采煤机有各种不同的牵引方式。牵引部和截割部联结成一个整体，在工作面上来回移动，称为内牵引。工作面上只有截割部，却把牵引部设在工作面短头上下顺槽里，牵引部不跟截割部一起移动，只随工作面向前推移，则为外牵引。外牵引只能为有链牵引，而内牵引可以为有链条牵引和无链牵引。有链牵引有断链和跳链的危险，链条的弹性振动和链传动造成的速度脉动，使采煤机受到较大的动负荷，链条对于滚筒的装载、运输机和液压支架的推移也有一定的妨碍，所以有链牵引有很多不足之处。而无链牵引和有链牵引相比具有很多优点：（1）采煤机移动比较平稳，保证了采煤机的载荷比较稳定；(2) 提高了设备的可靠性和生产的安全；（3） 采煤机移动所消耗的能量较少；（4）采煤机的运转噪音较低，有利于改善工作面的劳动条件；（5） 提高了采煤机的爬坡能力；（6） 在一个工作面上可能采用多台采煤机同时作业，以提高工作面量。通过以上比较本机采用无链牵引中的液压传动。6 驱动方式：采煤机驱动的方式有萨那种：1） 单驱动方式用一台电动机驱动采煤机的各个部分，包括牵引部、全部截割部及其他辅助装置等2） 分别驱动方式各截割部由单独的电动机驱动，牵引部和其他辅助装置可以由截割部电动机驱动，或另设电动机驱动；3） 联合驱动方式把两台电动机结合成整体，共同驱动采煤机的各部分。分别驱动时，各电动机的功率一般相同。双滚筒采煤机每台截割部电动机的功率只有单机驱动和联合驱动时的一半，截割部可以设计的较小，且结构简单，可以取消易引起发热等问题的横贯牵引部的过轴。本次设计采用分别驱动方式，用两个250KW的电机分别驱动两个截割部，用两个40KW的电动机驱动牵引部，也可用液压马达驱动牵引部。7 采煤机的附属设备：灭尘方式：采煤机在工作中会产生很多的粉尘，需要采取多方面的处理措施。主要有喷雾灭尘、泡沫灭尘和吸尘器捕尘。喷雾灭尘就是用喷嘴把具有一定压力的水高度扩散，使其雾化，形成把粉尘源与外界隔离的水幕。泡沫灭尘虽然具有一定的优点但是泡沫灭尘需要较复杂的设备，目前还不能大量生产高效、无毒和廉价的泡沫剂，因此在采煤机上未能得到推广。吸尘器从粉尘源吸取尘空气，排入捕尘器，利用扩散、碰撞或离心力等，使粉尘与空气分离，沉积在捕尘器的壳体内壁，然后用水冲洗排入运输机，净化空气直接排出。通过吸尘器的粉尘约95%-98%，灭尘效率相当高。但是，吸风管口要靠近粉尘源，吸入的含尘空气要多，否则含尘空气在旁边流走，就达不到净化空气的目的了。本机采用喷雾灭尘方式。喷雾灭尘有可分为内喷雾灭尘和外喷雾灭尘，在这里我们选择内外喷雾结合灭尘。3 滚筒采煤机的总体设计及计算3.1 本采煤机采用双滚筒对称布置，采用液压缸调高，调高范围：1.33.0（米）。由经验和理论基础取滚筒水平中心距为10810mm、两摇臂铰接中心距为6700mm、两牵引轮中心距为5591mm， 机身宽为1210mm。3.2 采高为：1.63.2（米）。截深为 0.62m 0.66m。滚筒直径分别为：1400m 1600m。牵引速度为08（米/分）3.3 设计生产功率：1 Q = 60JHVq （3-1） 式中 J滚筒的有效截深（米）J = 0.63； H采煤机的平均采高（米）H = 2.4； Vq采煤机的最大工作牵引速度（米/分）Vq =8； = 1.35煤的重率（吨/）。 Q = 600.632.481.35 = 979.7（吨/时） = 979.7/60（吨/分） 3.4 装机功率：1 （3-2） 式中 功率利用系数，以为该机的驱动方式为分别驱动所以=0.8。 功率水平系数，由表31查得=0.9。 后滚筒的工作条件系数，=0.8。 采煤机的比能耗，由表32查得=0.44（KW.h/T）。 = =300N/mm。 。 取 N = 591KW。表31功率水平系数电动机自动调速人工调速2.02.2 0.90 0.802.22.4 0.95 0.852.42.6 1.00 0.90表32螺旋滚筒采煤机比能耗牵引速度（米/分）2.03.04.05.06.0（KW.h/T） 0.50 0.44 0.42 0.403.5 弯摇臂 2055.02mm，摇臂上摆角36.3，下摆角17.3。 装机功率P=591KW，机重36T。本机采用无链牵引，多电动机横向布置同时驱动，可以电液互换。截割电机功率为：2250 = 500KW。电牵引速度为08（m/min），液压牵引速度为06.9（m/min）。滚筒转速4050（r/min）。灭尘方式：内外喷雾。4 滚筒采煤机截割部设计4.1 螺旋滚筒设计：1 17 12 螺旋滚筒是一个带有螺旋叶片的圆柱体，刀具装在焊于螺旋叶片上的齿座中，工作时滚筒转动并作径向移动，截割破碎煤炭，再由螺旋叶片把煤沿滚筒的轴线方向推运出来，装进工作面运输机。通常所说的滚筒直径是指刀尖所在的圆的直径。齿座焊到叶片上后，螺旋叶片的最大回转直径，称为叶片直径。螺旋叶片的内缘和筒彀相结合处的直径称为筒彀直径。4.1.1 螺旋叶片的表面是螺旋面，其上任意点的螺旋升角为： （4-1）式中 、该点所在螺旋线的直径和螺距（采用多头螺旋滚筒时则应为导程）。4.1.2 切削厚度：1 （4-2）式中 最大切削厚度；m刀具同一条轨迹（截线）上安设的刀具数； n滚筒的转速（转/分）； 牵引速度（米/分）。刀具的平均切削厚度可用月牙形面积和截割长度相除而得：式中 平均切削厚度。4.1.3 螺旋滚筒的转向： 为了保证螺旋叶片向运输机装煤，而不是向煤壁推煤，滚筒叶片的螺旋方向应与滚筒转向相适应。站在采空区一侧看滚筒，右螺旋滚筒应是顺时针方向转动，左螺旋滚筒应是逆时针方向转动。在采煤机往返采煤的过程中，滚筒转向虽然不变，却有两种不同的情况：顺转时，刀具截割方向与碎煤下落方向相同；逆转时，刀具截割方向与碎煤下落的方向相反。为了增强采煤机的工作稳定性，避免两个滚筒受到的截割阻力方向相同，双滚筒采煤机的两个滚筒的转向应该相反。两滚筒的转向有前顺后逆和前逆和顺两种方案。滚筒直径较大时，滚筒生产率大于运输机生产率，确定滚筒转向应偏重于节省能耗和提高工作稳定性及操作安全的要求。前滚筒截煤量大于后滚筒，后滚筒装煤量大于前滚筒，是采煤机骑座运输机工作的一般情况，因此在该采煤机中滚筒采用前顺后逆。4.1.4 滚筒的三个直径 双滚筒采煤机一般要在每个行程中开采全部采高，滚筒直径不宜小于采高的一半。根据保持两滚筒装煤量相同的要求确定滚筒的直径，设滚筒直径与采高H的比值为a，滚筒的装载效率是，则： AH = （1-a）H + （1-）ah （4-3）aH和（1-a）H分别是两个滚筒的截割高度，（1-）ah是前滚筒丢剩的浮煤量，应由后滚筒装走。整理即得 大直径滚筒的装载效率约为7080%，所以a = 0.6。 = 0.6H = 3.2 = 0.961.98（米）由经验类比取两滚筒的分别为1.4米和1.6米。滚筒的最大切削厚度受到最大截距的限制： （4-4）式中 滚筒刀具的最大截距（厘米）； b刀具的截刃宽度（厘米）截刃宽一般取1220mm，本机取b = 15mm=1.5cm； 截槽侧面的崩角，由表41取值。=38。表41截槽崩裂角与煤质和切削厚度的关系质裂崩煤度厚削切0.51.01.52.02.53.04.05.06.08.010152025脆性煤8277737168656158555249433834韧性煤6963585552494542413836322925 整理得 =207813775+1.5=13.6cm为了避免螺旋叶片与截槽间残留的煤棱相抵触，滚筒的最大切削厚度不得超过刀具伸出刀座长度的70%，即 （4-5）整理得 -22.15=1600-221.5 =1278.5mm 取=1.2m，叶片直径与筒彀直径应保持适当的比例，大直径滚筒应保持比值大于或者等于2。因此取：m4.1.5 对于直径为1.5米左右的滚筒，螺旋升角。4.1.6 螺旋头数。实验研究证明：叶片螺旋头数对滚筒装煤过程的影响很小。但是为了调节滚筒叶片的螺旋升角常采用多头螺旋。双头螺旋滚筒每条皆线上可以安装12把刀。在设计时，应使叶片高度和叶片间距保持适当的比例，应使 （4-6）式中 螺旋线导程； 螺旋头数。大直径滚筒K=0.8，因此 =0.48m=48mm取S=50mm。4.1.7 截齿11 1采煤机滚筒设计的一个重要问题是截齿配置，基本要求是：采出的块煤要多，产生的煤尘要小，截割阻力和牵引力要比较均衡地作用在滚筒上。这些要求若能实现，则采煤机使用寿命延长，同时也将提高煤的售价，保护了井下工作人员的身体健康。块煤率的大小与截齿的尺寸、安装数量以及排列方式都有较大的关系，加大截齿的伸出长度或减少截齿的数量都可以提高块煤率，但这将会加剧整个采煤机的振动，影响采煤机的使用寿命。图4-1、采煤机滚筒端面结构图 1.端盘端面截齿 2端盘截齿3叶片截齿端盘截齿的作用是平衡轴向力与自开缺口。(1)端盘截齿的工作条件接近为半封闭，截齿负荷大，消耗的功率占工作机构的13左右，端盘截齿消耗占滚筒截齿消耗的一半左右，故其截距要缩小，每条截线上安装的截齿数要增多。端盘端面安装有6个端面截齿，以利于采煤机开缺口及防止端盘接触煤壁，增加摩擦和磨损。端盘截齿截距从煤壁向外逐渐加大，即18mm一28mm一34mm 40 mm。(2)滚筒截齿在截煤过程中所产生的振动对采煤机截割部内的各部件及整个采煤机的使用寿命和工作可靠性的影响都是极为严重的。产生振动的原因除了煤是脆性非均匀材料外，另一个较重要的因素是滚筒本身的结构。切槽断面形状不对称是产生截齿侧向力的根本原因 J，所有截齿的侧向力之和就形成了沿滚筒轴向作用的滚筒侧向力，这个力对采煤机的稳定性起着决定性的作用，侧向不平衡力大小的不断变化导致了滚筒、摇臂以及整个采煤机沿着这个方向振动。因此在每组截齿中设置一个向采空区负倾斜截齿，用以平衡轴向力，以减轻采煤机的振动，提高采煤机的稳定性。(3)开道截齿采用零度齿，这样对截割是最有利的，因为开道截齿是在半封闭一封闭截槽里工作，条件最差，当它开出一个自由面后，即为以后截齿开创了良好的工作条件。端盘的截割宽度为120 mm，与滚筒的有效截深630 mm相比只是很小的一个宽度，但对整个滚筒的影响却是不能忽视的。对截齿的基本要求是：1)耐磨性要好；2)截齿的几何形状要能适应不同的煤质和截割条件，截割比能耗要低；3)拆装截齿要简便迅速，安装固定要可靠，以免截齿丢失；4)截齿及其固定装置的结构应尽量简单，以利制造和维护。滚筒采煤机采用的截齿基本可分为两大类：扁截齿和镐型截齿。该滚筒选用扁截齿。根据设计经验，类比去截角=25、前角=90-=5、后角=18、侧角=6、尖角=3。截刃b取15mm。4.1.8 截齿的材料以及截齿的固定 为了保证截齿的强度和耐磨性，截齿齿身常用3035CrMnSi，3035SiMnV或者40Cr钢制作，并经调质处理。为了减少截齿的丢失和更换截齿所消耗的时间，要求截齿装拆方便而固定可靠。由于截煤过程中截齿受到的载荷较重，且有振动所以现代采煤机多采用弹性元件固定截齿。该机的滚筒采用弹簧钢丝挡住柱销来固定截齿。4.2 截割部减速器传动系统特点；截割部减速器要传递采煤机的绝大部分装机功率，载荷重而不稳定，工作条件恶劣，可靠性要求高，外形和尺寸却受到工作环境的严格限制。截割部减速器的强度、刚度、润滑、密封、效率和散热等问题，都应予以着重考虑。由以往的经验，以及原来采煤机的传动系统可以了解到滚筒采煤机截割部减速器传动系统都具有以下特点：1） 由于滚筒轴和电机轴互相垂直，传动系统中必须有一队圆锥齿轮；2） 截割部系统中还应该有一个离合器或者一个离合齿轮，当离合器或离合齿轮脱开时，调高泵应仍能获得动力。3） 为了操作轻便，离合器或离合齿轮不设在低速轴上；为了避免圆锥齿轮的模数过大，圆锥齿轮也不宜设在低速轴上。4.2.1 截割部摇臂传动系统图4-2、截割部传动系统图4.2.2 截割部摇臂传动系统齿轮齿轮代号Z1Z2Z3Z4Z5Z6Z7Z8Z9Z10Z11Z12齿数19333425（23、26）34（33、36）17282839251466模数77788101010108884.2.3 各齿轮的基本尺寸及相关计算：7由于采煤机齿轮采用较大的变位系数，齿轮的最小齿数一般为13或者14。但第一级齿轮转速很高，齿数不宜太小。本传动系统中齿轮的最小齿数取14，第一级齿轮的齿数取19。齿轮受到偏载常使齿轮端部折断。为了避免偏载，特别是为了消除机壳刚度不足造成的偏载的影响，齿轮可沿齿宽方向进行鼓形修缘，修缘量为0.10.15mm。1）Z1：Z = 19，m = 7； 齿距： P = m = 21.98； 齿顶高： = m = 7； 齿根高： = 1.25m = 8.75； 齿高： h = 2.25m = 15.75； 分度圆直径： d = mZ = 133； 齿顶圆直径： = m（Z+2）= 147； 齿根圆直径： = m（Z-2.5）=115.5；2）Z2： Z = 33，m = 7； 齿距： P = m = 21.98； 齿顶高： = m = 7； 齿根高： = 1.25m = 8.75； 齿高： h = 2.25m = 15.75； 分度圆直径： d = mZ = 231； 齿顶圆直径： = m（Z+2）= 245； 齿根圆直径： = m（Z-2.5）=213.5；3）Z3： Z = 34，m = 7； 齿距： P = m = 21.98； 齿顶高： = m = 7； 齿根高： = 1.25m = 8.75； 齿高： h = 2.25m = 15.75； 分度圆直径： d = mZ = 238； 齿顶圆直径： = m（Z+2）= 252； 齿根圆直径： = m（Z-2.5）=220.5；4）Z4： Z = 25，m = 8； 齿距： P = m = 25.12； 齿顶高： = m = 8； 齿根高： = 1.25m = 10； 齿高： h = 2.25m = 18； 分度圆直径： d = mZ = 200； 齿顶圆直径： = m（Z+2）= 216； 齿根圆直径： = m（Z-2.5）=180；5）Z5： Z = 34， m = 8； 齿距： P = m = 25.12； 齿顶高： = m = 8； 齿根高： = 1.25m = 10； 齿高： h = 2.25m = 18； 分度圆直径： d = mZ = 272； 齿顶圆直径： = m（Z+2）= 288； 齿根圆直径： = m（Z-2.5）=252；6）Z7： Z = 28，m = 10； 齿距： P = m = 31.4； 齿顶高： = m = 10； 齿根高： = 1.25m = 12.5； 齿高： h = 2.25m = 22.5； 分度圆直径： d = mZ = 280； 齿顶圆直径： = m（Z+2）= 300； 齿根圆直径： = m（Z-2.5）=255；7）Z9： Z = 39，m = 10； 齿距： P = m = 31.4； 齿顶高： = m = 10； 齿根高： = 1.25m = 12.5； 齿高： h = 2.25m = 22.5； 分度圆直径： d = mZ = 390； 齿顶圆直径： = m（Z+2）= 410； 齿根圆直径： = m（Z-2.5）=365；8）Z11： Z = 14，m = 8； 齿距： P = m = 25.12； 齿顶高： = m = 8； 齿根高： = 1.25m = 10； 齿高： h = 2.25m = 18； 分度圆直径： d = mZ = 112； 齿顶圆直径： = m（Z+2）= 128； 齿根圆直径： = m（Z-2.5）=92；9）Z12： Z = 66，m = 8； 齿距： P = m = 25.12； 齿顶高： = m = 8； 齿根高： = 1.25m = 10； 齿高： h = 2.25m = 18； 分度圆直径： d = mZ = 528； 齿顶圆直径： = m（Z+2）= 544； 齿根圆直径： = m（Z-2.5）=508；图4-3、齿轮结构图4-4、齿轮结构图4.2.4 传动比以及输出转速： 传动比高速传动比i = 34/1933/2639/17（1+66/14）=29.774；中速传动比i = 34/1934/2539/17（1+66/14）=31.904；低速传动比 i = 34/1936/2339/17（1+66/14）=36.718； 输出转速采煤机电动机的额定转速一般为14601475转/分。本机采用YBCS4250C型电机，功率为250KW，电压1140V，转速1476r/min。输出转速： 高速 n = 1476/i = 1476/29.774 = 49.6（r/min）； 中速 n = 1476/i = 1476/31.904 = 46.3（r/min）； 低速 n = 1476/i = 1476/36.718 = 40.2（r/min）；4.2.5 各轴承选用的规格和代号采煤机中普遍采用滚动轴承。适应采煤机载荷重而尺寸受到严格限制的特点，本采煤机采用调心滚子轴承和圆柱滚子轴承。序号12345678910轴承代号NJ220E22218CNJ1922219C22224C22222C22222C4213622314C22224C4.2.6 滚筒采煤机的摇臂14采煤机摇臂是采煤机的关键部件，结构复杂，不规则。它的一端联接截割滚筒，一端接电机。电机经过多级齿轮传动，将动力传给滚筒，齿轮轴通过轴承安装在摇臂上。本机采用弯摇臂，摇臂长度为2055.02mm。摇臂上摆角36.3，下摆角17.3。4-5采煤机摇臂壳简图1、2、3、4、5、6工艺基准块4.2.7 截割部减速器的润滑采用飞溅润滑时，油面位置应适当，使润滑油能被转动的齿轮溅到啮合面上，同时也甩到箱壁上，以利散热，轴承也应获得必要的润滑。减速器的轴布置在同一水平或接近同一水平，润滑效果一般较好。飞溅润滑的优点是：润滑强度高，散热快，对润滑油的粘度变化和杂质不敏感，也不要添加润滑设备。但当采煤机在倾斜煤层中工作时，润滑油集中在低处，位于高处的传动件润滑条件较差。为了保证正常的润滑条件，应避免加速器过长，如不可避免，应将减速器内腔分隔成几个独立油池。摇臂减速器的润滑是个特殊的问题。当摇臂下倾，滚筒截割底煤时，摇臂内的润滑油积在端头；反之，上倾截割顶煤时，摇臂端头的齿轮得不到良好的润滑。为了解决这个问题，需设置回油装置。另外为了保证喷油润滑系统能正常工作，需要设置过滤器、流量监测元件和油位指示器等。采煤机摇臂和机头减速箱连接处，支承摇臂套的轴承载荷重而运动速度很低，滚筒轴靠近煤壁处的轴承，载荷也很大，这些轴承最好与截割部减速器隔开，采用压力注油器定期注入润滑脂。经过实践证明大功率采煤机截割部应采用极压工业齿轮油。这种油是在齿轮油中加入极压添加剂，以改善油液的品质，提高抗磨性和抗烧结性。本机在齿轮腔中加注N320硫磷工业齿轮油。5 滚筒采煤机的主要技术参数和配套设备采高（m）： 1.63.2 截深（m）： 0.63;0.66 适应倾角： 液压牵引40电牵引15（35） 滚筒直径（m）： 1.4;1.6滚筒转数（r/min）： 49.6;46.3;40.2 摇臂长度（mm）： 2055.02 摇臂摆动中心距（mm）： 6400 牵引力（KN）： 液压牵引 500;417 电牵引 524;437 牵引速度（m/min）： 液压牵引 05.7;06.9电牵引 08 牵引型式： 电液互换,无链,销轨 机面高度（mm）： 1100;1200 最小卧底量（mm）： 337（机面高1100mm）;237（机面高1200mm） 灭尘方式： 内外喷雾 装机功率（KW）：2250+240+11电压（V）： 1140机重（T）： 36 输送机： SGZ-830/630SGZ-764/500SGZ-730/320 支架： ZZS5600/14/25等电机型号；YBCS4-250C功率：250KW电压：1140V转速：1476r/min6 本机的主要特点1）机身矮，装机功率大。截割电机容量调整范围宽。2）整机为无底托架积木式组合结构。各部件之间为干式对接，对接面之间无任何机械或液压传动关系。机身 三大部件之间使用高强度 T形螺栓和四个楔形哑铃销以及两个150定位销连接和紧固，提高了大部件之间联接的可靠性。3）截割电机、牵引电机的启动、停止等操作采用旋转开关控制外，其余控制如牵引速度调整、方向设定、左 右摇臂的升降，急停等操作均由设在机身两端操作站的按钮进行控制，操作简单、方便。4）所有电机横向布置。机械传动都是直齿传动。电机、行走箱驱动轮组件等均可从老塘侧抽出。故传动效率 高，容易安装和维护。5）液压系统设计合理，采用集成阀块结构，管路少，连接可靠；经常调整的阀设在液压箱体外，便于检修和 更换；液压元件全部选用专业厂家的各牌产品，如调高泵选用A2F12R4P1，性能稳定，技术可靠。6）截割机械传动链设有扭矩轴过载保护装置，并设有强制润滑冷却系统，提高了传动件，支承件的使用寿 命。9）截割部采用四行星单浮动结构，承载能力大，减小了结构尺寸。采用大角度弯摇臂设计，加大过煤空间， 提高装煤效果，卧底量大。10）保证可靠性及使用寿命，传动系统中的轴承和高速端的油封采用进口件，齿轮材料选用国内最好的钢种 18Cr2Ni4WA（军工材料）。11）采用强力耐磨滚筒，提高割煤效果和滚筒寿命，降低截齿消耗量和用户成本。12）可通过更换电控部或液压传动部而成为交流变频调速电牵引或液压牵引采煤机以实现电液互换，而其它 部件通用。两动力输入部位可安装液压马达，也可安装40Kw牵引电机。两种形式联接尺寸相同。13）调高油缸与调高液压锁采用分离布置，液压锁置于壳体空腔内，打开盖板即可取出液压锁，方便井下查 找故障和更换调高油缸、液压锁等维修工作。14）行走箱与牵引部为干式对接，拆行走箱后，牵引部不漏油。行走箱内为干油润滑，行走轮轴承寿命高。7 技术和经济分析一直以来，采煤机的发展方向都是向大功率、高效率、采掘厚煤层方面发展。这符合国内目前的煤炭采掘业的实际情况。在以前很多采煤机也已经开始采用多电机驱动采煤机，以提高采煤机的功率。本机吸取了前人的实践经验，采用多电机横向布置电牵引。两台截割部分别由两个250KW的电动机驱动，牵引部以及其他的辅助装置由单独的2个40KW的电动机或者液压马达驱动。另外，该机还可通过更换电控部及液压传动部面成为交流变频调速电牵引或液压牵引采煤机，并且可通过更换行走部和支承组件，形成1.1m和1.2m两种机面高度，而其它部件通用。本机机身矮，装机功率大。截割电机容量调整范围宽。为了加宽截割电机的功率调整范围，采煤机截割部设计强度为300Kw，电机容量调整范围为150300Kw，通过调整截割电机容量，可实现一机多型。从而能够更好地适应不同工作面煤质变化要求。三种容量截割电机的联接尺寸完全相同。可采中厚偏薄煤层中的硬煤，是采高范围1.53.2m 硬煤层选择的理想机型。该采煤机可以根据各个煤矿企业煤层的不同，生产不同的机型以适应市场的要求，提高产品生产的灵活性。另外也节约了研发设计的时间和资金。该机机械传动都是直齿传动。电机、行走箱驱动轮组件等均可从老塘侧抽出。故传动效率高，容易安装和维护。截割机械传动链设有扭矩轴过载保护装置，并设有强制润滑冷却系统，提高了传动件，支承件的使用寿命。保证可靠性及使用寿命，传动系统中的轴承和高速端的油封采用进口件，齿轮材料选用国内最好的钢种 18Cr2Ni4WA（军工材料）。虽然这些材料价格不便宜，但质量优异，能够保证采煤机的正常工作时间，提高采煤机的生产效率。这就应了那句买的贵，用的便宜的俗语。机器采用了强力耐磨滚筒，提高割煤效果和滚筒寿命，降低截齿消耗量和用户成本。为提高采煤机的维护性，液压传动各主要控制阀，均设于箱体以外，以便于调整。为进一步提高采煤机的可靠性，除设有电机过载，过热保护之外，液压传动设有恒功率自动控制，高压保 护和失压保护，另外左右截割部（摇臂）高速端各设有机械离合，机身两端和中间各设有急停开关。能够很好的保证机器的正常工作。8 总结本次毕业设计，是对采煤机截割部进行设计。通过这次设计我对矿山机械和采掘机械都有了更进一步的认识和了解。滚筒采煤机作为煤炭采掘的重要工具之一，已经经历了近百年的发展历程，目前其设计技术也日趋成熟。本次设计主要是在前人的基础上，对采煤机进行改进和革新。本次设计的采煤机采用了两个250KW的大功率电动机分别驱动左右截割部，另外还还用了2个40KW的电动机驱动牵引部和采煤机的辅助设备。液压系统设计采用集成阀块结构，管路少，连接可靠；经常调整的阀设在液压箱体外，便于检修和更换；这次设计我主要负责截割部的设计，在这次设计中我对采煤机的滚筒、摇臂以及截割部传动系统等做了技术分析和类比，对这些结构进行了革新设计。该机的滚筒采用强力耐磨滚筒，提高了割煤效果和滚筒寿命，降低截齿消耗量和用户成本。摇臂采用弯摇臂。传动系统都采用直齿轮，在最后一级传动中采用行星轮进行传动。 本次所设计的采煤机截割功率大、适用于中厚煤层。，另外该机还可以通过调整截割电机的容量，还可以随媒质的变化实行一机多型。通过这次毕业设计，使我对机械设计有了更深刻的认识。在以前的课程设计中我们大都是对一个机器中的一个小部件进行设计，工作量小、结构简单。通过简单的查点资料基本上就可以解决问题了。而这次毕业设计是对一个大型的机械进行设计，虽然我只做了截割部的设计，但工作量却是以前的好几倍。而且完全是按照实际工作中查找资料、调研、分析、方案论证、整体设计再到具体设计的步骤走下来的。这是一次独立的设计的锻炼，使我们设计的过程和步骤有了 更进一步的了解，将对我以后的工作产生深远的影响。另外在这次毕业设计中几乎用到了大学四年所有的专业课知识，包括机械制图、机械原理、材料成型、公差配合，机械设计和机械制造技术等等。这次设计使我们系