[精品]矿山机电毕业论文(2).doc

目 录第一章 概述2.1 mg300/700-wd型采煤机简介2.2 主要技术参数2.3 采煤机截割部传动系统概述2.4采煤机牵引部概述2.5电机的选择2.6截割部总体传动方案的确定山西机电职业技术学院毕业论文1绪论振兴煤炭行业，煤机要先行。我国作为世界第一的产煤大国，对高性能的煤机有着巨大的需求。然而我国的煤炭装备制造工厂没有技术研发中心，企业规模小而分散，制造工艺落后，缺乏产业巨头的支持。同时由于煤矿行业的特殊性，对煤机的耐热、耐腐蚀、防爆、抗冲击载荷的性能要求较高。行业内优秀人才较为稀缺。等等原因造成我国的煤机行业较为落后。尽管煤炭作为能源被石油大规模替代已经过了100多年，但当石油出现问题时，其还是最直接的替代能源。近年来世界原油价格的飙升带动国际煤炭价格的上涨，而国际煤炭价格的上涨则会推高国内的煤炭价格的上涨，煤炭行业的景在el系列机型上装置的impact集成保护及监控系统具有负荷控制、机器监控、采煤机自动定位、自动调高、区域控制、智能化安全联锁、随机故障诊断和数据传输等功能。 日本三井三池制作所1987年后陆续研制成功多种截割电机纵向布置的mcle - dr系列交流电牵引采煤机,近几年又开发了截割电机横向布置的多电机交流电牵引采煤机。采煤机装有微机工况监测及故障诊断系统,可数字显示牵引速度、滚筒位置、留顶底煤厚度、电机负载及各处温度,具有无线遥控装置,并可加装红外线发射器操纵采煤机。波兰在与中国合作研制成功kse-344型薄煤层交流电牵引采煤机的基础上，陆续开发了kse-360、kse-700、kse-800rw/2bp、kse-535s、kse1000型等交流电牵引采煤机。采煤机截深有630mm提高到8001000mm。前苏联20世纪70年代研制出k128直流电牵引采煤机后，又相继研制成功多种直流电牵引采煤机。90年代开发了k-88型等交流电牵引采煤机。总体来看，俄罗斯的电牵引采煤机功率较小，直流牵引，性能参数较低。 1.2我国采煤机的发展历史从上世纪八十年代开始，我国进入了采煤机发展的兴旺时期，在 广泛吸取国外先进技术的同时，不断的实践创新，锐意进取，重视采煤机成系列的开发，不断矿大使用范围，同时推广使用无连牵引，是采煤机工作更平稳，使用更更安全。在九十年代，电牵引技术逐渐成熟，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，为提高生产效率立下了汗马功劳。随着科技的进步 80年代以前，各国采区工作面设备电压多为1000v左右。随着综采设备向大功率发展，目前采煤机最大功率达1220kw，截割电机最大功率达6000kw，刮板输送机最大功率达1125kw，驱动电机最大功率达525 kw，加上工作面长度的不断增长，所以必须提高采区的供电电压，目前各国生产的大功率采煤机，其供电电压一般为2300、3300、4160和5000v等几档。8）采用微电子技术，实现机电液一体化的采集、工况监测、故障诊断和自动控制现代采煤机均装有功能完善的用微处理器控制的数据采集、工况监测、故障诊断和自动控制，这是代表采煤机水平的重要标志。现代采煤机的微处理系统除了工况监测，还可以对其采集信息进行分析处理，再输出显示、存储、控制和传输等，以实现检测、预警、保护、健康诊断、事故查询、维修指导和调度分析等多种功能。9）贯彻标准化、系列化和通用化原则，加速开发适合不同地质条件的新机型 目前各主要采煤机生产厂家都十分重视三化原则，将采煤机各主要部件（如电动机、截割部固定减速箱、摇臂、滚筒、牵引部、截牵箱、行走箱、牵引机构等）制定标准，作为适合不同条件的通用部件，各部件间的连接尺寸一致。这样，就可以根据不同的地质条件的要求，很容易用积木式方法将各部件组合成新机型，以扩大采煤机的系列和加速研制过程。10）提高采煤机的可靠性和寿命，提高易维修性，缩短井下更换部件时间，延长大修周期，提高机器的使用率和开机率。 1.4采煤机的分类和组成采煤机有不同的分类方法，一般我们按照工作机构的形式进行分类，可分为：滚筒式、钻削式和链式采煤机；现在我们所说的采煤机主要是指滚筒采煤机，这种采煤机适用范围广，可靠性高，效率高，所以现在使用很广泛。滚筒采煤机的组成如图1-1 所示。采煤机于刮板输送机配套如图1-2图所示。采煤机组要组成：左、右截割滚筒，左、右行走减速箱，左、右行走箱，电器控制箱，变频调速箱，中间框架，托缆装置及喷雾冷却系统等组成。截割部：截割电动机横向布置在摇臂上单独驱动，经摇臂减速箱三级直齿、以及行星传动减速后，通过方形出轴与截割滚筒连接，驱动截割滚筒旋转，实现割煤、落煤、装煤。牵引部：两台行走电机横向布置在左右行走箱内实现双牵引，经行星减速器的减速后，带动左右行走箱体中的小齿轮轮回转，经一级直齿减速后，驱动行走轮和销轨啮合，使采煤机沿工作面刮板输送机正或是饭方向移动，牵引多采用交流变频调速、齿轮-销轨式牵引系统。电控箱（矿用隔爆兼本安型）：该电控箱为独立隔爆箱体，可以从采空侧抽出。电气控制系统采用可编程控制器（plc）控制，具有瓦斯报警装置。各项保护和显示功能齐全，并配备中文液晶显示屏，实时显示采煤机的工况参数。变频调速箱（矿用隔爆型交流变频）：该变频调速箱为独立隔爆箱体，由三个腔体组成，变压器腔、变频器腔和接线腔。大盖板上设有电控按钮和显示窗，箱体上设有冷却水通道。支撑：由采煤机煤壁侧的两个滑靴和采空侧的两个导向滑靴分别支承在工作面刮板机的槽帮和销轨上。调高：主要由调高电机、调高泵、粗过滤器、手液动换向阀、集成块阀和油箱等组成。各部分均可以从中间框架的采空侧抽出，维修方便。喷雾冷却系统：主要由接头、水封、泄露环、轴承装置、外壳、不锈钢水管、o形圈、定位销、管座、高压软管、铰接体、交接螺钉等组成。 图1-1 mg300/700-wd型电牵引采煤机 1.采煤机2.刮板输送机3.液压支架图1-2 三机配合图1、 2总体方案的确定2.1 mg300/700-wd型采煤机简介mg300/700-wd型机载交流电牵引采煤机，该机装机功率700kw，截割功率2300kw,牵引功率240kw。该采煤机使用的电气控制箱符合矿用电气设备防爆规程的要求，可在有瓦斯或煤层爆炸危险的矿井中使用，并可在海拔不超过2000m、周围介质温度不超过40或低于10、不足以腐蚀和破坏绝缘的气体与导电尘埃的情况下使用。2.2主要技术参数具体技术参数如下：适用煤层1.9-3.8m机面高度1438mm下切量540mm牵引力580/350kn截深630mm适用倾角16最大采高3680mm滚筒直径1800 2000装机功率698.5kw截割电机型号ybc3-300牵引电机型号ybcs4-40b牵引形式交流变频截割电机电压1140v牵引电机电压 380v泵电机型号 ybrb-18.5滚筒转速 34.04r/min摇臂长度2228.69mm截割电机功率 2300kw牵引电机功率 240kw泵电机功率 18.5kw摇臂摆角 +37.6-14无链牵引方式 销轨牵引形式 交流变频整机重量 46t配套刮板机 sgz764/630配套喷雾泵站 pb-320/6.32.3采煤机截割部传动系统概述截割机构是采煤机的工作机构，在采煤过程中完成实现割煤、落煤、装煤、喷雾等作业。截割机构主要由截割电动机、摇臂减速箱、截割滚筒等组成，截割机构并设有冷却系统、内喷雾系统、离合器等装置。截割电动机横向直接安装在摇臂减速箱内，与传统的纵向布置的采煤机相比，没有固定减速箱、摇臂回转套、螺旋锥齿轮等结构，传动效率高，结构简单、紧凑。两个摇臂，分别用阶梯轴同左右行走减速箱铰接。同时通过摇臂回转腿上的90孔用圆柱销与安装在减速箱上的调高油缸铰接，通过调高油缸的伸缩，实现左右滚筒的升降。截割机构由如下特点：1.摇臂回转处采用铰接轴结构，与机身没有机械传动，回转部分的磨损与摇臂内的齿轮啮合无关，提高传动精度；2.摇臂齿轮减速都采用直齿传动，传动效率高；3.截割电动机和摇臂一轴主动轮之间，采用细长肉想扭矩轴联结，电动机和摇臂主动轴齿轮位置的少量误差，也不影响动力传递，便于安装；在截割滚筒受到较大的冲击载荷时对机械传动系统的齿轮和轴承起到缓冲的作用，提高可靠性；4.高速轴油封尺寸小，线速度大大降低，提高了油封的可靠性和使用寿命；5.摇臂采用弯摇臂形式，相对直摇臂结构可以加大装煤口，提高装煤率，增加块煤率。摇臂外壳上、下由冷却水套，以降低摇臂内油池的温度。输出端采用410410mm方形出轴与滚筒联结，滚筒采用三头螺旋叶片，其直径可根据煤层厚度在1.51.8m内选择，输出转速可根据不同直径滚筒的线速度要求和煤质硬度，在三档速度内选择.截割电动机的输出轴是带有内花键的空心轴，通过细长的柔性扭矩轴与一轴齿轮z1相连。电动机输出转矩通过齿z1,z2,z3,z4,z5,z6,z7,z8,z9传到行星减速器，最后由行星减速器的行星架输出，将动力传给截割滚筒。左、右摇臂减速箱传动方式相同，传动元件全部通用。2.4采煤机牵引部概述 行走机构由机械传动系统和变频调速系统组成。表2-1行走机构牵引特征表牵引功率（kw） 240电动机转速（r/min）50hz83.4hz14722455牵引速度（m/min）7.3412牵引力（kn）570350 2.5电机的选择截割电动机的选择由设计要求知，截割部功率为3002kw，即每个截割部功率为300kw。根据矿下电机的具体工作情况，要有防爆和电火花的安全性，以保证在有爆炸危险的含煤尘和瓦斯的空气中绝对安全;而且电机工作要可靠，启动转矩大，过载能力强，效率高。据此选择由抚顺厂生产的三相鼠笼异步防爆电动机ybc3300,其主要参数如下： 额定功率：300kw； 额定电压：1140v 额定电流：176a; 额定转速：1472p/m 额定频率：50hz; 绝缘等级： h 接线方式：y 工作方式：s1 质量： 1502kg 冷却方式：外壳水冷 螺孔： 19-18 输出轴： ext21z3m 30p 该电机总体呈圆形, 其电动机输出轴上，带有渐开线花键，通过该花键电机将输出的动力传递给摇臂的齿轮减速机构。牵引电动机的选择由设计要求知，截割部功率为402kw，即每个截割部功率为40kw。根据矿下电机的具体工作情况，要有防爆和电火花的安全性，以保证在有爆炸危险的含煤尘和瓦斯的空气中绝对安全;而且电机工作要可靠，启动转矩大，过载能力强，效率高。据此选择由抚顺厂生产的三相鼠笼异步防爆电动机ybcs440b,其主要参数如下： 额定功率：40kw； 额定电压：380v 额定电流：100a; 额定转速：1472p/m 额定频率：50hz; 绝缘等级： h 接线方式：y 工作方式：s1 质量： 802kg 冷却方式：外壳水冷 螺孔： 4-18 输出轴： ext17z2.5m 30p 该电机总体呈圆形, 其电动机输出轴上，带有渐开线花键，通过该花键电机将输出的动力传递给摇臂的齿轮减速机构。2.6截割部总体传动方案的确定 2.6.1 传动比的确定 滚筒上截齿的切线速度，称为截割速度，它可由滚筒的转速和直径计算而的，为了减少滚筒截割产生的细煤和粉尘，增大块煤率，滚筒的转速出现低速化的趋势。滚筒转速对滚筒截割和装载过程影响都很大；但对粉尘生成和截齿使用寿命影响较大的是截割速度而不是滚筒转速。总传动比 电动机转速 r/min 滚筒转速 r/min2.6.2 传动比的分配在进行多级传动系统总体设计时，传动比分配是一个重要环节，能否合理分配传动比，将直接影响到传动系统的外阔尺寸、重量、结构、润滑条件、成本及工作能力。多级传动系统传动比的确定有如下原则：1各级传动的传动比一般应在常用值范围内，不应超过所允许的最大值，以符合其传动形式的工作特点，使减速器获得最小外形。2.各级传动间应做到尺寸协调、结构匀称；各传动件彼此间不应发生干涉碰撞；所有传动零件应便于安装。3使各级传动的承载能力接近相等，即要达到等强度。4使各级传动中的大齿轮进入油中的深度大致相等，从而使润滑比较方便。由于采煤机在工作过程中常有过载和冲击载荷，维修比较困难，空间限制又比较严格，故对行星齿轮减速装置提出了很高要求。因此，这里先确定行星减速机构的传动比。本次设计采用nwg型行星减速装置，其原理如图所示：该行星齿轮传动机构主要由太阳轮a、内齿圈b、行星轮g、行星架x等组成。传动时，内齿圈b固定不动，太阳轮a为主动轮，行星架x上的行星轮g面绕自身的轴线oxox转动，从而驱动行星架x回转，实现减速。运转中，轴线oxox是转动的。这种型号的行星减速装置，效率高、体积小、重量轻、结构简单、制造方便、传动功率范围大，可用于各种工作条件。因此，它用在采煤机截割部最后一级减速是合适的，该型号行星传动减速机构的使用效率为0.970.99,传动比一般为2.113.7。如上图所示，当内齿圈b固定，以太阳轮a为主动件，行星架g为从动件时，传动比的推荐值为2.79。查阅文献4,采煤机截割部行星减速机构的传动比一般为46。这里定行星减速机构传动比则其他三级减速机构总传动比43.245.9=7.32由于采煤机机身高度受到严格限制，每级传动比一般为根据前述多级减数齿轮的传动比分配原则和摇臂的具体结构，初定各级传动比为： 以此计算，四级减速传动比的总误差为： 2.142.165.9）43.249在误差允许范围5内，合适。 总结 在大学的学习过程中，毕业设计是一个重要的环节，是我们步入社会参与实际项目的规划建设的一次极好的演示.毕业设计是学习的总结和提高，和做科研开发工作一样，要有严谨求实的科学态度。毕业设计有一定的学术价值和实用价值，能反映出作者所具有的专业基础知识和分析解决问题的能力。此次毕业设计是我们毕业生走向未来工作重要的一步。从最初的选题，开题到分析调查、绘图直到完成设计。其间，查找资料，老师指导，与同学交流，反复修改图纸，每一个过程都是对自己能力的一次检验和充实。在毕业设计期间，尽可能多的阅读文献资料是很重要的，一方面是为毕业设计做技术准备，另一方面是学习做毕业设计的方法。一次优秀的设计对启发我们的思维，掌握设计的规范、流程、具体操作都很有帮助。整个毕业设计期间，指导教师认真严格的要求我们，我们因为是独立的完成一个方案，需要老师的指导，我们认真的听取老师的意见，同时也发表自己对方案的见解。我们严格按照学校的有关规定执行，对毕业设计内容及工作量进行讨论并确定，指导来时非常并注重对我解决实际工作问题的能力、独立查阅文献能力、计算机及软件应用能力等的培养。指导教师平时加强毕业设计的辅导，我们还可随时找老师进行答疑，老师为方便我们联系，把电话号码和email地址留给了我们，如果有什么事就可以及时得到解决，这样问题不致堆积、也不会因此拖了进度。在毕业设计期间，如果没有老师的细心指导，而是自己一个人独自做设计，也不与任何人交流，这是完全不行的，设计其实也是一个团队的工作，如果不能与他人进行良好的沟通与交流，做出的设计也只是只有自己一个人会欣赏，而别人却不一定会认可你的设计，所以在这次毕业设计过程中，我懂得了一个道理，团结得力量