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连续采煤机截割部设计【矿山机械】【8张CAD图纸+毕业论文】

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连续 采煤机 机截割部 设计 矿山机械 cad图纸 毕业论文 采煤机截割部 连续采煤机截割部
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连续采煤机截割部设计

57页 18000字数+说明书+任务书+开题报告+8张CAD图纸【详情如下】

一级减速.dwg

任务书.doc

小轴A2.dwg

小轴建模

截割部装配图A0.dwg

摇臂A1.dwg

整机结构图.dwg

目录和摘要.doc

行星小齿轮A3.dwg

输入大直齿轮A2.dwg

输入轴齿轮A3.dwg

连续采煤机截割部设计开题报告.doc

连续采煤机截割部设计说明书.doc

齿轮建模

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CAD作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

Continuous coal winning machine cutting part design

Abstract

This manual firstly introduces coal -mining machine equipment developments , characteristics , The development in the future prospects , The development of the coal mining machine and abroad the status and characteristics , In these aspects and analyzes the gap between China and international level . After continuous coal winning machine mainly described the type selection all agencies, The basic structure of continuous shearer .two characteristic.

When writing in the design specification , I first, from the overall introduces the basic composition of continuous coal winning machine and to type all agencies in CAD drawing choice and the whole structure will show . Then I began to have introduced emphatically continuous coal winning machine and the cutting part step by step in the sure rocker of parts of transmission scheme. Distribution ratio  the number of teeth preliminarily determined a gear  gear design calculation and checking  planetary mechanism design calculation  Axis design calculation and checking  And initially selected the bearings and key . Then simply introduces the operation of coal mining machine for dismantling and use, installation and adjustment with, maintenance and common security protection.

Keywords: Cutting part ; Planetary mechanism ; Basic component ; Installation and maintenance ; Safety protection

目 录

摘要 ………………………………………………………………………………… I

Abstract ………………………………………………………………………….....II

第一章 概述 ………………………………………………………………………1

1.设计背景和目的………………………………………………………………1

1.1连续采煤机的发展概况……………………………………………………1

1.2国内连续采煤机的发展趋势………………………………………………2

1.3我的设计…………………………………………………………………3

第二章 连续采煤机的特点 ……………………………………………………4

2.1概述…………………………………………………………………………4

2.2主要技术参数………………………………………………………………4

2.3主要结构和工作原理………………………………………………………6

2.3.1连续采煤机的基本组成…………………………………………………6

第三章 截割部设计……………………………………………………………19

3.1设计任务相关参数 ………………………………………………………19

3.2传动装置的选择原则 ……………………………………………………19

3.3行星齿轮简介 ……………………………………………………………20

3.4电机选型 …………………………………………………………………22

3.4.1选择电动机的类型 ……………………………………………………22

3.4.2选择电动机的型号 ……………………………………………………22

3.5传动装置总传动比的确定及各级分传动比的分配 ……………………24

3.5.1分配传动比 ……………………………………………………………24

3.5.2传动装置参数计算 ……………………………………………………24

3.6三级减速器的具体设计计算 ……………………………………………25

3.6.1确定各齿轮参数 ………………………………………………………25

3.6.2轴的设计 ………………………………………………………………37

3.6.3轴承寿命的校核 ………………………………………………………48

3.6.4键的设计与强度校核 …………………………………………………50

第四章 使用、安装、维护及安全保护………………………………53

4.1拆运、安装和调整 ………………………………………………………53

4.1.1机器的拆卸和搬运 ……………………………………………………53

4.1.2连续采煤机的井下组装 ………………………………………………53

4.1.3机器的井下调试 ………………………………………………………55

4.1.4机器的调整 ……………………………………………………………55

4.2连续采煤机的操作和使用 ………………………………………………57

4.2.1连续采煤机的操作 ……………………………………………………57

4.2.2连续采煤机的掘进作业 ………………………………………………60

4.2.3连续采煤机的操作注意事项 …………………………………………61

4.3连续采煤机的检修及维护保养 …………………………………………62

4.3.1机器的日常维护保养 …………………………………………………62

4.3.2机器的定期维护保养 …………………………………………………62

4.3.3润滑 ……………………………………………………………………62

4.3.4液压系统用油 …………………………………………………………64

4.3.5电气 ……………………………………………………………………64

4.4安全保护 …………………………………………………………………65

4.4.1安装与检查 ……………………………………………………………65

4.4.2维护、修理与故障排除…………………………………………………66

4.4.3包装及保管 ……………………………………………………………66

结束语 ………………………………………………………………………………67

参考文献……………………………………………………………………………68

致谢…………………………………………………………………………………69

第二章 连续采煤机的特点

2.1概述

1.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。

2.主要用途、适用范围:

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)3.3m,最大高度 4.6m,可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。

2.2主要技术参数

1.总体参数

机   长:                    11.002m

机   宽:                    3.3m

机   高:                     2.657m

总  功  率:                 530kW

可经济截割煤岩硬度:         20-80MPa

最大可采高度:               3685mm

最大可掘宽度:               3300mm

可掘巷道断面:               18-20m2

适应巷道坡度:               ±15°

机器供电电压:               660/1140V

2.截割部

电动机:         型   号:         YBUS2-170

                功  率:          170KW

                转  速:          1470r/min

截割头:         转  速:          50r/min

                截   齿:         镐形

3.装载部

装载形式                          三爪转盘

装运能力                          180m3/h

铲板宽度                          2.5m/2.8m

铲板卧底                          250mm

铲板抬起                          360mm

转盘转速                          30r/min

4.刮板输送机

运输形式                          边双链刮板

槽    宽                          510mm

龙门高度                          390mm

链    速                          0.93m/s

锚链规格                          18×64mm

张紧形式                          双油缸张紧

5.行走部

行走形式                        履带式(液压马达分别驱动)

行走速度                     工作 3m/min    调动 6m/min

接地长度                          2.46m

制动形式                          摩擦离合器

履带板宽度                        500mm

张紧形式                          双油缸张紧

6.液压系统

系统额定压力:      油缸回路      16MPa

                   行走回路      16MPa

                   装载回路      14Mpa

                   输送机回路    14Mpa

                   转载机回路    10MPa

                   锚杆钻机回路  10MPa

系统总流量:                       450 L/min

泵站电动机:        型号          YB250M-4

                   功率          55kW

                   转速          1470 r/min

泵站三联齿轮泵流量                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          YB160L-4

                   功率          15kW

                   转速          1470 r/min

锚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

7.喷雾冷却系统

灭尘形式                          内喷雾、外喷雾

供水压力                          3MPa

外喷雾压力                        1.5MPa

流    量                          63L/min

冷却部件                          切割电动机、油箱

8.电气系统

供电电压                          660/1140V

总 功 率                          190kW

隔爆形式                         隔爆兼本质安全型

2.3主要结构和工作原理

2.3.1连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3.1.

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。

1.截割部

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 170kW的电动机输入动力,经电动机扭矩轴传至减速器I轴,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3.1   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。

2.装载部

装载部结构如图3.2所示,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360mm,向下卧底 250mm。当机器截割煤岩时,应使铲板前端紧贴底板,以增加机器的截割稳定性。

3.刮板输送机

刮板输送机结构如图3.3所示,主要由机前部、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3.2   装载部

1铲板体  2-刮板输送机改向链轮组  3-三爪转盘  4-驱动装置为期三个月的毕业设计终于完成了,可以说整个学期都是在做毕业设计。从题目的选定到今天设计的结束,点点滴滴真是有太多的东西需要我自己去学习掌握。从一开始的束手无策,没有一点信心到今天设计的完成,看着一张张设计说明书和CAD图纸满身的轻松,期间真是有说不出苦乐酸甜。

我设计的题目是:连采煤机截割部设计。这个题目往届的学长们没有设计过,所以相对于别的同学有模板可看,我一开始真的很没信心,但是后来一点点的去找资料,从最简单的零件开始去作图,,再从图书馆,从网络上,从采煤机械的期刊上,我收集的资料开始多了起来,同时我也慢慢的有了些许信心,并且开始着手开始设计直到今天完成设计才发现自己不知不觉已经完成了设计。

对于我的设计,我知道我做的并不好可以说完全是仿照人家的机器而做的设计,尽管如此,我已经知足了,总算是完成了。在设计过程中我认识到了自己的不足甚至感觉自己对专业知识掌握的太少,因而对自己没能在大学四年的学习中扎实的掌握专业知识而后悔和懊恼,尤其是面对CAD作图,真是百爪挠心的憋屈。图层乱的自己都分不清哪是哪了。总而言之,我自己的专业知识掌握的太少了,希望自己在以后的工作中能够慢慢的学习到那些我没有掌握好的知识,尤其是作图!

参考文献

[1] 王伟.煤炭矿区规划环评的实践与探索.[J].科技资讯,2011,(35)

[2] 王建.提高矿业在产业结构中的比重[M].中国国土资源报,2009

[3]  唐大放,冯晓宁,杨现卿.机械设计工程学[M.] 徐州:中国矿业大学出版社,2001.9

[4]  濮良贵,记名刚.机械设计[M],8版.北京:高等教育出版社,2006.5

[5]  刘仁家.机械设计常用元器件手册[M].北京:机械工业出版社,1994.3

[6]  刘鸿文.简明材料力学[M].北京:高等教育出版社,2004.4

[7]  唐锡宽,金德闻.机械动力学[M].北京:高等教育出版社,1986

[8] 席伟光,杨光,李波.机械设计课程设计[M]..北京:高等教育出版社,2003

[9] 王晓东等.轴系部件设计.[M]北京:机械工业出版社,1989

[10] 梁正强.机械零件设计计算实例[M].北京:中国铁道出版社,1989

[11] 王春行主编.液压伺服控制系统.[M]北京:机械工业出版社,1989

[12] 朱真才,韩振铎.采掘机械与液压传动[M].徐州:中国矿业大学出版社,2005

[13] H Takahashi.Study on the mechanism of over-head-type load-haul-dump with a vessel.[J].Journal of Terramechanics,2004,41(2)

[14] K. Kulrod.Force Sensing Device Design using a Modified Add-Drop filter.[J]procedia Engineering,2012,32

内容简介:
长春理工大学光电信息学院学生毕业设计(论文)登记表分院机电工程专业机械设计制造及其自动化班级0951102学生姓名张红指导教师陈玲设计(论文)起止日期2013.3.2013.6.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.J.科技资讯,2011,(35)2 王建.提高矿业在产业结构中的比重M.中国国土资源报,20093 唐大放,冯晓宁,杨现卿.机械设计工程学M. 徐州:中国矿业大学出版社,2001.94 濮良贵,记名刚.机械设计M,8版.北京:高等教育出版社,2006.55 刘仁家.机械设计常用元器件手册M.北京:机械工业出版社,1994.36 刘鸿文.简明材料力学M.北京:高等教育出版社,2004.47 唐锡宽,金德闻.机械动力学M.北京:高等教育出版社,19868 席伟光,杨光,李波.机械设计课程设计M.北京:高等教育出版社,20039 王晓东等.轴系部件设计.M北京:机械工业出版社,198910 梁正强.机械零件设计计算实例M.北京:中国铁道出版社,198911 王春行主编.液压伺服控制系统.M北京:机械工业出版社,198912 朱真才,韩振铎.采掘机械与液压传动M.徐州:中国矿业大学出版社,200513 H Takahashi.Study on the mechanism of over-head-type load-haul-dump with a vessel.J.Journal of Terramechanics,2004,41(2)14 K. Kulrod.Force Sensing Device Design using a Modified Add-Drop filter.J procedia Engineering,2012,324.拟采取的研究路线: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CAD绘图整理设计说明书。5进度安排: 第1-2 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4-7 周 课题论文,写初稿。第9-10 周 善论文,定稿。第11-14 周 制设计草图、打印。第15-16 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 日长春理工大学光电信息学院毕业设计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CAD作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Continuous coal winning machine cutting part designAbstractThis manual firstly introduces coal -mining machine equipment developments , characteristics , The development in the future prospects , The development of the coal mining machine and abroad the status and characteristics , In these aspects and analyzes the gap between China and international level . After continuous coal winning machine mainly described the type selection all agencies, The basic structure of continuous shearer .two characteristic.When writing in the design specification , I first, from the overall introduces the basic composition of continuous coal winning machine and to type all agencies in CAD drawing choice and the whole structure will show . Then I began to have introduced emphatically continuous coal winning machine and the cutting part step by step in the sure rocker of parts of transmission scheme. Distribution ratio the number of teeth preliminarily determined a gear gear design calculation and checking planetary mechanism design calculation Axis design calculation and checking And initially selected the bearings and key . Then simply introduces the operation of coal mining machine for dismantling and use, installation and adjustment with, maintenance and common security protection.Keywords: Cutting part ; Planetary mechanism ; Basic component ; Installation and maintenance ; Safety protection 目 录 摘要 IAbstract .II第一章 概述 1 1.设计背景和目的11.1连续采煤机的发展概况11.2国内连续采煤机的发展趋势21.3我的设计3第二章 连续采煤机的特点 42.1概述42.2主要技术参数42.3主要结构和工作原理62.3.1连续采煤机的基本组成6第三章 截割部设计193.1设计任务相关参数 193.2传动装置的选择原则 193.3行星齿轮简介 203.4电机选型 223.4.1选择电动机的类型 223.4.2选择电动机的型号 223.5传动装置总传动比的确定及各级分传动比的分配 243.5.1分配传动比 243.5.2传动装置参数计算 243.6三级减速器的具体设计计算 253.6.1确定各齿轮参数 253.6.2轴的设计 373.6.3轴承寿命的校核 483.6.4键的设计与强度校核 50第四章 使用、安装、维护及安全保护534.1拆运、安装和调整 534.1.1机器的拆卸和搬运 534.1.2连续采煤机的井下组装 534.1.3机器的井下调试 554.1.4机器的调整 554.2连续采煤机的操作和使用 574.2.1连续采煤机的操作 574.2.2连续采煤机的掘进作业 604.2.3连续采煤机的操作注意事项 614.3连续采煤机的检修及维护保养 624.3.1机器的日常维护保养 624.3.2机器的定期维护保养 624.3.3润滑 624.3.4液压系统用油 644.3.5电气 644.4安全保护 654.4.1安装与检查 654.4.2维护、修理与故障排除664.4.3包装及保管 66结束语 67参考文献68致谢69V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CAD绘图中、外文参考资料:1 王伟.煤炭矿区规划环评的实践与探索.J.科技资讯,2011,(35)2 王建.提高矿业在产业结构中的比重M.中国国土资源报,20093 唐大放,冯晓宁,杨现卿.机械设计工程学M. 徐州:中国矿业大学出版社,2001.94 濮良贵,记名刚.机械设计M,8版.北京:高等教育出版社,2006.55 刘仁家.机械设计常用元器件手册M.北京:机械工业出版社,1994.36 刘鸿文.简明材料力学M.北京:高等教育出版社,2004.47 唐锡宽,金德闻.机械动力学M.北京:高等教育出版社,19868 席伟光,杨光,李波.机械设计课程设计M.北京:高等教育出版社,20039 王晓东等.轴系部件设计.M北京:机械工业出版社,198910 梁正强.机械零件设计计算实例M.北京:中国铁道出版社,198911 王春行主编.液压伺服控制系统.M北京:机械工业出版社,198912 朱真才,韩振铎.采掘机械与液压传动M.徐州:中国矿业大学出版社,200513 H Takahashi.Study on the mechanism of over-head-type load-haul-dump with a vessel.J.Journal of Terramechanics,2004,41(2)14 K. Kulrod.Force Sensing Device Design using a Modified Add-Drop filter.Jprocedia Engineering,2012,32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。长春理工大学光电信息学院毕业设计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CAD作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Continuous coal winning machine cutting part designAbstractThis manual firstly introduces coal -mining machine equipment developments , characteristics , The development in the future prospects , The development of the coal mining machine and abroad the status and characteristics , In these aspects and analyzes the gap between China and international level . After continuous coal winning machine mainly described the type selection all agencies, The basic structure of continuous shearer .two characteristic.When writing in the design specification , I first, from the overall introduces the basic composition of continuous coal winning machine and to type all agencies in CAD drawing choice and the whole structure will show . Then I began to have introduced emphatically continuous coal winning machine and the cutting part step by step in the sure rocker of parts of transmission scheme. Distribution ratio the number of teeth preliminarily determined a gear gear design calculation and checking planetary mechanism design calculation Axis design calculation and checking And initially selected the bearings and key . Then simply introduces the operation of coal mining machine for dismantling and use, installation and adjustment with, maintenance and common security protection.Keywords: Cutting part ; Planetary mechanism ; Basic component ; Installation and maintenance ; Safety protection 目 录 摘要 IAbstract .II第一章 概述 1 1.设计背景和目的11.1连续采煤机的发展概况11.2国内连续采煤机的发展趋势21.3我的设计3第二章 连续采煤机的特点 42.1概述42.2主要技术参数42.3主要结构和工作原理62.3.1连续采煤机的基本组成6第三章 截割部设计193.1设计任务相关参数 193.2传动装置的选择原则 193.3行星齿轮简介 203.4电机选型 223.4.1选择电动机的类型 223.4.2选择电动机的型号 223.5传动装置总传动比的确定及各级分传动比的分配 243.5.1分配传动比 243.5.2传动装置参数计算 243.6三级减速器的具体设计计算 253.6.1确定各齿轮参数 253.6.2轴的设计 373.6.3轴承寿命的校核 483.6.4键的设计与强度校核 50第四章 使用、安装、维护及安全保护534.1拆运、安装和调整 534.1.1机器的拆卸和搬运 534.1.2连续采煤机的井下组装 534.1.3机器的井下调试 554.1.4机器的调整 554.2连续采煤机的操作和使用 574.2.1连续采煤机的操作 574.2.2连续采煤机的掘进作业 604.2.3连续采煤机的操作注意事项 614.3连续采煤机的检修及维护保养 624.3.1机器的日常维护保养 624.3.2机器的定期维护保养 624.3.3润滑 624.3.4液压系统用油 644.3.5电气 644.4安全保护 654.4.1安装与检查 654.4.2维护、修理与故障排除664.4.3包装及保管 66结束语 67参考文献68致谢69第一章 概 述1.设计背景和目的当前,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。1.1连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CM28H型和久益公司的3JCM及6CM型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8CM型为代表的摆动式截割头连续采煤机,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形,到70年代末,在11CM型的基础上又生产出12CM系列的连续采煤机。经过对12CM型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12CM12-10B、12CM18-10D和B型机,以及适用于特别坚硬煤层的12HM31C型和B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80t煤。据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。1.2国内连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15m平巷掘进中使用12CM11和12CM14型连续采煤机,最高月产量3.5万吨,年产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EML340型在神东公司大柳塔矿完成井下工业性试验。这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。1.3我的设计我的设计是依照在网上查到神东维修中心的JOY公司生产的12CM15-10D连续采煤机,对其截割部进行设计。第二章 连续采煤机的特点2.1概述1.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。2.主要用途、适用范围: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)3.3m,最大高度 4.6m,可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。2.2主要技术参数1.总体参数 机 长: 11.002m机 宽: 3.3m机 高: 2.657m总 功 率: 530kW可经济截割煤岩硬度: 20-80MPa最大可采高度: 3685mm最大可掘宽度: 3300mm可掘巷道断面: 18-20m2 适应巷道坡度: 15机器供电电压: 660/1140V2.截割部电动机: 型 号: YBUS2-170 功 率: 170KW 转 速: 1470r/min截割头: 转 速: 50r/min 截 齿: 镐形3.装载部装载形式 三爪转盘装运能力 180m3/h铲板宽度 2.5m/2.8m铲板卧底 250mm铲板抬起 360mm转盘转速 30r/min4.刮板输送机运输形式 边双链刮板槽 宽 510mm龙门高度 390mm链 速 0.93m/s锚链规格 1864mm张紧形式 双油缸张紧5.行走部行走形式 履带式(液压马达分别驱动)行走速度 工作 3m/min 调动 6m/min接地长度 2.46m制动形式 摩擦离合器履带板宽度 500mm张紧形式 双油缸张紧6.液压系统系统额定压力: 油缸回路 16MPa 行走回路 16MPa 装载回路 14Mpa 输送机回路 14Mpa 转载机回路 10MPa 锚杆钻机回路 10MPa系统总流量: 450 L/min泵站电动机: 型号 YB250M-4 功率 55kW 转速 1470 r/min泵站三联齿轮泵流量 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 YB160L-4 功率 15kW 转速 1470 r/min锚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7.喷雾冷却系统灭尘形式 内喷雾、外喷雾供水压力 3MPa外喷雾压力 1.5MPa流 量 63L/min冷却部件 切割电动机、油箱8.电气系统供电电压 660/1140V总 功 率 190kW隔爆形式 隔爆兼本质安全型2.3主要结构和工作原理2.3.1连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3.1.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。1.截割部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 170kW的电动机输入动力,经电动机扭矩轴传至减速器I轴,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3.1 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。2.装载部装载部结构如图3.2所示,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360mm,向下卧底 250mm。当机器截割煤岩时,应使铲板前端紧贴底板,以增加机器的截割稳定性。3.刮板输送机刮板输送机结构如图3.3所示,主要由机前部、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3.2 装载部1铲板体 2-刮板输送机改向链轮组 3-三爪转盘 4-驱动装置图3.3 刮板输送机1-机前部 2-机后部 3-边双链刮板 4-张紧装置5-驱动装置 6-液压马达 4.行走部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(M302、10.9 级)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3.4所示,左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/min,调动行走速度为 6m/min。通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 120mm),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。图3.4 左履带行走机构1-导向张紧装置 2-履带架 3-履带链 4-行走减速器 5-行走液压马达 6-摩擦片式制动器5.液压传动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55kW的电动机通过同步齿轮箱驱动一台双联齿轮泵和一台三联齿轮泵(转向相反),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3.5所示。图3.5 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6MPa。截割机构升降、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/min;当装载转盘不运转时,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/min。系统工作压力为 16MPa。回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 14Mpa。(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 14Mpa,通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 16MPa。该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 14MPa,通过调节换向阀体上的溢流阀来实现。a.转载机回路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 10MPa,通过调节换向阀体上的溢流阀来实现。b.锚杆钻机回路锚杆钻机回路由一台 15kW 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 10MPa,通过调节换向阀体上的溢流阀来实现。c.油箱补油回路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3.6所示,补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。图 3.6 补油回路原理图1- 换向阀 2-截止阀 3-截止阀 4-文丘里管5-装油容器 6-油箱 7-锚杆电机 8-双联齿轮泵6.几种主要液压元件的选型设计(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 0.35MPa 时,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作(旁通阀开启压力为0.4MPa,以保护系统。(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 N68 号抗磨液压油。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40000kcal/h,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。a.内、外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3.7所示。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 1.5MPa 后,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。图 3.7 水系统原理图1-Y 型过滤器 2-球阀 3-减压器 4-耐震压力表5-油箱冷却器 6-球阀 7-雾状喷嘴 8-线型喷嘴图7.润滑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。8.电气系统电气系统由前级馈电开关、KXJ250/1140EB 型隔爆兼本质安全型采煤机用电控箱、CZD24/8 型矿用隔爆型采煤机电控箱用操作箱、XEFB-127(36)/150 隔爆型蜂鸣器、DGY35/48(36)B(B) 矿用隔爆型机车照明灯、BZA1-5/127-2 型矿用隔爆型控制按钮、KDD2000 型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 KXJ250/1140EB 型隔爆兼本质安全型掘进机用电控箱(以下简称电控箱)、CZD24/8 型矿用隔爆型掘进机电控箱用操作箱(以下简称操作箱),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(SB1)、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(JB)和五个接头座;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: AC:1140/660控制回路:AC:220、36 DC:24额定电流:A 250额定频率:Hz 50主回路数:4660/1140V 电压下各回路的额定电流大小为:切割回路:130/75A;油泵回路:59.0/34.1A;锚杆回路:17.4/10.1A;备用回路:4.5/7.7A(7.5kW) 6.6/11.3A(11kW)。机载功率:190kW (2)工作原理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 FU1-FU3 (400A);油泵电机及其它回路FU4-FU6(250A)。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TA1-TA9(备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FU7-FU13 组成。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 JB 和控制单元提供 180V 电源,由 SB1 来控制。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 JB 内部模块(27号线和28号线)供 24V 直流电源。熔断器 FU7-FU13 的位置见附录图 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 PLC-CPU226;另外,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(TD200)和控制器的接口;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。TD200 为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 PLC 作为主控元件,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。第三章 截割部设计3.1设计任务相关参数截割硬度:40-80MPa生产能力:15-27t/min截割头转速:50r/min截割部电机功率:2170KW机身长:11.020m 宽:3.3m高:1.775m 机重:58.3吨装机功率:530KW 适用倾角:15 最大可采高度:4.6m最大可掘宽度:3.3m滚筒的直径:1.12m刮板速度:0.9-1.0m/s运输形式:边双链 履带宽度:2250mm行走速度:3m/min(工作) 6m/min(调动)额定电压:1140/660v3.2 传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。3.3电机选型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。3.3.1选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Y系列自扇冷式笼型电动机,其结构简单、工作可靠、价格低廉、维护方便,应用于输送机、搅拌机、机床等。3.3.2选择电动机的型号 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=或Pw= 式中,Pw是工作机的功率(KW);F是工作机的阻力(N);v是工作机的线速度(m/s);是工作机的效率;T是工作机的转矩(N.m);n是工作机的转速(r/min)。 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。式中, 为传动装置中各零部件的效率,见表2-3机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,nd为电动机的可选转速范围;i1-in为各级传动比的合理范围;nw为工作机的转速范围。由以上公式可计算得出所选择电机的类型为:型号为 YBC170S额定功率为 170kw满载转速为 1470r/min重量为 80kg额定电压为 660/1140kw电机的一些基本尺寸如下:A=216mm B=140mm C=89mm D=38mm E=80mm F=1Omm G=33mm H=132mm K=12mm AB=280mm AC=270mm AD=240mm HD=470mm L=510mm3.5传动装置总传动比的确定及各级分传动比的分配3.5.1分配传动比 总的传动比:i1470/5029.4预计分别采用圆柱齿轮传动、圆锥齿轮传动和NGW行星齿轮传动进行三级减速。预设直尺锥齿轮 =3.08,3.5.2传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: 1470 r/min轴: 1470/2.367= 621.0393 r/min轴: = 621.0393/3.08=201.6361 r/min轴: 201.6361/4.03 = 50 r/min各轴功率计算:轴: =170 KW轴: =156.786 KW轴: = 147.504 KWIV轴: = 143.108 KW 花键效率0.99。 直齿传动效率0.97。锥齿传动效率0.96。圆柱滚子轴承效率 0.98。各轴扭矩计算:轴: =9550 Nm轴: =9550 Nm 轴: =9550 Nm IV轴 =9550 Nm 3.6 三级减速器的具体设计计算3.6.1 确定各齿轮的参数 1、计算两直齿圆柱齿轮1、2。(1)选择齿轮材料小齿轮40调制 =260 HBS大齿轮45正火 =210 HBS许用接触应力由文献1式6-6, = =700 N/ =550 N/接触疲劳极限查图6-4接触强度寿命系数 应力循环次数N 由式6-7 =60j= 60= 1.04 =/= 6.53查图6-5得 =1 =1.02接触强度最小安全系数 =1则 = 700= 700 N/ = 550=561 N/=561 N/许用弯曲应力 由式6-12,=弯曲疲劳极限 查图6-7,双向传动乘0.7 =378 N/ =294 N/弯曲强度寿命系数 查图6-8 =1弯曲强度尺寸系数 查图6-9 =1弯曲强度最小安全系数 =1.4则: =378/1.4 = 270 N/ =294/1.4 = 210 N/(2)按齿面接触疲劳强度设计计算确定齿轮传动精度等级,按,估取圆周速度=3.941m/s,参考文献1表814,表815选取级公差组8及精度。小轮分度圆直径,由式(864)得:齿宽系数 查文献1表823按齿轮相对轴承为非对称布置,取 0.6轮齿数 初取 =25齿数 25 圆整取79齿数比 传动比误差 误差在范围内小轮转矩 =1071.51 nm载荷系数 由文献1式(854)得使用系数 查文献1表6.3动载荷系数 查文献1齿向载荷分布系数 查文献1齿间载荷分配系数 由文献1 材料弹性系数 查文献1表6.4 =189.8 节点区域系数 查文献1图6-3 =2.5重合度系数 有推荐值0.850.92 故的设计初值为121.33 mm齿轮模数m= 查文献1表6.6,得m= 5 mm小齿分度圆直径的参数圆整值 mm圆周速度: m/s与估取 很相近,对取值影响不大,不必修正。标准中心距 mm齿宽 mm大轮齿宽 mm小轮齿宽 = 80 mm(3)齿根弯曲疲劳强度校荷计算由文献1式6-10 齿形系数 查文献1图6.5 小轮= 2. 62 大轮= 2.28应力修正系数 查文献1图868 小轮= 1.59大轮= 1.73重合度 =1.688重合度系数由文献1 故177.57N/ 74.41 N/满足(4) 齿轮几何尺寸计算分度圆直径 d 齿顶高 齿根高 齿顶圆直径 齿根圆直径 基圆直径: 齿距: 齿厚: 齿槽宽e 基圆齿距: 顶隙: 2减速机齿轮锥1和齿轮锥2两锥齿轮设计计算(1)选择齿轮材料,确定许用应力小齿轮40调制 =260 HBS大齿轮45正火 =210 HBS许用接触应力由文献1式6-6, = =700 N/ =550 N/接触疲劳极限查文献1图6-4接触强度寿命系数 应力循环次数N 由文献1式6-7 =60j= 60= 4.85 =/= 1.732查图6-5得 =1.04 =1.12接触强度最小安全系数 =1则 = 700= 728 N/ = 550=616 N/=616 N/许用弯曲应力 由式6-12,=弯曲疲劳极限 查图6-7,双向传动乘0.7 =378 N/ =294 N/弯曲强度寿命系数 查图6-8 =1弯曲强度尺寸系数 查图6-9 =1弯曲强度最小安全系数 =1.4则 =378/1.4 = 270 N/ =294/1.4 = 210 N/(2) 齿面接触疲劳强度设计计算确定齿轮传动精度等级,估取圆周速度= 2.45 m/s,查文献1表6.7、表6.8选小轮大端分度圆直径由式6-20得 ( 1 +)齿宽系数 查表6.14 =0.5小轮齿数 在推荐值2040中选 =23大轮齿数 =2.8 圆整取72齿数比u=72/23=3.13传动比误差 锥齿轮1 转矩=2410.953 Nmm载荷系数 K=1.32使用系数 =1动载系数 =1.2齿向载荷分布系数 =1.1材料弹性系数 查表6.4 =189.8 节点区域系数 查图6-3 =2.5故 ( 1 +) 170.67 mm齿轮模数 m=170.6723=7.42 圆整 m=8小轮大端分度圆直径 =m=823=184 mm小轮平均分度圆直径 =184/(1+)= 174.5 mm圆周速度 =/60000 =621.0393/60000 = 5.33 m/s齿宽 b=0.5184=92 mm(3)齿根弯曲疲劳强度校核计算由式6-21 当量齿数 =/cos=23=24.15 =24.15齿形系数 查表6.5 小轮=2.69大轮=2.24应力修正系数 查表6.5 小轮=1.575大轮=1.75故 =288.88 =267.11 齿根弯曲强度满足(4)齿轮其他主要尺寸计算大轮大端分度圆直径 = m=872=576 mm锥距R= = 302.34 mm小轮大端顶圆直径=+2m cos=184+2mm大轮大端顶圆直径=+2m cos=576+mm3单级行星齿轮计算齿轮材料热处理工艺及制造工艺的选定高速级和低速级太阳轮和行星轮的材料为20CrMnTi,表面渗碳淬火处理,表面硬度为5660HRC。经热处理后,表面有高的硬度及耐磨性,心部又具有高的强度及良好的韧性和很低的缺口敏感性。试验齿轮齿面接触疲劳极限=1300 MPa试验齿轮齿根弯曲疲劳极限:太阳轮:=1300 MPa行星轮:=1300 MPa齿形为渐开线直齿,最终加工为磨齿,精度为6级。两内齿圈的材料均为42CrMo,调质处理,硬度为262302HBS.试验齿轮的接触疲劳极限:Mpa试验齿轮的弯曲疲劳极限:Mpa齿形的加工为插齿,精度为7级。确定各主要参数(1)行星机构总传动比:i=4.03,采用单级NGW型行星机构。(2)高速级计算1)行星轮数目:要根据文献2表17。2-1及传动比i,取。2)载荷不均衡系数采用太阳轮浮动均载机构,取 =13)配齿:由文献2表17.2-4选取=31,=17 ,=187。4)按接触强度计算a-c传动中心距和齿轮模数:按文献2表16.2-20中的公式计算中心距: 接触强度使用的综合系数按文献2表17.2-31查得:太阳轮单个齿轮传递的转矩:齿数比:取齿宽系数:初定中心距:将以上各值代入强度计算公式,得计算模数:取标准值m=9中心距a 216 2165)计算变位系数采用高变位,因为=124,所以太阳轮正变位,行星轮和内齿轮负变位。即: xa=-xc=-xb按文献2图16.2-8分配 (Za1+zc1)/2=(17+85)/2=51Xa1=0.398 xc1=- 0.398 xb1= -0.3986)几何尺寸计算分度圆直径:=m=319= 279 mm =m=179=153 mm =m=659=585 mm齿轮宽: 取 齿顶圆直径:=+2(ha*+xa)m=34+2(1+0.398) 2=39.592 mm =+2(ha*+xc)m=170+2(1-0.398) 2=199 mm =-2(ha*-xb-k2)m=374-2(1+0.398) 2=368.74 mm齿根圆直径=-2(ha*+c*-xa1)m=34-2(1+0.25-0.398) 2 = 30.592mm=-2(ha*+c*-xc1)m=170-2(1+0.25+0.398) 2 =163.408 mm=+2(ha*+c*+xb1)m=374+2(1+0.25-0.398) 2 =377.408 mm7) 齿轮弯曲疲劳强度校核计算太阳轮齿轮 20CrMnTi调制 =60HRC行星齿轮正火20CrMnTi调制 =60HRC试验齿轮齿根弯曲疲劳极限:太阳轮:=1300 MPa行星轮:=1300 MPa齿形为渐开线直齿,最终加工为磨齿,精度为7级。内齿圈的材料均为42CrMo,调质处理,硬度为262302HBS。许用接触应力由文献1式6-6, =接触强度寿命系数 应力循环次数N 由文献1式6-7每天工作4小时,每年300天,用十年。 =60j= 60= 1.72 =/= 3.456查图6-5得 =1.11 =1.02接触强度最小安全系数 =1则 = 1300= 1443 N/ = 1300=1560 N/=1443 N/许用弯曲应力 由文献1式6-12,=弯曲疲劳极限 查文献1图6-7,双向传动乘0.7 =700 N/ =700 N/弯曲强度寿命系数 查图6-8 =1弯曲强度尺寸系数 查图6-9 =1弯曲强度最小安全系数 =1.4则 =700/1.4 = 500 N/ =700/1.4 = 500 N/有文献3式6-10 齿形系数 查文献1表6.5 太阳轮= 2.52 行星轮= 2.97应力修正系数 查文献1表6.5 太阳轮= 1.63行星轮= 1.52重合度 =2.636重合度系数由文献1 故241.95 N/ 157.68 N/齿根弯曲强度要求满足3.6.2轴的设计1. I轴的设计去效核计算作用在齿轮上的力1)输入轴上的转矩 2)求作用在齿轮上的力小直齿轮的受力分析圆周力径向力和轴向力 (2)确定轴的最小直径选取轴的材料为45钢,调质处理。初估轴的最小直径,取,可得: (3)轴的结构设计1)轴的结构如图4.2所示:图4.2 输入轴的结构图2)确定各轴段直径和长度轴段 用于安装电动机扭矩轴,其直径应该与安全摩擦离合器的输出摩擦盘的孔径相配合。故取轴段的直径 ,其长度取轴段 为了便于装拆轴承内圈,且符合标准轴承内径,选用圆锥滚子轴承,取,选用33118型圆锥滚子轴承,尺寸,轴段 该轴段与圆柱齿轮做成一体,取,。轴段 齿轮宽度为81mm,直径为115mm,则,。轴段 该轴段也与圆柱齿轮做成一体,取,。轴段 为便于装拆轴承内圈,选用圆锥滚子轴承,取,选用30211型圆锥滚子轴承,尺寸 ,3)绘制轴的弯矩图和扭矩图:求轴承反力: H水平面:V垂直面:求齿宽中心处弯矩:H水平面: V垂直面: 合成弯矩: 扭矩T:按弯扭合成强度校核轴的强度:当量弯Mca=,取折合系数a=0.6, 校核轴的强度轴的材料为45钢,调质处理。由表4-1查得,则轴的计算应力为根据计算结果可知,该轴满足强度要求。轴设计时所用到的表和图,参考机械设计工程学。弯扭图、扭矩图见下面图2.3 输入轴受力分析图2. II轴的设计去效核(1)计算作用在齿轮上的力1)中间轴上的转矩 2)求作用在锥齿轮上的力大直齿轮的受力分析:大锥齿轮与小锥齿轮的受力存在着一种关系,所以可以由输入轴的受力分析得:: (2)确定轴的最小直径选取轴的材料为40CrNi ,调质处理。初估轴的最小直径,取,可得: (3)轴的结构设计1)轴的结构如图2.4所示:图2.4 中间轴的结构图2)确定各轴段直径和长度轴段 该轴段用于安装直齿轮,用普通花连接, 轴段 取,轴段 该段安装骨架密封, ,轴段 该轴段上套一个空心套筒, ,;轴段 该轴段安装锥齿轮,用三角形连接,取,。轴段 该轴段固定锥齿轮,取,3)绘制轴的弯矩图和扭矩图 求轴承反力: H水平面: V垂直面:求齿宽中心处弯矩:H水平面: V垂直面: 合成弯矩: 扭矩T:按弯扭合成强度校核轴的强度:当量弯Mca=,取折合系数a=0.6,校核轴的强度轴的材料为45钢,调质处理。由表4-1查得,则轴的计算应力为根据计算结果可知,该轴满足强度要求。弯扭图、扭矩图见下面 图4.4 输入轴受力分析图3太阳轮轴的设计 选取轴的材料为40CrNi ,调质处理。初估轴的最小直径,取,可得: 该轴段为空心轴齿轮,取, ,结构如图4.5所示图4.5 空心轴齿轮图4 输出轴的设计选取轴的材料为40Cr ,调质处理。初估轴的最小直径,取,可得: 该轴段为实心轴取, ,结构如图4.6所示图4.5 输出轴图5行星轮轴的效核选取轴的材料为40CrNi ,调质处理。 1)轴上的转矩2)求作用在齿轮上的力行星轮轴上的齿轮分度圆直径为圆周力和径向力的大小如下: 3)校核轴的强度取行星轮与行星架之间的间隙,则跨距长度,可以将它看成跨距为的双支点梁,而两个轴承在齿轮内部支承,可以认为是整个跨度承受均布载荷 危险截面为跨距中间的弯矩轴的材料为,调质处理。由表查得,查得材料许用应力由式得轴的计算应力为3.6.3 轴承的寿命校核1对第一轴的轴承33118和30211进行寿命计算查手册,轴承33118的主要性能参数为:,轴承30211的主要性能参数为:, 1)计算轴承支反力 2)合成支反力3)轴承的派生轴向力 4)轴承所受的轴向载荷5)计算轴承所受的当量动载荷 轴承工作时有中等冲击,查得载荷系数 因 查表得 故 因 查表得 故 6)轴承寿命因 ,故应按计算,由表取温度系数。按式计算轴承寿命 : 故轴承寿命满足要求。2.行星轮轴承寿命的计算(1)每个轴承上的径向载荷选用双链圆柱滚子轴承为NN3019 查文献2表5-9,5-10得 (2)轴承的寿命 通过计算,轴承的寿命合格。3.6.4键的设计与强度校核1.第II轴与直齿轮的内外花键计算如下:(1)传递扭矩T=2410.9533(2)花键材料轴材料选20CrMnTi调质处理,花键模数取;齿数取;渐开线齿形,圆齿根,压力角为30度。(3)内花键基本尺寸:分度圆直径基圆直径内花键大径基本尺寸: 内花健渐开线终止圆直径最小值 内花键小径基本尺寸: =75故 基本齿槽宽 (4)外花键基本尺寸:外花键大径基本值 外花键小径基本尺寸 基本齿厚 (5)内、外花键齿根圆弧最小曲率半径(6)花键强度验算: 强度合格。2第III轴与锥齿轮的内外花键计算如下:(1)传递扭矩T=6986.169 (2)花键材料轴材料选20CrMnTi调质处理,花键模数取;齿数取;渐开线齿形,圆齿根,压力角为30度。(3)内花键基本尺寸:分度圆直径基圆直径内花键大径基本尺寸: 内花健渐开线终止圆直径最小值 内花键小径基本尺寸: =280故 基本齿槽宽 (4)外花键基本尺寸:外花键大径基本值 外花键小径基本尺寸 基本齿厚 (5)内、外花键齿根圆弧最小曲率半径(6)花键强度验算: 强度合格。第四章 维护及安全保护4.1连续采煤机的检修及维护保养4.1.1 机器的日常维护保养(1)对需要每班润滑的部位加注相应牌号的润滑油;(2)检查油箱的油位,油量不足应及时补加液压油;油液如严重污染或变质,应及时更换。(3)检查各减速箱润滑油池内的润滑油是否充足、污染或变质,不足应及时添加,污染或变质应及时更换。并检查各减速箱有无异常振动、噪声和温升等现象,找出原因,及时排除;(4)检查液压系统及外喷雾冷却系统的工作压力是否正常,并及时调整;(5)检查液压系统及外喷雾冷却系统的管路、接头、阀和油缸等是否泄漏并及时排除;(6)检查油泵、油马达等有无异常噪音、温升和泄漏等并及时排除;(7)检查截割头截齿是否完整,齿座有无脱焊现象,喷雾喷嘴是否堵塞等,并及时更换或疏通;4.1.2机器的定期维护保养连续采煤机减速器的设计寿命,除行走减速箱为2000 小时外,截割二级行星减速器和泵站齿轮箱均为5000 小时,也就是连续工作一年半进行一次大修,中修一般在转移工作面时进行,小修在每日的维修班进行。机器正常使用过程中,必须严格按照润滑表 的规定注油或更换润滑油。表5 是机器各部分进行定期检查维修的内容。4.1.3润滑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
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