薄煤层采煤机总体方案设计及截割减速器设计
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摘要
薄煤层采煤机用于采高低于130mm的煤层。由于有些煤层的厚度太低普通采煤机难以进行正常开采,影响采煤的效率。对一些薄、厚煤层并存的煤矿,由于薄煤层开采速度缓慢,使其下部的中厚煤层长期得不到及时开采,以至影响工作面的正常接替,而有的就只能被迫丢失一些薄煤层资源。随着大批煤矿中、厚煤层的资源开采比较多,使得资源越来越少,所以薄煤层的开采已列入日程。因此,研制适合的薄煤层采煤机,以适应不同的煤层结构,提高薄煤层采煤的工作效率是当务之急。
虽然薄煤层采煤机的型号、规格有许多,但它的各主要组成部分大同小异,合理选择薄煤层采煤机的截割部的参数,可以改善其工作性能和减少采煤比能耗。选择这个题目就是要进一步熟悉薄煤层采煤机各部分的工作原理,对其进行更好的改进,并对它的截割部减速器进行细致分析设计,使其耐用并且省时省力容易装修,使其在工作中能够有更好的经济效益。对于现在使用较为广泛的薄煤层采煤机的减速器中存在的锥齿轮,影响电动机的安放和使用寿命,针对此处进行改进。
关键词:薄煤层采煤机;截割机构;减速器。
Abstract
For now the wider use of thin seam Shearer reducer in the bevel gear, horn and placed the motor life, for improvement here.Shearer for the thin seam-less than 130 mm of high coal seam. As some of the coal seam thickness of ordinary low Shearer difficult to carry out normal exploitation, impact on the efficiency of coal mining. For some thin, the coexistence of thick coal seam, thin due to the slow pace of coal mining, to the lower part of the thick coal seam in the long-term not promptly mining, as well as affect the normal face to succeed, but some will be forced to lose some of the Thin seam resources. With a large number of coal mines in the thick seam of resource exploitation more, making fewer and fewer resources, the exploitation of thin seam has been included in the agenda. Therefore, the development of the thin seam for Shearer to adapt to different seam structure, improve the thin seam of coal mining efficiency is imperative.
Although Shearer thin seam of models, specifications have many, but it's the major component of the same, a reasonable choice Shearer thin seam of cutting the Department of parameters, can improve their work performance and reduce power consumption than coal mining. Choose this subject is to further thin seam Shearer familiar with the different parts of the working principle, to better improve, and its cutting reducer a detailed analysis of the design, durability and its time-saving easy decoration, To work to have better economic returns.
Key words: thin seam Shearer; cutting; reducer。
目录
1绪论………………………………………………………………………………3
1.1国内外采煤机械的发展及其现状…………………………………………… 3
1.2 薄煤层采煤机的分类及其特点……………………………………………... 4
1.3 薄煤层采煤机在我国的应用情况…………………………………………... 4
1.4 薄煤层采煤机的优点及其局限性…………………………………………... 6
1.5 薄煤层采煤机设计的目的及意义…………………………………………... 7
2薄煤层采煤机的总体结构方案的设计………………………………………… 8
2.1 薄煤层采煤机的主要技术参数的确定……………………………………... 8
2.2实现采煤机基本功能的结构方案设计…………………………………….. 11
2.3实现采煤机辅助功能的结构方案………………………………………….. 12
2.4 小结………………………………………………………………………… 16
3截割部减速器的具体设计说明………………………………………………. 21
3.1电动机的选择………………………………………………………………... 21
3.1.1电动机功率的确定………………………………………………………. 21
3.1.2电动机型号的确定………………………………………………………. 21
3.2传动装置的运动和动力参数计算…………………………………………. 21
3.2.1传动比的分配……………………………………………………………. 21
3.2.2根据传动比的分配查书机械系统设计选择齿轮齿数………………….. 22
3.2.3各轴功率、转速和转矩的计算………………………………………….. 22
3.3齿轮部分设计………………………………………………………………. 23
3.3.1电动机输出部分齿轮传动计算…………………………………………. 23
3.3.2减速器部分齿轮传动计算………………………………………………. 31
3.4轴的设计……………………………………………………………………. 38
3.4.1变速箱低速轴的设计及强度校核………………………………………. 38
3.4.2变速箱中间轴的强度校核………………………………………………. 44
3.4.3变速箱高速轴的强度校核………………………………………………... 49
3.4.4变速箱外高速轴的强度校核……………………………………………. 54
3.4.5变速箱外低速轴的强度校核……………………………………………. 59
4整体性验算……………………………………………………………………. 64
4.1稳定性的计算………………………………………………………………. 64
4.2 稳定性的评价指标………………………………………………………… 64
4.3 稳定比………………………………………………………………………. 65
4.4 生产能力的验算……………………………………………………………. 66
5结论…………………………………………………………………………….. 68
致谢……………………………………………………………………………… 69
参考文献…………………………………………………………………………. 70
1.5 薄煤层采煤机设计的目的及意义
在产品的总体方案设计阶段,首先要明确产品必须实现哪些功能,还要明确用户使用产品的各种条件和用户对产品的要求和愿望。然后根据国家的技术经济政策,基于设计能力和产品制造技术水平,从宏观方面考虑所要求的功能。并能实现用户要求的各种结构方案,最后经过技术经济评价,确定一种或两种结构方案继续进行结构设计。因此,通过总体结构的方案设计,不至于使产品结构方案出现大的失误,也不至于从开始设计时就纠缠与具体的结构细节而忽略拉总体结构的合理性,甚至照成设计的返工而浪费时间。在此基础上再对薄煤层采煤机的截割部进行细致设计使其有更高的生产效率.
对滚筒式采煤机的使用经验表明只有按照“量体裁衣”的原则来设计采煤机,这样的采煤机才能在煤炭开采中满足要求。到本世纪末,我国原煤的产量必须超过十四亿吨。才能满足我国工农业生产发展的需要。为此必须加大煤炭生产机械化力度,大幅度提高煤炭生产率。这就要求我们不断开采出技术先进,高效率并且可靠的新型采煤机,不仅满足过内生产之需,而且力争打入国际市场。
虽然薄煤层采煤机的型号、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,因此合理选择薄煤层采煤机的截割部的参数,可以改善其工作性能和减少采煤比能耗。选择这个题目就是要进一步熟悉薄煤层采煤机各部分的工作原理,对其进行更好的改进,并对它的截割部减速器进行细致分析设计,使其耐用并且省时省力容易装修,使其在工作中能够有更好的经济效益。2 薄煤层采煤机的总体结构方案的设计
2.1 实现采煤机基本功能的结构方案设计
用于走向长臂采煤法的采煤机应该具有的如下三种基本功能;
(1) 把煤从煤煤壁上破碎下来的功能;
(2)把破碎先来的煤装在工作面输送机上的功能;
(3)采煤机能沿着工作面自移的功能;
一、实现破碎煤壁功能结构方案
1、铣削式结构方案
在鼓形滚筒的表面或在旋转滚筒的叶片上安装截齿,滚筒随采煤机前移并自转,截齿便用铣削的方式把煤从煤壁上截割下来,这就是铣削式结构。
具体分为侧铣和端铣两种,侧铣方式中螺旋滚筒结构应用最普遍,其主要优点是它不仅能实现截落煤的功能还能实现装煤的功能;水平旋转轴调整滚筒高度方便,对不同的煤层厚度的适应性好;具有自开缺口的功能等。端铣式结构是在齿冠外侧安装大截齿当齿冠自转并随采煤机移动时,截齿实现破煤功能。这种结构的特点是截齿安装的比较少, 煤的块度大,机器能耗小;实现简单,制造容易;负荷变化大,机器动特性较差。2.3 薄煤层采煤机的主要技术参数的确定
1) 截深
截深是指薄煤层采煤机工作机构完全按截入煤壁的深度,即采煤机沿工作面走向一次推进的距离。对于中厚和厚煤层,考虑到工作面输送机的最大输送能力以及充分利用顶板压力对煤壁的予破坏效应,截深绝定为0.6m。对于薄煤层,为保证工作面单产和生产率,适当加大截深,取截深0.75-1.0m.通过设计分析,截深取为0.8m。
2) 采高
才高是指最大可能开采的高度,是由采煤机的机械结构决定的。对于单一煤层的开采,才高要与煤层厚度相当。当厚煤层分层开采时,按最大分层厚度约为最大才高的90-95%,最下煤层厚度约为最小采高的110-120%来确定采煤机的采高。薄煤层的厚度是在0.8-1.3mm,此次设计的最大采高为1.2m.最小采高取为0.65m。这样可以满足要求。
3) 牵引速度
采煤机牵引速度由煤层厚度、截深、煤层物理机械性质以及用户对采煤机生产率的要求确定的。牵引速度即采煤机沿工作面移动的速度。由于煤层的机械力学性质复杂多变,需要随时调节牵引速度,使采煤机能在正常负载下工作。当用户生产率已定,则当采高和截深加大牵引速度就减小;当采高和截深小,势必加大牵引速度。当煤层中含矸量较大或煤层硬度较高,才么及的牵引速度也必须减低。我国采煤机的牵引速度在2.5-5m/min的范围,国外的可达15m/min.由于生产率按照正常的计算取15t/min故由 5 结论
采煤机由截割机构、装运机构、液压系统、电控系统、冷却喷雾系统等组成。虽然薄煤层采煤机的型号、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,因此合理选择薄煤层采煤机的截割部的参数,可以改善其工作性能和减少采煤比能耗。选择这个题目就是要进一步熟悉薄煤层采煤机各部分的工作原理,对其进行更好的改进,并对它的截割部减速器进行细致分析设计,使其耐用并且省时省力容易装修,使其在工作中能够有更好的经济效益。
在对减速器的设计过程中,运用了许多机械设计方面的知识,例如传动比的分配、各种零件的选择、轴的设计校核等。但本次设计也存在许多不足之处,在对采煤机装运机构、液压系统、电控系统、冷却喷雾系统做的设计还不够完善,都是参考K-103型薄煤层采煤机来设计的,而且在对截割部液压部分以及滚筒截齿的设计也有许多理论上的欠缺,如果不是时间的问题,我想我会继续努力来完善自己的设计,对薄煤层采煤机的其它部分做更为详细的设计并对详细设计部分作出更为完善的进步,进而让自己懂得更多的有关采煤机方面原理知识。
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