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2×132-630-WD采煤机可调行走箱设计【11张图/27700字】【优秀机械毕业设计论文】

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2×132-630-WD采煤机可调行走箱设计【】【优秀机械毕业设计论文】.rar

A0-右行走箱装配图.dwg

A0-采煤机总图.dwg

A1-壳体.dwg

A1-导向滑靴.dwg

A2-端盖一.dwg

A2-端盖二.dwg

A2-花键齿轮.dwg

A2-轴.dwg

A2-轴承座.dwg

A3-端盖三.dwg

A3-衬套.dwg

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关键词：: wd 采煤可调行走设计优秀优良机械毕业设计论文

资源描述：

文档包括:
说明书一份,71页,27700字左右.
任务书一份.
外文翻译一份.

图纸共11张,如下所示
A0-采煤机总图.dwg
A0-右行走箱装配图.dwg
A1-导向滑靴.dwg
A1-壳体.dwg
A2-端盖二.dwg
A2-端盖一.dwg
A2-花键齿轮.dwg
A2-轴.dwg
A2-轴承座.dwg
A3-衬套.dwg
A3-端盖三.dwg

目录
1 绪论 1
1.1前言 1
1.2 采煤机概述 1
1.2.1采煤机发展史 1
1.2.2 机械化采煤的主要方法 2
1.2.3 国内外现状 3
1.2.4 国内电牵引采煤机的应用前景 4
1.3 采煤机简述 4
1.3.1采煤机的分类和组成 4
1.3.2 滚筒采煤机的特点 6
1.3.3 滚筒采煤机的工作原理 6
2 选题背景 7
2.1 采煤机行走部的发展 7
2.2 现代采煤机行走机构简介 8
2.3 目前采煤机行走机构出现的一些问题 9
2.4 采煤机设计的目的意义 10
2.5 完成课题的条件和可行性分析 10
3 2*132/630-WD型采煤机 11
3.1 组成 11
3.2 工作原理 11
3.3 主要技术参数 11
3.3.1 适应的煤层采高范围 12
3.3.2 总体要求 12
3.4 该型号采煤机主要特点 12
3.5 使用环境条件 13
4 采煤机行走箱设计 13
4.1 基本参数计算 13
4.1.1 电动机的选择 13
4.1.2 传动效率计算 13
4.1.3 传动比及配齿情况 13
4.1.4 牵引部各轴转速、功率及扭矩 14
4.2 行走箱传动齿轮啮合参数及校核计算 15
4.3 行走轮校核计算 27
4.3.1 摆线齿介绍 27
4.3.2 轮齿受力分析 27
4.3.3 行走轮和销齿接触应力分析计算 28
4.3.4 有限元分析计算行走轮和销齿接触应力 30
4.4 行走轮弯曲强度分析计算 36
4.4.1 齿根弯曲强度有限元分析计算 36
4.5 行走箱内轴的设计 41
4.5.1 花键轴的设计与校核 41
4.5.2 心轴的设计与校核 43
4.6 行走箱各轴承的设计校核计算 47
4.6.1 滚动轴承设计校核概述 47
4.6.2 花键轴上轴承校核 49
4.6.3 心轴轴承校核 50
4.7 提高采煤机轴承使用寿命的措施 52
4.8 螺栓的校核计算 55
4.9 导向滑靴的受力分析 56
4.10 大功率采煤机导向滑靴的加工 59
4.11 可调行走箱的概述 61
5 采煤机的维护 62
总结 64
参考文献 65
翻译部分 67
英文原文 67
中文译文 76
致谢 83

设计（论文）题目：2×132/630-WD采煤机可调行走箱设计

设计（论文）专题题目：

设计（论文）主要内容和要求：
采高 1.2—2.0m 机面高度 ≤860mm
截深 0.8m 卧底量 176mm
煤层倾角 ≤30 装机功率 630KW
滚筒直径 60r/min 截割功率 4*132KW
滚筒转速 450KN 牵引功率 2*40KW
牵引速度 0—9m/min 泵站功率 20KW

2×132-630-WD采煤机可调行走箱设计[3A0]

内容简介：: 中国矿业大学本科生毕业设计姓名：陈小辉学号： 03051156 学院：机电学院专业：机械工程及自动化设计题目： 2 132/630 专题：指导教师：杜长龙职称：教授 2009 年 6 月徐州中国矿业大学毕业设计任务书院（系）机电学院专业年级机自 05 学生姓名陈小辉任务下达日期： 2009 年 2 月 20 日设计（论文）日期： 2009 年 2 月 20 日至 2009 年 6 月 10 日设计（论文）题目： 2 132/630煤机可调行走箱设计设计（论文）专题题目：设计（论文）主要内容和要求：采高机面高度 860深卧底量 176层倾角 30 装机功率 630筒直径 60r/ 截割功率 4*132筒转速 450 牵引功率 2*40引速度 0 9m/ 泵站功率 20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：年月日摘要行走机构是采煤机的移动推行机构，其一旦出现问题将导致整个采煤机停止运行，严重影响采煤机的正常生产。本论文简单地阐述了 2 132/630走箱的设计。采煤机行走箱是牵引部的一部分，担负着移动采煤机的作用。采煤机既受井下工作面狭小空间的约束又要适应恶劣的工作条件，所以行走箱要求要尺寸尽量小，又要必须满足承载工况的强度要求。本设计主要内容包括传动比分配、齿轮设计校核、花键和轴的设计校核，最后从力学方面对行走轮和销齿啮合进行了弯曲强度和接触强度的有限元分析，并对行走机构核心部件之一的导向滑靴在各种工作状况下的受力情况进行了探索性的分析。通过以上分析计算，设计出采煤机行走箱的整体结构，了解了行走机构非正常损坏、失效的一些原因和规律，为以后的产品设计和优化奠定了一定的基础。关键词：采煤机；行走机构；弯曲强度；销轨 of is s as as it to of So of in of of 132/630 is of of is is to by to to of be as as it of of is of by of of By of s is of 中国矿业大学 2009 届本科生毕业设计（论文）第 1 页翻译部分英文原文 n In to of it is to At it is to to in of we is to be to of SN WB of as to of no to is 1. In to of in it is to In we At is At is by As is of of in to be of is of of in is to be so is or is to of 中国矿业大学 2009 届本科生毕业设计（论文）第 2 页 We is to to it of 2. in of is . In of or to is of to is to of is a is a in of on of of it is At of in WB to so of we 1) of IF F in WB no 中国矿业大学 2009 届本科生毕业设计（论文）第 3 页 in is to on In SN to SN in In to 2) In or a of So is in 3) to as of a be to 4) as no up/it to of is to of to on a on so of AM PM to a it in . SN OK OK on 中国矿业大学 2009 届本科生毕业设计（论文）第 4 页 as is be if PM of in we PM in of A. of PM is . by in of is it to CC in of We to a a we PM to to it 中国矿业大学 2009 届本科生毕业设计（论文）第 5 页 to be WB If a is is to be of in In of be we is of is in of we do to to so is in s A be 2222 22214 is to , is by is of so is If we of k of , of be 12, , , ,k k k C C 1of in by k is s 中国矿业大学 2009 届本科生毕业设计（论文）第 6 页 N*k k km j s - j = 1j s - j = 1S t = p t d C t - i T - j T - = d C p t - i T - j T - 2 1, , 1, , 1s f c N T ,T = =1, WB in . in to is WB of 0” 1”); B. of is in . go of be we a is 中国矿业大学 2009 届本科生毕业设计（论文）第 7 页 In we of of of In as is in a by S We of we is we of is we 55 As we of is to be by to is In DC of 0”a do in DC we of 中国矿业大学 2009 届本科生毕业设计（论文）第 8 页 it C. of to we to is by is of r(t) is by ir t = s t * h t. is -8 of of in 5 we as in . In we ER is to be of of to of as of is in to of in a of of PM is we of 中国矿业大学 2009 届本科生毕业设计（论文）第 9 页 in is PM of of is in if we in is to on 3. of of a in of we is PM do 0” 1” in a if of is is SN be in is to of to go DC to of of a s is of 中国矿业大学 2009 届本科生毕业设计（论文）第 10 页中文译文采煤工作面无线传感器网络物理层设计术摘要为了保证安全生产的工作面，监测和监视采煤机，刮板运输机，液压支架，运输机械，破碎机等是必要的。目前，它是很难的电缆传输模式，以适应变化的工作场所的采煤工作面。因为各种各样的因素输电线路被损坏和折断，我们使用无线传感器网络（无线传感器网络），可以灵活的放置和可扩展性来解决这一问题。本文讨论了设计中的无线传感器网络收发工作面与术。这种收发器有一些有用的优势，如成本低，能耗低，结构简单，易于实现的设计，硬件，无需估计工作面通道的特点。然而，探测效率略低，但错误率能满足要求。 1 、导言采煤工作面必须面对复杂地质条件和工作条件差等问题。为了确保安全生产的工作面，以监测实时面对采煤机，刮板运输机械，液压支架，转载机，破碎机和其他大型设备是必要的。此外，我们必须监测地面的压力、天然气、一氧化碳、灰尘及其他环境参数。同时，移动语音和图像通信是必需的。目前，信号监测来自于采煤工作面的电缆。由于面临正在持续不断的煤炭开采过程中，各种大型钢铁设备的采煤工作面需要推动和不断循环。空间的形状是不断变化在设备相对位置变化的同时。相应地，通讯电缆是难以适用于不断变化的工作场景，使输电线路损坏或终结频繁和使采煤工作面的移动语音和图像通信不可能。所有这些问题都造成许多潜在安全生产的麻烦。我们认为无线传感器网络（无线传感器网络）是可行的实施监测和监督的工作面，因为它有放置灵活，扩展简单，移动方便，自主调节等一些有用的特性。 2 、无线传感器网络体系结构中的采煤工作面传感器网络系统结构的采矿工作面是如图 1所示。图形中，该传感器节点发送的信息的采集，通过一个或多个跳跃的群集节点，基站（汇节点）负责数据的收集，并传输给任务管理节点，通过了插槽网络，任务管理节点负责综合处理数据，并对传感器网络发出指示。隧道工作面是一个有限的空间。支架，采煤机，运输和其他大型金属设备的布局和煤，岩石和其他媒体是一个非中国矿业大学 2009 届本科生毕业设计（论文）第 11 页均匀受限制的空间，这一切使传输通道更加复杂，传输无线传感器节点的信号衰退和多路径的现象较为严重。这些是传感器网络在地面上不同的。因此，收发器的设计节点来说尤其重要。目前，有三个主要技术的物理层的无线传感器网络：窄带调制技术，扩频技术和超宽带（技术。虽然术具有一定吸引力的优势，如低功率谱密度，低复杂系统，低灵敏度的频道衰落，更好的安全性，等等。考虑到工作面的优势和特点，我们已经采用脉冲无线电超宽带公司（技术，原因是： 1 ）术消耗低功耗和低功率谱。低功耗，低成本和小尺寸是最重要的特点，无线传感器网络节点。窄带调制技术，扩频调制技术，通常使用正弦载波，中频和射频电路中存在的系统，所以消耗更多的功耗比输介质在采煤工作面是不统一的，这导致比无线通信系统在地面上更多的传输损耗。因此，低功耗变得尤为重要。在采煤工作面，作为无线传感器网络节点呈现带状分布，节点只需要沟通邻近节点。在无线传感器网络系统基础上的消费较低的传输能量，能满足要求，并避免干扰对方在窄带通信节点。此外，低功耗和高穿透力帮助设计安全设备和传输救灾信号。 2 ）强大的抗干扰能力。在采煤工作面，电力及机械设备已分布较窄。当设备启动或停止，电器火花可能会导致大量的电磁干扰。因此，良好的抗干扰能力是强烈需要在无线通信中应用。 3 ）良好的抗干扰多路径的能力。采煤工作面有一定的内在特征，如狭窄的空间，更多类型的媒体，多路密集的通道，而红外脉冲宽度，脉冲持续时间的比例小，高多路径决议，较强的抗多径和衰落能力。 4 ）结构简单。红外超宽带，如没有调制和上 /下变频频率，发射器结构简单，能耗更低等特征，使其更加可以接受。根据复杂的节点和能耗纳入考虑，红外、术是非常适用于设计无线传感器网络物理层。因此，相比窄带调制技术，扩频技术，无线通信系统基于术目前在能源消耗，强度，抗多径和抗噪声等等方面有着良好表现。调节红外主要是脉冲幅度放大调制（，相位调制），但存在的脉冲幅度放大调制和仅使超宽带脉冲信号难以满足一定的频谱要求，还减少用电，从而增加能源消耗。几个红外超宽带信号的频谱如图 2和图 3 所示。由于无线传感器网络系统需要低功耗，脉冲幅度放大调制经常使用结构简单。但是码率），抗噪性能的制如反抖动噪声更好。工业标准将会加强，如果我们通过手册的情况下，密集多径环境的采煤工作面。因此，我们使用中国矿业大学 2009 届本科生毕业设计（论文）第 12 页 A、传输系统的设计变送器采用的所示。信号失真，干扰和噪音所带来的特殊环境工作面需要编码保护信道编码交织模块。数据传输速率的原始资料较低，这使得它在未模块化时难以满足们需要利用扩频码转换的原始资料，由较大的时间比转换到一个较小的时间比率（纳秒）。然后，我们可以通过脉冲形成电路产生脉冲信号的满足要求要求。最后使用过滤器来优化把它从天线发送出去。中国矿业大学 2009 届本科生毕业设计（论文）第 13 页该系统使用的高斯脉冲形式的号。如果波传播的是一阶导数的信号发出后，在理想的情况通过天线转化为二阶导数的高斯脉冲。此外，较低的顺序高斯脉冲是，在更远的信号可以发送出相同的数据速率。在这里，我们选择高斯双，其硬件电路比较容易执行和降低能源消耗。虽然干涉窄带通信系统中存在地面无线通信，高阶的高斯是更好地高斯窄脉冲形状。但是，在采煤工作面我们并不需要考虑干扰其他窄带通信，迄今为止，无线通信系统基本上在矿采煤工作面不存在的。第二高斯脉冲形状可以表示为： 2222 22214 在这里是用来表示脉冲宽度，假设输入信号是个位道编码后，每一个位的序列次。代码持续时间以每比特由 N 脉冲宽度组成。如果我们假设的伪随机序列的传感器节点长度为 N 的顺序，时间的长短码片序列 k k k m C , , C , 1 替代。时间坐标的发出的 s ct t i T j T *11Nk k km j s j s t p t d C t i T j p t i T j T 2 1,当 0 , 1, 当 1, 1，我们可以认为 ,s f c T T T在实际应用中当 N = 1 时，和波形传送显示如图 5 。波形图中从顶中国矿业大学 2009 届本科生毕业设计（论文）第 14 页部到底的超宽带波形是形的代码“ 0 ”和波形“ 1 ” ） ; 当几个代码发送波形产生 ; 通过带通滤波器获得 B、接收系统的设计接收结构见图 6 。通过接收天线将通过低噪声放大器和滤波器收到信号。然后振幅的信号将被检测隧道二极管峰值检测器查处。然后我们就可以得到一个长持续时间代码的脉冲波形 ,这个信号检测经过高通滤波和脉冲伸展的电路。最后一步是取样和判断。中国矿业大学 2009 届本科生毕业设计（论文）第 15 页在这个设计里，我们使用字符的负阻区的隧道二极管。在这一区域，目前的下跌是由于电压增加。这种消极抵抗的结果导致非常快的切换时间。经过检测隧道和通过高通滤波器和比较器，信号可以延伸和延时遥感门闩。我们能直接取样和判断信号，因为信号的宽度，我们得到的比我们第一次收到更广泛。接收的种类不同于我们以前使用的方法。例如，文献 555告诉有关接收器的技术。正如我们所知，一般相关接收器的本身集成的电路、精确时钟的复杂性是要高得多。有时，一般要求信道估计有关接收机需要匹配滤波器据信道模型参数。由于地下煤层通道特性极其复杂，使用信道估计的可能性就很小了。此外，接收不需要的换设备，因为比较器有固定的位置代码“ 0 ”和“ 1 ” 。此外，拉伸的代码有一个相对较长的持续时间，这并不需要较高的判断脉冲精度。因此，整体而言，接收器并不需要复杂的信道估计和换装置，使能源消耗和复杂性大大降低。但是，我们不能忽视的缺点是这种接收机有更大的信号衰减，较低的检测效率。 C、采煤工作面的传播环境属于密集多径型。我们提到的信道模型的理论被建议和渠道模式相结合，这是矿井采煤工作面的基础和特征。假设离散脉冲响应为 r(t)是所收到的信号的一个节点。那么 , ir t s t h t. 接收器和发射器之间的距离约 5满足节点在采煤工作面的分布要求。代码持续时间是 25持续时间的是 80根据这一条件，我们可以得到的曲线，正如图 8中所示 . 事实上，当我们进行了实验的误码率测试，因为煤层通道复杂性的特点中国矿业大学 2009 届本科生毕业设计（论文）第 16 页性能如图 8是不容易看到的。根据研究结果，抗噪声性能变得异常，如衰落的信号和距离和路径数额的大规模增加和减少不成比例的。因为当我们采用相关的接收器，输波的相关系数为被动关联，高性能的抗噪声的考虑到结构简化的接收器和以及特殊性质的采煤工作面，即使我们在本文讨论的接收器不优于有关接收机的抗噪声性能， 3 、结论由于有限的空间的非均匀介质和复杂的通道性质的采煤工作面，我们发送和接收的信号的模式选择是非常重要的。考虑到的有离散频谱时， “ 0 ”和“ 1 ”出现在相同的概率，如果没有，离散频谱的数额就小，对能耗低的强烈要求是无线传感器网络系统具有的吸引力。因此，通信方式可用于采煤工作摘要行走机构是采煤机的移动推行机构，其一旦出现问题将导致整个采煤机停止运行，严重影响采煤机的正常生产。本论文简单地阐述了 2132/630走箱的设计。采煤机行走箱是牵引部的一部分，担负着移动采煤机的作用。采煤机既受井下工作面狭小空间的约束又要适应恶劣的工作条件，所以行走箱要求要尺寸尽量小，又要必须满足承载工况的强度要求。本设计主要内容包括传动比分配、齿轮设计校核、花键和轴的设计校核，最后从力学方面对行走轮和销齿啮合进行了弯曲强度和接触强度的有限元分析，并对行走机构核心部件之一的导向滑靴在各种工作状况下的受力情况进行了探索性的分析。通过以上分析计算，设计出采煤机行走箱的整体结构，了解了行走机构非正常损坏、失效的一些原因和规律，为以后的产品设计和优化奠定了一定的基础。关键词：采煤机；行走机构；弯曲强度；销轨 of is s as as it to of So of in of of 132/630 is of of is is to by to to of be as as it of of is of by of of By of s is of 目录 1 绪论 1 言 1 煤机概述 1 煤机发展史 1 械化采煤的主要方法 2 内外现状 3 内电牵引采煤机的应用前景 4 煤机简述 4 煤机的分类和组成 4 筒采煤机的特点 6 筒采煤机的工作原理 6 2 选题背景 7 煤机行走部的发展 7 代采煤机行走机构简介 8 前采煤机行走机构出现的一些问题 9 煤机设计的目的意义 10 成课题的条件和可行性分析 10 3 2*132/630机 11 成 11 作原理 11 要技术参数 11 应的煤层采高范围 12 体要求 12 型号采煤机主要特点 12 用环境条件 13 4 采煤机行走箱设计 13 本参数计算 13 动机的选择 13 动效率计算 13 动比及配齿情况 13 引部各轴转速、功率及扭矩 14 走箱传动齿轮啮合参数及校核计算 15 走轮校核计算 27 线齿介绍 27 齿受力分析 27 走轮和销齿接触应力分析计算 28 限元分析计算行走轮和销齿接触应力 30 走轮弯曲强度分析计算 36 根弯曲强度有限元分析计算 36 走箱内轴的设计 41 键轴的设计与校核 41 轴的设计与校核 43 走箱各轴承的设计校核计算 47 动轴承设计校核概述 47 键轴上轴承校核 49 轴轴承校核 50 高采煤机轴承使用寿命的措施 52 栓的校核计算 55 向滑靴的受力分析 56 功率采煤机导向滑靴的加工 60 调行走箱的概述 61 5 采煤机的维护 63 总结 65 参考文献 66 翻译部分错误 !未定义书签。英文原文错误 !未定义书签。中文译文错误 !未定义书签。致谢 68 中国矿业大学 2009 届本科生毕业设计（论文）第 1 页 1 绪论言在能源竞争日趋激烈的当今世界，被称为工业的粮食的煤炭在石油能源日渐枯竭的现在愈加重要。我国是一个煤炭生产和消费大国，煤炭作为一次性基础能源目前在我国仍然占有 60%以上的比例，是保证我国国民经济飞速增长的重要物质基础。我国煤炭企业由劳动密集型转向资本及技术高密集型。在矿井开采方面采用以日产万吨的超大型综合机械化采，煤工作面为核心的生产工艺。在实现煤炭生产工艺综合机械化的基础上，向遥控和自动化发展，机器人与人工智能和专家系统相结合，为采煤自动化开辟了新的途径。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。煤机概述煤机发展史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。中国矿业大学 2009 届本科生毕业设计（论文）第 2 页进入 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750 1000产率大 1500T/及工作阻力大 15001970 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。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。械化采煤的主要方法（ 1）壁式体系采煤法一般以长工作面采煤为其主要特征，产量约占我国国有重点煤矿的 95%以上。随着煤层厚度及倾角的不同，开采技术和采煤方法会有所区别。对于薄及中厚煤层，一般都是按煤层全厚一次采出，即正层开采。对于厚煤层，可把它分为若干中等厚度（ 23）分层开采，也可采用放顶煤整层开采。无论整层开采或分层开采，依据不同倾角、按采煤工作面推进方向，又可分为走向长壁开采和倾斜长壁开采两种类型。上述每一类型的采煤方法在用于不同的矿山地质条件及技术条件时，又有很多变化。开采厚煤层及特厚煤层时，煤层厚度超过 5m，采场空间支护技术和装备目前尚无法合理解决。因此，为了克服整层开采的困难，可把厚煤层分为若干中等厚度的分层来开采。根据煤层赋存条件及开采技术不同一般分为如下几种采煤法，分层采煤法又可分为倾斜分层、水平分层、斜切分层三种。（ 2）房柱式采煤法沿巷道每隔一定距离先采煤房直至边界，再后退采出煤房之间煤柱的采煤方法。优点设备投资少，一套柱式机械化采煤设备的价格为长壁综采的四分之一，采掘可实现合一，建设期短，出煤快，设备运转灵活，搬迁快。巷道压力小，便于维护，支护简单，可用锚杆支护顶板。缺点采区采出率低，一般为 50%60%；通风条件差、漏风大。使用条件：开采深度较浅，一般不宜超过 300500m；顶板较稳定的薄及中厚煤层；中国矿业大学 2009 届本科生毕业设计（论文）第 3 页倾角在 10 以下，最好为近水平煤层，煤层赋存稳定，起伏变化小，地质构造简单；底版较平整，不太软，且顶板无漏水。内外现状（ 1）国内采煤机研制现状 2005年煤炭科学研究总院上海分院开发出总装机功率达 1815 后 ,更大功率的电牵引采煤机 215问世 ,该型采煤机的控制达到了国际先进水平 ,是目前国内功率最大的采煤机。目前 ,国内使用的交流电牵引采煤机的电牵引调速系统主要有 3 种 :即交流变频调速系统、开关磁阻电机调速系统 (简称电磁转差离合器调速系统。调速原理不尽相同 ,但基本上都可分为控制部分和牵引电机部分。在这 3 种交流电牵引调速系统中 ,交流变频调速技术由于具有的诸多优点 ,在大功率采煤机的应用已趋向成熟 ,并已成为目前采煤机调速方式的主流 ,其主要特点是 :启动性能好 ,可直接实现软启动 ;交流变频调速属转差功率不变型调速系统 ,故效率高。术在采煤机上的应用虽然起步不久 ,但具有发展潜力 ,它有交流变频调速电动机结构简单、无刷无整流子的优点 ,也有直流调速系统调速性能好 ,控制电路简单、价格低廉等优势 ,而且启动转矩大、启动电流小 ,这种调速方式一旦解决了噪声问题和位置传感器存在的不可靠性问题 ,将更适合在煤矿井下采掘机械中使用。（ 2）国外采煤机的发展现状近年来 ,国外采煤机的技术特点和发展趋势主要表现在以下几个方面 : 1)牵引方式采用电牵引。国外目前新开发的采煤机 ,特别是大功率采煤机基本上都是采用电牵引方式。 2)装机总功率不断增大。国外采煤机的功率在不断提高 ,电机截割功率通常在 400 功率大的已达 1000 引电动机功率均在 40 大的甚至达到 125 装机功率通常超过 1000 高已达 2000 上 ;牵引速度、牵引力也大幅提高 ,目前大功率电牵引采煤机的牵引速度普遍达到 1525m/引力达到 757 3)交流变频成为主流调速方式。由于交流变频调速牵引系统具有技术先进、可靠性高 ,维护管理简单和价格低廉等特点 ,近几年发展很快 ,交流牵引正逐步替代直流牵引 ,成为今后电牵引采煤机的发展方向。 (4)普遍采用中高压供电。由于装机功率大幅提高以及工作面的不断加长 ,整个工作面供电容量超过 5000 4)监控保护系统的智能化。随着先进的制系统的应用 ,新型的电牵引采煤机具有建立在微处理机基础上的智能监控、监测和保护系统 ,可实中国矿业大学 2009 届本科生毕业设计（论文）第 4 页现交互式人机对话、远近控制、无线电随机遥控、工况监测及状态显示、数据采集存储及传输、故障诊断及预警、自动控制等多种功能 ,以保证采煤机具有最低的维修量和最高的利用率。（ 3）国内外采煤机工况检测、故障诊断技术差距 1)国外微机控制 ,国内微机控制或但信息量要少得多。 2)国外传感器多 ,信息量大 ;国内传感器少 ,信息量小。 3)国外有数字和文字、图形、曲线显示 ,国内只有数字和汉字。 4)国外具有强大服务功能、非常直观的人机交互功能 ;国内只有文字和简单图形显示界面。内电牵引采煤机的应用前景目前 ,我国煤矿使用电牵引采煤机数量有增加的趋势 ,带动了煤机制造业的技术更新换代 ,亦带动了煤矿设备的技术进步。但是 ,大量的电牵引采煤机取代液压牵引采煤机在煤矿普及使用 ,近几年内可能性不大 ,因为我国煤矿综采生产使用液压牵引采煤机已有 30年的历史 ,现场培养锻炼了一大批熟悉液压传动技术的职工 ,有效地维护着设备的正常运行。而电牵引采煤机则要求工程技术人员尤其是现场维护人员要有扎实良好的电子技术知识。只有当现场人员掌握了电牵引的技术原理 ,才可能真正用好、管好这种新设备 ,才能得到广泛的应用。而且 ,国有煤矿目前经营状况十分困难 ,生产更新资金极度短缺 ,在此环境条件下也不可能拿出大量资金进行大规模设备更新换代 ,于是就滞后了这类新型设备在煤矿的大量使用。此外 ,电牵引采煤机的价格偏高 ,同样采高的电牵引采煤机是液压牵引采煤机价格的煤矿用户会用价值观念来衡量 ,去购买液压牵引采煤机 ,用以解决生产设备的不足。因此 ,采煤机生产厂家应努力降低成本 ,降低电牵引采煤机的售价使其能在煤矿得到推广应用 ,促进我国煤矿技术进步。就目前我国所生产的电牵引采煤机而言 ,除应继续提高机械传动部件、结构件等机械类产品的生产质量外 ,有条件的机型应采用机载变频电控装置的形式 ,以减少电缆的数量 ,减少事故点。电牵引采煤机的应用使工作面生产能力提高 ,工作面的其它配套运输设备、支护设备、供电设备 ,要形成一个合理的配套系统 ,保证采煤机发挥生产能力 ,使煤矿获得良好的经济效益。煤机简述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。中国矿业大学 2009 届本科生毕业设计（论文）第 5 页滚筒采煤机的组成如图 1示。一般都由下列部分组成：（ 1）截割部截割部包括摇臂齿轮箱（对整体调高采煤机来说，摇臂齿轮箱和机头齿轮箱为一整体）、机头齿轮箱、滚筒及附件。截割部的主要作用是落煤、碎煤和装煤。（ 2）牵引部牵引部由牵引传动装置和牵引机构组成。牵引机构是移动采煤机的执行机构，又可分为链牵引和无链牵引两类。牵引部的主要作用是控制，使其按要求沿工作面运行，并对采煤机进行过载保护。（ 3）电气系统电气系统包括电动机及其箱体和装有各种电气元件的中间箱（连接箱）。该系统的主要作用是为采煤机提供动力，并对采煤机进行过载保护及控制其动作。（ 4）辅助装置辅助装置包括挡煤板、低托架、电缆拖拽装置、供水喷雾冷却装置以及调高、调斜等装置。该装置的主要作用是同各主要部件一起构成完整的采煤机功能体系，以满足高效、安全采煤的要求。此外，为了实现滚筒升降，机身调斜以及翻转挡煤板，采煤机上还装有辅助液压装置。现代采煤机基本上都使用模块化设计，采用多电机横向布置，结构取消了螺旋伞齿轮，各主要部件通过高强度液压螺栓联接，之间没有动力传递，结构简单，传动效率高，传动可靠，维修和检查方便；采煤机的牵引部分也采用了无链牵引，牵引啮合效率高，不会出现断链事故工作更安全。中国矿业大学 2009 届本科生毕业设计（论文）第 6 页筒采煤机的特点（ 1）使用范围广滚筒采煤机对煤层地质条件的要求较低，对于地板起伏不平、层厚变化大、煤粘顶、有落差不大的断层以及不同性质的顶板等煤层条件，采煤机都能适应；（ 2）调高方便，免开缺口；（ 3）功率大、生产率高、工作可靠；（ 4）操作方便并有完善的保护、监测系统；（ 5）向标准化、系列化、通用化发展。但是采煤机也有其缺点：结构复杂，价格昂贵；割落的煤块度小，尘含量多，因而破碎单位体积煤的能量消耗大。筒采煤机的工作原理第四代采煤机研发成功后，现在采煤机的设计基本上传承了他们的特点，随着机械电子的飞速发展，对采煤机产生了很大的影响，现在采煤机是集电子系统，液压系统，机械传动系统于一身的复杂的系统。在机械传动部分现代的采煤机去掉了以前采煤机的的托架，全部采用双滚筒设计。双滚筒采煤机工作时，前滚筒割顶煤，后滚筒割底部煤，并清理浮煤。（双滚筒采煤机的工作原理如图 1示）因此双滚筒采煤机沿工作面牵引一次，可以进一次刀；返回时，又可以进一刀，即采煤机往返一次进两次刀，这种采法称双向采煤法。必须指出的是，为了使滚筒落下的煤能装入刮板输送机，滚筒上的螺旋叶片螺旋方向必须与滚筒旋转方向相适应：对顺时针旋转（人站在采空侧看）的滚筒，螺旋叶片方向必须右旋；逆时针旋转的滚筒，其螺旋叶片方向必须左旋。或者形象的归结为“左转左旋；右转右旋”，即人站在采空区从上面看滚筒，截齿向左的用左旋滚筒，向右的用右旋滚筒。图 1滚筒采煤机的工作原理双滚筒采煤机有自开缺口的能力，当采煤机割完一刀后，需要重新将滚中国矿业大学 2009 届本科生毕业设计（论文）第 7 页筒切入一个截深，这一过程称为进刀。常用的进刀方式有两种： 1端部斜切法利用采煤机在工作面两端约 25 30m 的范围内斜切进刀称端部斜切进刀法； 2中部斜切法（半工作面法）利用采煤机在工作面中部斜切进刀称为中部斜切法。 2 选题背景煤机行走部的发展自从第一台采煤机诞生到现代大功率交流电牵引采煤机，采煤机随时代的发展逐步地走向完善、成熟、自动化。作为采煤机重要组成部分的行走部也发生了巨大的变化。我国于 1954 年在原苏联的大力援助下制造出中国第一台仿“顿巴斯”深截式采煤机，即顿巴斯 -型采煤康拜因，其行走部的行走机构采用卷绳筒和钢丝绳牵引行走；上世纪 60 年代初，在引进波兰采煤机后，经过技术消化，开始研制生产滚筒采煤机，其行走部的行走机构改为摩擦绳轮和悬挂在工作面全长上的钢丝绳牵引行走（后又改进为链轮和牵引链的牵引行走）；上世纪 60 年代末 70 年代初我国开始研制双滚筒采煤机，其行走机构仍采用链轮和牵引链牵引行走，但链轮由平置改为立置。以上行走机构主要存在如下的问题：（ 1）钢丝绳或牵引链在牵引力的作用下都蓄积了极大的能量，一旦发生断裂，对工作人员和设备的安全都会带来严重的威胁；（ 2）钢丝绳或牵引链又长又笨，磨损严重、且会产生很大的噪音；（ 3）采用这种行走机构的采煤机运行很不平稳、载荷脉动大，从而加剧了截齿、滚筒和行走部元件的损坏。上世纪 80年代采煤机的行走机构发生了革命性的变化 :由有链牵引到无链牵引（轮轨式行走机构），即行走传动装置采用行走轮行走轨，其特点是行走平稳，基本消除了链牵引行走的缺点。由煤炭科学研究总院上海分院与波兰联合设计开发的国内第一台交流电气调速采煤机薄煤层强力爬底板采煤机于 1992 年通过部级鉴定，标志着我国电气调速采煤机研发的开始，该机行走部行走机构为摆线轮销轨啮合式。采煤机行走部无链牵引机构主要分为以下三类 : （ 1）驱动轮齿条系统利用行走部上的驱动轮或经齿轨轮与刮板输送机上齿条相啮合而移动采煤机 ,这种无链牵引机构强度高、传动力大、可获得大的牵引力 ,齿条或齿轨的挠曲性好 ,可以适应刮板输送机的弯曲和起伏 ,是目前采煤机用得最多的无链牵引机构 ,其典型结构有齿轮销排式、滚轮齿条式、齿轮链条中国矿业大学 2009 届本科生毕业设计（论文）第 8 页式。（ 2）传动链齿链系统利用牵引部出轴驱动轮带动封闭的无极传动链与刮板输送机上的齿轨啮合而移动采煤机 ,但传动链强度低、移动速度不均匀 ,磨损大 ,效率低。（ 3）液压缸推进系统利用两个液压缸交替推移前进而使机器移动。工作时 ,一个液压缸的卡爪夹紧导轨 ,该缸进油使活塞杆伸出推动采煤机前移 ,另一卡爪松开 ,活塞杆收回 ,准备下次推移。这种系统可使行走部结构简化 ,但由于断续运动 ,卡爪和导轨磨损大。经过多年的实际使用考核，销轮齿轨式已被淘汰，齿轨销轨式被大量推广使用，且多次改进，销轨的销齿形状已经由圆销形改进为多段曲线形成的齿形。至今为止，采煤机行走机构基本定型为齿轨销轨式无链牵引。即使现代的大功率采煤机 ,仍然沿用这种牵引行走方式。代采煤机行走机构简介采煤机行走部的作用是使采煤机沿工作面刮板输送机的中部槽导向行走，包括行走调速装置、行走传动装置和行走机构。行走机构是采煤机行走部的执行机构，其一旦出现问题将导致整个采煤机停止运行，严重影响采煤机的正常运行，所以研究行走机构可靠性对提高采煤机整机工作可靠性是十分必要的。现代采煤机的行走机构的工作原理如下：行走传动箱一侧出轴的主动齿轮与行走轮同轴的从动齿轮（或主动齿轮直接与行走轮啮合）相啮合，行走轮与铺设在工作面刮板输送机中部槽上的销轨相啮合，将行走轮的圆周运动变成直线运动来驱动采煤机行走。导向滑靴与行走轮被铰接在同一轴上，主要使行走轮与销齿保证正常啮合并导向。采煤机运行过程中行走轮主要承受牵引力，导向滑靴在销排上支撑采煤机的部分重力并起到导向作用，同时还承受部分采煤的载荷。采煤机行走机构的核心部件为行走轮和销排销轨。目前采煤机常用的行走轮主要有两种：渐开线轮和摆线轮。与其配套的销轨从节距方面讲有两种：小节距销排 (节距为 125 126大节距销排 (节距为147销排销齿形状主要有三种：型销齿（如图 2型销齿（如图2型销齿（如图 2目前小节距销排绝大部分只使用型销齿和型销齿，大节距销排只使用型销齿。中国矿业大学 2009 届本科生毕业设计（论文）第 9 页前采煤机行走机构出现的一些问题滚筒式采煤机是目前煤矿采煤工作面的主力开采设备。随着煤矿高产高效生产技术的发展，滚筒式采煤机的性能参数在不断提高，其总装机功率已达到 2000上，单行走功率达到 110引力达到 1000煤机采用多电机驱动，截割电机横向布置在摇臂上，摇臂与机身通过销轴饺接，没有动力传递，全部采用正齿轮传动，结构简化；采用分体式直摇臂结构，左右摇臂除过渡架不能通用外，其余部分可以互换；主机身分三段，取消底托架结构，采用圆柱定位销与高强度液压螺栓连接，简单可靠，连接方便；采用交流变频调速技术，实现牵引速度无极变速，电牵引传动效率高、牵引力大；采用大节距、承载能力大的无链牵引结构，安全可靠；控制齐全，既可手动操作、亦可离机无线电遥控，并设有主电机和牵引电机的功率、过热、过电流保护，油压保护和水压保护等多种保护功能；主电机、牵引电机、泵电机均可在采空侧拆装，维修方便；采用网络结构式采煤机工况检测和故障诊断的专用数字信号处理系统；设有内、外喷雾装置，冷却、降尘效果好。可以说到目前为止 ,作为采煤重点设备之一的采煤机已发展到了比较智能化、比较令人满意的程度。但是由于煤矿生产条件恶劣、多变导致采煤机在实际使用中还是出现了各种非正常破坏、失效等问题。其行走机构就曾出现：行走轮非正常断齿、导向滑靴非正常损坏频繁；行走轮和销排销齿的异常磨损；还有左、右牵引不平衡等等。所以这方面还有大量的工作要做，还需要提高。下面图 2 22 中国矿业大学 2009 届本科生毕业设计（论文）第 10 页图 2走轮断齿图 2向滑靴撕裂图 2走轮磨损煤机设计的目的意义虽然我国采煤机在近几十年来有了很大进步，但国内电牵引采煤机代表机型与目前国外最先进的电牵引采煤机相比 ,在总体参数性能方面已接近国外 20世纪 90年代中后期水平。但在一些关键部件以及总体性能、功能、适应范围还有待进一步完善和提高。尤其是电牵引采煤机的工况在线监测、故障诊断及预报、信号传输与采煤机自动控制、传感器件等智能化技术与国外相比还有一定的差距。在我国一些薄、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 ,使得资源越来越少 ,所以薄煤层的开采已列入日程。因此 ,研制适合我国国情的薄煤层采煤机 ,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。在能源竞争日趋激烈的今天，广泛节约能源和高效的开采能源已经十分必要，不断提高我国采煤机的性能超过国外的先进水平和达到更高效的采掘作业。今后国内电牵引采煤机的主要发展方向应包括以下几个方面 : (1)进一步完善和提高交流变频调速牵引系统的可靠性 ,重点完善和提高系统装置的抗振、散热和防潮等性能 ,研究可靠的微机电气控制系统 ,重点提高采煤机电控系统的抗干扰、抗热效应的能力。 (2)开发或增强电控系统的监控功能 ,重点研究故障诊断与专家系统、工况监测、显示与信息传输系统、工作面采煤机自动运行控制系统、自适应变频电路的漏电检测与保护技术、摇臂自动调高系统等。 (3)以开发装机功率更大的采煤机为主 ,完善中、小功率的电牵引采煤机 ,以满足不同用户的需求。 (4)向电器设备结构的小型化发展 ,由于功率的增大 ,电动机、变压器、变频器等设备的体积也相应增大 ,为满足整机结构布置紧凑的要求 ,进一步提高采煤机对煤层变化的适用性 ,必须研究电器设备小型化的技术途径。成课题的条件和可行性分析 2 132/630 中国矿业大学 2009 届本科生毕业设计（论文）第 11 页整机的设计比较起来难度相对降低。周围环境对完成课题也相当有利，有许多煤矿可以现场参观，可以到附近的机械厂进行加工，一些相关的基础课程已经学习过，还有老师的指导，特别是在山东的一些机械厂和煤矿的实习期间，参观学习的其他一些型号的采煤机，和他们的工作环境，对所设计课题有了基本了解，以上条件满足课题的完成。 3 2*132/630 采煤机成 30 按用途，采煤机可分为牵引机构、截割机构、电气控制设备、液压调高系统，喷雾冷却系统等所组成。按结构，它由左、右牵引部，左、右截割部和滚筒，电控部所组成。本采煤机共用了 7 台电动机： 4台截割电动机、 2 台牵引电动机、 1台调高电动机。作原理采煤机整体由煤壁侧的两组支承组件和操作侧的两只导向滑靴分别支承在工作面输送机上。牵引箱中的行走轮与输送机齿轨相啮合，当行走轮转动时，采煤机便在工作面输送机上牵引行走，同时截割电机通过截割机械传动带动滚筒旋转，完成落煤及装煤作业。要技术参数表 30项目内容项目内容采高范围 m 2 煤层倾角 30 装机功率 30 截割功率引功率站功率 0 机面高度 860 过煤高度 89 下切深度 84;234;309 滚筒直径 m 筒转速 r/0 滚筒截深 800 摇臂摆动中心 600 摇臂型式整体弯摇臂摇臂长度 111 牵引力 50 牵引速度 m/ 9 中国矿业大学 2009 届本科生毕业设计（论文）第 12 页调速方式机载交流变频牵引型式齿轮销排整机布置式积木式组合供电电压 V 1140 整机重量 t 28 配套输送机 00;00 应的煤层采高范围 ( m ) 2 适应倾角 ( ) 30 煤质硬度 f 4 体要求装机功率（ 630 机面高度 (m) 摇臂回转中心距 (m) 摇臂回转中心距底板高度 (m) 筒水平中心距 (m) 煤高度 (m) 底量 (m) 臂摆角 ( ) 上机重量 ( t ) 28 型号采煤机主要特点（ 1）为使该采煤机与煤矿常用运输机相配套，同时最大限度降低机面高度，本采煤机与运输机配套采用了交错布置形式，既运输机销轨占用采煤机机身部分空间，调高油缸位置进入运输机外槽

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