薄煤层电牵引采煤机牵引部结构设计（全套含CAD图纸）
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编号（）字号本科生毕业设计题目姓名学号班级薄煤层电牵引采煤机牵引部结构设计毕业论文任务书学院任务下达日期毕业论文日期毕业论文题目薄煤层电牵引采煤机牵引部结构设计毕业论文专题题目毕业论文主要内容和要求1、结合采煤机总体方案的设计完成运输机、液压支架的选型配套布置图。2、牵引部传动及结构总体设计。3、主要部件、组件、零件图设计；1牵引部强力轮齿组件图设计；2牵引部壳体（铸件）设计；3传动齿轮、轴的零件加工图设计；4、编写完成牵引部壳体加工工艺；5、编写完成整机设计计算说明书、中英文翻译；院长签字指导教师签字英文原文SWITCHEDRELUCTANCEMOTORSDRIVEFORTHEELECTRICALTRACTIONINSHEARERHCHENCOLLEGEOFINFORMATIONANDELECTRICALENGINEERINGCHINAUNIVERSITYOFMININGMOTORCONTROLSHEARERCOALMINEELECTRICALDRIVEIINTRODUCTIONTHEUNDERGROUNDSURROUNDINGSOFTHECOALMINESAREVERYEXECRABLEONESIDE,ITISTHEMOIST,HIGHDUSTANDINFLAMMABLESURROUNDINGSONTHEOTHERSIDE,THESPACEOFROADWAYISLIMITEDSINCEITISNECESSARYTOSAVETHEINVESTMENTOFEXPLOITINGCOALMINESSOTHATITISDIFFICULTTOMAINTAINTHEEQUIPMENTSINTHEMODERNCOALMINES,THEAUTOMATIZATIONEQUIPMENTSCOULDBEUSEDWIDELYTHEFAULTSOFTHEAUTOMATIZATIONEQUIPMENTSCOULDAFFECTTHEPRODUCTIONANDTHEBENEFITOFTHECOALMINESTHESHEARERISTHEMININGEQUIPMENTTHATCOALCOULDBECUTFROMTHECOALWALLTHETRADITIONALSHEARERWASDRIVENBYTHEHYDROSTATICTRANSMISSIONSYSTEMTHEFAULTRATIOOFTHEHYDROSTATICTRANSMISSIONSYSTEMISHIGHSINCETHEFLUIDINHYDROSTATICTRANSMISSIONSYSTEMCOULDBEPOLLUTEDEASILYTHEFAULTSOFTHEHYDROSTATICTRANSMISSIONSYSTEMCOULDAFFECTTHEPRODUCTIONANDTHEBENEFITOFTHECOALMINESDIRECTLYTHEFAULTRATIOOFTHEMOTORDRIVESYSTEMISLOWERTHANTHATOFTHEHYDROSTATICTRANSMISSIONSYSTEM,BUTITISDIFFICULTTOCOOLTHEMOTORDRIVESYSTEMINCOALMINESSINCETHEMOTORDRIVESYSTEMSHOULDBEINSTALLEDWITHINTHEFLAMEPROOFENCLOSUREFORSAFETYPROTECTIONTHEMOTORDRIVESYSTEMISALSOONEOFTHEPIVOTALPARTSINTHEAUTOMATIZATIONEQUIPMENTSTHEDEVELOPMENTOFTHENOVELTYPESOFTHEMOTORDRIVESYSTEMHADBEENATTACHEDIMPORTANCETOBYTHECOALMINESTHESWITCHEDRELUCTANCEMOTORDRIVECOULDBECOMETHEMAINEQUIPMENTSFORADJUSTABLESPEEDELECTRICALDRIVESYSTEMINCOALMINES1,BECAUSEITHASTHEHIGHOPERATIONALRELIABILITYANDTHEFAULTTOLERANTABILITY2THESWITCHEDRELUCTANCEMOTORDRIVEMADEUPOFTHEDOUBLESALIENTPOLESWITCHEDRELUCTANCEMOTOR,THEUNIPOLARPOWERCONVERTERANDTHECONTROLLERISFIRMINTHEMOTORANDINTHEPOWERCONVERTERTHEREISNOBRUSHSTRUCTUREINTHEMOTORANDNOFAULTOFAMBIPOLARPOWERCONVERTERINTHEPOWERCONVERTER34THESWITCHEDRELUCTANCEMOTORDRIVECOULDBEOPERATEDATTHECONDITIONOFLACKEDPHASESFAULTDEPENDEDONTHEINDEPENDENCEOFEACHPHASEINTHEMOTORANDTHEPOWERCONVERTER5THEREISNOWINDINGINTHEROTORSOTHATTHEREISNOCOPPERLOSSINTHELOSSANDTHEREISONLYLITTLEIRONLOSSINTHEROTORITISEASYTOCOOLTHEMOTORSINCEITISNOTNECESSARYTOCOOLTHEROTORTHESHEARERDRIVENBYTHESWITCHEDRELUCTANCEMOTORDRIVEHADBEENDEVELOPEDTHEPAPERPRESENTEDTHEDEVELOPEDPROTOTYPEIISYSTEMCOMPONENTSTHEDEVELOPEDSWITCHEDRELUCTANCEMOTORSDRIVEFORTHEELECTRICALTRACTIONINSHEARERISATYPEOFTHEDOUBLESWITCHEDRELUCTANCEMOTORSPARALLELDRIVESYSTEMTHESYSTEMISMADEUPOFTWOSWITCHEDRELUCTANCEMOTORS,ACONTROLBOXINSTALLEDTHEPOWERCONVERTERANDTHECONTROLLERTHEADOPTEDTWOSWITCHEDRELUCTANCEMOTORSAREALLTHREEPHASE12/8STRUCTURESWITCHEDRELUCTANCEMOTOR,WHICHWERESHOWNINFIGURE1THETWOSWITCHEDRELUCTANCEMOTORSWEREPACKINGBYTHEEXPLOSIONPROOFENCLOSURE,RESPECTIVELYTHERATEDOUTPUTPOWEROFONEMOTORIS40KWATTHEROTORSPEED1155R/MIN,ANDTHEADJUSTABLESPEEDRANGEISFROM100R/MINTO1500R/MINFIGURE1PHOTOGRAPHOFTHETWOTHREEPHASE12/8STRUCTURESWITCHEDRELUCTANCEMOTORTHEPOWERCONVERTERCONSISTSOFTWOTHREEPHASEASYMMETRICBRIDGEPOWERCONVERTERINPARALLELTHEIGBTSWEREUSEDASTHEMAINSWITCHESTHREEPHASE380VACPOWERSOURCEWASRECTIFICATEDANDSUPPLIEDTOTHEPOWERCONVERTERTHEMAINCIRCUITOFTHEPOWERCONVERTERWASSHOWNINFIGURE2FIGURE2MAINCIRCUITOFTHEPOWERCONVERTERINTHECONTROLLER,THEREWERETHEROTORPOSITIONDETECTIONCIRCUIT,THECOMMUTATIONCIRCUIT,THECURRENTANDVOLTAGEPROTECTIONCIRCUIT,THEMAINSWITCHESGATEDRIVERCIRCUITANDTHEDIGITALCONTROLLERFORROTORSPEEDCLOSEDLOOPANDBALANCINGTHEDISTRIBUTIONOFTHELOADSIIICONTROLSTRATEGYTHETWOSWITCHEDRELUCTANCEMOTORCOULDALLDRIVETHESHEARERBYTHETRANSMISSIONOUTFITINTHESAMETRACTIONGUIDEWAYSOTHATTHEROTORSPEEDOFTHETWOSWITCHEDRELUCTANCEMOTORSCOULDBESYNCHRONIZEDTHECLOSEDLOOPROTORSPEEDCONTROLOFTHEDOUBLESWITCHEDRELUCTANCEMOTORSPARALLELDRIVESYSTEMCOULDBEIMPLEMENTEDBYPIALGORITHMINTHESWITCHEDRELUCTANCEMOTOR1,THETRIGGEREDSIGNALSOFTHEMAINSWITCHESINTHEPOWERCONVERTERAREMODULATEDBYPWMSIGNAL,THECOMPARISONOFTHEGIVENROTORSPEEDANDTHEPRACTICALROTORSPEEDAREMADEANDTHEDUTYRATIOOFPWMSIGNALAREREGULATEDASFOLLOWS,WHERE,ISTHEGIVENROTORSPEED,ISTHEPRACTICALROTORSPEED,ISTHEDIFFERENCEOFTHEROTORSPEED,ISTHEINCREMENTOFTHEDUTYRATIOOFPWMSIGNALOFTHESWITCHEDRELUCTANCEMOTOR1ATKTIME,ISTHEINTEGRALCOEFFICIENT,ISTHEPROPORTIONCOEFFICIENT,EKISTHEDIFFERENCEOFTHEROTORSPEEDATKTIME,EK1ISTHEDIFFERENCEOFTHEROTORSPEEDATK1TIME,D1KISTHEDUTYRATIOOFPWMSIGNALOFTHESWITCHEDRELUCTANCEMOTOR1ATKTIME,ANDD1K1ISTHEDUTYRATIOOFPWMSIGNALOFTHESWITCHEDRELUCTANCEMOTOR1ATK1TIMETHEOUTPUTPOWEROFTHESWITCHEDRELUCTANCEMOTORDRIVESYSTEMISAPPROXIMATELYINPROPORTIONTOTHEAVERAGEDCSUPPLIEDCURRENTOFTHEPOWERCONVERTERASFOLLOWS,WHERE,P2ISTHEOUTPUTPOWEROFTHESWITCHEDRELUCTANCEMOTORDRIVESYSTEM,IINISTHEAVERAGEDCSUPPLIEDCURRENTOFTHEPOWERCONVERTERINTHESWITCHEDRELUCTANCEMOTOR2,THETRIGGEREDSIGNALSOFTHEMAINSWITCHESINTHEPOWERCONVERTERAREALSOMODULATEDBYPWMSIGNALTHEBALANCINGTHEDISTRIBUTIONOFTHELOADSBETWEENTHETWOSWITCHEDRELUCTANCEMOTORSCOULDBEIMPLEMENTEDBYFUZZYLOGICALGORITHMINTHEFUZZYLOGICREGULATOR,THEREARETWOINPUTCONTROLPARAMETERS,ONEISTHEDEVIATIONOFTHEAVERAGEDCSUPPLIEDCURRENTOFTHEPOWERCONVERTERBETWEENTHETWOSWITCHEDRELUCTANCEMOTORS,ANDTHEOTHERISTHEVARIATIONOFTHEDEVIATIONOFTHEAVERAGEDCSUPPLIEDCURRENTOFTHEPOWERCONVERTERBETWEENTHETWOSWITCHEDRELUCTANCEMOTORSTHEOUTPUTCONTROLPARAMETERISTHEINCREMENTOFTHEDUTYRATIOOFTHEPWMSIGNALOFTHESWITCHEDRELUCTANCEMOTOR2THEBLOCKDIAGRAMOFTHEDOUBLESWITCHEDRELUCTANCEMOTORSPARALLELDRIVESYSTEMFORTHEELECTRICALTRACTIONINSHEARERWASSHOWNINFIGURE3FIGURE3BLOCKDIAGRAMOFTHEDOUBLESWITCHEDRELUCTANCEMOTORSPARALLELDRIVESYSTEMFORTHEELECTRICALTRACTIONINSHEARERTHEDEVIATIONOFTHEAVERAGEDCSUPPLIEDCURRENTOFTHEPOWERCONVERTERBETWEENTHETWOSWITCHEDRELUCTANCEMOTORSATTHEMOMENTOFTIISWHERE,IIN1ISTHEPRACTICALAVERAGEDCSUPPLIEDCURRENTOFTHEPOWERCONVERTERINTHESWITCHEDRELUCTANCEMOTOR1ATTHEMOMENTOFTI,IIN2ISTHEPRACTICALAVERAGEDCSUPPLIEDCURRENTOFTHEPOWERCONVERTERINTHESWITCHEDRELUCTANCEMOTOR2ATTHEMOMENTOFTITHEVARIATIONOFTHEDEVIATIONOFTHEAVERAGEDCSUPPLIEDCURRENTOFTHEPOWERCONVERTERBETWEENTHETWOSWITCHEDRELUCTANCEMOTORSATTHEMOMENTOFTIISWHERE,EI1ISTHEDEVIATIONOFTHEAVERAGEDCSUPPLIEDCURRENTOFTHEPOWERCONVERTERBETWEENTHETWOSWITCHEDRELUCTANCEMOTORSATTHEMOMENTOFTI1THEDUTYRATIOOFTHEPWMSIGNALOFTHESWITCHEDRELUCTANCEMOTOR2ATTHEMOMENTOFTIISWHERE,D2IISTHEINCREMENTOFTHEDUTYRATIOOFTHEPWMSIGNALOFTHESWITCHEDRELUCTANCEMOTOR2ATTHEMOMENTOFTIANDD2I1ISTHEDUTYRATIOOFTHEPWMSIGNALOFTHESWITCHEDRELUCTANCEMOTOR2ATTHEMOMENTOFTI1THEFUZZYLOGICALGORITHMCOULDBEEXPRESSEDASFOLLOWS,WHERE,EISTHEFUZZYSETOFTHEDEVIATIONOFTHEAVERAGEDCSUPPLIEDCURRENTOFTHEPOWERCONVERTERBETWEENTHETWOSWITCHEDRELUCTANCEMOTORS,ECISTHEFUZZYSETOFTHEVARIATIONOFTHEDEVIATIONOFTHEAVERAGEDCSUPPLIEDCURRENTOFTHEPOWERCONVERTERBETWEENTHETWOSWITCHEDRELUCTANCEMOTORS,ANDUISTHEFUZZYSETOFTHEINCREMENTOFTHEDUTYRATIOOFTHEPWMSIGNALOFTHESWITCHEDRELUCTANCEMOTOR2THECONTINUOUSDEVIATIONOFTHEAVERAGEDCSUPPLIEDCURRENTOFTHEPOWERCONVERTERBETWEENTHETWOSWITCHEDRELUCTANCEMOTORSCOULDBECHANGEDINTOTHEDISCRETEAMOUNTATTHEINTERVAL5,5,BASEDONTHEEQUATIONSASFOLLOWS,THECONTINUOUSVARIATIONOFTHEDEVIATIONOFTHEAVERAGEDCSUPPLIEDCURRENTOFTHEPOWERCONVERTERBETWEENTHETWOSWITCHEDRELUCTANCEMOTORSCOULDALSOBECHANGEDINTOTHEDISCRETEAMOUNTATTHEINTERVAL5,5,BASEDONTHEEQUATIONSASFOLLOWS,THEDISCRETEINCREMENTOFTHEDUTYRATIOOFPWMSIGNALOFTHESWITCHEDRELUCTANCEMOTOR2ATTHEINTERVAL5,5COULDBECHANGEDINTOTHECONTINUOUSAMOUNTATTHEINTERVAL10,10,BASEDONTHEEQUATIONSASFOLLOWS,THEREISADECISIONFORMSOFTHEFUZZYLOGICALGORITHMBASEDONTHEABOVEPRINCIPLES,WHICHWASSTOREDINTHEPROGRAMMESTORAGECELLOFTHECONTROLLERWHILETHEDIFFERENCEOFTHEDISTRIBUTIONOFTHELOADSBETWEENTHETWOSWITCHEDRELUCTANCEMOTORSCOULDBEGOT,THEDUTYRATIOOFPWMSIGNALOFTHESWITCHEDRELUCTANCEMOTOR2WILLBEREGULATEDBASEDONTHEDECISIONFORMSOFTHEFUZZYLOGICALGORITHMANDTHEDISTRIBUTIONOFTHELOADSBETWEENTHETWOSWITCHEDRELUCTANCEMOTORSCOULDBEBALANCEDIVTESTEDRESULTSTHEDEVELOPEDDOUBLESWITCHEDRELUCTANCEMOTORSPARALLELDRIVESYSTEMPROTOTYPEHADBEENTESTEDEXPERIMENTALLYTABLEIGIVESTHETESTSRESULTS,WHEREISTHERELATIVEDEVIATIONOFTHEAVERAGEDCSUPPLIEDCURRENTOFTHEPOWERCONVERTERINTHESWITCHEDRELUCTANCEMOTOR1,ISTHERELATIVEDEVIATIONOFTHEAVERAGEDC2SUPPLIEDCURRENTOFTHEPOWERCONVERTERINTHESWITCHEDRELUCTANCEMOTOR2,AND,TABLEITESTSRESULTSOFPROTOTYPEITISSHOWNTHATTHERELATIVEDEVIATIONOFTHEAVERAGEDCSUPPLIEDCURRENTOFTHEPOWERCONVERTERINTHESWITCHEDRELUCTANCEMOTOR1ANDINTHESWITCHEDRELUCTANCEMOTOR2ISWITHIN10VCONCLUSIONTHEPAPERPRESENTEDTHEDOUBLESWITCHEDRELUCTANCEMOTORSPARALLELDRIVESYSTEMFORTHEELECTRICALTRACTIONINSHEARERTHENOVELTYPEOFTHESHEARERINCOALMINESDRIVENBYTHESWITCHEDRELUCTANCEMOTORSDRIVESYSTEMCONTRIBUTESTOREDUCETHEFAULTRATIOOFTHESHEARER,ENHANCETHEOPERATIONALRELIABILITYOFTHESHEARERANDINCREASETHEBENEFITOFTHECOALMINESDIRECTLYTHEDRIVETYPEOFTHEDOUBLESWITCHEDRELUCTANCEMOTORSPARALLELDRIVESYSTEMCOULDALSOCONTRIBUTETOENHANCETHEOPERATIONALRELIABILITYCOMPAREDWITHTHEDRIVETYPEOFTHESINGLESWITCHEDRELUCTANCEMOTORDRIVESYSTEMREFERENCES1HCHEN,GXIE,“ASWITCHEDRELUCTANCEMOTORDRIVESYSTEMFORSTORAGEBATTERYELECTRICVEHICLEINCOALMINE,”PROCEEDINGSOFTHE5THIFACSYMPOSIUMONLOWCOSTAUTOMATION,PP9599,SEPT19982HCHEN,XMENG,FXIAO,TSU,GXIE,“FAULTTOLERANTCONTROLFORSWITCHEDRELUCTANCEMOTORDRIVE,”PROCEEDINGSOFTHE28ANNUALCONFERENCEOFTHEIEEEINDUSTRIALELECTRONICSSOCIETY,PP10501054,NOV20023RMDAVIS,WFRAY,RJBLAKE,“INVERTERDRIVEFORSWITCHEDRELUCTANCEMOTORCIRCUITANDCOMPONENTRATINGS,”IEEPROCB,VOL128,NO3,PP126136,SEPT19814DLIU,ETAL,SWITCHEDRELUCTANCEMOTORDRIVEBEIJINGMECHANICALINDUSTRYPRESS,19945HCHEN,JJIANG,CZHANG,GXIE,“ANALYSISOFTHEFOURPHASESWITCHEDRELUCTANCEMOTORDRIVEUNDERTHELACKINGONEPHASEFAULTCONDITION,”PROCEEDINGSOFIEEE5THASIAPACIFICCONFERENCEONCIRCUITANDSYSTEMS,PP304308,DEC2000中文译文电牵引采煤机的开关磁阻电动机摘要本章介绍了电牵引采煤机双重开关磁阻电动机的并联驱动系统。该系统由开关磁阻电动机，功率变换器电路和控制器组成。给出了由通过采用比例积分算法的调节转子速度的闭环回路和模糊逻辑算法实现的负荷的均衡分布组成的控制策略。介绍了实验结果。开关磁阻电动机1和开关磁阻电动机2的功率变换器的平均直流的相对误差为。0关键词开关磁阻；电动控制；采煤机；煤矿；电传动介绍煤矿的地下环境是非常恶劣的。一方面由于它是潮湿的,高粉尘的,和易燃的环境。另一方面，为了节约开采成本，巷道空间是有限，以至于设备很难维护。自动化设备在现代化煤矿已经得到广泛应用。自动化设备的故障会直接影响到煤矿的产量和效益。采煤机是采煤的主要矿山设备。传统的滚筒采煤机是通过液压传动系统传动的。液压传动系统的故障率很高，因为液压传动系统的液体很容易受环境污染。液压传动系统的故障直接影响到煤矿的产量和效率。电传动系统比液压传动系统的故障率低。但是，矿井中电机传动系统的散热性差，是因为为了煤矿安全，电机传动系统被封装在防爆的外壳内。电机传动系统是自动化设备的重要组成部分。电机传动系统的小说类型的发展对煤矿很重要。开关磁阻电动机传动是煤矿调速传动系统的主要设备，由于它的高工作可靠性和高容错能力。由双极点开关磁阻电动机，单级功率变换器和控制器组成的开关磁阻电动机传动是电动机和功率变换器的核心。电动机没有毛刷，功率变换器没有双极功率变换器的故障。开关磁阻电动机传动可以在缺相的情况下运行，它是依靠电动机和功率变换器相位独立性来实现的。转子上没有绕组，以至于转子上没有铜损和很小的铁损。因为不需要冷却转子，所以很容易冷却电动机。由开关磁阻电动机传动的采煤机正在不断发展。本章介绍了发展的样机。系统组成电牵引采煤机的开关磁阻电动机传动是一个双重开关磁阻电动机并联传动系统。这个系统是由两个开关磁阻电动机，一个控制箱，这个控制箱是安装在功率变换器和控制器上。采用的开关磁阻电动机是三相12/8结构的开关磁阻电动机，如图一所示。双重开关磁阻电动机分别包装在防爆外壳内。电动机的额定功率是40KW，转速是1155R/MIN，调速范围是100R/MIN1500R/MIN。图一三相12/8结构的开关磁阻电动机功率变换器是由两个三相不对称桥式变换器并列组成。IGBTS是电路的主要开关元件。经整流后三相交流380V电源提供给功率变换器。功率变换器的主要电路如图二所示。图二功率变换器的主要电路控制器由转子位置检测电路，整流电路，电流和电压保护电路，主要开关的门极驱动电路和闭环调速数字控制器和负荷均衡分配组成。控制方法采用同一个牵引方法，双重开关磁阻电动机通过传送设备用来驱动采煤机，来确保双重开关磁阻电动机的转子速度同步运行。并联驱动的双重开关磁阻电动机的闭环转子调速回路可以通过比例积分算法来实现。在开关磁阻电动机1中，功率变换器主要开关的触发信号是通过PWM信号调制的。比较给定的转子速度和实际的转子速度，PWM的占空比调节如下其中，是给定的转子速度，是实际的转子速度，是转子速度的差。在K时刻内，开关磁阻电动机1PWM信号占空比的增量。是积分系数，比例系数，转子速度在K时间内的差。转子速度在K1时间内的差，在K时刻内，开关磁阻电动机1PWM信号占空比，在K1时刻内，开关磁阻电动机1PWM信号占空比。开关磁阻电动机传动系统的输出功率和功率变换器的电流成正比，如下所示其中，是开关磁阻电动机传动系统的输出功率，功率变换器的平均直流电流。在开关磁阻电动机2中，功率变换器主要开关的触发信号是通过PWM信号调制的。双重开关磁阻电动机之间的负荷均衡分布是通过模糊逻辑算法来实现的。在模糊逻辑调节器中有两个输入控制参数，一个是双重开关磁阻电动机之间的功率变换器的平均电流的偏差，另一个是双重开关磁阻电动机之间的功率变换器的平均直流电流的偏差的变化。输出控制参数是开关磁阻电动机2PWM信号占空比的增量。电牵引采煤机双重开关磁阻电动机并列传动系统的方框图见图三所示。图三电牵引采煤机并列传动系统的方框图功率变换器平均直流电流在双重开关磁阻电动机之间的偏差在时刻为其中，在时刻，功率变换器在开关磁阻电动机1中实际平均直流电流，在时刻，功率变换器在开关磁阻电动机2中实际平均直流双重开关磁阻电动机在时刻的功率变换器平均直流电流的偏差的变量为其中，是双重开关磁阻电动机在时刻的功率变换器平均电流的偏差。开关磁阻电动机2在时的PWM信号的占空比为其中，在时刻的PWM信号占空比的增量，是开关磁阻电动机2在时刻的PWM信号的占空比。模糊逻辑算法用以下来表示其中，为模糊集合开关磁阻电动机间的功率变换器的平均直流电流的相对误差，为模糊集合开关磁阻电动机间的功率变换器的平均直流电流的相对误差的变量，为模糊集合中开关磁阻电动机2PWM信号占空比的增量。开关磁阻电动机间的功率变换器的平均直流电流的相对误差在，区间内的连续偏差可以转变为分散偏差。公式如下开关磁阻电动机间的功率变换器的平均直流电流的相对误差在区间内的连续变量可以转变为分散变量。公式如下在区间，内，开关磁阻电动机的功率变换器信号的占空比的分散增量可以转变为在区间，内的连续增量，公式如下根据上面的原理，这里是模糊逻辑算法的一个判定形式。模糊逻辑算法是存储在控制器的程序存储单元内。当检测到双重开关磁阻电动机负荷分配差异的时候，开关磁阻电动机中的占空比将被调节，这是根据模糊逻辑算法的判定形式，从而，双重开关磁阻电动机负荷分配将会达到平衡状态。实验结果发展的双重开关磁阻电动机并联传动系统样机已经通过实验测量得到了。表一给出了测试结果，其中为开关磁阻电动机的功率变换器的平均直流电流的相对误差，为开关磁阻电动机的功率变换器的平均直流电流的相对误差，即表一样机的实验结果该表显示了开关磁阻电动机1和开关磁阻电动机2的功率变换器的平均直流的相对误差为0结论本章介绍了电牵引采煤机双重开关磁阻电动机的并联驱动系统。开关磁阻电动机驱动系统驱动了矿井中的小型采煤机有助于减少采煤机的故障率，提高了采煤机的工作可靠性，直接增加了煤矿的效益。相对于单级开关磁阻电动机的驱动，双重开关磁阻电动机并联传动系统的驱动也有助于提高工作可靠性。REFERENCES1HCHEN,GXIE,“ASWITCHEDRELUCTANCEMOTORDRIVESYSTEMFORSTORAGEBATTERYELECTRICVEHICLEINCOALMINE,”PROCEEDINGSOFTHE5THIFACSYMPOSIUMONLOWCOSTAUTOMATION,PP9599,SEPT19982HCHEN,XMENG,FXIAO,TSU,GXIE,“FAULTTOLERANTCONTROLFORSWITCHEDRELUCTANCEMOTORDRIVE,”PROCEEDINGSOFTHE28ANNUALCONFERENCEOFTHEIEEEINDUSTRIALELECTRONICSSOCIETY,PP10501054,NOV20023RMDAVIS,WFRAY,RJBLAKE,“INVERTERDRIVEFORSWITCHEDRELUCTANCEMOTORCIRCUITANDCOMPONENTRATINGS,”IEEPROCB,VOL128,NO3,PP126136,SEPT19814DLIU,ETAL,SWITCHEDRELUCTANCEMOTORDRIVEBEIJINGMECHANICALINDUSTRYPRESS,19945HCHEN,JJIANG,CZHANG,GXIE,“ANALYSISOFTHEFOURPHASESWITCHEDRELUCTANCEMOTORDRIVEUNDERTHELACKINGONEPHASEFAULTCONDITION,”PROCEEDINGSOFIEEE5THASIAPACIFICCONFERENCEONCIRCUITANDSYSTEMS,PP304308,DEC2000编号（）字号本科生毕业设计题目姓名学号班级薄煤层电牵引采煤机牵引部结构设计1目录目录1第一章绪论211项目设计研究的意义212采煤机的国内外发展状况3121国外采煤机的发展状况3122国内采煤机的发展状况513采煤机简述7131采煤机的分类7132滚筒式采煤机814本文研究的内容10第二章MG150/345型交流电牵引采煤机1121产品概述1122主要用途及适用范围1223主要特点及技术参数12231主要特点12232主要技术参数1324采煤机的维护检修1425采煤机的使用环境条件15第三章采煤机牵引部的设计1631牵引部概述1632牵引传动部总体方案16321设计总则16322已知设计参数16323机械传动系统总体设计1733传动效率计算2134牵引部的主要参数2135传动系统的运动和动力参数22第一级增速圆柱直齿轮的设计计算及强度效核222第四章齿轮传动系统的具体设计与校核2841齿轮传动系统概述28411齿轮传动的分类28412行星齿轮传动的特点29413常用齿轮材料31414采煤机齿轮材料选用3142第一级行星齿轮传动的设计计算32421第一级行星齿轮的计算3243传动系统关键零部件的校核43431齿轮Z2与轴联接所用花键43所以花键强度校核通过。44432第二级行星传动内齿圈与箱体联接所用键44433第一级行星传动行星架支承轴承45434第二级行星传动行星架支承轴承45435牵三轴的强度校核46第五章液压制动器及调高装置5251液压制动器52511液压制动工作原理52512液压制动器的安装52513液压制动器的故障分析与检修5352调高装置53521调高装置功能53522调高装置工作原理54523调高油缸54第六章结语5661全文总结5662论文展望56参考文献57英文原文58中文译文673致谢724下载后包含有CAD图纸和说明书,咨询Q197216396或119709851目录目录1第一章绪论211项目设计研究的意义212采煤机的国内外发展状况3121国外采煤机的发展状况3122国内采煤机的发展状况513采煤机简述7131采煤机的分类7132滚筒式采煤机814本文研究的内容10第二章MG150/345型交流电牵引采煤机1121产品概述1122主要用途及适用范围1223主要特点及技术参数12231主要特点12232主要技术参数1324采煤机的维护检修1425采煤机的使用环境条件15第三章采煤机牵引部的设计1631牵引部概述1632牵引传动部总体方案16321设计总则16322已知设计参数16323机械传动系统总体设计1733传动效率计算2134牵引部的主要参数2135传动系统的运动和动力参数22第一级增速圆柱直齿轮的设计计算及强度效核22下载后包含有CAD图纸和说明书,咨询Q197216396或119709852第四章齿轮传动系统的具体设计与校核2841齿轮传动系统概述28411齿轮传动的分类28412行星齿轮传动的特点29413常用齿轮材料31414采煤机齿轮材料选用3142第一级行星齿轮传动的设计计算32421第一级行星齿轮的计算3243传动系统关键零部件的校核43431齿轮Z2与轴联接所用花键43所以花键强度校核通过。44432第二级行星传动内齿圈与箱体联接所用键44433第一级行星传动行星架支承轴承45434第二级行星传动行星架支承轴承45435牵三轴的强度校核46第五章液压制动器及调高装置5251液压制动器52511液压制动工作原理52512液压制动器的安装52513液压制动器的故障分析与检修5352调高装置53521调高装置功能53522调高装置工作原理54523调高油缸54第六章结语5661全文总结5662论文展望56参考文献57英文原文58中文译文67下载后包含有CAD图纸和说明书,咨询Q197216396或119709853致谢72下载后包含有CAD图纸和说明书,咨询Q197216396或119709854下载后包含有CAD图纸和说明书,咨询Q197216396或119709855下载后包含有CAD图纸和说明书,咨询Q197216396或119709856下载后包含有CAD图纸和说明书,咨询Q197216396或119709857下载后包含有CAD图纸和说明书,咨询Q197216396或119709858下载后包含有CAD图纸和说明书,咨询Q197216396或119709859第一章绪论11项目设计研究的意义为了提高工作面的生产效益，世界主要采煤国均纷纷致力于发展大型先进的综采设备，取得了显著的效果，综采工作面的生产能力和效益均大幅度提高。我国经济的快速发展对煤炭需求大幅度增加，年产超600万T高产高效工作面得到快速发展，采煤机的市场需求日益增加。电力电子技术、微电子技术、计算机计术的飞速发展，为开发集电力电子、信息采集、微机控制及智能监测系统于一身的大采高重型电牵引采煤机创造了条件。我国在90年代初致力发展高产高效工作面，开发了日产7000T综采成套设备，但能真正实现高产高效的工作面依然较少，主要原因是受采煤机生产能力的限制，高产高效工作面要求采煤机具有高可靠性、大截割功率、大牵引力、大牵引速度，并能较快发现故障和处理故障。当时国产采煤机难以满足高产高效工作面的使用要求。为此“九五”期间立题研制“MG150/345型采煤机”项目编号9603，并被列为原煤炭部重点项目。采煤机应有足够的强度和良好的散热条件，并具有灵活的操作性。设计摇臂要充分考虑结构强度，滚筒要针对采煤工作面地质条件进行设计，具有很强的过断层能力，电气设计必须考虑过断层强烈冲击的影响。采煤机要有适当的重量抗冲击同时要有足够的牵引力过断层。采煤机功率大，发热量大，必须充分考虑各部件的散热问题。为了适应采煤工况要求，必须实现机载交流变频，“一拖一”方式平衡牵引，并开发保护、监测功能齐全、运行可靠的程序。为使采煤机可靠运行，必须解决机器联结的松动问题，除部件间下载后包含有CAD图纸和说明书,咨询Q197216396或1197098510用螺栓紧固外，采用多个高强度长螺杆和液压螺母组合将机身三大段联结起来形成一个刚性整体。根据国内外大功率大采高电牵引采煤机的主要技术参数和性能指标以及我国厚煤层的开采情况，分析大采高综采工作面的生产能力和煤质硬度与所需的采煤机截割功率、滚筒直径、滚筒转速、牵引速度、牵引功率、调高油缸推拉力等采煤机主要性能参数的关系，在可行性、可靠性、先进性和经济性等方面进行比较，并考虑与已有采煤机部分元部件的互换，最后确定设计MG150/345型电牵引采煤机。总体结构如图11。12采煤机的国内外发展状况121国外采煤机的发展状况20世纪50年代初，英国和德国研制出了滚筒式采煤机，这种采煤机上安装有截煤滚筒，这是一种圆筒形部件，其上安装有截齿，用截煤滚筒实现落煤和装煤。这种采煤机与可弯曲输送机配套，奠定了煤炭开采机械化的基础。这种采煤机的主要缺点有二其一是截煤滚筒的高度不能在使用中调整，对煤层厚度及其变化适应性差；其二是截煤滚筒的装煤效果不佳，限制了采煤机生产率的提高。进入60年代，英国、德国、法国和前苏联先后对采煤机的截割滚筒做出革命性改进。截煤滚筒可以在使用中调整其高度，完全解决对煤层赋存条件的适应性；把圆筒形截割滚筒改进成螺旋叶片截煤滚筒，即螺旋滚筒，极大地提高了装煤效果。这两项关键的改进是滚筒式采煤机称为现代化采煤机械的基础。我国采煤机发展始于20世纪70年代初期，煤炭科学研究总院上海分院集中主要科技骨干，研制出综采面配套的MD150型双滚筒采煤机。70年代中后期，又制造出MLS3170型双滚筒采煤机。那时我国采煤机的发展有以下特点装机功率小；有链牵引，输出牵引力小；牵引速度低；自开切口差；工作可靠性较差。到了20世纪80年代是我国采煤机发展的兴旺时期，当时世界主要采煤机生产国如英国、德国、法国、波兰、日本等都进入了中国市场，为我们深入了解外国技术和掌握这些技术创造了条件，同时通过20世纪70年代自行研制采煤机的实践，获得了成功和失败的经验与教训，确立了我国采煤机的发展方向，即仿制和自行研制并举。据初步统计，20世纪80年代我国自行开发和研制的采煤机品种有50余种，是我国采煤机收获的年代，基本满足我国各种煤层开采的需要，大量依靠进口的年代已一去不复返了。20世纪80年代采煤机的发展有如下特点1重视采煤机系列的开发，扩大使用范围20世纪70年代开发的采煤机，一种类型只有一个品种，十分单一，覆盖面小，很难满足不同煤层开采需要。20世纪80年代起重视系列化采煤机的开发工作，一种功率的采煤机可以派生出多种机型，主要元部件在不同功率的采煤机上都能通用，这样不仅扩大了工作面的适应范围，而且便于用户下载后包含有CAD图纸和说明书,咨询Q197216396或1197098511配件的管理。采煤机系列化是20世纪80年代采煤机发展中非常突出的特点。2元部件攻关先行，促使采煤机工作可靠性的提高总结20世纪70年代采煤机开发中的经验教训，元部件的可靠性直接决定采煤机开发的成功率，所以功关内容为主电机的攻关，以解决烧机的现象；齿轮攻关，从选择材质上，热处理工艺上着手，学习国内外先进技术成功经验，以德国齿轮为目标进行攻关，达到预期目的，解决了低速重载齿轮早失效的问题液压系统和液压元部件的攻关，主油泵和油马达的可靠性直接影响牵引部工作的可靠性，在20世纪80年代中期，把斜轴泵、斜轴马达、阀组和调速机构等都列入重点攻关内容。3无链牵引的推广使用，使采煤机工作平稳，使用安全在引进大功率采煤机的同时，无链牵引技术传入中国，德国艾柯夫公司的销轨式无链牵引和英国安德森公司的齿轨式无链牵引占绝大多数，而且技术成熟。为此，我国研制采煤机的无链牵引都向引进机组的结构上靠拢。仿制和引进技术生产的采煤机更是如此。无链牵引使采煤机工作平稳，使用安全，承受的牵引力大，因此，得到用户的广泛欢迎，大功率采煤机都采用无链牵引系统。随着煤炭生产向集约化方向发展，减员提效，提高工作面单产成为煤炭发展的主流，发展高产高效工作面势在必行，之后电牵引采煤机则应势而出。最早的也是世界第一台直流电牵引（他励）采煤机是由德国艾柯夫公司1976年研制的EDW1502L型采煤机，同年美国久益公司也研制出1LS直流（串励）电牵引采煤机。近年来电牵引采煤机的使用日趋增多1991年报导美国电牵引采煤机占采煤机总量的65，德国51，澳大利亚46；1994年美国987，只有一台液压牵引采煤机。我国也重视电牵引采煤机的发展，1987年从美国久益公司引进了3LS直流电牵引采煤机2台，在鹤岗矿务局兴安煤矿使用；1990年我国鸡西煤矿机械厂生产了MG463DW型直流电牵引采煤机1994年西安煤矿机械厂生产了MXA380型直流电牵引采煤机，1996年生产了MXB880型直流电牵引采煤机。目前，我国采煤机也以电牵引为主流，它具有如下优点牵引特性较好采煤机牵引负载特性在截割时多为恒转矩特性，所需动力机械特性为硬特性；调动时是恒功率特性，所需动力机械特性为软特性。这对于电动机或泵马达系统只有调速才能满足这种恒转矩恒功率的负载特性，这种特性是人为机械特性，即负载的变化按人规定的规律来变化。机械传动效率高电牵引没有能量多次转换问题，总效率可达09以上，而液压牵引一般在065070。牵引力大，牵引速度高下载后包含有CAD图纸和说明书,咨询Q197216396或1197098512液压牵引性能指标的提高，必须采用大功率液压泵和液压马达，其寿命较短，可靠性较差，这也限制了截割功率进一步增大。目前电牵引采煤机的牵引力可达950KN；电牵引采煤机的牵引速度已达到截割时812M/MIN，最大可达25M/MIN，装机总功率电牵引已达到1530KW，而液压牵引为900KW和1000KW。工作可靠性提高ELECTRA1000电牵引采煤机在美国、英国、一些矿的可用率为9698；液压牵引采煤机的可用率一般在5060以下。易于实现微机自动控制由于微机控制的功能齐全、计算速度极快、与电牵引电控的电参数容易配合，因此，易于实现工况监测、机电保护、故障诊断、数据显示。特别是动态响应很快，德国EE23电牵引部的自动调整时间只需持30MS；而液压牵引的自动调整时间一般在1020S。机械传动和结构较简单电牵引采煤机采用了多电机和独立驱动、模块式结构设计，使传动系统和结构简化。特别是截割电动机横向布置，取消了寿命较短、传动效率较低、调整啮合间隙较复杂圆锥齿轮。生产率显著提高由于牵引力大、牵引速度高、截割电动机功率大，尤其是故障率非常低，因而使生产率大大提高。122国内采煤机的发展状况电牵引采煤机已成为国内采煤机的研究重点国内从90年代初已逐步停止研究开发液压牵引采煤机将研究重点转向电牵引采煤机通过交流、直流电牵引采煤机的对比研究，已基本确定以交流变频调速电牵引采煤机为今后电牵引采煤机的发展方向。电牵引替代液压牵引，交流调速代替直流调速已成为国内采煤机的发展方向。装机功率不断增加为了满足高产高效综采工作面快速割煤对采煤机的高强度、高性能需要，不论是厚、中厚煤层还是薄煤层采煤机，其装机功率包括截割功率和牵引功率均在不断加大，最大已达1020KW，其中截割电机功率达450KW，牵引电机功率达250KW。牵引速度和牵引力不断增大电牵引采煤机最大牵引速度已达145M/MIN，牵引力已普遍增大到450600KN。电机横向布置总体结构发展迅速近年来，我国基本停止了截割电左尼纵向布置采煤机的研制，新研制的采煤机中已广泛采用了多电机驱动横向布置的总体结构。控制系统日趋完善下载后包含有CAD图纸和说明书,咨询Q197216396或1197098513采煤机电气控制功能逐步齐全，可靠性不断提高，在通用性互换性和集成化等方面已有较大进步；开发了可靠的防爆全中文界面的PLC控制系统，实现了运行状态的监控、监测功能，以及故障记忆和诊断功能研制成功井下无线电离机控制并得到推广使用。滚筒截深不断增大目前已由630MM增至800MM，预计今后可能增至1000MM。采煤机的可靠性将成为国产采煤机越来越重要的性能指标随着高产高效矿井的建设和发展，要求采煤工作面逐步达到日产700010000T水平。采煤机及其系统的可靠性将成为影响矿井原煤产量关键因素越来越受到重视，成为中国采煤机越来越重要的综合性能指标。电牵引采煤机经过25年的发展，技术已趋成熟。新一代大功率电牵引采煤机已集中采用了当今世界最先进的科学技术成为具有人工智能的高自动化机电设备代替液压牵引已成必然。技术发展趋势可简要归结如下电牵引系统向交流变频调速牵引系统发展。结构形式向多电机驱动横向布置发展。监控技术向自动化、智能化、工作面系统控制及远程监控发展。性能参数向大功率、高参数发展。综合性能向高可靠性和高利用率发展。国内电牵引采煤机研制方向与国际发展基本一致经过近15年的研究，已取得较大进展但离国际先进水平特别是在监控技术及可靠性方面尚有较大差距，必须进行大量的技术和试验研究。90年代是采煤机新技术不断发展的时代，电牵引技术、多电机驱动、交流变频调速技术、液压紧固技术、工况监测显示技术等不断发展。1994年由上海煤矿机械研究所设计，鸡西煤矿机械厂生产出我国第一台MG463WD型交变额电牵引采煤机，性能良好，电牵引采煤机成为我国第四代采煤机。如图16所示，该型采煤机采用多电动机驱动，横向布置，易安装和维护，电控为机载方式，结构紧凑，整机为无底托架、整体积木式组合结构，各部件间为干式对接，对接面间无任何机械或液压连带关系。主控制器采用了计算机技术，使系统性能可靠，抗干扰能力强，具有完备的保护、故障诊断和显示功能，并可根据需要实现无线电摇控。截割部为整体摇臂结构，可实现截割部整体调高，使得该机整体强度高，结构紧凑合理，外形美观对称。摇臂采用外水套冷却及内部分腔润滑措施，冷却效果好，解决了大倾角时传动齿轮的润滑问题，牵引部行走机构为摆线轮一销轨无链牵引。进入21世纪，随着中国经济的发展和高新技术的不断应用和发展，采煤机技术得到了飞速发展，本世纪初，大倾角电牵引采煤机、短壁电牵引采煤机相继研制成功，标志着我国采煤机总体设计技术己处于国际先进水平；能量回馈型四象限交流变频技术、中压开关磁阻调速、中压电磁调速、中压变频调速等调速技术在采煤机的相继应用，标志着我国采煤机电气调速技术已下载后包含有CAD图纸和说明书,咨询Q197216396或1197098514接近国际水平。截止目前，我国已形成4个电牵引采煤机生产基地，分别为鸡西煤矿机械厂、太原矿山机器、上海天地科技和西安煤矿机械厂。主要技术参数见表11。表11国产采煤机主要技术特征和使用概况生产厂家上海天地科技西安煤矿机械厂鸡西煤矿机械厂太原矿山机器型号MG750/1815GWDMG800/1915GWDMG900/2215GWDMG800/1910WDMG850/2040WDMGTY750/180033D截高2853285228552855截深0810081008100810截割功率750750900800850750牵引功率9011011011012090泵站功率35404035破碎功率100160160150160100装机功率181519152215191020401800变频器安川CIMRG7ABBACS800ABBACS800ABBACS800故障诊断检测较全面较简单较全面较全面主控工控机CAN总线PLC工控机CAN总线工控机CAN总线远程通讯有无有有记忆截割有无有有13采煤机简述131采煤机的分类滚筒采煤机的类型很多，可按滚筒数目、行走机构形式、行走驱动装置的调速传动方式、行走部布置位置、机身与工作面输送乳汁机配合导向方式、总体结构布置方式等分类。按滚筒数目分为单滚筒和双滚筒采煤机，其中双滚筒采煤机应用最普遍。按行走机构形式分钢丝绳牵引、链牵引和无链牵引采煤机。按行走驱动装置的调速方式分机械调速、液压调速和电气调速滚筒采煤机（通常简称机械牵引、液压牵引和电牵引采煤机）。按行走部布置位置分内牵引和外牵引采煤机。下载后包含有CAD图纸和说明书,咨询Q197216396或1197098515按机身与工作面输送机的配合导向方式分骑槽式和爬底板式采煤机。按总体结构布置方式分截割（主）电动机纵向布置在摇臂上的采煤机和截割（主）电动机横向布置在机身上的采煤机、截割电动机横向布置在摇臂上的采煤机。按适用的煤层厚度分厚煤层、中厚煤层和薄煤层采煤机。按适用的煤层倾角分缓斜、大倾角和急斜煤层采煤机。132滚筒式采煤机滚筒式采煤机是一种铣削式浅截深采煤机，它由截割部分、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。根据滚筒数目，滚筒式采煤机可以分为单滚筒和双滚筒两种（1）单滚筒采煤机单滚筒采煤机的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。（2）双滚筒采煤机双滚筒采煤机为一次采全厚，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。下载后包含有CAD图纸和说明书,咨询Q197216396或11970985161截割部；2轴承架；3牵引部；4动力箱；5中间箱；6液压装置图11采煤机总体结构图如图11所示，该采煤机主要由牵引部、截割部、电动机和附属装置等部分组成。电动机是采煤机的动力部分，它通过两端输出轴分别驱动两个截割部和牵引部。采煤机的电机都是防爆的，而且通常都采用定子水冷，以缩小电动机的尺寸。牵引部通过其主动齿轮与固定在工作面输送机一侧的销轨啮合，使采煤机沿工作面移动，因此，牵引部是采煤机的行走机构。左右截害U部减速箱将电动机的动力经齿轮减速后传给摇臂的齿轮，驱动滚筒旋转。滚筒是采煤机落煤和装煤的工作机构，滚筒上焊有端盘及螺旋叶片，其上装有截齿。螺旋叶片将截齿割下的煤装到刮板输送机中。为提高螺旋滚筒的装煤效果，滚筒一侧装有弧形挡煤板，它可以根据不同的采煤方向来回旋转180。在采煤机两个牵引部主动齿轮的对面分别有两个滑靴，通过它们将采煤机骑在刮板输送机上。这两个滑靴套在输送机的导向管上，以保证采煤机的可靠导向。底托架内的调高油缸可使摇臂连同滚筒升降，以调节来煤机的采高。调斜油缸用于调整采煤机的纵向倾斜度，以适应煤层沿走向起伏不平时的截割要求。电器控制箱内部装有各种电控元件。用于采煤机的各种电气控制和保护。此外为降低电动机和牵引部的温度并提供内外喷雾降尘用水，采煤机设有专门的供水系统。采煤机的电缆和水管夹持在拖缆装置内，并由采煤机拉动在工作面输送机的电缆槽中卷起或展开。采煤机的工作是通过一边截割部滚筒割煤、装煤，一边牵引部驱动采煤机向前移动来实现的。（3）滚筒式采煤机特点滚筒式采煤机具有以下特点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；下载后包含有CAD图纸和说明书,咨询Q197216396或11970985173）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。但是滚筒采煤机也有其缺点结构复杂，价格昂贵；割落的煤的块度小，粉尘含量多，因而破碎单位体积煤的能量消耗大。14本文研究的内容基于上述的课题背景，在导师的指导下，经过近三个月的努力，根据已知设计参数，我完成了薄煤层电牵引采煤机牵引部的结构设计（1）根据已知设计参数条件，提出了采煤机牵引部的整体设计方案，完成牵引部的结构设计包括牵引箱体以及内部机械传动系统。其中机械传动部分的传动形式主要是二级直齿圆柱齿轮传动和二级NGW型行星齿轮传动，它充分利用了行星齿轮传动的优点，不仅可以实现各轴的传动，有利于系统在井下的布置，还可以承载大载荷，传动效率也很高。除此以外，在论文中还会简要介绍采煤机的整机结构组成，工作原理以及使用、维护和检修。（2）在工程生产尤其煤矿部门，安全可靠性是一项重要的内容。在本文设计的采煤机牵引部更是如此，因为一旦发生意外将产生不可估量的后果对生产以及人身安全产生不可估量的后果。对于牵引部的重要零部件，比如行星轮系，各传动轴，轴承以及连接键运用传统的材料力学进行分析校核。（3）运用清华天河2004软件参考MG150/345型采煤机完成了该薄煤层电牵引采煤机总图、牵引部装配图以及部分零件图。通过二维CAD图较为清晰的展现了该薄煤层采煤机牵引部的整体布置、传动系统系统的原理与结构以及各零部件间的装配关系。下载后包含有CAD图纸和说明书,咨询Q197216396或1197098518第二章MG150/345型交流电牵引采煤机21产品概述MG150/345W型薄煤层液压牵引采煤机以下简称MG150/345W采煤机，为多电机横向布置液压无链牵引采煤机，该机装机总功率345KW，截割功率2150KW，牵引功率45KW，采用液压无级调速系统来控制采煤机牵引速度。MG150/345W采煤机，主机身分左右两个箱体，采用高强度液压螺栓连接。左箱体包括左行走部和电控部分,右箱体包括牵引电机、右行走部和液压泵箱等。此结构简单、可靠，整机尺寸小，机身高度低，适合薄煤层开采。多电机驱动采用横向布置形式，拆装方便。在主机身右箱体中横向装有牵引电机，通过牵引机构为采煤机提供300KN的牵引力。采煤机控制面板位于主机身左箱体电控隔腔，除油马达外，所有液压元件都安装在液压泵箱内。液压调高手把设在主机身左右两侧，控制采煤机左、右摇臂的升降。瓦斯断电仪（型号DJB4）接线根据其自身的使用说明书进行，电源由牵引变压器提供，把其一组常闭接点串接在采煤机控制回路中，根据煤矿要求调整瓦斯超标动作值。瓦斯超标时，常闭接点打开，即控制真空磁力起动器断电，使整机停止运转。MG150/345W采煤机可根据用户要求配置遥控装置。采煤机电气一级控制采用可编程序控制器（PLC）来实现，带有中文显示功能，能显示采煤机正常运行状态及电控故障指示,方便维修。采煤机可与SGZ630/150、SGZ630/220B型刮板输送机配套。其外形如图21所示图21MG150/345W型采煤机下载后包含有CAD图纸和说明书,咨询Q197216396或1197098519整机主要有下列几部分组成（1）截割部。截割部由左右滚筒、左右摇臂、内外喷雾冷却装置等组成起截煤和装煤的作用。它采用了柔性并联双电机驱动、双排四行星传动、浮动密封、内置水冷等技术，实现了结构尺度小、功率大、可靠性高的要求。（2）牵引部。牵引部由左右牵引减速箱、行走轮组件、滑靴组件、调高泵箱、调高油缸等组成，是机器行走的执行结构。它采用两端下卧式液压拉杆结构，设计了集成式双级行星减速器，降低了机面高度，并且维修方便。（3）电气系统。电气系统由变压器箱、交流变频调速装置、拖揽装置等组组成，变压器、变频器位于顺槽中，拖揽装置固定在电控箱上。这是机器控制和保护装置的首脑部分。（4）操作系统。本系列采煤机有三种操作手动操作操作点在调高泵箱和电控箱面板上；端头站操作电按钮集中在电气操作盒上，分别布置在机器两端；无线电遥控操作司机随身携带无线电遥控器，可以在机身周围任何位置操作机器。这三种操作的功能是控制摇臂的升降、机器的牵引方向和速度以及停机等。22主要用途及适用范围该产品适用于采高0920M，倾角35，煤质中硬或中硬以下，含有少量夹矸的长壁式工作面。MG150/345W无链液压牵引分隔符号右边无代号时不标出装机总功率（KW）分隔符号代表多电机横向布置方式采煤机代号M采煤机G滚筒式截割电机功率（KW）23主要特点及技术参数231主要特点该型采煤机具有以下的主要特点、主机身分左右两个箱体，采用高强度液压螺栓连接。此结构简单可靠、拆装方便，且尺寸小，大大的降低了采煤机的机身高度，适用薄煤层开采。下载后包含有CAD图纸和说明书,咨询Q197216396或11970985202、截割电机横向布置在摇臂上，摇臂和机身连接没有动力传递，取消了螺旋伞齿轮和结构复杂的通轴。3、液压系统采用斜轴式柱塞马达，主要元部件与成熟采煤机通用，系统效率高，故障率低，互换性好。4、主要部件都可以从老塘侧抽出，而不影响其它元部件，更换容易，维修方便。5、采煤机电气一级控制采用可编程序控制器（PLC）来实现，带有中文显示功能，能显示采煤机正常运行状态及电控故障指示,方便维修。232主要技术参数该机的主要技术参数如下1、适应煤层采高范围M0920煤层倾角（）35煤质硬度中硬或中硬以下2、总体机身厚度（MM）400机面高度（MM）750850最大采高（MM）17002000最小卧底量（MM）110摇臂摆动中心距（MM）4620行走轮中心距（MM）3020过煤高度（MM）205滚筒直径（MM）900、1000、1100截深MM630、8003、截割部摇臂结构形式整体、弯摇臂摇臂长度（MM）1736摇臂摆角（）上摆27下摆11截割功率（KW）2150转速（R/MIN）614、牵引行走部牵引形式齿轮销排式电牵引牵引功率（KW）185牵引速度（M/MIN）06牵引力（KN）300主油泵ZB107油马达A2F107W61A2齿轮泵CBK1016/6B3F下载后包含有CAD图纸和说明书,咨询Q197216396或1197098521液压系统工作压力（MPA）12调高系统工作压力（MPA）185、电机截割电机电机型号YBC2150额定功率（KW）150额定电压（V）1140额定电流（A）97额定转速（RPM）1455外形尺寸（MM）790440680牵引电机电机型号KCB185额定功率（KW）185额定电压（V）1140额定电流（A）255额定转速（RPM）1000外形尺寸（MM）6823603886、电缆主电缆型号UCPQ370125410标称外径MM66截割电机电缆型号UCP33511044标称外径MM489牵引电机电缆型号UCP310110标称外径MM313827、冷却和喷雾冷却截割电机、牵引电机、泵箱、摇臂分别水冷喷雾方式内、外喷雾供水压力MP30供水流量（L/MIN）2508、配套工作面刮板输送机型号SGZ630/150、SGZ630/220B9、整机重量（T）2124采煤机的维护检修正确的维护和检修，对提高机器的可靠性，减少事故率，延长使用寿命十分重要，一般分日检、周检、季检和大修。（1）日检下载后包含有CAD图纸和说明书,咨询Q197216396或11970985221）检查各大部件联接的液压螺母及其他螺钉是否紧固齐全，发现松动要及时拧紧；2）电缆、水管、油管是否有挤压和破损；3）检查各压力表是否损坏；4）各部位油位是否符合要求，是否有渗漏现象；5）各操作手柄、按钮动作是否灵活；6）截齿和齿座是否损坏与丢失，截齿丢失，必须及时补上；7）喷嘴是否堵塞和损坏，水阀是否正常工作，堵塞的喷嘴要及时清洗更换；8）行走轮与导向滑靴的工作状况；9）机器运转时，各部位的油压、温升及声响，以及段间连接是否有松动；10）水量检查，特别是用作冷却后喷出的水量一定要符合要求。（2）周检1）清洗泵站及水阀中的过滤器滤芯；2）从放油口取样化验工作油中的过滤油质量是否符合要求；3）检查和处理日检中不能处理的问题，并对整机的大致情况作好记录；4）检查司机对采煤机得日常维护情况和故障记录。（3）季检季检除了周检内容外，对周检处理不了的问题进行维护和检修，并对采煤机司机的日检、周检进行检查，并作好季检记录。（4）大修采煤机在采完一个工作面后应升井大修，大修要求采煤机进行解体清洗检查，更换损坏零件，测量齿轮啮合间隙，对液压元件应按要求进行维护和实验，电气元件检修更换时，应做电气试验。机器大修后，主要零部件应做性能试验、整机空转试验，检测有关参数，符合大修要求后方可下井。25采煤机的使用环境条件（1）可在周围空气中的甲烷、煤尘、硫化氢、二氧化碳等不超过煤矿安全规程中所规定的安全含量的矿井中使用。（2）海拔高度小于2000M。（3）周围介质温度不超过40、不低于10。（4）环境温度为25时，周围空气相对湿度不大于97。（5）周围介质中无足以腐蚀和破坏绝缘的气体和导电尘埃。下载后包含有CAD图纸和说明书,咨询Q197216396或1197098523第三章采煤机牵引部的设计31牵引部概述采煤机牵引部担负着移动采煤机，使机构连续落煤或调动机器的任务。牵引部包括牵引机构及传动装置两部分。牵引机构是直接移动机器的装置，有链牵引和无链牵引两种类型。传动装置用来驱动牵引结构并实现牵引速度的调节。传动装置有机械传动、液压传动和电传动等类型，分别称为机械牵引、液压牵引和电牵引。牵引机构包括牵引减速箱和行走轮组件两大部分组成。牵引减速箱内有两级直齿圆柱齿轮传动和两级NGW行星齿轮传动，还装有牵引电动机及调高油缸等。其中，两级直齿和第一级行星传动均布置在一个独立的小齿轮箱中，小齿轮箱和牵引壳体之间在通过销子定位，螺钉把合组装在一起。行走轮组件包括行走轮和导向滑靴和驱动轮等。牵引电机输出的动力经减速后传到行走轮组件的行走轮上，使其与刮板输送机的销轨相啮合，使采煤机行走。通过导向滑靴在销轨上的限位对采煤机进行导向，并保证行走轮和销轨的正常啮合。为使采煤机能在较大倾角条件下安全工作，在每个牵引减速箱内设有一个液压制动器，能可靠防滑，满足大倾角工作面的使用需要。本牵引传动装置有如下特点（1）采用销轨式无链牵引，承载能力大，牵引力可达520KN，导向好，拆装、维修方便；（2）采用二浮动、三行星轮行星减速机构，轴承寿命和齿轮的强度裕度大，可靠性高；（3）导向滑靴回转中心与行走轮中心同轴，保证行走轮与销轨的正常啮合；（4）行走轮组件中仅有行走轮，没有驱动轮和中间惰轮，有效的降低了机面高度。32牵引传动部总体方案321设计总则（1）煤矿生产，安全第一；（2）面向生产，力求实效，以满足用户最大实际需求；（3）贯彻执行国家、部、专业的标准及有关规定；（4）技术比较先进，在一般设计中进行改进，要求性能和寿命能有显著下载后包含有CAD图纸和说明书,咨询Q197216396或1197098524的提高。322已知设计参数（1）总装机功率345KW（2）牵引部功率185KW（3）采高范围0920M（4）煤质硬度F3（6）煤层倾角35（7）滚筒截深630MM（8）滚筒转速61R/MIN（9）牵引电机转速1000R/MIN（10）牵引速度06M/MIN（11）牵引力300KN（12）牵引部供电电压380V323机械传动系统总体设计（1）传动系统方案如图31所示，牵引电动机输出轴花间通过联轴节和小齿轮减速箱中的牵引轴相联，再通过小齿轮减速箱中的Z2、Z3、Z4、Z5直齿传动后，将动力传递给由Z6、Z7、Z8组成的行星减速器之后，行星架又将动力传递给由Z9、Z10、Z11组成的行星减速器。然后，行星架通过内外花键将动力传递给行走轮组件中的长轴，行走轮组件中的长轴两端均为外花键，除一端和行星架配合外，另一端也通过内外花键和行走轮Z12配合。最终实现将牵引电机输出的扭矩传递给行走轮。行走轮Z12与工作面刮板机上的销轨啮合，实现采煤机沿刮板输送机的行走。在轴的煤壁侧可以安装液压制动器，以可靠地防止机器下滑，不装制动器时，装端盖封油。下载后包含有CAD图纸和说明书,咨询Q197216396或1197098525图31牵引部传动系统原理图（2）牵引电动机的选取及使用图32为隔爆型三相交流调速电动机外形结构图，与变频调速装置配套，作为采煤机的牵引动力源，该系列隔爆型三相异步电动机适用于煤矿井下，供采煤机组作牵引动力。防爆性能符合GB3836爆炸性气体环境用电气设备的规定。可用于环境温度不高于40，相对湿度不大于95，且有甲烷或爆炸性粉尘的场合。选取牵引电动机的型号为KCB185，额定功率为185KW，额定电压为1140V，转速为1000R/MIN，其具体技术参数如表31所示。表31牵引电机具体技术参数型号KCB185工作制SI功率（KW）185接法Y极数6绝缘等级E额定电压（V）1140冷却方式水套冷却额定电流（A）255冷却水量（L/MIN）20下载后包含有CAD图纸和说明书,咨询Q197216396或1197098526频率（HZ）50冷却水压（MPA）额定转速（R/MIN）1000外形尺寸682360388图32牵引电机外形结构图在下井前，应仔细检查所有螺钉及其部件是否完好，出轴转动是否灵活，观察水道有无阻塞现象，测量其绝缘电阻，若其值低于规定值，电机必须进行干燥处理。开机前必须先通水，当断水或者有其它异常声响时，必须立即停机检查。拆装时应特别注意部件的隔爆面，不得损伤。（3）传动比的分配及配齿情况根据该型号采煤机的大小和总体结构，选取采煤机的行走轮的齿数为，模数为。120Z30M行走轮的节圆直径为1030300MM12DZ行走轮的转速为955R/MINMAX50VN总传动比为1000/9551047I总传动比等于各级传动比的连乘积，即123NII如果把传动比分配的合理，传动系统结构紧凑，重量轻，成本低，润滑条件也好；但分配不合理，则其结果正好相反，因此分配传动比时要考虑以下几条原则1）各级传动比应在每一级传动所推荐的范围内。一般圆柱直齿传动比范围下载后包含有CAD图纸和说明书,咨询Q197216396或1197098527在24之间，行星减速传动比在46之间。2）两级及两级以上的齿轮传动时，应尽可能使各级从动齿轮的浸油深度相近，以使各级齿轮得到良好的润滑，并减少搅油损失。3）各级传动尺寸要协调、合理。根据以上原则及总传动比的大小，各级传动比暂定为第一级直齿传动I1174第二级直齿传动I2212第一级行星齿轮传动I363第二级行星齿轮传动I445根据所选取的各齿轮参数，通过计算可得牵引传动装置的总传动比为I总43/2781/38171/13161/171046333传动效率计算1各传动件的效率为（1）齿轮联轴器的传动效率109（2）滚动轴承效率098（8对）；2（3）直齿圆柱齿轮传动效率098（两级）；3（4）行星齿轮组传动效率0975（两级）；4（5）搅油效率099。52总传动效率为82134522090970976总34牵引部的主要参数通过以上的计算，可得采煤机牵引部的主要参数如下（1）适用煤层采高范围（M）0920煤层倾角（。）35煤质硬度F3（2）牵引电机电机型号KCB185下载后包含有CAD图纸和说明书,咨询Q197216396或1197098528额定功率（KW）185额定电压（V）1140额定转速（RPM）1000（3）牵引牵引型式齿轮销排式电牵引牵引功率（KW）185牵引力（KN）300牵引速度（M/MIN）06（4）总传动比104735传动系统的运动和动力参数（1）将各轴进行编号如图33所示，将各传动轴进行编号如下轴1电机输出轴；轴2第一级直齿输出轴；轴3惰轮中心轴；轴4第二级直齿输出轴；轴5第一级行星架；轴6第二级行星架。图33各传动轴编号情况第一级减速圆柱直齿轮的设计计算及强度效核计算过程及说明计算结果1选择齿轮材料，确定许用应力查文献1表62选小齿轮20CRMNTI碳氮共渗淬火大齿轮20CRMNTI碳氮共渗HBS1502下载后包含有CAD图纸和说明书,咨询Q197216396或1197098529许用接触应力H由文献1式MINLIHNSZ接触疲劳极限应力2LI1LI、查文献1图64得2LIM/50H2LIN应力循环次数N由文献1式得708830166HNJL812542/I则查文献1图65得接触强度得寿命系数不许有点蚀2NZ接触强度最小安全系数MINHS按高可靠度查取51IN1IN21/702/650NH23许用弯曲应力F由文献1式612MINLIM/FXNFSY弯曲疲劳极限LIF查文献1图67得2LIM/70NF2LI21LIM/50NH2LI81064N253121NZMINHS2170N25H2M21LIM/378NF下载后包含有CAD图纸和说明书,咨询Q197216396或1197098530弯曲强度寿命系数NY查文献1图68得2弯曲强度尺寸系数XY查文献1图69得X弯曲强度最小安全系数MINFS取341MINFS5IN则MIN1LIM1/FXNFSY5378IN2LI2/FXF1942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，3102/TVNPSMVT/4参考文献1表67，表68选取小轮齿数1Z21大轮齿数521743Z齿数比U174传动比误差22LIM/94NF121NY1XY51MINFS21/70NF2SVT/4公差组8级372Z211下载后包含有CAD图纸和说明书,咨询Q197216396或119709853105468724170/U小轮转矩29181N1T载荷系数KKVA使用系数A查文献1表63175AK动载荷系数V由推荐值10514齿向载荷分布系数由推荐值1012齿间载荷分配系数K由推荐值1012则载荷系数17512111K材料弹性系数EZ查文献1表64节点区域系数H查文献1图63得0,21XO重合度系数Z由推荐值0850921D334812570819806524174074U合适29181N1T1AK135V11K11K145189N/MEZ21H117Z下载后包含有CAD图纸和说明书,咨询Q197216396或1197098532则67791D3齿根弯曲疲劳强度校核计算由文献1式FSFFYMBDKT12齿形系数Y查文献1表65得小轮8521F大轮3Y应力修正系数S查文献1表65得小轮51SY大轮67重合度TANTTANTZ21551ZOO20T69CSROT9TAN24360ARCSTN43013重合度系数Y0257/025075/1640707189N/MEZ6779MM1D1475AB2658521FY341S675SY下载后包含有CAD图纸和说明书,咨询Q197216396或1197098533第二级直齿圆柱齿轮传动的计算方法同第一级圆柱齿轮传动相同，具体设计过程就不再重复，同样，经过校核计算，所选取的齿轮个参数符合强度要求。故0745182614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