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摘 要本说明书描述了MG300/700-W型电牵引采煤机整机方案设计以及截割部的设计和计算过程。MG300/700-WD型液压牵引采煤机可用于煤层厚度为2-4m、煤质中硬的缓倾斜煤层。与传统的纵向布置的单电机采煤机相比，该采煤机将截割电机直接安装在截割部壳体内，齿轮减速装置全部集中在截割部壳体及行星减速器内，取消了螺旋伞齿轮、固定减速箱、摇臂回转套等结构，使其结构更简单、紧凑，可靠性更高。截割部是采煤机直接落煤、装煤的部分，其消耗的功率约占整个采煤机功率的80%-90%，主要由截割部壳体、截割电机、齿轮减速装置、滚筒等组成。该采煤机的截割部采用四级传动；前三级为直齿传动，第四级为行星传动。二级传动的圆柱齿轮为可换齿轮，使输出转速可根据不同的煤质硬度在两档速度内选取。截割部采用了三个惰轮轴，使采煤机能够满足截割高度对截割部长度的要求。设计将截割部行星减速器和滚筒直接联结，取消了安装在滚筒上的截齿，使结构简单、可靠。关键词：采煤机，截割部，结构，设计AbstractThis brochure describes the type of hydraulic MG300/700-W shearer traction unit program design and cutting the Department of Design and calculation process. MG300/700-WD traction Shearer hydraulic seam thickness can be used for 2-4 m, Hard coal to the gently inclined seam. With the traditional vertical layout of the single-motor compared to Shearer, Shearer will be the ranging-arm installed directly in the cutting of the shell, gear device exclusively on cutting Shell and planetary reducer, the abolition of the spiral bevel gears, gear box fixed, Rocker rotating sets of structures, their structure is simpler, more compact and higher reliability. Ranging-arm of the shearer is directly charged coal, the coal loaded, its about the power consumption of the entire power shearer 80% -90%, mainly by cutting Shell, cutting electrical, Gear and drum components. The shearer cutting unit used four drive; Before three straight tooth drive, the fourth level of planetary transmission. 2 Drive Gear to be for the gears, enabling the output speed can be based on different coal hardness in two tranches within the selected speed. Cutting the Department has adopted a three lazy axle, to meet the shearer cutting height on the ranging-arm degree requirements. Designed to be cutting planetary reducer and drum direct link, canceled installed in the drum Pick, simple and reliable. Keywords: shearer, ranging-arm,structure,design 姓 名： 学 号： 学 院： 专 业： 论文题目： MG300/700-WD交流电牵引采煤机设计 专 题： 论述重载齿轮变位系数的选择指导教师： 职 称： 年 月 任务书学院 专业年级 学生姓名 任务下达日期： 年1月10日日期： 年3月16日至 年6月20日题目：MG300/700-WD交流电牵引采煤机设计专题题目：主要内容和要求：设计参数：总装机功率：700 KW 适应煤质硬度：f6截割部功率：300 KW 采高范围：1.53.2m滚筒截深：800 mm 滚筒转速：27.73 r/min电机转速：1476 r/min 额定电压：1140 V要求：（1）完成采煤机总体方案设计。（2）对截割部的传动及结构进行设计。（3）设计完成截割部的组件、零件工作图设计。（4）编写完成设计计算说明书。院长签字： 指导教师签字： 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 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 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 文答辩及综合成绩答 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 第 79 页 1 .采煤机的发展概况1.1 国际上的技术现状和趋势80年代以来，世界各主要采煤国家，为适应高产高效综采工作面发展和实现矿井集中化生产的需要，积极采用新技术，不断加速更新和改进滚筒采煤机的技术性能和结构，相继研制出一批高性能、高可靠性的“重型”采煤机。其中最具代表的是美国乔埃公司的LS系列，英国安德森公司的Electra系列，德国艾柯夫公司的SL系列和日本三井三池公司的MCLEDR系列电牵引采煤机，体现了当今世界采煤机的最新发展方向，并有如下几个特点。1.1.1 装机功率有较大幅度增加为了适应高产高效综采工作面快速截煤的需要，不论是厚、中厚和薄煤层采煤机，均在不断加大装机功率(包括截割功率和牵引功率)。装机功率大都在1000kW左右，最大的已达2240kW，单个截割电动机的功率都在375kW以上，最高的已达600kW。直流电牵引的牵引功率最大已达256kW，交流电牵引功率已达260kW。1.1.2电牵引采煤机成为主导机型德国艾柯夫公司最早开发电牵引采煤机，80年代中后期已基本停止生产液压牵引采煤机，研制出EDW系列电牵引采煤机，其中EDW450/1000和EDW300LN是代表性的机型，90年代又研制成功交直流两用的SL300、SL400、SL500型采煤机。美国乔埃公司70年代中期开始开发多电机驱动的直流电牵引采煤机，80年代以来先后推出3LS、4LS、6LS三个新机型，其中电控系统已改进多次，性能更趋完善。英国安德森公司在80年代中期研制了第一台直流电牵引采煤机Electra550，在美国使用成功后，又先后开发了Electra1000和Electra薄煤层电引采煤机。日本三井三池公司80年代中期着手开发高起点交流电牵引采煤机，在国际上是首创，最具代表性的是MCLEDR101101、MCLEDR102102采煤机。法国萨吉姆公司在90年代也已研制成功PandeE型交流电牵引采煤机。世界各主要采煤机厂商80年代都已把重点转向开发电牵引采煤机，目前，美国长壁工作面中电牵引采煤机已超过90，德国已占56，澳大利亚占52，而且近几年来，几乎所有综采工作面的高产高效记录都是由电牵引采煤机创造的。交流电牵引近几年发展很快，由于技术先进，可靠性高，维护管理简单，有取代直流电牵引的趋势。自日本80年代中期研制成第一台交流电牵引采煤机，至今除美国外，其他国家如德国、英国、法国等都先后研制成交流电牵引采煤机，并认为是今后电牵引采煤机发展的新目标。1.1.3牵引速度和牵引力不断增加液压牵引采煤机的最大牵引速度为8m/min左右，而实际可用割煤速度为45m/min(相对最大牵引力时的牵引速度)，实际牵引功率仅为4050kW，不适应快速割煤的需要。为适应高产高效工作面，电牵引采煤机牵引功率需要成倍增加，据报导在美国18m/min的牵引速度已很普遍，个别的已超过24m/min，美国乔埃公司的一台经改进的4LS采煤机的牵引速度高达28.5m/min。由于采煤机需要快速牵引割煤，滚筒截深的加大和转速的降低，又导致进给量和推进力的加大，故要求采煤机增大牵引力，目前已普遍加大到450600kN，现正研制最大牵引力为1000kN的采煤机。1.1.4 采用多电动机驱动横向布置的总体结构 70年代中期只有少数几种采煤机(主要是美国的LS系列采煤机，原西德的EDW1502L2W)采用多电动机驱动横向布置。由于这种布置方式是各部件由单独电动机驱动，机械传动系统彼此独立，取消了锥齿轮传动副和复杂通轴，机械结构简单，装拆方便，因此被广泛采用。包括电牵引的(如英国Electra系列、德国的SL系列)和液压牵引的(如波兰的KGS系列)，以及中厚煤层用大功率的(如Electra1000,SL500)和薄煤层的(如英国Electra)，并有取代传统的截割电动机纵向布置的趋势。1.1.5滚筒的截深不断增大 牵引速度的加快，支架随机支护也相应跟上，使机道宽度内空顶时间缩短，为加大支架步距创造了条件，也为加大滚筒截深提供了可能性。十年前滚筒采煤机的截深，大都在630700mm，而今多数已采用800mm和1000mm，1200mm截深也已在实际使用。美国阿巴拉契煤矿正在考虑采用1500mm截深的可能性。1.1.6普遍采用中高压供电 80年代以来，由于装机功率大幅度提高，整个工作面供电容量超过5000kW，为了保证供电质量和电机性能，新研制的大功率电牵引采煤机几乎都提高供电电压，主要有2300V、3300V、4160V和5000V。美国现有长壁工作面中45以上的电牵引采煤机供电电压不小于2300V。1.1.7 完善的监控系统 包括采用微处理机控制的工况监测、数据采集、故障显示的自动控制系统；就地控制、无线电随机控制，并能自动控制液压支架、工作面输送机动作和滚筒沿工作面煤层自动调节采高。1.1.8 高的可靠性 据了解美国LS系列采煤机、英国Electra1000型采煤机的利用率可达9598，维修期都在采煤350万t以上，最高的达1000万t。1.2 国内使用和研制情况 我国目前广泛使用的三大系列采煤机，主要有上海分院开发设计的MG系列，西安煤矿机械厂生产的MXA300和太原矿山机器厂的AM500系列采煤机，其中MXA300和AM500系列采煤机主要用于综采工作面，MG系列采煤机既有配套液压支架使用综采工作面的，也有配套单体液压支柱适用于普通机采工作面的采煤机，可分别使用在厚煤层、中厚煤层和薄煤层。目前使用量最大的液压牵引采煤机有MG150(200)W1、MG200W、MG300(2300)W、AM500/3.5、MXA300等型号。1.2.1 双级行星齿轮减速器的设计采用了四个行星轮结构的行星齿轮减速器，在均载措施、材料及热处理工艺、齿轮的修形修缘加工等技术方面有了进一步提高。1.2.2 牵引机构采用无链牵引系统1.2.2.1 无链牵引优点：取消工作面牵引链，消除断链和跳链伤人事故，工作安全可靠；同一工作面可同时使用多台采煤机，降低生产成本，提高工作效率；牵引速度脉动比链牵引小，采煤机运行较平稳。链轨式虽然也是链条，但强度余量较大，弹性变形对牵引速度影响较小；牵引力大，能适应大功率采煤机和高产高效的需要；取消链牵引的张紧装置，使工作面切口缩短。对底板起伏、工作面弯曲、煤层不规则等适应性增强；适应采煤机在大倾角(可达54)条件下工作，利用制动器使采煤机防滑问题得到解决。1.2.2.2 需要解决的问题：加强输送机本身结构，使用和管理中保持平直度；齿轮、齿轨或销轴在啮合传动中传递力很大，且起支点作用，磨损加快材质和热处理要求较高，结构上要能快速更换；为适应采煤机在推移中水平和垂直方向的倾斜，仍能保证正确的啮合，在销轴座或齿轨之间的连接方式上注意可调性，同时注意溜槽的连接强度；无链牵引机构使机道宽度增加约100mm，提高了对支架控顶能力的要求。1.2.3 采用液压紧固技术 液压紧固技术为80年代末90年代初的高新技术，为超高压技术和材料热处理、超高压密封技术的综合应用领域。为了解决采煤机工况恶劣，构件联接容易松动而影响可靠性，对液压紧固技术进行了开发研制，目前已完成开发液压螺母M24、M30、M36、M42四种规格，相应的液压螺栓副长度3m(M42 )，2 .5m(M30 )，及超高压泵和超高压胶管总成也已批量生产，使用效果良好。1.2.4 交流变频调速牵引装置的研制 对日本东芝和东洋公司的100kVA、150VA两个规格的51系列变频器进行技术消化，其中100kVA的变频器成功改制成和MG344PWD型采煤机配套的交流变频调速牵引装置，并推广使用。在此基础上，消化吸收150kVA变频器技术，并将其改制成与其它一些大功率采煤机相配套的交流变频牵引调速装置，为电牵引采煤机的系列化和全面推广铺平了道路。200kVA61系列的交流变频调速牵引装置配套MG400/920WD型采煤机，也取得了较好的效果。1.2.5 电控技术的研究和电气控制装置的研制 多年液压牵引采煤机电控装置的开发设计，积累了不少成功的经验，从引进消化吸收到自行研制，从原来的插件到现在盒装板式，从单台单件设计生产到现在简化型成批生产，经过十多年努力，功能逐步齐全，可靠性不断提高，在通用性、互换性和集成化方面推进了一大步，无线电随机控制研制成功，并得到推广使用，数字化、微机化的电控装置正在试用阶段。1.2.6 截割部电动机使用弹性扭矩轴结合截割电动机横向布置多电机驱动采煤机的开发，将动态分析运用于具有弹性缓冲性能的扭矩轴设计，提出一套关于该类轴的理论设计依据，提高设计质量，改善传动件的可靠性，对提高采煤机的整体可靠度和利用率起到了积极作用。矩轴的结构设计以满足三项性能为原则，其结构设计则以其所处传动系统的具体结构而定。1弹性缓冲 2过载保护 3传递动力 弹性转矩轴典型结构 d为卸载槽外径，在开有卸载槽的一端设有螺纹孔1.2.7 为了提高块煤率，采用耐磨滚筒及镐形截齿 点开发硬煤耐磨滚。30个截齿通过非均布叶片的特殊设计而达到叶片齿与端盘齿交错均布的目的，同时三个叶片各自的齿高不等，从而可确保叶片截齿截深相等。采用35mm的等截线距布置，叶片齿截割面积相等，此外叶片齿采用710角，确保其处于回转状态工作。同时能有效地抵消滚筒轴向力，其轴向力波动小于4，这种滚筒在使用中工作平稳性好，块煤率高，能耗低。2.对设计题目的分析2.1 设计思路的提出在目前的国内采煤机市场，不管从研发、设计、制造还是使用方面中厚煤层所使用的重型采煤机都占据着主导的地位，也正是这种庞大的市场优势使得中厚煤层采煤机在技术上日趋成熟，而且有着非常大的改进刷新速度，目前国内生产这种类型采煤机的大型企业有西安煤矿机械厂、鸡西煤矿机械厂、佳木斯煤矿机械厂等，其中以西安煤矿机械厂设计制造的MG300/700-WD型交流电牵引采煤机为典型代表，2004年中国能源集团旗下的进出口设备公司出口俄罗斯的成套综采设备中，采煤机就选用的是西安煤机厂的MG300/700-WD型交流电牵引采煤机 ，该机型在国内也有着广泛的应用，其优越的性能得到了各大矿的好评。其成功的设计思想和理念给了我很大的震撼，也给我的这次毕业设计提出了一个基本的框架和蓝图，所以我的设计以此为启发、也以此为依据展开。2.2设计蓝图2.2.1 整机的设计方案(1)主要技术特征项目数据单位最大计算生产能力2500t/h采高 1.803.76m装机功率 2300+240+20kW供电电压1140v滚筒直径2000mm截深 800mm牵引力 680410kN牵引速度 08.313.8m/min灭尘方式 内处喷雾拖电缆方式 自动拖缆主机外形尺寸1430022921535mm主机重量 60t最大不可拆卸尺寸 307012001000 mm最大不可拆卸重量 7.0t(2)主要结构特点1.整机为多电机横向布置，框架式结构，机身由三段组成，无底托架。三段机身采用液压拉杠联结，所有部件均可从老塘侧抽出。2.采用直摇臂，左右可互换，左右牵引部对称，结构完全相同。3.用二台交流电机牵引，电气拖动系统为一拖一。4.电气系统具有四象限运行的能力，可用于大倾角工作面。5.采用水冷式变频器，技术领先，可靠性高，体积小。6.采用PLC控制，全中文液晶显示系统。7.具有简易智能监测，系统保护功能齐全，查找故障方便。8.具有手控、电控、遥控操作方式。(3)适用条件该机型的采煤机是一种多电机驱动,电机横向布置,交流变频调速无链双驱动电牵引采煤机.总装机功率700kW，机面高度1535mm，适用于采高1.803.76m，煤层倾角40的中厚煤层综采工作面，要求煤层顶板中等稳定，底板起伏不大,不过于松软,煤质硬或中硬,能截割一定的矸石夹层.工作面长度以150200m为宜。(4)选取采煤机的摇臂完成传动和结构的设计截割部的机械传动截割电机的空心轴通过扭矩轴花键与一轴轴齿轮连接，将动力传入摇臂减速箱，在通过二级圆柱直齿齿轮和三级惰轮组传递到二级行星减速器，末级的行星减速器的行星架出轴渐开线花键连接驱动滚筒。摇臂传动系统 由安装在摇臂端部的交流电机的动力通过与电机输出轴联接的第一传动轴带动与第一传动轴用花键联接的变速齿轮，变速齿轮带动变速齿轮，变速齿轮通过与之联接的齿轮轴传递给齿轮、齿轮通过与之联接的齿轮轴传递给惰轮（H1、H2），把动力传递给行星减速装置的太阳轮，通过太阳轮上齿轮传递给安装在行星架上的3 个行星齿轮，行星齿轮又与一个固定的双联内齿圈相啮合，这样使行星轮架转动行星轮架的另一端齿轮再将动力传递安装在第二级行星轮架上的个行星齿轮，行星齿轮与双联内齿圈的另一个内齿圈相啮合。行星齿轮又与一个固定的内齿轮相啮合，这样就带动行星架转动滚筒座用花键连接在行星架上，行星架的转动就带动滚筒座旋转。截齿喷雾系统供水系统将水送到摇臂上安装的斑卓块，水通过采空区一侧的管子进入，再经过摇臂中心的管子到摇臂采煤工作面侧的配水块上，水从这里分布到滚筒壳里，流入滚筒的每条叶片中，最后水由截齿前的喷咀喷出。只要水的压力和流量符合要求，那么喷雾的效果完全有效。冷却系统电机的冷却:为了保证电动机的冷却，冷却水的流量不少于2.1m3/h，为了保证电动机的水套不致破裂，同时也防止摇臂的密封处因水的压力过高而渗漏，所以水的压力必须调定在2MPa，不大于2MPa。摇臂齿轮箱油冷却系统:由于摇臂齿轮箱内齿轮转速较高，因而油温温升也较高，故该摇臂在低速腔装有油冷却器，来降低油温。注油在摇臂处于水平位置时,通过注油接头（1）注入中极压工业齿轮油N320，注到油位窗口2.1.4 牵引行走部牵引行走部包括固定箱和型走箱两大部分组成。固定箱内有三级直齿传动和一级行星传动。行走箱内有驱动轮、行走轮和导向滑靴。牵引电机输出的动力经过减速后，传到行走箱的行走轮，与刮板输送机销轨相啮合，使采煤机行走。导向滑靴通过销轨对采煤机进行导向，保证行走轮与销轨正常啮合。为使采煤机能在较大倾角条件下安全工作，在固定箱内设有液压制动器，能可靠防滑。该牵引行走部有如下特点：1) 采用销轨牵引，承载能力大，导向好，拆装、维修方便；2) 采用双浮动、四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) 牵引传动部分别布置在采煤机采空区一侧的两端，并与主机架组成一体。每个牵引传动部装有一个十三齿的销轨轮，销轨轮与工作面运输机上的销轨相啮合，销轨轮的转动驱动采煤机沿着工作面运输机运行。销轨轮与销轨的正确啮合，是由外牵引上的导向靴来保证。5) 每个牵引传动箱上都装有一个制动器，当采煤机停止牵引时，制动器就起作用，防止采煤机下滑。6) 牵引传动箱可以安装在主机架两端头中任何一端，但是当左、右牵引传动箱需要相互调换安装位置时，必须把牵引传动箱翻过来，并将注油接头与放油塞调换上、下位置即可。牵引行走部的传动系统图如下； 牵引部的传动系统见图3-1传动系统，由牵引传动箱端部的交流电机（A）的动力通过与电机输出轴联接的第一传动轴（B），用花键联接，第一传动轴（B）与第二齿轮轴（C）相啮合，第二齿轮轴（C）通过花健带动齿轮（D），齿轮（D）与齿轮（E）相啮合，齿轮（E）通过花键带动第三齿轮轴（F），第三齿轮轴（F）与齿轮（G）相啮合，齿轮（G）通过花键带动太阳轮（H），通过太阳轮（H）将动力传递到安装在行星齿轮架（J）上的3个行星齿轮（I），行星齿轮（I）又与一个固定的双联内齿圈（M）相啮合，这样使行星轮架（J）转动行星轮架（J）的另一端齿轮再将动力传递安装在第二级行星轮架（L）上的五个行星齿轮（K），行星齿轮（K）与双联内齿圈（M）的另一个内齿圈相啮合。这样使行星轮架（L）转动，两头带有花键的花键轴（N）将牵引传动箱中的动力传递至外牵引中的齿轮（O），齿轮（O）与齿轮（P）相啮合，齿轮（P）与链轮（Q）用花键联接为整体。链轮与固定在工作面运输机上的销排相啮合，从而驱动采煤机行走。2.1.5制动器摩擦式制动器安装在牵引传动箱的煤壁侧，见下图制动器。当采煤机断电停车或泵站停止向其供压力油时，碟形弹簧（3）恢复原状推动活塞（2）移动，通过压力板（1）压紧摩擦片（5）。摩擦片（5）用花键轴套（6）联接，轴套（6）通过花键与轴齿轮（7）联接。当切断电动机电源停车或泵站停止向其供油时制动器起作用。摩擦片（5）上产生的摩擦力阻止轴齿轮（7）转动。从而销轨轮停止转动，保证了采煤机的安全。为了松开制动器，让采煤机沿工作面运行，首先起动泵站的电动机。当采煤机行走时泵站的压力油将通过接头（4）进入制动器，克服碟形弹簧（3）的作用力，松开摩擦片（5）。此时轴齿轮（7）即可随着牵引传动箱中的太阳轮转动。2.1.5截割部、行走部电机的选用截割部：选取型号为YBCS3300(A)的矿用隔爆型三相交流异步电动机。行走部：选取型号为YB280M-4的矿用隔爆型三相交流异步电动机。3 设计过程3.1整机功率的安排 设计机型的总装机功率为700KW，其中左右摇臂处各设一个功率为300KW的矿用隔爆型三相交流异步电动机，左右牵引部各设一个功率为40KW的矿用隔爆型三相交流异步电动机，液压部分的泵用电机采用一个功率为20KW的矿用隔爆型三相交流异步电动机 。3.2摇臂减速器传动比的安排根据采煤机械手册，总装机功率在700KW左右的采煤机滚筒的转速没有一个确定的数值，只要在2035r/min之间都可以满足所需的要求，再根据摇臂减速箱的结构安排，参考西安煤矿机械厂、太原煤机厂的MG300/700-WD型交流电牵引采煤机选取总的传动比为53，当电机的转速为1470r/min时，滚筒的转速为： n=147053 =27.73符合要求3.3摇臂减速箱的具体结构3.3.1壳体采取直摇臂形式，用ZG25Mn材料铸造成整体，并在壳体内腔壳体表面设置有八组冷却水管；3.3.2一轴 轴齿轮、轴承、端盖、密封座、铜套、密封件等组成，与截割电机空心轴以花键轴联接的扭矩轴通过INT/ET16Z5m30p6H/6h花键与一轴轴齿轮相联；3.3.3 第一级减速惰轮组 齿轮、轴承、距离垫、挡圈组成，先成组装好，再与惰轮轴一起装入壳体；3.3.4 二轴轴齿轮、齿轮、轴承、端盖、距离垫、密封圈等组成；3.3.5 第二级减速惰轮由齿轮、轴承、挡圈、垫等组成，先成组装好，再与惰轮轴一起装入壳体；3.3.6中心齿轮组由轴齿轮、太阳轮、两个轴承座、两个NCF2940V轴承和四个骨架油封等组成，太阳轮通过花键与轴齿轮相联并将动力传给第一级行星减速器；3.3.7第一级行星减速器内齿圈、行星架、太阳轮、行星轮及轮轴、行星轮轴承、两个距离垫，该行星减速器为三个行星轮结构，太阳轮浮动，行星架靠两个铜质距离垫轴向定位，径向有一定的配合间隙，因而行星架径向也有一定的浮动量；3.3.8第二级行星减速器行星架、内齿圈、行星轮、行星轮轴及轴承、支承行星轮的两个轴承、轴承座、联接法兰、滑动密封圈、及一些辅助材料和密封件组成，该行星减速器为四行星轮结构，太阳轮浮动，行星架一端通过轴承HM266449/HM266410和轴承座支承与壳体上，另一端通过轴承M268749/M268710支承与轴承杯上，轴承杯、内齿圈通过螺栓、销子和壳体紧固为一体；3.3.9中心水路有水管和一些接头组成；3.3.10离合器离合手把、压盖、转盘、推杆轴、弹性扭矩轴等组成。3.4各轴的转速 一轴齿轮的转速：由于与电机相连所以 二轴的转速： 中心轮组的转速： 第二级行星减速器太阳轮的转速：3.5各轴的功率 一轴齿轮的功率： 二轴齿轮的功率： 中心轮组的功率： 第二级行星减速器太阳轮的功率：3.6截割部齿轮的设计计算3.6.1第一级减速圆柱直齿轮的设计计算选择齿轮材料 1) 查机械手册：小齿轮选用18Cr2Ni4WA调质，惰轮选用20CrMnTi调质大齿轮选用18Cr2Ni4WA调质18Cr2Ni4WA属于高强度中合金渗碳钢。是性能优良的含镍钢种，镍除了提高钢的淬透性外，还能提高韧性，并可大大改善钢的抗冲击疲劳强度，也是镍钢在重载下寿命高的原因；处理工艺1、渗碳后高温回火900920渗碳，600650回火。 2、深冷处理。 3、表面喷丸。 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vt=(0.0130.022) n11估计圆周速度vt=17.15m/s,参考机械设计工程学中的表8-14，表8-15选取小轮分度圆直径d1,查机械手册得齿宽系数查表按齿轮相对轴承为对称布置，取=0.4小轮齿数Z1 在推荐值2040中选Z1=28大轮齿数Z2 Z2=iZ1=1.4328=40.04圆整取Z2=40齿数比u= Z2/ Z1=40/28传动比误差u/u u/u=(1.43-1.428)/1.43=0.001误差在5%范围内，所以符合要求小轮转矩T1 由公式得T1=9550P/n=9550294.03/1470=1910.19KNm 载荷系数K 由公式得 使用系数 查表得=2 动载荷系数 查表得=1.3 齿向载荷分布系数 查表得=1齿间载荷分配系数 由公式及=0得 = = =1.68查表并插值得=1.1则载荷系数的初值 = =2.01.311.1 =2.86弹性系数 查表得=189.8节点影响系数 查表得（=0，x1=0.2568、x2=0.2529）=2.4重合度系数 查表得（）=1.0许用接触应力 由公式得接触疲劳极限应力查图得=1650N/mm2 =1300 N/mm2应力循环次数由公式得：N1=60njLh=6014701(243008)=5.08109 N2=N1/u =5.08109/1.428 =3.56109则查表得接触强度的寿命系数、（不允许有点蚀） =1硬化系数查表及说明得 =1按接触强度安全系数 查表，按较高可靠强度=1.251.3取 =1.2则 =165011/1.2 =1375 N/mm2 =130011/1.2 =1083 N/mm2d1的设计初值d1t为 172.915mm齿轮模数m m=/Z1 =172.915/28 =6.17查表取m=8小齿轮分度圆直径的参数圆整值=Z1m =288 =224mm圆周速 与估计值vt=17.15m/s 很相近，对值影响不大，不必修正=t=1.3,小齿轮分度圆直径大齿轮分度圆直径中心矩齿宽大齿轮齿宽小齿轮齿宽3) 考虑到摇臂的长度以及大小齿轮的直径，在大小齿轮间加一级惰轮组由于要分别和大小齿轮啮合传递扭矩，所以模数必须和大小齿轮的模数相同都取8，惰轮的齿数按推荐值取，变位系数取，也采用圆柱直齿渐开线齿形。4) 齿根弯曲疲劳强度校核计算由公式 齿形系数 查表得 小轮 2.3 大轮 2.2应力修正系数 查表得 小轮 =1.725 大轮 =1.740 重合度系数 由公式 =许用弯曲应力 由式 弯曲疲劳极限 查表得=1100N/mm2 =660 N/mm2弯曲寿命系数 查表得=1尺寸系数 查表得=1安全系数 查表得=1.6则 =110011/1.6=687.5 66011/1.6=412.5故 287.96 N/mm2 193.16N/mm2所以齿根弯曲强度足够5) 其他尺寸的计算 已知参数： 计算参数：啮合角 按如下公式计算 中心矩变动系数 按如下公式计算 中心矩 按如下公式计算 齿高变动系数 按如下公式计算 齿顶高 按如下公式计算 齿根高 按如下公式计算=（+-x）m 齿全高 =（2+-）m 齿顶圆直径 =d12 齿根圆直径 =d1-2 一齿轮轴与第一级惰轮啮合传动的相关参数的计算值： 啮合角 =中心矩变动系数 =0.5025中心矩 =272.02mm齿高变动系数 =0.0243齿顶高 齿根高 齿全高 齿顶圆直径 齿根圆直径 =208.10mm 大齿轮与第一级惰轮啮合传动的相关参数的计算值： 啮合角 =中心矩变动系数 = 0.4963中心矩 = 319.97mm齿高变动系数 = 0.0266齿顶高 齿根高 齿全高 齿顶圆直径 齿根圆直径 = 304.22mm 注：其他的大、小齿轮参数一样。6) 结构设计小齿轮的结构设计：考虑到齿轮直接和电动机的输出轴相连，因此采用内设花键与电动机的扭矩轴连接， 大齿轮的结构： 第一级惰轮的结构： 3.6.2第二级减速圆柱直齿轮的设计计算1) 选择齿轮材料查机械手册：小齿轮选用18Cr2Ni4WA调质 大齿轮选用18Cr2Ni4WA调质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vt=(0.0130.022) 估计圆周速度=14.26m/s,参考机械设计工程学中的表8-14，表8-15选取齿轮的公差组为7级小轮分度圆直径d1,查机械手册得齿宽系数查表按齿轮相对轴承为非对称布置，取=0.3小轮齿数Z3 在推荐值2040中选Z3=27大轮齿数Z4 Z4=iZ3=1.4527=39.15圆整取Z4=40齿数比u= Z2/ Z1=40/27传动比误差u/u u/u=(1.48-1.45)/1.48=0.020误差在5%范围内，所以符合要求小轮转矩T3 由公式得T3=9550P/n3=9550/1029=2696.509KNmm 载荷系数K 由公式得 使用系数 查表得=2.2 动载荷系数 查表得=1.4 齿向载荷分布系数 查表得=1.08齿间载荷分配系数 由公式及=0得 = = =1.68查表并插值得=1.1则载荷系数的初值 = =2.21.41.081.1 =3.65弹性系数 查表得=189.8节点影响系数 查表得（=0，x3=0.2662、x4=0.2611）=2.35重合度系数 查表得（）=0.856许用接触应力 由公式得接触疲劳极限应力查图得=1650N/mm2 =1300 N/mm2应力循环次数由公式得：N3=60njLh=6010291(243008)=3.56109 N4=N3/u =3.56109/1.48 =2.41109则查表得接触强度的寿命系数、（不允许有点蚀） =1硬化系数查表及说明得 =1按接触强度安全系数 查表，按较高可靠强度=1.251.3取 =1.2则 =165011/1.2 =1375 N/mm2 =130011/1.2 =1083 N/mm2D3的设计初值d3t为 205.508mm齿轮模数m m=d3t/Z3 =205.508/27 =7.615查表取m=10小齿轮分度圆直径的参数圆整值=Z3m =2710 =270mm圆周速 与估计值vt=14.26m/s 很相近，对值影响不大，不必修正=t=1.4,小齿轮分度圆直径mm大齿轮分度圆直径mm中心矩齿宽考虑到受内部花键的影响取大齿轮齿宽mm小齿轮齿宽mm3) 考虑到摇臂的长度以及大小齿轮的直径，在大小齿轮间加二级惰轮组由于要分别和大小齿轮啮合传递扭矩，所以模数必须和大小齿轮的模数相同都取10，惰轮的齿数按推荐值取，变位系数取，也采用圆柱直齿渐开线齿形。4) 齿根弯曲疲劳强度校核计算由公式 齿形系数 查表得 小轮 2.1 大轮 2.063应力修正系数 查表得 小轮 =1.85 大轮 =1.855 重合度系数 由公式 =许用弯曲应力 由式 弯曲疲劳极限 查表得=1100N/mm2 =660 N/mm2弯曲寿命系数 查表得=1尺寸系数 查表得=1安全系数 查表得=1.6则 =110011/1.6=687.5 66011/1.6=412.5故 241.44N/mm2 164.99N/mm2所以齿根弯曲强度足够5) 其他尺寸的计算 已知参数： 计算参数：啮合角 按如下公式计算 中心矩变动系数 按如下公式计算 中心矩 按如下公式计算 齿高变动系数 按如下公式计算 齿顶高 按如下公式计算 齿根高 按如下公式计算=（+-x）m 齿全高 =（2+-）m 齿顶圆直径 =d12 齿根圆直径 =d1-2 二齿轮轴与第二级惰轮啮合传动的相关参数的计算值： 啮合角 =中心矩变动系数 = 0.5069中心矩 = 305.06mm齿高变动系数 = 0.0229齿顶高 齿根高 齿全高 齿顶圆直径 齿根圆直径 = 254.10mm 第三级惰轮与第二级惰轮啮合传动的相关参数的计算值： 啮合角 =中心矩变动系数 = 0.4926中心矩 = 334.926mm齿高变动系数 = 0.0346齿顶高 齿根高 齿全高 齿顶圆直径 齿根圆直径 中心齿轮与第三级惰轮啮合传动的相关参数的计算值： 啮合角 =中心矩变动系数 = 0.5055中心矩 = 370.055mm齿高变动系数 = 0.0192齿顶高 齿根高 齿全高 齿顶圆直径 齿根圆直径 = 380.22mm 注：其他的大、小齿轮参数一样。6) 结构设计小齿轮的结构设计：考虑到齿轮直接和电动机的输出轴相连，因此采用内设花键与电动机的扭矩轴连接，二轴齿轮中心轮组齿轮结构：第二级惰轮的结构：3.6.3第一级行星减速器的设计计算1) 选择行星传动的类型为2K-HA。2) 选择齿轮的材料及热处理太阳轮和行星轮均选用18Cr2Ni4WA，渗碳淬火，齿面硬度为：太阳轮aHRC=60;行星轮Ghrc=58。内齿圈b选用40Cr调质，硬度为HB=256。3) 此传动采用直齿圆柱齿轮，精度等级为8-7-7，齿面光洁度为7。4) 采用太阳轮a浮动的均载机构，各行星轮间载荷分配不均匀系数KP的数值取为：KPH=1.1（计算接触强度时）；KPF=1.15（计算弯曲强度时）5) 行星轮个数的确定：由公式得，=1-5.36=-4.36，由此查表得取行星轮的个数为np=3.6) 确定各轮的齿数Za 、Zg 、Zb: 首先试选太阳轮a的齿数Za=19,则 Zb=pZa=4.3619=82.84 同时考虑“转配条件”，故取Zb=83,即 中心齿轮圆整后数,其传动误差i甚少，仅为0.2%，对动力传动完全合用； 其次计算行星轮g的名义吃数值 取，选取高变位齿轮传动，所以7) 强度计算a) 外齿轮副a-g的强度计算A. 计算中心距 根据公式 式中各参数的数值计算如下： 齿数比 齿宽系数 查表取为： 材料系数ZE 查表取ZE=189.8 节点啮合系数ZH 查表得ZH=2.5 转矩T1 根据公式 =9.55106 =1.53106 Nmm 载荷系数 工作情况系数KA查表得 KA=1 动载荷系数 查表得 =1.3 载荷分布系数 查表得 ， 故 许用接触应力 按下式计算： （N/mm2） 齿轮材料的接触疲劳强度极限查表有 =23HRC 对太阳轮a =2360=1380（N/mm2） 对行星轮g =2358=1334（N/mm2） 安全系数取为 =1.2 齿面光洁度系数 =1.0 速度系数 =1 接触寿命系数 其中应力循环系数 =30HB2.4 对太阳轮a =306142.4=1.47108 对行星轮g =305782.4=1.28108 齿轮的应力循环次数按下式计算 对太阳轮a为 对行星轮g为 按每天工作24小时，每年工作300天，使用寿命10年，计算出t=2430010=72000 (h) 根据传动比 及 可计算出 故太阳轮a的循环次数为 行星轮g的循环次数为 因，故取 于是有太阳轮a的许用接触应力为 行星轮g的许用接触应力为 计算时应取较小的将以上各值代入按接触强度计算的中心距圆整中心距，取工作中心距B. 确定齿轮模数m 根据BG1357-87，取m=7C. 确定变位系数、 因工作中心距=180(mm) 标准中心距 比较，故外齿轮副a-g要采用变位齿轮传动（正传动） 按下式计算啮合角和 计算得啮合角.38 总变位系数 按滚切的外齿轮副变位系数的线图差得各齿轮变位系数的分配 ，D. 校核接触强度 根据公式有 按，查表得2.1 小齿轮分度圆直径 （mm） 根据 所以重新取 ，那么将所求的各值代入接触强度校核公式所以满足接触强度E. 校核弯曲强度 弯曲强度的校核公式为 许用弯曲应力安下式计算 查表齿根弯曲疲劳强度极限 =750（N/mm2） 因行星轮g在此传动中是公用齿轮系双向受载荷，故应取=7500.8=600（N/mm2） 安全系数取为 =1.75 尺寸系数=1 弯曲寿命系数 因齿轮的应力循环次数Nl均大于4106，故取YN=1 对太阳轮a 对行星轮g 根据载荷分布系数 查表得 ， =1.2 故 从而载荷系数 转矩（Nmm） 齿行系数查表有 太阳轮a =2.08 行星轮g =1.98 齿根应力集中系数查表有 太阳轮a =1.83 行星轮g =1.97 将求得的各值代入弯曲强度校核公式有 太阳轮a的齿根弯曲应力 行星轮g的齿根弯曲应力 所以都满足弯曲强度b) 内齿轮副g-b的强度计算A. 变位系数的确定 标准中心距 a aw=180(mm) 故应采用变位齿轮传动（负传动）再按下式计算啮合角和 得10、12，总变位系数0.00438 已有 xg=0.2730 所以xb=0.2686B. 校核接触强度 根据校核的公式 查表有=189.8 按，查表得=2.5 齿数比=2.677 小齿轮分度圆直径 =731=217（mm）齿宽系数 查表取=0.315转矩 =1.58106=2.577106（Nmm）根据=0.238 ，查图取 根据 查图有 0.3 =1+（1.02-1）0.3=1 1.41=1.4 许用接触应力 对于内齿圈b,齿轮材料的接触疲劳强度疲劳极限 查表有 =2HB+70=2265+70=600（N/mm2） 因内齿轮副的实际承载能力低于计算结果，当Zb/Zg=83/31=2.6772 时应将降低8%，即内齿轮b的接触疲劳 极限=6000.92 =552（N/mm2） 安全系数 取为=1.1，ZR=1.2，ZV=1 内齿轮b的应力循环基数 内齿轮b轮齿的应力循环次数按下式计算 129.392372000=1.677109 因NlN0,故ZN=1 于是内齿轮b的许用接触应力 将求得的个值代入接触强度的校核公式有C. 校核弯曲强度 弯曲强度的校核公式为 许用弯曲应力安下式计算 查表齿根弯曲疲劳强度极限 =1.8HB=1.8265=477（N/mm2） YN=1，YX=1，SF=1.75， 查表有 ， 于是 扭矩 取内齿轮b的齿形系数 YF=1.96 应力集中系数 YS=1.97 行星轮的齿根弯曲应力 aw=228(mm) 故应采用变位齿轮传动（负传动）再按下式计算啮合角和 得54、，总变位系数0.0011 已有 xg=0.2590 所以xb=0.2579B. 校核接触强度 根据校核的公式 查表有=189.8 按，查表得=2.52 齿数比=2.869 小齿轮分度圆直径 =1123=253（mm）齿宽系数 查表取=0.315转矩 =6.827106=8.723Nmm）根据=0.238 ，查图取 根据 查图有 0.3 =1+（1.02-1）0.3=1 1.31=1.3 许用接触应力 对于内齿圈b,齿轮材料的接触疲劳强度疲劳极限 查表有 =2HB+70=2265+70=600（N/mm2）因内齿轮副的实际承载能力低于计算结果，当Zb/Zg=66/23=2.8692 时应将降低8%，即内齿轮b的接触疲劳 极限=6000.92 =552（N/mm2） 安全系数 取为=1.1，ZR=1.2，ZV=1 内齿轮b的应力循环基数 内齿轮b轮齿的应力循环次数按下式计算 79.533472000=1.374109 因NlN0,故ZN=1 于是内齿轮b的许用接触应力 将求得的个值代入接触强度的校核公式有C. 校核弯曲强度 弯曲强度的校核公式为 许用弯曲应力安下式计算 查表齿根弯曲疲劳强度极限 =1.8HB=1.8265=477（N/mm2） YN=1，YX=1，SF=1.75， 查表有 ， 于是 扭矩 取内齿轮b的齿形系数 YF=1.96 应力集中系数 YS=1.97 行星轮的齿根弯曲应力 内齿轮b的齿根弯曲应力 所以满足弯曲强度 校核结果表明，此传动的承载能力满足要求。3.7截割部轴的设计及校核以及轴承的选用和校核3.7.1齿轮轴11) 确定轴的最小直径 选取轴的材料为，淬火渗碳处理。按机械设计工程学24-2查表取 A=107可得： 考虑到轴中空取：d=120mm2) 轴的结构设计装配方案如图：轴段1 装配轴承 ，=d=120mm选圆柱滚子轴承NJ224E 轴段 2 为了给轴承定位，根据轴承的定位尺寸取=150mm，考虑到齿轮与箱体的间隔 取轴段 3 此段为轴齿轮，=224mm，轴段 4 此段和轴段 2一样给轴承定位，齿轮与箱体的间隔。取 =150mm，轴段 5 此段和轴段 1一样装配轴承，选圆柱滚子轴承NJ224E 但考虑到内花键的影响取3) 轴的强度校核a) 轴的载荷 圆周力： 轴向力：支反力：水平面 垂直面 弯矩： 水平面 垂直面 合成弯矩： 当量弯矩：b) 校核轴的强度 轴的材料为，淬火渗碳。由表4-1查得，则=0.09-0.1，即58-65，取=60，轴的计算应力为 所以强度满足强度要求 4) 轴承强度的校核a) 查机械设计手册圆柱滚子轴承NJ224E的主要性能参数： b) 计算轴承支反力 水平支反力 垂直支反力 合成支反力 c) 轴承的当量载荷 即： d) 轴承的寿命因为=，固都可以，由机械设计工程学2表5-9 ，5-10 查得： 按式5-5 采煤机的轴承寿命要求为：10000-30000 所以满足要求3.7.2第一级惰轮轴1) 确定轴的最小直径 选取轴的材料为45钢，调质处理。按机械设计工程学24-2查表取 A=115可得： 考虑到轴为心轴：取 d=115mm2) 轴的结构设计 装配方案如图轴段1 装配箱体 ，=d=115mm考虑到箱体的厚度，以及与齿轮的间隔取：轴段 2 为了方便装配轴承，根据选取的轴承的尺寸取=120mm，选取的轴承为：圆柱滚子轴承NJ224E 考虑到轴段1次段应该缩进4mm 取轴段 3 此段为装配箱体，考虑圆柱滚子轴承NJ224E的装配尺寸取：=140mm 跟轴段1考虑到箱体的厚度，以及与齿轮的间隔取：3) 轴的强度校核a) 轴的载荷 圆周力： 轴向力：支反力：水平面 垂直面 弯矩： 水平面 垂直面 合成弯矩： 当量弯矩：b) 校核轴的强度 轴的材料为45钢，淬火渗碳。由表4-1查得则=0.09-0.1，即58-65，取=60，轴的计算应力为 所以满足强度满足4) 轴承强度的校核a) 查机械设计手册调心滚子轴承22216c/w33的主要性能参数： b) 计算轴承支反力 水平支反力 垂直支反力 合成支反力 c) 轴承的当量载荷 即： d) 轴承的寿命因为=，固都可以，由机械设计工程学2表5-9 ，5-10 查得： 按式5-5 采煤机的轴承寿命要求为：10000-30000完全满足要求3.7.3二轴齿轮1) 确定轴的最小直径 选取轴的材料为，淬火渗碳处理。按机械设计工程学24-2查表取 A=107可得： 考虑到轴承的承受能力以及花键的影响 取：d=140mm2) 轴的结构设计 装配方案如图轴段1 装配轴承 ，=d=140mm选圆柱滚子轴承NJ228E 轴段 2 根据轴承的定位尺寸取=165mm，考虑到齿轮与箱体的间隔 取轴段 3 此轴段为轴齿轮 =270mm，轴段 4 此轴段为台阶用于齿轮的轴向定位 取=180mm, 轴段 5 此段装配齿轮，考虑内花键的影响以及齿轮4的承受能力取，轴段6 此段和轴段 1一样装配轴承，选圆柱滚子轴承选圆柱滚子轴承NJ228E ，考虑到要与箱体的接触3) 轴的强度校核a) 轴的载荷 圆周力： 轴向力：支反力：水平面 垂直面 弯矩： 水平面 垂直面 合成弯矩： 当量弯矩：b) 校核轴的强度 轴的材料为45钢，淬火渗碳。由表4-1查得则=0.09-0.1，即58-65，取=60，轴的计算应力为 强度满足4) 轴承强度的校核a) 查机械设计手册圆柱滚子轴承选圆柱滚子轴承NJ228E 的主要性能参数： b) 计算轴承支反力 水平支反力 垂直支反力 合成支反力 c) 轴承的当量载荷 即： d) 轴承的寿命因为，由机械设计工程学2表5-9 ，5-10 查得： 按式5-5 采煤机的轴承寿命要求为：10000-30000 所以满足要求 3.7.4第二级惰轮轴 1) 确定轴的最小直径 选取轴的材料为45钢，调质处理。按机械设计工程学24-2查表取 A=115可得：取 d=110mm2) 轴的结构设计 装配方案如图轴段1 装配箱体 ，=d=110mm考虑到箱体的厚度，以及与齿轮的间隔取：轴段 2 为了方便装配轴承，根据选取的轴承的尺寸取=120mm，选取的轴承为：两个调心滚子轴承22224CC/W33 120x215x58考虑到轴段1次段应该缩进4mm 取轴段 3 此段为装配箱体，考虑调心滚子轴承的装配尺寸取：=140mm 跟轴段1考虑到箱体的厚度，以及与齿轮的间隔取： 3) 轴的强度校核a) 轴的载荷圆周力： 轴向力：支反力：水平面 垂直面 弯矩： 水平面 垂直面 合成弯矩： 当量弯矩：b) 校核轴的强度 轴的材料为45钢，淬火渗碳。由表4-1查得则=0.09-0.1，即58-65，取=60，轴的计算应力为 所以强度满足4) 轴承强度的校核a) 查机械设计手册调心滚子轴承22224CC/W33 120x215x58的主要性能参数： b) 计算轴承支反力 水平支反力 垂直支反力 合成支反力 c) 轴承的当量载荷 即： d) 轴承的寿命因为=，固都可以，由机械设计工程学2表5-9 ，5-10 查得： 按式5-5 采煤机的轴承寿命要求为：10000-30000所以满足寿命要求3.7.5第三级惰轮轴（与第二级惰轮轴相同）3.7.6 中心齿轮轴1) 确定轴的最小直径 选取轴的材料为，淬火渗碳处理。按机械设计工程学24-2查表取 A=107可得：考虑到中空以及内花键的影响 取 d=170mm2) 轴的结构设计装配方案如图：轴段1 用于安装两个骨架油封，取=d=170mm 轴段2 装配轴承 ，=200mm选圆柱滚子轴承NCT2940V 轴段 3 为了给轴承定位，根据轴承的定位尺寸取=220mm，考虑到齿轮与箱体的间隔 取轴段 4 此段为轴齿轮，=400mm，轴段 5 此段和轴段 2一样给轴承定位，齿轮与箱体的间隔。取=220mm，轴段 6 此段和轴段 1一样装配轴承，选圆柱滚子轴承NCT2940V 轴段 7 和轴段1一样用于安装两个骨架油封，取=d=170mm 3) 轴的强度校核a) 轴的载荷 圆周力： 轴向力：支反力：水平面 垂直面 弯矩： 水平面 垂直面 合成弯矩： 当量弯 b) 校核轴的强度 轴的材料为，淬火渗碳。由表4-1查得，则=0.09-0.1，即58-65，取=60，轴的计算应力为 所以强度满足强度要求 4) 轴承强度的校核a) 查机械设计手册圆柱滚子轴承NCT2940V的主要性能参数： b) 计算轴承支反力 水平支反力 垂直支反力 合成支反力 c) 轴承的当量载荷 即： d) 轴承的寿命因为=，固都可以，由机械设计工程学2表5-9 ，5-10 查得： 按式5-5 采煤机的轴承寿命要求为：10000-30000 所以满足要求3.8截割部花键连接强度校核3.8.1 电动机输出轴与齿轮啮合处的花键1) 花键的参数：D=80(mm) d=75(mm) m=5 Z=16 L=71（mm） 2) 花键连接强度校核：按花键的挤压强度校核，校核公式： 载荷计算：输入转矩各齿间载荷不均匀系数取键齿工作高度h=m=5(mm)平均直径查表取将以上结果带入校核公式得所以满足要求3.8.2二轴处与齿轮啮合的花键1) 花键的参数：D=150(mm) m=5 Z=30 l=57（mm） 2) 花键连接强度校核：按花键的挤压强度校核，校核公式： 载荷计算：输入转矩3494019Nmm各齿间载荷不均匀系数取键齿工作高度h=m=5(mm)平均直径查表取将以上结果带入校核公式得所以满足要求3.8.3中心轮与太阳轮啮合处的花键1) 花键的参数：D=120(mm) m=5 Z=24 l=90（mm） 2) 花键连接强度校核：按花键的挤压强度校核，校核公式： 载荷计算：输入转矩各齿间载荷不均匀系数取键齿工作高度h=m=5(mm)平均直径查表取将以上结果带入校核公式得所以满足要求3.8.4第一级行星减速器机架与第二级行星减速器太阳轮啮合处的花键1) 花键的参数：D=165(mm) m=5 Z=33 L=78（mm） 2) 花键连接强度校核：按花键的挤压强度校核，校核公式： 载荷计算：输入转矩各齿间载荷不均匀系数取键齿工作高度h=m=5(mm)平均直径查表取将以上结果带入校核公式得所以满足要求3.8.5 方法兰与第二级行星减速器机架啮合处的花键1) 花键的参数：D=360(mm) m=5 Z=72 L=100（mm） 2) 花键连接强度校核：按花键的挤压强度校核，校核公式： 载荷计算：输入转矩各齿间载荷不均匀系数取键齿工作高度h=m=5(mm)平均直径查表取将以上结果带入校核公式得所以满足要求4.辅助部件主要包括：机身连接主要是由平滑靴及其支撑支架、液压拉缸、高强度螺栓、高强度螺母、调高螺母、调高油缸、铰接摇臂的连接件以及各部位的连接零件、采煤机的护板等组成，其结构具有以下特点：4.1机身连接（1）该型交流电牵引采煤机采用无底托架总体结构型式，其机身由四段组成，四段机身连接以液压拉杠和二十四个高强度螺栓、螺母的予紧力作用下，将采煤机四段机身联为一个刚性整体。四条液压拉杠的各项参数见表6-1，序号液压拉杠代号螺纹规格预紧力予紧力伸长量1N98-1M423464.11504.752N98-2M423464.11505.783N98-3M423464.11505.754N98-4M423464.11507.65液压油缸的工作原理如下：在液压拉杠两端分别安装高强度螺母，其中一端再安装液压拉紧装置，液压拉紧装置在高压手动泵超高压油的作用下，使液压拉杠拉长一定尺寸，接近其材料的弹性极限，这时在高强度螺母和机壳紧固的断面之间，产生了一个间隙，拧紧高强度螺母，消除间隙，再卸去液压力，去掉拉紧装置，此时，液压拉杠不能回缩，达到预期的紧固和防松的目的注意事项，液压拉杠在紧固之前，高强度螺母在液压拉杠的端头螺纹上必须转动灵活。紧固分两步进行，先用50%的压力使四条液压拉杠将三段箱体连成一个整体，然后再用接近所要求的压力紧固，并防止压力超限。拆卸液压拉杠时，瞬时压力可达到所要求的压力值，防止压力超限。(2 ) 左右摇臂减速箱壳体分别与左右牵引部， 铰接，左右摇臂的小支臂耳与调高油缸活塞杆用销轴铰接，结构简单。（3）根据采煤机工作面三机配套的需要，可以方便地改变平滑靴组件和平滑靴支撑架板的结构和尺寸，以适应与各种型号工作面运输机的配套要求，4.2托缆装置托缆装置用一组螺栓固定在采煤机电控箱机壳右侧老塘侧。采煤机得主电缆和水管从顺槽进入工作面。从工作面端头到工作面重点地这一段电缆和水管固定铺设在输送机电缆槽内，从工作面中点到采煤机之间的水管则需要往返移动，为避免电缆和水管在托缆过程中受拉受挤，将它装在一条U型或H型电缆夹板链中。该机主电缆为两根70平方或一根95平方隔爆橡胶电缆，进水管通径为 32K1或K2标准。4.3喷雾冷却系统4.3.1 喷雾冷却系统的作用：（1）为滚筒提供内喷雾，降低工作面粉尘含量，改善工人的工作条件。（2）冷却截割电机、牵引电机和泵站电机。（3）冷却截割传动部和牵引传动部。（4） 冷却油箱和变频器/变压器。（5）用于外喷雾，冲淡瓦斯和湿润煤层等。4.3.2 喷雾冷却系统组成：喷雾冷却系统主要由水阀组件、接头、软管和喷水块等组成。4.3.3 喷雾冷却系统：来自喷雾泵站的水通过水阀组件的进水口进入采煤机，要求进水压力7MPa，流量320l/min，进入水阀组件的水通过阀内的过滤器后分两路：一路在阀内分两支路，分别将水送到左、右滚筒 ，用于滚筒的内喷雾，左、右滚筒的水量可调节。另一路通过阀内的减压阀后分两路。一路又分两路，一路水进入牵引传动冷却器对牵引传动进行冷却，之后进入泵站电机，对泵站电机冷却后再进入油箱冷却器，对油箱进行冷却后进入牵引电机，对牵引电机进行冷却后通过固定在摇臂上的喷水块的喷咀将水喷向滚筒；另一路水进入截割传动冷却器，对截割部进行冷却后再进入截割电机，对截割电机进行冷却后通过固定在摇臂上的喷水块的喷咀将水喷向滚筒。另一路水又分三路，一路水进入变频器和变压器，对变频器和变压器进行冷却后通过固定在摇臂上的喷水块的喷咀将水喷向滚筒；另一路水进入牵引传动冷却器，对牵引传动进行冷却之后再进入牵引电机，对牵引电机冷却之后，通过固定在摇臂上的喷水块的喷咀将水喷向滚筒，第三路水进入截割传动冷却器，冷却了截割部之后再进入截割电机，之后通过安装在摇臂上的喷水块的喷咀将水喷向滚筒。详见图6-1喷雾冷却系统图。图6-1 喷雾冷却系统图4.4、辅助液压系统4.4.1 辅助液压系统的作用及组成（1）摇臂的升降摇臂的升降通过调高油缸来实现。在调高油缸的端部安装有组合阀，在组合阀内设有两个交叉油路安全阀，压力油通过组合阀进入调高油缸，组合阀中交叉油路安全阀用来防止油缸过载。（2）采煤机行走牵引的停止/启动每个牵引部后侧都安装有一个制动器。当泵站停止向其供油时制动器起作用，摩擦片上产生的摩擦力阻止轴齿轮转动，从而销轨轮停止传动，保证采煤机的安全。为了松开制动器，让采煤机沿工作面运行，首先起动泵站电机，辅助压力油通过管道接头进入制动器，克服碟形弹簧的作用力，松开摩擦片，轴齿轮转动，最终带动销轨轮转动。（3） 截割部和行走部的注油 在采煤机的采空侧安装有四个注油接头，中间两个分别向左、右截割部注油，两边两个分别向左、右牵引部注油。当截割部或牵引部油量不够时，使用便携式油压驱动滤油机向截割部或牵引部注油。4.4.2 辅助液压系统的组成辅助液压系统主要由注油接头、接头、三通、软管等到组成。4.5、护板及拆卸工具4.5.1 组成护板及拆卸工具部分主要由压杆式黄油枪、便携式油压驱动滤油机、拖缆装置、软管护栏、控制盒护罩、滚筒拆卸工具、钳子、油缸楔块提取器、油缸导向套扳手、油缸铰销提取器、主机架起吊工具、外牵引定位销提取器、摇臂铰销轴提取器、摇臂楔块提取器等组成。4.5.2 作用及工具（1）注油压杆式黄油枪主要用来给外牵引注黄油；便携式油压驱动滤油机有两台，分别用来注射齿轮油和液压油；齿轮油注油嘴是注射齿轮油时使用的连接工具，液压油注油嘴是注射液压油时使用的连接工具。（2）保护软管护栏是为了防止软管掉下机子与别的物体碰撞摩擦而损坏，它固定在主机架采空侧的边缘；控制盒护罩有两个，分布于主机架采空侧的两端，主要用来保护控制盒，防止煤块或别的东西碰撞控制盒而造成失效；拖缆装置固定在主机架上顶板的采空侧，下方与电缆夹相连接，用来拖移电缆，为了防止电缆由于往复弯曲而造成损坏，使电缆有更大的弯曲半径，拖缆装置采用铰接结构。(3)安装与拆卸滚筒拆卸工具是拆卸滚筒时使用的专用工具；钳子是安装和拆卸滚筒上齿套固定装置挡圈的工具；主机架起吊工具是安装和拆卸采煤机过程中起吊主机架的工具，安装于主机架两端与摇臂连接的地方；外牵引定位销提取器是拆卸外牵引定位销时使用的工具；摇臂铰销轴提取器是拆卸摇臂铰销轴时使用的专用工具；摇臂楔块提取器是拆卸摇臂楔块时使用的工具；拆卸调高油缸铰销时可使用油缸铰销提取器；拆卸调高油缸导向套时可使用油缸导向套扳手；拆卸油缸楔块时可使用油缸楔块提取器。4.6. 螺旋滚筒滚筒是采煤机的工作机构，其作用主要有二：一是从煤壁上将煤截割下来；二是靠滚筒上的螺旋叶片将截割下来的煤装到工作面刮板输送机上。另外，滚筒的内喷雾还可冷却截齿延长其使用寿命，喷雾降尘改善工作条件，冲淡瓦斯湿润煤层等。此外，滚筒的结构和参数对煤的块率、煤尘的生成量及采煤机整机工作的稳定性等也有一定的影响。截割滚筒为螺旋焊接结构滚筒，为了适应电牵引采煤机的需要，该滚筒采用四头螺旋叶片；为了提高开机率充分发挥电牵引采煤机的效力，截割刀具采用截齿、齿套、齿座三件组合式镐型刀具，增加了端盘、叶片和壳体的厚度以提高滚筒的强度，增加其可靠性。滚筒的端盘采用碟形结构，以减少滚筒割煤过程中端盘与煤壁的摩擦损耗，减小了采煤机前进过程中的牵引阻力，如图8-1截割滚筒所示。采煤机设有内喷雾装置，以提高降尘效果。在滚筒的螺旋叶片上钻有径向小孔水道，每一个水道安装一只喷咀，每只喷咀布置在截齿与截齿之间，离截齿较近，以便在煤尘尚未扩散之前就将其扑落，由此大大提高了降尘效果，端盘上也布置了多只喷咀。滚筒的连接方式采用锥形法兰机构，利用锥形法兰机构把截割滚筒安装在摇臂的输出轴上。并用螺栓进行轴向固定，以防止滚筒割煤过程中产生的轴向移动。螺栓安装好后，必须用铁丝串接降松。 滚筒的拆卸及注意事项：先将滚筒与摇臂输出轴的连接螺丝取出，再用滚筒拆卸工具将滚筒拆下来。滚筒截齿：每次截割开始前或规定检修期间，应检查截齿（如每割一个班）。检查截齿须达到有一整套适用型号和规格的截齿与滚筒配套。专题论述重载齿轮变位系数的选择：变位齿轮的产生19世纪末，展成切齿法的原理及利用此原理切齿的专用机床与刀具的相继出现，使齿轮的加工已具有较完备的手段后，渐开线齿轮更显示出更巨大的优越性。标准渐开线齿轮的特点是设计计算简单并有互换性，尤其在滚齿加工方法出现以后，这种有点就更加突出。但是在工程设计中常常会遇到需要齿数很少的齿轮，加工出来以后，发现它产生了根切或腹切现象，破坏了正确的渐开线齿廓，在运动中振动加剧，噪音增高，而且使齿根强度显著降低，非常容易断齿。另外，在各种减速器的设计中，中心矩多为标准的。采用标准渐开线齿轮就很难保证每对齿轮的中心矩都与保准所规定的要求相符合。为了克服上述标准齿轮的两个主要缺点，于是出现了变位齿轮，即在切齿时只要将切齿工具从正常的啮合位置稍作移动，就能用标准刀具在加工标准齿轮的机床上切出相应的变位齿轮。归纳起来，变位齿轮有以下几种功用：1）由于传动比和空间的限制，必须采用齿数很少的齿轮时，可以消除根切现象，并且可提高齿轮的抗弯强度及使用寿命；2）提高齿轮传动的接触强度。变位齿轮虽然仍是渐开线齿轮，但齿廓是利用曲率半径较大的渐开线线段。也就是说，取较大的总变位系数xc,即啮合角aw增大可以提高齿轮的接触强度。根据计算和试验，齿轮采用变位的方法可使齿轮传动的承载能力增高20%-25%，甚至更高，而使用寿命则可增长200%或更长；3）提高轮齿抗磨损和耐胶合的性能。应用适当的变位方法可以显著的降低啮合的滑动速度和减小滑动比，从而提高轮齿抗磨损和耐胶合的性能。此外，如果采用正变位，即利用曲率半径较大的渐开线线段时，两个相互啮合的齿面更接近于雷诺方程的推导条件，所以还可以改善齿轮传动的流体力学性能和润滑状态；4）在使用多于需用最小齿数的齿轮时，也会使齿轮的抗弯强度有较大的提高。在模数不变的情况下，轮齿的抗弯强度随着齿形系数YF的增大而增大，而齿形系数YF 又随着变位系数的增大而增加。如果总的变位系数不变，为了提高某个齿轮的抗弯强度，还可以在两个齿轮之间适当分配这一数值，使抗弯强度较弱的齿轮得到较大的增强，以提高整个齿轮传动的抗弯强度。在个别情况下，采用变位可使齿轮的抗弯强度提高一倍以上；5）配凑中心矩。在齿数和模数已定的前提下，如果啮合齿轮对的中心矩不能满足时，通过变位可使连个啮合的齿轮的中心矩满足上述要求。这种功能在减速器的设计中应用最广泛，因此减速器的中心矩都是标准的；修复费旧齿轮。增大相互啮合大齿轮的负变位系数并重新制造正变位的小齿轮，即保证了原有中心矩不变，又可满足原来传动比的要求。尤其在大型开式齿轮传动中应用，效益更为显著，因为一个大齿圈有达50t的，其价值可达50-70万元，甚至更贵重一些。此外，采用变位还可以增大重合度系数，加大齿根圈以保证齿轮强度等其他功用。变位齿轮的优点1） 提高齿轮的接触强度；2） 减少吃面磨损和胶合的可能性。两滑动表面的磨损与其摩擦面的材料、正压力、滑动速度、加工精度和润滑条件等因素有关。如果材料和加工精度已经确定，则吃面的磨损就只与正压力、滑动速度和润滑条件有关。采用变为啮合可以显著地降低齿轮表面的相对滑动速度和正压力，并且能够大大地改善润滑条件；3） 提高齿轮的抗弯强度；4） 提高传动效率；5） 减轻齿轮的重量；6） 修复废旧齿轮；7） 改造现有的标准齿轮变位系数的选择变位齿轮的性能与其变位系数的选择正确与否有着极为密切的关系。在变位齿轮的设计计算中，能够迅速而正确地选择变位系数十分关键，不仅可加快计算速度，而且还能满足所要求的啮合性能指标。结 论此次设计历时近三个月，在这三个月之中有过苦闷，也有过欣喜；有个失误，也有过成功。纵观此次毕业设计，我觉得受益匪浅。尤其是在陈飞老师的悉心指导和监督下，使我收到了此生都难以忘怀的教育。通过收集一些原始数据资料，对各种采煤机的工作原理和优缺点有了基本的了解，并对MG300/700型电牵引采煤机有了初步的设计思路。设计中，我学习和巩固了学多机械传动等方面的知识点，开阔了思路。在这过程中，我遇到了许多未接触的问题，通过老师的指导、查阅资料这些问题都得到了解决，并使我学习到了很多东西。回顾以前三年多的基础知识的学习，在完成设计的过程中，使我感到书本知识与实际的距离，深刻体会到理论联系实际的重要性。才发现学以致用的必要性。毕业设计就是理论联系实际的一次大检验，通过它发现自己的不足之处。锻炼自己发现问题，分析问题，解决问题的能力。为以后的工作打下坚实的基础。本次毕业设计主要是针对MG300/700型采煤机总体方案设计开发，采用截割电机横向布置法，这样即减少了一对伞齿轮、提高了强度又使采煤机机身缩短。本采煤机截割部主要是采煤机的摇臂，包括五级减速器，其中有三级是直齿减速，还有二级是行星减速。因此说明书主要是对齿轮的设计和各轴、轴承、键、及其花键的效核。最后经过校核，本采煤机满足设计要求。参考文献：1.王洪欣、李 木、刘秉忠，机械设计工程学，中国矿业大学出版社，20012.唐大放、冯晓宁、杨现卿，机械设计工程学，中国矿业大学出版社，20013.李昌熙、沈立山、高 荣，采煤机，中国矿业大学出版社，19924.马新民、钟光耀，煤矿机械，中国矿业大学出版社，19895.程居山等，矿山机械，中国矿业大学出版社，19976.李爱军、曾维鑫，画法几何及机械制图，中国矿业大学出版社，20027.杨廷栋、周寿华、申 哲，渐开线齿轮行星传动，成都科技大学出版社，19898.江旭昌，大变位齿轮，中国建材工业出版社，20019.机械设计手册，机械工业出版社，199610.赫桐生，理论力学，高等教育出版社，200311.刘鸿文，材料力学、，高等教育出版社，200312.张世洪等，电牵引采煤机的技术现状与发展趋势，200113.何敬德等，国内外煤矿采掘运装备技术现状、发展对策和思考，煤矿机电，200214.刘春生，国内大功率自动化电牵引采煤机的现状和发展，煤矿机电，200415.戴绍诚等，高产高效综合机械化采煤技术与装备，煤炭工业出版社，199716.梁正强，机械零件设计计算实例，国防工业出版社，198917.饶振纲，行星机构传动设计，国防工业出版社，198018.于学谦、方佳雨，矿山运输机械，中国矿业大学出版社，1989英文原文The Technical Situation and Development Trend of Electrical Haulage ShearersAbstract： In this paper，the technical development history and technical situation of electrical haulage shearersfor thin seam of China are reviewed，and the main technical parameters，general structure，serialization anddevelopment trend of such sheares are introducedKeywords： thin seam；shearer；electrical haulage；multimotor driving；transverse arrangementGerman Eickhoff company and American JOY company, the mid 70s in 20 centuries develops a direct current to lead to adopt coal machine one after another.Henceforth, each mainly adopted coal machine a research a manufacturing a company to all lead to adopt coal machine to carry on to the electricity in the world a great deal of of study a development.80The age expected to appear alternate current to lead to adopt coal machine behind.90Age, the big power electricity which develops to gather electronics, micro-electronics, information management and calculator intelligence technique in the integral whole leads to adopt coal machine, like the LS series of American JOY company, British Long-Airdox the Electra, SL series of the company, the EDW, SL series of German Eickhof company, three wells in Japan three pond creation the MCLE-DR of series etc. the electricity lead to adopt coal machine.The electricity leads to adopt coal machine good and dependable sex with its function parameter Gao, automation degree Gao, operation convenience, supervision protection and examination the function perfect and economic performance Gao Deng3s advantage be quickly expanded an usage.1 The foreign electricity leads long to adopt the coal machine development general situation1.1German Eickhof companyAfter 1976 developped successful direct current to lead to adopt coal machine, it was basic to stopped a liquid to press to lead a development research of adopt the coal machine and continuously developped various form electricities to lead to adopt coal machine.90The SL series that the age develop is horizontal to arrange the alternate current lead to adopt coal machine, cut to mow electrical engineering to arrange in shaking arm.Among them, the S type electricity leads to adopt coal machine to pack machine power to reach to one 580 kWs, biggest lead dint 998 LSOkNs.SL300 type electricity leads to adopt coal machine to always pack machine power one 018 kWs, the adoption double change once the Pin machine drag along one system, biggest lead speed to reach to 54.5 ms/rai system the system have to hand over with each other a type a person the machine dialogue, equipments healthily forecasts, the on-line control, data deliver etc. function.1.2 :British Long-Airdox companyAfter 1984 developped success the first set cut to mow electrical engineering to arrange at many decorations with horizontal electrical engineerings of shake the arms get Electra550 type direct current led to adopt coal machine, at its foundation top enlargement power, and then develop into an Electra1000 type direct current to lead to adopt coal machine.90Age, on the model foundation of the Electra series, enlargement power, the improvement controls system, developped EL series alternate current to lead to adopt coal machine and the main model contains EL600, EL1000, EL1500, EL3000 type.At EL series model up equip of the Impact integrate protection and supervise and control system and have burden to control, machine supervision, adopt coal machine to automatically position, automatically key up, district control, the intelligence turn safe catena and random break down diagnosis, data to deliver etc. function.1.3American JOY company2070s in centurys developping successfully a 1 ls many electrical engineerings is successfullyhorizontal to arrange the direct current after lead adopt coal machine continuously developped a 2 IS ISs-7s again etc. type many electrical engineerings are horizontal to arrange the direct current lead to adopt coal machine.71.55 adopt the coal machine total power one 940 kWs, lead the speed 30 ms/min.Adopt a strong dint sells a track to have no chain to lead system, the enlargement chain track stanza is apart from with width, and adopt a forging to sell a row;Equip and 6 LS5 type the in general use JNA machine carry calculator information center and have persons machine communication interface, break down diagnosis sketch to show and store, wireless control from a distance, lead functions such as control and protection etc.1.4 Japan1987The year continuously develops to succeed various series alternate current of the MCLE-DR which mow electrical engineering to lengthways set outs to lead to adopt coal machine behind and developped to cut many electrical engineering alternate currents of mow the electrical engineering horizontal decorations to lead to adopt coal machine again for the last few years.Adopt the coal machine has tiny machine work condition a monitor and breaks down diagnosis system, can the numerical manifestation lead speed, roller position, stay a bottom coal thickness, electrical engineering load and everywhere temperature, have wireless remote control, and can add infrared ray shoot the machine manipulate a liquid to press a support.1.5 Poland the KOMAG mine for minerals a mechanization research centerPoland continuously developped KSE in developping successful KSE a 344 thin coal seam alternate currents with Chinese cooperation to lead foundation of adopt the coal machine a 360, KSE a 700, KSE one 800 RWs/2 BPs, KSE a 535 Ss/2 BPs, KSE1000 type etc. alternate current lead to adopt coal machine.Adopt the coal machine cuts deeply from 630171111 raise 800-1000 mms.1.6 RussiaThe former Soviet Union 70s in 20 centuries develops a K128 Is-Is.The direct current after lead adopt coal machine develops to succeed various direct currents to lead to adopt coal machine one after another again.9The age of the o developped K a 8 etc. alternate currents to lead to adopt coal machine.Every consider, the electricity of Russia leads to adopt coal machine power smaller, the direct current lead and the function parameter is lower.2 The local electricity leads to adopt the coal machine development general situationIn recent years.The our country electricity led to adopt develop of coal machine to obtain a substantial progress with development, carry on two developments in digesting to absorb abroad to usher in to adopt the coal machine technical foundation and owned many have an independent intelligent property right of change a product, at our country coal mine comprehensive the mechanization adopt coal work noodles, coal science studies total Shanghai branch in the hospital and Poland cooperates, after the local initiative develop successful our countrys first adoption exchanges change Pin adjust soon technical thin coal seam to climb scaleboard to adopt coal machine, branch in Shanghai again successively develop succeed cut to mow the alternate current that the electrical engineering lengthways sets out to lead to adopt coal machine and cut to mow electrical engineering horizontal set out of be applicable to in thick with the alternate current of thinner coal seam lead to adopt coal machine, and succeed applied at the Jin city, Huai south, Xu2 Zhou, big equal mineral duty bureau.3 Technique characteristics and develop trend3.1 pack machine power to enlarge.The function parameter raise(1)The single set piece mows electrical engineering power all in the 300 kWs above.The most adopts the coal machine single set piece to mow electrical engineering power to already arrive 6 OO kW, the 7 LS5s adopts the coal machine single set piece to mow electrical engineering power to be up to 750 kWs.(2)Lead power all above in the 80 kWs, biggest already 220 kWs.(3)Always pack machine power more than one 000 kWs, reach to one 94 OkWs such as the 7 LS5s, the EL3000 always packs machine power as tallest as 2000 kWs.(4)Lead speed and lead dint to significantly raise.Lead the speed l 5-25 ms/min, lead the dint 500 kNs above.Biggest lead speed 54.5 ms/rain(SL300), biggest lead dint 998 kNs.(5)Cut to mow power aggrandizement, the support random pays to protect of realization, the enlargement roller cuts deeply.The l is 0 year agos and cut deeply mostly is a 630-700 Inll1s, widespread now adopt 1000-1200 Zis to cut deeply, separately attain 1500 Infnses to cut deeply.(6)The exaltation adopts the coal machine credibility with can utilization.The abroad adopts coal machine a dollar a parts a design life span:The wheel gear 12500 hs, the bearings is 20000-30000 hses, the electrical engineering insulates the life span 44000 hs, and the roller adopts coal 640,000 ts.Adopt coal machine to greatly fix a period for 2 years, the coal measure 300-5,000,000 ts.Our country requests that adopting coal machine coal measures a 150-2,000,000 ts but not and greatly fixs, the margin is very big.3.2 medium high pressure power suppliesAlong with adopt coal machine to pack the machine power significant exaltation, the work noodles continuously lengthens, the whole work noodles capacity works over the 5000 kWs the noodles length attain 300 ms.In order to reduce power line road to exhaust, quality and electrical engineering function of the exaltation power supply, high pressure power supply in the widespread adoption.The main power supply grade has a 2300, 3300, 4160 and 5000 V etc.3.3 supervisions protection system intelligence turnThe modern electricity leads to adopt the intelligence that the coal machine all has establishment in the microprocessor foundation to turn supervision, monitor and protection system, can carry out to hand over with each other type person machine dialogue, wireless control from a distance, the work condition monitor and appearance show, the data collect to save and deliver, health(break down) diagnosis and with early warning, auto control, automatically key up etc. various functions, adopt the coal machine maintenance quantity least by assurance, the utilization is the tallest, and can carry out to press a support with liquid and work the noodles transport the information of machine to hand over with each other with allied move a control etc. function.Such as Anne virtuous Sen company EL series the model up equips Impac:The t integrates protection and supervision system, the Eichhof of the Eichhof company a data gathers together technique system, the JOY company 6 LS type the electricity lead the JNA network information center of adopt the coal machine etc.Supervise and control protection system intelligence to turn main function:(1)Load the control passes the monitor that the piece mows electrical engineering electric current, adjust to adopt lead of coal machine speed and make to adopt coal machine under the different work condition with superior turn of the parameter carry on a work and promise to spread to move system to dont easily be continuously pounded at influence;(2)Work noodles fixed position controls identifying to adopt coal machine is work the position of noodles, automatically decelerate in the machine head, machine tail with stop, match with a realization auto with support to random move;(3)Transport machine with work noodles allied machine burden the control pass a burden monitor of transport the machine to regulate to adopt the adopt of coal machine amount of coal and make to adopt coal machine and transport the production ability of machine to match mutually;(4)Automatically keying up a control will have the coal rock boundary of certain resolution to identify to spread a feeling machine to combine a calculator control and constitute a coal rock boundary to spread feeling device and coal rock boundary to identify system.Have already apply to physically or just be placed in research at the production currently with experiment the coal rock of stage identify a method and analytical the system mainly have:Remember the intelligence distance control, the analytical and natural D of the vibration frequency chart shoot line, measure dint to cut Chi, radioisotope, Zao voice the infrared ray, radar probe into etc.Remember an intelligence distance to control a coal rock boundary to identify and control system among them an application at most is what foreign main model adopt to automatically key up a technique currently in actually the production.But radars probing into a technique to be think be a kind of coal rock boundary which have application foreground mostIdentify a method;(5)Circulate appearance supervision and manifestation adopts coal machine a data to collect systemCan collect machine parameter:If the Eickhof company SL series adopts coal machine a material to have MICOS68 mineralses to use tiny machine system, main course 10 single submenus include to adopt coal luck to go appearance;Automatically manipulate;Cut to mow a parameter;Lead a parameter, liquid presses system parameter, each examination to order temperature, each electric motor electric current;Water measure, water pressure;Control system soft, hardware model number;Diagnosis, early warning(password) etc., the most protection item can hand over a way to with each other shield through persons machine;(6)The data deliver, agreeable slot control and ground supervisions adopting the coal machine long range communication and work noodles concentration a control technique be the marking of modern mineral well.(7)Expert system and breakdown diagnose data and information from the examination and movement parameter of the supervision, function with former machine maintenance, usage the circumstance carry on a comparison, carry on diagnosis to the healthy movement of machine, can also to particular mistake and recommend the project provide risk valuation.3.4 electricities lead system to adjust to soon develop toward the exchangesThe electricity leads to adopt a lead of coal machines method to press the type of lead the electrical engineering and can is divided into direct current to lead and communicates to lead.The electricity in earlier period leads to adopt coal machine to mostly adopt direct current to adjust soon system.Develop success from the mid 80s of Japan 20 centuries the first set alternate current lead to adopt coal machine and communicate that adjusting soon system is advanced with its technique, dependable sex Gao, the maintenance manage in brief, the price cheap etc. advantage, drive quick expansion application.9The big power electricity expected to develop behind in the age of the o lead3.6 have no chain to lead toward the wheel gear one Chi track the type turn intoAlong with lead continuously enlarge of the dint, sell a round one Chi track types having no chain to lead have already eliminate, wheel gear one chain track types having no chain to lead have already not much use as well, now adopt coal machine have no the chain lead to just and gradually incline toward adoption wheel gear one Chi track type have no the chain lead, this is 1 kind from the wheel gear on selling a track type to turn in to since then have no chain to lead structure, cylinders sell is replace by the Chi track and weld structure to change whole nicety cast or forge, the width enlarge, the stanza is apart from to increase tofrom the 125 mms l 75 mms.4 The local electricity leads to adopt the coal machine research contentsThe local electricity leads to adopt coal machine a representative model and foreign electricity to lead to adopt coal machine to compare and have already near in the total parameter function foreign 20 centuries age initial stage of 9 o level.But some key partses and it the total function, function, orientation scope.etc. still treat further perfect with raise.Particularly on-line work condition monitor, breakdown diagnosis and forecast, the signal deliver and adopt coal machine to automatically control, spread a feeling machine etc. the intelligence turn technique and abroad to compare to still have a bigger margin.As a result the local electricity leads intelligence of adopt the coal machine to turn degree low, the equipments credibility, safety with can support sex worse, the local electricity will lead to adopt coal machine from now onMain research contents is as follows:(1)Further perfect communicate with exaltation change the Pin adjust soon credibility of lead the system.The point is perfect and raises system device of anti- earthquake, spread hot and defend tide etc. function;(2)The research dependable tiny machine electricity controls system.Point is the exaltation adopts coal machine the electricity controls the system anti- interference, anti- hot effect of ability;(3)Development or to build up the electricity control the supervision function of system.Point is the research breaks down diagnosis and expert system, the works condition monitor, manifestation and information to deliver system and work the noodles adopt coal machine to automatically circulate control system and change from the orientation Pin electric circuit of electric leakage examination and protection technique, shake arm to automatically key up system etc.;(4)Development can the mineral of four quadrant movements use to communicate change the Pin adjust to soon equip.Make to adopt coal function to adapt the demand that bigger Qing Cape coal seam mine;(5)The development packs machine power to largerly adopt coal machine, the exaltation adopts coal machine can the research of utilization and life span;(6)The research that the electric appliances component is small scaled to turn.In order to packing machine power to enlarge, electric motor, transformer, change Pin machine etc. the physical volume of the equipments also corresponds aggrandizement, for satisfy whole the machine structure arrange tightly packed of request, have to study an equipments small scaled turn of technique path.中文译文电牵引采煤机的技术现状和发展趋势摘 要： 本文介绍了我国薄煤层电牵引采煤机的技术发展历史和现状，重点介绍薄煤层电牵引采煤机的主要技术参数、总体结构、系列化及其发展趋势。关键词： 薄煤层；采煤机；电牵引；多电机驱动；横向布置德国Eickhoff公司和美国JOY公司，20世纪70年代中期相继研制出直流电牵引采煤机。此后，世界上各主要采煤机研究制造公司均对电牵引采煤机进行了大量的研究开发。80年代后期出现了交流电牵引采煤机。90年代，开发出集电子、微电子、信息管理以及计算机智能技术于一体的大功率电牵引采煤机，如美国JOY公司的LS系列、英国Long-Airdox公司的Electra、SL系列，德国Eickhof公司的EDW、SL系列， 日本三井三池制作所的MCLEDR系列等电牵引采煤机。电牵引采煤机以其性能参数优良、可靠性高、自动化程度高、操作方便、监控保护及检测功能完善、经济效益高等优点被迅速推广使用。1 国外电牵采煤机发展概况1.1德国Eickhof公司自1976年研制成功直流电牵引采煤机后，基本停止了液压牵引采煤机的开发研究，陆续开发了多种形式电牵引采煤机。90年代开发的SL系列横向布置交流电牵引采煤机，将截割电机布置在摇臂上。其中S型电牵引采煤机装机功率达1 580kW，最大牵引力998LSOkN。SL300型电牵引采煤机总装机功率1 018 kW，采用双变频器一拖一系统，最大牵引速度达545mrai制系统具有交互式人机对话、设备健康预报、在线控制、数据传输等功能。1.2 ：英国LongAirdox公司自1984年研制成功第一台将截割电机布置在摇臂上的多电机横向布置得Electra550型直流电牵引采煤机后，在其基础上加大功率，又研制成Electra1000型直流电牵引采煤机。90年代，在Electra系列机型基础上，加大功率，改进控制系统，开发了EL系列交流电牵引采煤机，主要机型有EL600、EL1000、EL1500、EL3000型。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、智能化安全连锁、随机故障诊断、数据传输等功能。1.3美国JOY公司20世纪70年代研制成功1ls多电机横向布置直流电牵引采煤机后，又陆续研制了2IS-7IS等型多电机横向布置直流电牵引采煤机。7155采煤机总功率1 940kW， 牵引速度30mmin。采用JOYUltratmc2000型强力销轨无链牵引系统，加大链轨节距和宽度，并采用锻造销排；装备了与6LS5型通用的JNA机载计算机信息中心，具有人机通讯界面、故障诊断图形显示和储存、无线电遥控、牵引控制和保护等功能。1.4 日本1987年后陆续研制成功多种截割电机纵向布置的MCLEDR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，并可加装红外线发射器操纵液压支架。15 波兰KOMAG采矿机械化研究中心波兰在与中国合作研制成功KSE一344型薄煤层交流电牵引采煤机的基础上，陆续开发了KSE一360、KSE一700、KSE一800RW2BP、KSE一535S2BP、KSE1000型等交流电牵引采煤机。采煤机截深由630 171111提高到8001 000 mm.16 俄罗斯前苏联20世纪70年代研制出K128I-I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。9o年代开发了K一8国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。2 国内电牵引采煤机发展概况近年来。我国电牵引采煤机的研制和开发取得了长足的进步，在消化吸收国外引进采煤机技术的基础上，进行二次开发，拥有了许多具有自主知识产权的换代产品，在我国煤矿综合机械化采煤工作面，国产采煤机已经占据主导地位， 完全采用国产装备的高产高效工作面不断涌现。1991年，煤炭科学研究总院上海分院与波兰合作，在国内率先研制成功我国第一台采用交流变频调速技术的薄煤层爬底板采煤机后，上海分院又先后研制成功了截割电机纵向布置的交流电牵引采煤机、截割电机横向布置的适用于中厚和较薄煤层的交流电牵引采煤机，并成功应用于晋城、淮南、徐州、大同等矿务局。到目前为止，国内各采煤机生产厂家均对交流电牵引采煤机进行了大量的研究开发。上海分院研制的MG系列电牵引采煤机已形成9大系列共几十个品种，现正在开发装机总功率达l 800 kW 的交流电牵引采煤机； 太原矿山机器厂与上海分院合作， 将AM500液压牵引采煤机改造成MG 375830一WD型交流电牵引采煤机后， 又与兖州矿业集团合作，研制成功了MGTY 30090033D型交流电牵引采煤机；鸡西煤机厂与上海分院合作将MG2300一W 型液压牵引采煤机改造成MG300 360一WD型交流电牵引采煤机后，又开发了MG200463型、MG400985型交流电牵引采煤机；辽源煤机厂与邢台矿业集团合作研制成功我国首台应用电磁转差离合器调速技术的MG668一WD型电牵引采煤机；无锡采煤机厂与中合作，开发研制成功国内首台应用开关磁阻电机调速纺机电研究所技术的MG200500一CD型电牵引采煤机。3 技术特点与发展趋势31 装机功率增大。性能参数提高(1)单台截割电机功率均在400 kW 以上。多数采煤机单台截割电机功率已达到6OO kW，7LS5采煤机单台截割电机功率高达750 kW。(2)牵引功率均在80 kW 以上，最大已达220 kW。(3)总装机功率超过1 000 kW，如7LS5达1 94OkW，EL3000总装机功率最高达2 000 kW。(4)牵引速度、牵引力大幅提高。牵引速度l525mmin，牵引力500 kN以上。最大牵引速度545 mrain(SL300)，最大牵引力998 kN。(5)截割功率增大，支架随机支护的实现，加大滚筒截深。l0年前，截深大多是630700 Inll1，现普遍采用1 0001 200眦截深，个别达到1 500 Infn截深。(6)提高采煤机可靠性和可利用率。国外采煤机元部件设计寿命：齿轮12500h，轴承20 00030000h，电机绝缘寿命44000h，滚筒采煤64万t。采煤机大修周期2年，出煤量300500万t。我国要求采煤机出煤量150200万t而不大修，差距很大。32 中高压供电随着采煤机装机功率大幅度提高， 工作面不断加长，整个工作面容量超过5000kW，工作面长度达到300m。为减少输电线路损耗，提高供电质量和电机性能，普遍采用中高压供电。主要供电等级有2300、3300、4160、5000V等。33 监控保护系统智能化现代电牵引采煤机均装有建立在微处理机基础上的智能化监控、监测和保护系统，可以实现交互式人机对话、无线电遥控、工况监测及状态显示、数据采集存储及传输、健康(故障)诊断及与预警、自动控制、自动调高等多种功能，以保证采煤机维护量最小，利用率最高，并可实现与液压支架、工作面输送机的信息交互和联动控制等功能。如安德森公司EL系列机型上装置Impac：t集成保护与监控系统，Eichhof公司的Eichhof一数据汇集技术系统，JOY公司6LS型电牵引采煤机的JNA网络信息中心等。监控保护系统智能化主要功能：(1)负载控制通过截割电机电流的监测，调整采煤机的牵引速度，使采煤机在不同工况下以最优化的参数进行工作，保证传动系统不易受持续冲击影响；(2)工作面定位控制 识别采煤机在工作面的位置，在机头、机尾自动减速和停止，与支架配合实现自动随机移架；(3)与工作面输送机联机负荷控制 通过输送机的负荷监测来调节采煤机的采煤量，使采煤机和输送机的生产能力相匹配；(4)自动调高控制 将具有一定分辨率的煤岩分界识别传感器结合计算机控制，组成煤岩分界传感装置及煤岩分界识别系统。目前已应用于生产实际或正处于研究和试验阶段的煤岩识别方法及分析系统主要有：记忆智能程控、振动频谱分析、天然丁射线、测力截齿、放射性同位素、噪声红外线、雷达探测等。其中记忆智能程控煤岩分界识别及控制系统在实际生产中应用最多，是目前国外主要机型所采用的自动调高技术。而雷达探测技术被认为是最有应用前景的一种煤岩分界识别方法；(5)运行状态监控与显示 采煤机数据采集系统可采集机器参数：输入电压，电机电流，轴承、绕组和冷却水温度，控制电流，润滑油温度、消耗量，液压系统油位、压力、温度，冷却和喷雾降尘水量、水压，牵引速度、方向，摇臂操作角度，过载保护监控等。如Eickhof公司SL系列采煤机装备有MICOS68矿用微机系统，主菜单10个子菜单包括采煤机运行状态；自动操纵；截割部参数；牵引部参数、液压系统参数、各检测点温度、各电动机电流；水量、水压；控制系统软、硬件型号；诊断、预警