791 滚筒采煤机截割部分的设计【毕业论文+cad图纸】【机械全套资料】
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791 滚筒采煤机截割部分的设计【毕业论文+cad图纸】【机械全套资料】,滚筒,采煤,机截割,部分,部份,设计,毕业论文,cad,图纸,机械,全套,资料
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毕业设计说明书中文摘要 滚筒采煤机截割部分的设计 摘要 滚筒采煤机是煤炭采掘的重要设备。 是 实现煤矿生产机械化和现代化的重要设备之一 。 因此， 它 对提高煤的采掘效率有着重要的影响。目前，采煤机的设计技术已经发展的相当完善，但是在国内采煤机技术和国外相比依然还比较落后。 本次设计在吸取了前人经验的基础上设计了大功率，适合于中厚煤层的采煤机。对于采煤机的截割部进行了革新设计，采用强力耐磨型滚筒对称布置， 提高 了 割煤效果和滚筒寿命，降低截齿消耗量和用户成本。 机械传动系统采用直齿圆柱齿轮和行星轮传动动。 故传动效率 高，容易安装和维护，分别用两台 250电动机驱动两截割部。截割部电机容量调整范围宽，其调整范围为 150 300通过调整 截割电机容量，可实现一机多型。 截割部采用四行星单浮动结构， 承载能力大，减小了结构尺寸。采用大角度弯摇臂设计，加大过煤空间， 提高装煤效果，卧底量大。 本次设计的采煤机采煤效率高，生产可随不同的煤质的变化生产不同的机型，市场适应性强。 关键词 采煤机 强力耐磨滚筒 截割部 弯摇臂 传动系统 毕业设计说明书外文摘要 is an It is of of it on of of of is on of in is It on of by to At it of As to is of of by 50of in of is is 50kw 00of be of to is of s s is of as is of be to in is 学士 学位论文 （设计）原创性声明 本人郑重声明：所提交的学位论文，是本人在导师指导下，独立进行研究工作所取得的成果 。 除文中已注明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的作品成果。对本文研究做出过重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。 本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担。 学位论文作者签名 （亲笔） ： 年 月 日学士学位论文 （设计） 版权使用授权书 专业： 论文（设计）题目： 本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，本科生在校攻读期间学位论文（设计）工作的知识产权单位属山西农业大学，同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅；本人授权 山西农业大学 可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编学位论文。 毕业后发表与本研究有关的文章，作者单位署名应为“山西农业大学”，可以在备注 中注明本人现工作单位。本研究成果的知识产权归属山西农业大学，未经指导教师和山西农业大学同意。本人不私自从事与课题有关的任何开发和盈利性活动。 学位论文作者签名（亲笔）： 年 月 日 导 师 签 名 （亲笔） ： 年 月 日 毕业设计 评价表 指导教师意见 签 字： 年 月 日 评阅人意见 签 字： 年 月 日 答辩委员会意见 主任委员签字： 年 月 日 院学术委员会意见 院长签字： 年 月 日 山西农业大学工程技术学院毕业设计说明书 - 1 - 目录 1 引言 1 2 技术任务书 5 5 高方式 5 臂 5 承 5 引方式 5 动方式 6 煤机的附属设备 6 3 设计计算说明书 7 煤机的滚筒 7 高和截深 7 计生产功率 7 机功率 8 臂和电动机 9 筒采煤机截割部设计 10 旋滚筒设计 10 旋叶片的螺旋升角 10 削厚度 10 旋滚筒的转向 11 筒的三个直径 11 筒升角 13 旋头数 13 齿 14 齿的材料以及截齿的固定 16 割部减速器传动系统 16 割部摇臂传动系统 16 割部摇臂传动系统齿轮 17 17 李乐：滚筒采煤机截割部分的设计 - 2 - 21 轴承选用的规格和代号 22 22 割部减速器的润滑 23 4 使用说明书 24 品名称 24 品的用途和使用范围 24 要结构 24 用维护和注意事项 24 5 标准化审查报告 24 24 25 6 技术和经济分析 25 7 总结 26 参考文献 28 致谢 30 毕业设计说明书外文摘要 毕业设计说明书中文摘要 山西农业大学工程技术学院毕业设计说明书 - 3 - 滚筒采煤机截割部分的设计 摘要 滚筒采煤机是煤炭采掘的重要设备。 是 实现煤矿生产机械化和现代化的重要设备之一 。 因此， 它 对提高煤的采掘效率有着重要的影响。目前， 采煤机的设计技术已经发展的相当完善，但是在国内采煤机技术和国外相比依然还比较落后。 本次设计在吸取了前人经验的基础上设计了大功率，适合于中厚煤层的采煤机。对于采煤机的截割部进行了革新设计，采用强力耐磨型滚筒对称布置， 提高 了 割煤效果和滚筒寿命，降低截齿消耗量和用户成本。 机械传动系统采用直齿圆柱齿轮和行星轮传动动。 故传动效率 高，容易安装和维护，分别用两台 250割部电机容量调整范围宽，其调整范围为 150 300通过调整 截割电机容量，可实现一机多型。 截割部采用四行星单浮动结构， 承 载能力大，减小了结构尺寸。采用大角度弯摇臂设计，加大过煤空间， 提高装煤效果，卧底量大。 本次设计的采煤机采煤效率高，生产可随不同的煤质的变化生产不同的机型，市场适应性强。 关键词 采煤机 强力耐磨滚筒 截割部 弯摇臂 传动系统 李乐：滚筒采煤机截割部分的设计 - 4 - is an It is of of it on of of of is on of in is It on of by to At it of As to is of of by 50of in of is is 50kw 00山西农业大学工程技术学院毕业设计说明书 - 5 - of be of to is of s s is of as is of be to in is 1 引 言 李乐：滚筒采煤机截割部分的设计 - 6 - 煤是重要的能源物质，在我国有着很大的储量。采煤一直以来都被人们看作一项非常危险的事情。在以前国内有很多小型煤窑，由于规模小，技术落后，大部分都是靠人工进行挖煤、运输煤。因此经常出现各种事故，而且大量浪费了资源。大型的采煤机械的出现使这一现象得到了改观。采煤机作为采煤的主要工具是 实现煤矿生产机械化和现代化的重要设备之一。机械化采煤可以减轻体力劳动、提高安全性，达到高产量、高效率、低消耗的目的。 它 对提高煤的采掘效率有着重要的影响。因此国内外采煤机的设计、改进一直都在以较快的速度向前发展。 最早的滚筒采煤机出 现在英国，它是把截煤机的减速箱部分改成允许安装一根横轴和截割滚筒。由于其水平轴截割滚筒的设计优于截煤机，因此其改进型比刨煤机更适宜英国开采条件，但在 20 世纪 50 年代这种采煤机并非是唯一应用的采煤设备。另外有一种有竞争的采煤机是钻削式采煤机。这种采煤机配有一个按螺钻原理设计的主截割部，其应用范围主要局限与薄煤层。 滚筒采煤机经过多次改进设计而得到不断的发展。最早设计的滚筒采煤机仅能单向采煤，输送机和液压支架在向前推移之前，留在轨道上采出的煤在回空段被装载。后来又研发了双向采煤的滚筒采煤机。然而由于这种采煤机受 到调向的限制，加之固定滚筒缺乏自由性，因此摇臂滚筒采煤机应运而生。 20世纪 60年代末，久益公司生产出 1011列的连续采煤机，它是现代这种机型的雏形。到 70年代末，在 112过对 12善和提高，生产出适用于开采中硬煤层的 1210B、1210型机，以及适用于特别坚硬煤层的 12型机 (神东常用 1210B、 1210D)。 80年代后期至今连续采煤机在采煤业中得到了广泛的应 用，并且得到了长足的发展。我国对这种连续型采煤机的应用始于 70年代中期。那时主要靠引进外国的产品， 80年代以前主要是引进单机。随着国内采煤机技术的发展到了 90年代变成以配套引进为主。目前国内在采煤机研发和设计方面和国外有很大的差距。 煤炭科学研究总院太原分院早在 1990年就开始进行连续采煤机的研究，曾完成了轻型连续采煤机的设计、引进设备的国产化大修等工作。煤炭科学研究总院上海分院也承担了一些项目。尽管国内各大科研院所、生产厂家、煤矿企业曾开展过规模不等的连续采煤机等技术的国产化研究，但均存在一些问题，仍没有真 正在煤矿上见到国产连采 机的新产品。 我国引进连续采煤机早期使用效果不好的主要问题是：连续采煤机及其配套设备体山西农业大学工程技术学院毕业设计说明书 - 7 - 积大、吨位高，我国老矿井条件受到限制，设备下井困难；缺乏支护、清道、除尘等配套设备，生产能力受到一定限制；引进的连续采煤机设备电气防爆性能与我国防爆标准不一致；主要部件或零件在国内买不到，备件进口渠道不畅通、价格昂贵；国内没有对连续采煤机开采的成套技术进行系统研究；对回采工艺，支护方式和工艺及煤岩柱控制等相关问题没有得到闭，对通风管理不利；对有自然发火危险的矿井，煤体暴露多，带来了安全隐患。 因此我国需 要自己对采 煤机进行设计、改进使其适合我国的煤矿生产情况。 连续采煤机的特点是截割滚筒长，截割功率大，因此截割能力强，生产效率高，调动灵活，可控性好。尚需研究的主要内容如下。 1 连续采煤机总体参数的研究。机器牵引力及速度的确定，滚筒长度、直径、功率、转速及切割牵引力大小和变化等研究。 2 整机截割稳定性的研究。机器的重心位置、截割臂长度、截割速度、功率等切割参数对机器工作稳定性的影响。 3 截割机构方式的研究。根据电机不同的安装形式，其截割机构方式的确定须进行专项调查研究与分析对比。 4 切割技术的研究。截 割滚筒上截齿排列对机器的截割效率、振动及截齿的寿命有着重要的影响，必须利用计算机进行截齿排列优化设计和实验室模拟试验。 5 行走电机变频调速系统的研究。连续采煤机工作时，需要频繁调动；截割时，根据煤的硬度，行走速度在 0 4m 适应截割电 动机的工作特性；调动时，需以 20m 6 机器的自动控制、工况检测和故障诊断系统的研究。连续采煤机常在环境恶劣、安全得不到保障的工况下工作，因此必须使机器具有自动化控制功能，装设离机摇控系统。为了提高机器的可靠性，需研 制工况检测和故障诊断系统，使连续采煤机具有监控电流、电压、电机功率、油温油位油压等的自动监测、存储、显示、报警及故障提示等功能。 7 机载集尘装置的研究。需进行水喷雾集尘系统的试验研究。 8 对专用电动机、传感器、扭矩轴等特性元部件的研究。 我国在长期煤炭生产实践中，也已陆续研制生产了一系列国产采煤机，并且在借鉴国外先进机型的基础 上 ，迅速发展了大功率电牵引采煤机 (总装 机 功率达 1 400上 )，李乐：滚筒采煤机截割部分的设计 - 8 - 但是和国外先进的技术和设备相比较还有很大的差距。因此我们必须抓住机遇，加快采煤机的设计和改进步伐，加快缩短与国 外技术和设备的差距。 关于采煤机的设计可以从以下方面着手进行改进设计： 1 横向布置多个电动机。即将截割部、牵引部、泵站和破碎机构设计成横向布置方式。采用这种电动机布置方式，可将摇臂回转传动装置取消，而代之不传动功率的铰接轴，简化了结构，减少了薄弱环节和故障因素；可将传动链中锥齿轮取消，消除了加工、装配、维修锥齿轮的复杂工艺，提高了可靠性；各电动机传动系统功能单一，无过轴、旁轮等多余饥件和交叉重叠环节，部件为自封闭，部件之间无饥械传动， 只有管线等柔性联接，故结构简单、紧凑、机身长度可缩短；便于组装拆卸及在 维修更换部件、换摇臂及截割电动机时不需拆卸底托架和对口螺栓。 2 将机身设计成使部件可侧面拉装的整体箱式。即整个机身是个箱形结构的焊接件，根据需要分成若干个间隔室，安放变压器电控部 电牵引部、液压站等部分；而在采空区一侧将其敞开，可以将上述具有自封结构的部件方便地装入固定和拆下拉出，而机身两端铰接的截割部及其电动机也可以从采空区侧拆装。采用这种机身设计方式，可以为井下组装维修创造更方便快捷的条件，同时可实现整个机身无对口螺栓，也无底托架，强度大，刚性好， 免除了螺栓紧固的麻烦可将机身做成两段拼装，并用液压螺 栓紧固。 3 破碎机采用单独电动机传动。即将滚筒做成电动滚筒，由单独电动机经行星传动机构驱动破碎滚筒。采用这种破碎机驱动方式，可以利用按钮控制破碎机，操作方便，而且单独电动机还便于控制和保护。 改进挡煤板传动装置。即用中低速摆线马达，通过内齿轮或柱销传动。比如，可在挡煤板回转臂环架圆周安装轴向柱销，利用固装在摇臂上的液压马达带动长牙齿轮驱动柱销翻转挡煤板。采用这种挡煤板传动装置，可使挡煤板结构更可靠，且不怕煤粉堵塞，不易存煤泥，可大幅减少故障。 4 增大截煤深度。截深在 750上方能称为大截深，由于加 大了截深，相应的滚筒轴、轴承和摇臂强度也应加大，同时适当增大螺旋叶片的升角 (一般大于等于 20)，以改善装煤效果。采用强力截齿。由于速度加大，截齿的切削厚度增大， 可采用齿伸较长 (120右 )、大断面齿柄 (30*50硬质合金片厚度达 时加大齿座尺寸和强度，这样可减少截齿数、降低截齿消耗、增大块煤率和降山西农业大学工程技术学院毕业设计说明书 - 9 - 低煤尘。 5 增大块煤率，减少煤尘生成。即采用双行星传动截割头，适当降低滚筒转速，使其转速在 22 24r 增大块煤率，减少二次破碎；或减少截 齿数，增大截距 (60以使块煤率增加；滚筒结构上还可采用碟形端盘开窗口，轮毂采用锥形或指数曲线形，以使截落的煤快速排出，从而减少二次破碎；此外还可在螺旋叶片上采用盘形滚刀以及采用抽风和吸尘滚筒。加设高压水射流喷雾装置。即在采煤机上加装增压水泵 (60 70，使喷雾水压达到 量达到 140L 样可有效降低煤尘和防止截割时产生火花。 另外减少喷雾喷嘴的直径 (0 5 0 8可形成高压射流，起到辅助切割作用，以减少截齿受力，降低能耗。同时还可加设流量压力自动控制 型水泵，使采煤机滚筒只在割煤时喷雾洒水，以节约水能源。 改进滚筒材质和结构。即采用国际最新耐磨合金钢板制造滚筒，以提高其刚度、强度和耐磨性，同时加大轮毂板厚度和叶片板厚度。在有条件的情况下，我国煤机厂可适当引进国外成型高强度滚筒。 由上述分析，我们确定了我国新型采煤机的设计的大方向以及在设计中应该注意的方面。下面我就对本次采煤机设计作一个总体的介绍。 本次采煤机设计采用电牵引，多电机横向布置。 该机具有电机横摆、结构先进、运行可靠、可实现电液互换、大功率能力强等特点。截割电机、牵引电机的启动、停止等操作采用旋 转开关控制外，其余控制如牵引速度调整、方向设定、左右摇臂的升降，急停等操作均由设在机身两端操作站的按钮进行控制，操作简单、方便。 所有电机横向布置。机械传动都是直齿传动。电机、行走箱驱动轮组件等均可从老塘侧抽出。故传动效率 高，容易安装和维护。采用强力耐磨滚筒，提高割煤效果和滚筒寿命，降低截齿消耗量和用户成本。可通过更换电控部或液压传动部而成为交流变频调速电牵引或液压牵引采煤机以实现电液互换，而其它 部件通用。两动力输入部位可安装液压马达，也可安装 40种形式联接尺寸相同。 2 技术任务书 李乐：滚筒采煤机截割部分的设计 - 10 - 滚筒采煤机有单滚筒和双滚筒之分。由于滚筒直径不宜过大，当煤层较厚 单滚筒采煤机往返截割两个行程才能推进一个截深；双滚筒采煤机每截割一个行程就可以推进一个截深，对煤层变化和顶板、底板的起伏，适应性也好。在滚筒采煤机的设计中虽然也曾出现过三滚筒或四滚筒，但因出煤碎、粉尘多、结构复杂，却对提高采煤机性能无益，故不予考虑。综上述本次设计采用双滚筒。 对于双滚筒可有两种位置布置，一是对称布置于两端，另一种就是两滚筒都布置于一端即采用不对称布置。不对称布置虽然设计相对简单，但是其工作稳定性不好。 所谓工作稳定性就是采煤机在工作过程中保持不翻转、倾斜和不脱离导向物的能力。工作稳定性好将有利于正常工作。而对称布置的滚筒采煤机受到的外力基本是平衡的，因而工作稳定性较好。因此采用双滚筒对称布置。 高方式 本机采用摇臂调高，这种调高方式不仅调高范围大，并且随时可以调高。 臂 采用大角度弯摇臂。这样可以加大过煤空间， 提高装煤效果，卧底量大。 承 轴承主要有滑动轴承和滚动轴承。滑动轴承的润滑和密封条件一般都比较差，轴承的磨损可能引起摇臂较大的径向窜动。截割部主减速箱最后一级传动不宜用 圆锥齿轮，以免摇臂的径向窜动严重影响齿轮的啮合质量。滚动轴承的密封和润滑问题比较好解决，轴承的磨损也比较轻微。本机采用滚动轴承。 引方式 滚筒采煤机有各种不同的牵引方式。牵引部和截割部联结成一个整体，在工作面上来回移动，称为内牵引。工作面上只有截割部，却把牵引部设在工作面短头上下顺槽里，牵引部不跟截割部一起移动，只随工作面向前推移，则为外牵引。外牵引只能为有链牵引，而内牵引可以为有链条牵引和无链牵引。有链牵引有断链和跳链的危险，链条的弹性振动和链传动造成的速度脉动，使采煤机受到较大的动负荷，链条对 于滚筒的装载、运输机和液压支架的推移也有一定的妨碍，所以有链牵引有很多不足之处。而无链牵引山西农业大学工程技术学院毕业设计说明书 - 11 - 和有链牵引相比具有很多优点： （ 1） 采煤机移动比较平稳，保证了采煤机的载荷比较稳定； (2) 提高了设备的可靠性和生产的安全； （ 3） 采煤机移动所消耗的能量较少； （ 4） 采煤机的运转噪音较低，有利于改善工作面的劳动条件； （ 5） 提高了采煤机的爬坡能力； （ 6） 在一个工作面上可能采用多台采煤机同时作业，以提高工作面量。通过以上比较本机采用无链牵引中的液压传动。 动方式 采煤机驱动的方式有以下几 种： 1） 单驱动方式 用一台电动机 驱动 采煤机的各个部分，包括牵引部、全部截割部及其他辅助装置等 2） 分别驱动方式 各截割部由单独的电动机驱动，牵引部和其他辅助装置可以由截割部电动机驱动，或另设电动机驱动； 3） 联合驱动方式 把两台电动机结合成整体，共同驱动采煤机的各部分。 分别驱动时，各电动机的功率一般相同。双滚筒采煤机每台截割部电动机的功率只有单机驱动和联合驱动时的一半，截割部可以设计的较小，且结构简单，可以取消易引起发热等问题的横贯牵引部的过轴。本次设计采用分别驱动方式，用两个 250两个 40也可用液压马达驱动牵引部。 煤机的附属设备 灭尘方式：采煤机在工作中会产生很多的粉尘，需要采取多方面的处理措施。主要有喷雾灭尘、泡沫灭尘和吸尘器捕尘。喷雾灭尘就是用喷嘴把具有一定压力的水高度扩散，使其雾化，形成把粉尘源与外界隔离的水幕。泡沫灭尘虽然具有一定的优点但是泡沫灭尘需要较复杂的设备，目前还不能大量生产高效、无毒和廉价的泡沫剂，因此在采煤机上未能得到推广。吸尘器从粉尘源吸取尘空气，排入捕尘器，利用扩散、碰撞或离心力等，使粉尘与空气分离，沉积在捕尘器的壳体内壁，然后用水冲洗排入运输机，净化空 气直接排出。通过吸尘器的粉尘约 95%灭尘效率相当高。但是，吸风管口要靠近粉尘源，吸入的含尘空气要多，否则含尘空气在旁边流走，就达不到净化空气的目李乐：滚筒采煤机截割部分的设计 - 12 - 的了。本机采用喷雾灭尘方式。喷雾灭尘有可分为内喷雾灭尘和外喷雾灭尘，在这里我们选择内外喷雾结合灭尘。 3 设计计算说明书 煤机的滚筒 本采煤机采用双滚筒对称布置，采用液压缸调高，调高范围： ） 。由经验和理论基础取滚筒水平中心距为 10810摇臂铰接中心距为 6700牵引轮中心距为 5591 机身宽为 1210 高和截深 采高为： ）。截深为 筒直径分别为： 1400m 1600m。牵引速度为 08（米 /分） 计生产功率 设计生产功率： 1 Q = 60 J H （ 3 式中 J 滚筒的有效截深（米） J = H 采煤机的平均采高（米） H = 采煤机的最大工作牵引速度（米 /分） 8； = 煤的重率（吨 / 2米 ）。 Q = 60 8 /时） = 0（吨 /分） 机功率 山西农业大学工程技术学院毕业设计说明书 - 13 - 装机功率： 1 1260 0 . 6 0 . 4W B X W B （ ） （ 3 31260 0 . 6 0 . 4W B = （ ） （ 千 瓦 ） 式中 1K 功率利用系数，以为该机的驱动方式为分别驱动所以1K= 2K 功率水平系数，由表 3 1查得2K= 3K 后滚筒的工作条件系数，3K= 采煤机的比能耗，由表 3 2查得）。 H AA =300N/ 0 . 4 4 . /W B X W K W h T （ ）。 3W B X W B H 6 0 9 7 9 . 7 0 . 6 0 . 4 0 . 86 0 0 . 8 0 . 9N （ ） 550（ 取 N = 591 李乐：滚筒采煤机截割部分的设计 - 14 - 表 3 1功率水平系数2 人工调速 3 2螺旋滚筒采煤机比能耗 速 度 （米 /分） ） 臂和电动机 弯摇臂 臂上摆角 下摆角 装机功率 P=591重 36T。本机采用无链牵引，多电动机横向布置同时驱动，可以电液互换。截割电机功率为： 2 250 = 500牵引速度为 08（ m/液压牵引速度为 0m/滚筒转速 4050（ r/灭尘方式：内外喷雾。 筒采煤机截割部设计 山西农业大学工程技术学院毕业设计说明书 - 15 - 旋滚筒设计 1 17 12 螺旋滚筒是一个带有螺旋叶片的圆柱体，刀具装在焊于螺旋叶片上的齿座中，工作时滚筒转动并作径向移动，截割破碎煤炭，再由螺旋叶片把煤沿滚筒的轴线方向推运出来，装进工作面运输机。通常所说的滚筒直径是指刀尖所在的圆的直径座焊到叶片上 后，螺旋叶片的最大回转直径，称为叶片直径旋叶片的内缘和筒彀相结合处的直径 旋叶片的表面是螺旋面，其上任意点的螺旋升角为 （ 4 式中 iD、 该点所在螺旋线的直径和螺距（采用多头螺旋滚筒时则应为导程）。 削厚度 1 m a x 100(. 厘 米 ）（ 4 式中 最大切削厚度； m 刀具同一条轨迹（截线）上安设的刀具数； n 滚筒的转速（转 /分）； 牵引速度（米 /分）。 刀具的平均切削厚度可 用月牙形面积和截割长度相除而得： m a 3 . 8 n m 厘 米 ）李乐：滚筒采煤机截割部分的设计 - 16 - 式中 平均切削厚度。 旋滚筒的转向 为了保证螺旋叶片向运输机装煤，而不是向煤壁推煤，滚筒叶片的螺旋方向应与滚筒转向相适应。站在采空区一侧看滚筒，右螺旋滚筒应是顺时针方向转动，左螺旋滚筒应是逆时针方向转动。在采煤机往返采煤的过程中，滚筒转向虽然不变，却有两种不同的情况：顺转时，刀具截割方向与碎煤下落方向相同；逆转时，刀具截割方向与碎煤下落 的方向相反。为了增强采煤机的工作稳定性，避免两个滚筒受到的截割阻力方向相同，双滚筒采煤机的两个滚筒的转向应该相反。两滚筒的转向有前顺后逆和前逆和顺两种方案。滚筒直径较大时，滚筒生产率大于运输机生产率，确定滚筒转向应偏重于节省能耗和提高工作稳定性及操作安全的要求。前滚筒截煤量大于后滚筒，后滚筒装煤量大于前滚筒，是采煤机骑座运输机工作的一般情况，因此在该采煤机中滚筒采用前顺后逆。 筒的三个直径 双滚筒采煤机一般要在每个行程中开采全部采高，滚筒直径不宜小于采高的一半。根据保持两滚筒装煤 量相同的要求确定滚筒的直径，设滚筒直径的比值为 a，滚筒的装载效率是，则： A H = （ 1 H + （ 1 （ 4 1 1由后滚筒装走。整理即得 11a 大直径滚筒的装载效率约为 7080%，所以 a = H = ） 山西农业大学工程技术学院毕业设计说明书 - 17 - 由经验类比取两滚筒的 滚筒的最大切削厚度受到最大截距的限制： m （ 4 式中 滚筒刀具的最大截距（厘米）； b 刀具的截刃宽度（厘米）截刃宽一般取 1220机取 b = 15 截槽侧面的崩角，由表 4 1取值。 =38。 表 4 1截槽崩裂角与煤质和切削厚度的关系 0 15 20 25 脆性煤 82 77 73 71 68 65 61 58 55 52 49 43 38 34 韧性煤 69 63 58 55 52 49 45 42 41 38 36 32 29 25 m 整理得 m a x m a x2 t a nt h b =2 0 7813 7 75+了避免螺旋叶片与截槽间残留的煤棱相抵触，滚筒的最大切削厚度不得超过刀具伸出切 削 厚 度 崩 裂 煤 质 李乐：滚筒采煤机截割部分的设计 - 18 - 刀座长度的 70%，即 m a x( ) t 0 . 7 ( )b c g D D （ 4 整理得 m a 4 3 ( ) c t g t b 叶片直径与筒彀直径应保持适当的比例，大直径滚筒应保持比值 。因此取： 0 D m 筒升角 对于直径为 旋升角 20。 旋头数 实验研究证明：叶片螺旋头数对滚筒装煤过程的影响很小。但是为了调节滚筒叶片的螺旋升角常采用多头螺旋。双头 螺旋滚筒每条皆线上可以安装 12把刀。在设计时，应使叶片高度 山西农业大学工程技术学院毕业设计说明书 - 19 - 2 ） 和叶片间距）n 保持适当的比例，应使 ）（ 4 式中 S 螺旋线导程； 螺旋头数 。 大直径滚筒 K=此 . y （ ） = 2 1 . 2 0 . 6 0 . 82 （ ）=8 S=50 齿 11 1 采煤机滚筒设计的一个重要问题是截齿配置，基本要求是：采出的块煤要多，产生的煤尘要小，截割阻力和牵引力要比较均衡地作用在滚筒上。这些要求若能实现，则采煤机使用寿命延长，同时也将提高煤的售价，保护了井下工作人员的身体健康。块煤率的大 小与截齿的尺寸、安装数量以及排列方式都有较大的关系，加大截齿的伸出长度或减少截齿的数量都可以提高块煤率，但这将会加剧整个采煤机的振动，影响采煤机的使用寿命。 李乐：滚筒采煤机截割部分的设计 - 20 - 图 4采煤机滚筒端面结构图 2端盘截齿 3叶片截齿 端盘截齿的作用是平衡轴向力与自开缺口。 (1)端盘截齿的工作条件接近为半封闭，截齿负荷大， 消耗 的功率占工作机构的 13左右，端盘截齿消耗占滚筒截齿消耗的一半左右，故其截距要缩小，每条截线上安装的截齿数要增多。 。 端盘端面安装有 6个端面截齿，以利于采煤机开缺口及防止端盘接触煤壁 ，增加摩擦和磨损。端盘截齿截距从煤壁向外逐渐加大，即 1884 40 (2)滚筒截齿在截煤过程中所产生的振动对采煤机截割部内的各部件及整个采煤机的使用寿命和工作可靠性的影响都是极为严重的。产生振动的原因除了煤是脆性非均匀材料外，另一个较重要的因素是滚筒本身的结构。切槽断面形状不对称是产生截齿侧向力的根本原因 J，所有截齿的侧向力之和就形成了沿滚筒轴向作用的滚筒侧向力，这个力对采煤机的稳定性起着决定性的作用，侧向不平衡力大小的不断变化导致了滚筒、摇臂以及整个采煤机沿着这个方向振动 。因此在每组截齿中设置一个向采空区负倾斜截齿，用以平衡轴向力，以减轻采煤机的振动，提高采煤机的稳定性。 (3)开道截齿采用零度齿，这样对截割是最有利的，因为开道截齿是在半封闭一封闭截槽里工作，条件最差，当它开出一个自由面后，即为以后截齿开创了良好的工作条件。端盘的截割宽度为 120 滚筒的有效截深 630 对整个滚筒的影响却是不能忽视的。 对截齿的基本要求是： 1)耐磨性要好； 2)截齿的几何形状要能适应不同的煤质和截割条件，截割比能耗要低； 山西农业大学工程技术学院毕业设计说明书 - 21 - 3)拆装截齿要简便迅速，安装固 定要可靠，以免截齿丢失； 4)截齿及其固定装置的结构应尽量简单，以利制造和维护。 滚筒采煤机采用的截齿基 本可分为两大类：扁截齿和镐型截齿。该滚筒选用扁截齿。根据比较其他产品， 去截角 =25、前角 =90 5、后角 =18、侧角 =6、尖角 =3。截刃 5 齿的材料以及截齿的固定 为了保证截齿的强度和耐磨性，截齿齿身常用 303530350经调质处理。为了减少截齿的丢失和 更换截齿所消耗的时间，要求截齿装拆方便而固定可靠。由于截煤过程中截齿受到的载荷较重，且有振动所以现代采煤机多采用弹性元件固定截齿。该机的滚筒采用弹簧钢丝挡住柱销来固定截齿。 割部减速器传动系统 截割部减速器要传递采煤机的绝大部分装机功率，载荷重而不稳定，工作条件恶劣，可靠性要求高，外形和尺寸却受到工作环境的严格限制。截割部减速器的强度、刚度、润滑、密封、效率和散热等问题，都应予以着重考虑。 由以往的经验，以及原来采煤机的传动系统可以了解到滚筒采煤机截割部减速器传动系统都具有以下特点： 1） 由于滚筒轴和 电机轴互相垂直，传动系统中必须有一队圆锥齿轮； 2） 截割部系统中还应该有一个离合器或者一个离合齿轮，当离合器或离合齿轮脱开时，调高泵应仍能获得动力。 3） 为了操作轻便，离合器或离合齿轮不设在低速轴上；为了避免圆锥齿轮的模数过大，圆锥齿轮也不宜设在低速轴上。 割部摇臂传动系统 李乐：滚筒采煤机截割部分的设计 - 22 - 图 4截割部传动系统图 割部摇臂传动系统齿轮 齿轮代号 2 4 6 8 10 12 齿数 19 33 34 25 （ 23、 26） 34 （ 33、 36） 17 28 28 39 25 14 66 模数 7 7 7 8 8 10 10 10 10 8 8 8 齿轮的基本尺寸及相关计算 ： 7 由于采煤机齿轮采用较大的变位系数，齿轮的最小齿数一般为 13 或者 14。但第一级齿轮转速很高，齿数不宜太小。本传动系统中齿轮的最小齿数取 14，第一级齿轮的齿数取 19。 齿轮受到偏载常使齿轮端部折断。为了避免偏载，特别是为了消除机壳刚度不足造成的偏载的影响，齿轮可沿齿宽方向进行鼓形修缘，修缘量为 1） Z = 19， m = 7； 齿距： P = m = 齿顶高： m = 7； 齿根高： 山西农业大学工程技术学院毕业设计说明书 - 23 - 齿高： h = 分度圆直径： d = 133； 齿顶圆直径： m（ Z+2） = 147； 齿根圆直径： m（ = 2） Z = 33， m = 7； 齿距： P = m = 齿顶高： m = 7； 齿根高： 齿高： h = 分度圆直径： d = 231； 齿顶圆直径： m（ Z+2） = 245； 齿根圆直径： m（ = 3） Z = 34， m = 7； 齿距： P = m = 齿顶高： m = 7； 齿根高： 齿高： h = 分度圆直径： d = 238； 齿顶圆直径： m（ Z+2） = 252； 齿根圆直径： m（ = 4） Z = 25， m = 8； 齿距： P = m = 齿 顶高： m = 8； 齿根高： 10； 齿高： h = 18； 李乐：滚筒采煤机截割部分的设计 - 24 - 分度圆直径： d = 200； 齿顶圆直径： m（ Z+2） = 216； 齿根圆直径： m（ =180； 5） Z = 34， m = 8； 齿距： P = m = 齿顶高： m = 8； 齿根高： 10； 齿高： h = 18； 分度圆直径： d = 272； 齿顶圆直径： m（ Z+2） = 288； 齿根圆直径： m（ =252； 6） Z = 28， m = 10； 齿距： P = m = 齿顶高： m = 10； 齿根高： 齿高： h = 分度圆直径： d = 280； 齿顶圆直径： m（ Z+2） = 300； 齿根圆直径： m（ =255； 7） Z = 39， m = 10； 齿距： P = m = 目录 1 引言 1 2 技术任务书 5 筒的数量和位置 5 高方式 5 臂 5 承 5 引方式 5 动方式 6 煤机的附属设备 6 3 设计计算说明书 7 煤机的滚筒 7 高和截深 7 计生产功率 7 机功率 8 臂和电动机 9 筒采煤机截割部设计 10 旋滚筒设计 10 旋叶片的螺旋升角 10 削厚度 10 旋滚筒的转向 11 筒的三个直径 11 筒升角 13 旋头数 13 齿 14 齿的材料以及截齿的固定 16 割部减速器传动系统 16 割部摇臂传动系统 16 割部摇臂传动系统齿轮 17 齿轮的基本尺寸及相关计算 17 动比以及输出转速 21 轴承选用的规格和代号 22 筒采煤机的摇臂 22 割部减速器的润滑 23 4 使用说明书 24 品名称 24 品的用途和使用范围 24 要结构 24 用维护和注意事项 24 5 标准化审查报告 24 品图样的审查 24 品技术文件审查 25 6 技术和经济分析 25 7 总结 26 参考文献 28 致谢 30 关于装载 适应 性 神经模糊系统的有两足 行 走的机器人 的 零 刻点弹道造型 D. 要： 对于制造机器人来说 两足动 物的体系结构 高度适用于 它们 工作在人的环境里 ， 因为这样 将使 机器人避免障碍 变成 一项相对 的 容易的任务 。 然而，在走 动 的机制 中 介入 复杂动力学 ， 这 使得 制作 这样 的 机器人 的 控制 系统变成了 一项富 有 挑战性 的 任务。 机器人脚部的 零刻点 (道 是机器人行走时的稳定性的重要保障 。 如果 在 线 测量那 么就 将 使为机器人稳定行走创造条件成为可能， 而且通过运用标 准的 据是通过两足行走机器人实时测量出来的，在这之后在通过一套适应性神经模糊系统（ 其造型。 测量了在水平基准面的自然行走和在带 有 10 度倾斜面的上下行走。通过改变模糊系统的成员作用和结果输出部分的规则，使得 型的表现最优化。由 示的优秀表现 意味着它不仅可以运用于模型机器人的运动，还可以运用于控制真正的机器人。 1 介绍 两足动物结构是 对 走 动 的机器人的最多才多艺的设定 之一 。两足动物 结构 ， 使机器人即使在有台阶或障碍 等 的环境里也具备和人几乎同样的可支 配的机械装置。 然而，介入的动力学是高度非线性，复杂和不稳定的。 因此，它是 引入模仿人体行走的最大的困难 。 模仿人体行走是一个可观的研究领域（ 1） 。与产业机器人 的 操作器 相 比，一个走 动 的机器人和地面之间的 相 互作用是复杂的。 在 这 种 相 互作用 的 控制 上 零 刻点 (2概念 被 证明是有用的 。在 弹道 的帮助下 机器人 的 脚 在步行期间的行动是受其稳定性信息的诱导的 。使用们可以 整合 两足的机器人的走的 模 式 并用实际机器人示范行走行为。 因此， 定了 一个 两足的机器人的动态稳定性。 表地面反作用力被采取发生 的点 。 使用机器人的模型 ， 地点可以被计算。然而， 这是因为 物理参量的偏差在数学模型和实际机器之间。 因此，实际 尤其是在它作为稳定行走的控制参数时。 在这项工作中，实际 机器人将在 水平基准面和 10度倾斜面上 被测试 。 一个适应 性 神经模糊 系统 (被用于控制一个复杂 的 真正的有两足的走 动 机器人 ，以便于 其能应用与控制中。 2有两足的走 动 机器人 机器人的设计 我 们设计了并且 制造 了 如 图 1所 示的有两足的走 动 机器人。 机器人有 19 联接。 机器人的关键 尺寸如图 1所示 08重量约为 1700 g， 包括 个别 电池 。 通过使用铝制结构使 机器人的重量减到 了 最小。 每一个联接都由一个遥控装置控制，这个遥控装置 包括 一个直流 马达、齿轮和一个简单的控制器。每一台 遥控装置都安装在联接结构上 。 这个结构保证机器人是稳定的 (即不会容易 跌倒 )并且给 了 机器人 一个人类的外型 。 我们的机器人系统结构 如图 2所示 。 机 器人 能在平面或小斜度面以 步，每步 48速度行走。 机 器人的 配置如表一所示。 机器人的 行走动作如图 36所 示。 图 3、 4分别为 机器人 在平面行走时正视图和侧视图。图 5是 机器人沿着倾斜 面 向下 步行的 快照，而图 6是 机器人沿着倾斜 面向上步行 的快照。 行动时 联 接的 位置如 图 。 被测量的 从 这 十 个 自由 ( 如图 的 数据得到 的 。 二个自由 度被分配到臀部和脚腕 ， 每个膝盖 分配一个自由度 。 使用这些连接角，一个循环走的样式 就会 体 现出来 。 我们的机器人能连续地走，无需跌倒。 在 附录 里总结了 我们的机器人的四步行动的连接角。 在一 个 机器 人脚 部的 道 是步行的稳定的一个 重要 标准。 在许多研究中， 通过使用机器人模型和连接处的编码器传出的信息用计算机计算出来的 。然而，我们使用 更直接的方法，使用了机器人脚部上的传感器测量的数据。 在 机器人 脚 部的作用 之下 地 面 的 反作用力 的分布 是复杂的。 然而，如图 ，在脚的脚底 的任意点 作用力都 可以 用 力量 N 和 前在任意时候代 的力 表。 的压力的中心，并且关于这点的地面运用的片刻是零。 换句话说，在地面上的点 0刻没有沿轴的组分 ， 平行与地面的点 1， 7。 图 9 说明 了 使用的传感器和他们的在 机器人 脚的脚底的安置 情况 。 用于我们的实验的力量传感器的种类是 201传感器 8。 他们附 在 构成脚的脚底板材的四个角落。 传感器信号由一个 10 测量在实时被执行。 脚 压力通过求和力量信号得到。 使用传感器数据计算实际 使用 (1)，计算 位置 脚 坐标 框架的 式中 每 媒介的传感器位置。 这些是在图 细说明 。 在 图形中 ， O是位于低左手角落左脚 坐标 框 架的起源。 实 验性结果 如图 1116所 示。 图 11， 13和 15 显示 的是走动机器人在平面和 10度倾斜面的四步走动的 际 图 12， 14和 16显示了机器人运用图 11， 13 和 15 的准确 标的单步行走情况。 如弹道所显示， 在于实线显示的一个长方形领域 。 因此， 器人 脚 部相关的，因此 机器人是稳定的。 3 模 在许多 科学 问题 中，通往他们答案的实质性的一步就是在他们的实验下建立（数学）模型 。 建模 的重要 性体现在 是建立被观察 物和 可变物之间的经验 性 的关系。 机器人步行介入的复杂动力学 使 做机器人控制 系统变为 一项富挑战性 的 任务。 然而，如 果高度非线性和复杂动力学可以 被 严密地 建模，之后他的模型 可以用于机器人的控制。 另外， 建模 ， 甚至能用于机器智能控制与干扰、噪声的最小化处理。 糊建模技术近些年已经成为一项活跃的研究领域，因为它在复杂的，不清楚的 ，不明确的系统中依然能有出色的表现，而这些时候常规的数学建模很难给出让人满意的答案 9。就此而论我们打算使用 此 系统 为 模 。 模 糊推理系统是 以 模糊集 合理 论 的概念 、模糊的 句和模糊推 理为基础 的一个普遍的计算的框架。 我们将使用 糊模型 ，因为 在这个系统中， 每一个规则都有明显的输出，总体的输出将通过加权平均值给出。这样就避免了计算的费时过程。 当我们考虑在模糊 建模 时的模糊 规则 时发现 ，结果部分可以由一个恒定或一个线性 的 多项式表达。 可以用于模糊系统 的 多项式的不同的形式 如 表 建模 的表现 形式 取决于用于 建模 的 表示 结果 的 多项式的种类。 而且，我们可以 为模糊规则的前期部分的模糊嵌入 拓展 各种各样 单元 作用 (例如三角和高斯 。 这些是为算式贡献可行方法另一个因素 。 多项式的种类 如下是 建模 系统的结构图 如 图 17所 示。 提出的方法 首先用于建模，而后用于控制一个实际的两足结构行走机器人。 为了得到 模糊建模系统的模糊规则，我们必须记录 一个非线性系统，这个系统是通过两足行走机器人的十个输入变量产生的模糊坐标建立的，每个输入变量会产生两个模糊坐标。 模糊 建模的 下： 在式中 规则的 假设部分中起到语言上判断的作用，分别结合输入变量 ， ， 是常数 ,或者 知 结果多项式函数。 如图 18所示， 检定了 一个 是 三角 式 ， 另一个是 高斯 式 。 图 19 是 适应性神经模糊系统体系结构，考虑到让它等同于十输入模糊模型。在这个系统中假设每个输入有两个模糊值与它对应，如图 18所示。 标记 ， 而 这些 标记的 算 的是 某一 确定 的 反作用 力 与总反作用力之和的 比 。关于如何使 量变化 ，我们 使用梯度下降算法或一种递归最小平方的估计算法重复调整前提和结果参量。 然而，我们不使用复杂杂种学习算法，反而使用一般最小平方的估 计算法 并且 只确定 结果多项式函数的 趋势 。 结果 使用 型 大致建成 了。 然后准确性 在中间领域误差（ 被量化了。 足走动机器人的 道建模 ， 通过 运用机器人测量传出的数据。 决于 从我们的机器人输出的 附录的图 32 41 所示）将用于过程参量。 当三角和高斯 那么相应的 中。我们在图 20 25中绘出了我们的结果。由 0， 22，24 所示分别为水平基准面的行走图， 10 度倾 斜面下行图和 10 度倾斜面上行图。在图 21，23， 25，我们可以看见由 简 而言之，两个膝盖的过程参数可以被忽略。 作为 结果，我们可以减少模糊 规则的维度和从而降低计算负担。 在这种情况下 它对应的 方的误差） 价值在表 4列出。 从 给出的 模仿结果的图和表 中 ，我们能看到从模糊系统 得到 的 我们的行走机器人所测量出的实际 道（如图 11 16 所示）。 展示的高 准确 性能力，意味着 模 和控制一个 实际的两足结构走动 机 器人。 我们现在 把 表现与 三种统计回归模型的数学模型相比较。 对于每个统计回归模型，四个不同案件类型被修建了 。 它们在两种输入下的一般表达式如下： 这里 对 应的 7里被 给出。它 测量第二类型给 坐标 的最佳的结果所有被考虑的走的条件的。 产生的 道和相应的产生它们的第二类型回归模型如图 26 31所示。 我们可以认为， 4个结论 一个实用的装载模糊神经系统的零弹道两足结构走动机器人被展示出来。 道是确保机器人行走稳定性的重要保障。但是地面 复 杂的反作用力使控制变得困难。 我们试图建立过程参数之间的经验的关系 ，并且 通过将其运用于一个两足结构走动机器人来解释经验规律。整个走动过程的 过让一个实际两足结构机器人在水平基准面和斜面行走而获得。 适用性取决于 使用的 模糊的规则的结果部分。 使用 被测量的 然后模仿结果也表示，使用 改善 两足 结构 走 动 机器 人的稳定 性 并且 以有效地用于 建模 ，而且 可以用于 控制 实际 两足 结构 走 动 机器人。 如图 32 41所示。 5鸣谢 这项工作由 韩国科学 和 工程 学 基金会 的基础性研究计划的 第 持 。 6参考 文献 1 F.、 A.、 K.、 A. ： “一项关于两足结构走动机器人的 零 刻点测量的研究 ” 。 关于先进的运动控制 2002年 ，第 431436页。 2 M.、 B.、 D. ： 运动机器人 (3 A.、 M.、 I. ： “ 动态走的机器人 。 先进 机器人 ， 1985年， 第 . 459466页。 4 K.、 M.、 T. ： “ 本田类 人机器人 的 ” 。 际电气电子工程师协会 。 在 机器人技术 和 自动控制 ， 1998 年 ，第
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