中厚煤层采煤机截割部设计[毕业论文+CAD图纸]

机械设计毕业论文：中厚煤层采煤机截割部设计含论文，CAD图纸

中厚煤层采煤机截割部设计[毕业论文+CAD图纸]

摘 要

综合机械化采煤，是大幅度增加煤炭产量、提高经济效益的必由之路。为了满足对煤炭日益增长的需要，必须大量使用综合机械化采煤设备，迅速增加综合机械化采煤工作面。但是，由于采煤机一般都比较笨重，运输、安装和维修不方便。本文所设计的MG300/700-WD型采煤机由多段机身、抽屉式控制箱和无底托架的结构型式，具有整体性好，对工作面适应性强，拆、装、运、维修均方便的特点。

本文介绍了：电牵引采煤机的发展概况、技术现状及发展趋势；国内外电牵引采煤机的差距；电牵引采煤机的组成、作用和分类；采煤机、液压支架及刮板输送机的配套方案的确定；截割部设计的一般步骤；采煤机的操纵、维护等。

关键词：MG300/700-WD型采煤机；截割部；结构设计； 强度分析

Abstract

Comprehensive mechanical mining is an inevitable way to substantially increasing mining productivity and improving economic efficiency. In order to satisfy the growing needs of the mine, people have to use comprehensive mechanical mining equipment in order to increasing comprehensive mining working surface. However, shearer is generally relatively bulky. It’s inconvenient in transport , installation and maintenance. MG300/700-WD shearer designed in this paper is constituted with muti-sections, drawer control box and bracket structure without bottom. It strongly adaptability to the face, convenient to dismantle, assemble, transportation, repair.

This article shows that : the history, present conditions and future of the electronic shearer, the spatial difference between our and other countries ; the component of the electronic shear ,function and classification ;the supporting programmed of shearer, hydraulic trestle and conveyor ; the general design step of cutting unit; the operation and maintenance of the shearing.

Keywords: MG300/700-WDshearer; cutting unit; structure design; strength analysis

目 录

1 绪 论 1
1.1 电牵引采煤机的发展概况 1
1.2 电牵引采煤机的技术现状及发展趋势 1
1.2.1 国外电牵引采煤机的技术发展现状及发展趋势 1
1.2.2 国内电牵引采煤机的技术发展现状 3
1.2.3 电牵引采煤机的发展趋势 3
1.2.4 我国采煤机与国外先进采煤机存在的主要差距 3
1.3 采煤机类型及组成 4
1.3.1 采煤机类型 4
1.3.2 采煤机的组成 4
2．三机配套方案的确定 6
2.1 刮板输送机的选型计算 6
2.1.1 输送能力及溜槽端面的校核 6
2.1.2 电动机功率的校核 7
2.2 液压支架的选型 8
2.2.1 支架最大高度 8
2.2.2 支架最小高度 8
3 采煤机总体方案的确定 10
3.1 适应范围 10
3.2 主要技术参数及配套设备 10
3.2.1 适用煤层 10
3.2.2 整机主要参数 10
3.2.3 各电机的主要参数 10
3.2.4 采煤机牵引型式的选择 11
3.2.5 采煤机截割部形式 11
3.3 整机特点 11
3.4 主要结构及组成确定 13
3.4.1 采煤机主要组成结构 13
3.4.2 工作原理及主要结构 13
4 截割部的设计及计算 15
4.1. 截割部总体设计 15
4.1.1 牵引部概述 15
4.1.2 牵引部的设计特点 16
4.2电动机的选择 15
4.3 总传动比的确定及传动比的分配 16
4.3.1 总传动比的确定 16
4.3.2 总传动比的分配 16
4.4 截割部传动计算 17
4.4.1 各级传动转速、功率、转矩 17
4.4.2 截割部行星机构的设计 19
4.5 截割部传动设计传动计算 43
4.5.1 惰轮的传动设计 43
4.5.2 带一个中间轮的外啮合角变位齿轮几何参数计算 49
4.5.3 惰轮与齿轨轮的传动设计 51
4.6 Ⅳ轴的设计与校核 56
4.6.1 计算作用在齿轮上的作用力 56
4.6.2 初步估算轴的直径 56
4.6.3 轴的结构设计 56
4.6.4 绘制轴的弯矩图和扭矩图 57
4.6.5 按弯扭合成强度校核轴的强度 58
4.6.6 精确校核轴的疲劳强度 59
4.6.7 轴承的寿命校核 60
4.6.8 花键的强度校核 61
5 采煤机的维护和检修 63
5.1采煤机的注油 63
5.1.1 一般要求 63
5.1.2 润滑 63
5.2 日常维护 63
5.2.1 日检内容 63
5.2.2 周检 63
5.2.3 季检 64
5.2.4 大修 64
5.2.5 储存 64
参考文献 .............65
翻译部分 67
英文原文 67
中文译文 79
致 谢 89

1 绪 论

1.1 电牵引采煤机的发展概况

70年代中期,德国Eickhoff公司和美国JOY公司相继研制出最早的直流电牵引采煤机。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年代后期涌现了大量电牵引采煤机机型,并出现了交流电牵引采煤机。90年代,随着现代科学技术的飞速发展,开发出集电子电力、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Anderson Electra、Anderson EL系列,德国Eick-hoff公司的EDW系列、SL系列,日本三井三池制作所的MCLE-DR系列等电牵引采煤机。电牵引采煤机以其性能参数优、可靠性高、自动化程度高、操作方便、控制灵敏、监控保护及检测功能完善和经济效益好等众多优点在国际上被迅速推广。

1.2 电牵引采煤机的技术现状及发展趋势

1.2.1 国外电牵引采煤机的技术发展现状及发展趋势

(1) 装机功率增大,性能参数大幅提高。为了满足高产高效综采工作面快速割煤提高生产能力的需要,不论是厚、中厚和薄煤层电牵引采煤机,其装机功率(包括截割功率和牵引功率)和主要性能参数大幅提高。

1)单台截割电机功率均在400kW以上，多数现代采煤机单台截割电机功率已达到600kW,最新的7LS5采煤机单台截割功率高达650kW。SL500已配置了750kW摇臂。

2)牵引功率均在80kW以上,新机型已成倍提高，最大达220kW。

3)总装机功率普遍超过1000kW。最大高达1940kW。

4)牵引速度、牵引力也大幅提高。目前大功率电牵引采煤机的牵引速度普遍达到15～25m/min,牵引力500kN以上。最大牵引速度高达54.5m/min。最大牵引力达到998kN。

5)截割功率的增大,支架随机支护的实现,为加大滚筒截深创造了条件。10年前滚筒的截深大多是630mm至700mm,而今已普遍采用1000～1200mm截深,个别已采用1500mm截深。

6)为提高采煤机的可靠性和可利用率,在传动设计方面齿轮设计寿命提高到20000h以上,轴承寿命提高到30000h以上,并还在不断提高。

(2) 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以及工作面的不断加长,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,新一代大功率电牵引采煤机乎都采用中高压供电。主要供电等级有1140V、2300V、3300V、4160V、5000V等。

(3) 监控保护系统的智能化

现代电牵引采煤机均具有建立在微处理机基础上的智能化监控、监测和保护系统,可实现交互式人机对话、远近控制、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)诊断及预警、自动控制、自动调高等多种功能,以保证采煤机最低的维护量和最高的利用率;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。英国Long-Airdox公司在EL系列机型上装置的Im-pact集成保护及监控系统;德国Eickhoff公司的Eickhoff-数据汇集技术系统;美国JOY公司6LS型电牵引采煤机的JNA网络信息中心等。监控保护系统的智能化主要功能可归结为:

1)负载控制 通过截割电机电流的精确监测,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,从而保证传动系统不易受持续冲击影响。

2)工作面定位控制 可以识别采煤机在工作面的位置,在机头、机尾可自动减速和停止,与支架配合实现自动随机移架,并可检查支架是否正确支护。

3)与工作面输送机联机的负荷控制 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完全相匹配,既提高输送机的可靠性,又充分发挥工作面的生产能力。

4)自动调高控制 采煤机每移动1m就可精确地测量截割高度和角度10次,通过自动算法与存储数据进行比较校正,迅速对采煤机进行最优化的水平调整。该控制可最大地减小底板的截割台阶,实现平滑过渡,加快工作面设备的推进速度,提高设备的使用寿命,使操作人员能尽量避开粉尘。

5)运行状态监控和显示 采煤机的数据采集系统可采集大量各类机器参数,如:输入电压；电机电流；轴承、绕组和冷却水温度；控制电源；润滑油温度、消耗；液压系统油位、压力、温度；冷却和喷雾降尘水量/水压；机器速度、方向；摇臂的操作角度；过载保护监控等。

6)数据传输、顺槽控制及地面监控 采煤机上的双向调制解调器可通过双芯拖移电缆输送到顺槽调制解调器,再通过双向通讯线路传送到地面调制解调器及协议控制器。

1.2.2 国内电牵引采煤机的技术发展现状

（1） 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，现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。

2005年煤炭科学研究总院上海分院开发出总装机功率达1815kW的大功率采煤机。随后,更大功率的电牵引采煤机MG900/ 2215 - GWD 也问世,该型采煤机的控制达到了国际先进水平,是目前国内功率最大的采煤机。如果采用长摇臂,最大采高可达到创记录的6 m ,该型采煤机完全能够满足国内煤矿高产高效工作面的生产需要。目前,国内使用的交流电牵引采煤机的电牵引调速系统主要有3 种:即交流变频调速系统、开关磁阻电机调速系统(简称SRD) 、电磁转差离合器调速系统。调速原理不尽相同,但基本上都可分为控制部分和牵引电机部分。

（2） 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750kW，牵引电机功率达2×110kW。

1.2.3 电牵引采煤机的发展趋势

采煤机装机功率提高到2MW左右，其中单台截割功率达到750 kW以上，牵引速度提高至25 m/min以上，牵引力达800 kN以上；产品元部件的可靠性要有大幅度的提高。广泛采用新技术工艺，提高检测控制水平，如采煤机自动调高技术、采煤机在工作面位置传输与确定技术、温度控制与检测技术、故障诊断技术、高效灭尘技术等。