MG900/2210-WD型交流电牵引采煤机截割部设计[毕业论文+CAD图纸]

矿山机械毕业设计论文：MG900/2210-WD型交流电牵引采煤机截割部设计含论文，CAD图纸

MG900/2210-WD型交流电牵引采煤机截割部设计[毕业论文+CAD图纸]

摘 要

MG900/2210－WD型交流电牵引采煤机采用国际最新设计理念，吸收国内外采煤设备的先进技术，解决了高产、高效特大矿井采煤机设备的主要技术难点。年设计生产能力800万吨,实际生产能力可达1000万吨以上。

本毕业设计主要设计功率为900kw大功率截割部。截割部由两级圆柱直齿轮减速和两级行星轮减速组成。截割部行星头为双级行星传动结构，并采用四行星轮结构，齿轮强度和轴承寿命高，行星头外径尺寸小，可以配套的滚筒直径范围大。摇臂设有齿式离合器及扭矩轴机械保护装置，以实现离合滚筒及电机、机械传动系统过载保护。摇臂行星头油池和摇臂身油池隔离，为两个独立的润滑油池，可以保证滚筒位于任何位置时，行星机构部分都能得到良好的润滑。摇臂内腔油池、行星头油池通水冷却新结构，解决了摇臂油池油温过高的问题，大大提高摇臂传动系统齿轮、轴承、密封件的使用寿命。摇臂行星头采用成对圆锥滚子轴承新结构，大大改善采煤机行星头润滑密封漏油的老大难问题。摇臂外侧加强力喷雾系统，弥补了内喷雾不足。设计中对截割部进行了简要的热分析。

关键词：采煤机；截割部；行星轮；密封；热分析。

ABSTRACT

The MG900/2210-WD mining machine of alternating current uses the international newest design idea, and it absorbs domestic and foreign mining equipment's advanced technology, has solved the major technique difficulty of big pit mining machine equipments whose production and effectiveness is high。The yearly productivity is designed at 8,000,000 tons, but the practical capacity may amount to 10,000,000 tons.

My graduation project mainly involves the cutting department whose horsepower is 900kw, which is composed by two level of column spur gear deceleration and two levels of planetary gears。The cutting department planet is two-stage planet transmission structure，with the using of four planetary gear structures, both the gear intensity and the bearing life is high, the outside dimension of the planet is small, and it matches a great series of drum .The rocking shaft is equipped with the teeth-formula coupling and the torque axis machinery protective device, realizing the meeting and parting of the drum and the over-load protection of the motor and the mechanical drive system.The rocking shaft planet oil sump is in isolation from the rocking shaft body oil sump, they are two independent lubrication oil sumps。 It is guaranteed that the planet organization part can obtain the good lubrication while drum located at any position.The new structure that the rocking shaft cavity oil sump, the planet oil sump watering cools, has solved the problem that the temperature of the rocking shaft oil sump is excessively high，greatly enhancing the lifespan of the rocker-arm drive system gear, the bearing, the seal service. The rocking shaft planet uses the new structure of geminate circular cone roller bearings, and it improves the sealing of oil of the coal mining machine planet lubrication greatly.There is a powerful spray system at the flank of the rocking shaft, making up in the insufficiency of the internal atomizer.The brief analysis of the thermal problem of cutting department is carried on in the design.

Keywords： Coal mining machine；Cutting department；Planetary gear；Seal；Thermal analysis.

目 录

一般部分
1 绪 论 1
1.1 国内采煤机的发展历程 1
1.2 国内采煤机研制现状 1
1.3 采煤机与国外技术的差距和发展展望 2
1.3.1 国外采煤机的发展 2
1.3.2 国内采煤机的发展展望 3
1.4采煤机类型及组成 4
1.4.1采煤机类型 4
1.4.2采煤机的组成 4
2三机配套方案的确定 5
2.1 刮板输送机的选型计算 5
2.1.1输送能力及溜槽端面的校核 5
2.1.2电动机功率的校核 6
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 8
3.1适应范围 8
3.2主要技术参数及配套设备 8
3.2.1适用煤层 8
3.2.2整机主要参数 8
3.2.3各电机的主要参数 9
3.2.4采煤机牵引型式的选择 9
3.2.5采煤机截割部形式 9
3.3整机特点 9
3.4主要结构及组成确定 10
3.4.1采煤机主要结构的组成 10
3.4.2工作原理及主要结构 10
4 截割部的设计及计算 11
4.1. 截割部概述 11
4.2电动机的选择 11
4.3总传动比的确定和总传动比的分配 12
4.3.1总传动比的确定 12
4.3.2总传动比的分配 12
4.4截割部传动效率及输出功率计算 13
4.5两级圆柱直齿轮传动设计 13
4.5.1初步设计 14
4.5.2齿轮1和齿轮2设计校核 15
4.5.3齿轮3的设计校核 21
4.5.4齿轮4和齿轮5设计校核 26
4.5.5齿轮6的设计校核 33
4.5.6齿轮7和齿轮8设计校核 38
4.6行星轮组Ⅰ设计 44
4.6.1已知条件 44
4.6.2方案设计 44
4.6.3 行星轮1组（高速级）设计计算 46
4.7行星轮组Ⅱ设计 58
4.7.1已知条件 58
4.7.2 方案设计 58
4.7.3行星轮组Ⅱ设计计算 58
4.8轴的设计与校核 70
4.9轴承的选型与校核 73
4.10 花键的校核 74
4.11截割部密封设计 77
4.11.1密封种类和选用密封形式的一般原则 77
4.11.2 采煤机截割部密封形式的选择 77
5 采煤机的维护和检修 79
5.1采煤机的注油 79
5.1.1一般要求 79
5.1.2 润滑要求 79
5.2 日常维护 79
5.2.1日检内容 79
5.2.2 周检 79
5.2.3 季检 80
5.2.4 大修 80
5.2.5 储存 80
专题 采煤机截割部热分析 80
1.专题的选取 80
1.1专题的提出 80
1.2专题题的意义 81
1.3研究现状 81
2主要研究内容和研究手段 82
2.1主要研究内容 82
2.2主要研究手段 83
3 截割部发热与散热量的计算 84
3.1 发热量的计算 84
3.2截割部在许用最高油温时的散热量计算 85
3.3 发热原因的分析 86
3.4 结论 86
总 结 87
参 考 文 献 89
英文原文 91
中文译文 98
致 谢 102

1 绪 论

1.1 国内采煤机的发展历程

(1) 购进与仿制

世界上第1台采煤机是原苏联于1952年生产并开始使用的，我国于1952年购进并使用，与此同时，鸡西煤矿机械厂即开始进行仿制工作，于1954年制造出我国第1台深截式采煤机，即顿巴斯-1型采煤康拜因，随后批量生产。在顿巴斯-1型采煤康拜因的基础上，经过研究、改进和完善，设计制造了多种型式的采煤康拜因，这一时期的采煤机称为中国第1代采煤机。

(2) 消化与研制

20世纪60年代初，在顿巴斯一1型采煤康拜因的基础上，我国开始自行研制生产采煤机，1964年生产出MLQ-64型,1968年生产出MLQI-80型浅截式单滚筒采煤机，成为我国第2代采煤机，我国第2代采煤机的特点是截割部滚筒采用摇调高，牵引机构也为钢丝绳牵引，通过应用证明，采用钢丝绳牵引，绳筒磨损严重，使用寿命短，同时牵引力较小，容易拉断而导致伤人和机器下滑事故。该类型采煤机采用了液压传动，具有无级调速和过载保护等特点。

(3) 逐步成熟与发展

我国于20世纪60年代末70年代初开始研制第3代采煤机即双滚筒采煤机。1975年生产的M巩-170型采煤机，实现了滚筒采煤机由单滚筒向双滚筒的飞跃。M巩-170型采煤机的2个可调高滚筒放在采煤机的两端，利用摇臂调高。牵引机构采用圆环链牵引，提高了牵引力，但不适应大倾角采煤。MXA-300型系列采煤机是西安煤矿机械厂1983年研制生产的大功率无链牵引双滚筒采煤机，采用了三头螺旋滚筒，滚筒转速有所降低，牵引机构采用齿轮一销轨式，传动平稳，消除了链牵引的缺点，机器的使用寿命延长，增设了副牵引部和可靠的液压制动装置，可用于大倾角( )煤层而不需要设防滑安全绞车，提高了工作效率，加大了生产能力。MG132/320-W新型液压牵引采煤机是由泰山建能公司、煤炭科学研究总院、新汉矿业集团联合研制完成的。该采煤机采用滚筒式采煤机发展趋势的多电机横向布置，液压牵引系统打破常规，采煤机牵引部泵箱把长期使用的“湿腔”布置分离液压元件改为“干腔”布置，实现了采煤机液压系统的创新。该机在同类采煤机设计中达到了国内先进水平。

1.2 国内采煤机研制现状

国外于1976年研制出第1台电牵引采煤机。1991年，由煤炭科学研究总院上海分院与波兰科玛克公司合作，研制成功我国第1台采用交流变频调速的G344-PWD型薄煤层强力爬底板电牵引采煤机，性能良好，电牵引采煤机成为我国第4代采煤机。2005年煤炭科学研究总院上海分院又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6m，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。在这 3种 交流电牵引调速系统中，交流变频调速技术由于具有的诸多优点，在大功率采煤机的应用已趋向成熟，并已成为目前采煤机调速方式的主流，其主要特点是:启动性能好，可直接实现软启动;交流变频调速属转差功率不变型调速系统，故效率高。随着计算机技术和大功率电子元器件的不断发展，交流变频调速的调速性能和精度可与直流调速相比。SRD技术在采煤机上的应用虽然起步不久，但具有发展潜力，它有交流变频调速电动机结构简单、无刷无整流子的优点，也有直流调速系统调速性能好，控制电路简单、价格低廉等优势，而且启动转矩大、启动电流小，这种调速方式一旦解决了噪声问题和位置传感器存在的不可靠性问题，将更适合在煤矿井下采掘机械中使用。电磁转差离合器调速技术本身比较成熟，它属于改变转差率的交流调速方式，采用闭环系统能得到较大的调速范围，可平滑调速，并具备交流调速和直流调速的双重优点。随着计算机技术在控制系统中的应用，电磁调速电动机电流的控制精度和控制性能可以做得更适合采煤机的使用，但它在采煤机上的应用也存在低速性能差、电动机发热等问题。

1.3 采煤机与国外技术的差距和发展展望

1.3.1 国外采煤机的发展

近年来 ，国外采煤机的技术特点和发展趋势主要表现在以下几个方面:

(1)牵引方式采用 电牵引传统的液压牵引采煤机在国外虽然仍在生产和使用，但已不占主导地位，由于电牵引采煤机的诸多优点，国外目前新开发的采煤机，特别是大功率采煤机基本上都是采用电牵引方式。

(2)装机总功率不断增大 国外采煤机的功率在不断提高，电机截割功率通常在400kW以上，功率大的已达1000kW;牵引电动机功率均在40kW以上，大的甚至达到125 kW;总装机功率通常超过1000kW，最高已达2000kW以上;牵引速度、牵引力也大幅提高，目前大功率电牵引采煤机的牵引速度普遍达到15-25 m/min，牵引力达到757kN以上。采用大截深滚筒已成为提高采煤机生产能力的重要途径。

(3)交流变频成为主流调速方式 由于交流变频调速牵引系统具有技术先进、可靠性高，维护管理简单和价格低廉等特点，近几年发展很快，交流牵引正逐步替代直流牵引，成为今后电牵引采煤机的发展方向。采用2个变频器分别拖动2台牵引电机的牵引系统，可使牵引的控制和保护性能更加完善，这种一拖一的牵引系统也正被逐步采用，成为电牵引技术发展的又一个特点。

(4)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2300V、3300V、4160V和5000V等。

(5)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