薄煤層采煤機總體方案畢業(yè)設計及截割減速器設計帶CAD圖紙,煤層,采煤,總體方案,畢業(yè)設計,減速器,設計,cad,圖紙 中文題目：薄煤層采煤機總體方案設計及截割減速器設計 外文題目：DESIGN OF SHEARER THIN SEAM OVERALL PROGRAMME AND REDUCTION GEAR OF CUTTING 畢業(yè)設計（論文）共 70 頁（其中：外文文獻及譯文12頁） 圖紙共4張 完成日期 2008年6月 答辯日期 2008年6月 遼寧工程技術大學 本科生實習報告書 教學單位 機械工程學院 專 業(yè) 機械工程及其自動化 班 級 機械04－3班 學生姓名 邵啟飛 學 號 0407100326 指導教師 李曉豁 為了讓我們更了解所設計的機械，為了保證我們畢業(yè)設計的完成質(zhì)量，也讓我們比較系統(tǒng)了解課題在實際應用中的一些情況，李曉豁老師組織和帶領我們?nèi)ジ沸碌V業(yè)集團機電總廠進行參觀和實習。熟悉與畢業(yè)設計相關的煤礦機械的制造設計流程和實際的市場運用情況。在廠方師傅的耐心講解下，通過這4周對所選題目進行查詢資料和實習等，我對我的課題有了更加深刻的理解與認識。 阜新礦業(yè)集團機電總廠是我國煤炭系統(tǒng)集檢修與制造為一體的綜合性機械加工企業(yè)。廠區(qū)占地面積33萬平方米，廠房面積11萬平方米，鐵路專用線直通廠房?，F(xiàn)擁有各種設備1000余臺，職工1600余人。我廠是國家二級計量單位，是煤炭系統(tǒng)挖掘機檢修中心及齒輪加工中心。本次實習我們主要參觀工廠的各個車間以及許多只有在書本上看過的機器設備，令我們大開眼界。 首先，我們參觀了在實際中出現(xiàn)問題的掘進機。干凈寬敞的廠房里，工人師傅各自忙碌著自己的工作。里面顯得井然有序。說明來意后，工人師傅認真的給我們講解了設備操作方法及用途、內(nèi)部結構。我們認真做了筆記，同時回憶課堂上老師講的知識；使理論和實際聯(lián)系到了一起。感覺到自己的知識更加寬泛了一些。 接下來，我們主要參觀的是加工車間，工人師傅們在各自的機床上加工著不同的零件。經(jīng)過師傅們的講解我們知道了，這種工作一方面靠技術，很大程度上還要靠積累的經(jīng)驗。我們在這個階段，不僅應該豐富自己的理論知識，同時也應該學習一些實際操作的經(jīng)驗，使自己變得更加的充實，也逐漸積累自己的經(jīng)驗，為今后的工作打下堅實的基礎。 通過這次實習，我對井下采掘機械有了更深刻的認識和了解。也讓我真正認識到什么是“一分耕耘一分收獲”，從這次實習中，我體會到了實際的工作與書本上的知識是有一定距離的，并且需要進一步再學習。我要不斷努力提高自身素質(zhì)，為我即將走上工作崗位增添了信心。? 指 導 教 師 意 見 成績評定：　　　　　　　　　指導教師簽字： 年 月 日 實習單位意見 負責人簽字： （單位蓋章） 年 月 日 備注 遼寧工程技術大學 本科畢業(yè)設計（論文）開 題 報 告 題 目 薄煤層采煤機總體方案設計及截割減速器設計 指 導 教 師 李曉豁 院（系、部） 機械工程學院 專 業(yè) 班 級 機械制造及其自動化04-3班 學 號 0407100326 姓 名 邵啟飛 日 期 2008-3-1 教務處印制 一、 選題的目的、意義和研究現(xiàn)狀 目的： 薄煤層采煤機是采煤機的一種，是實現(xiàn)薄煤層采煤的關鍵。隨著我國經(jīng)濟建設發(fā)展步伐的加快，對能源的需求量增加，必然要求加大開采強度，所以對薄煤層煤的開采就十分重要了。外國已經(jīng)對這方面采煤機有很早的開發(fā)和研究一進研制出了各種型號的采煤機，發(fā)展?jié)M足我國國情所需要的薄煤層采煤機是十分必要的，國內(nèi)最近幾年對這方面的開發(fā)力度也加大了，很多煤機廠也開始研發(fā)并投入工作了，但是對這薄煤層采煤機的開發(fā)和研究還需要繼續(xù)深入的研究和開發(fā) 意義： 雖然薄煤層采煤機的型號、規(guī)格有許多,但它的各主要組成部分大同小異，其區(qū)別主要在截割機構的傳動和截割部上,因此合理選擇薄煤層采煤機的截割部的參數(shù)，可以改善其工作性能和減少采煤比能耗。選擇這個題目就是要進一步熟悉連續(xù)采煤機各部分的工作原理，對其進行更好的改進，并對它的截割部減速器進行細致分析設計，使其耐用并且省時省力容易裝修，使其在工作中能夠有更好的經(jīng)濟效益。 研究現(xiàn)狀和趨勢： 七十年代以來，綜合機械化采煤設備朝著大功率、遙控、遙測方向發(fā)展，其性能日益完善，生產(chǎn)率和可靠性進一步提高。工況自動監(jiān)測，故障診斷以及計算機數(shù)據(jù)處理和數(shù)顯等先進的監(jiān)控技術已經(jīng)在采煤機上的到應用，現(xiàn)代采煤機已經(jīng)發(fā)展成為高科技機電一體化產(chǎn)品。 我國在地下開采煤礦紅應用采煤機械始于五十年代初。當時從蘇聯(lián)引進鏈式姐妹機和鏈式聯(lián)合采煤機，并進行組織自行生產(chǎn)。由于這種采煤機械生產(chǎn)率低，沒能在我國普遍推廣使用。六十年代，我國從波蘭引進了滾筒式采煤機，并組織自行制造同類機械。七十年代初，我國從英國、德國、波蘭和法國等國家大量引進雙滾筒可調(diào)高采煤機，并組織制造同類型設備，我國開始大規(guī)模研制和生產(chǎn)現(xiàn)代化采煤設備。 七十年代初至今，經(jīng)過幾十年的引進和開發(fā)相結合的發(fā)展過程，現(xiàn)在我國已經(jīng)能自行設計和生產(chǎn)適合于各種煤層賦予條件的滾筒式采煤機。為了更好的發(fā)展必須加大煤炭生產(chǎn)機械化力度，大幅度提高煤炭生產(chǎn)率。這就要求我們不斷開發(fā)出技術先進、高效并可靠的新型采煤機，不僅滿足國內(nèi)生產(chǎn)之需，而且力爭打入國際市場。 二、 研究方案及預期結果 本論文主要對由實現(xiàn)破碎煤壁功能結構、實現(xiàn)裝煤功能的結構、實現(xiàn)采煤機自動移動功能的結構、以及實現(xiàn)采煤機輔助功能的結構的總體方案設計及其截割減速器進行設計。具體內(nèi)容包括以下幾部分： 一、薄煤層采煤機總體方案設計及主要參數(shù)的確定 （1）總體方案確定 （2）總體布置及參數(shù)選擇 （3）總裝圖設計及草圖繪制 （4）總體驗算 二、截割減速器設計 (1) 確定減速形式 (2) 進行工況分析，確定系統(tǒng)的主要參數(shù) (3) 齒輪的設計 (4) 軸的設計 (5) 強度和性能驗算 (6) 繪制減速器裝配圖 三、整理說明書及完善圖紙 三、 研究進度 第一周 　　 布置設計任務，熟悉設計內(nèi)容； 第二～五周 參觀、實習、收集資料、了解機器的結構原理和特點； 第六～九周 總體方案確定，總體布置及參數(shù)選擇，總裝圖設計及草圖繪制，總體驗算； 第十～十三周 截割減速器設計階段； 第十四～十五周 圖紙繪制階段； 第十六周 整理說明書及完善圖紙。 四、 主要參考文獻 [1] 陶馳東.采煤機滾筒?；瘜嶒炑芯縖J].中國礦業(yè)大學學報,1989,3(1):51~58 [2]煤炭工業(yè)部生產(chǎn)司開拓處組織編寫采煤機選型手冊[M].北京煤炭工業(yè)出版社,1989. 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[16] 沈慧芬 常之秋 高榮 萬之奇 張衛(wèi)國 煤礦機械產(chǎn)品學[M].中國礦業(yè)大學出版社, 1992. 五、 指導教師意見 指導教師簽字： 摘要 薄煤層采煤機用于采高低于130mm的煤層。由于有些煤層的厚度太低普通采煤機難以進行正常開采，影響采煤的效率。對一些薄、厚煤層并存的煤礦,由于薄煤層開采速度緩慢,使其下部的中厚煤層長期得不到及時開采,以至影響工作面的正常接替,而有的就只能被迫丟失一些薄煤層資源。隨著大批煤礦中、厚煤層的資源開采比較多,使得資源越來越少,所以薄煤層的開采已列入日程。因此,研制適合的薄煤層采煤機,以適應不同的煤層結構,提高薄煤層采煤的工作效率是當務之急。 雖然薄煤層采煤機的型號、規(guī)格有許多,但它的各主要組成部分大同小異，合理選擇薄煤層采煤機的截割部的參數(shù)，可以改善其工作性能和減少采煤比能耗。選擇這個題目就是要進一步熟悉薄煤層采煤機各部分的工作原理，對其進行更好的改進，并對它的截割部減速器進行細致分析設計，使其耐用并且省時省力容易裝修，使其在工作中能夠有更好的經(jīng)濟效益。對于現(xiàn)在使用較為廣泛的薄煤層采煤機的減速器中存在的錐齒輪，影響電動機的安放和使用壽命，針對此處進行改進。 關鍵詞：薄煤層采煤機；截割機構；減速器。 Abstract For now the wider use of thin seam Shearer reducer in the bevel gear, horn and placed the motor life, for improvement here.Shearer for the thin seam-less than 130 mm of high coal seam. As some of the coal seam thickness of ordinary low Shearer difficult to carry out normal exploitation, impact on the efficiency of coal mining. For some thin, the coexistence of thick coal seam, thin due to the slow pace of coal mining, to the lower part of the thick coal seam in the long-term not promptly mining, as well as affect the normal face to succeed, but some will be forced to lose some of the Thin seam resources. With a large number of coal mines in the thick seam of resource exploitation more, making fewer and fewer resources, the exploitation of thin seam has been included in the agenda. Therefore, the development of the thin seam for Shearer to adapt to different seam structure, improve the thin seam of coal mining efficiency is imperative. Although Shearer thin seam of models, specifications have many, but it's the major component of the same, a reasonable choice Shearer thin seam of cutting the Department of parameters, can improve their work performance and reduce power consumption than coal mining. Choose this subject is to further thin seam Shearer familiar with the different parts of the working principle, to better improve, and its cutting reducer a detailed analysis of the design, durability and its time-saving easy decoration, To work to have better economic returns. Key words: thin seam Shearer; cutting; reducer。 II 遼寧工程技術大學畢業(yè)設計(論文) 前言 按煤層賦存的條件，對煤炭的開采可以分為露天開采和地下開采。采煤方法不同，所使用的采煤機械也不同。在地下開采中，我國所采用的采煤方法基本上以走向長壁式方法為主。在走向長壁式采煤方法中，有可以分為前進式、后退式、全部垮落式和填充式等。目前國內(nèi)外采用這些采煤方法的國家所用采煤機械，絕大多數(shù)是滾筒式采煤機、刨煤機和掘進機，只有少數(shù)先進的煤礦采用薄煤層采煤機等設備。 煤炭是我國的主要能源，煤炭工業(yè)為國民經(jīng)濟發(fā)展做出了重大貢獻。但是煤炭工業(yè)面臨著許多困難和問題，主要包括產(chǎn)業(yè)結構不合理，生產(chǎn)投入不足，勞動條件差等方面的問題。它在一定程度上解決了這些方面的問題，采煤機械化是最終發(fā)展的必然。所以如何提高采煤效率以滿足我國現(xiàn)代化建設中迅猛發(fā)展的經(jīng)濟對能源的需要就成了十分迫切的要求。 1） 開采順序和方法 對于傾角10°以上的煤層一般分水平開采，每一水平又分為若干采區(qū)，先在第一水平依次開采各采區(qū)煤層，采完后再轉(zhuǎn)移至下一水平。開采近水平煤層時，先將煤層劃分為幾個盤區(qū)，立井于井田中心到達煤層后，先采靠近井筒的盤區(qū)，再采較遠的盤區(qū)。如有兩層或兩層以上煤層，先采第一水平最上面煤層，再自上而下采另外煤層，采完后向第二水平轉(zhuǎn)移。 按落煤技術方法，地下采煤有機械落煤、爆破落煤和水力落煤三種，前二者稱為旱采，后者稱為水采，我國水采礦井僅占1.57%。旱采包括壁式采煤法和柱式采煤法，以前者為主。壁式采煤法工作面長，一般100～200 m，可以容納功率大，生產(chǎn)能力高的采煤機械，因而產(chǎn)量大，效率高。柱式采煤法工作面短，一般6～30 m，由于工作面短，頂板易維護，從而減少了支護費用，主要缺點是回采率低。 2) 生產(chǎn)系統(tǒng) 包括采煤系統(tǒng)、掘進系統(tǒng)、通風系統(tǒng)、排水系統(tǒng)、供電系統(tǒng)、輔助運輸系統(tǒng)和安全系統(tǒng)等。 采煤系統(tǒng)包括工作面的落煤、裝煤，將煤由工作面運往井底車場，直到提升至地面。主要井巷包括采煤工作面，采區(qū)順槽、采區(qū)上山、水平運輸大巷、石門等。主要設備有采煤機、運輸機械，支護設備及提升機等。 掘進系統(tǒng)是為了保證生產(chǎn)的持續(xù)進行，即在當前生產(chǎn)同時，要開掘出新的工作面、采區(qū)及生產(chǎn)水平以備接替。其包括掘進工作面、矸石運至井底車場由副井提升后送至堆放地。主要設備包括掘進、支護、運輸、提升等所用的設備以及風動鑿巖機、空氣壓縮機及其管路等。 通風系統(tǒng)由進風井巷、回風井巷、通風機和井下通風設施如風橋、風門等構成。 排水系統(tǒng)由巷道中的水溝、水倉、水泵峒室、水泵及排水管路組成。 供電系統(tǒng)要求不得中斷、以保安全，因此供電電流為雙回路，同時進入采區(qū)和回風道 的電器設備都必須采用礦用防爆型，防止瓦斯爆炸。 輔助運輸系統(tǒng)包括人員上下和材料，設備的運輸。 安全系統(tǒng)包括預防瓦斯爆炸、瓦斯突出，以及井下火災和水災所需要的救治設備、設施、器材、儀表和監(jiān)測系統(tǒng)。 3) 采掘工作面 采煤工作面是地下采煤的工作場所，隨著采煤的進行，工作面不斷向前推進，原來的采場即成為采空區(qū)。長壁工作面采煤的工序為破煤、裝煤、運煤、支護及控頂?shù)任屙?；短壁工作面只有前四個工序。以滾筒式采煤機為主，組成長壁工作面綜合機械化設備，可以完成五個主要工序，稱為綜合機械化采煤，簡稱綜采，此工作面稱綜采工作面。 掘進工作面是井巷掘進的工作場所，分為巖巷、煤巷和半煤巖巷三種。掘進工序分破巖、裝運和支護三項。掘進方法分兩種，一為鉆爆法，二為使用掘進機。前者應用范圍廣但機械化程度低，后者包括全斷面巖巷掘進機及懸臂式掘進機兩種。煤礦一般廣泛使用懸臂式掘進機，包括掘進機、轉(zhuǎn)載機、運輸機和支護設備共同組成掘進綜合機械化，完成三道主要工序，稱為綜掘。 4） 采煤機械化分級 按中國煤礦的地質(zhì)情況及實際生產(chǎn)狀況，將機械化分為三級： 普通機械化采煤，簡稱普采，采煤工作面裝有采煤機、可彎曲鏈板輸送機和摩擦式金屬支柱、金屬頂梁設備，可完成前三工序機械化，但功率較小，一般工作面年產(chǎn)量15～20萬噸。 高檔普通機械化采煤，簡稱高檔普采。采煤工作面裝有采煤機，可彎曲鏈板輸送機，液壓支柱和金屬頂梁，可使前三工序機械化。由于有液壓支柱，因此頂板維護狀況良好，支護和控頂雖為手工操作，但勞動強度大為減輕，功率亦較大，年產(chǎn)量為20～30萬噸。 1 緒論 1.1 國內(nèi)外采煤機械的發(fā)展及其現(xiàn)狀 采煤機設計模型及手段可以反應現(xiàn)代化采掘機械的技術水平；裝機總功率2000kW、牽引速度達30m/mim、生產(chǎn)能力2000t/h、截割高度6.0m、滾筒壽命大于500萬噸；具有建立在微機基礎上的智能化監(jiān)測、監(jiān)控和保護系統(tǒng)技術；實現(xiàn)交互式人機對話、遠程控制，具有工況監(jiān)測及運行狀態(tài)顯示、數(shù)據(jù)采集、儲存及傳輸、故障診斷及預警、自動控制、自動調(diào)高等多種功能技術；實現(xiàn)液壓支架、輸送機的信號交流和聯(lián)動控制等功能及整個工作面自動化技術，井下、地面兩級故障診斷及維修管理系統(tǒng)機電一體化技。 把煤從煤層上截落下來并運出采煤工作面，這個煤炭生產(chǎn)的兩個主要工序。使用刮板輸送機實現(xiàn)煤的運輸，而把煤從煤層截落下來并裝入輸送機，則是由采煤機來完成。采煤機完成了洛美和裝煤的這兩個主要工序，就實現(xiàn)了煤炭開采的機械化。 本世紀四十年代初，英國和原蘇聯(lián)相繼研制出了鏈式采煤機。這種采煤機是用截鏈截煤落煤，在截鏈上安裝被稱為截齒的專用截五煤刀具，這種采煤機工作效率低。五十年到初，英國和德國相繼研制除了滾筒采煤機。才這種采煤機上安裝有截煤滾筒，這是一種圓筒形部件，其上裝有截齒，用截煤滾筒實現(xiàn)截煤和裝煤。這種采煤機與可彎曲輸送機配套，奠定了煤炭開采機械化的基礎。這種采煤機的兩個缺點也是決定它更新的得點使得采煤機不斷更新和完善，進入六十年代，英國、德國、法國以及前蘇聯(lián)先后對采煤機的截割滾筒做出兩項革命性改進。其一是截煤滾筒可以在使用中調(diào)節(jié)起高度，完全解決對煤層賦予田間的適用性；第二項是把圓筒形截煤滾筒改進成螺旋葉片式截煤滾筒或螺旋滾筒，極大的提高了裝煤的效果。這兩項改進稱為現(xiàn)代化采煤機械的基礎。 六十年代以后，刨煤機也有了長足的改進，滑行刨的研制成功，使刨煤機成為與采煤機競爭的采煤機設備。 可調(diào)高螺旋滾筒采煤機或刨煤機與液壓支架和可彎曲輸送機設備，構成綜合機械化采煤設備。使煤炭生產(chǎn)進入高產(chǎn)、高效、安全、和可靠的現(xiàn)代化發(fā)展階段。從此，綜合機械化采煤設備成為各國地下開采煤礦的發(fā)展方向。 自七十年代以來，綜合機械化采煤設備朝著大功率、遙控、遙測方向發(fā)展，其性能日益完善，生產(chǎn)率和可靠性進一步提高。工況自動監(jiān)測，故障診斷以及計算機數(shù)據(jù)處理和數(shù)顯等先進的監(jiān)控技術已經(jīng)在采煤機上的到應用，現(xiàn)代采煤機已經(jīng)發(fā)展成為高科技機電一體化產(chǎn)品。 我國在地下開采煤礦紅應用采煤機械始于五十年代初。當時從蘇聯(lián)引進鏈式姐妹機和鏈式聯(lián)合采煤機，并進行組織自行生產(chǎn)。由于這種采煤機械生產(chǎn)率低，沒能在我國普遍推廣使用。六十年代，我國從波蘭引進了滾筒式采煤機，并組織自行制造同類機械。七十年代初，我國從英國、德國、波蘭和法國等國家大量引進雙滾筒可調(diào)高采煤機，并組織制造同類型設備，我國開始大規(guī)模研制和生產(chǎn)現(xiàn)代化采煤設備。 自七十年代初至今，經(jīng)過幾十年的引進和開發(fā)相結合的發(fā)展過程，現(xiàn)在我國已經(jīng)能自行設計和生產(chǎn)適合于各種煤層賦予條件的滾筒式采煤機。為了更好的發(fā)展必須加大煤炭生產(chǎn)機械化力度，大幅度提高煤炭生產(chǎn)率。這就要求我們不斷開發(fā)出技術先進、高效并可靠的新型采煤機，不僅滿足國內(nèi)生產(chǎn)之需，而且力爭打入國際市場。 1.2 薄煤層采煤機的分類及其特點 由于受到煤層厚度的限制，薄煤層采煤機分為騎溜子式和爬底板式兩類。 騎溜子式采煤機的機身騎在刮板輸送機上，并靠其支撐和導向。當電動機功率為100KW時，電動機高度h=350mm，國美空間高度至少為C=140~160mm，輸送機中部槽高度為180~190mm，則機面高度至少達到A=600~650mm.考慮到頂梁厚度，頂板下沉厚度以及過機空間高度Y（通常Y=90~200mm），則騎溜子薄煤層采煤機只能適用于0.75~0.95m以上的煤層（小值對單滾筒，大值對雙滾筒）。如果電動機功率加大，則電動機高度相應增大，因而最小采高還要加大。 爬底板式采煤機，機身位于機道內(nèi)，因而機面高度降低，使過煤空間高度及過機空間高度增大（240mm），這不僅改善了機器性能，而且可使采煤機在0.6~0.8m的及薄煤層中工作。采用機身在煤壁側(cè)機道內(nèi)的爬底板式采煤機的工作面通風斷面大，提高了工作的安全性。因此，爬底板采煤機是當前薄煤層采煤機主要的發(fā)展方向。 1.3 薄煤層采煤機在我國的應用情況 我國薄煤層采煤機的研究始于60年代。60年代初,在頓巴斯-1型采煤機基礎上,我國開始自行研制生產(chǎn)采煤機。這類薄煤層滾筒采煤機主要有MLQ系列采煤機,如1964年生產(chǎn)的MLQ-64型,1980年生產(chǎn)的MLQ-80型淺截石單滾筒采煤機,另外還有MLQ3-100型采煤機。 70年代至80年代初期,我國自行研制開發(fā)了中小功率薄煤層滾筒采煤機。比較典型的有山東煤研所和淄博礦務局研制的ZB2-100型單滾筒騎輸送機采煤機。ZB2-100型采煤機裝機功率100kW,鏈牽引,牽引傳動方式為液壓調(diào)速加齒輪減速。牽引力90kN,牽引速度0～214m/min,采高0175～113m、煤質(zhì)硬度為中硬以下的緩傾斜薄煤層。 80年代,我們在引進了德國、英國等采煤機生產(chǎn)技術的基礎上,自主開發(fā)和制造適應我國不同的煤層條件的滾筒式采煤機系列產(chǎn)品,并在90年代中期初步完成了主導機型,由液壓牽引采煤機向電牽引采煤機升級換型工作。1980年,黑龍江煤礦機械研究所和雞西煤礦機械廠共同開發(fā)出BM系列騎輸送機滾筒采煤機,其中BM-100型雙滾筒采煤機,性能良好,能自開缺口、強度高、工作可靠,在我國薄煤層采煤中廣泛應用。但是用雙滾筒采薄煤層,結構較復雜,機身又長,所以使用不便,于是又生產(chǎn)出更加簡化的BMD-100型單滾筒薄煤層采煤機。 進入90年代以來,為了滿足厚薄煤層薄煤層作為解放層開采礦井的迫切需要,并代中厚煤層滾筒采煤機技術,1997年,由務局、煤科總院上海分院聯(lián)合研制了M G200/450-B WD型薄煤層采煤機,該采用多電機驅(qū)動、交流變頻調(diào)速、無鏈牽引總裝機功率達450kW,其中截割功率2×牽引功率2×25kW,牽引力400kN,牽引速6m/min。采用騎輸送機布置方式,可用于110～117m的薄煤層綜合機械化工作面。樣機于1997年12月在晉華宮煤礦9#層83面投入使用,取得了最高月產(chǎn)量916萬噸、產(chǎn)量5300噸的好成績。國內(nèi)幾種類型薄煤層采煤情況比較見表。 表1-1 我國幾種類型薄煤層采煤機基本情況比較 Several types of thin seam of China's basic situation compared Shearer 型號 采高范圍/M 牽引力/KN 牽引方式 生產(chǎn)年代 BM-100 0.75-1.3 120 (液壓)錨鏈牽引 70 5MG200-B 0.8-1.5 160 (液壓)錨鏈牽引 70 MG344-PWD 1.0-1.8 180 (液壓)錨鏈牽引 70 MG250-BW 0.9-1.6 350/262 (交流)齒輪—銷軌式無鏈牽引 80 MG200/450-BWD 0.85-1.5 440 (液壓)無鏈牽引 80-90 MG250/550-BWD 1.0-1.7 440 (交流)無鏈牽引 90 　 我國薄煤層采煤機經(jīng)過40多年的發(fā)展,技術已趨成熟。但一個突出的問題是:目前我國薄煤層采煤機為方便設計,在行走機構上均采用中厚煤層采煤機所用的相關參數(shù),例如銷排節(jié)距,一般大都采用126mm。這樣做雖能保證其正常運行,但其強度余量過大。 近幾年來,我國薄煤層采煤機得到了很大的發(fā)展,但在質(zhì)量和壽命和高新技術應用等方面與國內(nèi)大型采煤機,特別是與國外采煤機相比,還存在較大的差距。因此我們還需要進一步的改進和更新。 1.4 薄煤層采煤機的優(yōu)點機器局限性 我國薄煤層資源分布廣泛,113m以下煤層可采儲量約占全部可采儲量的20%。在一些省、區(qū)薄煤層儲量比重很大,如四川省占60%,山東省54%,黑龍江省占51%,貴州省占37%。特別是在南方地區(qū),有些省份薄煤層凈占50%以上,而且薄煤層分布廣,煤質(zhì)好。但由于其開采煤層厚度薄,與中厚和厚煤層相比,薄煤層機械化開采存在著工作條件差,設備移動困難,煤層厚度變化、斷層等地質(zhì)構造,對薄煤層設備生產(chǎn)性能影響大,以及投入產(chǎn)出比高、經(jīng)濟效益不如厚與中厚煤層等特殊問題,造成薄煤層機械化開采技術發(fā)展速度相對緩慢。 另外,對一些薄、厚煤層并存的煤礦,由于薄煤層開采速度緩慢,使其下部的中厚煤層長期得不到及時開采,以至影響工作面的正常接替,而有的就只能被迫丟失一些薄煤層資源。隨著大批煤礦中、厚煤層的資源開采比較多,使得資源越來越少,所以薄煤層的開采已列入日程。因此,研制適合我國實際國情的薄煤層采煤機,以適應不同的煤層結構,提高薄煤層采煤的工作效率是當務之急。 1.5 薄煤層采煤機設計的目的及意義 在產(chǎn)品的總體方案設計階段，首先要明確產(chǎn)品必須實現(xiàn)哪些功能，還要明確用戶使用產(chǎn)品的各種條件和用戶對產(chǎn)品的要求和愿望。然后根據(jù)國家的技術經(jīng)濟政策，基于設計能力和產(chǎn)品制造技術水平，從宏觀方面考慮所要求的功能。并能實現(xiàn)用戶要求的各種結構方案，最后經(jīng)過技術經(jīng)濟評價，確定一種或兩種結構方案繼續(xù)進行結構設計。因此，通過總體結構的方案設計，不至于使產(chǎn)品結構方案出現(xiàn)大的失誤，也不至于從開始設計時就糾纏與具體的結構細節(jié)而忽略拉總體結構的合理性，甚至照成設計的返工而浪費時間。在此基礎上再對薄煤層采煤機的截割部進行細致設計使其有更高的生產(chǎn)效率. 對滾筒式采煤機的使用經(jīng)驗表明只有按照“量體裁衣”的原則來設計采煤機，這樣的采煤機才能在煤炭開采中滿足要求。到本世紀末，我國原煤的產(chǎn)量必須超過十四億噸。才能滿足我國工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)發(fā)展的需要。為此必須加大煤炭生產(chǎn)機械化力度，大幅度提高煤炭生產(chǎn)率。這就要求我們不斷開采出技術先進，高效率并且可靠的新型采煤機，不僅滿足過內(nèi)生產(chǎn)之需，而且力爭打入國際市場。 雖然薄煤層采煤機的型號、規(guī)格有許多,但它的各主要組成部分大同小異，其區(qū)別主要在截割機構的傳動和截割部上,因此合理選擇薄煤層采煤機的截割部的參數(shù)，可以改善其工作性能和減少采煤比能耗。選擇這個題目就是要進一步熟悉薄煤層采煤機各部分的工作原理，對其進行更好的改進，并對它的截割部減速器進行細致分析設計，使其耐用并且省時省力容易裝修，使其在工作中能夠有更好的經(jīng)濟效益。 2 薄煤層采煤機的總體結構方案的設計 2.1 實現(xiàn)采煤機基本功能的結構方案設計 用于走向長臂采煤法的采煤機應該具有的如下三種基本功能； （1） 把煤從煤煤壁上破碎下來的功能； （2）把破碎先來的煤裝在工作面輸送機上的功能； （3）采煤機能沿著工作面自移的功能； 一、實現(xiàn)破碎煤壁功能結構方案 1、銑削式結構方案 在鼓形滾筒的表面或在旋轉(zhuǎn)滾筒的葉片上安裝截齒，滾筒隨采煤機前移并自轉(zhuǎn)，截齒便用銑削的方式把煤從煤壁上截割下來，這就是銑削式結構。 具體分為側(cè)銑和端銑兩種，側(cè)銑方式中螺旋滾筒結構應用最普遍，其主要優(yōu)點是它不僅能實現(xiàn)截落煤的功能還能實現(xiàn)裝煤的功能；水平旋轉(zhuǎn)軸調(diào)整滾筒高度方便，對不同的煤層厚度的適應性好；具有自開缺口的功能等。端銑式結構是在齒冠外側(cè)安裝大截齒當齒冠自轉(zhuǎn)并隨采煤機移動時，截齒實現(xiàn)破煤功能。這種結構的特點是截齒安裝的比較少， 煤的塊度大，機器能耗小；實現(xiàn)簡單，制造容易；負荷變化大，機器動特性較差。 圖2-1水平軸螺旋滾筒結構 圖2-2 垂直軸滾筒結構 Fig.2-1 Horizontal axis roller spiral structure Fig.2-2 Vertical-axis roller structure 圖2-3端銑式結構方案 Fig.2-3 Milling-structure programme 2、鉆削式結構方案 鉆削式結構在喚醒懸臂的前端安裝截齒，這種懸臂的內(nèi)表面上也安裝有截齒。這種結構被稱為鉆削頭，懸臂則被成為鉆削臂。當鉆削頭自轉(zhuǎn)并沿其軸線方向推進時，首先在煤層中由鉆削頭截割出現(xiàn)截槽，而此環(huán)形槽所圍成的柱狀煤體則被鉆削頭內(nèi)的截齒所破碎。這種結構的優(yōu)點是結構簡單，制造方便；集落煤和裝煤功能于一體；煤的坡度大，機器能耗低。其缺點是這種結構應布置于采煤機的端面，機身必沿其鉆削出的空間前進，因此，機身長；這種結構不能自開缺口；為使地板平整還必須配有截割盤，沿頂板和地板截割煤層，因此使整個機器復雜化；此外這種結構對煤層厚度的適應性小。 3、滾壓式結構方案 滾壓式破煤結構是在螺旋筒的旋葉上和滾筒端面安裝滾演盤刀當,當滾筒前移并自轉(zhuǎn)時，盤刀壓向煤壁，其刃部的擠壓和剪切作用達到破沒的目的。這種結構的優(yōu)點在于，彩霞煤的塊度大，煤塵明顯低；機器能耗??；盤刀壽命長。缺點在于機構復雜，成本高。 采煤機的落煤功能是采煤機的第一功功能，因此，現(xiàn)在把既有落煤功能的結構稱為采煤機的工作機構。在采煤機的設計中，工作機構設計的合適與否，對采煤機的工作占有舉足輕重的地位。 二、實現(xiàn)裝煤功能的設計方案 把煤從煤壁上破碎下來以后，還要裝在工作面輸送機里運到工作面之外。實現(xiàn)扎中裝煤功能的機構與落煤結構的種類有關。經(jīng)過淘汰和篩選，只有兩種類型的裝煤結構被廣泛應用。 一種是與落煤結構相結合，不僅具有落煤功能而且兼有裝煤的功能。比如，螺旋滾筒式工作機構，采煤下來的碎煤被螺旋葉片自煤壁向采空區(qū)方向輸送，并裝到工作面輸送機里。另一種是專門用于裝煤的機構，如裝煤犁，這是一種斜面結構, 和犁地的犁一般，被單獨的牽引機構牽引，在工作面往返運行，把碎落在底板上的煤裝入輸送機里。這種結構往往與沒有裝煤功能的工作機構配合。 三、實現(xiàn)采煤機自動移動功能的結構方案 采煤機沿工作面移動被稱為牽引，能使采煤機實現(xiàn)自移的結構有稱作牽引機構。現(xiàn)在廣泛應用的牽引機構可以分為兩大類；既鏈牽引機構和無鏈牽引。 1、鏈牽引機構 鏈牽引機構是由圓環(huán)鏈、鏈輪、和緊鏈裝置組成。牽引鏈的兩端固定在緊鏈裝置上，并與采煤機的鏈輪嚙合。當鏈輪裝動時，由于鏈輪與圓環(huán)鏈的嚙合作用，采煤機便沿牽引鏈移動。 圖2-4 鏈牽引機構 Fig.2-4 Traction linked institutions 2、無鏈牽引機構 隨著采煤機功率的不斷加大，采煤機的總裝機容量已超過1000KW。牽引鏈中的拉力也已增至400-800KN。因此牽引鏈機構已限制了采煤機功率的提高。無鏈牽引機構就隨之產(chǎn)生和發(fā)展起來了。無鏈牽引機構種類繁多，大體上可歸納為三類；主動輪—齒條、閉合鏈—齒條和邁步油缸推進三類。其中主動輪—齒條無鏈牽引系統(tǒng)應用最廣。 2.2 實現(xiàn)采煤機輔助功能的結構方案 只具有基本功能的采煤機，能勉強完成在工作面破落煤壁和裝煤的任務。在實際中還要使用到一些輔助功能，有；適應煤層賦存狀況變化的功能、降塵和冷卻設備功能、自動托卷電纜功能等。 一、實現(xiàn)適應煤層賦存狀況變化功能的機構方案 煤層在地下賦存狀態(tài)的變化概括起來有三種；煤層厚度的變化、煤層走向波浪起伏以及存在斷層、煤層相對于水平面傾角的變化。 1、實現(xiàn)適應煤層厚度變化的功能的結構方案 當煤層厚度隨時變化時，兩個滾筒的工作高度應當變化，這就需要實現(xiàn)能適應煤層厚度變化的功能的結構，這種結構稱為采煤機的調(diào)高裝置。 2、適應煤層沿走向波浪起伏以及存在的斷層的功能的結構方案 采煤機在采空區(qū)安裝有調(diào)斜油缸，采空區(qū)側(cè)的滑靴安裝在活塞桿上?；钊麠U伸縮就改變餓采煤機的傾斜角度。這種結構實現(xiàn)調(diào)斜功能得到普遍應用。 3、具有開采大傾角煤層功能的結構方案 當采煤工作面傾角大于10°，一旦及其牽引部失靈，采煤機有可能下滑，具體防滑裝置有： （1）抱閘式防滑裝置 （2）盤式制動器防滑裝置 （3）輔助牽引與防滑絞車 二、實現(xiàn)降塵和冷卻功能的結構 1、實現(xiàn)降塵功能的方案 采煤機的滾筒在截割煤壁的同時，產(chǎn)生的煤塵嚴重污染井下空氣，威脅工人身體健康。因此降塵是采煤機的重要輔助功能。 降塵措施有很多種，歸納起來有； （1）提高采煤機牽引速度，降低截煤滾筒的轉(zhuǎn)速，增大碎煤塊度，能明顯降低煤塵。 （2）滾筒軸垂直于采煤機機面，即采用立滾筒，使截齒沿煤層層理截割，也能降低煤塵 （3）在可能條件下，減少滾筒上安裝截齒的數(shù)量增大碎煤的塊度，降低煤塵 （4）實現(xiàn)滾筒自動調(diào)高，避免滾筒截割工作面頂板和底板，從而降低牽引速度，避免煤塵大量生成。 （5）吸入式降塵機構，壓力水精油在滾筒軸內(nèi)的中心管送到噴嘴，有噴嘴噴出壓力水在水束周圍形成負壓區(qū)，含塵空氣被吸入負壓區(qū)并隨水束穿過滾筒內(nèi)部降塵后，重新進入截煤空間?？諝饩瓦@樣在滾筒內(nèi)循環(huán)被凈化，降塵效果比較好。 （6）用噴霧降塵，壓力水經(jīng)過噴嘴后霧化，極小的液滴充滿滾筒截煤區(qū)，液滴與粉塵相碰而被不捉。一般采煤機內(nèi)外噴霧都有，降塵效果很好。 （7）泡沫滅塵，有發(fā)泡劑的水自噴嘴噴出進入一個與噴嘴緊挨的罩體。大量的泡沫從罩體射出，籠罩了截煤滾筒的周圍，使煤塵源與周圍空氣隔絕，并使煤粉被泡沫捕捉。這種滅塵方式效果最佳。 2、實現(xiàn)冷卻功能的方案 采煤機的冷卻功能是由 實現(xiàn)的。讓噴霧水首先流過需要冷卻的不見，實現(xiàn)冷卻功能，然后再被送到噴霧系統(tǒng)中。因此，冷卻與噴霧水是一個供水系統(tǒng)， 三、實現(xiàn)自動卷電纜功能的結構方案 采煤機是采煤工作面內(nèi)的移動機械，因此，對采煤機供電必須用橡膠電纜。當采煤機工作面很長時，被采煤機拖移的電纜很長，而且很重。如果采煤機直接拉引電纜本身，電纜容易被拉斷。因此要用專門的電纜拖移裝置。一般使用電纜尼龍夾板組成的夾板鏈，它由框形夾板用鉚釘鏈接而成。每段長0.71m，各段之間再由銷軸連接?？蛐袏A板在斷面為U形，在夾板鏈中其開口朝向才空區(qū)側(cè)。夾板鏈終端借助于可回轉(zhuǎn)的彎頭懸掛于采煤機身上。板式鏈僅位于彎頭處，意在改善夾板鏈端受力狀況。其優(yōu)點在于，使電纜在采煤機折返工作中折曲靈活，不易側(cè)倒；而且有效的保證在采煤機牽引過程中使電纜免受拉力；朔料夾板重量輕，強度足夠，使電纜免受碰傷。 2.3 薄煤層采煤機的主要技術參數(shù)的確定 1) 截深 截深是指薄煤層采煤機工作機構完全按截入煤壁的深度，即采煤機沿工作面走向一次推進的距離。對于中厚和厚煤層，考慮到工作面輸送機的最大輸送能力以及充分利用頂板壓力對煤壁的予破壞效應，截深絕定為0.6m。對于薄煤層，為保證工作面單產(chǎn)和生產(chǎn)率，適當加大截深，取截深0.75-1.0m.通過設計分析，截深取為0.8m。 2) 采高 才高是指最大可能開采的高度，是由采煤機的機械結構決定的。對于單一煤層的開采，才高要與煤層厚度相當。當厚煤層分層開采時，按最大分層厚度約為最大才高的90-95%，最下煤層厚度約為最小采高的110-120%來確定采煤機的采高。薄煤層的厚度是在0.8-1.3mm，此次設計的最大采高為1.2m.最小采高取為0.65m。這樣可以滿足要求。 3) 牽引速度 采煤機牽引速度由煤層厚度、截深、煤層物理機械性質(zhì)以及用戶對采煤機生產(chǎn)率的要求確定的。牽引速度即采煤機沿工作面移動的速度。由于煤層的機械力學性質(zhì)復雜多變，需要隨時調(diào)節(jié)牽引速度，使采煤機能在正常負載下工作。當用戶生產(chǎn)率已定，則當采高和截深加大牽引速度就減小；當采高和截深小，勢必加大牽引速度。當煤層中含矸量較大或煤層硬度較高，才么及的牽引速度也必須減低。我國采煤機的牽引速度在2.5-5m/min的范圍，國外的可達15m/min.由于生產(chǎn)率按照正常的計算取15t/min故由 Q=60HJV 式中 H—薄煤層采煤機采高，m; J—薄煤層采煤機截深，m; V—薄煤層采煤機可能達到的平均牽引速度，m/min; —煤的密度，一般為1.3~1.35t/m Q—薄煤層采煤機理論生產(chǎn)率，t/h. 采高H,薄煤層的厚度在0.6-1.2米。截深J也已設計給出為0.8m。煤的密度由煤巖性質(zhì)取1.35t/m。則 V= （1-1） 這樣取牽引速度0~9.1m/min便可滿足設計要求。 4) 牽引力 采煤機的牽引力是采煤機克服牽引阻力的能力。采煤機的牽引阻力取決于煤層的物理機械性質(zhì)、工作面傾角、采煤機自重以及導向裝置摩擦阻力等。在初定牽引力時，可按p=(1-1.3)N p—采煤機牽引力，KN。 N—采煤機總裝機功率， KW。 表2-1采煤機裝機功率 Table 2-1 Shearer installed power 采煤機裝機功率（KW） 采煤機牽引力（KN） 50 100 100 100-120 150 160-180 200 200-220 300 250-300 表2-2 采煤機裝機功率 Table 2-2 Shearer installed power 煤層阻抗A KN/m 煤層厚度 m 0.5-0.7 0.7-1.2 1.2-2.2 2.0-3.5 采煤機裝機率 kw <120 120-240 >240 100 120 200 250 125 35-150 150-250 250-350 150 150-200 300-350 -- 設計生產(chǎn)率T/min 3-4 4-6 6-10 10-15 5）截割速度 截割速度是截煤滾筒截齒圓圍切向速度，此速度與滾筒直徑、滾筒轉(zhuǎn)速以及采煤機牽引速度有關。實踐證明，截齒的截割速度與截齒的磨損速度相關。為減緩截齒磨損取低截割速度。當采高大，牽引速度大，為不發(fā)生滾筒裝煤堵塞和對煤的二次破損，滾筒速度應加大則截割速度也相應加大。目前，截割速度一般為3.5-5.0m/s，對小直徑滾筒而言截割速度甚至為1.85-2.7m/s。 6）裝機功率 采煤機裝機功率，是指采煤機總裝機功率。可按下表估算。 7)采煤機設計生產(chǎn)率 采煤機理論設計生產(chǎn)率按下式計算： Q=60HJV （2-1） 式中 H—薄煤層采煤機采高，m; J—薄煤層采煤機截深，m; V—薄煤層采煤機可能達到的平均牽引速度，m/min; —煤的密度，一般為1.3~1.35t/m Q—薄煤層采煤機理論生產(chǎn)率，t/h. 考慮到對采煤機檢查、維護等技術因素對生產(chǎn)率的影響，應計算出采煤機的技術設計生產(chǎn)率Q； Q= Q.K T/h （2-2） 式中K—采煤機技術工作時間利用系數(shù)， K= （2-3） —割一刀煤采煤機的純工作時間，min。 —割一刀煤所需的輔助時間，min. —割一刀煤消除故障時間，min。 此外，應考勞動組織以及配套設備等對生產(chǎn)率的影響。因此，采煤機實際生產(chǎn)率Q； Q=Q （2-4） 式中—采煤機純利用系數(shù)； = （2-5） —因技術和組織原因引起的停機時間，min. 實際上，采煤機的生產(chǎn)率要比上面諸式計算值低得多，因為許多影響因素無法事先估計出。 2.4 小結 該采煤機是基于BW-150進行改進設計，改為薄煤層爬底板式的采煤機。它適用于采高為650-1200mm，傾角小于35度的煤層。當傾角大于90度的時候應加防滑裝置。 該采煤機的兩個牽引部設在工作面輸送機的兩端，用牽引鏈與聯(lián)結橋相連。聯(lián)結橋與機身部、兩個搖臂和連個滾筒裝配在一起，形成一個整體，在工作面往返穿梭式采煤。聯(lián)結橋跨接于工作面輸送機之上，在聯(lián)結橋內(nèi)部安裝機器控制部分，工人可以在采空區(qū)側(cè)進行操作。機身部與滾筒 、搖臂等則懸置于采煤側(cè)。 一、此設計采煤機的特點： 1、破碎煤壁功能結構方案 在采煤機設計中實現(xiàn)此方案一共有三種： 銑削式結構方案 鉆削式結構方案 滾壓式結構方案 本機采用銑削式結構方案，鉆具為垂直滾筒。 其優(yōu)點是： 1） 結構簡單，制造方便； 2） 破碎煤層時，截齒沿層理運動，截齒所受截割阻力小，采煤機能耗比較低。 2、采煤機自動移動功能的結構方案 能使采煤機實現(xiàn)自動移動的結構被稱為牽引機構，現(xiàn)在設計采煤機時采用的牽引機構有兩種： 鏈牽引機構 無鏈牽引機構 本采煤機采用鏈牽引機構中的水平鏈輪的牽引機構。 雖然鏈牽引機構存在不足，但在薄煤層工作面等特定條件下，還必須適用鏈牽引機構。 3、牽引部動力傳遞種類 牽引部傳動裝置的功用是將采煤機電動機的能量傳到主動鏈輪或驅(qū)動輪并實現(xiàn)調(diào)速，現(xiàn)有的牽引部傳動形式可分為三類 機械牽引 液壓牽引 電牽引 本采煤機利電氣傳動來驅(qū)動牽引部，電牽引的優(yōu)點是調(diào)速、換向、過載保護和各種監(jiān)控保護都可以由電氣系統(tǒng)實現(xiàn)，使得機械傳動部分大為簡化，因而可以縮小采煤機的體積，采煤機的總重量比液壓牽引采煤機減輕1/3;調(diào)速方便調(diào)速范圍廣，調(diào)速特性好；牽引部傳動效率比液壓牽引部提高近30%；可以用于有鏈和無鏈牽引系統(tǒng)；裝有兩臺兩臺電牽引部的采煤機，可以在不降低牽引速度的條件下吧牽引力提高一倍。 4、驅(qū)動方式 驅(qū)動方式是指采煤機拖動電機的數(shù)量和傳動方式，大體上分為四類： 單機驅(qū)動方式 雙機分別驅(qū)動方式 雙機聯(lián)合驅(qū)動方式 多機分別驅(qū)動方式 本采煤機采用多機分別驅(qū)動的方式，具有以下優(yōu)點： 1 每臺電機的功率比較??； 2 一臺電機有故障，容易更換，損失小。 5、電機的布置形式 電機的布置形式采用縱向布置。 優(yōu)點：這種布置方式對增大截割功率、降低機身高度是有益的。 圖2-5 采煤機截割部傳動系統(tǒng) Fig.2-5 Shearer cutting of the transmission system 6、降塵功能的方案 吸入空氣式降塵結構。 7、切割部的推進和調(diào)斜裝置的動力傳動方式 切割部的推進和調(diào)斜裝置的動力傳遞的方式有兩種： 機械式 液壓式 本采煤機采用液壓傳動方式，具有以下優(yōu)點： 1）過載保護容易實現(xiàn)； 2）便于操作 8、該機的主要技術特征為： 1）適用條件 采高（m） 0.65-1.2 傾角（） <35 煤抗壓強度（Mpa） <30 2）截割部 滾筒直徑(m) 0.56 截深（m） 0.8 滾筒轉(zhuǎn)速（r/min） 70 調(diào)高方式 搖臂 3）牽引部 傳動方式 齒輪傳動 牽引力（KN） 250 牽引鏈（mm） 調(diào)速方式 電氣 4）電動機 功率（KW） 275+237 電壓（V） 1140/660 轉(zhuǎn)速（r/min） 1470 5）防塵方式 內(nèi)外噴霧 機面高度（mm） 420-460 滾筒中心距 4078 機身寬 1100 機身高 420-460 質(zhì)量 （t） 9.8 9、截割部的主要特點： （1） 兩個滾筒用兩臺電動機分別驅(qū)動，每臺電動機容量變小尺寸變小，適于薄煤層的需要。 （2） 兩臺電動機縱向，去掉了傳動系統(tǒng)中的圓錐齒輪。 （3） 兩臺電動機之間用齒輪聯(lián)系，使兩臺電動機的負荷分配均勻。 （4） 結構緊湊，占用空間少。 （5） 機身的懸臂支撐如圖，兩個千斤頂滑靴在機身的靠采空區(qū)一側(cè)兩端，支撐在輸送機的鏟煤板上。套在導向管上的導向之間7與連桿4，機身3和橋形桿6組成一個平行框架，當油缸伸縮時，機身能很容易的上下平動。此外，這六桿的自由度是1，機身在上下升降時其位置是很確定的。 圖2-6 機身的支撐與導向結構 Fig.2-6 Supplied with the support structure-oriented 1- 輸送機；2-千斤頂；3-機身；4-連桿；5-連桿；6-橋形桿；7-導向套架； 1 - conveyor; 2 - Jack; 3 - the fuselage; 4 - connecting rod; 5 - linkage; 6 - the bridge-shaped bar; 7 - Case-oriented; 10、 牽引部的主要特征 該機采用外牽引部。兩套相同的傳動裝置分別裝設在工作面輸送機的機頭和機尾處。牽引部傳動系統(tǒng)如圖。 圖2-7 外 牽 引 部 Fig.2-7 Department of traction 該牽引部中交流電動機經(jīng)齒輪聯(lián)軸節(jié)C1和齒輪1與2 帶動電磁滑差離合器M。然后又經(jīng)過齒輪聯(lián)軸節(jié)C2和四級齒輪傳動，帶動鏈輪S。當外負荷增加，電磁 滑差離合器的輸出轉(zhuǎn)速減小。因此使用這種電磁滑差離合器可以簡便的按外負荷的變化自動地實現(xiàn)調(diào)速。 3 截割部減速器的具體設計說明 3.1 電動機的選擇 3.1.1 電動機功率的確定 已知：截割滾筒的所需的轉(zhuǎn)速范圍為：70r/min,裝機功率為150kw，按照90%的功率分配，兩個截割滾筒的所需有效功率:P=135kw 一個則需要67.5 kw 傳動裝置總功率 =×× （3-1） 按《機械設計課程設計》表4.2-9取： 聯(lián)軸器效率＝0.995； 齒輪嚙合效率（齒輪精度為8級）＝0.98； 滾動軸承效率＝0.99； 傳動裝置總效率=0.995×0.98×0.99＝0.913 所需電動機的輸出功率 P=P/=67.5/0.913＝73.93kw （3-2） 3.1.2 電動機型號的確定 根據(jù)功率和使用環(huán)境，選擇電動機型號為：DMB系列隔爆電動機即DM2B-75S 主要性能數(shù)據(jù)如下表表3-1 型號 額定功率 同步轉(zhuǎn)速 滿載轉(zhuǎn)速 DM2B-75S 75Kw 1500 r/min 1470 r/min 3.2 傳動裝置的運動和動力參數(shù)計算 3.2.1 傳動比的分配 確定總傳動比并根據(jù)傳動比分配理論分配各級傳動比。 I總=n/n=1470/98=15 （3-3） i0=1 i=2.6 i=1.0 i=2.1 i4=2.5 3.2.2 根據(jù)傳動比的分配查書機械系統(tǒng)設計選擇齒輪齒數(shù) 電動機接小齒輪齒數(shù)為Z1=17相傳動的大輪為Z2=44及其相連的Z3=46，Z4=21與其相傳動的齒輪Z5=44,Z6=14與其相連的齒輪的Z7=35。 3.2.3 各軸功率、轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)矩的計算 按指導書表4.2-9確定各零件效率?。郝?lián)軸器效率 =0.99 齒輪嚙合效率=0.97（齒輪精度為7級） 滾動軸承效率=0.98 0軸（電動機軸）：P=P=75Kw T=9.55P/n=9.55×75×10/1470=487N.m （3-4） Ⅰ軸（減速器高速軸）： P= P×=P×=75×0.99=74.25kw （3-5） （3-6） Ⅱ軸（減速器中間軸）： P=P×=P1××=74.25×0.97×0.98=70.58kw Ⅲ軸（減速器輸出軸）： P3=P2×=P2××=70.58×0.97×0.98=67.09kw Ⅳ軸（開式傳動高速軸）： P4=P3×=P3××=67.09×0.97×0.98=63.78kw Ⅴ軸（傳動卷筒軸）： P5=P4×=P4××=63.78×0.97×0.98=60.63kw 表3-2 結論 Table 3-2 Conclusion 功率P(KW) 轉(zhuǎn)矩T (N.M) 轉(zhuǎn)速n（r/min） 連接方式 傳動比I 效率 0軸 75 487 1470 Ⅰ軸 74.25 482 1470 Ⅱ軸 70.58 1197 563 Ⅲ軸 67.09 1197 563 Ⅳ軸 63.78 2272 268 Ⅴ軸 60.63 5411 107 聯(lián)軸器 1.0 0.99 斜齒輪 2.6 0.9506 斜齒輪 1.05 0.9506 斜齒輪 2.1 0.9506 斜齒輪 2.5 0.9506 3.3 齒輪部分設計 3.3.1 電動機輸出部分齒輪傳動計算 1) 高速齒輪傳動計算 (1)選擇齒輪材料： 小輪選用合金剛，表面滲碳HRC1=56—62 大輪選用合金剛，表面滲碳HRC2=56—62 (2)按齒面接觸疲勞強度設計計算： 采用斜齒圓柱齒輪傳動，按V=(0.012～0.021)n 估取圓周速度V=11.45m/s,參考教材表8-14，8-15選取 II公差組7級 （3-7） 齒寬系數(shù) ,查教材表8-23按齒輪相對軸承為非對稱布置，取=0.3 小齒輪齒數(shù) Z1選Z1=17 大齒輪齒數(shù) Z2=Z1×i=17×2.6=44.2圓整取Z2=44 齒數(shù)比 u=Z2/Z1=44/17＝2.6合適 傳動比誤差=（2.6-2.6）/2.6=0 誤差在5%內(nèi) 小輪轉(zhuǎn)矩 T1=482N.m 載荷系數(shù)K由教材式（8-54）得 K=K×K×K×K 使用系數(shù) KA，查教材表（8-20）KA=1.75 動載荷系數(shù)K的初值 K由教材圖（8-57）查得K=1.1 齒向載荷分布系數(shù) K由教材圖（8-60）查得K=1.05 齒間載荷分布系數(shù) K的初值K在推薦值（～20）中初選=16 由式（8-55），（8-56）得 （3-8） =[1.88-3.2(1/Z1+1/Z2)]cos+(1/)Z1tan =[1.88-3.2(1/17+1/44)] cos16 +(1/)×17×0.5×tan16 =1.620+0.776 =2.396 =1.620 =0.776 查教材表（8-21）得K=1.25 則載荷系數(shù)的初值為: K=KA×=1.75×1.1×1.05×1.25=2.4 （3-9） 彈性系數(shù) ZE,查教材表（8-22）得ZE=189.8 節(jié)點影響系數(shù) ZH，查教材圖（8-64）得ZH=2.45 重合度系數(shù) ，查教材圖（8-65）Z=0.77 螺旋角系數(shù) ===0.98 接觸疲勞極限應力查教材圖（8-69）得 =1500N/mm =1400N/mm 應力循環(huán)次數(shù) N=60njL=60×1470×1×(16×300×10)=4.23×109 h （3-11） N= N/u=4.23×109 /3.6=1.175×109 h （3-12） 則查教材圖（8-70）得接觸強度的壽命系數(shù)z,z z= z=1 硬化系數(shù)z查教材圖（8-71）得z=1.06 接觸強度安全系數(shù)，查教材表（8-27）得=1.3 許用接觸應力由教材式（8-69）得[]=×ZN×Zw/SH則： [=1153.8N/mm2 [=1076.9N/mm 故d1的設計初值d1t為 d1t d1t101.15mm 法面模數(shù) mn=d1t t×cos/Z1 =6.12 取mn=6 （3-13） 中心距 a=mn(Z1+Z2)/ (2cos) （3-14） =6×(17+44)/ (2cos16o) =190mm 分度圓螺旋角 =cos-1[mn(Z1+Z2)/2a] （3-15） =cos-1[6×(17+44)/(2×190)] = 15.6o 小輪分度圓直徑的計算值 d1t＇=mnZ1 /cos=617/cos15.6o=105.9 （3-16） 小輪分度圓周速度V,V==3.14×105.9×1470/60000=8.15m/s （3-17） 與估取V很相近,對K值影響不大,不必修正,取K= K=1.18 齒間載荷系數(shù)K =[1.88-3.2(1/Z1+1/Z2)]cos+(1/)Z1tan =[1.88-3.2(1/17+1/44)]cos15.6+(1/)×17 ×0.5×tan15.6 =1.629+0.756 =2.385 查教材表（8-21）得K=1.25 載荷系數(shù)K= =1.75×1.1×1.05×1.25=2.4 （3-18） 小輪分度圓直徑=105.9 取d1=d1t＇=105.9 大輪分度圓直徑 d2=mnZ2/cos=6×44/cos15.6o=274.1 齒寬 b=×d1tmin=0.5×105.9=52.95 大輪齒寬 b2=b=55,圓整取 小輪齒寬 b1=b2+(5～10)=60mm (3)齒根彎曲疲勞強度校核計算 許用彎曲應力[]=/S 彎曲疲勞極限查教材圖（8-72）得=950N/mm2 =800 N/mm2 彎曲