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中原工學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計開題報告
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中原工學(xué)院
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畢業(yè)論文(設(shè)計)開題報告
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課題名稱： 滾筒采煤機的改進
畢業(yè)設(shè)計起止時間： 2006 年 3 月 5 日 ～ 6 月 16日(共 15 周)
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學(xué)生姓名： 黃坤杰
學(xué) 號： 20030314131
專 業(yè)： 機械設(shè)計制造及其自動化
班 級： 機自031
指導(dǎo)教師： 胡敏
報告日期： 2007年3月21日
?1．本課題所涉及的內(nèi)容國內(nèi)(外)研究現(xiàn)狀綜述
滾筒采煤機實現(xiàn)煤礦生產(chǎn)機械化和現(xiàn)代化的重要設(shè)備之一。機械化采煤可以減輕體力勞動、提高安全性，達到高產(chǎn)量、高效率、低消耗的目的。采煤機分鋸削式、刨削式、鉆削式和銑削式四種：①鋸削式采煤機，即截煤機，靠安裝在循環(huán)運動的截鏈上的截齒深入煤壁截煤；②刨削式采煤機，即刨煤機，靠刨刀的往復(fù)運動刨削破煤；③鉆削式采煤機，靠鉆頭邊緣的刀齒鉆入煤體，由鉆頭中部的破煤刀齒將中部的煤體破碎;④銑削式采煤機,靠滾筒上的截齒旋轉(zhuǎn)銑削破煤。本課題主要研究滾筒采煤機的改進。一種銑削式淺截深采煤機，由截割部分、牽引部分和動力部分組成。截割部分包括工作機構(gòu)和減速器，牽引部分包括行走機構(gòu)（鏈輪、牽引鏈及其拉緊裝置）和液壓傳動裝置，動力部分包括電動機和電氣控制箱。另外，還有輔助裝置，包括底托架、電纜架、噴霧裝置和信號照明等設(shè)備。滾筒采煤機適于在煤層厚度變化小、無夾石、地質(zhì)構(gòu)造簡單、煤層傾角 15°以下、頂板易于管理的條件下使用。傾角較大時，需裝防滑裝置。滾筒采煤機騎在可彎曲刮板輸送機上工作，沿工作面往返運行。螺旋式滾筒上裝有按一定規(guī)律排列的截齒。滾筒轉(zhuǎn)動時，截齒按一定順序在煤體上先后截出很多溝槽，使溝槽之間的煤體破落，通過滾筒旋葉和弧形擋煤板裝入輸送機。滾筒直徑為測量到截齒齒尖的截割直徑，各制造廠有各種不同的系列，根據(jù)采高選定。滾筒寬度相當于截深，有0.6、0.8、1.0、1.2m等幾種規(guī)格。
滾筒采煤機分單滾筒和雙滾筒兩種：
單滾筒采煤機 進刀方式有三種：①先進刀后移機頭，一般采用斜切進刀，這種方式簡單易行，但進刀時間長；②先移機頭后進刀，能充分利用工時，但開缺口工作量大；③進刀同時移機頭，進刀簡單，時間短，但需強力推移輸送機的設(shè)備。
割煤方式有兩種：①單向采煤，采煤機上行進一刀割煤，下行裝煤。優(yōu)點是能充分利用機器裝煤，效率高，但工作面割一刀時間長，頂板懸露時間長，一般適用于頂板穩(wěn)定、采高較大、裝余煤量大的煤層。②雙向采煤，往返各進一刀。優(yōu)點是能提高工時利用率，工作面生產(chǎn)能力大，支護頂板及時，工序緊湊，但采高大時清浮煤工作量大。
雙滾筒采煤機 一次采全厚，采煤機兩端各有一個滾筒。前滾筒在上割頂煤，后滾筒在下割底煤。兩滾筒一般相背旋轉(zhuǎn)，司機左側(cè)滾筒用左螺旋，司機右側(cè)滾筒用右螺旋。也可相向旋轉(zhuǎn)，司機左側(cè)滾筒用右螺旋，司機右側(cè)滾筒用左螺旋。一般采用雙向采煤，先進刀后移機頭的斜切進刀方式；也可采用進刀同時移機頭的正切進刀方式。
自從60年代開始使用滾筒采煤機以來采煤機有了很大的發(fā)展。60年代開始使用淺截式滾筒采煤機，70年代初在一些礦區(qū)開始使用淺截式雙滾筒采煤機，機采產(chǎn)量不斷提高。70年代以來，采煤機不斷改進,如采用大功率水冷電機來提高生產(chǎn)能力,開采厚度較大的堅硬煤層；采用粗齒滾筒提高塊煤率；采用無鏈牽引減少機械事故并適應(yīng)長工作面多臺采煤機同時作業(yè)等。目前國內(nèi)采煤機正向著無鏈牽引系統(tǒng)以及能夠降塵的螺旋滾筒采煤機等方向發(fā)展。
2．本課題有待解決的主要關(guān)鍵問題
本課題研究的目的是改善采煤機的工作性能以及滾筒對采煤效率的影響以提高采煤機的工作效率。通過對滾筒的參數(shù)的優(yōu)化設(shè)計來改善采煤效率。滾筒采煤機基本上是依靠螺旋葉片將破碎的煤裝入溜槽，其裝煤率約為 60%~70% 。為了提高裝煤率，在滾筒后方加擋煤板，可將裝煤率提高到 90 ％；為了提高裝煤率，除了從設(shè)備結(jié)構(gòu)方面采取措施外，在使用中應(yīng)盡量使出煤口加大些，擋煤板與滾筒的間隙應(yīng)適當；加大牽引速度和滾筒轉(zhuǎn)速都有利于提高裝煤率，但是提高割煤效率與裝煤效率有矛盾時，原則上應(yīng)先滿足割煤效率的要求。
主要研究內(nèi)容包括：
建立滾筒采煤機的截割部的有限元分析模型和結(jié)構(gòu)設(shè)計的模型 ；
采用ANSYS進行滾筒的結(jié)構(gòu)分析；
提供一套合理的滾筒結(jié)構(gòu)參數(shù)；
形成一套較為完整的截割部設(shè)計設(shè)計方法。
3．對課題要求及預(yù)期目標的可行性分析 (包括解決關(guān)鍵問題技術(shù)和所需條件兩方面)
該課題的預(yù)期目標為：
1、完成滾筒參數(shù)的分析以及結(jié)構(gòu)的優(yōu)化，為截割部設(shè)計做好充分準備。
2、為為整個的滾筒采煤機截割部的設(shè)計提供一套合理的結(jié)構(gòu)參數(shù)。
由于各方面的原因該課題的研究還可能存在很多的困難和問題具體表現(xiàn)如下：
1、由于滾筒采煤機的結(jié)構(gòu)復(fù)雜而且在使用過程中，受力情況比較復(fù)雜，因此力學(xué)分析不太容易進行。
2、由于滾筒采煤機是一個集機械、電氣和液壓為一體的大型復(fù)雜系統(tǒng),因此在改進方面需要查閱多方面的資料而又缺乏這寫資料。
3、缺乏相關(guān)的校核設(shè)備。
為了能夠更好的完成設(shè)計任務(wù)我們必須勇于面對困難解決困難，真對以上可能出現(xiàn)的困難和問題做了以下的應(yīng)對辦法：
1、加強跟本課題組指導(dǎo)成員的聯(lián)系及各方面相關(guān)信息的收集；對受力狀況進行模擬性和替代性分析，盡量簡化分析模型使之易于著手分析。
2、加強理論學(xué)習(xí)，拓寬知識面，盡可能多的借助圖書館、網(wǎng)絡(luò)以及各種機械手冊等工具來彌補資料的缺乏。
3、不斷優(yōu)化系統(tǒng)設(shè)計，簡化系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)，提高系統(tǒng)效率和實用性。多進行模擬計算。
4．完成本課題的工作計劃及進度安排
2007.3.05~2007.3.17 收集資料，調(diào)研，開題；
2007.3.18~2007.3.20 方案論證，確定方案；
2007.3.20~2007.3.25 完成開題報告和實習(xí)報告；
2007.3.26~2007.4.01 進行滾筒采煤機總體結(jié)構(gòu)的設(shè)計；
2007.4.03~2007.4.15 對截割部個零部件進行力學(xué)分析；
2007.4.16~2007.5.10 設(shè)計滾筒以及截割部的其他零部件；
2007.5.11~2007.5.20 完成設(shè)計圖紙以及各種校核；
2007.5.21~2007.5.27 設(shè)計說明書及相關(guān)技術(shù)文件；
2007.5.28~2007.6.03 理論總結(jié)，撰寫論文，準備答辯；
2007.6.04~2007.6.09 評閱；
2007.6.11~2007.6.14 畢業(yè)答辯；
2007.6.15 ~2007.6.16 修改畢業(yè)設(shè)計。
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5．指導(dǎo)教師審閱意見
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指導(dǎo)教師(簽字)： 年 月 日
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6．指導(dǎo)小組意見
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指導(dǎo)小組組長(簽字)：
年 月 日
說明：
1. 本報告前4項內(nèi)容由承擔畢業(yè)論文(設(shè)計)課題任務(wù)的學(xué)生獨立撰寫；
2. 本報告必須在第八學(xué)期開學(xué)兩周內(nèi)交指導(dǎo)教師審閱并提出修改意見；
3. 學(xué)生須在小組內(nèi)進行報告，并進行討論；
4. 本報告作為指導(dǎo)教師、畢業(yè)論文(設(shè)計)指導(dǎo)小組審查學(xué)生能否承擔該畢業(yè)設(shè)計(論文)課題和是否按時完成進度的檢查依據(jù)，并接受學(xué)校的抽查。
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