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中 國 礦 業(yè) 大 學(xué)
本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)
姓 名：曾新海 學(xué) 號： 03010801
學(xué) 院： 機(jī)電學(xué)院
專 業(yè)： 機(jī)械工程及自動化
設(shè)計(jì)題目： ML280螺旋鉆采煤機(jī)推進(jìn)機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)
專 題： 螺旋鉆頭的研究
指導(dǎo)教師： 杜長龍 職 稱： 教授
2005年 6 月 19 徐州
中國礦業(yè)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)任務(wù)書
學(xué)院 機(jī)電學(xué)院 專業(yè)年級 機(jī)自01-2 學(xué)生姓名 曾新海
任務(wù)下達(dá)日期： 2005 年 1 月 20 日
畢業(yè)設(shè)計(jì)日期： 2005年 2 月 28 日至 2005 年 6 月 19 日
畢業(yè)設(shè)計(jì)題目：ML280螺旋鉆采煤機(jī)工作機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)
畢業(yè)設(shè)計(jì)專題題目：螺旋鉆頭的研究
畢業(yè)設(shè)計(jì)主要內(nèi)容和要求：
內(nèi)容：螺旋鉆采煤機(jī)總體方案的設(shè)計(jì)
工作機(jī)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計(jì)
螺旋鉆頭專題研究
要求：4張零號圖紙
設(shè)計(jì)說明書一份
英文翻譯不少于3000字
設(shè)計(jì)參數(shù)為：截割阻力2×132KW，鉆頭轉(zhuǎn)速55~60r/min
推進(jìn)速度0~20m/min,后退速度0~3.5m/min
推進(jìn)力390KN，拉力290KN，鉆頭直徑為Φ625mm，Φ725mm,Φ825mm三種型號。
院長簽字： 指導(dǎo)教師簽字：
中國礦業(yè)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)指導(dǎo)教師評閱書
指導(dǎo)教師評語（①基礎(chǔ)理論及基本技能的掌握；②獨(dú)立解決實(shí)際問題的能力；③研究內(nèi)容的理論依據(jù)和技術(shù)方法；④取得的主要成果及創(chuàng)新點(diǎn)；⑤工作態(tài)度及工作量；⑥總體評價(jià)及建議成績；⑦存在問題；⑧是否同意答辯等）：
螺旋鉆采煤機(jī)是近年引進(jìn)的用于極薄煤層，實(shí)現(xiàn)工作面無人開采的新裝備，該項(xiàng)技術(shù)在我們還是空白。螺旋鉆采煤機(jī)的關(guān)鍵技術(shù)是工作機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)，曾新海同學(xué)選擇的“ML280型螺旋鉆采煤機(jī)工作機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)”作為畢業(yè)設(shè)計(jì)的課題，對螺旋鉆采煤機(jī)進(jìn)行了系統(tǒng)的設(shè)計(jì)研究，在對總體方案進(jìn)行了論證的基礎(chǔ)上，對其工作機(jī)構(gòu)進(jìn)行了優(yōu)化設(shè)計(jì)，并編制了相應(yīng)的優(yōu)化設(shè)計(jì)程序，且取得良好的效果。在完成畢業(yè)設(shè)計(jì)任務(wù)書要求的同時(shí)，對工作機(jī)構(gòu)的螺旋鉆頭進(jìn)行了專題研究，首次建立了螺旋鉆頭的運(yùn)動學(xué)和力學(xué)模型，并實(shí)現(xiàn)了螺旋鉆頭實(shí)際工況的三維計(jì)算機(jī)動態(tài)模擬，其結(jié)果已用于指導(dǎo)生產(chǎn)實(shí)際，且研究有深度。學(xué)術(shù)水平高，此外，該生基礎(chǔ)理論扎實(shí)，知識面廣，建模能力、計(jì)算機(jī)和應(yīng)用能力及解決實(shí)際問題的能力均很強(qiáng)，且工作量大，建議申請優(yōu)秀畢業(yè)設(shè)計(jì)。
成 績： 優(yōu) 指導(dǎo)教師簽字：杜長龍
2005 年 6 月 20 日
中國礦業(yè)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)評閱教師評閱書
評閱教師評語（①選題的意義；②基礎(chǔ)理論及基本技能的掌握；③綜合運(yùn)用所學(xué)知識解決實(shí)際問題的能力；③工作量的大?。虎苋〉玫闹饕晒皠?chuàng)新點(diǎn)；⑤寫作的規(guī)范程度；⑥總體評價(jià)及建議成績；⑦存在問題；⑧是否同意答辯等）：
該課題主要針對極薄煤層實(shí)現(xiàn)工作面無人開采而設(shè)計(jì)，目前國內(nèi)未解決此技術(shù)難題。該同學(xué)基礎(chǔ)理論扎實(shí)，在畢業(yè)設(shè)計(jì)過程中對課題的工作機(jī)構(gòu)建立了相關(guān)的運(yùn)動學(xué)和動力學(xué)模型，進(jìn)行了優(yōu)化設(shè)計(jì)，并實(shí)現(xiàn)了螺旋鉆頭實(shí)際工況的三維計(jì)算機(jī)動態(tài)仿真，防止了三螺旋鉆頭在工作過程出現(xiàn)干涉現(xiàn)象，該生具有較強(qiáng)的解決實(shí)際問題的能力，工作量大。論文的創(chuàng)新點(diǎn)在于優(yōu)化設(shè)計(jì)模型的建立及動態(tài)仿真，為實(shí)現(xiàn)螺旋鉆采煤機(jī)的國產(chǎn)化奠定了理論基礎(chǔ)。論文寫作規(guī)范，是一篇難得的優(yōu)秀畢業(yè)設(shè)計(jì)。建設(shè)在理論仿真基礎(chǔ)上進(jìn)行部分實(shí)驗(yàn)室試驗(yàn)，為今后研制該裝備提供相關(guān)試驗(yàn)數(shù)據(jù)。同意進(jìn)行畢業(yè)答辯。建議成績優(yōu)秀。
成 績： 優(yōu)秀 評閱教師簽字：朱真才
2005 年 6 月 23 日
中國礦業(yè)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)評閱教師評閱書
評閱教師評語（①選題的意義；②基礎(chǔ)理論及基本技能的掌握；③綜合運(yùn)用所學(xué)知識解決實(shí)際問題的能力；③工作量的大?。虎苋〉玫闹饕晒皠?chuàng)新點(diǎn)；⑤寫作的規(guī)范程度；⑥總體評價(jià)及建議成績；⑦存在問題；⑧是否同意答辯等）：
本課題研究方法科學(xué)，技術(shù)路線先進(jìn)，在薄煤層采用螺旋鉆無人工作面開采技術(shù)填補(bǔ)了國內(nèi)空白，具有廣泛的發(fā)展前景。在本畢業(yè)設(shè)計(jì)中，該生能夠運(yùn)用數(shù)學(xué)知識和本專業(yè)知識，以計(jì)算機(jī)為工具，對采煤機(jī)工作機(jī)構(gòu)進(jìn)行了優(yōu)化設(shè)計(jì)，建立了鉆頭的力學(xué)模型和運(yùn)動方程，并給出了截齒的布置方案，本論文工作量大，質(zhì)量高，思路新穎，體現(xiàn)了該學(xué)生具有較高的學(xué)術(shù)水平和扎實(shí)的數(shù)理功底，同時(shí)該生在國際和國家大學(xué)生數(shù)學(xué)建模中獲均得過一、二等獎，在畢業(yè)設(shè)計(jì)中該學(xué)生能夠把數(shù)學(xué)建模靈活運(yùn)用機(jī)械設(shè)計(jì)中去，體現(xiàn)了該生具有較強(qiáng)的解決實(shí)際問題能力和工程應(yīng)用能力，更體現(xiàn)其創(chuàng)新能力和嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)研究思維。同意進(jìn)行畢業(yè)答辯，建議成績優(yōu)秀。
成 績： 優(yōu)秀 評閱教師簽字：黃加興
2005 年 6 月 24 日
中國礦業(yè)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)答辯及綜合成績
答 辯 情 況
提 出 問 題
回 答 問 題
正 確
基本
正確
有一般性錯誤
有原則性錯誤
沒有
回答
1、鉆桿螺旋扭轉(zhuǎn)剛度如何保證？
2、工作當(dāng)中鎬型截齒損壞如何檢測、更換？
3、如何檢測分辨煤層、巖石？
4、工作中如果出現(xiàn)火花，如何解決？
5、工作中螺旋鉆桿若被矸石夾住，如何解決？
6、采深確定的依據(jù)是什么？
7、整機(jī)的剛度如何保證？
8、液壓缸的波動精度如何保證？
9、說明書P39分析彎矩圖？
10、設(shè)計(jì)油箱時(shí)，油箱容積波動50L波動是如何含義？
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答辯委員會評語及建議成績：
該課題主要是針對極薄煤層工作面實(shí)現(xiàn)無人開采提出的新型采煤機(jī)械。畢業(yè)設(shè)計(jì)對工作機(jī)構(gòu)建立了相應(yīng)的運(yùn)動學(xué)和動力學(xué)模型，進(jìn)行了優(yōu)化設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)了鉆頭工況的計(jì)算機(jī)模擬。工作量飽滿圖紙及說明書質(zhì)量高。反映該生基礎(chǔ)理論扎實(shí)，具有解決實(shí)際工程問題的能力，報(bào)告清晰，回答問題準(zhǔn)確。
建議成績優(yōu)秀
答辯委員會主任簽字： 王啟廣
2005年 6月 26日
學(xué)院領(lǐng)導(dǎo)小組綜合評定成績：
學(xué)院領(lǐng)導(dǎo)小組負(fù)責(zé)人：
年 月 日
摘 要
本畢業(yè)設(shè)計(jì)由一般設(shè)計(jì)和專題設(shè)計(jì)兩大部分組成，主要設(shè)計(jì)思想是以本機(jī)械專業(yè)知識為基礎(chǔ)的最優(yōu)化設(shè)計(jì)。
一般設(shè)計(jì)部分主要是對螺旋鉆采煤機(jī)的工作機(jī)構(gòu)進(jìn)行的優(yōu)化設(shè)計(jì)，本文所設(shè)計(jì)的ML280螺旋鉆采煤機(jī)，首先通過對螺旋葉片的受力分析和鉆桿的輸送能力進(jìn)行的設(shè)計(jì)，建立了以螺旋鉆桿輸送能力最佳為目標(biāo)函數(shù)的優(yōu)化模型，對螺旋鉆的參數(shù)化進(jìn)行的設(shè)計(jì)，并且取得了非常好的效果，同時(shí)本文結(jié)合本機(jī)械專業(yè)知識和參考機(jī)械設(shè)計(jì)手冊，對鉆頭的轉(zhuǎn)動齒輪和推進(jìn)液壓缸進(jìn)行了設(shè)計(jì)。
專題部分的設(shè)計(jì)著眼于對螺旋鉆頭的設(shè)計(jì)，通過對煤層性質(zhì)的分析，以截煤理論和力學(xué)知識為基礎(chǔ)，建立了鉆頭的運(yùn)動學(xué)模型和動力學(xué)模型，本專題主要是對截齒的干涉和螺旋鉆頭的截煤能力進(jìn)行研究，并建立以截割能耗最底為目標(biāo)函數(shù)的優(yōu)化模型，對截齒的布置進(jìn)行最優(yōu)化設(shè)計(jì)，通過計(jì)算機(jī)MATLAB和LINGO編程求得截齒的布置參數(shù)；同時(shí)在PRO/E軟件下對模型進(jìn)行了模擬，以觀察鉆頭的干涉情況。
關(guān)鍵詞： 螺旋鉆采煤機(jī)；螺旋鉆頭；干涉；優(yōu)化設(shè)計(jì)
ABSTRACT
This diploma winning design is contained two parts, one part is general designs and the other part is dissertation. The thought of my paper is optimum design what base on my major profession.
The general part is optimum design on the mainly work organization which drive the twist drills to cutting the coal, the shearder designed in this paper ML280. First through analysis the stress of the screw blade and the capability of the auger stem, setting up optimum model which objective is making the transportation capability maximizing, then can gained the parameter of the auger stem. This model has achieved excellent effect. This text combines the professional knowledge of mechanical engineering and the enchiridion of mechanical engineering designed drive wheel gear and the hydraulic pressure system.
The dissertation is focus on the auger bit studying, through analysis the character of coal seam, and base on the theory of excavate coal and dynamics, then establish the model which objective is making the cutting power cost minimizing, then compile the MATLAB and LINGO programs the resolve this problem, and get the parameter of the way of auger bits collocation. At the same time check the validity of by PRO/E software, in order to observed the auger bit interference status.
Keyword: shearder; auger bits; interference; optimum design