机械毕业设计论文薄煤层电牵引采煤机牵引部结构设计【全套图纸】

中国矿业大学2013届本科生毕业设计目 录目 录1第一章 绪论21.1 项目设计研究的意义21.2 采煤机的国内外发展状况31.2.1 国外采煤机的发展状况31.2.2 国内采煤机的发展状况51.3 采煤机简述71.3.1 采煤机的分类71.3.2 滚筒式采煤机81.4 本文研究的内容10第二章 MG150/345型交流电牵引采煤机112.1 产品概述112.2 主要用途及适用范围122.3 主要特点及技术参数122.3.1 主要特点122.3.2 主要技术参数132.4 采煤机的维护检修142.5采煤机的使用环境条件15第三章 采煤机牵引部的设计163.1 牵引部概述163.2 牵引传动部总体方案163.2.1 设计总则163.2.2 已知设计参数163.2.3 机械传动系统总体设计173.3 传动效率计算213.4 牵引部的主要参数213.5 传动系统的运动和动力参数22第一级增速圆柱直齿轮的设计计算及强度效核22第四章 齿轮传动系统的具体设计与校核284.1 齿轮传动系统概述284.1.1 齿轮传动的分类284.1.2 行星齿轮传动的特点294.1.3 常用齿轮材料314.1.4 采煤机齿轮材料选用314.2 第一级行星齿轮传动的设计计算324.2.1 第一级行星齿轮的计算324.3 传动系统关键零部件的校核434.3.1 齿轮Z2与轴联接所用花键43所以：花键强度校核通过。444.3.2 第二级行星传动内齿圈与箱体联接所用键444.3.3 第一级行星传动行星架支承轴承454.3.4 第二级行星传动行星架支承轴承454.3.5 牵三轴的强度校核46第五章 液压制动器及调高装置525.1 液压制动器525.1.1 液压制动工作原理525.1.2 液压制动器的安装525.1.3 液压制动器的故障分析与检修535.2 调高装置535.2.1 调高装置功能535.2.2 调高装置工作原理545.2.3 调高油缸54第六章 结 语566.1 全文总结566.2 论文展望56参考文献57英文原文58中文译文67致 谢72全套图纸，加153893706第一章 绪论1.1 项目设计研究的意义为了提高工作面的生产效益，世界主要采煤国均纷纷致力于发展大型先进的综采设备， 取得了显著的效果，综采工作面的生产能力和效益均大幅度提高。我国经济的快速发展对煤炭需求大幅度增加，年产超600万t高产高效工作面得到快速发展，采煤机的市场需求日益增加。电力电子技术、微电子技术、计算机计术的飞速发展，为开发集电力电子、信息采集、微机控制及智能监测系统于一身的大采高重型电牵引采煤机创造了条件。我国在90 年代初致力发展高产高效工作面，开发了日产7000t 综采成套设备， 但能真正实现高产高效的工作面依然较少，主要原因是受采煤机生产能力的限制， 高产高效工作面要求采煤机具有高可靠性、大截割功率、大牵引力、大牵引速度， 并能较快发现故障和处理故障。当时国产采煤机难以满足高产高效工作面的使用要求。为此“九五”期间立题研制“MG150/ 345型采煤机”(项目编号:96 - 03)，并被列为原煤炭部重点项目。采煤机应有足够的强度和良好的散热条件，并具有灵活的操作性。设计摇臂要充分考虑结构强度，滚筒要针对采煤工作面地质条件进行设计，具有很强的过断层能力，电气设计必须考虑过断层强烈冲击的影响。采煤机要有适当的重量抗冲击;同时要有足够的牵引力过断层。采煤机功率大，发热量大，必须充分考虑各部件的散热问题。为了适应采煤工况要求，必须实现机载交流变频，“一拖一”方式平衡牵引，并开发保护、监测功能齐全、运行可靠的程序。为使采煤机可靠运行，必须解决机器联结的松动问题，除部件间用螺栓紧固外，采用多个高强度长螺杆和液压螺母组合将机身三大段联结起来形成一个刚性整体。根据国内外大功率大采高电牵引采煤机的主要技术参数和性能指标以及我国厚煤层的开采情况，分析大采高综采工作面的生产能力和煤质硬度与所需的采煤机截割功率、滚筒直径、滚筒转速、牵引速度、牵引功率、调高油缸推拉力等采煤机主要性能参数的关系，在可行性、可靠性、先进性和经济性等方面进行比较，并考虑与已有采煤机部分元部件的互换，最后确定设计MG150 /345型电牵引采煤机。总体结构如(图1.1) 。1.2 采煤机的国内外发展状况1.2.1 国外采煤机的发展状况20世纪50年代初，英国和德国研制出了滚筒式采煤机，这种采煤机上安装有截煤滚筒，这是一种圆筒形部件，其上安装有截齿，用截煤滚筒实现落煤和装煤。这种采煤机与可弯曲输送机配套，奠定了煤炭开采机械化的基础。这种采煤机的主要缺点有二：其一是截煤滚筒的高度不能在使用中调整，对煤层厚度及其变化适应性差；其二是截煤滚筒的装煤效果不佳，限制了采煤机生产率的提高。进入60年代，英国、德国、法国和前苏联先后对采煤机的截割滚筒做出革命性改进。截煤滚筒可以在使用中调整其高度，完全解决对煤层赋存条件的适应性；把圆筒形截割滚筒改进成螺旋叶片截煤滚筒，即螺旋滚筒，极大地提高了装煤效果。这两项关键的改进是滚筒式采煤机称为现代化采煤机械的基础。我国采煤机发展始于20世纪70年代初期，煤炭科学研究总院上海分院集中主要科技骨干，研制出综采面配套的MD-150型双滚筒采煤机。70年代中后期，又制造出MLS3-170型双滚筒采煤机。那时我国采煤机的发展有以下特点： 装机功率小； 有链牵引，输出牵引力小； 牵引速度低； 自开切口差； 工作可靠性较差。到了20世纪80年代是我国采煤机发展的兴旺时期，当时世界主要采煤机生产国如英国、德国、法国、波兰、日本等都进入了中国市场，为我们深入了解外国技术和掌握这些技术创造了条件，同时通过20世纪70年代自行研制采煤机的实践，获得了成功和失败的经验与教训，确立了我国采煤机的发展方向，即仿制和自行研制并举。据初步统计，20世纪80年代我国自行开发和研制的采煤机品种有50余种，是我国采煤机收获的年代，基本满足我国各种煤层开采的需要，大量依靠进口的年代已一去不复返了。20世纪80年代采煤机的发展有如下特点：1.重视采煤机系列的开发，扩大使用范围20世纪70年代开发的采煤机，一种类型只有一个品种，十分单一，覆盖面小，很难满足不同煤层开采需要。20世纪80年代起重视系列化采煤机的开发工作，一种功率的采煤机可以派生出多种机型，主要元部件在不同功率的采煤机上都能通用，这样不仅扩大了工作面的适应范围，而且便于用户配件的管理。采煤机系列化是20世纪80年代采煤机发展中非常突出的特点。2元部件攻关先行，促使采煤机工作可靠性的提高总结20世纪70年代采煤机开发中的经验教训，元部件的可靠性直接决定采煤机开发的成功率，所以功关内容为：主电机的攻关，以解决烧机的现象；齿轮攻关，从选择材质上，热处理工艺上着手，学习国内外先进技术成功经验，以德国齿轮为目标进行攻关，达到预期目的，解决了低速重载齿轮早失效的问题：液压系统和液压元部件的攻关，主油泵和油马达的可靠性直接影响牵引部工作的可靠性，在20世纪80年代中期，把斜轴泵、斜轴马达、阀组和调速机构等都列入重点攻关内容。3无链牵引的推广使用，使采煤机工作平稳，使用安全在引进大功率采煤机的同时，无链牵引技术传入中国，德国艾柯夫公司的销轨式无链牵引和英国安德森公司的齿轨式无链牵引占绝大多数，而且技术成熟。为此，我国研制采煤机的无链牵引都向引进机组的结构上靠拢。仿制和引进技术生产的采煤机更是如此。无链牵引使采煤机工作平稳，使用安全，承受的牵引力大，因此，得到用户的广泛欢迎，大功率采煤机都采用无链牵引系统。随着煤炭生产向集约化方向发展，减员提效，提高工作面单产成为煤炭发展的主流，发展高产高效工作面势在必行，之后电牵引采煤机则应势而出。最早的也是世界第一台直流电牵引（他励）采煤机是由德国艾柯夫公司1976年研制的EDW-150-2L型采煤机，同年美国久益公司也研制出1LS直流（串励）电牵引采煤机。近年来电牵引采煤机的使用日趋增多：1991年报导美国电牵引采煤机占采煤机总量的65，德国51，澳大利亚46；1994年美国98.7，只有一台液压牵引采煤机。我国也重视电牵引采煤机的发展，1987年从美国久益公司引进了3LS直流电牵引采煤机2台，在鹤岗矿务局兴安煤矿使用；1990年我国鸡西煤矿机械厂生产了MG463DW型直流电牵引采煤机：1994年西安煤矿机械厂生产了MXA-380型直流电牵引采煤机，1996年生产了MXB-880型直流电牵引采煤机。目前，我国采煤机也以电牵引为主流，它具有如下优点： 牵引特性较好采煤机牵引负载特性在截割时多为恒转矩特性，所需动力机械特性为硬特性；调动时是恒功率特性，所需动力机械特性为软特性。这对于电动机或泵马达系统只有调速才能满足这种恒转矩恒功率的负载特性，这种特性是人为机械特性，即负载的变化按人规定的规律来变化。 机械传动效率高电牵引没有能量多次转换问题，总效率可达0.9以上，而液压牵引一般在0.650.70。 牵引力大，牵引速度高液压牵引性能指标的提高，必须采用大功率液压泵和液压马达，其寿命较短，可靠性较差，这也限制了截割功率进一步增大。目前电牵引采煤机的牵引力可达950KN；电牵引采煤机的牵引速度已达到：截割时812m/min，最大可达25 m/min，装机总功率：电牵引已达到1530KW，而液压牵引为900KW和1000KW。 工作可靠性提高ELECTRA1000电牵引采煤机在美国、英国、一些矿的可用率为9698；液压牵引采煤机的可用率一般在5060以下。 易于实现微机自动控制由于微机控制的功能齐全、计算速度极快、与电牵引电控的电参数容易配合，因此，易于实现工况监测、机电保护、故障诊断、数据显示。特别是动态响应很快，德国EE23电牵引部的自动调整时间只需持30ms；而液压牵引的自动调整时间一般在1020s。 机械传动和结构较简单电牵引采煤机采用了多电机和独立驱动、模块式结构设计，使传动系统和结构简化。特别是截割电动机横向布置，取消了寿命较短、传动效率较低、调整啮合间隙较复杂圆锥齿轮。 生产率显著提高由于牵引力大、牵引速度高、截割电动机功率大，尤其是故障率非常低，因而使生产率大大提高。1.2.2 国内采煤机的发展状况 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，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。 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450k W，牵引电机功率达2×50kW。 牵引速度和牵引力不断增大电牵引采煤机最大牵引速度已达14.5m/min，牵引力已普遍增大到450600kN。 电机横向布置总体结构发展迅速近年来，我国基本停止了截割电左尼纵向布置采煤机的研制，新研制的采煤机中已广泛采用了多电机驱动横向布置的总体结构。 控制系统日趋完善采煤机电气控制功能逐步齐全，可靠性不断提高，在通用性互换性和集成化等方面已有较大进步；开发了可靠的防爆全中文