毕设论文--轴横式掘进机截割机构设计.doc

山东科技大学学士学位论文横轴式掘进机截割机构设计摘要 本毕业设计的课题是考虑到煤炭是我国最主要的能源，提高煤炭产量有利于我国的经济发展而掘进机主要由截割、行走、装运、装载四大机构和液压、水路、电气三代系统组成掘进机分为横轴式和纵轴式两种，本次设计的主要任务是研究横轴式掘进机截割部对煤炭产量的影响本文在详述国内外掘进机研究现状的基础上，对横轴式掘进机的截割机构进行了设计，对一些关键部分进行了设计计算重点是横轴式掘进机的截割头工作过程中的运动及受力分析、截割齿工作过程中得运动及受力分析除此之外，回转机构的设计及校核也很重要本文设计的掘进机是横轴式的，此次所做工作主要是关于截割头、截割部、回转台等的设计其中截割部是用于安装减速器；截割部后用于安装减速器电机；回转台用于控制截割头的上下摆动及左右回转 关键词：掘进机；横轴式；截割头；回转台AbstractThe graduation design topic is given to the coal is China's main energy, improve coal output is beneficial to the economic development of our country. The roadheader is mainly composed of cutting, walking, shipment, loading four mechanism and hydraulic, water, electric three generation system. The roadheader is divided into two kinds, they are horizontal and vertical . The main task of this design is to study the influence of the horizontal roadheader cutting to coal yield.This paper details the heading machine on the basis of the studies at home and abroad. In this paper , I design the horizontal roadheader cutting mechanism, and calculate some key parts of the design. The focus of design is the analysis of horizontal roadheader cutting head on motion and force,。

Another focus of design is the analysis of cutting tooth on the motion and force . .Besides, the design and check of rotary mechanism is also very importantIn this paper ,the design of roadheader is horizontal, the work is mainly on the design of cutting head, cutting, rotary table and so on. The cutting part is used to install a speed reducer; the cutting part for installing reducer motor; rotary table is used to control the cutting head to sway and rotary .Keywords: roadheader ；horizontal；cutting head；rotary table目 录摘要 IAbstract II1. 绪 论 11.1本课题的研究目的及意义 11.2国内外掘进机的发展趋势 21.3横轴式掘进机截割机构的设计现状 51.4本章小结 72. 横轴式掘进机截割机构的总体方案设计 12.1横轴式掘进机的设计要求 12.2横轴式掘进机的方案设计 12.3设计参数的确定 32.4截齿设计 82.5截割结构及二维装配图 132.6本章小结 183. 掘进机的三维建模与运动学仿真 193.1截割头三维建模 193.2其他重要零件的三维建模 243.3齿轮轴的运动学仿真 273.4本章小结 304. 端盖数控加工 314.1数控加工的概述 314.2端盖铣削加工 324.3本章小结 415. 齿轮轴ANSYS分析 425.1齿轮轴ANSYS分析过程 425.2本章小结 46参考文献 47致谢 48附录一 49附录二 74I1. 绪 论1.1本课题的研究目的及意义1.1.1本课题的研究目的:我国是产煤大国，煤炭也是我国最主要的能源，是保证我国国民经济飞速增长的重要物质基础。

现在煤炭的采掘基本上实现了机械化，生产效率也大大提高煤炭工业的机械化是指采掘、支护、运输、提升的机械化，其中采掘包括采煤和掘进巷道随着采煤机械化的发展，采煤机是现在最主要的采煤机械20世纪70年代我国主要靠进口采煤机来满足发展需要，现今，国产采煤机几乎占领我国的整个采煤机市场依靠科技进步，推进技术创新，开发高效矿井综合配套技术是我国煤炭科技发展的主攻方向，我国的采煤机现在已经进入了自主研发，标准化，系列化阶段目前，各主要产煤国家已基本上实现了采煤机械化衡量一个国家采煤机械化水平的指标是采煤机械化程度和综采机械化程度所以设计一个好的掘进机对采煤机械化的发展有重要作用，而掘进机的截割部又是掘进机的重要组成部分，因此要进行掘进机截割部的设计1.1.2本课题的研究意义本次毕业设计是对横轴式掘进机进行设计和研究，并在此基础上对横轴式掘进机的截割部进行改进然而，由于横轴式掘进机的运动比较复杂, 截割过程载荷多变 , 致使机器工作振动比较大, 而实际计算其动态过程又非常的困难所以, 从理论上研究掘进机的性能, 以及在此基础上探讨改进其动态特性方面的进展十分缓慢通过横轴式掘进机截割部的研究，旨在满足工程精度要求的前提下, 建立该型掘进机横向截割时的动力学模型,并利用此模型进行分析和探讨, 研究横轴式掘进机的动力学行为, 为定性地研究掘进机的动态性能提供理论、方法。

并以此理论为基础，设计出能够提高掘进机挖掘效率的掘进机截割部因此掘进机截割部的研究设计对于掘进机的研究有着很大的意义，对掘进机的发展有着重要影响1.2 国内外掘进机的发展趋势掘进机是具有截割、装载煤岩，并能自己行走，具有喷雾降尘等功能，以机械方式破落煤岩的掘进设备，有的还具有支护功能根据所掘断面的形状分为全断面掘进机和部分断面掘进机[1]以下是国内外的一些研究：世界上第一台悬臂式掘进机1949年在匈牙利问世[2]，经过几十年不断改进、发展的历程现在世界上掘进机使用已超过几千台有10多个国家、20多家公司和厂商从事悬臂式掘进机设计研究和制造主要国家是：奥地利、英国德国、日本、前苏联等1.2.1 国外概况及发展趋势(1) 掘进机产品概况国外掘进机设备可分为两类[3]: 一类是欧洲国家普遍使用的掘进机 ,它适应范围广 ,但掘进、 支护不能平行作业 ,掘进效率低 ,开机率低 ; 另一类是以美国和澳大利亚为代表的连续采煤机和掘锚综合机组 ,两者均可实现煤巷的快速掘进 ,开机率较高 ,掘进效率高 ,后者是在前者的基础上 ,在机上安装锚杆钻机,使连续采煤机与锚杆钻车合二为一,到 80 年代末发展成掘装锚平行作业的新型设备。

它较好地解决了掘进、装运和锚杆支护的平行作业 ,其不足是只适应于煤巷掘进 ,机型庞大 ,适应范围小生产掘进机的主要公司有奥地利阿尔卑尼公司、英国多斯科、安德森、 艾姆科公司、德国扎尔吉特、艾柯夫、保拉特、维斯特伐利亚公司、日本三井三池公司和前苏联目前已经形成完整的系列 ,主要有奥地利的 AM 系列 ,德国的 E、ET 、STM 系列 ,日本的MRH系列连续采煤机主要有美国久益公司的CM 系列 ,朗艾道公司的CM系列、杰弗利公司及英国 BJD公司;采掘锚机组主要有奥地利阿尔卑尼公司的ABM20 型、ABM30 型、美国久益公司的JSS型、 英国BJD公司的2480HP.BH型等2) 技术水平及发展趋势英国、德国、前苏联等主要产煤国 ,掘进机已广泛用于煤岩单轴抗压强度 ≤ 100MPa 的采准巷道掘进 ,并扩大到岩巷掘进 据 1996 年资料表明 ,俄罗斯综掘程度为 48%, 英国综掘程度达 86%, 德国因深部开采 ,巷道断面大 ,半煤岩比例大 ,岩石硬度高 ,限制了掘进机的应用 ,使用掘进机仅 160 台 ,综掘程度为 37% (1992 年资料) 由于掘进机可靠性好 ,掘进机开机率(机组运转时间与规定生产时间之百分比)已达 30% ～50% 。

新型掘进机可截割硬度100MPa 半煤巷和中等硬度的岩巷部分重型机不移位截割断面达 35～42, 可掘断面形状除拱形、梯形、矩形外 , 有的机器配掩护筒可掘圆形断面 ,多数机型能在纵向 ±16°坡上可靠工作 ,横向倾斜一般可达 8°现在中型掘进机已日趋完善 ,其代表机型有英国多斯科公司的 LH1300型 ,德国保拉特公司的E200 型、奥地利阿尔卑尼公司的 AM75 型、日本三井三池公司的 S220 型等 ,其切割功率在 132～220kW 、机重 50～70t, 经济切割岩石硬度80MPa,近期德国在研究开发切割功率达 300kW、机重在100t以上 ,经济切割硬度达100MPa 的岩石掘进机部分机型截割速度已降至 1m/s以下 , 截割牵引速度采用负载反馈调节 ,以适应不同岩石硬度;一些机型除设有后支撑外,还在履带前后安装了卡抓式液压支配扎脚机构,以便在切割岩石时锚固定位机电一体化趋势明显,新型掘进机可实现推进方向监控、电机功率自控调节、 截割路径循环程控、离机遥控操作、切割断面轮廓尺寸监控以及工况监测和故障诊断部分掘进机采用 PLC 控制 ,实现回路循回检测研究探索新的截割技术 , 如高压水射流掘进机的采用 ;冲击振动式截割机具的研究。

以ABM20 型为代表的掘锚综合机组可较好地解决掘进和支护平行作业问题 , 在澳大利亚煤巷掘进时 ,总效率达2.35m/h 1995 年阿尔卑尼公司又推出 ABM30 型掘锚综合机组 , 其生产能力和整机水平 ,又进一步提高为充分发挥掘进机效能 , 各国都十分重视综掘作业线配套设备的研究为缩短支护时间 , 在中等稳定顶板条件下 , 常用机载锚杆钻机支护 ; 为使掘进机与支护平行作业 , 运用超前液压支架或自带盾牌掩护支架 , 但使用效果都不理想在后配套运输方面 , 通常采用桥式带式转载机 , 后配带式输送机 ,有条件时设置活动煤仓1.2.2 掘进机发展的 4 个阶段纵观世界上掘进机的发展历程 , 可以将机型划分 4 个阶段40 年代中末期到 60 年代中期是第一代机型发展时期 , 在这个阶段掘进机从无到有,形成了集切割、装运和行走为一体的结构雏形,其特征主要是用于软煤巷道掘进 ,机重15t左右第二代机型发展使用时期是从60年代中期到70 年代末期 , 这一阶段是煤巷掘进机蓬勃发展时期 ,掘进机得到了大量应用其特征是:煤巷掘进机适应范围扩大 ,部分大断面机型有过断层、切割夹岩的能力 ,切割硬度 60M。