1、中 国 矿 业 大 学本 科 生 毕 业 论 文全套图纸加 153893706姓 名： 学 号： 学 院： 机电工程学院 专 业： 机械工程及自动化 论文题目： MG300/700-WD 型采煤机截割部设计 专 题： 指导教师： 职 称： 讲师 二 O 一一年六月 徐州中国矿业大学毕业论文任务书学院 机电工程学院 专业年级 机自 07-2 班 学生姓名 任 务 下 达 日 期 ： 2011 年 3 月 1 日 毕业论文日期： 2011 年 3 月 1 日至 2011 年 6 月 16 日毕业论文题目：MG300/700-WD 型采煤机截割部设计毕业论文专题题目：毕业论文主要内容和要求：采高范围
2、(m)：1.4-2.6煤层倾角（度）：35 度以下煤质硬度：中硬或中硬以上滚筒转速（ r/min）：29.4, 33.6, 38.3滚筒直径（mm）：18001、完成 MG300-700WD 采煤机截割部的主要结构设计，包括：齿轮减速装置、行星机构等零部件的设计以及强度校核； 2、完成 3.5 张以上 A0 图纸和标准格式下不少于 60 页的毕业设计论文；3、完成不少于 3000 字的外文翻译；院长签字： 指导教师签字：中国矿业大学毕业论文指导教师评阅书指导教师评语（基础理论及基本技能的掌握；独立解决实际问题的能力；研究内容的理论依据和技术方法；取得的主要成果及创新点；工作态度及工作量；总体评
3、价及建议成绩；存在问题；是否同意答辩等）：成 绩： 指导教师签字：年 月 日中国矿业大学毕业论文评阅教师评阅书评阅教师评语（选题的意义；基础理论及基本技能的掌握；综合运用所学知识解决实际问题的能力；工作量的大小；取得的主要成果及创新点；写作的规范程度；总体评价及建议成绩；存在问题；是否同意答辩等）：成 绩： 评阅教师签字：年 月 日中国矿业大学毕业论文答辩及综合成绩答 辩 情 况回 答 问 题提 出 问 题 正 确基 本正 确有 一般 性错 误有 原则 性错 误没 有回 答答辩委员会评语及建议成绩：答辩委员会主任签字： 年 月 日学院领导小组综合评定成绩：学院领导小组负责人： 年 月 日摘 要
4、采煤机是实现煤矿生产机械化和现代化的重要设备之一，是一个集机械、电气和液压为一体的大型复杂系统，采煤机一般由截割部、牵引部及其附属装置组成，本文主要针对MG300/700-WD滚筒式采煤机的截割部进行整体设计。本文首先综述了采煤机的国内外研究现状及其发展趋势，论述了采煤机的分类及其工作原理，根据相关设计参数对采煤机的截割部进行了相关设计。MG300/700-WD采煤机采用多电机驱动横向布置形式，截割摇臂用销轴与牵引部联接，左、右牵引部及中间箱采用高强度液压螺栓联接。在牵引减速箱内横向装有开关磁阻电机，通过牵引机构为采煤机提供520KN的牵引力，中间控制箱中装有调高泵站，电控、变压器、水阀，主要
5、部件易维修更换。本文进行的 MG300/700-WD 型采煤机截割部设计主要是由四级齿轮传动组成，截割部电机放在摇臂内横向布置，电动机输出的动力经由三级直齿圆拄齿轮和行星轮系的传动，最后驱动滚筒旋转。截割部采用四行星单浮动结构，减小了结构尺寸，采用大角度弯摇臂设计，加大了过煤空间，提高了装煤效果。在设计过程中，对截割部的轴、传动齿轮、轴承和联接用的花键等部件进行了设计计算、强度校核和选用。关键词：采煤机；截割部；减速箱；行星轮系；传动齿轮 ABSTRACTShearer is an important equipment to achieve coal mechanization and mo
6、dernization, it is a large complex system of mechanical, electrical and hydraulic. Shearer generally composed of the cutting unit, traction device and its subsidiary.This article is exclusively for the overall design of MG300/700-WD shearer cutting unit .This article reviews the shearers internation
7、al status and trends , discussed the shearers classification and its works, and make a design according to the relevant design parameters of the shearer cutting unit. MG300/700WD coal minning machine, its all electric motor are fixed up horizontally,the cut rocker and traction department are connect
8、ed with pin shaft, the left, right traction department and middle box use traction of the high strength hydraulic bolts to connect. The slowdown box in traction with horizontal switched reluctance motor , through the traction institutions for coal winning machine provide 520 KN traction ,the control
9、 box equipped with adjustable high pump station, electric motor, transformers, water valve, each major component can be drawn from old pond side, so it is easy install and replace.This article about MG300/700-WD shearer cutting unit designed primarily formed by the four gears, cutting unit arranged
10、laterally within the motor on the arm, the motor output power by three straight tooth gear and round planetary gear transmission, final drive roller rotation. Cutting unit with four single-floating planetary structure, reducing the structure size, with wide-angle curved rocker design, increased over
11、 the coal space, improve the coal loading effect. In the design process, the cutting unit of the shaft, transmission gears, bearings , the splined connection and other parts of the design calculations, checking and selection intensity.Keyword: Shearer; The cutting unit; Gearbox ; A department of pla
12、net ; Gear wheel of the transmission 目 录1 绪论 11.1 我国采煤机的发展现状 .11.2 采煤机的分类 .11.3 滚筒采煤机的工作原理 .11.4 滚筒式采煤机技术发展趋势 .21.4.1 提升牵引速度和加大装机功率是增产提效的必要手段 .21.4.2 1140V 电压等级的多形态电牵引技术 21.4.3 高电压的采煤机供电系统 .21.4.4 大截齿的高强度块煤截割机构 .31.4.5 基于记忆截割的采煤机自适应控制系统 .31.4.6 基于网络的采煤机故障分析的智能技术 .31.4.7 基于网络化、模块化的分布式采煤机电气控制系统 .31.4.
13、8 基于采煤机械产品寿命周期的现代设计分析技术 .42 MG300/700-WD 型采煤机概述 42.1 概述 .42.2 主要用途及适用范围 .52.3 使用环境条件 .52.4 技术特征 .52.5 技术特点 .63 M300/700-WD 型采煤机截割部总体设计 .63.1 整机功率的安排 63.2 摇臂减速器传动比的安排 73.2.1 总传动比的确定 73.2.2 传动比的分配 73.2.3 各轴转速的确定 73.2.4 各传动件的效率 83.2.5 各轴的功率 83.2.6 各轴的扭矩 .94 截割部齿轮设计 94.1 第一级圆柱直齿轮设计计算及强度校核 .94.1.1 选择齿轮材料
14、，确定许用应力 .94.1.2 按齿根弯曲疲劳强度设计计算 114.1.3 齿面接触疲劳强度校核 .134.1.4 齿根弯曲疲劳强度校核计算 .134.1.5 齿轮其他主要尺寸计算 .144.2 第二级齿轮传动的设计计算及校核 144.2.1 选择齿轮材料，确定许用应力 .144.2.2 按齿根弯曲疲劳强度设计计算 164.2.3 齿面接触疲劳强度校核 .184.2.4 齿根弯曲疲劳强度校核计算 194.2.5 齿轮其他主要尺寸计算 194.3 第三级齿轮传动的设计计算及校核 194.3.1 选择齿轮材料，确定许用应力 194.3.2 按齿根弯曲疲劳强度设计计算 .214.3.3 齿面接触疲劳
15、强度校核 234.3.4 齿根弯曲疲劳强度校核计算 244.3.5 齿轮其他主要尺寸计算 244.3.6 惰轮尺寸计算 .254.4 行星齿轮的设计计算 254.4.1 行星齿轮的减速器的优缺点 254.4.2 齿轮材料、热处理工艺及制造工艺的选定 .264.4.3 确定各主要参数 274.4.4 几何尺寸计算 284.4.5 啮合要素验算 304.4.6 齿轮强度校核 315 截割部传动系统各传动轴和轴承的设计 385.1 截一轴和轴承的设计计算 385.1.1 截一轴的设计计算 385.1.2 轴承寿命的计算 .425.2 第一级惰轮轴的设计和轴承寿命计算 435.2.1 第一级惰轮轴的设
16、计 .435.2.2 轴承寿命计算 .455.3 截二轴的设计和轴承寿命计算 465.3.1 截二轴的设计和强度校核 .465.3.2 截二轴轴承寿命计算 .505.4 截三轴设计计算及轴承的寿命计算 515.4.1 截三轴设计计算及校核 515.4.2 截三轴轴承寿命计算 555.5 第三级惰轮轴的设计和轴承寿命计算 555.5.1 三级惰轮轴的设计及校核 .555.5.2 第三级惰轮轴的轴承寿命计算 585.6 中心齿轮轴的设计计算 595.6.1 中心齿轮轴的设计计算 .596 截割部花键连接强度校核 606.1 截一轴处与电动机轴啮合的花键 606.2 截二轴处与齿轮啮合的花键 616
17、.3 截三轴花键设计校核 .626.4 行星轴花键设计校核 .63结束语 .65参考文献 .66翻译部分 .68英文原文 68中文译文 74致 谢 .79中国矿业大学 2011 届本科生毕业设计 第 1页1 绪论1.1我国采煤机的发展现状 我国煤矿综合机械化采煤设备的研制水平，经过几十年的引进技术、消化吸收和自主研发，已有长足进步。国内某些技术如综采放顶煤支架技术处于国际领先水平；国产综采设备的主要技术参数已接近或达到本世纪初的国际先进水平，落后约 5 年；国产综采设备的机电一体化程度接近或达到 20 世纪 90 年代中期的国际先进水平，落后约 10 年；国产综采设备的可靠性接近或达到 20
18、世纪 90 年代初的国际先进水平，落后约 15 年。国产设备的价格约是引进设备的 1/2，中国煤机制造企业设计制造的煤矿机电装备已经广泛地在国内各类煤矿中使用，成为中国煤矿工业技术装备的主体，为中国煤矿安全生产和高产高效矿井的建设提供了可靠的保证。我国 20 世纪 80 年代曾大量引进德国、英国、波兰、日本液压牵引采煤机；通过技贸结合于 80 年代引进英国液压牵引采煤机技术、90 年代引进德国直流电牵引采煤机技术；通过引进消化于 80 年代掌握了德国液压牵引采煤机技术；通过引进消化再创新于 90 年代掌握了国际先进的交流变频电牵引采煤机技术，2005 年初步掌握了大功率大采高采煤机技术和机电一
19、体化技术。2001 年大倾角电牵引采煤机和 2002 年短壁电牵引采煤机标志着我国采煤机总体设计技术达到或接近国际先进水平。2001 年能量回馈型四象限交流变频技术、2002 年中压开关磁阻调速和中压电磁调速、2005 年中压交流变频调速技术标志着我国采煤机电气调速技术达到或接近国际先进水平。目前我国已经研制生产截高 1 5.5 m、倾角 0 55、装机功率 100 2215kW、供电电压 660 3300V 的滚筒式采煤机系列产品。2001 年全国生产采煤机 161 台；其中电牵引采煤机 21 台，占 13%。2005 年全国生产采煤机 516 台，其中电牵引采煤机 244 台，占 47%。
20、五年中采煤机增长了 2.2 倍，电牵引采煤机增长了 10.6 倍。1990 年我国掌握并向波兰出口交流变频电牵引采煤机，1998 年以来我国已向印度、孟加拉、越南、俄罗斯等国出口 200 60kW 的液压牵引采煤机和 930kW 的电牵引采煤机14 台。1.2 采煤机的分类采煤机有不同的分类方法：按工作机构形式可分为滚筒式、钻削式和链式采煤机；按牵引方式可分为链牵引和无链牵引采煤机；按牵引部位置可分为内牵引和外牵引；按牵引部动力可分为机械牵引、液压牵引与电牵引；按工作机构位置可分为额面式与侧面式；还可以按层厚和倾角来分类。1.3滚筒采煤机的工作原理单滚筒采煤机的滚筒一般位于采煤机下端，以使滚筒
21、割落下来的煤不经机身下部运走，从而可降低采煤机机面高度，单滚筒采煤机上行工作时，滚筒割顶部煤并把落下的煤装入刮板输送机，同时跟机悬挂铰接顶梁，割完工作面全长后，将弧形挡煤板翻转180；接着，机器下行工作，滚筒割底部煤及装煤，并随之推移工作面输送机。这种采煤机沿工作面往返一次进一刀的采煤法叫单向采煤机。双滚筒采煤机工作时，前滚筒割顶部煤，后滚筒割底部煤，因此双滚筒采煤机沿工作面牵引一次，可以进一刀，返回时，又可以进一刀，即采煤机往返一次进二刀，这种采煤法称为双向采煤法；必须指出，为了使滚筒落下的煤能装入刮板输送机，滚筒上螺中国矿业大学 2011 届本科生毕业设计 第 2页旋叶片的螺旋方向必须与滚
22、筒旋转方向相适应；对顺时针旋转的滚筒，螺旋叶片方向必须右旋；逆时针旋转的滚筒，其螺旋叶片方向必须左旋。或者形象地归结为“左转左旋，右转右旋” ，即人站在采空区侧从上面看滚筒，截齿向左的用左旋滚筒，向右的用右旋滚筒。第四代采煤机研发成功后，现在采煤机的设计基本上传承了他们的特点，随着机械电子的飞速发展，对采煤机产生了很大的影响，现在采煤机是集电子系统，液压系统，机械传动系统于一身的复杂的系统。在机械传动部分现代的采煤机去掉了以前采煤机的的托架，全部采用双滚筒设计。1.4滚筒式采煤机技术发展趋势经过近二十年我国采煤机械科研、制造业和煤炭生产企业一线人员的共同努力，目前我国采煤机械技术水平与国外距离
23、逐渐缩小，除了采煤机械高端产品，我国采煤机械的中低端产品已经能够满足国内市场需求，个别产品已经实现了出口。近几年来，在高新技术牵动下，高效综采装备的研制开发取得了重大进展。美国 JOY公司、德国 DBT 公司和 Eichoff 公司等世界采矿机械制造商在较短时期内推出了新一代综采设备，在整体结构设计、技术性能、生产能力指标等方面有创新性突破。纵观以上国内外采煤机技术现状，可以判断未来采煤机主要技术特征是：大功率、电牵引、高效可靠、安全环保、自动化、智能网络化。1.4.1 提升牵引速度和加大装机功率是增产提效的必要手段在煤炭生产企业努力实施增产提效的目标要求，采煤机生产能力是提高综采工作面的产量
24、的决定因数之一。目前无论是厚煤层开采，还是薄煤层开采，增产提效是一个永恒的话题。对于大采高采煤工艺而言，提高产量的直接而有效的办法就是提高采煤机有效的采煤时间。在长壁回采工作面设计长度逐渐增加的趋势下，提升采煤机牵引速度和加大总装机功率是一种最有效的手段。即截割功率大，滚筒转速低，牵引速度高，窄截深切割。采用这种技术一方面可提高采煤机产量和块煤率，另一方面,采用窄截深斜切进刀法,缩短输送机弯曲段溜槽长度和采煤机进刀周期，由此提升了在一个长壁工作面回采周期内的采煤机有效采煤时间。对于薄煤层采煤工艺而言，因薄煤层地质构造复杂，加大装机功率和加大截割深度，可以直接提升薄煤层采煤机的过断层能力和开采能
25、力，从而提升薄煤层回采工作面的产量和效率。1.4.2 1140V 电压等级的多形态电牵引技术从目前发展的三种电磁滑差调速、交流变频调速和开关磁阻调速等三种主要电牵引技术分析，为了满足我国未来高产高效煤炭生产的要求，电牵引技术将在上述的三种调速技术的基础上进一步向中高电压发展。发展 1140V 电压等级的电牵引技术，不仅可以简化采煤机牵引的电力拖动系统的结构，而且进一步提升采煤机的牵引功率和牵引力，尤其在薄煤层采煤机整机结构的优化。中国矿业大学 2011 届本科生毕业设计 第 3页1.4.3 高电压的采煤机供电系统随着采煤机总装机功率的加大，电动机直径和供电电缆直径在采煤机总体设计中逐渐成为一个
26、主要问题。目前大采高电牵引采煤机总装机功率达到了 2kW 以上，薄煤层采煤机的总装机功率也达到了 550kW 以上，因此，提升工作面的供电电压是必然趋势。1.4.4 大截齿的高强度块煤截割机构 目前我国螺旋滚筒的设计能力已有飞速的发展，接近了国际同行业的技术水平，但是由于元部件的制造工艺不成熟和稳定性差，国产强力镐型螺旋滚筒的使用寿命（过煤量）仅为 120150 万吨（截割硬质煤体）或 250 万吨（截割软质煤体），而国外的螺旋滚筒使用寿命在截割硬质煤体时已达到了 200250 万吨。其差距主要表现在镐型截齿刀头脱落，齿座的定位孔间隙变大引起截齿丢失，及螺旋叶片磨损。这些失效直接引起采煤机工况
27、的恶化，加剧所截割的煤体或岩体对采煤机传动系统的冲击。这样不仅降低了螺旋滚筒的使用寿命，也降低了采煤机的开采效率。同时目前国内生产的螺旋滚筒最大直径为 2240，而 46m 厚煤层开采需要直径 2500 或 2700 的螺旋滚筒。随着采煤机功率的增加和生产能力的提高，采煤机工作机构滚筒载荷也将提升。为了提高采煤机的破煤效率和块煤率，发展大截齿技术是有效提高滚筒的过煤能力的发展。1.4.5 基于记忆截割的采煤机自适应控制系统随着安全高效采煤工作面的发展，为了提高采煤工作面开采效率、煤质质量控制和采煤作业的安全性，从而要求采煤机滚筒的开采高度进行自动控制。采煤机自动调高技术研究已有半个世纪的历史，
28、经历了红外线测试技术、振动测试技术和记忆截割技术的试验和实践，目前我国引进的国外采煤机主要采用基于记忆截割技术的采煤机自动调高控制。长期以来我国在该技术一直处在这些技术的比较分析研究阶段。我国是一个煤炭生产大国，提高煤炭开采效率和提升作业安全是煤炭机械行业的两大任务，采煤机开采自适应控制技术也是采煤机械技术发展的趋势。采煤机自适应控制技术是实现我国无人化的综采工作面的关键技术，记忆截割技术又是该技术的突破口。1.4.6 基于网络的采煤机故障分析的智能技术目前采煤机故障表现方式是“黑洞现象”，并无过程记录。在多种综合因数影响造成的采煤机故障，现场实际判断较难。在无故障发生的过程记录条件下，无法判
29、断引起故障结果的最初原因。采煤机信息处理处于“信息孤岛”状态。为了提高电牵引采煤机可靠性和自动化程度，通过增加故障诊断功能，早期发现引起故障的隐患和及时处理，防止采煤机故障扩大引起的工作面停产。1.4.7 基于网络化、模块化的分布式采煤机电气控制系统中国矿业大学 2011 届本科生毕业设计 第 4页未来我国采煤机电气控制技术将发展 DSP 技术和 ARM 技术的综合集成技术。目前我国在一些高端采煤机开发上已经应用了 DSP 技术和模块化、网络分布式技术。随着采煤机技术发展，我国将研发出一套具有自主知识产权的采煤机模块化、网络分布式的控制系统。即系统将按功能划分模块，采煤机产品的控制系统可以根据
30、用户需求，通过不同的模块组成不同自动化程度的控制系统。这些模块包括：中央处理器模块、传感中心模块、网络通讯模块、记忆截割控制模块、故障分析模块、安全检测控制模块、工作面三机联动控制模块。在信号处理芯片上，将会采用 DSP 芯片和 ARM 芯片，前者具有很强的实时性，后者具有很强的功能性，ARM 芯片组成的嵌入式系统不仅可以运行操作系统，而且具备众多的网络通讯接口和视频信号处理功能。这些功能将为采煤机远程控制技术发展提供良好的基础。1.4.8 基于采煤机械产品寿命周期的现代设计分析技术现代工业设计技术已实现了基于变量的参数化模型技术、基于动态导航和智能型知识检索技术、基于网络通讯的协同技术、虚拟
31、仿真技术等；同时与 PDM 产品数据管理、企业资源计划、协同商务系统等企业信息化系统有机结合，已经成为现代企业的产品全生命周期的信息创建、管理、分发和应用的一系列应用解决方案。虚拟设计制造技术是当今非常活跃的、前沿的研究领域，是先进设计制造技术的发展方向。它为企业提供了提高产品竞争力的一种手段。为产品提供了从设计、工艺、制造、装配、分析、检测及维护的全过程的仿真，是企业实现制造业信息化的强有力工具。基于计算机中生成的产品虚拟原型，进行虚拟装配、虚拟制造、虚拟试验、动态仿真和有限元分析，这些技术的应用可以提高产品的设计质量，减少售后服务费用；优化加工工艺过程，用最佳的工艺方案加工出合格的产品；缩
32、短了产品的研制周期，又节省了试验费用；在工程机械虚拟设计制造技术的发展过程中，实现信息与模型共享、保持数据的统一、提高信息转换的效率、缩短设计生成周期、提高产品设计质量、保证产品使用可靠性是行业中亟待解决的问题。采用现代设计和分析方法是提升采煤机的设计可靠性的必要手段。采掘机械可靠性工程分析涉及到零部件的静强度、接触强度和疲劳强度分析、热平衡传导、振动分析和运动学与动力学分析。而这些分析都要基于统一数据接口的产品数字化模型，为此，需要解决：基于统一数据接口的三维实体数字样机研发平台技术；煤及岩切割过程的接触分析与采掘机械工作载荷确定、采掘机械整体结构动力学分析、采掘机械的强度和疲劳分析与优化、
33、采掘机械的可靠性系统分析技术、建立基于煤岩特性的采掘机械载荷数据库和采掘机械模型库等术。2 MG300/700-WD型采煤机概述2.1 概述MG300/700-WD无链电牵引采煤机(以下简称MG300/700-WD采煤机)，装机总功率700kW，截割功率300kW，牵引功率40KW，调高电机功率20KW，采用开关磁阻电机调速系统来控制采煤机牵引速度。中国矿业大学 2011 届本科生毕业设计 第 5页MG300/700-WD采煤机，采用多电机驱动横向布置形式，截割摇臂用销轴与牵引部联接，左、右牵引部及中间箱，采用高强度液压螺栓联接。在牵引减速箱内横向装有开关磁阻电机，通过牵引机构为采煤机提供52
34、0KN的牵引力，中间控制箱中装有调高泵站，电控、变压器、水阀，每个主要部件可以从老塘侧抽出，易维修，易更换。瓦斯断电仪（型号：DJB4）接线根据其自身的使用说明书进行，电源由牵引变压器提供，把其一组常闭接点串接在采煤机控制回路中，根据煤矿要求调整瓦斯超标动作值。瓦斯超标时，常闭接点打开，即控制真空磁力起动器断电，使整机停止运转。MG300/700-WD采煤机两端设有电控端头操作箱，控制采煤机左、右摇臂的升降及采煤机停机，中间设有电控操作按钮和液压调高手把，采煤机可与730、764、830型等多种槽宽的刮板输送机配套。2.2 主要用途及适用范围该产品适用于采高1.4-2.6m，倾角35，煤质中硬
35、或中硬以上，含有少量夹矸的长壁式工作面。2.3 使用环境条件1、可在周围空气中的煤尘、甲烷等爆炸性气体浓度不超过煤矿安全规程中所规定的安全含量的矿井中使用。2、海拔高度小于2000m。3、周围介质温度不超过+40、不低于-10。4、环境温度为+25时，周围空气相对湿度不大于97。5、周围介质中无足以腐蚀和破坏绝缘的气体和导电尘埃。2.4 技术特征1、适应煤层采高范围(m)： 1.42.6煤层倾角（）： 35煤质硬度： 中硬或中硬以上2、总体机面高度（mm）： 1097机身厚度（mm）： 570过煤高度（mm）： 335截深(mm)： 630滚筒直径（mm）： 1800摇臂摆动中心距（mm）：
36、6996行走轮中心距（mm）： 5995 3、截割部摇臂结构形式： 整体、弯摇臂摇臂长度（mm）： 2030摇臂摆角（）： 上摆30.4 、下摆12.8截割功率（kW）： 300滚筒转速（r/min）： 29.4、 33.6 、 38.3中国矿业大学 2011 届本科生毕业设计 第 6页截割电机电机型号： YBC3-300额定功率（kW）： 300额定电压（V）： 1140额定电流（A）： 206额定转速（r/min）： 14758、配套工作面刮板输送机型号：730系列、764系列、830系列9、整机重量（T）： 452.5 技术特点、截割电机横向布置在摇臂上，摇臂和机身连接没有动力传递，取消
37、了螺旋伞齿轮和结构复杂的通轴。、主机身分三段，即左牵引部，中间控制箱，右牵引部，取消了底托架结构，采用高强度液压螺栓联接，简单可靠、拆装方便。、采用“开关磁阻电机调速系统(SRD)”，启动扭矩大，启动电流小（启动电流为额定电流的30），过载能力强，效率高，能频繁启动和换向，电机不怕闷车。4、采用四象限运行技术，适应大倾角煤层开采。5、采煤机电气一级控制采用可编程序控制器（PLC）来实现，带有中文显示功能，能显示采煤机正常运行状态及电控故障指示。6、主要部件都可以从老塘侧抽出，而不影响其它元部件，更换容易，维修方便。7、调高液压系统简单可靠。8、主机能方便地配套不同槽宽的输送机,只需改变煤壁侧的
38、滑靴。3 M300/700-WD型采煤机截割部总体设计3.1 整机功率的安排设计机型的总装机功率为 700KW，其中左右摇臂处各设一个功率为 300KW 的矿用隔爆型三相交流异步电动机，左右牵引部各设一个功率为 40KW 的矿用隔爆型三相交流异步电动机，液压部分的泵用电机采用一个功率为 18.5KW 的矿用隔爆型三相交流异步电动机 。中国矿业大学 2011 届本科生毕业设计 第 7页图一 截割部传动系统示意图截割部传动系统如图一所示。3.2 摇臂减速器传动比的安排3.2.1 总传动比的确定总传动比等于截割电动机的转速与滚筒的转速比值:电动机转速： 1475r/min滚筒转速： 33.6r/mi
39、n总传动比： min/90.436.in/175rri3.2.2 传动比的分配由于受到采煤机机身高度的限制，每级圆柱直齿轮传动比一般为 ,行星齿轮43ji。64ji为有效利用空间，同时尽可能使所设计的采煤机机身高度较小，传动比应从高速级向低速级递减，在初步设计时可按进行选取。先确定圆柱直齿轮的传动比37.21i0.2i72.13i三级圆柱齿轮的总传动比为 8.283，所以行星齿轮的传动比 为4i。30.572.103.29414i中国矿业大学 2011 届本科生毕业设计 第 8页3.2.3 各轴转速的确定轴： =1475r/min1n轴： min/36.27.in/4513 rri轴： i/5
40、8.0.i/6234in轴： in/2.17.in/580347 rri滚筒转速： mi/6.3.i/47in3.2.4 各传动件的效率花键效率： = 0.99（7 对） 1滚动轴承效率： = 0.98 （7 对）2圆柱直齿轮效率 ： = 0.98 （6 对） 3行星齿轮传动效率： = 0.974搅油效率： =0.995总效率： = 5463721= 9.0798.0.9.0= 0.7033.2.5 各轴的功率轴的功率： 211P= 98.03= KW.轴的功率： 3212P中国矿业大学 2011 届本科生毕业设计 第 9页= 98.0.129= KW67轴的功率： 32123P= 98.0.
41、= K6轴的功率： 32134P98.0.W50轴的效率： 321498.0.K97轴的效率： 32156P98.0.W轴的效率： 3216798.0.K53.2.6 各轴的扭矩轴的扭矩： MNrWnPT 75.184min/1475.2909511轴的扭矩： K2.03i/36.33轴的扭矩： NrnPT 76.9in/58.0295044轴的扭矩： MKW2.154mi/.17774 截割部齿轮设计齿轮机构是机械产品中应用最为广泛的一种传动机构。它既可以传递平面运动 ，也中国矿业大学 2011 届本科生毕业设计 第 10页可以传递空间运动，它传递的功率范围大、机械效率高、传动比准确、使用寿
42、命长而且工作可靠。在借鉴以往采煤机截割部传动系统的设计经验的基础上，查阅相关书籍和资料初步确定各级传动中齿轮的齿数、转速、传动的功率、转矩以及各级传动的效率，进而对各级齿轮模数进行初步确定，截割部齿轮的设计及强度校核，具体计算过程及计算结果如下：4.1第一级圆柱直齿轮设计计算及强度校核4.1.1 选择齿轮材料，确定许用应力小齿轮 20CrMnTi 渗碳淬火 =58HRC1HRC大齿轮 20CrMnTi 渗碳淬火 =60HRC2硬度在 之间HRC6258许用接触应力 ：NHZSminl接触疲劳极限 ：2li1li、lim/50H22li3N应力循环次数 N： 91 10.5)8304(17560
43、hnjL9912 .2././i查图得接触强度寿命系数 : =1 (不许有点蚀)NZ1N接触强度安全系数 : minHS.i21 /92./50H21833N2/8H许用弯曲应力 ： F中国矿业大学 2011 届本科生毕业设计 第 11页min/FxNFLimSY弯曲疲劳极限 ，查图得：in21mi/850F2in3N弯曲强度寿命系数 ， 查表得： Y121NY尺寸系数 ，查表得：xx弯曲强度最小安全系数 ：minFS查表得： 7.1minFS则XNFYS1minl17.8502/XNFYS2minl27.18302/44.1.2 按齿根弯曲疲劳强度设计计算齿轮模数 m 由下面公式计算得出：3
44、21FSadYZKT齿宽系数 ：查表按齿轮相对轴承为非对称布置，取 6.0d小轮齿数 ： =2311大轮齿数 ：2Z中国矿业大学 2011 届本科生毕业设计 第 12页圆整取 05.4237.12Zi 52Z齿数比 ：u 39./12传动比误差05.862739./ u传动比选择合适小轮转矩 ： 1TMN5.84载荷系数 ：KKVA使用系数 ： (严重冲击)A7.动载荷系数 ：由推荐值 取V4.1052.V齿向载荷分布系数 ：由推荐值 取K1K齿间载荷分配系数 ：由推荐值 取则载荷系数 的值为： VA1.2.7514齿形系数 ，查表得：FY小轮 69.21Fa大轮 35应力修正系数 ，查表得：
45、SaY小轮 7.1大轮 2Sa重合度 ：cos)1(.3812Za5.中国矿业大学 2011 届本科生毕业设计 第 13页683.1重合度系数 ：Y0.257/683.19.故： 321FSadYZKTm323.486.069.05717584.19.5圆整取 m7小轮分度圆直径 ： 1dmZ162371圆周速度 ： 60/n/45s3.12标准中心距 ： a/)(2Zm573齿宽 ：bd6.91.01大轮齿宽： m972小轮齿宽： 3514.1.3 齿面接触疲劳强度校核)1(2HHEbdKTZ材料弹性系数 ， 查表 2/8.9mNE节点区域系数 ，查表HZ52H中国矿业大学 2011 届本科
46、生毕业设计 第 14页重合度系数 ，Z69.039.21697.0584.2.528.1H/.76HmN所以齿面接触强度满足要求。4.1.4 齿根弯曲疲劳强度校核计算按照式 计算校核FSFFYmbdKT12齿形系数 、应力修正系数 、重合度 已在前面查表和计算出。YSa故：716969.05.205.84.231 F/.92FmN716969.0135.0.8452 F/76.2F4.1.5 齿轮其他主要尺寸计算分度圆直径 ：dmmZ38573齿顶高 ：aha1*齿根高 ： f72.0cf hf5.齿顶圆直径 ：ad161ahm723853a 39齿根圆直径 ：fd中国矿业大学 2011 届本
47、科生毕业设计 第 15页75.82161ffhdm3.1433ff 6第一级惰轮的尺寸计算：惰轮齿数 ：取2Z62惰轮直径 ：dm1827根圆直径 ：a 72ah96顶圆直径 ：f 5.ff .144.2第二级齿轮传动的设计计算及校核4.2.1 选择齿轮材料，确定许用应力小齿轮 20CrMnTi 渗碳淬火 =59HRC 1HRC大齿轮 20CrMnTi 碳淬淬火 =61HRC2硬度在 之间RC6258许用接触应力 ：HNZSminl接触疲劳极限 ：2li1liH、lim/60H22li35N应力循环次数 N：81 1093.106.06hnjL8822 4.32/9.3/i查图得接触强度寿命系数 NZ=1 (不许有点蚀)12NZ接触强度安全系数 :minHS3.i中国矿业大学 2011 届本科生毕业设计 第 16页
