新型電牽引采煤機截割部的設計畢業論文-wenkub

　

【正文】 相對齒根圓角敏感系數： 相對齒根表面狀況系數：取齒根表面粗糙度，據此查圖“相對齒根表面狀況系數”得 尺寸系數： 查圖“彎曲強度計算的尺寸系數”得 將以上數據代入安全系數計算式： 按一般可靠度，查表“最小安全系數、參考值”取最小安全系數。(3）校核齒面接觸疲勞強度許用接觸應力： 實際接觸應力：確定式中各參數：分度圓上的切向力： 使用系數： 動載系數： 其中： 齒向載荷分布系數： 齒間載荷分布系數： 根據查表“齒間載荷分配系數、”得： 節點區域系數： 材料彈性系數： 重合度系數： 螺旋角系數： 單對齒嚙合系數： 計算齒面接觸疲勞強度安全系數： 齒面接觸應力循環數：t 按使用壽命為10年，每年360天，每天工作8小時。有效硬化層深小齒輪：20CrMnMo,滲碳淬火，~，齒面硬度58~62HRC，心部硬度≥32HRC。其中韌性煤適合用采煤機，脆性煤適合用滑行刨；A=240 N／mm～360 N／mm的煤稱為硬煤，韌性煤必須用大功率采煤機，脆性煤可用滑行刨或動力刨。它不僅能反映采煤機械刀具截煤的真實過程，而且可在井下現場測定，即能全面反映礦山條件的影響。堅固性系數是前蘇聯學者普羅托季雅柯諾夫于1926年提出的，固此又稱普氏系數。煤體的脆性：當作用于煤體上的外力除去后，煤體無殘余變形，當煤體在外力作用下破碎時，其變形也極小，這種性質被稱為脆性。（5） 彈性、塑性與脆性 煤體的彈性、塑性與脆性是反映煤炭受外力作用與其變形之間關系的性質。設作用力為P(N)，摩擦路程為L(m)，金屬試件被磨蝕掉的體積為△V(cm3)，則磨蝕系數ω。前蘇聯學者對煤炭與鋼的摩擦系數研究結果表明：煤的強度增加，；,；當法向壓力增加，μ值也減少。前蘇聯有關學者根據接觸強度值的太小，把巖石分為六類：松軟(400 MPa以下)，次中等堅固(400 MPa一600 MPa)，中等堅固(650 MPa～1250 MPa)，堅固(1250 MPa～2450 MPa)，很堅固(2450 MP8～4500 MPa)和極堅固(4500 MPa以上)。（3） 接觸強度上面提到的硬度，由于其測定方法所限，只代表煤巖體測定部位的個別顆粒或嬲粒間粘結物的硬度。另外，研究表明，各種煤體強度與其埋藏深度(由地表面算起的深度)之間的對應關系有所不同。研究結果表明，煤的抗壓強度δy最大，抗剪強度δj次之，抗拉強度δl最小，三種強度在數值上大約有如下關系：Δy/δj/δl=1:（）：（）據此，在設計采煤機械時，設法盡量利用拉伸或剪切破壞，以減少刀具受力和能耗。煤體的機械性質主要是：強度、硬度、接觸強度、摩擦與磨蝕性；彈性、塑性與脆性、蠕變與松弛等。采煤機械開采這樣的煤層時，功率消耗明顯降低，而且粉塵也少。表2—1幾種煤和巖石的容重煤和巖石名稱花崗巖砂巖石灰巖頁巖泥炭、褐煤、煙煤、無煙煤容重/t 煤的物理性質煤的物理性質主要是：容重、濕度、松散性、孔隙性、導電性和熱脹性等。②面積裂縫密度S2：表示巷道壁或工作面上單位煤層面積上裂縫線總長度，即 （22）式中 F——煤層被觀測而積，m2； N——在F面積內的裂縫總條數，條； Li——第i條裂縫長度，m。（1）斷裂和裂縫的傾角與走向斷裂和裂縫的傾角是指斷裂面和裂縫一側的平面與水平面的夾角。 斷裂和裂縫的觀測煤層中存在著弱結合面，使煤層強度大為降低。原生性構造特點中的層理、節理是屬于潛伏性的，是指在煤層整體中固有的結構面，這是一種非連續性弱結合面。煤層含有矸石和硫化鐵等硬夾雜物，沉積過程中形成的分層面(稱為層理)、地質力使煤層破碎形成的斷裂面(稱為節理)，使煤層各處的性質不同．即煤是一種非均質、各向異性的脆性物質。由于裝機功率增大，電動機、變壓器、變頻器等設備的體積也相應增大，為滿足整機結構布置緊湊的要求，必須研究設備小型化的技術途徑。(4)開發可四象限運行的礦用交流變頻調速裝置，使采煤機能適應較大傾角煤層開采的需要。(2)研究可靠的微機電氣控制系統。但一些關鍵部件及其總體性能、功能、適應范圍等方面還有待進一步完善和提高。德國于20世紀90年代開發了橫向布置的SL系列電牽引采煤機。這種一拖一的牽引系統已經成為電牽引技術發展的又一特點。20世紀90年代中后期研制的大功率電牽引采煤機均采用交流變頻調速牽引系統。(3)監控保護系統智能化現代電牽引采煤機均配備有智能化監控、監測和保護系統，可以實現交互式人機對話、無線電遙控、工況監測及狀態顯示、數據采集存儲及傳輸、故障診斷及預警、自動控制、自動調高等多種功能，以保證采煤機維護量最小，利用率最高，并可實現與液壓支架、工作面輸送機的信息交互和聯動控制等功能。國外采煤機大修周期2a，出煤量400～600萬t，要求采煤機出煤量300400萬t而不大修，差距較大。最大牽引速度60m／min(EL3000)，最大牽引力已達1000kN以上(EL3000、SLl000、西安煤礦機械廠生產MG900／22雞西煤礦機械廠生產的MG800／2040)，太原礦山機械集團有限公司即將推出牽引力l 125kN的采煤機。②牽引功率多在80kW以上，最大已達300kW。3D型和MG750／18003．3D型機載交流變頻調速鏈軌式電牽引采煤機，現正在國家“十一五”科技支撐計劃資助下研發裝機總功率達2 500kW、 m、年產1000萬t的交流電牽引采煤機；雞西煤機廠與上海分院合作將MG2x300W型液壓牽引采煤機改造成MG300／360WD型交流電牽引采煤機后，又開發了MG200／463型、MG400／985型交流電牽引采煤機；遼源煤機廠與邢臺礦業集團合作研制成功我國首臺應用電磁轉差離合器調速技術的MG668WD型電牽引采煤機；無錫采煤機廠與中紡機電研究所合作研制成功國內首臺應用開關磁阻電機調速技術的MG200／500CD型電牽引采煤機。 國內電牽引采煤機發展概況我國電牽引采煤機在消化吸收國外引進采煤機技術的基礎上，通過二次開發擁有了許多具有自主知識產權的換代產品，在我國煤礦綜合機械化采煤工作面，國產采煤機已經占據主導地位，完全采用國產裝備的高產高效工作面不斷涌現。在EL系列機型上裝置的Impact集成保護及監控系統具有負荷控制、機器監控、采煤機自動定位、自動調高、區域控制‘智能化安全聯鎖、隨機故障診斷和數據傳輸等功能。其中SL500型電牽引采煤機裝機功率達1815kW，最大牽引力869kN；SL300型電牽引采煤機總裝機功率1138kW，采用雙變頻器一拖一系統，最大牽引速度達36．7 m／min：SLl000型采煤機裝機功率達2600kW，牽引力1003kN。 國內外發展現狀及研究趨勢 國外電牽引采煤機發展概況 20世紀70年代，美國JOY公司研制成功了1LS多電機橫向布置直流電牽引采煤機，此后又陸續研制了2LS6LS等型多電機橫向布置電牽引采煤機。滾筒式采煤機總體結構一般由截割部、電動機、牽引部和電氣控制系統以及輔助裝置組成。我國采煤機始于50年代，主要從國外引進，自70年代開始，我國處于引進與開發相結合的發展時期，能自行設計和生產適合各種煤層的螺旋滾筒式采煤機。1970年采煤機無鏈牽引系統的研制成功以及1976年出現的第四代采煤機——電牽引采煤機，大大改善了采煤機的性能，并擴大了它的使用范圍。這種采煤機的滾筒裝在可以上下擺動的搖臂上，通過擺動搖臂來調節滾筒的截割高度，使采煤機適應煤層厚度變化的能力得到了大大加強。因此，50年代各國采煤機械化的主流還只是處于普通機械化水平。但當時的采煤機都是鏈式工作機構，能耗大、效率低，加上工作面輸送機不能自移，所以生產率受到一定的限制。它對提高煤的采掘效率有著重要的影響。因此經常出現各種事故，而且大量浪費了資源。新型電牽引采煤機截割部的設計畢業論文目 錄 前 言 11 緒論 2 采煤機發展概述 2 國內外發展現狀及研究趨勢 4 國外電牽引采煤機發展概況 4 國內電牽引采煤機發展概況 5 6 國內電牽引采煤機研究方向 92 煤的機械性能及截割理論 10 煤層構造特點 10 原生性構造特點 10 次生性構造特點 10 斷裂和裂縫的觀測 11 煤的物理機械性質 12 煤的物理性質 12 煤的機械性質 13 煤的堅固系數 17 煤的截割阻抗 173 截割部的設計與計算 18 18 19 齒輪強度校核 22 第Ⅰ級、高速級減速齒輪 22 第Ⅱ級減速齒輪 29 行星機構的計算 36 截割部軸的設計計算 56 離合器齒輪軸 56 齒輪組軸 64 截割部軸承壽命校核 71 離合齒輪組軸承 71 齒輪組軸軸承 734 采煤機的使用與維護 754．1采煤機使用過程中常見故障與處理 75 采煤機截割部與牽引部連接部位損壞的原因分析： 75 76 發熱原因的分析 77 解決方法 774．3采煤機軸承的維護及漏油的防治 78 78 預防和改進措施 79 加強軸承使用中維護和保養 80 采煤機漏油及處理 804．4煤礦機械傳動齒輪失效的改進途徑 81 82 選材 83 加工工藝 83 熱處理 84 表由強化處理 85 正確安裝運行 85 潤滑 85致 謝 89參考文獻 90iii前 言我國是一個貧油、少氣、富煤的國家，因此我國是產煤大國，煤炭是我國最主要的能源，是保證我國國民經濟飛速增長的重要物質基礎。大型的采煤機械的出現使這一現象得到了改觀。20世紀70年代主要靠進口采煤機來滿足我國生產的需要，到今天幾乎是我國采煤機占領我國的整個采煤機市場，依靠科技進步，推進技術創新，開發高效礦井綜合配套技術是我國煤炭科技的發展的主攻方向，我國的采煤機現在已經進入了自主研發，標準化，系列化階段。50年代初期，英國、聯邦德國相繼生產出了滾筒式釆煤機、可彎曲刮板輸送機和單體液壓支柱，從而大大推進了采煤機械化技術的發展。雖然在1954年英國已研制出了自移式液壓支架，但由于采煤機和可彎曲刮板輸送機尚不完善，綜采技術僅僅處在開始試驗階段。1964年，第三代采煤機——雙搖臂滾筒采煤機的出現，進一步解決了工作面自開切口問題。世界上第一臺直流電牽引(他勵)采煤機是由西德艾柯夫公司1976年研制的EDW一150—2L型采煤機。我國采煤機的發展在80年代處于興盛時期，在90年代進入電牽引階段。截割部是工作機構及其驅動裝置的總稱，它包括固定減速箱、搖臂和滾筒，是采煤機實現截煤、破煤和裝煤的工作部分。7LS5采煤機總功率1940kW，牽引速度30m／min，采用JOY Ultratrac2000型強力銷軌無鏈牽引系統，加大銷軌節距和寬度，并采用鍛造銷排，裝備了與6LS5型通用的JNA機載計算機信息中心，具有人機通訊界面、故障診斷圖形顯示和儲存、無線電遙控、牽引控制和保護等功能。控制系統具有交互式人機對話、設備狀態監測與故障預報、在線控制、數據傳輸等功能。日本三井三池制作所1987年后陸續研制成功多種截割電機縱向布置的MCLE．DR系列交流電牽引采煤機，近幾年又開發了截割電機橫向布置的多電機交流電牽引采煤機。1991年，煤炭科學研究總院上海分院與波蘭合作，在國內率先研制成功我國第l臺采用交流變頻調速技術的薄煤層爬底板采煤機，接著又先后研制成功了截割電機縱向布置的交流電牽引采煤機、截割電機橫向布置的適用于中厚和較薄煤層的交流電牽引采煤機。表2為國內具有代表性機型的采煤機主要技術參數。③總裝機功率超過1000kW，如7LS5達1940kW，EL3000總裝機功率達2000kW，SLl000總裝機功率更高達2600kW。⑤截割功率增大，支架實現隨機支護，滾筒截深加大。(2) 中高壓供電隨著采煤機裝機功率大幅度提高，工作面不斷加長，整個工作面容量超過5000kW，工作面長度達到300m。如安德森公司EL系列機型上裝置Impact集成保護與監控系統，Eichhoff公司的Eichhoff數據匯集技術系統， JOY公司6LS型電牽引采煤機的JNA網絡信息中心等。目前，交流電牽引已經取代直流電牽引。(5