MG400930-WD电牵引采煤机截割部设计计算.doc

1、摘 要 本文完成了MG400930一WD电牵引采煤机的整机外形的布局设计，介绍了采煤机的类型和工作原理，以及目前国内采煤机的现状和发展趋势，从左摇臂、左牵引部、左行走部、左电器控制箱、右电器控制箱、右行走箱、右牵引部、右摇臂的具体布局到各次的特点都有所涉及；重点完成了采煤机摇臂的设计计算，包括摇臂壳体以及壳体内一轴、第一级惰轮组、二轴、第二级惰轮组、第三级惰轮组、中心轮组、第一级行星减速器、第二级行星减速器几乎所有零部件的装配关系，各轴的转速计算，功率的传递计算，第一级 圆柱直齿齿轮减速器的设计计算，第二级圆柱直齿齿轮减速器的设计计算，第一级行星减速器的设计计算，第二级行星减速器的设计计算，各

2、轴的设计以及校核，所有轴承支撑处轴承的选择校核、花键连接处花键的选用以及校核。关键词： 采煤机 ；电牵引；摇臂 ；行星轮减速器1目 录摘 要1第一章 综述2第一节 对设计题目的分析2一、设计思路的提出2二、设计蓝图2三、选取采煤机的摇臂完成传动和结构的设计3四、牵引行走部4五、截割部、行走部电机的选用4六、摇臂减速箱4第二节 采煤机的概况4一、采煤机的类型4二、采煤机的主要组成5三、滚筒采煤机的工作原理5四、采煤机的进刀方法5第三节 采煤机的发展趋势6第二章 设计过程7第一节 整机功率的安排7第二节 摇臂减速器传动比的安排7第三节 摇臂减速箱的具体结构7一、壳体7二、一轴7三、第一级减速惰轮组

3、7四、二轴7五、第二级减速惰轮7六、中心齿轮组8七、第一级行星减速器8八、第二级行星减速器8九、中心水路8十、离合器8第四节 各轴的转速8第五节 各轴的功率8第六节 截割部齿轮的设计计算9一、第一级减速圆柱直齿轮的设计计算9二、第二级减速圆柱直齿轮的设计计算16三、第一级行星减速器的设计计算24四、第二级行星减速器的设计计算32第七节 截割部轴的设计及校核以及轴承的选用和校核39一、齿轮轴139二、第一级惰轮轴42三、二轴齿轮44四、第二级惰轮轴47五、第三级惰轮轴（与第二级惰轮轴相同）49六、中心齿轮轴49第八节 截割部花键连接强度校核53一、电动机输出轴与齿轮啮合处的花键53二、二轴处与齿

4、轮啮合的花键53三、中心轮与太阳轮啮合处的花键54四、第一级行星减速器机架与第二级行星减速器太阳轮啮合处的花键54五、方法兰与第二级行星减速器机架啮合处的花键55参考文献56致 谢57前 言 毕业设计是高校教学中最后一个环节，它是在学生学习了一系列专业基础课程和专业课程，并且在实习、实践基础上，利用自己所学知识，结合生产实际，在老师指导、帮助下，自行设计与解决实际问题的过程。它是学生三年大学课程的一次全面总结和综合利用，通过毕业设计不仅可以巩固所学的专业知识，而且可接触实际，发现不足，开拓视野，在实践中检验和丰富所学知识，增强分析和解决问题能力，因此它是非常重要的一个环节。 随着社会主义建设与

5、改革开放的深入，与在当前市场经济条件下激烈的竞争，一切企业必须进行深刻改革与创新，更对我们工程技术人员提出了严峻要求，我们不仅要有专业技术方面的能力，更要有经济头脑，我们所设计与提供的产品，将是更为轻巧、灵便、美观、经济的，所以我们在设计中要大胆革新，换新见解、新方案，紧密联系所学知识，向最优秀化靠近。MG400/930-WD电牵引采煤机截割部第一章 综述第一节 对设计题目的分析一、设计思路的提出 在目前的国内采煤机市场，不管从研发、设计、制造还是使用方面中厚煤层所使用的重型采煤机都占据着主导的地位，也正是这种庞大的市场优势使得中厚煤层采煤机在技术上日趋成熟，而且有着非常大的改进刷新速度，目前

6、国内生产这种类型采煤机的大型企业有西安煤矿机械厂、鸡西煤矿机械厂、佳木斯煤矿机械厂等，其中以西安煤矿机械厂设计制造的MG400/930-WD型交流电牵引采煤机为典型代表，2004年中国能源集团旗下的进出口设备公司出口俄罗斯的成套综采设备中，采煤机就选用的是西安煤机厂的MG400/930-WD型交流电牵引采煤机 ，该机型在国内也有着广泛的应用，其优越的性能得到了各大矿的好评。其成功的设计思想和理念给了我很大的震撼，也给我的这次毕业设计提出了一个基本的框架和蓝图，所以我的设计以此为启发、也以此为依据展开。二、设计蓝图 （1）整机的设计方案 表1-1 主要技术特征项目数据单位最大计算生产能力2500

7、t/h采高1.803.76m装机功率2400+255+20kW供电电压3300v滚筒直径1800, 2000mm截深800mm牵引力680410kN牵引速度08.313.8m/min灭尘方式内处喷雾拖电缆方式自动拖缆主机外形尺寸1440022921535mm主机重量60t最大不可拆卸尺寸307012001000mm最大不可拆卸重量7.0t（2）主要结构特点1.整机为多电机横向布置，框架式结构，机身由三段组成，无底托架。三段机身采用液压拉杠联结，所有部件均可从老塘侧抽出。2.采用直摇臂，左右可互换，左右牵引部对称，结构完全相同。3.用二台交流电机牵引,电气拖动系统为一拖一。4.电气系统具有四象限

8、运行的能力，可用于大倾角工作面。5.采用水冷式变频器，技术领先，可靠性高，体积小。6.采用PLC控制，全中文液晶显示系统。7.具有简易智能监测，系统保护功能齐全，查找故障方便。8.具有手控、电控、遥控操作方式。（3）用途及适用条件该机型的采煤机是一种多电机驱动,电机横向布置,交流变频调速无链 双驱动电牵引采煤机.总装机功率930kW，机面高度1535mm，适用于采高1.803.76m，煤层倾角40的中厚煤层综采工作面，要求煤层顶板中等稳定，底板起伏不大,不过于松软,煤质硬或中硬,能截割一定的矸石夹层.工作面长度以150200m为宜。三、选取采煤机的摇臂完成传动和结构的设计 （1）摇臂处其动力通

9、过两级直齿圆柱齿轮减速和两级行星齿轮减速传给输出轴，再由方法兰驱动滚筒旋转，摇臂减速箱设有离合装置、冷却装置、润滑装置、喷雾降尘装置等，摇臂减速箱壳体与一连接架铰接后再与牵引部机壳铰接，摇臂和滚筒之间采用方榫连接。 （2）截割部的机械传动截割电机的空心轴通过扭矩轴花键与一轴轴齿轮连接，将动力传入摇臂减速箱，在通过二级圆柱直齿齿轮和三级惰轮组传递到二级行星减速器，末级的行星减速器的行星架出轴渐开线花键连接驱动滚筒。 （3）摇臂传动系统图 图1-1摇臂传动系统简图四、牵引行走部牵引行走部包括固定箱和型走箱两大部分组成。固定箱内有三级直齿传动和一级行星传动。行走箱内有驱动轮、行走轮和导向滑靴。牵引电

10、机输出的动力经过减速后，传到行走箱的行走轮，与刮板输送机销轨相啮合，使采煤机行走。导向滑靴通过销轨对采煤机进行导向，保证行走轮与销轨正常啮合。为使采煤机能在较大倾角条件下安全工作，在固定箱内设有液压制动器，能可靠防滑。该牵引行走部有如下特点：（1）采用销轨牵引，承载能力大，导向好，拆装、维修方便；（2）采用双浮动、四行星轮行星减速机构，轴承寿命和齿轮的强度裕度大，可靠性高； （3）导向滑靴回转中心与行走轮中心同轴，保证行走轮与销轨的正常啮合。五、截割部、行走部电机的选用截割部：选取型号为YBCS3400(A)的矿用隔爆型三相交流异步电动机。行走部：选取型号为YB280M-4的矿用隔爆型三相交流

11、异步电动机。六、摇臂减速箱有壳体、一轴、第一级减速惰轮组、二轴、第二级惰轮组、中心齿轴轮组、第一级行星减速器、第二级行星减速器、中心水路、离合器等组成。第二节 采煤机的概况一、采煤机的类型采煤机有不同的分类方法，按工作机构可分为滚筒式、钻削式和链式采煤机；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、液压牵引和电牵引；按工作机构位置可分为额面式和侧面式；还可以按层厚、倾角来进行分类。二、采煤机的主要组成电动机是采煤机的动力部分，它通过两端出轴驱动滚筒和牵引部。牵引部通过其主动轮与固定在工作面前方的轨道相啮合，使采煤机沿工作面移动，因此牵引部是采煤机的行走机构；左、右截割部减速箱

12、将电动机的动力经齿轮减速传到摇臂的齿轮，以驱动滚筒；滚筒式采煤机直接进行落煤和装煤的机构，称为采煤机的工作机构。滚筒上焊接有端盘及螺旋叶片，其上装有截煤用的截齿，由螺旋叶片将落下的煤装到刮板输送机种，为了提高螺旋滚筒的装煤效果，滚筒侧装有弧形挡煤板，它可以根据不同的采煤方向来回翻转180；底托架用来固定整个采煤机，底托架内的调高油缸用来使摇臂升降，以调整采煤机的采高；采煤机的电缆和供水管靠托缆装置来夹持，并由采煤机托着在工作面输送机的电缆槽中移动；电气控制箱内装有各种电控元件，以实现各种控制及电气保护；为降低电动机和牵引部的温度来提供喷雾降尘用水，采煤机上还设有专门的供水系统和内喷雾系统。三、

13、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，滚筒上螺旋叶片的

14、螺旋方向必须与滚筒旋转方向相适应；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。四、采煤机的进刀方法（1）端部斜切法（2）中部斜切法（3）正切进刀法第三节 采煤机的发展趋势电牵引采煤机仍然是采煤机的发展方向，液压牵引采煤机制造进度高，在井下易被污染，因而维修困难，使用费用高，效率和可靠性则较低。德国Eickhoff公司于1976年制造出了世界上第一台电牵引采煤机，在随后的20年中，美国、日本、法国、英国等都大力研制并发展了电牵引采煤机。电牵引采煤机具有良好的牵引特性、可用于大倾角煤层、运行可靠、适用寿命长、反应灵敏、动态特性好、效率高、结构简单、有完善的检测和显示系统。因此，电牵引采煤机是今后的发展方向，近年来综采高产高效的世界记录都是由电牵引采煤机创造的。第二章 设计过程第一节 整机功率的安排 设计机型的总装机功率为930KW，其中左右摇臂处各设一个功率为400KW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55KW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20KW的矿用隔爆型三相交流异步电动机 。第二节 摇臂减速器传动