1 雙滾筒采煤機牽引部設計 摘要 90向布置的交流電牽引采煤機。該機功率大，多電機橫向布置，整機結構緊湊，采用交流變頻調(diào)速系統(tǒng)，變頻調(diào)速采用機載式。截割電機、牽引電機等主要元部件均可從采空區(qū)抽出，容易更換，方便維修。 牽引電機輸出的轉(zhuǎn)矩經(jīng)二 級圓柱齒輪和二級行星齒輪減速器減速后，由行星架輸出，通過驅(qū)動輪與行走輪相嚙合，再由行走輪與工作面刮板輸送機上的齒輪嚙合使采煤機來回行走，同時制動軸輸出軸通過鍵與制動器相連，實現(xiàn)電牽引部的制動。 左右牽引部，中間電控箱的聯(lián)結螺栓，定位銷，搖臂與左右電牽引部鉸接銷軸四組，這些裝置將采煤機各大部件聯(lián)接成一個整體，起到緊固及連接的作用。牽引箱與行走部獨立箱體設計，配套適應性強。 90作方便，可靠性高，事故率低，開機效率高，可滿足高產(chǎn)高效工作面的需要。 關鍵詞 ：采煤機；牽引部；行走部； 行星齒輪 2 00is of is is so on to be to to by on by on s to is s a 00of is is is 第一章 緒論 隨著科技的發(fā)展，技術的創(chuàng)新，煤炭生產(chǎn)進入高產(chǎn)、高效、安全和可靠的現(xiàn)代化發(fā)展階段。從此，綜合機械化采煤設備成為各國地下開煤礦的發(fā)展方向。自 70 年代以來，綜合機械化采煤設備朝著大功率、遙控、遙測方向發(fā)展，其性能日臻完善，生產(chǎn)率和可靠性進一步提高。工礦自動檢測、故障診斷以及計算機數(shù)據(jù)處理和數(shù)顯等先進的監(jiān)控技術已經(jīng)在采煤機上得到應用。開發(fā)高產(chǎn)高效礦井綜合配套技術是我國煤炭科技發(fā)展的主攻方向，根據(jù)世界采煤機發(fā)展潮流和煤炭科技前沿最新消息，我國采煤機應在以下方面進行攻關研究，盡快趕上世界水平。為了滿足高產(chǎn)高效礦井發(fā)展的 需要，增產(chǎn)減員，增產(chǎn)減面，實行合理化集中生產(chǎn)，擬研制截割功率 2裝機功率1200深 機橫向布置，框架式結構，無底托架，交流變頻調(diào)速，供電電壓 3300力型無鏈牽引系統(tǒng)，具有高牽引速度和牽引力；配用機載增壓水泵和吸塵滾筒，操作方便，控制、保護齊全，性能良好。衡量一個國家的采煤機的技術水平，首先應對其機械設備的先進、品種、質(zhì)量、可靠性、適應程度以及壽命加以分析。我國是一個發(fā)展中國家，改革開放以來，采煤機得到了很大 的發(fā)展，但生產(chǎn)的質(zhì)量、壽命、高新技術的應用、科學管理等與世界煤炭工業(yè)發(fā)達國家相比，還存在較大的差距，國外采煤機有關部件的設計壽命是：齒輪 12500h，軸承20000機絕緣壽命 4400h，滾筒可產(chǎn)煤 300萬噸。綜合工作面采煤機一般都裝有自動控制、診斷、數(shù)據(jù)傳輸、無線電遙控裝置，不僅操作方便，而且能通過診斷裝置預先發(fā)現(xiàn)故障并及時排除。我國采煤機的齒輪、軸承、滾筒、電機等主要部件的設計壽命均低于國外水平。采煤機大部分不具有監(jiān)控、診斷保護功能，不能預報診斷故障，不能保證采煤機經(jīng)常處于正常狀態(tài)。我 國要求采煤機出 150萬噸 際上與要求還有距離。 為了滿足高產(chǎn)高效綜合采煤工作面需要快速割煤提高生產(chǎn)力的需要，克服液壓牽引的繁雜，電牽引采煤機是采煤機發(fā)展的一個趨勢。 機械化采煤開始于二十世紀 40年代，是隨著采煤機械的出現(xiàn)而開始的。 40年代初期，英國、蘇聯(lián)相繼生產(chǎn)了采煤機，德國生產(chǎn)了刨煤機，使工作面落煤、裝煤實現(xiàn)了機械化。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，所以限制了采煤機生產(chǎn)率的提高。 4 50 年代初期，英國、德國相繼生產(chǎn)出滾筒式采煤機、可彎曲刮板輸送機和單體液壓支柱，大大推進了采煤機械化技術的發(fā)展。由于當時采煤機上的滾筒是死滾筒，不能實現(xiàn)調(diào)高，因而限制了采煤機的適用范圍，我們稱這種固定滾筒采煤機為第一代采煤機。 60 年代是世界綜合采煤技術的發(fā)展時期，第二代采煤機 單搖臂滾筒采煤機的出現(xiàn)，解決了采高調(diào)整的問題，擴大了采煤機的適用范圍，特別是 1964 年第三代采煤機 雙搖臂滾筒采煤機的出現(xiàn)，進一步解決了工作面自開缺口的問題，加上液壓支架和可彎曲輸送機的不斷完善等等，把綜采技術推向了一個新水平， 并且在生產(chǎn)中顯示了綜采機械化采煤的優(yōu)越性 高產(chǎn)、高效、安全和經(jīng)濟。 進入 70 年代，綜采機械化得到了進一步的發(fā)展和提高，綜采設備開始向大功率、高效率及完善性能和擴大使用范圍等方向發(fā)展。 1970年采煤機無鏈牽引系統(tǒng)的研制成功以及 1976 年出現(xiàn)的第四代采煤機 電牽引采煤機，大大改善了采煤機的性嫩，并擴大了它的使用范圍。 80 年代，德國、美國、英國都開發(fā)成功各種交、直流電牽引采煤機，同時把計算機控制系統(tǒng)用在采煤機上。并且開始重視系列化采煤機的開發(fā)工作，一種功率的采煤機可以派生出多種機型，主要元部件在不同功率的采煤機上都能通用，這樣不僅擴大了工作面的適應范圍，而且便于用戶配件的管理。采煤機系列化是 20世紀 80 年代采煤機發(fā)展中非常突出的特點。 至此，緩傾斜中厚煤層的綜采機械化問題已經(jīng)基本得到解決，專家開始對實現(xiàn)厚煤層、薄煤層、急傾斜及其它難采煤層開采的綜采機械的研發(fā)，以適用不同的開采條件。 滾筒采煤機的類型 很多，可按滾筒數(shù)目、行走機構形式、行走驅(qū)動裝置的調(diào)速傳動方式、行走部布置位置、機身與工作面輸送配合導向方式、總體結構布置方式等分類。 按滾筒數(shù)目分為單滾筒和雙滾筒采煤機，其中雙滾筒采煤機應用最普遍。按行走機構形式分鋼絲繩牽引、鏈牽引和無鏈牽引采煤機。按行走驅(qū)動裝置的調(diào)速方式分機械調(diào)速、液壓調(diào)速和電氣調(diào)速滾筒采煤機（通常簡稱機械牽引、液壓牽引和電牽引采煤機）。按行走部布置位置分內(nèi)牽引和外牽引采煤機。按機身與工作面輸送機的配合導向方式分騎槽式和爬底板式采煤機。按適用的煤層厚度分厚煤層、中厚煤層和薄煤層采煤機。按適用的煤層傾角分緩斜、大傾角和急斜煤層采煤機。按總體結構布置方式分截割（主）電動機縱向布置在搖臂上的采煤機和截割（主）電動機橫向布置在機身上的采煤機、截割電動機橫向布置在搖臂上的采煤機。 兩種總體結構布置方式的分析比較： （ 1）整機布置 5 縱向布置 縱向布置的采煤機由左、右搖臂、左、右截割部固定減速箱、主 (副 )電機、牽引泵箱和中間箱共七段 (或八段 )組成。截割電機布置在采煤機中段、采用偏心兩端出軸，一側(cè)留出足夠?qū)挾裙┌惭b采煤機電器與控制元件。各大部件間除對接聯(lián)接外，還通過地腳螺柱與底托架相聯(lián)、因而機身較長。但機 身寬度可做得窄些，有利于減小控頂距。 橫向布置 滾筒采煤機采用橫向布置時，截割主電機與搖臂直接相聯(lián)，中間段是左、右牽引行走減速箱和中間箱 (其中分成調(diào)高泵箱和電控箱兩個隔腔 )。這種布置方式，機身較短，無底托架，（為了克服調(diào)斜底托架鉸接點多、間圍大、扳動大、結構復雜和難維護等缺點，近年來采煤機改用固定式底托架，在多電機布局推廣中又發(fā)展了框式底托架。機器各主要部件以插件形式裝入底托架。另 接用強力液壓自鎖螺栓將采煤機各部件固定在一起。螺栓的張緊力約為 500大的張緊力將各部件聯(lián)為一個整體 ，采煤機因此沒有底托架，使得總體結構簡化，并且增加了過煤空間。采煤機工作過程中要承受震動沖擊載荷，聯(lián)結件采用普通高強度螺栓時，松動現(xiàn)象不可避免。由于采煤機工作環(huán)境的特殊性，要求螺栓松動后隨時緊固和檢修時按規(guī)定緊固所有聯(lián)接螺栓是無法做到的。因此，采煤機在聯(lián)結件松動的情況下仍繼續(xù)工作是一種普遍現(xiàn)象，并最終導致采煤機部件和機身限位裝置損壞和機器殼的某些部位變形。液壓螺栓的使用從根本上解決了這些問題 （ 2）動力傳遞 縱向布置 縱向布置形式的采煤機，各大部件間都有動力傳遞，部件間的聯(lián)接對中要求高。聯(lián)接面存在有 漏油環(huán)節(jié)。 橫向布置 橫向布置的采煤機各大部件間沒有動力傳遞、獨立性強，安裝、維護、檢修方便。 （ 3）受力狀況 橫向布置 橫向布置的采煤機，其搖臂支承座受到的截割阻力、油缸支承座受到的支承反力、行走機構受到的牽引反力均由牽引行走箱箱體來承受。受力情況簡化，結構簡單，可靠性高。 縱向布置 縱向布置的采煤機，上述幾種力都要通過底托架及其對接螺栓和各大部件的對接螺栓來承受，一旦這些聯(lián)接螺栓有松動，會帶來嚴重后果。 （ 4）部件設計的合理性 橫向布置 6 橫向布置的采煤機由于截割電機橫向布置、從截割電機出軸到滾筒輸出軸，全部采用正齒輪傳動，省去一對加工、調(diào)整復雜的錐齒輪傳動使結構簡化、傳動效率高、降低制造成本。 縱向布置 縱向布置的采煤機，因截割電機布置在中間段。從電機到滾筒輸出軸必須有一對錐齒輪傳動，因此加工、調(diào)整都比較復雜、制造成本高；由于電機布置在機身中段，動力從電機傳到左、右滾筒輸出軸，其中一端必須通過液壓泵箱。為此，需要有一根貫穿液壓泵箱全長的通軸，給泵箱的設計帶來一定的難度，也使其結構復雜化。 （ 5）對煤層的適應性 縱向布置 縱向布置的采煤機對煤層厚度的適應強，綜采和普采都有機型。 橫向布置 橫向布置的采煤機，因主電機的長度尺寸大，采煤機的寬度相應增大。工作面的控頂距大。因而，在普采或煤層較薄以及對工作面的控頂距有嚴格要求的情況下，橫向布置的采煤機在使用上受到一定的限制。隨著電機功率的增大，電機寬度加寬，對工作面支護會帶來困難。在較薄煤層時，如果使用橫向布置的采煤機，還存在一個截割電機擋煤的問題。 采煤機主要由電動機、牽引部、截割部和附屬裝置等部分組成（如圖 如圖 滾筒采煤機 電 動機：是滾筒采煤機的動力部分，它通過兩端輸出軸分別驅(qū)動兩個截割部和牽引7 部。采煤機的電動機都是防爆的，而且通常都采用定子水冷，以縮小電動機的尺寸。 牽引部：通過其主動鏈輪與固定在工作面輸送機兩端的牽引鏈 3相嚙合，使采煤機沿工作面移動，因此，牽引部是采煤機的行走機構。 左、右截割部減速箱：將電動機的動力經(jīng)齒輪減速后傳給搖臂 5的齒輪，驅(qū)動滾筒6旋轉(zhuǎn)。 滾筒：是采煤機落煤和裝煤的工作機構，滾筒上焊有端盤及螺旋葉片，其上裝有截齒。螺旋葉片將截齒割下的煤裝到刮板輸送機中。為提高螺旋滾筒的裝煤效果，滾筒一側(cè)裝有弧形擋煤板 7，它可以根據(jù)不同的采煤方向來回翻轉(zhuǎn) 180。 底托架：是固定和承托整臺采煤機的底架，通過其下部四個滑靴 9將采煤機騎在刮板輸送機的槽幫上，其中采空區(qū)側(cè)兩個滑靴套在輸送機的導向管上，以保證采煤機的可靠導向。 調(diào)高油缸：可使搖臂連同滾筒升降，以調(diào)節(jié)采煤機的采高。 調(diào)斜油缸：用于調(diào)整采煤機的縱向傾斜度，以適應煤層沿走向起伏不平時的截割要求。 電氣控制箱：內(nèi)部裝有各種電控元件，用于采煤機的各種電氣控制和保護。 此外，為降低電動機和牽引部的溫度并提供內(nèi)外噴霧降塵用水，采煤機設有專門的供水系統(tǒng)。采煤機的電纜和水管夾持在拖纜裝置內(nèi)，并由采煤機拉動在工作面輸送機的電纜槽中卷起或展開。 械牽引 機械牽引全部采用機械傳動，利用齒輪變檔實現(xiàn)分級調(diào)速，還需液壓控制系統(tǒng)完成操縱、控制和保護等功能，結構十分復雜，已經(jīng)很少采用 。 壓牽引 液壓牽引利用液壓泵和液壓馬達組成的容積調(diào)速系統(tǒng)來驅(qū)動牽引機構。液壓傳動的牽引部具有無極調(diào)速特性，且易于實現(xiàn)換向、停止、過載保護，便于操作，能根據(jù)負載自動調(diào)速，保護系統(tǒng)比較完善，因而獲得廣泛應用；缺點是效率低，油液易污染，致使零件容易損壞，使用壽命較短。 液壓牽引一般采用變量泵一定量馬達的容積調(diào)速系統(tǒng)，通過改變液壓泵的排量實現(xiàn)無極調(diào)速，通過改變液壓泵的供液方向改變牽 引方向。根據(jù)所用液壓馬達的轉(zhuǎn)速范圍，分為全液壓傳動和液壓機械傳動。 牽引 電牽引是新一代采煤機采用的牽引調(diào)速方式，由單獨的牽引電動機經(jīng)齒輪傳動驅(qū)動8 牽引機構。根據(jù)牽引電動機的類型分為直流電牽引和交流電牽引兩類。 牽引采煤機的優(yōu)點 (1)牽引特性較好。電牽引和液壓牽引都具有良好的調(diào)速特性。但液壓牽引的機械特性除了受負載影響外，還受到油液的泄漏、黏度、溫度和清潔度、制造和維修質(zhì)量的影響，特性曲線會慢慢變軟。而電動機特性可以說主要受負載影響，所以說電牽引的牽引特性好，調(diào)速平穩(wěn)性好，牽引特性曲線可長時間保持穩(wěn)定。 (2)機械傳動效率高。電牽引沒有能量多次轉(zhuǎn)換問題，總效率可達 (3)牽引力大、牽引速度高。 (4)工作可靠性高。 (5)易于實現(xiàn)微機自動控制。由于微機控制的功能齊全、計算速度很快、與電牽引電控的電參數(shù)容 易配合，因此易于實現(xiàn)工況監(jiān)測、機電保護、故障診斷、數(shù)據(jù)顯示。特別是動態(tài)響應很快，電牽引微機控制的自動調(diào)整時間或滾筒卡住或悶車自動退機時間一般都在 1 (6)機械傳動和結構較簡單。 80年代以來，世界各主要產(chǎn)煤國家，為了適應高產(chǎn)高效綜采工作面發(fā)展和現(xiàn)實礦井集約化生產(chǎn)的需要，積極采用新技術，不斷加速更新滾筒采煤機的技術性能和結構，相繼研制出一批高性能、高可靠性的“重型”采煤機。其中，最具代表的是英國安德森的國艾克夫的 國喬依的 2列電牽引采煤機。這些采煤機，體現(xiàn)了當今世界電牽引采煤機的最新發(fā)展方向。 德國艾柯夫公司，整機結構特點為機身 3段式，兩邊轉(zhuǎn)動部分為鑄造箱體結構，中間電氣部分為焊接框架結構，搖臂為分體聯(lián)結，左右 對稱通用，可滿足不同的配套要求；牽引部電氣傳動系統(tǒng)采用兩直流電機他激勵并列，電樞采用微機控制，勵磁采用串聯(lián)，既能滿足四象限運行，又能滿足雙牽引，趨于負載均衡，目前正全力發(fā)展交流電牽引。美國喬依公司從 3身為 3段焊接結構形式，搖臂為分體聯(lián)結、左右通用，牽引部電氣傳動系統(tǒng)為 2電機串激串聯(lián)，目前已開始投入使用 7本三井三池公司 結構形式為以前的截割電機布置在機身的傳統(tǒng)結構形式，機械傳動和聯(lián)結相當復雜。總結這些國家電牽引采煤機的技術發(fā)展有如下幾個特點： 裝機功率和截割電動機功率有比較大幅度增加為了適應高產(chǎn)高效綜采工作面快速割煤的需要，不論是厚、中厚和薄煤層采煤機，均在不斷加大裝機功率。裝機功率都在1000個截割電機功率都在 375高達 600流電牽引功率最大9 達 2 56流電牽引功率最大達 2 60 電牽引采煤機已取代液壓牽引采煤機成為主導機型，世界各主要采煤機產(chǎn)商 20 世紀 80 年代都已把重點轉(zhuǎn)向開發(fā)電牽引采煤機，如德國艾柯夫公司是最早開發(fā)電牽引采煤機的， 80 年代中后期基本停止生產(chǎn)液壓牽引采煤 機，研制出 列電牽引采煤機，90 年代又研制成功交流直流兩用 采煤機。美國喬依公司 70 年代中期開始開發(fā)多電機驅(qū)動的直流電牽引采煤機， 80 年代先后推出 34 6電控系統(tǒng)多次改進，更趨完善。英國安德森公司 80 年代中期先后開發(fā)了 煤 層 牽 引 采 煤 機 ， 最 具 代 表 的 是 01101,煤機，為國家首創(chuàng)。法國薩吉姆公司在 90 年代也已研制成功流電牽引近 幾年發(fā)展很快，由于技術先進，可靠性高、簡單，有取代直流電牽引的趨勢。自日本 80年代中期研制成功第 1臺交流牽引采煤機，至今除美國外，其它國家如德國、英國、法國等都先后研制成功交流電牽引采煤機，是今后電牽引采煤機發(fā)展的新目標。 牽引速度和牽引力不斷增大液壓牽引采煤機的最大牽引速度為 8m/右，而實際可用割煤速度為 4 5m/不適應快速割煤需要。電牽引采煤機牽引功率成倍增加，最大牽引速度達 15 20m/美國 18m/牽引速度很普遍，美國喬依公司的 1臺經(jīng)改進的 4煤機的牽引速度高 達 2815m/于采煤機需要快速牽引割煤，滾筒割深的加大和轉(zhuǎn)速的降低，又導致滾筒進給量和推進力的加大，故要求采煤機增大牽引力，目前已普遍加大到 450 600在研制最大牽引力為 1000 多電機驅(qū)動橫向布置的總體結構日益發(fā) :70年代發(fā)展中期僅有美國的 德 械化動系統(tǒng)彼此獨立，部件之間無機械傳動，取消了錐齒輪傳動副和復雜通軸，機械結構簡單，裝拆方便。目前，這類采煤機既有電牽引，也有液壓牽引，既有中厚煤層用大功率，也有薄 煤層的，有取代傳統(tǒng)的截割電動機縱向布置的趨勢。 滾筒的截深不斷增大，牽引速度的加快，支架隨機支護也相應跟上，使機道空頂時間縮短，為加大采煤機截深創(chuàng)造了條件。 10 年前滾筒采煤機截深大都是 630 700已采用 80010001200國正在考慮采用 1500 普通提高供電電壓：由于裝機功率大幅度提高，為了保證供電質(zhì)量和電機性能，新研制的大功率電牽引采煤機幾乎都提高了供電電壓，主要有 2300v， 3300v， 4160v 和5000v。美國現(xiàn)有長臂工作面中， 45%以上的電牽引 采煤機供電電壓為 2300V。 有完善的監(jiān)控系統(tǒng)：包括采用微處理機控制的工況監(jiān)測、數(shù)據(jù)采集、故障顯示的自動控制系統(tǒng)；就地控制、無線電隨機控制，并已能控制液壓支架、輸送機動作和滾筒自動調(diào)高。 高可靠性 ;據(jù)了解美國使用的 采煤機的時間利用率可達 95% 98%，10 采煤量 350萬 高達 1000萬。 20 世紀 70 年代是我國綜合采煤機械化采煤起步階段 20世紀 70年代初期，煤炭科學研究總院上海分院集中主要科技骨干，研制出綜采面配套的 外一方面改進普采配套的 70年代我國采煤機的發(fā)展有以下特點： 1. 裝機功率小 例如， 雙滾筒采煤機，裝機功率 170機功率 150機功率 10050 2. 有鏈牽引，輸出牽引力小 此時期的采煤機牽引方式都是圓環(huán)鏈輪與牽引鏈輪嚙合傳動，傳遞牽引力小，牽引力在 200 3. 牽引速度低 由于受液壓元部件可靠性的限制，設計的牽引力功率較小，牽引速度一般不超過6m/ 4. 自開切口差 由于雙滾筒采煤機搖臂短，又都是有鏈牽引，很難割透兩端頭，且容易留下角煤，故需要人工清理，單滾筒采煤機更是如此。 5. 工作可靠性較差 我國基礎工藝比較薄弱，元部件質(zhì)量較差，反映在采煤機的壽命普遍較低，特別是液壓元部件的損壞比較嚴重。 紀 80年代是我國采煤機發(fā)展的興旺時期 20世紀 70年代后期，我國總共引進 143套綜采煤成套設備。世界主要采煤機生產(chǎn)國如英國、德國、法國、波蘭、日本等都進入中國市場，其技術也展示在中國人的面前，為我們深入了解外國技術和掌握這些技術創(chuàng)造了條件，同時通過 20世界 70年代自行研制采煤機的實踐，獲得了成功和失敗的經(jīng)驗與教訓，確立了我國采煤機的發(fā)展方向，即仿制和自行研制并舉。 解決難采煤層的問題是 20世紀 80年代重大課題之一：具體的課題是薄煤層綜合機械化成套設備的研制 :“三硬”、“三軟” 決短工作面的開發(fā)問題，短煤臂采煤機 的研制。 據(jù)初步統(tǒng)計， 20世紀 80年代自行開發(fā)和研制的采煤機品種有 50余種，是我國采煤機收獲的年代，基本滿足我國各種煤層開采的需要，大量依靠進口的年代已一去不復返了。 20世紀 80年代采煤機的發(fā)展有如下特點： 11 1重視采煤機系列的開發(fā)，擴大使用范圍 20世紀 70年代開發(fā)的采煤機，一種類型只有一個品種，十分單一，覆蓋面小，很難滿足不同煤層開采需要。 20世紀 80年代起重視系列化采煤機的開發(fā)工作，一種功率的采煤機可以派生出多種機型，主要元部件在不同功率的采煤機上都能通用，這樣不僅擴大了工作面的適應范圍，而且便于用戶 配件的管理。采煤機系列化是 20 世紀 80年代采煤機發(fā)展中非常突出的特點。 2元部件攻關先行，促使采煤機工作可靠性的提高 總結 20世紀 70年代采煤機開發(fā)中的經(jīng)驗教訓，元部件的可靠性直接決定采煤機開發(fā)的成功率，所以功關內(nèi)容為：主電機的攻關，以解決燒機的現(xiàn)象；齒輪攻關，從選擇材質(zhì)上，熱處理工藝上著手，學習國內(nèi)外先進技術成功經(jīng)驗，以德國齒輪為目標進行攻關，達到預期目的，解決了低速重載齒輪早失效的問題：液壓系統(tǒng)和液壓元部件的攻關，主油泵和油馬達的可靠性直接影響牽引部工作的可靠性，在 20世紀 80年代中期，把斜軸泵、斜軸 馬達、閥組和調(diào)速機構等都列入重點攻關內(nèi)容。 3無鏈牽引的推廣使用，使采煤機工作平穩(wěn)，使用安全 在引進大功率采煤機的同時，無鏈牽引技術傳入中國，德國艾柯夫公司的銷軌式無鏈牽引和英國安德森公司的齒軌式無鏈牽引占絕大多數(shù)，而且技術成熟。為此，我國研制采煤機的無鏈牽引都向引進機組的結構上靠攏。仿制和引進技術生產(chǎn)的采煤機更是如此。無鏈牽引使采煤機工作平穩(wěn)，使用安全，承受的牽引力大，因此，得到用戶的廣泛歡迎，大功率采煤機都采用無鏈牽引系統(tǒng)。 20 世紀 90 年代至今是我國電牽引采煤機發(fā)展的時代 進入 20世紀 90年代后，隨著煤炭生產(chǎn)向集約化方向發(fā)展，減員提效，提高工作面單產(chǎn)成為煤炭發(fā)展的主流，發(fā)展高產(chǎn)高效工作面勢在必行，此采煤機開發(fā)研制圍繞高產(chǎn)高效的要求進行，其主要方向是： （ 1）大功率高參數(shù)的液壓牽引采煤機：最具代表性的機型是 （ 2）高性能電牽引采煤機：電牽引采煤機的研制從 20世紀 80年代開始起步， 20世紀 90年代全面發(fā)展，電牽引的發(fā)展存在直流和交流兩種技術途徑。進入 20世紀 90年代后，交流變頻調(diào)速技術在中厚煤層采煤機中推廣使用，上海分院先后開發(fā)成功00500020020頻調(diào)速箱可以是機載，也可以是非機載。另外派生出 8種機型，都已投入使用，取得較好的效果。太原礦山機械廠在引進英國 流電牽引全套技術的基礎上，開發(fā)出 0000西煤機廠、遼源煤機廠也開發(fā)了交流電牽引采煤機。 國產(chǎn)電牽引采煤機雖然發(fā)展速度很快，但在性能和可靠性上與世界先進國家的 存在較大的差距，所以一些有實力 的礦務局，在裝備高產(chǎn)高效工作面時，12 把目光移到國外，進口國外先進電牽引采煤機。如神府華能集團引進美國的 76州礦業(yè)集團公司引進德國的 交流電牽引采煤機，但由于價格昂貴，故引進數(shù)量較少， 90年代采煤機技術發(fā)展的特點如下： 1多電機驅(qū)動橫向布置的總體結構成為電牽引采煤機發(fā)展的主流 我國開發(fā)的電牽引采煤機，一般都采用橫向布置。各大部件由單獨的電動機驅(qū)動，傳動系統(tǒng)彼此獨立，無動力傳遞，結構簡單，拆裝方便，因而有取代電動機縱向布置的趨勢。 2我國采煤機的主要參數(shù)與世界先進水平的差距在縮小 在裝機功率方面，我國的液壓牽引采煤機裝機功率達到 800牽引采煤機裝機功率達到 1020牽引功率為 2滿足高產(chǎn)高效工作面對功率的要求。在牽引力和牽引速度方面，電牽引的最大牽引力已達到 700大牽引速度達 12 56m/處理機的工礦監(jiān)測、故障顯示、無線電離機控制等方面已達到較高技術水平。 3液壓緊固技術的開發(fā)研究取得成功 采煤機連接構件經(jīng)常松動是影響工作可靠性的重要因素，而且解決難度較大，液壓螺母和專用超高壓泵，在電牽 引采煤機中得到推廣應用，防松效果顯著，基本解決采煤機連接可靠性的問題。 回顧這 30多年我國采煤機發(fā)展的歷程，走的是一條自力更生和仿制引進結合的道路，也是一條不斷學習國外先進技術為我所用的發(fā)展道路，從 20世紀 70 年代主要靠進口采煤機來滿足我國生產(chǎn)需要，到近年幾乎是國產(chǎn)采煤機占我國整個采煤機市場，這也是個了不起的進步。 我國從 20 世紀 80 年代末期 , 煤科總院上海分院與波蘭合作研制開發(fā)了我國第 1 臺 在大同局雁崖礦使用取得成功。借助 牽引采煤機的電牽引技術 , 對液壓牽引采煤機進行技術更新。第 1 臺6802電牽引采煤機是在雞西煤礦機械廠生產(chǎn)的 列液壓牽引采煤機的基礎上改造成功 , 并于 1996 年 7 月在大同晉華宮礦開始使用。與此同時 , 在太原礦山機器廠生產(chǎn)的 壓牽引采煤機上應用交流電牽引調(diào)速裝置改造302電牽引采煤機。截止目前 , 我國已形成 5 個電牽引采煤機生產(chǎn)基地 , 雞西煤礦機械廠、太原礦山機器廠、煤炭科學研究總院上海分院、遼源煤礦機械廠生產(chǎn)交流電牽引采煤機 , 西安 煤礦機械廠則生產(chǎn)直流電牽引采煤機。我國近期開發(fā)的電牽引采煤機有以下特點 : (1) 多電機驅(qū)動橫向布置電牽引采煤機。截割電機橫向布置在搖臂上 , 取消了螺旋傘齒輪和結構復雜的通軸。 (2) 總裝機功率、牽引功率大幅度提高 , 供電電壓 (對單個電機 400以上 ) 由1140V 升至 3300V , 保證了供電質(zhì)量和電機性能。 13 (3) 電牽引采煤機以交流變頻調(diào)速牽引裝置占主導地位 , 部分廠商同時也研制生產(chǎn)直流電牽引采煤機。 (4) 主機身多分為 3 段 , 取消了底托架 , 各零部件設計、制造強度大大提高 , 部件間用高 強度液壓螺母聯(lián)接 , 拆裝方便 , 提高了整機的可靠性。 (5) 電控技術研究和采煤機電氣控制裝置可靠性不斷提高。在通用性、互換性和集成型方面邁進了一大步 , 功能逐步齊全 , 無線電隨機控制研制成功 , 數(shù)字化、微機的電控裝置已進入試用階段。 14 第二章 牽引部的設計 構傳動系統(tǒng) 圖 要技術參數(shù) 主要技術參數(shù)及配套設備 ： 采高（ m）： 應傾角（）： 25； 煤質(zhì)硬度 : f 4； 截深（ m）： 筒直徑 （ m）： 電壓（ V）： 380； 牽引形式 ：滾輪 齒軌電牽引； 牽引電機型號： 機功率（ 690 （其中兩個截割電機 2 300個牽引電機 2 30個泵電機 30計 2 300 2 30 30=690 動機的選擇 設計要求牽引部功率為 30據(jù)礦井電機的具體工作環(huán)境情況，電機必須具有防爆和電火花的安全性，以保證在有爆炸危險的含煤塵和瓦斯的空氣中絕對安全，而且電機工作要可靠，啟動轉(zhuǎn)矩大，過載能力強，效率高。所以選擇由異步防爆電動機，型號15 為 主要參數(shù)如下： 額定功率： 30 額定電壓： 380V； 滿載電流： 額定轉(zhuǎn)速： 1470r/ 滿載效率： 滿載功率因數(shù)： 接線方式： Y； 質(zhì)量： 335 冷卻方式：水冷 動比的分配 在進行多級傳動系統(tǒng)總體設計時，傳動比分配是一個重要環(huán)節(jié)，能否合理分配傳動比，將直接影響到傳動系統(tǒng)的外闊尺寸、重量、結構、潤滑條件、成本及工作能力。多級傳動系統(tǒng)傳動比的確定有如下原則： 應超過所允許的最大值，以符合其傳動形式的工作特點，使減速器獲得最小外形。 構勻稱；各傳動件彼此間不應發(fā)生干涉碰撞；所有傳動零件應便于安裝。 要達到等強度。 而使?jié)櫥容^方便。 由于采煤機在工作過程中常有過載和沖擊載荷，維修比較困難，空間限制又比較嚴格，故對行星齒輪減速裝置提出了很高要求。因此，這里先確定行星減速機構的傳動比。 設計采用 工作原理如下圖所示： a 太陽輪 b 內(nèi)齒圈 c 行星輪 h 行星架 圖 行星機構 該行星齒輪傳動機構主要由太陽輪 a、內(nèi)齒圈 b、行星輪 c、行星架 h 等組成。傳動時，內(nèi)齒圈 陽輪 星架 動，從而驅(qū)動行星架 現(xiàn)減速。運轉(zhuǎn)中，軸線 這種型號的行星減速裝置，效率高、體積小、重量輕、結構簡單、制造方便、傳動功率范圍大，可用于各種工作條件。因此，它用在采煤機截割部最后一級減速是合適的，該型號行星傳動減速機構的使用效率為 動比一般為 圖 內(nèi)齒圈 太陽輪 星架 動比的推薦值為 。從采掘機械與支護設備上可知 ,采煤機截割部行星減速機構的傳動比一般為 5 6。所以這里先定行星減速機構傳動比： i 7 為依據(jù)，另參考 91 型采煤機截割部各齒輪齒數(shù)分配原則，初定齒數(shù)及各級傳動比為 ： 級傳動轉(zhuǎn)速、功率、轉(zhuǎn)矩 1) 各軸轉(zhuǎn)速計算： 從電動機出來，各軸依次命名為 、 、 、 、 軸。 軸 470 r/ 軸 =1470/517.6 r/ 軸 =243 r/ 軸 =243/r/ 軸 =r/) 各軸功率計算： 軸 3. =30 軸 2 1 2. 3 17 = 軸 4 = 軸 4 = 25 軸 4 =25 中 1 滾動軸承效率 1 = 閉式圓柱齒輪效率 2 = 花鍵效率 3 = 軸承 4 =) 各軸扭矩計算 : 軸 9550 2 1 31 4 7 03 5 9 5 5 011 軸 9550 95 1 7 49 5 5 022 軸 9550 0 12433 3 79 5 5 033 軸 9550 5 33 8 3 2 9 5 5 044 軸 9550 0 2 58 3 0 . 5 3 49 5 5 05518 將上述計算結果列入下表： 軸號 輸出功率 P（ 轉(zhuǎn)速 n(r/輸出轉(zhuǎn)矩 T/(Nm) 傳動比 軸 470 軸 軸 43 軸 軸 圖表 輪設計計算 輪 1 和 齒 輪 2 的設計及強度效核 計算過程及說明 : 1)選擇齒輪材料 查 1表 兩個齒輪都選用 202)按齒面接觸疲勞強度設計計算 確定齒輪傳動精度等級，按 3 111 /)t 估取圓周速度 。 小輪分度圓直徑 1d ，由式得 3 211 )(12 齒寬系數(shù)d： 查表按齒輪相對軸承為非對稱布置，取 d 0 8 小輪齒數(shù) 1Z ： 1Z =25 輪齒數(shù) 2Z ： 2Z i 1Z =71 齒數(shù)比 u ： u 2Z / 1Z =71/25 傳動比誤差 0/ 誤差在 %5 范圍內(nèi) 小輪轉(zhuǎn)矩 ： 189050.N 19 載荷系數(shù) K ： 由文獻 1 式（ 8 54）得 A 使用系數(shù) 查表 1 75 動載荷系數(shù) 在推薦值 1 2 齒向載荷分布系數(shù)K： 在推薦值 K 間載荷分配系數(shù)K： 在推薦值 則載荷系數(shù) K 的初值 A = =性系數(shù) 查表 1 8 9 / m 節(jié)點影響系數(shù) 可知 ： 120 , 0 重合度系數(shù)Z： Z =用接觸應力 H ： 20 由式 H 接觸疲勞極限應力21 、： 查文獻 11430N 2 2=1430N 2 應力循環(huán)次數(shù) ： 由式 N=60600 i= /910 則 查文獻 1 圖 8 70 得接觸強度得壽命系數(shù) 121 ,(不許有點蝕 ) 硬化系數(shù)Z： 查文獻 1 圖 8 71 及說明 Z 1 接觸強度安全系數(shù) 查文獻 1表 8 27，按較高可靠度查 取 221