MG300-700采煤機(jī)牽引部總體設(shè)計(jì)

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1摘 要本文是新型采煤機(jī)牽引部整體設(shè)計(jì)的說(shuō)明書。設(shè)計(jì)通過(guò)參考大量產(chǎn)品資料和指導(dǎo)老師的指導(dǎo)，分析以往典型采煤機(jī)在中、厚煤層開(kāi)采中的液壓部分存在的問(wèn)題，利用多種方法改進(jìn)，權(quán)衡許多重要參數(shù)最終將牽引部定為由液壓裝置提供動(dòng)力，齒輪在軌道上行走的基本形式，將采煤機(jī)的直線行走運(yùn)動(dòng)性能十分穩(wěn)定。本文主要是關(guān)于牽引部的整體設(shè)計(jì)以及行走箱的設(shè)計(jì)，主要闡述行走箱各軸、齒輪以及軸承等的選型及選型和改進(jìn)措施，其中以動(dòng)力傳動(dòng)與行走機(jī)構(gòu)的確定為主。還有關(guān)于牽引部的總體傳動(dòng)系統(tǒng)的傳動(dòng)比的計(jì)算。最后，為牽引部的生產(chǎn)和使用中遇到的實(shí)際問(wèn)題以及問(wèn)題的解決提了一些要求和建議，幫助用戶能更好的使用機(jī)器。設(shè)計(jì)說(shuō)明書中不易表達(dá)出來(lái)的地方還配有圖紙來(lái)說(shuō)明。關(guān)鍵詞：采煤機(jī)；牽引部；行走箱；牽引機(jī)構(gòu)；2AbstractShearer traction in this paper is the new Department of the overall design of brochures. Design of a large number of products through reference information and guidance to the guidance of teachers, analysis of typical Shearer in the past, thick seam mining in the hydraulic part of the existing problems, and use various methods to improve balance many important parameters of the traction will eventually be ground Hydraulic devices powered gear running on the track in the basic form, Shearer will walk a straight line movement of very stable.This article is about the overall design of the Department of traction, as well as the design of walking box, walking on the main shaft, gears and bearings, such as the selection and selection and improvement measures, Power Traction and walking mechanism is mainly confirmed. Traction is also available on the Department of the overall transmission ratio of the transmission system of calculation. Finally, the Department of traction for the production and use of the practical problems encountered in the settlement of the issue and mentioned a number of requests and suggestions to help users better use of machinery. Design Manual difficult to express in the local also has drawings to illustrateKeywords: Shearer; traction Department; walking mechnism; traction;3摘 要 11 緒 論 51.1 采煤機(jī)械的技術(shù)現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢(shì) 51.1.1 采煤機(jī)械發(fā)展的歷史 .51.1.2 國(guó)外采煤機(jī)的發(fā)展?fàn)顩r 61.1.3 國(guó)內(nèi)采煤機(jī)的發(fā)展?fàn)顩r 81.2 中國(guó)煤炭開(kāi)采的重要性 .111.3 煤炭行業(yè)機(jī)械化發(fā)展是國(guó)家的政策 .111.4 結(jié)語(yǔ) .121.5 設(shè)計(jì)意義及需解決的問(wèn)題 .122.牽引部的整體方案 .132.1 牽引形式的選擇 .132.2 牽引機(jī)構(gòu)的選擇 .152.2.1 鏈牽引機(jī)構(gòu) 152.2.2 無(wú)鏈牽引機(jī)構(gòu) 162.3 牽引部的組成及特點(diǎn) .182.4 牽引機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)和動(dòng)力設(shè)計(jì)方案的確定 .202.4.1 牽引部與行走箱一體設(shè)計(jì) 202.4.2 牽引部和行走箱獨(dú)立箱體設(shè)計(jì) 202.5 此種設(shè)計(jì)對(duì)牽引部的要求 .202.6 牽引阻力的確定 .212.7 減速機(jī)構(gòu)的選用 .222.7.1 減速器的概述 222.7.2 主要減速器特點(diǎn)比較及選擇 232.8 潤(rùn)滑方式及齒輪油的確定 .232.9 密封形式的確定 .243.牽引部的主要技術(shù)參數(shù)及傳動(dòng)比的設(shè)定 .253.1 牽引部的主要技術(shù)參數(shù) .2543.2 牽引機(jī)構(gòu)傳動(dòng)方案的設(shè)計(jì) .25ei3.2.1 傳動(dòng)比的計(jì)算 .253.2.2 確定齒輪模數(shù)和齒數(shù) .263.2.3 確定各軸輸入扭矩、轉(zhuǎn)速、輸入功率 .274.行走箱的設(shè)計(jì) .304.1 直齒輪傳動(dòng)設(shè)計(jì) .304.1.1 齒輪設(shè)計(jì) 304.1.2 齒輪的變位及尺寸計(jì)算 334.1.3 齒輪接觸強(qiáng)度修正校核 364.1.4 齒根彎曲疲勞強(qiáng)度校核計(jì)算 364.2 花鍵軸的設(shè)計(jì) 計(jì)算及軸承的選型與壽命的計(jì)算 .374.2.1 花鍵軸的設(shè)計(jì)計(jì)算 374.2.2 軸承的選型及壽命的計(jì)算 414.3 牽引部機(jī)箱體的設(shè)計(jì)思路 .425 安裝、檢測(cè)維修與故障處理 .445.1 采煤機(jī)牽引部的安裝與調(diào)試 445.2 牽引部的維修與檢修 445.2.1 牽引部的維護(hù) 445.2.2 牽引部的檢修 .455.3 采煤機(jī)牽引部的故障分析和處理 465.3.1 故障分析處理的原則依據(jù) .465.3.2 處理故障的步驟 .465.3.3 常見(jiàn)故障分析與處理 .475.3.4 磨損檢測(cè) 495.3.5 采煤機(jī)井下操作 495.3.6 操作注意事項(xiàng) 51結(jié)語(yǔ) 53致謝 54參考文獻(xiàn)： 5551 緒 論1.1 采煤機(jī)械的技術(shù)現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢(shì)1.1.1 采煤機(jī)械發(fā)展的歷史目前國(guó)內(nèi)使用的采煤機(jī)械主要是可調(diào)高的雙牽引部液壓采煤機(jī)，這種經(jīng)過(guò)改進(jìn)的液壓牽引采煤機(jī)，可追溯到長(zhǎng)臂截煤機(jī)，是早期用于煤層底部掏槽的采煤機(jī)械。最早的滾筒采煤機(jī)是在截煤機(jī)的基礎(chǔ)上，將減速箱部分改成允許安裝一根水平軸和截割滾筒而演變成的。這種滾筒采煤機(jī)與可彎曲輸送機(jī)配套，奠定了煤炭開(kāi)采機(jī)械化的基礎(chǔ)。早期的滾筒采煤機(jī)主要存在 2 個(gè)問(wèn)題，（1）截煤滾筒的安裝高度不能在使用中調(diào)整（即所謂的固定滾筒） ，對(duì)煤層厚度及變化適應(yīng)性差；（2）截煤滾筒的裝煤效果不佳（即所謂的圓形滾筒） ，限制了采煤機(jī)生產(chǎn)率的提高。20 世紀(jì) 60 年代，英國(guó)、德國(guó)、法國(guó)和前蘇聯(lián)等先后對(duì)采煤機(jī)的截割滾筒做出兩項(xiàng)改進(jìn)。一是截煤滾筒可以在使用中調(diào)整其高度，完全解決對(duì)煤層賦存條件的適應(yīng)性；二是把圓形滾筒改進(jìn)成螺旋葉片截煤滾筒，極大地提高了裝煤效果。這兩項(xiàng)改進(jìn)使?jié)L筒式采煤機(jī)成為現(xiàn)代化采煤機(jī)械的基礎(chǔ)。在滾筒采煤機(jī)發(fā)展的同時(shí)，還研制出用刨削方式落煤的刨煤機(jī)、以鉆削方式落煤的鉆削式采煤機(jī)，以及螺旋鉆式采煤機(jī)?，F(xiàn)代滾筒采煤機(jī)均為可調(diào)高搖臂滾筒采煤機(jī)，其發(fā)展是從有鏈到無(wú)鏈；由機(jī)械牽引到液壓牽引再到電牽引；由單機(jī)縱向布置驅(qū)動(dòng)到多機(jī)橫向布置驅(qū)動(dòng)；由單滾筒到雙滾筒，且向大功率、遙控、遙測(cè)、智能化發(fā)展，其性能日臻完善，生產(chǎn)率和可靠性進(jìn)一步提高，工況自動(dòng)監(jiān)測(cè)、故障診斷以及計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)處理和數(shù)顯等先進(jìn)的監(jiān)控技術(shù)已在采煤機(jī)上得到應(yīng)用。61.1.2 國(guó)外采煤機(jī)的發(fā)展?fàn)顩r(1)牽引方式向電牽引方式發(fā)展。傳統(tǒng)的液壓牽引采煤機(jī)在國(guó)外仍然在生產(chǎn)和使用中，但已不占主導(dǎo)地位，由于電牽引采煤機(jī)的諸多優(yōu)點(diǎn)，國(guó)外目前開(kāi)發(fā)的采煤機(jī)，特別是大功率采煤機(jī)基本上都是采用電牽引方式。(2)裝機(jī)總功率不斷增大。為適應(yīng)煤礦生產(chǎn)實(shí)現(xiàn)高產(chǎn)高效，國(guó)外采煤機(jī)的功率在不斷提高，電機(jī)截割功率通常在 400kw 以上，最新報(bào)道已達(dá) 850kw。牽引電機(jī)功率均在 40kw 以上，大的甚至達(dá)到 125kw，總裝機(jī)功率通常超過(guò) 1000kw，如EL3000 型采煤機(jī)總裝機(jī)功率高達(dá) 2000kw，7LS5 型采煤機(jī)達(dá) 1940kw。牽引速度、牽引力也大幅提高，目前大功率電牽引采煤機(jī)的牽引速度普遍達(dá)到 15-25m/min，最大牽引速度達(dá) 50m/min，最大牽引速度達(dá) 50m/min，牽引力高達(dá)1000KN。牽引速度的加快，支架隨記支護(hù)的實(shí)現(xiàn)，使工作而頂板空頂時(shí)間縮短，為加大支架步距和滾筒截深創(chuàng)造了條件。采用大截深滾筒以成為提高采煤機(jī)生產(chǎn)能力的重要途徑，目前普遍采用的截深為 1000-1200mm，個(gè)別已達(dá) 1500mm。（1）元部件可靠性大幅提高。為提高采煤機(jī)的可靠性，減少故障率，采煤機(jī)齒輪的設(shè)計(jì)壽命以提高到 2000h 以上，軸承的壽命提高到 3000h 以上，并且還有進(jìn)一步提高的趨勢(shì)。液壓泵和液壓馬達(dá)的壽命已達(dá) 10000h。（2）電牽引方式趨向交流變頻調(diào)速。電牽引采煤機(jī)的牽引方式按牽引電機(jī)的類型可分為直流牽引和交流牽引。由于交流變頻調(diào)速電牽引系統(tǒng)具有技術(shù)先進(jìn)可靠、維護(hù)管理簡(jiǎn)單、價(jià)格低廉等特點(diǎn)，近幾年發(fā)展很快。20 世紀(jì) 90 年代中后期研制的大功率電牽引采煤機(jī)均采用交流變頻調(diào)速牽引系統(tǒng)。交流牽引正逐步替代直流牽引。成為今后電牽引采煤機(jī)的發(fā)展方向。早期的交流電牽引均采用一個(gè)變頻器拖動(dòng)兩臺(tái)牽引電機(jī)，變頻器對(duì)電機(jī)的性能參數(shù)難以準(zhǔn)確檢測(cè)，控制和保護(hù)功能無(wú)法完全發(fā)揮。德國(guó)在開(kāi)發(fā) SL300 時(shí)，采用兩個(gè)變頻器分別拖動(dòng)兩臺(tái)牽引電機(jī)的牽引系統(tǒng)，使?fàn)恳目刂坪捅Ｗo(hù)性能更加完善。這種一拖一的牽引系統(tǒng)也正被逐步的采用，成為電牽引技術(shù)發(fā)展的又一個(gè)特點(diǎn)。7（3）無(wú)鏈牽引向齒輪一齒軌式演變。隨著牽引力不斷增大，銷輪一齒軌式無(wú)鏈牽引已近淘汰，齒輪一齒軌式無(wú)鏈牽引已使用不多，正逐步趨向于采用齒輪一齒軌式無(wú)鏈牽引。這是一種從齒輪一銷軌式演變而來(lái)的無(wú)鏈牽引結(jié)構(gòu)，圓柱銷被齒軌所取代，焊接結(jié)構(gòu)改成了整體精密鑄造或鍛造，寬度增大，節(jié)距由125mm 增加到 175mm。無(wú)鏈牽引的優(yōu)缺點(diǎn) 無(wú)鏈牽引機(jī)構(gòu)取消了固定在工作面兩端的牽引鏈，而采用采煤機(jī)上的驅(qū)動(dòng)輪與輸送機(jī)上的齒條等相嚙合的方式來(lái)移動(dòng)機(jī)器。無(wú)鏈牽引具有一系列優(yōu)點(diǎn)：①采煤機(jī)移動(dòng)平穩(wěn)、搬動(dòng)小，因而載荷均勻，延長(zhǎng)了機(jī)器的使用壽命，故障率也大減小。②可利用無(wú)鏈雙牽引傳動(dòng)將牽引力提高 400-600kN，以適應(yīng)采煤機(jī)在大傾角（最大達(dá) 54°）條件下工作，利用制動(dòng)器還可以使機(jī)器的防滑問(wèn)題得到解決。③可以實(shí)現(xiàn)工作面多臺(tái)采煤機(jī)同時(shí)工作，提高工作產(chǎn)量。④嚙合效率高，可將牽引力有效地用在割煤上。因它沒(méi)有原來(lái)鏈牽引的鏈條通過(guò)三個(gè)鏈輪時(shí)產(chǎn)生的圍繞折曲嚙合損失，所以噪聲也有所降低。⑤消除了牽引鏈帶來(lái)的斷鏈、反鏈敲缸等事故，大大提高了安全性。無(wú)鏈牽引的缺點(diǎn)是：①隊(duì)輸送機(jī)的彎曲和起伏不平的要求較高，對(duì)煤層地質(zhì)條件的適應(yīng)性較差，因底板及輸送機(jī)起伏度太大，會(huì)影響無(wú)鏈牽引機(jī)構(gòu)的嚙合，造成傳動(dòng)件的損壞事故。②無(wú)鏈牽引機(jī)構(gòu)使機(jī)道寬度增加約 100mm，所以提高了對(duì)支架控頂能力的要求。（4）普遍采用中、高壓供電。由于裝機(jī)功率大幅度提高以及工作面的不斷加長(zhǎng)（達(dá)到 300m） ，整個(gè)工作面供電容量超過(guò) 5000kW。為了減少輸電線路損耗，保證供電質(zhì)量和電機(jī)性能，新研制的大功率電牽引采煤機(jī)幾乎都采用中、高壓供電。主要供電等級(jí)有 2300，3300，4160，5000V 等。8（5）監(jiān)控保護(hù)系統(tǒng)的智能化。新型的電采煤機(jī)具有建立在微處理機(jī)基礎(chǔ)上的智能監(jiān)控、監(jiān)測(cè)和保護(hù)系統(tǒng)，可實(shí)現(xiàn)交互式人機(jī)對(duì)話、遠(yuǎn)近控制、無(wú)線電隨機(jī)遙控、工況監(jiān)測(cè)及狀態(tài)顯示、數(shù)據(jù)采集存儲(chǔ)及傳輸、故障診斷及預(yù)警、自動(dòng)控制等多種功能，以保證采煤機(jī)具有最低的維修量和最高的利用率；并可實(shí)現(xiàn)采煤機(jī)滾筒沿工作面煤層自動(dòng)調(diào)節(jié)采高等控制功能。1.1.3 國(guó)內(nèi)采煤機(jī)的發(fā)展?fàn)顩r（1）新設(shè)計(jì)的滾筒采煤機(jī)幾乎都采用多電機(jī)橫向布置；取消底托架；各大部件間采用液壓螺栓、啞鈴銷、偏心鎖緊螺母等連接，以構(gòu)成采煤機(jī)的機(jī)身、左、右搖臂通過(guò)銷軸鉸接在機(jī)身的兩端。（2）大力開(kāi)發(fā)電牽引采煤機(jī)。裝功率 1000kW 以下的電牽引采煤機(jī)已逐步走向成熟，且形成系列，裝機(jī)功率 1800kW 電牽引采煤機(jī)在研制中。目前國(guó)內(nèi)使用的交流電牽引采煤機(jī)的電牽引調(diào)速系統(tǒng)主要有三種：即交流變頻調(diào)速系統(tǒng)、電磁轉(zhuǎn)差離合器調(diào)速系統(tǒng)和開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)調(diào)速系統(tǒng)（簡(jiǎn)稱 SRD） 。在這 3 種交流電牽引調(diào)速系統(tǒng)中，交流變頻調(diào)速技術(shù)在采煤機(jī)的應(yīng)用已逐步走向成熟并具有發(fā)展?jié)摿?；電磁轉(zhuǎn)差離合器調(diào)速技術(shù)本身比較成熟，但是在采煤機(jī)的應(yīng)用存在低速性能等問(wèn)題，從目前來(lái)看，交流變頻調(diào)速技術(shù)和 SRD 技術(shù)應(yīng)該是未來(lái)采煤機(jī)應(yīng)用的主要方向。（3）我國(guó)經(jīng)濟(jì)型綜采和高檔普采的主要機(jī)型是 MG200，目前在冊(cè)近千臺(tái)，該機(jī)型由于功率偏小、過(guò)斷層能力差、結(jié)構(gòu)上的局限性等，而需要改進(jìn)以至換代。為此，近年來(lái)進(jìn)行了 MG200 采煤機(jī)的換代設(shè)計(jì)?，F(xiàn)已完成的 MG150/375w 型及 MG160/375w 采煤機(jī)均可作為 MG200 的換代產(chǎn)品，使用中已取得良好效果。該換代產(chǎn)品在配套尺寸不變的情況下，將裝機(jī)功率由 200kW 提高到 375kW，其結(jié)構(gòu)更為簡(jiǎn)單，即三個(gè)電機(jī)橫向布置，150（160）kW 的左右截割電機(jī)分別布置在左右搖臂內(nèi)，兩段或三段式機(jī)身通過(guò)液壓螺栓聯(lián)為一體，左、右截割部通過(guò)銷軸9鉸接在左、右牽引行走箱上，其生產(chǎn)效率截割能力大大提高，使用更為方便。（4）特殊機(jī)型采煤機(jī)的發(fā)展及應(yīng)用。如天地科技股份有限公司上海分公司開(kāi)發(fā)的 MG250/300.NWD 型電牽引短壁采煤機(jī)，可用于急傾斜特厚煤層水平分層放頂煤開(kāi)采：“三下一上”采煤；煤柱和邊角媒回收；短臂工作面雙巷或單巷開(kāi)采；長(zhǎng)壁面開(kāi)機(jī)窩；煤巷掘進(jìn)等。再如，新汶礦業(yè)集團(tuán)從烏克蘭引進(jìn)的螺旋鉆式采煤機(jī)已成功用于難采煤層，一臺(tái)螺旋鉆機(jī)僅需 3-4 名工人在工作面回采巷道內(nèi)操作，月產(chǎn) 6000t 以上，實(shí)現(xiàn)了真正的無(wú)人工作面安全生產(chǎn)。1.1.4 MG300/675-W 采煤機(jī)介紹MG300/675-W 型采煤機(jī)是一種多電機(jī)驅(qū)動(dòng)，電機(jī)橫向布置無(wú)鏈雙驅(qū)動(dòng)液壓牽引采煤機(jī)。本機(jī)總裝機(jī)功率 375(475)KW，機(jī)面高度 1100mm,適用于采高1.5～2.95m，傾角 的中厚煤層綜采或高檔普采工作面。要求頂板中等穩(wěn)??30定，底板起伏不大，不過(guò)于松軟，煤質(zhì)硬或中硬，也能截割一定的矸石夾層。工作面長(zhǎng)度以 100～200m 為宜。該采煤機(jī)的電氣設(shè)備符合礦用防爆規(guī)程的要求，可在有瓦斯或煤塵爆炸危險(xiǎn)的礦井中使用。并可在海拔不超過(guò) 1000 米、周圍介質(zhì)不超過(guò) 35 攝氏度，空氣濕度不大于 97%（在 25 攝氏度時(shí)）的情況下可靠地工作。該采煤機(jī)可與相應(yīng)的液壓支架、運(yùn)輸機(jī)配套，實(shí)現(xiàn)綜合機(jī)械化采煤或放頂煤綜采，亦可用于可彎曲刮板運(yùn)輸機(jī)、單體液壓支架、長(zhǎng)鋼梁或金屬鉸接梁配套實(shí)現(xiàn)“新高檔普采”。MG300/675-W 型采煤機(jī)主要部件是：左牽引部、右牽引部、左搖臂、右搖臂、泵箱、電控箱、左行走箱、右行走箱、機(jī)身聯(lián)接、冷卻噴霧、電氣外部聯(lián)接、拖纜裝置和左、右滾筒。機(jī)身中段為泵箱和電控箱，在泵箱內(nèi)部的一個(gè)干腔內(nèi)集中安裝著液壓傳動(dòng)系統(tǒng)全部液壓元件。泵電機(jī)橫向布置裝在泵箱內(nèi)左側(cè)，液壓油箱設(shè)在泵箱右側(cè)，給牽引液壓系統(tǒng)和調(diào)高液壓系統(tǒng)提供液壓油。搖臂采用彎搖臂結(jié)構(gòu)型式，較直搖臂有更大的裝煤口，提高裝煤率增加塊煤。搖臂長(zhǎng)度為 1830mm,輸出端采用 340 340mm 的方形出軸與滾筒聯(lián)接，滾筒直徑為 1800mm。葉片上裝有截齒，滾筒旋轉(zhuǎn)時(shí)邊牽引邊靠截齒落煤，再通過(guò)螺旋10葉片將煤輸送到工作面刮板運(yùn)輸機(jī)上。機(jī)器的操作部位在中部電控箱、泵箱和采煤機(jī)兩端頭，以實(shí)現(xiàn)機(jī)器的開(kāi)停機(jī)、左、右牽引、搖臂升降及停運(yùn)輸機(jī)。機(jī)器的啟動(dòng)只能在電控箱上手動(dòng)完成。采煤機(jī)的結(jié)構(gòu)取決于：（1）礦山地質(zhì)條件的多樣性。這表現(xiàn)在煤層厚度的變化(從 0.5 至 5 米) ，煤層傾角的變化(從 0 至 90°)，煤質(zhì)堅(jiān)硬度的變化(從 50 至 350 公斤力／厘米)，圍巖穩(wěn)定性和煤層中夾石堅(jiān)硬度的變化；（2）采煤機(jī)的工作位置不固定。它在工作過(guò)程中要經(jīng)常沿工作面移動(dòng)，并需周期地橫向移動(dòng)；（3）需與其它機(jī)械配合工作。因而它們需互相協(xié)調(diào)；（4）在井下使用。其工作環(huán)境具有瓦斯和煤塵爆炸危險(xiǎn)，離開(kāi)起重和運(yùn)輸設(shè)備很遠(yuǎn)，也遠(yuǎn)離修配車間，因而不能就地進(jìn)行金屬加工或焊接作業(yè)，給維修機(jī)器帶來(lái)困難，并使維修質(zhì)量降低。MG300/675-W 新型液壓牽引采煤機(jī)采用多電機(jī)傳動(dòng)，電機(jī)全部橫向布置的總體設(shè)計(jì)，整機(jī)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單可靠，各大部件間只有聯(lián)接關(guān)系，無(wú)傳動(dòng)環(huán)節(jié)。有如下優(yōu)點(diǎn)：（1）所有電機(jī)均為圓形電機(jī)，橫向裝入各獨(dú)立的機(jī)箱孔內(nèi)，易于折裝、維護(hù)、檢修方便。（2）采用新型液壓傳動(dòng)系統(tǒng)和干式泵箱，液壓油池與所有液壓元件相分離，避免油液污染；主要液壓元部件選用進(jìn)口件，采用集成泵和集成馬達(dá)，并設(shè)置在主泵、馬達(dá)內(nèi)腔自動(dòng)清洗系統(tǒng)，主泵、馬達(dá)壽命長(zhǎng)，泵箱結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，維修方便。（3）可以實(shí)現(xiàn)電牽引和液壓牽引互換，能方便地改為電牽引采煤機(jī)。（4）采煤機(jī)機(jī)身由四段組成，四段機(jī)身用液壓拉杠聯(lián)接，無(wú)底托架，機(jī)身矮，增加了過(guò)煤高度，聯(lián)接簡(jiǎn)單可靠、拆裝方便。（5）采用彎搖臂，加大了裝煤空間，搖臂行星頭用四個(gè)行星輪的行星減速11機(jī)構(gòu)，行星總頭的外徑小，適合與小滾筒配套。（6）搖臂設(shè)有齒式離合器和扭矩軸機(jī)械過(guò)載保護(hù)。（7）搖臂行星油池與臂身油池相隔離。保證了滾筒在任何位置，行星頭均有良好的潤(rùn)滑。1.2 中國(guó)煤炭開(kāi)采的重要性從資源上看，我國(guó)富煤貧油，一次能源以煤為主。在探明的化石能源中，煤炭占 94.3%，石油天然氣僅占 5.7%；其中煤炭探明可采儲(chǔ)量 1145 億噸，按同等發(fā)熱量計(jì)算，相當(dāng)于目前已探明石油和天然氣總和的 17 倍。煤炭提供了 78%的發(fā)電能源、70%的化工原料和 60%民用商品能源；國(guó)家的資源條件決定了我國(guó)在未來(lái)相當(dāng)長(zhǎng)的一段時(shí)間內(nèi)，只能選擇以煤為主的一次能源結(jié)構(gòu)。從經(jīng)濟(jì)上來(lái)看，煤炭與其他能源相比具備明顯的優(yōu)勢(shì)，按同等發(fā)熱量比較，煤炭?jī)r(jià)格僅相當(dāng)于石油的 1/3，電里的 1/7,天然氣的 1/4，對(duì)于我國(guó)這樣一個(gè)經(jīng)濟(jì)上還欠發(fā)達(dá)的國(guó)家來(lái)說(shuō)，煤炭是我國(guó)目前最經(jīng)濟(jì)、最現(xiàn)實(shí)的能源。從環(huán)保來(lái)看，煤炭通過(guò)發(fā)展?jié)崈裘杭夹g(shù)，經(jīng)過(guò)潔凈加工后可減少煤的硫分、灰分，通過(guò)潔凈燃燒可顯著減排大量的 SO2和一定量的 CO2，通過(guò)轉(zhuǎn)化可把煤變?yōu)榍鍧嵉囊后w、氣體燃料，使煤炭得到清潔的利用。因此可以說(shuō)，未來(lái)的煤炭工業(yè)將完全有可能是一個(gè)潔凈的新型的工業(yè)。從需求前景來(lái)看，我國(guó)人均能源消費(fèi)量不足世界人均能源消費(fèi)水平（2.4 噸標(biāo)準(zhǔn)煤）的一半，僅為發(fā)達(dá)國(guó)家的 1/10-1/5。經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展和人民生活水平的不斷提高，將使得我國(guó)人均能源消費(fèi)量和能源消費(fèi)總量長(zhǎng)期保持著高增長(zhǎng)態(tài)勢(shì)。預(yù)計(jì)“十一五”期間，我國(guó)煤炭需求量年均增長(zhǎng)增長(zhǎng) 2000 萬(wàn)噸左右，到 2010年煤炭需求總量將超過(guò) 12 億噸。121.3 煤炭行業(yè)機(jī)械化發(fā)展是國(guó)家的政策我國(guó)政府對(duì)煤炭行業(yè)的結(jié)構(gòu)調(diào)整和產(chǎn)業(yè)升級(jí)十分重視，按照煤炭工業(yè)“十一五”規(guī)劃，到 2010 年，我國(guó)大型煤礦采掘機(jī)械化程度達(dá)到 95%以上，中型煤礦達(dá)到 70%以上，，小型煤礦機(jī)械化、半機(jī)械化開(kāi)始起步。大中型煤礦科技進(jìn)步貢獻(xiàn)率達(dá)到 60%以上，通過(guò)采用高新技術(shù)和先進(jìn)適用技術(shù)，在礦井開(kāi)發(fā)、煤炭加工、安全生產(chǎn)和信息管理等領(lǐng)域提高技術(shù)和裝備水平，是增強(qiáng)煤炭工業(yè)發(fā)展的后勁、實(shí)現(xiàn)煤炭產(chǎn)業(yè)全面升級(jí)的有效途徑。國(guó)家在《“十一五”計(jì)劃綱要》中提出，要用高新技術(shù)和先進(jìn)適用技術(shù)提升傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)，振興裝備制造業(yè)，開(kāi)發(fā)制造大型、高效和先進(jìn)成套設(shè)備。1.4 結(jié)語(yǔ)目前，有關(guān)部門的科研人員正在從事著采煤機(jī)技術(shù)領(lǐng)域的多項(xiàng)科研課題的研究，例如：適應(yīng)有夾矸煤層的半煤巖的采煤機(jī)的研制；增大塊煤率的滾筒無(wú)級(jí)調(diào)速研究；液壓牽引采煤機(jī)和無(wú)線遙控技術(shù)的應(yīng)用研究；電牽引采煤機(jī)水介質(zhì)調(diào)高系統(tǒng)的研究；包括利用工作面的乳化液作為傳動(dòng)介質(zhì)的調(diào)高系統(tǒng)的研究；特殊條件下開(kāi)采的采煤設(shè)備的研究。如螺旋鉆式采煤機(jī)的開(kāi)發(fā)；故障診斷、工況監(jiān)測(cè)、顯示及自動(dòng)控制和自動(dòng)調(diào)高系統(tǒng)的研究；大功率電牽引采煤機(jī)（1000kW 以上）的研制等。相信通過(guò)這些內(nèi)容的研究，將使我國(guó)采煤機(jī)械的性能更為完善，適應(yīng)范圍更廣，效率更高，從而使我國(guó)采煤機(jī)械的技術(shù)達(dá)到國(guó)際先進(jìn)水平。1.5 設(shè)計(jì)意義及需解決的問(wèn)題面對(duì)煤炭需求量的不斷增加，采煤的機(jī)械化和自動(dòng)化是煤炭工業(yè)高產(chǎn)高效，增強(qiáng)競(jìng)爭(zhēng)力的必有之路。機(jī)械化作業(yè)對(duì)于提高勞動(dòng)生產(chǎn)率，改善勞動(dòng)條件和環(huán)13境，降低工人的勞動(dòng)強(qiáng)度，實(shí)現(xiàn)安全文明生產(chǎn)有著非常積極的意義。而且隨著煤炭工業(yè)的高速發(fā)展，現(xiàn)場(chǎng)對(duì)安全可靠的采煤機(jī)的需求顯得非常的迫切。從 50 年代滾筒式采煤機(jī)的出現(xiàn)到現(xiàn)在經(jīng)歷了幾次的改進(jìn)，從最初的機(jī)械牽引到液壓牽引直至今天的電氣牽引傳動(dòng)方面的設(shè)計(jì)技術(shù)已經(jīng)非常的成熟，現(xiàn)在的設(shè)計(jì)主要是增加自動(dòng)控制和檢測(cè)裝置，改進(jìn)設(shè)備的密封性等，解決實(shí)際使用中遇到的問(wèn)題。142.牽引部的整體方案采煤機(jī)的牽引機(jī)構(gòu)是采煤機(jī)的重要組成部件，它不但負(fù)擔(dān)采煤機(jī)的移動(dòng)和非工作時(shí)的調(diào)動(dòng)，而且牽引速度的大小直接影響工作機(jī)構(gòu)的效率和質(zhì)量，并對(duì)整機(jī)的生產(chǎn)能力和工作性能產(chǎn)生很大影響。因此，此設(shè)計(jì)應(yīng)首先確定牽引部的整體方案。牽引部包括牽引機(jī)構(gòu)及傳動(dòng)裝置兩部分。牽引機(jī)構(gòu)是直接移動(dòng)機(jī)器的裝置，它分為鋼繩牽引、鏈牽引及無(wú)鏈牽引等幾種。傳動(dòng)裝置是用來(lái)驅(qū)動(dòng)牽引機(jī)構(gòu)的，按傳動(dòng)類型有機(jī)械傳動(dòng)、液壓傳動(dòng)及電傳動(dòng)等幾種。傳動(dòng)裝里位于采煤機(jī)上的稱為內(nèi)牽引，位于工作面兩端的稱為外牽引。大部分采煤機(jī)都采用內(nèi)牽引，只有在某些薄煤層采煤機(jī)中，為了充分利用電動(dòng)機(jī)功率來(lái)割煤并縮短機(jī)身，才采用外牽引。2.1 牽引形式的選擇采煤機(jī)牽引部傳動(dòng)裝置的功用是將電動(dòng)機(jī)的能量傳到主動(dòng)鏈輪或驅(qū)動(dòng)輪，并滿足牽引部的要求。現(xiàn)有的牽引部傳動(dòng)裝置分為機(jī)械牽引、液壓牽引、電氣牽引三種。1)機(jī)械牽引具有純機(jī)械傳動(dòng)裝置的牽引部簡(jiǎn)稱機(jī)械牽引。其特點(diǎn)是工作可靠，但只能有級(jí)調(diào)速且結(jié)構(gòu)復(fù)雜，目前己很少應(yīng)用。這種機(jī)械牽引系統(tǒng)為了實(shí)現(xiàn)調(diào)速、停止、換向、保護(hù)過(guò)載等，軸和齒輪非常多，外加離合器、制動(dòng)閘等，結(jié)構(gòu)非常復(fù)雜，并且在工作時(shí)，能得到的工作速度非常有限。因此不采用此種牽引裝置。2)液壓牽引液壓傳動(dòng)的牽引部具有無(wú)級(jí)調(diào)速特性，且換向、停止、過(guò)載保護(hù)易于實(shí)現(xiàn)，及實(shí)現(xiàn)根據(jù)負(fù)載自動(dòng)調(diào)運(yùn)，保護(hù)系統(tǒng)比較完善，因而獲得廣泛應(yīng)用。其缺點(diǎn)是：15油液容易污染，致使零部件容易損壞，使用壽命較低。牽引部都采用容積調(diào)速，并且都采用變量泵一定量馬達(dá)系統(tǒng)。其主回路有開(kāi)式系統(tǒng)及閉式系統(tǒng)兩種。（1）開(kāi)式系統(tǒng) 液壓泵從油箱吸油，向液壓缸或液壓馬達(dá)供油，其回油直接回油箱的主回路稱為開(kāi)式系統(tǒng)。開(kāi)始系統(tǒng)主要配備換向閥、安全閥、和采用變量主液壓泵，就可以實(shí)現(xiàn)牽引部換向、安全保護(hù)和調(diào)速的基本功能。換向閥和安全閥都附設(shè)在液壓馬達(dá)的殼體上。整流閥組則附設(shè)在液壓泵內(nèi)，所以液壓系統(tǒng)的外部管路很簡(jiǎn)單，在液壓泵和液壓馬達(dá)之間只有一根軟管，安裝比較方便。開(kāi)式系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)是：系統(tǒng)較簡(jiǎn)單散熱條件好；其缺點(diǎn)是需要大量的油池，油池中的臟物和空氣較容易進(jìn)入液壓系統(tǒng)，使系統(tǒng)受到污染，使得工作條件惡化，并且工作時(shí)的穩(wěn)定性差，不適合傳動(dòng)要求高的機(jī)械中。（2）閉式系統(tǒng) 閉式系統(tǒng)中主液壓泵排出的油直接向液壓馬達(dá)供應(yīng)，而液壓馬達(dá)的回油又直接返回主液壓泵的吸油口，大部分油液進(jìn)行著油液的內(nèi)循環(huán)，由于：（1）壓力油的作用，哥液壓元件均有泄漏損失，因此，液壓馬達(dá)排出的油量就不夠主液壓泵所吸入的吸油量，會(huì)造成主液壓泵的吸空；（2）主回路油液量減少，油液不斷的循環(huán)工作，摩擦發(fā)熱，使系統(tǒng)油溫不斷升高，油液粘度降低，液膜變薄而且強(qiáng)度降低，從而使各元件的工作條件惡化，容易磨損（3）主回路建立不起所需的背壓，因此主回路必須增加補(bǔ)油和熱交換回路，這樣的主回路系統(tǒng)才能正常的工作，因此閉式系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜。在閉式系統(tǒng)中，油箱容積較小、結(jié)構(gòu)緊湊；由于油液不同空氣接觸且油管中的壓力高于大氣壓力，空氣和污染物不易進(jìn)入系統(tǒng)；主回路低壓側(cè)低壓側(cè)因有一部分背壓，故運(yùn)轉(zhuǎn)比較平穩(wěn)；通常閉式系統(tǒng)均采用雙向變量液壓泵，其換16向和調(diào)速均由主泵控制因而沒(méi)有過(guò)剩的流量，效率較高，所以閉式系統(tǒng)適于大功率和換向頻繁的設(shè)備，液壓牽引采煤機(jī)的牽引部就經(jīng)常采用此種牽引系統(tǒng)，因此本設(shè)計(jì)將液壓系統(tǒng)采用鄙視液壓牽引系統(tǒng)。3)電氣牽引用可控硅整流器供給直流電，即電子控制的調(diào)節(jié)系統(tǒng)來(lái)實(shí)現(xiàn)牽引直流電動(dòng)機(jī)調(diào)速的牽引部稱為電牽引。具有電牽引部的采煤機(jī)稱為電牽引采煤機(jī)，它是1976 年開(kāi)始發(fā)展起來(lái)的新一代采煤機(jī)。牽引電動(dòng)機(jī)可以是他激直流電機(jī)，也可以是串激直流機(jī)。要想改變電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速，可以通過(guò)以下方法達(dá)到：(1)保持激磁電流 JB不變(在額定值)，即磁通 Φ 不變，采用可控硅觸發(fā)電路來(lái)改變電扼電壓 U，可以得到恒轉(zhuǎn)矩調(diào)速段；(2)保持電樞電壓不變(額定位)，而減小激磁電流 IB(即減小磁通 Φ )，使轉(zhuǎn)矩減小，速度增大，以得到恒功率調(diào)速段。當(dāng)然也可以同時(shí)用調(diào)節(jié)電樞電壓與磁場(chǎng)強(qiáng)度的辦法來(lái)達(dá)到調(diào)速。電牽引采煤機(jī)的優(yōu)點(diǎn)是：調(diào)速性能好；因采用固體元件，所以抗污染能力強(qiáng)，除電刷和整流子外無(wú)易損件，因而壽命和效率高，維修工作量??；因電子控制的響應(yīng)快，所以易于實(shí)現(xiàn)各種保護(hù)、檢測(cè)和顯示；結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，機(jī)身長(zhǎng)度可大大縮短，提高廠采煤機(jī)的通過(guò)性能和開(kāi)砍口效率。所有這些優(yōu)點(diǎn)，使液壓牽引大為遜色。盡管電氣牽引裝置存在很多優(yōu)點(diǎn)，但是在實(shí)際應(yīng)用中技術(shù)還不太成熟，在井下很難以實(shí)現(xiàn)，因?yàn)榫峦咚沟拇嬖谑故褂秒姎庋b置受到一定的限制，因此本設(shè)計(jì)采用液壓閉式系統(tǒng)作為采煤機(jī)的牽引形式。172.2 牽引機(jī)構(gòu)的選擇2.2.1 鏈牽引機(jī)構(gòu)鏈牽引機(jī)構(gòu)包括礦用圓環(huán)鏈、鏈輪和鏈接頭三種形式。鏈傳動(dòng)的缺點(diǎn)且鏈速不均勻。當(dāng)平環(huán)進(jìn)入嚙合區(qū) α 角范圍內(nèi)時(shí)，鏈輪與平環(huán)開(kāi)始嚙合，鏈輪窩稽推功平環(huán)，牽引速度變化很快。因此工作時(shí)很不穩(wěn)定，不宜用于采煤機(jī)的牽引裝置中。必須指出，采用緊夠裝置時(shí)，應(yīng)保證其有足夠的行程或壓縮量，避免松邊緊鏈裝置在工作過(guò)程中因收縮頂死而呈剛件固定。為此，應(yīng)當(dāng)估計(jì)采煤機(jī)工作時(shí)牽引鏈中的最大的彈性伸長(zhǎng)量。表 4—5 列出了兩種圓環(huán)鏈的彈件伸長(zhǎng)量．可供估算時(shí)參考。2.2.2 無(wú)鏈牽引機(jī)構(gòu)1)無(wú)鏈牽引的優(yōu)缺點(diǎn)隨著采煤機(jī)向強(qiáng)力、重型化及大傾角的方向發(fā)展，其電動(dòng)機(jī)功率已逐漸增大到 450 一 750kw，牽引力己達(dá)到 400 一 600KN。對(duì)于這樣大的牽引力，目前的圓環(huán)鏈傳動(dòng)的強(qiáng)度已不能滿足實(shí)際需要，牽引鏈極易拉斷，而且拉斷時(shí)，牽引鏈儲(chǔ)存的巨大彈性能被釋放，將造成嚴(yán)重傷害。因此，七十年代以來(lái)，無(wú)鏈牽引采煤機(jī)得到了大力發(fā)展。無(wú)鏈牽引機(jī)構(gòu)取消了固定在工作面兩端的牽引鏈．而采用采煤機(jī)上的驅(qū)動(dòng)輪與輸送機(jī)上的齒條等相嚙合的方式來(lái)移動(dòng)機(jī)器。無(wú)鏈牽引具有一系列優(yōu)點(diǎn)：(1)采煤機(jī)移動(dòng)平穩(wěn)、振動(dòng)小，因而裁荷均勻，延長(zhǎng)了機(jī)器的使用壽命，故障率也大大減少 。(2)可利用無(wú)鏈雙牽引傳動(dòng)將牽引力提高到 400 一 600kN，以適應(yīng)采煤機(jī)在大傾角(最大達(dá) 54°)條件下工作，利用制動(dòng)器還可使機(jī)器的防滑問(wèn)題得到解決。18(3)可以實(shí)現(xiàn)工作面多臺(tái)采煤機(jī)同時(shí)工作，提高工作面產(chǎn)量。(4)嚙合效率高，可將牽引力有效地用在割煤上。因它沒(méi)有原來(lái)鏈牽引的鏈條通過(guò)三個(gè)鏈輪時(shí)產(chǎn)生的圍繞折曲嚙合合損失，所以噪聲也有降低。(5)消除了牽引鏈帶來(lái)的斷鍍、反鏈敲缸等事故，大大提高了安全性。無(wú)鏈牽引的缺點(diǎn)是：①對(duì)輸送機(jī)的彎曲和起伏不平的要求較高，對(duì)煤層地質(zhì)條件變化的適應(yīng)件較差，叛及輸送機(jī)起伏太大，會(huì)影響無(wú)鏈牽引機(jī)構(gòu)的嚙合，造成傳動(dòng)件的損壞事故。②無(wú)鏈牽引機(jī)構(gòu)使機(jī)道寬度增加了約 100mm，所以提高了支架控頂能力的要求。因此，此采煤機(jī)的牽引結(jié)構(gòu)采用無(wú)鏈牽引。2)無(wú)鏈牽引機(jī)構(gòu)的分類據(jù)統(tǒng)計(jì)，目前已有 20 多種無(wú)鏈牽引機(jī)構(gòu)，但歸結(jié)起來(lái)可分為三類：(1)驅(qū)動(dòng)輪——齒條系統(tǒng) 利用牽引部上的驅(qū)動(dòng)輪直接或經(jīng)齒軌輪與固定在輸送璣上的齒條相嚙合而移動(dòng)采煤機(jī)。這種無(wú)鏈牽引機(jī)構(gòu)的強(qiáng)度高，傳力大，可獲得大的牽引力；可以單牽引或雙牽引傳動(dòng)，雙牽引時(shí)同一主泵供給相互獨(dú)立的傳動(dòng)裝置，使?fàn)恳υ龃笠槐叮珷恳俣葴p小一倍；齒條或齒軌的撓曲性好，可以適應(yīng)輸送機(jī)的彎曲和起伏；傳動(dòng)系統(tǒng)中設(shè)有制動(dòng)裝置，機(jī)器停止?fàn)恳磿r(shí)制動(dòng)，以防機(jī)器下滑；系統(tǒng)既可以裝在檔煤板側(cè)，也可以裝在鏟煤板側(cè)，以適應(yīng)不同的需要。所以，驅(qū)動(dòng)輪——齒條系統(tǒng)是目前應(yīng)用最多的無(wú)鏈牽引機(jī)構(gòu)。(2)傳動(dòng)鏈一齒軌系統(tǒng) 這種牽引機(jī)構(gòu)是通過(guò)驅(qū)動(dòng)齒輪經(jīng)齒軌輪與鋪設(shè)在輸送機(jī)上的圓柱排銷式齒軌嚙合而使采煤機(jī)移動(dòng)的，其結(jié)構(gòu)如 2-1 所示。驅(qū)動(dòng)輪和中間傳動(dòng)輪都是擺線齒廓，后者采用長(zhǎng)齒以適應(yīng)排銷的起伏。19排銷的安裝方式可以分為固定式與滑動(dòng)式是兩種，固定式排銷用螺栓固定在齒軌座的長(zhǎng)孔中，以保證中部槽水平偏轉(zhuǎn)。齒軌座用螺栓固定在中部槽上?；瑒?dòng)式銷排分為兩種，一種是將銷排安裝在輸送機(jī)導(dǎo)向槽中，它可以沿導(dǎo)向滑動(dòng)，但滑動(dòng)量受到導(dǎo)向槽的擋塊限制，并靠間隙來(lái)保證其水平和垂直偏轉(zhuǎn)；另一種是將排銷的卡套安裝在導(dǎo)向管上，使排銷能沿輸送機(jī)方向在導(dǎo)向管上滑動(dòng)，為限制動(dòng)量，導(dǎo)向管上也有擋塊。這種系統(tǒng)可利用原采煤機(jī)改裝，但因傳動(dòng)鐵強(qiáng)度低、移動(dòng)速度不均、磨損大和效率低而應(yīng)用不多。法國(guó) SIRUS—400 型采煤機(jī)采用這種系統(tǒng)，但驅(qū)動(dòng)鏈輪用水平鏈輪，傳動(dòng)鏈采用圓環(huán)鏈。(3)液壓缸推進(jìn)系統(tǒng) 利用兩個(gè)液壓缸交替推移前進(jìn)而使機(jī)器移動(dòng)。工作時(shí)，一個(gè)液壓缸的卡爪夾緊導(dǎo)軌，該缸進(jìn)油使活塞桿伸出推動(dòng)機(jī)器前移；另一卡爪松開(kāi)，活塞桿收回，難備下次推移。這種系統(tǒng)雖可簡(jiǎn)化牽引部結(jié)構(gòu)，但是斷續(xù)運(yùn)動(dòng)，卡爪和導(dǎo)軟磨損大。因此本設(shè)計(jì)采用齒輪銷排式無(wú)鏈牽引機(jī)構(gòu)如圖 2-1 所示。2.3 牽引部的組成及特點(diǎn)牽引機(jī)構(gòu)由牽引部和行走箱組成，其中牽引部由機(jī)殼、牽引馬達(dá)、液壓制動(dòng)器、馬達(dá)齒輪軸、惰輪組、牽引軸、中心齒輪組、行星減速器及油微側(cè)標(biāo)尺等主要零部件組成。行走箱由機(jī)殼、驅(qū)動(dòng)輪、行走輪組成。該牽引部有以下特點(diǎn)：（1）牽引力大，是機(jī)器重量的 1.4 倍。（2）制動(dòng)器采用液壓制動(dòng)，制動(dòng)力大，使采煤機(jī)在較大傾角條件下采煤時(shí)，有了可靠的防滑措施。（3）采用雙極行星減速機(jī)構(gòu)，減速比大，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單。行星減速器采用四行星輪減速機(jī)構(gòu)使軸承的壽命和齒輪的強(qiáng)度裕度大，可靠性高。行星減速機(jī)構(gòu)為20雙浮動(dòng)機(jī)構(gòu)即太陽(yáng)輪、行星架浮動(dòng)，以補(bǔ)償制造和安裝誤差，使各行星輪均勻承擔(dān)載荷。（4）平滑靴支撐耳及油缸連接耳的設(shè)計(jì)均考慮了升高機(jī)面高度的配蘇要求，使機(jī)器適應(yīng)面更廣。（5）行走箱與牽引部獨(dú)立箱體設(shè)計(jì)，使采煤機(jī)可以在改變行走箱的條件下改變機(jī)面高度，以適應(yīng)不同的采高。（6）滑輪回轉(zhuǎn)中心與行走輪中心軸同軸，保證行走輪與銷軌的正常嚙合。（7）左右兩個(gè)牽引部采用對(duì)稱設(shè)計(jì)。（8）機(jī)殼設(shè)計(jì)采用可焊鑄銅制造，強(qiáng)度高。21圖 2—1 齒輪銷排式無(wú)鏈牽引機(jī)構(gòu)2.4 牽引機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)和動(dòng)力設(shè)計(jì)方案的確定 2.4.1 牽引部與行走箱一體設(shè)計(jì)牽引部與行走箱設(shè)計(jì)在一個(gè)箱體內(nèi)部，既不利于防塵，同時(shí)制造出的機(jī)箱的總體積也較大，不便于維修，互換性比較差。最重要的是這種箱體內(nèi)部結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜質(zhì)量過(guò)于集中，對(duì)軌道的壓力過(guò)于集中。2.4.2 牽引部和行走箱獨(dú)立箱體設(shè)計(jì)牽引部和行走箱獨(dú)立箱體設(shè)計(jì)，這樣的設(shè)計(jì)對(duì)配不同槽寬的運(yùn)輸機(jī)或不同的牽引形式時(shí)只需要改變行走箱，其他主機(jī)箱不變，配套適應(yīng)性強(qiáng)。兩個(gè)牽引部和行走箱左右對(duì)稱分布在兩側(cè)，由兩個(gè)液壓馬達(dá)分別經(jīng)牽引不減速驅(qū)動(dòng)實(shí)現(xiàn)雙牽引。采用現(xiàn)在國(guó)內(nèi)不常使用的銷軌式牽引系統(tǒng)，導(dǎo)向滑靴和行走輪中心合一騎在運(yùn)輸機(jī)銷軌上，一是保證采煤機(jī)不掉道，同時(shí)還能保證行走輪和銷軌柱銷有較好的嚙合性能。因此，箱體設(shè)計(jì)采用牽引部和行走箱獨(dú)立箱體設(shè)計(jì)。2.5 此種設(shè)計(jì)對(duì)牽引部的要求（1）足夠大的牽引力 為在困難條件下割煤，采煤機(jī)應(yīng)有足夠大的牽引力。常見(jiàn)采煤機(jī)牽引力如表 2—1。2—1 采煤機(jī)牽引力的參數(shù)匹配（單位為 kW/kN）采煤機(jī)電動(dòng)機(jī)功率 ～50 100 150 200 300牽引力 ～100 100～120 160～180 200～220 250～300由于無(wú)鏈牽引采煤機(jī)可用在大傾角(40。一 50。)中，因而—一般采用雙牽引傳動(dòng)。采用這種雙牽引，牽引力較上定位增大一倍，但牽引速度降低一倍。22目前采煤機(jī)的最大牽引力達(dá) 2×310kN。（2）總傳動(dòng)比大 牽引速度一舷為 v9＝0 一 10m／min，因此傳動(dòng)裝置的總傳動(dòng)比應(yīng)大于 300。（3）總傳動(dòng)比要能在工作過(guò)程中隨時(shí)調(diào)節(jié)，并且最好能無(wú)級(jí)調(diào)節(jié)，這是因?yàn)檠毓ぷ髅婷嘿|(zhì)的變化及夾矸、硬夾雜物的分布是隨機(jī)的，必須根據(jù)煤質(zhì)軟硬來(lái)調(diào)節(jié)牽引速度的大小。（4）要在電功機(jī)轉(zhuǎn)向不變的條件下能反向牽引和停止?fàn)恳?采煤機(jī)上行、下行割煤時(shí)，電動(dòng)機(jī)方向是一定的，為改變牽引方向，傳動(dòng)鏈中應(yīng)有相應(yīng)措施；為避免電動(dòng)機(jī)帶負(fù)荷起動(dòng)，采煤機(jī)停機(jī)前應(yīng)先停止?fàn)恳怪饔蜅l回到零位。此外，在更換救齒和滾筒凋高、調(diào)斜等操作中，常需要采煤機(jī)停止?fàn)恳瑫r(shí)又要開(kāi)動(dòng)電動(dòng)機(jī)來(lái)供油并使?jié)L筒轉(zhuǎn)動(dòng)．這就要求牽引部設(shè)置離合器及調(diào)速手把的正確零位位置。（5）牽引部應(yīng)有可靠、完善的自動(dòng)調(diào)速系統(tǒng)和完善的保護(hù)裝置 應(yīng)根據(jù)電動(dòng)機(jī)負(fù)荷、牽引力大小來(lái)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)調(diào)速及過(guò)載保護(hù)，還應(yīng)設(shè)置油濕、油質(zhì)保護(hù)和防止機(jī)器下滑的裝置。（6）操作方便 牽引部應(yīng)有手動(dòng)操作、離機(jī)操作及自動(dòng)調(diào)度等裝置。（7）零部件應(yīng)有高的強(qiáng)度和可靠性：顯然本引部只消耗采脫機(jī)裝機(jī)功率的10～15%，但因牽引速度低，牽引力大，零部件受力大，所以必須要有足夠的強(qiáng)度和可靠性。2.6 牽引阻力的確定牽引阻力是采煤機(jī)沿工作面割煤時(shí)需要克服的移動(dòng)阻力。以雙滾筒無(wú)鏈鏈牽引采煤機(jī)上行采煤為例，說(shuō)明本引阻力的確定。采煤機(jī)騎在刮板輸送機(jī)上靠?jī)蓚€(gè)滑靴 A、B 支承在工作面例槽華上，兩個(gè)滑靴 C、D 支承在采空區(qū)測(cè)槽幫上，并靠導(dǎo)向管導(dǎo)向。牽引鏈兩端固定在張緊裝置上，后者固定在杏輸送機(jī)的機(jī)頭23和機(jī)尾上。采煤機(jī)上行割煤時(shí)，滾筒上作用的外阻力有：推進(jìn)阻力、垂直底板阻力、及側(cè)向力。根據(jù)滾筒上每個(gè)齒的受力情況，不難確定以上諸力的大小和作用位置。在外力及機(jī)器員力 6 的作用下，四個(gè)滑靴 A、B、C 及 D 上的支撐反力和相應(yīng)的摩擦力，它們可根據(jù)空間力系求得。因滾筒側(cè)向力較小，且對(duì)牽引阻力影響不大，故在計(jì)算時(shí)忽略不計(jì)。對(duì)無(wú)鏈牽引采煤機(jī)通常按傾角 18°來(lái)確定牽引力，所以在傾角 α＞16-18°時(shí)，必須設(shè)置液壓安全絞車；對(duì)無(wú)鏈牽引采煤機(jī)，則應(yīng)按最大傾角來(lái)選擇牽引力和相應(yīng)的制動(dòng)力矩。鏈牽引采煤機(jī)靠牽引部主動(dòng)鏈輪纏繞兩端固定在輸送機(jī)上的牽引鏈而移動(dòng)。牽引鏈一邊緊．一邊松。為了順利吐鏈并消除卡鏈?zhǔn)鹿剩蓜?dòng)鏈必須靠緊鏈裝置來(lái)保證一定的頂緊力。牽引部產(chǎn)生的牽引力應(yīng)大于牽引阻力，并應(yīng)滿足（2-1）21P??式中 P 2-------牽引鏈緊邊植力；P1-------牽引鏈松邊拉力。而鏈牽引的牽引力則由實(shí)際工作的情況可以靈活設(shè)計(jì)與并且改動(dòng)要比鏈牽引容易的多。2.7 減速機(jī)構(gòu)的選用2.7.1 減速器的概述減速器是原動(dòng)件和工作機(jī)之間的獨(dú)立閉式傳動(dòng)裝置，用來(lái)降低轉(zhuǎn)速和增大轉(zhuǎn)矩以滿足各種工作機(jī)械的需要。減速器的種類很多，按照傳動(dòng)的形式的不同可分為齒輪減速器，蝸桿減速器，和行星減速器；按照齒輪傳動(dòng)的級(jí)數(shù)又可分為單機(jī)和多級(jí)減速器，按照傳動(dòng)的形式又可分為展開(kāi)式，分流式和同軸式減速器。這里僅討論齒輪傳動(dòng)、蝸桿傳動(dòng)以及由他們組成的減速器。若按傳動(dòng)和結(jié)構(gòu)特點(diǎn)來(lái)劃分，這類減速器主要有六種，他們分別是：齒輪減速器、蝸桿減速24器、行星減速器、蝸桿齒輪減速器及齒輪我感減速器、擺線針輪減速器、諧波齒輪減速器。這六種減速器均有標(biāo)準(zhǔn)系列產(chǎn)品，使用時(shí)只需結(jié)合所需傳動(dòng)功率、轉(zhuǎn)速、傳動(dòng)比、工作條件和機(jī)器的總體布置等具體要求，從產(chǎn)品目錄中或相關(guān)手冊(cè)上選擇即可。2.7.2 主要減速器特點(diǎn)比較及選擇1)齒輪減速器的特點(diǎn)齒輪減速器的特點(diǎn)是效率及可靠性高，工作壽命長(zhǎng)，維護(hù)簡(jiǎn)便，應(yīng)用范圍較廣，此類減速器按其齒輪的級(jí)數(shù)可分為單級(jí)、兩級(jí)、三級(jí)和多級(jí)的；按其軸在空間的布置可分為立式與臥式；按其運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖的特點(diǎn)可分為展開(kāi)式、同軸式和分流式等。2)蝸桿減速器蝸桿減速器的特點(diǎn)是在外廓尺寸不太大的情況下，可獲得較大的傳動(dòng)比，工作平穩(wěn)，噪聲較小，但效率比較低。其中，應(yīng)用最廣的是單級(jí)蝸桿減速器，兩級(jí)蝸桿減速器則應(yīng)用較少。3）行星減速器行星減速器由于具有減速比大、體積小、重量輕。效率高等優(yōu)點(diǎn)在很多情況下可代替二級(jí)、三級(jí)以及普通齒輪減速器和蝸桿減速器。參照機(jī)械設(shè)計(jì)書中表 18-4 可知：行星齒輪的結(jié)構(gòu)可以使?fàn)恳康恼w尺寸減小，重量減輕，盡管制造精度較高，機(jī)構(gòu)較為復(fù)雜但是由于牽引部要的動(dòng)力傳動(dòng)要求結(jié)構(gòu)緊湊，根據(jù)牽引部傳動(dòng)裝置的要求，結(jié)合減速器的效率、外哭尺寸和質(zhì)量等要求，我們綜合分析比較，我們參照機(jī)械設(shè)計(jì)書中表 18-1，18-2，18-3，18-4，四個(gè)表中各種減速器的適用場(chǎng)合、推薦的傳動(dòng)比以及使用特點(diǎn)，牽引部的減速機(jī)構(gòu)采用兩級(jí)行星減速器作。252.8 潤(rùn)滑方式及齒輪油的確定良好的潤(rùn)滑對(duì)于采煤機(jī)的使用壽命和傳動(dòng)效率有著很重要的要求。目前，國(guó)內(nèi)外采煤機(jī)減速器的潤(rùn)滑方式有三種：飛濺潤(rùn)滑、強(qiáng)迫潤(rùn)滑和定期注油或脂潤(rùn)滑。目前大多數(shù)的采煤機(jī)均采用飛濺潤(rùn)滑。飛濺潤(rùn)滑的潤(rùn)滑強(qiáng)度高工作零件散熱快，而主要優(yōu)點(diǎn)是簡(jiǎn)單，對(duì)潤(rùn)滑油雜質(zhì)和粘度降低較不敏感，并且要求搖臂的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單。較小的齒輪靠較大的齒輪帶油并送到嚙合處進(jìn)行潤(rùn)滑。軸承是靠足夠的油面高度或?yàn)R油潤(rùn)滑的。當(dāng)傳動(dòng)零件轉(zhuǎn)速相當(dāng)高時(shí)，這種方法可以使位于不同水平面的傳動(dòng)件得到良好的潤(rùn)滑。綜合考慮潤(rùn)滑的要求和攪動(dòng)產(chǎn)生的能耗，本設(shè)計(jì)采用飛濺潤(rùn)滑，注油高度為距機(jī)殼上平面 290mm～320mm，在牽引部頂端設(shè)有油位側(cè)標(biāo)尺，可觀察油面高度，每周檢查一次，根據(jù)實(shí)際情況更換新油。齒輪油的選用，齒輪傳動(dòng)系統(tǒng)的用油與所受的載荷、油池的散熱條件有著密切的關(guān)系，減速器的傳動(dòng)件一般都進(jìn)行滲碳淬火或滲氨，考慮一般牽引截割速度為 7.75m/s 左右，因此根據(jù)文獻(xiàn)[8]選用 N220 工業(yè)極壓齒輪油作為牽引部?jī)?nèi)的齒輪的潤(rùn)滑油。2.9 密封形式的確定對(duì)密封裝置的要求主要有：（1）在一定壓力下，具有良好的密封性；（2）相對(duì)運(yùn)動(dòng)件間，因密封引起的壓力應(yīng)較??；（3）結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，易于制造，成本低、壽命長(zhǎng)，使用維護(hù)簡(jiǎn)便。 采煤機(jī)牽引部采用的密封件主要有 O 型密封圈、墊圈、旋轉(zhuǎn)唇形密封、無(wú)骨架密封、迷宮密封和浮動(dòng)密封這五種。因?yàn)辇X輪的潤(rùn)滑裝置采用采用飛濺潤(rùn)滑，因此對(duì)于箱體的密封要求很高，因此，在惰輪軸及軸承蓋的安裝時(shí)使用 O26形圈進(jìn)行密封；而在螺栓連接面使用矩形橡膠墊圈密封；在一般的軸孔相對(duì)運(yùn)動(dòng)處采用旋轉(zhuǎn)唇形密封和無(wú)骨架密封；在行星機(jī)構(gòu)輸出軸處同時(shí)使用迷宮密封和浮動(dòng)密封，以上密封裝置均能滿足采煤機(jī)牽引部的設(shè)計(jì)要求。故按以上的密封裝置對(duì)牽引部進(jìn)行密封。273.牽引部的主要技術(shù)參數(shù)及傳動(dòng)比的設(shè)定3.1 牽引部的主要技術(shù)參數(shù)牽引部機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)參數(shù)要求由于工作面狹窄，不安全因素多，負(fù)載變化大，采煤機(jī)牽引速度低， （一般都小于 10r/min） ，結(jié)合本設(shè)計(jì)要求，牽引速度的大小約為 7.7r/min。液壓馬達(dá)由泵箱設(shè)計(jì)提供，采用 EATON54 型定量斜盤式軸向柱塞馬達(dá)。該馬達(dá)的主要技術(shù)參數(shù)：理論排量： /r31cm允許最大轉(zhuǎn)速：3720r/min實(shí)際使用轉(zhuǎn)速：約 1105r/min允許最大工作壓力：41.5MPa 實(shí)際工作壓力：20.7MPa3.2 牽引機(jī)構(gòu)傳動(dòng)方案的設(shè)計(jì) ei3.2.1 傳動(dòng)比的計(jì)算1）由牽引速度和液壓馬達(dá)的轉(zhuǎn)速可計(jì)算總傳動(dòng)比 ：ei（3-1）105r/mn1437.ii???輸 入總 輸 出2）確定各級(jí)傳動(dòng)比：傳動(dòng)比分配的原則是：(1)各級(jí)傳動(dòng)比應(yīng)在合理范圍內(nèi)；28(2)應(yīng)該使大齒輪大致相近，以便有相同的浸油深度，保證各級(jí)齒輪傳動(dòng)具有良好的飛濺；(3)設(shè)計(jì)的齒輪應(yīng)該防止發(fā)生干涉。因此，參考文獻(xiàn)[10]初選傳動(dòng)比：采煤機(jī)身高度受到嚴(yán)格控制，一般齒輪傳動(dòng)每級(jí)傳動(dòng)比小于 4，行星機(jī)構(gòu)的傳動(dòng)比為 4-6，初定時(shí)： 120%3ji???首先，參考其他采煤機(jī)的參數(shù)，結(jié)合本機(jī)的特點(diǎn)，采用兩級(jí)直齒輪和兩級(jí)行星機(jī)構(gòu)減速，確定各級(jí)傳動(dòng)比分配如下：直齒輪減速：i 1=1.27 i2=3.455行星機(jī)構(gòu)減速：i 3=5.7 i4=5.7傳動(dòng)系統(tǒng)的傳動(dòng)簡(jiǎn)圖如圖 3-1 所示：3.2.2 確定齒輪模數(shù)和齒數(shù)前二級(jí)直齒輪的齒數(shù)估算，為了防止過(guò)多的嚙合，盡量考慮選用配對(duì)的齒輪不存在公約數(shù)，同時(shí)參考無(wú)錫采煤機(jī)廠的采煤機(jī)，選取實(shí)數(shù)如下：第一級(jí)傳動(dòng)：Z 1=37,Z2=47第二級(jí)傳動(dòng)：Z 3=22,Z4=76估算一軸的轉(zhuǎn)矩為 T1=252.172×0.99=249.65Nm，因此根據(jù)文獻(xiàn)[10]，根據(jù)轉(zhuǎn)矩查表選取第一級(jí)的模數(shù)為 4mm，第二級(jí)模數(shù)為 5mm。29然后，估算齒數(shù)及中心距，考慮到箱體壁厚，及箱體內(nèi)部空間結(jié)構(gòu)和保持箱體體積等因素，發(fā)現(xiàn)必須在第一級(jí)和第二級(jí)之間加入惰輪，參考其他采煤機(jī)的設(shè)計(jì)，和以上設(shè)計(jì)中遇到的問(wèn)題，加入惰輪，惰輪的模數(shù)保持和第一級(jí)模數(shù)一致，取模數(shù)為 4mm。圖 3-1 傳動(dòng)系統(tǒng)的傳動(dòng)簡(jiǎn)圖-3.2.3 確定各軸輸入扭矩、轉(zhuǎn)速、輸入功率由公式(2-2)1mni??各軸輸入轉(zhuǎn)速：301n05r/min?（ ）21()87.1/.ri230()5./in.4ni?4318.2/mi.7ri54()5/in.ni?各軸的輸入功率：0225.170/629.18NTnKW????馬 達(dá) 198.??馬 達(dá) 花 鍵（ ）23d .齒 輪 軸 承（ ）2 .0927KN???齒 輪 軸 承（ 3）2376.W???齒 輪 軸 承（ 4） 36.985.4（ 5） 520.23KN?（ 6）各軸的轉(zhuǎn)矩： 55119.09182.70PT Nmn????102.7.49.6??花 鍵3d512.????齒 輪 軸 承