电牵引采煤机牵引部的设计

I课题：电牵引采煤机牵引部的设计专业：机械设计制造及其自动化学生：（签名）指导教师：（签名）II摘要电牵引采煤机如今已经被广泛的应用于各类中厚型煤层的工作面，功率越来越大，技术也越来越先进。牵引部是采煤机的重要组成部分，在此次设计中，首先通过两种不同方案的对比，选取合理优化的方案来设计，其次，通过对两级直齿轮和两级行星轮减速器的选材、确定尺寸、并进行各种校核来满足设计的要求。以及完成轴得计算和校核、轴承的选用和行走轮的介绍，来完成设计任务。最后，根据结果绘制所需要的总体装配图和各零件图，完成此次采煤机牵引部的设计。关键词：采煤机；牵引部；设计。IIISubject:TheCoalwinningmachine’TractiondesignAbstractElectrictractionshearerhasnowbeenworkingfacingiswidelyusedinallkindofthickcoalseam,powerismoreandmorebig,thetechniqueismoreandmoreadvanced.Tractiondepartmentisanimportantpartofthecoalminingmachine,inthisdesign,firstofall,throughtwodifferentschemescomparison,andselectareasonableoptimizationschemetodesign,secondly,throughmaterialselection,thetwostagegearandthetwostageplanetarygearreduceristodeterminethesize,andvariouscheckingtomeetthedesignrequirements.Andtheselectionandawalkingwheelisintroducedtocalculateandcheckshaft,bearing,completethedesigntask.Finally,accordingtotheresultsofdrawgeneralassemblydrawingandpartdrawingrequiredcompletedthedesignoftractionshearer.Keywords：Coalwinningmachine,Traction,Design.IV目录1绪论................................................61.1采煤机的发展史.......................................61.1.1国外电牵引采煤机发展状况........................61.1.2国内电牵引采煤机的现状..........................91.1.4采煤机的概述...................................111.1.5设计的目的和意义...............................122采煤机牵引部的方案设计.............................132.1方案选型.............................错误!未定义书签。2.1.1牵引部电动机的选用.................错误!未定义书签。2.1.2牵引部传动比分配...................错误!未定义书签。2.1.3传动系统的运动和动力参数计算.......错误!未定义书签。3牵引部系统各轴组件设计...............错误!未定义书签。3.1齿轮设计.............................错误!未定义书签。3.1.1高速级直齿圆柱齿轮的设计计算.......错误!未定义书签。3.1.2低速级直齿圆柱齿轮的设计计算.......错误!未定义书签。3.1.4二级行星齿轮的初步设计及强度校核....错误!未定义书签。3.2轴的设计计算及轴承的选择.............错误!未定义书签。3.2.1Ⅱ轴的设计计算......................错误!未定义书签。V3.2.2一级行星轮轴初步设计及强度校核及轴承寿命计算错误!未定义书签。3.2.3二级行星轮轴初步设计及强度校核及轴承寿命计算错误!未定义书签。4行走轮的介绍.........................错误!未定义书签。5结论...............................错误!未定义书签。致谢.................................错误!未定义书签。参考文献...............................错误!未定义书签。61绪论1.1采煤机的发展史采煤的自动化起源于1940年以后，是依附于矿山机械的出现而开始的。在1940年的初初期，英国和德国都开发生产出了早期的最早的链式采煤机，但出煤产量比较低下，在同一时间，德国也开发出了用刨削方式挖煤的刨煤机，煤矿挖煤随之进入了自动化时期2，由于采用的是链式结构，磨损非常大，产煤质量比较低，同时也因为矿底运送条件比较单一，产量无法完全得到增加。到了1950年以后，美国等采煤机制造国开发出了出了滚筒式的采煤机，还有应用于撑高的液压支柱和运送煤的可伸缩弯曲的刮板输送机。大大提高了矿山采煤的效率，因为滚筒不可以上下移动，属于那种固定形式的，限制了采煤机采煤的范围，这种形式的采煤机被广泛称之为第一代采煤机。在1960年以后，是全球采煤技术高速发展的关键阶段，单摇臂滚筒采煤机的诞生解决了调节采煤高度的难题，滚筒嵌在摇臂上，通过来回摇动摇臂来调节滚筒采煤的截割采煤的高度，使采煤机随着地层变化而导致各类煤层的厚度的变化，采煤机适用的范围更广了，这种采煤机我们称之为第二代采煤机2。在六十年代中期，随着第三代新型的双滚筒采煤机的的出现，更完善科学地解决了综采工作面的切口问题。再加上液压支架和弯曲的输送机技术的更加完善等等，把综合开采技术推到了一个更高，更安全可靠的新水平。全面地实现了机械化采煤的高产能、高效率和经济安全，降低了生产成本，促进了社会经济又好又快的发展。展现了采煤机械化的适应性和优越性。在20世纪70年代时，采煤综合机械化有了更进一步的提升和发展，综采装备朝着更大的功率、高产能以及完善功能和拓宽采煤范围的方向发展。采煤机无链牵引机构的研制成功和中期出现的第四代电牵引采煤机，改变了采煤机的性能，提高了采煤机的适用范围。1.1.1国外电牵引采煤机发展状况自1980年后,全球各主要煤炭存储国,为实现高产量高质量综采煤面的提升和实现井下采煤规模化挖掘的要求,大力研究高新技术,大力提速改变滚筒采煤7机的结构性能和功能,随之开发出一批高质量、高稳定性的“大型”采煤机。其中,具有影响力的是英国制造公司的Eiectra同批次采煤机，,德国制造公司的SL采煤机,美国煤机制造公司的LS同列型号和日本制造公司的MCLE2DR同型号的电牵引采煤机。这些采煤机反映了现在世界电牵引采煤机的先进研究方面。德国煤机制造公司,采煤机的机身结构特点为机长分为三段,两侧运动部位为锻造壳体机部,中间电力部分为焊接架体机构,摇臂可以分为部分分开结合,左右相同一样,可适应各种各样的相关要求；牵引部电力传动机构应用两交流电机,电枢运用计算机控制,励磁运用串联,不但能适应四个象限的运载,还能适应两个牵引,趋向载体平衡,现在各国都在大力研发交流形式的电牵引采煤机。美国的煤机研发制造公司从3到7LS,机器身长被分为3节焊接组织结构,滚筒摇臂被划为部分连接、前后互用,牵引部电力传动机构为两个电机串激并联,现在已经开发了投产运用7LS的新型电牵引采煤机。以日本煤机制造公司的RD101101为代表的新型的电牵引采煤机,其机体组织为传统的截割电机分布在机体的传统机体形式上,机械运动和连接十分繁杂。概括这些制造公司的电牵引采煤机的技术研发有下面几个特点:(1)截割部的电动机和装机部分的功率都有很大程度的提高，为了满足快捷高速低损耗综采工作面高效采煤的需求,不管是哪种类型的采高采煤机,都在想办法增大装机时候电机的功率(含有截割部电机功率和牵引部电机功率)。装载功率差不多都均衡在900kW附近,一个截割部的电动机功率大概在300kW以上,最顶可以超过550kW。直流电牵引电动机的功率可以在2×45kW以上,交流电牵引电动机功率最高可以达2×45kW左右。(2)新型无链电牵引滚筒采煤机已经顶替了旧液压牵引滚筒采煤机被广泛的应用于各种矿山，世界各采煤机制造公司，自1980年后以来，都已经把开发方向转向制造电牵引采煤机如德国煤机制造公司是最先研制筒采煤机的,1985年以后，就不再制造生产各类液压牵引滚筒采煤机,开发出了EDW的各式电牵引滚筒采煤机,1990年又开发制造交流直流两种通用新型电牵引采煤机。美国煤机研发机构1975年以后就大力发展制造多种电机驱使的直流电牵引滚筒采煤机,1980年以后随之推出了一系列3LS,4LS和6LS3的新型采煤机,其电力组织经过多次提高,更加趋向于完美。英国煤机制造公司1985年以来已经研制了8ELECTRA1000和ELECTRA应用于薄煤层挖掘的电牵引滚筒采煤机。日本煤机研发机构1980年以后开始研制生产高效率的电牵引滚筒采煤机以满足经济发展的需求,最具影响力是MCLE2DR101101,MDLE2DR102102型采煤机,是世界上首次开发。法国煤机制造公司在1990年左右也已经开发生产出了新型交流电牵引滚筒采煤机。交流电牵引采煤机在现在几年内发展迅速，因为性能可靠,稳定性强、结构紧凑,有代替直流电牵引采煤机的可能。自日本1980年的时候把第一个交流电牵引滚筒采煤机被研发生产后,到如今除过美国外,其它国家如欧盟体制内的主要国家都已经开发生产出心得交流电牵引滚筒采煤机,是未来电牵引滚筒采煤机研发的目标。(3)牵引部的减速速度和牵引力的逐渐提高液压牵引滚筒采煤机的最大牵引减速速度是7m/min左右,然而在现实中可用来采煤的速度达到了43m/min,适应不了高效率采煤的需求。新型采煤机牵引部部分的电动机功率不断提升,最高可以使采煤机速度超过16m/min,美国煤机制造公司制造生产的采煤机18m/min的牵引速度很正常,美国煤机制造公司的一台经过整修的电牵引采煤机的牵引速度最高可超过2800m/min。因为采煤机要适应快捷牵引采煤,滚筒采煤机的截割深度的增加和转动速率的减小,结果导致滚筒采煤机的移动的进给量和采煤的推进力的变大,因此滚筒采煤机要提高牵引部牵引力,现在已经大概提高到400到650kN,目前世界上开发的最大牵引力为900kN的电牵引采煤机。(4)多种电动机驱使横向分布的机体框架广泛发展,1975年以后只有美国的LS系列电牵引采煤机、德国的EDW215022L22W型电牵引采煤机应用多种电机驱使移动,机械传动结构相互之间独自孤立,部件和原件之间没有机械传动的连接,去掉了锥齿轮传动机构和繁杂的通用轴,机械机构简便,拆卸快捷。现在,这种类型的采煤机不但有电牵引,还有液压牵引,有代替以前的截割部电机竖着向分布的可能。(5)滚筒采煤机的截割深度持续加大，牵引部速度的提高,液压支架也随着机体支撑持续跟上,导致采煤机的空道空顶时间减小,为提高采煤机截割深度创造了理由。(6)整体加大供电的电压，因为装载功率很大程度的增大,为了确保供电的用量和电机功能,新开发的高功率电牵引滚筒采煤机差不多都加大供电的电压,9主要有2200V,3200V,4100V和5100V。美国煤机制造公司现在拥有的大型综采工作面中,超过51%的电牵引滚筒采煤机的供电电压都超过2200V。(7)有周全的的监测系统。含应用微型处理机监控的工况检测、数据采集、故障显现的自动检测系统、随地监控、无线电的随机检测,而且已经能控制的液压支架、输送机的行走动作和滚筒随机调