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滚筒
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1 前言 引言 滚筒式采煤机是综合机械化采煤工作而的主要设备，其结构与性能优劣直接关系到煤碳产量及人身安全、设备安全。自 20世纪 50年代初滚筒式采煤饥问世以来，其研究、生产大致经历了四代，即固定滚筒采煤饥、单摇臂滚筒采煤机、双摇臂滚筒采煤机、电牵引采煤机。我国在长期煤炭生产实践中，也已陆续研制生产了一系列国产采煤机，并且在借鉴国外先进机型的基础上，迅速发展了大功率电牵引采煤机 (总装机功率达 1 400上 )。通过调研我们发现滚筒采煤机尚有很多需要改进的地方。我们主要就滚筒采煤机的结构布置、滚筒改进、自动控制 、液压系统的改进 、 旋滚筒的优化设计 等方面进行设计、改进以提高滚筒采煤机的工作效率。 实习目的 本次实习在理论教学之后进行，是理论联系实际、培养学生“完成 设计工作者的基本训练”的重要环节，其目的是： a. 巩固、加深和扩大所学的理论知识，使理论更好的结合实际，通过参观和学习，对机械设计建立全面的系统概念，补充理论教学的不足； b. 通过仔细了解和自己毕业设计有关的产品的生产制造过程（机床的布局，各零部件的加工工艺过程，零部件组装成成品的装配过程等等），来熟悉工厂的生产加工过程（零件设计过程，零件工艺设计过程， 装配设计过程）； c. 通过对和自己毕业设计有关产品的原理、结构以及各零部件的结构的了解认识，为毕业设计（论文）收集资料，使自己的毕业设计得以顺利完成； d. 通过亲身感受工厂的生产环境、生产过程、生产管理等，为即将走上工作岗位积累感性认识； e. 通过在工厂参观实习，了解现代工厂的生产组织、生产管理，零件的加工工艺过程及其各种机床的加工特点，为今后走向工作岗位奠定坚实的基础。 实习过程 本次实习我们主要参观了 河北神风重型机械有限公司和 鹤壁鑫镕铸业有限责任公司 。 河北神风重型机械有限公司是由原峰峰集团所属的 机械总厂、马头机械厂、机电设备厂整合改制而成的有限责任公司，地处晋冀鲁豫四省交汇处的历史名城 2 邯郸市。公司现有员工 2200 余人，各类专业技术人员 300 余人，高级工程师 35 人，工人技师 50 余人，注册资金 元，年销售超过 元，年生产能力突破 4 万吨，以强大的机械设备开发、制造和配套能力而首推于冀南豫北大地 , 形成了 “ 天择 ” 牌煤炭和冶金两大系列的主导产品。现是全国煤炭行业机电配件定点生产企业，全国煤矿综机配件定点生产单位，中国质量检验协会团体会员单位，全国煤机协会常务理事 单位。多次获得省重合同、守信用单位，河北省十大优秀发明创造单位，中国诚信单位，中国标准计量质量技术，全国煤炭机械工业优秀企业等荣誉称号。 在相继通过 量体系认证、 量体系认证、 2006 年 2 月顺利通过 19001量管理体系、 2400128001 三合一 ” 体系认证。 煤炭系列产品：主要以综采成套设备设计、制造为主， 是我国目前唯一生产 “ 三机（ 采煤机、刮板机、液压支 架） 配套 ” 产品的厂家，可对 30 万 150 万吨矿井采煤工作面进行配套，并配有相应的顺槽装载机、胶带运输机、辅助绞车、单体支柱等设备，覆盖了整个采煤工作面的生产和运输系统设备； “ 三机 ” 配套产品与多厂家产品配套相比有不可比拟的优势， 可实现矿井采掘工作面设计、设备制造、安装、技术服务指导等一条龙配套服务 。目前我公司生产成套的 “ 三机 ” 配套设备已装备了有五十多个工作面，包括峰峰集团所属十三个矿、河北省磁县六合工业有限公司、河南省济源煤业有限公司、山西长治三荆沟煤矿、山西襄垣上良煤矿、内蒙棋盘井矿业有限责任 公司等矿井，创造了良好的社会效益和经济效益。 煤炭系列主导产品有： 00)/375(475) 、 压采煤机、 00)/365(465) 、 200 ） /350 （ 450 ）电牵引采煤机、 00 薄煤层采煤机、 下露天采煤机、 00 以下各种系列刮板运输机、各种类型阻力的液压支架、 下乳化液泵站及各种型号的绞车、 下带式输送机、单体液压支柱等。 冶金系列产品：主要进行冷热成 套生产线的设计、设备制造、安装、服务等一条龙服务。 目前我公司成套生产线已装备了有二十多条，包括河北卓立 1050 轧薄板、河北三河 60 万吨 500钢、河北鹿泉 35 万吨角钢、新兴铸管 35 万吨螺纹钢、宁夏石嘴山 60 万吨棒材、河北武安兴华 350H 型钢等成套生产线。主导产品有： 1250下冷热轧带钢、 350下 H 型钢、 850 辊径以下线棒材、 250下无缝钢管、 450下 H 型钢等成套生产线以及非标人字齿轮 3 座、轧机、卷曲机、矫直机、冷 床、飞剪、冷剪、重型齿轮箱、硬齿面减速机等各种机械设备、零部件等。 鹤壁鑫镕铸业有限责任公司，位于河南省鹤壁市山城区车站路 3 号，东临京广铁路、京珠高速公路、 107 国道，地理位置十分优越。 公司技术力量雄厚，拥有一支专业素质优良的技术队伍。其中，高级工程师 3名、工程师 11 名、技师 9 名。具有新工艺新材料的研究开发能力；可利用 进行二维和三维设计；能够应用 “ 华铸 造工艺分析系统 ” 对铸造工艺进行分析，从而进一步优化铸造工艺。 公司铸造设备先进、齐全。拥有 3 吨三相电弧炼 钢炉三台 ; 3t/天炉各一台； 575频炉一台； 2500频炉两台； 砂机 5 台； 3010型树脂砂混砂机各一台； 300 双搅拌树脂砂混砂机一台；桥式起重机 20台，其中，最大起重能力为 20 吨； 抛、喷联合清理设备一台； 车式抛丸清理机；热处理设备有 450480型电阻箱式热处理炉各一台； 15 吨煤气发生炉一台； 40 吨燃煤大型热处理炉一台。 公司检测设备完备，可进行着色、磁粉、超声波等无损探伤；能进行多种元素的化验及机械性 能、物理性能的测定，配备有炉前检测室及中心化验检测室。 公司先后为四川东方汽轮机厂、北京重型电机厂、武汉汽轮机厂、锦州汽轮机厂、四川乐山汽轮机厂等厂家生产了大量耐高温、耐高压、优质合金钢铸件；为北京航天部、上海冶金矿山机械厂、上海澎浦机器厂、上海良工阀门厂、上海第二石油机械厂、中原油田、上海煤炭科学研究院、中核苏阀等单位生产了大量结构复杂的铸钢件；通过外贸公司，先后生产了多批出口铸钢件、铸铜件。公司于于 2001 年5 月获得铸件进出口权； 2006 年 1 月通过了 量体系认证。 国内最大品种的采煤机摇臂壳体，材质 4 1 课题调研 筒采煤机发展概况和发展趋势 最早的滚筒采煤机出现在英国，它是把截煤机的减速箱部分改成允许安装一根横轴和截割滚筒。由于其水平轴截割滚 筒的设计优于截煤机，因此其改进型比刨煤机更适宜英国开采条件，但在 20 世纪 50 年代这种采煤机并非是唯一应用的采煤设备。另外有一种有竞争的采煤机是钻削式采煤机。这种采煤机配有一个按螺钻原理设计的主截割部，其应用范围主要局限与薄煤层。 滚筒采煤机经过多次改进设计而得到不断的发展。最早设计的滚筒采煤机仅能单向采煤，输送机和液压支架在向前推移之前，留在轨道上采出的煤在回空段被装载。后来又研发了双向采煤的滚筒采煤机。然而由于这种采煤机受到调向的限制，加之固定滚筒缺乏自由性，因此摇臂滚筒采煤机应运而生。 20世纪 60年代 末，久益公司生产出 1011列的连续采煤机，它是现代这种机型的雏形。到 70年代末，在 112过对 12善和提高，生产出适用于开采中硬煤层的1210B、 1210型机，以及适用于特别坚硬煤层的 12型机(神东常用 1210B、 1210D)。 80年代后期至今连续采煤机在采煤业中得到了广泛的应用，并且得到了长足的发展。我国对这种连续型采煤机的应用始于 70年代中期。那时主要 靠引进外国的产品， 80年代以前主要是引进单机。随着国内采煤机技术的发展到了 90年代变成以配套引进为主。目前国内在采煤机研发和设计方面和国外有很大的差距。 煤炭科学研究总院太原分院早在 1990年就开始进行连续采煤机的研究，曾完成了轻型连续采煤机的设计、引进设备的国产化大修等工作。煤炭科学研究总院上海分院也承担了一些项目。尽管国内各大科研院所、生产厂家、煤矿企业曾开展过规模不等的连续采煤机等技术的国产化研究，但均存在一些问题，仍没有真正在煤矿上见到国产连采 机的新产品。 滚筒采煤机结构布置设计的改进方向 横向布置多个电动机。即将截割部、牵引部、泵站和破碎机构设计成横向布置方式。采用这种电动机布置方式，可将摇臂回转传动装置取消，而代之不传动功率的铰接轴，简化了结构，减少了薄弱环节和故障因素；可将传动链中锥齿轮取消，消除了加工、装配、维修锥齿轮的复杂工艺，提高了可靠性；各电动机传动系统功能单一，无过轴、旁轮等多余饥件和交叉重叠环节，部件为自封闭，部件之间无饥械传动， 只有管线等柔性联接，故结构简单、紧凑、机身长度可缩短；便于 5 组装拆卸及在维修更换部件、换摇臂及截割电动机时不需拆卸底托架和对口螺栓。 将机身设计成使部件可侧面拉装的整体箱式。即整个机身是个箱形结构的焊接件，根据需要分成若干个间隔室，安放变压器电控部 电牵引部、液压站等部分；而在采空区一侧其敞开，可以将上述具有自封结构的部件方便地装入固定和拆下拉出，而机身两端铰接的截割部及其电动机也可以从采空区侧拆装。采用这种机身设计方式，可以为井下组装维修创造更方便快捷的条件，同时可实现整个机身无对口螺栓，也无底托架，强度大，刚性好， 免除了螺栓紧固的麻烦，可将机身做成两段拼装，并用液压螺栓紧固。 将采煤机的截割部与牵引部合为一个部件 。即截牵合一，纵向布置的主电动机可直接驱动煤壁侧的截割部件，牵引部件 (电牵引或液压牵引 )则放在采空区侧，以合理利用空间。采用这种合并方式，可减少部件联接对口数，缩短机身纵向长度，取消泵通过牵引部传递电动机全功率的过轴及齿轮，简化 _高了传动效率。这样虽使机身略宽，但由于大功率采煤机所配套的输送机溜槽也宽，所以对机身整体无大影响。 改进挡煤板传动装置。即用中低速摆线马达，通过内齿轮或柱销传动。比如，可在挡煤板回转臂环架圆周安装轴向柱销，利用固装在摇臂上的液压马达带动长牙齿轮驱动柱销翻转挡煤 板。采用这种挡煤板传动装置，可使挡煤板结构更可靠，且不怕煤粉堵塞，不易存煤泥，可大幅减少故障。 取消底拖架或不用整体底拖架。即采用上述的部件可侧面拉装的整体箱式机身，在电动机、截割牵引部高压水泵和电控箱之间用若干个 以上螺栓联接，再辅之以 24根液压助力梁联接，使联接更可靠。采用无底托架的设计方案，其最大特点和优点就是克服了传统底托架联接螺栓多、加工困难、拆装维修困难的缺点。 筒采煤机截割滚筒设计改进方向 增大截煤深度。截深在 750上方能称为大截深，由于加大 了截深，相应的滚筒轴、轴承和摇臂强度也应加大，同时适当增大螺旋叶片的升角 (一般大于等于 20。 )，以改善装煤效果。 用强力截齿。由于速度加大，截齿的切削厚度增大， 可采用齿伸较长(120 右 )、大断面齿柄 (30*50硬质合金片厚度达 时加大齿座尺寸和强度，这样可减少截齿数、降低截齿消耗、增大块煤率和降低煤尘。 增大块煤率，减少煤尘生成。即采用双行星传动截割头，适当降低滚筒 6 转速，使其转速在 22 24r 增大块煤率，减少二 次破碎；或减少截齿数，增大截距 (60以使块煤率增加；滚筒结构上还可采用碟形端盘开窗口，轮毂采用锥形或指数曲线形，以使截落的煤快速排出，从而减少二次破碎；此外还可在螺旋叶片上采用盘形滚刀以及采用抽风和吸尘滚筒。 加设高压水射流喷雾装置。即在采煤机上加装增压水泵 (60 70，使喷雾水压达到 量达到 140L 样可有效降低煤尘和防止截割时产生火花。另外减少喷雾喷嘴的直径 (0 5 0 8可形成高压射流，起到辅助切割作用，以减少截齿受力，降低能耗。同时 还可加设流量压力自动控制型水泵，使采煤机滚筒只在割煤时喷雾洒水，以节约水能源。 煤机液压系统设计的改进 牵引采煤机液压系统存在的问题 (1)液压系统的高、低压都是靠一个调高泵来完成的，这样压力极不稳定，对液压元件产生冲击和震动，影响液压元件的使用寿命； (2)牵引电机的启停和刹车制动器的启停不同步，经常有烧毁刹车制动器的现象。 牵引采煤机液压系统的改进措施 (1)调高泵换成双联齿轮泵，这样可以把系统的高、低压回路分隔开，分别供压，不用一个回路，高压就不会对低压产生影响， 系统的压力相对比较稳定，这样采煤机工作稳定、可靠，不会对液压元件产生冲击。 (2)在液压系统的低压回路中串联一个电液压力继电器 (如图 1所示 )；它一端通过主控器与牵引电机相连，另一端串联在低压回路中，电液压力继电器可以设定压力，当液压系统的压力达不到给定的压力值时，制动器打不开，牵引电机启动不起来，从而防止烧毁制动器。 题提出 通过以上所 述，我们可以看出国内在采煤机设计和生产方面和国外先进技术相比还有很大的差距，我们必须自力更生，加快国产采煤机设计和生产的改进，缩小和国外先进技术的差距。在采煤机的设 计中我们必须充分考虑上述采煤机设计的改进方向。我该次毕业设计的题目就是滚筒采煤机的设计，希望自己能够在设计技术方面所突破。 7 实习总结 通过这次实习我们开阔了眼界，对所要进行的毕业设计的题目有了感性的认识。在这次参观实习中我们认真观察了 工厂 的生产 过程和生产工艺 。 对各种机加工过程有了更深入的了解和认识，对各种机床的应用和设备的布置有了一个感观的认识。另外对工厂的管理方法和生产方式以及工作的规章制度有了初步的认识，为我们即将开始的工作提供一个心理准备。 通过这次实习我们 对 采煤机的生产过程 ，生产工艺有了深 入的认识，加之各方面资料
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