MG170采煤机总成设计-采矿类毕业设计

机械工程学院毕业设计（论文） 第 1 页 共 34 页咨 询更 多 相 关 资 料 请 加 971208Q把煤从煤层上截落下来并远出采煤工作面，这是煤炭生产的两个主要工序。使用刮板输送机实现煤的运输，而把煤从煤层上截落下来并装入输送机，则是由采煤机来完成的。采煤机完成了落煤和装煤这两个主要工序，就实现了煤炭开采的机械化。20 世纪 40 年代，英国和原苏联相继研制出了链式采煤机。50 年代初，英国和德国相继研制出来滚筒采煤机。在这种采煤机上安装有截煤滚筒，这是一种圆筒形部件，其上装有截齿，用截煤滚筒实现装煤和落煤。这种采煤机与可弯曲输送机配套，奠定了煤炭开采机械化的基础。进入 60 代，英国、德国、法国以及原苏联先后对采煤机的截煤滚筒做出两项革命性改进。其一是截煤滚筒可以在使用中调整其高度，完全解决对煤层赋存条件的适应性；第二项是把圆筒形截煤滚筒改进成螺旋叶片式截煤滚筒，极大地提高了装煤效果。这两项关键的改进是滚筒式采煤机成为现代化采煤机的基础。自此，可调螺旋滚筒式采煤机进入了历史的舞台，并在煤炭开采业中得到了广泛的应用，MG170 就是其中的典型代表。MG170 采煤机采用双螺旋滚筒对称布置在机身两端的结构，一个沿顶板采煤一个沿底板采煤。因此能一次采全高，适应范围大、生产率高。同时机身结构对称，工作稳定性好，可自开工作面两端缺口进行双向采煤。MG170 采煤机的牵引机构采用的是链牵引机构，改进了钢丝绳牵引，牵引力小易断的缺点。同时链牵引机构也为后来的无链牵引机构的发展打下了基础，链牵引机构是采煤机牵引方式的一个过渡形式，对采煤机的发展是不可或缺的。同样的 MG170 采煤机作为其中的典型代表在采煤机的发展史上也是不可替代的。1 采煤机概述1.1 采煤机械的种类把煤油煤层中采落下来的机械称为采煤机械，采煤机械还应具有装煤机构，在工作中能同时把煤装入输送机运出工作面。各国已出现的采煤机械类型不少，但目前煤矿井下广泛使用的采煤机械仅有两类：滚筒式采煤机和刨煤机。 机械工程学院毕业设计（论文） 第 2 页 共 34 页咨 询更 多 相 关 资 料 请 加 971208Q由于滚筒式采煤机的采高范围大，对各种煤层适应性强，能截割硬煤，并能适应较复杂的顶底板条件，因而得到广泛的应用。抛煤机要求的煤层地质条件较严，一般适用于煤质较软不粘顶板，顶底板较稳定的薄煤层或中煤层，故应用范围较窄。但是抛煤机结构简单，尤其在薄煤层条件下劳动生产率高。采煤机有不同的分类方法：按工作机构形式可分为滚筒式、钻削式和链式；按牵引方式可分为连牵引和无连牵引；按牵引部位置可分为内牵引和外牵引；按牵引部传动方式可分为机械牵引、液压牵引和电牵引；按工作机构位置可分为端头式和侧面式。1.2 对采煤机械的一般要求1） 、生产率满足要求。2） 、采煤机工作机构能适应煤层厚度变化而工作；牵引机构能在工作过程中随时根据需要改变牵引速度，应能实现无级调速，以适应煤质硬度的变化，发挥机器的效能。3） 、机身所占空间较小，对薄煤层采煤机尤为重要。4） 、采煤机可拆成几个独立的部件，以便下井和运输，以便拆装和检修。5） 、所有电气设备都应具有防爆性能，采煤机能在有煤尘瓦斯爆炸危险的工作面内安全工作。6） 、电动机、传动装置和牵引部应具有超负荷安全保护装置。7） 、具有防滑装置，以防机器沿斜坡自动下滑。8） 、具有内外喷雾灭尘装置。9） 、工作机构稳定可靠，操作简单方便，操作手把或按钮尽量集中，日常维护工作少而容易。1.3 采煤机的工作原理采煤机是机械化采煤作业的主要设备，其功能是落煤和装煤。全面了解采煤机的总体结构和基本参数，是正确设计和选用采煤机的基础，因为采煤机的适用条件和可能达到的技术性能，基本上是由总体结构和基本参数决定的。现以双滚筒采煤机为例，说明其组成和工作原理。如图 1-1 所示，主要由电动机、截割部、行走部和辅助装置等组成。 机械工程学院毕业设计（论文） 第 3 页 共 34 页咨 询更 多 相 关 资 料 请 加 971208Q电动机 1 是滚筒采煤机的动力部分，它通过两端输出轴分别驱动两个截割部和行走部。采煤机的电动机都是防爆的，而且通常用定子水冷，以缩小电动机的尺寸。行走部2 通过其主动链轮与固定在工作面刮板输送机两端的牵引链相啮合，使采煤机沿工作面移动。因此，行走部即是采煤机的行走机构。左右截割部固定减速箱 4 将电动机的动力经齿轮减速后传给摇臂 5 内的齿轮，驱动滚筒 6 旋转。滚筒是采煤机落煤和装煤的工作机构，滚筒上焊有端盘和螺旋叶片，其上装有截齿。螺旋叶片将截齿割下的煤装到刮板输送机中。为提高采煤机的装煤效果，滚筒一侧装有弧形挡板 7，它可以根据不同的采煤方向来回翻转 180.。底托架 8 是固定和承托整个采煤机的底架，通过其下部的四个滑靴 9将采煤机骑跨在刮板输送机的槽帮上，其中采空侧两个滑靴套在输送机的导向管上，以保证采煤机的可靠导向。底托架内的调高液压缸 10 可使摇臂及其滚筒升降，以调节采煤机的采高。调斜液压缸 11 用于调整采煤机的纵向倾斜度，以适应煤层沿走向起伏不平时的截割要求。电气控制箱 13 内装有各种电控元件，用于采煤机的调速控制，各种保护和故障诊断的控制、状态显示、报警装置等。此外，为降低电动机和减速器以及摇臂的温度，并提供内外喷雾降尘用水，采煤机设有专门的供水系统。采煤机的电缆和水管夹持在拖缆装置 12 内，并由采煤机拉动在工作面刮板输送机的电缆槽中卷起或展开。采煤机可以装设滚筒自动调高系统，利用煤岩界面传感器或记忆顶板变化的计算机程序来自动调高，以适应顶底板变化和滚筒高度变化的一致性。采煤机装设位置显示器可以用于采煤机及液压支架联控系统。此系统根据采煤机的位置， 机械工程学院毕业设计（论文） 第 4 页 共 34 页咨 询更 多 相 关 资 料 请 加 971208Q自动控制液压支架的各种动作，使采煤机与液压支架保持合理的步距，做到紧跟快移，以节省工时，提高生产率。1.4 破碎煤壁功能结构方案 1.4.1 铣削式结构方案 在鼓形滚筒的表面或在旋转滚筒的叶片上安装截齿，滚筒随采煤机前移并自转，截齿便用铣削的方式把煤从煤壁上截割下来，这就是铣削式结构。具体分为侧铣和端铣两种，侧铣方式中螺旋滚筒结构应用最普遍，其主要优点是它不仅能实现截落煤的功能还能实现装煤的功能；水平旋转轴调整滚筒高度方便，对不同的煤层厚度的适应性好；具有自开缺口的功能等。端铣式结构是在齿冠外侧安装大截齿当齿冠自转并随采煤机移动时，截齿实现破煤功能。这种结构的特点是截齿安装的比较少， 煤的块度大，机器能耗小；实现简单，制造容易；负荷变化大，机器动特性较差。图 1.2 水平轴螺旋滚筒结构 图 1.3 垂直轴滚筒结构 机械工程学院毕业设计（论文） 第 5 页 共 34 页咨 询更 多 相 关 资 料 请 加 971208Q图 1.4 端铣式结构方案1.4.2 钻削式结构方案钻削式结构在唤醒悬臂的前端安装截齿，这种悬臂的内表面上也安装有截齿。这种结构被称为钻削头，悬臂则被成为钻削臂。当钻削头自转并沿其轴线方向推进时，首先在煤层中由钻削头截割出现截槽，而此环形槽所围成的柱状煤体则被钻削头内的截齿所破碎。这种结构的优点是结构简单，制造方便；集落煤和装煤功能于一体；煤的坡度大，机器能耗低。其缺点是这种结构应布置于采煤机的端面，机身必沿其钻削出的空间前进，因此，机身长；这种结构不能自开缺口；为使地板平整还必须配有截割盘，沿顶板和地板截割煤层，因此使整个机器复杂化；此外这种结构对煤层厚度的适应性小。(3)滚压式结构方案滚压式破煤结构是在螺旋筒的旋叶上和滚筒端面安装滚演盘刀当,当滚筒前移并自转时，盘刀压向煤壁，其刃部的挤压和剪切作用达到破没的目的。这种结构的优点在于，彩霞煤的块度大，煤尘明显低；机器能耗小；盘刀寿命长。缺点在于机构复杂，成本高。采煤机的落煤功能是采煤机的第一功功能，因此，现在把既有落煤功能的结构称为采煤机的工作机构。在采煤机的设计中，工作机构设计的合适与否，对采煤机的工作占有举足轻重的地位。1.5 采煤机的结构特征1.5.1 螺旋滚筒 机械工程学院毕业设计（论文） 第 6 页 共 34 页咨 询更 多 相 关 资 料 请 加 971208Q工作机构的类型较多，螺旋滚筒式工作机构是目前采煤机使用最广泛的工作机构。螺旋滚筒是采煤机落煤和装煤的机构，对采煤机工作起决定性作用。螺旋滚筒能适应煤层的地质条件和先进的采煤方法及回采工艺的要求，具有落煤、装煤、自开切口的功能。螺旋滚筒采煤机最佳截割性能指标是比能耗小、生产率高、块煤出率高、煤尘生成量小、装煤效率高、运转平稳、使用寿命长、不引燃瓦斯。螺旋滚筒的结构：螺旋滚筒由螺旋叶片 1、端盘 2、齿座 3、喷嘴4、筒毂 5 及截齿 6 等部分组成，如图 1.2 所示。叶片与端盘焊接在筒毂上，筒毂与筒轴连接。齿座焊接在叶片和端盘上，齿座中固定有用来落煤的截齿。螺旋叶片用来将落下的煤推向输送机。为防止端盘与煤壁相碰，端盘边缘的截齿向煤壁侧倾斜。由于端盘上的截齿深入媒体，工作条件恶劣，故截距小，越往煤体外截距越大。端盘上截齿截出的宽度约为 80-100mm。叶片上装有进行内喷雾的喷嘴，以降低粉尘含量。喷雾水由喷雾泵站通过回转接头及滚筒空心轴引入。筒毂是滚筒与截割部机械传动装置出轴连接的构件，借以带动滚筒旋转。其连接方式有方轴、锥轴、锥盘和其他连接方式四种。端盘置于滚筒靠煤壁侧，其外围按截齿配置顺序焊接齿座，也可在其端面焊接齿座。为防止端盘与煤壁相碰，端盘边缘的截齿向煤壁侧倾斜。由于端盘上的截齿深入煤体，工作条件恶劣，故截线距较小，越往煤体外截线距越大。一般端盘厚度 4050mm，倾角 1030。端盘与筒毂、叶片焊接一体。有的滚 机械工程学院毕业设计（论文） 第 7 页 共 34 页咨 询更 多 相 关 资 料 请 加 971208Q筒为使端盘与煤壁间的碎煤及时排出，在端盘上开有排煤孔，甚至取消端盘。1.5.2 螺旋滚筒的结构参数螺旋滚筒的结构参数包括滚筒直径、宽度（截深）和螺旋叶片参数等。它们对落煤、装煤能力都有重要影响。螺旋滚筒的 3 个直径。滚筒的 3 个直径是指滚筒直径 D，螺旋滚筒外缘直径 Dy及筒毂直径 Dg.。滚筒直径 D 是指叶片截齿尖所形成的轨迹圆柱面得直径。目前采煤机的滚筒直径多在0.652.5m 范围内。我国规定的滚筒直径系列为：0.60、0.63、0.71、0.75、0.80、0.90、0.95、1.00、1.10、1.25、1.40、1.60、1.80、2.00、2.24、和 2.50m。滚筒直径应根据煤层厚度（或截高）来选择。滚筒宽度滚筒宽度 B 是滚筒两端最外边缘截齿齿尖的轴向距离。一般滚筒的实际截深小于滚筒的结构宽度。为有效利用煤的压张效应减小截深是有利的，但截深太小则对采煤机生产率有影响。我国截深系列为 500、630（600） 、800、1000、1200mm。截深 600mm 主要用于普采，目前采煤机的常用截深为 0.8m。螺旋叶片参数螺旋叶片参数包括螺旋升角、螺距、叶片头数以及筒毂上的升角，它们对落煤及装煤能力有很大影响。根据叶片的旋向，分为左旋、右旋滚筒。因任意直径 Di圆柱面上螺旋叶片的升角 ，式中 L 为螺旋线导程。由于)/arctn(iiDDitan i=常数，且 DDyDg，故叶片外缘的螺旋升角 y小于叶片内缘的螺旋升角 g。 y是螺旋滚筒的名义升角。螺旋叶片头数主要是按截割参数的要求确定的，对装煤效果影响不大。直径 D1.60m 的滚筒用三头或四头。叶片之间应有适当的衔接。否则，在截煤过程中叶片交替时，滚筒载荷有突变影响运行的稳定。双头螺旋滚筒的叶片围包角 y一般取210，三头时取140，四头时取105 为宜。 机械工程学院毕业设计（论文） 第 8 页 共 34 页咨 询更 多 相 关 资 料 请 加 97120Q端盘端盘置于滚筒靠煤壁侧，其外围按截齿配置顺序焊接端齿座，也可在其端面焊接齿座。现在螺旋滚筒多采用锥形盘。1.5.3 螺旋滚筒的转向为向输送机运煤，滚筒的转向必须与滚筒的螺旋方向相一致。对逆时针方向旋转的滚筒，叶片应为左旋；顺时针方向螺旋的滚筒，叶片应为右旋。采煤机在往返采煤的过程中，滚筒的转向不能改变，从而有两种情况：截齿截割方向与碎煤下落的方向相同时，称为顺转；截齿截割方向与碎煤下落方向相反时，称为反转。逆转时，碎煤落下受到叶片阻挡，落下时间长，且随落随装，碎煤的煤堆积在滚筒前面，装煤区和截煤区是重合的。逆转可以避免多余的搬运和重复破碎，装煤单位能耗低，但由于被截煤壁表面呈槽形因而装煤阻力大。逆转时即使不用挡煤板，也有较好的装煤效果。顺转时叶片加速碎煤下落。大部分煤通过滚筒下面被带到滚筒后面挡煤板侧堆积，在依靠螺旋叶片运走，运煤距离长，煤被重复破碎的可能性大，装煤单位能耗大。顺转时，须用挡煤板，否则工作面浮煤较厚。对于双滚筒采煤机，为了使两个滚筒的截割阻力能相互抵消，以增加机器的工作稳定性，必须使两个滚筒的转向相反。滚筒的转向分两种方式：反向对滚和正向对滚。采用反向对滚时，割顶部煤的滚筒顺转，故煤尘较少，碎煤不易抛出伤人。中厚煤层双滚筒采煤机都采用这种方式。采用正向对滚时，前滚筒产生的煤尘多，碎煤易伤人，但煤流不被摇臂挡住，装煤口尺寸大，因而在薄煤层采煤机中采用正向对滚。1.5.4 截割部传动装置截割部传动装置的作用是将电动机的动力传递到滚筒上，以满足滚筒工作需要。同时传动装置还应适应滚筒调高的要求，是滚筒保持适当的工作高度。由于截割消耗采煤机 80%90%的总功率，因此要求截割部传动装置具有高的强度、刚度和可靠性，良好的润滑密封、散热条件和高的传动效率。根据滚筒采煤机的不同结构，机械传动装置可分为双减速箱和单减速箱两类。双减速箱机械传动装置双减速箱机械传动装置是传统的结构形式，使用于主蒂娜冬季纵向布置于机身的采煤 机械工程学院毕业设计（论文） 第 9 页 共 34 页咨 询更 多 相 关 资 料 请 加 971208Q机。机械传动装置包括固定减速箱和摆动减速箱（摇臂）两部分。固定减速箱安装在滚筒采煤机底托架上，是高速级齿轮传动装置，壳体为箱型结构直接和电动机对接。摆动减速箱既是低速级齿轮传动装置又是实现调整截割高度的构件，故称摇臂。在其输出轴上安装截割滚筒，输入端支撑在固定减速箱的输出孔内并绕其摆动。单减速箱机械传动装置但减速箱接卸传动装置有两种结构形式。一种是机械传动装置和纵向布置、双端输出的电动机以及其他部件。机械传动装置为箱型结构，内部布置若干级齿轮传动其中一级为锥齿轮传动。另一种是机械传动完全布置于摇臂内部，截割电动机垂直布置于摇臂根部，成为截割部的组成部分。摇臂绕机身端部的水平销轴垂直摆动。1.5.5 采煤机的牵引机构采煤机的牵引有机构钢丝绳牵引、链牵引、无链牵引三中形式。钢丝绳牵引的牵引力小，易发生断绳事故，并且断裂后不易从新连接，故这种牵引机构已被淘汰。目前液压牵引采煤机上广泛采用的是链牵引，电牵引采煤机都采用无链牵引。链牵引机构链牵引的工作原理如图 1.7 所示，牵引链 3 绕过主动链轮 1 和导向链轮 2，两端分别固定在输送机上、下机头的紧链装置 4 上。当行走部主动链轮转动时，通过牵引链与主动链轮啮合驱动采煤机移动。链牵引具有以下特点：强度高，承载能力大，能满足采煤机增大牵引力和提高牵引速度的要求；链牵引是依靠链轮齿和链环相啮合，工作可靠；链牵引使用寿命长，一般可用 6 个月以上。断链时弹性小不易伤人，断链后可用连接环连接维修方便。链牵引机构的组成包括矿用牵引链、链轮、连接头和紧链装置等。牵引链：采煤机和刨煤机的牵引链都采用高强度（C 级或 D 级）矿用牵引链，它是23MnCrNiMo 优质合金钢经编链成型后焊接而成的。 机械工程学院毕业设计（论文） 第 10 页 共 34 页咨 询更 多 相 关 资 料 请 加 971208Q链轮：牵引链链轮的几何形状比较复杂，其形状和制造质量对于链环的啮合影响很大。链轮形状不正确会啃坏链环，加剧链环和链轮的磨损，或者使链环和轮齿不能正确啮合而掉链。链轮通常用 ZG35CrMnSi 铸造，齿面淬火硬度为 HRC4550。如果改为锻造，齿形部分模锻或电解加工，可以大大提高使用寿命。链接头：为了制造和运输方便，牵引链一般做成适当长度、由奇数个链环组成的链段，以便于运输，使用时将这些链段用链接头接成所需长度。处理断链事故也需要用链接头连接。牵引链的固定与张紧：通常，牵引链通过紧链装置固定在输送机两端。紧链装置产生的初拉力可使牵引链拉紧，并可缓和因紧链转移到松边时弹性收缩而增大紧边的张力。目前，采煤机的牵引链紧链装置主要有弹簧紧链装置和液压紧链装置两种。无链牵引机构无链牵引的主要优点：取消了工作面的牵引链，消除了断链和跳链伤人事故，工作安全可靠；在同一工作面内可同时使用两台或多台采煤机，从而降低生产成本，提高工作效率；牵引速度的脉动比链牵引小很多，使采煤机运行比较平稳。取消了链牵引的张紧装置，使工作面切口缩短。对底板起伏、工作面弯曲、煤层不规则的适应性增强；适应采煤机大倾角条件下工作。无链牵引机构的类型很多，目前主要有三类：齿轨式无链牵引机构：齿轨式无链牵引机构的原理是采一般用齿轮齿轨的啮合传动原理。为了适应采煤机牵引力大的要求，齿轨的模数很大，为 4060mm。齿轨式无链牵引机构按行走轮的形式不同分为销轮-齿轨式和齿轮-齿轨式无链牵引机构两种。 机械工程学院毕业设计（论文） 第 11 页 共 34 页咨 询更 多 相 关 资 料 请 加 971208Q电牵引液压牵引的采煤机制造精度要求高，在井下易被污染，因而维修困难，使用费用高，效率和可靠性低。德国 Eickhoff 公司于 1976 年制造出了第一台电牵引采煤机。随后各采煤大国都在大力研制并发展电牵引采煤机。电牵引采煤机代表了采煤机的发展方向。1.5.6 采煤机的辅助装置调斜和调高通过调高和调斜来调整滚筒位置，以适应煤层厚度的变化和顶、底板的起伏，既不丢弃过厚的顶煤或底煤，又不截割顶、底板岩石，还可以避免滚筒截割到输送机的铲煤板或液压支架的顶梁。调斜的方法一般是在机身一侧下面设置两个同步伸缩的液压油缸，使机身可绕另一侧的支撑摆动。调高的幅度比调斜大很多，可以适应较大的顶、底板起伏和煤层厚度变化。现代采煤机都用摇臂调高，是最常见的调高方式。目前，采煤机滚筒高度的控制绝大部分依靠人工操作。然而由于采煤工作面条件恶劣，人工很难准确判断采煤机的截割状态。采煤机自动调高就是采煤机滚筒自动跟踪煤层变化，自动调节滚筒的截割高度，避免截割顶、底板岩石。采煤机滚筒自动调高系统有煤层厚度监测仪、控制器、电磁阀、调高液压缸和摇臂及滚筒等组成。底架托底托架是滚筒采煤机机身和工作面输送机相连的组件。由底托架、导向滑靴、支撑滑靴等组成。电动机、截割部和行走部等组成整体固定在托架上，通过其下部的四个滑靴骑在工作面输送机上，并沿输送机滑行。靠采空区侧的两个滑靴称导向滑靴，套装在工作面输送机中部槽的导轨或无链牵引的行走轨上，防止采煤机运行时落道。靠煤壁侧的滑靴称支撑滑靴，用以支撑采煤机也起导向作用，有滑动式和滚动式两种。底托架与工作面输送机中部槽之间需要有足够的空间，以便于煤流从中顺利通过。有的滚筒采煤机机身通过导向滑靴直接骑坐在工作面输送机上，以增加机身下的过煤空间。破碎装置破碎装置用来破碎将要进入机身下的大块煤，安装在迎着煤流的机身端部，由破碎滚筒及其传动装置组成。有由截割部减速箱带动或专用电动机传动两种方式。弧形挡板飞扬。采煤机工作时，弧形挡板总是离截齿一定距离紧靠于滚筒后面，根据采煤机不同牵引方向，需将其转换至滚筒的另一侧。弧形挡板为圆弧形，可绕滚筒轴线旋转360，有专用翻转机构和无翻转机构两种翻转方法，这是目前广泛使用的一种结构形式。 机械工程学院毕业设计（论文） 第 12 页 共 34 页咨 询更 多 相 关 资 料 请 加 971208Q门式挡板为平板状，不能翻转，但可绕垂直轴折叠成与机身平行。早期的滚筒采煤机曾使用过门式挡板。防滑装置防滑装置用于煤层倾角大于采煤机自滑坡度的工作面。在行走机构意外损坏或采煤机停车又无制动保护的情况下，为防止采煤机失速下滑而造成人身和设备重大事故所必须采取的安全保护措施。防滑装置有插棍式、抱轨式、安全绞车式和制动器式四种形式，制动器式防滑装置是现代滚筒采煤机使用最广泛的。降尘置装用喷嘴扩散和雾化压力水，形成包围尘源的水雾，把粉尘扑灭是最常用的降尘措施。喷雾降尘包括机内输配水系统和降尘器配置系统两部分。输配水系统按使用水压可分为低压喷雾，中压喷雾和高压喷雾。降尘器的配置方式有外喷雾和内喷雾两大类。喷嘴在滚筒以外部位的喷雾方式称为外喷雾，外喷雾一般把喷嘴布置在机身两端和摇臂上，使喷出的水雾覆盖住滚筒的出煤口和粉尘扬起的部位。喷嘴布置在滚筒上的喷雾方式称为内喷雾。内喷雾将压力水直接喷射于截割区和截齿上，使粉尘灭除在刚生成尚未飞扬起来前，降尘效率高，且还具有扑灭截齿截割坚硬岩石而产生的火花和冷却截齿的作用。拖缆装置拖缆装置是采煤机沿工作面行走时，拖动电缆和水管以实现不间断地给采煤机提供电源和水源的装置。拖缆装置的主要功能是：a、使电缆芯线不受拉力和过度的弯折以免折断。b、使采煤机引入口处的电缆不致承受异常拉力而抜脱。c、避免因受大块矸石和煤块砸碰及机械损伤而引起电缆芯线折断或破坏外层橡胶而失去防爆性。拖缆的形式有多种，归纳起来主要有：夹板链式拖缆装置和直接式拖缆装置。 机械工程学院毕业设计（论文） 第 13 页 共 34 页咨 询更 多 相 关 资 料 请 加 971208Q2 MG170 采煤机专题设计 2.1 MG170 采煤机原始数据适应煤层采高范围(m)： 1.603.00煤层倾角（）： 30煤质硬度： 中硬或中硬以上总体机面高度（mm）： 1186机身厚度（mm）： 460过煤高度（mm）： 568截深(mm)： 600；截割部摇臂结构形式： 整体、弯摇臂摇臂长度（mm）： 1190摇臂摆角（）： 上摆46.1 、下摆19.8截割功率（kW）： 2170牵引行走部牵引形式：链牵引牵引速度（m/min）： 04.6牵引力（kN）： 2002.2 MG170型采煤机截割部2.2.1 采煤机工作机构MG170型采煤机滚筒采用三头螺旋叶片和碟形端盘，其优点是：刚性大，工作中不易变形，截割阻力和侧向阻力较小。滚筒与截煤部出轴采用方轴连接。它的特点是：传递扭矩大、结构紧凑、连接可靠、拆装方便，加工不方便。滚筒采用焊接结构。为提高叶片使用寿命，在其出口处，用碳弧堆焊碳化钨耐磨合金，堆焊层硬度达HRC65。 机械工程学院毕业设计（论文） 第 14 页 共 34 页咨 询更 多 相 关 资 料 请 加 971208Q2.2.2 滚筒结构参数螺旋滚筒直径D c根据螺旋滚筒平均切削厚度最大原则确定螺旋滚筒直径。当后螺旋滚筒的截割高度为0.84D c时，平均切削厚度最大，则有：同时Dc必须满足 mm130H2C取整Dc=1400mm确定D y 截齿的最大切削厚度h max与最大截距t max有如下关系tan2mxbb-镐型截齿等效宽度-截槽崩落角当镐型截齿的齿体是分段圆锥时，其等效宽度mm152bdtan2trhtmaxh）（H-切削厚度-截槽崩落角表2.1 煤的崩落角与切削厚度切削厚度 m/10h2崩落角 / 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0 4.0 5.0 6.0 8.0 10.0 15.0 20.0 25.0范围74846782618058795577727549724670446842644061355331462742脆性煤均值82 77 73 71 68 65 61 58 55 52 49 43 38 34 机械工程学院毕业设计（论文） 第 15 页 共 34 页咨 询更 多 相 关 资 料 请 加 971208Q表2.2切削厚度推荐值据表1.1、1.2取 =53，h= m/105.72则t max=275tan53=200mmDYD C1.43（t max-b)cot=1400-1.43(200-15)cot53=1201Dy取1200mm确定D g因为D c 1m所以取Dy/Dg2则DgDy/2=1200/2=600mm取Dg=600mm确定螺旋范围57765571456540623759345532523148314630432941253723322328韧性煤均值69 63 58 55 52 49 45 42 41 38 36 32 29 25采高H/m参数0.5-1.3 0.8-1.6 1.3-2.0 2.0-5.0切削截面面积 /4-102m12 15 20 30最大切削厚度 /h2max范围均值3.5-5.04.54.5-6.35.55.5-7.76.26.9-9.07.5平均切削厚度 /102范围均值2.3-3.22.92.9-4.03.53.5-5.04.04.0-5.74.8 机械工程学院毕业设计（论文） 第 16 页 共 34 页咨 询更 多 相 关 资 料 请 加 971208Q解得， 248y图2.12.2.3 螺旋滚筒叶片上截齿排列 截齿排列形式确定截齿的排列形式有顺序式、棋盘式、畸变式三种。其中棋盘式有利于降低截齿的侧向力和截割比能耗是螺旋滚筒叶片排列的理想形式。但是MG170型采煤机的叶片头数为3，而棋盘式排列的叶片头数与每条截线的齿数之比为2:1，所以不宜用棋盘式排列，此处我们采用顺序式排列形式。每线齿数的确定每线齿数即每条截线上的截齿数量，它不仅决定切削厚度的大小，而且还与截割机构的载荷及粉尘生成量有关。每线最多截齿数决定于叶片头数，对于三头螺旋叶片，每条截线可以装一个或三个截齿。由于此处我们采用的是顺序式排列，所以每线装三个截 机械工程学院毕业设计（论文） 第 17 页 共 34 页咨 询更 多 相 关 资 料 请 加 971208Q齿。截线距地确定截线距是相邻两条截线间的距离，其大小直接影响截割机构的破碎效果、受力大小、功率损耗和截割效率。而截线距的确定方法都是以槽间不留棱条为依据。对于镐型截齿而言，截线距t过大会在煤岩上留下棱条。对于确定的煤岩体，其崩落角 是确定的，因此必然存在临界截线距 itan2t)h2hrti （由于截齿齿尖半径r与切削厚度h相比很小，可忽略。设计时为了不再截割平面上留下棱条，截线距t应满足 。it此外还可根据煤的脆性确定最佳平均切削宽度（截线距）： bBhhopt 2.147).015.4.0(2-式中 最佳平均切削宽度，一般 mopt 210)5.63(top切削厚度的平均值-B煤的脆性程度指数，在相同截割条件下，B值越大，煤质月=越脆，则截割比能耗越低。韧性煤B3.5。取 m，B=32105.4h则 m=48mm8top取整得， mmt2.2.4 端盘结构及截齿配置端盘是采煤机螺旋滚筒上重要组件之一，位于滚筒的端部，工作时与煤壁接触，截割条件恶劣。它的结构不仅要满足螺旋滚筒的截割要求，降低截割比能耗，工作时便于自开缺口，还要能平衡截煤和装煤过程中产生的轴向力，以提高采煤机工作的稳定性；同时还应考虑如何减小煤岩体与端盘的摩擦，避免截齿过度磨损以提高工作机构使用寿命。常见的端盘结构形式有平端盘和碟形端盘两种，平端盘因在截割过程中与煤壁间几乎没有容煤空间，二者之间摩擦剧烈，使端盘端面磨损严重，降低了工作机构使用寿命， 机械工程学院毕业设计（论文） 第 18 页 共 34 页咨 询更 多 相 关 资 料 请 加 971208Q故以很少使用。现代采煤机螺旋滚筒多采用碟形端盘结构。碟形端盘滚筒一般比平端盘滚筒块煤的产出率增加3%。端盘截齿的配置端盘宽度较螺旋滚筒宽度要小，一般只有 m,MG170型采煤机采用0.1m宽的碟14.0形端盘。端盘上截齿数量很多一般是螺旋叶片截齿数的 倍。这就造成端盘上截齿密2度大而截距小。端盘上的截距都是靠调整齿座倾角来获得的，向煤壁倾斜用“+”向采空区倾斜用“-”号。截齿向两侧倾斜安装的平均截距应为叶片部分平均截距的一半。端盘上的截线数通常为47，此处我们采用5条截线，由煤壁向采空区截线距逐渐增大。截线距 。端盘上的截齿沿圆周方向均匀分布，以减小滚筒的扭403t201t tt、矩脉动。端盘上的截齿一般分为24组，此处分为3组，每组由十个齿组成。 35215-5-0 、图2.2校核牵引链安全系数： 5.32maxFSS-实验载荷内边a 外边b 长度L2.公称 公差 公称 公差 最小 最大 公称 公差环数N公称 公差1040 10 0.4 40 0.5 12 34 17 -1 13 520 1.18 1.051450 14 0.4 50 0.6 17 48 24 -1.5 17 850 1.78 3.91864 18 0.4 64 0.6 21 60 30 -1.5 15 960 2.08 6.52286 22 0.5 86 0.9 26 75 37.5 -2.5 11 946 2.28 9.42486 24 0.5 86 0.9 28 79 39.5 -1.5 11 946 2.28 12.52692 26 0.5 92 0.9 31 87 43.5 -2 11 1012 2.44 14.730108 30 0.5 108 1.0 35 99 49.5 -2 11 1188 2.86 19.2 机械工程学院毕业设计（论文） 第 19 页 共 34 页咨 询更 多 相 关 资 料 请 加 971208QFmax-紧边牵引力的最大拉力由于MG170采煤机牵引力为200KN，故取Fmax=200KN5.32061符合上式要求。2.3.2 计算驱动链轮基本几何尺寸圆环链棒料直径=220.5mm,节距t=860.9mm,内边宽度a=26mm,外边宽度b=75mm,圆弧半径r=3537.5mm链轮初步取齿数Z=6节圆直径 0Dm3)6/90cos(2)6/90(sin8/()/i()2/cos()/sin(220）ZdZp顶圆直径Dm372d0链轮立环的立槽直径 1DmbZdP23197560197560tan2)/tan(1表2.5 机械工程学院毕业设计（论文） 第 20 页 共 34 页咨 询更 多 相 关 资 料 请 加 971208Q圆环链规格 值值1040 10 51450 10 61864 14 72286 19 82486 15 82692 22 1030108 26 1034126 27 1038137 28 1242146 30 1242152 30 1248152 32 14式中 根据查表得，对 的链条为19mm862链轮立槽宽度Cm30d根据查表得，式中 为8mm齿根圆半径 2R15.0d.2链窝平面圆弧半径 为链环圆弧最大外圆半径对 的圆环链而言，3 862mR3链轮中心至链窝底平面的距离H mdP14625.069tan2)/90tan(85. .t/t.链窝长度LP45.1362807d. 机械工程学院毕业设计（论文） 第 21 页 共 34 页咨 询更 多 相 关 资 料 请 加 971208Q取L=136mm链窝中心距AmP45.128607d.取A=114mm短齿厚度WmdZAdH8026180cos46180sin)24(齿形圆弧半径 1RP532.86d1立环圆弧半径 4Rm1325.0d4短齿根部圆弧半径 5R125.0d 机械工程学院毕业设计（论文） 第 22 页 共 34 页咨 询更 多 相 关 资 料 请 加 971208Q图2.32.3.3 MG170采煤机牵引部泵箱设计已知主油泵采用ZB-125型斜轴式柱塞泵，其主要参数如下：表2.6型号项目理论排量 ml/min额定压力Mpa额定转速r/min最高压力Mpa摆角度 容积效率总效率质量KgZB125 125 25 2200 32 25 93 88 84主泵由电动机通过主轴和传动齿轮带动,额定转速为2200r/min。电动机功率为200KW，估算主泵的转速应小于2200r/min，选择电动机型号为YB315L2-4，其功率为200KW，额定转速为1485r/min，同步转速为1500r/min。辅助泵和调高泵转速同为1438r/min，其传动系统图如下： 机械工程学院毕业设计（论文） 第 23 页 共 34 页咨 询更 多 相 关 资 料 请 加 971208Q图2.42.4 螺旋滚筒的受力分析2.4.1 截割阻力与推进阻力从宏观的角度，假定螺旋滚筒所受阻力集中在螺旋滚筒中间截齿的齿尖上，该阻力可分解为垂直于牵引速度方向的集中截割阻力 ,和与牵引速度方向相反的推进阻力)(PzN。截割阻力可按下式估算)(PyNcjnDN4z109.式则有Mpa5.231064916maxazsISF摇臂是由ZG35制造而成，其许用切应力为pa1506.0.max故摇臂取10mm厚度时符合强度条件，是合理的。 机械工程学院毕业设计（论文） 第 24 页 共 34 页咨 询更 多 相 关 资 料 请 加 971208Q图2.92.6 采煤机箱体的壁厚计算当采煤机处于工作状态时，其受力情况极为复杂，此处我们仅对采煤机处于静止状态时的受力情况进行分析，并据此计算采煤机箱体部分的壁厚。采煤机箱体部分的受力情况如下图所示：图2.10图中q为采煤机主体自重在其上的均匀分布，F为两侧摇臂及滚筒对主体的作用力。其中： 机械工程学院毕业设计（论文） 第 25 页 共 34 页咨 询更 多 相 关 资 料 请 加 971208Q参考文献1 王运敏.中国采矿设备手册M.北京：科学出版社，20072 机械工程手册编委会.机械工程手册第二版第 15 卷专用机械卷（二）M.北京：机械工业出版社，19973 张欣.薄煤层采煤机的发展状况及趋势.煤矿机械学报J.2002（6）7-104 王东明.国外牙轮钻机水平综诉J.矿山机械，1994， （11）5 采矿设计手册.矿山机械卷M.中国建筑工业出版社，19896 朱嘉安.采矿机械和运输J.北京：冶金工业出版社，19987 夏纪顺.采矿手册（第五卷）M.北京：冶金工业出版社，19918 张安寿.周常飞. 薄煤层采煤机新技术途径的探讨. 煤矿机电.1998: 10-119 李占权. 行星齿轮减速器的设计. 煤矿机械.2000（11）10 花国梁. 互换性与测量技术基础M. 北京：北京理工大学出版社.199011 保晋.王庆康.门迎春译.采煤机破煤理论M. 北京:煤炭工业出版社.199212 李贵轩.采煤机工作机构的运动学分析及应用.1980 年煤矿机械化学术交流学术报选编，198013 绕振刚.行星机构传动设计(第 2 版)M.北京:国防工业出版社.1 99410-3514 李永树.等.采动沉陷对建筑物的破坏作用.河北煤炭建筑工程学院学报.1994(2) 15-30 15 程居山.矿山机械M.徐州:中国矿业大学出版社.1997.16 Manufacture and Application of New pattern High power Coal-winning Machine using by Thin Coal seams.201117 Strength Calculation and Analysis in Spline of Miner Walking unit.201118 Mike Wolf.On the surface. World Mining Equipment.2002,26(2) 机械工程学院毕业设计（论文） 第 26 页 共 34 页咨 询更 多 相 关 资 料 请 加 971208Q谢辞本研究及学位论文是在我的导师邱老师的亲切关怀和悉心指导下完成的。他严肃的科学态度，严谨的治学精神，精益求精的工作作风，深深地感染和激励着我。邱老师不仅在学业上给我以精心指导，同时还在思想、生活上给我以无微不至的关怀，在此谨向邱老师致以诚挚的谢意和崇高的敬意。我还要感谢在毕业设计中帮助过我的同学们，正是由于你们的帮助和支持，我才能克服一个一个的困难和疑惑，直至本文的顺利完成。 在论文即将完成之际，我的心情无法平静，从开始进入课题到论文的顺利完成，有多少可敬的师长、同学、朋友给了我无言的帮助，在这里请接受我诚挚的谢意!最后我还要感谢培养我长大含辛茹苦的父母，谢谢你们! 最后，再次对关心、帮助我的老师和同学表示衷心地感谢！ 机械工程学院毕业设计（论文） 第 27 页 共 34 页咨 询更 多 相 关 资 料 请 加 971208Q附 录1 英文原文Traditionally, in underground longwall mining operations, shearer loaders produce coal using either one of the following cutting sequences: uni-directional or bi-directional cycles. Besides these pre-dominant methods, alternative mining cycles have also been developed and successfully applied in underground hard coal mines all over the world. The half-web cutting cycle as e.g. utilized in RAG Coal Internationals Twentymile Mine in Colorado, USA, and the “Opti-Cycle” of Matlas South African shortwall operation must be mentioned in this context. Other mines have also tested similar but modified cutting cycles resulting in improved output, e.g. improvements in terms of productiv-ity increases of up to 40 % are thought possible。Whereas the mentioned mines are applying the alternative cutting methods according to their spe-cific conditions, e.g. seam height or equipment used, this paper looks systematically at the differ-ent methods from a generalised point of view. A detailed description of the mining cycle for each cutting technique, including the illustratio