采煤机截割部的整体设计

采煤机截割部的设计计算矿山机电设计计算矿山机电是指对采煤机截割部进行设计和计算，以确保其安全、高效地运行。

采煤机截割部是采煤机的核心部件，负责截割煤矿岩石，并将其传输到煤矸石带上进行运输。

采煤机截割部的设计计算需要考虑截割头的性能参数、截割部的布置与结构、动力系统的选型与计算等方面。

首先，需要确定采煤机截割部所需的截割头性能参数。

选择适合的截割头类型，并根据煤岩的物理特性和采矿条件，确定截割头的截割力、截割速度、战割角度等参数。

这些参数的确定需要考虑到采矿效率、能耗和工作环境等方面的要求。

其次，需要主要采煤机截割部的布置与结构设计。

布置设计主要考虑采煤机与煤矸石带之间的空间关系，截割头与其他部件的相互作用，以及采煤机的稳定性与工作效率等。

结构设计则需要考虑截割头的刚性、强度和耐磨性等方面的要求。

此外，还应该对截割部的支撑结构、运动机构、传动装置等进行合理设计，以确保其安全可靠地运行。

最后，需要进行动力系统的选型与计算。

动力系统包括截割头的电机、动力传动装置以及电源系统等。

选用适当的电机类型，并根据截割头的功率需求和工作条件，计算电机的额定功率和选型。

同时，还要设计合理的动力传动装置，确保传动效率和可靠性。

电源系统的设计计算需要考虑到电机的供电要求和工作环境等因素。

在设计计算矿山机电的过程中，还应该注重对采煤机截割部的安全性和维护性的考虑。

安全性方面，应该进行强度、稳定性和故障保护等方面的计算和分析，以确保采煤机在工作过程中不会发生意外。

维护性方面，应该考虑易损件的更换和维护保养的简便性，以减少停机时间和维修成本。

总之，设计计算矿山机电是一个复杂的过程，需要综合考虑机械、电气、动力等多个方面的要求。

只有经过合理的设计和计算，才能确保采煤机截割部在矿山生产中的安全、高效运行。

mg200，445-wd采煤机截割部设计mg200，445-wd采煤机截割部设计1 概述1.1 采煤机的发展概况机械化采煤开始于20世纪40年代，是随着采煤机械的出现而开始的。

40年代初期，英国、苏联相继生产了采煤机，使工作面落煤、装煤实现了机械化。

但当时的采煤机都是链式工作机构，能耗大、效率低，加上工作面输送机不能自移，所以生产率受到一定的限制。

50年代初期，英国、联邦德国相继生产出了滚筒式采煤机、可弯曲刮板输送机和单体液压支柱，从而大大推进了采煤机械化技术的发展。

滚筒式采煤机采用螺旋滚筒作为截割机构，当滚筒转动并切入煤壁后，通过安装在滚筒螺旋叶片上的截齿将煤破碎，并利用螺旋叶片把破碎下来的煤装入工作面输送机。

但由于当时采煤机上的滚筒是死滚筒，不能实现调高，因而限制了采煤机的适用范围，我们称这种固定滚筒采煤机为第一代采煤机。

因此，50年代的各国采煤机械化的主流还只是处于普通机械化水平，虽然在1954年英国已研制出了自移式液压支架，但由于采煤机和可弯曲刮板输送机尚不完善，综采技术仅仅处验阶段。

60年代是世界综采技术的发展时期。

第二代采煤机—单摇臂滚筒采煤机的出现，解决了采高调整问题，扩大了采煤机的适用范围。

这种采煤机的滚筒装在可以上下摆动的摇臂上，通过摇动摇臂来调节滚筒的截割高度，使采煤机适应煤层厚度变化的能力得到了大大加强。

1964年，第三代采煤机—双摇臂滚筒采煤机的出现，进一步解决了工作面自开切口问题。

另外，液压支架和可弯曲输送机技术的不断完善，把综采技术推向了一个新水平，并在生产中显示了综采机械化采煤的优越性—高效、高产、安全和经济，因此各国竞相采用综采。

进入70年代，综采机械化得到了进一步的发展和提高，综采设备开始向大功率、高效率及完善性能和扩大使用范围等方向发展，相继出现了功率为750～1000kW的采煤机，功率为900～1000kW、生产能力达1500t/h的刮板输送机，以及工作阻力达1500kN的强力液压支架等。

一.绪论1.1引言我国是产煤大国，煤炭也是我国最主要的能源，是保证我国国民经济飞速增长的重要物质基础。

煤炭工业的机械化是指采掘、支护、运输、提升的机械化，其中采掘包括采煤和掘进巷道。

随着采煤机械化的发展，采煤机是现在最主要的采煤机械。

20世纪70年代我国主要靠进口采煤机来满足生产需要，现今，国产采煤机几乎占领我国的整个采煤机市场。

依靠科技进步，推进技术创新，开发高效矿井综合配套技术是我国煤炭科技发展的主攻方向，我国的采煤机现在已经进入了自主研发，标准化，系列化阶段。

1.2采煤机械概述1.2.1采煤机械化的发展机械化采煤开始于上世纪40年代，是随着采煤机械（采煤机和刨煤机）的出现而开始的。

40年代初期，英国、苏联相继生产了采煤机，联邦德国生产了刨煤机，使工作面落煤，装煤实现了机械化。

但是当时的采煤机都是链式工作机构，能耗大、效率低，加上工作面输送机不能自移，所以生产率受到一定的限制。

50年代初期，英国、联邦德国相继生产了滚筒采煤机、可弯曲刮板输送机和单体液压支柱，大大推进了采煤机械化的发展。

由于当时采煤机上的滚筒是死滚筒，不能实现调高，因而限制了采煤机械的适用范围，我们称这种固定滚筒的采煤机为第一代采煤机。

因此，50年代各国的采煤机械化的主流还只是处于普通水平。

虽然在1954年英国已经研制出了液压自移式支架，但是由于采煤机和可弯曲刮板输送机尚不完善，综采技术仅仅处于开始试验阶段。

60年代是世界综采技术的发展时期。

第二代采煤机—单摇臂滚筒采煤机的出现，解决了采高调整的问题，扩大了采煤机的适用范围；特别是1964年第三代采煤机——双摇臂采煤机的出现，进一步解决了工作面自开缺口问题；再加上液压支架和可弯曲刮板输送机的不断完善，滑行刨的研制成功等，把综采技术推向了一个新水平，并在生产中显示了综合机械化采煤的优越性—高效、高产、安全和经济，因此各国竞相采用综采技术。

进入70年代，综采机械化得到了进一步发展和提高，综采设备开始向大功率、高效率及完善性能和扩大使用范围等方向发展，相继出现了功率为750～1000KW，生产率达1500T/H的刮板输送机，以及工作阻力达1500KN的强力液压支架等。

摘要我所设计的题目是采煤机的截割部设计，即截割部的设计。

当前我国采煤技术已经有了一定的发展，而且逐渐趋于自动化。

通过老师任务书的下达，我初步了解了我所要设计的采煤机的截割部的用途——用于进行地下采煤工作。

通过对此题目的分析以及对一些相关书籍和文献的查阅，截割部的设计重点应在于摇臂传动部分的设计。

本设计的主要内容包括：对课题的来源、选题的目的、以及截割部在国内外发展的形势，及所存在的问题进行了相关的论述。

采煤机截割部分一般结构，然后根据自身的需求选取适当的结构组件。

掌握一些基本概念、特点、应用以及基本工序，进而分析采煤技术的现状和发展方向，这样就能使大家对采煤技术有了总体的认识。

掌握的重点——对摇臂传动部进行设计。

先分析力的传动过程；然后对截割部进行工艺分析，为设计奠定基础；最后对截割部传动进行整体设计，画好装配图。

最后对以设计出的数据进行整理和验算。

关键词：采煤机；截割部；传动部分；摇臂电动机ABSTRACTI design is the subject of the shearer cutting design, the cutting of the design. China's current mining technology has made certain development and the growing trend of automation. Teachers through the mandate was issued, My initial understanding of my design of the shearer cutting unit uses -- for the underground mining work. Through the analysis of this topic and a number of related books and literature search, Cutting the Ministry of design should focus on the transmission arm of the design. The design of the main contents include : the source of the subject, the purpose of topics, and the cutting of the development of the situation at home and abroad, and the problems related to the exposition. Shearer cutting some of the general structure, according to the needs of their own selection of appropriate structural components. Master some basic concepts, features, applications and basic processes, thereby mining technology analysis of the status and direction of development, This will enable everyone to have mining technology overall awareness. Grasp the key -- right arm of the Department of transmission design. Analyze the edge of the drive; Then cutting the Department of Technical Analysis and lay the foundation for the design; Finally, the Ministry of cutting drive overall design, drawn assembly. Finally, the design of data collation and checking.Keywords : Shearer; Cutting Department; Transmission; Rocker Motor目录前言 (1)1 绪论 (7)1.1 课题的设计目的及意义 (7)1.2 与课题相关国内外研究现状分析 (7)1.2.1 采煤机在国内的发展情况 (7)1.2.2 国外采煤机的发展 (9)1.2.3 对采煤机在国内发展的建议 (11)1.3 设计内容和预期结果 (12)1.3.1 设计内容 (12)2 采煤机的概述 (13)3. 截割部的整体设计 (14)3.1 截割部的组成： (14)3.1.1 截割部主要作用 (14)3.2 采煤机的主要工作参数 (14)3.2.1 采高： (14)3.2.2 截深 (15)3.2.3 截割速度 (15)3.2.4牵引速度 (15)3.2.5 牵引力 (16)3.2.6 生产能力 (16)3.2.7 装机功率 (16)3.3 齿型选择 (18)3.3.1 截齿 (18)3.3.2 截齿的几何参数 (18)3.3.3 截齿的分类 (19)3.3.4 截齿伸出长度 (22)3.3.5 截齿的失效形式与寿命 (22)3.3.6 截齿的材料 (22)3.4 滚筒设计 (22)3.4.1滚筒的结构参数： (23)3.5 螺旋滚筒的运动参数 (28)3.5.1 滚筒的旋转方向 (28)3.5.2 滚筒的转速 (30)3.6 截齿配置 (31)3.7 电动机的选择计算 (31)3.7.1 选择电动机的转速 (31)3.7.2 选择电动机的转速范围 (32)3.8 所需电动机的输出功率 (32)3.8.1 工作机的功率 (32)3.8.2 传动装置的总效率: (32)3.8.3 所需电动机的输出功率 (32)3.8.4 选择电动机的型号 (33)3.9 传动装置的运动和动力参数计算 (33)3.9.1 分配传动比 (33)3.9.2 功率、转速和转矩的计算 (33)4 传动零件的设计计算 (34)4.1 圆柱齿轮传动的设计计算 (34)4.1.1 高速级齿轮传动计算 (34)4.1.2 其他齿轮的参数选择： (38)5 轴的设计 (33)5.1 选择轴的材料 (39)5.1.1 初步估算轴外伸段直径 (39)5.1.2 选择联轴器，设计轴的结构，初选滚动轴承 (39)5.1.3 轴各部尺寸选取： (39)5.1.4轴的计算简图 (41)5.1.5求垂直面内的支承反力，作垂直面内的弯矩图 (41)5.1.6求水平面内的支承反力，作水平面内的弯矩图 (42)5.1.7求合成弯矩，作合成弯矩图 (43)5.1.8作转矩图 (43)5.1.9求当量弯矩M ca，作当量弯矩图 (44)5.1.10精校核轴的强度 (44)6 低速轴滚动轴承的选择 (45)6.1 选择轴承类型及初定型号 (45)6.1.1 计算轴承的受力 (45)6.1.2 计算当量动载荷: (46)6.1.3 计算轴承寿命 (46)7、键联接的选择和验算 (47)7.1 Ⅰ轴组件齿轮内腔花键： (47)7.2 Ⅱ轴组件内花键： (47)7.3 Ⅲ轴组件内花键： (47)7.4 行星轮减速器内花件： (47)8 经济性分析 (48)9 结论 (49)致谢 (50)参考文献 (51)附录A (52)附录B (56)前言我国现行采煤机摇臂壳体的设计基本上都采用传统的设计方法:根据经验和以往设计实例设计人员在纸面上设计所需的产品,根据小功率采煤机摇臂尺寸适当加大来设计更大功率的采煤机摇臂,如果出现问题或不满足预定设计要求的情况,就要修改设计,这在现实设计中确实出现了许多的问题。

摘要长壁工作面采煤设备由三大件组成：液压支架，刮板运输机和采煤机。

随着长壁采煤经验的增加，根据不同地质条件对采煤机做了一些改进，使长壁工作面采煤在将来的煤炭工业上起到更显著的作用。

本论文设计的是电动机功率为700hp。

电动机主要是为截割部割煤和牵引部提供动力，采煤机装有两个电动机，一台用于牵引部和一个截割部，另一个电动机则为另一个截割部和其他辅助设备提供动力。

本文主要讲述了采煤机截割部的设计。

采煤机截割部是实现采煤机减速的单元。

截割部里采用了四级减速，动力由采煤机电动机通过齿轮传递到采煤机滚筒来实现割煤。

对称的摇臂结构使采煤机实现左右摇臂可以互换。

截割部采用增加惰轮的个数来增加摇臂的长度，从而实现增大采煤机的截深。

关键词：滚筒采煤机截割部摇臂长壁工作面采煤ABSTRACTLongwall equipment consists of three major components:the hydraulically powered roof support,the chain conveyor,and the coal-cutting machine.As a result of increased experience with longwall installations under different conditions,certain improvements are being made.since longwall mining is obviously going to play a much larger role in the coal mining industry in the future.this text design is the electric motor power is a 700 hps.Electric motor mainly is the power source for the shearer.It provides for the cutting drum.The large capacity shearers are generally equipped with two electric motors: one for the haulage unit and one gearhead and the other for the other gearhead and other ancillary equipment.This paper is mainly about the design of the ranging-arm of the cut unit.The ranging-arm is a speed reduction unit.It consists of four stage drives.The power applied by the cutter motor through three spur gear transmissions and one epicyclic gearing drives the drum to cut coal. The external form of the ranging-arm is straight and symmetrical structure which enables the lest and right ranging-arms can replace each other. The gears referred in this parper are all profile-shifted gears in order to increase their strength.Keywords:Shearer cut unit Ranging-arm longwall mining目录1 绪论 (1)1.1我国采煤机30多年的发展进程 (1)1.1.1 20世纪70年代是我国综合机械化采煤起步阶段 (1)1.1.2 20世纪80年代是我国采煤机发展的兴旺时期 (1)1.1.3 20世纪90年代至今是我国电牵引采煤机发展的时代 (2)1.2国际上电牵引采煤机的技术发展状况 (4)1.3国内电牵引采煤机的发展状况 (5)2总体方案的确定 (6)2.1MG300/700-WD型采煤机简介 (6)2.1.1概述 (6)2.1.2主要技术参数 (7)2.1.3结构特点 (7)2.2摇臂结构设计方案的确定 (7)2.3截割部电动机的选择 (8)2.4传动方案的确定 (9)2.4.1 传动比的确定 (9)2.4.2 传动比的分配 (9)3 传动系统的设计 (11)3.1各级传动转速、功率、转矩的确定 (11)3.2齿轮设计及强度效核 (13)3.3轴的设计及强度效核 (23)3.3.1 先确定Ⅲ轴 (23)3.3.2轴4的设计及强度效核 (29)3.3.3惰一轴的设计 (35)4 行星传动机构的设计过程 (37)5 采煤机的使用与维护 (57)5.1采煤机使用过程中常见故障与处理 (57)5.2大功率采煤机截割部温升过高现象及解决方法 (59)5.3采煤机轴承的维护及漏油的防治 (60)5.4煤矿机械传动齿轮失效的改进途径 (62)5.5硬齿面齿轮的疲劳失效及对策 (66)总结 (69)参考文献 (70)致谢 (71)1 绪论1.1我国采煤机30多年的发展进程1.1.1 20世纪70年代是我国综合机械化采煤起步阶段20世纪70年代初期，煤炭科学研究总院上海分院集中主要科技骨干，研制出综采面配套的MD-150型双滚筒采煤机，另一方面改进普采配套的DY100型、DY150型单滚筒采煤机；70年代中后期，制造出MLS3-170型双滚筒采煤机。

前言连续采煤机是一种集机械、电气和液压为一体的大型复杂系统,在很大程度上与目前国内煤矿使用的掘进机相似，都有履带行走系统、铲煤板、电控箱、液压系统和刮板输送机等。

整体布局也很相似，铲煤板在截割头下，刮板输送机从前向后纵贯整机，装载部和输送机共用一个动力。

连续采煤机和掘进机的最大区别就在截割部。

截割部的动作较掘进机复杂，而内部传动及其结构比较复杂，形式也多样化。

1976年我国开始引进连续采煤机，以单机为主。

目前，这一批设备由于多数不配套，掘进巷道断面偏小，备件供应困难，维护管理技术跟不上等原因，在生产中基本上已不在使用。

20世纪90年代以配套引进为主。

这一时期，由于国内外高效高产矿井的迅速发展，煤层平巷的机械化掘进滞后问题引起了国内外普遍重视。

国内一些煤矿企业针对适合使用连续采煤机的矿井及煤层，为了解决好采掘接替，是高产高效长臂回采工作面充分发挥设备的生产能力，实现快速回采，借鉴国外的先进经验，陕西黄陵矿区、神华集团神东煤炭公司进行配套引进连续采煤机设备的工作，近几年先后引进了包括连续采煤机、锚杆机、破碎机、铲车、运煤车等设备在内的机械化掘进设备。

主要使用在房柱式开采、边角煤回收及长臂工作面煤层平巷的掘进。

这一时期，由于单机引进改为配套引进，同时在配套选型时密切结合矿井煤层地质条件和生产技术条件，连续采煤机的使用率和开机率大幅提高，经济效益好，掘进效率及出煤量均有较大的突破，不断刷新纪录。

综上所述，我国使用连续采煤机的时间不长、经验不足。

还存水沟挖掘、备件供应等问题，仍需通过生产实践逐步探索解决。

1 设计目的及要求设计用途：设计符合要求的连续采煤机及其截割部基本要求1)最大掘高4.5m；2)最大掘宽5.6m；3)巷道坡度±16°；4) 机高大于1M 小于2M，机重大于45t；5)能够在煤层、半煤层下施工，切割煤岩最大单向抗压强度可达100Mpa，可切割性能指标适用切割煤岩硬度，普氏系数f小于等于8，岩石的研磨系数小于等于Mg152连续采煤机的基本概况2.1 连续采煤机的发展概况连续采煤机是美国现代化采掘设备，有近半个世纪的发展讨程。

1 综述MG500/1200-WD型交流电牵引采煤机为典型代表。

该1.1.2设计蓝图1)整机的设计方案1.1.5截割部、行走部电机的选用截割部：选取型号为YBCS3—500的矿用隔爆型三相交流异步电动机。

行走部：选取型号为YB280S-4的矿用隔爆型三相交流异步电动机。

1.1.6摇臂减速箱有壳体、一轴、第一级减速惰轮组、二轴、第二级惰轮组、中心齿轮组、第一级行星减速器、第二级行星减速器、中心水路、离合器等组成。

1.2.4采煤机的进刀方法1)端部斜切法2)中部斜切法3)正切进刀法1.3采煤机的发展趋势电牵引采煤机仍然是采煤机的发展方向，液压牵引采煤机制造进度高，在井下易被污染，因而维修困难，使用费用高，效率和可靠性则较低。

德国Eickhoff公司于1976年制造出了世界上第一台电牵引采煤机，在随后的20年中，美国、日本、法国、英国等都大力研制并发展了电牵引采煤机。

电牵引采煤机具有良好的牵引特性、可用于大倾角煤层、运行可靠、适用寿命长、反应灵敏、动态特性好、效率高、结构简单、有完善的检测和显示系统。

因此，电牵引采煤机是今后的发展方向，近年来综采高产高效的世界记录都是由电牵引采煤机创造的。

2 设计过程2.2摇臂减速器传动比的安排总传动比等于截割电动机的转速与滚筒的转速比值:电动机转速：1486r/min滚筒转速：37r/min总传动比：1486/min40.1637/minrir==传动比分配:对于采煤机结构的特殊性（如机厚及其约束），对于厚煤层型采煤机一般使用两级圆柱直齿轮减速，带两级2K －H 负号行星齿轮减速。

行星齿轮传动安排在最后一级较合理，既可利用滚筒滚毂内的空间，又可减少前面圆柱直齿轮的传动比和尺寸。

采煤机机身高度受到严格限制，每级圆柱直齿轮传动比一般为34j i ≤ ，行星齿轮46j i ≤ 。

行星齿轮减速级传动比：初步估算第一级行星齿轮减速级传动比为 4.95baH i =查表得可取：a Z ＝23，b Z ＝91，g Z ＝34，3P n =初步估算第二级行星齿轮减速级传动比为 3.96b aH i =查表得可取：a Z ＝25，b Z ＝99，g Z ＝37，4P n =两级圆柱齿轮传动总传动比：40.16 2.054.96 3.95i ==⨯ 为有效利用空间，同时尽可能使所设计的采煤机机身高度较小，传动比应从高速级向低速级递减1j j i i +<，在初步设计时可按：115%~10%j j j i i i ++-=进行选取。

摘要本文描述了中煤层电牵引采煤机整机方案设计以及截割部的设计过程。

中煤层电牵引采煤机可用于煤层厚度为2-4m、煤质中硬的缓倾斜煤层。

与传统的纵向布置的单电机采煤机相比，该采煤机将截割电机直接安装在截割部壳体内，齿轮减速装置全部集中在截割部壳体及行星减速器内，取消了螺旋伞齿轮、固定减速箱、摇臂回转套等结构，使其结构更简单、紧凑，可靠性更高。

截割部是采煤机直接落煤、装煤的部分，其消耗的功率约占整个采煤机功率的80%-90%，主要由截割部壳体、截割电机、齿轮减速装置、滚筒等组成。

该采煤机的截割部采用四级传动；前三级为直齿传动，第四级为行星传动。

二级传动的圆柱齿轮为可换齿轮，使输出转速可根据不同的煤质硬度在两档速度内选取。

截割部采用了三个惰轮轴，使采煤机能够满足截割高度对截割部长度的要求。

设计将截割部行星减速器和滚筒直接联结，取消了安装在滚筒上的截齿，使结构简单、可靠。

关键词：采煤机，截割部，结构，设计AbstractThis brochure describes the type of hydraulic shearer traction unit program design and cutting the Department of Design and calculation process.traction Shearer hydraulic seam thickness can be used for 2-4 m, Hard coal to the gently inclined seam. With the traditional vertical layout of the single-motor compared to Shearer, Shearer will be the ranging-arm installed directly in the cutting of the shell, gear device exclusively on cutting Shell and planetary reducer, the abolition of the spiral bevel gears, gear box fixed, Rocker rotating sets of structures, their structure is simpler, more compact and higher reliability.Ranging-arm of the shearer is directly charged coal, the coal loaded, its about the power consumption of the entire power shearer 80% -90%, mainly by cutting Shell, cutting electrical, Gear and drum components. The shearer cutting unit used four drive; Before three straight tooth drive, the fourth level of planetary transmission. 2 Drive Gear to be for the gears, enabling the output speed can be based on different coal hardness in two tranches within the selected speed. Cutting the Department has adopted a three lazy axle, to meet the shearer cutting height on the ranging-arm degree requirements. Designed to be cutting planetary reducer and drum direct link, canceled installed in the drum Pick, simple and reliable.Keywords:shearer, ranging-arm,structure,design目录摘要 (1)Abstract (2)目录 (3)第一章国内外采煤机研究及应用概况 (4)1.1 国内外研究现状 (4)1.2 国内外应用状况 (6)第二章传动方案的设计 (10)2.1总体传动方案的设计 (10)2.2传动比分配 (14)2.3截割部第一级圆柱齿轮传动设计 (15)2.4截割部第二级圆柱齿轮传动设计 (24)2.5截割部第一级行星传动设计 (32)2.6截割部第二级行星齿轮传动设计 (40)第三章截割部辅助零部件的设计 (49)3.1齿轮轴1的设计及校核 (49)3.2第一级惰轮轴的设计及校核 (51)3.3齿轮二轴的设计及校核 (54)3.4第二级惰轮轴的设计及校核 (58)3.5中心齿轮轴的设计及校核 (61)3.6截割部花键连接强度校核 (64)第四章辅助零部件概述 (68)4.1机身 (68)4.2托缆装置 (69)4.3喷雾冷却系统 (69)4.4辅助液压系统 (71)4.5护板及拆卸工具 (72)4.6螺旋滚筒 (73)结论 (74)参考文献 (75)第一章国内外采煤机研究及应用概况1.1 国内外研究现状为了提高工作面的生产效益, 世界主要采煤国均纷纷致力于发展大型先进的综采设备, 取得了显著的效果, 综采工作面的生产能力和效益均大幅度提高。

前言我国现行采煤机摇臂壳体的设计基本上都采用传统的设计方法:根据经验和以往设计实例设计人员在纸面上设计所需的产品,根据小功率采煤机摇臂尺寸适当加大来设计更大功率的采煤机摇臂,如果出现问题或不满足预定设计要求的情况,就要修改设计,这在现实设计中确实出现了许多的问题。

随着采煤机装机功率越来越大,单纯依靠经验,根据小型机器设计大功率机器和加大安全系数的方法,往往使设计产品的尺寸越来越大,结构的应力分布、变形分布、内力分布也很难得到合理保证。

然而通过对采煤机摇臂进行有限元分析,可以得出采煤机摇臂壳体在不同位置、不同工况的应力、应变规律,摸清其危险截面、极限工况、极限载荷和极限应力,提出摇臂承载能力的优化方案。

同时还可以对摇臂壳体固有频率、各阶振型、动力性能进行探索性分析研究。

应用该技术可以在产品设计阶段预测产品质量,使产品在投入生产之前进行优化以提高产品质量,从而缩短产品开发周期,进而降低开发成本,提高市场竞争力。

采煤机截割部设计1 绪论1.1 课题的设计目的及意义当今全球制造业企业之间的竞争越来越激烈。

企业要赢得竞争，就要以市场为中心，就要以用户为中心，快速地响应市场的需求，快速地满足用户的需要。

换句话说，就是要以最短的产品开发时间（Time）、最优的产品质量（Quality）、最低的成本（Cost）和最佳的服务（Service），既“TQCS”，去赢得用户和市场。

随着采煤机控制系统的发展，它的功能越来越齐全，操作越来越方便。

虽然以数控系统为控制系统的采煤机生产效率会很高，而且质量也非常好，但这些消耗的成本较高，固我们采取常用的设计结构。

这样不但能满足生产条件还能节省资金。

1.2 与课题相关国内外研究现状分析1.2.1 采煤机在国内的发展情况随着近年来我国煤炭行业的快速发展，与之唇齿相依的煤机行业也日益受到重视。

从去年出台的煤炭行业纲领性文件《关于促进煤炭工业健康发展的若干意见》，到去年召开的全国煤炭工业科学技术大会，再到近日的国家发改委出台的煤炭行业结构调整政策，都涉及到发展大型煤炭井下综合采煤设备等内容。

目录第一章绪论 (1)1.1国内情况 (1)1.2国外情况 (2)1.3发展趋势 (3)1.4采煤机的分类 (4)1.5采煤机的特点 (6)第二章总体方案的确定 (7)2.1MG650/1620-WD型采煤机简介 (7)2.2使用环境 (7)2.3 主要特点 (8)2.4摇臂结构设计方案的确定 (8)2.5截割部电动机的选择 (8)2.6传动方案的确定 (9)2.6.1 传动比的确定 (9)2.6.2传动比的分配 (9)第三章传动系统的设计 (11)3.1各级传动转速、功率、转矩的确定 (11)3.2齿轮设计及强度校核 (12)3.2.1齿轮1和齿轮3的设计及强度校核 (12)3.2.2齿轮4和齿轮5的设计及强度校核 (17)3.2.3齿轮6和齿轮9的设计及强度校核 (20)3.3轴的设计及强度校核 (23)3.3.1确定Ⅲ轴 (23)3.3.2确定IV轴 (27)3.4轴承的寿命校核 (29)3.4.1对截二轴的轴承24028C进行寿命计算 (30)3.4.2对截三轴的轴承24028C进行寿命计算 (30)3.5截割部行星机构的设计计算 (31)3.5.1齿轮材料热处理工艺及制造工艺的选定 (31)3.5.2确定各主要参数 (32)3.5.3几何尺寸计算 (35)3.5.4啮合要素验算 (37)3.5.5齿轮强度验算 (39)第四章采煤机的使用与维护 (54)4.1采煤机使用过程中常见故障与处理 (54)4.2大功率采煤机截割部温升过高现象及解决方法 (55)4.3采煤机轴承的维护及漏油的防治 (56)4.4煤矿机械传动齿轮失效的改进途径 (58)4.5硬齿面齿轮的疲劳失效及对策 (62)第一章绪论1.1 国内情况（1）购进与仿制世界上第一台采煤机是苏联于1932年生产并在斯巴顿煤矿开始使用的。

我国于1952年购进并使用斯巴顿采煤机（当时称采煤康拜因）。

与此同时，鸡西煤矿机械厂开始进行仿制工作，于1954年制造出中国第一台深截式采煤机，即斯巴顿-1型采煤康拜因。

采煤机截割部两级行星齿轮系统的设计。

采煤机截割部的两级行星齿轮系统是一种常见的传动装置，用于驱动截割机械臂或刀盘进行煤矿开采。

该系统一般由输入轴、太阳轮、行星轮、环轮、输出轴和齿轮箱等组成。

设计该系统时，需要考虑以下几个关键因素：
1. 功率传递：根据需要传递的功率和转速，在设计系统时选择合适的齿轮尺寸、材料和齿数，以确保足够的传递能力和可靠性。

2. 负载承载能力：在开采过程中，截割机械臂或刀盘会承受较大的载荷。

因此，在选择行星齿轮的载荷能力时，应充分考虑工作条件和安全因素。

3. 效率和平稳性：设计时应尽可能提高系统的传动效率，减小能量损失，并避免震动和噪声产生，以确保截割机械的稳定运行和操作人员的安全。

4. 可维护性和寿命：选择合适的行星齿轮材料、润滑方式和维护周期，以提供较长的使用寿命和方便的维护。

5. 安全性和防护措施：采煤机截割部是一个高风险的工作环境，因此在设计齿轮系统时，必须考虑安全性，并采取相应的防护措施，例如安全制动装置和紧急停车装置等。

综上所述，采煤机截割部的两级行星齿轮系统的设计需要考虑
功率传递、负载承载能力、效率和平稳性、可维护性和寿命、安全性和防护措施等因素，以确保系统的可靠运行和工作环境的安全。

同时，还需要根据具体要求，选择合适的材料、齿轮尺寸和传动方式等。

摘要本文介绍了采煤机的发展历史、组成及工作原理，在分析煤炭工业及煤炭工业的行业背景的基础上，展望了采煤机的发展趋势，并针对采煤机的发展现状，进行了 MG200/487 型采煤机的截割部设计。

本文首先确定了设计方案和选择了基本部件并开展了传动系统的可靠性分析，MG200/487型采煤机截割部主要是由一个减速箱和四级齿轮传动组成，截割部电机放在摇臂内横向布置，电动机输出的动力经由三级直齿圆拄齿轮和行星轮系的传动，最后驱动滚筒旋转。

并对所设计的齿轮和花键进行了公差分析，同时介绍了截割部的安装、维护和故障处理。

本采煤机截割部具有较高的可靠性和安全维修性。

关键词：滚筒式采煤机；截割部；行星齿轮传动ABSTRACTThis paper presents the development history, the composition and the principle of shearers in brief. On the foundation of analyzing the trade background of coal industry and mining equipment, look ahead the development of shearers, and according to the present development situation of shearers, we carried out the design of MG200/487-WD Shearer’s cutting unit.This design firstly fixed on design scheme and selected basic components, and besides, developed the reliability analysis of transmission system. The design of MG200/487-WD Shearer’s cutting unit. It is made up of a gearbox and moderate breeze gear wheel transmission that the MG200/487-WD type mining machine cuts the cutting department, Cut the electrical machinery of cutting department and put to fix up horizontally in the rocker arm, The power that the motor outputs leans on a round of transmission of department of gear wheel and planet round via the tertiary straight tooth, Urge the cylinder to rotate finally. And gears and involute splines’ tolerances of geometrical quantity were analyzed. At the same time, introduced the installation, maintenance and fault disposal of this cutting unit. The cutting unit of MG200/487-WD Shearer has reliability and installation maintainability.Keywords: shearer; the cutting unit; planetary gear drive目录1 概述 (1)1.1引言 (5)1.2我国采煤机30多年的发展进程 (5)1.2.1 20世纪70年代是我国综合机械化采煤起步阶段 (5)1.2.2 20世纪80年代是我国采煤机发展的兴旺时期 (6)1.2.3 20世纪90年代至今是我国电牵引采煤机发展的时代 (7)1.2.4 国际上电牵引采煤机的技术发展状况 (8)1.3国内电牵引采煤机的发展状况 (10)1.4结构特征与工作原理 (11)1.4.1 摇臂 (11)1.4.2 截割电动机 (12)1.4.3 牵引部 (13)2 总体方案的确定 (16)2.1主要技术参数如下： (16)2.2传动方案的确定 (18)2.2.1 传动比的确定 (18)2.2.2传动比的分配 (18)3传动系统的设计 (19)3.1各级传动转速、功率、转矩的确定 (20)3.2齿轮设计及强度效核 (21)3.3截割部行星机构的设计计算 (28)3.3.1齿轮材料热处理工艺及制造工艺的选定 (29)3.3.2确定各主要参数 (29)3.3.3几何尺寸计算 (32)3.3.4.啮合要素验算 (34)3.3.5齿轮强度验算 (35)3.4轴的设计及强度效核 (46)3.4.1选择轴的材料 (46)3.4.2轴径的初步估算 (46)3.4.3求作用在齿轮上的力 (46)3.4.4轴的强度效核： (47)3.4.5安全系数效核计算 (50)3.5轴承的寿命校核 (52)3.5.1对截Ⅲ轴的轴承22219c和Nj419进行寿命计算 (52)3.5.2行星轮轴承寿命的计算 (53)3.6花键的强度校核 (54)3.6.1截Ⅳ轴花键校核 (54)3.6.2行星轮系花键校核 (54)4 采煤机的使用和维护 (54)4.1润滑及注油 (55)4.2地面检查与试运转 (55)4.2.1试运转前的检查： (55)4.2.2试运转时检查： (55)4.3下井及井下组装 (56)4.4采煤机的井下操作 (56)4.4.1操作前的检查： (56)4.4.2试运转中注意事项： (56)4.5机器的维护与检修 (57)4.6采煤机轴承的维护及漏油的防治 (58)4.7硬齿面齿轮的疲劳失效及对策 (60)4.8煤矿机械传动齿轮失效的改进途径 (63)4.8.1设计 (63)4.8.2 选材 (64)4.8.3 加工工艺 (64)4.8.4 热处理 (65)4.8.5 表面强化处理 (65)4.8.6 正确安装运行 (65)4.8.7 润滑 (66)5总结 (67)参考文献 (68)英文原文 (69)中文译文 (76)致谢 (81)1 概述1.1引言采煤机械的装备水平是煤矿技术水平的重要标志之一。

采煤机截割部设计毕业设计说明书中国矿业⼤学毕业论⽂任务书学院应⽤技术学院专业年级机⾃04-2班学⽣姓名⽢龙兵任务下达⽇期：2008年03⽉16⽇毕业论⽂⽇期：2008年3⽉17⽇⾄2008年6⽉10⽇毕业论⽂题⽬：中厚煤层采煤机截割部的设计毕业论⽂专题题⽬：毕业论⽂主要内容和要求：设计参数：总装机功率：900 KW适应煤质硬度：f 4截割部功率：400 KW采⾼范围：2.2～3.5m滚筒截深：800 mm滚筒转速：40 r/min电机转速：1470 r/min额定电压：1140 V要求：（1）完成采煤机总体⽅案设计。

（2）对截割部的传动及结构进⾏设计。

（3）设计完成截割部的组件、零件⼯作图设计。

（4）编写完成设计计算说明书。

1、左截割部2、右截割部3、左⾏⾛部4、右⾏⾛部5、左旋滚筒6、右旋滚筒7、液压传动8、电控部第⼆章总体⽅案的确定2.1 MG400/900-3.3D型采煤机简介MG400/900-WD型机载交流电牵引采煤机，该机装机功率900KW，截割功率2×400KW,牵引功率该采煤机使⽤的电⽓控制箱符合矿⽤电⽓设备防爆规程的要求，可在有⽡斯或煤层爆炸危险的矿井中使⽤，并可在海拔不超过2000m、周围介质温度不超过＋40℃或低于－10℃、不⾜以腐蚀和破坏绝缘的⽓体与导电尘埃的情况下使⽤。

2.1.2主要技术参数该机的主要技术参数如下：2.1.3MG400/900-WD型采煤机采⽤多电机横向布置⽅式，截割部⽤销轴与牵引部联结，左、右牵引部及中间箱采⽤⾼强度液压螺栓联结，在中间箱中装有泵箱、电控箱、⽔阀和⽔分配阀。

该机具有以下特点：1．截割电机横向布置在摇臂上，摇臂和机⾝连接没有动⼒传递，取消了纵向布置结构中的螺旋伞齿轮和结构复杂的通轴。

2．主机⾝分为三段，即左牵引部、中间控制箱、右牵引部，采⽤⾼度液压螺栓联结，结构简单可靠、拆装⽅便。

2.2 摇臂结构设计⽅案的确定由于煤层地质条件的多样性，煤炭⽣产需要多种类型和规格的采煤机。

摘要滚筒采煤机是煤炭采掘的重要设备。

是实现煤矿生产机械化和现代化的重要设备之一。

因此，它对提高煤的采掘效率有着重要的影响。

目前，采煤机的设计技术已经发展的相当完善，但是在国内采煤机技术和国外相比依然还比较落后。

本次设计在吸取了前人经验的基础上设计了大功率，适合于中厚煤层的采煤机。

对于采煤机的截割部进行了革新设计，采用强力耐磨型滚筒对称布置，提高了割煤效果和滚筒寿命，降低截齿消耗量和用户成本。

机械传动系统采用直齿圆柱齿轮和行星轮传动动。

故传动效率高，容易安装和维护，分别用两台250KW的电动机驱动两截割部。

截割部电机容量调整范围宽，其调整范围为150～300Kw，通过调整截割电机容量，可实现一机多型。

截割部采用四行星单浮动结构，承载能力大，减小了结构尺寸。

采用大角度弯摇臂设计，加大过煤空间，提高装煤效果，卧底量大。

本次设计的采煤机采煤效率高，生产可随不同的煤质的变化生产不同的机型，市场适应性强。

关键词：采煤机、强力耐磨滚筒、截割部、弯摇臂、传动系统AbstractSheare is an important equipment for excavation. It is one of the important facilities for the mechanization and modernization of coal-mining production. Hence it has important effects on the improvement of excavation efficiency. Presently the design technologies of sheares have developed relatively perfect. When comparing with abroad, however, the technology of this area is still behindhand.Basing on assimilating the experience of people has worked in this area, this design, schemes out High-power sheare which is suitable for medium thickness seam. It does innovatory design on the cutting unit of shears by resorting to disposal symmetry of Mightiness Worn Roller, which improves the cutting effect and longevity. At the same time it reduces the wastage of truncation straight and customers’ cost. As to Machine driven system, its transmission resorts to spur gear and planetary wheel. Hence the transmission efficiency is improved and its installation and maintenance are easier. Two of the departments of crop are driven by two separate 250kw- electromotors. The modulation range of electromotors’ capacity in the departments of crop is large, which is ranging from 150kw to 300kw. Through the modulation of the electromotors’capacity, the one machine-multi-type style can be carried out. The departments of crop resort to globe certificate floating structure, whose carrying capacity is large and reducing the structure measure. The applications of ply rockerarm increase the coal’s transit space and improve the coal’s load effect. The bottom taking quantity is large. This design of sheare has the features as follows:The excavation efficiency is high; the production of types can be different according to different coal quality. The adaptability in marketing is strong. Key Words: Sheare; Mightiness Worn Roller; cutting unit; ply rockerarm ; transition system目录1 前言 (1)2 方案选定 (5)3 滚筒采煤机的总体设计及计算 (7)3.1 采煤机的滚筒 (7)3.2 采高和截深 (7)3.3 设计生产功率 (7)3.4 装机功率 (7)3.5 摇臂和电动机 (8)4 滚筒采煤机截割部设计 (9)4.1 螺旋滚筒设计 (9)4.2 截割部减速器传动系统 (15)5 滚筒采煤机的主要技术参数和配套设备 (21)6 采煤机的主要特点 (23)7 技术和经济分析 (25)8 总结 (26)致谢 (28)参考文献 (29)明细表 (30)目录1 前言 (1)2 方案选定 (5)3 滚筒采煤机的总体设计及计算 (7)3.1 采煤机的滚筒 (7)3.2 采高和截深 (7)3.3 设计生产功率 (7)3.4 装机功率 (7)3.5 摇臂和电动机 (8)4 滚筒采煤机截割部设计 (9)4.1 螺旋滚筒设计 (9)4.2 截割部减速器传动系统 (15)5 滚筒采煤机的主要技术参数和配套设备 (21)6 采煤机的主要特点 (23)7 技术和经济分析 (25)8 总结 (26)致谢 (28)参考文献 (29)明细表 (30)1 引言煤是重要的能源物质，在我国有着很大的储量。

1 绪论2MG300/700－WD型采煤机2.1概述MG300/700－WD 无链电牵引采煤机，装机总功率700KW，截割功率2⨯300KW，牵引功率2⨯40KW，调高电机功率18.5KW，采用开关磁阻电机调速系统来控制采煤机牵引速度。

MG300/700－WD无链电牵引采煤机，采用多电机驱动横向布置形式，截割摇臂用销轴与牵引部联接，左、右牵引部及中间箱，采用高强度液压螺栓联接。

在牵引减速箱内横向装有开关磁阻电机，通过牵引机构为采煤机提供520KN的牵引力，中间控制箱装有调高油缸，电控、变压器、水阀，每个主要部件可以从老塘侧抽出，易维修，易更换。

2.2主要用途及适用范围MG300/700－WD无链电牵引采煤机一般适用于中厚煤层的开采，倾角小于35度，煤质中硬或中硬以上，含有少量夹矸的长壁式工作面。

2.3型号的组成及其代表的含义2.4 使用环境条件1、可在周围空气中的甲烷、煤尘、硫化氢、二氧化碳等不超过《煤矿安全规程》中所规定的安全含量的矿井中使用。

2、海拔高度小于200m。

3、周围介质温度不超过＋40摄氏度、不低于-10摄氏度。

4、环境温度为＋25摄氏度时，周围空气湿度不大于97％。

5、周围介质中无足以腐蚀和破坏绝缘的气体和导电尘埃。

3 MG300/700－WD 型采煤机截割部的设计3.1 截割部概述截割机构是采煤机实现落煤、装煤的主要部件，它分别由左右截割部组成，每个截割部主要由截割部壳体、截割电机、齿轮减速装置、滚筒等组成，截割部内设有冷却系统、内喷雾等装置。

本次设计主要的工作是MG300/700-WD 采煤机截割部齿轮传动的设计。

3.2 截割部传动总体方案3.2.1 设计总则1、煤矿生产，安全第一；2、面向生产，力求实效，以满足用户最大实际需求；3、贯彻执行国家、部、专业的标准及有关规定；4、技术比较先进，在一般设计中进行改进，要求性能和寿命能有显著的提高。

3.2.2 已知条件 1. 采高范围1.8m ～4.0m ；2. 煤层倾角35ο≤；3. 截割功率2300KW ⨯；4. 滚筒转速 29.4r/min;33.6r/min;38.3r/min;5. 摇臂形式采用整体，左右可互换直摇臂；6. 摇臂摆角：46.119.8οο上摆：；下摆：；（设计后有所调整）7. 设计寿命：5000h 。