采煤机摇臂传动系统可靠性稳健优化设计

毕业设计论文薄煤层滚筒采煤机总体方案设计与摇臂设计前言我国薄煤层资源分布广泛，%。

在一些省、区薄煤层储量比重很大，如四川省占60%，山东省54% ,黑龙江省占51%，贵州省占37%。

特别是在南方地区，有些省份薄煤层净占50%以上，而目薄煤层分布广，煤质好。

但由于其开采煤层厚度薄，与中厚和厚煤层相比，薄煤层机械化开采存在着工作条件差，设备移动困难，煤层厚度变化、断层等地质构造，对薄煤层设备生产性能影响大，以及投入产出比高、经济效益不如厚与中厚煤层等特殊问题，造成薄煤层机械化开采技术发展速度相对缓慢。

另外，对一些薄、厚煤层并存的煤矿，由于薄煤层开采速度缓慢，使其下部的中厚煤层长期得不到及时开采，以至影响工作面的正接替，而有的就只能被迫丢失一些薄煤层资源。

随着大批煤矿中厚:煤层的资源开采比较多，使得资源越来越少，所以薄煤层的开采己列入日程。

因此，研制适合我国实际国情的薄煤层采煤机，以适应不同的煤层结构，提高薄煤层采煤的工作效率是当务之急。

我国薄煤层采煤机的研究始于60年代。

60年代初，在顿巴斯一1型采煤机基础上，我国开始自行研制生产采煤机。

这类薄煤层滚筒采煤机主要有MLQ系列采煤机，如1964年生产的MLQ一64型，1980年生产的MLQ一80型浅截石单滚筒采煤机，另外还有MLQ3一100型采煤机。

70年代至80年代初期，我国自行研制开发了中小功率薄煤层滚筒采煤机。

比较典型的有山东煤研所和淄博矿务局研制的ZB一100型单滚筒骑输送机采煤机。

ZB一100型采煤机装机功率100kW ,链牵引，牵引传动方式为液压调速加齿轮减速。

牵引力90kN，牵引速度0~，~，煤质硬度为中硬以下的缓倾斜薄煤层。

80年代，我们在引进了德国、英国等采煤机生产技术的基础上，自主开发和制造适应我国不同的煤层条件的滚筒式采煤机系列产品，并在90年代中期初步完成了主导机型，由液压牵引采煤机向电牵引采煤机升级换型工作。

1980年，黑龙江煤矿械研究所和鸡西煤矿机械厂共同开发出BM系列骑输送机滚筒采煤机，其中BM一100型双滚筒采煤机，性能良好，能自开缺日、强度高、工作可靠，在我国薄煤层采煤中广泛应用。

引言采煤机是进行煤矿综采的重要设备，我国有大量的煤矿采用采煤机进行自动化作业，采煤机工作的稳定性对我国煤炭开采的效率和产量均具有重要的影响。

由于采煤机在井下作业环境的复杂性，对于采煤机的设计使用往往采用较大的冗余度来保证采煤机的可靠性，这种方式容易造成采煤机的结构过于笨重，造成了采煤机生产成本的增加及资源的浪费[1]。

随着计算机技术的不断发展，采用CAE 技术进行采煤机等各类采煤机械的设计成为主流。

采用CAE 技术对采煤机的结构进行仿真分析，可以提高采煤机设计的稳定性，同时，针对采煤机的结构进行特定的分析，可以优化采煤机的结构，避免资源的浪费，降低采煤机的制造成本。

1采煤机摇臂壳体的建模采煤机进行作业时，由摇臂和滚筒组成截割机构，截割机构通过滚筒的旋转实现对煤层的切割，而摇臂依据煤层的不同对滚筒的位置进行调节，改变滚筒的姿态，最大程度地提升截割的效率。

采煤机摇臂对滚筒的调节通过安装在摇臂壳体上的减速器及传动机构实现，摇臂壳体作为主要的承载部件，同时对减速器、传动系统及密封件等进行支撑。

摇臂壳体的性能对于摇臂的调节作用具有重要的影响[2]，是采煤机的关键零部件，并且由于壳体的承载较大，是采煤机的易损零部件，因此，在设计过程中，对于摇臂壳体常采用较大的安全系数来保证壳体的稳定性。

由于采煤机摇臂壳体的结构对采煤机截割机构的截割效率及性能具有重要的影响，因此，对于摇臂壳体的受力进行仿真分析[3]，并对壳体的结构进行优化设计十分必要。

摇臂壳体采用主体和板件焊接而成，对壳体的结构进行建模分析，由于摇臂壳体的结构较为复杂，在建模过程中，要对壳体的结构进行一定的简化。

由于焊缝处的强度和板件一致，在建模过程中，忽略焊缝的影响，并对于壳体的细小结构进行简化处理，采用SolidWorks 进行壳体三维模型的建立，得到摇臂壳体的模型如图1所示。

建立摇臂壳体的三维模型之后，将其导入到有限元分析软件ANSYS Workbench 中进行静力学分析。

摘要我国煤炭中薄煤层储量丰富，对小功率采煤机的需求量也比较大。

而炮采安全性比较低，生产率也比较低；综采对设备要求较高，而且投资费用比较大。

所以对中薄煤层来说开发适应高档普采的采煤机是非常必要的，而MG300/701-WD型采煤机正是针对中薄煤层适应高普而进行的设计。

本文主要从机械传动的角度对MG300/701-WD型电牵引采煤机的摇臂进行了设计，采取电机横向布置，截割电机容量为300可kW；开采含有夹矸等较硬煤质的综合机械化采煤工作面，可靠性高，性能先进。

采煤机摇臂工作时由扭矩轴驱动，能量逐级传递，二轴起均载作用，三轴和四轴构成齿轮的变速级，末级为四行星减速器用以降低速度。

其中冷却喷雾装置由主水阀、分水阀和管路等组成，供各电机、电控箱冷却用水和采煤机的内外喷雾灭尘。

是针对薄煤层实现综合机械化采煤的理想机型，采用了先进的控制技术实现其独特的功能，是较薄煤层采煤机更新换代的理想机型。

关键词采煤机摇臂传动系统行星机构AbstractIn the present coal mine of our country,the thin reserves of coal seam are still rich ,are larger for the demand of the small-power machine of coal mining.And cannon pick safety comparison little,productivity is also low;Zong pick for equipment requirement higher,and investment cost is compared.So for in thin coal seam development meet the high general machine of coal mining is very necessary.The machine of MG300/701-WD model of coal mining only aim at in thin coal seam meet the high general design and that goes on.The electric traction MG300/701-WD Shearer of the rocker arm is designed from the mechanical transmission perspective. Motor is taken by horizontal layout,the capacity of cutting motor adjustment range of 200 - 300KW,through change the motor′s capacity, achieve a multi-type aircraft, to exploit coal mining face of contain mining and other flaky tonstein comprehensive mechanization, high reliability, advanced performance. Shearer Rocker work torque shaft driven by the energy transfer programs, the second shaft is well balanced ,the third shaft and the fourth shaft are constitute variable speed of pinion,the end is four planetary reducer to reduce speed.The cooling spray devices by the main valve, valve and piping sub-components for the electrical, electronic control box shearer cooling water and the internal and external spray dust.It’s designed to address the thin seam mining mechanization combine the edeal model,the use of advanced control technology to achieve it’s unique functions,it is the ideal replcement models of thinner seam shearer !Keywords shearer ratio Rocker transition systemepicyclic mechanism目录摘要 (I)Abstract .............................................................................................................. I I 第1章绪论. (1)1.1 前言 (1)1.2 选题背景 (1)1.3 研究目的和意义 (1)1.4 国内外发展情况 (2)1.4.1 采煤机在我国的使用情况 (2)1.4.2 采煤机在国外的发展和使用 (4)1.5 总体方案的确定 (6)1.6 本文的主要内容 (7)第2章主参数的设计计算 (8)第3章机械传动机构强度验算 (13)3.1 齿轮的计算载荷及齿轮和轴的材料的选用 (13)3.1.1 计算载荷 (13)3.1.2 齿轮精度的要求 (13)3.1.3 齿轮材料及热处理后所要求的齿轮硬度 (13)3.1.4 轴采用的材料 (14)3.2 齿轮几何参数计算 (14)3.2.1 圆柱齿轮几何参数计算 (14)3.2.2 圆柱齿轮接触强度验算 (40)3.2.3 圆柱齿轮齿根弯曲强度验算 (51)3.3 轴、轴承的寿命计算 (60)3.3.1 Ⅰ轴的轴承寿命计算 (60)3.3.2 Ⅱ轴的轴承承寿命计算 (62)3.3.3 Ⅲ轴的轴承承寿命计算 (65)3.3.4 Ⅳ轴的轴承承寿命计算 (68)3.3.5 Ⅴ轴的轴承承寿命计算 (71)3.3.6 Ⅵ轴的轴承承寿命计算 (73)3.3.7 太阳轮轴的轴承寿命计算 (75)3.3.8 行星轮心轴的轴承寿命计算 (77)3.3.9 行星架心轴的轴承寿命计算 (78)第4章冷却喷雾系统 (81)4.1 主要组成 (81)4.2 工作原理 (81)4.3 主要元件 (81)结论 (83)致谢 (84)参考文献 (85)附录1 (87)附录2 (91)第1章绪论1.1前言MG300/701-WD型电牵引采煤机是在广泛吸收国内外现有电牵引采煤机先进技术的基础上，针对我国目前煤机市场最新变化和需求而开发研制的，它具有电机横摆、结构先进、运行可靠、爬坡能力强等特点。

煤矿机械装备结构优化设计摘要：社会的进步不只是依靠某一个行业而发展的，除了再生资源还有不可再生资源。

近几年来，关于煤矿的开采也是得到了社会各界的关注，对于煤矿机械装备结构的优化已经成了煤矿开采中的重要因素，本文就主要对在大型矿井中应该怎样选择煤矿机械和机械的应用做出了简单的分析，并阐述了我国在煤矿机械装备机构上应该怎样进行优化提出一些相关的建议。

关键词：煤矿机械；加工技术；结构设计；数据采集在煤矿开采中，机械的质量和安全会直接关乎到企业的经济效益以及它在市场上的竞争力，包括它的地位。

在进行煤矿机械装备结构设计时，一定要先从它的结构开始，对机械的各个部件进行合理的设计和组装。

如今对于煤矿机械设备的要求越来越高，因此，在设计时，一定要实时的进行改进，而这也是机械装备设计者的工作方向。

一、矿井对煤矿机械装备的要求从目前来看，煤矿的产量直接和机械装备结构有着密切的练习，设备的性能越好，那么它使用的时间就会越长，而可操作性也更方便。

煤矿机械装备在功能上，一定要确保它是准确无误的，特别是要保证它的寿命时长。

根据煤矿的不同特点，机械应该向大型机械发展，用更加精准的数据来解决更多的问题，可以利用电脑进行操控，让整个机械能够被实时关注，让它的状态能够达到最安全，而传回的数据也更加的准确。

二、煤矿机械装备结构设计的现状现阶段与国外的大多发达国家相比，我国在煤矿机械装备的制造以及管理上还存在很大的差距。

国外的发达国家对煤矿机械装备进行管理时通常都是采用计算机技术进行管理，其生产的模式以及管理的体制也都发展的较为成熟了，而在我国对于煤矿机械装备的管理工作仍然处于一个经验管理的阶段。

同样的在对煤矿机械装备的结构设计过程中，国外的发达国家都是采用CAD 和 CAM 等计算机技术对其进行结构设计，而在我国却很少有企业采用这种计算机技术进行设计。

另外，在对煤矿机械装备的制造环节上，国外的发达国家基本上都是应用微细加工技术以及超精密加工技术，超精密加工技术的精度能够达到 1 nm，而微细加工技术的精度也能够达到 1 nm，甚至是达到1 μm，这类精密的程度要远远的领先于我国。