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1、I摘要摘要我国煤炭能源的使用领域依旧广泛，虽然我国新能源产业在源源不断的发现新的能源替代品，但是依旧没有代替我国能源结构中煤炭的占比。截止到 2018年，煤炭在我国能源结构占仍旧在 90%以上，由此可见，煤炭的发展对于对我国经济，乃至社会的发展有着不容忽视的重要性。并且在当前的社会发展过程中，本国煤炭的消耗量也很巨大，能够占到全国能源就够占比的 70%以上，并且，有专家说：“在三十年后，在我国能源消耗占比能达到 60%以上的可能依旧是煤炭。”随着煤矿开采所使用的机器朝着机械化自动化方向发展，开采量以及开采效率亦在不停提升，这种情况也为我国大范围综合开采供应了条件。采煤机是煤矿开采和生产过程中重
2、要机械工具，其技术程度的是否先进，在一定程度上决定煤炭的产量。当代采煤机的行走机构中，大部分采用渐开线行走齿轮齿轨式，这种结构运行过程的平稳、对底板起伏适应能力强的优点，缺点亦很明显，就比如齿轮齿轨之间容易发生点蚀、磨损以及断齿现象，对采煤机的采煤作业能够造成非常严重的影响。对现存的案例进行分析，通常导致采煤机故障的原因有三种：(1)采煤机运行故障导致单牵引发生致使齿面发生磨损；(2)行走轮的材料选择以及对热处理方式，是否达到工艺标准，也会导致齿轮的损坏；(3)在运行过程中遭遇陡坡等原因也会导致导向滑靴的破损，也会使采煤机无法正常运行。针对问题产生的原因进行分析，根据给定的外牵引力技术参数进行
3、设计，对齿轮进行设计、校核和计算，选择合理的热处理方法，并分析对比采用低碳合金钢和中碳合金钢的使用寿命以及失效形式，并且分析在不同工况下的磨损形式和使用寿命。利用 SolidWorks 有限元分析软件进对行走轮的最大工作载荷进行受力及应力、变形及磨损分析，根据不同的条件对链轮进行有限元分析，并在之后绘制外牵引装配图及链轮及相关的零件图。本文通过对外牵引行走轮的分析和设计，能够更好地改进行走轮的强度，并II由此分析采煤机行走轮磨损的原因，并联合指导资料和指导老师的建议进一步做出相关的戒备措施，防备采煤机行走轮的损坏，从而实现在保障行走轮不易损坏的同时，保证采煤机采煤效率。关键词：采煤机；外牵引；
4、链轮；最大工作载荷受力；有限元IIIAbstractAt present,although new energy sources are constantly being discovered byresearch,new energy sources have not replaced coal in Chinas energy resources.Coalstill occupies a dominant position,with a proportion of about 94%,which is veryimportant for Chinas economic and social
5、 development influences.Moreover,Chinascoal consumption is also very large,accounting for about 70%of total energyconsumption,and by 2050,it is expected to still account for 60%.Therefore,Chinascoal mining technology will directly affect Chinas economic and social development.At present,the mining t
6、echnology of coal mines is becoming more and moremechanized,and the intensity of coal mining and the concentration of production arealso increasing,which also provides conditions for large-scale comprehensive mining.As an important mining equipment in coal production,the shearers technical level has
7、an important impact on coal mine production efficiency and production quality.By understanding and analyzing the chainless traction of contemporary shearers,in most of the walking mechanisms,the quasi-involute travel gear-pin row tractionstructure is the main structure of the walking part of many cu
8、rrent shearers.Thisstructure has the advantages of good running stability and good adaptability to theundulating floor,but this structure also has some shortcomings,such as prone to gearpitting,gear wear and broken teeth.It has a serious impact on the normal operation ofthe shearer.There are usually
9、 three reasons for this phenomenon:(1)the tooth surfaceis worn due to the single traction operation of the shearer;(2)the heat treatmentprocess of the gear is unqualified and does not meet the requirements;(3)the guideshoe of the shearer Wear occurs,which prevents the steering wheels from beingprope
10、rly guided and controlled.Analyze the cause of the problem,design according to given external tractiontechnical parameters,design,check and calculate the gear,choose a reasonable heatIVtreatment method,and analyze and compare the use of low carbon alloy steel andmedium carbon alloy steelLife and fai
11、lure modes,and analyze the wear and servicelife under different operating conditions.Use SolidWorks finite element analysissoftware to perform stress analysis and stress,deformation and wear analysis on thesprocket under the maximum working load.Perform finite element analysis on thesprocket accordi
12、ng to different conditions,and then draw the outer traction assemblydiagram and chain Wheel and related parts drawing。Through the analysis and design of external traction sprocket,this paper canbetter guarantee the continuous and reliable operation of the shearer.Therefore,thecause of gear wear in t
13、he walking part of the shearer is analyzed,and Combined withwork experience,corresponding preventive measures were proposed to effectivelyprevent gear wear on the walking part of the shearer.The gear of the coal miningmachines running part is worn,which can improve the coal mining machinesproduction
14、 efficiency and maximize the coal mining machines operating life.Keywords:shearer;external traction;sprocket;maximum working load stress;finiteelement目录目录摘要.IAbstract.III1.引言.-1-1.1.前言.-1-1.2.采煤机概述.-1-1.2.1.采煤机在我国的发展.-1-1.2.2.采煤机在国外的发展.-2-1.2.3.采煤机的应用前景.-2-1.3.采煤机简述.-3-1.3.1.采煤机的基本结构和组成.-3-1.3.2.滚筒采
15、煤机特点.-4-1.3.3.采煤机的工作原理.-4-2.选题背景.-5-2.1.行走部在我国发展以及现状.-5-2.2.行走部的介绍.-6-2.3.行走轮的失效形式以及出现原因.-6-2.4.行走轮的力学性能要求.-8-3.MG300/700WD 采煤机.-9-3.1.组成.-9-3.2.工作原理.-9-3.3.主要技术参数.-9-3.4.MG300/700WD 采煤机的特点.-10-3.5.主要使用途径和适用范围.-10-3.6.需要注意的其他事项以及使用环境条件.-11-3.6.1.使用环境条件.-11-3.6.2.安全警示.-11-4.采煤机行走箱的设计.-12-4.1.基本参数的计算.
16、-12-4.1.1.牵引电动机的计算.-12-4.1.2.传动效率的计算.-12-4.1.3.传动比及链轮的配齿.-12-5.行走轮的介绍和受力分析.-13-5.1.摆线轮介绍.-13-5.2.摆线轮的特点.-14-5.3.摆线轮的计算.-14-5.3.1.计算.-15-5.4.轮齿受力分析.-17-5.5.行走轮和齿轮轨之间的接触应力分析.-18-6.采煤机行走轮材料的选择.-21-6.1.40CrNiMo 性能和实用范围.-21-6.1.1.40CrNiMo 的化学成分为.-21-6.1.2.40CrNiMo 的性能.-21-6.1.3.40CrNiMo 的常规热处理方式.-22-6.1.
17、4.硬化处理方式.-22-6.2.20CrMnMo 的性能和实用范围.-22-6.2.1.20CrMnMo 的化学成分.-22-6.2.2.20CrMnMo 的性能.-23-6.2.3.20CrMnMo 常规热处理方式.-23-6.2.4.硬化处理方式.-23-7.行走轮的分析.-24-7.1.齿轨轮弯曲分析.-24-7.1.1.有限元分析法以及 SolidWorks 介绍.-24-7.1.2.行走轮的弯曲强度分析.-25-7.2.行走轮弯曲疲劳分析.-28-7.3.行走轮的分析结果总结.-32-7.4.提高齿轮使用寿命的措施.-33-8.总结与展望.-35-8.1.总结.-35-8.2.展望
18、.-35-参考文献.-36-致谢.-38-山西能源学院 2016 届本科毕业设计（论文）-1-1.引言引言1.1.前言前言截止当前，即使新的能源在不停地被研究发掘，仍旧没有取代煤在我国能源结构的占比，截止到 2018 年，比例仍然可以占到 90%以上，由此可见，煤炭的发展对于对我国经济，乃至社会发展有着重要影响。并且在当前的社会发展过程中，我国煤炭的消耗量也很巨大，能在全国能源消耗的 70%，有科学家说：“在三十年后，在我国能源消耗占比能达到 60%以上的可能依旧是煤炭。”随着煤矿开采所使用的机器朝着机械化自动化方向发展，开采量以及开采效率亦在不停提升，这种情况也为我国大范围综合开采供应了条件
19、。采煤机是煤矿开采和生产过程中重要机械工具，其技术程度的是否先进，在一定程度上决定煤炭的产量。1.2.采煤机概述采煤机概述1.2.1.采煤机在我国的发展采煤机在我国的发展在 1950 年左右，我国开始涉足采煤机领域，第一批便是前苏联的“顿巴斯”采煤机，是一种截深式采煤机，生产效率以及质量都很低下。在引进之后，我国拥有了自己研发的“顿巴斯1 型”，工作机构是涡旋式滚筒为基础的。在之后的第二代浅切单滚筒型采煤机，牵引方式为钢丝绳牵引，采用无极调速和过载保护。1975 年我国的第一款双滚筒采煤机采用圆环链牵引。之后继续研发、引进连续采煤机。在 1980 年，上海矿务局对煤矿采煤机的研发到达了一定的高
20、度，自此之后，我国采煤机的研发和设计都一直处在加速发展时期。与此同时，成功研发了多电动机控制横向布置式的采煤机，极大的提升了采煤机的技术和安全系数。之后的无链牵引式采煤机，通过采用液压牵引取代链牵引，不仅减小了滚筒的旋转速度，而且提高了使用寿命。到目前为止，已经在各个煤矿得到普遍使用。山西能源学院 2016 届本科毕业设计（论文）-2-1.2.2.采煤机在国外的发展采煤机在国外的发展二十世纪中期，德国自主生产刨煤机，英国、前苏联等也相继自主研发生产链牵引采煤机。其中最为著名的就是 CM28H 型和 3JCM。然而这种机型的技术存在很多缺点，比如说效率低下并且耗能。20 世纪 50 年代，欧洲率
21、先研发滚筒式采煤机。到了 20 世纪 60 年代，进行滚筒式采煤机技术革新，双滚筒采煤机问世，圆筒式截割部发展成为螺旋叶片式截割部。从 20 世纪 70 年代后，采煤机大步走向信息化，并且在智能化领域得到重大突破，综合开采设备的研发更是将工人安全得到了有力保障，在取代人工开采和开采效率上取得了更进一步的突破。在 80 年代，英国研究出世界上第一台直流电牵引采煤机 Electea，这个采煤机不仅可以适应大倾角采煤，并且满足了采煤机对牵引机构性能的严格要求，实现采煤机平稳运行，采煤效率得到了进一步的提升。如今我国煤机事业虽不断发展，但是由于国内还没有能力进行采煤机相关计算、模拟、试验等模拟分析，并
22、且国外在材料科学、加工工艺等领域先进，这样制造出来的采煤机符合使用说明书中的使用周期和寿命周期，而我国相对而言在各个领域都有所欠缺，这样就导致我国自主生产的采煤机相比而言有了更大的缺点。1.2.3.采煤机的应用前景采煤机的应用前景随着社会的不断发展，对能源的要求也日益增多，对采煤机的采煤效率也提出了更进一步的讲求。目前，电牵引采煤机已经极大的提高了采煤机开采率，现代的采煤机中牵引机构由电牵引采煤机替液压牵引采煤机，提高了牵引速度与牵引力量。目前国有煤矿企业经营困难，生产更新资金极度短缺，使用的采煤器械也相对落后。现存的国内电牵引采煤机一般都在采用多电机横向布置，多电机横向布置不仅能让采煤机单独
23、驱动电机，并且在采煤机中将传动系统独立出来。简单的结构设计，使采煤机的组装与拆卸也更加方便。当前电牵引采煤机的行走机构正在向齿轮一齿轨靠近。发展到现在。除应当继续发展提高机械传动效率，各个机械类产品的质量外，还应当着力发展电控装置，以减少事故发生。目前国内随着煤炭资源利用程度与山西能源学院 2016 届本科毕业设计（论文）-3-经济发展水平的不断加深，电牵引采煤机全面发展已经成为定势。1.3.采煤机简述采煤机简述1.3.1.采煤机的基本结构和组成采煤机的基本结构和组成根据工作机构的形式进行分类,可分为：滚筒式、钻削式和链式采煤机。采煤机的机构组成如下图所示，主要分为：1)截割部截割部包括摇臂，
24、机头，滚筒以及附件。是采煤机的工作机构，主要功能是碎煤，在运行时将碎落的没装入刮板机，以及将轮齿间块没粉碎进一步装入刮板机。也就是常说的落煤以及装煤。2)牵引部牵引部由牵引传动装置、牵引机构组成。在牵引部内，牵引机构根据牵引方式的不同又可以分为有链牵引和无链牵引两种。牵引部是采煤机移动的执行机构，功能主要是控制采煤机沿着工作面行走，并且有过载保护装置。3)电气系统包括电动机以及中间箱（装备有各种辅助电器元件）组成的箱体。电气系统的功能主要是为采煤机提供行走的动力，并对采煤机在运行和行驶过程中进行过载保护和关键运行的制动。4)行走部行走机构主要功能是支撑采煤机，主要由行走电动机和行走机构以及一系
25、列电气设备组成，行走部不仅要保证采煤机运行平稳并且要保证采煤机能在采煤机行走中对煤壁的距离保持不变。5)辅助装置包括底托架、挡煤板、电缆拖拽装置、供水装置，喷雾装置以及调高、调斜装置等。辅助元件顾名思义，其功能主要是辅助采煤机的各个组成元件完成采煤机采煤以及运煤的一系列动作，同时保证采煤机高效采煤，操作人员安全操作，山西能源学院 2016 届本科毕业设计（论文）-4-进而完成采煤机采煤作业。国内的大部分电牵引采煤机采用多电机横向布置，多电机横向布置不仅能让采煤机的行走机构单独驱行走部和截割部的动电机，而且能保证行走传动系统以及截割传动系统相互独立，让采煤机的拆卸与组装更加方便。图 11 采煤机
26、的组成1.3.2.滚筒采煤机特点滚筒采煤机特点1)适用范围广该采煤机对煤层以及地质条件要求低，不论是，地板起伏不平、煤层厚度变化大等问题，都可以适应；2)功率大、生产安全；3)结构完整，操作方便，安全；4)向系统化、专业化方向发展。缺点也很明显，滚筒采煤机造价高，结构复杂，落煤煤块度小，煤尘含量多，这不仅影响井下作业安全，而且导致单位能量的损耗较多，造成浪费。1.3.3.采煤机的工作原理采煤机的工作原理双滚筒采煤机作业时，主要采用双向采煤法，前边的截割滚筒切割顶煤，后边的截割滚筒切割底煤，采煤机来回一次实现采煤机采煤的两次进刀。需要注意的是，为了使滚筒下落的煤能顺利进入刮板输送机，截割滚筒的旋
27、向必须和滚筒上的螺旋叶片的旋向相同，用“左转左旋，右转右旋”来概括最为合适。双滚筒采煤机拥有两种使滚筒进刀割煤的方式，分别是端部斜切法和中部斜切法。山西能源学院 2016 届本科毕业设计（论文）-5-2.选题背景选题背景2.1.行走部在我国发展以及现状行走部在我国发展以及现状行走部又称牵引部，是行走机构和行走驱动电动机的总称。行走机构又称牵引机构，是行走部在运行和使用中的重要的执行机构。我国于 1954 年制造的第一台截深式采煤机，这种采煤机行走部的行走机构采用的是卷绳筒牵引行走以及钢丝绳牵引行走；我国在上世纪 60 年代初，自主研制生产 MLQ 系列的浅截深式单滚筒采煤机，这种采煤机行走部的
28、行走机构改为摩擦绳轮的形式行走还有悬挂在工作面全长上的钢丝绳进行牵引从而实现采煤机在煤壁上的行走；上世纪60 年代末 70 年代初我国自主开发制造的一款双滚简采煤机，将行走机构的平置链轮进化更新为立置链轮。上世纪 80 年代，我国采煤机的行走机构实现了从由有链牵引到无链牵引的重大的变化：（轮轨式行走机构），即行走传动装置由以前的煤壁钢丝绳更改为齿轮齿轨的行走形式，之前的行走机构运行不平稳，并且在操作人员执行操作时有很大的安全隐患，而无链牵引行走平稳，并且在运行时人权操作更加安全，在一定程度上将有链牵引的缺点弥补，在一定程度上还进行了创新。随着煤矿需求量的急剧增加，采用齿轮齿轨式无链牵引的采煤机
29、行走部成为了市场上采煤机的主流，这是一种由之前的无链牵引方式齿轮销轨式牵引进化演变来的无链牵引方式，销轨上的圆柱销由齿轨所代替了，整体精密铸造或者锻造已经在一定程度上完全替代了焊接结构。无链牵引具有一系列优点:(1)采煤机的在形式和使用的过程当中平稳，使用过程中振动小，由于齿轨的使用导致载荷均匀，充分的在一定程度上延长了采煤机以及其执行机构的使用寿命，并且在无链牵引之后采煤机得故障率也大大减少。(2)在现有技术形势之下，可利用行走机构的无链牵引传动装置将采煤机的牵引力由之前的200300kN在不损伤采煤机行走轮的前提下提高到 400600kN，将采煤机更加适应在大倾角的工况条件下高效安全的运行
30、，同时利用采煤机行走山西能源学院 2016 届本科毕业设计（论文）-6-轮的制动器还可解决机器的防滑问题。(3)提高工作产量，无链牵引的优势在于在齿轮轨上可以实现长工作面上三台以上的采煤机同时进行高效采煤工作，并且互不影响。(4)齿轮齿轨相对于之前的齿轮销轨而言，齿轮齿轨的啮合效率更高，这种高效的牵引方式可实现牵引力更加充分和有效地用在截割部的割煤上。(5)取代销轨钢丝绳牵引在一定程度上消除了断链、钢丝绳断裂等事故，相对之前的有链牵引而言，无链牵引大大提高了人员操作的安全性。所以，齿轮齿轨式行走机构被大部分的制造厂商大量推广使用，迄今为止，齿轮齿轨式无链牵引基本定型为采煤机行走机构的主要行走方
31、式。即使是现在的大功率综合采煤采煤机在使用液压牵引的同时也不摒弃齿轮齿轨式链牵引。2.2.行走部的介绍行走部的介绍采煤机的行走部是整个采煤机在采煤作业最为重要的机构之一，主要包括行走轮、与行走轮相啮合的齿轨和限制行走轮方向和运行轨迹的导向滑靴。采煤机在进行采煤作业的过程中，行走部最重要的功能是协助采煤机在沿着煤壁运行时平稳，并且在非工作状态时，行走部也承担着采煤机牵引部的行走调动指令，很大水平上决定着采煤机采煤的效率和采煤的性能。2.3.行走轮的失效形式以及出现原因行走轮的失效形式以及出现原因采煤机行走部中的行走机构的核心组件之一是行走轮，采煤机的在煤壁上的行走是通过采煤机的行走轮和刮板输送机
32、上的齿轨相互啮合从而实现行走的，行走轮的损坏肯定会导致采煤机的采煤工作停止，所以行走机构的完整性将影响到整个采煤工作面上采煤机采煤的效率的采煤效率。采煤机在采煤作业时是紧靠，煤壁行走的，仅仅靠着一对齿轮和一条齿轨的啮合运行实现整机的移动，齿轮和齿轨所受到的力确实很复杂，而且工况恶劣，齿轮的磨损不可避免，但是由于工况的复杂，有时会在短时间内过度磨损和瞬间的撞击，就会导致行走轮出现断裂失效。山西能源学院 2016 届本科毕业设计（论文）-7-图 2-1行走部传动的示意图由于齿轮的断裂和齿轮的疲劳失效在进行检修时不易观察并且会在短时间内突然发生，所以行走轮的失效难以预防。在实际生产当中，疲劳断裂对于
33、采煤机生产效率影响巨大，而且会对操作人员造成人身危害。因此对行走轮失效的预防检察不具有多大的意义，相对而言，对齿轮断裂疲劳等失效形式进行研究，从而增强它的性能强度，进一步减少由行走轮突变造成的事故是很重要的。行走轮的失效形式主要有齿轮断齿、齿轮齿面磨损、齿轮的轮齿剥落、齿轮齿面塑性变形等：(1)断齿行走轮的断齿分为疲劳折断以及材料脆性折断两种形式。由于突然收到过大的载荷和冲击或者材料脆性过大而产生的脆性折断。采煤机行走部在行走过程中出现的行走轮脆性折断，主要是由于行走齿轮的齿根在行走过程中会受到弯曲应力的反复作用，且在齿根处的应力更加的集中，齿根受拉的一侧会由于阴历集中出现鱼鳞状裂纹，而且在机
34、器新购的过程中齿轮会不断地受力，齿根处的裂纹也会伴随着使用次数的增多而不断增加扩大。齿根的受力面积逐渐缩小，而所受应力不断增大，在最后由于齿轮无法再承受更多的应力，将会导致行走齿轮在裂纹处出现更大的断裂。(2)齿面磨损磨损是发生在齿轮进行滚动或者相互滑动的齿面上造成的摩擦从而导致齿山西能源学院 2016 届本科毕业设计（论文）-8-轮的损坏。可分为正常磨损、磨粒磨损等。在实际工况中，煤粒、灰尘等污染物进入齿轮工作面，在齿轮运行时切削齿轮表面，导致行走轮产生机械磨损，热处理表面的镀层物质脱落，导致齿轮磨损。开式齿轮传动暴露在空气之中，导致齿轮容易受到磨损，空气中的水分等对齿轮造成的点蚀、磨损是行
35、走轮等齿轮的主要损坏形式。在实际生产使用中，采煤机的运行是所处的方位相对稳定，并且矿井的作业空间有限，所以不便增加行走轮的外形尺寸，通过改变行走轮使用的材料和材料加工过程中使用的热处理工艺进而提高采煤机行走轮的机械强度和抗磨损能力。(3)轮齿剥落轮齿的表面硬化层剥落也是行走轮在实际使用过程中的失效形式之一。硬化层剥落主要是由于心部硬度低，渗碳的程度不一，进而导致过渡层金属在周期性的接触应力下破损剥落。(4)齿面塑性变形采煤机行走轮的齿表面塑性变形是由于在使用的过程中齿轮齿轨表面的接触应力过大，行走轮由于屈服导致了齿面金属物质的塑性流动。当齿面硬度较低时，齿轮的齿面或者齿根处短时间内过载或齿面上
36、的摩擦系数大的时候，就会发生塑性变形。在行走轮变形过于不堪时，齿轮的轮齿会出现轮齿飞边。当齿面的硬度高达 HCR 以上时，会造成齿面之间的摩擦力过大导致塑性的变形，导致轮齿表面出现皱纹且呈现波纹型。塑性变形会破坏轮齿结构，而且在使用的过程中会使得轮齿局部压力增大，出现其他的组织变形。2.4.行走轮的力学性能要求行走轮的力学性能要求行走轮是一种在数据上构造特殊的齿轮，它具有大模数，少齿数的特点，并且齿轮的齿距在机械设计上一般为一般为 125mm、150mm 和 200mm，模数最高可达 55，而齿数在 10 个左右。在平时的生产设计的过程中，行走轮需要满足的条件是：（1）齿根具有足够的弯曲强度；
37、（2）齿轮的表面和根部需要有很高的抗冲击能力以及变形韧性；（3）齿轮的齿面接触疲劳强度应当很高，并且要求拥有很高的耐磨性以及耐腐蚀能力。山西能源学院 2016 届本科毕业设计（论文）-9-3.MG300/700WD 采煤机采煤机3.1.组成组成MG300/700WD 型采煤机，按照组成结构的用途可分为：控制采煤机行走的牵引部、控制滚筒采煤割煤的截割部、控制采煤机进行复杂行进的电气控制设备、控制采煤机对煤壁的采高的液压调高系统、防止采煤机过热造成损坏的冷却装置和对采煤机采煤工作进行辅助的辅助装置等组成。采煤机的工作机身主要分为三段，即左牵引装置、右牵引装置，中间的电气控制箱，这种型号的采煤机取消
38、了采煤机行走部下的底托架结构，并且在组装机身采用了相比之前更加实用的液压螺栓联接，这种结构在使用和安装的过程中有简单可靠、拆装方便的特点。3.2.工作原理工作原理采煤机的开采装置和行走装置体在采煤时是靠着采煤一侧的两对支撑组件以及操作人员操作一侧的的导向靴（一对）支撑在输送机上。在进行煤机行走时，行走部的行走轮和刮板输送机上的行走轨道互相啮合，伴随着行走轮在轨道上转动，采煤机也沿着开采工作面前进，同时进行旋转割煤通过截割电机带动滚筒的方式，落煤等操作，下一步将煤转送到输送机上，进而输送出巷道，完成作业。3.3.主要技术参数主要技术参数采高范围(m)：1.804.05；适应倾角()：35；煤质硬
39、度：中硬或者中硬以上；机面高度(mm)：1426；机身厚度(mm)：530；过煤高度(mm)：667；截深(mm)：630；800；山西能源学院 2016 届本科毕业设计（论文）-10-行走轮中心距(mm)：4540；牵引功率（kW）：240；牵引速度（m/min）：08.2；牵引力（kN）：520；牵引电机型号：KVB240；额定功率（kW）：40；额定电压（kV）：3300；整机重量（t）：42。3.4.MG300/700WD 采煤机的特点采煤机的特点1.采煤机摇臂上的电机在设计时进行了横向布置。2.采煤机的工作机身主要分为控制采煤机横向行走的左、右牵引部，控制采煤机开采作业的电气控制箱，
40、这种型号的采煤机没有采取底托架结构，而是采用液压螺栓进行连接，这种结构在使用和安装的过程中有简单可靠、拆装方便的特点。3.采煤机在开采作业启动时摇臂产生的扭矩大，电流小，在开采作业时抗载荷的能力强，开采煤层以及碎煤的效率高，能在开采作业时及时地启动和换向。4.调高液压系统简单可靠。5.该型号的采煤机主机能配合适应不尽相同运输槽宽的刮板输送机，并且在更换管板输送机的时候仅仅更改开进开采作业一侧的的导向滑靴即可实现。3.5.主要使用途径和适用范围主要使用途径和适用范围该产品适用于采高 1.80-4.05m.倾角35，煤质中硬或中硬以上，含有少里夹矸的长壁式工作面。山西能源学院 2016 届本科毕业
41、设计（论文）-11-3.6.需要注意的其他事项以及使用环境条件需要注意的其他事项以及使用环境条件3.6.1.使用环境条件使用环境条件1.周围空气中的易燃易爆气体（煤尘、二氧化碳等）不得超过煤矿安全规程一则中所要求的的最大含量，才能将采煤机下井。2.海拔高度必须小于 2000m。3.周围介质温度不超过+40C、不低于-10C。4.对开采环境温度（+25）和采煤工作环境中的相对湿度（97%）也极为严格的要求；5.工作的环境中空气或者其他介质中无腐蚀性的气体以及能够破坏绝缘皮层的导电尘埃。3.6.2.安全警示安全警示1.该必须在相关单位得到“产品安全标志”后才可以下井；.2.严禁在检修维护时带电运行
42、开启机盖；3.隔离开关“QS”不允许带电离合。4.开机前按照常规流程首先通水后在进行开机，观察到喷雾泵站的供水工作不再进行时，相关的操作人员必须立即将电机关停运行。5.相关的观测检修人员应当时刻关注安全阀（冷却水路），如果相关的安全阀产生释放气体或者液体等异常现象现象，必须停止作业并进行检修。6.若果在水管连接处出现了渗水现象，应当及时更换相关元件，并在之后制定定期检修维护计划。山西能源学院 2016 届本科毕业设计（论文）-12-4.采煤机行走箱的设计采煤机行走箱的设计4.1.基本参数的计算基本参数的计算4.1.1.牵引电动机的计算牵引电动机的计算牵引部行走速度为：07.7m/min12.8
43、m/min牵引力：580350kN有载荷时取 7.7m/min 和 580kN。根 据 公式：可得出牵引部输出的最大功率为牵引功率：选取电动机的型号为 KCB2-40，其参数具体如下：表 4-1300/700WD 采煤机牵引的基本参数4.1.2.传动效率的计算传动效率的计算1.各个传动件的效率滚动轴承效率：齿轮传动效率：2.总传动效率牵引部输出总功率：牵引部的输出转速：4.1.3.传动比及链轮的配齿传动比及链轮的配齿电动机型号为 KCB2-40，额定电压 380V，转速为 1470r/min。功率转速传动比电压变频范围40kW1470r/min206.94380V583HEvFP98.01kW
44、P93.3298.084.0407.45.3101470nkWP8.7214.052098.02Wk402 山西能源学院 2016 届本科毕业设计（论文）-13-该系列的电动机为三相异步电动机，且为隔离防爆型，适用于井下作业，为牵引部提供动力。根据采煤机整体设计的大小和结构，使用摆线行走轮和型销齿，进行啮合，选取摆线行走轮的轮齿齿数为 Z3=13.选取销排节距：t=125mm则模数：行走轮节圆直径：行走轮齿顶圆直径：取齿根圆直径：行走轮转速为：总传动比为：5.行走轮的介绍和受力分析行走轮的介绍和受力分析5.1.摆线轮介绍摆线轮介绍摆线齿轮相对于渐开线齿轮来说是将渐开线更换为为各种摆线的一种圆柱
45、齿轮。摆线齿轮的特点是齿数少，但是作为一种大型齿轮，其模数很大，所以这种齿轮的制作精度不是很高。摆线齿轮的齿形是由外摆线和内摆线组成的，齿项部分为外摆线，齿根部分为内摆线。在形成摆线过程中的滚动圆称为生成圆，固定圆称为基圆。基圆既是摆线齿轮的分度圆，也是摆线齿轮的节圆。在一对摆线轮的啮合过程中，为了保证在运行时齿轮之间的传动比，一般在设计制造过程中要求齿顶外摆线的生成圆直径和另一轮的齿根内摆线的生成圆直径保持相等，进而实现传动比的恒定。对于某一个摆线轮，生成的各种摆线可以是任意的。mmdddpa)423412()9.08.0(233mm4123ad5.1/331nnnnimmmchddaf36
46、240)25.01(2412)(233min/8min/06.832414.310002.810033rrdvn40/tmmmmZd520401333山西能源学院 2016 届本科毕业设计（论文）-14-5.2.摆线轮的特点摆线轮的特点摆线齿轮相对于对于渐开线齿轮来说，在进行采煤作业时其发生的齿面磨损较小，并且齿面发生的磨损均匀。由于摆线轮的啮合点是齿顶内摆线和齿根处的外摆圆弧线相交接的地方，所以其啮合线长，重合度大，在进行传动作业时运行平稳，并且摆线齿轮相互啮合时，没有径向的压力，这样在进行作业时对轴承的作用力小。并且摆线轮的齿数较小，可实现较大的传动比，这就导致摆线轮的齿根强度较弱，但是传
47、动效率比较高。5.3.摆线轮的计算摆线轮的计算经过阅读查询相关文献，得到了关于摆线齿轮的相关计算：图 5-1摆线轮齿廓的形成摆线轮节圆以上部分 AB 的齿廓曲线方程：摆线轮节圆以下部分 BC 的齿廓曲线方程：)1(sin)sin()(1111RrrRrrRX)1(cos)cos()(1111RrrRrrRY)1(cos)cos()(2222RrrRrrRY山西能源学院 2016 届本科毕业设计（论文）-15-公式中：R摆线轮节圆半径（mm）；r1外滚动圆半径（mm）；r2内滚动圆半径（mm）；、内外转圈沿固定圆内、外表面纯滚动所转过的角度，=arcsin(S/2R)（）；S摆线轮节圆的弦齿厚（
48、mm）。在齿根处建立曲线方程坐标系，从而得到 XOY 坐标系方程式：式中：rg齿根过度圆半径（mm）；H2摆线轮齿根高（mm）；摆线轮齿根过渡圆弧上任意点的位置角（）；z齿轮的齿数。5.3.1.计算计算根据上述的资料中所给公式，计算分别计算摆线轮节圆以上的 X、Y 坐标位置和齿根处的 BC 的摆线曲线方程进行设计齿廓。将已知数据列举：)1(sin)sin()(2222RrrRrrRXcossin)(2ggrArHrXsincos)(2ggrArHRYzA/180山西能源学院 2016 届本科毕业设计（论文）-16-节圆半径 R/mm：162mm；外滚动圆半径 r1/mm：206；内滚动圆半径
49、r2/mm：181；齿数 z：13节圆弦齿厚 S/mm：60角/（）：10.40将已知数据代入上述的公式，得到曲线方程：节圆以上 AB 部分节圆一下 BC 部分：根据所得公式建立齿形坐标系：表 5-113 齿形坐标系序号XY序号XY112.442307.2482029.450274.000215.550306.0002129.894272.000316.526304.8262230.267270.000417.018304.0002330.579268.000518.171302.0002430.827266.000619.272300.0002531.012264.000720.323298
50、.0002631.136262.000821.326296.0002731.197260.000922.282294.0002831.197258.0001023.192292.0002931.136256.0001123.057290.0003031.013254.000)4.1027.2sin(206)4.1027.1(sin368X)10.4-7206cos(2.2-)10.4-cos(1.27368Y)4.1011.0(181)4.1011.1sin(19X)4.1011.0cos(181)4.1011.1cos(19Y山西能源学院 2016 届本科毕业设计（论文）-17-1224.8