MG400920WD型采煤机截割部设计 开题报告.docx

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MG400920WD型采煤机截割部设计开题报告

MG400920-WD型采煤机截割部设计开题报告

本科毕业设计（论文）开题报告

题目MG400/920-WD型采煤机截割部设计

学院名称机械电子工程学院

专业班级机械电子工程2007级2班

学生姓名

学号

指导教师

填表时间:

2011年3月12日

填表说明

1.开题报告作为毕业设计,论文,答辩委员会对学生答辩资格审查的依据材料之一。

2.此报告应在指导教师指导下～由学生在毕业设计,论文,工作前期完成～经指导教师签署意见、相关系主任审查后生效。

3.学生应按照学校统一设计的电子文档标准格式～用A4纸打印。

4.参考文献不少于8篇～其中应有适当的外文资料,一般不少于2篇,。

5.开题报告作为毕业设计,论文,资料～与毕业设计,论文,一同存档。

设计（论文）MG400/920-WD型采煤机截割部设计

题目

其它工程设计应用研究开发研究基础研究设计（论文）

类型（划―?

‖）?

一、本课题的研究目的和意义

随着经济的迅速发展，我国对能源的需求量日益增加。

煤炭在我国经济发展中仍占有重要的战略位置。

我国目前煤矿大部分都已经过了多年的开采，由于矿井深，开采难度大，开采条件日趋复杂，对采煤机截割部的性能要求也不断提高。

而截割部的结构决定采煤机的质量和使用效果，国内目前所设计的高性能采煤机的截割部并不是很完善，而该设计正是在这样一个背景下进行的，对采煤机截割部的设计是为了满足实际工况需求，使其发挥更大的作用，提高煤炭的开采率。

MG400/920-WD型采煤机适用于2.0-4.0m煤层的开采。

它采用了当今国内外的一些比较先进的技术，例如变频技术、机载操作站操作等。

这款采煤机的的设计生产和使用，能大大的提高采煤的效率，对降低工人工作的强度，提高年产量都有很大的帮助。

采煤机截割部主要由箱体、原动机、输出轴、减速部分、除尘及冷却系统。

润滑系统等组成，采煤机截割部减速器主要是由三级直齿圆柱齿轮和摇臂行星减速器两部分组成，截割部承担截煤和装煤任务，是采煤机的主要部件之一，通过对截割部设计的完善，从总体上提高了我国对煤炭的开采效率。

二、本课题的主要研究内容（提纲）

主要研究内容:

1、了解采煤机截割部的使用和工作环境，截割设备功能，以及相关传动知识。

2、截割部总体设计构想，进行多方案分析比较，确定最佳方案。

3、传动系统所有零件的零件图和装配图设计。

4、机构设计，设计部件总图，零件图，要求结构尺寸合理、加工精度、表面粗糙度的经济适当，加工制造、安装调整、使用维修方便，工艺性能好。

5、齿轮传动系统和各部件的集合尺寸设计及各齿轮弯曲、疲劳强度的校核。

6、绘制装配图零件图。

三、文献综述（国内外研究情况及其发展）

国外采煤机发展

在20世纪70年代初期，国外部分厂商开始在煤矿机械上使用电气调速技术，用于改进采机械设备的牵引方式。

美国JOY公司研制成功了1LS多电机横向布置直流电牵引采煤机，此后又陆续研制了2LS-6LS等型多电机横向布置电牵引采煤机。

7LS5采煤机总功率1940kW,牵引速度30m/min,采用JOYUltratrac2000型强力销轨无链牵引系统,加大销轨节距和宽度,并采用锻造销排,装备了与6LS5型通用的JNA机载计算机信息中心,具有人机通讯界面、故障诊断图形显示和储存、无线电遥控、牵引控制和保护等功能。

德国Eickhoff公司于1976年研制成功直流电牵引采煤机,并基本停止了液压牵引采煤机的研发,此后又陆续开发了多种形式电牵引采煤机。

20世纪90年代开发的SL系列横向布置交流电牵引采煤机,将截割电机布置在摇臂上。

其中SL500型电牵引采煤机装机功率达1815kW,最大牵引力869kN;SL300型电牵引采煤机总装机功率1138kW,采用双变频器一拖一系统,最大牵引速度达36.7m/min;SL1000型采

煤机装机功率达2600kW,牵引力1003kN。

控制系统具有交互式人机对话、设备状态监测与故障预报、在线控制、数据传输等功能。

波兰在与中国合作研制成功KSE-344型薄煤层交流电牵引采煤机的基础上，陆续开发了KSE-360、KSE-700、KSE-800RW/2BP、KSE-535S、KSE1000型等交流电牵引采煤机。

采煤机截深有630mm提高到800~1000mm。

英国long-Airdox公司于1984年研制成功第1台将截割电机布置在摇臂上的多电机横向布置Electra55V型直流电牵引采煤机,在此基础上又开发出功率更大的Electra1000型直流电牵引采煤机。

20世纪90年代,在Electra系列机型基础上,进一步加大功率,改进控制系统,开发了EL系列交流电牵引采煤机,主要机型EL600、EL1000、EL2000、EL3000型。

在EL系列机型上装置的Impact集成保护及监控系统具有负荷控制、机器监控、采煤机自动定位、自动调高、区域控制、智能化安全联锁、随机故障诊断和数据传输等功能。

日本三井三池制作所1987年后陆续研制成功多种截割电机纵向布置的MCLE-DR系列交流电牵引采煤机,近几年又开发了截割电机横向布置的多电机交流电牵引采煤机。

采煤机装有微机工况监测及故障诊断系统,可数字显示牵引速度、滚筒位置、留顶底煤厚度、电机负载及各处温度,具有无线遥控装置,并可加装红外线发射器操纵采煤机。

前苏联20世纪70年代研制出K128?

直流电牵引采煤机后，又相继研制成功多种直流电牵引采煤机。

90年代开发了K-88型等交流电牵引采煤机。

总体来看，俄罗斯的电牵引采煤机功率较小，直流牵引，性能参数较低。

国内采煤机发展

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。

20世纪70年代我国采煤机的发展有以下特点:

（1）装机功率小

例如，MLS3-170型双滚筒采煤机，装机功率170KW;KD-150型双滚筒采煤机，装机功率150KW;DY-100和DY-150型单滚筒采煤机，装机功率100KW和

150KW。

（2）有链牵引，输出牵引力小

此时期的采煤机牵引方式都是圆环链轮与牵引链轮啮合传动，传递牵引力小，牵引力在200KN以下。

（3）牵引速度低

由于受液压元部件可靠性的限制，设计的牵引力功率较小，牵引速度一般不超过6m/min。

（4）自开切口差

由于双滚筒采煤机摇臂短,又都是有链牵引,很难割透两端头,且容易留下三角煤,故需要人工清理,单滚筒采煤机更是如此.

（5）工作可靠性较差

我国基础工业比较薄弱,元部件质量较差,反映在采煤机的寿命普遍较低,特别是液压元部件的损坏比较严重。

2、20世纪80年代是我国采煤机发展的兴旺时期

20世纪70年代后期，我国总共引进143套综采成套设备。

世界主要采煤机生产国如英国、德国、法国、波兰、日本等都进入中国市场，其技术也展示在中国人的面前，为我们深入了解外国技术和掌握这些技术创造了条件，同时通过20世纪70年代自行研制采煤机的实践，获得了成功和失败的经验与教训，确立了我国采煤机的发展方向，即仿制和自行研制并举。

解决难采煤层的问题是20世纪80年代重大课题之一:

具体的课题是薄煤层综合机械化成套设备的研制:

大倾角综采成套设备的研制:

―三硬‖、―三软‖4（5m一次采全高综采设备的研制:

解决短工作面的开采问题，短煤臂采煤机的研制。

据初步统计，20世纪80年代自行开发和研制的采煤机品种有50余种，是我国采煤机收获的年代，基本满足我国各种煤层开采的需要，大量依靠进口的年代已一去不复返了。

20世纪80年代采煤机的发展有如下特点:

（1）重视采煤机系列的开发，扩大使用范围

20世纪70年代开发的采煤机，一种类型只有一个品种，十分单一，覆盖面小，很难满足不同煤层开采需要。

20世纪80年代起重视系列化采煤机的开发工作，一种功率的采煤机可以派生出多种机型，主要元部件在不同功率的采煤机上都能通

用，这样不仅扩大了工作面的适应范围，而且便于用户配件的管理。

采煤机系列化是20世纪80年代采煤机发展中非常突出的特点。

（2）元部件攻关先行，促使采煤机工作可靠性的提高

总结20世纪70年代采煤机开发中的经验教训，元部件的可靠性直接决定采煤机开发的成功率，所以功关内容为:

主电机的攻关，以解决烧机的现象;齿轮攻关，从选择材质上，热处理工艺上着手，学习国内外先进技术成功经验，以德国齿轮为目标进行攻关，达到预期目的，解决了低速重载齿轮早失效的问题:

液压系统和液压元部件的攻关，主油泵和油马达的可靠性直接影响牵引部工作的可靠性，在20世纪80年代中期，把斜轴泵、斜轴马达、阀组和调速机构等都列入重点攻关内容。

（3）无链牵引的推广使用，使采煤机工作平稳，使用安全

在引进大功率采煤机的同时，无链牵引技术传入中国，德国艾柯夫公司的销轨式无链牵引和英国安德森公司的齿轨式无链牵引占绝大多数，而且技术成熟。

为此，我国研制采煤机的无链牵引都向引进机组的结构上靠拢。

仿制和引进技术生产的采煤机更是如此。

无链牵引使采煤机工作平稳，使用安全，承受的牵引力大，因此，得到用户的广泛欢迎，大功率采煤机都采用无链牵引系统。

320世纪90年代至今是我国电牵引采煤机发展的时代

进入20世纪90年代后，随着煤炭生产向集约化方向发展，减员提效，提高工作面单产成为煤炭发展的主流，发展高产高效工作面势在必行，此采煤机开发研制围绕高产高效的要求进行，其主要方向是:

（1）大功率高参数的液压牵引采煤机

最具代表性的机型是MG2X400,W型采煤机。

（2）高性能电牵引采煤机

电牵引采煤机的研制从20世纪80年代开始起步，20世纪90年代全面发展，电牵引的发展存在直流和交流两种技术途径。

进入20世纪90年代后，交流变频调速技术在中厚煤层采煤机中推广使用，上海分院先后开发成功MG200/500-WD、MG200/450-BWD、MG250/600-WD、MG400/920-WD和MG450/1020-WD等采煤机，变频调速箱可以是机载，也可以是非机载。

另外派生出8种机型，都已投入使用，取得较好的效果。

太原矿山机械厂在引进英国Electra1000直流电牵引全套技

术的基础上，开发出MG400/900-WD和MG250/600-WD型两种电牵引采煤机，鸡西煤机厂、辽源煤机厂也开发了交流电牵引采煤机。

国产电牵引采煤机虽然发展速度很快，但在性能和可靠性上与世界先进国家的I采煤机相比，还存在较大的差距，所以一些有实力的矿务局，在装备高产高效工作面时，把目光移到国外，进口国外先进电牵引采煤机。

如神府华能集团引进美国的7LS、6LS电牵引采煤机;兖州矿业集团公司引进德国的SL-500型和日本的MCLE-DR102型交流电牵引采煤机，但由于价格昂贵，故引进数量较少，90年代采煤机技术发展的特点如下:

（1）多电机驱动横向布置的总体结构成为电牵引采煤机发展的主流

我国开发的电牵引采煤机，一般都采用横向布置。

各大部件由单独的电动机驱动，传动系统彼此独立，无动力传递，结构简单，拆装方便，因而有取代电动机纵向布置的趋势。

（2）我国采煤机的主要参数与世界先进水平的差距在缩小

在装机功率方面，我国的液压牵引采煤机装机功率达到800KW，电牵引采煤机装机功率达到1020KW，其牵引功率为2X50KW，可满足高产高效工作面对功率的要求。

在牵引力和牵引速度方面，电牵引的最大牵引力已达到700KN，最大牵引速度达12（56m/min,微处理机的工矿监测、故障显示、无线电离机控制等方面已达到较高技术水平。

（3）液压紧固技术的开发研究取得成功

采煤机连接构件经常松动是影响工作可靠性的重要因素，而且解决难度较大，液压螺母和专用超高压泵，在电牵引采煤机中得到推广应用，防松效果显著，基本解决采煤机连接可靠性的问题。

回顾这30多年我国采煤机发展的历程，走的是一条自力更生和仿制引进结合的道路，也是一条不断学习国外先进技术为我所用的发展道路，从20世纪70年代主要靠进口采煤机来满足我国生产需要，到近年几乎是国产采煤机占我国整个采煤机市场，这也是个了不起的进步。

3采煤机的发展趋势

80年代以来，滚筒式采煤机在结构、性能参数、可靠性和易维修性上都有很大的改进。

归结起来，滚筒式采煤机有以下特征和发展趋势:

（1）增大功率和能力

为了适应综采工作面高产、高效和在不同地质条件下快速截割煤岩的需要，不论厚、中厚和薄煤层的采煤机均在不断增大装机功率和生产能力。

（2）电牵引采煤机已成为主导机型

目前电牵引采煤机已成为德国、英国、美国、日本和法国等主要生产国的主导机型。

（3）增大牵引速度和牵引力，并改进无链牵引机构

为了适应综采高产高效的要求，近代采煤机的牵引速度和牵引力都有较大的增大。

（4）机器的结构布置有新的发展

近年来不断发展和研制出了多机横向布置、部件可侧面拉装的整机箱式机身、纵向布置采煤机的牵引部和截割部合为一个部件、破碎机采用单独电动机传动、改进挡煤板传动装置、无底托架或不用整体底托架等新的结构布置方式。

（5）截割滚筒的革新和改进

截割滚筒的改进是围绕增大截深、减低煤尘、增大块煤率和提高寿命等目标进行的其主要改进有增大截深、采用强力截齿、增大块煤率和减少煤尘生成、滚筒设计CAD、高压水射流喷雾降尘和助切、加固滚筒结构等方面。

（6）扩大采煤机的使用范围，不断开发难采煤层的机型

薄煤层、厚煤层、硬粘并有夹矸煤层、大倾角、破碎顶板等难采煤层的机型的发展有，开发出了薄煤层、厚煤层、大倾角、短机身、窄机身等机型。

（7）提高采区工作电压

80年代以前，各国采区工作面设备电压多为1000V左右。

随着综采设备向大功率发展，目前采煤机最大功率达1220kW，截割电机最大功率达6000kW，刮板输送机最大功率达1125kW，驱动电机最大功率达525kW，加上工作面长度的不断增长，所以必须提高采区的供电电压，目前各国生产的大功率采煤机，其供电电压一般为2300、3300、4160和5000V等几档。

（8）采用微电子技术，实现机电液一体化的采集、工况监测、故障诊断和自动控制

现代采煤机均装有功能完善的用微处理器控制的数据采集、工况监测、故障

诊断和自动控制，这是代表采煤机水平的重要标志。

现代采煤机的微处理系统除了工况监测，还可以对其采集信息进行分析处理，再输出显示、存储、控制和传输等，以实现检测、预警、保护、健康诊断、事故查询、维修指导和调度分析等多种功能。

（9）贯彻标准化、系列化和通用化原则，加速开发适合不同地质条件的新机型

目前各主要采煤机生产厂家都十分重视三化原则，将采煤机各主要部件（如电动机、截割部固定减速箱、摇臂、滚筒、牵引部、截牵箱、行走箱、牵引机构等）制定标准，作为适合不同条件的通用部件，各部件间的连接尺寸一致。

这样，就可以根据不同的地质条件的要求，很容易用积木式方法将各部件组合成新机型，以扩大采煤机的系列和加速研制过程。

（10）提高采煤机的可靠性和寿命，提高易维修性，缩短井下更换部件时间，延长大修周期，提高机器的使用率和开机率。

四、拟解决的关键问题

MG400/920-WD型采煤机截割部设计的关键设计是在截割机构机械传动系统中各个齿轮尺寸、轴的尺寸及其它们之间的相互配合问题。

齿轮的尺寸要合理齿轮尺寸、轴的尺寸及其它们之间的相互配合要合适、合理，并且要考虑重载荷、冲击。

各个齿轮和轴材料的选择既要考虑到强度因数，还要兼顾到经济因素。

最后齿轮和轴配合后的齿轮与齿轮、齿轮与轴之间要有一定的间隙。

配合后的外形尺寸还要满足总体尺寸的要求。

1、截割部传动系统确定;

2、齿轮的设计和校核;

3、轴的设计和校核;

4、键，轴承的选用和校核;

5、采煤机的润滑，密封和维护;

五、研究思路和方法

MG400/920-WD型采煤机截割部设计依照机械设计的基本方法设计的基本方法与思路，先进行总体尺寸的估算，传动系统的设计，动力学的计算与分析，然后对其组成零部件进行设计计算，包括齿轮、键、轴、轴承、其他零部件。

最后进行箱体的设计计算、辅助系统的设计计算。

然后按照设计计算出的尺寸绘出装配图和部分其他零件图。

六、本课题的进度安排

1-2周:

毕业实习

3周:

编写开题报告

4周:

总体方案设计

5-6周:

传动比分配与齿轮的设计及校核

7周:

轴的设计及校核

8周:

键与轴承的选择与校核

9-13周:

画CAD图

14-15周:

整理完善毕业论文

16周:

毕业论文答辩

七、参考文献

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中国矿业大学出版社,2000，77,117

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[20]DallasCorp.One2WireDigitalThermometerDS1820.1995

指导教师意见

指导教师（签名）:

年月日所在系（所）意见

负责人（签章）:

年月日