国产大功率采煤机摇臂CAE分析

作者：吴彦

摘要：通过对正在研制中的ＭＧ750/1800-ＷＤ型采煤机摇臂进行了有限元分析，得出了该采煤机摇臂在不同位置、不同工况的应力、应变规律，摸清了摇臂危险截面、极限工况、极限载荷和极限应力，提出了摇臂承载能力的优化方案。同时还对摇臂壳体固有频率、各阶振型、动力性能进行了探索性分析研究。

关键词：采煤机；有限元分析；动力学分析

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。

1滚筒负荷计算程序编制

由于煤岩机械性质的特殊，刀具在截割过程中受较大的动载，且具有随机性，用解析方法精确计算刀具受力有着很大的困难。滚筒随机负荷包含确定性成分，这使得我们可以以经验公式加以估算。前苏联曾制定了计算刀具受力的行业标准(ＯＣＴ12.47.001-73)，就目前而言，是比较完善的，且已被广泛应用。结合上海分院1990年编制的《采煤机螺旋滚筒的参数优化、装载效率及滚筒载荷计算》，来建立滚筒负荷数据模型。

滚筒某一瞬时的负荷是指在该瞬时同时参与截割的截齿负荷的叠加，以双滚筒为例，该滚筒总截齿数为ｎｐ，滚筒上截齿Ａ(前滚筒，后滚筒为Ａ′)所处位置为初始截割位置，如图1

所示。滚筒上任一截齿ｎｉ(ｉ=1，ｎｐ)相对截齿Ａ(后滚筒为Ａ′)在圆周方向的角度为ｒｊｏ(ｒａｄ)。滚筒的负荷(Ｍｐ，Ｆｘ，Ｆｙ，Ｆｚ)由处于截割区ＥＥ(或Ｅ′Ｅ′)内的齿受力合成而确定。

式中：Ｆｘｉ，Ｆｙｉ，Ｆｚｉ—第ｉ个截齿在Ｘ、Ｙ、Ｚ三方向上的分力；

Ｚｉ，Ｙｉ，Ｘｉ—第ｉ个截齿的切向截割阻力，径向阻力，侧向阻力；

ｒｉ—第ｉ个截齿距初始位置的角度，ｒａｄ，

ｒｉ=ｒｊ+ｒｊｏ；

ｒｊ—截齿Ａ(或Ａ′)在滚筒截割过程中走过的角度，ｒａｄ，ｒｊ=ω；

ω—滚筒转动角速度，ｒａｄ/ｓ；

ｒｊｏ—截齿ｉ在滚筒圆周方向上相对截齿Ａ(Ａ′)的角度，ｒａｄ。

根据以上建立的滚筒三向力负荷数学模型，利用面向对象技术和数据库技术建立了计算滚筒三向力负荷的数据库系统。

2分析模型

(1)几何模型

摇臂三维实体分析模型在SolidEdge三维造型软件中完成。完全按照摇臂的设计尺寸建立，包括摇臂壳、行星头和滚筒，保留重要部位的圆角，略去无关紧要的倒角、小孔。考虑到动力学分析时滚筒载荷加载的难度较大，故在程序中将参与截割截齿的三向力向中心等效，这样不会对摇臂壳体受力分析有很大的影响。

摇臂材料：ZG25SiMn2Mo；弹性模量：Ｅ=2.1×1011Ｎ/ｍ2；泊松比：υ=0.3；密度：ρ=78000ｋｇ/ｍ3。

(2)有限元划分

本次分析采用有限元分析软件ＭＳＣ.ＰＡＴＲＡＮ和ＭＳＣ.ＮＡＳＴＲＡＮ中进行。采用10节点的四面体单元进行网格划分。利用ＭＳＣ.ＰＡＴＲＡＮ提供的自由网格划分器，对实体模型自由划分网格，生成可靠的、高质量的体单元，如图2。为了保证分析模型的合理和计算精度，网格划分时需对支撑耳等的网格密度和网格尺寸进行合理控制和过渡，通过对四面体网格进行整形，提高了整体网格的剖分质量。划分后模型单元数：47957。

(3)边界条件

边界条件的施加包括两部分：方榫中心集中力及附加力矩的施加和三个耳处的约束的施加。三个耳处约束的施加是较为困难的，摇臂在不同位置时约束点是不同的，要根据具体工况具体分析。本文主要针对采煤机摇臂在以下两种典型工况进行有限元分析：①正常使用时的上摇臂(前滚筒)；②正常使用时的下摇臂(后滚筒)。

3有限元静力分析

本文主要针对上述两种工况下摇臂受力最大时的情况进行分析，即上摇臂上举至最高点的54.7°时、以及下摇臂中心线与机身水平线成最大夹角的23.44°时，计算出两种工况下滚筒三向力向方榫中心等效后的受力情况，见表1。

表中：Ｆｘｊ，Ｆｙｊ，Ｆｚｊ—滚筒的垂直反力，水平力和轴向反力，ｋＮ；

Ｍｐｊ—滚筒负载转矩；

Ｍｘ，Ｍｙ，Ｍｚ—截齿三向力向方榫中心等效时的附加力矩。

对上、下摇臂进行有限元分析，得到摇臂应力分布。上摇臂σｍａｘ=101.358ＭＰａ，远小于许用应力[σ]=221ＭＰａ，最大等效应力在下支撑耳处。另外，在摇臂行星头处应力也比较大，σ=98ＭＰａ左右，也是ＭＧ750/1800-ＷＤ型采煤机摇臂的薄弱处。下摇臂σｍａｘ=88.94ＭＰａ，小于许用应力[σ]=221ＭＰａ，但是比上摇臂最大应力101.358ＭＰａ小，相差12.418ＭＰａ。最大等效应力在行星头处，下支撑耳处最大等效应力仅31.95ＭＰａ，故摇臂不致失效，可以安全工作。

4动力学分析

结构动力分析不同于静力分析，常用来确定时变载荷对整个结构或部件的影响，同时还要考虑阻尼及惯性效应的作用。应进行结构自然模态分析，求出结构的各阶振型。它可以评估结构的动力特性，比如在摇臂上要安装旋转滚筒，为了避免过分的振动，必须考虑滚筒的旋转频率是否接近摇臂的某个自然频率。

(1)分析模型及边界条件

摇臂壳体动力学分析，必须考虑对摇臂动力性能有很大影响的弹性支撑油缸。将油缸简化为一接地弹簧来模拟油缸。下支撑耳与油缸(弹簧)之间梁单元相连来模拟实体连杆连接，将弹簧一端固定，另一端只保留Ｘ向移动自由度，与下支撑耳处节点相连的梁单元。在软件实现中采用约束单元将实体单元与梁单元连接起来，以保证两种类型单元(梁单元、实体单元)间力、位移传递正确。其它边界条件基本同静力学部分，其中力载荷是随时间变化的动载荷。

(2)滚筒负荷的频率特性

由于滚筒在截煤过程中负荷的频率具有多样性，模态分析得出的摇臂壳体自然模态频率应该远离滚筒负荷频率否则将导致共振的产生，加速摇臂的破坏。根据滚筒截齿布置可以计算出滚筒负荷频率：0.39、1.56、0.78、3.12、6.24、9.36、10.14、10.53、12.48Ｈｚ。

(3)摇臂壳体自然模态频率

采用Ｌａｎｃｚｏｓ法求解摇臂壳体模态。求得摇臂壳体自然模态频率和振型。表2为前5阶分析结果。

摇臂在滚筒负荷激励作用下，其振动是各阶模态振动的综合反映。可以看出，滚筒负荷最大频率为12.48Ｈｚ，而摇臂壳体最低自然模态频率为24.7517Ｈｚ，不会引起摇臂的共振。

(4)摇臂壳体的动态分析

根据滚筒负荷的计算与分析可知，在正常使用时前滚筒负荷三向力是周期变化的，图3和图4为滚筒旋转一周时的三向力变化图。

瞬态动力学分析时积分方法采用直接积分法的单步Ｈｏｕｂｏｌｔ法，根据摇臂壳体自然模态频率选取适当的积分步长Δｔ=0.002ｓ，积分时间为滚筒旋转一周用的时间2.564ｓ。利用ＭＳＣ.ＮＡＳＴＲＡＮ对在滚筒负荷作用下的系统模型进行线性动力瞬态分析。经过

计算可得加载点方榫中心前33步的位移曲线如图5所示。

行星头、三轴轴孔等处的最大等效应力节点应力变化曲线如图6所示。

与静力学分析结果相比较，可知动力学分析时在油缸作为弹性支撑的影响下，摇臂应力分布规律基本不变，只是在数值上有一定的减小。

5结论

(1)对给定尺寸结构和材料参数的摇臂，计算得到的最大应力为101.358ＭＰａ，远小于材料的许用应力，滚筒负荷最大频率为12.48Ｈｚ，摇臂壳体最低自然模态频率为24.7517Ｈｚ，不会引起摇臂的共振，可以安全地工作。

(2)摇臂作为弹性支撑，使摇臂应力在数值上有所减小，但不改变应力、应变分布规律。

(3)整个分析过程具有通用性，对于同系列，使用工况相近的摇臂可以直接计算。

应用高级软件平台，如ＳＯＬＩＤＥＤＧＥ，ＭＳＣ.ＮＡＳＴＲＡＮ，ＭＳＣ.ＰＡＴＲＡ

Ｎ等，将有限元应用到采煤机械设计过程中，初步解决了将有限元技术应用到采煤机械设计中的各个关键技术。实践证明有限元技术在我国新型采煤机械的设计领域中将发挥越来越重要的作用。

参考文献：

[1]谢贻权.弹性和塑性力学中的有限单元法[Ｍ].北京：机械工业出版社，1993

[2]白忠喜.有限元单元法基础教程[Ｍ].长春：吉林科学技术出版社，1992

[3]吴彦，等.虚拟样机技术在采煤机械设计中的应用[Ｊ].煤矿机电，2003(1)(end)

更换采煤机左摇臂的安全技术措施标准版本

文件编号：RHD-QB-K5069 （解决方案范本系列）编辑：XXXXXX 查核：XXXXXX 时间：XXXXXX 更换采煤机左摇臂的安全技术措施标准版本

更换采煤机左摇臂的安全技术措施标准版本操作指导：该解决方案文件为日常单位或公司为保证的工作、生产能够安全稳定地有效运转而制定的，并由相关人员在办理业务或操作时进行更好的判断与管理。，其中条款可根据自己现实基础上调整，请仔细浏览后进行编辑与保存。一、工程概况由于11304综采工作面采煤机左摇臂传动轴损坏，无法正常工作，现需要更换采煤机左摇臂，特编制本安全技术措施。更换摇臂前，技术人员必须将本措施贯彻给每一位作业人员，不参加学习的人员不得参加该项工作。二、施工方法（一）、施工前的准备工作 1、先用采煤机右摇臂在机尾做一个机窝，然后将采煤机停在机窝处。

2、机窝做好后，将刮板机机尾段向老塘侧拉回，并将该段内的液压支架伸缩梁伸出、护帮板打开，然后将采煤机左摇臂上的左滚筒拆卸下来，最后再将左摇臂拆卸下来。（二）损坏的左摇臂回收的施工方法 1、将刮板机机尾段向老塘侧拉回，利用机窝作为通道，然后用直径Ф22mm的钢丝绳穿过149#支架顶梁上的10t滑轮，一头拴在刮板链上，一头拴在损坏的左摇臂上，确保连接可靠，通过点动刮板机正转将左摇臂拉至刮板机机尾。 2、用刮板机拉损坏的左摇臂前，必须将刮板机闭锁，防止刮板机突然启动发生意外事故。 3、将损坏的左摇臂拉到刮板机机尾后，在左摇臂下垫上一块铁皮，并与摇臂进行捆绑，以减小左摇臂上提时的对地阻力。

4、再用钢丝绳一头拴在梭车上，一头拴在损坏的摇臂上，确保连接可靠。然后，利用梭车向巷口方向提车将损坏的摇臂拉至无极绳牵引车尾轮处。 5、在上提回收摇臂的过程中，跟车工手持对讲机跟在采煤机左摇臂斜上方10m处（靠近煤壁侧），随时注意采煤机左摇臂的移动状况，防止采煤机左摇臂碰倒超前支柱。如出现异常情况，立即通过手持对讲机联系牵引车司机停车，待问题处理完后，方可重新上提回收摇臂。 6、梭车后的跟车工随时注意梭车的运行情况，发生异常情况立即通过手持对讲机通知牵引车司机停车，待问题处理完后，方可通知牵引车司机继续开车上提回收摇臂。 7、损坏的摇臂拉至牵引车尾轮处后，然后利用20t平板车进行装车，并捆绑牢固，用过牵引车运至

掘进机截割部设计汇总

2.1.2 各部件的结构型式的确定 2.1.2.1 切割机构 (3)行星减速器主要由箱体、减速齿轮、二级行星轮架、输入、输出轴构成。太阳轮与行星轮相啮合，此行星轮通过两个轴承装在星轮轴上，两端装有孔用弹性挡圈，星轮装在第一级行星架相应的轴孔内，内轮与箱体组成一体并与行星轮啮合带动第一级行星架，实现第一级减速[7]。第二级的太阳轮与第一级行星架为渐开县花键联结，太阳轮与第二行星轮啮合，此行星轮装在第二级的轮轴，此轮轴装在第二级行星架相应轴孔内。这里内轮与减速器壳体组成一体与行星轮啮合，此星轮不仅自转还绕太阳轮公转，从而实现第二级减速器。图2-1 EBZ200E掘进机的截割部行星减速器结构 Fig.2-1 EBZ200E roadheader in Jiamusi Coal Mine Machinery Co. Ltd. 2.2.4 截割机构技术参数的初步确定 2.2.4.3 电动机的选择根据行业标准MT477-1996YBU系列掘进机用隔爆型三相异步电动机选择，确定截割功率为200kw，额定电压AC1140 /660 V，转速1500rpm

表2-2电动机的基本参数[13] 功率/kW 效率η/% 功率因数 /cos?堵转转矩堵转电流最小转矩最大转矩冷却水流量/31 m h- ? 额定转矩额定电流额定转矩额定转矩 200 92 0.85 2.0 6.5 1.2 2.6 1.3

3悬臂式掘进机截割机构方案设计 3.1截割部的组成掘进机截割部主要由截割电动机、截割机构减速器、截割头、悬臂筒组成。见图3-1.截割部是掘进机直接截割煤岩的装置，其结构型式、截割能力、运转情况直接影响掘进机的生产能力、掘进效率和机体的稳定性，是衡量掘进机性能的主要因素和指标。因此，工作部的设计是掘进机设计的关键。 1 截割头 2 伸缩部 3 截割减速机 4 截割电机图3-1 纵轴式截割部 ?3.2 截割部电机及传动系统的选择切割电机的选择应根据工作条件选取，由设计要求可知，所设计的掘进机可截割硬度为小于85Mpa的中硬岩，查表2-1可知应该选取功率为200KW的截割电动机。电机动力经传动系统传向截割头进行截割，且机体为焊接结构，前端与行星减速器相联，后端联接回转台。电机输出力矩，通过花键套传递给减速器，再由花键套传到主轴，主轴通过内花套键与截割头相联，把力(矩)传递到割头上，截割头以此方式进行工作。 3.5 传动方案设计悬臂式掘进机的传动方式为电机输出轴通过联轴器将转矩传递给减速器的输入轴，减速器输出轴通过联轴器将转矩传递给主轴，主轴带动截割头转动。

更换采煤机下摇臂安全技术措施(最新版)

( 安全技术 ) 单位：_________________________ 姓名：_________________________ 日期：_________________________ 精品文档 / Word文档 / 文字可改更换采煤机下摇臂安全技术措施(最新版) Technical safety means that the pursuit of technology should also include ensuring that people make mistakes

更换采煤机下摇臂安全技术措施(最新版) 一、概述我队回采的己15-12050采面使用的MGTY300/700-1.1D型采煤机，在使用过程中左摇臂出现故障需要更换，为保证施工的安全，特制定本措施。二、施工顺序运输新采煤机摇臂→拆卸采煤机滚筒→拆卸采煤机摇臂→安装采煤机摇臂→安装采煤机滚筒→运输旧采煤机摇臂。三、准备工作 1、采煤机原则上要停在机头15架以下顶板完好地段，刮板输送机推移千斤顶保持收缩状态，以便于摇臂和滚筒的拆卸、安装。 2、采煤机下滚筒至机头做好更换、运输下摇臂所需的空间。倾向长度8-10米，走向宽度2米，高度不低于2.8米。支护方式：每

架支架上架设两根2.2米直径160mm的圆木梁，间距0.75米，圆木梁伸入支架不得小于0.3米。顶板及煤墙用半圆木、竹笆背严背实，然后打上贴帮柱。 3、准备齐拆卸、安装和起吊摇臂所需的工具，手拉葫芦等不完好不得使用。 4、新摇臂运至采面前提前拆除机巷人行道侧影响运输的超前支护，旧摇臂运出转载机头后要及时恢复机巷超前支护。 5、从机巷使用无极绳绞车将新采煤机摇臂运至开关列车处卸车，拆除开关列车处胶带输送机托架，使用回柱绞车配合手拉葫芦将摇臂拉至刮板输送机机头，再使用手拉葫芦运至采面，旧摇臂按照反方向运出采面装车升井。四、拆卸、安装采煤机下摇臂及滚筒安全技术措施 1、拆卸摇臂及滚筒的工作程序：采煤机下牵到合适的位置拆除滚筒→拆除摇臂。安装摇臂及滚筒的工作程序：安装下摇臂→安装下滚筒→安装下调高千斤顶。

更换采煤机左摇臂的安全技术措施示范文本

更换采煤机左摇臂的安全技术措施示范文本 In The Actual Work Production Management, In Order To Ensure The Smooth Progress Of The Process, And Consider The Relationship Between Each Link, The Specific Requirements Of Each Link To Achieve Risk Control And Planning 某某管理中心 XX年XX月

更换采煤机左摇臂的安全技术措施示范文本使用指引：此解决方案资料应用在实际工作生产管理中为了保障过程顺利推进，同时考虑各个环节之间的关系，每个环节实现的具体要求而进行的风险控制与规划，并将危害降低到最小，文档经过下载可进行自定义修改，请根据实际需求进行调整与使用。一、工程概况由于11304综采工作面采煤机左摇臂传动轴损坏，无法正常工作，现需要更换采煤机左摇臂，特编制本安全技术措施。更换摇臂前，技术人员必须将本措施贯彻给每一位作业人员，不参加学习的人员不得参加该项工作。二、施工方法（一）、施工前的准备工作 1、先用采煤机右摇臂在机尾做一个机窝，然后将采煤机停在机窝处。 2、机窝做好后，将刮板机机尾段向老塘侧拉回，并将该段内的液压支架伸缩梁伸出、护帮板打开，然后将采煤

机左摇臂上的左滚筒拆卸下来，最后再将左摇臂拆卸下来。（二）损坏的左摇臂回收的施工方法 1、将刮板机机尾段向老塘侧拉回，利用机窝作为通道，然后用直径Ф22mm的钢丝绳穿过149#支架顶梁上的10t滑轮，一头拴在刮板链上，一头拴在损坏的左摇臂上，确保连接可靠，通过点动刮板机正转将左摇臂拉至刮板机机尾。 2、用刮板机拉损坏的左摇臂前，必须将刮板机闭锁，防止刮板机突然启动发生意外事故。 3、将损坏的左摇臂拉到刮板机机尾后，在左摇臂下垫上一块铁皮，并与摇臂进行捆绑，以减小左摇臂上提时的对地阻力。 4、再用钢丝绳一头拴在梭车上，一头拴在损坏的摇臂上，确保连接可靠。然后，利用梭车向巷口方向提车将损

掘进机的截割机构的设计

摘要随着煤炭行业机械化程度的加快，煤炭行业以前只是重视采煤的机械化，大多数的煤炭行业很少有在掘进方面有较大的投入和研究，这样就造成了采掘速度远远大于开拓速度，此时怎样来提高出煤量，开拓的机械化就显得极其重要了。作为我国主要能源的煤炭资源在开采上日趋机械化的同时，迫切需要拥有先进的掘进机械，掘进机的研制成功标志着我国的煤炭行业已达到世界的先进水平。掘进机截割机构是掘进机的主要组成部分，按照掘进机截割部的总体、动力部分、传动部分以及执行部分的设计思路进行掘进机截割部的设计。在设计时，动力部分做选型计算，传动部分的行星减速机构做具体的设计计算和校核，执行部分只对执行元件进行设计计算和校核。设计对于提高和改进掘进机工作性能，发展我国大口径全断面掘进机产业以及进一步提高我国的盾构研发能力、改善研发条件具有重大战略意义。关键词：掘进机; 截割臂; 行星减速器

Abstract With the accelerating of coal industry, the degree of mechanization mining coal industry is the importance before, the most mechanized excavating in coal industry has rarely have large investment and research, thus causing the mining speed than develop, how to improve the speed of coal, development of a mechanized appears very important. As our main source of energy in the exploitation of coal resources in the increasingly urgent need, mechanized excavating the advanced mechanical, swinging the successful development of the coal industry, China has reached the advanced world level. Determing cutting mechanism is the main component, the product in accordance with the overall determing cutting parts, power transmission part and the part, the part of the design thought for the design of determing cutting. In the design, selection of part, transmission parts of planetary gearhead institutions do specific design calculation and test execution part only, design calculation of actuators and checking. Design for improvement in China, the development work performance swinging big caliber, whole section roadheader industry and further enhance our shield developing capability, improve development condition with the strategic significance. Key words：roadheader ; cutting arm ; planetary-gear drive

采煤机摇臂维修合同协议书

采煤机摇臂维修合同协议书文档编制序号：[KK8UY-LL9IO69-TTO6M3-MTOL89-FTT688]

甲方合同编号：乙方合同编号：设备维修合同（采煤机摇臂维修）甲方：乙方：签订地点：签订时间：年月日摇臂维修协议甲方：签订地点：乙方：签订时间：年月日第一条合同价款： 1.维修实际发生费=维修费用+实际更换的配件费，维修费用为万元（包含维修费、运费、装卸费（乙方厂地装卸）、17%增值税费、维修利润等维修过程中除实际更换的配件费外产生的其它所有费用）； 2.配件由甲方提供（后附甲方提供配件清单）；除甲方所提供配件外，其余配件全部由乙方负责。 3.甲方必须保证所提供的配件为合格的原厂产品。第二条摇臂维修方案： 1．全面对摇臂进行拆解、清洗和检查； 2．摇臂壳体磨损严重，进行补焊修复，X光探伤； 3．摇臂托架裂缝检查，X光探伤，对裂缝进行焊接处理； 4．更换所有轴承和密封；

5．更换所有连接螺栓和胶管、管接头； 6．对拆解的摇臂齿轮、内齿圈、销子、挡盖、壳体、衬套、轴承座和行星托架等进行检测； 7．根据检测结果，更换损伤或超限的齿轮、销子、衬套等； 8．根据检测结果，更换超限的左右行星头法兰； 9．更换行星头浮动油封; 10．根据检测情况对变形孔和行星头磨损部加工和处理； 11．对损坏的丝扣进行修复处理； 12．对油冷却管进行打压试验，更换冷却管； 13．根据检测情况更换供水块的旋转密封、更换轴承、衬套及密封等； 14．根据检测情况更换摇臂托架的滑动轴承和衬套； 15．检查钮矩轴离合器，更换轴承、弹簧和其它易损件等； 16．更换摇臂外喷雾的喷嘴和铜垫； 17．组装； 18．喷砂； 19．喷漆；第三条维修设备的技术标准、质量要求：按照采煤机原厂标准执行，乙方所修摇臂技术性能不低于原设备的技术性能，保证摇臂的几何尺寸。第四条甲方（是/否）允许第三方完成加工物的主要工作：否。第五条维修设备的交付时间、地点：维修工期为60天，交货地点按照甲方要求地点交付。第六条维修设备检查标准、方法：按照合同第三条执行，由甲方组织验收并出具验收报告，且必须经煤矿实际使用后根据使用情况给予验收。

大采高采煤机摇臂壳体创新设计

doi:10.13436/j.mkjx.201711034 煤矿机械 Coal Mine Machinery Vol.38No.11 Nov.2017 第38卷第11期 2017年11月产品·结构 0前言采煤机摇臂壳体是其截割部的主要零件，支撑着截割部的其他零部件，使其具有确定的位置和相对运动关系。由于煤矿井下工作条件恶劣，壳体零件的结构形式和加工质量对采煤机的使用性能有很大影响，所以对于承受复杂载荷的采煤机摇臂壳体的创新设计尤为重要。国内的采煤机主要采用设计-物理样机试验-修改设计-再次物理样机试验的方式进行设计,开发周期长,耗费巨大。本文以某型大采高采煤机摇臂国产化项目为依托，基于虚拟样机技术,应用数字化设计方法对摇臂壳体进行创新性设计，实现了在设计阶段对产品的设计质量进行评估与优化，减少物理样机的反复性试验,节省大量的经费,大幅度缩短开发周期，有效提高产品性能。 1摇臂壳体设计方案的确定摇臂壳体作为采煤机截割部其他零部件的载体，在满足其强度、刚度的基础上使壳体轻量化是设计的重要准则。国内外采煤机摇臂壳体多采用铸造方式进行加工，其较大的尺寸和复杂的内外结构使壳体的铸造工艺非常繁琐，工期长，且极易出现铸造缺陷。本研究中首次采用小型铸件和高强钢板结合加工摇臂壳体代替原铸造壳体。既减少了大型铸件的复杂程度，又有利于质量控制、大大缩短了生产周期，且与铸造结构相比焊接结构在摇臂壳体重量上可以减轻20%～30%，对于采煤机摇臂壳体来说是一种技术创新。2截割部数字样机的构建（1）截割部数字化模型的建立壳体建模是仿真分析的关键，本文分别对壳体焊接零件和铸件零件进行建模后按照焊接结构进行拼接。通过Pro/E对截割部进行虚拟装配和干涉检查，以有效降低各零部件间的相互干涉和配合错误率，同时对各零件赋予质量属性，避免在ADAMS中的繁琐操作。确定整个截割部装配无干涉后，通过Pro/E 与ADAMS间的接口文件将模型导入ADAMS中。添加约束时，按照各零、部件间的实际联接和运动关系，选择适当的运动副完成模型相关约束、驱动的添加，得到采煤机摇臂刚-柔耦合数字样机模型，如图1所示。图1采煤机摇臂刚-柔耦合数字样机模型大采高采煤机摇臂壳体创新设计马强（中国煤炭科工集团太原研究院有限公司，太原030006）摘要：传统大采高采煤机摇臂壳体尺寸庞大，铸造工期长、加工工艺复杂。基于创新设计方法,开发了铸焊(铸钢和高强钢板)结合的新型壳体。基于实际工况的仿真分析发现，壳体输出端加强圈焊缝处及左侧惰轮轴端盖孔处应力较大,均超过各自材料许用应力，且输出端变形较大；优化结构后，两处薄弱环节的主应力分别下降99.907MPa和7.676MPa，外联点INT_Node11Y向位移均值较改进前下降0.0227mm，优化效果明显，壳体工作可靠性明显提高。关键词：壳体；采煤机；数字化设计；动力学仿真中图分类号：TD421.6文献标志码：A文章编号：1003-0794（2017）11-0092-03 Innovative Design for Ranging Arm of Large Mining Height of Shearer MA Qiang （Taiyuan Research Institute Co.,Ltd.,China Coal Technology and Engineering Group，Taiyuan030006,China）Abstract:Traditional ranging arm of large mining height of shearer has large size、long casting cycle and complex process.Based on an innovative design，the casting welding（cast and high strength plate）combination type of ranging arm was developed.The simulation analysis under actual operating conditions found that the stresses of weld of stiffening ring of ranging arm and the cover hole of left idler shaft were large and exceed their material allowable stresses.The deformation of output was large and fatigue life of ranging arm was short;After structure optimized，two weaknesses’s stresses respectively decreased99.907MPa and7.676MPa，the displacement of INT_Node11Y direction falled 0.0227mm.Optimizing effect was obvious and reliability was improved significantly. Key words:shell;shearer;digital design;dynamics simulation z x y 92 万方数据

采煤机摇臂离合器的改进设计

液压油或无法满足液压系统运行时，采用方法1注油；在液位满足液压系统运行而油箱又需要补油时采用方法2。液压油乳化是采煤机使用过程中经常出现的问题。如果油箱密封良好，会大大减小这种现象的发生。改变注油方式也可降低采煤机液压油乳化的机率，从而延长液压油的使用寿命。（收稿日期：2010－12－01）文章编号：1001－0874（2011）05－0117－02 采煤机摇臂离合器的改进设计张永权，赵书斐，张鹏（西安煤矿机械有限公司，陕西西安710032）中图分类号：TD421．6+3文献标识码：B 1概述采煤机作为综采工作面落煤和装煤的主要设备，其工作状态直接影响了煤矿生产的工作效率。由于对有断层，夹矸或解放层地质赋存条件的薄煤层煤田的开采需求越来越大，开采此类煤层要求采煤机截割部功率大，结构小，可靠性高，这给采煤机设计提出了很大的难题。对公司MG2?160/ 710-AWD型重型薄煤层采煤机摇臂离合器在使用过程中遇到的销子频繁被剪断的问题，提出一种改进方案。实践证明改进后的离合器克服了原结构的不足，大大提高了摇臂离合器的可靠性。 2采煤机摇臂离合器离合器是主、从动部分在同轴线上传递动力的装置。通过“离”、“合”转换切断或传递动力。图1所示为齿式入离合器处于“合”状态。当需要更换离合器的工作状态时，拧下定位螺钉8，拉出手柄7使其旋转90?，再拧上定位螺钉8，则齿式离合器处于“离位”状态。当手柄7被拉出时，从动轮3通过销子2、联接杆5和拉杆6被拉出，这时主动轮1和从动轮3分开，离合器切断了主动轮和从动轮之间的动力传递。在采煤机正常工作时，动力由主动轮传入，通过花键将动力传递给从动轮，由从动轮将动力输出。心轴在销子的带动下随从动轮一起转动。当摇臂在割煤受到冲击，超过销子的剪切应力极限时就会被剪断。重型薄煤层采煤机在过断层、夹矸及开采解放层时，摇臂所受冲击载荷大，心轴频繁给销子施加附加载荷，离合器销子经常断裂。由于受空间限制，无法通过增大销子尺寸来提高销子抗剪断能力。将销子材料由原来的40Cr改为40CrNiMo后，也没有改善销子被剪断的问题。通过分析发现，在心轴和从动轮之间设置平键来分担销子所承受的附加载荷。经使用，效果理想。 3改进型齿式离合器改进型齿式离合器在原结构的基础上，在心轴和从动轮之间增加平键14，让平键来承受心轴的附加载荷。销子只起连接作用，可以避免在摇臂受到冲击或启停时销子被剪断。 1－主动轮；2－销子；3－从动轮；4－心轴；5－联接杆；6－拉杆； 7－手柄；8－定位螺钉；9－端盖1；10－端盖2；11－销子； 12－密封座；13－壳体图1采煤机摇臂齿式离合器键槽设置在心轴上和销子垂直，如图2所示。平键置于心轴的键槽内，键槽对平键起定位作用。从动轮上设置有导向槽如图3所示，在安装时，先将平键放入心轴键槽内，再安装从动轮。安装完成后，从动轮可以沿着平键滑动。在离合器更换状态时，平键始终能与从动轮和心轴配合。 1－键槽；2－销孔图2 心轴键槽位置图3从动轮导向槽位置 MG2?160/710-AWD型重型薄煤层采煤机自采用改进型齿式离合器后，再也没有出现过销子断裂的情况。目前，该型离合器已成功应用在新型大功率重型薄煤层采煤机MG2?200/925-AWD机组上，使用效果良好。（收稿日期：2011－04－14） · 711 · 2011年第5期煤矿机电

掘进机截割部设计

各部件的结构型式的确定 2.1.2.1 切割机构 (3)行星减速器主要由箱体、减速齿轮、二级行星轮架、输入、输出轴构成。太阳轮与行星轮相啮合，此行星轮通过两个轴承装在星轮轴上，两端装有孔用弹性挡圈，星轮装在第一级行星架相应的轴孔内，内轮与箱体组成一体并与行星轮啮合带动第一级行星架，实现第一级减速[7]。第二级的太阳轮与第一级行星架为渐开县花键联结，太阳轮与第二行星轮啮合，此行星轮装在第二级的轮轴，此轮轴装在第二级行星架相应轴孔内。这里内轮与减速器壳体组成一体与行星轮啮合，此星轮不仅自转还绕太阳轮公转，从而实现第二级减速器。图2-1 EBZ200E掘进机的截割部行星减速器结构

EBZ200E roadheader in Jiamusi Coal Mine Machinery Co. Ltd. 截割机构技术参数的初步确定电动机的选择根据行业标准MT477-1996YBU系列掘进机用隔爆型三相异步电动机选择，确定截割功率为200kw，额定电压AC1140 /660 V，转速1500rpm 表 2-2电动机的基本参数[13] 功率/kW效率η/% 功率因数 /cos?堵转转矩堵转电流最小转矩最大转矩冷却水流量/31 m h- ? 额定转矩额定电流额定转矩额定转矩 20092

3悬臂式掘进机截割机构方案设计截割部的组成掘进机截割部主要由截割电动机、截割机构减速器、截割头、悬臂筒组成。见图3-1.截割部是掘进机直接截割煤岩的装置，其结构型式、截割能力、运转情况直接影响掘进机的生产能力、掘进效率和机体的稳定性，是衡量掘进机性能的主要因素和指标。因此，工作部的设计是掘进机设计的关键。 1 截割头 2 伸缩部 3 截割减速机 4 截割电机图3-1 纵轴式截割部 ? 截割部电机及传动系统的选择切割电机的选择应根据工作条件选取，由设计要求可知，所设计的掘进机可截割硬度为小于85Mpa的中硬岩，查表2-1可知应该选取功率为200KW的截割电动机。电机动力经传动系统传向截割头进行截割，且机体为焊接结构，前端与行星减速器相联，后端联接回转台。电机输出力矩，通过花键套传递给减速器，再由花键套传到主轴，主轴通过内花套键与截割头相联，把力(矩)传递到割头上，截割头以此方式进行工作。

MG400-940采煤机摇臂减速箱设计

摘要 MG400/940-WD型采煤机是一种电牵引大功率采煤机，该机机身矮，装机功率大，所有电机横向布置，机械传动都是直齿传动，电机、行走箱驱动轮组件等均可从老塘侧抽出，故传动效率高，容易安装和维护。本说明书主要介绍了采煤机截割部的设计计算。MG400/940-WD 型采煤机截割部主要是由四级齿轮传动组成，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柱齿轮和一级行星轮系的传动，最后驱动滚筒旋转。截割部采用四行星单浮动结构，减小了结构尺寸，采用大角度弯摇臂设计，加大了过煤空间，提高了装煤效果。在设计过程中，对截割部的轴、传动齿轮、轴承和联接用的花键等部件进行了设计计算、强度校核和选用。本说明书主要针对主要部件的设计计算和强度校核进行了叙述和介绍。此外，还对MG400/940-WD采煤机的使用与维护进行了说明，以便能更好的发挥该采煤机的性能，达到最佳工作效果。关键词：采煤机；截割部；行星轮系；齿轮传动设计

Abstract The MG400/940-WD type mining machine is that a kind of electricity draws the high-power mining machine, this machine fuselage is low, Installation is large in power, all electrical machineries are fixed up horizontally, mechanical drive is all the transmission of straight tooth, electrical machinery, walk case drive wheel package etc. can take from old pool side out, so the transmission is high in efficiency, easy to install and safeguard. Calculate in design which cuts the cutting department of main introduction mining machine of this manual. It is made up of a moderate breeze gear wheel transmission that the MG400/940-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. Cut the cutting department and adopt the floating structure of four planetary forms, have reduced the physical dimension, adopt the large angle to curve the rocker arm to design, have strengthened the space of coal, have improved the coal result of putting. In the course of designing, to cutting the axle of the cutting department, gear wheel of the transmission, parts such as the bearing and spline linking using, etc have designed to calculate, the intensity is checked and selected for use. This manual mainly designs for main part one calculating to check with the intensity have narrated and introduced. In addition，returning use for MG400/940-WD mining machine and maintenance proves, In order to be able to good full play performance of person who should mine, reach the best working result. Keyword: Mining machine ；the cutting department ； A department of planet ；Gear wheel of the transmission Design

艾柯夫采煤机摇臂升降油缸的结构和受力分析

艾柯夫采煤机摇臂升降油缸的结构和受力分析艾柯夫SL500采煤机摇臂升降油缸，工作环境恶劣，受力复杂，是采煤机割煤重要的部件之一。原进口油缸活塞杆由于设计结构存在问题，实际使用中曾多次发生断裂，故障率较高。给公司生产带来很大的损失。文章针对油缸活塞杆改进前后的结构状况，分析了活塞杆与活塞头连接处的结构，密封以及受力情况，提出了解决方法。标签：SL500采煤机；摇臂升降油缸；活塞和活塞杆；应力集中；疲劳断裂 1 前言艾柯夫SL500采煤机是一个集机械、电气和液压系统为一体的大型复杂设备。工作环境非常恶劣，载荷变化很大，一些部位在工作中很容易发生过载，并且出现异常情况。若井下发生轻度的损伤情况，工作人员不易发现，设备带病运行。一旦采煤机不能运转，影响到生产情况时，将造成了很大的经济损失，并且给我们维修单位造成了一定的压力，因此，对SL500采煤机的故障进行分析是十分必要的。采煤机发生故障率较高的部分是液压系统和机械部分，根据实际工作情况和我多年的工作经验证实，采煤机的故障有70%以上是由液压系统和机械部分引起的。液压系统虽然有自动调速等装置进行过载保护，但仍避免不了发生故障，且发生故障的原因和故障部位及相互关系也是非常复杂的，而液压系统中摇臂升降油缸的故障也是非常明显的，特别是活塞杆端部环行密封槽由于应力集中而造成的疲劳断裂。为此，我们对活塞杆端部受力状况进行了分析，对原有结构进行了改进，取得了较好的效果。本文简要地对活塞杆改造前后的结构设计、加工工艺、受力情况进行分析和比较，只是我对艾柯夫SL500采煤机的大修过程的一些粗浅的认识。 2 油缸的结构分析艾柯夫SL500采煤机摇臂升降油缸是一个单缸双作用活塞式液压缸，安装在采煤机底托架与摇臂座之间，两端采用绞接销结构形式连接。工作环境恶劣，受力状况复杂。升降油缸主要由缸筒、缸盖和活塞组件、阀组等组成。活塞组件由活塞、密封件、活塞杆和连接件等组成。活塞和活塞杆是活塞组件中的重要零部件，直接受到来自采煤机割煤时的外力的作用，很容易造成疲劳损坏（裂纹、断裂）。 2.1 活塞与活塞杆的连接形式如图1所示，活塞与活塞杆的连接形式为螺纹连接，其结构简单，装拆方便，并有防松装置。艾柯夫采煤机升降油缸在活塞和活塞杆连接上采用的防松方法是在活塞杆和活塞的螺纹连接处加工有两个螺纹孔，用螺栓防松固定。

掘进机截割头设计解析

掘进机截割头设计解析【摘要】在大型施工活动中，都需要借助掘进机才能够顺利推进工程进度，而截割头又是掘进机的重要组成零配件，它被用来打通和破碎坚固的地质岩层。经过多年的施工经验，本文发现影响岩层切割效率的因素十分多样化，因此必须做好截割头的设计工作，以提高其在实际工作中的使用寿命和工作效率。本文针对如何改进截割头的工作性能提出了几点建议和措施。【关键词】掘进机；截割头；设计悬臂式掘进机是当前最先进的一种工程设备，它具备切割、装载、运输、搬运、调度和清除场地的多种复合功能。因此，它的内部结构也十分复杂，主要由切割头、液压器、装载头、动力系统、传动系统、控制系统等重要功能配件构成。作为掘进机的重要工作部件，切割功能主要依靠切割刀、液压臂、动力传动器、升压器、动力电源等共同配合来完成。切割机在正常工作时，主要是利用切割头的前后运动和切割液压臂的纵向或横向摆动带动切割刀来完成切割。截割部在正常运转时，切割头的运动主要是依靠驱动电源带动液压臂运动来实现，装在切割头上的刀片获得足够的力将坚硬的岩层破碎。如果需要推进切割深度，可以通过机械的动力系统朝前驱动来实现。切割机头被安装在能够自由转动的操作平台上，这样就可以利用操作平台连接的两个回转液压缸提供的动力来完成各种切割动作，通过这种动力设计，能够帮助切割机头实现多种工作角度变换，因此可以为操作人员提供多种切割方案。掘进机的工作效率主要取决于截割头的设计，截割头要求各截齿负荷均匀，切割平稳，摆动小；截割比能消耗低，截齿消耗少；切割效率高，产生粉尘量小。 1设计简述截割头的主要参数包括：截割头的长度、直径、锥角、螺旋叶片的头数与升角、截线间距等，这些参数直接影响掘进机的截割性能。 1.1截割头的长度截割头的长度不仅与截割阻力的大小有关，还影响机器工作的循环时间和生产率。因此，必须合理地选取截割头的长度。由于工作面煤壁附近的煤岩有压张效应，在压出带范围内，煤岩的抗截强度明显减弱，截割能力和单位能耗降低。因此，截割头的长度应设计在压出带范围内。如果截割头长度过长，能够有效提高掘进机的工作效率，但是需要提供更多的动力。如果切割机的功率太小难以满足这样的施工要求，就会因为过大的阻力

掘进机总体设计及行走部设计

中国矿业大学本科生毕业设计姓名： ** 学号：****** 学院：应用技术学院专业：机械工程及自动化设计题目：掘进机总体设计及行走部设计专题：行走减速器与机架连接的改进指导教师： **** 职称：副教授 20**年6 月徐州

中国矿业大学毕业设计任务书学院应用技术学院专业年级学生姓名 ** 任务下达日期：20**年 3 月8 日毕业设计日期20** 年 3 月9 日至20** 年 6 月13 日毕业设计题目：掘进机总体设计及行走部设计毕业设计专题题目：行走减速器与机架的连接改进毕业设计主要内容和要求：一、主要设计参数：机身长：8-8.5m 机身宽：2～2.2m 机身高：1.5～1.65m 卧底深度： 245mm 装机功率：190kW 截割功率：120kW 经济截割煤岩硬度：≤60MPa 可掘巷道断面：18～20m2 最大可掘高度：3.75～4m 最大可掘宽度：5m 龙门高度：350～400mm 刮板速度：0.9～1.0m/s 运输形式：双边链履带宽度：2×500mm 行走速度：4.5m/min（工作）9m/min（调动）额定电压：1140/660v 二、设计要求 1、查阅有关资料、完成履带式半煤岩掘进机总体方案的设计； 2、完成底盘总体传动及结构设计及减速器的设计； 3、主要部件、组件、零件图设计； 4、编写完成整机设计计算说明书院长签字：指导教师签字：

指导教师评语（①基础理论及基本技能的掌握；②独立解决实际问题的能力；③研究内容的理论依据和技术方法；④取得的主要成果及创新点；⑤工作态度及工作量；⑥总体评价及建议成绩；⑦存在问题；⑧是否同意答辩等）：成绩：指导教师签字：年月日

940采煤机摇臂减速箱设计

940采煤机摇臂减速箱设计 MG400/940-WD型采煤机是一种电牵引大功率采煤机，该机机身矮，装机功率大，所有电机横向布置，机械传动都是直齿传动，电机、行走箱驱动轮组件等均可从老塘侧抽出，故传动效率高，容易安装和维护。本说明书主要介绍了采煤机截割部的设计计算。MG400/940-WD 型采煤机截割部主要是由四级齿轮传动组成，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柱齿轮和一级行星轮系的传动，最后驱动滚筒旋转。截割部采用四行星单浮动结构，减小了结构尺寸，采用大角度弯摇臂设计，加大了过煤空间，提高了装煤效果。在设计过程中，对截割部的轴、传动齿轮、轴承和联接用的花键等部件进行了设计计算、强度校核和选用。本说明书主要针对主要部件的设计计算和强度校核进行了叙述和介绍。此外，还对MG400/940-WD采煤机的使用与维护进行了说明，以便能更好的发挥该采煤机的性能，达到最佳工作效果。第一章绪论 1.1本课题研究意义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。我国经济

的快速发展对煤炭需求大幅度增加,年产超600万t高产高效工作面得到快速发展,大功率采煤机的市场需求日益增加。电力电子技术、微电子技术、计算机计术的飞速发展,为开发集电力电子、信息采集、微机控制及智能监测系统于一身的大采高重型电牵引采煤机创造了条件。我国在90 年代初致力发展高产高效工作面,开发了日产7000t 综采成套设备, 但能真正实现高产高效的工作面依然较少, 主要原因是受采煤机生产能力的限制, 高产高效工作面要求采煤机具有高可靠性、大截割功率、大牵引力、大牵引速度, 并能较快发现故障和处理故障。大功率采煤机应有足够的强度和良好的散热条件,并具有灵活的操作性。设计摇臂要充分考虑结构强度,滚筒要针对采煤工作面地质条件进行设计,具有很强的过断层能力,电气设计必须考虑过断层强烈冲击的影响。采煤机要有适当的重量抗冲击;同时要有足够的牵引力过断层。采煤机功率大,发热量大,必须充分考虑各部件的散热问题。为了适应采煤工况要求,必须实现机载交流变频,“一拖一”方式平衡牵引,并开发保护、监测功能齐全、运行可靠的程序。为使采煤机可靠运行,必须解决机器联结的松动问题,除部件间用螺栓紧固外,采用多个高强度长螺杆和液压螺母组合将机身三大段联结起来形成一个刚性整体。根据国内外大功率大采高电牵引采煤机的主要技术参数和性能指标以及我国厚煤层的开采情况,分析大采高综采工作面的生产能力和煤质硬度与所需的采煤机截割功率、滚筒直径、滚筒转速、牵引速度、牵引功率、调高油缸推拉力等采煤机主要性能参数的关系,在可行性、可靠性、先进性和经济性等方面进行比较,并考虑与已有采煤机部分元部件的互换,最后确定设计MG400 /940-WD型电牵引采煤机。总体结构如(图1) 。