薄煤层采煤机摇臂设计
采煤机破碎摇臂CAE分析与优化设计
Ｄ ｉ １ ． ９ ９ ｉｉｓ ． ０ ９ １ ４ ２ １ ． １ 下 ） ４ ｏ ： ３ ６ ／ ． ｎ １ ０ －０ ． ０ １ １ （ ． ２ ０ ｓ ３
下 的铰 接力 曲线 。
Ｏｕ ｍｏ ｉ ｇ Ｈｅ ｘｎ
匐 化
小 于该 屈 服 强 度。 可见 破碎 摇 臂存 在 过设 计现 象 ，
有 必要 对其 进行 优化 。
１
舍
一
善 昔
一
ｔ ～
２
图５ 破 碎 摇 臂 应 力云 图
Ｔｍ （ ｃ ｉｅ ｓ ） ｅ
收 稿 日期 ：２ １－ ８ ０ ０１ ０－ ７ 图２ 破 碎 装 置 虚 拟 样 机 模 型
２ 破碎装置 多体 动力学分析
应 用 图 ２所 示 虚拟 样 机 模 型 对 破 碎 装 置 进 行 多体 动 力学 分 析 ，以 确 定破 碎 摇 臂 各 部 位 的 受 力
基金项 目：国家 “ 十一五”科技支撑计划项 目重点课题资助（０ ７ Ｂ１Ｂ １０ ） ２０ ＢＡ ３ ０ —２ 作者 简介 ：张克斌 （９ ３ １６ 一），男，山西太谷人 ，工学硕士 ，研究方 向为冶金铸造。 ［３ ］ 第３ 卷 １ ６ ３ 第 １期 １ ２ １ —１ （ ） ０１ １下
臂进 行优化 设 计 。
图 １ 破 碎 装 置 三 维 实 体 装 配 模 型
本 文 通过 对 某 采煤 机 破 碎 装置 进 行 虚 拟 样 机 分 析 ，得 到 了作 用在 摇 臂 各 部 位 的载 荷 ，在 此基
采煤机摇臂的受力分析及优化设计
70
77
63
肋板高
309
250
450
最大变形量
2.9
-
-
目标变量
最大应力值
152
-
摇臂质量
6 517
-
-
图1摇臂滚筒受力示意图
推进阻力同样集中在滚筒的齿尖,方向与牵引方 向相反，所以可以表达为如下公式：
1采煤机摇臂受力情况分析
根据采煤机的实际工作状态，对采煤机的受力进
行简单的分析，主要考率到滚筒的重力G|、摇臂的重 力G?、截割阻力和推进阻力分别为化和 P八截割的 阻力力矩M、滚筒的轴向力摇臂滚筒受力示意 图如图1所示。
所以根据图1可以得到：
955073 f/Zcos <p
M = Ma=--------------------
・135・
煤矿机电
2019年第6期(第32卷，总第164期) -机械研究与应用•
1.91 x nDc
式中:代表截割电机的额定功率;4代表截割机械 传动效率;0代表滚筒的直径;K代表滚筒的圆周力 表达式的修正系数。
表1目标优化参数设定
目标项目
初始值 上限 下限
壁厚/.~加
70
77
63
预计设计变量 箱体厚d.~XA
中图分类号：TD421
文献标志码:A
文章编号：1007-4414(2019)06-0135-03
Stress Analysis and Optimization Design for the Shearer Rocker
WANG Ding-ding
(Shanxi Linyi Xishan Shenghui Coal Industry Co., Ltdy Linfen Shanxi 041083, China)
采煤机摇臂毕业设计
采煤机摇臂毕业设计采煤机摇臂毕业设计在煤矿行业中，采煤机摇臂是一项关键的技术，它的设计和性能直接影响到采煤机的工作效率和安全性。
因此，采煤机摇臂的毕业设计成为了矿山工程专业学生必须面对的重要课题之一。
本文将探讨采煤机摇臂毕业设计的一些关键要点和挑战。
首先，采煤机摇臂的设计需要考虑到多个因素，包括材料选择、结构设计和动力系统等。
材料的选择是非常重要的，因为采煤机摇臂需要承受巨大的压力和冲击力，所以必须选择高强度和耐磨损的材料。
同时，结构设计也需要考虑到机器的稳定性和可靠性，以及操作人员的舒适度和安全性。
最后，动力系统的设计需要确保采煤机摇臂能够在各种工况下正常运行，并具备足够的功率和控制能力。
其次，采煤机摇臂毕业设计的挑战在于需要综合运用多门学科的知识。
矿山工程专业学生需要具备机械工程、材料科学、电气工程和自动化控制等方面的知识，才能够进行全面的设计和分析。
例如，机械工程的知识可以帮助学生理解采煤机摇臂的运动原理和力学特性，材料科学的知识可以帮助学生选择合适的材料，电气工程和自动化控制的知识可以帮助学生设计和优化动力系统。
此外，采煤机摇臂毕业设计还需要进行实地调研和数据分析。
学生需要前往煤矿现场，观察和了解采煤机的实际工作情况，收集和分析相关的数据。
这些数据可以包括采煤机的工作负荷、振动情况、能耗等方面的信息。
通过对这些数据的分析，学生可以更好地了解采煤机摇臂的工作要求，为设计提供参考和依据。
最后，采煤机摇臂毕业设计的目标是提高采煤机的工作效率和安全性。
在设计过程中，学生需要考虑如何优化摇臂的结构和动力系统，以提高采煤机的工作速度和稳定性。
同时，学生还需要考虑如何降低采煤机的能耗和排放，以减少对环境的影响。
这些目标的实现需要学生具备创新思维和工程实践能力，通过不断地尝试和改进，才能够取得良好的设计效果。
综上所述，采煤机摇臂毕业设计是一项具有挑战性和复杂性的任务。
学生需要综合运用多门学科的知识，进行实地调研和数据分析，以及具备创新思维和工程实践能力。
采煤机摇臂铰接轴改造设计分析
采煤机摇臂铰接轴改造设计分析摘要开滦钱家营矿业分公司引进的各型采煤机，摇臂与机身牵引部联接结构部分的铰接轴，购进时均采用双头锥形轴，在实际生产运用中发现，经常出现摇臂与牵引部连接的铰接轴抱死，影响摇臂正常升降同时造成拆卸困难的问题。
根据实际情况，我们从设计与使用两个方面进行分析研究，提出对该结构的改进设计方案，并予以实施，取得良好效果。
关键词采煤机；摇臂铰接轴；改进方案；总结0引言开滦钱家营矿业分公司从2000年开始引进交流变频电牵引采煤机，先后共引进MG200/500-AWD型六台、MG-400/930型一台、MGTY300/710-1.1D型五台、MGTY650/1605型两台、MG2×125/580-WD型一台，以适应现代化矿井生产需要。
各型机组左右摇臂减速器的升降结构，均为左右摇臂减速器壳体与机身牵引部机壳铰接，左右摇臂的小支臂与左右调高油缸铰接，通过油缸实现摇臂的回转升降。
生产检修过程中，经常出现摇臂与牵引部连接的铰接轴杯磨损后，又将轴抱死，而影响摇臂正常升降以及拆卸困难问题。
此问题直接影响机组正常运行，给检修、运输、维护都造成障碍。
于是对各型机组的铰接轴陆续进行改造，使该部位结构安全可靠且便于安装检修。
1 故障分析1.1原铰接结构概述各型机组左右摇臂减速器壳体与机身牵引部机壳铰接结构在出厂时均相同。
本文仅以MG200/500-AWD型采煤机为例进行阐述。
原铰接结构装配如图示：铰接轴结构由锥套1、轴杯2、轴套3、双锥形铰接轴4组成。
轴杯2及轴套3材质为黄铜，锥套1与双锥形铰接轴4由三条M16×45的内六方螺栓联接，构成旋转铰接机构。
此结构黄铜轴杯2与轴套3容易磨损，铰接轴设计成双锥的优点是轴易拆卸且不易窜动损坏。
改造前铰接结构装配示意图1.2故障分析在本故障现象中，黄铜套呈明显磨损严重变形，由于黄铜具有较好的塑性与流动性，与铰接轴接触表面磨擦有擦伤和撕脱现象。
锥套锁死铰接轴不能起旋转作用，且拆卸困难。
薄煤层采煤机摇臂壳体的瞬态动力学分析
我 国是 以煤炭 为主 要 能源 的国家 ， 炭 储 量 大 且赋 存 煤
多 样 化 ，其 中薄 煤 层 的可 采储 量 约 为 ６ ０多亿 吨 ，约 占全 国煤 炭 总储 量 的 ２ ％。 当机 械 化 开 采 含 有 硫 化铁 矿 结 核 ０
体 的薄 煤 层 时 ，滚筒 截 齿 受 力 的非 线 性 以 及 遇 到硫 化 铁
一
个 附 加 的轴 向力 ， 图 １所 示 。 目前 ， 内一 般 采 用 前 如 国
苏 联 的 方 法 进 行 滚 筒 瞬 时 负 载 计 算 。 通 过 采 用 ＭＡ Ｌ Ｂ ＴＡ
的 文 件 操 作 函 数 生 成 滚 筒 瞬 时 负 载 的 文 本 ，具 体 步 骤
图 ２ 导 入 ＡＤ ＡＭＳ后 滚 筒 瞬时 三 向 力 曲线
图 ２和 图 ３ 为 成 功 导 入 Ａ Ａ Ｄ ＭＳ后 滚 筒 质 心 上 瞬 时 三 向
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Ａ ＭＳ之 间 的双 向接 口 。 ＤＡ 实现 了考 虑 柔性 体 对 机 械 系统动 力 学 行 为 的影 响 ； 于 ＭＡＴ Ａ 基 Ｌ Ｂ软 件 生成 了螺 旋 滚 筒 的瞬 时 负载 文件 ， 将 其 导入 Ａ ＭＳ环 境 下 的采 煤 机 截割 部 刚柔耦 合 虚 拟 样 机 系统 中 ， 决 了含硫 化 铁 矿 并 ＤＡ 解 结核 体 薄 煤层 采 煤 机 截 割 部 的 输入 实现 问题 ； 用 Ａ ＭＳ的 载 荷 文件 对摇 臂 壳体 进 行 了瞬 态 动 力 学分 析 并 利 ＤＡ
采煤机摇臂太阳轮加工工艺设计
采煤机摇臂太阳轮加工工艺设计
采煤机摇臂太阳轮是采煤机的重要部件之一，其加工工艺设计对于采
煤机的性能和寿命有着至关重要的影响。
在采煤机摇臂太阳轮的加工
工艺设计中，需要考虑以下几个方面。
首先，需要选择合适的材料。
采煤机摇臂太阳轮需要承受较大的载荷
和冲击，因此需要选择高强度、高韧性的材料。
常用的材料有合金钢、铸钢等。
在选择材料时，还需要考虑材料的加工性能和成本等因素。
其次，需要设计合理的加工工艺。
采煤机摇臂太阳轮的加工工艺设计
需要考虑到材料的性质和形状等因素。
一般来说，加工工艺包括车削、铣削、齿轮加工等步骤。
在加工过程中，需要注意加工精度和表面质
量等问题，以确保太阳轮的性能和寿命。
此外，还需要考虑太阳轮的结构设计。
太阳轮的结构设计需要考虑到
其承受的载荷和冲击等因素。
一般来说，太阳轮的齿轮设计需要采用
弧齿形式，以增加齿轮的接触面积和承载能力。
同时，还需要考虑齿
轮的模数、齿数等参数，以满足太阳轮的使用要求。
最后，需要进行严格的质量控制。
在采煤机摇臂太阳轮的加工过程中，需要进行严格的质量控制，以确保太阳轮的性能和寿命。
质量控制包
括材料检测、加工过程控制、成品检测等环节。
只有通过严格的质量控制，才能保证太阳轮的质量和可靠性。
综上所述，采煤机摇臂太阳轮的加工工艺设计需要考虑到材料、加工工艺、结构设计和质量控制等多个方面。
只有通过合理的设计和严格的质量控制，才能生产出性能优良、寿命长久的太阳轮，为采煤机的正常运行提供保障。
MG400920-WD型采煤机左摇臂结构设计
毕业设计说明书毕业生姓名：专业：机电一体化3班学号：指导教师所属系（部）：机械电子工程系二〇一三年五月摘要MG400/920-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。
MG400/920-WD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。
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MG400/920-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；传动齿轮；设计目录摘要 (I)第1章概述 (1)1.1 采煤机发展的历史 (1)1.2 我国采煤机30多年的发展进程 (2)1.3 采煤机的发展趋势 (5)1.4 采煤机的类型及主要组成 (6)第2章总体方案的确定 (8)2.1 MG400/920-WD型交流电牵引采煤机简介 (8)2.2 左摇臂结构设计方案的确定 (9)2.3 左截割部电动机的选择 (9)2.4传动方案的确定 (9)第3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 齿轮设计及强度效核： (13)3.3 轴的设计及强度效核 (20)3.4截割部行星机构的设计计算 (26)3.5 轴承的寿命校核 (40)3.6 花键的强度校核 (41)第4章采煤机的使用与维护 (42)4.1采煤机使用过程中常见故障与处理 (42)4.2 大功率采煤机截割部温升过高现象及解决方法 (43)4.3采煤机轴承的维护及漏油的防治 (44)4.4煤矿机械传动齿轮失效的改进途径 (47)4.5 硬齿面齿轮的疲劳失效及对策 (51)结论 (54)致谢 (55)参考文献 (56)第1章概述1.1 采煤机发展的历史20世纪 40年代初，英国和前苏联相继研制出了链式采煤机。
采煤机摇臂行业标准
采煤机摇臂行业标准
采煤机摇臂是煤矿生产中的重要设备，它的工作性能直接关系到煤矿生产效率
和安全生产。
为了规范采煤机摇臂的设计、制造和使用，制定了一系列的行业标准，以确保采煤机摇臂在生产过程中能够达到安全、高效的工作状态。
首先，采煤机摇臂的设计标准是非常重要的。
设计标准应当考虑到采煤机摇臂
在不同工况下的工作要求，包括工作环境、煤层性质、采煤机的型号等因素。
设计标准还应当符合国家相关法律法规的要求，保证采煤机摇臂在设计阶段就具备安全可靠的特性。
其次，采煤机摇臂的制造标准也是至关重要的。
制造标准应当明确规定采煤机
摇臂的材料、工艺、检测等要求，保证采煤机摇臂在制造过程中达到一定的质量标准。
制造标准还应当规定采煤机摇臂的装配和调试要求，确保采煤机摇臂在投入使用前能够通过严格的检测和试验。
最后，采煤机摇臂的使用标准是保证设备安全运行的关键。
使用标准应当包括
采煤机摇臂的操作规程、维护保养要求、故障处理方法等内容，以确保使用人员能够正确、安全地操作和维护采煤机摇臂。
使用标准还应当规定采煤机摇臂的定期检查和维修计划，保证采煤机摇臂在使用过程中能够保持良好的工作状态。
综上所述，采煤机摇臂行业标准是保证采煤机摇臂安全、高效运行的重要保障。
只有严格遵守行业标准，才能够有效地预防和减少采煤机摇臂在生产过程中出现的安全事故，提高煤矿生产效率，保障煤矿生产安全。
因此，制定和执行采煤机摇臂行业标准是煤矿企业和相关部门的重要任务，也是推动煤矿生产安全、高效发展的关键所在。
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浪 费掉 。 使一个滚筒沿地板 截割 ， 另一个沿滚筒盐顶板截
割， 两个滚筒完成同一层没 的截割 。 当煤层厚度变化时， 两个滚筒 的工作高度应当变化 ， 这就需要能实现适应煤层厚度变化的功能结构， 这种结构
称为采煤机的调高装置。
在鼓形滚筒的表面或在螺旋滚筒的叶片上安装截 齿， 滚筒随采煤机前移并 自转 ， 截齿边用铣 削的方式把煤从煤 壁上截割下来 ， 这是铣削结构。 在侧铣方式中螺旋滚筒结构应用最普遍 ， 其主要优 点 是它不仅能实现截落煤的功能， 还能实现装煤的功能 ； 水 平旋转轴调整滚筒高度比较方便 ， 对不同煤层厚度的适应 性好 ； 具有 自开缺 口的功能等。
并且 具 有 一 定 的经 济 性 和 实 用 性 。 在减 速 器 的 选择 中 ， 选
（ ２ ） 各大部件无机械传动连接 ， 整机长度短、 厚度薄、 宽度 窄对薄煤层适应性强 。 （ ３ ＞主机采用整体铸造壳体，内分左牵引部腔 、 泵箱
腔、 电控 箱 腔 、 右 牵 引 部腔 ， 各 腔独 立 ， 互 不相 通 ， 整体 钢 性
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 。
ｌ 采煤机基本功 能的结构方案
用于走 向长壁采煤法的采煤机应该具有的如下三种 基本功能； （ １ ） 把煤从煤壁上破碎下来的功能； （ ２ ） 把破碎 下来的煤装在工作面输送机 上的功 能； （ ３ ） 采煤机 能沿着
当采煤工作面倾角大于 ｌ Ｏ 。 ，一 旦机器牵引部失灵，
电 舢 连 ・２ ０ １ ３年 ３（ 上） Ｉ ９ １
魏
瓤
采 煤 机有 可 能下 滑 。
层状矿床。 工作 时可与单体液压支柱 、 金属铰接顶梁配套 组成普采或高档普采工作面 、 也可与薄煤层液压支架配套
３采煤机 主要特点及主要参数
壤
薄煤层采煤机摇臂设计
岂春强 范俊杰 成 颖
１ ２ ３ ０ ０ ０） （ 辽 宁 工程 技术 大 学
摘 要
辽宁 ・ 阜新
我 国的 薄 煤 层 资 源 分布 广 泛 。 在 一 些 省 区薄 煤 层储 量比 重 很 大 。 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 ， 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 。 本 设 计 所 研 究 的 薄 煤 层 采 煤 机 是 为 普 采 、高 档 普 采 工 作 面 研 制 的 一 种 新 型 的 由 多 电 机 驱 动 的 横 向 布 置 、较 大 功 率 的 薄 煤 层 齿 轮 一销 轨 式 牵 引 采 煤 机 。 具 有 一 定 的 经 济 性 和实用性。 无 论 是在 价格 方面 。 还是在安全方面都是一个很好的选择。
煤功能于一体； 煤的坡度大， 及其能耗低。其缺 点是这种 结构应布置于采煤机 的端面， 机 身必沿其钻削出的空间前 进， 因此 ， 机身长 ； 这种破煤结构不能 自开缺 口； 为使顶底
重很大， 如四川省 占 ６ ０ ％， 山东省 ５ ４ ％， 黑龙江 省占 ５ １ ％，
贵卅 Ｉ 省 占３ ７ ％。 特 别是在 南方地 区， 有些省份薄煤层净 占 板平整， 还必须配有截割盘， 沿顶板和底板截割煤层， 因此
调高油缸在机身下面， 小摇臂 ２与摇臂 固联， 由于活 塞杆伸缩就 实现 了滚筒工作高度 的变化 。对于双滚 筒采 煤机而言 ， 借 助于两个滚筒到账高度的变化的改变 ， 就能
完全适应煤层厚度等于或小于滚 筒直径 的变化情况。 采煤机在采空区安装有 调斜油缸， 采空区侧的滑靴安 装在活塞杆上。 活塞杆伸缩就改变了采煤机的倾斜 角度 。
适用性小 。
综合 上述各种结构的优缺点， 结合该采煤机是在煤层 厚度小的薄煤层中工作， 适用螺旋滚筒结构 的特点 ， 所 以
经济效益不如厚与中厚煤层等特殊 问题 ， 造成薄煤层机械 实现破碎煤壁功能结构方案选择螺旋滚筒结构。 化开采技术发展速度 相对缓慢 。另外 ， 对一些薄、 厚煤层 ２采煤机辅助 功能的结构方案 该薄煤层采煤机工作于 Ｏ ． ８ ｍ～１ ． ２ ｍ之间的薄煤层中， 理论是选择单滚筒， 但是为 了更有效的采 集煤资源 ， 所 以 采用双滚筒采煤机 ， 使煤资源能够更好的开采 出来 ， 不被
（ １ ） 两 台截割电机分别横 向布置在左右摇臂上， 使整 组 成 综 采 工 作面 。该 机 设 有 液 压 防滑 制 动 器 。
体结构较为紧凑， 且取消了圆锥齿轮传动， 增加 了传动系
统 的可 靠 性 ， 并 且使 截 割 电机 的 维修 和 更换 较 为 方 便 。
按照这套方案所生产 的产品， 基本满足公司的需求 ，
５ ０ ％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、 整个机器的结构复杂； 此外 ， 这种破煤结构对煤层厚度 的
关键 词
煤 层资源
采煤 机
辅 助 功 能
中图分类号 ： Ｔ Ｄ４ ２１ ． ６
０前 言
文献标识码 ： Ａ
这 种 结 构 的优 点是 结 构 简 单 ， 制造方便 ； 集 落 煤 和 装
我国的薄煤层 资源分布广泛 ，１ ． ３ ｍ 以下煤层可采储
量 约 占 全 部 可采 储 量 的 ２ ０ ％。 在一些省 、 区 薄 煤 层 储 量 比
取了行星轮减速器来达到减速 的效果 。又根据采煤机摇 臂电动机的 自身特点， 为 了加大采高， 增加采煤效率， 添加