采煤机全直齿摇臂设计及应用
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薄煤层采煤机摇臂设计
工 作 面 自移 的 功 能 。
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
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
采煤机破碎摇臂CAE分析与优化设计
中图分 类号 ：Ｔ １ ２ Ｈ ２ 文献标识码 ：Ａ 文章编号 ：１ ０—０ ３ （ ０ １ １ （ 一０ ３ 一 ２ ９ １ ４ ２ １ ） 下） １ ６ Ｏ ０ １
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
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
对比分析大功率采煤机摇臂齿轮箱
滑。
图 １ Ｊ Ｙ ７ Ｓ ６ 图 ２是 Ｅｃ ｈｆＳ ５０型采 煤 机 的摇 是 Ｏ Ｌ ， Ｏ ｉ ｏ Ｌ ０ ｋ
臂齿轮箱传动 系统 。两者都 由两级 直齿 圆柱齿 轮和 两级行
星齿轮传动组成 。截 割 电动机 功率 均为 ７ ０ｋ 摇臂 齿轮 ５ Ｗ； 箱齿轮 总数均 为 １ ； ４ 均可以更 换高速区齿轮以获得不 同的传 动比， 以适应不同的煤质坚硬度。
上述三种排矸方式 ， 用 时需 视外 部条件 进行 实施 ， 使 这
样 可 取 得 更 好 的效 果 。
（ 收稿 日期 ：０ ２— ５—０ ） ２１ ０ ３
文 章 编 号 ：０ １ ０ ７ （ ０２ ０ １０ — ８４ ２ １ ）５—０２ ０ １６— ２
对 比分 析大 功率 采 煤机 摇 臂齿 轮箱
Ｅｅｈｆ则 为 ２ ． ％ 。 ｉ ｏ ｋ ２２
２ １ 年第 ５期 ０２
煤
矿
机 电
・２ １７・
５ ｏ ）Ｊ Ｙ采 煤 机 摇臂 齿 轮 箱 低 速 区故 障率 为 ２ ％ ， ５ 而
Ｅｃｈｆ则 为 ６ ．％ 。 ｉ ｏ ｋ ６７
轮及其轴承 ， ４次二级行星轮输 出轴浮 动密封故障 ， ６次低速
区 两级 行 星 轮 故 障 ， 括 行 星 轮 、 齿 圈 及 输 出 、 入 大 轴 包 内 输 图 １ Ｊ Ｌ ０ ＯＹ ７ Ｓ ６摇 臂 齿 轮 箱 齿 轮 传 动 示 意 图 两者不同之处有 ：
承， 另外 ２个其它故障。 ３ ｉｋｏ 采煤机摇臂齿 轮箱故 障 ， ）Ｅｃｈｆ ｆ ６次低 速 区两级行
神东矿 区自上世纪 ９ ０年代 以来大 规模引进先进 采矿设
备 ， Ｊ Ｙ公 司 ７ Ｓ系 列 和 Ｅｃｏ Ｌ系 列 大 功 率 双 滚 筒 采 如 Ｏ Ｌ ｉ ｆＳ ｈ
图 １ Ｊ Ｙ ７ Ｓ ６ 图 ２是 Ｅｃ ｈｆＳ ５０型采 煤 机 的摇 是 Ｏ Ｌ ， Ｏ ｉ ｏ Ｌ ０ ｋ
臂齿轮箱传动 系统 。两者都 由两级 直齿 圆柱齿 轮和 两级行
星齿轮传动组成 。截 割 电动机 功率 均为 ７ ０ｋ 摇臂 齿轮 ５ Ｗ； 箱齿轮 总数均 为 １ ； ４ 均可以更 换高速区齿轮以获得不 同的传 动比， 以适应不同的煤质坚硬度。
上述三种排矸方式 ， 用 时需 视外 部条件 进行 实施 ， 使 这
样 可 取 得 更 好 的效 果 。
（ 收稿 日期 ：０ ２— ５—０ ） ２１ ０ ３
文 章 编 号 ：０ １ ０ ７ （ ０２ ０ １０ — ８４ ２ １ ）５—０２ ０ １６— ２
对 比分 析大 功率 采 煤机 摇 臂齿 轮箱
Ｅｅｈｆ则 为 ２ ． ％ 。 ｉ ｏ ｋ ２２
２ １ 年第 ５期 ０２
煤
矿
机 电
・２ １７・
５ ｏ ）Ｊ Ｙ采 煤 机 摇臂 齿 轮 箱 低 速 区故 障率 为 ２ ％ ， ５ 而
Ｅｃｈｆ则 为 ６ ．％ 。 ｉ ｏ ｋ ６７
轮及其轴承 ， ４次二级行星轮输 出轴浮 动密封故障 ， ６次低速
区 两级 行 星 轮 故 障 ， 括 行 星 轮 、 齿 圈 及 输 出 、 入 大 轴 包 内 输 图 １ Ｊ Ｌ ０ ＯＹ ７ Ｓ ６摇 臂 齿 轮 箱 齿 轮 传 动 示 意 图 两者不同之处有 ：
承， 另外 ２个其它故障。 ３ ｉｋｏ 采煤机摇臂齿 轮箱故 障 ， ）Ｅｃｈｆ ｆ ６次低 速 区两级行
神东矿 区自上世纪 ９ ０年代 以来大 规模引进先进 采矿设
备 ， Ｊ Ｙ公 司 ７ Ｓ系 列 和 Ｅｃｏ Ｌ系 列 大 功 率 双 滚 筒 采 如 Ｏ Ｌ ｉ ｆＳ ｈ
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)
薄煤层采煤机摇臂行星齿轮机构优化与分析蒲新征
Optimization and Analysis of Planetary Gear Mechanism of Rocker
Arm for Low-seam Shearer
PU Xin-zheng
（Jiangsu Architeclural Institute, Xuzhou 221116， China）
设计变量选取 X＝［za，b，m，C］，利用序列二次规 划法对数学模型进行非线性求解优化，最终优化设
Vol.34No.01
薄煤层采煤机摇臂行星齿轮机构优化与分析— ——蒲新征
第 34 卷第 01 期
（1）齿轮强度约束
在采煤机摇臂行星齿轮机构设计中，通常考虑
太阳轮和行星轮之间的齿轮弯曲强度和接触强度，
传统设计理论中行星轮与内齿圈的弯曲应力
σF=
2.2×103KATKVYF m2bzaC
≤［σF］
接触应力
采煤机摇臂行星齿轮机构的优化与设计主要 包括优化数学模型建立与求解、参数化模型建立以 及仿真分析等，设计流程如图 1 所示。
行 星 机 构
机械设计 及理论
数 学 模 型
Matlab
优 化 结 果
三 Pro/E 维
模 型
ANSYS
有 限 元 分 析
修改
4 2
3 Z1
1
Z2
Z3
图 2 行星齿轮机构组成
1. 太阳轮 2. 行星轮 3. 系杆 4. 内齿圈
design the planetary gear mechanism of rocker arm in this paper. Design scheme of planetary gear
mechanism of rocker arm for low -seam shearer is improved. Designing efficiency and reliability of
采煤机摇臂培训文件
截割部
冷却管组
摇臂壳体
内喷雾系统
销轴组件
传动系统
截割电动机
截割部
功能：通过将电机的运动和动能经传动系统传递给滚筒，完成采煤机 的割煤操作，是执行部件。 截割部与机身的联接（1）机械联接：与机身和调高油缸以销轴联接； （2）电气联接：截割电机的供电； （3）液压联接：喷雾冷却和强迫润滑(1620煤机). 组成：截割电动机、离合机构、摇臂减速箱、截割滚筒和冷却喷雾系 统以及一些附件（盖板、油标、放气塞、螺塞等）。 壳体结构形式: 整体式弯摇臂、整体式直摇臂和分体式直摇臂。 冷却方式：对截割电机和摇臂壳体进行水冷。 截割电机（1）布置方式：横向布置、纵向布置（238煤机）； （2）个数：单电机、双电机（456、710煤机）。 传动系统：一般为多级传动，可分为 3级直齿传动＋1级行星机构传动（小功率薄煤层采煤机） 2级直齿传动＋2级行星机构传动（大功率中厚煤层采煤机） 1级锥齿传动＋1级行星机构传动（极薄煤层238采煤机）
Ⅱ组油封
摇臂七轴的装配
注意：若不分腔润滑，七轴的两处油封不安装；
装配好的七轴组件
摇臂一级行星机构的装配
距离垫Ⅱ 螺钉 垫圈 行星轮 组件
内齿圈 Ⅰ 距离垫Ⅰ 销子
一级太 阳轮
挡环 内挡圈 外挡圈
摇臂一级行星机构的装配
1、将内齿圈Ⅰ装在装有O型圈的摇臂壳体内，并用销子进行定 位、用螺钉垫圈进行固定； 2、安装行星架组件Ⅰ：（1）将挡圈装入行星轮Ⅰ内；（2） 将行星轮Ⅰ加热至70 ℃左右后装入轴承和距离垫；（3）将 装好的四个行星轮Ⅰ组件分别装入行星架Ⅰ ，并装上四个 心轴Ⅰ ，然后用挡圈 进行定位； 3、把距离垫Ⅰ装在摇臂壳体上；
壳体。
所以，一轴与二轴间存在着装配顺序问题，装配先后 顺序依次为：二轴 一轴；同理，四轴到七轴的装配先
冷却管组
摇臂壳体
内喷雾系统
销轴组件
传动系统
截割电动机
截割部
功能：通过将电机的运动和动能经传动系统传递给滚筒，完成采煤机 的割煤操作，是执行部件。 截割部与机身的联接（1）机械联接：与机身和调高油缸以销轴联接； （2）电气联接：截割电机的供电； （3）液压联接：喷雾冷却和强迫润滑(1620煤机). 组成：截割电动机、离合机构、摇臂减速箱、截割滚筒和冷却喷雾系 统以及一些附件（盖板、油标、放气塞、螺塞等）。 壳体结构形式: 整体式弯摇臂、整体式直摇臂和分体式直摇臂。 冷却方式：对截割电机和摇臂壳体进行水冷。 截割电机（1）布置方式：横向布置、纵向布置（238煤机）； （2）个数：单电机、双电机（456、710煤机）。 传动系统：一般为多级传动，可分为 3级直齿传动＋1级行星机构传动（小功率薄煤层采煤机） 2级直齿传动＋2级行星机构传动（大功率中厚煤层采煤机） 1级锥齿传动＋1级行星机构传动（极薄煤层238采煤机）
Ⅱ组油封
摇臂七轴的装配
注意：若不分腔润滑，七轴的两处油封不安装；
装配好的七轴组件
摇臂一级行星机构的装配
距离垫Ⅱ 螺钉 垫圈 行星轮 组件
内齿圈 Ⅰ 距离垫Ⅰ 销子
一级太 阳轮
挡环 内挡圈 外挡圈
摇臂一级行星机构的装配
1、将内齿圈Ⅰ装在装有O型圈的摇臂壳体内，并用销子进行定 位、用螺钉垫圈进行固定； 2、安装行星架组件Ⅰ：（1）将挡圈装入行星轮Ⅰ内；（2） 将行星轮Ⅰ加热至70 ℃左右后装入轴承和距离垫；（3）将 装好的四个行星轮Ⅰ组件分别装入行星架Ⅰ ，并装上四个 心轴Ⅰ ，然后用挡圈 进行定位； 3、把距离垫Ⅰ装在摇臂壳体上；
壳体。
所以，一轴与二轴间存在着装配顺序问题，装配先后 顺序依次为：二轴 一轴；同理，四轴到七轴的装配先
采煤机摇臂齿轮传动系统搅油损失的研究
齿轮搅油损失的计算涉及很多个参数，其中润 滑油因数 fg 是其中一个比较重要的参数，并且与齿 轮件运行过程中所浸油的深度有关。
当齿轮件运行过程中没有润滑油时，fg=0；当齿 轮件完全浸在油中时，fg=1；当齿轮件只有一部分浸 在油中时，fg 为 0～1 之间的数，利用线性插值进行计 算，如当齿轮件仅有一半浸入油中时，fg=0.5[3]。
采煤机截割传动系统中搅油损失全部变为热能 量，并且大部分被润滑油吸收，因此搅油损失越大， 润滑油温度也越高。而润滑系统通过油池润滑的方
收稿日期：2019-05-05 作者简介：张朋州（1986—），男，毕业于河南理工大学电气工
程及其自动化专业，助理工程师。
摇臂
截割滚筒
行星减速系统 长链齿轮系统 截割电机
总第 197 期 2019 年第9 期
机械分析与设计
机械管理开发 MECHANICAL MANAGEMENT AND DEVELOPMENT
Total 197 No.9，2019
DOI:10.16525/14-1134/th.2019.09.074
采煤机摇臂齿轮传动系统搅油损失的研究
mm，b0=10 mm，vt0=10 m/s 为参考值，A G 为齿轮减速
箱暴露在外的面积，m2；UM 为齿轮减速箱体内壁的
周长，m[5]。
利用 MATLAB/SIMULINK 软件，计算得出了第
一级小齿轮浸油深度为 80 mm 时，两种方法下的采
煤机截割齿轮传动系统的搅油损失，具体的变化趋
势如图 3 所示。
都随着增大；当初始浸油深度增加时，搅油损失也有小幅度增加。该研究对于有效降低截割传动系统的功率损
耗，以及系统可靠性和煤矿的：采煤机 齿轮 搅油损失
中图分类号：TD421.6+1
当齿轮件运行过程中没有润滑油时，fg=0；当齿 轮件完全浸在油中时，fg=1；当齿轮件只有一部分浸 在油中时，fg 为 0～1 之间的数，利用线性插值进行计 算，如当齿轮件仅有一半浸入油中时，fg=0.5[3]。
采煤机截割传动系统中搅油损失全部变为热能 量，并且大部分被润滑油吸收，因此搅油损失越大， 润滑油温度也越高。而润滑系统通过油池润滑的方
收稿日期：2019-05-05 作者简介：张朋州（1986—），男，毕业于河南理工大学电气工
程及其自动化专业，助理工程师。
摇臂
截割滚筒
行星减速系统 长链齿轮系统 截割电机
总第 197 期 2019 年第9 期
机械分析与设计
机械管理开发 MECHANICAL MANAGEMENT AND DEVELOPMENT
Total 197 No.9，2019
DOI:10.16525/14-1134/th.2019.09.074
采煤机摇臂齿轮传动系统搅油损失的研究
mm，b0=10 mm，vt0=10 m/s 为参考值，A G 为齿轮减速
箱暴露在外的面积，m2；UM 为齿轮减速箱体内壁的
周长，m[5]。
利用 MATLAB/SIMULINK 软件，计算得出了第
一级小齿轮浸油深度为 80 mm 时，两种方法下的采
煤机截割齿轮传动系统的搅油损失，具体的变化趋
势如图 3 所示。
都随着增大；当初始浸油深度增加时，搅油损失也有小幅度增加。该研究对于有效降低截割传动系统的功率损
耗，以及系统可靠性和煤矿的：采煤机 齿轮 搅油损失
中图分类号：TD421.6+1
综采工作面更换采煤机摇臂安全技术措施
综采工作面更换采煤机摇臂安全技术措施一、背景介绍随着煤炭产业的不断发展，综采工作面更换采煤机摇臂是一项必不可少的工作。
采煤机摇臂是综采工作面上进行煤炭采掘的重要设备之一，更换采煤机摇臂是为了保障设备的正常运行及提高生产效率而不可避免的操作。
然而，更换采煤机摇臂的过程中存在一定的安全隐患，因此必须采取一系列的技术措施来保障操作人员的安全。
二、安全技术措施2.1 人员培训和资质要求在进行综采工作面更换采煤机摇臂之前，必须对操作人员进行全面的技术培训，并确保其具备相关的从业资质。
培训内容包括综采工作面的布置、采煤机摇臂的类型和结构、更换采煤机摇臂的操作流程等。
只有经过培训并获得相关资质的人员才能参与更换采煤机摇臂的工作。
2.2 安全操作规程为了确保更换采煤机摇臂的安全，必须制定一套明确的安全操作规程，并将其贯彻执行。
安全操作规程应包括以下内容：•更换采煤机摇臂的操作流程和步骤；•操作过程中需要注意的安全事项；•操作人员应遵守的行为规范；•操作过程中应使用的个人防护装备。
操作人员在进行更换采煤机摇臂时，必须全程遵守安全操作规程，不得擅自改变操作流程或忽视安全事项。
2.3 设备检查和维护在更换采煤机摇臂之前，必须对设备进行全面检查，确保设备的正常运行和安全性。
检查内容包括采煤机摇臂的结构完整性、连接件的牢固性、润滑油的充足程度等。
若发现设备存在损坏或异常情况，必须及时修复或更换，并重新检查确认设备的安全性。
此外，对于采煤机摇臂的日常维护也是十分重要的。
维护包括定期润滑、清洁设备、检查电气系统等。
通过做好设备的定期维护，可以及早发现潜在安全隐患，保障更换采煤机摇臂的安全进行。
2.4 紧急事故处理预案在更换采煤机摇臂的过程中，难免会出现一些紧急情况，如设备故障、人身意外伤害等。
为了应对这些紧急情况，必须制定相应的紧急事故处理预案。
预案应包括紧急情况的判定标准、处理措施、人员疏散路线等内容。
操作人员必须熟悉预案并在紧急情况下能够迅速行动，保障人身安全和设备的完好。
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关键 词 ： 采煤 机 ； 摇 臂 ；直 齿传 动 ；有 限元分 析
中图分类 号 ： Ｔ Ｄ ４ ２ １ ． ６ １ 文献标识 码 ： Ｂ 文章编 号 ： １ ０ ０ １— ０ ８ ７ ４ （ ２ ０ １ ５ ） ０ ３— ０ ０ ２ ５— ０ ４
Ｄｅ ｓ ｉ ｇ ｎ ａ ｎ ｄ Ａｐ ｐ ｌ ｉ ｃ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｏ ｆ Ｓ ｔ ｒ ａ ｉ ｇ ｈ ｔ Ｇｅ ａ ｒ Ｒａ ｎ ｇ ｉ ｎ ｇ Ａｍ１ ｆ ｏ ｒ Ｓｈ ｅ ａ ｒ ｅ ｒ
Ｃａ ｏ Ｈｏ ｎ ｇ ｘｕ， Ｙ ｅ Ｓ ｈ ｉ ｍｉ ｎ ｇ， Ｃａ ｏ Ｌａ ｎ ｓ ｍｉ ｓ ｓ ｉ ｏ ｎ Ｈ ｅ ａ ｖ ｙ Ｅ ｑ ｕ ｉ ｐ ｍ ｅ ｎ ｔ Ｃ ｏ ． ， Ｌ ｔ ｄ ． ， Ｘ ｉ ’ ａ ｎ ７ １ ０ ０ １ ８ ， Ｃ ｈ ｉ ｎ ａ ）
动力 由 １轴传 至 ７轴 ， 再 经 过输 出轴输 出 ， 将截 割 电
率 和产量 有着 较 严格 的要 求 ， 采高在 ６ ． ５ ｍ 左 右 的
工作 面 均采 取一 次采全 高 的开 采工 艺 。 目前 神东煤 炭集 团公 司正 在 开 采厚 煤 层 ， 而 国 内厂 家 进 行 了 多 次大 采 高摇臂 的 尝试 ， 效果 均不 理想 ， 现 只有 德 国进
Ａｂｓ ｔ ｒ ａｃ ｔ ： Ａｎ ａ ｌ ｙ ｚ ｅ ｓ ｔ ｈ ｅ ｐｒ ｏ ｂ ｌ ｅ ｍｓ ｉ ｎ ｔ ｈ ｅ ｔ ｒ ａ ｄ ｉ ｔ ｉ ｏ ｎ ａ ｌ ｓ ｈ ｅ ａ ｒ ｅ ｒ’ Ｓ ｒ ａ ｎ ｇ ｉ ｎ ｇ ａ ｒ ｍ ｓ ｔ ｒ ｕｃ ｔ ｕ ｒ ｅ，ｄ ｅ ｓ ｉ ｇ ｎ ｓ ｏ ｎ ｅ ａ ｌ ｌ ｓ ｔ ｒ ａ ｉ ｇ ｈ ｔ ｇ ｅ ａ ｒ ｒ ａ ｎ ｇ ｉ ｎｇ ａ ｒ ｍ．Ｔｈ ｅ ｎ ｅ ｗ ｒ ａ ｎ ｇ ｉ ｎｇ ａ ｒ ｍ ａ ｂ ａ ｎ ｄ ｏ ｎ ｓ ｔ ｈ ｅ ｐ ｌ ａ ｎｅ ｔ ｇ ｅ ａ ｒ ｓ ｔ ｒ ｕ ｃ ｔ ｕ ｒ ｅ ａ ｎ ｄ ａ ｄ ｏ ｐｔ ｓ ｔ ｈ ｅ ａ ｌ ｌ ｇ ｅ ａ ｒ ｄ ｅ ｖ ｉ ｃ ｅ ．Ｔ ｈｅ ｓ ｔ ｒ ｕ ｃ ｔ ｕ ｒ ｅ ｉ ｓ ｓ ｉ ｍｐ ｌ ｅ ａ ｎｄ ｒ ｅ ｌ ｉ ａ ｂ ｌ ｅ ． Ｔｈ ｅ ｗｏ ｒ ｋ ｉ ｎ ｇ ｔ ｅ ｍｐ ｅ ｒ ａ ｔ ｕｒ ｅ ｉ ｓ ｌ ｏ ｗ ａ ｎ ｄ ｏ ｐｅ ｒ ａ ｔ ｅ ｓ ｓ ｔ ａ ｂ ｌ ｙ． Ｔｈ ｉ ｓ ｒ ａ ｎｇ ｉ ｎ ｇ ａ ｒ ｌ Ｔ ｌ ｇ ａ ｉ ｎ ｓ ｇ ｏ ｏ ｄ ｅ ｆ ｆ ｅ ｃ ｔ
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口Ｅ ｉ ｃ ｋ ｈ ｏ ｆ ｆ Ｓ Ｌ １ ０ ０ ０型和美 国进 口 Ｊ Ｏ Ｙ ７型大 采 高采
动机 输 出 的 １ ４ ９ ０ ｒ ／ ｍ ｉ ｎ的 转 速 降 低 至 输 出轴 的 ３ ０ ． ２ ｒ ／ ｍｉ ｎ ， 传 动齿 轮参数 见表 １ 。五 级直 齿 减速 的
２ ０ １ ５年第 ３期
煤
矿
机 电
・ ２ ５・
曹红旭， 叶世 明 ， 曹林 ． 采 煤 机 全 直齿 摇 臂 设 计 及 应 用 ［ Ｊ ］ ． 煤矿机 电， ２ ０ １ ５（ ３ ） ： ２ ５ — ２ ７， ３ ０ ． ｄ ｏ ｉ ： １ ０ ． １ ６ ５ ４ ５ ／ ｊ ．
ｃ ｎ ｋ ｉ ． ｃ ｍｅ ｔ ． ２ ０１ ５． ０ ３． ００ ９
０ 引言
机整 体 功能性 部 件 ， 其 外形 受 总体 配 套 的 局 限性 很
大 。经 多次论 证 ， 在满 足配套 合理 的前 提下 ， 确 立 了
“ 五级 直 齿减速 ” 的方案 ， 结构 如 图 ２所 示 。电 动机
我 国 的陕北地 区和 内蒙古鄂 尔 多斯地 区赋 存着
大量 的 ６ ． ５～ ７ ． ５ ｍ厚 煤 层 煤 炭 资 源 。 由于 对 回收
摇臂 设计 理念 ， 主要 是 取 消 了结 构 复 杂 的 行 星减 速
机构 ， 简 化 了传 动 链 ， 降低 了摇 臂 的 加工 制 造 难 度 ，
提 高 了摇 臂 的可靠 性 。
表 １ 齿 轮 参 数 表
煤机 能满 足神 东公 司 的要求 。
如图 １ 所示 ， 由于 采煤 机行 星机 构结 构复 杂 ， 行 星头 容 易 损 坏 ， 不 易 更 换 和维 护 ， 维修 成本 又高 ， 影 响 了神东 公司综采 工作面 的安全高效 生产 。为此 ， 神
采 煤 机全 直齿 摇 臂 设 计 及 应 用
曹红旭 ， 叶世 明 ， 曹 林
（ 中传 重型装备 有限公司 ， 陕西 西安 ７ １ ０ ０ １ ８ ）
摘
要： 分析 了采 煤机传 统 摇臂 结构 存在 的问题 ， 设 计研 制 了一 种全 直齿 采煤机 摇臂 。该 摇臂 取
消 了行 星传 动结构 ， 采 用全直 齿传 动 ， 结构 简单 可 靠 ， 工作 温 度 低 ， 运行 稳定 ， 性 价 比高。该 摇 臂 经 实 际应用 ， 取得 了 良好 的效果 ， 可 以替 代进 口采 煤机 的摇 臂 。