任务采煤机截割部
一种采煤机截割部
专利名称：一种采煤机截割部
专利类型：实用新型专利
发明人：白文莹,刘峰,赵玉金,杨志强,张倩,王粉,张忠村,赵乐乐
申请号：CN202121238577.8
申请日：20210603
公开号：CN215632952U
公开日：
20220125
专利内容由知识产权出版社提供
摘要：本实用新型公开了一种采煤机截割部，涉及一种采煤机动力输出结构，其技术方案要点是包括壳体，其呈摇臂状设置；行星机构，行星机构的太阳轮作为输入端，行星架为输出端，截割电机与太阳轮传动连接；截割电机，其与行星机构的太阳轮传动连接；传动减速齿轮，其与行星架传动连接；传递齿轮，其与传动减速齿轮啮合且齿数与传动减速齿轮齿数相等；中心齿轮，其与传递齿轮拟合且齿数大于传递齿轮齿数；以及输出轴，其与中心齿轮传动连接；其将输出轴改为简单的单轴，可以大大减少输出轴连接面尺寸，并且将行星机构继续作为多级减速的一级，不会对减速效果造成影响。
申请人：山东能源重装集团中矿采煤机制造有限公司
地址：271222 山东省泰安市新泰市东都镇西都村新都路与国贸路交汇处
国籍：CN
代理机构：北京同辉知识产权代理事务所(普通合伙)
代理人：刘慧
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采煤机截割部的整体设计
摘要我所设计的题目是采煤机的截割部设计，即截割部的设计。
当前我国采煤技术已经有了一定的发展，而且逐渐趋于自动化。
通过老师任务书的下达，我初步了解了我所要设计的采煤机的截割部的用途——用于进行地下采煤工作。
通过对此题目的分析以及对一些相关书籍和文献的查阅，截割部的设计重点应在于摇臂传动部分的设计。
本设计的主要内容包括：对课题的来源、选题的目的、以及截割部在国内外发展的形势，及所存在的问题进行了相关的论述。
采煤机截割部分一般结构，然后根据自身的需求选取适当的结构组件。
掌握一些基本概念、特点、应用以及基本工序，进而分析采煤技术的现状和发展方向，这样就能使大家对采煤技术有了总体的认识。
掌握的重点——对摇臂传动部进行设计。
先分析力的传动过程；然后对截割部进行工艺分析，为设计奠定基础；最后对截割部传动进行整体设计，画好装配图。
最后对以设计出的数据进行整理和验算。
关键词：采煤机；截割部；传动部分；摇臂电动机ABSTRACTI design is the subject of the shearer cutting design, the cutting of the design. China's current mining technology has made certain development and the growing trend of automation. Teachers through the mandate was issued, My initial understanding of my design of the shearer cutting unit uses -- for the underground mining work. Through the analysis of this topic and a number of related books and literature search, Cutting the Ministry of design should focus on the transmission arm of the design. The design of the main contents include : the source of the subject, the purpose of topics, and the cutting of the development of the situation at home and abroad, and the problems related to the exposition. Shearer cutting some of the general structure, according to the needs of their own selection of appropriate structural components. Master some basic concepts, features, applications and basic processes, thereby mining technology analysis of the status and direction of development, This will enable everyone to have mining technology overall awareness. Grasp the key -- right arm of the Department of transmission design. Analyze the edge of the drive; Then cutting the Department of Technical Analysis and lay the foundation for the design; Finally, the Ministry of cutting drive overall design, drawn assembly. Finally, the design of data collation and checking.Keywords : Shearer; Cutting Department; Transmission; Rocker Motor目录前言 (1)1 绪论 (7)1.1 课题的设计目的及意义 (7)1.2 与课题相关国内外研究现状分析 (7)1.2.1 采煤机在国内的发展情况 (7)1.2.2 国外采煤机的发展 (9)1.2.3 对采煤机在国内发展的建议 (11)1.3 设计内容和预期结果 (12)1.3.1 设计内容 (12)2 采煤机的概述 (13)3. 截割部的整体设计 (14)3.1 截割部的组成： (14)3.1.1 截割部主要作用 (14)3.2 采煤机的主要工作参数 (14)3.2.1 采高： (14)3.2.2 截深 (15)3.2.3 截割速度 (15)3.2.4牵引速度 (15)3.2.5 牵引力 (16)3.2.6 生产能力 (16)3.2.7 装机功率 (16)3.3 齿型选择 (18)3.3.1 截齿 (18)3.3.2 截齿的几何参数 (18)3.3.3 截齿的分类 (19)3.3.4 截齿伸出长度 (22)3.3.5 截齿的失效形式与寿命 (22)3.3.6 截齿的材料 (22)3.4 滚筒设计 (22)3.4.1滚筒的结构参数： (23)3.5 螺旋滚筒的运动参数 (28)3.5.1 滚筒的旋转方向 (28)3.5.2 滚筒的转速 (30)3.6 截齿配置 (31)3.7 电动机的选择计算 (31)3.7.1 选择电动机的转速 (31)3.7.2 选择电动机的转速范围 (32)3.8 所需电动机的输出功率 (32)3.8.1 工作机的功率 (32)3.8.2 传动装置的总效率: (32)3.8.3 所需电动机的输出功率 (32)3.8.4 选择电动机的型号 (33)3.9 传动装置的运动和动力参数计算 (33)3.9.1 分配传动比 (33)3.9.2 功率、转速和转矩的计算 (33)4 传动零件的设计计算 (34)4.1 圆柱齿轮传动的设计计算 (34)4.1.1 高速级齿轮传动计算 (34)4.1.2 其他齿轮的参数选择： (38)5 轴的设计 (33)5.1 选择轴的材料 (39)5.1.1 初步估算轴外伸段直径 (39)5.1.2 选择联轴器，设计轴的结构，初选滚动轴承 (39)5.1.3 轴各部尺寸选取： (39)5.1.4轴的计算简图 (41)5.1.5求垂直面内的支承反力，作垂直面内的弯矩图 (41)5.1.6求水平面内的支承反力，作水平面内的弯矩图 (42)5.1.7求合成弯矩，作合成弯矩图 (43)5.1.8作转矩图 (43)5.1.9求当量弯矩M ca，作当量弯矩图 (44)5.1.10精校核轴的强度 (44)6 低速轴滚动轴承的选择 (45)6.1 选择轴承类型及初定型号 (45)6.1.1 计算轴承的受力 (45)6.1.2 计算当量动载荷: (46)6.1.3 计算轴承寿命 (46)7、键联接的选择和验算 (47)7.1 Ⅰ轴组件齿轮内腔花键： (47)7.2 Ⅱ轴组件内花键： (47)7.3 Ⅲ轴组件内花键： (47)7.4 行星轮减速器内花件： (47)8 经济性分析 (48)9 结论 (49)致谢 (50)参考文献 (51)附录A (52)附录B (56)前言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。
采煤机截割部毕业答辩
最后，还需要加强与其他相关领 域的合作与交流，共同推动采煤 机截割部的研究和应用水平的提
高。
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截割部结构设计
刀具布置方式
根据采煤工艺要求，合 理布置截割部刀具的位 置和角度，以提高采煤
效率。
传动系统设计
设计高效可靠的传动系 统，确保截割部动力传
输稳定、可靠。
冷却系统设计
为截割部刀具和关键部 件设计有效的冷却系统， 防止过热导致的性能下
降和故障。
防护装置设计
为截割部设计必要的防 护装置，防止截割过程 中煤尘、岩石等对部件
同时，还需要进一步探索采煤机 截割部的优化方案，提高其截割 能力和稳定性，降低能耗和磨损， 为煤矿生产提供更加高效、可靠 的设备支持。
对未来研究的建议
建议未来的研究重点放在采煤机 截割部的材料选择、结构设计、 制造工艺等方面，以提高其性能
和可靠性。
同时，还需要加强实验研究和实 际应用相结合，不断优化和完善 采煤机截割部的设计和制造工艺，
关键工艺技术
高精度加工
确保各零部件的加工精度，以实现截 割部的高效运转。
焊接工艺控制
采用合适的焊接方法和参数，保证焊 接质量，防止出现焊接缺陷。
热处理技术
对部分零部件进行热处理，以提高其 机械性能和抗疲劳性能。
表面处理技术
采用先进的喷涂和电镀工艺，提高截 割部的耐腐蚀性和耐磨性。
质量检测与控制
尺寸检测
截割部性能优化
截割效率优化
通过优化结构设计、改进材料和工艺，提高 截割部的截割效率。
可靠性优化
通过强化材料、改进工艺和加强维护等措施， 提高截割部的可靠性和使用寿命。
截割部组成
第二节 截割部传动装置
2.截割部机械传动装置传动特点： ⑴四级电动机，输出轴转速1460r/min左右，滚筒转 速30～50r/min→截割部总传动比30～50，采用3～4级 齿轮减速。 采煤机机身高度受到严格限制，各级传动比不能平均 分配，一般前级传动比较大，而后逐级减小，以保持尺 寸均匀。 圆柱、圆锥齿轮传动比一般不大于3～4。当末级采用 行星齿轮传动时，传动比可达5～6。
第四章 截割部
截割部组成： 滚筒和机械传动装置(或机械驱动装置) . 单滚筒采煤机只有一个截割部，双滚筒采煤机有左右 两个截割部。
第四章 截割部
滚筒安装在机械传动装置的输出轴上，机械传动装置 把动力传递给截割滚筒。
具有调整截割滚筒截割高度(又称调高)的功能，以适 应煤层厚度的变化及底板的起伏。
截割部传动功率占采煤机总装机功率的80%～90%。截 割滚筒的截割性能好坏，机械传动装置传动质量的好坏直 接影响采煤机的生产率、传动效率、比能耗和使用寿命。 生产率高和比能耗低主要体现在截割部。
2．过载保护
3．传递动力
双减速箱机械传动装置是传统的结构形式，使用于主 电动机纵向布置于机身的采煤机。
机械传动装置包括固定减速箱和摆动减速箱(摇臂)两 部分。
第二节 截割部传动装置
2．单减速箱机械传动装置 单减速箱机械传动装置两种结构形式。
①机械传动装置和纵向布置、双端出轴的电动机以及 其它部件(如同时由该电动机驱动的行走部液压传动箱) 相互紧固联接，共同组成摇臂，绕机身上的水平销轴摆 动。
右旋——右手法则 左旋——左手法则
第二节 截割部传动装置
⑶采煤机电动机除驱动截割部外还要驱动牵引部时， 截割部传动系统中必须设置离合器，使采煤机在调动或 检修时将滚筒和电动机脱开。 离合器一般放在高速级，以减小尺寸及便于操纵。
任务二采煤机截割部维护保养资料
减速器
检查减速器油位是否正常，有 无漏油现象，确保减速器正常 运转。
传动部件
检查传动部件如齿轮、链条等 是否磨损严重，有无松动或断 裂现象，确保传动系统可靠。
截割部定期维护项目
清洗截割部
定期清洗截割部表面的煤尘和杂物，保持清 洁。
更换润滑油
按照使用说明书要求，定期更换减速器和传 动部件的润滑油，确保润滑良好。
及时停机检查。
02
轴承更换
根据轴承的使用寿命和检查情况，及时更换损坏或磨损严重的轴承。在
更换轴承时，应注意清洁轴承座和轴颈，确保新轴承安装正确且紧固。
03
轴承润滑
轴承更换后，应重新加注适量的润滑油或润滑脂，确保轴承在良好润滑
状态下运转。
04 液压系统维护保养
液压油选择与更换
01
02
03
选择合适的液压油
清洗。
润滑轴承和齿轮
定期对滚筒轴承和齿轮进行润滑， 减少磨损和摩擦。选择适当的润滑 油或润滑脂，按照制造商推荐的润 滑周期进行操作。
检查密封件
检查滚筒密封件的完好性，发现损 坏或老化应及时更换，以防止煤尘 和水分进入轴承和齿轮箱。
轴承检查与更换
01
轴承检查
定期检查轴承的运转情况，包括温度、噪音和振动等。发现异常情况应
根据采煤机截割部的液压 系统要求，选择具有合适 粘度、良好抗氧化性、抗 磨性和防锈性的液压油。
定期更换液压油
根据使用情况和油液质量， 定期更换液压油，保证液 压系统的正常运行。
更换液压油滤清器
在更换液压油时，同时更 换液压油滤清器，确保油 液的清洁度。
液压元件清洗与检查
清洗液压元件
01
定期清洗液压泵、液压马达、液压缸等液压元件，去除表面的
采煤机截割部设计
摘要我国中薄煤层储碳量丰富，对适合于薄煤层开采的采煤机的需求量很大。
而炮采安全性比较低，生产率也比较低；综采对设备要求较高，而且投资费用比较大。
所以对中薄煤层来说开发适应高档普采的采煤机是非常必要的，而该设计正是针对中薄煤层适应高普而进行的设计。
主要从机械传动的角度对电牵引薄煤层采煤机的摇臂进行了设计，采取双电机横向布置，截割电机容量为2×100kW；开采含有夹矸等较硬煤质的综合机械化采煤工作面，可靠性高，性能先进。
采煤机摇臂工作时由扭矩轴驱动，能量逐级传递，三轴起均载作用，四轴和五轴构成齿轮的变速级，末级为四行星减速器用以降低速度。
并对各级齿轮及相应的传动轴进行了设计计算和校核，设计计算结果满足设计要求。
关键词：采煤机；摇臂；传动系统；行星机构IAbstractIn the present coal mine of our country,the thin reserves of coal seam are still rich ,are larger for the demand of the small-power machine of coal mining.And cannon pick safety comparison little,productivity is also low;Zong pick for equipment requirement higher,and investment cost is compared.So for in thin coal seam development meet the high general machine of coal mining is very necessary. And the design is adapted for thin seam in general and for high design.Mainly from the mechanical point of view of the electric traction drive thin seam shearer's arm was designed to take two-motor horizontal layout, cutting electrical capacity of 2×100kW; mining and other hard parting with the comprehensive mechanization of coal mining face, high reliability and advanced performance. Shearer work by the torque arm shaft drive, the energy transfer step by step, from both three-axis load, four-axis and five-axis gear shift level form, the end of grade four planetary gear reducer to reduce the speed. And levels of gear and drive shaft were designed corresponding calculation and verification, design calculations to meet the design requirements.Keywords：Shearer;Ratio Rocker;Transition systemIIIIIIV 目 录摘要 .............................................................................................................................. I Abstract (II)第1章 绪论 (1)1.1 选题背景 (1)1.2 国内外采煤机发展及使用状况 (1)1.2.1 采煤机在我国的使用情况 (1)1.2.2 采煤机在国外的发展和使用 (2)1.3 本文的主要内容 (2)1.4 设计意义 (2)第2章 截割部传动总体设计 (3)2.1 MG2X 100/460-WD 采煤机主要参数 (3)2.2 总体方案确定 (3)2.3 摇臂长度及电机的确定 (4)2.4 总传动比的计算与分配 (5)2.4.1 总传动比的计算 (5)2.4.2 总传动比的分配 (5)2.4.3 截割部的运动和动力参数计算 (6)第3章 截割部系统传动设计 (8)3.1 齿轮设计 (8)3.1.1 12,Z Z (惰轮)齿轮设计与校核 (8)3.1.2 3Z 大齿轮设计与校核 (16)3.1.3 45,Z Z 齿轮设计与校核 (22)3.1.4 67,Z Z (惰轮)齿轮设计与校核 (29)3.1.5Z齿轮设计与校核 (36)83.1.6,,Z Z Z一级行星齿轮设计与校核 (41)A C B3.2轴的设计校核及轴承寿命计算 (50)3.2.1Ⅰ轴的设计校核及轴承寿命计算 (50)3.2.2 Ⅳ轴的设计校核及轴承寿命计算 (55)3.2.3行星轮系太阳轴的设计校核及轴承寿命计算 (60)结论 (63)致谢 (64)参考文献 (65)VVI CONTENTSAbstract (I)Chapter 1 Introduction (1)1.1 Background topics (1)1.2 The development and use status at home and abroad Shearer (1)1.2.1 Shearer use in China (1)1.2.2 Shearer in the development and use of foreign (2)1.3 This study includes (2)1.4 Design of significance ................................................................................ 2 Chapter 2 Drive the overall design of cutting unit . (3)2.1 MG2X 100/460-WD main parameters Shearer (3)2.2 Overall program to determine (3)2.3 Department of Motor Selection cutting (4)2.4 The distribution of the overall transmission ratio (5)2.4.1 Calculation of the total transmission ratio (5)2.4.2 The distribution of the total transmission ratio (5)2.4.3 Cutting Part of the movement and the Dynamic Parameter (6)Chapter 3 Department of System Design cutting drive (8)3.1 Gear Design (8)3.1.1 12,Z Z (Idler) gear design and Verification (8)3.1.2 3Z great gear design and Verification (16)3.1.3 45,Z Z gear design and Verification (22)3.1.4 67,Z Z (Idler) gear design and Verification (29)3.1.5 8Z gear design and Verification (36)3.1.6,,Z Z Z a planetary gear design and Verification (41)A C B3.2Shaft and bearing life calculation design check (50)3.2.1ⅠShaft and bearing life calculation design check (50)3.2.2ⅣShaft and bearing life calculation design check (55)3.2.3Solar planetary gear shaft and bearing life calculation design check (60)Conclusion (63)Thanks (64)References (65)VII第1章绪论1.1 选题背景20世纪90年代，电牵引采煤机全面发展起来，国产电牵引采煤机虽然发展很快，但在性能和可靠上与世界先进国家相比还存在较大的差距。
滚筒式采煤机的四个组成部分
滚筒式采煤机的四个组成部分（图）核心提示：滚筒式采煤机主要由截割部、牵引部、电气设备以及辅助装置等四部分组成，如图8-1所示。
1．截割部采煤机截割部是采煤机的工作机构，它将电动机的动力经过减速器减速后传递给截割滚筒，以进行割煤，并且通过滚筒上滚筒式采煤机主要由截割部、牵引部、电气设备以及辅助装置等四部分组成，如图8-1所示。
1．截割部采煤机截割部是采煤机的工作机构，它将电动机的动力经过减速器减速后传递给截割滚筒，以进行割煤，并且通过滚筒上的螺旋叶片将截割下来的煤装到工作面输送机上。
双滚筒采煤机具有两个结构相同、左右对称的截割部，分别位于采煤机的两端，可同时由一台电机驱动，也可以分别由两台电动机驱动。
截割部的结构如下：(1)截齿。
截齿是采煤机直接落煤的刀具，对截齿的要求是强度高、耐磨，几何形状合理，固定牢靠。
滚筒式采煤机的截齿有扁形截齿和镐形截齿两种。
扁形截齿即刀形截齿，它是沿滚筒径向安装在螺旋叶片和端盘的齿座中，故又称径向截齿，可以截割不同硬度和韧性的煤，适应性较好。
镐形截齿分为圆锥形截齿和带刃扁截齿。
镐形截齿基本上是沿滚筒切向安装的，故又称切向截齿，适用于脆性及裂隙多的煤层。
(2)螺旋滚筒。
螺旋滚筒由螺旋叶片、端盘、齿座、喷嘴及筒壳组成。
螺旋叶片用来将截落的煤推向输送机。
端盘紧贴煤壁工作，以切出新的整齐的煤壁。
齿座上的孔中安装截齿。
叶片上两齿座间布置有内喷雾喷嘴，内喷雾水则由喷雾泵通过供水系统引入滚筒并通向喷嘴。
筒壳与滚筒轴连接。
采煤机滚筒的旋转方向根据其使用条件不同而异，旋转方向的确定原则是有利于装煤和机器的稳定。
(3)截割部传动装置。
截割部传动装置常用齿轮传动，其功用是将电动机的动力传递到滚筒上，以满足滚筒工作的需要。
同时，传动装置还应适应滚筒调高的要求，使滚筒保持适当的工作高度。
2．牵引部采煤机牵引部担负着移动采煤机，使工作机构连续落煤或调动机器的任务。
它包括牵引机构和传动装置两个部分。
任务二--采煤机截割部维护保养
m—每一截线上的截齿数；n—滚筒转速
采煤机工作时，当采煤机的结构、功率、牵引速度、滚筒直径
一定时，滚筒转速越高，切削厚度越浅、产生的煤粉多；滚筒
转速越低，切削厚度越深、生产的煤尘少；
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任务二 采煤机截割部维护保养 （二）螺旋滚筒与选用
3、滚筒的运动参数 2）滚筒的转速
滚筒转速应该与牵引速度合理匹配，才能增加煤的块度，提 高装煤效果。
h
4
任务二 采煤机截割部维护保养
（一）截齿与安装
2、截齿的固定方式
图a是利用圆柱销及弹簧挡圈 将截齿固定。（MLS3-170型 采煤机）
图b是将橡胶塞3和圆柱销装在齿 座中，截齿装入时靠斜面抵住销 子并压缩橡胶塞，靠销子卡住截 齿身上的缺口来固定截齿，拆卸 用专用工具将截齿拔出。
h
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任务二 采煤机截割部维护保养 （一）截齿与安装
黑点表示0o截齿，小 园圈表示倾斜截齿，向 煤壁倾斜用“+”号，向 采空区侧倾斜用“-”号。
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等截距截齿排列图
变截距截齿排h列图
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任务二 采煤机截割部维护保养 （二）螺旋滚筒与选用
4、截齿配置 截齿排列特点：
Bt t'
πD(20×18°=360°)
35° 0° -15°
t
B By
10×40=400
Bt t'
πD(20×18°=360°)
35° 0° -15°
t
B By
10×40=400
零度齿
角度齿
180°
h
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任务二 采煤机截割部维护保养
一般规定截齿齿尖的硬质合金磨去1.5～3mm或与煤的接触面 积大于1cm2时应及时更换。