交流电牵引采煤机牵引部的设计毕业论文

交流电牵引采煤机牵引部的设计毕业论文目录摘要 (3)第一章 MG300/730-WD型电牵引采煤机的概述 (5)1.1 机器型号 (5)1.2 机器用途与配套设备主要技术参数 (5)1.3 采煤机的组成 (6)1.4 采煤机的特点 (6)1.5 采煤机的技术特征 (8)1.6 行走电动机 (9)1.7 变频调速 (10)第二章牵引部设计的原则和方案 (14)2.1 电牵引的优越性 (14)2.2 牵引部设计方案的确定 (16)2.3 采煤机行走机构的选择 (19)第三章采煤机牵引部的设计计算 (20)3.1 系统总传动比的确定 (20)3.2 总传动比的分配和各轴转矩的计算 (21)3.3 二级圆柱齿轮的设计计算 (25)3.4 双级行星减速器的设计 (37)3.5 行走箱减速部分设计 (49)3.6 液压制动器 (54)第四章各个传动轴的计算与校核 (55)4.1 轴Ⅰ的设计 (57)4.2 轴Ⅱ的设计 (60)4.3 轴Ⅲ设计 (63)4.4 轴IV的设计： (68)4.5 轴V的设计 (70)4.6 轴VI的设计 (71)第五章轴承与花键类型的选取与验算： (74)第六章冷却与润滑 (77)第七章采煤机牵引部的使用与维护 (78)结束语 (82)外文翻译 (83)中文翻译 (85)参考文献 (86)致谢 (87)第一章 MG300/730-WD型电牵引采煤机的概述1.1 机器型号MG300/730-3.3WD型电牵引采煤机是一种多电机驱动、横向抽屉式布置，采用机载式交流变频调速装置的新型电牵引采煤机。

该采煤机型号：MG300/730-3.3WD型号含义： M—采煤机G—滚筒式300/730—截割电机功率（Kw）/装机总功率（Kw）3.3—供电电压（3300V）W—无链D—电牵引1.2 机器用途与配套设备主要技术参数MG300/730-3.3WD电牵引采煤机适用于缓倾斜、中硬煤层长壁式综采工作面，采高围为2.2～4.7米。

可在有瓦斯、煤尘或其它爆炸性混合气体的煤矿中使用，它主要与工作面输送机、液压支架、皮带运输机等配套使用，在长壁式采煤工作面可实现采、装、运的机械化，达到综采的高产高效。

该采煤机具有良好可靠性并能满足工作面高产高效的要求，与之配套设备为SGZ800/750型刮板输送机和ZZ5600/14/28型液压支架，采煤机最大计算生产能力为1800（t/h）。

配套设备主要技术参数：1.SGZ800/750型刮板输送机输送能力：1000t/h功率：2×375KW电压：1140V刮板链速：1.1m/s中部槽规格：1500mm×800mm×315mm±中部槽水平弯曲角度： 1±中部槽垂直弯曲角度： 32.ZZ5600/14/28型液压支架：支架高度：1400～2800mm支架中心距：1500mm工作阻力：5600KN1.3 采煤机的组成采煤机由左、右摇臂，左、右滚筒，牵引传动箱，外牵引，泵站，高压箱，控制箱，调高油缸，主机架，辅助部件，电器系统及附件等部件组成，整机外形见下图1-1。

1.4 采煤机的特点采煤机主要特点是总体结构为多电机横向布置，牵引方式为机载式交流变频无级调速销轨式无链牵引，电源电压为3300伏，单电缆供电，以计算机操作、控制并能中文显示运行状态、故障检测。

下面是该机型一些与其它机型不同之处以及其本身的特点：4.1 主机架为分体框架式焊接结构，其强度大、刚性好，各部件的安装均可单独进行，部件间没有动力传递和连接，该机上所有切割反力、牵引力、采煤机的限位、导向作用力均由主机架承受。

4.2 摇臂为悬挂铰接与主机架相联接，无回转轴承及齿轮啮合环节，摇臂功率大，输出轴转速低。

4.3 牵引采用销排式无链牵引系统，牵引力大，工作平稳可靠，使采煤机能适应底板起伏较大的工作面。

4.4 采用镐型截齿强力滚筒，减少了截齿的消耗，提高了滚筒的使用寿命，并且提高块煤率。

4.5采煤机电源电压等级为3300伏，减小了电缆直径，提高了供电质量；单电缆供电使采煤机拖移电缆方便自如，减小工作面电缆故障。

4.6 采用机载式交流变频无级调速系统，提高了牵引速度和牵引力。

4.7 采用计算机控制，系统简单可靠，对运行状态随时检测显示，显示容全部中文显示，适应国煤矿使用。

4.8 液压系统和水路系统的主要元件都是集中在集成块上，管路连接点少，维护简单。

图1-11.5 采煤机的技术特征序号名称参数1 采高围 m 2.2～4.71.6 行走电动机行走电动机为矿用隔爆型三相交流调速电动机，与变频调速装置配套，作为采煤机的行走动力源，采用外壳水套冷却。

一、适用围：1.海拔不超过2000m；2.周围运行环境一般为-5℃～40℃；3.周围空气相对湿度不大于95%（+25℃）；4.周围空气中的甲烷、煤层、硫化氢、二氧化碳等不超过«煤矿安全规定»中规定的安全含量的矿井中。

二、采煤机牵引部电动机的技术参数：MG300/700-3.3WD型电牵引采煤机牵引部电动机的技术参数见下表：S 型号YBS4-40B 工作表1功率(KW) 40 接法Y极数 4 绝缘等级 F额定电压(V) 380 冷却方式水套额定电流(A) 76 冷却水量（L/min) 20H) 50 冷却水压(MPa) ≤1.5频率(Z转速(r/min) 0～1472～2455 外形尺寸1.7 变频调速所谓变频调速，就是通过改变电动机定子供电频率以改变同步转速来实现调速的。

在调速过程中，从高速到低速都可以保持有限的转差率，因而，具有较高的效率，宽围和高精度的调速性能。

可以认为，变频调速是异步电动机最有前途的一种方法。

一、变频调速的原理由pf n 1160=（1n 为旋转磁场的转速，同步转速；P 为电机极对数），电机转子转速()S n n -=11,可知改变定子电源频率可以改变同步转速和电机转速。

又由异步电动机的电势公式可知外加电压近似与频率和磁通的乘积成正比，因此，若外加电压不变，则磁通随频率改变而改变，亦即频率降低，则磁通增加；频率增加，磁通降低。

显而易见，为了解决这个问题，就要求在变频调速系统中，降频的同时最好降压，即频率与电压能协调控制，亦即U X 必须与f 成比例的变化。

一般来说，在恒转矩变频调速系统中，如能保持f U X /为定值，则可保证调速过程中的电动机的过载能力保持不变，同时，可满足磁通φ基本不变的要求。

而在恒功率调速时，如能满足f U X /为定值的条件，则调速过程中电动机的过载能力也能保持不变，但此时磁通将发生变化，如果此时亦按恒转矩调速满足f U X /定值的条件，则磁通将基本保持不变，但电动机的过载能力将在调速过程中改变。

从而根据f U X /协调控制的方法不同，可以有不同的调速特征。

在异步电动机变频调速系统中，为了得到更好的性能，可以将恒转矩调速与恒功率调速结合起来。

在变频调速中使用最多的变频调速器是电压型变频调速器，由整流器、滤波系统和逆变器三部分组成。

在其工作时首先将三相交流电，脉动的直流电压经平滑滤波后在微处理的调控下，用逆变器将直流电在逆变为电压和频率可调的三相交流电源，输出到需要调速的电动机上。

由电气原理可知电机的转速与电源的频率成正比，通过变频器可任意改变电源输出频率从而任意调节电动机转速，实现平滑的无级调速。

二、脉宽调制型变频调速系统脉宽调制型（又称PWM)变频器是一种交—直—交变频器。

常采用电压型逆变器，其基本原理是控制逆变器开关元件的导通和关闭时间比来控制交流电压的大小和频率。

基本组成如图1-2所示。

通过整流器将工频交流电整成直流电，经过中间环节再由逆变器将直流电逆变成频率可调的交流电，供给交流电动机（负载）。

由前知，异步电动机变频调速时，U X/供电电源不但频率可调，而且电压的大小也必须能随频率的变化而变化，即要求f 基本恒定，PWM型变频器一般采用电压型逆变器。

根据供给逆变器的直流电压是可变的还是恒定的，变频器可分为变幅PWM型变频器和恒幅PWM型变频器两种。

变幅型的变频器采用晶闸管整流器，用它来调压，逆变器只起改变输出频率作用，即用它来实现变频。

恒幅脉宽调制型变频器如图1-3所示，由二极管整流桥和逆变器组成。

逆变器输入恒定不变的直流电压，通过调节逆变器输出电压的脉冲宽度和输出电压的频率，即实现调压又实现调频，也就是说，变压，变频都由PWM型逆变器承担，这种电路简单，只要有相应的控制电路就可以了。

同时，由于输出电压直接由逆变器决定，所以，调节速度快，系统的动态响应好，PWM型变频器靠改变脉冲宽度来控制其输出电压，改变调制周期来控制输出频率。

调制方法有单极性调制和多极性调制。

从载波信号u c和参考信号u r频率之间的关系看，又可分为同步式和非同不式两种，现以单极性正弦波脉宽调制方法为例说明其工作原理。

单极性正弦波脉宽调制方法采用正弦波u r与三角波u c相交来获取一系列按正弦规律变化的矩形脉冲，其波形如图1-4所示。

三角波时上下宽度线性变化的波形，所以，任何一个光滑的曲线与三角波相交时，都会得到一组等幅的脉冲宽度正比于该函数值的矩形脉冲。

用正弦波与三角波相交时，得到一组幅值为u m宽度按正弦规律变化的矩形脉冲。

用这组矩形脉冲作为逆变器开关元件的控制信号，则在逆变器输出端可以获得一组类似的矩形脉冲，其幅值为逆变器直流侧电压u d而宽度按正弦规律变化。

同理，这一组矩形脉冲可用正弦波来等效（如图中虚线所示）。

对于正弦波的负半波，则用相应的负三角波调制。

输出电压的大小和频率均由正弦参考电压u r来控制。

当改变u r幅值时，脉宽随之改变，从而可改变输出电压的大小；当改变u r频率时，输出电压频率即随之改变。

但正弦波最大幅值必须小于三角波幅值，否则，输出电压的大小和频率将失去所要求的配合关系。

若三角波和正弦波成比例的改变，就叫同步调制式。

图1-2 PWM变频器图1-3 脉宽调制式变频器原理图图1—4单极性正弦波脉宽调制波形图图1-4所示仅画出了单项脉冲调制波。

而对于三相逆变器，则必须产生互差120 的三相调制波。

载频三角波可以共用，但必须有一个三相可变频，变幅的正弦波发生器产生可变频、可变幅的三角正弦参考信号，然后，分别与三角波相比较产生三相脉冲调制波。

图1-5给出了晶闸管准正弦波脉宽调制变频调速控制系统框图。

图1-5所示为控制电路各点的单向波形图。

图1—5准正弦波脉宽调制变频调速控制系统框图m—调制系数 N—半周的脉冲数图1-5中，V/F变换器产生占空间比为50%的脉冲列，载波信号为与脉冲列同步的等腰三角波，D/A变换器产生的阶梯波参考信号，与载波比较获得准正弦调制波。

m,N控制器经分频译码输出鉴相波形，经逻辑电路调制输出至触发电路去控制逆变器，使逆变器输出变频变幅的电压，从而实现异步电动机的调速。