MG5001150-WDK型采煤机牵引部设计

目录

1.绪论 (1)

1.1大功率厚煤层采煤机的意义 (1)

1.2大功率厚煤层采煤机国内外发展动态 (1)

1.3国内大功率厚煤层采煤机研究方向 (1)

1.4双滚筒采煤机的类型及总体结构 (2)

1.4.1采煤机的类型 (2)

1.4.2采煤机的总体结构 (2)

2 开关磁阻电机调速系统简介 (3)

2.1开关磁阻电机调速系统的组成和技术优势 (3)

2.2开关磁阻电机调速系统的原理 (4)

2.3开关磁阻电机电机的控制方式 (5)

3 总体设计 (6)

3.1传动方案的确定 (6)

3.2电动机的选择 (7)

3.3总传动比及传动比分配 (7)

3.3.1总传动比 (8)

3.3.2 传动比分配 (8)

3.4牵引部传动系统运动学、动力学参数的计算(2) (9)

3.4.1传动效率的选择 (9)

3.4.2各轴的转速计算 (9)

3.4.3各轴功率计算 (10)

3.4.4各轴的扭矩计算 (10)

3.4.5数据汇总 (11)

4 牵引部齿轮设计计算 (11)

4.1牵引部第一级齿轮传动设计计算 (12)

4.2牵二轴上大齿轮的强度校核 (17)

4.3第二级齿轮传动的强度校核 (21)

4.4行星齿轮减速器的设计 (26)

4.4.1计算传动比 (26)

4.4.2高速级计算 (26)

4.4.3低速级 (32)

5.牵引部传动轴结构设计与强度校核 (39)

5.1牵一轴设计与校核 (39)

5.2牵二轴结构设计和强度校核 (41)

6 牵引部轴承寿命校核 (45)

6.1牵一轴的轴承寿命校核 (45)

6.2牵二轴上轴承的寿命校核 (46)

6.3牵三轴上轴承的寿命校核 (47)

7 刮板输送机的选型 (47)

7.1刮板输送机的机构与作用 (47)

7.2刮板输送机的型式与型号的编制方法 (48)

7.3刮板输送机的选型计算 (48)

8 基于模糊神经网络的采煤机故障诊断专家系统 (49)

8.1专家系统简介 (49)

8.2模糊神经网络与专家系统的结合 (49)

8.3模糊神经网络故障诊断专家系统总体结构 (50)

8.4采煤机智能故障诊断系统 (51)

8.4.1训练样本及其模糊化 (51)

8.4.2人机界面的设计 (52)

参考文献 (58)

总结 (59)

附录 (60)

英文原文 (75)

中文译文 (85)

致谢 (94)

1.绪论

1.1大功率厚煤层采煤机的意义

MG500/1150型交流电牵引采煤机属于大功率厚煤层采煤机。当前，国家大力发展大型

煤矿建设，作为煤矿开采的核心设备之一的采煤机也迎来了一轮新的发展机遇和挑战。

2006年国内使用进口大功率采煤机的综采工作面，最高单产已超过10Mt/a 。截止目前，

据不完全统计，国内各大煤矿先后引进国外大功率采煤机30台以上。为满足大型煤矿基地的生产需要，大功率采煤机于2006年列入国家发改委项目“年产600万吨综采成套装备研

制” 的子项。

大功率采煤机在厚煤层工作面可以一次性采全高，极大地提高煤炭开采效率。大功率

采煤机的推广使用，将极大提高采煤工作面生产能力，改善安全生产环境，满足我国高产

高效煤炭生产的需要，对我国国民经济可持续发展具有推动作用。

1.2大功率厚煤层采煤机国内外发展动态[1]

国外大功率厚煤层采煤机水平，目前处于全球行业领先地位，特别是德国Eickhoff 公

司、美国JOY 公司、德国DBT 公司等制造的采煤机销往全球主要产煤国家，并创造了综采

工作面最高单产纪录。Eickhoff 公司的SL500系列采煤机截高范围2~6m ，适用煤层倾角

35≤︒，

号称可以截割10f ≤的煤和岩石。滚筒23/min r 时截割功率2750kW ⨯，2825kW ⨯，破碎机功率100kW ，牵引功率290kW ⨯，泵站功率35kW ，因此装机总功率可达1965kW 。该机最大牵引力可达1000kN ，最大牵引速度可达37/min m 。自动调高方面，JOY7LS6、Eickhof SL500和DBTEL3000型采煤机装备有采煤机位置传感器、同步位置传感器、油缸传感器，通过计算机的记忆储存及自动控制实现了采煤机滚筒的自动调高（记忆截割）；在工况检测、故障诊断技术方面，JOY 公司的长壁图形显示器以文字和图形提供机器的工况

检测、故障诊断信息，可以通过遥控选择显示主菜单、信息汇总、左（右） 截割部电流曲线、左（右） 截割部温度曲线、牵引电流曲线、牵引速度曲线、泵站电机电流曲线、

状态显示灯、错误信息记录、单项记录/重新整定、记忆截割菜单、参数模式整定。

目前国产大功率厚煤层采煤机有上海MG400/920-GWD 和太矿MGTY500/1200-4.5/5.3，

采高范围分别为1.9m~4.9m ，2.5m~4.5m ，适用煤层倾角10≤︒，可以截割5f ≤的煤和岩石。截割功率分别为24002500kW kW ⨯⨯，，破碎机功率70kW ，牵引功率分别为250kW ⨯，

255kW ⨯，泵站功率20kW ， 装机总功率分别为920kW ，1200kW 。上海正在研制与SL500

相当的MG750/1820-GWD 型大功率厚煤层采煤机，可以实现整机和主要部件的互换，并将实现记忆截割。国内外采煤机工况检测、故障诊断技术差距很大，主要表现在：国外微机

控制，国内多为PLC 控制，仅有太矿微机控制；国外传感器多，信息量大，显示屏大，显示点多；国内传感器少，信息量小，显示屏小，显示点少；国外有数字和曲线显示，国内只有数字，但是汉化了；国外可以工作数据和故障信息的记录和远程传输，国内尚无。

1.3国内大功率厚煤层采煤机研究方向[2]

随着国际采煤自动化程度的快速发展，未来开发的大功率采煤机一定是高可靠性、高

度自动化、具有很强适应性、能远程控制的产品。根据我国煤炭生产远景规划及采煤机技

术发展趋势，国产大功率采煤机的主要研究方向为：

(1)满足整机2000万t 寿命的总体技术及高强度长寿命壳体的研究。满足600万t 大修、

1000万t 寿命的机械传动系统的研究。

(2)长寿命、可靠性油封技术的研究。

(3)开发1140V 和3300V 的矿用交流变频调速装置，大幅提升采煤机整机适应性的研究。