礦山機(jī)電畢業(yè)論文

1、摘要摘要MG300/700-WD 型交流電牽引采煤機(jī)，采用多點(diǎn)擊驅(qū)動(dòng)、橫向布置的新型電牽引采煤機(jī)，總裝機(jī)功率 700KW，截割功率 2300KW，牽引功率240KW，采用機(jī)載交流變頻技術(shù)調(diào)速、銷(xiāo)軌式牽引，適用于 1.93.8m，煤層傾角16，煤質(zhì)中硬或是硬的綜采工作面。本說(shuō)明書(shū)主要介紹了采煤機(jī)截割部的設(shè)計(jì)計(jì)算。MG300/700-WD 型采煤機(jī)截割部主要是由一個(gè)減速箱和四級(jí)齒輪傳動(dòng)組成，截割部電機(jī)放在搖臂內(nèi)橫向布置，電動(dòng)機(jī)輸出的動(dòng)力經(jīng)由三級(jí)直齒圓拄齒輪和行星輪系的傳動(dòng)，最后驅(qū)動(dòng)滾筒旋轉(zhuǎn)。截割部采用四行星單浮動(dòng)結(jié)構(gòu)，減小了結(jié)構(gòu)尺寸，采用大角度彎搖臂設(shè)計(jì)，加大了過(guò)煤空間，提高了裝煤效果。在設(shè)計(jì)過(guò)程

2、中，對(duì)截割部的軸、傳動(dòng)齒輪、軸承和聯(lián)接用的花鍵等部件進(jìn)行了設(shè)計(jì)計(jì)算、強(qiáng)度校核和選用。本說(shuō)明書(shū)主要針對(duì)主要部件的設(shè)計(jì)計(jì)算和強(qiáng)度校核進(jìn)行了敘述和介紹。此外，還對(duì) MG300/700-WD 采煤機(jī)的使用與維護(hù)進(jìn)行了說(shuō)明，以便能更好的發(fā)揮該采煤機(jī)的性能，達(dá)到最佳工作效果關(guān)鍵詞關(guān)鍵詞：采煤機(jī)；截割部；減速箱；行星輪系；傳動(dòng)齒輪；設(shè)計(jì)目 錄第一章 概述 .11.1 采煤機(jī)發(fā)展的歷史采煤機(jī)發(fā)展的歷史.11.2 我國(guó)采煤機(jī)我國(guó)采煤機(jī) 30 多年的發(fā)展進(jìn)程多年的發(fā)展進(jìn)程.21.3 采煤機(jī)的發(fā)展趨勢(shì)采煤機(jī)的發(fā)展趨勢(shì).41.4 采煤機(jī)的類型及主要組成采煤機(jī)的類型及主要組成.6第二章 總體方案的確定 .82.1 MG

3、400/900-3.3D 型采煤機(jī)簡(jiǎn)介型采煤機(jī)簡(jiǎn)介 .82.2 搖臂結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案的確定搖臂結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案的確定.92.3 截割部電動(dòng)機(jī)的選擇截割部電動(dòng)機(jī)的選擇.92.4 傳動(dòng)方案的確定傳動(dòng)方案的確定.9第三章 傳動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì) .123.1 各級(jí)傳動(dòng)轉(zhuǎn)速、功率、轉(zhuǎn)矩的確定各級(jí)傳動(dòng)轉(zhuǎn)速、功率、轉(zhuǎn)矩的確定.123.2 齒輪設(shè)計(jì)及強(qiáng)度效核：齒輪設(shè)計(jì)及強(qiáng)度效核：.133.3軸的設(shè)計(jì)及強(qiáng)度效核軸的設(shè)計(jì)及強(qiáng)度效核.243.4 截割部行星機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)計(jì)算截割部行星機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)計(jì)算.313.5 軸承的壽命校核軸承的壽命校核.533.6 花鍵的強(qiáng)度校核花鍵的強(qiáng)度校核.54第四章 采煤機(jī)的使用與維護(hù) .564.1 采煤機(jī)

4、使用過(guò)程中常見(jiàn)故障與處理采煤機(jī)使用過(guò)程中常見(jiàn)故障與處理.564.2 大功率采煤機(jī)截割部溫升過(guò)高現(xiàn)象及解決方法大功率采煤機(jī)截割部溫升過(guò)高現(xiàn)象及解決方法.574.3 采煤機(jī)軸承的維護(hù)及漏油的防治采煤機(jī)軸承的維護(hù)及漏油的防治.584.4 煤礦機(jī)械傳動(dòng)齒輪失效的改進(jìn)途徑煤礦機(jī)械傳動(dòng)齒輪失效的改進(jìn)途徑.604.5 硬齒面齒輪的疲勞失效及對(duì)策硬齒面齒輪的疲勞失效及對(duì)策.641 緒論緒論振興煤炭行業(yè)，煤機(jī)要先行。我國(guó)作為世界第一的產(chǎn)煤大國(guó)，對(duì)高性能的煤機(jī)有著巨大的需求。然而我國(guó)的煤炭裝備制造工廠沒(méi)有技術(shù)研發(fā)中心，企業(yè)規(guī)模小而分散，制造工藝落后，缺乏產(chǎn)業(yè)巨頭的支持。同時(shí)由于煤礦行業(yè)的特殊性，對(duì)煤機(jī)的耐熱、耐腐

5、蝕、防爆、抗沖擊載荷的性能要求較高。行業(yè)內(nèi)優(yōu)秀人才較為稀缺。等等原因造成我國(guó)的煤機(jī)行業(yè)較為落后。盡管煤炭作為能源被石油大規(guī)模替代已經(jīng)過(guò)了 100 多年，但當(dāng)石油出現(xiàn)問(wèn)題時(shí)，其還是最直接的替代能源。近年來(lái)世界原油價(jià)格的飆升帶動(dòng)國(guó)際煤炭?jī)r(jià)格的上漲，而國(guó)際煤炭?jī)r(jià)格的上漲則會(huì)推高國(guó)內(nèi)的煤炭?jī)r(jià)格的上漲，煤炭行業(yè)的景氣程度會(huì)與日俱升。G300/700-WD 型采煤機(jī)適用于 1.6-3.3m 中煤層的開(kāi)采。它采用了當(dāng)今國(guó)內(nèi)外的一些比較先進(jìn)的技術(shù)，例如變頻技術(shù)、機(jī)載操作站操作等。這款采煤機(jī)的的設(shè)計(jì)生產(chǎn)和使用，能大大的提高采煤的效率，對(duì)降低工人工作的強(qiáng)度，提高年產(chǎn)量都有很大的幫助。采煤機(jī)截割部主要由箱體、原動(dòng)機(jī)

6、、輸出軸、減速部分、除塵及冷卻系統(tǒng)。潤(rùn)滑系統(tǒng)等組成，采煤機(jī)截割部減速器主要是由固定減速器和搖臂行星減速器兩部分組成，截割部承擔(dān)截煤和裝煤任務(wù)，是采煤機(jī)的主要部件之一，通過(guò)對(duì)截割部設(shè)計(jì)的完善，從總體上提高了我國(guó)對(duì)中煤層的開(kāi)采效率a)a) 1.1 國(guó)外采煤機(jī)的發(fā)展歷史國(guó)外采煤機(jī)的發(fā)展歷史在20世紀(jì)70年代初期，國(guó)外部分廠商開(kāi)始在煤礦機(jī)械上使用電氣調(diào)速技術(shù)，用于改進(jìn)采機(jī)械設(shè)備的牽引方式。美國(guó)JOY公司研制成功了1LS多電機(jī)橫向布置直流電牽引采煤機(jī)，此后又陸續(xù)研制了2LS-6LS等型多電機(jī)橫向布置電牽引采煤機(jī)。7LS5采煤機(jī)總功率1940kW,牽引速度30m/min,采用JOY Ultratrac20

7、00 型強(qiáng)力銷(xiāo)軌無(wú)鏈牽引系統(tǒng),加大銷(xiāo)軌節(jié)距和寬度,并采用鍛造銷(xiāo)排,裝備了與6LS5型通用的JNA機(jī)載計(jì)算機(jī)信息中心,具有人機(jī)通訊界面、故障診斷圖形顯示和儲(chǔ)存、無(wú)線電遙控、牽引控制和保護(hù)等功能。德國(guó)Eickhoff公司于1976 年研制成功直流電牽引采煤機(jī),并基本停止了液壓牽引采煤機(jī)的研發(fā),此后又陸續(xù)開(kāi)發(fā)了多種形式電牽引采煤機(jī)。20世紀(jì)90年代開(kāi)發(fā)的SL系列橫向布置交流電牽引采煤機(jī),將截割電機(jī)布置在搖臂上。其中SL500型電牽引采煤機(jī)裝機(jī)功率達(dá)1 815 kW,最大牽引力869 kN;SL300型電牽引采煤機(jī)總裝機(jī)功率1138 kW,采用雙變頻器一拖一系統(tǒng),最大牽引速度達(dá)36.7 m /min;

8、SL1000型采煤機(jī)裝機(jī)功率達(dá)2600 kW,牽引力1003kN?？刂葡到y(tǒng)具有交互式人機(jī)對(duì)話、設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測(cè)與故障預(yù)報(bào)、在線控制、數(shù)據(jù)傳輸?shù)裙δ?。英?guó)long - Airdox公司于1984年研制成功第1臺(tái)將截割電機(jī)布置在搖臂上的多電機(jī)橫向布置Electra55V型直流電牽引采煤機(jī),在此基礎(chǔ)上又開(kāi)發(fā)出功率更大的Electra1000型直流電牽引采煤機(jī)。20世紀(jì)90年代,在Electra系列機(jī)型基礎(chǔ)上,進(jìn)一步加大功率,改進(jìn)控制系統(tǒng),開(kāi)發(fā)了EL系列交流電牽引采煤機(jī), 主要機(jī)型EL600、EL1000、EL2000、EL3000型。在EL系列機(jī)型上裝置的Impact集成保護(hù)及監(jiān)控系統(tǒng)具有負(fù)荷控制、機(jī)器

9、監(jiān)控、采煤機(jī)自動(dòng)定位、自動(dòng)調(diào)高、區(qū)域控制、智能化安全聯(lián)鎖、隨機(jī)故障診斷和數(shù)據(jù)傳輸?shù)裙δ堋?日本三井三池制作所1987年后陸續(xù)研制成功多種截割電機(jī)縱向布置的MCLE - DR系列交流電牽引采煤機(jī),近幾年又開(kāi)發(fā)了截割電機(jī)橫向布置的多電機(jī)交流電牽引采煤機(jī)。采煤機(jī)裝有微機(jī)工況監(jiān)測(cè)及故障診斷系統(tǒng),可數(shù)字顯示牽引速度、滾筒位置、留頂?shù)酌汉穸?、電機(jī)負(fù)載及各處溫度,具有無(wú)線遙控裝置,并可加裝紅外線發(fā)射器操縱采煤機(jī)。波蘭在與中國(guó)合作研制成功 KSE-344 型薄煤層交流電牽引采煤機(jī)的基礎(chǔ)上，陸續(xù)開(kāi)發(fā)了 KSE-360、KSE-700、KSE-800RW/2BP、KSE-535S、KSE1000 型等交流電牽引采

10、煤機(jī)。采煤機(jī)截深有 630mm 提高到8001000mm。前蘇聯(lián) 20 世紀(jì) 70 年代研制出 K128直流電牽引采煤機(jī)后，又相繼研制成功多種直流電牽引采煤機(jī)。90 年代開(kāi)發(fā)了 K-88 型等交流電牽引采煤機(jī)?？傮w來(lái)看，俄羅斯的電牽引采煤機(jī)功率較小，直流牽引，性能參數(shù)較低。 1.2 我國(guó)采煤機(jī)的發(fā)展歷史我國(guó)采煤機(jī)的發(fā)展歷史從上世紀(jì)八十年代開(kāi)始，我國(guó)進(jìn)入了采煤機(jī)發(fā)展的興旺時(shí)期，在 廣泛吸取國(guó)外先進(jìn)技術(shù)的同時(shí)，不斷的實(shí)踐創(chuàng)新，銳意進(jìn)取，重視采煤機(jī)成系列的開(kāi)發(fā)，不斷礦大使用范圍，同時(shí)推廣使用無(wú)連牽引，是采煤機(jī)工作更平穩(wěn)，使用更更安全。在九十年代，電牽引技術(shù)逐漸成熟，多電機(jī)驅(qū)動(dòng)橫向布置的總體結(jié)構(gòu)成為電

11、牽引采煤機(jī)發(fā)展的主流，為提高生產(chǎn)效率立下了汗馬功勞。隨著科技的進(jìn)步，開(kāi)發(fā)高產(chǎn)高效礦井綜合配套設(shè)備已成為我國(guó)煤炭科技發(fā)展的主流：大功率、大截深電牽引采煤機(jī)被廣泛的開(kāi)發(fā)和使用，一些世界前沿的先進(jìn)技術(shù)也被用到了采煤機(jī)的開(kāi)發(fā)應(yīng)用中，如變頻技術(shù)，遠(yuǎn)程監(jiān)控、無(wú)線遙控等等，為更好的服務(wù)我國(guó)煤礦事業(yè)奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。 1991 年 ，煤炭科學(xué)總院上海分院與波蘭合作，在國(guó)內(nèi)率先研制成功了我國(guó)第一臺(tái)交流變頻調(diào)速技術(shù)的薄煤層爬底板采煤機(jī)后，上海分院又先后研制成功了截割電機(jī)縱向布置的交流電牽引采煤機(jī)、截割電機(jī)橫向布置的適用于中厚和較薄煤層的交流電牽引采煤機(jī)，并成功應(yīng)用于晉城、淮南、徐州、大同等礦務(wù)局。 到目前為止，國(guó)

12、內(nèi)采煤機(jī)生產(chǎn)廠家均對(duì)交流電牽引采煤機(jī)進(jìn)行了大量的研究開(kāi)發(fā)。上海分院研制的 MG 系列電牽引采煤機(jī)已形成 9 大系列共幾十個(gè)品種，現(xiàn)正在開(kāi)發(fā)裝機(jī)功率達(dá) 1800kw 的交流電牽引采煤機(jī)；太原礦上機(jī)器廠與上海分院合作，將 AM500 液壓牽引采煤機(jī)改造成 MG375/830-WD型交流電牽引采煤機(jī)后，又與兗州礦業(yè)集團(tuán)合作，研制成功了 MGTY400/-3.3D 型交流電牽引采煤機(jī)；雞西煤機(jī)廠與上海分院合作將 MG2300-W 型液壓牽引采煤機(jī)改造 MG300/360-WD 型交流電牽引采煤機(jī)后，又開(kāi)發(fā)了MG200/463 型、MG400/985 型交流電牽引采煤機(jī)；遼源煤機(jī)廠與邢臺(tái)礦業(yè)集團(tuán)合作研制

13、成功了我國(guó)首臺(tái)應(yīng)用電磁轉(zhuǎn)差離合器調(diào)速技術(shù)的 MG668-WD型電牽引采煤機(jī)；無(wú)錫采煤機(jī)廠與中紡機(jī)電研究所合作，開(kāi)發(fā)研制成功了國(guó)內(nèi)首臺(tái)應(yīng)用開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)調(diào)速技術(shù)的 MG200/500-CD 型電牽引采煤機(jī)。采煤機(jī)發(fā)展到現(xiàn)在，隨著各項(xiàng)技術(shù)的掌握，我國(guó)將在以下方面進(jìn)行攻關(guān)研究，力爭(zhēng)趕上世界先進(jìn)水平：（1）大功率、大截深電牽引采煤機(jī)的進(jìn)一步研究；（2）大功率采煤機(jī)的工況監(jiān)制。故障診斷于控制系統(tǒng)的研究；（3）為最大限度的利用我國(guó)能源，著力研制發(fā)展薄煤層采掘機(jī)；（4）應(yīng)用高新技術(shù)，嚴(yán)格管理，提高可靠性. 在電牽引采煤機(jī)的研制領(lǐng)域，我國(guó)雖然取得了一些客觀的成績(jī)，但與目前與國(guó)外先進(jìn)的采煤機(jī)相比，再總體參數(shù)性能方

14、面尚有較大差距，某些關(guān)鍵部件的性能、功能、適用范圍還亟待完善和提高，尤其是線監(jiān)控、故障診斷及預(yù)報(bào)、信號(hào)傳輸與采煤機(jī)自動(dòng)控制、傳感器等智能化技術(shù)和機(jī)械部件的可靠性、壽命與國(guó)外的相比差距很大，此外，我國(guó)在采煤機(jī)的機(jī)械結(jié)構(gòu)參數(shù)設(shè)計(jì)、加工制造和材質(zhì)性能上與國(guó)外先進(jìn)水平也有較大的差距。因此，為提高產(chǎn)品質(zhì)量，采煤機(jī)的機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)理論設(shè)計(jì)尚需加大研究力度。 1.3 采煤機(jī)的發(fā)展趨勢(shì)采煤機(jī)的發(fā)展趨勢(shì)80 年代以來(lái)，滾筒式采煤機(jī)在結(jié)構(gòu)、性能參數(shù)、可靠性和易維修性上都有很大的改進(jìn)。歸結(jié)起來(lái)，滾筒式采煤機(jī)有以下特征和發(fā)展趨勢(shì)：1）增大功率和能力為了適應(yīng)綜采工作面高產(chǎn)、高效和在不同地質(zhì)條件下快速截割煤巖的需要，不論厚

15、、中厚和薄煤層的采煤機(jī)均在不斷增大裝機(jī)功率和生產(chǎn)能力。2）電牽引采煤機(jī)已成為主導(dǎo)機(jī)型目前電牽引采煤機(jī)已成為德國(guó)、英國(guó)、美國(guó)、日本和法國(guó)等主要生產(chǎn)國(guó)的主導(dǎo)機(jī)型。3）增大牽引速度和牽引力，并改進(jìn)無(wú)鏈牽引機(jī)構(gòu) 為了適應(yīng)綜采高產(chǎn)高效的要求，近代采煤機(jī)的牽引速度和牽引力都有較大的增大。4）機(jī)器的結(jié)構(gòu)布置有新的發(fā)展 近年來(lái)不斷發(fā)展和研制出了多機(jī)橫向布置、部件可側(cè)面拉裝的整機(jī)箱式機(jī)身、縱向布置采煤機(jī)的牽引部和截割部合為一個(gè)部件、破碎機(jī)采用單獨(dú)電動(dòng)機(jī)傳動(dòng)、改進(jìn)擋煤板傳動(dòng)裝置、無(wú)底托架或不用整體底托架等新的結(jié)構(gòu)布置方式。5）截割滾筒的革新和改進(jìn) 截割滾筒的改進(jìn)是圍繞增大截深、減低煤塵、增大塊煤率和提高壽命等目標(biāo)

16、進(jìn)行的其主要改進(jìn)有增大截深、采用強(qiáng)力截齒、增大塊煤率和減少煤塵生成、滾筒設(shè)計(jì) CAD、高壓水射流噴霧降塵和助切、加固滾筒結(jié)構(gòu)等方面。6）擴(kuò)大采煤機(jī)的使用范圍，不斷開(kāi)發(fā)難采煤層的機(jī)型 薄煤層、厚煤層、硬粘并有夾矸煤層、大傾角、破碎頂板等難采煤層的機(jī)型的發(fā)展有，開(kāi)發(fā)出了薄煤層、厚煤層、大傾角、短機(jī)身、窄機(jī)身等機(jī)型。7）提高采區(qū)工作電壓 80 年代以前，各國(guó)采區(qū)工作面設(shè)備電壓多為 1000V 左右。隨著綜采設(shè)備向大功率發(fā)展，目前采煤機(jī)最大功率達(dá) 1220kW，截割電機(jī)最大功率達(dá) 6000kW，刮板輸送機(jī)最大功率達(dá) 1125kW，驅(qū)動(dòng)電機(jī)最大功率達(dá) 525 kW，加上工作面長(zhǎng)度的不斷增長(zhǎng)，所以必須提高

17、采區(qū)的供電電壓，目前各國(guó)生產(chǎn)的大功率采煤機(jī)，其供電電壓一般為 2300、3300、4160 和5000V 等幾檔。8）采用微電子技術(shù)，實(shí)現(xiàn)機(jī)電液一體化的采集、工況監(jiān)測(cè)、故障診斷和自動(dòng)控制現(xiàn)代采煤機(jī)均裝有功能完善的用微處理器控制的數(shù)據(jù)采集、工況監(jiān)測(cè)、故障診斷和自動(dòng)控制，這是代表采煤機(jī)水平的重要標(biāo)志?，F(xiàn)代采煤機(jī)的微處理系統(tǒng)除了工況監(jiān)測(cè)，還可以對(duì)其采集信息進(jìn)行分析處理，再輸出顯示、存儲(chǔ)、控制和傳輸?shù)?，以?shí)現(xiàn)檢測(cè)、預(yù)警、保護(hù)、健康診斷、事故查詢、維修指導(dǎo)和調(diào)度分析等多種功能。9）貫徹標(biāo)準(zhǔn)化、系列化和通用化原則，加速開(kāi)發(fā)適合不同地質(zhì)條件的新機(jī)型 目前各主要采煤機(jī)生產(chǎn)廠家都十分重視三化原則，將采煤機(jī)各主要

18、部件（如電動(dòng)機(jī)、截割部固定減速箱、搖臂、滾筒、牽引部、截牽箱、行走箱、牽引機(jī)構(gòu)等）制定標(biāo)準(zhǔn)，作為適合不同條件的通用部件，各部件間的連接尺寸一致。這樣，就可以根據(jù)不同的地質(zhì)條件的要求，很容易用積木式方法將各部件組合成新機(jī)型，以擴(kuò)大采煤機(jī)的系列和加速研制過(guò)程。10）提高采煤機(jī)的可靠性和壽命，提高易維修性，縮短井下更換部件時(shí)間，延長(zhǎng)大修周期，提高機(jī)器的使用率和開(kāi)機(jī)率。 1.4采煤機(jī)的分類和組成采煤機(jī)的分類和組成采煤機(jī)有不同的分類方法，一般我們按照工作機(jī)構(gòu)的形式進(jìn)行分類，可分為：滾筒式、鉆削式和鏈?zhǔn)讲擅簷C(jī)；現(xiàn)在我們所說(shuō)的采煤機(jī)主要是指滾筒采煤機(jī)，這種采煤機(jī)適用范圍廣，可靠性高，效率高，所以現(xiàn)在使用很廣

19、泛。滾筒采煤機(jī)的組成如圖 1-1 所示。采煤機(jī)于刮板輸送機(jī)配套如圖 1-2 圖所示。采煤機(jī)組要組成：左、右截割滾筒，左、右行走減速箱，左、右行走箱，電器控制箱，變頻調(diào)速箱，中間框架，托纜裝置及噴霧冷卻系統(tǒng)等組成。截割部：截割電動(dòng)機(jī)橫向布置在搖臂上單獨(dú)驅(qū)動(dòng)，經(jīng)搖臂減速箱三級(jí)直齒、以及行星傳動(dòng)減速后，通過(guò)方形出軸與截割滾筒連接，驅(qū)動(dòng)截割滾筒旋轉(zhuǎn)，實(shí)現(xiàn)割煤、落煤、裝煤。牽引部：兩臺(tái)行走電機(jī)橫向布置在左右行走箱內(nèi)實(shí)現(xiàn)雙牽引，經(jīng)行星減速器的減速后，帶動(dòng)左右行走箱體中的小齒輪輪回轉(zhuǎn)，經(jīng)一級(jí)直齒減速后，驅(qū)動(dòng)行走輪和銷(xiāo)軌嚙合，使采煤機(jī)沿工作面刮板輸送機(jī)正或是飯方向移動(dòng)，牽引多采用交流變頻調(diào)速、齒輪-銷(xiāo)軌式牽引

20、系統(tǒng)。電控箱（礦用隔爆兼本安型）：該電控箱為獨(dú)立隔爆箱體，可以從采空側(cè)抽出。電氣控制系統(tǒng)采用可編程控制器（PLC）控制，具有瓦斯報(bào)警裝置。各項(xiàng)保護(hù)和顯示功能齊全，并配備中文液晶顯示屏，實(shí)時(shí)顯示采煤機(jī)的工況參數(shù)。變頻調(diào)速箱（礦用隔爆型交流變頻）：該變頻調(diào)速箱為獨(dú)立隔爆箱體，由三個(gè)腔體組成，變壓器腔、變頻器腔和接線腔。大蓋板上設(shè)有電控按鈕和顯示窗，箱體上設(shè)有冷卻水通道。支撐：由采煤機(jī)煤壁側(cè)的兩個(gè)滑靴和采空側(cè)的兩個(gè)導(dǎo)向滑靴分別支承在工作面刮板機(jī)的槽幫和銷(xiāo)軌上。調(diào)高：主要由調(diào)高電機(jī)、調(diào)高泵、粗過(guò)濾器、手液動(dòng)換向閥、集成塊閥和油箱等組成。各部分均可以從中間框架的采空側(cè)抽出，維修方便。噴霧冷卻系統(tǒng)：主要由

21、接頭、水封、泄露環(huán)、軸承裝置、外殼、不銹鋼水管、O 形圈、定位銷(xiāo)、管座、高壓軟管、鉸接體、交接螺釘?shù)冉M成。 圖 1-1 MG300/700-WD 型電牽引采煤機(jī) 1.采煤機(jī)2.刮板輸送機(jī)3.液壓支架圖 1-2 三機(jī)配合圖2、2 總體方案的確定總體方案的確定2.1 MG300/700-WD 型采煤機(jī)簡(jiǎn)介型采煤機(jī)簡(jiǎn)介MG300/700-WD 型機(jī)載交流電牽引采煤機(jī)，該機(jī)裝機(jī)功率 700KW，截割功率 2300KW,牽引功率 240KW。該采煤機(jī)使用的電氣控制箱符合礦用電氣設(shè)備防爆規(guī)程的要求，可在有瓦斯或煤層爆炸危險(xiǎn)的礦井中使用，并可在海拔不超過(guò) 2000m、周?chē)橘|(zhì)溫度不超過(guò)40或低于10、不足以

22、腐蝕和破壞絕緣的氣體與導(dǎo)電塵埃的情況下使用。2.2 主要技術(shù)參數(shù)具體技術(shù)參數(shù)如下：適用煤層1.9-3.8m機(jī)面高度1438mm下切量540mm牽引力580/350KN截深630mm適用傾角16最大采高3680mm滾筒直徑1800 2000裝機(jī)功率698.5KW截割電機(jī)型號(hào)YBC3-300牽引電機(jī)型號(hào)YBCS4-40B牽引形式交流變頻截割電機(jī)電壓1140V牽引電機(jī)電壓 380V泵電機(jī)型號(hào) YBRB-18.5滾筒轉(zhuǎn)速 34.04r/min搖臂長(zhǎng)度2228.69mm截割電機(jī)功率 2300KW牽引電機(jī)功率 240KW泵電機(jī)功率 18.5KW搖臂擺角 +37.6-14無(wú)鏈牽引方式 銷(xiāo)軌牽引形式 交流變頻

23、整機(jī)重量 46t配套刮板機(jī) SGZ764/630配套噴霧泵站 PB-320/6.32.3 采煤機(jī)截割部傳動(dòng)系統(tǒng)概述采煤機(jī)截割部傳動(dòng)系統(tǒng)概述截割機(jī)構(gòu)是采煤機(jī)的工作機(jī)構(gòu)，在采煤過(guò)程中完成實(shí)現(xiàn)割煤、落煤、裝煤、噴霧等作業(yè)。截割機(jī)構(gòu)主要由截割電動(dòng)機(jī)、搖臂減速箱、截割滾筒等組成，截割機(jī)構(gòu)并設(shè)有冷卻系統(tǒng)、內(nèi)噴霧系統(tǒng)、離合器等裝置。截割電動(dòng)機(jī)橫向直接安裝在搖臂減速箱內(nèi)，與傳統(tǒng)的縱向布置的采煤機(jī)相比，沒(méi)有固定減速箱、搖臂回轉(zhuǎn)套、螺旋錐齒輪等結(jié)構(gòu)，傳動(dòng)效率高，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、緊湊。兩個(gè)搖臂，分別用階梯軸同左右行走減速箱鉸接。同時(shí)通過(guò)搖臂回轉(zhuǎn)腿上的 90 孔用圓柱銷(xiāo)與安裝在減速箱上的調(diào)高油缸鉸接，通過(guò)調(diào)高油缸的伸縮，實(shí)

24、現(xiàn)左右滾筒的升降。截割機(jī)構(gòu)由如下特點(diǎn)：1.搖臂回轉(zhuǎn)處采用鉸接軸結(jié)構(gòu)，與機(jī)身沒(méi)有機(jī)械傳動(dòng)，回轉(zhuǎn)部分的磨損與搖臂內(nèi)的齒輪嚙合無(wú)關(guān)，提高傳動(dòng)精度；2.搖臂齒輪減速都采用直齒傳動(dòng)，傳動(dòng)效率高；3.截割電動(dòng)機(jī)和搖臂一軸主動(dòng)輪之間，采用細(xì)長(zhǎng)肉想扭矩軸聯(lián)結(jié)，電動(dòng)機(jī)和搖臂主動(dòng)軸齒輪位置的少量誤差，也不影響動(dòng)力傳遞，便于安裝；在截割滾筒受到較大的沖擊載荷時(shí)對(duì)機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)的齒輪和軸承起到緩沖的作用，提高可靠性；4.高速軸油封尺寸小，線速度大大降低，提高了油封的可靠性和使用壽命；5.搖臂采用彎搖臂形式，相對(duì)直搖臂結(jié)構(gòu)可以加大裝煤口，提高裝煤率，增加塊煤率。搖臂外殼上、下由冷卻水套，以降低搖臂內(nèi)油池的溫度。輸出端采用

25、 410410mm 方形出軸與滾筒聯(lián)結(jié)，滾筒采用三頭螺旋葉片，其直徑可根據(jù)煤層厚度在 1.51.8m 內(nèi)選擇，輸出轉(zhuǎn)速可根據(jù)不同直徑滾筒的線速度要求和煤質(zhì)硬度，在三檔速度內(nèi)選擇.截割電動(dòng)機(jī)的輸出軸是帶有內(nèi)花鍵的空心軸，通過(guò)細(xì)長(zhǎng)的柔性扭矩軸與一軸齒輪 Z1 相連。電動(dòng)機(jī)輸出轉(zhuǎn)矩通過(guò)齒 Z1,Z2,Z3,Z4,Z5,Z6,Z7,Z8,Z9傳到行星減速器，最后由行星減速器的行星架輸出，將動(dòng)力傳給截割滾筒。左、右搖臂減速箱傳動(dòng)方式相同，傳動(dòng)元件全部通用。2.4 采煤機(jī)牽引部概述采煤機(jī)牽引部概述 行走機(jī)構(gòu)由機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)和變頻調(diào)速系統(tǒng)組成。表 2-1 行走機(jī)構(gòu)牽引特征表牽引功率（KW） 24050HZ83

26、.4HZ電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速（r/min）14722455牽引速度（m/min）7.3412牽引力（KN）570350 2.5 電機(jī)的選擇電機(jī)的選擇截割電動(dòng)機(jī)的選擇由設(shè)計(jì)要求知，截割部功率為 3002KW，即每個(gè)截割部功率為300KW。根據(jù)礦下電機(jī)的具體工作情況，要有防爆和電火花的安全性，以保證在有爆炸危險(xiǎn)的含煤塵和瓦斯的空氣中絕對(duì)安全;而且電機(jī)工作要可靠，啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩大，過(guò)載能力強(qiáng)，效率高。據(jù)此選擇由撫順廠生產(chǎn)的三相鼠籠異步防爆電動(dòng)機(jī) YBC3300,其主要參數(shù)如下： 額定功率：300KW； 額定電壓：1140V 額定電流：176A; 額定轉(zhuǎn)速：1472P/m 額定頻率：50HZ; 絕緣等級(jí)： H 接線方

27、式：Y 工作方式：S1 質(zhì)量： 1502KG 冷卻方式：外殼水冷 螺孔： 19-18 輸出軸： EXT21Z3m 30P 該電機(jī)總體呈圓形, 其電動(dòng)機(jī)輸出軸上，帶有漸開(kāi)線花鍵，通過(guò)該花鍵電機(jī)將輸出的動(dòng)力傳遞給搖臂的齒輪減速機(jī)構(gòu)。牽引電動(dòng)機(jī)的選擇由設(shè)計(jì)要求知，截割部功率為 402KW，即每個(gè)截割部功率為40KW。根據(jù)礦下電機(jī)的具體工作情況，要有防爆和電火花的安全性，以保證在有爆炸危險(xiǎn)的含煤塵和瓦斯的空氣中絕對(duì)安全;而且電機(jī)工作要可靠，啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩大，過(guò)載能力強(qiáng)，效率高。據(jù)此選擇由撫順廠生產(chǎn)的三相鼠籠異步防爆電動(dòng)機(jī) YBCS440B,其主要參數(shù)如下： 額定功率：40KW； 額定電壓：380V 額定電流

28、：100A; 額定轉(zhuǎn)速：1472P/m 額定頻率：50HZ; 絕緣等級(jí)： H 接線方式：Y 工作方式：S1 質(zhì)量： 802KG 冷卻方式：外殼水冷 螺孔： 4-18 輸出軸： EXT17Z2.5m 30P 該電機(jī)總體呈圓形, 其電動(dòng)機(jī)輸出軸上，帶有漸開(kāi)線花鍵，通過(guò)該花鍵電機(jī)將輸出的動(dòng)力傳遞給搖臂的齒輪減速機(jī)構(gòu)。2.6 截割部總體傳動(dòng)方案的確定截割部總體傳動(dòng)方案的確定 2.6.1 傳動(dòng)比的確定傳動(dòng)比的確定 滾筒上截齒的切線速度，稱為截割速度，它可由滾筒的轉(zhuǎn)速和直徑計(jì)算而的，為了減少滾筒截割產(chǎn)生的細(xì)煤和粉塵，增大塊煤率，滾筒的轉(zhuǎn)速出現(xiàn)低速化的趨勢(shì)。滾筒轉(zhuǎn)速對(duì)滾筒截割和裝載過(guò)程影響都很大；但對(duì)粉塵生

29、成和截齒使用壽命影響較大的是截割速度而不是滾筒轉(zhuǎn)速?？倐鲃?dòng)比總i 24.4307.341472滾總nnI 電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速 r/minn 滾筒轉(zhuǎn)速 r/min滾n2.6.2 傳動(dòng)比的分配傳動(dòng)比的分配在進(jìn)行多級(jí)傳動(dòng)系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)時(shí)，傳動(dòng)比分配是一個(gè)重要環(huán)節(jié)，能否合理分配傳動(dòng)比，將直接影響到傳動(dòng)系統(tǒng)的外闊尺寸、重量、結(jié)構(gòu)、潤(rùn)滑條件、成本及工作能力。多級(jí)傳動(dòng)系統(tǒng)傳動(dòng)比的確定有如下原則：1各級(jí)傳動(dòng)的傳動(dòng)比一般應(yīng)在常用值范圍內(nèi)，不應(yīng)超過(guò)所允許的最大值，以符合其傳動(dòng)形式的工作特點(diǎn)，使減速器獲得最小外形。2.各級(jí)傳動(dòng)間應(yīng)做到尺寸協(xié)調(diào)、結(jié)構(gòu)勻稱；各傳動(dòng)件彼此間不應(yīng)發(fā)生干涉碰撞；所有傳動(dòng)零件應(yīng)便于安裝。3使各級(jí)傳動(dòng)的承

30、載能力接近相等，即要達(dá)到等強(qiáng)度。4使各級(jí)傳動(dòng)中的大齒輪進(jìn)入油中的深度大致相等，從而使?jié)櫥容^方便。由于采煤機(jī)在工作過(guò)程中常有過(guò)載和沖擊載荷，維修比較困難，空間限制又比較嚴(yán)格，故對(duì)行星齒輪減速裝置提出了很高要求。因此，這里先確定行星減速機(jī)構(gòu)的傳動(dòng)比。本次設(shè)計(jì)采用 NWG 型行星減速裝置，其原理如圖所示：a-太陽(yáng)輪 b-內(nèi)齒圈 g-行星輪 x-行星架 NWG行星機(jī)構(gòu)該行星齒輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu)主要由太陽(yáng)輪 a、內(nèi)齒圈 b、行星輪 g、行星架 x等組成。傳動(dòng)時(shí)，內(nèi)齒圈 b 固定不動(dòng)，太陽(yáng)輪 a 為主動(dòng)輪，行星架 x 上的行星輪 g面繞自身的軸線 oxox 轉(zhuǎn)動(dòng)，從而驅(qū)動(dòng)行星架 x 回轉(zhuǎn)，實(shí)現(xiàn)減速。運(yùn)轉(zhuǎn)中，軸線

31、 oxox 是轉(zhuǎn)動(dòng)的。這種型號(hào)的行星減速裝置，效率高、體積小、重量輕、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、制造方便、傳動(dòng)功率范圍大，可用于各種工作條件。因此，它用在采煤機(jī)截割部最后一級(jí)減速是合適的，該型號(hào)行星傳動(dòng)減速機(jī)構(gòu)的使用效率為0.970.99,傳動(dòng)比一般為 2.113.7。如上圖所示，當(dāng)內(nèi)齒圈 b 固定，以太陽(yáng)輪 a 為主動(dòng)件，行星架 g 為從動(dòng)件時(shí)，傳動(dòng)比的推薦值為 2.79。查閱文獻(xiàn)4,采煤機(jī)截割部行星減速機(jī)構(gòu)的傳動(dòng)比一般為 46。這里定行星減速機(jī)構(gòu)傳動(dòng)比9 . 5bagi則其他三級(jí)減速機(jī)構(gòu)總傳動(dòng)比43.245.9=7.32總II bagi由于采煤機(jī)機(jī)身高度受到嚴(yán)格限制，每級(jí)傳動(dòng)比一般為根據(jù); 43ji前述多

32、級(jí)減數(shù)齒輪的傳動(dòng)比分配原則和搖臂的具體結(jié)構(gòu)，初定各級(jí)傳動(dòng)比為： , 6 . 11i,14. 22i16. 23i以此計(jì)算，四級(jí)減速傳動(dòng)比的總誤差為： 2.142.165.9）43.2496 . 124.43(在誤差允許范圍 5內(nèi)，合適。3 齒輪設(shè)計(jì)齒輪設(shè)計(jì)3.1 齒輪正確嚙合條件齒輪正確嚙合條件 齒輪正確嚙合條件：嚙合齒輪的模數(shù)、壓力角分別相等。 連續(xù)傳動(dòng)條件：齒輪嚙合的重合度大于 1.3.2 齒輪材料的選擇齒輪材料的選擇 選擇原則滿足工作條件的要求；考慮齒輪尺寸的大?。豢紤]到齒輪受到重載和沖擊載荷的情況；選用高強(qiáng)度鋼表面要硬化處理。 選用材料 選用 18Cr2Ni4Wa，需經(jīng)過(guò)表面滲碳淬火，

33、有效硬化層深度為 1.11.4mm，表面硬度為 5862HRc，齒芯硬度為 3842HRc，強(qiáng)度極限為b =1200Mpa，屈服極限 s=1100Mpa。3.3 傳動(dòng)系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)參數(shù)的計(jì)算傳動(dòng)系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)參數(shù)的計(jì)算3.3.1 各軸轉(zhuǎn)速計(jì)算各軸轉(zhuǎn)速計(jì)算： 從電動(dòng)機(jī)出來(lái)，各軸依次命名為、軸。軸 min14721n/r軸 min/9206 . 1/14723rn軸 43014. 2/920/234inn min/r軸 min/19916. 2/430/346rinn3.3.2 各軸功率計(jì)算各軸功率計(jì)算：軸 0.99=29730031PPkW軸 0.980.99 =285.2729721212PP2kW軸 0

34、.980.99=276.7827.2851223PPkW軸 0.980.990.99=265.8378.27631234PPkW軸 0.980.990.99=255.3383.26531245PPkW軸 0.980.99=248.283.2551256PPkW軸 0.980.990.99=238.42 .24831267PPkW軸 0.980.990.99=2294 .23831278PPkW3.3.3 各軸扭矩計(jì)算各軸扭矩計(jì)算:軸 95509550111nPTmN 19271472297軸 95509550333nPTmN 290092078.276軸 95509550444nPTmN 1

35、.601164.43083.265軸 95509550777nPTmN 114401994 .238將上述計(jì)算結(jié)果列入下表,供以后設(shè)計(jì)計(jì)算使用運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力參數(shù)編號(hào)功率/kW轉(zhuǎn)速n/(rmin)1轉(zhuǎn)矩T/(Nm)傳動(dòng)比軸29714721927軸285.2792029001.6軸265.8543060112.14軸229199114402.163.4 齒輪的受力分析齒輪的受力分析3.4 齒輪設(shè)計(jì)及強(qiáng)度效核齒輪設(shè)計(jì)及強(qiáng)度效核：這里主要是根據(jù)查閱的相關(guān)書(shū)籍和資料，借鑒以往采煤機(jī)截割部傳動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)初步確定各級(jí)傳動(dòng)中齒輪的齒數(shù)、轉(zhuǎn)速、傳動(dòng)的功率、轉(zhuǎn)矩以及各級(jí)傳動(dòng)的效率，進(jìn)而對(duì)各級(jí)齒輪模數(shù)進(jìn)行初步確定，

36、具體計(jì)算過(guò)程級(jí)計(jì)算結(jié)果如下：統(tǒng)的設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)初步確定各級(jí)傳動(dòng)中齒輪的齒數(shù)、轉(zhuǎn)速、傳動(dòng)的功率、轉(zhuǎn)矩以及各級(jí)傳動(dòng)的效率，進(jìn)而對(duì)各級(jí)齒輪模數(shù)進(jìn)行初步確定，截割部齒輪的設(shè)計(jì)及強(qiáng)度效核我國(guó)薄及較薄煤層分布廣泛，全國(guó)多處礦井都賦存有薄及較薄煤層。薄及較薄煤層可采儲(chǔ)量 61.5 億噸，約占煤炭總開(kāi)采量的 19%。為了充分實(shí)現(xiàn)較薄煤層的高效開(kāi)采，充分利用煤炭資源，可以對(duì)較薄煤層采取長(zhǎng)壁開(kāi)采方式，本設(shè)計(jì)就是較薄煤層長(zhǎng)臂開(kāi)采的配套設(shè)備中采煤機(jī)的設(shè)計(jì)。在設(shè)計(jì)過(guò)程中得到了高峰老師的親切指導(dǎo)。 從采煤機(jī)選型到參數(shù)確定過(guò)程中，高峰老師給于多次指導(dǎo)，最初的設(shè)計(jì)也是數(shù)易其稿。 本文設(shè)計(jì)的采煤機(jī)主要有以下特點(diǎn)：(1) 針對(duì)腳脖煤層

37、賦存特點(diǎn)，結(jié)構(gòu)緊湊，過(guò)機(jī)空間、人員操作、行走空間相對(duì)較大；頂梁為變斷面薄型、前翹整體頂梁，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，對(duì)前部頂板的支撐效果好，并具有較高的可靠性；(2) 平衡千斤頂采用兩個(gè) 125mm 缸徑千斤頂，增加了平衡千斤頂作用可靠性以及連接裝置的可靠性；(3) 采用前單、后雙連桿機(jī)構(gòu)，支架穩(wěn)定性好，縱向尺寸小，搬家、運(yùn)輸方便；(4) 底座采用整體剛性底座，即可保證推移機(jī)構(gòu)能順利出煤，又可提高支架整體剛度； (5) 推移機(jī)構(gòu)為短推桿機(jī)構(gòu)，結(jié)構(gòu)可靠，拆裝方便，利于實(shí)現(xiàn)快速移架；根據(jù)現(xiàn)有支架的結(jié)構(gòu)和特點(diǎn)，設(shè)計(jì)出了頂梁、底座、四連桿、立柱等重要部件的結(jié)構(gòu)。在此基礎(chǔ)上，對(duì)各個(gè)結(jié)構(gòu)件的強(qiáng)度進(jìn)行了校核，均滿足強(qiáng)度條件

38、。在設(shè)計(jì)中，利用三維制圖軟件繪制了采煤機(jī)。先繪制支架的主要的結(jié)構(gòu)件：頂梁、掩護(hù)梁、前后連桿、底座、立柱、平衡千斤頂，并進(jìn)行裝配成整體支架。通過(guò)繪制完整三維采煤機(jī)加深了設(shè)計(jì)過(guò)程中對(duì)采煤機(jī)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和參數(shù)設(shè)計(jì)的理解。在結(jié)構(gòu)確定和參數(shù)確定過(guò)程中參閱了大量的資料，并參考了在實(shí)習(xí)中看到的采煤機(jī)的實(shí)體，最終確定最后結(jié)構(gòu)形式和具體參數(shù)。在進(jìn)行最后的強(qiáng)度校核時(shí)，選取了眾多方法種的一種，主要以建立支架力學(xué)模型和受力分析為主，目前，出現(xiàn)了一些新的方法來(lái)研究支架的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度，有限元法，薄壁箱型截面組合強(qiáng)度的計(jì)算機(jī)輔助算法以及采煤機(jī)強(qiáng)度的概率設(shè)計(jì)法是當(dāng)前計(jì)算機(jī)輔助程度較高的方法，這些新的技術(shù)和知識(shí)都有待于在今后的工作和

39、學(xué)習(xí)中進(jìn)行研究。參考文獻(xiàn)參考文獻(xiàn)123 程居山.礦山機(jī)械.徐州：中國(guó)礦業(yè)大學(xué)出版社，2000， 7711745 6 雷天覺(jué).新編液壓工程手冊(cè).北京：北京理工大學(xué)出版社，1998， 8127 8 79 10 甘永立.幾何量公差與檢測(cè).上海：上海科學(xué)技術(shù)出版社，2001， 126511 徐灝.機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè).北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2003， 81712 13 14 15 1617 致謝致謝四年大學(xué)學(xué)習(xí)時(shí)光已經(jīng)接近尾聲，在此我想對(duì)我的母校，我的父母、親人們，我的老師和同學(xué)們表達(dá)我由衷的謝意。在這大學(xué)學(xué)習(xí)生活的最后階段，我們按照學(xué)校安排，完成了畢業(yè)設(shè)計(jì)，這不僅是對(duì)四年所學(xué)知識(shí)的全面系統(tǒng)的總結(jié)和檢驗(yàn)，也是

40、今后學(xué)習(xí)和工作的開(kāi)始。在這里，我要感謝我的畢業(yè)設(shè)計(jì)指導(dǎo)老師李新平老師。在我做畢業(yè)設(shè)計(jì)的每個(gè)階段，從選題到查閱資料，論文提綱的確定，論文圖紙的修改，后期論文的調(diào)整等各個(gè)環(huán)節(jié)中都給予了我悉心的指導(dǎo)。這幾個(gè)月以來(lái)，李老師不僅在學(xué)業(yè)上給我以精心指導(dǎo)，同時(shí)還在思想給我以無(wú)微不至的關(guān)懷，在此謹(jǐn)向李老師致以誠(chéng)摯的謝意和崇高的敬意。在設(shè)計(jì)過(guò)程中，同組的各位同學(xué)給了我很大的幫助，再此向他們表示真心的感謝。感謝學(xué)校、學(xué)院在我完成論文過(guò)程中提高一切資源和便利。感謝從百忙之中抽出時(shí)間來(lái)評(píng)閱論文的各位專家、教授，向各位對(duì)我畢業(yè)設(shè)計(jì)評(píng)審和指導(dǎo)的專家、教授和各位老師表示衷心感謝！附錄一附錄一開(kāi)關(guān)磁阻電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)電牽引采煤機(jī)開(kāi)

41、關(guān)磁阻電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)電牽引采煤機(jī)摘要摘要-本文介紹了雙開(kāi)關(guān)磁阻電動(dòng)機(jī)并聯(lián)傳動(dòng)系統(tǒng)控制驅(qū)動(dòng)電牽引采煤機(jī)。 本文介紹了系統(tǒng)的各個(gè)組件，如開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)，主電路中的功率變換器和控制器等。 這里給出了它的控制原理，它主要是用 PI 算法和載荷均勻分布的模糊算法獲得信號(hào)來(lái)控制電機(jī)轉(zhuǎn)速這樣一個(gè)閉環(huán)系統(tǒng)。 這里也列出了它的測(cè)試結(jié)果。測(cè)試結(jié)果表明，在磁阻電動(dòng)機(jī) 1 上供應(yīng)的平均直流電流于在磁阻電動(dòng)機(jī) 2 上的相對(duì)誤差在 10以內(nèi)。 關(guān)鍵詞：開(kāi)關(guān)磁阻； 電機(jī)控制； 采煤機(jī)； 煤礦；電牽引。 1、導(dǎo)言、導(dǎo)言地下礦井周?chē)沫h(huán)境是相當(dāng)惡劣的。 一方面，它非常潮濕和高粉塵并且屬于易燃易爆環(huán)境。 而在另一方面，井下的空間是非常

42、有限的，因?yàn)樗?jié)約開(kāi)采礦井的投資，所以這些給井下設(shè)備的維護(hù)帶來(lái)了很大的困難。 在現(xiàn)代煤礦開(kāi)采過(guò)程中，自動(dòng)化設(shè)備得到了廣泛的使用，但是自動(dòng)化設(shè)備的故障，可以影響到煤礦的正常生產(chǎn)和生產(chǎn)效益。 采煤機(jī)是可以將煤從煤壁中開(kāi)采下來(lái)的采礦設(shè)備。傳統(tǒng)的采煤機(jī)是用液壓傳動(dòng)系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)的，但是由于液壓系統(tǒng)中的油液很容易被污染所以導(dǎo)致液壓系統(tǒng)的故障率很高。液壓傳動(dòng)系統(tǒng)的故障可能直接影響礦井的生產(chǎn)和效益。電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的故障率相對(duì)液壓傳動(dòng)系統(tǒng)是比較低的，但是由于電機(jī)安裝在防暴外殼中所以給電機(jī)的冷卻帶來(lái)了困難。 電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)也自動(dòng)化設(shè)備是其中的關(guān)鍵部件，所以發(fā)展新型電動(dòng)機(jī)調(diào)速系統(tǒng)一直是煤礦開(kāi)采重視的問(wèn)題。 開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)驅(qū)

43、動(dòng)之所以能成為煤礦主要設(shè)備的調(diào)速電氣傳動(dòng)系統(tǒng)，1 因?yàn)樗哂休^高的運(yùn)行可靠性和容錯(cuò)能力2 。 開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)驅(qū)動(dòng)由雙凸極開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)，單極功率變換器和控制器組成，它們被固定在電機(jī)和電力變換器中。 在電機(jī)中沒(méi)有電刷結(jié)構(gòu)，并且雙極功率變換器的功率變換器的故障率比較低。 開(kāi)關(guān)磁阻電動(dòng)機(jī)可以用在電機(jī)和功率變換器相故障少，而且每種相故障取決于其本身的情況下。開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)中沒(méi)有繞組轉(zhuǎn)子等，所以沒(méi)有銅損的損失，只有在轉(zhuǎn)動(dòng)過(guò)程中很少的鐵損。這樣開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)就很容易冷卻了，因?yàn)樗鼪](méi)有必要冷卻轉(zhuǎn)子。 采煤機(jī)用的開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)驅(qū)動(dòng)已經(jīng)研制成功。 文章中給出了樣機(jī)。 二、系統(tǒng)組件二、系統(tǒng)組件研制成功的驅(qū)動(dòng)電牽引采煤機(jī)的開(kāi)

44、關(guān)磁阻電機(jī)驅(qū)動(dòng)是一種雙重開(kāi)關(guān)磁阻電動(dòng)機(jī)并聯(lián)驅(qū)動(dòng)的系統(tǒng)。 該系統(tǒng)是由兩個(gè)開(kāi)關(guān)磁阻電動(dòng)機(jī)和一個(gè)安裝功率變換器和控制器的控制箱。 通過(guò)兩個(gè)開(kāi)關(guān)磁阻電動(dòng)機(jī)都是三相 12 / 8 結(jié)構(gòu)。開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)如圖 1 所示。 兩個(gè)開(kāi)關(guān)磁阻電動(dòng)機(jī)都分別包在防爆外殼中。其中電機(jī)額定功率 40 千瓦，額定轉(zhuǎn)速 1155 轉(zhuǎn)/分鐘，調(diào)速范圍從 100 轉(zhuǎn)/分鐘到 1500r/min 。功率轉(zhuǎn)換包括兩個(gè)三相對(duì)稱橋功率轉(zhuǎn)換器并聯(lián)。 該 IGBT 的則作為主開(kāi)關(guān)。 三相 380V 交流電源被整流并供應(yīng)給電源轉(zhuǎn)換器。主電路中的功率變換器如圖 2 所示。IGBTS 是主要使用的開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)。在控制器中，有轉(zhuǎn)子位置檢測(cè)電路，整流電路

45、，電壓和電流的保護(hù)電路，主開(kāi)關(guān)的柵極驅(qū)動(dòng)電路和閉環(huán)轉(zhuǎn)速，負(fù)荷平衡分布的數(shù)字控制器。 三三 控制策略控制策略這兩個(gè)開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)都可以在相同的牽引導(dǎo)軌上驅(qū)動(dòng)所有采煤機(jī)的輸電裝備，因此這兩個(gè)開(kāi)關(guān)磁阻電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速就可以達(dá)到同步。這個(gè)以閉環(huán)系統(tǒng)控制轉(zhuǎn)速的雙重開(kāi)關(guān)磁阻電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)時(shí)可以采用PI 算法。 在開(kāi)關(guān)磁阻電動(dòng)機(jī) 1 中，功率變換器中主開(kāi)關(guān)的觸發(fā)信號(hào)是通過(guò)調(diào)制 PWM 信號(hào)來(lái)給定的，當(dāng)比較給定轉(zhuǎn)速和實(shí)際轉(zhuǎn)速時(shí)，所用占空比的PWM 信號(hào)，其規(guī)定如下：e=gfnn1( )1()kikpkkDk eKee1( )1(1)1( )kkkDDD在上式中，ng 表示給定的轉(zhuǎn)速，nf 表示實(shí)際的速度，e 表示給定和實(shí)際轉(zhuǎn)速之間的偏差，表示開(kāi)關(guān)磁阻電動(dòng)機(jī) 1 在 K 時(shí)刻時(shí) PWM 信號(hào)占空1( )kD比的變化量，Ki 表示積分系數(shù)