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模具设计-采煤机推进机构的设计,119页 30655字 设计说明书+cad设计图目录1 绪论11.1采煤机的发展史11.2我国采煤机的发展展望11.2.1大功率、大截深电牵引采煤机的进一步研究21.2.2大功率采煤机的工况监测、故障诊断与控制系统的研究21.2.3应用高新技术，严格管理，提高可靠性21.3螺旋钻采煤机的概述31.4螺旋钻采煤机的市场价...
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内容介绍
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119页 30655字 设计说明书+CAD设计图
目 录
1 绪论 1
1.1采煤机的发展史 1
1.2我国采煤机的发展展望 1
1.2.1大功率、大截深电牵引采煤机的进一步研究 2
1.2.2大功率采煤机的工况监测、故障诊断与控制系统的研究 2
1.2.3应用高新技术，严格管理，提高可靠性 2
1.3螺旋钻采煤机的概述 3
1.4螺旋钻采煤机的市场价值 6
2 设计要求及方案确定 8
2.1设计要求 8
2.1.1使用条件 8
2.1.2液压系统 10
2.1.3钻杆 10
2.1.4供电系统 11
2.2总体方案的设计 11
3 螺旋钻杆结构参数的优化设计 13
3.1煤机螺旋钻杆结构参数优化数学模型的建立 13
3.1.1螺旋钻杆的装煤生产率理论分析 13
3.1.2螺旋钻杆装煤生产率的计算 15
3.1.3螺旋叶片设计及强度校核 16
3.1.4优化约束条件的建立 19
3.1.5模型的求解 22
3.2钻杆轴及连接件的设计 23
3.3联接套的设计 26
4 传动减速箱的设计计算 31
4.1齿轮传动的设计与计算 31
4.1.1基本的参数 31
4.1.2齿轮的计算 32
4.1.3弯曲强度校核计算 36
4.2轴的设计计算 37
4.2.1按扭转强度概略计算轴径 37
4.2.2计算支反力和绘弯扭矩图 38
4.2.3强度精确校核（验算安全系数） 42
5 推进液压缸、机架以及导轨的设计 46
5.1液压缸的设计 46
5.1.1钢筒的设计计算 47
5.1.3液压缸的校核 54
5.2液压缸的结构 57
5.2.1缸筒与端盖的连接 58
5.2.2活塞组件 59
5.2.3活塞组件的密封 60
5.3推进机构导轨的设计 62
6 螺旋钻采煤机的使用与维护 63
6.1润滑及注油 63
6.2地面检查与试运转 63
6.3下井及井下组装 64
6.4采煤机的井下操作 64
6.5机器的维护与检修 66
专题部分 68
题目：螺旋钻头的研究 68
引言 68
1 煤及煤层的性质 69
1.1煤的强度 69
1.2煤的坚固性系数 69
1.3煤的截割阻抗 69
1.4煤的压张效应 69
2 截割工况和刀具 71
2.1截割刀具的几何参数 71
2.2刀具几何参数对截割性能的影响 71
3 截齿受力分析 74
4 截齿运动模型 77
4.1坐标系的建立 77
4.2截齿的运动学模型 78
4.3不干涉条件 79
5 截齿的优化布置 83
结论 88
参考文献 90
附录1 92
螺旋钻杆优化设计程序（MATLAB） 92
附录2 93
螺旋钻杆连接件优化设计程序（MATLAB、LINGO） 93
附录3 95
螺旋钻专题程序（MATLAB、LINGO） 95
翻译部分 105
英文原文 105
中文译文 113
致 谢 119
1 绪论
1.1采煤机的发展史
20世纪40年代初，英国和前苏联相继研制出了链式采煤机，这种采煤机是通过截链截落煤，在截链上安装有被称为截齿的专用截煤工具，其工作效率低。同时德国研制出了用刨削方式落煤的刨煤机。50年代初，英国和德国相继研制出了滚筒式采煤机，在这种采煤机上安装有截煤滚筒，这是一种圆筒形部件，其上安装有截齿，用截煤滚筒实现落煤和装煤。这种采煤机与可弯曲输送机配套，奠定了煤炭开采机械化的基础。
这种采煤机的主要缺点有二点：其一是截煤滚筒的高度不能在使用中调整，对煤层厚度及其变化适应性差；其二是截煤滚筒的装煤效果不佳，限制了采煤机生产率的提高。
进入60年代，英国、德国、法国和前苏联先后对采煤机的截割滚筒做出革命性改进。其一是截煤滚筒可以在使用中调整其高度，完全解决对煤层赋存条件的适应性；其二是把圆筒形截割滚筒改进成螺旋叶片式截煤滚筒，即螺旋滚筒，极大地提高了装煤效果。这两项关键的改进是滚筒式采煤机称为现代化采煤机械的基础。
可调高螺旋滚筒采煤机或刨煤机与液压支架和可弯曲输送机配套，构成综合机械化采煤设备，使煤炭生产进入高产、高效、安全和可靠的现代化发展阶段。从此，综合机械化采煤设备成为各国地下开采煤矿的发展方向。自70年代以来，综合机械化采煤设备朝着大功率、遥控、遥测方向发展，其性能日臻完善，生产率和可靠性进一步提高。工矿自动检测、故障诊断以及计算机数据处理和数显等先进的监控技术已经在采煤机上的到应用。
1.2我国采煤机的发展展望
依靠科技进步，推进技术创新，开发高产高效矿井综合配套技术是我国煤炭科技发展的主攻方向，根据世界采煤机发展潮流和煤炭科技前沿最新消息，我国采煤机应在以下方面进行攻关研究，尽快赶上世界水平。
1.2.1大功率、大截深电牵引采煤机的进一步研究
为了满足高产高效矿井发展的需要，增产减员，增产减面，实行合理化集中生产，拟研制截割功率2X500KW~2X600KW，总装机功率1200KW~1500KW以上，截深0.8m～1.0m的高效电牵引采煤机；电机横向布置，框架式结构，无底托架，交流变频调速，供电电压3300V以上；强力型无链牵引系统，具有高牵引速度和牵引力；配用机载增压水泵和吸尘滚筒，操作方便，控制、保护齐全，性能良好。
1.2.2大功率采煤机的工况监测、故障诊断与控制系统的研究
高可靠性大功率采煤机是实现高产高效矿井合理集中生产的根本保证，采用机载计算机监测，故障诊断及自动控制系统是提高大功率采煤机可靠性和利用率的重要途径，通过开发采煤机监测传感器和机载计算机系统，以及地面中心站的故障诊断和维修管理专家系统，实现多参数工况监测和井下、地面两极预报型故障诊断及维修管理专家系统等机电一体化技术，使采煤机的技术水平、工作能力得以大幅度提高，保证高效连续生产。
参考文献
[1] 李纪青.螺旋钻采煤法.煤矿开采，2001年第2期(总第44期)
[2] 李昌熙等 .采煤机.煤炭工业出版社.1988年
[3] 黄日恒.悬臂式掘进机.中国矿业大学.1996年
[4] [苏]E.3.保晋等.采煤机破煤理论.煤炭工业出版社 . 1992年
[5] 杜长龙,肖世德.矿山机械优化设计建模与实践.北京:煤炭工业出版,1998
[6] 王传礼,王鸿萍.新型螺旋滚筒装煤性能的理论研究[J] .煤矿机械,2001 (2):15-17.
[7] 吕宝占,李晋,李娟.模糊理论在采煤机螺旋滚筒结构参数优化设计中的应用.煤矿机电,2002(4),17-20.
[8] 王传礼,汪胜陆.螺旋滚筒最低和最高装煤转速的确定.煤矿机械,1996 (4) :1-3.
[9] 张艳秋,王宪军.采煤机滚筒直径及螺旋升角对装煤效果的影响.煤矿机械,1995（3）:29-31.
[10] 吴宗泽.机械设计实用手册.化学工业出版社发行.北京.1998年
[11] 吴宗泽.机械设计教程.机械工业出版社.北京.2003年
[12] 王洪欣.机械设计工程学I.中国矿业大学出版社.江苏徐州.2001年
[13] 唐大放.机械设计工程学II.中国矿业大学出版社.江苏徐州.2001年
[14] 王文斌等.第一卷/新版机械设计手册.北京.2004年
[15] 王文斌等.第四卷/新版机械设计手册.北京.2004年
[16] 单辉祖.材料力学(上) .高等教育出版社.北京.2002年
[17] 单辉祖.材料力学(下) .高等教育出版社.北京.2002年
[18] 廖伯瑜.机械系统建模.机械工业出版社.北京.2003年
[19] 杨景蕙.机械设计.机械工业出版社.北京.1992年
[20] 高建强.采煤机螺旋滚筒的优化设计.机械工程与自动化,第1 期(总第122 期)2004 年2 月
[21] 郭贵生, 高梦祥, 郭康权.基于MATLAB挖坑机螺旋钻头参数的研究.西北农林科技大学学报,第31卷/第3期/2003年6月
[22] 王立平,叶佩青,张辉.基于ALGORFEAS的钻头有限元模型.工具技术,2001年第35卷.
[24] 刘保余,胡建启,姜一民.套管螺旋钻机钻头控向系统的研究.石油矿场机械,2003年/第32卷/第2期/第57页
[25] 李永俊,李永生,时召.煤矿机械.采煤机螺旋滚筒设计参数对块煤率的影响,2000年第5 期
[26] 马宪亭. 煤炭技术.带式输送机驱动滚筒参数的计算特点,第23卷第1期,2004年1月
[27] 王怀新,续文峰.煤矿机电.螺旋钻采煤机的结构原理和使用实践.2005年第1期
[28] 郭迎福,张永忠,彭佑多. 煤矿机电.纵轴式掘进机截割头简化运动与真实运动比较分析,2001年第1期
[29] 郭迎福,张永忠,刘德顺.纵轴式掘进机截割头横摆时的运动学分析及其仿真.煤炭学报,第27卷/第1期/2002 年2 月
[30] 刘春生. 辽宁工程技术大学学报.采煤机镐型截齿安装角的研究,第21卷第5 期/2002年10月
[31] Medhurst T P,Brown E T. A study of the mechanical beheavior of coal for pillar desigen.Int J Rock Mech Min Sci,1998:1087-1104
[32] Shen B,Duncan Fanna M E. Review of hightwall mining experience in Australia and case studies.CSIRO Exploration and Mining Report 616E 1999
[33] Baotang Shen and Mary Duncan. Geomechanices and Higwall Mining.World Coal,2001(2)35~38
[34] High Productivity–A Question of Shearer Loader Cutting Sequences? Nienhaus.K.Nienhaus,A.K.Bayer& H.Haut
[35] RUTHERFORD, A., Half-web benefits remain untapped, Australia’s Longwalls, March 2001, pp. 42-44
[36] FISCOR, S., US Longwall Census 2000, Coal Age, February 2000, pp. 32-36
[37] Schnim M.Follington I. Hightwall mining of coal. part 2: New developments in hight capacity auger mining,Surface Mining ,2002(4):417~426
目 录
1 绪论 1
1.1采煤机的发展史 1
1.2我国采煤机的发展展望 1
1.2.1大功率、大截深电牵引采煤机的进一步研究 2
1.2.2大功率采煤机的工况监测、故障诊断与控制系统的研究 2
1.2.3应用高新技术，严格管理，提高可靠性 2
1.3螺旋钻采煤机的概述 3
1.4螺旋钻采煤机的市场价值 6
2 设计要求及方案确定 8
2.1设计要求 8
2.1.1使用条件 8
2.1.2液压系统 10
2.1.3钻杆 10
2.1.4供电系统 11
2.2总体方案的设计 11
3 螺旋钻杆结构参数的优化设计 13
3.1煤机螺旋钻杆结构参数优化数学模型的建立 13
3.1.1螺旋钻杆的装煤生产率理论分析 13
3.1.2螺旋钻杆装煤生产率的计算 15
3.1.3螺旋叶片设计及强度校核 16
3.1.4优化约束条件的建立 19
3.1.5模型的求解 22
3.2钻杆轴及连接件的设计 23
3.3联接套的设计 26
4 传动减速箱的设计计算 31
4.1齿轮传动的设计与计算 31
4.1.1基本的参数 31
4.1.2齿轮的计算 32
4.1.3弯曲强度校核计算 36
4.2轴的设计计算 37
4.2.1按扭转强度概略计算轴径 37
4.2.2计算支反力和绘弯扭矩图 38
4.2.3强度精确校核（验算安全系数） 42
5 推进液压缸、机架以及导轨的设计 46
5.1液压缸的设计 46
5.1.1钢筒的设计计算 47
5.1.3液压缸的校核 54
5.2液压缸的结构 57
5.2.1缸筒与端盖的连接 58
5.2.2活塞组件 59
5.2.3活塞组件的密封 60
5.3推进机构导轨的设计 62
6 螺旋钻采煤机的使用与维护 63
6.1润滑及注油 63
6.2地面检查与试运转 63
6.3下井及井下组装 64
6.4采煤机的井下操作 64
6.5机器的维护与检修 66
专题部分 68
题目：螺旋钻头的研究 68
引言 68
1 煤及煤层的性质 69
1.1煤的强度 69
1.2煤的坚固性系数 69
1.3煤的截割阻抗 69
1.4煤的压张效应 69
2 截割工况和刀具 71
2.1截割刀具的几何参数 71
2.2刀具几何参数对截割性能的影响 71
3 截齿受力分析 74
4 截齿运动模型 77
4.1坐标系的建立 77
4.2截齿的运动学模型 78
4.3不干涉条件 79
5 截齿的优化布置 83
结论 88
参考文献 90
附录1 92
螺旋钻杆优化设计程序（MATLAB） 92
附录2 93
螺旋钻杆连接件优化设计程序（MATLAB、LINGO） 93
附录3 95
螺旋钻专题程序（MATLAB、LINGO） 95
翻译部分 105
英文原文 105
中文译文 113
致 谢 119
1 绪论
1.1采煤机的发展史
20世纪40年代初，英国和前苏联相继研制出了链式采煤机，这种采煤机是通过截链截落煤，在截链上安装有被称为截齿的专用截煤工具，其工作效率低。同时德国研制出了用刨削方式落煤的刨煤机。50年代初，英国和德国相继研制出了滚筒式采煤机，在这种采煤机上安装有截煤滚筒，这是一种圆筒形部件，其上安装有截齿，用截煤滚筒实现落煤和装煤。这种采煤机与可弯曲输送机配套，奠定了煤炭开采机械化的基础。
这种采煤机的主要缺点有二点：其一是截煤滚筒的高度不能在使用中调整，对煤层厚度及其变化适应性差；其二是截煤滚筒的装煤效果不佳，限制了采煤机生产率的提高。
进入60年代，英国、德国、法国和前苏联先后对采煤机的截割滚筒做出革命性改进。其一是截煤滚筒可以在使用中调整其高度，完全解决对煤层赋存条件的适应性；其二是把圆筒形截割滚筒改进成螺旋叶片式截煤滚筒，即螺旋滚筒，极大地提高了装煤效果。这两项关键的改进是滚筒式采煤机称为现代化采煤机械的基础。
可调高螺旋滚筒采煤机或刨煤机与液压支架和可弯曲输送机配套，构成综合机械化采煤设备，使煤炭生产进入高产、高效、安全和可靠的现代化发展阶段。从此，综合机械化采煤设备成为各国地下开采煤矿的发展方向。自70年代以来，综合机械化采煤设备朝着大功率、遥控、遥测方向发展，其性能日臻完善，生产率和可靠性进一步提高。工矿自动检测、故障诊断以及计算机数据处理和数显等先进的监控技术已经在采煤机上的到应用。
1.2我国采煤机的发展展望
依靠科技进步，推进技术创新，开发高产高效矿井综合配套技术是我国煤炭科技发展的主攻方向，根据世界采煤机发展潮流和煤炭科技前沿最新消息，我国采煤机应在以下方面进行攻关研究，尽快赶上世界水平。
1.2.1大功率、大截深电牵引采煤机的进一步研究
为了满足高产高效矿井发展的需要，增产减员，增产减面，实行合理化集中生产，拟研制截割功率2X500KW~2X600KW，总装机功率1200KW~1500KW以上，截深0.8m～1.0m的高效电牵引采煤机；电机横向布置，框架式结构，无底托架，交流变频调速，供电电压3300V以上；强力型无链牵引系统，具有高牵引速度和牵引力；配用机载增压水泵和吸尘滚筒，操作方便，控制、保护齐全，性能良好。
1.2.2大功率采煤机的工况监测、故障诊断与控制系统的研究
高可靠性大功率采煤机是实现高产高效矿井合理集中生产的根本保证，采用机载计算机监测，故障诊断及自动控制系统是提高大功率采煤机可靠性和利用率的重要途径，通过开发采煤机监测传感器和机载计算机系统，以及地面中心站的故障诊断和维修管理专家系统，实现多参数工况监测和井下、地面两极预报型故障诊断及维修管理专家系统等机电一体化技术，使采煤机的技术水平、工作能力得以大幅度提高，保证高效连续生产。
参考文献
[1] 李纪青.螺旋钻采煤法.煤矿开采，2001年第2期(总第44期)
[2] 李昌熙等 .采煤机.煤炭工业出版社.1988年
[3] 黄日恒.悬臂式掘进机.中国矿业大学.1996年
[4] [苏]E.3.保晋等.采煤机破煤理论.煤炭工业出版社 . 1992年
[5] 杜长龙,肖世德.矿山机械优化设计建模与实践.北京:煤炭工业出版,1998
[6] 王传礼,王鸿萍.新型螺旋滚筒装煤性能的理论研究[J] .煤矿机械,2001 (2):15-17.
[7] 吕宝占,李晋,李娟.模糊理论在采煤机螺旋滚筒结构参数优化设计中的应用.煤矿机电,2002(4),17-20.
[8] 王传礼,汪胜陆.螺旋滚筒最低和最高装煤转速的确定.煤矿机械,1996 (4) :1-3.
[9] 张艳秋,王宪军.采煤机滚筒直径及螺旋升角对装煤效果的影响.煤矿机械,1995（3）:29-31.
[10] 吴宗泽.机械设计实用手册.化学工业出版社发行.北京.1998年
[11] 吴宗泽.机械设计教程.机械工业出版社.北京.2003年
[12] 王洪欣.机械设计工程学I.中国矿业大学出版社.江苏徐州.2001年
[13] 唐大放.机械设计工程学II.中国矿业大学出版社.江苏徐州.2001年
[14] 王文斌等.第一卷/新版机械设计手册.北京.2004年
[15] 王文斌等.第四卷/新版机械设计手册.北京.2004年
[16] 单辉祖.材料力学(上) .高等教育出版社.北京.2002年
[17] 单辉祖.材料力学(下) .高等教育出版社.北京.2002年
[18] 廖伯瑜.机械系统建模.机械工业出版社.北京.2003年
[19] 杨景蕙.机械设计.机械工业出版社.北京.1992年
[20] 高建强.采煤机螺旋滚筒的优化设计.机械工程与自动化,第1 期(总第122 期)2004 年2 月
[21] 郭贵生, 高梦祥, 郭康权.基于MATLAB挖坑机螺旋钻头参数的研究.西北农林科技大学学报,第31卷/第3期/2003年6月
[22] 王立平,叶佩青,张辉.基于ALGORFEAS的钻头有限元模型.工具技术,2001年第35卷.
[24] 刘保余,胡建启,姜一民.套管螺旋钻机钻头控向系统的研究.石油矿场机械,2003年/第32卷/第2期/第57页
[25] 李永俊,李永生,时召.煤矿机械.采煤机螺旋滚筒设计参数对块煤率的影响,2000年第5 期
[26] 马宪亭. 煤炭技术.带式输送机驱动滚筒参数的计算特点,第23卷第1期,2004年1月
[27] 王怀新,续文峰.煤矿机电.螺旋钻采煤机的结构原理和使用实践.2005年第1期
[28] 郭迎福,张永忠,彭佑多. 煤矿机电.纵轴式掘进机截割头简化运动与真实运动比较分析,2001年第1期
[29] 郭迎福,张永忠,刘德顺.纵轴式掘进机截割头横摆时的运动学分析及其仿真.煤炭学报,第27卷/第1期/2002 年2 月
[30] 刘春生. 辽宁工程技术大学学报.采煤机镐型截齿安装角的研究,第21卷第5 期/2002年10月
[31] Medhurst T P,Brown E T. A study of the mechanical beheavior of coal for pillar desigen.Int J Rock Mech Min Sci,1998:1087-1104
[32] Shen B,Duncan Fanna M E. Review of hightwall mining experience in Australia and case studies.CSIRO Exploration and Mining Report 616E 1999
[33] Baotang Shen and Mary Duncan. Geomechanices and Higwall Mining.World Coal,2001(2)35~38
[34] High Productivity–A Question of Shearer Loader Cutting Sequences? Nienhaus.K.Nienhaus,A.K.Bayer& H.Haut
[35] RUTHERFORD, A., Half-web benefits remain untapped, Australia’s Longwalls, March 2001, pp. 42-44
[36] FISCOR, S., US Longwall Census 2000, Coal Age, February 2000, pp. 32-36
[37] Schnim M.Follington I. Hightwall mining of coal. part 2: New developments in hight capacity auger mining,Surface Mining ,2002(4):417~426
