毕业设计（论文）-MG200500-WD采煤机牵引部设计（全套图纸）(53页).doc

-毕业设计（论文）-MG200500-WD采煤机牵引部设计（全套图纸）-第 48 页本科生毕业设计（论文）MG200/500-WD采煤机牵引部设计题目： 摘 要采煤机是一个集机械、电气和液压为一体的大型复杂系统，是实现煤矿生产机械化和现代化的重要设备之一。滚筒式采煤机的采高范围大，对各种煤层适应性强，能截割硬煤，并能适应较复杂的顶底板条件，因而得到广泛的应用。采煤机一般由截割部、牵引部及其附属装置组成，本文主要针对新型滚筒式采煤机的牵引部进行整体设计。在综述采煤机的国内外现状及其发展趋势基础上，本文分析了以往典型采煤机在中、厚煤层开采中的液压部分存在的问题，权衡许多重要参数将牵引部定为由交流变频电机提供动力，经两级直齿和两级行星齿轮传动减速后，传递给行走箱的行走轮，使其与工作面的刮板输送机的销轨相啮合，从而带动采煤机行走。本文主要进行了牵引部的整体设计和行走箱的设计，主要包括行走箱各轴、齿轮以及轴承等的选型设计及强度校核，其中以动力传动与行走机构的确定为主。最后，为牵引部的生产和使用中遇到的实际问题以及问题的解决提出了一些要求和建议，以帮助用户能更好的使用采煤机。关键词：采煤机； 牵引部； 行走箱； 牵引机构；全套图纸加153893706ABSTRACTShearer is a large and complex systems which collection mechanical, electrical and hydraulic, is a key equipment to achieve coal production mechanization and modernization. Drum shearer cutting height ranging more , strong adaptability to various coal, hard coal can be cutting, and can adapt to the more complex the roof and floor conditions, which are widely used.Shearer generally unit with cutting unit, traction department and its subsidiary, this paper, mainly design of the new drum shearer traction department. Review Shearer in the present situation and development trend of domestic and international basis, the paper analyzes the problemof the typical miner in the past, the hydraulic part of the thick seam mining,balancing a number of important parameters will be the grounds of the Ministry of AC traction inverter Motor powered by two direct and two-stage planetary gear drive gear reducer, the pass to walk me to walk round them with the face conveyor engage the pin track, so as to drive shearer walk.This paper was the overall design of the haulage box design and walking, including walking me the shaft, gears and bearings of the type design and strength check, of which the power transmission and determined based travel agency. Finally, as the lead department in the production and use of practical problems encountered and the solution to the problem made some requests and suggestions to help users make better use of coal mining.朗读显示对应的拉丁字符的拼音Keywords：Shearer; Traction department; Walking mechnism; Traction;目 录1 绪论1 1.1概述1 1.2采煤机械的技术现状与发展趋势1 1.2.1 采煤机的发展历史1 1.2.2国外采煤机的发展状况1 1.2.3 国内采煤机的发展状况2 1.3 中国煤炭开采的重要性3 1.4煤炭行业机械化发展是国家的政策3 1.5采煤机的配套设备4 1.6采煤机的组成及总体结构5 1.7 滚筒采煤机的工作原理52 牵引部总体方案设计6 2.1 牵引部概述6 2.2牵引机构的选择7 2.2.1链牵引机构7 2.2.2无链牵引机构7 2.3牵引传动装置的选择9 2.4牵引机构结构的选择10 2.4.1牵引部结构确定 10 2.4.2牵引部与行走箱一体设计 12 2.4.3牵引部与行走箱独立箱体设计 123 牵引部的主要技术参数计算及强度校核12 3.1 牵引部总体参数计算12 3.1.1牵引电机的选择12 3.1.2传动比的分配14 3.1.3传动装置运动参数的计算14 3.2渐开线圆柱齿轮承载能力校核计算17 3.2.1第一级直齿传动的计算与校核17 3.2.2第二级直齿传动的计算与校核20 3.2.3高速级行星机构的计算与校核23 3.2.4低速级行星机构的计算与校核32 3.3 轴与轴承的校核计算40 3.3.1牵一轴组的校核40 3.3.2惰轮轴组的校核42 3.3.3牵二轴组的校核45 3.3.4牵三轴组的校核49 3.3.5高速行星轴组的校核51 3.3.6低速行星轴组的校核52 3.4 渐开线花键的校核计算53 3.4.1牵一轴组花键联接的校核53 3.4.2牵二轴组花键联接的校核53 3.4.3牵三轴组花键联接的校核54 3.4.4高速行星花键联接的校核54 3.4.5低速行星花键联接的校核554 牵引部附属组件设计55 4.1液压制动器56 4.2调高油缸57 4.3滑靴组件57 4.4液压螺母58 4.5行走箱595 采煤机使用与维护说明59 5.1 采煤机的安装与调试59 5.1.1井上检查与试运转59 5.1.2采煤机的入井和运输60 5.1.3井下安装与试验60 5.2采煤机的维护60 5.3采煤机的检修60小结 61参考文献 62翻译部分63 英文原文63 中文译文70致谢 751 绪论1.1概述随着我国市场经济的快速发展，能源的使用量正在急剧加大，我国不仅是全世界最大的煤炭生产国，也是世界上最大的煤炭消费国，煤矿的高产高效化是煤炭行业发展的必由之路。作为煤矿生产最为主要的设备之一，采煤机的发展直接影响着煤矿的产量及效率，决定着煤矿高产高效化和进程。1.2采煤机械的技术现状与发展趋势1.2.1采煤机的发展历史目前国内使用的采煤机械主要是可调高的双牵引部液压采煤机，这种经过改进的液压牵引采煤机，可追溯到长臂截煤机，是早期用于煤层底部掏槽的采煤机械。最早的滚筒采煤机是在截煤机的基础上，将减速箱部分改成允许安装一根水平轴和截割滚筒而演变成的。这种滚筒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。早期的滚筒采煤机主要存在2个问题（1） 截煤滚筒的安装高度不能在使用中调整（即所谓的固定滚筒），对煤层厚度及变化适应性差；（2） 截煤滚筒的装煤效果不佳（即所谓的圆形滚筒），限制了采煤机生产率的提高。20世纪60年代，英国、德国、法国和前苏联等先后对采煤机的截割滚筒做出两项改进。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；二是把圆形滚筒改进成螺旋叶片截煤滚筒，极大地提高了装煤效果。这两项改进使滚筒式采煤机成为现代化采煤机械的基础。在滚筒采煤机发展的同时，还研制出用刨削方式落煤的刨煤机、以钻削方式落煤的钻削式采煤机，以及螺旋钻式采煤机。现代滚筒采煤机均为可调高摇臂滚筒采煤机，其发展是从有链到无链；由机械牵引到液压牵引再到电牵引；由单机纵向布置驱动到多机横向布置驱动；由单滚筒到双滚筒，且向大功率、遥控、遥测、智能化发展，其性能日臻完善，生产率和可靠性进一步提高，工况自动监测、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在采煤机上得到应用。1.2.2国外采煤机的发展状况(1)牵引方式向电牵引方式发展。传统的液压牵引采煤机在国外仍然在生产和使用中，但已不占主导地位，由于电牵引采煤机的诸多优点，国外目前开发的采煤机，特别是大功率采煤机基本上都是采用电牵引方式。(2)装机总功率不断增大。为适应煤矿生产实现高产高效，国外采煤机的功率在不断提高，电机截割功率通常在400kw以上，最新报道已达850kw。牵引电机功率均在40kw以上，大的甚至达到125kw，总装机功率通常超过1000kw，如EL3000型采煤机总装机功率高达2000kw，7LS5型采煤机达1940kw。牵引速度、牵引力也大幅提高，目前大功率电牵引采煤机的牵引速度普遍达到15-25m/min，最大牵引速度达50m/min，牵引力高达1000KN。牵引速度的加快，支架随机支护的实现，使工作面顶板空顶时间缩短，为加大支架步距和滚筒截深创造了条件。采用大截深滚筒以成为提高采煤机生产能力的重要途径，目前普遍采用的截深为1000-1200mm，个别已达1500mm。(3)元部件可靠性大幅提高。为提高采煤机的可靠性，减少故障率，采煤机齿轮的设计寿命以提高到2000h以上，轴承的寿命提高到3000h以上，并且还有进一步提高的趋势。液压泵和液压马达的寿命已达10000h。(4)电牵引方式趋向交流变频调速。电牵引采煤机的牵引方式按牵引电机的类型可分为直流牵引和交流牵引。由于交流变频调速电牵引系统具有技术先进可靠、维护管理简单、价格低廉等特点，近几年发展很快。20世纪90年代中后期研制的大功率电牵引采煤机均采用交流变频调速牵引系统。交流牵引正逐步替代直流牵引。成为今后电牵引采煤机的发展方向。早期的交流电牵引均采用一个变频器拖动两台牵引电机，变频器对电机的性能参数难以准确检测，控制和保护功能无法完全发挥。德国在开发SL300时，采用两个变频器分别拖动两台牵引电机的牵引系统，使牵引的控制和保护性能更加完善。这种一拖一的牵引系统也正被逐步的采用，成为电牵引技术发展的又一个特点。(5)无链牵引向齿轮一齿轨式演变。随着牵引力不断增大，销轮一齿轨式无链牵引已近淘汰，齿轮一销轨式无链牵引已使用不多，正逐步趋向于采用齿轮一齿轨式无链牵引。这是一种从齿轮一销轨式演变而来的无链牵引结构，圆柱销被齿轨所取代，焊接结构改成了整体精密铸造或锻造，宽度增大，节距由125mm增加到175mm。无链牵引机构取消了固定在工作面两端的牵引链，而采用采煤机上的驱动轮与输送机上的齿条等相啮合的方式来移动机器。(6)普遍采用中、高压供电。由于装机功率大幅度提高以及工作面的不断加长（达到300m），整个工作面供电容量超过5000kW。为了减少输电线路损耗，保证供电质量和电机性能，新研制的大功率电牵引采煤机几乎都采用中、高压供电。主要供电等级有2300，3300，4160，5000V等。(7)监控保护系统的智能化。新型的电采煤机具有建立在微处理机基础上的智能监控、监测和保护系统，可实现交互式人机对话、远近控制、无线电随机遥控、工况监测及状态显示、数据采集存储及传输、故障诊断及预警、自动控制等多种功能，以保证采煤机具有最低的维修量和最高的利用率；并可实现采煤机滚筒沿工作面煤层自动调节采高等控制功能。1.2.3国内采煤机的发展状况(1)新设计的滚筒采煤机几乎都采用多电机横向布置；取消底托架；各大部件间采用液压螺栓、哑铃销、偏心锁紧螺母等连接，以构成采煤机的机身、左、右摇臂通过销轴铰接在机身的两端。(2)大力开发电牵引采煤机。装功率1000kW以下的电牵引采煤机已逐步走向成熟，且形成系列，装机功率1800kW电牵引采煤机在研制中。目前国内使用的交流电牵引采煤机的电牵引调速系统主要有三种：即交流变频调速系统、电磁转差离合器调速系统和开关磁阻电机调速系统（简称SRD）。在这3种交流电牵引调速系统中，交流变频调速技术在采煤机的应用已逐步走向成熟并具有发展潜力；电磁转差离合器调速技术本身比较成熟，但是在采煤机的应用存在低速性能等问题，从目前来看，交流变频调速技术和SRD技术应该是未来采煤机应用的主要方向。(3)我国经济型综采和高档普采的主要机型是MG200，目前在册近千台，该机型由于功率偏小、过断层能力差、结构上的局限性等，而需要改进以至换代。为此，近年来进行了MG200采煤机的换代设计。现已完成的MG150/375w型及MG160/375w采煤机均可作为MG200的换代产品，使用中已取得良好效果。该换代产品在配套尺寸不变的情况下，将装机功率由200kW提高到375kW，其结构更为简单，即三个电机横向布置，150（160）kW的左右截割电机分别布置在左右摇臂内，两段或三段式机身通过液压螺栓联为一体，左、右截割部通过销轴铰接在左、右牵引行走箱上，其生产效率截割能力大大提高，使用更为方便。(4)特殊机型采煤机的发展及应用。如天地科技股份有限公司上海分公司开发的MG250/300.NWD型电牵引短壁采煤机，可用于急倾斜特厚煤层水平分层放顶煤开采：“三下一上”采煤；煤柱和边角媒回收；短臂工作面双巷或单巷开采；长壁面开机窝；煤巷掘进等。再如，新汶矿业集团从乌克兰引进的螺旋钻式采煤机已成功用于难采煤层，一台螺旋钻机仅需3-4名工人在工作面回采巷道内操作，月产6000t以上，实现了真正的无人工作面安全生产。1.3中国煤炭开采的重要性从资源上看，我国富煤贫油，一次能源以煤为主。在探明的化石能源中，煤炭占94.3%，石油天然气仅占5.7%；其中煤炭探明可采储量1145亿吨，按同等发热量计算，相当于目前已探明石油和天然气总和的17倍。煤炭提供了78%的发电能源、70%的化工原料和60%民用商品能源；国家的资源条件决定了我国在未来相当长的一段时间内，只能选择以煤为主的一次能源结构。从经济上来看，煤炭与其他能源相比具备明显的优势，按同等发热量比较，煤炭价格仅相当于石油的1/3，电力的1/7,天然气的1/4，对于我国这样一个经济上还欠发达的国家来说，煤炭是我国目前最经济、最现实的能源。从环保来看，煤炭通过发展洁净煤技术，经过洁净加工后可减少煤的硫分、灰分，通过洁净燃烧可显著减排大量的SO2和一定量的CO2，通过转化可把煤变为清洁的液体、气体燃料，使煤炭得到清洁的利用。因此可以说，未来的煤炭工业将完全有可能是一个洁净的新型的工业。从需求前景来看，我国人均能源消费量不足世界人均能源消费水平（2.4吨标准煤）的一半，仅为发达国家的1/10-1/5。经济快速发展和人民生活水平的不断提高，将使得我国人均能源消费量和能源消费总量长期保持着高增长态势。1.4煤炭行业机械化发展是国家的政策我国政府对煤炭行业的结构调整和产业升级十分重视，按照煤炭工业“十一五”规划，截至到2010年，我国大型煤矿采掘机械化程度达到95%以上，中型煤矿达到70%以上，小型煤矿机械化、半机械化开始起步。大中型煤矿科技进步贡献率达到60%以上，通过采用高新技术和先进适用技术，在矿井开发、煤炭加工、安全生产和信息管理等领域提高技术和装备水平，是增强煤炭工业发展的后劲、实现煤炭产业全面升级的有效途径。国家在“十一五”计划纲要中提出，要用高新技术和先进适用技术提升传统产业，振兴装备制造业，开发制造大型、高效和先进成套设备。1.5采煤机的配套设备一、普采工作面采煤机的配套设备 普通机械化采煤工作面的配套设备主要由单滚筒采煤机(或双滚筒采煤机)、刮板输送机及支护设备组成。支护设备用金属摩擦支柱时，称普采工作面；支护设备采用单体液压支柱时，称高档普采工作面。 单滚筒采煤机坐在刮板输送机上，并以输送机导向，沿工作面移动进行落煤和装煤。用金属支柱和金屑铰接顶梁支护裸露出的顶板。当采煤机采装完煤以后，用千斤顶把刮板输送机推向煤壁一个步距。推移步距等于采煤机的截深，即滚筒的宽度。推溜完毕后应立即架设支架。当工作面控顶距离达到一定值后，在采空区不再需要支护的地方，应将金属支柱和顶粱拆除回收，使顶扳岩石冒落下来，称为回往放顶。沿工作面全长采完一刀，工作面推进一个步距，称为完成一个循环。二、综采工作面采煤机设备配套 在使用双滚筒采煤机的综采工作面中，主要配套的设备有采煤机、可弯曲刮板输送机和自移式液压支架；另外，在工作面运输巷内还有桥式转载机和可伸缩带式输送机。综合机械化采煤，就是通过以上设备相互配合和协调动作，实现落煤、装煤、运煤、支护、顶板管理以及工作面巷道运输等生产工序的全部机械化。综合机械化采煤工作面的配套设备及工作面布置是采煤机、刮板输送机和液压支架用来组成工作面设备。端头支架用来推移输送机机头、机尾并支护端头空间。桥式转载机与刮板输送机搭接，用来将工作面运来的煤转载到可伸缩带式输送机上运出。乳化浓泵站用来为液压支架提供压力液。设备列车用来安放移动变电站、乳化液泵站、集中控制台等设备。喷雾泵用来为采煤机提供喷雾冷却用的压力水。液压安全绞车用于当煤层倾角大于16时防止采煤机断链下滑。集中控制台用于控制刮板输送机、桥式转载机、带式输送机及通讯等。综采工作面主要是三机配合：如下图1-1所示：图1-1 综采工作面三机配套图1.6采煤机的组成及总体结构（1）采煤机的组成采煤机的类型很多，但基本上以双滚筒采煤机为主,其基本组面成部分也大体相同。各种类型的采煤机一般都由下列部分组成： a.截割部 截割部包括摇臂齿轮箱(对整体调高采煤机来说，摇臂齿轮箱和机头齿轮箱为整体)、机头齿轮箱、滚筒及附件。截割部的主要作用是落煤、碎煤和装煤。 b.牵引部 牵引部由牵引传动装置和牵引机构组成。牵引机构是移动采煤机的执行机，又可分为链牵引和无链牵引两类。牵引部的主要作用是控制采煤机，使其按要求沿工作面运行，并对采煤机进行过载保护。 c.电气系统 电气系统包括电动机及其箱体和装有各种电气元件的中间箱(联接筒)。该系统和主要作用是为采煤机提供动力，并对采煤机进行过载保护及控制其动作。 d.辅助(附属)装置 辅助装置包括挡煤扳、底托架、电缆拖曳装置、供水喷雾冷却装置以及调高、调斜等装置。该装置的主要作用是同各主要部件一起构成完整的采煤机功能体系，以满足高效、安全采煤的要求。此外，为了实现滚筒升降，机身调斜以及翻转挡煤板，采煤机上还装有辅助液压装置。（2）采煤机的总体结构图1-2 双滚筒采煤机1.7滚筒采煤机的工作原理图1-3 滚筒采煤机的工作原理 采煤机的割煤是通过螺旋滚筒上的截齿对煤壁进行切割实现的。 采煤机的装煤是通过滚筒螺旋叶片的螺旋面进行装载的，将从煤壁上切割下的煤运出，再利用叶片外缘将煤抛到刮板输送机溜槽内运走。 单滚筒采煤机(图1-3a、b)的滚筒一般位于采煤机下端，以使滚筒割落下的煤不经机身下部运走，从而可降低采煤机机面(由底板到电动机上表面)高度。单滚筒采煤机上行工作(图l-3a)时，滚筒割顶部煤并把落下的煤装入刮板输送机，同时跟机悬挂铰接顶梁，割完工作面全长后，将弧形挡煤板翻转180度；接着，机器下行工作(图1-3b)，滚筒割底部煤及装煤，并随之推移刮板输送机。这种采煤机沿工作面往返一次进一刀的采煤法叫单向采煤法。 双滚筒采煤机(图1-3c)工作时，前滚筒割顶部煤，后滚筒割底部煤。因此，双滚筒采煤机沿工作面牵引一次，可以进一刀；返回时，又可进一刀，即采煤机往返一次进二刀，这种采煤法称为双向采煤法。 必须指出，为了使滚筒落下的煤能装入刮板输送机，滚筒上螺旋叶片的螺旋方向必须与滚筒旋转方向相适应。对顺时针旋转(人站在采空区侧看)的滚筒，螺旋叶片方向必须右旋；逆时针旋转的滚筒，其螺旋叶片方向必须左旋。或者归结为“左转左旋，右转右旋”，即人站在采空区侧从上面看滚筒，截齿向左的用左旋滚筒，向右的用右旋滚筒。2 牵引部总体方案设计2.1牵引部概述 采煤机的牵引部是采煤机的重要组成部件，它不但负担采煤机工作时的移动和非工作时的调动，而且牵引速度的大小直接影响工作机构的效率和质量，并对整机的生产能力和工作性能产生很大影响。牵引部由传动装置和牵引机构两大部分组成。传动装置的重要功能是进行能量转换，即将电动机的电能转换成传动主链轮或驱动轮的机械能。牵引机构是协助采煤机沿工作面行走的装置。传动装置装于采煤机本身为内牵引，装在采煤工作面两端为外牵引。绝大部分采煤机为内牵引，仅在薄煤层中为了缩短机身长度才采用外牵引。随着高产高效工作面的出现以及采煤机功率和牵引力的增大，同时，为了工作面更加安全可靠，无链牵引机构方式已逐渐取代了有链牵引。一般对牵引部的要求都有：(1)传动比大。在液压传动或机械传动的牵引部中，因为采煤机牵引速度一般为v0-10mmin，所以传动装置的总传动比在300左右。如果采用可调速的电动机，则传动比可相对减小。 (2)牵引力大。随着工作面生产能力的提高，采煤机必须具有很大的牵引力。为了提高牵引力，在液压牵引方式中常采用双牵引方式，即液压泵向2个液压马达同时供油的方式，但牵引速度随之下降；而在电牵引采煤机中则无此问题，牵引力最大可达950KN。 (3)能实现无级调速。随着采煤机外载荷的不断变化，要求牵引速度能随着载荷的变化而变化。在液压牵引采煤机中通过控制变量泵的流量来实现；在电牵引采煤机中则通过控制牵引电动机的转速来实现。 (4)能实现正反向牵引和停止牵引。在液压牵引采煤机中常采用单电动机即截割和牵引共用1台电动机，因此牵引方向的改变或停止牵引是通过按压泵供油方向的改变或停止供油来实现的。电牵引采煤机采用多电动机，截割电动机和牵引电动机是分开的，因此易于实现牵引部正反向牵引和停止牵引，而且在采煤机各种工况下的操作方法也大为简化。 (5)有完善可靠的安全保护。在液压牵引采煤机中主要根据电动机的负荷变化和牵引阻力的大小来实现自动调速或过载回零(停止牵引)，先进的采煤机中还设有故障监测和诊断装置。在电牵引采煤机中主要是对牵引电动机的控制来保证牵引部的安全可靠运行。 (6)操作方便。牵引部应有手动操作、离机操作及自动调速等装置。(7)零部件应有高的强度和可靠性。虽然牵引部只消耗采煤机装机功率的10-15但因牵引速度低、牵引力大、零部件受力大，所以必须要有足够的强度和可靠性。2.2牵引机构的选择2.2.1链牵引机构链牵引机构包括矿用圆环链、链轮和链接头三种形式。链传动的缺点且链速不均匀。当平环进入啮合区角范围内时，链轮与平环开始啮合，链轮窝稽推功平环，牵引速度变化很快。因此工作时很不稳定，不宜用于采煤机的牵引装置中。必须指出，采用紧够装置时，应保证其有足够的行程或压缩量，避免松边紧链装置在工作过程中因收缩顶死而呈刚件固定。为此，应当估计采煤机工作时牵引链中的最大的弹性伸长量。2.2.2无链牵引机构1)无链牵引的优缺点随着采煤机向强力、重型化及大倾角的方向发展，其电动机功率已逐渐增大到450一750kw，牵引力己达到400一600KN。对于这样大的牵引力，目前的圆环链传动的强度已不能满足实际需要，牵引链极易拉断，而且拉断时，牵引链储存的巨大弹性能被释放，将造成严重伤害。因此，七十年代以来，无链牵引采煤机得到了大力发展。无链牵引机构取消了固定在工作面两端的牵引链而采用采煤机上的驱动轮与输送机上的齿条等相啮合的方式来移动机器。无链牵引具有一系列优点：(1)采煤机移动平稳、振动小，因而裁荷均匀，延长了机器的使用寿命，故障率也大大减少 。(2)可利用无链双牵引传动将牵引力提高到400一600kN，以适应采煤机在大倾角(最大达54°)条件下工作，利用制动器还可使机器的防滑问题得到解决。(3)可以实现工作面多台采煤机同时工作，提高工作面产量。(4)啮合效率高，可将牵引力有效地用在割煤上。因它没有原来链牵引的链条通过三个链轮时产生的围绕折曲啮合合损失，所以噪声也有降低。(5)消除了牵引链带来的断链、反链敲缸等事故，大大提高了安全性。无链牵引的缺点是：(1)对输送机的弯曲和起伏不平的要求较高，对煤层地质条件变化的适应件较差，叛及输送机起伏太大，会影响无链牵引机构的啮合，造成传动件的损坏事故。(2)无链牵引机构使机道宽度增加了约100mm，所以提高了支架控顶能力的要求。因此，此采煤机的牵引结构采用无链牵引。2)无链牵引机构的分类 据统计，目前已有20多种无链牵引机构，但归结起来可分为三类： (1)驱动轮齿条系统 利用牵引部上的驱动轮直接或经齿轨轮与固定在输送玑上的齿条相啮合而移动采煤机。这种无链牵引机构的强度高，传力大，可获得大的牵引力；可以单牵引或双牵引传动，双牵引时同一主泵供给相互独立的传动装置，使牵引力增大一倍，但牵引速度减小一倍；齿条或齿轨的挠曲性好，可以适应输送机的弯曲和起伏；传动系统中设有制动装置，机器停止牵引即时制动，以防机器下滑；系统既可以装在档煤板侧，也可以装在铲煤板侧，以适应不同的需要。所以，驱动轮齿条系统是目前应用最多的无链牵引机构。(2)传动链一齿轨系统 这种牵引机构是通过驱动齿轮经齿轨轮与铺设在输送机上的圆柱排销式齿轨啮合而使采煤机移动的，其结构如2-1所示。驱动轮和中间传动轮都是摆线齿廓，后者采用长齿以适应排销的起伏。排销的安装方式可以分为固定式与滑动式是两种，固定式排销用螺栓固定在齿轨座的长孔中，以保证中部槽水平偏转。齿轨座用螺栓固定在中部槽上。滑动式销排分为两种，一种是将销排安装在输送机导向槽中，它可以沿导向滑动，但滑动量受到导向槽的挡块限制，并靠间隙来保证其水平和垂直偏转；另一种是将排销的卡套安装在导向管上，使排销能沿输送机方向在导向管上滑动，为限制动量，导向管上也有挡块。这种系统可利用原采煤机改装，但因传动铁强度低、移动速度不均、磨损大和效率低而应用不多。法国SIRUS400型采煤机采用这种系统，但驱动链轮用水平链轮，传动链采用圆环链。(3)液压缸推进系统 利用两个液压缸交替推移前进而使机器移动。工作时，一个液压缸的卡爪夹紧导轨，该缸进油使活塞杆伸出推动机器前移；另一卡爪松开，活塞杆收回，难备下次推移。这种系统虽可简化牵引部结构，但是断续运动，卡爪和导软磨损大。因此本设计采用齿轮销排式无链牵引机构如图2-1所示。 图21 齿轮销排式无链牵引机构2.3牵引传动装置选择本设计牵引传动装置为电牵引。在行走驱动装置方面，机械牵引其特点是工作可靠，但只能有级调速，且传动结构复杂，目前已很少使用了。液压牵引，液压调速行走部是利用容积式液压传动的调速特性来实现调速性能的行走部，具有无级调速特性，且换向、停止、过载保护易于实现，便于根据负载变化实现自动调速，保护系统比较完善；但是其缺点是效率低，油液容易污染，致使零部件容易损坏，使用寿命较低。由于液压牵引采煤机制造精度要求高，在井下易被污染，因而维修困难，使用费用高，效率和可靠性较低的缺点，各采煤大国都在大力研发并发展电牵引采煤机。电牵引采煤机的优点是：1) 具有良好的牵引特性。可在采煤机前进时提供牵引力，使机器克服阻力移动；也可在采煤机下滑时进行发电制动，向电网反馈电能。2) 可用于大倾角煤层。牵引电动机轴端装有停止时防止采煤机下滑的制动器。它的设计制动转矩为电动机额定转矩的1.62.0倍，因此电牵引采煤机可以用在40°倾角的煤层。3) 运行可靠，使用寿命长。电牵引和液压牵引不同，前者除了电动机的电刷和整流子有磨损外，其他件均无磨损，因此使用可靠，故障少，寿命长，维修工作量小。4) 反应灵敏，动态特性好。电子控制系统能将多种信号快速传递到调节器中，以便及时调整各参数，防止机器超载荷运行。5) 效率高。电牵引采煤机将电能转化为机械能只做一次转换，效率可达到0.9；而液压牵引由于能量的几次转换，再加上存在的泄露损失、机械摩擦损失和液压损失，效率只有0.650.7。6) 结构简单。电牵引部的机械传动系统机构简单，尺寸小，重量轻。7) 有完善的检测和显示系统。采煤机在运行中，各种参数如电压、电流、温度、速度等均可检测和显示。当某些参数超过允许值时，便会发出警报信号，严重时可以自行切断电源。2.4牵引机构结构的选择2.4.1牵引部结构确定纵观近几年来国内外多电机横向布置电牵引采煤机发展模式，牵引部结构类型大致有以下三种:(l)整体式结构以美国Joy机械制造公司生产的LS系列电牵引采煤机、德国艾柯夫公司生产的EDW一SL系列电牵引采煤机和我国煤科总院上海分院自行研制MG20O/500、MG25O/60O系列电牵引采煤机为代表。这种结构是把采煤机牵引传动箱体与底托架合二为一，铸造成一个整体，布置在采煤机两端。其传动部一般采用2-3级直齿传动及1-2级行星齿轮传动(图2-2)，摇臂、调高油缸直接支承于该箱体上。图2-2 整体式结构(2)整体框架式结构以英国Electro系列电牵引采煤机为代表，这种结构是把牵引传动部设计成独立的整体减速箱，通过键和螺栓等连接件安装在焊接结构的大框架内(图2-3).焊接大框架兼有底托架和功能，摇臂和调高油缸直接支承于框架上。图2-3 整体框架式结构1-框架 2-行走传动部 3-牵引电机(3)分体框架式结构以英国薄煤层电牵引采煤机和我国煤科总院上海分院自行研制的MG400/920、MG450/1020型系列电牵引采煤机为代表。该结构与整体框架式结构的不同之处是把牵引传动部减速箱一分为二，设计成二个独立的小减速箱，一个是二级直齿传动减速箱，另一个是二级行星传动减速箱，两者分别通过止口螺栓、稳钉等连接件，固定于焊接结构的大框架内，框架结构可以分段，也可以整段(图2-4)。图2-4 分体框架式结构1-牵引电机 2-直齿传动箱 3-行星齿轮传动箱 4-框架对比以上三种结构的组成和特点可得出以下结论：(1)整体式结构牵引传动部结构简单，井下运输较方便。但采煤机整体连接强度欠佳，不利于采煤机系列化设计，左、右牵