礦山機(jī)電畢業(yè)論文-交流電牽引采煤機(jī)使用與維護(hù)

1、<p><b>　　摘要</b></p><p>　　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2×300KW，牽引功率2×40KW，采用機(jī)載交流變頻技術(shù)調(diào)速、銷軌式牽引，適用于1.9~3.8m，煤層傾角≦16°，煤質(zhì)中硬或是硬的綜采工作面。</p><p&

2、gt;　　本說明書主要介紹了采煤機(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)，加大了過煤空間，提高了裝煤效果。</p><p>　　在設(shè)計(jì)過程中，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

3、了設(shè)計(jì)計(jì)算、強(qiáng)度校核和選用。本說明書主要針對(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。</p><p>　　此外，還對(duì)MG300/700-WD采煤機(jī)的使用與維護(hù)進(jìn)行了說明，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</p><p>　　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)</p><p><b>　　目 錄</b

4、></p><p><b>　　第一章 概述1</b></p><p>　　1.1 采煤機(jī)發(fā)展的歷史1</p><p>　　1.2 我國采煤機(jī)30多年的發(fā)展進(jìn)程2</p><p>　　1.3 采煤機(jī)的發(fā)展趨勢(shì)4</p><p>　　1.4 采煤機(jī)的類型及主要組成6</p&

5、gt;<p>　　第二章 總體方案的確定8</p><p>　　2.1 MG400/900-3.3D型采煤機(jī)簡介8</p><p>　　2.2 搖臂結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案的確定9</p><p>　　2.3 截割部電動(dòng)機(jī)的選擇9</p><p>　　2.4傳動(dòng)方案的確定9</p><p>　　第三章

6、傳動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)12</p><p>　　3.1各級(jí)傳動(dòng)轉(zhuǎn)速、功率、轉(zhuǎn)矩的確定12</p><p>　　3.2 齒輪設(shè)計(jì)及強(qiáng)度效核：13</p><p>　　3.3　軸的設(shè)計(jì)及強(qiáng)度效核24</p><p>　　3.4截割部行星機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)計(jì)算31</p><p>　　3.5 軸承的壽命校核53</p>

7、;<p>　　3.6 花鍵的強(qiáng)度校核54</p><p>　　第四章 采煤機(jī)的使用與維護(hù)56</p><p>　　4.1采煤機(jī)使用過程中常見故障與處理56</p><p>　　4.2 大功率采煤機(jī)截割部溫升過高現(xiàn)象及解決方法57</p><p>　　4.3采煤機(jī)軸承的維護(hù)及漏油的防治58</p><

8、;p>　　4.4煤礦機(jī)械傳動(dòng)齒輪失效的改進(jìn)途徑60</p><p>　　4.5 硬齒面齒輪的疲勞失效及對(duì)策64</p><p><b>　　1緒論</b></p><p>　　振興煤炭行業(yè)，煤機(jī)要先行。我國作為世界第一的產(chǎn)煤大國，對(duì)高性能的煤機(jī)有著巨大的需求。然而我國的煤炭裝備制造工廠沒有技術(shù)研發(fā)中心，企業(yè)規(guī)模小而分散，制造工藝落后，

9、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)過了100多年，但當(dāng)石油出現(xiàn)問題時(shí)，其還是最直接的替代能源。近年來世界原油價(jià)格的飆升帶動(dòng)國際煤炭價(jià)格的上漲，而國際煤炭價(jià)格的上漲則會(huì)推高國內(nèi)的煤炭價(jià)格的上漲，煤炭行業(yè)的景氣程度會(huì)與日俱升。</p><p>　　G300/

10、700-WD型采煤機(jī)適用于1.6-3.3m中煤層的開采。它采用了當(dāng)今國內(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)、輸出軸、減速部分、除塵及冷卻系統(tǒng)。潤滑系統(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，通過對(duì)截割部設(shè)

11、計(jì)的完善，從總體上提高了我國對(duì)中煤層的開采效率</p><h3>　　1.1國外采煤機(jī)的發(fā)展歷史</h2><p>　　在20世紀(jì)70年代初期，國外部分廠商開始在煤礦機(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

12、/min,采用JOY Ultratrac2000 型強(qiáng)力銷軌無鏈牽引系統(tǒng),加大銷軌節(jié)距和寬度,并采用鍛造銷排,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、無線電遙控、牽引控制和保護(hù)等功能。</p><p>　　德國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)開發(fā)了多種形式電牽引采煤機(jī)。20世紀(jì)90年代開發(fā)的

13、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;SL1000型采煤機(jī)裝機(jī)功率達(dá)2600 kW,牽引力1003kN。控制系統(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堋?lt;/p><p>　　

14、英國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

15、有負(fù)荷控制、機(jī)器監(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?</p><p>　　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,具有無線遙控裝置,并

16、可加裝紅外線發(fā)射器操縱采煤機(jī)。</p><p>　　波蘭在與中國合作研制成功KSE-344型薄煤層交流電牽引采煤機(jī)的基礎(chǔ)上，陸續(xù)開發(fā)了KSE-360、KSE-700、KSE-800RW/2BP、KSE-535S、KSE1000型等交流電牽引采煤機(jī)。采煤機(jī)截深有630mm提高到800~1000mm。</p><p>　　前蘇聯(lián)20世紀(jì)70年代研制出K128Ⅱ直流電牽引采煤機(jī)后，又相繼研制成功

17、多種直流電牽引采煤機(jī)。90年代開發(fā)了K-88型等交流電牽引采煤機(jī)?？傮w來看，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。 </p><p>　　1.2我國采煤機(jī)的發(fā)展歷史</p><p>　　從上世紀(jì)八十年代開始，我國進(jìn)入了采煤機(jī)發(fā)展的興旺時(shí)期，在 廣泛吸取國外先進(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)成系列的開發(fā)，不斷礦大使用范圍，同時(shí)推廣使用無連牽引，是采煤機(jī)工作

18、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。</p><p>　　隨著科技的進(jìn)步，開發(fā)高產(chǎn)高效礦井綜合配套設(shè)備已成為我國煤炭科技發(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)的開發(fā)應(yīng)用中，如變頻技術(shù)，遠(yuǎn)程監(jiān)控、無線遙控等等，為更好的服務(wù)我國煤礦事業(yè)奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。&l

19、t;/p><p>　　1991年 ，煤炭科學(xué)總院上海分院與波蘭合作，在國內(nèi)率先研制成功了我國第一臺(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。</p><p>　　到目前為止，國內(nèi)采煤機(jī)生產(chǎn)廠家均對(duì)交流電牽引采煤機(jī)進(jìn)行了大量的研究開發(fā)。上

20、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MG2×300-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，又開發(fā)了MG200/4

21、63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)合作研制成功了我國首臺(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)；無錫采煤機(jī)廠與中紡機(jī)電研究所合作，開發(fā)研制成功了國內(nèi)首臺(tái)應(yīng)用開關(guān)磁阻電機(jī)調(diào)速技術(shù)的MG200/500-CD型電牽引采煤機(jī)。</p><p>　　采煤機(jī)發(fā)展到現(xiàn)在，隨著各項(xiàng)技術(shù)的掌握，我國將在以下方面進(jìn)行攻關(guān)研究，力爭趕上世界先進(jìn)水平：</p><

22、;p>　　大功率、大截深電牽引采煤機(jī)的進(jìn)一步研究；</p><p>　　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；</p><p>　　為最大限度的利用我國能源，著力研制發(fā)展薄煤層采掘機(jī)；</p><p>　　應(yīng)用高新技術(shù)，嚴(yán)格管理，提高可靠性.</p><p>　　在電牽引采煤機(jī)的研制領(lǐng)域，我國雖然取得了一些客觀的成績，但與目

23、前與國外先進(jìn)的采煤機(jī)相比，再總體參數(shù)性能方面尚有較大差距，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、壽命與國外的相比差距很大，此外，我國在采煤機(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。</p><p>　　1.3

24、 采煤機(jī)的發(fā)展趨勢(shì)</p><p>　　80年代以來，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，滾筒式采煤機(jī)有以下特征和發(fā)展趨勢(shì)：</p><p><b>　　1）增大功率和能力</b></p><p>　　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、中厚和薄煤層的采煤機(jī)均在不斷增大

25、裝機(jī)功率和生產(chǎn)能力。</p><p>　　2）電牽引采煤機(jī)已成為主導(dǎo)機(jī)型</p><p>　　目前電牽引采煤機(jī)已成為德國、英國、美國、日本和法國等主要生產(chǎn)國的主導(dǎo)機(jī)型。</p><p>　　3）增大牽引速度和牽引力，并改進(jìn)無鏈牽引機(jī)構(gòu)</p><p>　　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。</p&g

26、t;<p>　　4）機(jī)器的結(jié)構(gòu)布置有新的發(fā)展</p><p>　　近年來不斷發(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、無底托架或不用整體底托架等新的結(jié)構(gòu)布置方式。</p><p>　　5）截割滾筒的革新和改進(jìn)</p><p>　　截割滾筒的改進(jìn)是圍

27、繞增大截深、減低煤塵、增大塊煤率和提高壽命等目標(biāo)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。</p><p>　　6）擴(kuò)大采煤機(jī)的使用范圍，不斷開發(fā)難采煤層的機(jī)型</p><p>　　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，開發(fā)出了薄煤層、厚煤層、大傾角、短機(jī)身、窄機(jī)身

28、等機(jī)型。</p><p>　　7）提高采區(qū)工作電壓</p><p>　　80年代以前，各國采區(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，加上工作面長度的不斷增長，所以必須提高采區(qū)的供電電壓，目前各國生產(chǎn)的大功率采煤機(jī)，其供電電壓一般為230

29、0、3300、4160和5000V等幾檔。</p><p>　　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</p><p>　　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)

30、、健康診斷、事故查詢、維修指導(dǎo)和調(diào)度分析等多種功能。</p><p>　　9）貫徹標(biāo)準(zhǔn)化、系列化和通用化原則，加速開發(fā)適合不同地質(zhì)條件的新機(jī)型</p><p>　　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)各主要部件</p><p>　?。ㄈ珉妱?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

31、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程。</p><p>　　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，延長大修周期，提高機(jī)器的使用率和開機(jī)率。</p><p>　　1.4采煤機(jī)的分類和組成</p><p>　　采煤機(jī)有不同的分類方法，一般我們按照工

32、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)在使用很廣泛。</p><p>　　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。</p><p>　　⑴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

33、卻系統(tǒng)等組成。</p><p>　?、平馗畈浚航馗铍妱?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。</p><p>　?、菭恳浚簝膳_(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)行走輪和銷軌嚙合，使采煤機(jī)沿工作面刮板輸送機(jī)

34、正或是飯方向移動(dòng)，牽引多采用交流變頻調(diào)速、齒輪-銷軌式牽引系統(tǒng)。</p><p>　　⑷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)。</p><p>　　⑸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

35、，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。</p><p>　　⑹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)的槽幫和銷軌上。</p><p>　?、苏{(diào)高：主要由調(diào)高電機(jī)、調(diào)高泵、粗過濾器、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。</p><p>　　⑻噴

36、霧冷卻系統(tǒng)：主要由接頭、水封、泄露環(huán)、軸承裝置、外殼、不銹鋼水管、O形圈、定位銷、管座、高壓軟管、鉸接體、交接螺釘?shù)冉M成。</p><p>　　圖1-1 MG300/700-WD型電牽引采煤機(jī) </p><p>　　1.采煤機(jī)2.刮板輸送機(jī)3.液壓支架</p><p>　　圖1-2 三機(jī)配合圖</p><p><b>　　2總體

37、方案的確定</b></p><p>　　2.1 MG300/700-WD型采煤機(jī)簡介</p><p>　　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2×300KW,牽引功率2×40KW。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2000m、周圍介質(zhì)溫度不

38、超過＋40℃或低于－10℃、不足以腐蝕和破壞絕緣的氣體與導(dǎo)電塵埃的情況下使用。</p><p><b>　　2.2主要技術(shù)參數(shù)</b></p><p><b>　　具體技術(shù)參數(shù)如下：</b></p><p>　　2.3采煤機(jī)截割部傳動(dòng)系統(tǒng)概述</p><p>　　截割機(jī)構(gòu)是采煤機(jī)的工作機(jī)構(gòu)，在采煤過

39、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。</p><p>　　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)簡單、緊湊。</p><p>　　兩個(gè)搖臂，分別用階梯軸同左右行走減速箱鉸接。同時(shí)通過搖臂回轉(zhuǎn)

40、腿上的Φ90孔用圓柱銷與安裝在減速箱上的調(diào)高油缸鉸接，通過調(diào)高油缸的伸縮，實(shí)現(xiàn)左右滾筒的升降。</p><p>　　截割機(jī)構(gòu)由如下特點(diǎn)：</p><p>　　1.搖臂回轉(zhuǎn)處采用鉸接軸結(jié)構(gòu)，與機(jī)身沒有機(jī)械傳動(dòng)，回轉(zhuǎn)部分的磨損與搖臂內(nèi)的齒輪嚙合無關(guān)，提高傳動(dòng)精度；</p><p>　　2.搖臂齒輪減速都采用直齒傳動(dòng)，傳動(dòng)效率高；</p><p>

41、　　3.截割電動(dòng)機(jī)和搖臂一軸主動(dòng)輪之間，采用細(xì)長肉想扭矩軸聯(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</p><p>　　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；</p><p>　　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；</p><p>　　5.搖臂采用彎搖臂形

42、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410×410mm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Φ1.5~Φ1.8m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.</p><p>　　截割電動(dòng)機(jī)的輸出軸是帶有內(nèi)花鍵的空心軸，通過細(xì)長的柔性扭矩軸與一軸齒輪Z1相連。電動(dòng)機(jī)輸

43、出轉(zhuǎn)矩通過齒Z1,Z2,Z3,Z4,Z5,Z6,Z7,Z8,Z9</p><p>　　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。</p><p>　　左、右搖臂減速箱傳動(dòng)方式相同，傳動(dòng)元件全部通用。</p><p>　　2.4采煤機(jī)牽引部概述</p><p>　　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。</p&

44、gt;<p>　　表2-1行走機(jī)構(gòu)牽引特征表</p><p><b>　　2.5電機(jī)的選擇</b></p><p><b>　　⑴截割電動(dòng)機(jī)的選擇</b></p><p>　　由設(shè)計(jì)要求知，截割部功率為300×2KW，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

45、，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)YBC3─300,其主要參數(shù)如下：</p><p>　　額定功率：300KW； 額定電壓：1140V</p><p>　　額定電流：176A; 額定轉(zhuǎn)速：1472P/m</p><p>　　額定頻率

46、：50HZ; 絕緣等級(jí)： H</p><p>　　接線方式：Y 工作方式：S1</p><p>　　質(zhì)量： 1502KG 冷卻方式：外殼水冷</p><p>　　螺孔： 19-φ18 輸出軸： EXT21Z×3m ×30P </p><p>　　該電

47、機(jī)總體呈圓形, 其電動(dòng)機(jī)輸出軸上，帶有漸開線花鍵，通過該花鍵電機(jī)將輸出的動(dòng)力傳遞給搖臂的齒輪減速機(jī)構(gòu)。</p><p><b>　　⑵牽引電動(dòng)機(jī)的選擇</b></p><p>　　由設(shè)計(jì)要求知，截割部功率為40×2KW，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)

48、工作要可靠，啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩大，過載能力強(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)YBCS4─40B,其主要參數(shù)如下：</p><p>　　額定功率：40KW； 額定電壓：380V</p><p>　　額定電流：100A; 額定轉(zhuǎn)速：1472P/m</p><p>　　額定頻率：50HZ; 絕緣等級(jí)： H</p>

49、<p>　　接線方式：Y 工作方式：S1</p><p>　　質(zhì)量： 802KG 冷卻方式：外殼水冷</p><p>　　螺孔： 4-φ18 輸出軸： EXT17Z×2.5m ×30P </p><p>　　該電機(jī)總體呈圓形, 其電動(dòng)機(jī)輸出軸上，帶有漸開線花鍵，通過該花鍵電

50、機(jī)將輸出的動(dòng)力傳遞給搖臂的齒輪減速機(jī)構(gòu)。</p><p>　　2.6截割部總體傳動(dòng)方案的確定</p><p>　　2.6.1 傳動(dòng)比的確定 </p><p>　　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

51、勢(shì)。滾筒轉(zhuǎn)速對(duì)滾筒截割和裝載過程影響都很大；但對(duì)粉塵生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。</p><p><b>　　總傳動(dòng)比</b></p><p>　　——電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速 r/min</p><p>　　——滾筒轉(zhuǎn)速 r/min</p><p>　　2.6.2 傳動(dòng)比的分配</p&

52、gt;<p>　　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：</p><p>　　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。</p><p>　　2.各級(jí)傳動(dòng)間應(yīng)做

53、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。</p><p>　　3．使各級(jí)傳動(dòng)的承載能力接近相等，即要達(dá)到等強(qiáng)度。</p><p>　　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。</p><p>　　由于采煤機(jī)在工作過程中常有過載和沖擊載荷，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

54、要求。因此，這里先確定行星減速機(jī)構(gòu)的傳動(dòng)比。</p><p>　　本次設(shè)計(jì)采用NWG型行星減速裝置，其原理如圖所示：</p><p>　　該行星齒輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu)主要由太陽輪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)，太陽輪a為主動(dòng)輪，行星架x上的行星輪g—面繞自身的軸線ox—ox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ox—ox是轉(zhuǎn)動(dòng)的。</p>

55、<p>　　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0.97～0.99,傳動(dòng)比一般為2.1～13.7。如上圖所示，當(dāng)內(nèi)齒圈b固定，以太陽輪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2.7～9。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4～6。這里定行星減速機(jī)構(gòu)傳動(dòng)比&

56、lt;/p><p>　　則其他三級(jí)減速機(jī)構(gòu)總傳動(dòng)比÷43.24÷5.9=7.32</p><p>　　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)前述多級(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： </p><p>　　以此計(jì)算，四級(jí)減速傳動(dòng)比的總誤差為：</p><p>

57、;　　×2.14×2.16×5.9）÷43.24＝9‰</p><p>　　在誤差允許范圍5﹪內(nèi)，合適。</p><p><b>　　3齒輪設(shè)計(jì)</b></p><p>　　3.1齒輪正確嚙合條件</p><p>　?、琵X輪正確嚙合條件：嚙合齒輪的模數(shù)、壓力角分別相等。</p

58、><p>　?、七B續(xù)傳動(dòng)條件：齒輪嚙合的重合度大于1.</p><p>　　3.2齒輪材料的選擇</p><p><b>　?、胚x擇原則</b></p><p>　　滿足工作條件的要求；</p><p>　　考慮齒輪尺寸的大??；</p><p>　　考慮到齒輪受到重載和沖擊載荷

59、的情況；</p><p>　　選用高強(qiáng)度鋼表面要硬化處理。</p><p><b>　?、七x用材料</b></p><p>　　選用18Cr2Ni4Wa，需經(jīng)過表面滲碳淬火，有效硬化層深度為1.1~1.4mm，表面硬度為58~62HRc，齒芯硬度為38~42HRc，強(qiáng)度極限為σb </p><p>

60、;　　=1200Mpa，屈服極限σs=1100Mpa。</p><p>　　3.3傳動(dòng)系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)參數(shù)的計(jì)算</p><p>　　3.3.1各軸轉(zhuǎn)速計(jì)算：</p><p>　　從電動(dòng)機(jī)出來，各軸依次命名為Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ、Ⅵ、Ⅶ、Ⅷ軸。</p><p>　?、褫S min</p><p>　?、筝S

61、 </p><p>　?、糨S </p><p>　?、鲚S </p><p>　　3.3.2各軸功率計(jì)算：</p><p>　　Ⅰ軸 ×0.99=297</p><p>　?、蜉S ×0.98×0.99=285.27</p&g

62、t;<p>　?、筝S ×0.98×0.99=276.78</p><p>　?、糨S ×0.98×0.99×0.99=265.83</p><p>　　Ⅴ軸 ×0.98×0.99×0.99=255.33</p><p>　?、鲚S ×0.98×

63、;0.99=248.2</p><p>　?、鬏S ×0.98×0.99×0.99=238.4</p><p>　?、S ×0.98×0.99×0.99=229</p><p>　　3.3.3各軸扭矩計(jì)算:</p><p>　　Ⅰ軸 ×</p&g

64、t;<p>　?、筝S ×</p><p>　?、糨S ×</p><p>　?、鬏S ×</p><p>　　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</p><p><b>　　運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力參數(shù)</b></p><

65、;p>　　3.4齒輪的受力分析</p><p>　　3.4齒輪設(shè)計(jì)及強(qiáng)度效核：</p><p>　　這里主要是根據(jù)查閱的相關(guān)書籍和資料，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，具體計(jì)算過程級(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

66、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</p><p>　　我國薄及較薄煤層分布廣泛，全國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，約占煤炭總開采量的19%。為了充分實(shí)現(xiàn)較薄煤層的高效開采，充分利用煤炭資源，可以對(duì)較薄煤層采取長壁開采方式，本設(shè)計(jì)就是較薄煤層長臂開采的配套設(shè)備中采煤機(jī)的設(shè)計(jì)。在設(shè)計(jì)過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)確定過程中，高峰老師

67、給于多次指導(dǎo)，最初的設(shè)計(jì)也是數(shù)易其稿。 </p><p>　　本文設(shè)計(jì)的采煤機(jī)主要有以下特點(diǎn)：</p><p>　　(1) 針對(duì)腳脖煤層賦存特點(diǎn)，結(jié)構(gòu)緊湊，過機(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)簡單，對(duì)前部頂板的支撐效果好，并具有較高的可靠性；</p><p>　　(2) 平衡千斤頂采用兩個(gè)φ125mm缸徑千斤頂，增加了平衡千斤頂

68、作用可靠性以及連接裝置的可靠性；</p><p>　　(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；</p><p>　　(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； </p><p>　　(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；</p><p>　　

69、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。</p><p>　　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。通過繪制完整三維采煤機(jī)加深了設(shè)計(jì)過程中對(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)確定過程中參閱了大量的資料，并參考

70、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學(xué)習(xí)中進(jìn)行研究。</p><p><b>　　參考文獻(xiàn)</b&

71、gt;</p><p><b>　　[1]</b></p><p><b>　　[2]</b></p><p>　　[3] 程居山.礦山機(jī)械.徐州：中國礦業(yè)大學(xué)出版社，2000， 77～117</p><p><b>　　[4]</b></p><p>

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74、b></p><p><b>　　[14] </b></p><p><b>　　[15] </b></p><p><b>　　[16]</b></p><p><b>　　[17] </b></p><p><b&g

75、t;　　致謝</b></p><p>　　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)，也是今后學(xué)習(xí)和工作的開始。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

76、，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，李老師不僅在學(xué)業(yè)上給我以精心指導(dǎo)，同時(shí)還在思想給我以無微不至的關(guān)懷，在此謹(jǐn)向李老師致以誠摯的謝意和崇高的敬意。在設(shè)計(jì)過程中，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。</p><p>　　感謝學(xué)校、學(xué)院在我完成論文過程中提高一切資源和便利。</p><p>　　感謝從百忙之中抽出時(shí)間來評(píng)閱論文的各位專家、教授，

77、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！</p><p><b>　　附錄一</b></p><p>　　開關(guān)磁阻電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)電牽引采煤機(jī)</p><p>　　摘要-本文介紹了雙開關(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

78、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)。 </p><p>　　關(guān)鍵詞：開關(guān)磁阻； 電機(jī)控制； 采煤機(jī)； 煤礦；電牽引。 </p><p><b>　　1、導(dǎo)言</b></p><p&g

79、t;　　地下礦井周圍的環(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，井下的空間是非常有限的，因?yàn)樗?jié)約開采礦井的投資，所以這些給井下設(shè)備的維護(hù)帶來了很大的困難。 在現(xiàn)代煤礦開采過程中，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采下來的采礦設(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

80、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)一直是煤礦開采重視的問題。 開關(guān)磁阻電機(jī)驅(qū)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] 。 開關(guān)磁阻電機(jī)驅(qū)動(dòng)由雙凸極開關(guān)磁阻電機(jī)，單極功率變換器和控

81、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。 開關(guān)磁阻電動(dòng)機(jī)</p><p><b>　　二、系統(tǒng)組件</b></p><p>　　研制成功的驅(qū)動(dòng)電牽引采煤機(jī)的開關(guān)磁阻電機(jī)驅(qū)動(dòng)是一種雙重開關(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。 通過兩個(gè)開關(guān)磁阻

82、電動(dòng)機(jī)都是三相12 / 8結(jié)構(gòu)。開關(guān)磁阻電機(jī)如圖1所示。 兩個(gè)開關(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 。</p><p>　　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是主要使用的開關(guān)磁阻電機(jī)。</

83、p><p>　　在控制器中，有轉(zhuǎn)子位置檢測(cè)電路，整流電路，電壓和電流的保護(hù)電路，主開關(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。 </p><p><b>　　三 控制策略</b></p><p>　　這兩個(gè)開關(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)開關(guān)磁阻電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速就可以達(dá)到同步。</p>

84、<p>　　這個(gè)以閉環(huán)系統(tǒng)控制轉(zhuǎn)速的雙重開關(guān)磁阻電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)時(shí)可以采用PI算法。 在開關(guān)磁阻電動(dòng)機(jī)1中，功率變換器中主開關(guān)的觸發(fā)信號(hào)是通過調(diào)制PWM信號(hào)來給定的，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：</p><p>　　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，表示開關(guān)磁阻電動(dòng)機(jī)1在K時(shí)刻時(shí)PWM信號(hào)占空比的變化量，Ki表示積分

85、系數(shù)，Kp是比例系數(shù)，ek表示在k時(shí)刻時(shí)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速的差值，ek－1表示在k－1時(shí)刻時(shí)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速的差別，D1(k)表示k時(shí)刻時(shí)開關(guān)磁阻電機(jī)1上PWM的占空比，D1(K-1)表示k－1時(shí)刻時(shí)開關(guān)磁阻電機(jī)1上PWM的占空比。</p><p>　　開關(guān)磁阻電動(dòng)機(jī)調(diào)速系統(tǒng)的輸出功率是與所供應(yīng)的直流電流成比例的，其轉(zhuǎn)換關(guān)系如下： 在此式中，P2是開關(guān)磁阻電動(dòng)機(jī)調(diào)速系統(tǒng)的輸出功率，表示電源轉(zhuǎn)換器所供應(yīng)的直流電流的平均值。<

86、/p><p>　　圖2 主電路中的功率轉(zhuǎn)換器</p><p>　　在開關(guān)磁阻電動(dòng)機(jī)2 中，電源轉(zhuǎn)換中主開關(guān)的觸發(fā)信號(hào)也是通過PWM信號(hào)所給定的。 這兩開關(guān)磁阻電動(dòng)機(jī)可以通過模糊邏輯算法來平衡其所承受的載荷。 在模糊邏輯算法的調(diào)節(jié)中，有兩個(gè)輸入控制參數(shù)，一個(gè)是電力轉(zhuǎn)換器供應(yīng)這兩個(gè)開關(guān)磁阻電動(dòng)機(jī)的直流電流平均值之間的偏差，另一個(gè)是電力轉(zhuǎn)換器供應(yīng)這兩個(gè)開關(guān)磁阻電動(dòng)機(jī)的直流電流平均值之間偏差的變化。

87、輸出參數(shù)是開關(guān)磁阻電動(dòng)機(jī) 2的PWM信號(hào)占空比的增量。在圖3的方框圖中給出了電牽引采煤機(jī)中雙重開關(guān)磁阻電動(dòng)機(jī)的并聯(lián)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)。</p><p>　　在Ti時(shí)刻電力轉(zhuǎn)換器供應(yīng)給這兩個(gè)開關(guān)磁阻電動(dòng)機(jī)的直流電流的平均值的偏差為：： </p><p>　　上式中，ei-1表示在ti－1時(shí)刻電力轉(zhuǎn)換器供應(yīng)給這兩個(gè)磁阻電動(dòng)機(jī)開關(guān)的平均直流電流的偏差。在ti時(shí)刻開關(guān)磁阻電機(jī)2的PWM信號(hào)的占空比為：&l

88、t;/p><p>　　上式中， 表示在ti時(shí)刻時(shí)開關(guān)磁阻電機(jī)2的PWM信號(hào)占空比的增量，表示在ti－1時(shí)刻時(shí)開關(guān)磁阻電機(jī)2的PWM信號(hào)的占空比。</p><p>　　圖3 電采煤機(jī)中的雙磁阻開關(guān)并聯(lián)系統(tǒng)方塊圖</p><p>　　這種模糊邏輯算法可以表示成如下形式：</p><p>　　if and then U~ ? </p>

89、<p>　　i = 1,2,…, m, j = 1,2, …,n</p><p>　　上式中，表示電源轉(zhuǎn)換器供應(yīng)給這一對(duì)開關(guān)磁阻電動(dòng)機(jī)的平均直流電流的偏差的模糊值，表示電源轉(zhuǎn)換器供應(yīng)給這兩個(gè)開關(guān)磁阻電動(dòng)機(jī)的平均直流電流偏差的變化的模糊值，表示開關(guān)磁阻電動(dòng)機(jī)2的PWM信號(hào)占空比增量的模糊值。</p><p>　　電力轉(zhuǎn)換器供應(yīng)給這兩個(gè)開關(guān)磁阻電動(dòng)機(jī)的平均直流電流之間的連續(xù)偏差可

90、以在區(qū)間[ -5 ，+5 ]的范圍內(nèi)變化，其理論根據(jù)如下：</p><p>　　在區(qū)間[-5 ，+5]范圍內(nèi)，開關(guān)磁阻電動(dòng)機(jī)2的PWM信號(hào)占空比的離散增量可以表示成在區(qū)間[-1.0%, +1.0%]內(nèi)的連續(xù)變化，其理論根據(jù)如下：</p><p>　　基于上述原則模糊邏輯算法就形成了既定形式，這將被儲(chǔ)存在控制器的存儲(chǔ)空間中。</p><p>　　當(dāng)這兩個(gè)開關(guān)磁阻電動(dòng)機(jī)

91、之間負(fù)載有差異時(shí)，基于模糊邏輯算法的既定形式開關(guān)磁阻電機(jī)2的PWM信號(hào)的占空比能夠得到調(diào)整，從而這兩個(gè)開關(guān)磁阻電動(dòng)機(jī)上的負(fù)載便可以達(dá)到平衡。 </p><p><b>　　四、測(cè)試結(jié)果</b></p><p>　　研制成功的雙開關(guān)磁阻電機(jī)并聯(lián)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)樣機(jī)已經(jīng)進(jìn)行了測(cè)試實(shí)驗(yàn)。 表一給出了測(cè)試結(jié)果，其中是開關(guān)磁阻電動(dòng)機(jī)1中，供應(yīng)給電源轉(zhuǎn)換開關(guān)的平均直流電流相對(duì)誤差，是開關(guān)

92、磁阻電動(dòng)機(jī)2中，供應(yīng)給電源轉(zhuǎn)換開關(guān)的平均直流電流相對(duì)誤差。</p><p>　　測(cè)試結(jié)果表明，磁阻開關(guān)電動(dòng)機(jī)中供給電源轉(zhuǎn)換開關(guān)的電流偏差在之內(nèi)。</p><p><b>　　五、結(jié)論</b></p><p>　　文中描述了電牽引采煤用的雙開關(guān)磁阻電動(dòng)機(jī)并聯(lián)傳動(dòng)系統(tǒng)。 在礦區(qū)使用的開關(guān)磁阻電動(dòng)機(jī)調(diào)速系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)的新型采煤機(jī)大大降低了采煤機(jī)的故障率，提