基于相似原理的模型采煤机截割部齿轮传动与识别系统设计.docx

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1、基于相似原理的模型采煤机截割部（齿轮传动）与识别系统设计摘要在煤矿开采中既要确保生产率，又要避免发生事故，所以要进行煤岩界面识别由于矿井内环境、煤层复杂多变,使得煤岩界面识别成为一大难题。该设计以MGlooO/2500-WD电牵引采煤机为原型，采用相似原理，选择合适的电动机、变频器、联轴器，并最终设计输入输出轴和校核，对采煤机模型设备进行选型设计。设计齿轮传动减速和校核，以及选择轴承和按键。并且要选择合适的力矩，电流，声音，振动，压力传感器和耦合器来构建煤岩界面识别系统。煤岩界面的识别，对采煤机的采掘起到了一定的帮助作用。关键词：模型采煤机界面识别测控系统相似原理AbstractIncoalm

2、ining,itisnecessarytoensureproductivityandavoidaccidents,soitisnecessarytoidentifythecoal-rockinterfaceBecausetheenvironmentandcoalseamintheminearecomplexandchangeable,theidentificationofcoal-rockinterfacebecomesabigproblem.ThedesignofthisequipmentismodeledaftertheMG10002500WDelectrictractionshearer

3、,andfollowsthesimilarityprincipletoselectsuitablecomponentssuchasmotors,frequencyconverters,andcouplings.Finally,theinputandoutputshaftsaredesignedandverified.Designthegeardrivetoslowdownandcheck,aswellasbearing,keyselection.Intheconstructionofcoalrockinterfaceidentificationsystem,appropriatetorque,

4、current,sound,vibration,pressuresensorsandcouplersshouldbeselected.Theidentificationofcoal-rockinterfaceishelpfultotheminingoperationofshearer.Thekeyelementsinthecontextarethemodelshearer,interfaceidentification,measurementandcontrolsystem,similarityprinciple.目录摘要1Abstract2第一章绪论51. 1课题研究背景51.2 目前国内外

5、的研究现状51.3 课题研究意义61.4 任务内容6第二章模型采煤机的方案设计82. 1MG1000/2500-WD电牵引采煤机的结构82.2 截割部设计92.3 牵引部设计102.4 总体方案评价10第三章采煤机截割部机械结构设计113.1 相似理论概述113.2 采煤机截割部模型功率的确定133.3 电动机的选择143.4 变频器的选择143.4.1 变频器的原理143.4.2 变频器的选型153.5 联轴器的选择153.6 齿轮的设计与校核163.7 轴的设计计算与校核173.8 轴承的选择223.9 键的选择与校核22第四章煤岩界面识别系统设计244.1 煤岩界面识别的基本原理244.

6、2 传感器的选用原则244.3 应变式扭矩传感器264.4 电流传感器284.5 声音传感器304.6 6压力传感器334.7振动传感器354.8测试系统的搭建36结论39参考文献40致谢41第一章绪论1.1 课题研究背景在科学上，模式是事物的单一化表现。研究自然就是对自然进行建模,研究所建立的模型。模型主要有三个方面：抽象，性能，实用。模型所展示的是一种在重要的事情上进行研究，在无关紧要的细节上进行裁减。模式设计就是把真正不相干的那部分题目拿掉。模型设计的方法是为了某种目的,提取事物相关的体征,然后使用一种形式化的语言来描述模型。由于煤矿工作环境恶劣、条件复杂，要实现真正具有工业应用价值、精

7、度高、可靠性好、适应性广的煤岩界面识别传感器还需要大量的工作。在以往的研究中，许多设想都是针对放射性探测技术、振动技术、探测技术等几大类的利用手段，从煤岩界面的识别和传感原理来提出的。这些传感原理有些已经付诸实施,但大部分还在讨论之中。1.2 目前国内外的研究现状近年来，国内外在这一领域采用了多种研究手段，其中煤岩界面识别中采用的主动红外激励法最为常见。采用红外热像技术，建立煤岩界面检测实验台，解决综采工作面采煤机智能截切时煤岩识别精度不高的难题。以煤为基础的支持向量机岩石界面的切割热图像识别。利用热成像计算煤和岩石基础设施的矩云图像,通过对煤和岩石的切割实验,对煤和岩石进行岩石的建立。通过热

8、成像生成图像。然后在此基础上建立向量支持算法，以自向量为基础来识别煤岩图像。图像识别技术利用工业摄像机拍摄超清图像,进而达到识别煤岩界面的目的。煤岩图像在煤矿井下开采过程中，由于环境恶劣，导致图像处理难度相对较大，煤岩图像数量少、质量差，受到光照强度、高浓度粉尘和电磁波的干扰。目前，在不同条件下的采煤工作面，无论是红外探测技术还是识别技术，都不能完全适用。所以，利用多种技术的优势进行交叉鉴定，应该是今后煤岩鉴定技术的发展方向。识别系统的发展方向在于改善每一种探测技术的缺陷，解决识别系统受到工作环境影响的问题。1.3 课题研究意义相似理论是阐明自然界和工程学中存在的各种相似现象的理论。在相似理论

9、的指导下，我们形成了一种被称为“相似方法”的新方法，专门用来研究自然界中的各种相似现象，也专门用来研究工程中的各种相似现象。这个方法与我们一百多年来对自然规律的探索相伴而行。类似法是一种科学方法，将个人现象的研究成果普及到一切类似物之中。相似原理具有实际应用意义，能够对模型设计起到指导作用，同时也能对有关实验数据进行加工和推广。此外，相似原理还提供了建立微分方程的指导，在特定的情况下，使用经过处理的数据建立微分方程。模型设计实验的意义是把原型缩小成一定比例的模型，通过观察、分析、研究得出结果，然后在分析、判断的过程中使用原型。我们要在实物的性能操作上有一定的性能限制，所以我们要建立一个产品模型

10、，通过对综台设计的易于分析研究，通过模型的制作来弥补实物设计性能的不足，从而使设计得到不断的补充和完善，找出设计中的缺点和不足的模型来进行立体的展示效果。这种模型设计训练了自己进行综合分析,提高解决实际问题的能力，以达到巩固、拓展和加深所学知识的目的。原理相似的零件，零件图的绘制训练自己调查研究，熟悉相关技术政策，利用国家标准、规范、手册、图册、参考文献查阅等工具书，对设计计算、资料处理、编制技术文档、资料查阅等进行独立工作能力的计算，使自己树立正确的设计思想。使自己初步掌握了解决本专业工程技术问题的方法和手段，从而在工程师的基础上使自己得到了基础的锻炼。1.4 任务内容本次毕业设计要求我们综

11、合运用所学知识，完成以下内容的设计。采煤机模型设备首先在设计采煤机模型相似结构（截面）的基础上，采用相似原理进行选型设计。其次，测试系统对煤岩界面识别进行了设计。通过以上题目的完成，培养学生对题目的程序、步骤有一个全面的了解，从而完成题目的能力，这就是我们独立解决问题的能力。原型采煤机型号为MGloOo/2500-WD电牵引采煤机，主要技术参数为：装机总功率：2500Kw(IoooKW*2+1500KW*2+45KW+160)滚筒转速：26.4R/分钟截切速度：4.14M/分钟牵引速度。0T5.6-28米/分钟牵引力：980-546KN滚轮直径:3OOO毫米滚轮截深。800mm采煤机型号要求按

12、1：7设计，设计的摇臂能带动滚轮转动(齿轮式变速)，完成切削。设计内容有以下几个方面:查阅和和外文文献,按要求编写毕业设计开题报告,接下来按1:7的几何比例,采用理论力学力学分析方法,设计模型截割部传动系统,校核零件设计。最后是毕业设计使用说明的监控系统设计。第二章模型采煤机的方案设计本章主要进行了模型采煤机的总体方案设计，对模型中的滚筒及传动方式,调高方式，牵引方式进行了分析与选用，并对设计方案进行了评价。1.1 MG100O/2500-WD电牵引采煤机的结构MG1000/2500-WD交流电采煤机是一种新型的无链电牵引采煤机，采用多电机横向布置，采用机载交流变频调速技术。这就是型号MGlO

13、OO/2500TD的意义所在，其中M代表采煤机，G代表滚筒式，1000/2500代表单截马达功率100O千瓦，装机总功率2500千瓦，W代表无。该型号为D-MADA驱动链条，适用于长壁式综采工作面中硬煤层的缓倾斜、长壁面。煤层适用范围3.2米6.2米，适宜采高。可应用于与刮板输送机、液压支架等配套的具有长壁采煤工作面的存在瓦斯、煤尘或其他易燃混合气体的煤矿，使采煤、装运机械化。这台采煤机的可靠性非常高，能够满足作业面的高产高效要求。主要有以下几个部分构成整个机器：截割部于采煤机两端，采用悬挂式较接与机身相连接，并以较接为旋转中心，能够适应采煤机采煤高度变化的升降摇臂，使截面滚筒保持适当的工作状

14、态。为了控制摇臂的运动幅度，调整高油缸的行程。采煤机的工作机构是由两台100O千瓦的交流电动机分别驱动摇臂，驱动滚轮在经过二级直齿减速行星减速后转动，从而完成截取煤块的任务。马达切割采用横向布置，在采空区可以轻松拆卸。采煤机机体包括与电控箱组成采煤机行走机构的左牵引部和牵引部两部分。牵引箱体左右不对称。左牵引部由牵引电动机、泵箱、阀组等部件组成，右牵引部则由水阀等牵引电动机、机械传动系统及辅助元件组成，如：水阀、水阀等这句话已经说得比较清楚了，外挂链轮带动采煤机，通过一级减速机，让它沿着作业面上的运输飞机(TranSPOrt)前进。这套由两台功率150千瓦的交流电动机驱动的机械传动系统，实现了

15、在二级直齿行星减速后的牵引。在采煤机采空侧的左右两端，为了实现充分的交流，都有外拉。双排结构的外牵引装置，通过一级直齿减速机传动，将动力从牵引设备传到链轮上，并在采煤机上与销轨啮合，实现采煤机在采煤面上作业。位于采煤机左侧拖引箱右侧框架内(采空侧)，横向布置抽水站和电动机。泵站的功能是在为行走部的刹车提供控制油的同时，将机械能量转化为摇臂上升的动力。破碎装置分为左右两种配置，是一种设备，专门用来破碎采煤机挖出的碎块和大块的煤炭。该装置与采煤机机身末端相连，能够进行校接操作。在破碎机上有一个可调节高度的油缸，它与破碎机的滚轮和输送机的刮板之间的距离可以控制破碎机摇臂的升降和调节。破碎器使用一台功

16、率为160千瓦的电动机作为驱动器，将动力通过行星减速器I级降低速度并传送到滚筒破碎器上，使其滚筒转动，最终实现破碎煤的工作。采用锥销钱接与牵引传动部相结合的高油缸位于采煤机煤壁侧牵引传动箱上部，通过控制油缸行程来调节滚筒高度以适应采煤高度的变化。2 .2截割部设计对于采煤机来说，它的形式有两种，一种是双滚轮。滚筒采煤机需要进行两个行程,可以截取一个截深,而双滚筒采煤机只需要一个，同时双滚筒类型的复杂的恶劣的工作条件有很好的适应能力。但是对于我们的模型实验来说,双滚筒耗费太多,双滚筒足以完成对数据的采集。所以这个方案更适合用单滚轮。在实际生产中一般有4种截流方式。电动马达一一固定减速箱一一摇臂一一行星档变速一一