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一臺(tái)螺旋鉆采煤機(jī)設(shè)計(jì)
摘 要
本畢業(yè)設(shè)計(jì)由一般設(shè)計(jì)和專題設(shè)計(jì)兩大部分組成，主要設(shè)計(jì)思想是以本機(jī)械專業(yè)知識(shí)為基礎(chǔ)的最優(yōu)化設(shè)計(jì)。
一般設(shè)計(jì)部分主要是對(duì)螺旋鉆采煤機(jī)的工作機(jī)構(gòu)進(jìn)行的優(yōu)化設(shè)計(jì)，本文所設(shè)計(jì)的ML280螺旋鉆采煤機(jī)，首先通過對(duì)螺旋葉片的受力分析和鉆桿的輸送能力進(jìn)行的設(shè)計(jì)，建立了以螺旋鉆桿輸送能力最佳為目標(biāo)函數(shù)的優(yōu)化模型，對(duì)螺旋鉆的參數(shù)化進(jìn)行的設(shè)計(jì)，并且取得了非常好的效果，同時(shí)本文結(jié)合本機(jī)械專業(yè)知識(shí)和參考機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)，對(duì)鉆頭的轉(zhuǎn)動(dòng)齒輪和推進(jìn)液壓缸進(jìn)行了設(shè)計(jì)。
專題部分的設(shè)計(jì)著眼于對(duì)螺旋鉆頭的設(shè)計(jì)，通過對(duì)煤層性質(zhì)的分析，以截煤理論和力學(xué)知識(shí)為基礎(chǔ)，建立了鉆頭的運(yùn)動(dòng)學(xué)模型和動(dòng)力學(xué)模型，本專題主要是對(duì)截齒的干涉和螺旋鉆頭的截煤能力進(jìn)行研究，并建立以截割能耗最底為目標(biāo)函數(shù)的優(yōu)化模型，對(duì)截齒的布置進(jìn)行最優(yōu)化設(shè)計(jì)，通過計(jì)算機(jī)MATLAB和LINGO編程求得截齒的布置參數(shù)；同時(shí)在PRO/E軟件下對(duì)模型進(jìn)行了模擬，以觀察鉆頭的干涉情況。
關(guān)鍵詞： 螺旋鉆采煤機(jī)；螺旋鉆頭；干涉；優(yōu)化設(shè)計(jì)
ABSTRACT
This diploma winning design is contained two parts, one part is general designs and the other part is dissertation. The thought of my paper is optimum design what base on my major profession.
The general part is optimum design on the mainly work organization which drive the twist drills to cutting the coal, the shearder designed in this paper ML280. First through analysis the stress of the screw blade and the capability of the auger stem, setting up optimum model which objective is making the transportation capability maximizing, then can gained the parameter of the auger stem. This model has achieved excellent effect. This text combines the professional knowledge of mechanical engineering and the enchiridion of mechanical engineering designed drive wheel gear and the hydraulic pressure system.
The dissertation is focus on the auger bit studying, through analysis the character of coal seam, and base on the theory of excavate coal and dynamics, then establish the model which objective is making the cutting power cost minimizing, then compile the MATLAB and LINGO programs the resolve this problem, and get the parameter of the way of auger bits collocation. At the same time check the validity of by PRO/E software, in order to observed the auger bit interference status.
Keyword: shearder; auger bits; interference; optimum design
目 錄
1 緒論 1
1.1采煤機(jī)的發(fā)展史 1
1.2我國(guó)采煤機(jī)的發(fā)展展望 1
1.2.1大功率、大截深電牽引采煤機(jī)的進(jìn)一步研究 2
1.2.2大功率采煤機(jī)的工況監(jiān)測(cè)、故障診斷與控制系統(tǒng)的研究 2
1.2.3應(yīng)用高新技術(shù)，嚴(yán)格管理，提高可靠性 2
1.3螺旋鉆采煤機(jī)的概述 3
1.4螺旋鉆采煤機(jī)的市場(chǎng)價(jià)值 6
2 設(shè)計(jì)要求及方案確定 8
2.1設(shè)計(jì)要求 8
2.1.1使用條件 8
2.1.2液壓系統(tǒng) 10
2.1.3鉆桿 10
2.1.4供電系統(tǒng) 11
2.2總體方案的設(shè)計(jì) 11
3 螺旋鉆桿結(jié)構(gòu)參數(shù)的優(yōu)化設(shè)計(jì) 13
3.1煤機(jī)螺旋鉆桿結(jié)構(gòu)參數(shù)優(yōu)化數(shù)學(xué)模型的建立 13
3.1.1螺旋鉆桿的裝煤生產(chǎn)率理論分析 13
3.1.2螺旋鉆桿裝煤生產(chǎn)率的計(jì)算 15
3.1.3螺旋葉片設(shè)計(jì)及強(qiáng)度校核 16
3.1.4優(yōu)化約束條件的建立 19
3.1.5模型的求解 22
3.2鉆桿軸及連接件的設(shè)計(jì) 23
3.3聯(lián)接套的設(shè)計(jì) 26
4 傳動(dòng)減速箱的設(shè)計(jì)計(jì)算 31
4.1齒輪傳動(dòng)的設(shè)計(jì)與計(jì)算 31
4.1.1基本的參數(shù) 31
4.1.2齒輪的計(jì)算 32
4.1.3彎曲強(qiáng)度校核計(jì)算 36
4.2軸的設(shè)計(jì)計(jì)算 37
4.2.1按扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度概略計(jì)算軸徑 37
4.2.2計(jì)算支反力和繪彎扭矩圖 38
4.2.3強(qiáng)度精確校核（驗(yàn)算安全系數(shù)） 42
5 推進(jìn)液壓缸、機(jī)架以及導(dǎo)軌的設(shè)計(jì) 46
5.1液壓缸的設(shè)計(jì) 46
5.1.1鋼筒的設(shè)計(jì)計(jì)算 47
5.1.3液壓缸的校核 54
5.2液壓缸的結(jié)構(gòu) 57
5.2.1缸筒與端蓋的連接 58
5.2.2活塞組件 59
5.2.3活塞組件的密封 60
5.3推進(jìn)機(jī)構(gòu)導(dǎo)軌的設(shè)計(jì) 62
6 螺旋鉆采煤機(jī)的使用與維護(hù) 63
6.1潤(rùn)滑及注油 63
6.2地面檢查與試運(yùn)轉(zhuǎn) 63
6.3下井及井下組裝 64
6.4采煤機(jī)的井下操作 64
6.5機(jī)器的維護(hù)與檢修 66
專題部分 68
題目：螺旋鉆頭的研究 68
引言 68
1 煤及煤層的性質(zhì) 69
1.1煤的強(qiáng)度 69
1.2煤的堅(jiān)固性系數(shù) 69
1.3煤的截割阻抗 69
1.4煤的壓張效應(yīng) 69
2 截割工況和刀具 71
2.1截割刀具的幾何參數(shù) 71
2.2刀具幾何參數(shù)對(duì)截割性能的影響 71
3 截齒受力分析 74
4 截齒運(yùn)動(dòng)模型 77
4.1坐標(biāo)系的建立 77
4.2截齒的運(yùn)動(dòng)學(xué)模型 78
4.3不干涉條件 79
5 截齒的優(yōu)化布置 83
結(jié)論 88
參考文獻(xiàn) 90
附錄1 92
螺旋鉆桿優(yōu)化設(shè)計(jì)程序（MATLAB） 92
附錄2 93
螺旋鉆桿連接件優(yōu)化設(shè)計(jì)程序（MATLAB、LINGO） 93
附錄3 95
螺旋鉆專題程序（MATLAB、LINGO） 95
翻譯部分 105
英文原文 105
中文譯文 113
致 謝 119