产品设计的意义

产品设计的意义改革开放以来，我国煤炭科学技术取得了突飞猛进得发展，开采工艺和装备水平不断提高，机械化程度逐年上升。煤炭工业战线上的技术人员和广大职工，在设计制造矿山机械设备和引进吸收国外先进技术等方面积累了丰富的经验，取得了丰硕的成果。高产高校综采技术的核心是工作面综采设备近10年来，工作面三大配套设备――采煤机，刮板输送机和液压支架，在设计方法和结构上都有了重大的发展，主要是提高设备生产能力和可靠性，改进操作性能。采煤机技术发展得一个重要突破是采用了多电机电牵引技术，大大简化了机械传动系统。采煤机得模块化设计使机器的维护和监测更加简单，可靠性更高。现代先进采煤机得主要特点是：一、多电机交流变频调速或直流调速电牵引，牵引速度不断提高，最大牵引速度已达到30m/min。二、大功率、高电压、大截深，采煤机装机功率超过1200kw，最大达到2285kw。现行1100V工作电压已不适应大功率采煤机的要求。美国目前常用电压为2300V，部分工作面采用4160V电压；英国、澳大利亚使用3300V电压；法国使用5000V电压；波兰使用6000V电压。采煤机截深达到1～1.2m。三、积木式结构，各单元之间没有机械动力传动，简单可靠。四、更先进得设备，可实现滚筒自动导向，其关键是煤岩界面探测技术。它能自动识别煤岩界面，并据此自动调节滚筒截割高度。五、采用煤层控制和故障诊断系统。现阶段，在我国煤炭开采中，机械化采煤的采量占主要地位，其中高档普采、综合机械化采煤占了一定的比例，同时，我国目前生产的滚筒式采煤机的品种并不齐全，主要技术性能还不是很完善，因此我国设计的双滚筒采煤机是适应要求的。设备的主要用途及使用范围MG400/920-WD型交流电牵引采煤机，采用多电机驱动，横向布置的新型电牵引采煤机，总装机功率：920KW，供电电压：1140V，截割功率：2400KW，牵引功率：250KW，采用机截交流变频调速，销轨式牵引，适应于2.0~4.1m，煤层倾角16，煤质硬度：硬或中硬以上的综采工作面。本采煤机使用于周围空气中的甲烷，煤层，硫化氢，二氧化碳等不超过《煤矿安全规定》中规定的安全含量的矿井中，主要与工作面刮板输送机，液压支架配套使用，组成采煤工作面综合机械化采煤设备，完成截煤，落煤，装煤作业。2.4采煤机的重要组成采煤机由左、右摇臂，左、右螺旋滚筒，牵引传动箱，外牵引，泵站，控制箱，牵引调速装置，调高油缸，主机架，辅助部件，电器系统及附件等部件组成。见图1-1交流电牵引采煤机。采煤机端面及与工作面运输机配套尺寸见图1-2采煤机端面配套图。2.5MG400/920-WD型交流电牵引采煤机的主要特点MG400/920-WD型交流电牵引采煤机的主要特点有以下几点：一、截割电动机横向布置在摇臂上，摇臂与机身联接没有动力传递。二、所有的截割反力，调高油缸支撑反力和行走反作用力均由左右行走减速框架承受，可靠性高。三、机身分三段，取消了底托架，三段间用高强度液压副联接，简单可靠，拆卸方便。四、采用交流变频调速，摆线轮销轨牵引系统，调速范围广，体积小，故障少，能得到足够大的牵引速度和牵引力，适应高产高效工作面的需要。五、每个主要部件都可以从机身的采空侧抽出，容易更换，维修方便，设备利用率高。六、调高泵站采用集成阀块机构，管路少，维修方便。七、配套不同槽宽的输送机或牵引方式，只需改变行走箱的宽度或煤旁侧的滑靴，，而主机无需改变。八、整体弯曲摇臂机构，刚性好，过煤空间大，装煤效果好。九、矿用隔爆型交流变频调速箱，矿用隔爆兼本安全性电控箱，调高泵站等均为独立机构，分别安装在框架内，使这些箱体受采煤机外力减小到最小程度。十、电气控制系统采用可编程控制器（PLC）控制，各项保护和显示功能齐全，并配套中文液晶显示器。2.6采煤机的主要技术特征序号名称参数1采高范围m2.0～4.12机面高度mm15303主机架长度mm76704适应煤层倾角°≤16序号名称参数5适应煤层硬度硬和中硬6装机总功率kW9207供电源电压V11408摇臂摇臂长度mm2510摇臂回转中心距mm7520摇臂水平时最大长度mm13648摇臂摆角上摆角度°42.5下摆角度°22.59截割部截割电机功率kW400转速r/min1480电压V1140冷却方式水冷滚筒转速r/min28.458截割速度m/s3.1滚筒直径mm1800滚筒截深mm460喷雾方式内、外喷雾11牵引部牵引电机功率kW2×50转速r/min1480电压V380冷却方式水冷牵引形式机载式交流变频调速频率范围Hz3～50～83牵引传动比258.58牵引速度m/min0～7.7～12.8牵引力kN450～750牵引中心距mm6325序号名称参数12泵站泵站电机功率kW20转速r/min1465电压V3300冷却方式水冷调高泵额定压力Mpa20调高泵排量ml/r20.9制动器压力Mpa213调高油缸内径mm200外径mm120活塞杆行程mm71414最大卧底量mm34015总重t5416配套的运输机型号SGZ1000/880/830辅助液压系统作用一、摇臂的升降摇臂的升降通过调高油缸来实现。在调高油缸的端部安装有组合阀，在组合阀内设有两个交叉油路安全阀，压力油通过组合阀进入调高油缸，组合阀中交叉油路安全阀用来防止油缸过载。二、采煤机行走牵引的停止/启动每个牵引部后侧都安装有一个制动器。当泵站停止向其供油时制动器起作用，摩擦片上产生的摩擦力阻止轴齿轮转动，从而销轨轮停止传动，保证采煤机的安全。为了松开制动器，让采煤机沿工作面运行，首先起动泵站电机，需制动电磁阀得电，辅助压力油才通过管道接头进入制动器，克服碟形弹簧的作用力，松开摩擦片，轴齿轮转动，最终带动销轨轮转动。泵站一、泵站概述（一）泵站是电牵引采煤机的一个重要部件，其主要作用是将机械能转变为液压能。该系统分为两部分：一是为采煤机的调高系统提供液压动力，二是为牵引传动部的制动器提供控制油路。原理图（见图5-1）如下：图5-1原理泵站由序号1阀组、序号2油箱和序号3电机装置三部分组成。阀组固定在油箱上面，如图5-2所示。Ⅱ低压表真空表高压表123图5-2泵站电机装置位于泵站的左边，它主要由电机、调高泵、内外花键、法兰盘、距离套等组成。电机通过内外花键的传动，将动力直接传递给调高泵使其旋转，完成泵的吸油、排油动作。油箱由放气阀、注油装置、精过滤器、温度表、压力表组、油位计、放油堵等组成。本油箱箱体体积较大，可以装有足够的液压油，一方面为系统提供油源，另一方面可以使从系统回来的热油得到充分的热交换，使油温降下来。阀组由手液动换向阀、电磁换向阀、刹车电磁阀、压力继电器、精过滤器、高低压安全阀等组成。本阀组采用集成块形成，内部油路沟通，外部安装各种阀，省去了复杂的外部管路连接，便于安装、维修，另外也缩小了体积。从调高泵输出的压力油通过阀组，从阀组后面的接头通向左、右调高油缸。同时，一路低压油也从阀组后面接出通向刹车电磁阀去控制制动器的动作。泵站的主要液压元件（二）调高泵为了确保液压系统的正常工作，采用了德国进口的高压齿轮泵1PE2G3-3X/020RC07MS，该泵理论排量为20.7ml/r，额定工作压力为20MPa。（三）单向阀在调高泵的上方并联着一个单向阀S20A1，此阀的目的在于，当电机反转时，为了避免泵吸空造成损害，可以通过此阀吸油。（四）粗、精过滤器为了保证液压系统油质的清洁，以保证液压元件工作的可靠性，系统中设了粗、精过滤器各一个。粗过滤器安装在油箱左下方，它采用德国技术制造，结构合理，功能齐全，清洗更换滤芯或检修时，只要拧动上盖即可自动切断和开启油箱通路。另外装有污染指示器，一旦滤芯被污物堵塞，压差增至0.03MPa时即可通过真空表显示出来，如现场无人，则旁通阀开启，避免泵吸空损坏，还在泵出口装一个单向阀，更好地保护平稳工作。粗过滤器型号为SF56G80RUA，过滤精度为80μm。当真空表显示200mmHg时，需清洗或更换粗过滤器滤芯。精过滤器安在阀组上，型号为250P32T10MV0,过滤精度为10μm，本滤油器同样采用德国技术制造，结构紧凑，装有污染指示器、旁通阀，还装有永久磁铁以吸附油中的铁屑，以便提高系统的安全可靠性。（五）溢流阀本系统装有两个溢流阀，一个为高压溢流阀来调定系统的最高压力20MPa；另一个为低压溢流阀安装在系统的低压回油油路上，负责提供背压，调定压力为2MPa，从而使系统建立起一个低压回路，低压油去控制手液动换向阀和制动器的动作。（六）压力继电器在通向制动器的油路上装有一个压力继电器，调定压力为1.5MPa。当低压油的压力由于管路泄露、元件漏损或低压安全阀失效而无法建立起足够的压力时，压力继电器就会发出电信号，使刹车电磁阀产生动作，制动器油路泄载，采煤机停止牵引，以便于维修人员查找原因，排除故障。（七）手液动换向阀从调高泵出来的油进入手液动换向阀。此阀是一个手控、液控两种控制方式的三位四通换向阀，通过此阀可以使压力油进入调高油缸的不同油腔，从而完成摇臂的升降动作。（八）电磁换向阀在阀组上还装有两个电磁换向阀。阀的出油口连接在手液动换向阀的控制油口上，通过它的换向，可以使从精过滤器来的低压油作用在手液动换向阀阀芯的一端，改变其工作位置，从而完成对摇臂升降的控制。二、泵站的安装与调定泵站安装与调定的好坏直接关系到它的工作性能，所以安装前必须熟悉安装程序以及注意事项。安装时，要精心挑选零部件，严格遵守安装顺序和方法，安装后，要进行严格调试，以保证泵站的各项指标都达到出厂标准。（一）泵站安装注意事项调高泵等外购件在安装前必须要检查是否有合格证，必要时，必须进行必要的性能试验（如耐压和外漏的测定），各技术指标必须达到有关检验标准。隔爆电磁阀必须有产品防爆合格证。对于液压件，在安装前进行必要的性能试验，各项技术指标必须达到出厂试验检验标准。油箱箱体内，不得残留铁屑和其它杂物，而且需用汽油和压缩空气进行冲洗，吹净，然后用塑料布罩住，以免脏物再次进入箱体内。外部管路连接要求整齐，不得有死弯。安装后不允许有油向外渗漏。（二）安装顺序泵站的一般安装顺序为：先下层零部件，后上层零部件。注意：安装电机装配时，要注意小齿轮端面和泵的轴线垂直，不能只敲击小齿轮的一边，造成泵和电机不同心；要求在安装调高泵时，首先把安装电机的法兰盘上的螺栓全部紧固，安装时保证调高泵和电机的同心度，以免调高泵发热损坏。泵站的维护与常见故障的分析三、泵站的维护（一）检查液压油油位是否低于油标高度，液压油是否乳化变质。（二）检查真空表读数是否大于220mmHg，如大于则需要清洗或更换粗过滤器滤芯。（三）检查外部零件是否损坏，各紧固螺栓是否松动。（四）检查手液动换向阀手柄是否灵活。液压油管理液压油是传递动力的介质，其质量和清洁度对液压系统关系较大，液压系统发生的故障和液压元件磨损，多数是由于液压油不洁和变质而引起的。因此，液压油的选择、运输、存放、更换和过滤应严格按有关规定进行。一、液压油的更换标准液压油可根据外观和气味来判定油质的好坏，从而决定是否需要更换,下表为更换标准。外观气味处理透明、澄清良照常使用透明、有黑色良过滤后可使用乳白色良需更换黑褐色良需更换二、液压油维护液压油进水后易发生乳化变质，所以泵站要有可靠的密封，防止喷雾冷却水混入油箱，并且要定期检查油质，若发现乳化或变质现象，应及时更换油液。在更换油液时，要对泵站进行彻底清洗，一般可用泡沫塑料擦洗，严禁用棉纱或旧布进行擦洗。在工作面上，清洗时，应停止其它作业。彻底清洗上面的煤灰，并且在泵站上方挂防尘布，以免煤块或矸石落在油箱上。致谢经过一个学期的努力，毕业设计到现在已基本完成。在指导老师的指导下，通过对自己所选课题的资料收集、总结和应用，使我对所学的知识有了更深的了解。虽然设计中难免有许多不完善的地方，通过毕业设计进一步提高了自己的自学和工作能力，为以后的学习和工作打下了基础。在此，首先感谢张有忠老师的精心指导，在整个设计期间为我们指出设计中的缺点和不足，指导我们圆满地完成毕业设计。在此向他表示衷心的感谢和崇高的敬意，感谢张老师及所