采煤机设计原理精选文档.ppt
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1、采煤机设计原理本讲稿第一页,共三十页第五章第五章 行走部行走部 行走机构行走机构是直接移动采煤机的装置,分钢丝绳牵引、链牵是直接移动采煤机的装置,分钢丝绳牵引、链牵引及无链牵引。引及无链牵引。行走驱动装置行走驱动装置用来驱动行走机构,并实现牵引速度的调用来驱动行走机构,并实现牵引速度的调节。按调速传动方式有机械传动、液压传动和电传动,分节。按调速传动方式有机械传动、液压传动和电传动,分别称机械牵引、液压牵引和电牵引。别称机械牵引、液压牵引和电牵引。行走驱动装置位于采煤机上的称行走驱动装置位于采煤机上的称内牵引内牵引,位于工作面两端,位于工作面两端的称的称外牵引外牵引。本讲稿第二页,共三十页第一
2、节第一节 对行走部基本要求对行走部基本要求 对牵引部对牵引部要求:要求:1)牵引力大牵引力大 2)传动比大传动比大 传动装置的总传动比在传动装置的总传动比在300左右。左右。3)能实现无级调速能实现无级调速 4)不受滚筒转向的影响不受滚筒转向的影响 5)能实现正反向牵引和停止牵引能实现正反向牵引和停止牵引 6)有完善可靠的安全保护有完善可靠的安全保护 7)操作方便操作方便本讲稿第三页,共三十页第二节第二节 液压牵引系统液压牵引系统 行走驱动装置按调速传动方式有机械传动、液压传动和电行走驱动装置按调速传动方式有机械传动、液压传动和电传动传动(机械牵引、液压牵引和电牵引机械牵引、液压牵引和电牵引)
3、。液压牵引液压牵引部是利用容积式液压传动的调速特性来实现调速性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。能的行走部。液压牵引系统通过液压泵排出的压力油,驱动液压马达,液压牵引系统通过液压泵排出的压力油,驱动液压马达,液压马达经齿轮传动或直接带动驱动轮。液压马达经齿轮传动或直接带动驱动轮。改变液压泵的流量和排油方向改变液压泵的流量和排油方向(或利用换向阀改变油流方向或利用换向阀改变油流方向)来改变液压马达的转速和转向,从而实现牵引速度的调节和牵引来改变液压马达的转速和转向,从而实现牵引速度的调节和牵引方向的变换。方向的变换。本讲稿第四页,共三十页第二节第二节 液压牵引系统液压牵引系
4、统 根据根据q和和p选用或设计主液压泵,根据选用或设计主液压泵,根据qm和和p1选用或设计选用或设计液压马达。液压马达。液压牵引部总效率一般只有液压牵引部总效率一般只有60%65%。设计时验算管路压力损失和整个液压系统的热平衡,保证设计时验算管路压力损失和整个液压系统的热平衡,保证液压马达得到需要的工作压力和足够的油箱容积。必要时装备液压马达得到需要的工作压力和足够的油箱容积。必要时装备冷却设备,使系统温升不超过限度。冷却设备,使系统温升不超过限度。采煤机液压牵引部油箱的热平衡温升不应超过采煤机液压牵引部油箱的热平衡温升不应超过45,最高工作温度不超过最高工作温度不超过75。本讲稿第五页,共三
5、十页第三节第三节 电牵引系统电牵引系统 电牵引部由专用牵引电动机经传动装置带动驱动轮,利电牵引部由专用牵引电动机经传动装置带动驱动轮,利用电气调速装置改变电动机的旋转方向和旋转速度,实现用电气调速装置改变电动机的旋转方向和旋转速度,实现牵引方向的变换和牵引速度的调节。牵引方向的变换和牵引速度的调节。德国德国Eickhoff公司于公司于1976年制造出第一台电牵引采煤机。年制造出第一台电牵引采煤机。电牵引采煤机代表采煤机的发展方向,近年来高产高效的电牵引采煤机代表采煤机的发展方向,近年来高产高效的世界记录都是电牵引采煤机创造的。世界记录都是电牵引采煤机创造的。电牵引采煤机电牵引采煤机优点:优点:
6、具有良好牵引特性具有良好牵引特性 采煤机前进时提供牵引力;采煤机下滑采煤机前进时提供牵引力;采煤机下滑时进行发电制动,向电网反馈电能。时进行发电制动,向电网反馈电能。可用于大倾角煤层可用于大倾角煤层 牵引电动机轴端装停机时防止采煤机牵引电动机轴端装停机时防止采煤机下滑的制动器。设计制动转矩为电动机额定转矩的下滑的制动器。设计制动转矩为电动机额定转矩的1.62.0倍,电牵引采煤机可用在倍,电牵引采煤机可用在40倾角的煤层。倾角的煤层。本讲稿第六页,共三十页第三节第三节 电牵引系统电牵引系统 运行可靠,使用寿命长运行可靠,使用寿命长 电牵引采煤机除电动机的电刷电牵引采煤机除电动机的电刷和整流子有磨
7、损外,其它件无磨损和整流子有磨损外,其它件无磨损使用可靠,故障少,寿使用可靠,故障少,寿命长,维修工作量小。命长,维修工作量小。反应灵敏,动态特性好反应灵敏,动态特性好 电子控制系统能将多种信号快速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,防止机器超载运行。传递到调节器中,以便及时调整各参数,防止机器超载运行。效率高效率高 电牵引采煤机将电能转化为机械能只做一次转换,电牵引采煤机将电能转化为机械能只做一次转换,效率可达效率可达0.9;液压牵引由于能量的几次转换,再加上存在的泄;液压牵引由于能量的几次转换,再加上存在的泄漏损失、机械摩擦损失和液压损失,效率只有漏损失、机械摩
8、擦损失和液压损失,效率只有0.650.7左右。左右。本讲稿第七页,共三十页第三节第三节 电牵引系统电牵引系统 结构简单结构简单 机械传动系统结构简单,尺寸小,重量轻。机械传动系统结构简单,尺寸小,重量轻。有完善的检测和显示系统有完善的检测和显示系统 采煤机在运行各参数如电压、采煤机在运行各参数如电压、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,便会发出报警信号,严重时可以自行切断电源。时,便会发出报警信号,严重时可以自行切断电源。按电气调速传动的类型不同分直流调速和交流调速、电按电气调速传动的类型不同分直流调速和交流调速、电磁
9、滑差调速、开关磁阻调速。磁滑差调速、开关磁阻调速。直流电牵引直流电牵引采用直流调速传动,通过直流调速装置来改变直采用直流调速传动,通过直流调速装置来改变直流电动机电枢电压及励磁电压的大小和方向,从而调节电动机的流电动机电枢电压及励磁电压的大小和方向,从而调节电动机的转速和变换转向。转速和变换转向。直流电动机分串激直流电动机和他激直流电动机,以他直流电动机分串激直流电动机和他激直流电动机,以他激电动机应用最多。激电动机应用最多。本讲稿第八页,共三十页第三节第三节 电牵引系统电牵引系统 交流电牵引交流电牵引采用交流调速传动采用交流调速传动 广泛应用交流变频调速技术,依靠交流变频调速装置改广泛应用交
10、流变频调速技术,依靠交流变频调速装置改变交流电动机的供电频率和供电相序,实现电动机转速的变交流电动机的供电频率和供电相序,实现电动机转速的调节和转向的变换。调节和转向的变换。一、直流他激电动机的牵引调速特性一、直流他激电动机的牵引调速特性 直流他激电动机的电枢绕组和励磁绕组分别供电、直流他激电动机的电枢绕组和励磁绕组分别供电、分别控制,其机械特性是硬特性。分别控制,其机械特性是硬特性。直流他激电动机的机械特性方程直流他激电动机的机械特性方程M=KmKeI 本讲稿第九页,共三十页第三节第三节 电牵引系统电牵引系统M=KmKeI n电动机转速;电动机转速;M电动机转矩;电动机转矩;U电枢端电压;电
11、枢端电压;I电枢电流;电枢电流;Rs电枢电阻;电枢电阻;励磁磁通;励磁磁通;Km,Ke电动机常数。电动机常数。利用晶闸管整流和触发电路控制晶闸管的导通与截止来利用晶闸管整流和触发电路控制晶闸管的导通与截止来调节电枢电压调节电枢电压U,以此来调节电动机转速,以此来调节电动机转速n;同时保持磁通同时保持磁通和电枢电流和电枢电流I不变,实现恒转矩自动调速不变,实现恒转矩自动调速特性。特性。若调节磁通若调节磁通来调节电动机转速来调节电动机转速n,同时保持,同时保持U和和I不变,不变,并使并使M和和n乘积不变,实现恒功率自动调速特性。乘积不变,实现恒功率自动调速特性。本讲稿第十页,共三十页第三节第三节
12、电牵引系统电牵引系统二、直流串激电动机的牵引调速特性二、直流串激电动机的牵引调速特性直流串激电动机的机械特性方程直流串激电动机的机械特性方程M=KmKeI 方程与直流他激电动机的机械特性方程一样,但电枢绕方程与直流他激电动机的机械特性方程一样,但电枢绕组和励磁绕组是串联的。组和励磁绕组是串联的。励磁磁通励磁磁通随电枢电流随电枢电流I变化,当电枢电压变化,当电枢电压U一定,负载转一定,负载转矩增大时,磁通增大,电动机转速矩增大时,磁通增大,电动机转速n下降;当负载转矩下降下降;当负载转矩下降时,磁通减弱,转速时,磁通减弱,转速n上升。上升。M和和n的乘积变化不大的乘积变化不大直流串激电动机调速属
13、于恒功率调直流串激电动机调速属于恒功率调速,其特性属软特性,特性曲线为双曲线。速,其特性属软特性,特性曲线为双曲线。本讲稿第十一页,共三十页第三节第三节 电牵引系统电牵引系统直流串激电动机的机械特性方程直流串激电动机的机械特性方程M=KmKeI 直流串激电动机的软特性具有起动转矩大,过载能力直流串激电动机的软特性具有起动转矩大,过载能力强,电路简单的特点。强,电路简单的特点。截割功率增大时,牵引力随之增大,同时牵引速度急剧下降,截割功率增大时,牵引力随之增大,同时牵引速度急剧下降,负载功率随着下降,有利于过载保护。负载功率随着下降,有利于过载保护。串激电动机空载时牵引速度急剧升高,易出现串激电
14、动机空载时牵引速度急剧升高,易出现“飞车飞车”危险,危险,但采煤机空运行负载也不小,不会出现此现象。但采煤机空运行负载也不小,不会出现此现象。直流串激电动机采用晶闸管整流和触发电路控制晶闸管的调直流串激电动机采用晶闸管整流和触发电路控制晶闸管的调速系统,其调电枢电压速系统,其调电枢电压U的方法与直流他激电动机基本一样。的方法与直流他激电动机基本一样。本讲稿第十二页,共三十页第三节第三节 电牵引系统电牵引系统三、交流电动机的牵引调速特性三、交流电动机的牵引调速特性交流电动机转速方程交流电动机转速方程f定子电源频率,定子电源频率,Hz;p电动机的磁极对数;电动机的磁极对数;s转差率。转差率。调节供
15、电频率调节供电频率f就可调节转速就可调节转速n。f在工频以下变化时,气隙磁通在工频以下变化时,气隙磁通q为为U定子端电压。定子端电压。本讲稿第十三页,共三十页第三节第三节 电牵引系统电牵引系统 f升高,若升高,若U不变不变q下降,导致电动机转矩下降。为保持下降,导致电动机转矩下降。为保持q不变,通常采用同时调节不变,通常采用同时调节U和和f,并使压频比恒定,并使压频比恒定常数常数 q基本不变,转矩基本不变。基本不变,转矩基本不变。在工频以下属压频比恒定、恒转矩的调频调速控制。在工频以下属压频比恒定、恒转矩的调频调速控制。本讲稿第十四页,共三十页第三节第三节 电牵引系统电牵引系统 在频率在频率f
16、很低时,很低时,U(定子端电压定子端电压)并不与并不与E(电动势电动势)基本近似基本近似相等,而是相等,而是E下降更多,使下降更多,使q减少,保持不了减少,保持不了q恒定恒定电动电动机的转矩机的转矩M和和Mmax下降。下降。为提高低频的转矩,采用提高为提高低频的转矩,采用提高U来提高来提高M U与与f比值增大,比值增大,不是原先恒定的比值,属于提高电压、补偿低频的调频调速控不是原先恒定的比值,属于提高电压、补偿低频的调频调速控制,以提高电动机在低频时的制,以提高电动机在低频时的M和和Mmax。提高电压不能超过电动机的允许范围。当电压为恒定值后,提高电压不能超过电动机的允许范围。当电压为恒定值后
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