为了满足高产高效综采工作面快速割煤提高生产力的需要，克服液压牵引的繁杂，电牵引采煤机是采煤机发展的一个趋势。与目前最先进国外采煤机相比，国内电牵引采煤机在总体参数性能方面尚有较大差距，某些关键部件的性能、功能、适应范围还有待完善和提高，尤其是无线监测、故障诊断及预报、信号传输与采煤机自动控制、传感器等智能化技术和机械部件的可靠性、寿命与国外相比差距甚大。根据我国煤炭生产要求和采煤机发展趋势以及针对国内电牵引采煤机存在的差距，今后主要研究内容如下： 进一步完善和提高交流变频调速系统的可靠性。重点完善和提高系统装置抗震、散热和防潮性能； 研究可靠的微机电气控制系统，重点提高采煤机机电控制系统的抗干扰、抗热效应的能力； 开发或增强电控系统的监控功能，重点研究故障诊断与专家系统、工况监测、显示与信息传输系统、工作面采煤机自动运行控制系统、自适应变频电路的漏电监测与保护技术、摇臂自动调高系统等； 开发四象限运行的矿用交流变频调速装置，使采煤机能适应较大倾角煤层开采的需要； 开发单机功率600KW,总装机功率1500KW的大功率电牵引采煤机； 电牵引采煤机的可利用率、可靠性和寿命的研究。 本课题设计一台旋旋钻采煤机，主要是应用于薄煤层的开采，根据螺旋钻采煤机工作情况可以确定设计要求和方案。 2.1设计要求 2.1.1使用条件 1、采宽：1.905~2.105m。 2、采深：向上85m，向下45m。 3、准备巷道净断面不小于11.2 ，巷道坡度，卧底不小于0.6m，通风依赖于全矿井通风负压。 4、煤层厚度：0.6~0.9m，煤层倾角0~ ，煤的切割的阻力不大于350KN/m。 5、煤的硬度系数。 6、技术特征表： 序号参数名称单位数值 向上采煤，采深至，切割阻力： 以内 以内 向下采煤，采深至，切割阻力： 以内 以内 t/mi
n 2.0 1.5 1.0 0.75 2煤层厚度m 0.6~0.9 3煤层倾角 0~ 4防爆钻头直径 BSHK-2DM.00.00.000A BSHK-2DM.00.00.000A-01 BSHK-2DM.00.00.000A-02 mm 625 725 825 5钻头数量个3 6钻头之间的轴距mm 640 7采宽 BSHK-2DM.00.00.000A BSHK-2DM.00.00.000A-01 BSHK-2DM.00.00.000A-02 mm 1905 2005 2105 8钻杆直径mm 480 9钻杆转速r/mi
n 55或60 10钻杆推进速度 工作状态前进 后退 调度状态前进 后退m/mi
n 0~1.0 0~1.7 0~2.0 0~3.5 11钻进推力 前进 后退 12推进机构类型液压 13液压系统的油压，不低于 16 14操纵杆的作用力不低于 40 15机组总功率KW 280 16工作额定电压（三相、交流） V 660 17通风和降尘系统加压的 18通风管的直径，不小于mm 325 19喷水量，不小于L/mi
n 50 20水管喷嘴的压力，不小于MPa 1.5 21外型尺寸不大于： 长 宽 高mm 14840 3870 1884 22机组重量，不大于 BSHK-2DM.00.00.000A BSHK-2DM.00.00.000A-01 BSHK-2DM.00.00.000A-02 t 54.5 55.8 57.5 7、一次移动机组的距离（两个钻孔之间的距离）为2.6~3.1m。 2.1.2液压系统 1.支撑液压缸的行程：1300 mm。 2.推进主液压缸：直径125 mm，杆径70 mm。 3.副推进液压缸：直径90 mm，杆径56 mm。 4.推进机构的总行程：1900 mm。 5.导向滑道：直径210 mm，长2555 mm。 6.风管伸缩液压缸：伸缩长度+130 mm（伸）、-120 mm（缩）。 7.油泵流量：22L/mi
n。 8.油箱容积：350L,可波动50L。 2.1.3钻杆 1.首节钻杆：双头，直径分别为570mm、670mm、770mm。 2.中间钻杆直径：480 mm。 3.风筒直径：320 mm。 4.稳定器钻杆：直径分别为450 mm、550 mm，650 mm，长1540+50 mm或1570+50 mm。 5.钻杆的长度：1570（加联轴器节30 mm深）mm。 2.1.4供电系统 1、钻头电机功率：132KW×2。 2、液压站电机功率：15 KW。 3、单轨吊功率：1.5 KW×2。 4、移动变压站：400KVA。 2.2总体方案的设计 本课题主要对采煤机推进机构的设计，整个推进机构在螺旋钻机机架上，整个上机身是通过两个导轨支撑的，上机可以在导轨上往复滑动，推进机构主要靠两个液压缸组来实现，每个液压缸组由三个液压缸组成，分别为两个副推进液压缸和一个主推进液压缸，通过液压缸的往复运动实现其采煤掘进过程，液压缸组通过差动连接来实现其推进行程要求，三个液压缸通过一个夹板来固定以实现其联动，主推进液压缸可以自由移动，两侧的辅助液压缸的缸体一端固定在机架上。 当煤层厚度、工作面长度、煤层的性质以及相关的截割能耗改变时,四中截割模式在一个理论上可以进行相互比较。对于每种煤层和其厚度等级的限制而选择响应的设备。虽然每种截割方式不同,但通过分析该模型可以得到一般性的结论。根据模型的约束条件，半滚筒截割的产量最高；在相同的工作面长度的情况下,双方向的截割方法比单方向的截割方法生产率高。 目录 1绪论1 1.1采煤机的发展史1 1.2我国采煤机的发展展望1 1.2.1大功率、大截深电牵引采煤机的进一步研究2 1.2.2大功率采煤机的工况监测、故障诊断与控制系统的研究2 1.2.3应用高新技术，严格管理，提高可靠性2 1.3螺旋钻采煤机的概述3 1.4螺旋钻采煤机的市场价值6 2设计要求及方案确定8 2.1设计要求8 2.1.1使用条件8 2.1.2液压系统10 2.1.3钻杆10 2.1.4供电系统11 2.2总体方案的设计11 3螺旋钻杆结构参数的优化设计13 3.1煤机螺旋钻杆结构参数优化数学模型的建立13 3.1.1螺旋钻杆的装煤生产率理论分析13 3.1.2螺旋钻杆装煤生产率的计算15 3.1.3螺旋叶片设计及强度校核16 3.1.4优化约束条件的建立19 3.1.5模型的求解22 3.2钻杆轴及连接件的设计23 3.3联接套的设计26 4传动减速箱的设计计算31 4.1齿轮传动的设计与计算31 4.1.1基本的参数31 4.1.2齿轮的计算32 4.1.3弯曲强度校核计算36 4.2轴的设计计算37 4.2.1按扭转强度概略计算轴径37 4.2.2计算支反力和绘弯扭矩图38 4.2.3强度精确校核（验算安全系数） 42 5推进液压缸、机架以及导轨的设计46 5.1液压缸的设计46 5.1.1钢筒的设计计算47 5.1.3液压缸的校核54 5.2液压缸的结构57 5.2.1缸筒与端盖的连接58 5.2.2活塞组件59 5.2.3活塞组件的密封60 5.3推进机构导轨的设计62 6螺旋钻采煤机的使用与维护63 6.1润滑及注油63 6.2地面检查与试运转63 6.3下井及井下组装64 6.4采煤机的井下操作64 6.5机器的维护与检修66 专题部分68 题目：螺旋钻头的研究68 引言68 1煤及煤层的性质69 1.1煤的强度69 1.2煤的坚固性系数69 1.3煤的截割阻抗69 1.4煤的压张效应69 2截割工况和刀具71 2.1截割刀具的几何参数71 2.2刀具几何参数对截割性能的影响71 3截齿受力分析74 4截齿运动模型77 4.1坐标系的建立77 4.2截齿的运动学模型78 4.3不干涉条件79 5截齿的优化布置83 结论88 参考文献90 附录1 92 螺旋钻杆优化设计程序（MATLAB） 92 附录2 93 螺旋钻杆连接件优化设计程序（MATLAB、LINGO） 93 附录3 95 螺旋钻专题程序（MATLAB、LINGO） 95 翻译部分105 英文原文105 中文译文113 致谢119