1、“煤矿机械”齿轮传动装置分析报告,主 要 内 容,一、概况二、煤矿机械齿轮传动装置的工作特点三、目前水平与差距四、发展现状五、研究方向六、发展目标七、几点想法,1、煤炭是我国的主要能源，在已探明的化石资源中煤 炭约占94%，是国民经济和社会发展不可缺少的物质基础，煤炭约占一次性能源消费总量的65%； 2、矿井开采的煤炭量占开采总量的79.8%； 3、随着大型安全高效集约化生产矿井的建设，“一井一面”的生产模式，对设备的可靠性提出更高的要求； 4、煤矿井下工作面“综采（掘）”成套设备在现代“综采（掘）”工作面开采系统中处于关键位置 ，主要包括双滚筒采煤机、刮板输送机、带式输送机及掘进机等。 5、
2、目前国内高端“综采（掘）”机组产品几乎被国外制造商垄断。,一、概况,中国煤炭年产量趋势图,备注：“综采（掘）”设备的开采量约占总开采量79.8%。,综采工作面示意图,煤矿井下工作面,二、煤矿机械齿轮传动装置的工作特点,（1）受空间限制，要求减速器体积小，功率大，寿命长，可靠性高，如失效将引起严重后果；（2）工作环境恶劣，存在粉尘、水汽及有害气体；（3）承受的载荷具有不确定性，冲击负荷大；（4）齿轮传动属低速重载范畴，其圆周速度15m/s，接触应力1500MPa，弯曲应力500MPa ；（5）井下设备维护检修难，设备运行时间长，每天累计运行 20小时。,三、目前水平与差距,煤矿机械齿轮传动装置经
3、历了仿制-消化-创新三个阶段：50年代主要仿制原苏联等国较小功率的产品，60-70年代基本处于停顿状态，80年代从德、英、日、美等国引进100套综采设备（采煤机、刮板机等）后，通过测绘、消化、改进，攻关使齿轮传动装置的设计、制造水平大幅度提高，90年代进入创新阶段，目前我国自行设计、制造的煤矿机械传动装置接近国际先进水平，与进口产品相比已经具备一定的市场竞争力。,国内外煤矿“综采(掘)”主要设备及参数比较,采煤机,MG900/2245-GWD机械传动系统,采煤机,截割机械传动系统,掘进机,EBZ132型悬臂式掘进机外形,EBZ132型掘进机机械传动系统,刮板输送机,刮板输送机用行星齿轮减速器,
4、带式输送机,DTL 140/120/4*630带式输送机传动系统,电动机 联轴器 液力耦合器 制动器 减速器 联轴器,PGT630行星齿轮减速器,与国外同类产品相比存在的差距,国内煤矿机械齿轮传动装置与国外同类产品比较，设计安全系数大于国外同类产品，造成体积较国外同规格产品大，主要存在设计、制造、装配以及试验等十个方面的差距。1、设计方法：国外多采用三维动态仿真技术， 可对减速器进行全面分析；国内多采用传统 的分析计算方法，缺少先进的设计方法与软件。2、热处理质量：国外在渗碳（氮）齿轮件热处 理过程中通过计算机进行精确自动控制，使材料达到 最佳性能，国内热处理水平不稳定，与国外差距较大。,3、
5、齿轮材料：国内煤矿用优质齿轮材料主要为 18Cr2Ni4WA、20Cr2Ni4A等，而国外采用同类型低碳合金钢其综合疲劳强度比国内高。4、表面处理：国内传动齿轮主要进行强化喷丸处理，弯曲疲劳强度最高提高到1.3倍；目前国外高端传动齿轮采用激光冲击和超声喷丸可提高到2040倍。5、箱体、齿轮、行星架零件性能：受加工方法及铸造技术和结构分析的限制，国内的减速器关键零件的加工不论在热稳定性、综合机械性能、外观和形位偏差的最终检测等方面都与国外有很大差距。,6、轴承质量：国外品牌轴承的实际使用寿命比国产品牌轴承高出约45倍；7、密封件质量：国外优质油封可在250高温及线速度30 m/s下稳定使用，寿命
6、达15000小时，而国产件不能正常使用；8、齿轮精度检验：国外普遍在磨齿机上进行随机综合检测，精度有保证；而目前国内齿轮常用单项检测，精度保证较差。9、试验方法：国内对齿轮减速器的试验方法较单一，并且设备精度较低，不能及时发现存在的问题。国外试验方法比较完善。10、整机装配：国内减速器的装配质量不如国外，导致装配后的整机性能下降。,四、研究现状,目前，企业通过引进国外先进技术和加工设备，选用更好的原材料等来改善齿轮及其传动装置性能，其可靠性和寿命已经大大提高。 在役一代和在研一代的技术指标现状如下：,1、在役一代： 采煤机：900kW摇臂减速器设计寿命10000小时。125kW牵引行走传动部减
7、速器设计寿命10000小时（受结构、空间限制）。 带式输送机用630kW定轴行星齿轮减速器设计寿命20000小时。 刮板输送机：1200kW三级圆锥圆柱行星齿轮传动减速器和1600kW两级行星齿轮传动减速器设计寿命10000小时。 掘进机： 350kW截割部减速器设计寿命5000小时。,2、在研一代：,采煤机：1100kW摇臂减速器设计寿命20000小时。150kW牵引行走传动部减速器设计寿命20000小时。重点研究对象如下：,(1) 摇臂减速器,(2) 行走啮合系统,带式输送机：3500kW定轴行星齿轮减速器设计寿命50000小时。,刮板输送机：1800kW三级圆锥圆柱行星齿轮传动减速器和2
8、000kW两级行星齿轮传动减速器设计寿命20000小时。,三级圆锥圆柱行星齿轮减速器,两级行星齿轮减速器,掘进机：400kW截割部减速器设计寿命15000h。,五、研究方向,1、吸收国外先进技术，完善设计方法的理论研究2、对低速重载齿轮精确修形和渐开线挖根大圆弧齿廓技术进行设计研究，形成完整的理论基础、计算方法并进行实际试验3、采用更优质的材料（如M50NiL），采用精锻技术提高齿轮件的力学性能4、采取措施提高箱体体综合机械性能，从选材、铸造、热处理、加工等方面进行研究,5、提高热处理控制水平6、对轮齿表层组织进行再改造，从而提高性能和寿命（表面强化、硬化）7、提高轴承、密封件等元件的装配质量
9、8、完善试验手段和方法,六、发展目标,未来一代： 采煤机：1500KW摇臂减速器设计寿命 30000小时。200KW牵引行走部减速器设计寿命30000小时。 带式输送机：5000kW定轴行星齿轮减速器设计寿命100000小时。,刮板输送机：1800kW三级圆锥圆柱行星齿轮传动减速器和2000kW两级行星齿轮传动减速器设计寿命40000小时。2000kW三级圆锥圆柱行星齿轮传动减速器和2500kW两级行星齿轮传动减速器设计寿命50000小时。 掘进机：截割部减速器功率500kW设计寿命20000小时。 争取到2020年，“煤矿机械”齿轮传动装置，完全替代并超过同类进口产品。,七、几点想法,1、笨鸟先飞、尽早成立课题组； 2、注意人际交流和互动； 3、读文献； 4、选题和构思考虑的问题； 5、课题的发展和变化,谢 谢!上海市机械工程学会传 动 学专业委员会上海盛运机械工程有限公司 2012年10月29日,
