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采煤機(jī)的截割部的設(shè)計(jì)【含CAD圖紙?jiān)次募?含CAD圖紙?jiān)次募?采煤,截割部,設(shè)計(jì),CAD,圖紙,源文件 本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）開 題 報(bào) 告 題 目 采煤機(jī)截割部設(shè)計(jì) 指 導(dǎo) 教 師 院（系、部） 專 業(yè) 班 級(jí) 學(xué) 號(hào) 姓 名 日 期 教務(wù)處印制 一、選題的目的、意義和研究現(xiàn)狀 在市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)日益激烈的今天，產(chǎn)品的創(chuàng)新設(shè)計(jì)能力已經(jīng)成為企業(yè)成敗的關(guān)鍵因素。隨著全球經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展與融合,產(chǎn)品競(jìng)爭(zhēng)日趨國(guó)際化,產(chǎn)品類型日趨多樣化和個(gè)性化。從而要求企業(yè)以更高的創(chuàng)新性和更快的市場(chǎng)反應(yīng)速度制造出滿足客戶需求的產(chǎn)品,公司迫切需要一種更先進(jìn)的設(shè)計(jì)制造技術(shù)來提高企業(yè)的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)能力。 關(guān)于采煤機(jī)的產(chǎn)品中,許多大型采煤機(jī)已經(jīng)數(shù)控自動(dòng)化,但對(duì)于一些中小型采礦公司,大型的自動(dòng)化采煤機(jī)并不一定適合,更需要一些耗費(fèi)量小,節(jié)省勞動(dòng)力的產(chǎn)品.我選這個(gè)題目的目的:一是為了檢測(cè)自己的創(chuàng)新能力;二是為了設(shè)計(jì)出一臺(tái)經(jīng)濟(jì)適度的產(chǎn)品;三是為了更深一步研究制造工藝。 選題的意義減少工人的勞動(dòng)強(qiáng)度,節(jié)省公司的經(jīng)濟(jì)損耗。 采煤機(jī)器的研究現(xiàn)狀:隨著數(shù)控技術(shù)及液壓比例技術(shù)的發(fā)展,電液伺服技術(shù)已廣泛應(yīng)用于采煤機(jī)。大型采煤機(jī)也不例外地采用了該項(xiàng)成熟技術(shù)。由于電液伺服技術(shù)的出現(xiàn),很好地解決了兩油缸的同步和行程終點(diǎn)的精確定位問題,因而大大降低了大型采煤機(jī)的開發(fā)設(shè)計(jì)難度。也使得采煤機(jī)的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)日趨"白熱化"。。它標(biāo)志著我們采煤機(jī)的發(fā)展進(jìn)入了一個(gè)新的階段。 而我所要設(shè)計(jì)的采煤機(jī)主要是應(yīng)用在礦下。 二、研究方案及預(yù)期結(jié)果 一． 設(shè)計(jì)方案 1. 分析 對(duì)要設(shè)計(jì)的采煤機(jī)的截割部進(jìn)行分析，搞清楚所設(shè)計(jì)的截割部所需要的零件及其尺寸，確定各零件的形狀、結(jié)構(gòu)、尺寸和公差等，掌握機(jī)械系統(tǒng)各零件之間的裝配關(guān)系以及運(yùn)動(dòng)部位的運(yùn)動(dòng)機(jī)理。 2. 計(jì)算 根據(jù)給出數(shù)值，來計(jì)算基本要求尺寸和公差等，并得出相應(yīng)的結(jié)果。 3. 設(shè)計(jì) 1.著手于截割部的總體設(shè)計(jì);2.具體尺寸設(shè)計(jì);3.零件選擇。 4. 作圖 元件設(shè)計(jì)完畢，根據(jù)尺寸進(jìn)行CAXA作圖，尺寸精確，布局合理，作出總圖及零件圖。 5. 驗(yàn)證 根據(jù)機(jī)械系統(tǒng)的傳動(dòng)機(jī)理，對(duì)所設(shè)計(jì)的機(jī)械系統(tǒng)進(jìn)行驗(yàn)證，設(shè)置運(yùn)動(dòng)環(huán)境（運(yùn)動(dòng)的動(dòng)力源，初始位置和狀態(tài)等）、約束機(jī)械的運(yùn)動(dòng)極限、分析運(yùn)動(dòng)機(jī)械（裝配分析，速度分析，靜態(tài)分析，運(yùn)動(dòng)分析等）、獲取分析結(jié)果。 二．主要解決的問題 在于正確獲取各零件的形狀、結(jié)構(gòu)、尺寸和公差等。裝配是運(yùn)動(dòng)仿真的前提保障，要確保裝配關(guān)系的正確。正確的分析出機(jī)械系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)原理，進(jìn)行正確的裝配分析、速度分析、靜態(tài)分析、運(yùn)動(dòng)分析等。 三．研究理論 是基于機(jī)械傳動(dòng)原理及機(jī)械的裝配原理。 四．主要方法 是從網(wǎng)絡(luò)、書籍、論文等方面查找相關(guān)內(nèi)容，在腦中構(gòu)思，然后通過理論計(jì)算，最后驗(yàn)證理論分析，從而完成設(shè)計(jì)任務(wù)。 五．預(yù)期結(jié)果 能夠順利的設(shè)計(jì)出采煤機(jī)的截割部，并且能夠成功的應(yīng)用于實(shí)際工作當(dāng)中，起到相應(yīng)的作用，提高生產(chǎn)率和產(chǎn)品質(zhì)量,減輕工人勞動(dòng)強(qiáng)度,為公司降低生產(chǎn)成本。 三、研究進(jìn)度 1～4周：進(jìn)行社會(huì)生產(chǎn)實(shí)習(xí)。 5～6周： 查找相關(guān)書籍及相關(guān)資料,進(jìn)行總體分析。 7～8周： 根據(jù)所收集的資料及所學(xué)的相關(guān)知識(shí)進(jìn)行采煤機(jī)截割部總體設(shè)計(jì) 9～10周： 繪制裝配圖和零件圖。 11～12周： 畫出整體聯(lián)系尺寸圖。 13～16周：檢查錯(cuò)誤，進(jìn)行修改，完善設(shè)計(jì)內(nèi)容。 17周：上交圖紙，準(zhǔn)備答辯。 18周：答辯。 四、主要參考文獻(xiàn) [1] 蔡春源.新編機(jī)械設(shè)計(jì)實(shí)用手冊(cè)[M].北京：學(xué)苑出版社，1992. 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Stillwater,OK,USA:FES,Inc.1984. 五、指導(dǎo)教師意見 指導(dǎo)教師簽字： 前言 我國(guó)現(xiàn)行采煤機(jī)搖臂殼體的設(shè)計(jì)基本上都采用傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法:根據(jù)經(jīng)驗(yàn)和以往設(shè)計(jì)實(shí)例設(shè)計(jì)人員在紙面上設(shè)計(jì)所需的產(chǎn)品,根據(jù)小功率采煤機(jī)搖臂尺寸適當(dāng)加大來設(shè)計(jì)更大功率的采煤機(jī)搖臂,如果出現(xiàn)問題或不滿足預(yù)定設(shè)計(jì)要求的情況,就要修改設(shè)計(jì),這在現(xiàn)實(shí)設(shè)計(jì)中確實(shí)出現(xiàn)了許多的問題。隨著采煤機(jī)裝機(jī)功率越來越大,單純依靠經(jīng)驗(yàn),根據(jù)小型機(jī)器設(shè)計(jì)大功率機(jī)器和加大安全系數(shù)的方法,往往使設(shè)計(jì)產(chǎn)品的尺寸越來越大,結(jié)構(gòu)的應(yīng)力分布、變形分布、內(nèi)力分布也很難得到合理保證。然而通過對(duì)采煤機(jī)搖臂進(jìn)行有限元分析,可以得出采煤機(jī)搖臂殼體在不同位置、不同工況的應(yīng)力、應(yīng)變規(guī)律,摸清其危險(xiǎn)截面、極限工況、極限載荷和極限應(yīng)力,提出搖臂承載能力的優(yōu)化方案。同時(shí)還可以對(duì)搖臂殼體固有頻率、各階振型、動(dòng)力性能進(jìn)行探索性分析研究。應(yīng)用該技術(shù)可以在產(chǎn)品設(shè)計(jì)階段預(yù)測(cè)產(chǎn)品質(zhì)量,使產(chǎn)品在投入生產(chǎn)之前進(jìn)行優(yōu)化以提高產(chǎn)品質(zhì)量,從而縮短產(chǎn)品開發(fā)周期,進(jìn)而降低開發(fā)成本,提高市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力。 1 緒論 1.1 課題的設(shè)計(jì)目的及意義 當(dāng)今全球制造業(yè)企業(yè)之間的競(jìng)爭(zhēng)越來越激烈。企業(yè)要贏得競(jìng)爭(zhēng)，就要以市場(chǎng)為中心，就要以用戶為中心，快速地響應(yīng)市場(chǎng)的需求，快速地滿足用戶的需要。換句話說，就是要以最短的產(chǎn)品開發(fā)時(shí)間（Time）、最優(yōu)的產(chǎn)品質(zhì)量（Quality）、最低的成本（Cost）和最佳的服務(wù)（Service），既“TQCS”，去贏得用戶和市場(chǎng)。 隨著采煤機(jī)控制系統(tǒng)的發(fā)展，它的功能越來越齊全，操作越來越方便。雖然以數(shù)控系統(tǒng)為控制系統(tǒng)的采煤機(jī)生產(chǎn)效率會(huì)很高，而且質(zhì)量也非常好，但這些消耗的成本較高，固我們采取常用的設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)。這樣不但能滿足生產(chǎn)條件還能節(jié)省資金。 1.2 與課題相關(guān)國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀分析 1.2.1 采煤機(jī)在國(guó)內(nèi)的發(fā)展情況 隨著近年來我國(guó)煤炭行業(yè)的快速發(fā)展，與之唇齒相依的煤機(jī)行業(yè)也日益受到重視。從去年出臺(tái)的煤炭行業(yè)綱領(lǐng)性文件《關(guān)于促進(jìn)煤炭工業(yè)健康發(fā)展的若干意見》，到去年召開的全國(guó)煤炭工業(yè)科學(xué)技術(shù)大會(huì)，再到近日的國(guó)家發(fā)改委出臺(tái)的煤炭行業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整政策，都涉及到發(fā)展大型煤炭井下綜合采煤設(shè)備等內(nèi)容。有關(guān)人士指出，大型煤炭井下綜合采煤設(shè)備走進(jìn)人們的視野，這是煤機(jī)行業(yè)發(fā)展的必然趨勢(shì)。 加快發(fā)展煤機(jī)制造業(yè)意義重大 我國(guó)是世界煤炭第一生產(chǎn)和消費(fèi)大國(guó)。由于我國(guó)富煤少油，所以煤炭在我國(guó)的一次能源中占有極其重要的地位。近年來，國(guó)際油價(jià)高企，這在某種程度上更加凸顯了我國(guó)煤炭資源的戰(zhàn)略意義. 建設(shè)強(qiáng)大的煤炭工業(yè)須有強(qiáng)大的煤礦機(jī)械制造能力作為后盾。然而，生產(chǎn)技術(shù)總體水平落后正在制約著煤炭工業(yè)的快速發(fā)展。據(jù)統(tǒng)計(jì)，目前全國(guó)采煤機(jī)械化程度僅為42%。眾多小煤礦仍沿用傳統(tǒng)落后的開采方式。 為解決這一矛盾，國(guó)家提出了加快提升煤炭生產(chǎn)和設(shè)備制造技術(shù)水平的戰(zhàn)略目標(biāo)。根據(jù)“十一五”煤炭行業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整的主要目標(biāo)，到2010年，全國(guó)大、中型煤礦采煤機(jī)械化程度要分別達(dá)到95%和80%以上。 據(jù)有關(guān)專家介紹，大型煤炭井下綜合采掘設(shè)備等重大專項(xiàng)，主要是面向煤礦高產(chǎn)、高效集約化生產(chǎn)及其配套的設(shè)備和技術(shù)。包括年產(chǎn)600萬~1000萬噸厚煤層綜采成套技術(shù)裝備研制；年產(chǎn)150萬~200萬噸薄煤層自動(dòng)化綜采成套技術(shù)裝備研制；年產(chǎn)100萬噸以上短壁綜采成套技術(shù)裝備研制；巷道快速綜掘成套技術(shù)裝備研制等。 有關(guān)業(yè)內(nèi)人士指出，我國(guó)發(fā)展大型煤炭井下綜合采煤設(shè)備，不僅是為了解決煤炭行業(yè)發(fā)展的設(shè)備需求，也不僅是間接地為提高我國(guó)煤機(jī)行業(yè)技術(shù)水平提供難得的發(fā)展機(jī)遇，更重要的是，它將為我國(guó)重要能源資源開采提供有力保障. 制約因素加大綜合差距 煤機(jī)行業(yè)的發(fā)展并非一帆風(fēng)順。在經(jīng)過多年的低谷期后，雖然近年來市場(chǎng)逐步轉(zhuǎn)暖，但在其自身發(fā)展中仍有諸多制約因素。諸如基礎(chǔ)技術(shù)及基礎(chǔ)元器件發(fā)展滯后、國(guó)產(chǎn)原材料不能滿足要求、企業(yè)數(shù)量多規(guī)模小且分散重復(fù)、科技開發(fā)投入少、技術(shù)創(chuàng)新能力弱等。 目前，煤機(jī)全行業(yè)最突出的問題之一就是成套能力薄弱，市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力不強(qiáng)。據(jù)了解，改革開放以來，在煤炭專用設(shè)備研制和國(guó)產(chǎn)化工作上取得了巨大成就. 但是，由于體制和機(jī)制的制約，在煤炭專用設(shè)備研制和國(guó)產(chǎn)化工作中，力量主要集中在提高單機(jī)的設(shè)計(jì)制造能力和水平上。因而，煤炭專用設(shè)備的系統(tǒng)開發(fā)、系統(tǒng)設(shè)計(jì)、系統(tǒng)成套及系統(tǒng)服務(wù)，則顯得十分薄弱。同時(shí)，由于煤炭裝備制造業(yè)發(fā)展滯后，產(chǎn)品的性能和可靠性難以滿足高產(chǎn)、高效礦井要求，導(dǎo)致企業(yè)在市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)中缺乏競(jìng)爭(zhēng)力。另據(jù)了解，目前國(guó)內(nèi)僅有山西焦煤集團(tuán)和中國(guó)煤炭機(jī)械工程裝備集團(tuán)具有綜合煤機(jī)制造實(shí)力。種種制約因素及行業(yè)技術(shù)創(chuàng)新能力不足，造成目前我國(guó)煤機(jī)制造業(yè)與國(guó)際水平相比存在很大差距。專家建議，根據(jù)目前行業(yè)的具體情況，行業(yè)創(chuàng)新路線還需要引進(jìn)和自主研發(fā)相結(jié)合。專家指出，在全球產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整和轉(zhuǎn)移的浪潮中，以及諸多制約因素前提下，我國(guó)煤炭裝備制造業(yè)面臨著重組和規(guī)模經(jīng)營(yíng)的新趨勢(shì)。 1.2.2 國(guó)外采煤機(jī)的發(fā)展 今年4月份，全球最大的煤炭開采設(shè)備生產(chǎn)商之一的Joy?Global?Inc.?(JOYG)獲得了其在華建廠的首張執(zhí)照。 ?這家坐落在天津市的工廠預(yù)計(jì)將于2007年年初投產(chǎn)。實(shí)際上，此次建廠正是Joy?Global提高在華銷量計(jì)劃的一部分，公司的目標(biāo)是2010年將在華銷售額從2005年的1.7億美元提升至5億美元。 ?面對(duì)中國(guó)不斷擴(kuò)大的采礦設(shè)備市場(chǎng)，許多外國(guó)公司都在躍躍欲試，Joy?Global并不是唯一的一家。德國(guó)的DBT?Group、Eickhoff?Corp.、瑞典的Sandvik?Mining?and?Construction?Ltd.及其他一些大型國(guó)際采煤設(shè)備生產(chǎn)商都已設(shè)法進(jìn)入了中國(guó)市場(chǎng)。 煤礦傷亡事故頻發(fā)及采煤效率低下問題引起了中國(guó)政府的擔(dān)憂，目前中國(guó)國(guó)內(nèi)正積極地推進(jìn)煤炭行業(yè)的改革重組。未來幾年，中國(guó)將關(guān)閉更多能效低下且存在安全問題的小型煤礦，轉(zhuǎn)而組建一些大型煤炭生產(chǎn)集團(tuán)。 ?在這樣的背景下，對(duì)于高端采礦設(shè)備的需求也在相應(yīng)上升。而國(guó)內(nèi)的相關(guān)設(shè)備供應(yīng)商卻無法滿足此類需求，這就給海外生產(chǎn)商提供了搶占市場(chǎng)立足點(diǎn)的機(jī)會(huì)。 美國(guó)駐中國(guó)使館事務(wù)處(China?branch?of?the?U.S.?Commercial?Service)的一位資深商務(wù)專家梅報(bào)春表示，從開采效率、設(shè)備質(zhì)量、對(duì)礦山的環(huán)境保護(hù)及安全和健康等方面來考慮，中國(guó)的主要采煤設(shè)備普遍落后其他國(guó)家10-15年。 雖然中國(guó)是全球最大的煤炭生產(chǎn)國(guó)，2005年的煤炭總產(chǎn)量達(dá)21.1億噸，但中國(guó)煤礦的安全紀(jì)錄則非常糟糕。幾乎每天都有因煤礦爆炸、透水和塌方導(dǎo)致礦工喪生的報(bào)導(dǎo)。2005年，中國(guó)共有5,986名煤炭工人在事故中喪生。 中國(guó)的煤礦數(shù)量接近2.5萬座，其中90%以上是村鎮(zhèn)所有的小型煤礦。 高端采礦設(shè)施需求強(qiáng)勁 目前，中國(guó)煤礦的機(jī)械化程度平均為42%，小型煤礦的機(jī)械化程度則更低。極低的自動(dòng)化和機(jī)械化水平意味著煤炭采出率少得可憐。 中國(guó)煤礦目前的平均采出率僅為35%左右，小型煤礦的采出率更是不到10%。煤炭行業(yè)的數(shù)據(jù)顯示，中國(guó)約五分之二煤礦的年產(chǎn)量均不到3萬噸。 除了關(guān)閉安全狀況差及非法的煤礦（此類煤礦使用的一般都是小型采礦設(shè)備）外，中國(guó)還將在2010年前建立13個(gè)大型煤炭生產(chǎn)基地，并組建5-7家年產(chǎn)量超過1億噸的大型煤炭生產(chǎn)商。 在2010年年底前，國(guó)有大中型煤礦的機(jī)械化程度將從目前75%的平均水平分別提高至95%和80%。 不過，凱基證券(KGI?Securities)分析師張偉(Aaron?Zhang)表示，國(guó)產(chǎn)的采煤設(shè)備已經(jīng)過時(shí)，而且主要是在小型煤礦中使用。實(shí)際上，刨煤機(jī)、綜掘機(jī)和支架等一些關(guān)鍵的井下采煤設(shè)備還需依賴進(jìn)口。中國(guó)90%的煤礦都屬于井下作業(yè)。 Joy?Global的一位管理人士表示，該公司在中國(guó)最暢銷的產(chǎn)品是連續(xù)采煤機(jī)，這種設(shè)備已在美國(guó)和其他發(fā)達(dá)國(guó)家的大型煤礦中得到了普遍使用。 這位不愿透露姓名的管理人士稱，到目前為止，中國(guó)的生產(chǎn)商已生產(chǎn)出幾臺(tái)類似的樣機(jī)，但還遠(yuǎn)沒有達(dá)到真正的商業(yè)化水準(zhǔn)。 中國(guó)市場(chǎng)吸引全球關(guān)注 過去幾年來，外國(guó)采煤設(shè)備生產(chǎn)商親眼目睹了在華銷售額的大幅增長(zhǎng)。2003年，Joy?Global在中國(guó)的銷售額僅為5,000萬美元，但2004年很快激增至1.4億美元，2005年為1.7億美元，今年有可能達(dá)到2億美元。 其他外國(guó)公司當(dāng)然也沒有袖手旁觀。2005年末，德國(guó)DBT集團(tuán)與中國(guó)的煤炭公司達(dá)成了三筆大宗合同，這使其中國(guó)客戶的數(shù)量在不到18個(gè)月的時(shí)間里由5個(gè)增加到11個(gè)。其中有一份合同就是和中國(guó)煤炭產(chǎn)量最大的生產(chǎn)商神華集團(tuán)有限責(zé)任公司(Shenhua?Group?Corp.，簡(jiǎn)稱：神華集團(tuán))簽定的，這也是DBT有史以來簽訂的最大的一筆訂單。 該公司在新聞稿中稱，合同履行完成后，DBT對(duì)神華集團(tuán)的支架交貨量將達(dá)到2,700架。 不僅是采煤設(shè)備生產(chǎn)商，一些投資公司也開始進(jìn)入了這片市場(chǎng). ?6月14日，總部在紐約的投資公司Jordan?Co.旗下International?Mining?Machinery?Ltd.宣布，已向國(guó)有黑龍江煤礦機(jī)械集團(tuán)有限公司,收購了雞西煤礦機(jī)械有限公司和佳木斯煤礦機(jī)械有限公司的全部股權(quán)。 上述交易在國(guó)內(nèi)遭到激烈的批評(píng)，一些業(yè)內(nèi)人士指出，當(dāng)?shù)卣粦?yīng)該把一切都賣給海外公司，因?yàn)檫@兩家采煤設(shè)備制造企業(yè)生產(chǎn)的綜掘機(jī)和支架各占到國(guó)內(nèi)銷量的近40%。 Joy?Global的一位管理人士表示，當(dāng)前最大的挑戰(zhàn)是中國(guó)政府正在不斷要求煤炭企業(yè)購買國(guó)產(chǎn)設(shè)備。 ?該管理人士稱，除民族主義情緒外，價(jià)格也是一個(gè)問題，進(jìn)口采煤設(shè)備通常比國(guó)產(chǎn)設(shè)備貴2-3倍。 1.2.3 對(duì)采煤機(jī)在國(guó)內(nèi)發(fā)展的建議 連日以來，關(guān)于煤炭行業(yè)整頓整合的聲音不絕于耳，6月初，溫家寶總理在參觀神華集團(tuán)神東礦區(qū)的時(shí)候曾指出，要通過煤礦的兼并重組建幾個(gè)億噸級(jí)的大型煤礦基地；實(shí)現(xiàn)煤礦生產(chǎn)的規(guī)?；F(xiàn)代化，把煤炭企業(yè)辦成現(xiàn)代企業(yè)。此后不久，發(fā)改委便做出了詳盡規(guī)劃，力爭(zhēng)在十一五期間建5-7個(gè)年產(chǎn)5000萬噸的大型煤礦集團(tuán)，同時(shí)，國(guó)家將重點(diǎn)建設(shè)神東、晉北、晉東、蒙東（東北）、云貴、河南、魯西、晉中、兩淮、黃隴（華亭）、冀中、寧東、陜北等13個(gè)大型煤炭基地，力爭(zhēng)使前6位的煤炭開采企業(yè)的產(chǎn)量達(dá)到全國(guó)總產(chǎn)量的60%，實(shí)現(xiàn)煤炭行業(yè)的有序競(jìng)爭(zhēng)，以及煤炭資源的合理開發(fā)。 6月22日，國(guó)家安全生產(chǎn)監(jiān)督管理總局局長(zhǎng)李毅中在山西晉城召開的全國(guó)煤礦瓦斯治理和利用工作現(xiàn)場(chǎng)會(huì)上表示，將采取“三步走”的戰(zhàn)略，爭(zhēng)取用3年左右的時(shí)間解決小煤礦問題。逐步關(guān)閉不符合安全生產(chǎn)條件、以及資源、環(huán)保和煤炭產(chǎn)業(yè)政策的小煤礦，力爭(zhēng)近兩年內(nèi)消滅年產(chǎn)3萬噸以下的小煤礦。種種跡象表明，在安全生產(chǎn)事故頻出、煤炭資源無序開發(fā)屢禁不止的情況下，政府已經(jīng)開始全力著手整頓煤炭行業(yè)，煤炭行業(yè)規(guī)模化、現(xiàn)代化的方針已基本形成。 煤炭行業(yè)的規(guī)?；亟M將對(duì)我國(guó)的煤機(jī)生產(chǎn)企業(yè)帶來巨大的沖擊。首先，煤炭行業(yè)的重組直接帶來煤礦機(jī)械消費(fèi)結(jié)構(gòu)的變化。原有的小煤礦大多使用成本低、效率低、自動(dòng)化程度低的小型采煤機(jī)，這也構(gòu)成了國(guó)內(nèi)多數(shù)煤機(jī)生產(chǎn)企業(yè)的主要市場(chǎng)，使它們喪失了技術(shù)創(chuàng)新的動(dòng)力。重組后的煤炭企業(yè)將對(duì)大型成套采煤設(shè)備有更高的需求，從而帶來市場(chǎng)偏好的變化，而國(guó)內(nèi)恐怕只有為數(shù)不多的煤機(jī)生產(chǎn)企業(yè)（如張家口、雞西、西安等煤機(jī)生產(chǎn)廠）能夠在技術(shù)上達(dá)標(biāo)。 其次，消費(fèi)結(jié)構(gòu)的變化使得國(guó)外的煤機(jī)供應(yīng)商獲得更為廣闊的市場(chǎng)，國(guó)內(nèi)企業(yè)的生存環(huán)境會(huì)愈加困難。根據(jù)中國(guó)國(guó)際招標(biāo)網(wǎng)的數(shù)據(jù)顯示，現(xiàn)有的煤機(jī)消費(fèi)市場(chǎng)呈現(xiàn)兩極化的趨勢(shì)。以神華、晉煤為代表的大型煤炭生產(chǎn)企業(yè)主要使用綜合成套設(shè)備進(jìn)行開采，主要包括大型采煤機(jī)、重型刮板運(yùn)輸機(jī)以及液壓支架三部分。由于國(guó)內(nèi)企業(yè)在這方面生產(chǎn)能力得欠缺，在采購時(shí)主要面向國(guó)外企業(yè)，以國(guó)際招標(biāo)形式為主，包括德國(guó)艾科夫、美國(guó)久益以及英國(guó)DBT在內(nèi)的國(guó)際知名礦山機(jī)械巨頭就成了它們的主要供應(yīng)商。而另一級(jí)則是中小煤礦與國(guó)內(nèi)的煤機(jī)生產(chǎn)企業(yè)所構(gòu)成的供應(yīng)鏈，盡管在生產(chǎn)能力、安全設(shè)計(jì)、工作效率方面都有很大的差距，但由于成本較低，正好滿足小煤礦的消費(fèi)偏好。兩極化的市場(chǎng)分割態(tài)勢(shì)使得國(guó)內(nèi)外煤機(jī)生產(chǎn)企業(yè)都有生存的空間，而在煤炭規(guī)?；亟M之后，小煤礦數(shù)量的減少將直接導(dǎo)致國(guó)內(nèi)煤機(jī)生產(chǎn)企業(yè)市場(chǎng)的萎縮，而大型煤炭企業(yè)的形成則會(huì)給國(guó)外的煤機(jī)企業(yè)帶來更多的訂單。 最后，在技術(shù)水平上，國(guó)內(nèi)煤機(jī)企業(yè)難以同國(guó)外競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手相比。根據(jù)中國(guó)國(guó)際招標(biāo)網(wǎng)的歷史招標(biāo)資料顯示，凡是生產(chǎn)能力在1000t/h以上的采煤機(jī)，都要采用國(guó)際招標(biāo)的形式向國(guó)外企業(yè)采購，足見國(guó)內(nèi)企業(yè)技術(shù)水平上的差距。而國(guó)產(chǎn)的采煤機(jī)的生產(chǎn)能力大多在200-400t/h徘徊，不但難以同國(guó)外對(duì)手抗衡，就連本土的市場(chǎng)需求都無法滿足。 概而言之，原有的煤炭產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)成就了煤機(jī)企業(yè)的今天，為它們提供了廣闊的市場(chǎng)；但也束縛它們的成長(zhǎng)道路，使其喪失了學(xué)習(xí)創(chuàng)新的動(dòng)力。如今，煤炭產(chǎn)業(yè)整合的大幕已經(jīng)拉開，隨著眾多小煤礦的“關(guān)停并轉(zhuǎn)”，國(guó)內(nèi)的煤機(jī)企業(yè)未來的發(fā)展道路恐怕也會(huì)愈加艱難。 1.3 設(shè)計(jì)內(nèi)容和預(yù)期結(jié)果 1.3.1 設(shè)計(jì)內(nèi)容 1） 采煤機(jī)的總體設(shè)計(jì);2）采煤機(jī)截割部3）;行星減速器的設(shè)計(jì);4）控制系統(tǒng)概述設(shè)計(jì) 1.3.2 預(yù)期結(jié)果 能夠設(shè)計(jì)出一臺(tái)滿足生產(chǎn)要求的采煤機(jī)，并能提高一定的生產(chǎn)率和產(chǎn)品質(zhì)量，減輕工人勞動(dòng)強(qiáng)度，降低生產(chǎn)成本。 2 采煤機(jī)的概述 采煤機(jī)是一個(gè)集機(jī)械、電氣和液壓為一體的大型復(fù)雜系統(tǒng),工作環(huán)境惡劣,如果出現(xiàn)故障將會(huì)導(dǎo)致整個(gè)采煤工作的中斷,造成巨大的經(jīng)濟(jì)損失.隨著煤炭工業(yè)的發(fā)展,采煤機(jī)的功能越來越多,其自身的結(jié)構(gòu)、組成愈加復(fù)雜,因而發(fā)生故障的原因也隨之復(fù)雜。雙滾筒采煤機(jī)綜合了國(guó)內(nèi)外薄煤層采煤機(jī)使用經(jīng)驗(yàn)，針對(duì)我國(guó)具體國(guó)情而設(shè)計(jì)的新型大功率薄煤層采煤機(jī)。采煤機(jī)主要技術(shù)參數(shù) 1、適用煤層 采高　0.85-1.6m 傾角　≤30° 煤質(zhì)硬度　f≤3 2、生產(chǎn)能力 最大理論生產(chǎn)能力　528t/h 經(jīng)濟(jì)生產(chǎn)能力249t/h 3、截割部 滾筒轉(zhuǎn)速：75.62rpm 滾筒直徑：Φ850、Φ1000、Φ1200 調(diào)高方式：液壓調(diào) 高 4、牽引部 牽引方式：液壓無級(jí)調(diào)速、擺線齒輪、銷排無鏈牽引 最大牽引力：20t 牽引速度：0-5.5m/min 5、電動(dòng)機(jī) 牽引電機(jī)?? 3. 截割部的整體設(shè)計(jì) 3.1 截割部的組成： 搖臂齒輪箱，機(jī)頭齒輪箱，滾筒及附件. 3.1.1 截割部主要作用： 落煤，碎煤，裝煤. 3.2 采煤機(jī)的主要工作參數(shù) 3.2.1 采高： 采煤機(jī)實(shí)際高度. 注意事項(xiàng)：煤層厚度一般不宜超過采煤機(jī)的最大采高的，不宜小于采煤機(jī)最小采高的 。 采煤機(jī)的最大采高H和最大臥底深度X的關(guān)系式： sin （3-1） (3-2) 式中： A—機(jī)身上部距底板的距離 C—機(jī)身箱體厚度 L—搖臂回轉(zhuǎn)中心到滾筒軸心的長(zhǎng)度 —搖臂相對(duì)機(jī)身水平上擺動(dòng)最大角度 —搖臂相對(duì)機(jī)身水平下擺動(dòng)最大角度 D—滾筒直徑 3.2.2 截深 定義：采煤機(jī)截割部機(jī)構(gòu)，每次切入煤體內(nèi)的深度B，稱為截深。 截深是決定采煤機(jī)功率和生產(chǎn)率的主要因素。截深范圍（）。在厚煤層中，由于受到輸送機(jī)的能力和頂板易冒頂片條件的限制，宜用較小的截深。當(dāng)用單體支柱護(hù)頂板時(shí)，金屬頂梁的長(zhǎng)度為采煤機(jī)截深的整數(shù)倍。滾筒采煤機(jī)的截深一般小于1m，多采用，大功率采煤機(jī)可取0.75m。 3.2.3 截割速度 概念：滾筒上截齒齒尖的圓周切線速度，稱為截割速度。 它取決于截割部傳動(dòng)比，滾筒直徑，滾筒轉(zhuǎn)速。截割速度一般取。新型采煤機(jī)直徑左右的滾筒轉(zhuǎn)速多為左右，直徑小于的滾筒轉(zhuǎn)速可高達(dá)。 3.2.4牽引速度 牽引速度越大，單位時(shí)間內(nèi)的產(chǎn)煤量越大。但電動(dòng)機(jī)的負(fù)荷和牽引力也相應(yīng)增大。牽引速度是無級(jí)的，至少是多級(jí)的。 目前，雙滾筒的采煤機(jī)的最大截割牽引速度可達(dá),有的采煤機(jī)最大牽引速度高達(dá)。截煤時(shí)，牽引速度一般不超過。 采煤機(jī)的生產(chǎn)能力計(jì)算： （） (3-3) 式中： H—采煤機(jī)采高 B—采煤機(jī)截深 —采煤機(jī)平均牽引速度 —煤的密度 一般為 對(duì)于一定的滾筒轉(zhuǎn)速和允許的截齒切削厚度，可用下面公式計(jì)算允許工作的牽引速度： （） (3-4) 式中：t—采煤機(jī)允許的截割切屑厚度 m—滾筒每一截線上的截齒數(shù) n—滾筒轉(zhuǎn)速 3.2.5 牽引力 牽引力由外載荷決定，因此精確計(jì)算采煤機(jī)所需要的牽引力既不可能，也沒必要。據(jù)統(tǒng)計(jì)，裝機(jī)功率P不超過的鏈牽引采煤牽引力約為,無鏈牽引采煤機(jī)牽引力約為，裝機(jī)功率P超過300kw，有鏈和無鏈牽引采煤機(jī)的牽引力分別為1P和2P。 牽引力和牽引速度的關(guān)系為： (3-5) 式中：C—牽引阻力的不變分量 k—系數(shù)，取決于煤質(zhì)及壓張程度 3.2.6 生產(chǎn)能力 (3-6) 采煤機(jī)的生產(chǎn)能力主要取決于牽引速度，而牽引速度的提高就要求采煤機(jī)的裝機(jī)功率和牽引力加大。 3.2.7 裝機(jī)功率 采煤機(jī)所裝備的電動(dòng)機(jī)的總功率，稱為裝機(jī)功率。 裝機(jī)功率越大，采煤機(jī)可采越堅(jiān)硬的煤層，生產(chǎn)能力越高。原煤炭工業(yè)部標(biāo)準(zhǔn)MT4—84規(guī)定采煤機(jī)電動(dòng)功率系列為：100，150，170，200，300和375KW。 滾筒采煤機(jī)總消耗率P包括截煤功率，裝煤功率和牽引功率三部分。對(duì)于雙筒采煤機(jī)： (3-7) 滾筒截煤時(shí)消耗的功率為： (3-8) 式中：—滾筒總平均截割阻力N —截割速度 —截割部總傳動(dòng)效率 滾筒裝煤的功率為： (3-9) 式中：—滾筒裝煤的阻力 牽引部的功率消耗為： (3-10) 式中：F—采煤機(jī)的總牽引阻力 —牽引部的總效率 由于等式右邊各項(xiàng)均受牽引速度影響 所以 (3-11) 式中：—采煤機(jī)空載消耗功率 K—系數(shù) 工程上，一般采用單位比能消耗法來確定采煤機(jī)的消耗功率。 (3-12) 式中：H—采用m —采煤?jiǎn)挝荒芎? 考慮到功率儲(chǔ)備，采煤機(jī)的裝機(jī)功率一般為： (3-13) 式中：—功率儲(chǔ)備系數(shù) 3.3 齒型選擇 3.3.1 截齒 截齒是采煤機(jī)上直接用來落煤的刀具。 對(duì)截齒的主要要求是：(1)耐磨性和強(qiáng)度要求。(2)幾何參數(shù)合理，能適合不同煤質(zhì)的截割工程。(3)固定可靠，拆裝方便。 3.3.2 截齒的幾何參數(shù) 截割刀具的主要參數(shù)有（如圖3-1） Cutting Tool is the main parameters （1）截角：刀頭前面與刀尖運(yùn)動(dòng)軌跡的切線之間的夾角。 （2）前角：刀頭前面與刀尖運(yùn)動(dòng)軌跡的法線之間的夾角。 （3）后角：硬質(zhì)合金片端面與刀尖運(yùn)動(dòng)軌跡的法線之間的夾角。 （4）倒角：刀頭側(cè)角與前面法線之間的夾角。 （5）刀尖角：刀頭側(cè)角與前面法線之間的夾角。 （6）截刃寬度b：刀頭前面與端面所形成的切削刃的寬度。 （7）前面寬度B：刀頭前面的最大寬度。 截角常用，前角與截角互余，后角常用，側(cè)角一般用。 截刃寬度對(duì)截割阻力和單位能耗影響很大，當(dāng)10mm時(shí)，由于截槽的崩裂角逐漸減小，因而摩擦阻力增大，使截割阻力和單位能耗加大。因此一般b10mm。 3.3.3 截齒的分類 扁形截齒（徑向截齒）（圖3-2） Pick a flat shape (radial Pick) （1） 根據(jù)扁形截齒前面形狀的不同分為平前面截面（圖1-3a）和屋脊?fàn)钋懊娼佚X 平前面截面（圖3-3a） Ping front section 屋脊?fàn)钋懊娼佚X（圖3-3b） Roof-ahead Pick 平面截齒結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，但生產(chǎn)時(shí)煤粉多，刀具受力大。適用于中硬及夾石較少且節(jié)理發(fā)達(dá)的煤層。 屋脊?fàn)钋懊娼佚X的強(qiáng)度高，生產(chǎn)時(shí)產(chǎn)生的煤粉少，受阻力相對(duì)也小，多用于韌性，夾石多的硬煤層。 （2）鎬形截齒 圓錐形截齒(3-4a) Conical Pick 。 帶刃扁截齒(3-4b) Band-edge Pick 3.3.4 截齒伸出長(zhǎng)度 截齒徑向伸出長(zhǎng)度應(yīng)大于工作時(shí)的最大煤屑厚度 (3-14) 式中： —儲(chǔ)備系數(shù)，可取：螺旋滾筒的徑向截齒。切向截齒，對(duì)鉆削頭。 (3-15) 式中：—最大牽引速度 —滾筒轉(zhuǎn)速 —同一截線上截齒數(shù) 3.3.5 截齒的失效形式與壽命 一般規(guī)定截齒尖的硬質(zhì)合金磨去或于煤的接觸面積大于時(shí)，應(yīng)及時(shí)更 換截齒。 3.3.6 截齒的材料 為了保證截齒的強(qiáng)度和耐磨性，截齒齒身常用或剛制成，并調(diào)質(zhì)處理。齒頭鑲嵌化鎢硬質(zhì)合金核或片。 3.4 滾筒設(shè)計(jì) 滾筒的結(jié)構(gòu)： 螺旋滾筒的作用是落煤和裝煤。它是由螺旋葉片，端盤，齒座，噴嘴及筒轂等部分組成。端盤上截齒截出的寬度。滾筒和滾筒軸的聯(lián)接結(jié)構(gòu)有：錐形軸端和平鍵聯(lián)接，內(nèi)齒輪副與錐形盤復(fù)合聯(lián)接軸端突緣與楔塊聯(lián)結(jié)和方頭聯(lián)結(jié)。 3.4.1滾筒的結(jié)構(gòu)參數(shù)： 滾筒的三個(gè)直徑：滾筒直徑D，螺旋葉片外緣直徑及筒轂直徑。 （1）.滾筒直徑D：截齒齒尖處的直徑，對(duì)于薄煤層雙滾筒采煤機(jī)或一次采全高的單滾筒采煤機(jī)： (3-16) 式中：—最小厚度 選—考慮到割煤后頂板的下沉量，用以防止采煤機(jī)返回裝煤時(shí)滾筒截割頂梁。 對(duì)于中厚煤層用的單滾筒采煤機(jī)，滾筒直徑為： 式中：—最大煤層厚度 雙滾筒采煤機(jī)的滾筒直徑應(yīng)略大于最大采高的一半或者根據(jù)兩個(gè)滾裝 煤量相等的原則來選取。 設(shè)滾筒直徑D與采高H之比為，螺旋滾筒的裝煤效率為，則： 上滾筒截煤的厚度：。 下滾筒截煤的厚度：。 下滾筒除了要裝卸所剩下的厚度為H-D的煤處，還要負(fù)擔(dān)上滾筒留下的當(dāng)量厚度 為的煤，根據(jù)兩個(gè)滾筒裝煤量相等，得： (3-17) 式中：—螺旋滾筒的裝煤效率 將代入中得到相應(yīng)的值，對(duì)于小直徑滾筒， =，于是滾筒直徑D=H。 滾筒直徑系列尺寸為： （2）.螺旋葉片的外緣直徑，葉片外緣指齒座突出的最大直徑。 式中：—截齒徑向伸出長(zhǎng)度。 滾筒割煤時(shí)，煤壁上殘留鋸齒狀煤槽（圖1-5）的槽高取決于滾筒上截齒最大截距，并有以下關(guān)系： (3-18) 式中：—截齒的最大截距 —截刃寬度 —煤的崩裂角 煤壁殘留煤槽（圖3-5） Coal wall residual coal chutes 為防止葉片邊緣及齒座與這些煤槽碰擠而增大摩檫阻力，葉片邊緣直徑應(yīng)滿足： (3-19) （3）.筒轂直徑，在滿足結(jié)構(gòu)的前提下，滾筒直徑應(yīng)盡可能小，一般： （對(duì)大直徑滾筒） （對(duì)小直徑滾筒） 常用的滾筒筒轂直徑與葉片外緣直徑之比在之間。 3.4.2 滾筒寬度 滾筒寬度B是滾筒邊緣到端盤最外側(cè)截面齒齒尖的距離，但滾筒的實(shí)際截深小于滾筒寬度。 我國(guó)滾筒的寬度系列為：，近年來，多采用的截深。 3.4.3 螺旋葉片的參數(shù)： （1）螺旋葉片的升角： 螺旋升角是指螺旋線的切線與垂直螺旋軸心平面的交角。 (3-20) 是將一個(gè)雙右旋葉片外緣直徑，內(nèi)緣直徑，內(nèi)緣直徑及任意直徑展開，得： （外緣） (3-21) （內(nèi)緣） (3-22) （任意） (3-23) (3-24) 若有一塊煤落在葉片上任意處，當(dāng)滾筒轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，葉片帶動(dòng)煤塊沿軸移動(dòng)，其移動(dòng)速度： (3-25) 式中：L—螺旋導(dǎo)程 v—滾筒轉(zhuǎn)速 實(shí)驗(yàn)表明，螺旋葉片外緣升角在效果較好。 （2）.螺旋葉片的導(dǎo)程和頭數(shù)Z 導(dǎo)程是指螺線旋轉(zhuǎn)一周的軸向距離。 若螺旋頭數(shù)為Z，則有（S為螺距） 螺旋葉片的導(dǎo)程應(yīng)不小于葉片寬度（） 但在時(shí)，螺旋頭數(shù)Z必須滿足，否則滾筒圓周上將有一部分沒葉片，使 螺旋葉片頭數(shù)選擇（圖3-6a） Helical Blade first few choices 滾筒無法順利裝煤（圖1-6a）滿足上式的螺旋滾筒(圖1-6b)，當(dāng)時(shí)，圓周上布滿葉片，合理。通常螺旋葉片頭數(shù)為 ，以雙頭螺旋葉片用省得最多，三，四頭螺旋葉片一般用于直徑較大的滾筒和開采硬煤層。 螺旋葉片頭數(shù)選擇(3-6b) Helical Blade first few choices （3）.螺旋葉片的螺距S 螺距是相鄰兩螺線之間的軸向距離： (3-26) 確定了導(dǎo)程和頭數(shù)以后，螺距即可求得： 為使兩葉片之間的空間夠大不至于被大塊煤片卡住。 另外，螺距與葉片深度之比應(yīng)滿足： (3-27) （4）.螺旋葉片在筒轂上的總包角，包角是葉片圍繞筒轂轉(zhuǎn)過的角度。 1.導(dǎo)程等于葉片寬度（圖1-7a），故總包角(rad）這種螺旋葉片的升角和兩葉片間距小，不滿足上述要求。 2.螺距等于葉片寬度（圖1-7b），包角，這種螺旋葉片的特點(diǎn)，導(dǎo)程，升角都符合上述要求，但工作平穩(wěn)性差，截割阻力常從滾筒一側(cè)向另一側(cè)變換。 因此規(guī)定（圖1—8），兩相鄰葉片之間相互搭接，葉片在筒轂上的總包角為： 每條葉片的包角 葉片總包角比較（圖3-8） Angle leaves the total package comparison 對(duì)雙頭螺旋葉片，三頭，四頭。 這時(shí)，葉片外緣升角為： (3-28) 式中：—葉片總包角 —葉片頭數(shù) 內(nèi)緣外角為： (3-29) 3.5 螺旋滾筒的運(yùn)動(dòng)參數(shù) 運(yùn)動(dòng)參數(shù)包括滾筒的旋轉(zhuǎn)方向和轉(zhuǎn)速。 3.5.1 滾筒的旋轉(zhuǎn)方向 1.滾筒截煤時(shí)分逆轉(zhuǎn)和順轉(zhuǎn)兩種情況： （1）逆轉(zhuǎn)是刀具截煤方向與碎煤落下的方向相反（圖1-9a），逆轉(zhuǎn)時(shí)，即使不用擋煤板，也有較好的裝煤效果。 （2）順轉(zhuǎn)是刀具截煤方向與碎煤落下的方向相同（圖1-9b），順轉(zhuǎn)必須用擋煤板，否則工作面浮煤較厚。 滾筒的順轉(zhuǎn)（圖3-9a） 滾筒的逆轉(zhuǎn)（圖13-9b） ded with the drum Drum reversal 2.采煤機(jī)滾筒轉(zhuǎn)向 對(duì)單滾筒采煤機(jī)（圖1-10），滾筒轉(zhuǎn)向必須上行時(shí)順轉(zhuǎn)（圖a），下行時(shí)逆轉(zhuǎn)(圖c)。所以在左工作面時(shí)滾筒順時(shí)針轉(zhuǎn)，用右旋滾筒。右工作面時(shí)，滾筒逆時(shí)針轉(zhuǎn)，用左旋滾筒。 這樣正確轉(zhuǎn)向的原因是：1.有利于裝煤 2.機(jī)器受翻轉(zhuǎn)力矩小，從（圖b,d）可以看出，若滾筒轉(zhuǎn)向改為逆時(shí)針時(shí)，則煤流斷面被搖臂擋住，裝煤口尺寸減小，不合理。 對(duì)雙滾筒采煤機(jī)，滾筒的轉(zhuǎn)向分兩種： 反向?qū)L和正向?qū)L。 單滾筒采煤機(jī)和雙滾筒采煤機(jī)的滾筒轉(zhuǎn)向（圖3-10） Shearer single-and double-drum shearer drum shift 3.5.2 滾筒的轉(zhuǎn)速 每一截齒的最大切屑厚度： (3-31) 由上式可知，在牽引速度v和每一截線上截齒數(shù)m已定的情況下，滾筒轉(zhuǎn)速越高，截齒的切削厚度越小。反之，滾筒轉(zhuǎn)速越低，切削厚度越大。 在確定滾筒轉(zhuǎn)速時(shí)，以切削厚度不超出截面齒伸出齒座的徑向長(zhǎng)度為原則（一般認(rèn)為不超過截齒伸出齒座長(zhǎng)度的為宜）目前，各種雙滾筒采煤機(jī)徑向截齒伸出齒座的長(zhǎng)度一般為，有的大功率可達(dá)到左右。 在滾筒轉(zhuǎn)速一定的情況下，滾筒的直徑越大，截割速度越大。根據(jù)實(shí)際使用經(jīng)驗(yàn)，截割速不宜超過。因此，目前趨向采用較低的截割速度，一般在，最低可達(dá)。 3.6 截齒配置 螺旋滾筒上截齒的排列規(guī)律稱為截齒配置。 螺旋滾筒工作機(jī)構(gòu)的截齒配置圖是滾筒截齒齒尖所在圓柱面的展開圖。（圖1-11） 截齒配齒圖（圖3-11） Pick Distribution Tooth Chart 3.7 電動(dòng)機(jī)的選擇計(jì)算 3.7.1 選擇電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速 截割滾筒的轉(zhuǎn)速范圍 ,即，選。 卷筒直徑D＝m 3.7.2 選擇電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速范圍 因?yàn)槌鲚S轉(zhuǎn)速為，又因?yàn)闈L筒轉(zhuǎn)速為，所以截割部的總傳動(dòng)比為： (3-32) 3.8 所需電動(dòng)機(jī)的輸出功率 3.8.1 工作機(jī)的功率 已知：截割滾筒的所需有效功率:P=300kw 3.8.2 傳動(dòng)裝置的總效率: 傳動(dòng)裝置總功率 按《機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)》表4.2-9取：聯(lián)軸器效率＝0.995 齒輪嚙合效率（齒輪精度為8級(jí)）＝0.98 滾動(dòng)軸承效率＝0.99 傳動(dòng)裝置總效率=0.995×0.98×0.99＝0.913 3.8.3 所需電動(dòng)機(jī)的輸出功率 (3-33) 電機(jī)選擇功率為327kw 3.8.4 選擇電動(dòng)機(jī)的型號(hào) 通過比較選擇電動(dòng)機(jī)型號(hào)為： 其主要性能數(shù)據(jù)如下表 型號(hào) 功率KW 電壓V 轉(zhuǎn)速 冷卻方式 370 1400 定子水冷 3.9 傳動(dòng)裝置的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力參數(shù)計(jì)算 3.9.1 分配傳動(dòng)比 1、總傳動(dòng)比: 2、各級(jí)傳動(dòng)比的分配，由，，得：， 根據(jù)滾筒轉(zhuǎn)速需求和所選電機(jī)轉(zhuǎn)速則有：=2.5 . 3.9.2 功率、轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)矩的計(jì)算 0軸（電動(dòng)機(jī)軸）： n＝1400r/min T=9.55P/n=9.55×326.8×10/1400＝2229.24N.m 4 傳動(dòng)零件的設(shè)計(jì)計(jì)算 4.1 圓柱齒輪傳動(dòng)的設(shè)計(jì)計(jì)算 4.1.1 高速級(jí)齒輪傳動(dòng)計(jì)算 (1)選擇材料及熱處理方法 查表8-17（p174） 小齒輪： 45號(hào)鋼 調(diào)質(zhì)HBS1=217-255 大齒輪： 45號(hào)鋼 正火HBS2=162-217 (2)按齒根彎曲疲勞強(qiáng)度設(shè)計(jì)計(jì)算: 采用斜齒圓柱齒輪傳動(dòng)，按V=(0.012～0.021)=0.015 估取圓周速度10.34m/s ,參考教材表8-14，8-15選取第Ⅱ公差組7級(jí) 小齒輪分度圓直徑由式8-77得 (4-1) 齒寬系數(shù)查表8-23按齒輪相對(duì)軸非對(duì)稱布置取=0.8 小齒輪齒數(shù) 按推薦值20—40中選=32 大齒輪齒數(shù)=i×=2.5×30=80 傳動(dòng)比= / =80/32=2.5 傳動(dòng)比誤差 =(2.5-2.5)/2.5=0.00誤差在5%范圍里 小輪轉(zhuǎn)矩=9.55/=9.55×10×326.8/1400=2229242.86 N.mm 載荷系數(shù)K K=KKKK 動(dòng)載荷系數(shù)K初值查圖8-57K=1.10 使用系數(shù) K 查表8-20 K=1.00 齒向載荷分布系數(shù) 查圖8-60得=1.12 齒間載荷的初值在推薦值（=～）中選值初選= 由式8-55和8-56得 =+=[1.88-3.2（1/+1/）]COS+()tan =1.71+1.91=3.62 查表8-21得 載荷系數(shù)K初值K=1×1.10×1.12×1.25=1.54 彈性系數(shù)查表8-22得 節(jié)點(diǎn)影響系數(shù)Z查圖8-64（X=X=0）得Z=2.42 重合度系數(shù)查圖8-65=0.77 螺旋角系數(shù)Z Z==＝0.98 許用接觸應(yīng)力[]由式 []=.ZZ/S (4-2) 接觸疲勞極限應(yīng)力、查圖8-69 ＝580 N/㎜，＝470 N/㎜ 應(yīng)力循環(huán)次數(shù)由式8-70得 N=60nj=60×1400×1×8×300×8＝16.13× (4-3) N= N/＝16.13×/6.27=2.57× (4-4) 查圖8-70接觸強(qiáng)度壽命系數(shù)Z Z Z = Z=1 硬化系數(shù)Z查圖8-71及說明Z=1.15 接觸強(qiáng)度安全系數(shù)S查表8-27按一般可靠度S=1.0～1.1取 S=1.1 []=580×1×1.15/1.1＝606 N/mm []=470×1×1.15/1.1＝491 N/mm 的設(shè)計(jì)初值 124.52㎜ 法面模數(shù)：m=. / =124.52cos14/32=4.03 圓整取模數(shù)m=4 中心距a=m(+)/2cos=4×112/2cos14=230.9㎜ 圓整取231㎜ 分度圓螺旋角=cos[m(+)/2a]=cos[4×112/（2×450）]= 小輪分度圓直徑的計(jì)算 = m/cos=4×32/cos14.3=131.9㎜ 圓周速度V=/60000=3.14×123.71×1472/60000=9.53m/s與估取的值10.34m/s相近對(duì)K取值影響不大不必修正取K=K=1.10 齒間載荷K由式8-55和8-56得 為=+=[1.88-3.2（1/+1/）]COS+1/tan =[1.88-3.2(1/30+1/188)] cos14.4+1/×30×0.8×tan14.4 =1.71+1.91=3.62 查表8-21得K=1.28 載荷系數(shù) K=1×1.10×1.12×1.28=1.58 小輪分渡圓直徑=123.71×=124.77mm 取==124.77mm 大輪分度圓直徑=m/cos=4×80/ cos14.4=326.8mm 齒寬==0.8×123.711=98.5㎜ 大齒輪齒寬＝b圓整取齒寬＝100㎜ 小齒輪寬=b+（5～10）=100+10=110㎜ 校核=ZZZZ[] =188.9×2.42×0.77×0.98× =460.37 N/mm =460.37 N/mm =188.9×2.42×0.77×0.98× =365.36 N/mm =365.36 N/mm，合格 按齒根彎曲疲勞強(qiáng)度校核計(jì)算 =Y YY[] (4-4) 齒形系數(shù)Y 由當(dāng)量齒數(shù) Z=Z/cos=30/=30.9 (4-5) Z= Z.=30.9×6.27=193.7 (4-6) 查圖8-67得與 ＝2.50 ＝2.17 應(yīng)力修正系數(shù)Y查圖8-68 ＝1.63 ＝1.82 重合修正系數(shù)Y由式8-67得 Y＝0.25+0.75/=0.25+0.75/1.71=0.69 所以Y=0.69 (4-7) 螺旋角系數(shù)Y由式8-78中的說明=1.781取1得 Y=1-×/120=1-1×14.4/120=0.88 (4-8) 許用彎曲應(yīng)力[]由式（8-71）計(jì)算 (4-9) 彎曲疲勞極限查圖（8- 72） =470 N/㎜ =400N/㎜ 彎曲疲勞強(qiáng)度得壽命系數(shù)查圖8-73查得 =1.0 尺寸系數(shù)Y 查圖8-74 Y=1.0 安全系數(shù)S 查表8-27 則 S=1.3 []=470×1×1/1.3=361.54N/㎜ []=400×1×1/1.3=307.69N/㎜ 故 =2×1.58×2229242.86×2.50×1.63×0.69×0.88/（105×124.773×4）=146.031N/㎜ =2×1.58×2229242.86×2.17×1.82×0.69×0.88/（100×124.773×4）=149.423N/㎜ 滿足要求，合格 4.1.2 其他齒輪的參數(shù)選擇： 5 軸的設(shè)計(jì) 5.1 選擇軸的材料 45＃ 5.1.1 初步估算軸外伸段直徑 d=(0.8～1.0)d=(0.8～1.0)×50=40～50㎜ 5.1.2 選擇聯(lián)軸器，設(shè)計(jì)軸的結(jié)構(gòu)，初選滾動(dòng)軸承 計(jì)算轉(zhuǎn)矩為： 名義轉(zhuǎn)矩 T=9.55 （4-10） 工作情況系數(shù) K=1.25～1.5 取K=1.4 T=KT=1.4×175.08=2724.8N.m 查表4.7-2 HL7： T=6300N.mT=2724.8 N.m [n]=2240r/min600 r/min 軸孔直徑d=70 d=110 若取減速器高速軸外伸軸徑d=110㎜可選聯(lián)軸器軸孔d= d=110mm d=d=100mm 選取HL7型 5.1.3 軸各部尺寸選取： 如圖Ⅰ，軸的第1段安裝軸承及擋油盤，所以由它們的寬度決定第1段軸的高度，半徑根據(jù)第2段安裝齒輪段確定，大齒輪寬度已知，既能確定，3段為過度軸，長(zhǎng)度起調(diào)整作用，4段安裝軸承和擋油盤同第1段，5段為過度部分。各軸半徑關(guān)系由各軸作用及相關(guān)尺寸確定，既：如軸段起自由作， 如軸段起定位作用，，一般來說，小半徑軸的直徑比大半徑軸直徑小。 （圖Ⅰ） 如圖Ⅱ，軸段1安裝軸承，高度由軸承確定。軸段2為過度部分，起調(diào)節(jié)軸整體作用。軸段3安裝大齒輪，高度與齒輪高度有關(guān)。軸段4為齒輪軸，由計(jì)算可知齒輪軸的寬度既為軸段4的高度。軸段5安裝軸承和擋游盤，尺寸由它們確定。 ， （圖Ⅱ） 5.1.4軸的計(jì)算簡(jiǎn)圖 軸的計(jì)算簡(jiǎn)圖 Axis of calculating diagram 1） 求輸出軸的轉(zhuǎn)矩T3 Ft= （4-11） Fr=Ft=11637.0=4354.8 （4-12） Fa=Fttan=11637.0tan13.44=2780.9 （4-13） 2） T=1938260 l=121 l=158 l=47.5 5.1.5求垂直面內(nèi)的支承反力，作垂直面內(nèi)的彎矩圖 解：對(duì)D點(diǎn)取矩 F×47.5-R×205.5=0 R=2689.80N R=8947.20N 解得M=424988.4N.㎜ 垂面內(nèi)彎矩圖 Vertical plane moment map 5.1.6求水平面內(nèi)的支承反力，作水平面內(nèi)的彎矩圖 解 對(duì)B點(diǎn)取矩：F×333/2-F×158+R×205.5=0 R=-1095.8N R=5450.6N M=-52050.5N.㎜ M=861194.8N.㎜ 平面內(nèi)彎矩圖 Plane moment map 5.1.7求合成彎矩，作合成彎矩圖 M==428163.9N.㎜ M==960349.7N.㎜ 查表得[]=[]=1.7[] []=0.1[] 扭矩T=1938260N， T=0.6×1938260＝1162956N 合成彎矩圖 Synthesis moment map 5.1.8作轉(zhuǎn)矩圖 轉(zhuǎn)矩圖 Torque Chart 5.1.9求當(dāng)量彎矩M，作當(dāng)量彎矩圖 M===1239270.3N.㎜ M===1508223.5N.㎜ = M/w= M/（-bt×(d-t)/2d）=19.05N.㎜[]=60N.㎜ 式中 b=16 ㎜ t=5.5㎜ d=92㎜ 當(dāng)量彎矩圖 Equivalent moment map 5.1.10精校核軸的強(qiáng)度 1）判斷危險(xiǎn)截面 C處為危險(xiǎn)截面 2）計(jì)算危險(xiǎn)截面： 截面右側(cè)彎矩M為：M=960349.7×（158-21.5）/158=829669.2N.㎜ 截面上扭轉(zhuǎn)矩T T=1938260N.㎜ 抗彎截面系數(shù) W=0.1d=0.1×92=77868.8㎜ 抗扭截面系數(shù) W=0.2d=0.2×92=155737.6㎜ 截面上的彎曲應(yīng)力 =M/W=829669.2/77868.8=10.65N/㎜ 截面上的扭轉(zhuǎn)剪應(yīng)力 =T/W=1938260/155737.6=12.45N/㎜ 彎曲應(yīng)力幅 ==10.65N/㎜ 彎曲平均應(yīng)力 =0 扭轉(zhuǎn)剪應(yīng)力幅與平均應(yīng)力相等：即==/2=6.23N/㎜ 3）確定影響系數(shù)： 軸為45#調(diào)質(zhì)處理由表4-1得600N/㎜，＝275 N/㎜=140 N/㎜軸肩圓角處有小應(yīng)力集中系數(shù)KK根據(jù)r/d=2.0/92=0.022 D/d=100/92=1.08 查表4-4插值法：K=1.40 K=1.14 尺寸系數(shù)據(jù)軸截面圖為圓截面查圖4-18：=0.71=0.78 表面質(zhì)量系數(shù)根據(jù)=600N/㎜和表面加工方法精車查圖4-19得==0.88 材料彎曲扭轉(zhuǎn)特性系數(shù) 取=0.1 =0.05 S=/（K+）=275/1.40×10.65=18.44 S=/（K+）=140/（1.14×10.65+0.05×10.65）=11.05 S= S.S/=9.48 查表4-4 [S]=1.5 S[S] 合格 6 低速軸滾動(dòng)軸承的選擇 6.1 選擇軸承類型及初定型號(hào) 選用圓錐滾子軸承，摘自GB/T297-94,型號(hào)為：30216 6.1.1 計(jì)算軸承的受力 1）水平支反力: R=2689.8N R=8947.2N 2）垂直支反力: R=5450.6N R=1095.8N 3）合成支反力:R1==6078.2N R2==9014.0N 6.1.2 計(jì)算當(dāng)量動(dòng)載荷: 1）軸承的派生軸向力: 查《機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)》表4.6-3得 Y=1.4,e=0.42 ＝150800N = = 2）軸承所受的軸向載荷 因，由《機(jī)械設(shè)計(jì)工程學(xué)》（5-10）得 3) 軸承的當(dāng)量動(dòng)載荷 ① 因,查《機(jī)械設(shè)計(jì)工程學(xué)》表5-12得 由式（5-7）: ② 因,查《機(jī)械設(shè)計(jì)工程學(xué)》表5-12得 由式（5-7）： 6.1.3 計(jì)算軸承壽命 軸承壽命：因，故按計(jì)算，由機(jī)《機(jī)械設(shè)計(jì)工程學(xué)》表5-9、5-10查得 ，按式（5-5）計(jì)算 7、鍵聯(lián)接的選擇和驗(yàn)算 7.1 Ⅰ軸組件齒輪內(nèi)腔花鍵： 矩形花鍵: 查GB114-87 規(guī)：10×82×92×12 由《機(jī)械設(shè)計(jì)工程學(xué)》=0.8 h＝(D-d)/2－2c c為倒角尺寸c＝0.6 ＝（D+d）/2 T3=1966910N.mm d=92 []=100～140N.㎜ 根據(jù)式：=2T3/Nhl=2×1966910/0.8×10×3.8×37×87=40.2N.㎜ [] 7.2 Ⅱ軸組件內(nèi)花鍵： A型:l=L-b k=h/2 L=80 b×h=20×14 T3=1966910N.mm d=70 []=120～150N.㎜ 根據(jù)式：=2T3/dkl=2×1966910/70×7×(80-20)=133.8N.㎜ [] 7.3 Ⅲ軸組件內(nèi)花鍵： A型: l=L-b k=h/2 L=70 b×h=12×8 T=174200N.㎜d=40 []=120～150N.㎜ 根據(jù)式：=2T/dkl=2×174200/40×4×(70-12)=37.5N.㎜[] 7.4 行星輪減速器內(nèi)花件： A型: l=L-b k=h/2 L=50 b×h=16×10 T＝641340N

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