2322 采煤機牽引部設(shè)計,采煤,牽引,設(shè)計 編 號 ：（ ）字 號本 科 生 畢 業(yè) 設(shè) 計題目： 姓名： 學號： 班級： 二〇〇八年六月采煤機牽引部設(shè)計馬動地 21040247機械工程及自動化專業(yè) 04-2中國礦業(yè)大學 2008 屆畢業(yè)設(shè)計 第 1 頁1概述1.1采煤機的發(fā)展概況機械化采煤開始于二十世紀 40 年代，是隨著采煤機械的出現(xiàn)而開始的。40 年代初期，英國、蘇聯(lián)相繼生產(chǎn)了采煤機，德國生產(chǎn)了刨煤機，使工作面落煤、裝煤實現(xiàn)了機械化。但當時的采煤機都是鏈式工作機構(gòu)，能耗大、效率低，加上工作面輸送機不能自移，所以限制了采煤機生產(chǎn)率的提高。50 年代初期，英國、德國相繼生產(chǎn)出滾筒式采煤機、可彎曲刮板輸送機和單體液壓支柱，大大推進了采煤機械化技術(shù)的發(fā)展。由于當時采煤機上的滾筒是死滾筒，不能實現(xiàn)調(diào)高，因而限制了采煤機的適用范圍，我們稱這種固定滾筒采煤機為第一代采煤機。60 年代是世界綜采技術(shù)的發(fā)展時期，第二代采煤機——單搖臂滾筒采煤機的出現(xiàn)，解決了采高調(diào)整問題，擴大了采煤機的適用范圍，特別是1964 年第三代采煤機——雙搖臂滾筒采煤機的出現(xiàn)，進一步解決了工作面自開缺口的問題，再加上液壓支架和可彎曲輸送機的不斷完善等等，把綜采技術(shù)推向了一個新水平，并且在生產(chǎn)中顯示了綜采機械化采煤的優(yōu)越性——高產(chǎn)、高效、安全和經(jīng)濟。進入 70 年代，綜采機械化得到了進一步的發(fā)展和提高，綜采設(shè)備開始向大功率、高效率及完善性能和擴大使用范圍等方向發(fā)展。1970 年采煤機無鏈牽引系統(tǒng)的研制成功以及 1976 年出現(xiàn)的第四代采煤機——電牽引采煤機，大大改善了采煤機的性能，并擴大了它的使用范圍。80 年代，德國、美國、英國都開發(fā)成功各種交、直流電牽引采煤機，同時把計算機控制系統(tǒng)用在采煤機上。并且開始重視系列化采煤機的開發(fā)工作，一種功率的采煤機可以派生出多種機型，主要元部件在不同功率的采煤機上都能通用，這樣不僅擴大了工作面的適應(yīng)范圍，而且便于用戶配件的管理。采煤機系列化是 20 世紀 80 年代采煤機發(fā)展中非常突出的特點。至此，緩傾斜中厚煤層的綜采機械化問題已經(jīng)基本得到解決，專家開始對實現(xiàn)厚煤層、薄煤層、急傾斜及其它難采煤層開采的綜采機械的研發(fā)，以適用不同的開采條件。1.2國際上電牽引采煤機的技術(shù)發(fā)展狀況80 年代以來, 世界各主要產(chǎn)煤國家, 為適應(yīng)高產(chǎn)高效綜采工作面發(fā)展和實現(xiàn)礦井集約化生產(chǎn)的需要, 積極采用新技術(shù), 不斷加速更新滾筒采煤機的技術(shù)性能和結(jié)構(gòu), 相繼研制出一批高性能、高可靠性的“重型”采煤機。中國礦業(yè)大學 2008 屆畢業(yè)設(shè)計 第 2 頁其中, 最具代表的是英國安德森的 Eiect ra 系列, 德國艾柯夫的 SL 系列, 美國喬依的 LS 系列和日本三井三池的 MCL E2DR 系列電牽引采煤機。這些采煤機, 體現(xiàn)了當今世界電牽引采煤機的最新發(fā)展方向。德國艾柯夫公司, 整機結(jié)構(gòu)特點為機身 3 段式, 兩邊傳動部分為鑄造箱體結(jié)構(gòu), 中間電氣部分為焊接框架結(jié)構(gòu), 搖臂為分體聯(lián)結(jié), 左右對稱通用, 可滿足不同的配套要求; 牽引部電氣傳動系統(tǒng)采用兩直流電機他激并列 , 電樞采用微機控制, 勵磁采用串聯(lián), 既能滿足四象限運行, 又能滿足雙牽引, 趨于負載均衡, 目前正全力發(fā)展交流電牽引。美國喬依公司從 3LS～7LS , 機身為 3 段焊接結(jié)構(gòu)形式 , 搖臂為分體聯(lián)結(jié)、左右通用, 牽引部電氣傳動系統(tǒng)為 2 電機串激串聯(lián), 目前已開始投入使用 7LS 交流電牽引采煤機。日本三井三池公司 RD101101 和 RD102102 均為交流電牽引采煤機, 其結(jié)構(gòu)形式為以前的截割電機布置在機身的傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)形式, 機械傳動和聯(lián)結(jié)相當復(fù)雜?？偨Y(jié)這些國家電牽引采煤機的技術(shù)發(fā)展有如下幾個特點:(1) 裝機功率和截割電動機功率有較大幅度增加為了適應(yīng)高產(chǎn)高效綜采工作面快速割煤的需要, 不論是厚、中厚和薄煤層采煤機, 均在不斷加大裝機功率( 包括截割功率和牽引功率) 。裝機功率大都在 1000kW 左右, 單個截割電機功率都在 375kW 以上, 最高達 600kW。直流電牽引功率最大達2 ×56kW , 交流電牽引功率最大達 2 ×60kW。(2) 電牽引采煤機已取代液壓牽引采煤機而成為主導(dǎo)機型　世界各主要采煤機廠商 20 世紀 80 年代都已把重點轉(zhuǎn)向開發(fā)電牽引采煤機, 如德國艾柯夫公司是最早開發(fā)電牽引采煤機的, 80 年代中后期基本停止生產(chǎn)液壓牽引采煤機, 研制出 EDW 系列電牽引采煤機, 90 年代又研制成功交流直流兩用 SL300 ,SL400 , SL500 型采煤機。美國喬依公司 70 年代中期開始開發(fā)多電機驅(qū)動的直流電牽引采煤機, 80 年代先后推出 3LS , 4LS 和 6LS 3 個新機型, 其電控系統(tǒng)多次改進 , 更趨完善。英國安德森公司 80 年代中期先后開發(fā)了 EL ECTRA1000 和 EL ECTRA 薄煤層電牽引采煤機。日本三井三池公司 80 年代中期著手開發(fā)高起點交流電牽引采煤機 , 最具代表的是 MCL E2DR101101 , MDL E2DR102102 采煤機, 為國際首創(chuàng)。法國薩吉姆公司在90 年代也已研制成功 Panda2E 型交流電牽引采煤機。交流電牽引近幾年發(fā)展很快, 由于技術(shù)先進 ,可靠性高、簡單, 有取代直流電牽引的趨勢。自日本 80 年代中期研制成功第 1 臺交流電牽引采煤機 ,至今除美國外, 其它國家如德國、英國、法國等都先后研制成功交流電牽引采煤機, 是今后電牽引采煤機發(fā)展的新目標。(3) 牽引速度和牽引力不斷增大液壓牽引采煤機的最大牽引速度為 8m/ 中國礦業(yè)大學 2008 屆畢業(yè)設(shè)計 第 3 頁min 左右 , 而實際可用割煤速度為 4 ～5m/ min , 不適應(yīng)快速割煤需要。電牽引采煤機牽引功率成倍增加, 最大牽引速度達 15～20m/ min , 美國 18m/ min 的牽引速度很普遍,美國喬依公司的 1 臺經(jīng)改進的 4LS 采煤機的牽引速度高達 2815m/ min。由于采煤機需要快速牽引割煤, 滾筒截深的加大和轉(zhuǎn)速的降低, 又導(dǎo)致滾筒進給量和推進力的加大, 故要求采煤機增大牽引力, 目前已普遍加大到 450～600kN , 現(xiàn)正研制最大牽引力為 1000kN 的采煤機。(4) 多電機驅(qū)動橫向布置的總體結(jié)構(gòu)日益發(fā)展：70 年代中期僅有美國的 LS 系列采煤機、西德 EDW215022L22W 型采煤機采用多電機驅(qū)動 , 機械傳動系統(tǒng)彼此獨立, 部件之間無機械傳動, 取消了錐齒輪傳動副和復(fù)雜通軸, 機械結(jié)構(gòu)簡單, 裝拆方便。目前, 這類采煤機既有電牽引, 也有液壓牽引, 既有中厚煤層用大功率 , 也有薄煤層的, 有取代傳統(tǒng)的截割電動機縱向布置的趨勢。(5) 滾筒的截深不斷增大　牽引速度的加快,支架隨機支護也相應(yīng)跟上, 使機道空頂時間縮短,為加大采煤機截深創(chuàng)造了條件。10 年前滾筒采煤機截深大都是 630 ～ 700mm , 現(xiàn)已采用 800mm ,1000mm , 1200mm 截深, 美國正在考慮采用 1500mm 截深的可能性。(6) 普遍提高供電電壓：由于裝機功率大幅度提高, 為了保證供電質(zhì)量和電機性能, 新研制的大功率電牽引采煤機幾乎都提高供電電壓, 主要有2300V , 3300V , 4160V 和 5000V。美國現(xiàn)有長壁工作面中, 45 %以上的電牽引采煤機供電電壓為≥2300V。(7) 有完善的監(jiān)控系統(tǒng)：包括采用微處理機控制的工況監(jiān)測、數(shù)據(jù)采集、故障顯示的自動控制系統(tǒng); 就地控制、無線電隨機控制 , 并已能控制液壓支架、輸送機動作和滾筒自動調(diào)高。(8) 高可靠性：據(jù)了解美國使用的 EL ECTRA 1000 型采煤機的時間利用率可達 95 %～98 % ,采煤量 350 萬 t 以上,最高達 1000 萬1.3國內(nèi)電牽引采煤機的發(fā)展狀況1.3.1. 20 世紀 70 年代是我國綜合機械化采煤起步階段20 世紀 70 年代初期，煤炭科學研究總院上海分院集中主要科技骨干，研制出綜采面配套的 MD-150 型雙滾筒采煤機，另一方面改進普采配套的DY100 型、DY150 型單滾筒采煤機；70 年代中后期，制造出 MLS3-170 型雙滾筒采煤機。20 世紀 70 年代我國采煤機的發(fā)展有以下特點：1．裝機功率小例如，MLS3-170 型雙滾筒采煤機，裝機功率 170KW；KD-150 型雙滾中國礦業(yè)大學 2008 屆畢業(yè)設(shè)計 第 4 頁筒采煤機，裝機功率 150KW；DY-100 和 DY-150 型單滾筒采煤機，裝機功率 100KW 和 150KW。2．有鏈牽引，輸出牽引力小此時期的采煤機牽引方式都是圓環(huán)鏈輪與牽引鏈輪嚙合傳動，傳遞牽引力小，牽引力在 200KN 以下。3．牽引速度低由于受液壓元部件可靠性的限制，設(shè)計的牽引力功率較小，牽引速度一般不超過 6m /min 。4．自開切口差由于雙滾筒采煤機搖臂短,又都是有鏈牽引,很難割透兩端頭,且容易留下三角煤,故需要人工清理,單滾筒采煤機更是如此.5．工作可靠性較差我國基礎(chǔ)工業(yè)比較薄弱,元部件質(zhì)量較差,反映在采煤機的壽命普遍較低,特別是液壓元部件的損壞比較嚴重。1.3.2 20 世紀 80 年代是我國采煤機發(fā)展的興旺時期20 世紀 70 年代后期，我國總共引進 143 套綜采成套設(shè)備。世界主要采煤機生產(chǎn)國如英國、德國、法國、波蘭、日本等都進入中國市場，其技術(shù)也展示在中國人的面前，為我們深入了解外國技術(shù)和掌握這些技術(shù)創(chuàng)造了條件，同時通過 20 世紀 70 年代自行研制采煤機的實踐，獲得了成功和失敗的經(jīng)驗與教訓，確立了我國采煤機的發(fā)展方向，即仿制和自行研制并舉。解決難采煤層的問題是 20 世紀 80 年代重大課題之一：具體的課題是薄煤層綜合機械化成套設(shè)備的研制：大傾角綜采成套設(shè)備的研制：“三硬” 、“三軟”4．5m 一次采全高綜采設(shè)備的研制：解決短工作面的開采問題，短煤臂采煤機的研制。據(jù)初步統(tǒng)計，20 世紀 80 年代自行開發(fā)和研制的采煤機品種有 50 余種，是我國采煤機收獲的年代，基本滿足我國各種煤層開采的需要，大量依靠進口的年代已一去不復(fù)返了。20 世紀 80 年代采煤機的發(fā)展有如下特點：1．重視采煤機系列的開發(fā)，擴大使用范圍20 世紀 70 年代開發(fā)的采煤機，一種類型只有一個品種，十分單一，覆蓋面小，很難滿足不同煤層開采需要。20 世紀 80 年代起重視系列化采煤機的開發(fā)工作，一種功率的采煤機可以派生出多種機型，主要元部件在不同功率的采煤機上都能通用，這樣不僅擴大了工作面的適應(yīng)范圍，而且便于用戶配件的管理。采煤機系列化是 20 世紀 80 年代采煤機發(fā)展中非常突出中國礦業(yè)大學 2008 屆畢業(yè)設(shè)計 第 5 頁的特點。2．元部件攻關(guān)先行，促使采煤機工作可靠性的提高總結(jié) 20 世紀 70 年代采煤機開發(fā)中的經(jīng)驗教訓，元部件的可靠性直接決定采煤機開發(fā)的成功率，所以功關(guān)內(nèi)容為：主電機的攻關(guān)，以解決燒機的現(xiàn)象；齒輪攻關(guān)，從選擇材質(zhì)上，熱處理工藝上著手，學習國內(nèi)外先進技術(shù)成功經(jīng)驗，以德國齒輪為目標進行攻關(guān)，達到預(yù)期目的，解決了低速重載齒輪早失效的問題：液壓系統(tǒng)和液壓元部件的攻關(guān)，主油泵和油馬達的可靠性直接影響牽引部工作的可靠性，在 20 世紀 80 年代中期，把斜軸泵、斜軸馬達、閥組和調(diào)速機構(gòu)等都列入重點攻關(guān)內(nèi)容。3．無鏈牽引的推廣使用，使采煤機工作平穩(wěn)，使用安全在引進大功率采煤機的同時，無鏈牽引技術(shù)傳入中國，德國艾柯夫公司的銷軌式無鏈牽引和英國安德森公司的齒軌式無鏈牽引占絕大多數(shù)，而且技術(shù)成熟。為此，我國研制采煤機的無鏈牽引都向引進機組的結(jié)構(gòu)上靠攏。仿制和引進技術(shù)生產(chǎn)的采煤機更是如此。無鏈牽引使采煤機工作平穩(wěn)，使用安全，承受的牽引力大，因此，得到用戶的廣泛歡迎，大功率采煤機都采用無鏈牽引系統(tǒng)。1.3.3 20 世紀 90 年代至今是我國電牽引采煤機發(fā)展的時代進入 20 世紀 90 年代后，隨著煤炭生產(chǎn)向集約化方向發(fā)展，減員提效，提高工作面單產(chǎn)成為煤炭發(fā)展的主流，發(fā)展高產(chǎn)高效工作面勢在必行，此采煤機開發(fā)研制圍繞高產(chǎn)高效的要求進行，其主要方向是：（1）大功率高參數(shù)的液壓牽引采煤機：最具代表性的機型是MG2X400－W 型采煤機。（2）高性能電牽引采煤機：電牽引采煤機的研制從 20 世紀 80 年代開始起步，20 世紀 90 年代全面發(fā)展，電牽引的發(fā)展存在直流和交流兩種技術(shù)途徑。進入 20 世紀 90 年代后，交流變頻調(diào)速技術(shù)在中厚煤層采煤機中推廣使用，上海分院先后開發(fā)成功 MG200/500-WD、 MG200/450-BWD、 MG250/600-WD、 MG400/920-WD 和 MG450/1020-WD 等采煤機，變頻調(diào)速箱可以是機載，也可以是非機載。另外派生出 8 種機型，都已投入使用，取得較好的效果。太原礦山機械廠在引進英國 Electra1000 直流電牽引全套技術(shù)的基礎(chǔ)上，開發(fā)出 MG400/900-WD 和 MG250/600-WD 型兩種電牽引采煤機，雞西煤機廠、遼源煤機廠也開發(fā)了交流電牽引采煤機。國產(chǎn)電牽引采煤機雖然發(fā)展速度很快，但在性能和可靠性上與世界先進國家的 I 采煤機相比，還存在較大的差距，所以一些有實力的礦務(wù)局，在裝備高產(chǎn)高效工作面時，把目光移到國外，進口國外先進電牽引采煤機。如神府華能集團引進美國的 7LS、6LS 電牽引采煤機；兗州礦業(yè)集團公司引中國礦業(yè)大學 2008 屆畢業(yè)設(shè)計 第 6 頁進德國的 SL-500 型和日本的 MCLE-DR102 型交流電牽引采煤機，但由于價格昂貴，故引進數(shù)量較少，90 年代采煤機技術(shù)發(fā)展的特點如下：1．多電機驅(qū)動橫向布置的總體結(jié)構(gòu)成為電牽引采煤機發(fā)展的主流我國開發(fā)的電牽引采煤機，一般都采用橫向布置。各大部件由單獨的電動機驅(qū)動，傳動系統(tǒng)彼此獨立，無動力傳遞，結(jié)構(gòu)簡單，拆裝方便，因而有取代電動機縱向布置的趨勢。2．我國采煤機的主要參數(shù)與世界先進水平的差距在縮小在裝機功率方面，我國的液壓牽引采煤機裝機功率達到 800KW，電牽引采煤機裝機功率達到 1020KW，其牽引功率為 2X50KW，可滿足高產(chǎn)高效工作面對功率的要求。在牽引力和牽引速度方面，電牽引的最大牽引力已達到 700KN，最大牽引速度達 12．56m/min,微處理機的工礦監(jiān)測、故障顯示、無線電離機控制等方面已達到較高技術(shù)水平。3．液壓緊固技術(shù)的開發(fā)研究取得成功采煤機連接構(gòu)件經(jīng)常松動是影響工作可靠性的重要因素，而且解決難度較大，液壓螺母和專用超高壓泵，在電牽引采煤機中得到推廣應(yīng)用，防松效果顯著，基本解決采煤機連接可靠性的問題?；仡欉@ 30 多年我國采煤機發(fā)展的歷程，走的是一條自力更生和仿制引進結(jié)合的道路，也是一條不斷學習國外先進技術(shù)為我所用的發(fā)展道路，從20 世紀 70 年代主要靠進口采煤機來滿足我國生產(chǎn)需要，到近年幾乎是國產(chǎn)采煤機占我國整個采煤機市場，這也是個了不起的進步。我國從 20 世紀 80 年代末期, 煤科總院上海分院與波蘭合作研制開發(fā)了我國第 1 臺 MG3442PWD 薄煤層強力爬底板交流電牽引采煤機, 在大同局雁崖礦使用取得成功。借助 MG3442PWD 電牽引采煤機的電牽引技術(shù), 對液壓牽引采煤機進行技術(shù)更新。第 1 臺 MG300/ 6802WD 型電牽引采煤機是在雞西煤礦機械廠生產(chǎn)的 MG300 系列液壓牽引采煤機的基礎(chǔ)上改造成功, 并于 1996 年 7 月在大同晉華宮礦開始使用。與此同時, 在太原礦山機器廠生產(chǎn)的 AM2500 液壓牽引采煤機上應(yīng)用交流電牽引調(diào)速裝置改造MG375/8302WD 型電牽引采煤機。截止目前 , 我國已形成 5 個電牽引采煤機生產(chǎn)基地, 雞西煤礦機械廠、太原礦山機器廠、煤炭科學研究總院上海分院、遼源煤礦機械廠生產(chǎn)交流電牽引采煤機, 西安煤礦機械廠則生產(chǎn)直流電牽引采煤機。我國近期開發(fā)的電牽引采煤機有以下特點:(1) 多電機驅(qū)動橫向布置電牽引采煤機。截割電機橫向布置在搖臂上, 取消了螺旋傘齒輪和結(jié)構(gòu)復(fù)雜的通軸。(2) 總裝機功率、牽引功率大幅度提高, 供電電壓(對單個電機 400kW 中國礦業(yè)大學 2008 屆畢業(yè)設(shè)計 第 7 頁及以上) 由 1140V 升至 3300V , 保證了供電質(zhì)量和電機性能。(3) 電牽引采煤機以交流變頻調(diào)速牽引裝置占主導(dǎo)地位, 部分廠商同時也研制生產(chǎn)直流電牽引采煤機。(4) 主機身多分為 3 段, 取消了底托架, 各零部件設(shè)計、制造強度大大提高, 部件間用高強度液壓螺母聯(lián)接, 拆裝方便, 提高了整機的可靠性。(5) 電控技術(shù)研究和采煤機電氣控制裝置可靠性不斷提高。在通用性、互換性和集成型方面邁進了一大步, 功能逐步齊全, 無線電隨機控制研制成功, 數(shù)字化、微機的電控裝置已進入試用階段。(6) 在橫向布置的截割電機上, 設(shè)計使用了具有彈性緩沖性能的扭矩軸,改善了傳動件的可靠性, 對提高采煤機的整體可靠性和時間利用率起到了積極作用。(7) 耐磨滾筒及鎬形截齒的研究, 推進了我國的滾筒及截齒制造技術(shù),開發(fā)研制的耐磨滾筒,可適用于截割 f = 3～4 的硬煤。具有使用中軸向力波動小,工作平穩(wěn)性好,塊煤率高,能耗低等優(yōu)點。1.4采煤機的發(fā)展趨勢電牽引采煤機經(jīng)過 25 年的發(fā)展，技術(shù)已趨成熟。新一代大功率電牽引采煤機已集中采用了當今世界最先進的科學技術(shù)成為具有人工智能的高自動化機電設(shè)備代替液壓牽引已成必然。技術(shù)發(fā)展趨勢可簡要歸結(jié)如下:⑴電牽引系統(tǒng)向交流變頻調(diào)速牽引系統(tǒng)發(fā)展。⑵結(jié)構(gòu)形式向多電機驅(qū)動橫向布置發(fā)展。⑶監(jiān)控技術(shù)向自動化、智能化、工作面系統(tǒng)控制及遠程監(jiān)控發(fā)展。⑷性能參數(shù)向大功率、高參數(shù)發(fā)展。⑸綜合性能向高可靠性和高利用率發(fā)展。國內(nèi)電牽引采煤機研制方向與國際發(fā)展基本一致經(jīng)過近 15 年的研究，已取得較大進展但離國際先進水平特別是在監(jiān)控技術(shù)及可靠性方面尚有較大差距，必須進行大量的技術(shù)和試驗研究。1.5采煤機類型 滾筒采煤機的類型很多，可按滾筒數(shù)目、行走機構(gòu)形式、行走驅(qū)動裝置的調(diào)速傳動方式、行走部布置位置、機身與工作面輸送乳汁機配合導(dǎo)向方式、總體結(jié)構(gòu)布置方式等分類。按滾筒數(shù)目分為單滾筒和雙滾筒采煤機，其中雙滾筒采煤機應(yīng)用最普遍。按行走機構(gòu)形式分鋼絲繩牽引、鏈牽引和無鏈牽引采煤機。按行走驅(qū)動裝置的調(diào)速方式分機械調(diào)速、液壓調(diào)速和電氣調(diào)速滾筒采煤機（通常簡中國礦業(yè)大學 2008 屆畢業(yè)設(shè)計 第 8 頁稱機械牽引、液壓牽引和電牽引采煤機） 。按行走部布置位置分內(nèi)牽引和外牽引采煤機。按機身與工作面輸送機的配合導(dǎo)向方式分騎槽式和爬底板式采煤機。按適用的煤層厚度分厚煤層、中厚煤層和薄煤層采煤機。按適用的煤層傾角分緩斜、大傾角和急斜煤層采煤機。按總體結(jié)構(gòu)布置方式分截割（主）電動機縱向布置在搖臂上的采煤機和截割（主）電動機橫向布置在機身上的采煤機、截割電動機橫向布置在搖臂上的采煤機。兩種總體結(jié)構(gòu)布置方式的分析比較：1)整機布置縱向布置縱向布置的采煤機由左、右搖臂、左、右截割部固定減速箱、主(副)電機、牽引泵箱和中間箱共七段(或八段)組成。截割電機布置在采煤機中段、采用偏心兩端出軸，一側(cè)留出足夠?qū)挾裙┌惭b采煤機電器與控制元件。各大部件間除對接聯(lián)接外，還通過地腳螺柱與底托架相聯(lián)、因而機身較長。但機身寬度可做得窄些，有利于減小控頂距。橫向布置滾筒采煤機采用橫向布置時，截割主電機與搖臂直接相聯(lián)，中間段是左、右牽引行走減速箱和中間箱(其中分成調(diào)高泵箱和電控箱兩個隔腔)。這種布置方式，機身較短，無底托架，（為了克服調(diào)斜底托架鉸接點多、間圍大、扳動大、結(jié)構(gòu)復(fù)雜和難維護等缺點，近年來采煤機改用固定式底托架，在多電機布局推廣中又發(fā)展了框式底托架。機器各主要部件以插件形式裝入底托架。另-趨勢是取消底托架，直接用強力液壓自鎖螺栓將采煤機各部件固定在一起。螺栓的張緊力約為500kN,巨大的張緊力將各部件聯(lián)為一個整體，采煤機因此沒有底托架，使得總體結(jié)構(gòu)簡化，并且增加了過煤空間。采煤機工作過程中要承受震動沖擊載荷，聯(lián)結(jié)件采用普通高強度螺栓時，松動現(xiàn)象不可避免。由于采煤機工作環(huán)境的特殊性，要求螺栓松動后隨時緊固和檢修時按規(guī)定緊固所有聯(lián)接螺栓是無法做到的。因此，采煤機在聯(lián)結(jié)件松動的情況下仍繼續(xù)工作是一種普遍現(xiàn)象，并最終導(dǎo)致采煤機部件和機身限位裝置損壞和機器殼的某些部位變形。液壓螺栓的使用從中國礦業(yè)大學 2008 屆畢業(yè)設(shè)計 第 9 頁根本上解決了這些問題2)動力傳遞 縱向布置縱向布置形式的采煤機，各大部件間都有動力傳遞，部件間的聯(lián)接對中要求高。聯(lián)接面存在有漏油環(huán)節(jié)。橫向布置橫向布置的采煤機各大部件間沒有動力傳遞、獨立性強，安裝、維護、檢修方便。 3)受力狀況 橫向布置橫向布置的采煤機，其搖臂支承座受到的截割阻力、油缸支承座受到的支承反力、行走機構(gòu)受到的牽引反力均由牽引行走箱箱體來承受。受力情況簡化，結(jié)構(gòu)簡單，可靠性高?？v向布置縱向布置的采煤機，上述幾種力都要通過底托架及其對接螺栓和各大部件的對接螺栓來承受，一旦這些聯(lián)接螺栓有松動，會帶來嚴重后果。 4)部件設(shè)計的合理性 橫向布置橫向布置的采煤機．由于截割電機橫向布置、從截割電機出軸到滾筒輸出軸，全部采用正齒輪傳動，省去一對加工、調(diào)整復(fù)雜的錐齒輪傳動．使結(jié)構(gòu)簡化、傳動效率高、降低制造成本?？v向布置縱向布置的采煤機，因截割電機布置在中間段。從電機到滾筒輸出軸必須有一對錐齒輪傳動，因此加工、調(diào)整都比較復(fù)雜、制造成本高；由于電機布置在機身中段，動力從電機傳到左、右滾筒輸出軸，其中一端必須通過液壓泵箱。為此，需要有一根貫穿液壓泵箱全長的通軸，給泵箱的設(shè)中國礦業(yè)大學 2008 屆畢業(yè)設(shè)計 第 10 頁計帶來一定的難度，也使其結(jié)構(gòu)復(fù)雜化。 5)對煤層的適應(yīng)性 縱向布置縱向布置的采煤機對煤層厚度的適應(yīng)強，綜采和普采都有機型。橫向布置橫向布置的采煤機，因主電機的長度尺寸大，采煤機的寬度相應(yīng)增大。工作面的控頂距大。因而，在普采或煤層較薄以及對工作面的控頂距有嚴格要求的情況下，橫向布置的采煤機在使用上受到一定的限制。隨著電機功率的增大，電機寬度加寬，對工作面支護會帶來困難。在較薄煤層時，如果使用橫向布置的采煤機，還存在一個截割電機擋煤的問題。 6)設(shè)置破碎結(jié)構(gòu) 橫向布置橫向布置采煤機設(shè)置破碎結(jié)構(gòu)難度較大，目前國外雖然也有帶破碎結(jié)構(gòu)的，但結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，且功率偏小，最大功率也只有75kw?？v向布置縱向布置采煤機的破碎機構(gòu)設(shè)置方便、合理、破碎功率可根據(jù)需要設(shè)計，因其動力是直接從主電機取得的。7）裝機功率 橫向布置橫向布置的采煤機采用多電機驅(qū)動。其牽引與截割所需的動力均由各自的電機提供。近十年來隨著采煤機功率和生產(chǎn)能力的增大，單電機驅(qū)動已不能適應(yīng)生產(chǎn)力的發(fā)展，因此各先進國家先后采用了多電機驅(qū)動采煤機。特別是電牽引采煤機都采用多電機驅(qū)動。縱向布置縱向布置的采煤機的主電機，除用于割煤外，還要分出一部分動力用于采煤機的牽引與搖臂調(diào)高。中國礦業(yè)大學 2008 屆畢業(yè)設(shè)計 第 11 頁1.6采煤機的組成 采煤機主要由電動機、牽引部、截割部和附屬裝置等部分組成（如圖1.1） 。電動機：是滾筒采煤機的動力部分，它通過兩端輸出軸分別驅(qū)動兩個截割部和牽引部。采煤機的電動機都是防爆的，而且通常都采用定子水冷，以縮小電動機的尺寸。牽引部：通過其主動鏈輪與固定在工作面輸送機兩端的牽引鏈 3 相嚙合，使采煤機沿工作面移動，因此，牽引部是采煤機的行走機構(gòu)。 左、右截割部減速箱：將電動機的動力經(jīng)齒輪減速后傳給搖臂 5 的齒輪，驅(qū)動滾筒 6 旋轉(zhuǎn)。滾筒：是采煤機落煤和裝煤的工作機構(gòu)，滾筒上焊有端盤及螺旋葉片，其上裝有截齒。螺旋葉片將截齒割下的煤裝到刮板輸送機中。為提高螺旋滾筒的裝煤效果，滾筒一側(cè)裝有弧形擋煤板 7，它可以根據(jù)不同的采煤方向來回翻轉(zhuǎn) 180°。如圖 1.1 雙滾筒采煤機底托架：是固定和承托整臺采煤機的底架，通過其下部四個滑靴 9 將采煤機騎在刮板輸送機的槽幫上，其中采空區(qū)側(cè)兩個滑靴套在輸送機的導(dǎo)向管上，以保證采煤機的可靠導(dǎo)向。調(diào)高油缸：可使搖臂連同滾筒升降，以調(diào)節(jié)采煤機的采高。調(diào)斜油缸：用于調(diào)整采煤機的縱向傾斜度，以適應(yīng)煤層沿走向起伏不中國礦業(yè)大學 2008 屆畢業(yè)設(shè)計 第 12 頁平時的截割要求。電氣控制箱：內(nèi)部裝有各種電控元件，用于采煤機的各種電氣控制和保護。此外，為降低電動機和牽引部的溫度并提供內(nèi)外噴霧降塵用水，采煤機設(shè)有專門的供水系統(tǒng)。采煤機的電纜和水管夾持在拖纜裝置內(nèi)，并由采煤機拉動在工作面輸送機的電纜槽中卷起或展開。1.7電牽引采煤機的優(yōu)點采煤機牽引負載特性在截割時多為恒轉(zhuǎn)矩特性，所需動力為機械特性為硬特性；調(diào)動時是恒功率特性，所需動力機械的機械特性為軟特性。這對于電動機或泵－馬達系統(tǒng)只有調(diào)速才能滿足這種恒轉(zhuǎn)矩恒功率的負載特性，這種特性是為人為機械特性，即負載的變化按人規(guī)定的規(guī)律來變化。對調(diào)還特性來講，需要速度剛度越大越好，其調(diào)速過程或工作速度就越平穩(wěn)。從這點出發(fā)，直流電動機、交流電動機、液壓泵馬達系統(tǒng)都是硬特性。因此，不論電牽引或液壓牽引，應(yīng)該說都具有良好的調(diào)速特性。但液壓牽引的機械特性除了受負載影響外，還受油液的泄漏、粘度、溫度和清潔度、制造和維修質(zhì)量的影響到，特性曲線慢慢變軟，但電動機特性除了受負載影響外，就沒有像液壓傳動那么多的影響，也就是電牽引的牽引特性好，調(diào)速平穩(wěn)性好，牽引特性曲線可長時間的保持穩(wěn)定。在牽引特性的實際應(yīng)用中還有兩個問題：1、目前的液壓牽引，當雙牽引時牽引力增加１倍，牽引速度比單牽引時大約減少一半，這在設(shè)計中可以使泵馬達的排量增大１倍，但液壓件的體積要增大很多。電牽引動力源泉就沒有此問題。2、直流和交流電牽引可以在負載特性坐標系中四象限運行，能向采煤機提供牽引力或制動力，而液壓牽引中能在象限運行，只能提供牽引力，制動力由制動閘提供。液壓牽引也有用液控背壓來產(chǎn)生制動的，如法國ＤＴＳ３００、ＳＩＲＵＳ４００采煤機，但制動力不大。電牽引采煤機在超速牽引時，一般是指在大傾角工作面上機器下滑時出現(xiàn)超速牽引，對電動機為超同步轉(zhuǎn)速運轉(zhuǎn)。這時電動機發(fā)電反饋電網(wǎng)，同時產(chǎn)生制動力矩。只要牽引力在傾斜工作面中足夠大時，司機仍可按要求的牽引速度進行操作運行。3、機械傳動效率高電牽引沒有能量多次轉(zhuǎn)換問題，總效率可達 0.9 以上，而液壓牽引一般在 0.65~0.70。牽引力大、牽引速度高：液壓牽引性能指標的提高，必須采用大功率液壓泵和液壓馬達，其壽命較短，可靠性較差，這也限制了載割功率進一步增大。目前電牽引采煤機的牽引力可達 950KN；電牽引采煤機的牽引速中國礦業(yè)大學 2008 屆畢業(yè)設(shè)計 第 13 頁度已達到：載割時 8~12m/min，最大可達 25m/min;裝機總功率：電牽引已達 1530kW，而液壓牽引為 900kW 和 1000kW，所以世界紀錄的采煤機都是電牽引采煤機，其牽引速度和可用率都明顯高于液壓牽引的采煤機。4、工作可靠行很高EDW450/1000L 電牽引采煤機在澳大利亞尤蘭礦的可用率為 97%，6LS電牽引采煤機在美國杜賓的可用率為 97%，ELECTRA1000 電牽引采煤機在美國、英國一些礦的可用列表為 96~98%；液壓牽引采煤機的可用率一般在50%~60%以下。5、易于實現(xiàn)微機自動控制由于微機控制的功能齊全、計算速度極快、與電牽引電控的電參數(shù)容易配合，因此，易于實現(xiàn)工況檢測、幾點保護、故障診斷、數(shù)據(jù)顯示。特別是動態(tài)響應(yīng)快，電牽引微機控制的自動調(diào)整時間或滾筒卡住或悶車自動退機時間一般都在 1s 以內(nèi)，德國 EE-23 電牽引部的自調(diào)整時間只需 30s；而液壓牽引的自動調(diào)整時間一般在 10~20s.高壓過載調(diào)整時間較短，如EDW300L 為 0.6s。EIECTRA1000 電牽引采煤機微機監(jiān)控系統(tǒng)裝有 4 塊單片機模塊，可提供 197 個參數(shù)，進行檢測、診斷、數(shù)據(jù)處理及顯示等，其功能很完善。液壓牽引采煤機也有采用微機控制的，如法國的幾種采煤機，但功能較少，因為液壓的非電量參數(shù)轉(zhuǎn)換為電參數(shù)量較難。6、機械傳動和結(jié)構(gòu)簡單電牽引采煤機采用了多電機和獨立驅(qū)動、模塊式結(jié)構(gòu)，使傳動系統(tǒng)和結(jié)構(gòu)簡化。特別是截割電動機橫向布置，取消了壽命較短、傳動效率較低、調(diào)整嚙合間隙較復(fù)雜的圓錐齒輪。7、生產(chǎn)率顯著提高由于牽引力大、牽引速度高、截割電動機功率大，尤其是故障非常低，因而使生產(chǎn)率大大提高綜合上述，電牽引采煤機最主要的優(yōu)點是整機性能明顯提高，工作可靠性大大加強，從而保證生產(chǎn)率明顯提高。中國礦業(yè)大學 2008 屆畢業(yè)設(shè)計 第 14 頁2牽引部的設(shè)計2.1牽引機構(gòu)傳動系統(tǒng)圖 2.1 牽引機構(gòu)傳動系統(tǒng)圖2.1.1 主要技術(shù)參數(shù)主要技術(shù)參數(shù)及配套設(shè)備：采高（m）：2.2～3.5；適應(yīng)傾角（° ）：≤25；煤質(zhì)硬度 : f≤4；截深（m）：0.8滾筒直徑 （m）： ￠1.6 電壓（V）：1140；牽引形式 ：強力輪齒—齒軌電牽引；牽引電機型號：YBXn225S-4裝機功率（KW ）：904 中國礦業(yè)大學 2008 屆畢業(yè)設(shè)計 第 15 頁（其中兩個截割電機 2×400KW　兩個牽引電機 2×37KW，一個泵電機30KW，共計 2×400＋2×37＋30=904KW）2.1.2 電動機的選擇設(shè)計要求牽引部功率為 37KW，根據(jù)礦井電機的具體工作環(huán)境情況，電機必須具有防爆和電火花的安全性，以保證在有爆炸危險的含煤塵和瓦斯的空氣中絕對安全，而且電機工作要可靠，啟動轉(zhuǎn)矩大，過載能力強，效率高。所以選擇由南陽生產(chǎn)的三相鼠籠異步防爆電動機，型號為YBXn225S-4；其主要參數(shù)如下：額定功率：37KW ；額定電壓：380V；滿載電流：69A；額定轉(zhuǎn)速：1470r/min；滿載效率：0.936；滿載功率因數(shù)：0.87；接線方式：Y；質(zhì)量：400KG；冷卻方式：水冷該電動機輸出軸上帶有漸開線花鍵，通過該花鍵電機將輸出的動力傳遞給齒輪減速機構(gòu)。2.1.3 傳動比的分配在進行多級傳動系統(tǒng)總體設(shè)計時，傳動比分配是一個重要環(huán)節(jié)，能否合理分配傳動比，將直接影響到傳動系統(tǒng)的外闊尺寸、重量、結(jié)構(gòu)、潤滑條件、成本及工作能力。多級傳動系統(tǒng)傳動比的確定有如下原則：1.各級傳動的傳動比一般應(yīng)在常用值范圍內(nèi)，不應(yīng)超過所允許的最大值，以符合其傳動形式的工作特點，使減速器獲得最小外形。2.各級傳動間應(yīng)做到尺寸協(xié)調(diào)、結(jié)構(gòu)勻稱；各傳動件彼此間不應(yīng)發(fā)生干涉碰撞；所有傳動零件應(yīng)便于安裝。3.使各級傳動的承載能力接近相等，即要達到等強度。4.使各級傳動中的大齒輪進入油中的深度大致相等，從而使?jié)櫥容^方便。由于采煤機在工作過程中常有過載和沖擊載荷，維修比較困難，空間限制又比較嚴格，故對行星齒輪減速裝置提出了很高要求。因此，這里先確定行星減速機構(gòu)的傳動比。中國礦業(yè)大學 2008 屆畢業(yè)設(shè)計 第 16 頁設(shè)計采用 NGW 型行星減速裝置，其工作原理如下圖所示：a 太陽輪 b 內(nèi)齒圈 c 行星輪 h 行星架圖 2.2 NGW 型行星機構(gòu)該行星齒輪傳動機構(gòu)主要由太陽輪 a、內(nèi)齒圈 b、行星輪 c、行星架 h等組成。傳動時，內(nèi)齒圈 b 固定不動，太陽輪 a 為主動輪，行星架 h 上的行星輪 c 繞自身的軸線 ox—ox 轉(zhuǎn)動，從而驅(qū)動行星架 h 回轉(zhuǎn)，實現(xiàn)減速。運轉(zhuǎn)中，軸線 ox—ox 是轉(zhuǎn)動的。這種型號的行星減速裝置，效率高、體積小、重量輕、結(jié)構(gòu)簡單、制造方便、傳動功率范圍大，可用于各種工作條件。因此，它用在采煤機截割部最后一級減速是合適的，該型號行星傳動減速機構(gòu)的使用效率為0.97～0.99,傳動比一般為 2.1～13.7。如圖 2.3，當內(nèi)齒圈 b 固定，以太陽輪a 為主動件，行星架 h 為從動件時，傳動比的推薦值為 2.7～9。從《采掘機械與支護設(shè)備》上可知,采煤機截割部行星減速機構(gòu)的傳動比一般為 5～6。所以這里先定行星減速機構(gòu)傳動比：i 3.61?baci 542根據(jù)前述多級減速齒輪的傳動比分配原則及齒輪不發(fā)生根切的最小齒數(shù)為 17 為依據(jù)，另參考 MG250/591 型采煤機截割部各齒輪齒數(shù)分配原則，初定齒數(shù)及各級傳動比為：i1=z /z =2.842i =z /z =2.1343中國礦業(yè)大學 2008 屆畢業(yè)設(shè)計 第 17 頁i =1.3632.2牽引部傳動計算2.2.1 各級傳動轉(zhuǎn)速、功率、轉(zhuǎn)矩1) 各軸轉(zhuǎn)速計算：從電動機出來，各軸依次命名為Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ軸。Ⅰ軸 n r/min1470?Ⅱ軸 n = n / i21=1470/2.84=517.6 r/minⅢ軸 n = n / i32=517.6/2.13=243 r/minⅣ軸 n = n / i43=243/6。3=38.57 r/minⅤ軸 n = n / i54=38./4.5=8.57 r/min2) 各軸功率計算：Ⅰ軸 1.P??3=37×0.99×0.98=35.89kWⅡ軸 .212?3=35.89×0.98×0.97=34.124kWⅢ軸 P =P32?4=34.124×0.98×0.97=33.107 kWⅣ軸 P =P43= 33.107×0.98×0.97中國礦業(yè)大學 2008 屆畢業(yè)設(shè)計 第 18 頁=32.12kWⅤ軸 P =P543?=32.12×0.98×0.97=30.534 kW式中 ——滾動軸承效率 =0.991?1——閉式圓柱齒輪效率 =0.972 2?——花鍵效率 =0.99333) 各軸扭矩計算:Ⅰ軸 T =95501 mNnP????21.314705.891Ⅱ軸 T =955026..2Ⅲ軸 T =95503 mNnP????19.304.79503Ⅳ軸 T =95504.58.24Ⅶ軸 T =95505 mNnP????64.30.7950將上述計算結(jié)果列入下表：軸號 輸出功率 P（kW） 轉(zhuǎn)速 n(r/min) 輸出轉(zhuǎn)矩 T/(N·m) 傳動比Ⅰ軸 35.89 1470 233.211Ⅱ軸 34.124 517.6 629.6Ⅲ軸 33.107 243 1301.1192.842.136.3Ⅳ軸 32.12 38.57 7953.09 4.5Ⅴ軸 30.534 8.57 3402564 1.362.3牽引部齒輪設(shè)計計算2.3.1 齒輪 1 和惰輪 2 的設(shè)計及強度效核(一) 計算過程及說明:1)選擇齒輪材料中國礦業(yè)大學 2008 屆畢業(yè)設(shè)計 第 19 頁查 1 表 兩個齒輪都選用 20GrMnTi 滲碳淬火2)按齒面接觸疲勞強度設(shè)計計算確定齒輪傳動精度等級，按 估取圓周速度。311/)02.~.(npvt?小輪分度圓直徑 ，由式得1d3 21 )][(2HEdZukT???????齒寬系數(shù) ：查表按齒輪相對軸承為非對稱布置，?。?．8d小輪齒數(shù) ： 1Z=251惰輪齒數(shù) ：2＝i =712Z1?齒數(shù)比 ：u＝ / =71/2521傳動比誤差 誤差在 范圍內(nèi)0/??%5?小輪轉(zhuǎn)矩：T =233211.N1m?載荷系數(shù) ：K由文獻 1 式（8－54）得 ??KVA???使用系數(shù) ：A查表 ＝1．75AK動載荷系數(shù) ：V中國礦業(yè)大學 2008 屆畢業(yè)設(shè)計 第 20 頁在推薦值 1.05~1.4＝1．2VtK齒向載荷分布系數(shù) ： ?在推薦值 1.0~1.2 ＝1.1?齒間載荷分配系數(shù) ：?K在推薦值 1.0~1.2 1.0?則載荷系數(shù) 的初值 ??KKVA??=1.75 1.2.?=2.541彈性系數(shù) ：EZ查表 189.N/mE?節(jié)點影響系數(shù) ：HZ可知： 120,0x???重合度系數(shù) ：?ZZ =0.89許用接觸應(yīng)力 ：??H?由式＝ HLimS/??接觸疲勞極限應(yīng)力 ：21LiHi?、查文獻中國礦業(yè)大學 2008 屆畢業(yè)設(shè)計 第 21 頁=1430N1HLim?2?=1430N2i應(yīng)力循環(huán)次數(shù)：由式 N=60njL 得hN =60njL =601 91038.75302147???N = N /i= /2.84=2.795 2938. 9則 查文獻 1 圖 8－70 得接觸強度得壽命系數(shù)=1 ,(不許有點蝕 )2Z?硬化系數(shù) ：?查文獻 1 圖 8－71 及說明＝1Z接觸強度安全系數(shù) ：HS查文獻 1 表 8－27，按較高可靠度查 S =1~1.5， minh取 .3H?221 10./40N????故 的設(shè)計初值為dd? 23 )1089.5.89(84.20)(35.2 ????=66.587mm齒輪模數(shù) ：mm=d/Z =66.587/25=2.66 1查表 取 m=4mm小齒分度圓直徑的參數(shù)圓整值 ：1td?中國礦業(yè)大學 2008 屆畢業(yè)設(shè)計 第 22 頁=251td?m04??小輪分度圓直徑：1t?d =mZ =4228471??中心距 ：a=m/2(Z + Z )=192mm 12齒寬 ：bb= 0.8 mm??1d?26.5387.6?圓整 b=54mm齒寬：2b小輪齒寬：=60??10~521??齒根彎曲疲勞強度效荷計算??3由文獻 1 式 ??68???FSFFYmbdKT????????12齒形系數(shù) ：?Y查文獻 小輪 Y =2.621Fa大輪 Y =2.2222應(yīng)力修正系數(shù) ：?S查文獻小輪 Y =1.591Sa中國礦業(yè)大學 2008 屆畢業(yè)設(shè)計 第 23 頁大輪 Y =1.7521Sa重合度 =a? )20tan)471coss((tnarc71 )t5(tr254.3?????=1.675重合度系數(shù) ：?Y由式 0.257/?????=0.25+0.75/1.675=0.698許用彎曲應(yīng)力 ：??F?由式 FxNLimSY/??彎曲疲勞極限 ：FLi?查圖 21/5817.03NFLim??2mi?彎曲壽命系數(shù) ：NY查圖121?尺寸系數(shù) ：xY查圖 1x?中國礦業(yè)大學 2008 屆畢業(yè)設(shè)計 第 24 頁安全系數(shù) ：FS查表S =1.5F則公式:[ ]F?11/LimNXFYS??= =107.691 405698.052.34.2?? 2/mN= =93.622F?16.7... 2/合格2.3.2 齒輪 3 和惰輪 4 的設(shè)計及強度效核計算過程及說明:1)選擇齒輪材料查表 兩個齒輪都選用 20GrMnTi 滲碳淬火2)按齒面接觸疲勞強度設(shè)計計算確定齒輪傳動精度等級，按 估取圓周速度 311/)02.~.(npvt?小輪分度圓直徑 ，由式得1d3 21 )][(2HEdZukT???????齒寬系數(shù) ：查表按齒輪相對軸承為非對稱布置，取＝0．8d小輪齒數(shù) ： 3Z=383大齒數(shù) ：4＝i =80.944Z3?中國礦業(yè)大學 2008 屆畢業(yè)設(shè)計 第 25 頁圓整取 =814Z齒數(shù)比 ：u＝ / =81/384Z3??U/1.25789?傳動比誤差 誤差在 范圍內(nèi)/%?小輪轉(zhuǎn)矩：T =629600N1m?載荷系數(shù) ：K由文獻 1 式（8－54）得 ??KVA???使用系數(shù) ：A查表 ＝1．75AK動載荷系數(shù) ：V在推薦值 1.05~1.4＝1．2Vt齒向載荷分布系數(shù) ： ?K在推薦值 1.0~1.2 ＝1.1?齒間載荷分配系數(shù) ：?在推薦值 1.0~1.2 1.0K?則載荷系數(shù) 的初值 中國礦業(yè)大學 2008 屆畢業(yè)設(shè)計 第 26 頁??KKVA???=1.75 1.2.?=2.541彈性系數(shù) ：EZ查表 189.N/mE?節(jié)點影響系數(shù) ：HZ可知： 120,0x???重合度系數(shù) ：?ZZ =0.89許用接觸應(yīng)力 ：??H?由式＝ HLimSZ/??接觸疲勞極限應(yīng)力 ：21LiHi?、查文獻=1430N1Lim?2?=1430N2Hi應(yīng)力循環(huán)次數(shù)：由式 N=60njL 得hN =60njL =603 91075.23026.517???N = N /i= /2.13=1.312 419.29則 查文獻 1 圖 8－70 得接觸強度得壽命系數(shù)Z = Z =12中國礦業(yè)大學 2008 屆畢業(yè)設(shè)計 第 27 頁硬化系數(shù) ：?Z查文獻 1 圖 8－71 及說明＝1接觸強度安全系數(shù) ：HS查文獻 1 表 8－27，按較高可靠度查 S =1~1.5， minh取 .3H?221 10./40N????故 的設(shè)計初值為dd? 23 )1089.5.89(13.280)(695.2 ????=95.33mm齒輪模數(shù) ：mm=d/Z =95.33/38=2.51 3查表 取 m=4mm小齒分度圓直徑的參數(shù)圓整值 ：1td?=381td?m524??小輪分度圓直徑：1t?d =mZ =4232481??中心距 ：a=m/2(Z + Z )=238mm 12齒寬 ：bb= 0.8 mm??1d?763.95?中國礦業(yè)大學 2008 屆畢業(yè)設(shè)計 第 28 頁惰輪齒寬：2b?小輪齒寬：=82mm??10~521?齒根彎曲疲勞強度效荷計算??3由文獻 1 式 ??68???FSFFYmbdKT????????12齒形系數(shù) ：?Y查文獻 小輪 Y =2.431Fa大輪 Y =2.2022應(yīng)力修正系數(shù) ：?S查文獻小輪 Y =1.6521Sa大輪 Y =1.771重合度 =a? )20tan)481coss((tnarc81 )t3(tr34.2?????=1.66重合度系數(shù) ：?Y由式 0.257/?????=0.25+0.75/1.66中國礦業(yè)大學 2008 屆畢業(yè)設(shè)計 第 29 頁=0.701許用彎曲應(yīng)力 ：??F?由式 FxNLimSY/??彎曲疲勞極限 ：FLi?查圖 21/5817.03NFLim??2mi?彎曲壽命系數(shù) ：NY查圖121?尺寸系數(shù) ：xY查圖 1x?安全系數(shù) ：FS查表S =1.7F[ ]F?11/LimNXY??[ ]=581 /358.243??7.[ ]=581 /358.244F/則公式:= =194.863F?415276701..39054.2?? 2/mN中國礦業(yè)大學 2008 屆畢業(yè)設(shè)計 第 30 頁= =175.4424F?41528701..0.695.2?? 2/mN合格2.3.3 齒輪 5 和惰輪 6 的設(shè)計及強度效核計算過程及說明:1)選擇齒輪材料查 1 表 兩個齒輪都選用 20GrMnTi 調(diào)質(zhì)2)按齒面接觸疲勞強度設(shè)計計算確定齒輪傳動精度等級，按 估取圓周速度311/)02.~.(npvt?小輪分度圓直徑 ，由式得1d3 21 )][(2HEdZukT???????齒寬系數(shù) ：查表按齒輪相對軸承為非對稱布置，?。?．8d小輪齒數(shù) ： 5Z=175惰輪齒數(shù) ：6＝i =23.186Z?圓整 =23齒數(shù)比 ：u＝ / =23/172Z1傳動比誤差 誤差在 范圍內(nèi)%5?小輪轉(zhuǎn)矩：T =34025640N1m?載荷系數(shù) ：K由文獻 1 式（8－54）得中國礦業(yè)大學 2008 屆畢業(yè)設(shè)計 第 31 頁??KKVA???使用系數(shù) ：A查表 ＝1A動載荷系數(shù) ：VK在推薦值 1.05~1.4＝1．2Vt齒向載荷分布系數(shù) ： ?在推薦值 1.0~1.2 ＝1.1?K齒間載荷分配系數(shù) ：?在推薦值 1.0~1.2 =1.1則載荷系數(shù) 的初值 K??VA???=1 1.2.?=1.45彈性系數(shù) ：EZ查表 189.N/mE?節(jié)點影響系數(shù) ：HZ可知： 120,0x???重合度系數(shù) ：?ZZ =0.89中國礦業(yè)大學 2008 屆畢業(yè)設(shè)計 第 32 頁許用接觸應(yīng)力 ：??H?由式＝ HLimSZ/??接觸疲勞極限應(yīng)力 ：21LiHi?、查文獻=1430N1HLim?2?=1430N2i應(yīng)力循環(huán)次數(shù)：由式 N=60njL 得hN =60njL =601 7106.4530257.8???N = N /i= /1.36=3.39 21647則 查文獻 1 圖 8－70 得接觸強度得壽命系數(shù)Z =1.04Z =1.062N硬化系數(shù) ：?查文獻 1 圖 8－71 及說明＝1Z接觸強度安全系數(shù) ：HS查文獻 1 表 8－27，按較高可靠度查 S =1~1.5， minh取 .3H?21 14/04N???中國礦業(yè)大學 2008 屆畢業(yè)設(shè)計 第 33 頁?2H?163./0143??mN?故 的設(shè)計初值為1dd? 23 )1487.05.89(3529.80)(6. ???=275.335mm齒輪模數(shù) ：mm=d/Z =275.335/17=16.1 1查表 取 m=16mm小齒分度圓直徑的參數(shù)圓整值 ：1td?=171td?m276??小輪分度圓直徑：1t?d =mZ =1623682??中心距 ：a=m/2(Z + Z )=320mm 12齒寬 ：bb= 0.8 mm??1d?2035.7??圓整 b=220惰輪齒寬：2b小輪齒寬：=226mm??10~521??齒根彎曲疲勞強度效荷計算??3由文獻 1 式 ??68?中國礦業(yè)大學 2008 屆畢業(yè)設(shè)計 第 34 頁??FSFFYmbdKT????????12齒形系數(shù) ：?Y查文獻 小輪 Y =2.971Fa大輪 Y =2.692應(yīng)力修正系數(shù) ：?S查文獻小輪 Y =1.521Sa大輪 Y =1.575重合度 =a? )20tan)1623coss((tnarc23 )t7(tr174. ?????=1.554重合度系數(shù) ：?Y由式 0.257/?????=0.25+0.75/1.554=0.732許用彎曲應(yīng)力 ：??F?由式 FxNLimSY/??彎曲疲勞極限 ：FLi?查圖中國礦業(yè)大學 2008 屆畢業(yè)設(shè)計 第 35 頁21/597.08mNFLim???2i彎曲壽命系數(shù) ：NY查圖121?尺寸系數(shù) ：xY查圖 1x?安全系數(shù) ：FS查表S =1.5F則公式:[ ]F?11/LimNXFYS??得：[ ]=595 4255F?4./2/[ ]=595 /2106??1= =328.1775F1627732.0594.3405.2?? 2/mN= =319.6216F?...1 2/合格 2.4牽引部行星機構(gòu)的設(shè)計計算配齒計算這里采用 2K-H 型行星傳動機構(gòu), 該種機構(gòu)要正確嚙合，必須滿足四個中國礦業(yè)大學 2008 屆畢業(yè)設(shè)計 第 36 頁條件：(1) 傳動比條件：當中心輪 a 輸入時，設(shè)給定的傳動比為 ，內(nèi)齒圈baHi的齒數(shù)為 Zb，中心輪的齒數(shù)為 Za，則上述三個量滿足滿足下列關(guān)系：=1+Zb/Za (4-1) baHi(2)同軸條件：為保證行星輪 g 同時與中心輪 a,太陽輪 b 實現(xiàn)正確嚙合，對于圓柱齒輪行星傳動機構(gòu)，要求外嚙合副 的中心距 與內(nèi)嚙合gaZ?ag?副 的中心距 相等，即 = 。對于標準傳動或高度變位傳動，gbZ?gb?ag?b有=2)(bam?2)(gbZ?可得： (4-2)ag?在標準傳動中，外嚙合齒輪副的接觸強度遠低于內(nèi)嚙合齒輪的接觸強度，為適當調(diào)節(jié)內(nèi)外嚙合齒輪副的接觸強度，常采用角度變位傳動，外嚙合齒輪副通常采用大嚙合角的正傳動， ；內(nèi)嚙合齒輪副一般???26~4ag?采用小嚙合角的正傳動或負傳動， ，這樣整個行星傳動的15.7b接觸強度可提高 30%，采用角變度傳動時，外嚙合和內(nèi)嚙合的中心距分別為： agbaagZm??????cos)(2bggbbg???)(由以上兩式可得： (