采煤機(jī)截割部的設(shè)計本科畢業(yè)設(shè)計（論文）

1、內(nèi)蒙古科技大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計說明書（畢業(yè)論文）題 目：采煤機(jī)截割部的設(shè)計學(xué)生姓名： 學(xué) 號：專 業(yè)：機(jī)械設(shè)計制造及其自動化班 級： 指導(dǎo)教師： 采煤機(jī)截割部的設(shè)計摘 要本文描述了中煤層電牽引采煤機(jī)整機(jī)方案設(shè)計以及截割部的設(shè)計過程。中煤層電牽引采煤機(jī)可用于煤層厚度為2-4m、煤質(zhì)中硬的緩傾斜煤層。與傳統(tǒng)的縱向布置的單電機(jī)采煤機(jī)相比，該采煤機(jī)將截割電機(jī)直接安裝在截割部殼體內(nèi)，齒輪減速裝置全部集中在截割部殼體及行星減速器內(nèi)，取消了螺旋傘齒輪、固定減速箱、搖臂回轉(zhuǎn)套等結(jié)構(gòu)，使其結(jié)構(gòu)更簡單、緊湊，可靠性更高。截割部是采煤機(jī)直接落煤、裝煤的部分，其消耗的功率約占整個采煤機(jī)功率的80%-90%，主要由截割部

2、殼體、截割電機(jī)、齒輪減速裝置、滾筒等組成。該采煤機(jī)的截割部采用四級傳動；前三級為直齒傳動，第四級為行星傳動。二級傳動的圓柱齒輪為可換齒輪，使輸出轉(zhuǎn)速可根據(jù)不同的煤質(zhì)硬度在兩檔速度內(nèi)選取。截割部采用了三個惰輪軸，使采煤機(jī)能夠滿足截割高度對截割部長度的要求。設(shè)計將截割部行星減速器和滾筒直接聯(lián)結(jié)，取消了安裝在滾筒上的截齒，使結(jié)構(gòu)簡單、可靠。關(guān)鍵詞：采煤機(jī)，截割部，結(jié)構(gòu)，設(shè)計machine translation oriented stochasticlexicla semantic driven approachabstractthis brochure describes the type of

3、hydraulic shearer traction unit program design and cutting the department of design and calculation process. traction shearer hydraulic seam thickness can be used for 2-4 m, hard coal to the gently inclined seam. with the traditional vertical layout of the single-motor compared to shearer, shearer w

4、ill be the ranging-arm installed directly in the cutting of the shell, gear device exclusively on cutting shell and planetary reducer, the abolition of the spiral bevel gears, gear box fixed, rocker rotating sets of structures, their structure is simpler, more compact and higher reliability. ranging

5、-arm of the shearer is directly charged coal, the coal loaded, its about the power consumption of the entire power shearer 80% -90%, mainly by cutting shell, cutting electrical, gear and drum components. the shearer cutting unit used four drive; before three straight tooth drive, the fourth level of

6、 planetary transmission. 2 drive gear to be for the gears, enabling the output speed can be based on different coal hardness in two tranches within the selected speed. cutting the department has adopted a three lazy axle, to meet the shearer cutting height on the ranging-arm degree requirements. des

7、igned to be cutting planetary reducer and drum direct link, canceled installed in the drum pick, simple and reliable.key words: shearer, ranging-arm,structure,design目錄摘 要iabstractii第一章 國內(nèi)外采煤機(jī)研究及應(yīng)用概況11.1 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀11.2 國內(nèi)外應(yīng)用狀況3第二章 傳動方案的設(shè)計62.1 總體傳動方案的設(shè)計62.2 傳動比分配102.3 截割部第一級圓柱齒輪傳動設(shè)計112.4 截割部第二級圓柱齒輪傳動設(shè)計20

8、2.5 截割部第一級行星傳動設(shè)計292.6 截割部第二級行星齒輪傳動設(shè)計38第三章 國內(nèi)外采煤機(jī)研究及應(yīng)用概況473.1 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀473.2 國內(nèi)外應(yīng)用狀況49第四章 截割部輔助零部件的設(shè)計524.1 齒輪軸1的設(shè)計及校核524.2 第一級惰輪軸的設(shè)計及校核564.3 齒輪二軸的設(shè)計及校核594.4 第二級惰輪軸的設(shè)計及校核634.5 中心齒輪軸的設(shè)計及校核684.6 截割部花鍵連接強(qiáng)度校核72第五章 輔助零部件概述765.1 機(jī)身765.2 托纜裝置775.3 噴霧冷卻系統(tǒng)775.4 輔助液壓系統(tǒng)795.5 護(hù)板及拆卸工具805.6 螺旋滾筒81第六章 結(jié)論83參考文獻(xiàn)84第一章 國內(nèi)

9、外采煤機(jī)研究及應(yīng)用概況1.1 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀為了提高工作面的生產(chǎn)效益, 世界主要采煤國均紛紛致力于發(fā)展大型先進(jìn)的綜采設(shè)備, 取得了顯著的效果, 綜采工作面的生產(chǎn)能力和效益均大幅度提高。我國是產(chǎn)煤大國，煤炭也是我國最主要的能源，是保證我國國民經(jīng)濟(jì)飛速增長的重要物質(zhì)基礎(chǔ)。煤炭工業(yè)的機(jī)械化是指采掘、支護(hù)、運(yùn)輸、提升的機(jī)械化。其中采掘包括采煤和掘進(jìn)巷道。隨著采煤機(jī)械化的發(fā)展，采煤機(jī)是現(xiàn)在最主要的采煤機(jī)械。80年代以來，世界各主要采煤國家，為適應(yīng)高產(chǎn)高效綜采工作面發(fā)展和實(shí)現(xiàn)礦井集中化生產(chǎn)的需要，積極采用新技術(shù)，不斷加速更新和改進(jìn)滾筒采煤機(jī)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(jī)。

10、其中最具代表的是美國喬埃公司的ls系列，英國安德森公司的electra系列，德國艾柯夫公司的sl系列和日本三井三池公司的mcledr系列電牽引采煤機(jī)，體現(xiàn)了當(dāng)今世界采煤機(jī)的最新發(fā)展方向，并有如下幾個特點(diǎn)。1) 裝機(jī)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截煤的需要，不論是厚、中厚和薄煤層采煤機(jī)，均在不斷加大裝機(jī)功率(包括截割功率和牽引功率)。裝機(jī)功率大都在1000kw左右，最大的已達(dá)2240kw，單個截割電動機(jī)的功率都在375kw以上，最高的已達(dá)600kw。直流電牽引的牽引功率最大已達(dá)256kw，交流電牽引功率已達(dá)260kw。2) 電牽引采煤機(jī)成為主導(dǎo)機(jī)型德國艾柯夫公司最早開發(fā)電牽引采

11、煤機(jī)，80年代中后期已基本停止生產(chǎn)液壓牽引采煤機(jī)，研制出edw系列電牽引采煤機(jī)，其中edw450/1000和edw300ln是代表性的機(jī)型，90年代又研制成功交直流兩用的sl300、sl400、sl500型采煤機(jī)。美國喬埃公司70年代中期開始開發(fā)多電機(jī)驅(qū)動的直流電牽引采煤機(jī)，80年代以來先后推出3ls、4ls、6ls三個新機(jī)型，其中電控系統(tǒng)已改進(jìn)多次，性能更趨完善。英國安德森公司在80年代中期研制了第一臺直流電牽引采煤機(jī)electra550，在美國使用成功后，又先后開發(fā)了electra1000和electra薄煤層電引采煤機(jī)。日本三井三池公司80年代中期著手開發(fā)高起點(diǎn)交流電牽引采煤機(jī)，在國際上

12、是首創(chuàng)，最具代表性的是mcledr101101、mcledr102102采煤機(jī)。法國薩吉姆公司在90年代也已研制成功pandee型交流電牽引采煤機(jī)。世界各主要采煤機(jī)廠商80年代都已把重點(diǎn)轉(zhuǎn)向開發(fā)電牽引采煤機(jī)，目前，美國長壁工作面中電牽引采煤機(jī)已超過90，德國已占56，澳大利亞占52，而且近幾年來，幾乎所有綜采工作面的高產(chǎn)高效記錄都是由電牽引采煤機(jī)創(chuàng)造的。交流電牽引近幾年發(fā)展很快，由于技術(shù)先進(jìn)，可靠性高，維護(hù)管理簡單，有取代直流電牽引的趨勢。自日本80年代中期研制成第一臺交流電牽引采煤機(jī)，至今除美國外，其他國家如德國、英國、法國等都先后研制成交流電牽引采煤機(jī)，并認(rèn)為是今后電牽引采煤機(jī)發(fā)展的新目標(biāo)

13、。3) 牽引速度和牽引力不斷增加液壓牽引采煤機(jī)的最大牽引速度為8m/min左右，而實(shí)際可用割煤速度為45m/min(相對最大牽引力時的牽引速度)，實(shí)際牽引功率僅為4050kw，不適應(yīng)快速割煤的需要。為適應(yīng)高產(chǎn)高效工作面，電牽引采煤機(jī)牽引功率需要成倍增加，據(jù)報導(dǎo)在美國18m/min的牽引速度已很普遍，個別的已超過24m/min，美國喬埃公司的一臺經(jīng)改進(jìn)的4ls采煤機(jī)的牽引速度高達(dá)28.5m/min。由于采煤機(jī)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)致進(jìn)給量和推進(jìn)力的加大，故要求采煤機(jī)增大牽引力，目前已普遍加大到450600kn，現(xiàn)正研制最大牽引力為1000kn的采煤機(jī)。4) 采用多電動

14、機(jī)驅(qū)動橫向布置的總體結(jié)構(gòu)70年代中期只有少數(shù)幾種采煤機(jī)(主要是美國的ls系列采煤機(jī)，原西德的edw1502l2w)采用多電動機(jī)驅(qū)動橫向布置。由于這種布置方式是各部件由單獨(dú)電動機(jī)驅(qū)動，機(jī)械傳動系統(tǒng)彼此獨(dú)立，取消了錐齒輪傳動副和復(fù)雜通軸，機(jī)械結(jié)構(gòu)簡單，裝拆方便，因此被廣泛采用。包括電牽引的(如英國electra系列、德國的sl系列)和液壓牽引的(如波蘭的kgs系列)，以及中厚煤層用大功率的(如electra1000,sl500)和薄煤層的(如英國electra)，并有取代傳統(tǒng)的截割電動機(jī)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(jī)支護(hù)也相應(yīng)跟上，使機(jī)道寬度內(nèi)空頂時間縮短，為加大

15、支架步距創(chuàng)造了條件，也為加大滾筒截深提供了可能性。十年前滾筒采煤機(jī)的截深，大都在630700mm，而今多數(shù)已采用800mm和1000mm，1200mm截深也已在實(shí)際使用。美國阿巴拉契煤礦正在考慮采用1500mm截深的可能性。6) 普遍采用中高壓供電80年代以來，由于裝機(jī)功率大幅度提高，整個工作面供電容量超過5000kw，為了保證供電質(zhì)量和電機(jī)性能，新研制的大功率電牽引采煤機(jī)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(jī)供電電壓不小于2300v。7) 完善的監(jiān)控系統(tǒng)包括采用微處理機(jī)控制的工況監(jiān)測、數(shù)據(jù)采集、故障顯示的自動控制系

16、統(tǒng)；就地控制、無線電隨機(jī)控制，并能自動控制液壓支架、工作面輸送機(jī)動作和滾筒沿工作面煤層自動調(diào)節(jié)采高。8) 高的可靠性據(jù)了解美國ls系列采煤機(jī)、英國electra1000型采煤機(jī)的利用率可達(dá)9598，維修期都在采煤350萬t以上，最高的達(dá)1000萬t。1.2 國內(nèi)外應(yīng)用狀況我國目前廣泛使用的三大系列采煤機(jī)，主要有上海分院開發(fā)設(shè)計的mg系列，西安煤礦機(jī)械廠生產(chǎn)的mxa300和太原礦山機(jī)器廠的am500系列采煤機(jī)，其中mxa300和am500系列采煤機(jī)主要用于綜采工作面，mg系列采煤機(jī)既有配套液壓支架使用綜采工作面的，也有配套單體液壓支柱適用于普通機(jī)采工作面的采煤機(jī)，可分別使用在厚煤層、中厚煤層和薄

17、煤層。目前使用量最大的液壓牽引采煤機(jī)有mg150(200)w1、mg200w、mg300(2300)w、am500/3.5、mxa300等型號。雙級行星齒輪減速器的設(shè)計采用了四個行星輪結(jié)構(gòu)的行星齒輪減速器，在均載措施、材料及熱處理工藝、齒輪的修形修緣加工等技術(shù)方面有了進(jìn)一步提高。1）牽引機(jī)構(gòu)采用無鏈牽引系統(tǒng)，其主要優(yōu)點(diǎn)是：取消工作面牽引鏈，消除斷鏈和跳鏈傷人事故，工作安全可靠；同一工作面可同時使用多臺采煤機(jī)，降低生產(chǎn)成本，提高工作效率；牽引速度脈動比鏈牽引小，采煤機(jī)運(yùn)行較平穩(wěn)。鏈軌式雖然也是鏈條，但強(qiáng)度余量較大，彈性變形對牽引速度影響較小；牽引力大，能適應(yīng)大功率采煤機(jī)和高產(chǎn)高效的需要；取消鏈牽

18、引的張緊裝置，使工作面切口縮短。對底板起伏、工作面彎曲、煤層不規(guī)則等適應(yīng)性增強(qiáng)；適應(yīng)采煤機(jī)在大傾角(可達(dá)54)條件下工作，利用制動器使采煤機(jī)防滑問題得到解決。2）但是無鏈牽引也存在需要解決的問題：加強(qiáng)輸送機(jī)本身結(jié)構(gòu)，使用和管理中保持平直度；齒輪、齒軌或銷軸在嚙合傳動中傳遞力很大，且起支點(diǎn)作用，磨損加快材質(zhì)和熱處理要求較高，結(jié)構(gòu)上要能快速更換；為適應(yīng)采煤機(jī)在推移中水平和垂直方向的傾斜，仍能保證正確的嚙合，在銷軸座或齒軌之間的連接方式上注意可調(diào)性，同時注意溜槽的連接強(qiáng)度；無鏈牽引機(jī)構(gòu)使機(jī)道寬度增加約100mm，提高了對支架控頂能力的要求。3）采用液壓緊固技術(shù)液壓緊固技術(shù)為80年代末90年代初的高新

19、技術(shù)，為超高壓技術(shù)和材料熱處理、超高壓密封技術(shù)的綜合應(yīng)用領(lǐng)域。為了解決采煤機(jī)工況惡劣，構(gòu)件聯(lián)接容易松動而影響可靠性，對液壓緊固技術(shù)進(jìn)行了開發(fā)研制，目前已完成開發(fā)液壓螺母m24、m30、m36、m42四種規(guī)格，相應(yīng)的液壓螺栓副長度3m(m42 )，2 .5m(m30 )，及超高壓泵和超高壓膠管總成也已批量生產(chǎn)，使用效果良好。4）交流變頻調(diào)速牽引裝置的研制對日本東芝和東洋公司的100kva、150va兩個規(guī)格的51系列變頻器進(jìn)行技術(shù)消化，其中100kva的變頻器成功改制成和mg344pwd型采煤機(jī)配套的交流變頻調(diào)速牽引裝置，并推廣使用。在此基礎(chǔ)上，消化吸收150kva變頻器技術(shù)，并將其改制成與其它

20、一些大功率采煤機(jī)相配套的交流變頻牽引調(diào)速裝置，為電牽引采煤機(jī)的系列化和全面推廣鋪平了道路。200kva61系列的交流變頻調(diào)速牽引裝置配套mg400/920wd型采煤機(jī)，也取得了較好的效果。5）電控技術(shù)的研究和電氣控制裝置的研制多年液壓牽引采煤機(jī)電控裝置的開發(fā)設(shè)計，積累了不少成功的經(jīng)驗(yàn)，從引進(jìn)消化吸收到自行研制，從原來的插件到現(xiàn)在盒裝板式，從單臺單件設(shè)計生產(chǎn)到現(xiàn)在簡化型成批生產(chǎn)，經(jīng)過十多年努力，功能逐步齊全，可靠性不斷提高，在通用性、互換性和集成化方面推進(jìn)了一大步，無線電隨機(jī)控制研制成功，并得到推廣使用，數(shù)字化、微機(jī)化的電控裝置正在試用階段。6）截割部電動機(jī)使用彈性扭矩軸結(jié)合截割電動機(jī)橫向布置多

21、電機(jī)驅(qū)動采煤機(jī)的開發(fā)，將動態(tài)分析運(yùn)用于具有 彈性轉(zhuǎn)矩軸典型結(jié)構(gòu)。彈性緩沖性能的扭矩軸設(shè)計，提出一套關(guān)于該類軸的理論設(shè)計依據(jù)，提高設(shè)計質(zhì)量，改善傳動件的可靠性，對提高采煤機(jī)的整體可靠度和利用率起到了積極作用。矩軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計以滿足三項(xiàng)性能為原則，其結(jié)構(gòu)設(shè)計則以其所處傳動系統(tǒng)的具體結(jié)構(gòu)而定。1彈性緩沖 2過載保護(hù) 3傳遞動力d為卸載槽外徑，在開有卸載槽的一端設(shè)有螺紋孔7）為了提高塊煤率，采用耐磨滾筒及鎬形截齒點(diǎn)開發(fā)硬煤耐磨滾。30個截齒通過非均布葉片的特殊設(shè)計而達(dá)到葉片齒與端盤齒交錯均布的目的，同時三個葉片各自的齒高不等，從而可確保葉片截齒截深相等。采用35mm的等截線距布置，葉片齒截割面積相等，此

22、外葉片齒采用710角，確保其處于回轉(zhuǎn)狀態(tài)工作。同時能有效地抵消滾筒軸向力，其軸向力波動小于4，這種滾筒在使用中工作平穩(wěn)性好，塊煤率高，能耗低。第二章 傳動方案的設(shè)計2.1 總體傳動方案的設(shè)計在目前的國內(nèi)采煤機(jī)市場，不管從研發(fā)、設(shè)計、制造還是使用方面中厚煤層所使用的重型采煤機(jī)都占據(jù)著主導(dǎo)的地位，也正是這種龐大的市場優(yōu)勢使得中厚煤層采煤機(jī)在技術(shù)上日趨成熟，而且有著非常大的改進(jìn)刷新速度。滾筒采煤機(jī)的類型很多，可按滾筒數(shù)目、行走機(jī)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(jī)身與工作面輸送乳汁機(jī)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(jī)，其中雙滾筒采煤機(jī)應(yīng)用最普遍

23、。按行走機(jī)構(gòu)形式分鋼絲繩牽引、鏈牽引和無鏈牽引采煤機(jī)。按行走驅(qū)動裝置的調(diào)速方式分機(jī)械調(diào)速、液壓調(diào)速和電氣調(diào)速滾筒采煤機(jī)（通常簡稱機(jī)械牽引、液壓牽引和電牽引采煤機(jī)）。按行走部布置位置分內(nèi)牽引和外牽引采煤機(jī)。按機(jī)身與工作面輸送機(jī)的配合導(dǎo)向方式分騎槽式和爬底板式采煤機(jī)。按總體結(jié)構(gòu)布置方式分截割（主）電動機(jī)縱向布置在搖臂上的采煤機(jī)和截割（主）電動機(jī)橫向布置在機(jī)身上的采煤機(jī)、截割電動機(jī)橫向布置在搖臂上的采煤機(jī)。按適用的煤層厚度分厚煤層、中厚煤層和薄煤層采煤機(jī)。按適用的煤層傾角分緩斜、大傾角和急斜煤層采煤機(jī)。2.1.1采煤機(jī)主要由電動機(jī)、牽引部、截割部和附屬裝置等部分組成（如圖1.1）。電動機(jī)：是滾筒采煤

24、機(jī)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(jī)的電動機(jī)都是防爆的，而且通常都采用定子水冷，以縮小電動機(jī)的尺寸。牽引部：通過其主動鏈輪與固定在工作面輸送機(jī)兩端的牽引鏈3相嚙合，使采煤機(jī)沿工作面移動，因此，牽引部是采煤機(jī)的行走機(jī)構(gòu)。左、右截割部減速箱：將電動機(jī)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)。 如圖1.1 雙滾筒采煤機(jī)滾筒：是采煤機(jī)落煤和裝煤的工作機(jī)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(jī)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。底托架：是固定和承托整臺采煤機(jī)的底架，通

25、過其下部四個滑靴9將采煤機(jī)騎在刮板輸送機(jī)的槽幫上，其中采空區(qū)側(cè)兩個滑靴套在輸送機(jī)的導(dǎo)向管上，以保證采煤機(jī)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(jī)的采高。調(diào)斜油缸：用于調(diào)整采煤機(jī)的縱向傾斜度，以適應(yīng)煤層沿走向起伏不平時的截割要求。電氣控制箱：內(nèi)部裝有各種電控元件，用于采煤機(jī)的各種電氣控制和保護(hù)。此外，為降低電動機(jī)和牽引部的溫度并提供內(nèi)外噴霧降塵用水，采煤機(jī)設(shè)有專門的供水系統(tǒng)。采煤機(jī)的電纜和水管夾持在拖纜裝置內(nèi)，并由采煤機(jī)拉動在工作面輸送機(jī)的電纜槽中卷起或展開。截割部傳動裝置的功用：是將電動機(jī)的動力傳遞到滾筒上，以滿足滾筒工作的需要。同時，傳動裝置還應(yīng)適應(yīng)滾筒調(diào)高的要求，使?jié)L筒保持

26、適當(dāng)?shù)墓ぷ鞲叨?。由于截割消耗采煤機(jī)總功率的8090，因此要求設(shè)計出的截割部傳動裝置具有高的強(qiáng)度、剛度和可靠性，良好的潤滑密封、散熱條件和高的傳動效率。采煤機(jī)截割部都采用齒輪傳動，常見的傳動方式有以下幾種： 圖2-1 截割部傳動方式1電動機(jī)；12固定減速箱；3搖臂；4滾筒；5行星齒輪傳動； 6泵箱；7機(jī)身及牽引部電動機(jī)固定減速箱搖臂滾筒(如圖2-1(a)。這種傳動方式的特點(diǎn)是傳動簡單，搖臂從固定減速箱端部伸出，支承可靠，強(qiáng)度和剛度好。但搖臂下降的最低位置受輸送機(jī)限制，故臥底量較小。dy-150、bm-100型采煤機(jī)均采用這種傳動方式。電動機(jī)固定減速箱搖臂行星齒輪傳動滾筒(圖2-1(b)。這種方式

27、在滾筒內(nèi)裝了行星傳動，故前幾級傳動比減小，簡化了傳動系統(tǒng)，但筒殼尺寸卻增大了，故這種傳動方式適用于中厚煤層采煤機(jī)，如在mls3 -170、mxa-300、am-500和mg系列等型采煤機(jī)中采用。電動機(jī)減速箱滾筒(圖2-1(c)。這種傳動方式取消了搖臂，靠由電動機(jī)、減速箱和滾筒組成的截割部來調(diào)高(稱為機(jī)身調(diào)高)，使齒輪數(shù)大大減少，機(jī)殼的強(qiáng)度、剛度增大，且調(diào)高范圍大，采煤機(jī)機(jī)身也可縮短，有利于采煤機(jī)開缺口工作。mxp-240和dts-300型采煤機(jī)采用這種傳動方式。電動機(jī)搖臂行星齒輪傳動滾筒(圖2-1(d)。這種傳動方式的電動機(jī)軸與滾筒軸平行，取消了容易損壞的錐齒輪，使傳動更加簡單，而且調(diào)高范圍大

28、，機(jī)身長度小。新的電牽引采煤機(jī)都采取這種傳動方式。對比以上傳動方式，我設(shè)計的截割部傳動方式為:電動機(jī)搖臂行星齒輪傳動滾筒。（如圖2.2）該截割部采用銷軸與牽引部聯(lián)結(jié)，截割電機(jī)橫向布置在搖臂上，搖臂和機(jī)身連接沒有動力傳遞，取消了縱向布置結(jié)構(gòu)中的螺旋傘齒輪和結(jié)構(gòu)復(fù)雜的通軸。圖2.2 截割部傳動系統(tǒng)2.2.2該截割部特點(diǎn)電機(jī)橫向布置,機(jī)械傳動都是直齒傳動故傳動效率高，容易安裝和維護(hù)。截割電機(jī)采用旋轉(zhuǎn)開關(guān)控制外，其余控制如牽引速度調(diào)整、方向設(shè)定、左右搖臂的升降，急停等操作均由設(shè)在機(jī)身兩端操作站的按鈕進(jìn)行控制，操作簡單、方便。液壓系統(tǒng)設(shè)計合理，采用集成閥塊結(jié)構(gòu)，管路少，連接可靠；經(jīng)常調(diào)整的閥設(shè)在液壓箱體

29、外，便于檢修和更換。截割機(jī)械傳動鏈設(shè)有扭矩軸過載保護(hù)裝置，并可設(shè)有強(qiáng)制潤滑冷卻系統(tǒng)，提高了傳動件，支承件的使用壽命。截割部采用四行星單浮動結(jié)構(gòu)，承載能力大，減小了結(jié)構(gòu)尺寸。采用大角度彎搖臂設(shè)計，加大過煤空間，提高裝煤效果，臥底量大調(diào)高油缸與調(diào)高液壓鎖采用分離布置，液壓鎖置于殼體空腔內(nèi)，打開蓋板即可取出液壓鎖，方便井下查找故障和更換調(diào)高油缸、液壓鎖等維修工作。該機(jī)主要定位適用于傾角的中厚煤層的開采，煤層中不應(yīng)有堅(jiān)硬的或較厚的該類夾雜物，以及落差較大的斷層。主要技術(shù)參數(shù)如下：適應(yīng)煤層：傾角的中厚煤層采高范圍：24m煤質(zhì)傾角：煤層硬度：f4滾筒轉(zhuǎn)速(r/min)：低速25.4、中速31.5 、高速3

30、8.7；滾筒直徑(mm)：1800；最大截深(mm)：1000；滾筒水平中心距（m）：10.517；搖臂回轉(zhuǎn)中心距（m）：6.4；2.2 傳動比分配由設(shè)計要求知，截割部功率為700kw，根據(jù)礦井電機(jī)的具體工作環(huán)境情況，電機(jī)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(jī)工作要可靠，啟動轉(zhuǎn)矩大，過載能力強(qiáng)，效率高。所以選擇由撫順廠生產(chǎn)的三相鼠籠異步防爆電動機(jī)，型號為ybcs3150,其主要參數(shù)如下：額定功率：700kw； 額定電壓：1140v；滿載電流：98a； 額定轉(zhuǎn)速：1472r/min；滿載效率：0.915； 絕緣等級： h；滿載功率因數(shù)：0.85；

31、 接線方式：y；質(zhì)量： 1150kg； 冷卻方式：外殼水冷該電動機(jī)輸出軸上帶有漸開線花鍵，通過該花鍵電機(jī)將輸出的動力傳遞給搖臂的齒輪減速機(jī)構(gòu)。根據(jù)采煤機(jī)械手冊，總裝機(jī)功率在700kw左右的采煤機(jī)滾筒的轉(zhuǎn)速沒有一個確定的數(shù)值，只要在2035r/min之間都可以滿足所需的要求，再根據(jù)搖臂減速箱的結(jié)構(gòu)安排，當(dāng)電機(jī)的轉(zhuǎn)速為1470r/min時，滾筒的轉(zhuǎn)速為：n=147053=27.73符合要求，因此各軸的轉(zhuǎn)速：一軸齒輪的轉(zhuǎn)速：由于與電機(jī)相連所以二軸的轉(zhuǎn)速：中心輪組的轉(zhuǎn)速：第二級行星減速器太陽輪的轉(zhuǎn)速：各軸的功率一軸齒輪的功率： 二軸齒輪的功率： 中心輪組的功率：第二級行星減速器太陽輪的功率：2.3 截

32、割部第一級圓柱齒輪傳動設(shè)計選擇齒輪材料，查機(jī)械手冊：小齒輪選用18cr2ni4wa調(diào)質(zhì)，惰輪選用20crmnti調(diào)質(zhì)，大齒輪選用18cr2ni4wa調(diào)質(zhì)18cr2ni4wa屬于高強(qiáng)度中合金滲碳鋼。是性能優(yōu)良的含鎳鋼種，鎳除了提高鋼的淬透性外，還能提高韌性，并可大大改善鋼的抗沖擊疲勞強(qiáng)度，也是鎳鋼在重載下壽命高的原因；按齒面接觸疲勞強(qiáng)度設(shè)計計算確定齒輪傳動精度等級，按vt=(0.0130.022) n11估計圓周速度vt=17.15m/s,參考機(jī)械設(shè)計工程學(xué)中的表8-14，表8-15選取小輪分度圓直徑d1,查機(jī)械手冊得齒寬系數(shù)查表按齒輪相對軸承為對稱布置，取=0.4小輪齒數(shù)z1 在推薦值2040

33、中選z1=28大輪齒數(shù)z2 z2=iz1=1.4328=40.04圓整取z2=40齒數(shù)比u= z2/ z1=40/28傳動比誤差u/u u/u=(1.43-1.428)/1.43=0.001誤差在5%范圍內(nèi)，所以符合要求小輪轉(zhuǎn)矩t1 由公式得t1=9550p/n=9550294.03/1470=1910.19knm 載荷系數(shù)k 由公式得 使用系數(shù) 查表得=2 動載荷系數(shù) 查表得=1.3 齒向載荷分布系數(shù) 查表得=1齒間載荷分配系數(shù) 由公式及=0得 = = =1.68查表并插值得=1.1則載荷系數(shù)的初值 = =2.01.311.1 =2.86彈性系數(shù) 查表得=189.8節(jié)點(diǎn)影響系數(shù) 查表得（=0

34、，x1=0.2568、x2=0.2529）=2.4重合度系數(shù) 查表得（）=1.0許用接觸應(yīng)力 由公式得接觸疲勞極限應(yīng)力查圖得=1650n/mm2 =1300 n/mm2應(yīng)力循環(huán)次數(shù)由公式得：n1=60njlh=6014701(243008)=5.08109n2=n1/u=5.08109/1.428 =3.56109則查表得接觸強(qiáng)度的壽命系數(shù)、（不允許有點(diǎn)蝕） =1硬化系數(shù)查表及說明得 =1按接觸強(qiáng)度安全系數(shù) 查表，按較高可靠強(qiáng)度=1.251.3取 =1.2則 =165011/1.2 =1375 n/mm2 =130011/1.2 =1083 n/mm2d1的設(shè)計初值d1t為 172.915mm

35、齒輪模數(shù)m m=/z1 =172.915/28 =6.17查表取m=8小齒輪分度圓直徑的參數(shù)圓整值=z1m =288 =224mm圓周速 與估計值vt=17.15m/s 很相近，對值影響不大，不必修正=t=1.3,小齒輪分度圓直徑大齒輪分度圓直徑中心矩齒寬大齒輪齒寬小齒輪齒寬考慮到搖臂的長度以及大小齒輪的直徑，在大小齒輪間加一級惰輪組，由于要分別和大小齒輪嚙合傳遞扭矩，所以模數(shù)必須和大小齒輪的模數(shù)相同都取8，惰輪的齒數(shù)按推薦值取，變位系數(shù)取，也采用圓柱直齒漸開線齒形。齒根彎曲疲勞強(qiáng)度校核計算由公式齒形系數(shù) 查表得 小輪 2.3 大輪 2.2應(yīng)力修正系數(shù) 查表得 小輪 =1.725 大輪 =1.

36、740重合度系數(shù) 由公式 =許用彎曲應(yīng)力 由式 彎曲疲勞極限 查表得=1100n/mm2 =660 n/mm2彎曲壽命系數(shù) 查表得=1尺寸系數(shù) 查表得=1安全系數(shù) 查表得=1.6則 =110011/1.6=687.5 66011/1.6=412.5故 287.96 n/mm2 193.16n/mm2所以齒根彎曲強(qiáng)度足夠其他尺寸的計算已知參數(shù)：計算參數(shù)：嚙合角 按如下公式計算中心矩變動系數(shù) 按如下公式計算中心矩 按如下公式計算齒高變動系數(shù) 按如下公式計算齒頂高 按如下公式計算齒根高 按如下公式計算=（+-x）m齒全高 =（2+-）m齒頂圓直徑 =d12齒根圓直徑 =d1-2一齒輪軸與第一級惰輪嚙

37、合傳動的相關(guān)參數(shù)的計算值：嚙合角 =中心矩變動系數(shù) =0.5025中心矩 =272.02mm齒高變動系數(shù) =0.0243齒頂高 齒根高 齒全高 齒頂圓直徑 齒根圓直徑 =208.10mm 大齒輪與第一級惰輪嚙合傳動的相關(guān)參數(shù)的計算值：嚙合角 =中心矩變動系數(shù) = 0.4963中心矩 = 319.97mm齒高變動系數(shù) = 0.0266齒頂高 齒根高 齒全高 齒頂圓直徑 齒根圓直徑 = 304.22mm 注：其他的大、小齒輪參數(shù)一樣。小齒輪的結(jié)構(gòu)設(shè)計：考慮到齒輪直接和電動機(jī)的輸出軸相連，因采用內(nèi)設(shè)花鍵與電動機(jī)的扭矩軸連接 大齒輪的結(jié)構(gòu)： 第一級惰輪的結(jié)構(gòu)： 2.4 截割部第二級圓柱齒輪傳動設(shè)計查機(jī)

38、械手冊選擇齒輪材料：小齒輪選用18cr2ni4wa調(diào)質(zhì) 大齒輪選用18cr2ni4wa調(diào)質(zhì)按齒面接觸疲勞強(qiáng)度設(shè)計計算確定齒輪傳動精度等級，按vt=(0.0130.022) 估計圓周速度=14.26m/s,參考機(jī)械設(shè)計工程學(xué)中的表8-14，表8-15選取齒輪的公差組為7級小輪分度圓直徑d1,查機(jī)械手冊得齒寬系數(shù)查表按齒輪相對軸承為非對稱布置，取=0.3小輪齒數(shù)z3 在推薦值2040中選z3=27大輪齒數(shù)z4 z4=iz3=1.4527=39.15圓整取z4=40齒數(shù)比u= z2/ z1=40/27傳動比誤差u/u u/u=(1.48-1.45)/1.48=0.020誤差在5%范圍內(nèi)，所以符合要求

39、小輪轉(zhuǎn)矩t3 由公式得t3=9550p/n3=9550/1029=2696.509knmm 載荷系數(shù)k 由公式得 使用系數(shù) 查表得=2.2 動載荷系數(shù) 查表得=1.4 齒向載荷分布系數(shù) 查表得=1.08齒間載荷分配系數(shù) 由公式及=0得= =1.68查表并插值得=1.1則載荷系數(shù)的初值 = =2.21.41.081.1=3.65彈性系數(shù) 查表得=189.8節(jié)點(diǎn)影響系數(shù) 查表得（=0，x3=0.2662、x4=0.2611）=2.35重合度系數(shù) 查表得（）=0.856許用接觸應(yīng)力 由公式得接觸疲勞極限應(yīng)力查圖得=1650n/mm2=1300 n/mm2應(yīng)力循環(huán)次數(shù)由公式得：n3=60njlh=60

40、10291(243008)=3.56109n4=n3/u=3.56109/1.48=2.41109則查表得接觸強(qiáng)度的壽命系數(shù)、（不允許有點(diǎn)蝕）=1硬化系數(shù)查表及說明得 =1按接觸強(qiáng)度安全系數(shù) 查表，按較高可靠強(qiáng)度=1.251.3取 =1.2則 =165011/1.2 =1375 n/mm2 =130011/1.2 =1083 n/mm2d3的設(shè)計初值d3t為 205.508mm齒輪模數(shù)m m=d3t/z3 =205.508/27 =7.615查表取m=10小齒輪分度圓直徑的參數(shù)圓整值=z3m =2710 =270mm圓周速 與估計值vt=14.26m/s 很相近，對值影響不大，不必修正=t=1

41、.4,小齒輪分度圓直徑mm大齒輪分度圓直徑mm中心矩齒寬考慮到受內(nèi)部花鍵的影響取大齒輪齒寬mm小齒輪齒寬mm考慮到搖臂的長度以及大小齒輪的直徑，在大小齒輪間加二級惰輪組由于要分別和大小齒輪嚙合傳遞扭矩，所以模數(shù)必須和大小齒輪的模數(shù)相同都取10，惰輪的齒數(shù)按推薦值取，變位系數(shù)取，也采用圓柱直齒漸開線齒形。齒根彎曲疲勞強(qiáng)度校核計算由公式 齒形系數(shù) 查表得 小輪 2.1大輪 2.063應(yīng)力修正系數(shù) 查表得 小輪 =1.85大輪 =1.855重合度系數(shù) 由公式許用彎曲應(yīng)力 由式 彎曲疲勞極限 查表得=1100n/mm2=660 n/mm2彎曲壽命系數(shù) 查表得=1尺寸系數(shù) 查表得=1安全系數(shù) 查表得=1

42、.6則 =110011/1.6=687.5 66011/1.6=412.5故 241.44n/mm2 164.99n/mm2所以齒根彎曲強(qiáng)度足夠，其他尺寸的計算已知參數(shù)：計算參數(shù)：嚙合角 按如下公式計算中心矩變動系數(shù) 按如下公式計算中心矩 按如下公式計算齒高變動系數(shù) 按如下公式計算齒頂高 按如下公式計算齒根高 按如下公式計算=（+-x）m齒全高 =（2+-）m齒頂圓直徑 =d12齒根圓直徑 =d1-2二齒輪軸與第二級惰輪嚙合傳動的相關(guān)參數(shù)的計算值：嚙合角 =中心矩變動系數(shù) = 0.5069中心矩 = 305.06mm齒高變動系數(shù) = 0.0229齒頂高 齒根高 齒全高 齒頂圓直徑 齒根圓直徑

43、= 254.10mm 第三級惰輪與第二級惰輪嚙合傳動的相關(guān)參數(shù)的計算值：嚙合角 =中心矩變動系數(shù) = 0.4926中心矩 = 334.926mm齒高變動系數(shù) = 0.0346齒頂高 齒根高 齒全高 齒頂圓直徑 齒根圓直徑 中心齒輪與第三級惰輪嚙合傳動的相關(guān)參數(shù)的計算值：嚙合角 =中心矩變動系數(shù) = 0.5055中心矩 = 370.055mm齒高變動系數(shù) = 0.0192齒頂高 齒根高 齒全高 齒頂圓直徑 齒根圓直徑 = 380.22mm 注：其他的大、小齒輪參數(shù)一樣。小齒輪的結(jié)構(gòu)設(shè)計：考慮到齒輪直接和電動機(jī)的輸出軸相連，因此采用內(nèi)設(shè)花鍵與電動機(jī)的扭矩軸連接，二軸齒輪中心輪組齒輪結(jié)構(gòu)：第二級惰輪

44、的結(jié)構(gòu)：2.5 截割部第一級行星傳動設(shè)計選擇行星傳動的類型為2k-ha。選擇齒輪的材料及熱處理太陽輪和行星輪均選用18cr2ni4wa，滲碳淬火，齒面硬度為：太陽輪ahrc=60;行星輪ghrc=58。內(nèi)齒圈b選用40cr調(diào)質(zhì)，硬度為hb=256。此傳動采用直齒圓柱齒輪，精度等級為8-7-7，齒面光潔度為7。采用太陽輪a浮動的均載機(jī)構(gòu)，各行星輪間載荷分配不均勻系數(shù)kp的數(shù)值取為：kph=1.1（計算接觸強(qiáng)度時）；kpf=1.15（計算彎曲強(qiáng)度時）由公式得，=1-5.36=-4.36，由此查表得取行星輪的個數(shù)為np=3.確定各輪的齒數(shù)za 、zg 、zb: 首先試選太陽輪a的齒數(shù)za=19,則

45、zb=pza=4.3619=82.84 同時考慮“轉(zhuǎn)配條件”，故取zb=83,即 中心齒輪圓整后數(shù),其傳動誤差i甚少，僅為0.2%，對動力傳動完全合用； 其次計算行星輪g的名義吃數(shù)值 取，選取高變位齒輪傳動，所以強(qiáng)度計算外齒輪副a-g的強(qiáng)度計算計算中心距 根據(jù)公式 式中各參數(shù)的數(shù)值計算如下： 齒數(shù)比 齒寬系數(shù) 查表取為： 材料系數(shù)ze 查表取ze=189.8 節(jié)點(diǎn)嚙合系數(shù)zh 查表得zh=2.5 轉(zhuǎn)矩t1 根據(jù)公式 =9.55106 =1.53106 nmm 載荷系數(shù) 工作情況系數(shù)ka查表得 ka=1 動載荷系數(shù) 查表得 =1.3 載荷分布系數(shù) 查表得 ， 故 許用接觸應(yīng)力 按下式計算： （n

46、/mm2） 齒輪材料的接觸疲勞強(qiáng)度極限查表有 =23hrc 對太陽輪a =2360=1380（n/mm2） 對行星輪g =2358=1334（n/mm2） 安全系數(shù)取為 =1.2 齒面光潔度系數(shù) =1.0 速度系數(shù) =1 接觸壽命系數(shù) 其中應(yīng)力循環(huán)系數(shù) =30hb2.4 對太陽輪a =306142.4=1.47108 對行星輪g =305782.4=1.28108 齒輪的應(yīng)力循環(huán)次數(shù)按下式計算 對太陽輪a為 對行星輪g為 按每天工作24小時，每年工作300天，使用壽命10年，計算出t=2430010=72000 (h) 根據(jù)傳動比 及 可計算出 故太陽輪a的循環(huán)次數(shù)為 行星輪g的循環(huán)次數(shù)為 因

47、，故取 于是有太陽輪a的許用接觸應(yīng)力為 行星輪g的許用接觸應(yīng)力為 計算時應(yīng)取較小的將以上各值代入按接觸強(qiáng)度計算的中心距圓整中心距，取工作中心距確定齒輪模數(shù)m 根據(jù)bg1357-87，取m=7確定變位系數(shù)、 因工作中心距=180(mm) 標(biāo)準(zhǔn)中心距 比較，故外齒輪副a-g要采用變位齒輪傳動（正傳動） 按下式計算嚙合角和 計算得嚙合角.38 總變位系數(shù) 按滾切的外齒輪副變位系數(shù)的線圖差得各齒輪變位系數(shù)的分配 ，校核接觸強(qiáng)度 根據(jù)公式有 按，查表得2.1 小齒輪分度圓直徑 （mm） 根據(jù) 所以重新取 ，那么將所求的各值代入接觸強(qiáng)度校核公式所以滿足接觸強(qiáng)度校核彎曲強(qiáng)度 彎曲強(qiáng)度的校核公式為 許用彎曲應(yīng)力安下式計算 查表齒根彎曲疲勞強(qiáng)