MG400940-WD型電牽引采煤機(jī)設(shè)計

1、MG400 /940-WD型電牽引采煤機(jī)設(shè)計摘要采煤機(jī)是一種電牽引大功率采煤機(jī)，該機(jī)機(jī)身矮，裝機(jī)功率大，所有電機(jī)橫向 布置，機(jī)械傳動都是直齒傳動，電機(jī)、行走箱驅(qū)動輪組件等均可從老塘側(cè)抽出，故傳 動效率高，容易安裝和維護(hù)。本說明書主要介紹了采煤機(jī)截割部的設(shè)汁汁算。采煤機(jī)截割部主要是山四級齒輪 傳動組成，截割部電機(jī)放在搖臂內(nèi)橫向布置，電動機(jī)輸出的動力經(jīng)山三級直齒圓柱齒 輪和一級行星輪系的傳動，最后驅(qū)動滾筒旋轉(zhuǎn)。截割部釆用四行星單浮動結(jié)構(gòu)，減小 了結(jié)構(gòu)尺寸，采用大角度彎搖臂設(shè)計，加大了過煤空間，提高了裝煤效果。在設(shè)汁過程中，對截割部的軸、傳動齒輪、軸承和聯(lián)接用的花鍵等部件進(jìn)行了設(shè) 計計算、強(qiáng)度校核和

2、選用。本說明書主要針對主要部件的設(shè)計計算和強(qiáng)度校核進(jìn)行了 敘述和介紹。此外，還對采煤機(jī)的使用與維護(hù)進(jìn)行了說明，以便能更好的發(fā)揮該采煤機(jī)的性能, 達(dá)到最佳工作效果。關(guān)鍵i司：釆煤機(jī)；截割部；行星輪系；齒輪傳動設(shè)計AbstractThe type mining machine is that a kind of electricity draws the high-power mining machine, this machine fuselage is low, Installation is large in power, all electrical machineries are fix

3、ed up horizontally, mechanical drive is all the transmission of straight tooth, electrical machinery, walk case drive wheel package etc. can take from old pool side out, so the transmission is high in efficiency, easy to install and safeguard.Calculate in design which cuts the cutting department of

4、main introduction mining machine of this manual. It is made up of a moderate breeze gear wheel transmission that the type mining machine cuts the cutting department, cut the electrical machinery of cutting department and put to fix up horizontally in the rocker arm, the power that the motor outputs

5、leans on a round of transmission of department of gear wheel and planet round via the tertiary straight tooth, urge the cylinder to rotate finally. Cut the cutting department and adopt the floating structure of four planetary forms, have reduced the physical dimension, adopt the large angle to curve

6、 the rocker arm to design, have strengthened the space of coal, have improved the coal result of puttingIn the course of designing, to cutting the axle of the cutting department, gear wheel of the transmission, parts such as the bearing and spline linking using, etc have designed to calculate, the i

7、ntensity is checked and selected for use This manual mainly designs for main part one calculating to check with the intensity have narrated and introducedIn addition returning use for mining machine and maintenance proves, In order to be able to good full play performance of person who should mine,

8、reach the best working result.Keyword: Mining machine ； the cutting department ； A department of planet : Gear wheel of the transmission DesignII第一章緒論1 1本課題研究意義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，綜釆工作面的生產(chǎn)能力和效益均大幅度提高。我國經(jīng)濟(jì) 的快速發(fā)展對煤炭需求大幅度增加，年產(chǎn)超600萬t高產(chǎn)高效工作面得到快速發(fā)展, 大功率采煤機(jī)的市場需求日益增加。電力電子技術(shù)、微電子技術(shù)

9、、計算機(jī)計術(shù)的飛速 發(fā)展，為開發(fā)集電力電子、信息采集、微機(jī)控制及智能監(jiān)測系統(tǒng)于一身的大采高重型 電牽引采煤機(jī)創(chuàng)造了條件。我國在90年代初致力發(fā)展高產(chǎn)高效工作面，開發(fā)了日產(chǎn) 7000t綜釆成套設(shè)備，但能真正實現(xiàn)高產(chǎn)高效的工作面依然較少，主要原因是受釆 煤機(jī)生產(chǎn)能力的限制，高產(chǎn)高效工作面要求采煤機(jī)具有高可幕性、大截割功率、大牽 引力、大牽引速度，并能較快發(fā)現(xiàn)故障和處理故障。大功率采煤機(jī)應(yīng)有足夠的強(qiáng)度和良好的散熱條件，并具有靈活的操作性。設(shè)訃搖 臂要充分考慮結(jié)構(gòu)強(qiáng)度，滾筒要針對采煤丄作面地質(zhì)條件進(jìn)行設(shè)計，具有很強(qiáng)的過斷 層能力，電氣設(shè)計必須考慮過斷層強(qiáng)烈沖擊的影響。采煤機(jī)要有適當(dāng)?shù)闹亓靠箾_擊; 同時

10、要有足夠的牽引力過斷層。釆煤機(jī)功率大，發(fā)熱量大,必須充分考慮各部件的散熱 問題。為了適應(yīng)釆煤工況要求，必須實現(xiàn)機(jī)載交流變頻，“一拖一”方式平衡牽引，并 開發(fā)保護(hù)、監(jiān)測功能齊全、運行可靠的程序。為使采煤機(jī)可靠運行，必須解決機(jī)器聯(lián) 結(jié)的松動問題，除部件間用螺栓緊固外，采用多個高強(qiáng)度長螺桿和液壓螺母組合將機(jī) 身三大段聯(lián)結(jié)起來形成一個剛性整體。根據(jù)國內(nèi)外大功率大釆高電牽引采煤機(jī)的主要技術(shù)參數(shù)和性能指標(biāo)以及我國厚煤層的開采情況，分析大采高綜采工作面的生產(chǎn)能力和煤質(zhì)硬度與所需的釆煤機(jī)截割功率、滾筒直徑、滾筒轉(zhuǎn)速、牽引速度、牽引功率、 調(diào)高油缸推拉力等采煤機(jī)主要性能參數(shù)的關(guān)系，在可行性、可黑性、先進(jìn)性和經(jīng)濟(jì)

11、性 等方面進(jìn)行比較，并考慮與已有采煤機(jī)部分元部件的互換，最后確定設(shè)計MG400 /940-WD型電牽引采煤機(jī)?？傮w結(jié)構(gòu)如（圖1） o右行走中間（控制）箱農(nóng)I司；（破碎機(jī)圖1-a1.2內(nèi)電牽引采煤機(jī)的技術(shù)特點及發(fā)展趨勢1. 2. 1釆煤機(jī)的技術(shù)特點（1）電牽引采煤機(jī)已成為國內(nèi)采煤機(jī)的研究重點國內(nèi)從90年代初已逐步停止研究開發(fā)液壓牽引采煤機(jī)將研究重點轉(zhuǎn)向電牽引采 煤機(jī);通過交流、直流電牽引采煤機(jī)的對比研究，已基本確定以交流變頻調(diào)速電牽引 采煤機(jī)為今后電牽引采煤機(jī)的發(fā)展方向。電牽引替代液圧牽引，交流調(diào)速代替直流調(diào) 速已成為國內(nèi)采煤機(jī)的發(fā)展方向。（2）裝機(jī)功率不斷增加為了滿足高產(chǎn)高效綜采工作面快速割煤

12、對采煤機(jī)的高強(qiáng)度、高性能需要，不論是 厚、中厚煤層還是薄煤層采煤機(jī)，其裝機(jī)功率（包括截割功率和牽引功率）均在不斷加 大，最大已達(dá)1020KW,其中截割電機(jī)功率達(dá)450KW,牽引電機(jī)功率達(dá)2X50KW。（3）牽引速度和牽引力不斷增大電牽引采煤機(jī)最大牽引速度已達(dá)14. 5m/min,牽引力已普遍增大到450600KN。（4）電機(jī)橫向布置總體結(jié)構(gòu)發(fā)展迅速近年來，我國基本停止了截割電左尼縱向布置采煤機(jī)的研制，新研制的采煤機(jī)中 已廣泛采用了多電機(jī)驅(qū)動橫向布置的總體結(jié)構(gòu)。（5）控制系統(tǒng)日趨完善采煤機(jī)電氣控制功能逐步齊全，可靠性不斷提高，在通用性互換性和集成化等方 面已有較大進(jìn)步；開發(fā)了可靠的防爆全中文界面

13、的PLC控制系統(tǒng)，實現(xiàn)了運行狀態(tài)的 監(jiān)控、監(jiān)測功能，以及故障記憶和診斷功能;研制成功井下無線電離機(jī)控制并得到推 廣使用。（6）滾筒截深不斷增大目前已由630mm增至800mm,預(yù)計今后可能增至1000mm。（7）采煤機(jī)的可靠性將成為國產(chǎn)采煤機(jī)越來越重要的性能指標(biāo)隨著高產(chǎn)高效礦井的建設(shè)和發(fā)展，要求采煤工作面逐步達(dá)到日產(chǎn)700010000t 水平。采煤機(jī)及其系統(tǒng)的可靠性將成為影響礦井原煤產(chǎn)量關(guān)鍵因素越來越受到重視， 成為中國采煤機(jī)越來越巫要的綜合性能指標(biāo)。1. 2. 2采煤機(jī)的發(fā)展趨勢電牽引采煤機(jī)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(jī)已 集中釆用了當(dāng)今世界最先進(jìn)的科學(xué)技術(shù)成為具有

14、人工智能的高自動化機(jī)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：（1）電牽引系統(tǒng)向交流變頻調(diào)速牽引系統(tǒng)發(fā)展。（2）結(jié)構(gòu)形式向多電機(jī)驅(qū)動橫向布置發(fā)展。（3）監(jiān)控技術(shù)向自動化、智能化、工作面系統(tǒng)控制及遠(yuǎn)程監(jiān)控發(fā)展。（4）性能參數(shù)向大功率、高參數(shù)發(fā)展。（5）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(jī)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(jìn)展但離國際先進(jìn)水平特別是在監(jiān)控技術(shù)及可幕性方面尚有較大差距，必須進(jìn)行大 量的技術(shù)和試驗研究。1 3總體方案的確定1. 3. 1采煤機(jī)類型滾筒采煤機(jī)的類型很多，可按滾筒數(shù)訂、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

15、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)口分為單滾筒和雙滾筒采煤機(jī)，其中雙滾筒釆煤機(jī)應(yīng)用最普遍。按行走 機(jī)構(gòu)形式分鋼絲繩牽引、鏈牽引和無鏈牽引釆煤機(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)。

16、按適用的煤層傾角分緩斜、大傾角和急斜煤層采煤機(jī)。1. 3. 2采煤機(jī)的組成采煤機(jī)主要山電動機(jī)、牽引部、截割部和附屬裝置等部分組成（如圖l-b）。電動機(jī)：是滾筒采煤機(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，使釆煤 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)。1 一電動機(jī)必一牽引部丿3奉引鏈;4一稅割部減速箱）5辭16-滾筒;7孤形苦煤板j8底托知1淆載訂1調(diào)高油

17、缸山一調(diào)斜油価12拖統(tǒng)裝E13 電氣控制箱圖1-b雙滾筒采煤機(jī)滾筒：是釆煤機(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) 的可幕導(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

18、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，釆煤機(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)，并山采煤機(jī)拉動在工作面輸送 機(jī)的電纜槽中卷起或展開。1.4截割部結(jié)構(gòu)及技術(shù)特征1. 4.1截割部傳動方式確定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筒保持適當(dāng)?shù)墓ぷ鞲叨取Ｉ接诮?割消耗采煤機(jī)總功率的80%90%,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兒種（圖1-

19、c）：(V) AM-SCOJZ(d) 5LSJZ圖l-C截割部傳動方式1 一電動機(jī)；12固泄減速箱：3 搖臂：4一滾簡:5行星齒輪傳動：6泵箱；7 機(jī)身及牽引部（1）電動機(jī)一固定減速箱一搖臂一滾筒（圖l-c（a）o這種傳動方式的特點是傳動簡單，搖臂從固定減速箱端部伸岀，支承可鼎，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。（2）電動機(jī)一固定減速箱一搖臂一行星齒輪傳動一滾筒（圖l-c（b）o這種方式在 滾筒內(nèi)裝了行星傳動，故前兒級傳動比減小，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釆煤機(jī)，如在ML

20、S3 -170、MXA-300、AM-500和MG系列等型釆煤機(jī)中釆用。（3）電動機(jī)一減速箱一滾筒（圖l-c（c）o這種傳動方式取消了搖臂，靠曲電動機(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，有利于釆煤機(jī)開缺口工作。（4）電動機(jī)一搖臂一行星齒輪傳動一滾筒（圖l-c（d）o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，機(jī)身 長度小。新的電牽引采煤機(jī)都釆取這種傳動方式。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)一搖臂一行星齒輪傳動滾筒（如圖l-d）o該截割部采

21、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1-d截割部傳動系統(tǒng)圖該截割部有以下特點：1）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)。2）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，急停等操作均山設(shè)在機(jī)身兩端操作站的按鈕進(jìn)行控制，操作簡單、方便。3）液壓系統(tǒng)設(shè)計合理，釆用集成閥塊結(jié)構(gòu)，管路少，連接可靠；經(jīng)常調(diào)整的閥 設(shè)在液壓箱體外，便于檢修和更換。4）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。5）

22、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6）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。1.4,2電動機(jī)的選擇山設(shè)計要求知，截割部功率為400KW,根據(jù)礦井電機(jī)的具體工作環(huán)境悄況，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)工作要可黑，啟動轉(zhuǎn)矩大，過載能力強(qiáng)，效率高。所以選擇三相鼠 籠異步防爆電動機(jī)，型號為YBCS4-400,其主要參數(shù)如下：額定功率：400KW；額定電壓：33OO

23、V；滿載電流：98A；額定轉(zhuǎn)速：1470r/min；滿載效率:0.915：絕緣等級：H；滿載功率因數(shù)：0.85；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)。第二章傳動參數(shù)的確定2. 1總傳動比的計算本次設(shè)計選用YBCS4-400（帶離合）防爆型異步電動機(jī)，電機(jī)功率為400KW,轉(zhuǎn)速nm =1470 r/min，滾筒轉(zhuǎn)速 = 35/7 min。根據(jù)上述就可以求出總的傳動比_電機(jī)輸入轉(zhuǎn)速 總滾筒輸出轉(zhuǎn)速= 1470r/min_42o傳動比較大時通常采用多級傳動，若傳動裝 35/7 min置由多級串聯(lián)而成,

24、則必須使各級傳動比的乘積和總傳動比相等。2. 2傳動比的分配1. 分配原則1）山高速級至低速級逐漸增大傳動比。山于該截割部要求傳動比大，空間體積 小，如果在高速級分配較大傳動比，隨著傳動比和模數(shù)的增大，齒輪的直徑將變得很 大，不宜滿足空間體積的要求。2）通過總體預(yù)算具體分配各級傳動比。山于分配傳動比時首先要考慮總體設(shè)計 結(jié)構(gòu)，然后在給定的中心矩范圉內(nèi)分配各級傳動比，因而必須先進(jìn)行總體預(yù)算，并經(jīng) 過不斷的調(diào)整，最后得到合適的傳動比。2.傳動比數(shù)值表級數(shù)_級二級三級四級傳動比i応=177山=6/45 = 2.24行星=6實際分配后的總傳動比:=1.77x1.76x2.24x641.92. 3確定各

25、軸的轉(zhuǎn)速n、功率P、轉(zhuǎn)矩T1）確定各軸轉(zhuǎn)速nnx =辦電機(jī)=1470 r/minn2 =厲=1470r/min5 =/-/! =1470/1.77 = 830 r/minn4 = n3/i2 = 830/1.76 = 472 r/minn5 =“4=472 r/minw6 =715/4 =472/2.238 = 211 r/min嗎=心i行h =211/6 = 35 r/min2）確定各軸輸入功率p片=400 kW/ =/ =400 kW呂= x 口 x 仏=400x0.97 x 0.99 = 384 kW片=A x x % = 384 x 0.97 x 0.99 = 369 kW乙=C =

26、369 kWA = A x a x “2 = 369 x 0.97 x 0.99 = 354 kW好=4=354 kW式中：也一齒輪嚙合效率，巾=0.97;軸承效率，= 0.993）確定各軸輸入轉(zhuǎn)矩T-io -7； = 9550= 9550 x- = 2590 N - m1N、14707； =7； =2590 Nm 7； = 9550 A = 9550x = 4379 Nm3 N.830p369T4 =9550= 9550x = 7500 N-m4 N44727；=7；=7500NmT（、= 9550 昱=9550 x = 16000 N m M2117 = 9550昱=9550 x = 96

27、000 N m 心35第三章齒輪嚙合參數(shù)及強(qiáng)度計3.1齒輪的初步設(shè)計及強(qiáng)度校核本截割部所用的齒輪為漸開線直齒圓柱齒輪，可根據(jù)彎曲強(qiáng)度計算確定模數(shù)來進(jìn) 行初步設(shè)計計算，參考文獻(xiàn)1來進(jìn)行計算及校核。3.1. 1第一級減速齒輪傳動設(shè)計計算及強(qiáng)度校核1. 選擇齒輪材料和熱處理、精度等級、齒輪齒數(shù)考慮到傳遞功率較大，并且是井下設(shè)備，要求結(jié)構(gòu)緊湊，使用壽命長，111表6-2,選齒輪材料用2OCM“77，表面滲碳淬火，齒面硬度56 - 62 HRC.煤礦機(jī)械齒輪傳動，對齒輪精度無特別要求，選齒輪為7級精度。對閉式齒輪傳動，高速級轉(zhuǎn)速較高，為提高傳動平穩(wěn)性，降低動載荷，以齒輪較多為好，一般取小齒輪齒數(shù)為204

28、0 ,現(xiàn)取勺=22,傳動比/13=1.77 ,則$ =心=1.77 x22 = 38.94 ,則取整為 = 392. 設(shè)計計算閉式硬齒面齒輪傳動，承載能力一般取決于彎曲強(qiáng)度，故先按彎曲強(qiáng)度設(shè)計，驗算接觸強(qiáng)度。山式（6-15）有確定式中各項數(shù)值：因載荷有較重沖擊，由表6-3查得Ka=1.5,故選初載荷系數(shù)Kt=2T. = 9.55x0也=9.55x 106- = 2.59xlO6 N-mm1叫1470由式(6-7),1.88-3丄+丄cos0,計算端面重合度色=1.65L I勺j丿.由式(6-13), K =0.25 + = 0.25 + = 0.761.65ill表6-6,選取0孑=0.6由圖

29、6-19,由圖6-20查得嗚=2.72=1.57怙=2.393=1-63由式(6-12)有件=60g厶=60xl470xlx(2x8x300xl5) = 6.35xl09-6.35W.59 廿人 1.77由圖 6-21 查得 Kvl=0.85, rv3=0.86；取 Sin=l25山圖6-22d按齒面硬度均值60HRC,在ML線上查得刃唄=0恤3 =525 Mpaan = 亦齊| = 2-Mpa = 357 Mpa Fmin125H_ bp伽必乜 F3 _ e Fmin竺叫T69.6咖1 25=1 = 0.012心 3572f$1=F=0-0105取堆半吐=0.012,設(shè)計齒輪模數(shù):將確定后的

30、各項數(shù)值代入設(shè)計公式，求得:2x2x2.59x2x0.7 god.69 切06x222龍皿屮1 x6.69x22xl470,=11.32 m/s60x100060x1000由圖6-7查得K、. = l19由圖6-10查得 Kq = 112由表6-4查得 心=12則 K = KK、KZ=L5x9xl2xl2 = 239山表6-1,選取第二系列標(biāo)準(zhǔn)模數(shù) m = l齒輪主要兒何尺寸:-13 -= mz =7x22 = 154 nund3 = mz3 =7x39 = 273 mm =仝(勺 + 乙3)= (22 + 39) = 213.5 mm2 2b =必i = 0.6xl54 = 92.4 mm

31、,取毘=93 mm B = 96 nun3.校核齒面接觸疲勞強(qiáng)度山表6-5查得 ZE = 188 JA伽由圖6-14查得 Z/y = 2.5由圖6-13查得 Z, =0.89由圖6-15,按不允許出現(xiàn)點蝕，查得ZiV1=0.87ZiV3=0.89由圖6-16e,按齒面硬度均值60HRC,在MQ和ML線中間査出6伽】=6伽3 = 1400呦則0問廠=_1218 Mpaminb”|im3 =-bE3%3 _246 咖min取SH min=1將確定出的各項數(shù)值代入接觸強(qiáng)度校核公式，得=188x2.5x0.87x/2x239x259xl0& 177匚?V 93x154,1.77= 1212vb接觸強(qiáng)滿

32、足。4.校核齒跟彎曲疲勞強(qiáng)度-14 -%=晉嗚爲(wèi)=bm Z亠2篤覽轡皿宀心皿咖計算應(yīng)力2x239x259xl()6x0793x72x39刁嚴(yán)嚴(yán)紐乙3hm z3x 2.39x1.63 = 189.9訃算彎曲應(yīng)力o-l =oi2Ly; =221x0.85 = 357 MpaL h min 1-2511J 圖 6-22 (d)查得 Trnm = 525 Mpa彎曲疲勞強(qiáng)度滿足。3.1. 2第二級減速齒輪傳動設(shè)計計算及強(qiáng)度校核1. 選擇齒輪材料和熱處理、精度等級、齒輪齒數(shù)考慮到傳遞功率較大，并且是井下設(shè)備，要求結(jié)構(gòu)緊湊，使用壽命長，山表6-2, 選齒輪材料用20CrMnTi,表面滲碳淬火，齒面硬度56

33、62 HRC .煤礦機(jī)械齒輪傳動，對齒輪精度無特別要求，選齒輪為7級精度。對閉式齒輪傳動，高速級轉(zhuǎn)速較高，為提高傳動平穩(wěn)性，降低動載荷，以齒輪較 多為好，一般取小齒輪齒數(shù)為20-40 ,現(xiàn)取z4 = 25 ,傳動比/34 = 1.76 ,則 Z5 =爲(wèi)=1 76 x 25 = 44 o2閉式硬齒面齒輪傳動，承載能力一般取決于彎曲強(qiáng)度，故先按彎曲強(qiáng)度設(shè)計,驗算接觸強(qiáng)度。山式（6-15）有確定式中各項數(shù)值:-15 -因載荷有較重沖擊，山表6-3查得Ka=15,故選初載荷系數(shù)Kt=27； = 9.55x 1 = 9.55xlO6 = 4.379xlO6 N-mm3 5830由式(6-7), s= 1

34、.88-3.2丄+丄cos0,計算端面重合度=1.68 L 詁 zj由式(6-13), K =025 + = 0.25 + = 0.7 sa1.68由表6-6,選取必=0 4山圖6-19,山圖6-20查得= 1.674=1.59% =2.36由式(6-12)有M =60 丿厶=60x830x1x(2x8x300x15) = 3.58x1()93.58x10-=2Q4xlQ95 i 1.76由圖 6-21 査得 YN4 = 0.89 ,人5=0.90；111圖6-22d按齒面碩度均值60HRC,在ML線上查得刁向4 =刁叭=525 Mpa0柑=勿ltn木=口；(律炯=373.8 Mpa Spmi

35、n1250朽=%幾=心；(9(加“ =378 MpaFmin1257%.MT2.61x1.57 ccz= 0.01093742.36x1.67 門八=0.0104378-16 -取窖臉= 0.0109,設(shè)計齒輪模數(shù):將確定后的各項數(shù)值代入設(shè)汁公式，求得:x 0.0109 8.1 nunj2x2x4379xg07V 0.4X25,修正“:zrx8.1x25x830 門,v =丄一 =8.1 mis60x100060x1000由圖6-7查得 K、. = 1.17由圖6-10查得 心=103山表6-4查得 Ka =1.2則 K = K，KK“Ka =1.5x17xl03xl2 = 2 in = m,

36、 3- = & 1 x 寸冷冊加=8.23 nun山表6-1,選取第一系列標(biāo)準(zhǔn)模數(shù) m = 8齒輪主要兒何尺寸:4 = 8 x 25 = 200 mmd5 = mz5 =8x44 = 352 mma =包 + 乞)=(25 + 44) = 276 mm2 2b = i/ddA = 0.4x 200 = 80 nun ,取 B5 =86 nun B4 = 80 mm3. 校核齒面接觸疲勞強(qiáng)度l2KT2ul V hd2 * u山表6-5查得 ZE = 188 JMw由圖6-14查得Z=25由圖6-13查得乙=0.87苗圖6-15,按不允許岀現(xiàn)點蝕，查得ZV4=0.86ZiV5=0.88山圖6-16

37、e,按齒面硬度均值60HRC,在MQ和ML線中間查出 6伽4 =弘環(huán)=1400取 S“min=l則0恤廠円曲Zn4_232 MwH minbim5 =工叭Z“5 _1246勵min將確定出的各項數(shù)值代入接觸強(qiáng)度校核公式，得-m /2x2.1x4.379x1061.76 + 1wb = 188x2.5xO.87x Jx=1227 1232 MnaV 80x2001.76接觸強(qiáng)滿足。4 校核齒跟彎曲疲勞強(qiáng)度計算應(yīng)力2x2lx4379xl00786x82x25x 2.61x1.57 =297.6 Mpa2x2x4379x106x0780 x 82 x 44x 2.36x1.67 = 225.2Mpa

38、計算彎曲應(yīng)力可尸=J :yn =丄4 x 0.89 = 373.8 Mpa Fmin 125由圖 6-22 (d)查得 crFlim = 525 Mpa-18 -彎曲疲勞強(qiáng)度滿足。3.1. 3三級減速齒輪傳動設(shè)計及計算1. 選擇齒輪材料和熱處理、精度等級、齒輪齒數(shù)考慮到傳遞功率較大，并且是井下設(shè)備，要求結(jié)構(gòu)緊湊，使用壽命長，由表6-2,選齒輪材料用20CrMnTi,表面滲碳淬火，齒面硬度5662 HRC 煤礦機(jī)械齒輪傳動，對齒輪精度無特別要求，選齒輪為7級精度。對閉式齒輪傳動，高速級轉(zhuǎn)速較高，為提高傳動平穩(wěn)性，降低動載荷，以齒輪較 多為好，一般取小齒輪齒數(shù)為20 - 40 ,現(xiàn)取z6=21 ,

39、傳動比4=2.24,則 勺=九6 =2.238x21 = 46.998,圓整為分=47。2閉式硬齒面齒輪傳動，承載能力一般取決于彎曲強(qiáng)度，故先按彎曲強(qiáng)度設(shè)計,驗算接觸強(qiáng)度。山式（6-15）有確定式中各項數(shù)值:因載荷有較重沖擊，山表6-3查得位,=15,故選初載荷系數(shù)=2T4 = 9.55x 10&仏=9.55xlO6 = 7.5xl06 A(-mm4472-z、由式(6-7),邑=1.88-3.2丄+丄COS0,計算端面重合度心=1.66 LI 乙6)由式(6-13), Ye =0.25 + = 0.25 + = 0.7sa1.66由表6-6,選取必=6由圖6-19,由圖6-20查得= 2.7

40、5= 1.56-19 -= 2.34匚=165宙式(6-12)有A6 =60/?4;4 =60 x 472xlx(2x8x300xl5) = 2.04xl09 /Vl = 4x10L = 911x1()88 i 2.238由圖 6-21 査得 KV6=0.89, rY8=0.90；取Spmhl=l256怙6乙6Spmin525x0.891.25Mpa = 373.S Mpa111圖6-22d按齒面硬度均值60HRC,在ML線上查得=丐叭=525 Mpar n cr, .525x0.90 小“ *b “ = =Mpa = 378 MpaL 山 Smin1.25YF,.YSa. 2.75x1.56

41、護(hù)嚴(yán)= 0.0115嘰 3742.34x1.65 門小“嚴(yán)嚴(yán)=0.0103%378取窖蟲=00115,設(shè)計齒輪模數(shù)：將確定后的各項數(shù)值代入設(shè)計公式，求得:2x2x75xl()6x070.5x212xO.0115 7修正“:60x1000x9.7x21x47260x1000= 5.03 mis由圖6-7查得K、. = l19山圖6-10查得 Kp = 1.06-20 -由表6-4查得 心=12則 K = KAKxKpKa = 1.5x14x 1 06x 1.2 2.18由表6-1,選取第一系列標(biāo)準(zhǔn)模數(shù)匸10齒輪主要兒何尺寸:6 = /wz6 = 10x21 = 210 mm心= 10x47 =

42、470 mm = (Z6 + Zjj) = (21 + 47) = 340 rum2 2b =必& = 6x210 = 126 mm 9 取B8 = 126 min B6 = 130 mm3. 校核齒而接觸疲勞強(qiáng)度=Z0 厶山表6-5查得 Z = 188 JA伽由圖6-14查得 Z/y = 2.5由圖6-13查得 Z, =0.87由圖6-15,按不允許出現(xiàn)點蝕，查得ZiV6 = 0.95 ZiV8 = 1.03由圖6-16e,按齒面硬度均值60HRC,在MQ和ML線中間査出6伽6 =巧伽8 = 1400切疋則0漏6=也產(chǎn)1330min-21 -11 min將確定出的各項數(shù)值代入接觸強(qiáng)度校核公式

43、，得/=188x2.5xO.87x6x2&2x2-18x7-5x16x1=10031330 2.238接觸強(qiáng)滿足。4. 校核齒跟彎曲疲勞強(qiáng)度計算應(yīng)力burz62x2.18x7.5x106x0.7130x102 x 21x 2.75x1.56 = 359.7Mpabm z8= 2x2.18x7.5x10x0.7 x 2 34x1 65 = 149 2 126x102x47汁算彎曲應(yīng)力0廠嚴(yán)誇|心9 = 373.8刑F min由圖6-22 (d)查得 刃伽=525 Mpa彎曲疲勞強(qiáng)度滿足。3.1.4 級減速中惰輪軸的齒輪設(shè)計計算及校核1.選擇齒輪材料和熱處理、精度等級、齒輪齒數(shù)考慮到傳遞功率較大，

44、并且是井下設(shè)備，要求結(jié)構(gòu)緊湊，使用壽命長，山表6-2, 選齒輪材料用20CrMnTi,表面滲碳淬火，齒面硬度5662 HRC 煤礦機(jī)械齒輪傳動，對齒輪精度無特別要求，選齒輪為7級精度。已知惰輪齒數(shù)為39,且與齒輪1嚙合，因此其模數(shù)m=7。惰輪所受應(yīng)力為交變 應(yīng)力,且 P2 = 400 KW , n2 = 1470 r/min -22 -則= mz9 =7x39 = 273 mm* =213.5 mmm(z+z2) _ 7x(22 + 39)2 22. 校核齒面接觸疲勞強(qiáng)度= ZEZlfZel2KT2 ul q bdf=154 mm ,由 4. 1. 1 的計算可知 A： = 2.39, 7；

45、=2.59x10% w = 1.77, Z?=96 mm , % =165, “2 = =3.59x109由表 6-5 查得 ZE = 188 jMpa由圖6-14查得Z?/ = 2.5由圖6-13查得Z, =0.89山圖6-15,按不允許出現(xiàn)點蝕，查得ZV2=0.89由圖6-16e,按齒面硬度均值60HRC,在MQ和ML線中間査出巧伽2 =1400咖=1則C加叢1 = 1246咖SH min將確定出的各項數(shù)值代入接觸強(qiáng)度校核公式，得b =啄20.87，淫至1可 = 1220V 96X15421.77L J/接觸強(qiáng)滿足。4. 校核齒跟彎曲疲勞強(qiáng)度訃算應(yīng)力-23 -由4. 1. 1的計算可知=0

46、.7,嶺辺=272, YSa2 = .5793x7 x39% = 2K7產(chǎn) 嶺丿& = 2 x 2.39 乂 2 1 ()匕()7 %巧% 1.57 = 208.2 Mpa hi?rz2 *“計算彎曲應(yīng)力由圖 6-22 (d)查得 7 =140+ 2x(1 + 0.4 - 0.08)x10 = 166.4 行星輪c的尺寸de = zcm = 27x10 = 270 =dc + 2(/7； + 兀-Av)w = 270+2x(1 + 0.4-0.08)x10 = 296.4 齒輪寬度 b = 04 = 0.5x270 = 135 mm3. b-c齒輪傳動主要尺寸的確定未變位的中心距a = _ m

47、 = xl0 = 215 mm22中心距變動系數(shù)尸 =2m5 = -0.28m10按=41 及y =-0.28,查圖 12-2 得 Av =0.015變位系數(shù)和 七=y + Av =-0.28 + 0.015 = -0.265-27 -內(nèi)齒輪變位系數(shù) Xb =丘+兀=-0.265 + 0.4 = 035a258“arccoscos a=arccoscos 20a254.64嚙合角 = 178內(nèi)齒輪的尺寸dh = Zbin = 70x10 = 700 mmdah = dh -2(/?； + xb-Av)m = 700-2x(1-0.135 +0.015)x10 = 682.4 mm或 % = 2

48、j總+3血幾+入抒cos a =2700cos 20 =328.89 mm2九嚴(yán)71Z,-2.924(1-切=0.171x27 -2.924x(l-0.4)xl0=28.626 mm則心，=2328.892 +(212.2sinl7.8 +28.626)： =683.84 nun應(yīng)取 dab = 683.84 mm4. 太陽輪。的材料為20CrMnTi,滲碳后表面淬火HRC = 5862,行星輪c的材 料與熱處理同太陽輪。試驗齒輪的接觸極限接觸應(yīng)力bnm=135OMw，試驗齒輪的 彎曲疲勞極限應(yīng)力rFIim = 350 Mpa。按表12-19中的接觸強(qiáng)度校核公式:x KAKvKfKa x ZEZHZe -93=1.29 mlsKv 根據(jù)片=心 x(-r)_ 0.14x(22.09-3.67)2需甌6及7級精度，査圖35得K03島根據(jù)b/d】 =163/324 = 0.5,查圖12-16a得心=107K住按7級精度查表1221得心=1Z兩輪皆為鑄鋼，查表1222得Z=188麗莎Z 按0 = 0及怛 = ().4 + 04=00195 查圖 1217 得乙彳=2.22