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1、2.1.2各部件的結(jié)構(gòu)型式的確定2.121切割機(jī)構(gòu)(3)行星減速器主要由箱體、減速齒輪、二級(jí)行星輪架、輸入、輸出軸構(gòu)成。太陽(yáng)輪與行星輪相嚙合,此行星輪通過(guò)兩個(gè)軸承裝在星輪軸上,兩端裝有孔用彈性擋圈,星輪裝在第一級(jí)行星架相應(yīng)的軸孔內(nèi),內(nèi)輪與箱體組成一體并與行星輪嚙合帶動(dòng)第一級(jí)行星架,實(shí)現(xiàn)第一級(jí)減速。第二級(jí)的太陽(yáng)輪與第一級(jí)行星架為漸開(kāi)縣花鍵聯(lián)結(jié),太陽(yáng)輪與第二行星輪嚙合,此行星輪裝在第二級(jí)的輪軸,此輪軸裝在第二級(jí)行星架相應(yīng)軸孔內(nèi)。這里內(nèi)輪與減速器殼體組成一體與行星輪嚙合,此星輪不僅自轉(zhuǎn)還繞太陽(yáng)輪公轉(zhuǎn),從而實(shí)現(xiàn)第二級(jí)減速器。圖2-1 EBZ200E掘進(jìn)機(jī)的截割部行星減速器結(jié)構(gòu)Fig.2-1 EBZ20
2、0E roadheader in Jiamusi Coal Mine Machinery Co. Ltd.2.2.4截割機(jī)構(gòu)技術(shù)參數(shù)的初步確定電動(dòng)機(jī)的選擇根據(jù)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)MT477-1996YBU系列掘進(jìn)機(jī)用隔爆型三相異步電動(dòng)機(jī)選擇,確定截割功率為 200kw,額定電壓 AC1140 /660 V,轉(zhuǎn)速 1500rpm表2-2電動(dòng)機(jī)的基本參數(shù)13功率/kW效率/%功率因數(shù)堵轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩堵轉(zhuǎn)電流最小轉(zhuǎn)矩最大轉(zhuǎn)矩冷卻水流/cos :額定轉(zhuǎn)矩額定電流額定轉(zhuǎn)矩額定轉(zhuǎn)矩量/m3 h 1200920.852.06.51.22.61.33 懸臂式掘進(jìn)機(jī)截割機(jī)構(gòu)方案設(shè)計(jì)3.1 截割部的組成掘進(jìn)機(jī)截割部主要 由 截割電動(dòng)
3、機(jī)、截割機(jī)構(gòu)減速器、截割頭、懸臂筒組成。見(jiàn)圖 3-1. 截割部是掘進(jìn)機(jī)直接截割煤巖的裝置,其結(jié)構(gòu)型式、截割能力、運(yùn)轉(zhuǎn)情況直接影響掘進(jìn)機(jī) 的生產(chǎn)能力、掘進(jìn)效率和機(jī)體的穩(wěn)定性,是衡量掘進(jìn)機(jī)性能的主要因素和指標(biāo)。因此,工 作部的設(shè)計(jì)是掘進(jìn)機(jī)設(shè)計(jì)的關(guān)鍵。1 截割頭 2 伸縮部 3 截割減速機(jī) 4 截割電機(jī)圖 3-1 縱軸式截割部?3.2 截割部電機(jī)及傳動(dòng)系統(tǒng)的選擇切割電機(jī)的選擇應(yīng)根據(jù)工作條件選取,由設(shè)計(jì)要求可知,所設(shè)計(jì)的掘進(jìn)機(jī)可截割硬度 為小于85Mpa的中硬巖,查表2-1可知應(yīng)該選取功率為200KW的截割電動(dòng)機(jī)。電機(jī)動(dòng)力 經(jīng)傳動(dòng)系統(tǒng)傳向截割頭進(jìn)行截割,且機(jī)體為焊接結(jié)構(gòu),前端與行星減速器相聯(lián),后端聯(lián)接
4、 回轉(zhuǎn)臺(tái)。電機(jī)輸出力矩,通過(guò)花鍵套傳遞給減速器,再由花鍵套傳到主軸,主軸通過(guò)內(nèi)花 套鍵與截割頭相聯(lián),把力 (矩)傳遞到割頭上,截割頭以此方式進(jìn)行工作。3.5 傳動(dòng)方案設(shè)計(jì)懸臂式掘進(jìn)機(jī)的傳動(dòng)方式為電機(jī)輸出軸通過(guò)聯(lián)軸器將轉(zhuǎn)矩傳遞給減速器的輸入軸,減 速器輸出軸通過(guò)聯(lián)軸器將轉(zhuǎn)矩傳遞給主軸,主軸帶動(dòng)截割頭轉(zhuǎn)動(dòng)。3.5.2 傳動(dòng)類型的設(shè)計(jì)由于行星齒輪傳動(dòng)具有多分流傳動(dòng)、低壓力嚙合、作用力平衡和運(yùn)行多變性等一系列 特點(diǎn),所以在同等工作條件下與定軸齒輪傳動(dòng)相比,行星齒輪傳動(dòng)具有外形尺寸小,重量 輕、傳動(dòng)效率高、工作可靠和同軸傳動(dòng)等許多突出優(yōu)點(diǎn),因此國(guó)內(nèi)外縱軸式掘進(jìn)機(jī)的截割 結(jié)構(gòu)傳動(dòng)系統(tǒng)均采用行星齒輪傳動(dòng),以
5、期在提高承載能力、效率和可靠性的同時(shí),盡可能 地減輕重量、縮小外廓尺寸、降低制造成本。要求傳動(dòng)裝置體積小、結(jié)構(gòu)緊湊,并滿足一 定的強(qiáng)度要求和減速比要求。因此,這種工作機(jī)構(gòu)的傳動(dòng)裝置多采用行星齒輪傳動(dòng),以滿 足以上要求。如果采用一級(jí)減速,則傳動(dòng)比太大,導(dǎo)致齒輪結(jié)構(gòu)很難滿足現(xiàn)實(shí)要求,因此,決定采 用2級(jí)齒輪減速。齒輪系的選取有定軸輪系和周轉(zhuǎn)輪系兩種。由于懸臂采用內(nèi)伸縮式,電 動(dòng)機(jī)、聯(lián)軸器、的減速器相對(duì)于軸向是固定的,從傳動(dòng)裝置體積小、結(jié)構(gòu)緊湊等考慮,采 用雙級(jí)行星齒輪傳動(dòng)。工作機(jī)構(gòu)傳動(dòng)系統(tǒng)布置圖 3-1。圖3-6傳動(dòng)系統(tǒng)Fig 3-6 The tran smissi on system截割電動(dòng)機(jī)通
6、過(guò)聯(lián)軸節(jié)、中心輪、行星輪、內(nèi)齒輪、中心輪、行星輪和聯(lián)軸節(jié)驅(qū)動(dòng)切 割頭進(jìn)行切割。中心輪固定在懸臂主軸上,行星輪與之嚙合,同時(shí)又與一個(gè)內(nèi)齒輪嚙合,內(nèi)齒輪固定在箱 體上。使減速器的強(qiáng)度能滿足電動(dòng)機(jī)的最大轉(zhuǎn)矩和動(dòng)載荷,即使電動(dòng)機(jī)過(guò)載以至停止,減速 器也不至于出現(xiàn)機(jī)械故障。若減速器的強(qiáng)度不能滿足電動(dòng)機(jī)的最大轉(zhuǎn)矩,必須設(shè)過(guò)載保護(hù) 裝置,如安全銷、壓緊彈簧、液壓或摩擦聯(lián)軸器等。4截割部減速機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)4.1 電機(jī)選擇4.1.1 截割速度根據(jù)設(shè)計(jì)要求,截割頭轉(zhuǎn)速n= 46r/mi n4.1.2 截割功率根據(jù)所截割煤巖的特性、工作機(jī)構(gòu)的類型,參照類似工作條件、工作范圍的國(guó)內(nèi)外各 種掘進(jìn)機(jī),來(lái)選定截割電機(jī)功率。表4-
7、1 我國(guó)主流掘進(jìn)機(jī)的主要技術(shù)性能表Tablet.4-1 Table of main ly performa nee of roadheader in Chi na技術(shù)參數(shù)AM50S-100EBJ-120TPEBZ200TYS150JELMB-75CEBJ-200SH斷面/ m2618823818921923617824可截割硬度60706080807080 100/MPa機(jī)重/t26.8273651.544.623.453總功率/kW174145190250205130314截割功率/kW100100120200150/8075200適應(yīng)坡度/ (°)16161616161616系統(tǒng)
8、壓力/MPa161616231616169.8 X8.22 X外形尺寸7.5 x 2.112.2 X 2.88.6 X 2.1 X9.0 X 2.810.8 X 2.72.55 X2.5 X/m x mx mX 1.65X 1.81.55X 1.8X 1.51.71.56生產(chǎn)廠家淮南佳木斯太原分院太原分院佳木斯南京晨光上海分院根據(jù)設(shè)計(jì)要求,截割硬度小于 85Mpa,選擇截割功率為200kW4.1.3選擇電機(jī)根據(jù)截割功率選擇電動(dòng)機(jī)型號(hào)為:YBUD-200隔爆電動(dòng)機(jī)其主要性能數(shù)據(jù)如下:表4-1Tablet.4-1型號(hào)額定同步滿載4.2功率轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)速截害9減速器YBUD-200200KW1500146
9、0結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)r/minr/min根據(jù)性能要求:傳動(dòng)比大,輸入軸與輸出軸具有同軸性,選用行星齒輪傳動(dòng)。因傳動(dòng)比較大,采用兩級(jí)行星傳動(dòng),傳動(dòng)系統(tǒng)簡(jiǎn)圖如圖4-2:圖4-1傳動(dòng)系統(tǒng)簡(jiǎn)圖Fig 4-1 The diagram of tra nsmissi on system行星減速器主要由箱體、減速齒輪、二級(jí)行星輪架、輸入、輸出軸構(gòu)成。太陽(yáng)輪與行 星輪相嚙合,此行星輪通過(guò)兩個(gè)軸承裝在星輪軸上,兩端裝有孔用彈性擋圈,星輪裝在第 一級(jí)行星架相應(yīng)的軸孔內(nèi),內(nèi)輪與箱體組成一體并與行星輪嚙合帶動(dòng)第一級(jí)行星架,實(shí)現(xiàn) 第一級(jí)減速。第二級(jí)的太陽(yáng)輪與第一級(jí)行星架為漸開(kāi)縣花鍵聯(lián)結(jié),太陽(yáng)輪與第二行星輪嚙合,此行 星輪裝在第二級(jí)
10、的輪軸,此輪軸裝在第二級(jí)行星架相應(yīng)軸孔內(nèi)。這里內(nèi)輪與減速器殼體組 成一體與行星輪嚙合,此星輪不僅自轉(zhuǎn)還繞太陽(yáng)輪公轉(zhuǎn),從而實(shí)現(xiàn)第二級(jí)減速器。為了盡量減小減速器體積和重量,將行星減速器的外殼與兩級(jí)行星傳動(dòng)的內(nèi)齒圈設(shè)計(jì)成一體。這種結(jié)構(gòu)使得低速級(jí)和高速級(jí)的內(nèi)齒圈齒數(shù)相等,整個(gè)輪系中齒輪的模數(shù)也相等。421 傳動(dòng)比的分配確定總傳動(dòng)比并根據(jù)傳動(dòng)比分配理論分配各級(jí)傳動(dòng)比,并選擇齒輪齒數(shù)i 總=no / nw =1460/46=31.739高速級(jí)的傳動(dòng)比:i,=、1.35=6.546低速級(jí)的傳動(dòng)比:4.2.2各軸功率、轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)矩的計(jì)算按指導(dǎo)書(shū)表4.2-9確定各零件效率?。郝?lián)軸器效率聯(lián)=0.99齒輪嚙合效率齒=
11、0.97(齒輪精度為7級(jí))滾動(dòng)軸承效率承=0.98滾筒效率 卷筒=0.96開(kāi)式齒輪嚙合效率開(kāi)齒=0.950軸(電動(dòng)機(jī)軸):P0=P r=200kwn 0=1460r/mi n3T0=9.55P0/n0=9.55 忽00%0 /1460=1308.22N.mI軸:Pi= P0 X 聯(lián)=P0 X 聯(lián)=200X).99=198kwn 1=1460r/mi nT1=9.55 X1 /n1 =9.55 X98X03/1460=1295.14N.mU軸:P2=P1 X 12=P° X 齒 X 承=200X).97 %.98=190.12kwn2= n1/i 1=1460/6.546=223.04
12、r/mi n3T 2 =9.55 X2/ n 2=9.55 X90.12 X0/223.04=8127.33N.m 川軸:P3=P2 X 23= P2 X 齒 X 承=190.12 0.97 0.98=180.73kwn 3 = n 2 / i2 =223.04/4.849=45.997r/min3T 3 =9.55 P3/ n3=9.55 180.73 10 /45.997=37523.57N.m4.2.3齒輪部分設(shè)計(jì)4.2.3.1高速級(jí)齒輪傳動(dòng)的設(shè)計(jì)(1) 選擇齒輪材料:太陽(yáng)輪選用45#鋼調(diào)質(zhì)處理HRC1=5662行星輪選用45#鋼調(diào)質(zhì)處理HRC2=5662(2) 按齒面接觸疲勞強(qiáng)度設(shè)計(jì)計(jì)
13、算:齒寬系數(shù)'-,查教材表8-23按齒輪相對(duì)軸承為非對(duì)稱布置,取齒輪齒數(shù)的選擇:傳動(dòng)比條件:同心條件(各齒輪模數(shù)相同):均布條件(N為整數(shù)):鄰接條件:根據(jù)以上四個(gè)條件選擇z1 =21 z2=57 z3=135 k=3實(shí)際傳動(dòng)比u=Z3/Z1+仁7.429傳動(dòng)比誤差 u/u=( 7.429-7.399)/7.429=0.0041誤差在二5%內(nèi),合適1)確定齒輪傳動(dòng)精度等級(jí),比照公式:必=(0.013 - -0.022)n0 3 m / n0' d =0.5(4-1)估取圓周速度Vt=6.08m/s參考教材表8-14,8-15選取II公差組7級(jí)2)太陽(yáng)輪分度圓直徑di,由下式得:
14、2KT,d1&遼山2U、h(4-2)a齒寬系數(shù)-d :查表按齒輪相對(duì)軸承為非對(duì)稱布置,取d =0.8b 太陽(yáng)輪轉(zhuǎn)矩 Ti : T i = 108494N.mmc 載荷系數(shù) K : K=KaKvK-:K>(4-3)使用系數(shù)KA :查表得KA=1.3動(dòng)載荷系數(shù) 化: 查表得Kv=1.2齒向載荷分布系數(shù)K :查表取K =1齒間載荷分配系數(shù)K:由下式及其1=0得1 1)=1.6820 80Z2,嚴(yán)1.88-3.2()cos :=1.88-3.2(Z1 Z2查表并插值得K : =1.16則載荷系數(shù)K的初值K K=1.3 X 1.2 X 1 X 1.16=1.81d彈性系數(shù)Ze :查表取得
15、Ze=189.8 N /mm2e節(jié)點(diǎn)影響系數(shù)(:=0, x1 = x2 = 0):根據(jù)條件查圖可得Z H =2.5f重合度系數(shù)z;:查表(廠=0),取Z -0.87g許用接觸應(yīng)力:沖=fm1 *ZnZw/Sh(4-4)接觸疲勞極限應(yīng)力 “,二Hlim2,查表可得二Hlim1 =570N/mn, cHlim2=460N/mm應(yīng)力循環(huán)次數(shù) N :N1=60njLh=60 1460 300 8 5 = 1.05 1010109NN1 /u =1.05 10 /7.429 =1.42 X 10則查表得出接觸強(qiáng)度的壽命系數(shù)Zn1,Zn2 (不允許有點(diǎn)蝕),ZnZn2 =1硬化系數(shù)Zw :根據(jù)設(shè)計(jì)條件查圖
16、可取Zw=1接觸強(qiáng)度安全系數(shù)S,按照一般可靠度查 SmF1.0 1.1,取S=1.1,2、H1=570X 1 x 1/1.1=518N/mm2h2】 =460X 1 x 1/1.1=418N/mm所以太陽(yáng)輪分度圓直徑d1的設(shè)計(jì)初值d1t為齒輪模數(shù) m : m= d1t / Z1=73.49/2仁3.50取 m=4太陽(yáng)輪分度圓直徑的參數(shù)圓整值:dr = Zg=21X 4=84mm圓周速度 v:v -'1t m / 60000 -二 84 1460 / 60000 =6.42m/s與估取值vt=6.08m/s相近,對(duì)K/取值影響不大,不必修正 K/所以可以取定:K V=KVt=1.2 ,
17、K=K=1.81太陽(yáng)輪分度圓直徑d1: d 1=d '1t =84mm行星輪分度圓直徑 d2: d 2=mZ=4X 57=228mmm(Z1 Z2)4(2157)中心距 a :a=12160 mm2 2齒寬 b:b = d d1tmin =0.5 73.49 =36.74mm,取 37行星輪齒寬b2 :b2=b=37mm太陽(yáng)輪齒寬 b1:b1=b2+(5-10)取 b1=45內(nèi)齒圈分度圓直徑:d3=mZ=4X 135=540mm423.2 低速級(jí)齒輪傳動(dòng)的設(shè)計(jì)(1) 選擇齒輪材料:太陽(yáng)輪選用45#鋼調(diào)質(zhì)處理HRC1=5662行星輪選用45#鋼調(diào)質(zhì)處理HRC2=5662(2) 按齒面接觸
18、疲勞強(qiáng)度設(shè)計(jì)計(jì)算:齒寬系數(shù)'-'d ,查教材表8-23按齒輪相對(duì)軸承為非對(duì)稱布置,取'd =0.5齒輪齒數(shù)的選擇:傳動(dòng)比條件:同心條件(各齒輪模數(shù)相同):均布條件(N為整數(shù)):鄰接條件:g許用接觸應(yīng)力沖:沖乂Him *ZnZw/Sh(4-8)根據(jù)以上四個(gè)條件選擇 z1 =29 z2=53 z3=135 k=3實(shí)際傳動(dòng)比u=Z”Zi+仁5.5傳動(dòng)比誤差:u/u= (5.5-5.481) /5.5=0.0035誤差在- 5%內(nèi),合適1)確定齒輪傳動(dòng)精度等級(jí)比照公式:出=(0.013 -0.022)n2: p2/n2( 4-5)估取圓周速度Vt=1.29m/s,參考教材表8-
19、14,8-15選取II公差組7級(jí)2)太陽(yáng)輪分度圓直徑d1,由下式得:2KT2u 1(Ze *Z h *Z .)2(4-6)a齒寬系數(shù)-d :查表按齒輪相對(duì)軸承為非對(duì)稱布置,取d=0.5b太陽(yáng)輪轉(zhuǎn)矩T2 :T 2 = 7287860N.m md、huc 載荷系數(shù) K : K=K AKvK-K:(4-7)使用系數(shù)KA :查表得KA =1.3動(dòng)載荷系數(shù) 仏: 查表得Kv=1.2齒向載荷分布系數(shù)K :查表取K :=1齒間載荷分配系數(shù)K:由下式及其1=0得1 1 . 1 1 ;-.-1.88-3.2()cos : =1.88-3.2()=1.68乙 Z22080查表并插值得 K : =1.16則載荷系數(shù)
20、K的初值K K=1.3 X 1.2 X 1 X 1.16=1.81d彈性系數(shù)ZE :查表取得ZE=189.8 . N /mm2e節(jié)點(diǎn)影響系數(shù)(2 =0,人=2=0):根據(jù)條件查圖可得Zh =2.5接觸疲勞極限應(yīng)力 叭,坊H2,查表可得iHr 1 =570N/mi7i2=460N/mm應(yīng)力循環(huán)次數(shù) N :N.-GOnjLh-GO 197.32 300 8 5 =1.42 10887N2 =25=1.42 108/5.5=2.58 X 10則查表得出接觸強(qiáng)度的壽命系數(shù)Zn1,Zn2 (不允許有點(diǎn)蝕),ZnZn2 =1硬化系數(shù)Zw:根據(jù)設(shè)計(jì)條件查圖可取Zw=1接觸強(qiáng)度安全系數(shù)S,按照一般可靠度查 S
21、mF1.0 1.1,取S=1.1,2、H1=570X 1 X 1/1.1=518N/mm2w =460X 1 X 1/1.1=418N/mm所以太陽(yáng)輪分度圓直徑d1的設(shè)計(jì)初值d1t為齒輪模數(shù) m : m= d2t/Z2 =113.8/29=3.92 取 m=4太陽(yáng)輪分度圓直徑的參數(shù)圓整值:dr二Zg=29X 4=116mm圓周速度v:v 二二 d'1t n2/60000 二二 120 197.32 /60000 = 1.24m/s與估取值vt =1.29m/s相近,對(duì)KV取值影響不大,不必修正KV所以可以取定:KV=KVt=1.2,K=K=1.81太陽(yáng)輪分度圓直徑d1: d 1=d
22、39;1t=116mm行星輪齒寬b2 :太陽(yáng)輪齒寬b1:b2=b=57mmb1=bz+(5-10)取 b1=65mm內(nèi)齒圈分度圓直徑:4.2.4軸設(shè)計(jì)及校核d3=mZ=4X 135=540mm中心距a :m(乙 +Z2)4(29 +53)a=164 mm2 2齒寬b:b= d d1tmin =0.5 113.8 =56.9 mm,取 57行星輪分度圓直徑d2:d 2=mZ=4X 53=212mm輸入軸、中間空心軸和輸出軸只承受轉(zhuǎn)矩作用而無(wú)彎矩作用,所以在設(shè)計(jì)計(jì)算時(shí)只需按照許用轉(zhuǎn)應(yīng)力計(jì)算公式計(jì)算出最小軸徑,然后按照軸上零部件進(jìn)行設(shè)計(jì),不需要再對(duì)軸進(jìn)行校核計(jì)算 輸入軸:材料 40Cr( AT00.
23、7L98) 功率 P-158.4KW 轉(zhuǎn)速 n =1460r/min勺訂。心扇蟲(chóng)7 (4-9)輸出軸:材料 40Cr( A=100.7L98) 功率 P “43.14KW 轉(zhuǎn)速 n =36r/mind輸出(4-10)>= 100 x ;F43.14 = 158.4Y nV 36中間空心軸材料 40Cr( A=100.7L 98) 功率 P =150.58KW 轉(zhuǎn)速 n =197.32r/min11x1.03=108.7 93.59(4-12)(4-13)(4-11)行星輪軸行星輪軸不僅承受?chē)Ш献饔昧?duì)其施加的載荷,而且還要承受行星齒輪的離心力對(duì)其施加的載荷。圖4-2齒輪運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖Fig.4
24、-2 The diagram of gear's load中心輪a作用于行星輪行星輪c作用于中心輪a的切向力:高速級(jí):Fac1一汕-7771(4-15)高速級(jí):2000Ta11036.11Fca1a1 =20007771 N( 4-14)np1da1'3 88.89低速級(jí):2000Ta27287.86Fca2=200024987np2da2'3 194.44c的切向力:低速級(jí):Fac2 二-Fca2 二-24987內(nèi)齒輪b作用于行星輪c的切向力:高速級(jí):Fbd 二 Fad =-7771(4-16)低速級(jí):Fbc2 = Fac2 = -24987轉(zhuǎn)臂x作用于行星輪c的切向
25、力:高速級(jí):Fxc1 =2Fac1 =15542( 4-17)低速級(jí):Fxc2 - -2Fac2 =49974轉(zhuǎn)臂x所受的作用力:高速級(jí):Fcx1 = -Fxc1 = -15542( 4-18)低速級(jí):Fcx2 二-Fxc2 二-49974內(nèi)齒輪b所受的切向力:高速級(jí):Fcb1 =-Fbc1 =7771( 4-19)低速級(jí):Fcb2 二-Fbc2 二 24987嚙合作用力載荷為中心輪a和內(nèi)齒輪b作用于行星輪c的切向力之和:高速級(jí):F 嚙合 1=Fd+Fbc=2 F a15 54 2(4-20)低速級(jí):F 嚙合2 二F b c 22 F ac249 9 7 4離心力:高速級(jí):Fl1 =6.73漢
26、10%冷 nlxo =198( 4-21)低速級(jí):FL1 =6.73 10J1dfb n;rx0=73兩種作用力在同一平面內(nèi),方向垂直,其合力為:(4-22)高速級(jí):FdF嚙合12 - F離心12 -15543低速級(jí):Fc - F嚙合2 F離心2 - 49975行星輪軸最可能的失效形式是剪斷,應(yīng)校核其剪切應(yīng)力材料 40Cr L 丨- 40L 52高速級(jí):4Fd: d124 155433.14 602二 5.5 :(4-23)低速級(jí):/F 4 瞥 “"I二 d23.14 1004.2.5 軸承設(shè)計(jì)及校核在結(jié)構(gòu)要求很緊湊時(shí)可選用無(wú)內(nèi)圈和外圈的滾針軸承,此時(shí)滾道就是行星輪孔壁和 行星軸表面
27、。由于掘進(jìn)機(jī)截割機(jī)構(gòu)行星減速器的外廓尺寸受到極大的限制,行星齒輪直徑太小 其軸承的選用便是要解決的難題之一。根據(jù)上述限制條件,一般要選擇內(nèi)外徑之差如此小的軸承,通常會(huì)首先選用滾針軸承 或滑動(dòng)軸承可是采用滾針軸承雖能滿足尺寸方面的要求,但在承受強(qiáng)烈沖擊及重負(fù)荷的工 況下,其使用壽命不能滿足可靠性方面的要求。而滑動(dòng)軸承因偏載、潤(rùn)滑等問(wèn)題,同樣保 證不了可靠性要求。為了解決這一難題,在該機(jī)的設(shè)計(jì)中采用了另一種形式,即用行星齒 輪內(nèi)孔充當(dāng)軸承滾子的外圈滾道,行星軸圓柱面充當(dāng)本軸承滾子的內(nèi)圈滾道,在內(nèi)外滾道 間充填短圓柱滾子,與行星齒輪、行星軸等共同組成行星齒輪軸承。 在該軸承的設(shè)計(jì)中,重點(diǎn)考慮了以下幾
28、個(gè)方面 :1)結(jié)構(gòu)。短圓柱滾子安裝在齒輪內(nèi)孔和軸之間閥。在圓周上排列著的短圓柱滾子問(wèn) 設(shè)有保持架,在軸向方向因有多排短圓柱滾子,排與排之間設(shè)有鋁青銅制成的隔環(huán),防止 排與排間的運(yùn)動(dòng)干涉。2 )潤(rùn)滑。由于良好的潤(rùn)滑可以減小摩擦 ,降低發(fā)熱,使行星齒輪軸承正常運(yùn)轉(zhuǎn)延 長(zhǎng)其使用壽命。當(dāng)多排圓柱滾子披密集地安裝在行星齒輪孔及軸之間,處于中間排的短圓 柱滾子潤(rùn)滑比較困難。在行星齒輪齒根處鉆幾個(gè)直通至排與排之間的小孔,小孔的個(gè)數(shù)視 短圓柱滾子排數(shù)而定小孔座均勻分布在齒輪圓周上。3)精度。由于行星齒輪內(nèi)孔充當(dāng)軸承外滾道,行星軸表面充當(dāng)軸承內(nèi)滾道,因此對(duì) 行星齒輪內(nèi)孔及軸的形狀精度、尺寸精度和表面粗糙度等要求
29、較高,均按滾動(dòng)軸承的精度 標(biāo)準(zhǔn)予 以考慮。另外 ,尺寸公差的給出除參照標(biāo)準(zhǔn)推薦值外,還同時(shí)考慮短圓柱滾子、廂環(huán)、擋環(huán)等相關(guān) 件的尺寸精度,并通過(guò)計(jì)算確定,最終還要滿足滾動(dòng)軸承標(biāo)準(zhǔn)中關(guān)于 滾子軸承軸向游隙和徑向游隙的要求4)材料及熱處理。該軸承中與短圓柱滾子相接觸的行星齒輪和軸表面,除具有高的加工質(zhì)量外,還要有很高的熱處理硬度同時(shí)為兼顧齒輪和軸對(duì)高強(qiáng)度的要求因此在選擇材料時(shí),通常采用高強(qiáng)度滲碳淬火鋼如18Cr2N4W、20Cr2N4A 等這類鋼材除具有很高的強(qiáng)度,而且通過(guò)滲碳淬火,可使?jié)B碳表面達(dá)到HRC58 63。4.2.6花鍵設(shè)計(jì)及校核花鍵設(shè)計(jì)及校核花鍵聯(lián)結(jié)為多齒工作,承載能力高,對(duì)中性好,導(dǎo)
30、向性好,齒根較淺,應(yīng)力集中小, 對(duì)軸穀的削弱小。矩形花鍵加工方便,可用磨削方法獲得較高的精度。按齒數(shù)和齒高不同規(guī)定有輕、中 兩個(gè)系列。應(yīng)用廣泛。一般用于輕載和中載。漸開(kāi)線花鍵受載時(shí)齒上有徑向分力,能起自動(dòng)定心的作用,使各齒載荷作用均勻,強(qiáng) 度高,壽命長(zhǎng),加工工藝與齒輪加工相同,易獲得較高的精度和互換性。用于載荷較大, 定心精度要求高,以及尺寸較大的聯(lián)結(jié)。齒根有平齒根和圓齒根,漸開(kāi)線有標(biāo)準(zhǔn)壓力角 30°、37.5°和45°。30°壓力角花鍵應(yīng)用廣泛,既適用于傳遞運(yùn)動(dòng),又適用于傳遞動(dòng)力, 不僅適用于固定聯(lián)結(jié),而且適用于滑動(dòng)和浮動(dòng)聯(lián)結(jié),45°花鍵適用于固定聯(lián)結(jié),通常用于傳動(dòng)精度要求不太高的結(jié)構(gòu)上,37.5?;ㄦI介于上述兩者之間,常用于聯(lián)軸器。聯(lián)軸器
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