采煤機截割部畢業(yè)設(shè)計

1、摘 要我國煤炭中薄煤層儲量豐富，對小功率采煤機的需求量也比較大。而炮采安全性比較低，生產(chǎn)率也比較低；綜采對設(shè)備要求較高，而且投資費用比較大。所以對中薄煤層來說開發(fā)適應(yīng)高檔普采的采煤機是非常必要的，而MG132/320-W型采煤機正是針對中薄煤層適應(yīng)高普而進行的設(shè)計。MG132/320W型采煤機的截割部機械傳動由三級直齒傳動和一級行星機傳動實現(xiàn)，且末級采用太陽輪浮動形式的行星傳動。采取搖臂結(jié)構(gòu)形式以增大滾筒的過煤空間進而提高裝煤效率；為了適應(yīng)不同的采高，通過更換三軸和四軸相應(yīng)配對齒輪可實現(xiàn)三檔變速，所實現(xiàn)工作轉(zhuǎn)速分別為42.83r/min、49.08r/min、56.05r/min。并對各級齒輪

2、及相應(yīng)的傳動軸進行了設(shè)計計算和相應(yīng)的校核，結(jié)果滿足設(shè)計要求。關(guān)鍵詞 采煤機 截割部 行星機構(gòu)AbstractIn the present coal mine of our country,the thin reserves of coal seam are still rich ,are larger for the demand of the small-power machine of coal mining.And cannon pick safety comparison little,productivity is also low;Zong pick for equipment r

3、equirement higher,and investment cost is compared.So for in thin coal seam development meet the high general machine of coal mining is very necessary.The machine of MG132/320-W model of coal mining only aim at in thin coal seam meet the high general design and that goes on.The section of the machine

4、 of MG132/320-W model of coal mining cut department mechanical transmission from 3 level directly tooth transmission and a level planet machine transmission realization,and end level adopts the planet transmission of the floating form of sun gear.Adopt to rocker arm configuration with the coal space

5、 of increase cylinder and then raising pack coal efficiency;To suit difference pick is 3 files speed changes high,through changing 3 axle and four-axle corresponding mating gear,can realize,realize working rotational speed to part for 42.83 r/min,49.08 r/min and 56.05r/min. And for different levels

6、gear and corresponding power transmission shaft design calculation and corresponding school nucleus,as a result,satisfy design requirement.Key words Shearer Coal cutting part Planet organization 目 錄摘 要IAbstractII第1章 緒論11.1 采煤機簡介11.2 國內(nèi)外采煤機發(fā)展及使用狀況21.2.1 采煤機在我國的使用情況21.2.2 采煤機在國外的發(fā)展和使用41.3 采煤機截割部概述61.4

7、 設(shè)計意義6第2章 截割部傳動總體設(shè)計72.1 MG132/320-W截割部主要設(shè)計參數(shù)72.2 總體方案確定72.3 截割部電動機的選用92.4 截割部傳動比分配9第3章 截割部系統(tǒng)傳動設(shè)計113.1 齒輪設(shè)計113.1.1 (惰輪)齒輪設(shè)計與校核113.1.2 大齒輪設(shè)計與校核203.1.3 齒輪設(shè)計與校核273.1.4 (惰輪)齒輪設(shè)計與校核373.1.5 大齒輪設(shè)計與校核473.1.6 一級行星齒輪設(shè)計與校核553.2 軸的設(shè)計校核及軸承壽命計算643.2.1 軸的設(shè)計校核及軸承壽命計算643.2.2 軸的設(shè)計校核及軸承壽命計算703.2.3 軸的設(shè)計校核及軸承壽命計算753.2.4

8、行星輪系太陽輪軸的設(shè)計校核及軸承壽命計算813.2.5 一級行星輪軸的設(shè)計校核及軸承壽命計算843.2.6 一級行星架支承軸承計算：87第4章 經(jīng)濟分析89結(jié) 論91致 謝92參 考 文 獻93附錄195附錄299 103 第1章 緒論1.1 采煤機簡介所謂采煤機就是把煤由煤層中采落下來的機械。采煤機是機械化采煤作業(yè)的主要機械設(shè)備，其功能是落煤和裝煤，在工作中能同時把煤裝入輸送機運出工作面。20世紀40年代初，英國和前蘇聯(lián)相繼研制出了鏈式采煤機。這種采煤機是用截鏈截落煤，在截鏈上安裝有被稱為截齒的專用截煤刀具，其工作效率低。同時德國研制出了用刨削方式落煤的刨煤機。50年代初，英國和德國相繼研制

9、出了滾筒采煤機，在這種采煤機上安裝有截煤滾筒，這是一種圓筒形部件，其上裝有截齒，用截煤滾筒實現(xiàn)裝煤和落煤。這種采煤機與可彎曲輸送機配套，奠定了煤炭開采機械化的基礎(chǔ)。這種采煤機的主要缺點有二，其一是截煤滾筒的安裝高度不能在使用中調(diào)整，對煤層厚度及其變化適應(yīng)性差；其二是截煤滾筒的裝煤效率不佳，限制了采煤機生產(chǎn)率的提高。進入60年代，英國、德國、法國和前蘇聯(lián)先后對采煤機的截割滾筒做出兩項革命性改進。其一是截煤滾筒可以在使用中調(diào)整其高度，完全解決對煤層賦存條件的適應(yīng)性；其二是把圓筒形截煤滾筒改進成螺旋葉片式截煤滾筒，即螺旋滾筒，極大地提高了裝煤效果。這兩項關(guān)鍵的改進是滾筒式采煤機成為現(xiàn)代化采煤機械的基

10、礎(chǔ)?？烧{(diào)高螺旋滾筒采煤機或刨煤機與液壓支架和可彎曲輸送機配套，構(gòu)成綜合機械化采煤設(shè)備，使煤炭生產(chǎn)進入高產(chǎn)、高效、安全和可靠的現(xiàn)代化發(fā)展階段。從此，綜合機械化采煤設(shè)備成為各國地下開采煤礦的發(fā)展方向。自70年代以來，綜合機械化采煤設(shè)備朝著大功率、遙控、遙測方向發(fā)展，其性能逐漸完善，生產(chǎn)率和可靠性進一步提高。工況自動監(jiān)測、故障診斷以及計算機數(shù)據(jù)處理和數(shù)顯等先進的監(jiān)控技術(shù)已經(jīng)在采煤機上得到應(yīng)用。采煤機按牽引方式可分為鏈牽引和無鏈牽引。無鏈牽引的主要優(yōu)點是：（1）取消了工作面的牽引鏈，消除了斷鏈事故和鏈子跳動傷人的事故；（2）在同一工作面內(nèi)可以同時使用兩臺或多臺采煤機。從而可以降低生產(chǎn)成本，提高工作面的

11、產(chǎn)量。特別適用于超長的高產(chǎn)高效的工作面的需要；（3）對底板起伏、工作面彎曲、煤層不規(guī)則等的適應(yīng)性增強等優(yōu)點。目前煤礦井下廣泛使用的采煤機有兩類：滾筒式采煤機和刨煤機。由于滾筒式采煤機的采高范圍大，對各種煤層適應(yīng)性強，能截割硬煤，并能適應(yīng)較復(fù)雜的頂?shù)装鍡l件，因而得到了廣泛應(yīng)用。現(xiàn)代采煤機必須滿足以下要求：(1) 生產(chǎn)率滿足要求。(2) 采煤機工作機構(gòu)能適應(yīng)煤層厚度變化而工作。(3) 機身所占空間較小，對薄煤層采煤機尤為重要。(4) 采煤機可拆成幾個重要部件，以便下井和運輸，也便于拆裝和檢修。(5) 所有電氣設(shè)備都應(yīng)具有防暴性能，采煤機能在有煤塵瓦斯爆炸危險的工作面內(nèi)安全工作。(6) 電動機、傳動

12、裝置和牽引部應(yīng)具有超負荷安全保護裝置。(7) 具有防滑裝置，以防機器沿斜坡自動下滑。(8) 具有內(nèi)外噴霧滅塵裝置。(9) 工作穩(wěn)定可靠，操作簡單方便，操作手把或按鈕盡量集中，日常維護工作少而容易。1.2 國內(nèi)外采煤機發(fā)展及使用狀況1.2.1 采煤機在我國的使用情況我國的滾筒式采煤機從20世紀60年代開始自行研制，60年代初研制成功第1臺用于普采工作面的DY150型液壓牽引采煤機，到60年代我們已經(jīng)有了MG400/920-WD型大功率交流電牽引采煤機，整個技術(shù)水平得到了較大發(fā)展?？偟目磥恚瑵L筒式采煤機總體技術(shù)的發(fā)展過程經(jīng)歷了：牽引方式從液壓牽引到電牽引、驅(qū)動方式從單電機到多電機、總體結(jié)構(gòu)從縱向布

13、置到橫向布置。采煤機的電控技術(shù)也隨之逐步發(fā)展，從引進仿制到自行設(shè)計，從分立元件組成到集成化、PLC和微機控制，逐步走向成熟，趕超國際同行先進水平5。以前，薄煤層采煤機可選機型少，可靠性差，功率低，單產(chǎn)低，使我國薄煤層產(chǎn)量逐年減少，棄采嚴重，資源浪費大，從80年代開始，薄煤層采煤機從無到有得到穩(wěn)定發(fā)展。隨著薄煤層采煤機的推廣應(yīng)用，適用工作范圍擴大，也暴露了許多缺陷和不足，限制了使用效果。根據(jù)薄煤層開采的迫切需要，開發(fā)適合國情的新一代大功率薄煤層采煤機是非常必要的。目前，哈爾濱煤礦機械研究所已經(jīng)研制了五種機型的薄煤層采煤機，都已投入工作中。以幾種有代表性的機型BM1100型薄煤層采煤機，MG150

14、B型薄煤層采煤機和最新型的MG300BW1型薄煤層采煤機6。我國近年來的攻關(guān)研究主要集中在交流電牽引采煤機的系列設(shè)計，控制系統(tǒng)及控制功能的開發(fā)上。開發(fā)的系列交流電牽引采煤機，已在國內(nèi)煤礦逐步推廣使用，取得了比較明顯的經(jīng)濟效益。波蘭與中國合作，成功研制了總裝機功率344KW的KSE-344型薄煤層交流電牽引采煤機的基礎(chǔ)上，陸續(xù)開發(fā)了用于薄煤層的KSE-360型、用于中厚煤層的KSE-700型、KSE-800RW/2BP型和KSE-535S/2BP型等交流電牽引采煤機。美國JOY公司研制了2LS-6LS型多種多電機橫向布置直流電牽引采煤機。德國開發(fā)了多種形式的電牽引采煤機，有截割電機縱向布置的EW

15、D-450/1100-L型采煤機，ESA-300-L型短機身直流電牽引采煤機等。日本三井三池制作所研制成功多種截割電機縱向布置的交流電牽引采煤機，主要有：MCLE400-DR6868型；MCLE500-DR101101型等。我國從20世紀70年代中期開始引進采煤機，大體分為以下兩個階段：80年代為第一階段，以單機引進為主，共引進三十二臺。這些采煤機在山西、陜西、山東、黑龍江等一些煤礦試驗，探索性地使用采煤機進行房柱式采煤法，有些礦井取得了成功的經(jīng)驗，有些礦井的使用效果不好7。由于這些設(shè)備不配套，備件供應(yīng)困難，設(shè)備維護和技術(shù)管理跟不上等原因，現(xiàn)基本上已停止使用。九十年代以來為第二階段，以配套引進

16、為主，神東公司和黃陵礦區(qū)先后引進了27臺連續(xù)采煤機及其配套設(shè)備。1995年大柳塔礦最高月進尺就已經(jīng)到達1051米。2000年以后，運用 12CM18-10D 連續(xù)采煤機和運煤車在182斷面掘進中，平均月進尺在2000米以上，榆家梁煤礦月進尺 2705米，創(chuàng)造了2002年世界記錄。上灣煤礦采用旺格維利采煤法，2002年4月20日，兩套采煤機日產(chǎn)原煤10220噸。同年，該礦用采煤機與連續(xù)運輸系統(tǒng)等設(shè)備配套，在短壁綜采工作面年生產(chǎn)原煤219萬噸；用采煤機與運煤車等設(shè)備配套，在短壁綜采工作面年生原煤101萬噸，均創(chuàng)造了同類機型2002年的世界最好成績，同時工作面回采率達 70%以上，節(jié)約了寶貴的煤炭資

17、源。2003年1月，上灣礦使用連續(xù)運輸系統(tǒng)作為采煤機的配套設(shè)備實現(xiàn)煤巷掘進 4656 米的好成績912。在國內(nèi)，雖然短壁機械化開采技術(shù)逐漸成熟，采煤機的使用日益增多，但目前我國各研究機構(gòu)和煤機制造企業(yè)還沒有開發(fā)、研制成功采煤機，沒有成套國產(chǎn)化的采煤機供煤礦使用。煤炭科學(xué)研究院太原分院初步完成連續(xù)采煤機的設(shè)計方案，開發(fā)出與采煤機相配套使用的 XZ7000/24/45 型履帶行走支架、LY1500/865-10型連續(xù)運輸系統(tǒng)和 GP460/150 型履帶行走式給料破碎機。這些采煤機的配套設(shè)備在神東礦區(qū)、兗州礦區(qū)使用時，有些性能達到了國際水平11。我國煤炭資源分布廣泛，地質(zhì)條件復(fù)雜多樣。經(jīng)過30多年

18、的綜合機械化開采，適合長壁開采的規(guī)則煤田越來越少，而“三下”壓煤、殘留煤柱和不規(guī)則煤的煤炭儲藏量多達上百億噸，長壁開采難以進行，不開采又必將對我國煤炭資源造成極大的浪費16，17。短壁開采技術(shù)能很好的解決這一問題，但短壁開采所使用的采煤機及其配套設(shè)備全部需要從國外進口，截齒、滾筒等易磨易損件更需要大量進口，這必然要影響生產(chǎn)效率、增加噸煤成本。雖然我國的普通滾筒采煤機研制技術(shù)比較成熟，但對于采煤機的研制卻處于起步階段，缺乏必要的基礎(chǔ)研究工作。采煤機通常由截割機構(gòu)、裝載機構(gòu)、履帶行走機構(gòu)、液壓系統(tǒng)、電控系統(tǒng)、冷卻噴霧除塵系統(tǒng)及安全保護裝置等部分組成。其中，截割機構(gòu)是采煤機的重要部件之一，一般包括兩

19、個外滾筒、一個截割鏈（或中間滾筒）。采煤機工作在煤或半煤巖條件下，工作面煤巖分布不均、性質(zhì)多變，具有很大的隨機性。截割機構(gòu)直接作用在煤巖上，截割時呈懸臂狀態(tài)，滾筒受力復(fù)雜，截割載荷變化大，容易引起機器較大的振動，從而降低了機器傳動件和連接件的使用壽命，影響了機器工作的可靠性，并且增加了維修工作量和噸煤成本。因此說，對采煤機工作機構(gòu)的研究是整機設(shè)計的基礎(chǔ)。通過對工作機構(gòu)上載荷狀況的研究，找出其結(jié)構(gòu)參數(shù)及運行參數(shù)對煤炭品質(zhì)、生產(chǎn)效率和載荷波動等的影響關(guān)系，搞清連續(xù)采煤機截割的關(guān)鍵技術(shù)，為建立其工作機構(gòu)的設(shè)計理論和方法，為研發(fā)適合我國煤層地質(zhì)條件的國產(chǎn)連續(xù)采煤機，以及建設(shè)高產(chǎn)高效的現(xiàn)代化礦井和發(fā)展國

20、民經(jīng)濟具有重要意義13。1.2.2 采煤機在國外的發(fā)展和使用20世紀40年代末，美國利諾斯（LEE-NORSE）公司首先在裝煤機機身上安裝了一個可擺動的落煤截割頭，實現(xiàn)了割煤、落煤和裝煤工序的機械化連續(xù)作業(yè)，這就形成了采煤機的雛形14。歷經(jīng)半個多世紀的發(fā)展，采煤機已經(jīng)日臻完善，其采掘工藝也走向成熟，不僅在美國，而且世界許多國家，在房柱式采煤、回收邊角煤以及長壁開采的煤巷快速掘進中得到了廣泛應(yīng)用，其單產(chǎn)、單進作業(yè)創(chuàng)造出前所未有的水平，為采煤界所公認15。按照落煤機構(gòu)來劃分，采煤機的發(fā)展大體經(jīng)歷三個階段：第一階段，20世紀 40年代，以利諾斯公司的 CM28H 型和久益機械制造公司（JOY MAN

21、UFACTURING COMPANY）的 3JCM 型和 6CM型為代表的截鏈式采煤機，主要用于開采煤炭、鉀堿礦、鋁土礦、頁巖以及永凍土等。采煤機的生產(chǎn)能力低，且結(jié)構(gòu)復(fù)雜，裝煤效果差。第二階段，50年代，以久益公司的8CM 型為代表的擺動式截割頭采煤機，生產(chǎn)能力較高，裝煤效果較好，但機器工作時振動大，維護費用高。第三階段，60年代至今，滾筒式連續(xù)采煤機高速發(fā)展，并日趨成熟。從80年代開始，隨著開采工藝的發(fā)展和開采條件的提高，采煤機不斷向大功率、多功能、系列化和自動化方向發(fā)展，使其適用性和智能性增強，逐漸成為先進產(chǎn)煤大國的主要采煤設(shè)備。第三代滾筒式連續(xù)采煤機，集破煤、落煤、裝運、行走、電液系統(tǒng)及

22、輔助裝置為一體，達到了很高的制造水平，其中久益公司的12CM型、14CM型及17CM型系列產(chǎn)品代表了當(dāng)前國際先進水平。90年代初期，塔姆洛克奧鋼聯(lián)研制出了集安全、環(huán)保和人類工程學(xué)于一體的ABM20 型帶有錨桿機的連續(xù)采煤機。2000年久益公司開發(fā)的連續(xù)采煤機加大了機器的質(zhì)量和功率，改進了技術(shù)性能，使其強度增加，同時提高了運行速度，降低了噸煤成本。這種采煤機帶有故障診斷裝置并且具有標準的部件結(jié)構(gòu)，有助于在生產(chǎn)過程中使停工事故降到最低程度。2003年美國菲爾奇公司又開發(fā)了一種525型連續(xù)采煤機錨桿機，集采、掘、落、裝、行、鉆眼和支護等功能于一體，使采煤機的應(yīng)用有了重大突破。國外十大煤炭企業(yè)中有美國

23、的阿齊煤炭公司（美國第二大煤炭公司）、英國的 RJB 采礦有限公司（歐洲最大的煤炭公司）和南非的英格威煤炭公司等三家公司使用不同型號的采煤機進行開采，產(chǎn)煤量約占總產(chǎn)量的五分之一以上。美國是使用采煤機最多、使用效果最好的國家。全國各大煤炭公司共有2000多臺采煤機，其采用短壁機械化采煤法的產(chǎn)量在井工采煤中一直處于領(lǐng)先地位16-19，80年代中期占井工產(chǎn)量的70%以上。近年來，由于長壁綜采的發(fā)展，采煤機開采的產(chǎn)量有所回落，但1999年產(chǎn)煤量為2.21億噸，仍占井工煤炭總產(chǎn)量的53%7。在美國，采煤機掘進平均班進尺60米，日產(chǎn)煤2000噸，有些高產(chǎn)工作面日進尺可達100米，月產(chǎn)量達10萬噸。英國井工

24、開采一直以長壁為主，巷道掘進主要靠懸臂式掘進機，但自從80年代后期使用連續(xù)采煤機開采取得良好的效益以來，用采煤機掘進已經(jīng)成為英國煤巷掘進的主要方法之一，約占總掘進量的65。南非和澳大利亞兩國根據(jù)各自的煤層地質(zhì)條件，在傳統(tǒng)的房柱式開采基礎(chǔ)上成功地開發(fā)出了旺格維利和西格瑪兩種短壁采煤方法8，9，擴大了采煤機的應(yīng)用范圍，提高了資源回收率。其中，南非全國約有230多臺采煤機用于房柱式開采，其產(chǎn)量約占井工總產(chǎn)量的9010。德國使用采煤機在海底煤層開采已有40多年的歷史，效果顯著，其中有5個工作面一直保持200 萬噸的年產(chǎn)量。另外，印度和加拿大等國家使用采煤機進行短壁開采，也取得了很好的經(jīng)濟效益。1.3

25、采煤機截割部概述采煤機截割部主要由箱體、原電機、輸出軸、減速部分、除塵及冷卻系統(tǒng)，潤滑系統(tǒng)等組成。采煤機截割部減速器主要由固定減速器和搖臂行星減速起兩部分組成，截割部承擔(dān)截煤和裝煤任務(wù)，是采煤機的主要部件之一。一個完善的工作機構(gòu)應(yīng)滿足以下要求：(1)能適應(yīng)不同的煤層和有關(guān)地質(zhì)條件。(2)能充分利用煤壁的壓張效應(yīng)，降低能耗，提高塊煤率，減少煤塵。(3)能裝煤和自開缺口。(4)載荷均勻分布，機械效率高。(5)結(jié)構(gòu)簡單，工作可靠，拆裝維修方便。采煤機的絕大部分功率是通過截割部減速器傳遞的。截割部工作載荷大，條件惡劣，外形尺寸受到嚴格限制，可靠性要求很高。而滾筒式采煤機的采高范圍大，對各種煤層適應(yīng)性強

26、，能截割硬煤，并能適應(yīng)較復(fù)雜的頂?shù)装鍡l件，因而得到了廣泛的應(yīng)用。1.4 設(shè)計意義隨著現(xiàn)在我國經(jīng)濟的迅速發(fā)展，對能源的需求量日益增加，作為三大傳統(tǒng)能源的煤已成為推動我國經(jīng)濟持續(xù)健康發(fā)展的重要能源保障。而我國目前煤礦大部分都已經(jīng)經(jīng)過了多年的開采，由于技術(shù)的原因我們一直以來對薄煤層的開采還不到位，還是有很大的潛力的，對小功率采煤機的需求量比會增加。所以說開發(fā)小功率采煤機有著長遠的社會效益和良好的經(jīng)濟效益。而我國目前薄煤層采煤機的雖然有一些種類的產(chǎn)品，但遠未成形系列化，而且目前的薄煤層采煤機不能滿足實際工況的需要，而MG132/320-W型采煤機正是針對中薄煤層的開采進行的設(shè)計，它的設(shè)計將有著重大的意

27、義第2章 截割部傳動總體設(shè)計2.1 MG132/320-W截割部主要設(shè)計參數(shù)采煤高度 適應(yīng)傾角 適應(yīng)煤層硬度 f4 機面高度 牽引力 牽引速度 總功率 左右截割功率 2.2 總體方案確定MG132/320-W型采煤機吸收了國內(nèi)外同類產(chǎn)品的成熟的先進結(jié)構(gòu)，集可靠性和先進性于一體，具有適應(yīng)我國的國情，故障率低，方便維修保養(yǎng)，提高開機率，適用范圍廣的特點，能夠提高高檔普采工作面的單機效率。采高范圍：1.33.2米；適應(yīng)傾角: 3035°；適應(yīng)煤層硬度: f4。MG132/320-W型采煤機主要用于中薄煤層的高普或綜采工作面，可采較硬煤質(zhì)。是較薄煤層建設(shè)高產(chǎn)高效工作面的理想機型。根據(jù)采煤機截

28、割部工作原理設(shè)計，電機功率132kW，轉(zhuǎn)速1455r/min，輸出轉(zhuǎn)速為40-60轉(zhuǎn)/每分的采煤機的截割部。為了確定MG132/320-W型采煤機的方案及滿足截割部的設(shè)計要求，我們的畢業(yè)指導(dǎo)老師特意帶我們?nèi)チ穗u西煤機廠進行實地實習(xí)了解，并對采煤機的結(jié)構(gòu)進行了分析。根據(jù)我國目前煤炭生產(chǎn)現(xiàn)狀，結(jié)合制造及使用技術(shù)水平，確定本采煤機的設(shè)計方向是：(1) 采煤機的絕大部分功率是通過截煤部減速器傳遞的。截煤部工作載荷大，條件惡劣，外形尺寸受到嚴格限制，可靠性要求很高。截煤部的總傳動比一般為2040，減速級數(shù)為35級。(2) 為滿足電動機驅(qū)動和變速要求，截煤部傳動系統(tǒng)中須有一對變速齒輪。(3) 為了保證搖臂

29、有適當(dāng)?shù)拈L度，搖臂減速器中都裝有若干個惰輪。(4) 在滿足上述各項要求的同時，務(wù)使結(jié)構(gòu)簡單，操縱方便，盡可能貫徹標準化、通用化。設(shè)計目標： 截割部裝機功率：132kW；采高：1.33.2m；搖臂形式：彎搖臂；工作轉(zhuǎn)速：4060r/min；截深：0.6 m ；滾筒變速檔位：三檔；最大滾筒直徑：1.8m。設(shè)計時采用一級行星減速機構(gòu)，行星減速器的工作原理為：當(dāng)太陽輪轉(zhuǎn)動時，驅(qū)動行星輪沿本身軸線自轉(zhuǎn)，因為齒圈固定不轉(zhuǎn)，所以迫使行星架沿其軸線轉(zhuǎn)動。行星架通過花鍵和方形聯(lián)接套聯(lián)接，將輸出轉(zhuǎn)矩傳遞到滾筒。行星齒輪是由四個行星輪同時嚙合傳動，可以使功率分流，即增大了傳遞功率，又縮小了行星機構(gòu)的體積。齒輪和太陽

30、輪浮動，行星架通過兩端支承軸承定位在殼體上，形成雙浮動結(jié)構(gòu)，可以消除制造誤差對載荷分配不均勻的影響。太陽輪與行星架有相對轉(zhuǎn)動，因此在太陽輪與行星架接觸面間裝有聚四氯乙烯墊塊，用以限制太陽輪的軸向竄動。以上是本采煤機截割部的指導(dǎo)思想，如圖1-1。 圖1-1 截割部傳動方式1、電動機 2、搖臂 3、行星齒輪機構(gòu) 4、滾筒 5、機身及牽引部2.3 截割部電動機的選用依照給定的設(shè)計數(shù)據(jù)MG132/320-W中的132表示為每個電機功率為132kw，通過查閱資料進行計算分配，根據(jù)撫順電機廠的技術(shù)資料查得其主要技術(shù)參數(shù)如下表2.11 電機特征：表2.11 電機特征電機型號功率(kw)轉(zhuǎn)速(n/min)電壓

31、（V）YBCS2132132145511402.4 截割部傳動比分配由型號為MG132/320-W的采煤機的截割機構(gòu)可知：該機構(gòu)主要由箱體，原電機，輸出軸，減速部分，除塵及冷卻系統(tǒng)，潤滑系統(tǒng)等組成。電動機功率132kw，電動機轉(zhuǎn)速1455r/min，傳動比，根據(jù)設(shè)計需要，欲把滾筒輸出轉(zhuǎn)速控制在50r/min左右，所以，根據(jù)傳動比的分配原則分配傳動比。本設(shè)計結(jié)構(gòu)采用三級直齒傳動和一級行星傳動，行星傳動的作用是使速度在很短的時間內(nèi)達到快速降速的目的。所以傳動比最大處在行星減速器上，這里取行星減速器的傳動比為4.94，三級直齒傳動比分別為1.78、1.296或1.48或1.696、2.278。根據(jù)確

32、定的傳動比預(yù)選取齒數(shù)如下：第一級；第二級或 或 (變速齒輪)；第三級；第四級。則總傳動比： 高速；中速；低速。傳動方案基本上滿足要求。所以輸出轉(zhuǎn)速（即滾筒轉(zhuǎn)速）: 高速 中速 低速 輸出轉(zhuǎn)矩: 高速 中速 低速 下面將分別介紹各個部件設(shè)計計算及其校核過程。第3章 截割部系統(tǒng)傳動設(shè)計3.1 齒輪設(shè)計3.1.1 (惰輪)齒輪設(shè)計與校核1.初步確定主要參數(shù)在初步設(shè)計齒輪時，齒輪材料初定為20CrMnTi（滲碳+淬火+低溫回火），硬度62HRC。根據(jù)齒面接觸強度，可按下列公式估算齒輪傳動的尺寸： （3-1） （3-2）式中 K載荷系數(shù)常用值；、 剛對鋼配對的齒輪副的值 查1表13-1-75得 直齒輪

33、、；對中心矩的齒寬系數(shù)按表13-1-77圓整，取對分度圓直徑的尺寬系數(shù)=0.4。則=0.29，圓整??；許用接觸應(yīng)力，推薦 ； 試驗齒輪的接觸疲勞極限， 見1圖13-1-23(b) ， 取較小值；將以上系數(shù)代入式（3-1）、（3-2）得：，取，初選， 由公式，取， 取。2.計算Z1，Z2齒的幾何尺寸(1) 嚙合角：，得 。(2) 實際中心距：。 (3) 分度圓分離系數(shù)y：。(4) 齒頂高變動系數(shù)：。(5) 齒輪的幾何尺寸：(6) 計算齒頂圓壓力角： 3.齒面接觸強度校核計算(1) 計算接觸應(yīng)力：小輪： (3-3) 大輪： (3-4) 式中 使用系數(shù)，見1表13-1-82、表13-1-81原動機工

34、作特性示例及表13-1-83工作機工作特性示例，； 動載系數(shù)，由1圖13-1-84，根據(jù)v查得，；接觸強度計算的齒向載荷分布系數(shù)，見1表13-1-98， ；接觸強度計算的齒間載荷分配系數(shù)，見表13-1-102查得；小輪及大輪單對齒嚙合系數(shù)，見1表13-1-102， 取 ； 取 。節(jié)點處計算接觸應(yīng)力的基本值（）， 計算接觸應(yīng)力的基本值: ； （3-5）節(jié)點區(qū)域系數(shù)；彈性系數(shù)（），見表13-1-105 ；重合度系數(shù)； 螺旋角系數(shù)； Ft 端面內(nèi)分度圓上的名義切向力（）；工作齒寬（）； 法向模數(shù)（）； 將以上系數(shù)帶入（3-5）式得： 將以上結(jié)果帶入（3-3）、（3-4）得：(2) 許用接觸應(yīng)力： （

35、3-6）式中 計算齒輪的接觸極限應(yīng)力（）；試取齒輪的接觸疲勞極限（）； ， 接觸強度計算的壽命系數(shù)，工作壽命2萬小時計算；應(yīng)力循環(huán)次數(shù)為：見圖13-1-26查得：， 根據(jù)公式計算得： ，潤滑劑系數(shù)，速度系數(shù)，粗糙度系數(shù)；見表13-1-108 持久強度， 工作硬化系數(shù)；，接觸強度計算的尺寸系數(shù)，滲碳淬火鋼；將以上系數(shù)帶入（3-6）式得：(3) 計算安全系數(shù)： 最小安全系數(shù)，見1表13-1-110，取。所以 齒面接觸強度滿足要求。4.輪齒彎曲強度校核計算(1) 計算齒根應(yīng)力： （3-7）式中 ，使用系數(shù)，動載荷系數(shù)同齒面接觸強度中的值； 取： 彎曲強度計算的齒向載荷分布系數(shù)；彎曲強度計算的齒間載荷

36、分配系數(shù)，；齒根應(yīng)力的基本值（）。計算齒根應(yīng)力的基本值: （3-8） 式中 載荷作用于齒頂時的齒形系數(shù)，按圖113-1-38可查：時，當(dāng)時，當(dāng)時，；載荷作用于齒頂時的應(yīng)力修正系數(shù)，按1圖13-1-43可查：時，當(dāng)時，；當(dāng)時，；重合度系數(shù)， =0.25+=0.7；螺旋角系數(shù)， 當(dāng)時，。將以上系數(shù)帶入式（3-8）得：將以上結(jié)果帶入式（3-7）得：(2) 許用齒根應(yīng)力： （3-9）式中 計算齒輪的彎曲極限應(yīng)力（）；試取齒輪的齒根彎曲疲勞極限（），；試驗齒輪的應(yīng)力修正系數(shù)，?。粡澢鷱姸扔嬎愕膲勖禂?shù)，見1圖13-1-55查得： ， ；相對齒根圓角敏感系數(shù)，見圖13-1-57查得；相對齒根表面狀況系數(shù)，

37、見1圖13-1-58查得；彎曲強度計算的尺寸系數(shù)，由1表13-1-119得。將以上系數(shù)帶入（3-9）式得：(3) 計算安全系數(shù)：最小安全系數(shù)，見表13-1-110。按較高可靠度取=1.6。所以齒彎曲強度滿足要求。3.1.2 大齒輪設(shè)計與校核1確定基本參數(shù)為減速器大齒輪，所以材料初定為18Cr2Ni4WA。齒輪嚙合由于傳動比選定i=1.739，因為為惰輪，齒輪嚙合由于傳動比已選定i=1.78。所以齒輪嚙合傳動比。 計算得：，取 Z3=41。2.計算齒的幾何尺寸(1) 嚙合角：得。(2) 實際中心距（）：。(3) 分度圓分離系數(shù)：。(4) 齒頂高變動系數(shù)：。(5) 齒輪的幾何尺寸：(6) 計算齒頂

38、圓壓力角：3.齒面接觸強度校核計算(1) 計算接觸應(yīng)力：大輪： （3-10）式中 使用系數(shù)，見表113-1-81；表13-1-82原動機工作特性 示例及1表13-1-83工作機工作特性示例，；動載系數(shù)，由圖13-1-14查得；接觸強度計算的齒向載荷分布系數(shù)，見表13-1-99； ， 接觸強度計算的齒間載荷分配系數(shù)，見1表13-1-102查得：；大輪單對齒嚙合系數(shù)，見1表13-1-104；。 取 節(jié)點處計算接觸應(yīng)力的基本值（）； 計算接觸應(yīng)力的基本值: （3-11）式中 節(jié)點區(qū)域系數(shù)；彈性系數(shù)（）。見表13-1-10 ；重合度系數(shù) ；螺旋角系數(shù) ；端面內(nèi)分度圓上的切向力（）。其中 ；工作齒寬，

39、；法向模數(shù)，。將以上系數(shù)帶入（3-11）式得：將以上結(jié)果帶入（3-10）得：(2) 許用接觸應(yīng)力： （3-12）式中 計算齒輪的接觸極限應(yīng)力（）；試取齒輪的接觸疲勞極限（）；接觸強度計算的壽命系數(shù)。工作壽命2萬小時計算；見圖13-1-26查得：或根據(jù)公式，見圖13-1-16查得所以潤滑劑系數(shù)，速度系數(shù)，粗糙度系數(shù)，見表13-1-108持久強度； ；工作硬化系數(shù) ，；接觸強度計算的尺寸系數(shù)；將以上系數(shù)帶入（3-12）式得：(3) 計算安全系數(shù)：式中 最小安全系數(shù)，見表13-1-110，取。所以 齒面接觸強度滿足要求。4.輪齒彎曲強度校核計算(1) 計算齒根應(yīng)力： （3-13）式中 ，使用系數(shù)，動

40、載荷系數(shù)同齒面接觸強度中的值， 取 ，；彎曲強度計的齒向載荷分布系數(shù)， 彎曲強度計算的齒間載荷分配系數(shù)，齒根應(yīng)力的基本值， 計算齒根應(yīng)力的基本值: （3-14）式中 端面內(nèi)分度圓上的名義切向力（），工作齒寬， 法向模數(shù)， 時，齒形系數(shù)按圖13-1-38當(dāng)時，；時，應(yīng)力修正系數(shù)按圖13-1-43當(dāng)時，；重合度系數(shù)， ；螺旋角系數(shù)， 當(dāng)時，；將以上系數(shù)帶入（3-14）式得： 將以上結(jié)果帶入（3-13）得：(2) 許用齒根應(yīng)力： （3-15）式中 計算齒輪的彎曲極限應(yīng)力（）；試取齒輪的齒根彎曲疲勞極限（），；試驗齒輪的應(yīng)力修正系數(shù)，??；彎曲強度計算的壽命系數(shù)，見1圖13-1-55 ；相對齒根圓角敏感

41、系數(shù)，見1圖13-1-57查得；相對齒根表面狀況系數(shù)，見1圖13-1-58查得；彎曲強度計算的尺寸系數(shù)，由1表13-1-119得。將以上系數(shù)帶入（3-15）式得：(3) 計算安全系數(shù)：式中 最小安全系數(shù)，見表13-1-110。取，所以 齒彎曲強度滿足要求。3.1.3 齒輪設(shè)計與校核1初步確定主要參數(shù)在初步設(shè)計齒輪時，齒輪材料初定為40Cr，20CrMnTi。根據(jù)齒面接觸強度，可按下列公式估算齒輪傳動的尺寸： （3-16） （3-17）式中 載荷系數(shù)常用值，；、剛對鋼配對的齒輪副的值，查1表13-1-75得 直齒輪、；齒寬系數(shù)按表13-1-77圓整；其中：取 。則；許用接觸應(yīng)力，推薦 試就驗齒輪

42、的接觸疲勞極限；見圖13-1-24(b)，取較小值小齒輪傳遞扭矩： 將以上系數(shù)代數(shù)式（3-16）（3-17）得：取初選， ， 取。2.計算齒輪的幾何尺寸(1) 嚙合角：得：。(2) 實際中心距（）：。(3) 分度圓分離系數(shù)：。(4) 齒頂高變動系數(shù)：。(5) 齒輪的幾何尺寸：(6) 計算齒頂圓壓力角：3.齒面接觸強度校核計算(1) 計算接觸應(yīng)力：小輪： (3-18)大輪： (3-19)式中 使用系數(shù)，見1表13-1-81，表13-1-82原動機工作特性示例及表13-1-83工作機工作特性示例。 ；動載系數(shù)，由圖13-1-14查得；接觸強度計算的齒向載荷分布系數(shù)，見表13-1-98； ，接觸強度

43、計算的齒間載荷分配系數(shù)，見1表13-1-102查得：；小輪及大輪單對齒嚙合系數(shù)，見1表13-1-104； 取 取 節(jié)點處計算接觸應(yīng)力的基本值（）； 計算接觸應(yīng)力的基本值: （3-20）節(jié)點區(qū)域系數(shù)；彈性系數(shù)，。見1表13-1-10 ；重合度系數(shù) ；螺旋角系數(shù) ；端面內(nèi)分度圓上的名義切向力（）；工作齒寬（）， ；法向模數(shù)（），；將以上系數(shù)帶入（3-20）式得：將以上結(jié)果帶入（3-18）、（3-19）得：(2) 許用接觸應(yīng)力： （3-21）式中 計算齒輪的接觸極限應(yīng)力（）；試取齒輪的接觸疲勞極限（）；，接觸強度計算的壽命系數(shù)。工作壽命2萬小時計算，見1圖13-1-26查得 ，；潤滑劑系數(shù)，速度系數(shù)

44、，粗糙度系數(shù)，見1表13-1-108，持久強度，；工作硬化系數(shù) ， ，；接觸強度計算的尺寸系數(shù)。 將以上系數(shù)帶入式（3-21）得：(3) 計算安全系數(shù)：式中 最小安全系數(shù)，見1表13-1-110。取，所以 齒面接觸強度滿足要求。4.輪齒彎曲強度校核計算(1) 計算齒根應(yīng)力： （3-22）式中 ，使用系數(shù)，動載荷系數(shù)同齒面接觸強度中的值， 取，；彎曲強度計算的齒向載荷分布系數(shù)； 彎曲強度計算的齒間載荷分配系數(shù)，；齒根應(yīng)力的基本值（）； 計算齒根應(yīng)力的基本值: （3-23）式中 端面內(nèi)分度圓上的名義切向力（）；工作齒寬， ；法向模數(shù)， ；載荷作用于齒頂時的齒形系數(shù)， 按圖13-1-38可查： 時，

45、當(dāng)時，當(dāng)時，；載荷作用于齒頂時的應(yīng)力修正系數(shù)，按圖13-1-43可查： 時，當(dāng)時，；當(dāng)時，；重合度系數(shù)， ；螺旋角系數(shù)， 當(dāng)時，；將以上系數(shù)帶入（3-23）式得：將以上結(jié)果帶入（3-22）得： (2) 許用齒根應(yīng)力： （3-24）式中 計算齒輪的彎曲極限應(yīng)力（）；試取齒輪的齒根彎曲疲勞極限（）； 試驗齒輪的應(yīng)力修正系數(shù)，取彎曲強度計算的壽命系數(shù)，見1圖13-1-55查得 ，；相對齒根圓角敏感系數(shù)，見1圖13-1-57查得；相對齒根表面狀況系數(shù)，見1圖13-1-58查得；彎曲強度計算的尺寸系數(shù)，由1表13-1-119得；將以上系數(shù)帶入（3-24）式得：(3) 計算安全系數(shù)： 式中 最小安全系數(shù)，

46、見表13-1-110。取。所以 齒彎曲強度滿足要求。3.1.4 (惰輪)齒輪設(shè)計與校核1.初步確定主要參數(shù)在初步設(shè)計齒輪時，齒輪材料初定為20CrMnTi（滲碳+淬火+低溫回火），硬度58-62HRC。根據(jù)齒面接觸強度，可按下列公式估算齒輪傳動的尺寸： （3-25） （3-26）式中 K載荷系數(shù)常用值K=2、剛對鋼配對的齒輪副的值 查1表13-1-75得： 直齒輪 、；對中心矩的齒寬系數(shù)按表13-1-77圓整，取對分度圓直徑的尺寬系數(shù)；則，圓整?。辉S用接觸應(yīng)力，推薦 ； 試驗齒輪的接觸疲勞極限 ；見1圖13-1-23(b) ， 取較小值，將以上系數(shù)代入式（2-25）（3-26） 得：，取初選，

47、 由公式，取， 取。2.計算齒的幾何尺寸 (1) 嚙合角：得 。 (2) 實際中心距（mm）：。 (3) 分度圓分離系數(shù)：。(4) 齒頂高變動系數(shù)：。(5) 齒輪的幾何尺寸： (6) 計算齒頂圓壓力角： 3.齒面接觸強度校核計算(1) 計算接觸應(yīng)力：小輪： (3-27) 大輪： (3-28)式中 使用系數(shù)，見1表13-1-82；表13-1-81原動機工作特性示例及表113-1-83工作機工作特性示例。；動載系數(shù)，由1圖13-1-84，根據(jù)v查得；接觸強度計算的齒向載荷分布系數(shù)，見1表13-1-98；接觸強度計算的齒間載荷分配系數(shù)，見表113-1-102查得：；小輪及大輪單對齒嚙合系數(shù)，見表13

48、-1-102。 取 ； 取 節(jié)點處計算接觸應(yīng)力的基本值（）， 計算接觸應(yīng)力的基本值: （3-29）式中 節(jié)點區(qū)域系數(shù)；彈性系數(shù)（）。見1表13-1-105 ；重合度系數(shù)， ；螺旋角系數(shù)， ；端面內(nèi)分度圓上的名義切向力（N）；工作齒寬（mm）， ；法向模數(shù)（mm），；將以上系數(shù)帶入式（3-29）得：將以上結(jié)果帶入式（3-27）、（3-28）得：(2) 許用接觸應(yīng)力： （3-30）式中 計算齒輪的接觸極限應(yīng)力（）；試取齒輪的接觸疲勞極限（）； 接觸強度計算的壽命系數(shù)。工作壽命2萬小時計算， 應(yīng)力循環(huán)次數(shù)為：見1表13-1-26查得 根據(jù)公式計算得 ，；潤滑劑系數(shù)，速度系數(shù)，粗糙度系數(shù)。見表113-

49、1-108 持久強度： ； 工作硬化系數(shù) ， ，； 接觸強度計算的尺寸系數(shù)：滲碳淬火鋼將以上系數(shù)帶入式（3-30）得： (3) 計算安全系數(shù)：式中 最小安全系數(shù)，見表13-1-110。取。所以 齒面接觸強度滿足要求。4.輪齒彎曲強度校核計算(1) 計算齒根應(yīng)力： （3-31）式中 ，使用系數(shù)，動載荷系數(shù)同齒面接觸強度中的值， 取 ，；彎曲強度計算的齒向載荷分布系數(shù)； 彎曲強度計算的齒間載荷分配系數(shù)，；齒根應(yīng)力的基本值（）； 計算齒根應(yīng)力的基本值: （3-32）式中 載荷作用于齒頂時的齒形系數(shù)，按圖113-1-38可查：時，當(dāng)時，當(dāng)時，；載荷作用于齒頂時的應(yīng)力修正系數(shù)，按1圖13-1-43可查：時，當(dāng)時，；當(dāng)時， ；重合度系數(shù)， =0.25+=0.7；螺旋角系數(shù)， 當(dāng)時，將以上系數(shù)代入（3-32）式得： 將以上結(jié)果帶入（3-31）得：(2) 許用齒根應(yīng)力： （3-33）式中 計算齒輪的彎曲極限應(yīng)力試取齒輪的齒根彎曲疲勞極