900KW電牽引采煤機(jī)截割部設(shè)計(jì)含5張CAD圖,kw,牽引,采煤,機(jī)截割部,設(shè)計(jì),cad
i 900KW 電牽引采煤機(jī)截割部設(shè)計(jì) 摘 要 本次設(shè)計(jì)以 900KW 電牽引采煤機(jī)截割部為設(shè)計(jì)對(duì)象。 主要設(shè)計(jì)任務(wù)有：第一項(xiàng)，了解設(shè)計(jì)任務(wù)書，掌握設(shè)計(jì)意圖，明確設(shè)計(jì)任務(wù)，初 步確定設(shè)計(jì)方案；第二項(xiàng)，查找相關(guān)資料及機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)等，掌握電牽引采煤機(jī)的特 點(diǎn)，分析采煤機(jī)截割部結(jié)構(gòu)，組成，工作原理，擬訂采煤機(jī)截割部的結(jié)構(gòu)方案，傳動(dòng) 方案及設(shè)計(jì)計(jì)算，完成設(shè)計(jì)計(jì)算截割部的傳動(dòng)系統(tǒng)；第三項(xiàng)，繪制電牽引采煤機(jī)裝配 圖，部件圖與部分零件圖；第四項(xiàng)，設(shè)計(jì)完成后，對(duì)整個(gè)傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)的結(jié)果進(jìn)行整 理。 在對(duì)采煤機(jī)的截割部的設(shè)計(jì)中，首先要弄清楚設(shè)計(jì)方案中具體要求，比如采用幾 級(jí)齒輪傳動(dòng)及在傳動(dòng)過(guò)程所要注意的問(wèn)題進(jìn)行分析，根據(jù)分析的結(jié)果，在設(shè)計(jì)的過(guò)程 中要及時(shí)發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，并進(jìn)行改正。同時(shí)在計(jì)算過(guò)程中我們應(yīng)該正確使用機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)， 認(rèn)真計(jì)算每個(gè)過(guò)程的具體數(shù)據(jù)，確保設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性，達(dá)到設(shè)計(jì)所要求的目的。 關(guān)鍵字：采煤機(jī) ；截割部 ；減速器； 行星輪 ；齒輪 ii 900KW Design of Cutting Section of Coal Mining Machine ABSTRACT This graduation project takes the 900KW coal mining machines coal cuttings department as the design object. The main design duty includes: First preliminary determination design proposal ;The second item is searches the pertinent data and the design handbook computation design coal cutting department transmission system through various aspects; After the third design completes, carries on the reoranization to the entire transmission system design result. In to the coal mining machine coal cutting department design in ,first must clarify in the design proposal the specific request uses several levels of gear drive and the question which must pay attention in the transmission process carrise on the analysis, according to result which analyzes, in the design process promptly found the problem and carry through the correction .Meanwhile we should correctly utilize the design handbook in the computation process, earnestly calculates each process the concrete data ,guarantees the design data Rate of accuracy ,achieved the design requests goal. Through this graduation project ,my knowledge which studied in the university have further more consolidated and enchanted、simultaneously. Also strengthened my ability to analyzer the question and to solve the question ability.Thus has built the good bases on the work and the study. Key words：Coal mining machines;Cutting ；Department；ReducerPlanetary gear； Gear iii 目 錄 摘 要 ............................................................... ABSTRACT ............................................................I 緒 論 ................................................................1 一 產(chǎn)品設(shè)計(jì)的意義 ..................................................1 二 設(shè)計(jì)目的 ........................................................2 第一章 電牽引采煤機(jī)整機(jī)概述 ..........................................3 第一節(jié) 概述 ........................................................3 第二節(jié) 機(jī)器用途 ....................................................3 第三節(jié) 采煤機(jī)的組成 ................................................3 第四節(jié) 采煤機(jī)的特點(diǎn) ................................................3 第五節(jié) 采煤機(jī)的工作面布置情況及工作過(guò)程 ............................4 一 工作面布置 ....................................................4 二 工作過(guò)程 ......................................................4 第六節(jié) 采煤機(jī)的主要技術(shù)特征 ........................................6 第二章 采煤機(jī)主要參數(shù)的選擇 ..........................................8 第一節(jié) 采煤機(jī)生產(chǎn)率 ................................................8 一 理論生產(chǎn)率 ....................................................8 二 技術(shù)生產(chǎn)率 ....................................................8 三 實(shí)際生產(chǎn)率 ....................................................8 第二節(jié) 滾筒直徑與截深 ..............................................9 一 滾筒直徑 ......................................................9 二 截深 ..........................................................9 第三節(jié) 采煤機(jī)采高范圍、臥底量及機(jī)面高度 ............................9 第三章 采煤機(jī)截割部設(shè)計(jì)的原則和依據(jù) .................................11 第一節(jié) 采煤機(jī)截割部總體設(shè)計(jì)原則 ...................................11 第二節(jié) 截割部傳動(dòng)設(shè)計(jì)原則 .........................................11 iv 一 傳動(dòng)比的分配原則 .............................................11 二 齒輪設(shè)計(jì)原則 .................................................11 三 軸承類型的選取 ...............................................13 第四章 采煤機(jī)截割部傳動(dòng)設(shè)計(jì) .........................................14 第一節(jié) 傳動(dòng)方案設(shè)計(jì) ...............................................14 一 確定傳動(dòng)類型 .................................................14 二 分配傳動(dòng)比 ...................................................16 三 計(jì)算傳動(dòng)裝置的運(yùn)動(dòng)參數(shù) .......................................16 第二節(jié) 傳動(dòng)零件的設(shè)計(jì)計(jì)算 .........................................17 一 第一級(jí)圓柱直齒齒輪傳動(dòng)的設(shè)計(jì)計(jì)算 .............................17 二 第二級(jí)圓柱直齒齒輪傳動(dòng)設(shè)計(jì)計(jì)算 ...............................22 三 惰輪傳動(dòng)的設(shè)計(jì)計(jì)算 ...........................................27 四 第三、四級(jí)傳動(dòng) NGW 型行星減速設(shè)計(jì) .............................28 五 軸的設(shè)計(jì)計(jì)算 .................................................44 第五章 輔助液壓系統(tǒng) .................................................75 第一節(jié) 輔助液壓系統(tǒng)作用 ............................................75 一 搖臂的升降 ...................................................75 二 采煤機(jī)行走牽引的停止/啟動(dòng) ....................................75 第二節(jié) 泵站 .......................................................76 一 泵站概述 .....................................................76 二 泵站的主要液壓元件 ...........................................77 三 泵站的安裝與調(diào)定 .............................................79 四 泵站的維護(hù) ...................................................79 第三節(jié) 調(diào)高油缸 ...................................................79 一 調(diào)高油缸的作用 ...............................................80 二 調(diào)高油缸的主要特點(diǎn) ...........................................80 第四節(jié) 液壓油管理 .................................................81 第五節(jié) 截割部的潤(rùn)滑 ...............................................81 第六章 采煤機(jī)的操作與檢修 ...........................................83 v 第一節(jié) 采煤機(jī)的啟動(dòng)、操作和停機(jī) ...................................83 一 啟動(dòng)采煤機(jī) ...................................................83 二 操作運(yùn)行 .....................................................83 三 停機(jī) .........................................................84 四 操作注意事項(xiàng)： ...............................................84 第二節(jié) 采煤機(jī)的注油 ...............................................84 第三節(jié) 采煤機(jī)的維護(hù)與檢修 .........................................85 一 維護(hù)與檢修說(shuō)明 ...............................................85 二 維護(hù)和檢修內(nèi)容 ...............................................86 結(jié)束語(yǔ) ...............................................................88 參考資料 .............................................................89 致 謝 ...............................................................90 1 緒 論 一 產(chǎn)品設(shè)計(jì)的意義 隨著科技的不斷進(jìn)步，我國(guó)煤炭科學(xué)技術(shù)取得了突飛猛進(jìn)的發(fā)展，開采技術(shù)和裝 備水平不斷提高，機(jī)械化程度日趨上升。煤炭工業(yè)上的技術(shù)人員和廣大職工，在設(shè)計(jì) 制造礦山機(jī)械設(shè)備和引進(jìn)吸收國(guó)外先進(jìn)技術(shù)等方面積累了豐富的經(jīng)驗(yàn)，取得了豐碩的 成果。 高產(chǎn)高效的綜采技術(shù)核心是工作面綜采設(shè)備。近 10 年來(lái)，工作面三大配套設(shè) 備采煤機(jī)，刮板輸送機(jī)和液壓支架，在設(shè)計(jì)方法和結(jié)構(gòu)創(chuàng)新上都有了重大的發(fā)展， 比如是提高設(shè)備生產(chǎn)能力和可靠性，改進(jìn)了操作性能。 采煤機(jī)技術(shù)發(fā)展得一個(gè)很重大的突破就是采用了多電機(jī)電牽引技術(shù)，大大簡(jiǎn)化了 機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)。采煤機(jī)的模塊化設(shè)計(jì)使機(jī)器的維護(hù)和監(jiān)測(cè)更加簡(jiǎn)單，可靠性也更高。 我國(guó)采煤機(jī)技術(shù)經(jīng)過(guò)了近幾十年的快速發(fā)展，從原來(lái)的模仿其它國(guó)家的設(shè)備、引 進(jìn)引進(jìn)外來(lái)技術(shù)，到現(xiàn)在的自主技術(shù)研發(fā)，取得了巨大的成就。從理論到實(shí)踐，從產(chǎn) 品到標(biāo)準(zhǔn)化，我國(guó)采煤機(jī)產(chǎn)品已經(jīng)可以滿足常規(guī)生產(chǎn)的需求，并且由液壓調(diào)速采煤機(jī) 向著更加高效的電氣調(diào)速采煤機(jī)發(fā)展。 在電牽引采煤機(jī)的發(fā)展現(xiàn)代先進(jìn)采煤機(jī)的主要特點(diǎn)是： 1.多電機(jī)交流變頻調(diào)速或直流調(diào)速電牽引，牽引速度不斷提高，最大牽引速度已達(dá) 到 30m/min。 2.大功率、高電壓、大截深，采煤機(jī)裝機(jī)功率超過(guò) 1200kw，最大達(dá)到 2285kw?，F(xiàn) 3.1100V 工作電壓已不適應(yīng)大功率采煤機(jī)的要求。美國(guó)目前常用電壓為 2300V，部 分工作面采用 4160V 電壓；英國(guó)、澳大利亞使用 3300V 電壓；法國(guó)使用 5000V 電壓； 波蘭使用 6000V 電壓。采煤機(jī)截深達(dá)到 11.2m。 4.積木式結(jié)構(gòu)，各單元之間沒有機(jī)械動(dòng)力傳動(dòng)，變得更加簡(jiǎn)單可靠。 5.使用了更加先進(jìn)的設(shè)備。可以實(shí)現(xiàn)滾筒自動(dòng)導(dǎo)向，其關(guān)鍵技術(shù)是煤巖界面探測(cè)技 6.它能自動(dòng)識(shí)別煤巖界面，并根據(jù)它來(lái)自動(dòng)調(diào)節(jié)滾筒截割高度。 采用煤層控制和故障診斷系統(tǒng)。 2 現(xiàn)階段，在我國(guó)煤炭開采中，機(jī)械化采煤的采量占主要地位，其中高檔普采、綜 合機(jī)械化采煤占有一定的比例，同時(shí)，我國(guó)目前生產(chǎn)的滾筒式采煤機(jī)的品種并不齊全， 主要技術(shù)性能還不是很完善，因此我國(guó)設(shè)計(jì)的雙滾筒采煤機(jī)是適應(yīng)要求的。 二 設(shè)計(jì)目的 1.這次畢業(yè)設(shè)計(jì)是所學(xué)課程的應(yīng)用和鞏固，也是一次全新的學(xué)習(xí)過(guò)程，學(xué)習(xí)煤礦采 掘機(jī)械部改裝設(shè)計(jì)的一般方法和步驟，掌握解決煤礦機(jī)械化技術(shù)問(wèn)題的初步能力，為 以后的進(jìn)一步深入學(xué)習(xí)打下扎實(shí)的基礎(chǔ)，適應(yīng)日趨復(fù)雜的科學(xué)技術(shù)。 2.根據(jù)所給定的地質(zhì)條件，通過(guò)擬定傳動(dòng)的結(jié)構(gòu)方案，并結(jié)合現(xiàn)有的生產(chǎn)條件等獨(dú) 立完成電牽引采煤機(jī)的設(shè)計(jì)全過(guò)程，熟悉正確運(yùn)用設(shè)計(jì)資料，加深采煤機(jī)的設(shè)計(jì)正確 認(rèn)識(shí)，培養(yǎng)分析和解決問(wèn)題的能力。 3.培養(yǎng)自己獨(dú)立解決問(wèn)題的能力和繪圖技巧，將學(xué)習(xí)過(guò)的課程能夠融會(huì)貫通，鞏固 大學(xué)所學(xué)習(xí)的相關(guān)專業(yè)知識(shí)，同時(shí)還可以看到很多在設(shè)計(jì)中常見的問(wèn)題，有利于以后 自己的學(xué)習(xí)。 3 第一章 電牽引采煤機(jī)整機(jī)概述 第一節(jié) 概述 電牽引技術(shù)可以分成直流電牽引技術(shù)和交流電牽引技術(shù)。前者利用直流牽引電動(dòng) 機(jī)來(lái)調(diào)節(jié)牽引速度，它的本質(zhì)是調(diào)節(jié)直流電動(dòng)機(jī)的電樞電壓或調(diào)節(jié)勵(lì)磁電流達(dá)到調(diào)速 目的。而交流電牽引采煤機(jī)的牽引電動(dòng)機(jī)是鼠籠型電動(dòng)機(jī)，靠變頻和變壓來(lái)進(jìn)行調(diào)速， 換向。因此需要一套變頻調(diào)速控制裝置和電源變壓器來(lái)控制牽引電動(dòng)機(jī)。目前我國(guó)交 流電牽引采煤機(jī)的這套控制裝置多安放于工作面巷道中，稱為落地式。它的好處是可 以防振，且散熱條件較好，而且可以減小機(jī)身尺寸。 本次設(shè)計(jì)的交流電牽引采煤機(jī)，它是一種多電機(jī)驅(qū)動(dòng)、橫向抽屜式布置，采用機(jī) 載式交流變頻調(diào)速裝置的新型電牽引采煤機(jī)。 第二節(jié) 機(jī)器用途 交流電牽引采煤機(jī)適用于較傾斜、中硬煤層長(zhǎng)壁式綜采工作面，采高范圍為 2.53.5 米(根據(jù)配置可以改變采高) ?？稍谥車諝庵械募淄?、煤塵、硫化物、二氧 化碳等不超過(guò)煤礦安全規(guī)程中所規(guī)定的安全含量的礦井中使用；該電氣系統(tǒng)應(yīng)用 兩臺(tái) DTC 變頻器采用光纜通訊技術(shù)，一拖一的牽引方式。該機(jī)主要與工作面輸送機(jī)、 液壓支架、皮帶運(yùn)輸機(jī)等配套使用，可實(shí)現(xiàn)采、裝、運(yùn)的機(jī)械化，達(dá)到綜合機(jī)械化采 煤的高產(chǎn)高效。 第三節(jié) 采煤機(jī)的組成 采煤機(jī)由左、右搖臂，左、右螺旋滾筒，牽引傳動(dòng)箱，外牽引，泵站，控制箱， 牽引調(diào)速裝置，調(diào)高油缸，主機(jī)架，輔助部件，電器系統(tǒng)及附件等部件組成。采煤機(jī) 端面及與工作面運(yùn)輸機(jī)配套尺寸見圖 1-2 采煤機(jī)端面配套圖。 第四節(jié) 采煤機(jī)的特點(diǎn) 采煤機(jī)主要特點(diǎn)是總體結(jié)構(gòu)為多電機(jī)橫向布置，牽引方式為機(jī)載式交流變頻調(diào)速-- 銷軌式無(wú)鏈牽引，電源電壓為 3300 伏，采用單電纜供電，以計(jì)算機(jī)操作、控制并能中 文顯示運(yùn)行狀態(tài)、故障檢測(cè)。 電牽引采煤機(jī)的不同之處以及其本身的特點(diǎn)： 4 1.主機(jī)架為整體鑄焊結(jié)構(gòu)，其強(qiáng)度大、剛性好，各部件的安裝均可單獨(dú)進(jìn)行，部件 間沒有動(dòng)力傳遞和連接，該機(jī)上所有切割反力、牽引力、采煤機(jī)的限位、導(dǎo)向作用力 均由主機(jī)架承受。 2 搖臂為懸掛鉸接與主機(jī)架相聯(lián)接，無(wú)回轉(zhuǎn)軸承及齒輪嚙合環(huán)節(jié)，搖臂功率大，輸 出軸轉(zhuǎn)速低。 3.牽引采用強(qiáng)力鏈軌式無(wú)鏈牽引系統(tǒng)，牽引力大，工作平穩(wěn)可靠，使采煤機(jī)能適應(yīng) 底板起伏較大的工作面。 4.采用鎬型截齒強(qiáng)力滾筒，減少了截齒的消耗，提高了滾筒的使用壽命，并且提高 塊煤率。 5.采煤機(jī)電源電壓等級(jí)為 3300 伏，減小了電纜直徑；單電纜供電使采煤機(jī)拖移電 纜方便自如，減小工作面電纜故障。 6 采用機(jī)載式交流變頻調(diào)速系統(tǒng)，提高了牽引速度和牽引力。 7 采用計(jì)算機(jī)控制，系統(tǒng)簡(jiǎn)單可靠，對(duì)運(yùn)行狀態(tài)隨時(shí)檢測(cè)顯示，顯示內(nèi)容全部中文 顯示，適應(yīng)國(guó)內(nèi)煤礦使用。 8.液壓系統(tǒng)和水路系統(tǒng)的主要元件都是集中在集成塊上，管路連接點(diǎn)少，維護(hù)簡(jiǎn)單。 第五節(jié) 采煤機(jī)的工作面布置情況及工作過(guò)程 一 工作面布置 如圖 12 二 工作過(guò)程 1.綜合機(jī)械化采煤工藝過(guò)程如下： 2.采煤機(jī)自工作面一端開始向另一端采煤； 隨著采煤機(jī)的移動(dòng)，緊接著移動(dòng)液壓支架以便及時(shí)的支護(hù)底板； 3.在采煤機(jī)后面的一定距離處，推移工作面輸送機(jī)；當(dāng)采煤機(jī)移動(dòng)到工作面的另 一端，各工序也都相應(yīng)的完成之后，就實(shí)現(xiàn)了一完整的采煤循環(huán)過(guò)程。 5 圖 1-1 900KW 交流電牽引采煤機(jī)端面圖 圖 1-2 綜采工作面布置圖 1.刮板輸送機(jī),2.滾筒采煤機(jī),4.液壓支架 6 第六節(jié) 采煤機(jī)的主要技術(shù)特征 表 1 1 采煤機(jī)主要技術(shù)特征 序 號(hào) 名 稱 參 數(shù) 1 采高范圍 m 2.53.5 2 機(jī)面高度 mm 1593 3 主機(jī)架長(zhǎng)度 mm 7670 4 適應(yīng)煤層傾角 25 5 適應(yīng)煤層硬度 f4 6 裝機(jī)總功率 kW 900 7 供電源電壓 V 3300 搖臂長(zhǎng)度 mm 2168 搖臂回轉(zhuǎn)中心距 mm 7520 搖臂水平時(shí)最大長(zhǎng)度 mm 13648 上擺角度 30.7 8 搖臂 搖臂 擺角 下擺角度 22.88 功率 kW 400 轉(zhuǎn)速 r/min 1480 電壓 V 3300 截 割 電 機(jī) 冷卻方式 水冷 滾筒轉(zhuǎn)速 r/min 32.7 截割速度 m/s 3.1 滾筒直徑 mm 1800 滾筒截深 mm 800 9 截 割 部 噴霧方式 內(nèi)、外噴霧 功率 kW 240 轉(zhuǎn)速 r/min 014722455 電壓 V 380 牽 引 電 機(jī) 冷卻方式 水 冷 牽引形式 機(jī)載式交流變頻調(diào)速 頻率范圍 Hz 35083 牽引傳動(dòng)比 258.58 牽引速度 m/min 07.712.8 牽引力 kN 300500 11 牽 引 部 牽引中心距 mm 5970 功率 kW 20 轉(zhuǎn)速 r/min 1465 電壓 V 3300 泵 站 電 機(jī) 冷卻方式 水冷 調(diào)高泵額定壓力 MPa 20 調(diào)高泵排量 ml/r 20.9 12 泵站 制動(dòng)器壓力 MPa 2 內(nèi)徑 mm 200 外徑 mm 12013 調(diào)高油缸 活塞桿行程 mm 714 14 最大臥底量 mm 250 7 序 號(hào) 名 稱 參 數(shù) 15 總重 kg 51535 16 整機(jī)尺寸（長(zhǎng)寬高） 1364821281593 8 第二章 采煤機(jī)主要參數(shù)的選擇 第一節(jié) 采煤機(jī)生產(chǎn)率 一 理論生產(chǎn)率 它是采煤機(jī)的最大生產(chǎn)率，是在所給工作面條件下，以最大參數(shù)運(yùn)行時(shí)的生產(chǎn)率， 其計(jì)算公式為： 60(/)tqQHBvth 其中 H 為工作面的平均采高，單位 m ；B 為滾筒的有效截深，單位 m； 為在所qv 給工作面條件下可能的最大工作牽引速度，m/min； 為煤的實(shí)體密度，一般為 1.31.4t/ 。采煤機(jī)的理論生產(chǎn)率是選擇與采煤機(jī)配套的工作面輸送機(jī)、轉(zhuǎn)載機(jī)、帶3m 式輸送機(jī)生產(chǎn)能力的依據(jù)。一般工作面輸送機(jī)的生產(chǎn)率應(yīng)略大于采煤機(jī)的理論生產(chǎn)率。 二 技術(shù)生產(chǎn)率 它指在除去采煤機(jī)必要的輔助工作（如調(diào)動(dòng)機(jī)器、檢查機(jī)器、更換截齒、自開缺 口等）和排除故障所占用的時(shí)間外的生產(chǎn)率。其計(jì)算公式為 式中， 為采煤機(jī)技術(shù)上的可靠性和完備性有關(guān)的參數(shù)，一般為 0.50.7。1K 三 實(shí)際生產(chǎn)率 它是采煤機(jī)工作面每小時(shí)的實(shí)際產(chǎn)量，其計(jì)算公式為: 式中， 為考慮由于工作面其他配套設(shè)備的影響（如采空區(qū)運(yùn)輸系統(tǒng)銜接不良、2K 輸送機(jī)和支護(hù)設(shè)備出現(xiàn)故障等）、處理頂?shù)装迨鹿?、勞?dòng)組織不周等原因造成的采煤 機(jī)被迫停機(jī)所占用時(shí)間的系數(shù)，一般為 0.60.65。 1(/)tQKh2(/)mQKth 9 第二節(jié) 滾筒直徑與截深 一 滾筒直徑 滾筒直徑是指到截齒齒尖的直徑，滾筒直徑大小應(yīng)按煤層厚度來(lái)選取。 雙滾筒采煤機(jī)一般都是一次采全高，即上行或下行各進(jìn)一刀，各完成一個(gè)循環(huán)， 故滾筒直徑應(yīng)稍大于最大采高的一半。 滾筒直徑已經(jīng)系列化：0.6 m ,0.65 m ,0.7 m ,0.8 m , 0.9 m ,1.0 m ,1.25 m ,1.4 m , 1.6 m ,1.8 m ,2.0 m ,2.3 m ,2.6 m 。 二 截深 采煤機(jī)的截割機(jī)構(gòu)每次切入煤的深度叫做截深，是指滾筒外緣到端盤外側(cè)截齒齒 尖的距離，即一次截割的深度。一般取 0.751.0m 。 第三節(jié) 采煤機(jī)采高范圍、臥底量及機(jī)面高度 本采煤機(jī)適用于 2.53.5 米的中厚煤層，滾筒直徑采用 D=1.8 米， 該采煤機(jī)滾筒直徑選用時(shí)按下原則進(jìn)行： 1.保證滿足最大采高和臥底量需求，且經(jīng)濟(jì)合理。 2.保證能把所采煤全部裝入刮板輸送機(jī)。 3.保證上擺角不大于 65 度（因?yàn)樯蠑[角大于 65 度，搖臂受力不好，其穩(wěn)定性差、 剛性很差，同時(shí)，調(diào)高油缸的受力惡劣）。如圖 2-1,方案設(shè)計(jì)的搖臂長(zhǎng)度 L=2168mm， 機(jī)面高度 A=1593mm。KmaxC HmaxLDShAU 圖 2-1 10 最大采高 maxmaxsin22hDHAL 最小采高 inin 最大臥底量 maxmaxsi22hKL 最小臥底量 ininDA 式中 h 為電動(dòng)機(jī)高度，經(jīng)計(jì)算得： 上擺角 max30.7 上擺角 28 最大臥底量 ax5K 11 第三章 采煤機(jī)截割部設(shè)計(jì)的原則和依據(jù) 第一節(jié) 采煤機(jī)截割部總體設(shè)計(jì)原則 機(jī)械傳動(dòng)的方案的選擇優(yōu)勢(shì)對(duì)該電牽引采煤機(jī)的工作能力和外廓尺寸都有著極大 的影響。因此，設(shè)計(jì)時(shí)要遵循一些原則: 1.確定機(jī)械傳動(dòng)的方案時(shí)，應(yīng)滿足機(jī)器生產(chǎn)過(guò)程或工藝對(duì)機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)的要求，既 要做到先進(jìn)又要符合我國(guó)目前生產(chǎn)能力和技術(shù)水平，要求截割部結(jié)實(shí)可靠，結(jié)構(gòu)緊湊， 密封性能好，這是由于井下空間的限制和特殊的井下工作條件來(lái)決定的。 2.要保證機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)盡量地簡(jiǎn)單，要盡量降低制造成本，要便于使用和維護(hù)，同 時(shí)也減少了傳動(dòng)零件的積累誤差，提高傳動(dòng)系統(tǒng)的傳動(dòng)精準(zhǔn)度。傳動(dòng)級(jí)數(shù)要盡可能的 少，級(jí)數(shù)減少可以減少零件數(shù)目和機(jī)器的外廓尺寸。但在某些情況下，傳動(dòng)級(jí)數(shù)的減 少反而會(huì)增大傳動(dòng)的外廓尺寸。設(shè)計(jì)時(shí)要進(jìn)行設(shè)計(jì)方法的選擇，做到統(tǒng)籌兼顧，安排 要合理，節(jié)約。 3.擬訂傳動(dòng)系統(tǒng)時(shí)，要注意整機(jī)性能和尺寸，同時(shí)要注意和主要設(shè)備的配合尺寸等。 第二節(jié) 截割部傳動(dòng)設(shè)計(jì)原則 一 傳動(dòng)比的分配原則 1 各級(jí)傳動(dòng)比不應(yīng)超過(guò)其總傳動(dòng)比的最大值； 2 要使所設(shè)計(jì)的傳動(dòng)系統(tǒng)的各傳動(dòng)機(jī)構(gòu)具有最小外廓尺寸； 3 使各級(jí)大齒輪的浸油深度大致相等，以便實(shí)現(xiàn)噴油潤(rùn)滑； 4 使各級(jí)圓柱齒輪傳動(dòng)中心距保持一定的比例； 5 搖臂箱中的傳動(dòng)比不能太大，否則使搖臂厚度變厚，不利于裝煤。特別是對(duì)于薄 煤層的裝載。 二 齒輪設(shè)計(jì)原則 1 齒數(shù)比 齒數(shù)比 ,對(duì)于一般減速器傳動(dòng)，取 u=68。21Zu 12 2 齒數(shù) 當(dāng)中心距一定時(shí)，齒數(shù)取的越多，則重合度增大，改善了傳動(dòng)的平穩(wěn)性。同時(shí)， 齒數(shù)多則模數(shù)小，齒頂圓直徑小，可使滑動(dòng)比減小，因此磨損小，膠合的危險(xiǎn)性小， 并且又能減小金屬切削量，節(jié)省材料，降低加工成本。但是齒數(shù)增多則模數(shù)減小，輪 齒的抗彎強(qiáng)度降低，因此，在滿足抗彎強(qiáng)度的條件下，宜取較多的齒數(shù)。 通常取齒數(shù)小于等于 1830，閉式傳動(dòng)，硬度小于 350HBS,過(guò)載不大，宜取較大 值；硬度大于 350HBS,過(guò)載大，宜取較小值；開式傳動(dòng)宜取較小值。對(duì)載荷平穩(wěn)、不 重要的手動(dòng)機(jī)構(gòu)甚至可取 1012，而對(duì)高速膠合危險(xiǎn)性大的傳動(dòng)，用大于等于 2527，一般減速器中常取 =100200。12Z 3 模數(shù) m 模數(shù)由強(qiáng)度計(jì)算或結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)確定，要求圓整為標(biāo)準(zhǔn)值，傳遞動(dòng)力的傳動(dòng)齒輪模數(shù) m2。初步確定模數(shù)時(shí)，一般對(duì)于軟齒面齒輪（齒面硬度 350HBS）外嚙合傳動(dòng)， m =（0.007 0.02）a ；對(duì)硬齒面齒輪（齒面硬度350HBS）外嚙合傳動(dòng) m =（0.016 0.0315）a ； 載荷平穩(wěn)，中心距大的取小值，反之取大值。 4 齒寬系數(shù) d 由齒輪的強(qiáng)度公式 可知，輪齒越寬，承載能力也愈高，因而輪10.5abdu 齒不宜過(guò)窄；但增大齒寬又會(huì)使齒面上的載荷分布更趨不均勻，故齒寬系數(shù)應(yīng)取得適 合。圓柱齒輪齒寬系數(shù)的薦用值列于下表。對(duì)于標(biāo)準(zhǔn)圓柱齒輪減速器，齒寬系數(shù)取為 ；所以對(duì)于外嚙合齒輪傳動(dòng) 的值規(guī)定為110.5dabua 0.2，0.25，0.30，0.40，0.50，0.60，0.80，1.0，1.2。運(yùn)用設(shè)計(jì)計(jì)算公式時(shí)，對(duì)于標(biāo)準(zhǔn) 減速器，由表 2-1 可先選定再用上式計(jì)算出相應(yīng)的 值。d 表 3-1 寬系數(shù) 裝置狀況 兩支撐相對(duì)小齒輪作對(duì)稱 布置 兩支撐相對(duì)小齒輪作不 對(duì)稱布置 小齒輪作懸臂布 置d 0.91.4（1.21.9 ） 0.71.15（1.11 .65） 0.40.6 注:1 皆為硬齒面時(shí) 應(yīng)取表中下限的數(shù)值；若皆為軟齒面或僅大齒輪為軟齒面時(shí)d 可取表中偏上限的數(shù)值； d 2 括號(hào)內(nèi)的數(shù)值用于人字齒輪，此時(shí) b 為人字齒輪的總寬度； 13 3 金屬切削機(jī)床的齒輪傳動(dòng)，若傳遞的功率不大時(shí)， 可小到 0.2； d 4 非金屬齒輪可取 0.51.2。 d 三 軸承類型的選取 本方案設(shè)計(jì)時(shí)所用的軸承均從機(jī)械工業(yè)出版社的機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)一書中查取。 本方案設(shè)計(jì)時(shí)，所用軸承多為調(diào)心滾子軸承，該軸承有如下優(yōu)點(diǎn)： 1 具有兩列滾子，主要承受徑向載荷，同時(shí)也能承受任一方向的軸向載荷； 2 該類軸承外圈滾道是球面形，故其調(diào)心性能良好，允許內(nèi)外圈相錯(cuò)一定角度，可 以補(bǔ)償同軸度產(chǎn)生的誤差； 3 對(duì)于制造偏差及沖擊載荷的作用，基本不影響軸承的正常工作； 4 在相同尺寸大小的條件下，它比同類軸承承載能力大壽命長(zhǎng)； 5 有較高的徑向載荷能力，特別適用于重載或振動(dòng)載荷工作條件下，但不能承受純 軸向載荷。 14 第四章 采煤機(jī)截割部傳動(dòng)設(shè)計(jì) 第一節(jié) 傳動(dòng)方案設(shè)計(jì) 一 確定傳動(dòng)類型 根據(jù)采煤機(jī)的總體設(shè)計(jì)原則，本機(jī)在設(shè)計(jì)前考慮過(guò)兩種方案。 方案一：如圖 4-1，采用四級(jí)傳動(dòng)，第一級(jí)采用直齒輪傳動(dòng)，第三，四級(jí)采用直齒 輪傳動(dòng)，第二級(jí)采用圓弧錐齒輪傳動(dòng)，。 方案一的特點(diǎn)：這種傳動(dòng)方式改裝較為方便，箱體結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，易鑄造，側(cè)面搖臂 突出在采煤機(jī)身寬度外面，所以滾筒離運(yùn)輸機(jī)較遠(yuǎn)，對(duì)裝煤效果和工作穩(wěn)定性都不利。 側(cè)面搖臂的支承呈懸臂結(jié)構(gòu)，支承間距一般較小，故支承剛度差。但是，側(cè)面搖臂不 影響大塊煤的通過(guò)和滾筒的臥底，有利于擴(kuò)大采煤機(jī)的工作行程。當(dāng)采高較大時(shí)，采 落的塊度較大，因而需要在截割部端頭設(shè)破碎器時(shí)，只能用側(cè)面搖臂。而且錐齒輪容 易損壞，機(jī)身長(zhǎng)度較大。 圖 4-1 方案二: 如圖 4-2 所示，采用四級(jí)傳動(dòng)，第一級(jí)采用直齒輪傳動(dòng)，第二級(jí)采用直齒 輪傳動(dòng)，三、四級(jí)采用行星齒輪傳動(dòng)。 方案二的特點(diǎn)：這種傳動(dòng)方式的電動(dòng)機(jī)軸和滾筒軸平行，取消了容易損壞的錐齒 輪，使傳動(dòng)更加簡(jiǎn)單，而且調(diào)高范圍大，機(jī)身長(zhǎng)度小，承載能力大，工作平穩(wěn)；但傳 動(dòng)結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，要求制造精度高。 由安裝在搖臂端部的交流電機(jī),（1）機(jī)輸出軸聯(lián)接的第一傳動(dòng)軸（）帶動(dòng)與第一 傳動(dòng)軸用花鍵聯(lián)接的變速齒輪（j），變速齒輪（j）帶動(dòng)變速齒輪（g），變速齒輪 15 （g）通過(guò)與之聯(lián)接的齒輪軸（h）傳遞給一系列惰輪（f）、（e）、（d），把動(dòng)力傳 遞給雙行星減速裝置的太陽(yáng)輪（a），通過(guò)太陽(yáng)輪（a ）上齒輪傳遞給安裝在行星架 （H）上的 3 個(gè)行星齒輪（c），行星齒輪（c ）又與一個(gè)固定的內(nèi)齒輪（b）相嚙合， 這樣就帶動(dòng)行星架（H）轉(zhuǎn)動(dòng)，行星架（H）上的齒又傳動(dòng)第二級(jí)行星減速機(jī)構(gòu)，行星 架（H）上的齒帶動(dòng)安裝于二級(jí)行星架（ ）上的二級(jí)行星齒輪（ ），行星齒輪（1H1c ）又與固定的內(nèi)齒輪（ ）相嚙合，這樣就帶動(dòng)二級(jí)行星架（ ）轉(zhuǎn)動(dòng)，滾筒座1c1b H （3）用花鍵連接在二級(jí)行星架（ ）上，行星架（ ）的轉(zhuǎn)動(dòng)就帶動(dòng)滾筒座旋轉(zhuǎn)。11 滾筒是通過(guò)本身的錐形法蘭結(jié)構(gòu)安裝在搖臂的滾筒座上。 圖 4-2 各級(jí)傳動(dòng)的特點(diǎn)： 第一級(jí)采用直齒圓柱齒輪傳動(dòng)，與軸通過(guò)矩形花鍵連接，可拆換以改變滾筒轉(zhuǎn)速。 第二級(jí)采用直齒圓柱齒輪傳動(dòng)，為增強(qiáng)齒輪的接觸強(qiáng)度，提高兩輪的齒根彎曲強(qiáng) 度，采用正變位。 第三、四級(jí)采用采用雙行星機(jī)構(gòu)，行星齒輪傳動(dòng)具有體積小，重量輕，承載能力 大、效率高和工作平穩(wěn)等優(yōu)點(diǎn)。為使行星架減速傳動(dòng)的行星輪載荷分配均勻，補(bǔ)償制 造誤差，該次設(shè)計(jì)的雙行星減速設(shè)計(jì)有均載機(jī)構(gòu)，第一級(jí)行星減速為中心輪柔動(dòng)與行 16 星架浮動(dòng)，其噪音低，浮動(dòng)效果好，工作可靠。第二級(jí)行星減速為中心輪浮動(dòng)。為抗 振需要，內(nèi)齒圈設(shè)計(jì)成薄壁構(gòu)件，以增加柔性。 從整體上看，方案二較方案一好，因此，本截割部傳動(dòng)按系統(tǒng)方案二設(shè)計(jì)。 如圖 4-2 所示，圖為 MGTY400/900-3.3D 電牽引采煤機(jī)截割部傳動(dòng)系統(tǒng)圖。 確定電動(dòng)機(jī)類型及轉(zhuǎn)速 查閱資料，選擇 YBC-400G(防爆型) 電動(dòng)機(jī)，輸出功率 400KW，轉(zhuǎn)速 1480r/m。 二 分配傳動(dòng)比 傳動(dòng)裝置總傳動(dòng)比 由選定的電動(dòng)機(jī)滿載轉(zhuǎn)速 和工作機(jī)主動(dòng)軸轉(zhuǎn)速 確定,即i mnwn26.457.3180wmni 設(shè)第一級(jí)直齒傳動(dòng)比為 ，第二級(jí)直齒傳動(dòng)比為 ，第三級(jí)兩級(jí)行星齒輪傳動(dòng)比 。1i 2i 3i 取第一級(jí)直齒傳動(dòng)比為 =1.3，第二級(jí)直齒傳動(dòng)比為 =2.15，則第三級(jí)雙行星齒輪傳動(dòng) 比 =16.176。 根據(jù)各級(jí)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)傳動(dòng)比選擇合適得齒數(shù):3i =39, =30 , =27 , = = = =58iZjhZfedZg =1.32.14816.19256=45.219205實(shí) 驗(yàn)算傳動(dòng)比誤差= =0.0038%<5%，合格。i實(shí) 三 計(jì)算傳動(dòng)裝置的運(yùn)動(dòng)參數(shù) 1 計(jì)算各軸的轉(zhuǎn)速： 軸：1480r/m8 軸： min/46.138.012 rin 軸、軸、軸、軸： min/530148.263 ri 軸： n/7.19256.034 rin 2 計(jì)算各軸功率： 滾動(dòng)軸承效率 =0.98，圓柱直齒齒輪效率 =0.97，雙 NGW 型效率 =0.95。123 17 軸： =400kw1P 軸： = =380.24kw22 軸： = =361.46kw31 軸： = =343.60kw4P2 軸： = =326.63kw51 軸： = =310.49kw62 軸： = =294.97kw7P3 3 計(jì)算各軸的輸入轉(zhuǎn)矩： 計(jì)算公式：T=9550 n 將以上計(jì)算結(jié)果整理，得表 4-1，如下： 表 4- 1 軸名 功率(kw) 轉(zhuǎn)矩（ ）mN/轉(zhuǎn)速(r/min) 傳動(dòng)比 效率 軸 400 2581.1 1480 1.3 0.95 軸 380.24 3189.7 1138.46 2.148 0.95 軸 361.46 6504.8 530.0 1 0.95 軸 343.60 6191.3 530.0 1 0.95 軸 326.63 5885.5 530.0 1 0.95 軸 310.49 5594.9 530.0 軸 294.97 86145.7 32.7 16.193 0.95 18 第二節(jié) 傳動(dòng)零件的設(shè)計(jì)計(jì)算 一 第一級(jí)圓柱直齒齒輪傳動(dòng)的設(shè)計(jì)計(jì)算 （一） 齒輪材料、精度等級(jí)及齒數(shù) 因采煤機(jī)的一般工作環(huán)境是高速、重載，所以采用鍛鋼，選取性能優(yōu)良的合金鋼。 查閱機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)表 10-1，選擇小齒輪：20CrMnTi, 滲碳淬火， 硬度：HRC 59 ， =1475 MPa， 830 MpaBS 大齒輪：20CrMnTi，滲炭淬火， 硬度：HRC 為 59， =1475 Mpa， 830 MpaBS 精度等級(jí)：估算圓周速度約為 15m/s，選擇 7 級(jí)精度。 齒 數(shù)： =30 , =39。1Z2 （二） 彎曲疲勞強(qiáng)度設(shè)計(jì) 計(jì)算項(xiàng)目 計(jì)算說(shuō)明及過(guò)程 計(jì)算結(jié)果 初步確定小齒輪模數(shù) m 查機(jī)械設(shè)計(jì)p200，由公式 （10-7） 132FaSdYKTz 輸入轉(zhuǎn)矩 1T=9.55 N1602nP=2.58 1T 60 N 齒寬系數(shù) d 查機(jī)械設(shè)計(jì)，由表 10- 7，硬齒面、兩支承相對(duì)于小齒輪作 對(duì)稱布置 =0.4d 使用系數(shù) AK查機(jī)械設(shè)計(jì)，由表 10-2 ，電動(dòng)機(jī)、嚴(yán)重沖擊4 =1.75AK 動(dòng)載系數(shù) V查機(jī)械設(shè)計(jì)由圖 10-8 ， 4 設(shè) v=15m/s =1.4V 齒向載荷 分布系數(shù) 查機(jī)械設(shè)計(jì)由圖 10-4 ，4 =1.02 齒間載荷 分布系數(shù) K 查機(jī)械設(shè)計(jì)由表 10-3 ， 直齒圓柱齒輪， 設(shè) ,7 級(jí)精度mNbFKtA/10 =1.1K 19 計(jì)算項(xiàng)目 計(jì)算說(shuō)明及過(guò)程 計(jì)算結(jié)果 載荷系數(shù) K=KVA=2.75K 齒根彎曲疲勞應(yīng)力 F 查機(jī)械設(shè)計(jì)p200，由公式： = FSaFYmbdT12 5.21FaY 齒輪齒形系數(shù) FaY查機(jī)械設(shè)計(jì)，由圖 10-17查得4 42.6Sa 查機(jī)械設(shè)計(jì)，由圖 10-18 查得4 1Y齒輪應(yīng)力修正系數(shù) Sa 重合度 查機(jī)械設(shè)計(jì)，p200，由公式 求得 =1.69 重合度系數(shù) Y查機(jī)械設(shè)計(jì)，p200，由公式105，求得 =0.68167FMPa 許用齒根彎曲疲勞應(yīng)力FFSTXNFYlim2lim150F 齒輪彎曲疲勞極限應(yīng)力limF 查機(jī)械設(shè)計(jì)，由圖 10-24 查得4 liPa =0.8631NY 壽命系數(shù) NY由表 6-124 02.613YN =0.8632 尺寸系數(shù) X查機(jī)械設(shè)計(jì)，由圖 6-25查得4 =0.98X 重合度系數(shù) STY查機(jī)械設(shè)計(jì)，由式 6-14查得 =2.0STY 彎曲疲勞強(qiáng)度安全系數(shù)FS查機(jī)械設(shè)計(jì)，由表 6-12 查得4 =1.25F 比較選擇齒輪校核彎曲 疲勞強(qiáng)度 1 20.60.57FaSFaSYY 按小齒輪計(jì)算 20 計(jì)算項(xiàng)目 計(jì)算說(shuō)明及過(guò)程 計(jì)算結(jié)果 計(jì)算模數(shù) m 由（10-7） m=7.646，4 查機(jī)械原理表10-1 取 m=8mm 中心距 a a = 21zma = 276 =240mm1d 齒輪分度圓直徑 d =240mm1d =312mm2z =312mm2 小齒輪齒寬 1bb= =96 取 =95d11b=951b 大齒輪齒寬 2= 52b=902 （三） 按齒面疲勞強(qiáng)度校核： 計(jì)算項(xiàng)目 計(jì)算說(shuō)明及過(guò)程 計(jì)算結(jié)果 齒面接觸應(yīng)力 H 查機(jī)械設(shè)計(jì)p202，得 =268.4 EHZ12KTudb 動(dòng)載系數(shù) VKv= =17.66m/s106n=1.41VK 齒間載荷 分布系數(shù) NdTFt24951 ,mbtA/0/.3 原假設(shè)合理 =1.1 載荷系數(shù) K= KVA=2.76K 節(jié)點(diǎn)區(qū)域系數(shù) HZ查機(jī)械設(shè)計(jì)p203，由圖 10-20 4=2.5HZ 重合度系數(shù) 查機(jī)械設(shè)計(jì)p202，可求得 =0.9 彈性系數(shù) E查機(jī)械設(shè)計(jì)p202，由表 10-5 得4=189.8E 齒面接觸許用應(yīng)力H=HlimNZwS 21 計(jì)算項(xiàng)目 計(jì)算說(shuō)明及過(guò)程 計(jì)算結(jié)果 小齒輪接觸疲勞極 限應(yīng)力 lim1H查機(jī)械設(shè)計(jì)，由圖 10-25 4 =1500 MPalim1H 大齒輪接觸疲勞極 限應(yīng)力 li2H查機(jī)械設(shè)計(jì)，由圖 10-25 ， 4 =1500 MPali2H 小齒輪壽命系數(shù)1NZ查機(jī)械設(shè)計(jì)，由圖 10-23 ，允4 許由一定點(diǎn)蝕， =0.9881NZ 大齒輪壽命系數(shù)2 查機(jī)械設(shè)計(jì)，由圖 10-23 ，允4 許由一定點(diǎn)蝕， =0.9912 安全系數(shù) HS查機(jī)械設(shè)計(jì)，p213，取 =1HS 小齒輪齒面接觸許 用應(yīng)力 1H= 1Hlim1NZwS=1304.16MP1 a 大齒輪齒面接觸許 用應(yīng)力 2H= 2Hlim2NS=1308.12MP2H a 齒面接觸許用應(yīng)力H=
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