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中國(guó)礦業(yè)大學(xué)2008屆本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 91頁(yè)
1 概述
1.1采煤機(jī)的發(fā)展概況
機(jī)械化采煤開始于二十世紀(jì)40年代，是隨著采煤機(jī)械的出現(xiàn)而開始的。40年代初期，英國(guó)、蘇聯(lián)相繼生產(chǎn)了采煤機(jī)，德國(guó)生產(chǎn)了刨煤機(jī)，使工作面落煤、裝煤實(shí)現(xiàn)了機(jī)械化。但當(dāng)時(shí)的采煤機(jī)都是鏈?zhǔn)焦ぷ鳈C(jī)構(gòu)，能耗大、效率低，加上工作面輸送機(jī)不能自移，所以限制了采煤機(jī)生產(chǎn)率的提高。
50年代初期，英國(guó)、德國(guó)相繼生產(chǎn)出滾筒式采煤機(jī)、可彎曲刮板輸送機(jī)和單體液壓支柱，大大推進(jìn)了采煤機(jī)械化技術(shù)的發(fā)展。由于當(dāng)時(shí)采煤機(jī)上的滾筒是死滾筒，不能實(shí)現(xiàn)調(diào)高，因而限制了采煤機(jī)的適用范圍，我們稱這種固定滾筒采煤機(jī)為第一代采煤機(jī)。
60年代是世界綜采技術(shù)的發(fā)展時(shí)期，第二代采煤機(jī)——單搖臂滾筒采煤機(jī)的出現(xiàn)，解決了采高調(diào)整問(wèn)題，擴(kuò)大了采煤機(jī)的適用范圍，特別是1964年第三代采煤機(jī)——雙搖臂滾筒采煤機(jī)的出現(xiàn)，進(jìn)一步解決了工作面自開缺口的問(wèn)題，再加上液壓支架和可彎曲輸送機(jī)的不斷完善等等，把綜采技術(shù)推向了一個(gè)新水平，并且在生產(chǎn)中顯示了綜采機(jī)械化采煤的優(yōu)越性——高產(chǎn)、高效、安全和經(jīng)濟(jì)。
進(jìn)入70年代，綜采機(jī)械化得到了進(jìn)一步的發(fā)展和提高，綜采設(shè)備開始向大功率、高效率及完善性能和擴(kuò)大使用范圍等方向發(fā)展。1970年采煤機(jī)無(wú)鏈牽引系統(tǒng)的研制成功以及1976年出現(xiàn)的第四代采煤機(jī)——電牽引采煤機(jī)，大大改善了采煤機(jī)的性能，并擴(kuò)大了它的使用范圍。
80年代，德國(guó)、美國(guó)、英國(guó)都開發(fā)成功各種交、直流電牽引采煤機(jī)，同時(shí)把計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)用在采煤機(jī)上。并且開始重視系列化采煤機(jī)的開發(fā)工作，一種功率的采煤機(jī)可以派生出多種機(jī)型，主要元部件在不同功率的采煤機(jī)上都能通用，這樣不僅擴(kuò)大了工作面的適應(yīng)范圍，而且便于用戶配件的管理。采煤機(jī)系列化是20世紀(jì)80年代采煤機(jī)發(fā)展中非常突出的特點(diǎn)。
至此，緩傾斜中厚煤層的綜采機(jī)械化問(wèn)題已經(jīng)基本得到解決，專家開始對(duì)實(shí)現(xiàn)厚煤層、薄煤層、急傾斜及其它難采煤層開采的綜采機(jī)械的研發(fā)，以適用不同的開采條件。
1.2國(guó)內(nèi)電牽引采煤機(jī)的技術(shù)特點(diǎn)及趨勢(shì)
1.2.1采煤機(jī)的技術(shù)特點(diǎn)
⑴電牽引采煤機(jī)已成為國(guó)內(nèi)采煤機(jī)的研究重點(diǎn)
國(guó)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(diǎn)轉(zhuǎn)向電牽引采煤機(jī);通過(guò)交流、直流電牽引采煤機(jī)的對(duì)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。電牽引替代液壓牽引，交流調(diào)速代替直流調(diào)速已成為國(guó)內(nèi)采煤機(jī)的發(fā)展方向。
⑵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對(duì)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)450k W，牽引電機(jī)功率達(dá)2×50kW。
⑶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450～600kN。
⑷電機(jī)橫向布置總體結(jié)構(gòu)發(fā)展迅速
近年來(lái)，我國(guó)基本停止了縱向布置采煤機(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(dòng)橫向布置的總體結(jié)構(gòu)。
⑸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的PLC控制系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了運(yùn)行狀態(tài)的監(jiān)控、監(jiān)測(cè)功能，以及故障記憶和診斷功能;研制成功井下無(wú)線電離機(jī)控制并得到推廣使用。
⑹滾筒截深不斷增大
目前已由630mm增至800mm，預(yù)計(jì)今后可能增至1000mm。
⑺采煤機(jī)的可靠性將成為國(guó)產(chǎn)采煤機(jī)越來(lái)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)7000～10000t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(lái)越受到重視，成為中國(guó)采煤機(jī)越來(lái)越重要的綜合性能指標(biāo)。
1.2.2采煤機(jī)的發(fā)展趨勢(shì)
電牽引采煤機(jī)經(jīng)過(guò)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)已集中采用了當(dāng)今世界最先進(jìn)的科學(xué)技術(shù)成為具有人工智能的高自
動(dòng)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(shì)可簡(jiǎn)要?dú)w結(jié)如下:
⑴電牽引系統(tǒng)向交流變頻調(diào)速牽引系統(tǒng)發(fā)展。
⑵結(jié)構(gòu)形式向多電機(jī)驅(qū)動(dòng)橫向布置發(fā)展。
⑶監(jiān)控技術(shù)向自動(dòng)化、智能化、工作面系統(tǒng)控制及遠(yuǎn)程監(jiān)控發(fā)展。
⑷性能參數(shù)向大功率、高參數(shù)發(fā)展。
⑸綜合性能向高可靠性和高利用率發(fā)展。
國(guó)內(nèi)電牽引采煤機(jī)研制方向與國(guó)際發(fā)展基本一致經(jīng)過(guò)近15年的研究，已取得較大進(jìn)展但離國(guó)際先進(jìn)水平特別是在監(jiān)控技術(shù)及可靠性方面尚有較
大差距，必須進(jìn)行大量的技術(shù)和試驗(yàn)研究。
1.3 MG200/456-AWD交流電牽引采煤機(jī)
MG200/456—AWD型采煤機(jī)是一種多電機(jī)驅(qū)動(dòng)，橫向布置的交流電牽引矮型無(wú)拖架采煤機(jī)，其截割功率為2×200KW，調(diào)高功率為16KW，牽引功率2×20KW，采用交流變頻調(diào)速系統(tǒng)，變頻調(diào)速裝置采用機(jī)載式，適用于采高1.1～2.3m,煤層傾角≤40°的薄煤層工作面，要求煤層頂板中等穩(wěn)定，底板起伏不大，不過(guò)于松軟，媒質(zhì)硬或中硬，能截割一定的矸石夾層，工作面長(zhǎng)度以150～200m為宜。
該采煤機(jī)的電氣設(shè)備符合礦用防爆規(guī)程要求可再有瓦斯或煤塵爆炸危險(xiǎn)的礦井中使用，并可在海拔不超過(guò)1000m周圍介質(zhì)不超過(guò)35℃，空氣濕度不大于97﹪（在25℃時(shí)）的情況下可靠的工作。
MG200/456-AMD型采煤機(jī)機(jī)身上分為左右電牽引部、中間電控箱、左右截割搖臂五大部份機(jī)身之間采用液壓螺母和高強(qiáng)螺母聯(lián)接，簡(jiǎn)單可靠，拆卸方便，左右搖臂與左右電牽引部通過(guò)自身耳軸相聯(lián)結(jié)。采煤機(jī)調(diào)高油缸位于煤壁側(cè)牽引殼體下方外置油缸，采煤機(jī)供水系統(tǒng)，供油系統(tǒng)，機(jī)間電纜均布置于機(jī)身后面，由后護(hù)板保護(hù)，端頭按鈕站可實(shí)現(xiàn)采煤機(jī)起停，牽引換向，調(diào)高，輸送機(jī)停止等功能，中間可實(shí)現(xiàn)手動(dòng)調(diào)高。
主要特點(diǎn)
a 該機(jī)功率大、機(jī)身矮、多電機(jī)橫向布置，整機(jī)結(jié)構(gòu)緊湊，取消了螺旋傘齒輪和結(jié)構(gòu)復(fù)雜的通軸。
b 采用積木式組合；使各部件間相互獨(dú)立，更換方便。各部件間聯(lián)結(jié)采用高強(qiáng)螺母、液壓螺母，螺栓聯(lián)結(jié)，不易松動(dòng)。
c 截割電機(jī)，牽引電機(jī)等主要元部件均可從采空區(qū)抽出，容易更換，方便維修。本機(jī)無(wú)底拖架，從而加大機(jī)身下面的過(guò)煤高度，取消了外接行走機(jī)構(gòu)，牽引與行走做成一體，使機(jī)身整體尺寸緊湊，縮小了機(jī)身高度。
d 整體彎搖臂結(jié)構(gòu)，剛性好，過(guò)煤空間大，裝煤效果好。
e 中間牽引手動(dòng)調(diào)高，兩端牽引電動(dòng)調(diào)高，遠(yuǎn)控。
f 變頻器，逆變器，變壓器等均布置在中間電控箱內(nèi)。
g 具有四象限工作的優(yōu)越特性，采煤機(jī)可根據(jù)生產(chǎn)的需要實(shí)現(xiàn)加速減速或停止，尤其在煤層傾角較大的工作面，在機(jī)器可能下滑的情況下，采煤機(jī)能按要求給定的速度下運(yùn)行。
h 操作方便，可靠性高，事故率低，開機(jī)率高，可滿足高產(chǎn)高效工作面的要求。
i PLC控制、GOT顯示、單點(diǎn)啟動(dòng)、多點(diǎn)操作，可離機(jī)控制。
1.3.1 結(jié)構(gòu)特征與工作原理
圖1.1 雙滾筒采煤機(jī)
1- 電動(dòng)機(jī)；2-牽引部；3-牽引鏈；4-截割部減速器；5-搖臂；6-滾筒；7-弧形擋煤板；
8-底托架；9-滑靴；10-調(diào)高油缸；11-調(diào)斜油缸；12-拖纜裝置；13-電氣控制箱
㈠ 搖臂
搖臂主要由截割電動(dòng)機(jī)、搖臂殼、一軸組件、惰輪組件、二軸組件、三軸組件、拔叉組件、行星減速器，內(nèi)噴霧系統(tǒng)等組成。左右搖臂減速器除殼體不同外，其余零部件完全相同，可互換使用。
搖臂直接由截割電動(dòng)機(jī)拖動(dòng)，經(jīng)三級(jí)直齒輪傳動(dòng)和一級(jí)行星機(jī)構(gòu)傳動(dòng)，將動(dòng)力傳遞到截割滾筒，實(shí)現(xiàn)了采煤機(jī)落煤和裝煤的作用。
搖臂有如下特點(diǎn)：
（1）搖臂回轉(zhuǎn)采用小鉸軸結(jié)構(gòu)。
（2）搖臂齒輪減速器都是簡(jiǎn)單的直齒傳動(dòng)，精度高，傳動(dòng)效率高。
（3）行星傳動(dòng)內(nèi)齒圈采用座入搖臂殼內(nèi)結(jié)構(gòu)，運(yùn)轉(zhuǎn)中不易松動(dòng)，工作平穩(wěn)。
（4）采用彎搖臂形式，加大了裝煤口，提高裝煤效率，增加塊煤率。
（5）搖臂殼體采用整體鑄鋼結(jié)構(gòu)，外殼有焊接的冷卻水套，用于冷卻和內(nèi)噴霧供水噴霧降塵。
㈡ 截割電動(dòng)機(jī)
截割電動(dòng)機(jī)為礦用割爆型三相交流異步電動(dòng)機(jī)，可用于環(huán)境溫度下于40℃，有甲烷或爆炸性煤塵工作面，橫向安裝在采煤機(jī)搖臂上，采用實(shí)心軸傳動(dòng)結(jié)構(gòu)，強(qiáng)度高，外殼采用水套冷卻。
左右截割電動(dòng)機(jī)通用，接線喇叭口可以改變方向，方便電纜引入，拆裝時(shí)，可以利用電動(dòng)機(jī)聯(lián)接法蘭上的頂絲螺孔頂出，從老塘側(cè)抽出，拆裝方便。
使用時(shí)注意開機(jī)前應(yīng)先檢查冷卻水的水量，先通水后起電動(dòng)機(jī)，嚴(yán)禁斷水使用，電動(dòng)機(jī)長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行后不要馬上關(guān)閉冷卻水，發(fā)現(xiàn)有異樣聲響時(shí)，應(yīng)立即停車檢查。
一軸組件由軸齒輪、軸承、端蓋、骨架油封、油封架等組成，軸齒輪由軸承對(duì)稱支撐在軸承杯上，并通過(guò)漸開線花鍵與電動(dòng)機(jī)輸出軸相聯(lián)接，軸承的軸向間隙應(yīng)保持0.15～0.35之間。
惰輪軸組I主要由齒輪、心軸、軸承、距離套等組成，靠心軸與殼體臺(tái)階定位。
二軸組件主要由齒輪Ⅰ、齒輪Ⅱ、軸承、花鍵軸、端蓋等組成。矩形花鍵由二個(gè)軸承支撐在箱體上，花鍵上裝有二個(gè)齒輪，其中一個(gè)為離合齒輪與撥叉相連，推動(dòng)撥叉可實(shí)現(xiàn)搖臂的離或合兩個(gè)位置，軸承的軸向間隙，保持在0.15～0.35mm之間.
三軸組件主要由軸齒輪Ⅰ、齒輪Ⅱ、軸承、端蓋、距離套、密封圈等組成，齒輪通過(guò)矩形花鍵套在軸齒輪Ⅰ上，軸齒輪Ⅰ由二個(gè)軸承支撐在箱體上。調(diào)整墊用來(lái)調(diào)整軸承的軸向間隙，保持在0.15～0.35mm。惰輪軸Ⅱ共有兩組，其定位方式與惰輪軸Ⅰ相同，這兩組軸安裝方向相反。
四軸組件為行星減速器輸入軸組，其齒輪大齒輪內(nèi)孔為花鍵與太陽(yáng)輪相連，兩軸承內(nèi)圈安裝在大齒輪的空心軸上，而外圈安裝在套杯上，軸承間隙應(yīng)調(diào)整在0.15～0.35mm之間。
2.1.7 內(nèi)噴霧供水裝置由接頭、水封、泄漏環(huán)、油封、軸承裝置外殼、軸承、不銹鋼送水管、○形圈、定位銷、管座、高壓軟管等組成。
不銹鋼送水管插入靠煤壁側(cè)管座時(shí)，管上的缺口對(duì)準(zhǔn)座上的定位銷，使送水管和滾筒軸（行星架）一起轉(zhuǎn)動(dòng)，靠?jī)?nèi)外兩道○型圈密封，送水管靠老塘側(cè)通過(guò)軸承支撐在軸承裝置外殼內(nèi)，因兩者有相對(duì)旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，為防止內(nèi)噴霧水進(jìn)入搖臂油池，在送水管殼體，靠特制的水封防漏水，在水封的后面又架設(shè)了一只骨架油封（材料與普通油封不同）起防水，防塵作用，在該水封和油封間裝有泄漏環(huán)，經(jīng)水封泄漏的水通過(guò)水封裝置外殼流出搖臂殼體外，油封是為防止油液外漏而設(shè)置的。
內(nèi)噴霧水通過(guò)接頭座與噴霧冷卻系統(tǒng)的相應(yīng)管路相通，經(jīng)送水管，煤壁側(cè)高壓管與滾筒的內(nèi)噴霧供水口相連，進(jìn)入滾筒水道。
行星減速器為四個(gè)行星輪減速機(jī)構(gòu)，主要由太陽(yáng)輪、行星輪、內(nèi)齒圈、行星架支撐軸承，平面浮動(dòng)油封裝置和方形聯(lián)接套等組成，太陽(yáng)輪的另一端與搖臂大齒輪的內(nèi)花鍵相聯(lián)，輸入轉(zhuǎn)矩，當(dāng)太陽(yáng)輪轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，驅(qū)動(dòng)行星輪沿本身軸線自轉(zhuǎn)，同時(shí)又帶動(dòng)行星架繞其軸線轉(zhuǎn)動(dòng)，行星架通過(guò)花鍵和方形連接套聯(lián)接，將輸出轉(zhuǎn)矩傳給滾筒。
行星齒輪傳動(dòng)利用四個(gè)行星輪嚙合的形式，結(jié)構(gòu)緊湊，傳動(dòng)比大。傳動(dòng)可靠，考慮行星輪間均載，采用太陽(yáng)輪浮動(dòng)結(jié)構(gòu)，太陽(yáng)輪浮動(dòng)靈敏，反力矩小，浮動(dòng)量通過(guò)與大齒輪相配合的外花鍵側(cè)隙來(lái)保證。
行星架前端靠軸承支撐，此軸承兩端面需控制軸向間隙0.15～0.35mm后端靠軸承支撐。
方形聯(lián)結(jié)套采用平面浮動(dòng)油封裝置，能適應(yīng)行星機(jī)構(gòu)的軸向竄動(dòng)，適應(yīng)在有煤塵和煤泥的工況下工作。
㈢ 牽引部
1 左電牽引部
左電牽引部由左電牽引部殼體、牽引電機(jī)、電機(jī)軸組、牽引二軸、制動(dòng)軸、雙行星減速器、液壓制動(dòng)器、行走輪組成等組成。
牽引電動(dòng)機(jī)輸出的轉(zhuǎn)矩經(jīng)二級(jí)直齒圓柱齒輪和二級(jí)行星齒輪減速器減速后，由行星架輸出，通過(guò)驅(qū)動(dòng)輪與行走輪相嚙合，再由行走輪與工作面輸送機(jī)上的銷軌嚙合使采煤機(jī)來(lái)回行走，同時(shí)制動(dòng)軸出軸通過(guò)花鍵與液壓制動(dòng)器相連，實(shí)現(xiàn)電牽引的制動(dòng)。
2 牽引電動(dòng)機(jī)
牽引電動(dòng)機(jī)為隔爆型三相交流調(diào)速電動(dòng)機(jī)，與變頻調(diào)速裝置配套作為采煤機(jī)的牽引動(dòng)力源，可適用于環(huán)境溫度小于40℃，相對(duì)濕度不大于97﹪。
3 液壓制動(dòng)器
液壓制動(dòng)器是由螺塞、外殼、碟形彈簧、活塞、圓盤、壓盤、外摩擦片、內(nèi)摩擦片、底座、花鍵套等組成。當(dāng)采煤機(jī)在正常工況下工作時(shí)，由調(diào)高泵輸出的壓力油經(jīng)集成塊和制動(dòng)電磁閥進(jìn)入液壓制動(dòng)器的外接油口，活塞在油壓下壓緊碟形彈簧組，壓盤與內(nèi)外摩擦片脫離接觸，液壓制動(dòng)器呈現(xiàn)自由空轉(zhuǎn)狀態(tài)，當(dāng)電控系統(tǒng)發(fā)出制動(dòng)信號(hào)時(shí)，制動(dòng)電磁閥斷電復(fù)位，制動(dòng)器內(nèi)的油腔與油池連通，使得活塞在碟形彈簧的作用下推動(dòng)壓盤壓緊內(nèi)外摩擦片，產(chǎn)生制動(dòng)轉(zhuǎn)矩，花鍵套被抱閘，起到制動(dòng)采煤機(jī)的作用。
4 右電牽引部
右電牽引部?jī)?nèi)的傳動(dòng)系統(tǒng)與左電牽引部完全相同，所不同的是其內(nèi)部還裝有調(diào)高電動(dòng)機(jī)，雙聯(lián)齒輪泵、集成塊、過(guò)濾器、壓力表、制動(dòng)電磁閥等元件。用于采煤機(jī)調(diào)高系統(tǒng)及液壓制動(dòng)器的動(dòng)力來(lái)源。
㈣ 輔助液壓系統(tǒng)
1 采煤機(jī)輔助液壓系統(tǒng)包括兩部分：A 調(diào)高回路。B 制動(dòng)回路。它由調(diào)高泵站、機(jī)外油管、左右調(diào)高油缸和液壓制動(dòng)器等組成。其中。泵站布置在右電牽引部?jī)?nèi)，液壓制動(dòng)器布置于左右電牽引部?jī)?nèi)，調(diào)高油缸布置在機(jī)身下。
泵站由調(diào)高電動(dòng)機(jī)、單泵、集成塊、過(guò)濾器、制動(dòng)電磁閥、壓力表、高低壓溢流閥等組成。
調(diào)高回路的主要功能是使?jié)L筒能按司機(jī)所需的位置工作，調(diào)高回路的動(dòng)力由調(diào)高電動(dòng)機(jī)提供，調(diào)高油缸調(diào)高阻力太大時(shí)，為防止系統(tǒng)回路油壓過(guò)高，損壞油泵及附件，在調(diào)高系統(tǒng)排油路設(shè)置一高壓溢流閥作為安全閥，調(diào)高壓力20MPa。
液壓制動(dòng)回路的壓力油回油路設(shè)置低壓溢流閥，為制動(dòng)器壓力及調(diào)高電磁反向閥所用壓力，為保證液壓制動(dòng)器打開，在制動(dòng)回路設(shè)置一低壓溢流閥，調(diào)定壓力為1.5MPa，它由二位三通電磁閥，液壓制動(dòng)器，低壓溢流閥及其管路等組成，制動(dòng)電磁閥在集成塊上，通過(guò)特定管路與安裝在左右電牽引部上的液壓制動(dòng)器相連。
2 調(diào)高電動(dòng)機(jī)
該電動(dòng)機(jī)為礦用隔爆型三相異步電動(dòng)機(jī)，可適用環(huán)境低于40℃，且有甲烷或爆炸性煤塵的工作面。
3 調(diào)高油缸
兩只調(diào)高油缸設(shè)置在靠煤壁側(cè)機(jī)身下方，油缸的活塞桿與搖臂的小支臂，缸體與左右牽引部下面分別用銷軸聯(lián)結(jié)，已實(shí)現(xiàn)左右滾筒的調(diào)高，調(diào)高油缸由液力鎖缸體，活塞桿和活塞等組成。
4 齒輪泵
該泵為CBK1012-B3F型齒輪泵，體積小、重量輕、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、工作可靠。
5 過(guò)濾器
在輔助液壓系統(tǒng)中，設(shè)有過(guò)濾器一個(gè)，安裝在右電牽引部泵站中，采用網(wǎng)式濾芯，型號(hào)為MDY01042，其流量為63l/min。
6 壓力表
采煤機(jī)的工作過(guò)程中，為了隨時(shí)監(jiān)視液壓系統(tǒng)中工作狀況，因此在泵站中安裝有高低壓壓力表，分別顯示調(diào)高及控制油源的壓力，為防止表針劇烈振動(dòng)而損壞，壓力表表座中有阻尼塞。
7 手動(dòng)換向閥
本機(jī)設(shè)有兩只手動(dòng)換向閥，其內(nèi)部結(jié)構(gòu)和性能完全一樣，均為H型三位四通換向閥，閥中彈簧是使閥芯復(fù)位，此時(shí)無(wú)壓力油進(jìn)入油缸，用手直接操作確定閥的工作位置，使壓力油進(jìn)入油缸，使其伸縮實(shí)現(xiàn)搖臂的升降。
8 電磁閥
本機(jī)選用24GDEY-H6B-T2隔爆型電磁換向閥作為制動(dòng)電磁閥，當(dāng)采煤機(jī)啟動(dòng)時(shí)，制動(dòng)電磁閥待電動(dòng)作，壓力油進(jìn)入制動(dòng)器克服彈簧力，內(nèi)外摩擦片分離，牽引進(jìn)入進(jìn)行狀態(tài)，當(dāng)采煤機(jī)停止時(shí)，制動(dòng)電磁閥斷電復(fù)位，壓力油回油池，制動(dòng)器內(nèi)外摩擦片貼緊，采煤機(jī)被制動(dòng)。
㈤ 輔助裝置
由左右行走箱、滑靴組、拖纜裝置、冷卻噴霧管路系統(tǒng)、機(jī)身聯(lián)結(jié)、截割滾筒、機(jī)外液壓管路組成。
1 在采空區(qū)側(cè)：行走輪組、行走輪、導(dǎo)向滑靴、行走輪軸承、芯軸等組成。
2 在煤臂側(cè)：滑靴組，用螺栓、銷子固定在左右牽引部下面。
3 拖纜裝置：拖纜裝置由拖纜架，連接板、銷、電纜板等組成，當(dāng)采煤機(jī)沿工作面運(yùn)行時(shí)，拖拽并保護(hù)纜和水管使用電纜夾來(lái)承受，這樣使電纜，水管不受力磨損小，同時(shí)還能防砸及拖拽平穩(wěn)且阻力小，在工作面刮板輸送機(jī)的電纜槽內(nèi)可靠的來(lái)回拖動(dòng)。
拖纜裝置固定在電控箱前面右上部，以便電纜能順利進(jìn)入電控箱，電纜和水管進(jìn)入工作面后安裝在工作面輸送機(jī)的固定電纜槽內(nèi)，在輸送機(jī)的中點(diǎn)在進(jìn)入電纜槽并安裝電纜夾，故移動(dòng)電纜和管的長(zhǎng)度的一半略有多余。
4 噴霧冷卻系統(tǒng)
采煤機(jī)工作時(shí)，滾筒在破煤和裝煤過(guò)程中，會(huì)產(chǎn)生大量煤塵，不及降低了工作面的能見度，影響正常生產(chǎn)，而且對(duì)安全生產(chǎn)和工人的健康也會(huì)產(chǎn)生嚴(yán)重影響，因此，必須及時(shí)降塵，最大限度的降低空氣中的含量，同時(shí)采煤機(jī)在工作時(shí)，各主要部件會(huì)產(chǎn)生很大熱量需及時(shí)進(jìn)行冷卻，已保證工作面生產(chǎn)的順利進(jìn)行。
噴霧冷卻系統(tǒng)由水閥、水壓、繼電器、安全閥、節(jié)流閥、噴嘴、高壓軟管及有關(guān)連接件組成，來(lái)自噴霧泵的水壓由送水管經(jīng)電纜槽，拖纜裝置進(jìn)入水閥，由水閥到機(jī)身后面的兩個(gè)分配閥，分多路用于冷卻截割電機(jī)，牽引電機(jī)，調(diào)高電機(jī)，電控箱，內(nèi)外噴霧降塵。
5 機(jī)身連接裝置
左右電牽引部，中間電控箱的連接螺柱，搖臂與左右電牽引部鉸接銷軸四組，這些裝置將采煤急各大部件聯(lián)接成一個(gè)整體，起到緊固及連接的作用。
液壓螺母由螺母、油堵、密封圈、活塞緊圈組成，其工作原理和使用方法如下：
在打壓前應(yīng)先將液壓螺母擰緊后取下一個(gè)油堵，接通超高壓泵當(dāng)手動(dòng)超高壓泵產(chǎn)生的高壓油，注入螺母與密封圈之間的油腔時(shí)，螺母在液壓力的作用下向上移動(dòng)，將螺栓強(qiáng)行拉伸，產(chǎn)生很大的豫緊力，打壓到限定的油壓后，將緊固旋緊至螺母底部，卸去高壓油擰上油堵，這時(shí)螺母靠緊圈和活塞鎖在預(yù)定的位置。
本機(jī)選用兩種規(guī)格的液壓螺母M30，限定油壓200MPa和M36×3限定油壓180MP采用液壓鎖緊，預(yù)緊力大，螺栓受力均勻，防松可靠。
㈥滾筒
滾筒是采煤機(jī)工作機(jī)構(gòu)，擔(dān)負(fù)著破煤，裝煤的作用，主要由滾筒體、截齒、齒座和噴嘴等組成。滾筒與搖臂行星減速器輸出軸采用方形聯(lián)結(jié)套聯(lián)接，聯(lián)接可靠，拆卸方便。
滾筒體采用焊接結(jié)構(gòu)，三頭螺旋葉片，設(shè)有內(nèi)噴霧水道和噴嘴壓力水從噴嘴霧狀噴出，直接噴向齒尖，以達(dá)到冷卻截齒，降低煤塵和稀釋瓦斯的目的。為延長(zhǎng)螺旋葉片的使用壽命，在其出煤口處采用耐磨材料噴煤處理。
㈦機(jī)外液壓管路
由于采用手動(dòng)換向閥安裝在左中部，兩端電動(dòng)換向機(jī)外管路簡(jiǎn)單，由泵箱端集成塊引出四根去左右油缸進(jìn)出油口，二根去制動(dòng)器，即可將左右油缸，制動(dòng)器與系統(tǒng)連接起來(lái)。
2截割部傳動(dòng)方案的設(shè)計(jì)
2.1電動(dòng)機(jī)的選擇
設(shè)計(jì)要求截割部功率為200KW，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(xiǎn)的含煤塵和瓦斯的空氣中絕對(duì)安全，而且電機(jī)工作要可靠，啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩大，過(guò)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(dòng)機(jī)，型號(hào)為YBCS3-200C ；其主要參數(shù)如下：
額定功率：200KW；
額定電壓：1140V；
滿載電流：130A；
額定轉(zhuǎn)速：1470r/min；
滿載效率：0.920；
絕緣等級(jí)： H；
滿載功率因數(shù)：0.85；
接線方式：Y；
質(zhì)量： 1280KG；
冷卻方式：外殼水冷
該電動(dòng)機(jī)輸出軸上帶有漸開線花鍵，通過(guò)該花鍵電機(jī)將輸出的動(dòng)力傳遞給搖臂的齒輪減速機(jī)構(gòu)。
2.2總傳動(dòng)比及傳動(dòng)比的分配
2.2.1總傳動(dòng)比的確定
滾筒上截齒的切線速度，稱為截割速度，它可由滾筒的轉(zhuǎn)速和直徑計(jì)算而得，為了減少滾筒截割產(chǎn)生的細(xì)煤和粉塵，增大塊煤率，滾筒的轉(zhuǎn)速出現(xiàn)低速化的趨勢(shì)。滾筒轉(zhuǎn)速對(duì)滾筒截割和裝載過(guò)程影響都很大；但對(duì)粉塵生成和截齒使用壽命影響較大的是截割速度而不是滾筒轉(zhuǎn)速。
總傳動(dòng)比
——電動(dòng)機(jī)滿載轉(zhuǎn)速 r/min
——滾筒轉(zhuǎn)速 r/min
2.2.2傳動(dòng)比的分配
在進(jìn)行多級(jí)傳動(dòng)系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)時(shí)，傳動(dòng)比分配是一個(gè)重要環(huán)節(jié)，能否合理分配傳動(dòng)比，將直接影響到傳動(dòng)系統(tǒng)的外闊尺寸、重量、結(jié)構(gòu)、潤(rùn)滑條件、成本及工作能力。多級(jí)傳動(dòng)系統(tǒng)傳動(dòng)比的確定有如下原則：
1.各級(jí)傳動(dòng)的傳動(dòng)比一般應(yīng)在常用值范圍內(nèi)，不應(yīng)超過(guò)所允許的最大值，以符合其傳動(dòng)形式的工作特點(diǎn)，使減速器獲得最小外形。
2.各級(jí)傳動(dòng)間應(yīng)做到尺寸協(xié)調(diào)、結(jié)構(gòu)勻稱；各傳動(dòng)件彼此間不應(yīng)發(fā)生干涉碰撞；所有傳動(dòng)零件應(yīng)便于安裝。
3.使各級(jí)傳動(dòng)的承載能力接近相等，即要達(dá)到等強(qiáng)度。
4.使各級(jí)傳動(dòng)中的大齒輪進(jìn)入油中的深度大致相等，從而使?jié)櫥容^方便。
由于采煤機(jī)在工作過(guò)程中常有過(guò)載和沖擊載荷，維修比較困難，空間限制又比較嚴(yán)格，故對(duì)行星齒輪減速裝置提出了很高要求。因此，這里先確定行星減速機(jī)構(gòu)的傳動(dòng)比。
設(shè)計(jì)采用NGW型行星減速裝置，其工作原理如下圖所示（圖2.1）：
圖2.1 NGW型行星機(jī)構(gòu)
a太陽(yáng)輪 b內(nèi)齒圈
c行星輪 x行星架
該行星齒輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu)主要由太陽(yáng)輪a、內(nèi)齒圈b、行星輪c、行星架x等組成。傳動(dòng)時(shí)，內(nèi)齒圈b固定不動(dòng)，太陽(yáng)輪a為主動(dòng)輪，行星架x上的行星輪c繞自身的軸線ox—ox轉(zhuǎn)動(dòng)，從而驅(qū)動(dòng)行星架X回轉(zhuǎn)，實(shí)現(xiàn)減速。運(yùn)轉(zhuǎn)中，軸線ox—ox是轉(zhuǎn)動(dòng)的。
這種型號(hào)的行星減速裝置，效率高、體積小、重量輕、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、制造方便、傳動(dòng)功率范圍大，可用于各種工作條件。因此，它用在采煤機(jī)截割部最后一級(jí)減速是合適的，該型號(hào)行星傳動(dòng)減速機(jī)構(gòu)的使用效率為0.97～0.99,傳動(dòng)比一般為2.1～13.7。如圖2.1，當(dāng)內(nèi)齒圈b固定，以太陽(yáng)輪a為主動(dòng)件，行星架c為從動(dòng)件時(shí)，傳動(dòng)比的推薦值為2.7～9。從《采掘機(jī)械與支護(hù)設(shè)備》上可知,采煤機(jī)截割部行星減速機(jī)構(gòu)的傳動(dòng)比一般為5～6。所以這里先定行星減速機(jī)構(gòu)傳動(dòng)比：
則其他三級(jí)減速機(jī)構(gòu)總傳動(dòng)比：
÷36.75÷5.747=6.39
根據(jù)前述多級(jí)減速齒輪的傳動(dòng)比分配原則及齒輪不發(fā)生根切的最小齒數(shù)為17為依據(jù)，另參考MG250/591型采煤機(jī)截割部各齒輪齒數(shù)分配原則，初定齒數(shù)及各級(jí)傳動(dòng)比為：
2.3截割部傳動(dòng)計(jì)算
圖2.2 截割部傳動(dòng)系統(tǒng)
2.3.1各級(jí)傳動(dòng)轉(zhuǎn)速、功率、轉(zhuǎn)矩
各軸轉(zhuǎn)速計(jì)算：
從電動(dòng)機(jī)出來(lái)，各軸依次命名為Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ、Ⅵ、、Ⅶ軸。
Ⅰ軸 min
Ⅲ軸
=
Ⅳ軸
=526.43r/min
Ⅶ軸
=229.88r/min
各軸功率計(jì)算：
Ⅰ軸
kW
Ⅱ軸
kW
Ⅲ軸
kW
Ⅳ軸
kW
Ⅴ軸
kW
Ⅵ軸
kW
Ⅶ軸
kW
式中 ——滾動(dòng)軸承效率 =0.99
——閉式圓柱齒輪效率 =0.97
——花鍵效率 =0.99
各軸扭矩計(jì)算:
Ⅰ軸
Ⅲ軸
Ⅳ軸
Ⅶ軸
將上述計(jì)算結(jié)果列入下表：
軸號(hào)
輸出功率
P（kW）
轉(zhuǎn)速n(r/min)
輸出轉(zhuǎn)矩T/(N·m)
傳動(dòng)比
Ⅰ軸
196.02
1470
1273
1.79
Ⅱ軸
190.14
Ⅲ軸
180.77
821.2
2102
Ⅳ軸
171.86
526.43
3118
1.56
Ⅴ軸
165.04
2.29
Ⅵ軸
158.49
Ⅶ軸
150.68
229.88
6259
2.3.2 截割部齒輪設(shè)計(jì)計(jì)算
齒輪1和惰輪2的設(shè)計(jì)及強(qiáng)度效核，具體計(jì)算過(guò)程和計(jì)算結(jié)果如下：
計(jì)算過(guò)程及說(shuō)明
計(jì)算結(jié)果
1)選擇齒輪材料
查文獻(xiàn)1表8-17 兩個(gè)齒輪都選用20GrMnTi滲碳淬火
2)按齒面接觸疲勞強(qiáng)度設(shè)計(jì)計(jì)算
確定齒輪傳動(dòng)精度等級(jí)，按估取圓周速度，參考文獻(xiàn)1表8－14，表8－15選取
小輪分度圓直徑，由式文獻(xiàn)1（8－64）得
齒寬系數(shù)：查文獻(xiàn)1表8－23按齒輪相對(duì)軸承為非對(duì)稱布置，取
＝0．6
小輪齒數(shù)：
=19
惰輪齒數(shù)：
＝
齒數(shù)比 ：
＝
傳動(dòng)比誤差 誤差在范圍內(nèi)
小輪轉(zhuǎn)矩：
載荷系數(shù)：
由文獻(xiàn)1式（8－54）得
使用系數(shù)：
查文獻(xiàn)1表8－20
＝1．75
動(dòng)載荷系數(shù)：
查文獻(xiàn)1圖8－57
＝1．11
齒向載荷分布系數(shù)：
查文獻(xiàn)1圖8－60
＝1.08
齒間載荷分配系數(shù)：
由文獻(xiàn)1式(8－55)及得
查文獻(xiàn)1表8－21并插值
則載荷系數(shù)的初值
彈性系數(shù)：
查文獻(xiàn)1表8－2
節(jié)點(diǎn)影響系數(shù)：
查文獻(xiàn)1圖8-64
重合度系數(shù)：
查文獻(xiàn)1圖8－65
許用接觸應(yīng)力：
由文獻(xiàn)1式 得
＝
接觸疲勞極限應(yīng)力：
查文獻(xiàn)1圖8－69
應(yīng)力循環(huán)次數(shù)：
由文獻(xiàn)1式得
則 查文獻(xiàn)1圖8－70得接觸強(qiáng)度得壽命系數(shù)
,(不許有點(diǎn)蝕)
硬化系數(shù)：
查文獻(xiàn)1圖8－71及說(shuō)明
＝1
接觸強(qiáng)度安全系數(shù)：
查文獻(xiàn)1表8－27，按較高可靠度查，
取
故的設(shè)計(jì)初值為
齒輪模數(shù)：
查文獻(xiàn)1表8－3
小齒分度圓直徑的參數(shù)圓整值：
圓周速度：
與估取很相近，對(duì)取值影響不大，不必修正
＝1.11，
小輪分度圓直徑：
惰輪分度圓直徑：
中心距 ：
圓整
齒寬：
惰輪齒寬：
小輪齒寬：
齒根彎曲疲勞強(qiáng)度效荷計(jì)算
由文獻(xiàn)1式
齒形系數(shù)：
查文獻(xiàn)1圖8－67
小輪
大輪
應(yīng)力修正系數(shù)：
查文獻(xiàn)1圖8－68
小輪
大輪
重合度系數(shù)：
由文獻(xiàn)1式8－67
許用彎曲應(yīng)力：
由文獻(xiàn)1式8－71
彎曲疲勞極限：
查文獻(xiàn)1圖8－72
彎曲壽命系數(shù)：
查文獻(xiàn)1圖8－73
尺寸系數(shù)：
查文獻(xiàn)1圖8－74
安全系數(shù)：
查文獻(xiàn)1表8－27
則
4. 齒輪幾何尺寸計(jì)算
分度圓直徑：
齒頂高：
齒根高：
齒頂圓直徑：
齒根圓直徑：
基圓直徑：
齒距：
齒厚：
齒槽寬e：
基圓齒距：
法向齒距：
頂隙：
HRC 56～62
公差組7級(jí)
＝0．6
=19
＝34
＝1.79
合適
＝1．75
＝1．11
＝1.08
＝1.0
＝2.5
＝0.8970
＝1
齒根彎曲強(qiáng)度
足夠
齒輪4和齒輪5的設(shè)計(jì)及強(qiáng)度效核，具體計(jì)算過(guò)程和計(jì)算結(jié)果如下
1)選擇齒輪材料
查文獻(xiàn)1表8-17 兩個(gè)齒輪都選用20GrMnTi滲碳淬火
2)按齒面接觸疲勞強(qiáng)度設(shè)計(jì)計(jì)算
確定齒輪傳動(dòng)精度等級(jí)，按估取圓周速度，參考文獻(xiàn)1表8－14，表8－15選取
小輪分度圓直徑，由式文獻(xiàn)1（8－64）得
齒寬系數(shù)：查文獻(xiàn)1表8－23按齒輪相對(duì)軸承為非對(duì)稱布置，取
＝0．6
小齒輪齒數(shù)：
=23
大齒輪齒數(shù)：
＝
齒數(shù)比 ：
＝
傳動(dòng)比誤差 誤差在范圍內(nèi)
小輪轉(zhuǎn)矩：
載荷系數(shù)：
由文獻(xiàn)1式（8－54）得
使用系數(shù)：
查文獻(xiàn)1表8－20
＝1．75
動(dòng)載荷系數(shù)：
查文獻(xiàn)1圖8－57
＝1.18
齒向載荷分布系數(shù)：
查文獻(xiàn)1圖8－60
＝1.08
齒間載荷分配系數(shù)：
由文獻(xiàn)1式(8－55)及得
=1.65
查文獻(xiàn)1表8－21并插值
＝1.0
則載荷系數(shù)的初值
彈性系數(shù)：
查文獻(xiàn)1表8－2
節(jié)點(diǎn)影響系數(shù)：
查文獻(xiàn)1圖8-64
重合度系數(shù)：
查文獻(xiàn)1圖8－65
許用接觸應(yīng)力：
由文獻(xiàn)1式 得
＝
接觸疲勞極限應(yīng)力、：
查文獻(xiàn)1圖8－69
應(yīng)力循環(huán)次數(shù)：
由文獻(xiàn)1式得
則 查文獻(xiàn)1圖8－70得接觸強(qiáng)度得壽命系數(shù)
,(不許有點(diǎn)蝕)
硬化系數(shù)：
查文獻(xiàn)1圖8－71及說(shuō)明
＝1
接觸強(qiáng)度安全系數(shù)：
查文獻(xiàn)1表8－27，按較高可靠度查，
取
故的設(shè)計(jì)初值為
齒輪模數(shù)：
查文獻(xiàn)1表8－3
小齒分度圓直徑的參數(shù)圓整值：
圓周速度：
與估取很相近，對(duì)取值影響不大，不必修正
＝1.18，
小輪分度圓直徑：
大輪分度圓直徑：
中心距 ：
圓整
齒寬：
大齒輪輪齒寬：
小輪齒寬：
齒根彎曲疲勞強(qiáng)度效荷計(jì)算
由文獻(xiàn)1式
齒形系數(shù)：
查文獻(xiàn)1圖8－67
小輪
大輪
應(yīng)力修正系數(shù)：
查文獻(xiàn)1圖8－68
小輪
大輪
重合度系數(shù)：
由文獻(xiàn)1式8－67
許用彎曲應(yīng)力：
由文獻(xiàn)1式8－71
彎曲疲勞極限：
查文獻(xiàn)1圖8－72
彎曲壽命系數(shù)：
查文獻(xiàn)1圖8－73
尺寸系數(shù)：
查文獻(xiàn)1圖8－74
安全系數(shù)：
查文獻(xiàn)1表8－27
則
4. 齒輪幾何尺寸計(jì)算
分度圓直徑：
齒頂高：
齒根高：
齒頂圓直徑：
齒根圓直徑：
基圓直徑：
齒距：
齒厚：
齒槽寬e：
基圓齒距：
法向齒距：
頂隙：
HRC 56～62
公差組7級(jí)
＝0．6
=23
＝36
＝1.56
合適
＝1．75
＝1.18
＝1.08
＝1.0
＝2.5
＝0.88
=1
＝1
齒根彎曲強(qiáng)度
足夠
齒輪6和惰輪7的設(shè)計(jì)及強(qiáng)度效核，具體計(jì)算過(guò)程和計(jì)算結(jié)果如下：
1)選擇齒輪材料
查文獻(xiàn)1表8-17 兩個(gè)齒輪都選用20GrMnTi滲碳淬火
2)按齒面接觸疲勞強(qiáng)度設(shè)計(jì)計(jì)算
確定齒輪傳動(dòng)精度等級(jí)，按
估取圓周速度，參考文獻(xiàn)1表8－14，表8－15選取
小輪分度圓直徑，由式文獻(xiàn)1（8－64）得
齒寬系數(shù)：查文獻(xiàn)1表8－23按齒輪相對(duì)軸承為非對(duì)稱布置，取
＝0.6
齒輪齒數(shù)：
=17
惰輪齒數(shù)：
＝
齒數(shù)比 ：
＝
傳動(dòng)比誤差 誤差在范圍內(nèi)
齒輪轉(zhuǎn)矩：
載荷系數(shù)：
由文獻(xiàn)1式（8－54）得
使用系數(shù)：
查文獻(xiàn)1表8－20
＝1．75
動(dòng)載荷系數(shù)：
查文獻(xiàn)1圖8－57
齒向載荷分布系數(shù)：
查文獻(xiàn)1圖8－60
＝1.08
齒間載荷分配系數(shù)：
由文獻(xiàn)1式(8－55)及得
查文獻(xiàn)1表8－21并插值
＝1.02
則載荷系數(shù)的初值
彈性系數(shù)：
查文獻(xiàn)1表8－2
節(jié)點(diǎn)影響系數(shù)：
查文獻(xiàn)1圖8-64（）
重合度系數(shù)：
查文獻(xiàn)1圖8－65
許用接觸應(yīng)力：
由文獻(xiàn)1式 得
＝
接觸疲勞極限應(yīng)力：
查文獻(xiàn)1圖8－69
應(yīng)力循環(huán)次數(shù)：
由文獻(xiàn)1式得
則 查文獻(xiàn)1圖8－70得接觸強(qiáng)度得壽命系數(shù)
,(不許有點(diǎn)蝕)
硬化系數(shù)：
查文獻(xiàn)1圖8－71及說(shuō)明
＝1
接觸強(qiáng)度安全系數(shù)：
查文獻(xiàn)1表8－27，按較高可靠度查，
取
故的設(shè)計(jì)初值為
齒輪模數(shù)：
查文獻(xiàn)1表8－3
齒輪分度圓直徑的參數(shù)圓整值：
圓周速度：
與估取很相近，對(duì)取值影響不大，不必修正
齒輪分度圓直徑：
惰輪分度圓直徑：
中心距 ：
圓整
齒寬：
齒輪齒寬：
惰輪齒寬：
齒根彎曲疲勞強(qiáng)度效荷計(jì)算
由文獻(xiàn)1式
齒形系數(shù)：
查文獻(xiàn)1圖8－67
齒輪
惰輪
應(yīng)力修正系數(shù)：
查文獻(xiàn)1圖8－68
齒輪
惰輪
重合度系數(shù)：
由文獻(xiàn)1式8－67
許用彎曲應(yīng)力：
由文獻(xiàn)1式8－71
彎曲疲勞極限：
查文獻(xiàn)1圖8－72
彎曲壽命系數(shù)：
查文獻(xiàn)1圖8－73
尺寸系數(shù)：
查文獻(xiàn)1圖8－74
安全系數(shù)：
查文獻(xiàn)1表8－27
則
4. 齒輪幾何尺寸計(jì)算
分度圓直徑：
齒頂高：
齒根高：
齒頂圓直徑：
齒根圓直徑：
基圓直徑：
齒距：
齒厚：
齒槽寬e：
基圓齒距：
法向齒距：
頂隙：
HRC 56～62
公差組8級(jí)
＝0.6
=17
＝27
＝1.588
合適
＝1．75
＝1.08
＝1.02
＝1
齒根彎曲強(qiáng)度
足夠
由于齒輪的設(shè)計(jì)計(jì)算和強(qiáng)度效核方法都是相似的，因而對(duì)其它齒輪的設(shè)計(jì)計(jì)算和強(qiáng)度效核過(guò)程安排在設(shè)計(jì)說(shuō)明書以外的篇幅中進(jìn)行，并全部強(qiáng)度驗(yàn)算合格。
2.3.3截割部行星機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)計(jì)算
已知：輸入功率KW,
轉(zhuǎn)速=229.88r/min，
輸出轉(zhuǎn)速=40r/min
1.齒輪材料熱處理工藝及制造工藝的選定
太陽(yáng)輪和行星輪的材料為20CrNi2MoA，表面滲碳淬火處理，表面硬度為57～61HRC。因?yàn)閷?duì)于承受沖擊重載荷的工件，常采用韌性高淬透性大的18Cr2Ni4WA和20CrNi2MoA等高級(jí)滲碳鋼，經(jīng)熱處理后，表面有高的硬度及耐磨性，心部又具有高的強(qiáng)度及良好的韌性和很低的缺口敏感性。
試驗(yàn)齒輪齒面接觸疲勞極限MPa
試驗(yàn)齒輪齒根彎曲疲勞極限：
太陽(yáng)輪：
（）
行星輪：
齒形為漸開線直齒，最終加工為磨齒，精度為6級(jí)。
內(nèi)齒圈的材料為42CrMo，調(diào)質(zhì)處理，硬度為262～302HBS.
試驗(yàn)齒輪的接觸疲勞極限：
試驗(yàn)齒輪的彎曲疲勞極限：
齒形的加工為插齒，精度為7級(jí)。
2.確定各主要參數(shù)
⑴行星機(jī)構(gòu)總傳動(dòng)比：
i=5.74，采用NGW型行星機(jī)構(gòu)。
⑵行星輪數(shù)目：
要根據(jù)文獻(xiàn)3表2.9-3及傳動(dòng)比i，取。
⑶載荷不均衡系數(shù)：
采用太陽(yáng)輪浮動(dòng)和行星架浮動(dòng)的均載機(jī)構(gòu)，取 =1.15
⑷配齒計(jì)算：
太陽(yáng)輪齒數(shù)
式中：取c=20（整數(shù)）
內(nèi)齒圈齒數(shù)
行星輪齒數(shù)
取
⑸-齒輪接觸強(qiáng)度初步計(jì)算按表義14-1-60中的公式計(jì)算中心距：
1) 綜合系數(shù)：
2）太陽(yáng)輪單個(gè)齒輪傳遞的轉(zhuǎn)矩：
3）齒數(shù)比：
4）取齒寬系數(shù)：
5）初定中心距：
將以上各值代入強(qiáng)度計(jì)算公式，得
6）計(jì)算模數(shù)：
取標(biāo)準(zhǔn)值m=8
7）未變位時(shí)中心距a：
根據(jù)實(shí)際情況取
（6）計(jì)算變位系數(shù)
1）a-c傳動(dòng)
a)嚙合角：
所以
b)總變位系數(shù)：
=
c)中心距變動(dòng)系數(shù)：
d)齒頂降低系數(shù)：
e)分配變位系數(shù)：
取 （見文獻(xiàn)3第101頁(yè)）
則
2）c-b傳動(dòng)
a)嚙合角：
式中，
代入
所以
b)變位系數(shù)和：
c)中心距變動(dòng)系數(shù)：
d)齒頂降低系數(shù)：
e)分配變位系數(shù)：
3.幾何尺寸計(jì)算
分度圓
齒頂圓
齒根圓
基圓直徑
齒頂高系數(shù)
太陽(yáng)輪，行星輪—
內(nèi)齒輪—
頂隙系數(shù)
太陽(yáng)輪，行星輪—
內(nèi)齒輪—
代入上組公式計(jì)算如下：
太陽(yáng)輪
行星輪
=200mm
=219.2mm
=181.88mm
內(nèi)齒輪
=511.49mm
=545.1mm
太陽(yáng)輪，齒寬b
由表2.5-12,
取
則
取
～
4.嚙合要素驗(yàn)算
⑴a-c傳動(dòng)端面重合度
1） 齒頂圓齒形曲徑：
太陽(yáng)輪
=39.60mm
行星輪
=56.41mm
2）端面嚙合長(zhǎng)度：
式中 “”號(hào)正號(hào)為外嚙合，負(fù)號(hào)為內(nèi)嚙合角
— 端面節(jié)圓嚙合
直齒輪
則
=39.60+56.41-160sin
=31.895（mm）
3）端面重合度：
=1.35
⑵ c-b端面重合度
1） 頂圓齒形曲徑 ：
由上式計(jì)算得
行星輪
內(nèi)齒輪
2）端面嚙合長(zhǎng)度：
=56.409-62.15+160sin
=37.27mm
3）端面重合度：
=
=1.5789
5.齒輪強(qiáng)度驗(yàn)算
（1）a-c傳動(dòng) （以下為相嚙合的小齒輪（太陽(yáng)輪）的強(qiáng)度計(jì)算過(guò)程，太陽(yáng)輪（行星輪）的計(jì)算方法相同。）
1）確定計(jì)算負(fù)荷：
名義轉(zhuǎn)矩
=1799.68
名義圓周力
=32137.14N
2） 應(yīng)力循環(huán)次數(shù)：
=4.410次
式中 —太陽(yáng)輪相對(duì)于行星架的轉(zhuǎn)速, (r/min)
—壽命期內(nèi)要求傳動(dòng)的總運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)間，(h)
(h)
3）確定強(qiáng)度計(jì)算中的各種系數(shù)：
a)使用系數(shù)
根據(jù)對(duì)截割部使用負(fù)荷的實(shí)測(cè)與分析，取（較大沖擊）
b)動(dòng)負(fù)荷系數(shù)
因?yàn)楹?
可根據(jù)圓周速度：
和
由文獻(xiàn)3圖2.4-4，
查得6級(jí)精度時(shí)：
c)齒向載荷分布系數(shù)
由文獻(xiàn)3表2.4-8查得滲碳淬火齒輪
文獻(xiàn)3表2.4-9，
由文獻(xiàn)3表2.4-8查得，
根據(jù)和,由文獻(xiàn)3圖2.4-5,
查得
式中：
d)齒間載荷分布系數(shù)
因
由文獻(xiàn)3圖2.4-6查得
e)節(jié)點(diǎn)區(qū)域系數(shù)
=2.276
式中， 直齒輪；
—端面節(jié)圓嚙合角；
直齒輪
—端面壓力角， 直齒輪
f)彈性系數(shù)
由文獻(xiàn)3表2.4-11查得
（鋼—鋼）
g)齒形系數(shù)
根據(jù)和，由文獻(xiàn)3圖2.4-14查
h)應(yīng)力修正系數(shù)
由文獻(xiàn)3圖2.4-18,查得
i)重合度系數(shù)
j)螺旋角系數(shù)和
因
得
得
4) 齒數(shù)比：
5） 接觸應(yīng)力的基本值
6） 接觸應(yīng)力：
7） 彎曲應(yīng)力的基本值：
=122.11
8） 齒根彎曲應(yīng)力：
=335.58
9） 確定計(jì)算許用接觸應(yīng)力時(shí)的各種系數(shù)
a)壽命系數(shù)
因，由文獻(xiàn)3圖2.4-7,得
b)潤(rùn)滑系數(shù)
因和
由文獻(xiàn)3圖2.4-9，查得
c)速度系數(shù)
因 ，由文獻(xiàn)3圖2.4-10，查得
d)粗糙硬化系數(shù)
因 和
由圖2.4-11， 查得
e)工作硬化系數(shù)
由于大小齒輪均為硬齒面，所以
f)尺寸系數(shù) 由文獻(xiàn)3表2.4-15 ，查得
10) 許用接觸應(yīng)力
11) 接觸強(qiáng)度安全系數(shù)
=1.11
12) 確定計(jì)算許用彎曲應(yīng)力時(shí)的各種系數(shù)
a)試驗(yàn)齒輪的應(yīng)力修正系數(shù)
b)壽命系數(shù) 因,查文獻(xiàn)3圖2.4-8得
c)相對(duì)齒根圓角敏感系數(shù)
因,由文獻(xiàn)3圖2.4-20查得
d)齒根表面狀況系數(shù)
e)尺寸系數(shù)
由文獻(xiàn)3表2.4-16,得
13) 許用彎曲應(yīng)力
=400
=752.7
14)彎曲強(qiáng)度安全系數(shù)
=2.24
(2) c-b傳動(dòng)
本節(jié)僅列出相嚙合的大齒輪（內(nèi)齒輪）的強(qiáng)度計(jì)算過(guò)程，小齒輪（行星輪）的強(qiáng)度較高，故計(jì)算從略。
1) 名義切向力
2) 應(yīng)力循環(huán)次數(shù)
式中 —內(nèi)齒輪相對(duì)于行星架的轉(zhuǎn)速 r/mim；
3) 確定強(qiáng)度計(jì)算中的各種系數(shù)
a)使用系數(shù)
b)動(dòng)負(fù)荷系數(shù)
=1.1
和
由文獻(xiàn)3圖2.4-4查得， （7級(jí)精度）
c)齒向載荷分布系數(shù)
由文獻(xiàn)3表2.4-8，查得調(diào)質(zhì)鋼
，
由文獻(xiàn)3表2.4-9，得
由文獻(xiàn)3表2.4-10，查得
（因?yàn)? 齒寬100
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