900KW電牽引采煤機截割部設(shè)計含5張CAD圖,kw,牽引,采煤,機截割部,設(shè)計,cad 英文文獻 Gears Gears are vital factors in machinery ,which are uses to transmit power or motion from one shaft to another .They may be used only to transmit motion from one part of a machine to another,or they may be used to change the speed or the torque of one shaft with with relation to another.One of the first mechanism invented using gears wad the clock.In fact,a clock is little more than a train of gears.Considerable study and research have been made on gears in recent years because of their wide use under exacting conditions.They have to transmit heavier loads and run at high speeds than ever before.The engineers and the machinists all consider gearing the prime element in nearly all classes of machinery. Super Gears Spur gears will be considered first for several reasons.In the first place, hey are simplest and the least expensive of gears and they may be used to transmit power between parallel shafts, also spur gears definitions are usually applicable to other types .It is important go understand the following definitions, since they are important factors in the design of any equipment utilizing gears. Diametric Pitch The number of teeth per inch of pitch cirle diameter .The diameter pitch is usually an integer .A small number for the pitch implies a large tooth size.Meshing spur gears must have the same diameter pitch .The speed ratio is based on the fact that meshing gears may have different-sized pitch circles and hence different number of teeth. Circular Pitch The distance from a point on one tooth to the corresponding point on an adjacent tooth, is measrued along the pitch circle.This is a liner dimension and thus bas liner units. Pitch Circle The circle on which the ratio of the gear set is based, when two gears are meshing, the two pitch circles must be exactly tangent if the gears are to function properly.The tangency point is known as the pitch point. Pressure Angle The angle between the line of action and a line perpendicular to the centerlines of the two gears in mesing .Pressure Angles for spur gears are usually 14.5 or 20 degrees, although other values can be used.Meshing gears must have the same pressure angles.In the case of a rack, the teeth have the straight sides inclined at an angle corresponding to the pressure angle. Base Circle A circle tangent to the line of action (or pressure line ) .The base circle is the imaginary circle about which an involutes cure is developed .Most spur gears follow an involutes cure from the base circle to the top of the tootch,this cure can be visualized by observing a point on a taut cord an it is unwound from a cylinder .In a gear ,the cylinder is the best circle. Addendum The radial distance is from the pitch circle to the top of the tooth. Dedendum The radial distance from file pitch circle to the root of the tooth. Clearance The difference between gear addendum and dedendum face width. Face Width The width of the tooth measured axially. Face The surface is between the pitch circle and top of tooth. Flank The surface is between the pitch circle and the bottom of the tooth. Helical Gears These gears have their tooth element at an angle or helix to the axis of the gear. They are more difficult and expensive to make than spur gears, ut are quieter and stronger. They may be used to transmit power between parallel shafts at an angle to each in the same or different planes. Herringbone Gears A herringbone gear is equivalent to a right-hand and a left-hand helical gear placed side by side.Because of the angle of the tooth, elical gears create considerable side thrust on the shaft. A herringbone gear corrects this thrust by neutralizing it, allowing the use of a small thrust bearing instead of a large one and perhaps eliminating one altogether.Often a central groove is made round the gear for ease in machining. Bevel Gears Bevel gears are used to connect shafts, which are not parallel to each other.Usually the shafts are 90 deg.To each other, but they may be more or less than 90 deg.The two meshing gears may have the same number of teeth for the purpose of changing direction of motion only,or they may have a different number of teeth for the purpose of changing both speed and direction .The faces of the teeth lie on the surface of the frustum of a cone,therefore the teeth elements are not parallel to each other it can be seen that this lack of parallelism creates a machining problem so that two passes with a tool must be made.The tooth elements may be straight or spiral ,so that we have plain anti spiral evel gears. Worm and Worm Gears A worm-and-worm-gear combination is used chiefly where it is desired to obtain a high gear reduction in a limited space, normally the worm drivers the worm gear and is not reversible, that is to say, the worm gear can not drive the worm.Most worms can be rotated in either direction, clockwise or counterclockwise. Racks A rack is a gear with an infinite radius, or a gear with its perimeter stretched out into a straight line.It is used to change reciprocating motion to rotary motion or vice versa.A lathe rack and pinion is a good example of this mechanism. Various materials are used in manufacturing gears .Usually,the materials selected depends on the method used for making the gear and the application to which it will be put.Gears can be cast,cut,or extruded.Typical materials include cast iron,cast steel,plain carbon steel,alloy steel aluminum,phosphor bronze,laminated phonetics,and nylon. 中文翻譯 齒輪 齒輪是機器中的動力元件,用來傳遞軸與軸之間的運動及動力。它們可能僅被用來傳遞運動,即機器的一個部分到另一個部分,或者被用來改變軸與軸之間相對速度和轉(zhuǎn)矩,第一個被發(fā)現(xiàn)用齒輪的機器是鐘表,事實上,鐘表的齒輪與火車上的齒輪相比是非常小的。由于齒輪在實際環(huán)境中的廣泛應用,人們在齒輪的應用方面進行了許多的研究和調(diào)查。現(xiàn)在,齒輪傳動比起以前來不得不傳遞很重的載荷,和在高速度下運轉(zhuǎn)。目前工程師和機械師都在考慮存在于機械中的這種因素。 直齒圓柱齒輪 直齒圓柱齒輪被作為傳動中的首選有許多原因。它們是最簡單也是最廉價的，并且它們可以被用作傳動平行軸之間的力，還有它的概*念同于其它類型的齒輪，以下的幾個定義是非常重要的，因為，它們在設(shè)計任何與齒輪有關(guān)的方面都是非常重要的。 徑節(jié) 節(jié)圓直徑單位距離上的齒數(shù)，徑節(jié)通常是一個整數(shù)。小小的一段齒距包括了許多的齒形。直齒圓柱齒輪嚙合的條件是必須有相同的徑節(jié)，齒輪的傳動比決定于嚙合齒輪的不同的節(jié)圓和不同數(shù)目的齒數(shù)。 齒距 沿著節(jié)圓從齒上的一點到臨近齒上對應相同的另一點的距離，這是一個線尺寸和線性單位。 節(jié)圓 作為齒輪比率設(shè)定基礎(chǔ)的圓。若要是互相嚙合的齒輪正常運行，則兩節(jié)圓必須精確相切。 壓力角 運動方向與垂直于兩嚙合齒輪中心線的直線所形成的夾角。對于直齒圓柱齒輪壓力角為14.5度或20度，因此可以有許多的用途，相嚙合的齒輪必須有相同的壓力角。對于齒條，齒相對于直邊有與壓力角相同的傾斜角度。 基圓 與運動方向相切（或與壓力角方向相切）的圓?；鶊A是產(chǎn)生漸開線所假想的圓。許多直齒圓柱齒輪都是漸開線從基圓到齒頂，當繃緊繩索從一個圓柱體展開時，仔細觀察繩索上某點的運動，即可想象出此段漸開線的形狀。在齒輪中，基圓是最主要的圓。 齒頂高 從節(jié)圓到齒頂?shù)膹较蚓嚯x。 齒根高 從節(jié)圓到齒底的徑向距離。 間隙 齒頂高與齒根高之間的不同。 面寬 齒在軸向的寬度。 面 節(jié)圓和齒頂之間的表面。 齒腹 節(jié)圓和齒底之間的表面。 斜齒輪 這些齒輪的齒相對于齒輪軸線由一個角度或螺旋角度，它們比直齒圓柱齒輪的制造更難，造價更昂貴，但是它們傳動無噪音并且可靠。它們可以用來在相同或不同平面中構(gòu)成一定角度的相兩軸之間的力的傳遞。 人字形齒輪 人字形齒輪是在齒輪兩邊有相同數(shù)量在左旋和右旋形的齒輪。由于齒輪有角度，齒輪制造時需要考慮軸受到的軸向力，人字形齒輪是用平衡的方法來抵消軸向推力的，固而允許選用輕系列軸承取代重系列軸承，甚至可以完全取消軸承，通常在切削加工中在齒輪的周圍有一個中心槽來抵消。 錐齒輪 錐齒輪用作互相不平行的軸之間的連接。 通常軸之間的夾角是90度，但它們比90多或少，相嚙合的兩齒輪僅改變運動方向，或者為改變速度具有不同的齒數(shù)，齒的表面沿著圓錐的表面，圓頭齒之間不相互平行，它就使得在機械加工中產(chǎn)生類似的問題及必須要一套夾具。齒輪的線可能是直的或螺旋的，因此有平直的錐齒和螺旋的錐齒。 蝸桿和蝸輪 蝸桿蝸輪機構(gòu)主要用作有限空間需較小齒輪的體積的情況。通常蝸桿為主動件并且不能顛倒，也就是說，蝸輪不能作為主動件。許多蝸桿能左右移動，轉(zhuǎn)動為順時針或逆時針。 齒條 齒條是有無窮半徑的齒輪或是邊緣隨著直線擴展的齒輪，它被用來往復運動改變?yōu)槁菪\動或反過來，車床齒條和小齒輪是這種機器的最好例子。 各種材料被用于制造齒輪。通常被選用的材料取決于齒輪的制造與齒輪將來的實現(xiàn)用途，齒輪能被鑄，軋或擠壓出來。材料類型包括：鑄鐵碳素鋼，合金鋼，鋁，青銅，尼龍。 i 900KW 電牽引采煤機截割部設(shè)計 摘 要 本次設(shè)計以 900KW 電牽引采煤機截割部為設(shè)計對象。 主要設(shè)計任務有：第一項，了解設(shè)計任務書，掌握設(shè)計意圖，明確設(shè)計任務，初 步確定設(shè)計方案；第二項，查找相關(guān)資料及機械設(shè)計手冊等，掌握電牽引采煤機的特 點，分析采煤機截割部結(jié)構(gòu)，組成，工作原理，擬訂采煤機截割部的結(jié)構(gòu)方案，傳動 方案及設(shè)計計算，完成設(shè)計計算截割部的傳動系統(tǒng)；第三項，繪制電牽引采煤機裝配 圖，部件圖與部分零件圖；第四項，設(shè)計完成后，對整個傳動系統(tǒng)設(shè)計的結(jié)果進行整 理。 在對采煤機的截割部的設(shè)計中，首先要弄清楚設(shè)計方案中具體要求，比如采用幾 級齒輪傳動及在傳動過程所要注意的問題進行分析，根據(jù)分析的結(jié)果，在設(shè)計的過程 中要及時發(fā)現(xiàn)問題，并進行改正。同時在計算過程中我們應該正確使用機械設(shè)計手冊， 認真計算每個過程的具體數(shù)據(jù)，確保設(shè)計數(shù)據(jù)的準確性，達到設(shè)計所要求的目的。 關(guān)鍵字：采煤機 ；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)計的意義 ..................................................1 二 設(shè)計目的 ........................................................2 第一章 電牽引采煤機整機概述 ..........................................3 第一節(jié) 概述 ........................................................3 第二節(jié) 機器用途 ....................................................3 第三節(jié) 采煤機的組成 ................................................3 第四節(jié) 采煤機的特點 ................................................3 第五節(jié) 采煤機的工作面布置情況及工作過程 ............................4 一 工作面布置 ....................................................4 二 工作過程 ......................................................4 第六節(jié) 采煤機的主要技術(shù)特征 ........................................6 第二章 采煤機主要參數(shù)的選擇 ..........................................8 第一節(jié) 采煤機生產(chǎn)率 ................................................8 一 理論生產(chǎn)率 ....................................................8 二 技術(shù)生產(chǎn)率 ....................................................8 三 實際生產(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) 采煤機采高范圍、臥底量及機面高度 ............................9 第三章 采煤機截割部設(shè)計的原則和依據(jù) .................................11 第一節(jié) 采煤機截割部總體設(shè)計原則 ...................................11 第二節(jié) 截割部傳動設(shè)計原則 .........................................11 iv 一 傳動比的分配原則 .............................................11 二 齒輪設(shè)計原則 .................................................11 三 軸承類型的選取 ...............................................13 第四章 采煤機截割部傳動設(shè)計 .........................................14 第一節(jié) 傳動方案設(shè)計 ...............................................14 一 確定傳動類型 .................................................14 二 分配傳動比 ...................................................16 三 計算傳動裝置的運動參數(shù) .......................................16 第二節(jié) 傳動零件的設(shè)計計算 .........................................17 一 第一級圓柱直齒齒輪傳動的設(shè)計計算 .............................17 二 第二級圓柱直齒齒輪傳動設(shè)計計算 ...............................22 三 惰輪傳動的設(shè)計計算 ...........................................27 四 第三、四級傳動 NGW 型行星減速設(shè)計 .............................28 五 軸的設(shè)計計算 .................................................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 采煤機行走牽引的停止/啟動 ....................................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 ...................................................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 ...........................................80 第四節(jié) 液壓油管理 .................................................81 第五節(jié) 截割部的潤滑 ...............................................81 第六章 采煤機的操作與檢修 ...........................................83 v 第一節(jié) 采煤機的啟動、操作和停機 ...................................83 一 啟動采煤機 ...................................................83 二 操作運行 .....................................................83 三 停機 .........................................................84 四 操作注意事項： ...............................................84 第二節(jié) 采煤機的注油 ...............................................84 第三節(jié) 采煤機的維護與檢修 .........................................85 一 維護與檢修說明 ...............................................85 二 維護和檢修內(nèi)容 ...............................................86 結(jié)束語 ...............................................................88 參考資料 .............................................................89 致 謝 ...............................................................90 1 緒 論 一 產(chǎn)品設(shè)計的意義 隨著科技的不斷進步，我國煤炭科學技術(shù)取得了突飛猛進的發(fā)展，開采技術(shù)和裝 備水平不斷提高，機械化程度日趨上升。煤炭工業(yè)上的技術(shù)人員和廣大職工，在設(shè)計 制造礦山機械設(shè)備和引進吸收國外先進技術(shù)等方面積累了豐富的經(jīng)驗，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，工作面三大配套設(shè) 備采煤機，刮板輸送機和液壓支架，在設(shè)計方法和結(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，改進了操作性能。 采煤機技術(shù)發(fā)展得一個很重大的突破就是采用了多電機電牽引技術(shù)，大大簡化了 機械傳動系統(tǒng)。采煤機的模塊化設(shè)計使機器的維護和監(jiān)測更加簡單，可靠性也更高。 我國采煤機技術(shù)經(jīng)過了近幾十年的快速發(fā)展，從原來的模仿其它國家的設(shè)備、引 進引進外來技術(shù)，到現(xiàn)在的自主技術(shù)研發(fā)，取得了巨大的成就。從理論到實踐，從產(chǎn) 品到標準化，我國采煤機產(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 向著更加高效的電氣調(diào)速采煤機發(fā)展。 在電牽引采煤機的發(fā)展現(xiàn)代先進采煤機的主要特點是： 1.多電機交流變頻調(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 到 30m/min。 2.大功率、高電壓、大截深，采煤機裝機功率超過 1200kw，最大達到 2285kw。現(xiàn) 3.1100V 工作電壓已不適應大功率采煤機的要求。美國目前常用電壓為 2300V，部 分工作面采用 4160V 電壓；英國、澳大利亞使用 3300V 電壓；法國使用 5000V 電壓； 波蘭使用 6000V 電壓。采煤機截深達到 11.2m。 4.積木式結(jié)構(gòu)，各單元之間沒有機械動力傳動，變得更加簡單可靠。 5.使用了更加先進的設(shè)備。可以實現(xiàn)滾筒自動導向，其關(guān)鍵技術(shù)是煤巖界面探測技 6.它能自動識別煤巖界面，并根據(jù)它來自動調(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，在我國煤炭開采中，機械化采煤的采量占主要地位，其中高檔普采、綜 合機械化采煤占有一定的比例，同時，我國目前生產(chǎn)的滾筒式采煤機的品種并不齊全， 主要技術(shù)性能還不是很完善，因此我國設(shè)計的雙滾筒采煤機是適應要求的。 二 設(shè)計目的 1.這次畢業(yè)設(shè)計是所學課程的應用和鞏固，也是一次全新的學習過程，學習煤礦采 掘機械部改裝設(shè)計的一般方法和步驟，掌握解決煤礦機械化技術(shù)問題的初步能力，為 以后的進一步深入學習打下扎實的基礎(chǔ)，適應日趨復雜的科學技術(shù)。 2.根據(jù)所給定的地質(zhì)條件，通過擬定傳動的結(jié)構(gòu)方案，并結(jié)合現(xiàn)有的生產(chǎn)條件等獨 立完成電牽引采煤機的設(shè)計全過程，熟悉正確運用設(shè)計資料，加深采煤機的設(shè)計正確 認識，培養(yǎng)分析和解決問題的能力。 3.培養(yǎng)自己獨立解決問題的能力和繪圖技巧，將學習過的課程能夠融會貫通，鞏固 大學所學習的相關(guān)專業(yè)知識，同時還可以看到很多在設(shè)計中常見的問題，有利于以后 自己的學習。 3 第一章 電牽引采煤機整機概述 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 機來調(diào)節(jié)牽引速度，它的本質(zhì)是調(diào)節(jié)直流電動機的電樞電壓或調(diào)節(jié)勵磁電流達到調(diào)速 目的。而交流電牽引采煤機的牽引電動機是鼠籠型電動機，靠變頻和變壓來進行調(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控制牽引電動機。目前我國交 流電牽引采煤機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，而且可以減小機身尺寸。 本次設(shè)計的交流電牽引采煤機，它是一種多電機驅(qū)動、橫向抽屜式布置，采用機 載式交流變頻調(diào)速裝置的新型電牽引采煤機。 第二節(jié) 機器用途 交流電牽引采煤機適用于較傾斜、中硬煤層長壁式綜采工作面，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)應用 兩臺 DTC 變頻器采用光纜通訊技術(shù)，一拖一的牽引方式。該機主要與工作面輸送機、 液壓支架、皮帶運輸機等配套使用，可實現(xiàn)采、裝、運的機械化，達到綜合機械化采 煤的高產(chǎn)高效。 第三節(jié) 采煤機的組成 采煤機由左、右搖臂，左、右螺旋滾筒，牽引傳動箱，外牽引，泵站，控制箱， 牽引調(diào)速裝置，調(diào)高油缸，主機架，輔助部件，電器系統(tǒng)及附件等部件組成。采煤機 端面及與工作面運輸機配套尺寸見圖 1-2 采煤機端面配套圖。 第四節(jié) 采煤機的特點 采煤機主要特點是總體結(jié)構(gòu)為多電機橫向布置，牽引方式為機載式交流變頻調(diào)速-- 銷軌式無鏈牽引，電源電壓為 3300 伏，采用單電纜供電，以計算機操作、控制并能中 文顯示運行狀態(tài)、故障檢測。 電牽引采煤機的不同之處以及其本身的特點： 4 1.主機架為整體鑄焊結(jié)構(gòu)，其強度大、剛性好，各部件的安裝均可單獨進行，部件 間沒有動力傳遞和連接，該機上所有切割反力、牽引力、采煤機的限位、導向作用力 均由主機架承受。 2 搖臂為懸掛鉸接與主機架相聯(lián)接，無回轉(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.牽引采用強力鏈軌式無鏈牽引系統(tǒng)，牽引力大，工作平穩(wěn)可靠，使采煤機能適應 底板起伏較大的工作面。 4.采用鎬型截齒強力滾筒，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.采煤機電源電壓等級為 3300 伏，減小了電纜直徑；單電纜供電使采煤機拖移電 纜方便自如，減小工作面電纜故障。 6 采用機載式交流變頻調(diào)速系統(tǒng)，提高了牽引速度和牽引力。 7 采用計算機控制，系統(tǒng)簡單可靠，對運行狀態(tài)隨時檢測顯示，顯示內(nèi)容全部中文 顯示，適應國內(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，管路連接點少，維護簡單。 第五節(jié) 采煤機的工作面布置情況及工作過程 一 工作面布置 如圖 12 二 工作過程 1.綜合機械化采煤工藝過程如下： 2.采煤機自工作面一端開始向另一端采煤； 隨著采煤機的移動，緊接著移動液壓支架以便及時的支護底板； 3.在采煤機后面的一定距離處，推移工作面輸送機；當采煤機移動到工作面的另 一端，各工序也都相應的完成之后，就實現(xiàn)了一完整的采煤循環(huán)過程。 5 圖 1-1 900KW 交流電牽引采煤機端面圖 圖 1-2 綜采工作面布置圖 1.刮板輸送機,2.滾筒采煤機,4.液壓支架 6 第六節(jié) 采煤機的主要技術(shù)特征 表 1 1 采煤機主要技術(shù)特征 序 號 名 稱 參 數(shù) 1 采高范圍 m 2.53.5 2 機面高度 mm 1593 3 主機架長度 mm 7670 4 適應煤層傾角 25 5 適應煤層硬度 f4 6 裝機總功率 kW 900 7 供電源電壓 V 3300 搖臂長度 mm 2168 搖臂回轉(zhuǎn)中心距 mm 7520 搖臂水平時最大長度 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 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 冷卻方式 水 冷 牽引形式 機載式交流變頻調(diào)速 頻率范圍 Hz 35083 牽引傳動比 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 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 名 稱 參 數(shù) 15 總重 kg 51535 16 整機尺寸（長寬高） 1364821281593 8 第二章 采煤機主要參數(shù)的選擇 第一節(jié) 采煤機生產(chǎn)率 一 理論生產(chǎn)率 它是采煤機的最大生產(chǎn)率，是在所給工作面條件下，以最大參數(shù)運行時的生產(chǎn)率， 其計算公式為： 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； 為煤的實體密度，一般為 1.31.4t/ 。采煤機的理論生產(chǎn)率是選擇與采煤機配套的工作面輸送機、轉(zhuǎn)載機、帶3m 式輸送機生產(chǎn)能力的依據(jù)。一般工作面輸送機的生產(chǎn)率應略大于采煤機的理論生產(chǎn)率。 二 技術(shù)生產(chǎn)率 它指在除去采煤機必要的輔助工作（如調(diào)動機器、檢查機器、更換截齒、自開缺 口等）和排除故障所占用的時間外的生產(chǎn)率。其計算公式為 式中， 為采煤機技術(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 實際生產(chǎn)率 它是采煤機工作面每小時的實際產(chǎn)量，其計算公式為: 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)運輸系統(tǒng)銜接不良、2K 輸送機和支護設(shè)備出現(xiàn)故障等）、處理頂?shù)装迨鹿?、勞動組織不周等原因造成的采煤 機被迫停機所占用時間的系數(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，滾筒直徑大小應按煤層厚度來選取。 雙滾筒采煤機一般都是一次采全高，即上行或下行各進一刀，各完成一個循環(huán)， 故滾筒直徑應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 采煤機的截割機構(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) 采煤機采高范圍、臥底量及機面高度 本采煤機適用于 2.53.5 米的中厚煤層，滾筒直徑采用 D=1.8 米， 該采煤機滾筒直徑選用時按下原則進行： 1.保證滿足最大采高和臥底量需求，且經(jīng)濟合理。 2.保證能把所采煤全部裝入刮板輸送機。 3.保證上擺角不大于 65 度（因為上擺角大于 65 度，搖臂受力不好，其穩(wěn)定性差、 剛性很差，同時，調(diào)高油缸的受力惡劣）。如圖 2-1,方案設(shè)計的搖臂長度 L=2168mm， 機面高度 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 為電動機高度，經(jīng)計算得： 上擺角 max30.7 上擺角 28 最大臥底量 ax5K 11 第三章 采煤機截割部設(shè)計的原則和依據(jù) 第一節(jié) 采煤機截割部總體設(shè)計原則 機械傳動的方案的選擇優(yōu)勢對該電牽引采煤機的工作能力和外廓尺寸都有著極大 的影響。因此，設(shè)計時要遵循一些原則: 1.確定機械傳動的方案時，應滿足機器生產(chǎn)過程或工藝對機械傳動系統(tǒng)的要求，既 要做到先進又要符合我國目前生產(chǎn)能力和技術(shù)水平，要求截割部結(jié)實可靠，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決定的。 2.要保證機械傳動系統(tǒng)盡量地簡單，要盡量降低制造成本，要便于使用和維護，同 時也減少了傳動零件的積累誤差，提高傳動系統(tǒng)的傳動精準度。傳動級數(shù)要盡可能的 少，級數(shù)減少可以減少零件數(shù)目和機器的外廓尺寸。但在某些情況下，傳動級數(shù)的減 少反而會增大傳動的外廓尺寸。設(shè)計時要進行設(shè)計方法的選擇，做到統(tǒng)籌兼顧，安排 要合理，節(jié)約。 3.擬訂傳動系統(tǒng)時，要注意整機性能和尺寸，同時要注意和主要設(shè)備的配合尺寸等。 第二節(jié) 截割部傳動設(shè)計原則 一 傳動比的分配原則 1 各級傳動比不應超過其總傳動比的最大值； 2 要使所設(shè)計的傳動系統(tǒng)的各傳動機構(gòu)具有最小外廓尺寸； 3 使各級大齒輪的浸油深度大致相等，以便實現(xiàn)噴油潤滑； 4 使各級圓柱齒輪傳動中心距保持一定的比例； 5 搖臂箱中的傳動比不能太大，否則使搖臂厚度變厚，不利于裝煤。特別是對于薄 煤層的裝載。 二 齒輪設(shè)計原則 1 齒數(shù)比 齒數(shù)比 ,對于一般減速器傳動，取 u=68。21Zu 12 2 齒數(shù) 當中心距一定時，齒數(shù)取的越多，則重合度增大，改善了傳動的平穩(wěn)性。同時， 齒數(shù)多則模數(shù)小，齒頂圓直徑小，可使滑動比減小，因此磨損小，膠合的危險性小， 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 齒的抗彎強度降低，因此，在滿足抗彎強度的條件下，宜取較多的齒數(shù)。 通常取齒數(shù)小于等于 1830，閉式傳動，硬度小于 350HBS,過載不大，宜取較大 值；硬度大于 350HBS,過載大，宜取較小值；開式傳動宜取較小值。對載荷平穩(wěn)、不 重要的手動機構(gòu)甚至可取 1012，而對高速膠合危險性大的傳動，用大于等于 2527，一般減速器中常取 =100200。12Z 3 模數(shù) m 模數(shù)由強度計算或結(jié)構(gòu)設(shè)計確定，要求圓整為標準值，傳遞動力的傳動齒輪模數(shù) m2。初步確定模數(shù)時，一般對于軟齒面齒輪（齒面硬度 350HBS）外嚙合傳動， m =（0.007 0.02）a ；對硬齒面齒輪（齒面硬度350HBS）外嚙合傳動 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 齒不宜過窄；但增大齒寬又會使齒面上的載荷分布更趨不均勻，故齒寬系數(shù)應取得適 合。圓柱齒輪齒寬系數(shù)的薦用值列于下表。對于標準圓柱齒輪減速器，齒寬系數(shù)取為 ；所以對于外嚙合齒輪傳動 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。運用設(shè)計計算公式時，對于標準 減速器，由表 2-1 可先選定再用上式計算出相應的 值。d 表 3-1 寬系數(shù) 裝置狀況 兩支撐相對小齒輪作對稱 布置 兩支撐相對小齒輪作不 對稱布置 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 應取表中下限的數(shù)值；若皆為軟齒面或僅大齒輪為軟齒面時d 可取表中偏上限的數(shù)值； d 2 括號內(nèi)的數(shù)值用于人字齒輪，此時 b 為人字齒輪的總寬度； 13 3 金屬切削機床的齒輪傳動，若傳遞的功率不大時， 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)計時所用的軸承均從機械工業(yè)出版社的機械設(shè)計手冊一書中查取。 本方案設(shè)計時，所用軸承多為調(diào)心滾子軸承，該軸承有如下優(yōu)點： 1 具有兩列滾子，主要承受徑向載荷，同時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)外圈相錯一定角度，可 以補償同軸度產(chǎn)生的誤差； 3 對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； 5 有較高的徑向載荷能力，特別適用于重載或振動載荷工作條件下，但不能承受純 軸向載荷。 14 第四章 采煤機截割部傳動設(shè)計 第一節(jié) 傳動方案設(shè)計 一 確定傳動類型 根據(jù)采煤機的總體設(shè)計原則，本機在設(shè)計前考慮過兩種方案。 方案一：如圖 4-1，采用四級傳動，第一級采用直齒輪傳動，第三，四級采用直齒 輪傳動，第二級采用圓弧錐齒輪傳動，。 方案一的特點：這種傳動方式改裝較為方便，箱體結(jié)構(gòu)簡單，易鑄造，側(cè)面搖臂 突出在采煤機身寬度外面，所以滾筒離運輸機較遠，對裝煤效果和工作穩(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 影響大塊煤的通過和滾筒的臥底，有利于擴大采煤機的工作行程。當采高較大時，采 落的塊度較大，因而需要在截割部端頭設(shè)破碎器時，只能用側(cè)面搖臂。而且錐齒輪容 易損壞，機身長度較大。 圖 4-1 方案二: 如圖 4-2 所示，采用四級傳動，第一級采用直齒輪傳動，第二級采用直齒 輪傳動，三、四級采用行星齒輪傳動。 方案二的特點：這種傳動方式的電動機軸和滾筒軸平行，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，機身長度小，承載能力大，工作平穩(wěn)；但傳 動結(jié)構(gòu)較復雜，要求制造精度高。 由安裝在搖臂端部的交流電機,（1）機輸出軸聯(lián)接的第一傳動軸（）帶動與第一 傳動軸用花鍵聯(lián)接的變速齒輪（j），變速齒輪（j）帶動變速齒輪（g），變速齒輪 15 （g）通過與之聯(lián)接的齒輪軸（h）傳遞給一系列惰輪（f）、（e）、（d），把動力傳 遞給雙行星減速裝置的太陽輪（a），通過太陽輪（a ）上齒輪傳遞給安裝在行星架 （H）上的 3 個行星齒輪（c），行星齒輪（c ）又與一個固定的內(nèi)齒輪（b）相嚙合， 這樣就帶動行星架（H）轉(zhuǎn)動，行星架（H）上的齒又傳動第二級行星減速機構(gòu)，行星 架（H）上的齒帶動安裝于二級行星架（ ）上的二級行星齒輪（ ），行星齒輪（1H1c ）又與固定的內(nèi)齒輪（ ）相嚙合，這樣就帶動二級行星架（ ）轉(zhuǎn)動，滾筒座1c1b H （3）用花鍵連接在二級行星架（ ）上，行星架（ ）的轉(zhuǎn)動就帶動滾筒座旋轉(zhuǎn)。11 滾筒是通過本身的錐形法蘭結(jié)構(gòu)安裝在搖臂的滾筒座上。 圖 4-2 各級傳動的特點： 第一級采用直齒圓柱齒輪傳動，與軸通過矩形花鍵連接，可拆換以改變滾筒轉(zhuǎn)速。 第二級采用直齒圓柱齒輪傳動，為增強齒輪的接觸強度，提高兩輪的齒根彎曲強 度，采用正變位。 第三、四級采用采用雙行星機構(gòu)，行星齒輪傳動具有體積小，重量輕，承載能力 大、效率高和工作平穩(wěn)等優(yōu)點。為使行星架減速傳動的行星輪載荷分配均勻，補償制 造誤差，該次設(shè)計的雙行星減速設(shè)計有均載機構(gòu)，第一級行星減速為中心輪柔動與行 16 星架浮動，其噪音低，浮動效果好，工作可靠。第二級行星減速為中心輪浮動。為抗 振需要，內(nèi)齒圈設(shè)計成薄壁構(gòu)件，以增加柔性。 從整體上看，方案二較方案一好，因此，本截割部傳動按系統(tǒng)方案二設(shè)計。 如圖 4-2 所示，圖為 MGTY400/900-3.3D 電牽引采煤機截割部傳動系統(tǒng)圖。 確定電動機類型及轉(zhuǎn)速 查閱資料，選擇 YBC-400G(防爆型) 電動機，輸出功率 400KW，轉(zhuǎn)速 1480r/m。 二 分配傳動比 傳動裝置總傳動比 由選定的電動機滿載轉(zhuǎn)速 和工作機主動軸轉(zhuǎn)速 確定,即i mnwn26.457.3180wmni 設(shè)第一級直齒傳動比為 ，第二級直齒傳動比為 ，第三級兩級行星齒輪傳動比 。1i 2i 3i 取第一級直齒傳動比為 =1.3，第二級直齒傳動比為 =2.15，則第三級雙行星齒輪傳動 比 =16.176。 根據(jù)各級傳動機構(gòu)傳動比選擇合適得齒數(shù):3i =39, =30 , =27 , = = = =58iZjhZfedZg =1.32.14816.19256=45.219205實 驗算傳動比誤差= =0.0038%<5%，合格。i實 三 計算傳動裝置的運動參數(shù) 1 計算各軸的轉(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 計算各軸功率： 滾動軸承效率 =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 計算各軸的輸入轉(zhuǎn)矩： 計算公式：T=9550 n 將以上計算結(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) 傳動零件的設(shè)計計算 一 第一級圓柱直齒齒輪傳動的設(shè)計計算 （一） 齒輪材料、精度等級及齒數(shù) 因采煤機的一般工作環(huán)境是高速、重載，所以采用鍛鋼，選取性能優(yōu)良的合金鋼。 查閱機械設(shè)計手冊表 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：估算圓周速度約為 15m/s，選擇 7 級精度。 齒 數(shù)： =30 , =39。1Z2 （二） 彎曲疲勞強度設(shè)計 計算項目 計算說明及過程 計算結(jié)果 初步確定小齒輪模數(shù) m 查機械設(shè)計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 查機械設(shè)計，由表 10- 7，硬齒面、兩支承相對于小齒輪作 對稱布置 =0.4d 使用系數(shù) AK查機械設(shè)計，由表 10-2 ，電動機、嚴重沖擊4 =1.75AK 動載系數(shù) V查機械設(shè)計由圖 10-8 ， 4 設(shè) v=15m/s =1.4V 齒向載荷 分布系數(shù) 查機械設(shè)計由圖 10-4 ，4 =1.02 齒間載荷 分布系數(shù) K 查機械設(shè)計由表 10-3 ， 直齒圓柱齒輪， 設(shè) ,7 級精度mNbFKtA/10 =1.1K 19 計算項目 計算說明及過程 計算結(jié)果 載荷系數(shù) K=KVA=2.75K 齒根彎曲疲勞應力 F 查機械設(shè)計p200，由公式： = FSaFYmbdT12 5.21FaY 齒輪齒形系數(shù) FaY查機械設(shè)計，由圖 10-17查得4 42.6Sa 查機械設(shè)計，由圖 10-18 查得4 1Y齒輪應力修正系數(shù) Sa 重合度 查機械設(shè)計，p200，由公式 求得 =1.69 重合度系數(shù) Y查機械設(shè)計，p200，由公式105，求得 =0.68167FMPa 許用齒根彎曲疲勞應力FFSTXNFYlim2lim150F 齒輪彎曲疲勞極限應力limF 查機械設(shè)計，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查機械設(shè)計，由圖 6-25查得4 =0.98X 重合度系數(shù) STY查機械設(shè)計，由式 6-14查得 =2.0STY 彎曲疲勞強度安全系數(shù)FS查機械設(shè)計，由表 6-12 查得4 =1.25F 比較選擇齒輪校核彎曲 疲勞強度 1 20.60.57FaSFaSYY 按小齒輪計算 20 計算項目 計算說明及過程 計算結(jié)果 計算模數(shù) m 由（10-7） m=7.646，4 查機械原理表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） 按齒面疲勞強度校核： 計算項目 計算說明及過程 計算結(jié)果 齒面接觸應力 H 查機械設(shè)計p202，得 =268.4 EHZ12KTudb 動載系數(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)點區(qū)域系數(shù) HZ查機械設(shè)計p203，由圖 10-20 4=2.5HZ 重合度系數(shù) 查機械設(shè)計p202，可求得 =0.9 彈性系數(shù) E查機械設(shè)計p202，由表 10-5 得4=189.8E 齒面接觸許用應力H=HlimNZwS 21 計算項目 計算說明及過程 計算結(jié)果 小齒輪接觸疲勞極 限應力 lim1H查機械設(shè)計，由圖 10-25 4 =1500 MPalim1H 大齒輪接觸疲勞極 限應力 li2H查機械設(shè)計，由圖 10-25 ， 4 =1500 MPali2H 小齒輪壽命系數(shù)1NZ查機械設(shè)計，由圖 10-23 ，允4 許由一定點蝕， =0.9881NZ 大齒輪壽命系數(shù)2 查機械設(shè)計，由圖 10-23 ，允4 許由一定點蝕， =0.9912 安全系數(shù) HS查機械設(shè)計，p213，取 =1HS 小齒輪齒面接觸許 用應力 1H= 1Hlim1NZwS=1304.16MP1 a 大齒輪齒面接觸許 用應力 2H= 2Hlim2NS=1308.12MP2H a 齒面接觸許用應力H=

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