764 刮板轉(zhuǎn)載輸送機結(jié)構(gòu)設(shè)計含開題及7張CAD圖
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摘要
作為我國最主要的能源之一的煤炭帶動了各式各樣的采掘機械的發(fā)展，刮板轉(zhuǎn)載機逐漸成為煤礦生產(chǎn)運輸?shù)闹匾M成部分。它能保證采煤機在工作面上的連續(xù)開采，實現(xiàn)綜采工作面的高產(chǎn)能高效率高強度作業(yè)。
刮板式轉(zhuǎn)載機是一種具有強度撓性和帶動牽引作用功能的連續(xù)輸送機械之一,它的運行長度與其他物料運輸設(shè)備相比也就是相比一般都較小,使得刮板式的轉(zhuǎn)載機能夠緊緊地跟隨采煤工作面的推進以及膠帶式輸送機拉力伸縮而實現(xiàn)整體位移十分便捷,是為了給采區(qū)內(nèi)巷道運煤及其他采煤工作面提供布局設(shè)計的儀表器。以刮板鏈作為其中部的牽引部件,中部槽和其作為承重設(shè)備,刮板鏈被安裝在中部槽的一個溝槽表面上。煤塊可以沿著輸送機的溜槽，移動至中部槽后由刮板鏈條進行牽引，從而移動至卸料端進行卸料。
本課題討論了刮板轉(zhuǎn)載機的發(fā)展歷程和設(shè)計方法，并對SZZ764/160型刮板轉(zhuǎn)載機進行了設(shè)計計算。在本次畢業(yè)設(shè)計中，主要針對主要零部件進行動力學(xué)或運動學(xué)計算主要包括礦用電機，三級減速器與液力耦合器，并對其強度剛度校核的方向進行論述，最后對轉(zhuǎn)載機提出維護保養(yǎng)方案。
關(guān)鍵詞：連續(xù)運輸；刮板鏈；減速器；設(shè)計
ABSTRACT
Coal is not only the main energy source of our country, but also a very important chemical raw material. With the development of coal mining technology, scraper conveyor has gradually become an important part of coal mine production and transportation. It can ensure the continuous mining of the shearer on the working face and realize the high yield, high efficiency and high strength operation of the fully mechanized mining face.
Scraper reproduced machine is a kind of strength and promote flexible traction role function of continuous conveying machinery, one of its running length compared with other than material handling equipment is generally small, making the scraper reproduced machine can closely follow coal mining working face advancing and belt conveyor tension scaling and achieve overall displacement is very convenient, in order to to mining workings Gauges for layout design of coal and other coal mining faces. The scraper chain is installed on the surface of a groove in the middle groove with the scraper chain as the traction part of the middle groove and the middle groove and the scraper chain as the load-bearing equipment. Scraper chain and the head and tail of the sprocket phase winding, connected into a closed shape and placed in the middle of the trough, and conveyor pushing device and drum shearer supporting, so as to complete the coal drop, coal loading, coal transport and transport and a series of operations such as transport automation. The coal can be moved along the chute of the conveyor and pulled by the scraper chain after moving to the middle chute, so as to move to the unloading end for unloading.
In this graduation design manual mainly introduces the transfer machine transmission part of the design and calculation. SZZ764/160 type conveyor transmission part is mainly composed of mining motor, three speed reducer and hydraulic coupler, in this graduation design, mainly for the main parts of the dynamics or kinematics calculation, and the direction of the strength and stiffness of the check is discussed, finally, the transfer machine proposed maintenance program.
Keywords：Continuous transportation; Scraper chain; Retarder; Design
目 錄
摘要 I
ABSTRACT II
1 緒論 1
1.1 前言 1
1.2 刮板轉(zhuǎn)載機概述及其發(fā)展?fàn)顩r 2
1.2.1 研究背景目的以及意義 2
1.2.2 刮板轉(zhuǎn)載機的概述 2
1.2.3 刮板轉(zhuǎn)載機在國內(nèi)外發(fā)展概述 4
2 SZZ764/160刮板轉(zhuǎn)載輸送機總體設(shè)計 7
2.1 型號組成以及其代表意義 7
2.2 使用環(huán)境條件 7
2.3 該刮板轉(zhuǎn)載輸送機的產(chǎn)品特點以及工作原理 7
2.4 該刮板轉(zhuǎn)載輸送機主要用途及適用范圍 7
2.5 刮板轉(zhuǎn)載機與各輸送機的配套要求 7
2.5.1 刮板轉(zhuǎn)載機與輸送機的配套要求 7
2.5.2 刮板轉(zhuǎn)載機與破碎機的配套要求 8
2.5.3 刮板轉(zhuǎn)載機與自移皮帶機機尾的配套要求 8
2.6 在該設(shè)計說明書中的主要工作 8
2.7 SZZ764/160刮板轉(zhuǎn)載機主要部件結(jié)構(gòu)、特點以及作用 8
2.7.1 機頭部 9
2.7.2 機尾部 12
2.7.3 機身部 13
3 傳動部的設(shè)計以及計算 16
3.1 結(jié)構(gòu)與傳動系統(tǒng) 16
3.2 主要技術(shù)參數(shù) 16
3.3 電動機的選擇 17
3.4 液力耦合器的選擇 17
3.5 運輸能力計算 18
3.6 試算減速器的輸出轉(zhuǎn)速 19
3.7 刮板鏈強度校核 20
3.7.1 運行阻力的計算 20
3.7.2 電動機功率校核 22
3.7.3 刮板鏈強度計算 22
3.8 總傳動比及傳動比分配 22
3.8.1 總傳動比的確定 22
3.8.2 傳動比的分配 23
3.9 傳動部傳動計算 23
3.9.1 各軸轉(zhuǎn)速的計算 23
3.9.2 各軸的功率計算 24
3.9.3 各軸扭矩計算 24
3.9.4 第一級圓錐齒輪傳動的計算 25
3.9.5 第二級圓柱齒輪傳動的計算 29
3.9.6 第三級圓柱齒輪傳動計算 35
3.10 軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計與校核 40
3.10.1 提高軸的強度措施 40
3.10.2 Ⅰ軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計及校核 41
3.10.3 Ⅱ軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計及校核 43
3.10.4 Ⅲ軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計及校核 46
3.10.5 Ⅳ軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計及校核 48
3.11 鍵的設(shè)計與強度校核 51
3.11.1 普通平鍵 51
3.11.2 花鍵 52
4 刮板轉(zhuǎn)載機維護保養(yǎng)方案 54
4.1 刮板轉(zhuǎn)載機常見的故障及處理方法 54
4.2 刮板轉(zhuǎn)載機常規(guī)保養(yǎng)維護 55
5 總結(jié)與展望 58
5.1 總結(jié) 58
5.2 展望 58
參考文獻 59
VI
1 緒論
1.1 前言
目前我們邁入二十一世紀(jì)已有二十年有余，不論是在工業(yè)、農(nóng)業(yè)還說第三產(chǎn)業(yè)都正處在人類歷史上空前迅猛發(fā)展的階段。雖說新能源正在如火如荼的發(fā)展并出現(xiàn)在我們視線之內(nèi)，但是也仍然無法觸動煤炭在我國能源結(jié)構(gòu)中的比重。在當(dāng)前的全球性能源體系架構(gòu)中,煤炭所占能源總量的比重也僅僅只是從當(dāng)前的26.47%左右逐漸下調(diào)至2025年的21.72%,由此可見,煤炭還是會作為我國和世界的主要能源。
能源現(xiàn)狀不斷督促著我國煤炭工業(yè)壯大自己的生產(chǎn)效率，從而不停地向著機械自動化方向進軍。因此，一直在為我國煤炭工業(yè)服務(wù)的礦山機械不得不面對著無以倫比的挑戰(zhàn)，為了能在在采煤過程中有效的減少膠帶機的伸縮與拆卸，我們常常用到刮板轉(zhuǎn)載機，它作為綜采生產(chǎn)工作面運輸系統(tǒng)配套設(shè)備中不可缺少的機械之一，使得采煤工作面具有較快的推進速度，從而實現(xiàn)了綜采工作面高產(chǎn)高效的運行。
1-配套輸送機 2-配套采煤機 3-配套液壓支架 4-刮板轉(zhuǎn)載機 5-配套皮帶機
圖1-1 常見采煤工作面設(shè)備的布置圖
1.2 刮板轉(zhuǎn)載機概述及其發(fā)展?fàn)顩r
1.2.1 研究背景目的以及意義
刮板式轉(zhuǎn)載機主要是由刮板鏈作為承載物通過刮板鏈來進行牽引和溜槽作為動力傳遞的一種帶有撓度和牽引動力的連續(xù)物料輸送。多用于工況惡劣、負(fù)載復(fù)雜的綜采工作面中。主要負(fù)責(zé)人員是對承載物料、輸送物料、采煤機引導(dǎo)以及對支承的推動和液壓式支架進行引導(dǎo),它們是全套綜采裝置的"骨干力量",它的各種性能以及它們的使用壽命都是綜采裝置在工業(yè)生產(chǎn)方面正常進行的基礎(chǔ)上和取得良好的技術(shù)和經(jīng)濟效益的重要保障。礦井的生產(chǎn)力決定了一臺刮板式轉(zhuǎn)載輸送機的物料傳遞能力,也決定著轉(zhuǎn)載機的發(fā)展方向。
我國綜采轉(zhuǎn)載機自70年代中期開始投入生產(chǎn)研制以來,取得了長足的工業(yè)發(fā)展和技術(shù)進步,其所需要設(shè)備從機械性能和運行可靠性等各個方面均已經(jīng)分別有了較大和小幅度的得到改善。80年代后期,我國成功設(shè)計開發(fā)和自主研制了一種用于雙速電機的驅(qū)動設(shè)備,有效地解決了轉(zhuǎn)載機起動的動力問題,降低了對驅(qū)動鏈條、驅(qū)動鏈輪及帶滑溜槽的磨耗,延長了各種刮式轉(zhuǎn)載機的連續(xù)使用壽命。然而,與國外的先進工業(yè)技術(shù)水平國家相比,還是存在有很大的技術(shù)差距。所以。結(jié)合當(dāng)前現(xiàn)代我國的基本國情和實際應(yīng)用需要,找出自己的實際差距,充分地探索吸收、借鑒國外的先進現(xiàn)代科學(xué)研究技術(shù),盡快地逐步完善當(dāng)前我國現(xiàn)有現(xiàn)代科學(xué)技機的基礎(chǔ)研究和技術(shù)開發(fā)應(yīng)用過程及其中的主要技術(shù)任務(wù)。
1.2.2 刮板轉(zhuǎn)載機的概述
刮板式轉(zhuǎn)載機是國內(nèi)外大型采煤工程系統(tǒng)中普遍采用的能進行橫、縱向總成和整體位置移動的輕便刮板式轉(zhuǎn)載機。大大提高了采煤工作面推進速度,提高了煤礦的采掘效率,增加了煤炭的產(chǎn)量。
在煤礦采掘巷道中，刮板轉(zhuǎn)載機既可以作掘進工作面輸送機，也可與可伸縮皮帶輸送機配套使用來輸送物料。當(dāng)刮板轉(zhuǎn)載機用在采掘運輸巷時，掘進完成后將直接轉(zhuǎn)作采煤工作面的順槽運輸設(shè)備。綜上所述，在機械化采煤工作面中使用刮板轉(zhuǎn)載機可總結(jié)為以下三點作用：其一是改變了煤流的運輸方向，刮板轉(zhuǎn)載機和采煤工作面的刮板轉(zhuǎn)載機垂直布置，讓煤流隨著順槽方向向外運輸；其二是提高了煤塊的卸載點，使得刮板轉(zhuǎn)載機和順槽帶式輸送機的機尾精準(zhǔn)搭接；最后一點便是刮板轉(zhuǎn)載機通過被支撐小車?yán)瓌拥姆绞?，減少了帶式輸送機的伸縮次數(shù)，提高勞動生產(chǎn)率。
刮板轉(zhuǎn)載機根據(jù)鏈條在溜槽內(nèi)的布置方式的不同可分成單鏈、邊雙鏈和中雙鏈三種形式?？紤]到在本次畢業(yè)設(shè)計中所設(shè)計的刮板轉(zhuǎn)載機的運輸功率比較大并結(jié)合所查閱的764刮板轉(zhuǎn)載機配套設(shè)備，故選用中雙鏈刮板轉(zhuǎn)載機進行設(shè)計。它的結(jié)構(gòu)比較精簡使其受力均勻，又因為它的磨擦阻力小故其運行十分平穩(wěn)，中部槽的利用率以及彎曲性能都將比之下十分良好，不容易在輸送機上出現(xiàn)堵塞的情況。缺點是能量消耗大。中雙鏈刮板轉(zhuǎn)載機一般用于在緩傾斜煤層、中厚煤層以及長壁式回采工作面輸送物料。作為高產(chǎn)、高效工作面上極為理想的綜采輸送設(shè)備，它有著輸送量大、適用性強、強度高、壽命長等特點，它和滾筒采煤機、液壓支架、破碎機、工作面運輸巷可伸縮帶式輸送機及電控裝置相配套，實現(xiàn)綜合機械化采煤。
刮板轉(zhuǎn)載機常用的傳動方式有以下幾種:
（1）輸入輸出軸垂直布置三級圓錐圓柱齒輪減速器，該減速器的第一級傳動齒輪為圓弧錐齒輪；其余二級傳動齒輪多為直齒圓柱齒輪。該減速器與轉(zhuǎn)載機機身平行，占用空間較小，被廣泛的應(yīng)用在各種刮板轉(zhuǎn)載機上。
（2）輸入輸出軸平行布置圓柱齒輪傳動減速器，它的各級齒輪均為圓柱（斜齒或直齒）齒輪，故輸入軸與輸出軸互相平行。該減速器與刮板轉(zhuǎn)載機機身垂直，占用空間較大，多用于一些超重型刮板轉(zhuǎn)載機。
（3）輸入輸出軸垂直布置行星齒輪傳動減速器，該減速器第一級傳動齒輪為圓弧錐齒輪，第二級傳動齒輪為斜齒圓柱齒輪，第三級傳動齒輪為行星齒輪。
（4）輸入輸出軸平行布置行星齒輪傳動減速器，該減速器第一、二級傳動齒輪均為行星齒輪。
由以上敘述可以看出,本次設(shè)計的傳動減速器應(yīng)當(dāng)采用的輸入輸出軸垂直布置的三級圓錐圓柱齒輪減速器。
刮板轉(zhuǎn)載機的結(jié)構(gòu)如圖所示：
圖1-2 刮板轉(zhuǎn)載機
SZZ764/160型刮板傳動轉(zhuǎn)載物料輸送機通過一個橫梁和推移式小車搭接到一個可以自由伸縮的膠帶傳動輸送電機尾部兩側(cè)的軌道上,并沿著該軌道向右進行一個整體的移動;而刮板式轉(zhuǎn)載機的電動發(fā)動機尾端又和水平裝載路線則沿著巷道的底板方向滑行。
1.2.3 刮板轉(zhuǎn)載機在國內(nèi)外發(fā)展概述
目前我國轉(zhuǎn)載機的主要性能如下：
表1-1 刮板轉(zhuǎn)載機性能
長運距
目前一般順槽刮板轉(zhuǎn)載機長度不超過75mm，我國所用到的刮板轉(zhuǎn)載機平均長度基本為40m與60m。通過分析可以從設(shè)備投資、運營成本、掘進通風(fēng)、維修遷移等因素綜合考慮，刮板轉(zhuǎn)載機長度在60m左右時，技術(shù)經(jīng)濟指標(biāo)最為合理。
大運量
70年代末，順槽刮板轉(zhuǎn)載機運量能力一般小于1000t/h，80年代中期達2000t/h，80年代末90年代初達到2500～3500t/h，目前已出現(xiàn)運量達到4000 t/h以上的重型刮板轉(zhuǎn)載機。相應(yīng)的溜槽寬度從730～764mm增大980～1100mm以上，鏈上1m/s左右提高到1.3～1.4m/s以上，最高鏈速已達1.78m/s。
大功率
刮板轉(zhuǎn)載機驅(qū)動電動機單臺功率Nd≤200kW，最大裝機功率為2×200kW，80年代初期為（2～3）×（250～315）kW。目前實際運行的刮板轉(zhuǎn)載機單臺電動機最大功率已達到或超過700kW，減速器傳動比i=1：40。
長壽命與高可靠性
70年代，順槽刮板轉(zhuǎn)載機過煤量約為100萬t，80年代初期為200萬噸。目前重型刮板轉(zhuǎn)載機整機（大修周期）過煤量已達到400～600萬t（相當(dāng)于運行3～4年）；組件工作壽命，φ30mm以上鏈條為200～300萬t（相當(dāng)于運行1～2年），鏈輪為100～150萬t（約運行1年左右），減速器設(shè)計壽命為12500～15000h，接鏈環(huán)的疲勞壽命達到70000次以上。
目前我國的轉(zhuǎn)載機發(fā)展趨勢又可囊括為如下幾點：
表1-2 刮板轉(zhuǎn)載機發(fā)展
技術(shù)先進性
隨著科學(xué)技術(shù)進步以及市場的發(fā)展，輸送機的國際競爭將越來越激烈，對輸送機的設(shè)計水平和生產(chǎn)能力要求也越來越嚴(yán)格，關(guān)鍵部件(如刮板鏈、減速器、液力耦合器等設(shè)備)的設(shè)計或選用，要求與國際接軌，實現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)化。
性能可靠性
設(shè)備的可靠性是進行高效作業(yè)的根本保證。井下受場地、燈光等條件的限制，維修條件較差．有些高瓦斯礦井基本不具備現(xiàn)場維修的條件，一旦出現(xiàn)故障就會嚴(yán)重影響安全生產(chǎn)。因此，輸送機各部分的結(jié)構(gòu)型式、傳動方式、使用材料等，不僅要求設(shè)計合理，還要建立在實踐驗證的基礎(chǔ)上。
設(shè)備安全性
安全性是至關(guān)重要的環(huán)節(jié)。是所有設(shè)備必須具備的性能，同樣也貫穿在輸送機的設(shè)計、制造、使用過程中。目前國家高度重視煤礦安全生產(chǎn)，引起煤礦井下事故的除了瓦斯爆炸、透水、冒頂?shù)戎猓O(shè)備事故也會引起人員傷亡和財產(chǎn)損失。因此，輸送機各部件的防護裝置應(yīng)設(shè)計合理、安裝完備，在易發(fā)生事故的部位尤其要加強防護．防止因斷鏈、飛濺、高溫等引發(fā)人員傷亡事故。
機電液一體化趨勢明顯
隨著實用型新技術(shù)的發(fā)展，大功率輸送機控制系統(tǒng)與保護裝置的機電液一體化趨勢越來越明顯。主要表現(xiàn)為：機頭部與機尾部功率分配、順序啟動，電機保護除過流保護、過熱保護外．增加過壓保護，閥控充液型液力耦合器的推廣使用。鏈條張力監(jiān)控及工況檢測和故障診斷等。雖然還有部分技術(shù)的實現(xiàn)與應(yīng)用尚需時日，但輸送機機電液一體化的發(fā)展趨勢不會變。隨著當(dāng)今世界綜采技術(shù)的發(fā)展和設(shè)計思路的不斷創(chuàng)新、高產(chǎn)高效工作面的相繼投產(chǎn)，大功率刮板轉(zhuǎn)載機的研制與開發(fā)已勢在必行，要加強計算機輔助設(shè)計、模擬工況、仿真等技術(shù)的應(yīng)用。對此，應(yīng)該抓緊機遇．一方面提高現(xiàn)有機型的可靠性、安全性，降低事故發(fā)生率；另一方面要研制開發(fā)國產(chǎn)大功率刮板轉(zhuǎn)載機．盡快投入市場，提高與國外同類產(chǎn)品的競爭力，以適應(yīng)我國煤炭工業(yè)迅猛發(fā)展的需要。
2 SZZ764/160刮板轉(zhuǎn)載輸送機總體設(shè)計
2.1 型號組成以及其代表意義
S Z Z – 764 / 160
電動機功率（kW）
中部槽寬度（mm）
中雙鏈
轉(zhuǎn)載
輸送機
2.2 使用環(huán)境條件
1. 存放瓦斯、煤灰等氣體的環(huán)境；
2. 空氣濕度小于90%（在25℃），環(huán)境溫度20℃~40℃
2.3 該刮板轉(zhuǎn)載輸送機的產(chǎn)品特點以及工作原理
中雙鏈刮板轉(zhuǎn)載機主要適用于井下回采工作面中的順槽之中,在可伸縮性皮帶機與工作面刮板物料輸送機之間也起到了一種轉(zhuǎn)運貨載的作用,該類型刮板轉(zhuǎn)載機的傳動系統(tǒng)主要是由礦用電動機輸出的動力直接通過液力耦合器與三級圓錐圓柱齒輪減速器傳遞至鏈輪,再通過鏈輪直接傳遞到一條全開關(guān)或封閉式的刮板鏈,使得刮板鏈按照各個工作階段所需的位置和方向進行運轉(zhuǎn)以此方式來完成輸送煤炭。
2.4 該刮板轉(zhuǎn)載輸送機主要用途及適用范圍
本類轉(zhuǎn)載器一般應(yīng)用于機械化開發(fā)和采煤作業(yè)面中,用于實現(xiàn)高產(chǎn)、低效率的轉(zhuǎn)載運輸煤炭。和SGZ730 可彎曲刮板輸送機、 PLM1000 型破碎機和 DSJ1000 型皮帶機配套。
2.5 刮板轉(zhuǎn)載機與各輸送機的配套要求
2.5.1 刮板轉(zhuǎn)載機與輸送機的配套要求
刮板式轉(zhuǎn)載機在輸送物料時的能力比一般工作表面上的輸送能力更強;
刮板式轉(zhuǎn)載機在槽寬和槽高上需要充分考慮到輸送電動機的運行能力;
刮板式轉(zhuǎn)載器的刮板鏈要比輸送機的工作面刮板鏈要快。
2.5.2 刮板轉(zhuǎn)載機與破碎機的配套要求
破碎機的傳遞通過量要求大于相當(dāng)于轉(zhuǎn)載機的運動和輸送量;
刮板轉(zhuǎn)載機和破碎器的接口處應(yīng)保證平滑,尤其特別是中板要盡量避免較大的高度起伏,時刻保證平直；
2.5.3 刮板轉(zhuǎn)載機與自移皮帶機機尾的配套要求
刮合鋼板式皮帶轉(zhuǎn)載機的起重運輸能力相當(dāng)大但要比皮帶式重型皮帶輸送機的重載運輸能力小;
刮板式轉(zhuǎn)載機在刮板上的鏈路速度遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于皮帶機的帶速。
2.6 在該設(shè)計說明書中的主要工作
根據(jù)任務(wù)書確定已知參數(shù)如下：
運輸能力（t/h）：900
設(shè)計長度（m）：40
爬坡角度：10°
刮板鏈速（m/s）：1.46
刮板鏈條規(guī)格：2-Ф30×108-C
刮板鏈的破斷負(fù)荷（kN）：1130
傳動方式：單速電動機+液力耦合器+減速器
移動方式：拉移裝置
本次設(shè)計的主要工作為：針對SZZ764/160刮板轉(zhuǎn)載輸送機，充分考慮它與SGZ730可彎曲刮板輸送機、DY1000皮帶自移機尾以及破碎機的搭接關(guān)系，再根據(jù)刮板轉(zhuǎn)載機的結(jié)構(gòu)與特點，分析其結(jié)構(gòu)要素、組成以及工作特性，擬定刮板轉(zhuǎn)載輸送機的結(jié)構(gòu)形式和傳動方案，確定總體設(shè)計方案，設(shè)計其總體結(jié)構(gòu)。最后就轉(zhuǎn)載機的安裝潤滑和故障診斷等方面提出了維護保養(yǎng)措施。
2.7 SZZ764/160刮板轉(zhuǎn)載機主要部件結(jié)構(gòu)、特點以及作用
2.7.1 機頭部
隨著綜采工作面生產(chǎn)能力的迅速增強,刮板轉(zhuǎn)載機端卸料裝置的安全性和可靠性問題日益嚴(yán)重,國內(nèi)外各種大運量的刮板轉(zhuǎn)載機都是使用交叉式雙向卸料裝置,該類轉(zhuǎn)載機構(gòu)歷經(jīng)幾代發(fā)展和改進,在其卸料能力、效率和使用壽命上都比較好。與此同時,卸載高程的降低為綜采配套裝置帶來了方便。
圖2-1 機頭部
2.7.1.1 機頭架
機頭架構(gòu)是安裝在機頭部的主要支撐,應(yīng)有一個足夠的高強度和剛性,由厚質(zhì)鋼板焊接而成,各種類型的機頭部構(gòu)件共同特征介紹如下:
(1)鏈輪由自動減速器的前端伸出與鏈輪盲軸上的支承相互連接,這種上下鏈輪的自動連接安裝形式,便于井下人員進行裝卸拆裝;
(2)對于機頭架易發(fā)生磨損的部分應(yīng)采取耐磨性保護措施,例如在機頭架上加焊一定量的高錳鋼堆焊涂層或者在局部使用耐磨材料時。
2.7.1.2 鏈輪
七齒鏈輪和漸進展開線內(nèi)的滑動花鍵和鉆孔滾筒相互嚙合焊接,構(gòu)成了七齒鏈輪的主軸。鏈輪鏈窩是由優(yōu)質(zhì)強度鋁鎂鎂合金鋼經(jīng)過制作和加工鍛造而得制成,齒形結(jié)構(gòu)部件經(jīng)過特殊高溫電解和熱加工工藝制作一體成型,鏈窩和鏈輪齒形部件外殼整體表面都做的是經(jīng)過高溫淬火后的加熱處理。滾筒上的內(nèi)置火花鍵按鈕是一個用于與自動減速器的兩個輸出驅(qū)動軸直接相連。
圖2-2 鏈輪
2.7.1.3 減速器
我國目前制造和設(shè)計的刮板式轉(zhuǎn)載機的減速器大都是采用平行布置式、三級傳動圓錐形或半徑徑的齒輪式減速器。減速器在齒輪軸端部分的運動形式位置可以根據(jù)配套車的要求隨時進行自由選擇。輸入輸出中心線按軸端類別分為漸變圓頭矩形平滑花鍵與漸變已開線內(nèi)部外花紋平鍵兩種;根據(jù)輸出中心軸的兩端類別分為漸變矩形四個花鍵,漸變已開線內(nèi)部四個花鍵,以及逐點自動變形漸開線外部四個花鍵。
圖2-3 圓錐圓柱齒輪減速器
如圖2-2所示的曲軸是兩對齒輪減速器,第一對齒輪傳動曲軸齒輪分別為小于圓弧形傳動半徑的圓和錐齒輪,第二對齒輪傳動曲軸齒輪分別為曲軸斜齒和小于圓柱形斜軸傳動的錐齒輪,第三對齒輪傳動曲軸齒輪分別為曲軸直徑大于圓柱形斜軸傳動的錐齒輪。
2.7.1.4 盲軸
盲軸安裝在機頭架不裝減速器的那一側(cè)，是用來支承鏈輪的組件。盲軸組件是用于與減速器鏈輪聯(lián)接組件所配套的組件，其軸承座安裝在機頭架側(cè)板的座孔內(nèi)，并用螺栓固定。
2.7.1.5 聯(lián)軸器
電動機和齒輪減速器之間的液力連接主要采用有兩種彈性液力聯(lián)軸器和彈性液力耦合器。用高壓液力耦合器主要必須具備以下幾個主要方面:使用即可輕松實現(xiàn)高壓電動機的重重輕載高壓保護。減緩對動力傳動系統(tǒng)的外力沖擊和產(chǎn)生震動;多個動力電機的高速驅(qū)動組合可以直接使各個驅(qū)動發(fā)電機的實際工作傳動負(fù)荷比較均衡;同時若與各個電動機的工作性能要求相匹配,則同樣可以大大增加電機驅(qū)動發(fā)電設(shè)備的啟停力矩。
中型和重型刮板轉(zhuǎn)載機都采用液力耦合器。
根據(jù)高速液力耦合轉(zhuǎn)動的力學(xué)原理,液力耦合器在高速轉(zhuǎn)動時受力所能作用產(chǎn)生的驅(qū)動力矩m系數(shù)可以用如列下式方程來進行計算：
M=λγn2D5
式中， λ——轉(zhuǎn)矩系數(shù)；
γ——工作液體的重度，；
n——泵輪的轉(zhuǎn)速，r/min；
D——泵輪的有效直徑，m 。
2.7.1.6 電動機
YBS系列運輸機用電動機為煤礦井下專用防爆電機，外殼采用鋼板焊成。電動機的隔爆性能符合Q/NF251-2006《隔爆型電機通用要求》的規(guī)定，是供在有甲烷或煤塵與空氣形成的爆炸性混合物的礦井中，如驅(qū)動帶式運輸機、刮板轉(zhuǎn)載機及所類似的采掘機械。該電動機具有高效、節(jié)能、升溫裕度大及壽命長、性能好、噪聲低、振動小、可靠性高等特點。
2.7.2 機尾部
圖2-4 機尾部
機尾是由有驅(qū)動器和無驅(qū)動器兩種類型組成。有一個驅(qū)動器安裝在機尾部,它的尾部架不一定需要承擔(dān)卸載高度,所以除了尾部支撐架與機頭支撐架的尺寸型號不一樣以外,其余零部件均與機頭部的零件相同。沒有齒輪驅(qū)動器裝置的電動機尾部,在底盤上只有一個供刮板鏈轉(zhuǎn)移使用的尾部主軸。
2.7.3 機身部
2.7.3.1 中部槽
中部槽的形式列入標(biāo)準(zhǔn)的有中單鏈、中雙鏈、邊雙鏈型三種。
中部鋼板槽內(nèi)通常承受著大量來自于用燃煤和砂石刮碎鋼板鏈的各種強力機械摩擦,它們通常是其中可以使用的電量與其他能源消耗最多的一部分。中部排水溝槽的井下能源利用率的壽命,目前主要是以通風(fēng)量為單位來衡量?！豆伟遛D(zhuǎn)載機通用技術(shù)條件》種規(guī)定的過煤炭產(chǎn)量系數(shù)列于表2-7-1中。
表2-1 中部槽過煤量
槽寬/mm
280
320
420
520
(620)
630
730
764
830
輕型
≥6
≥8
≥12
≥20
≥30
≥40
中型
≥60
重型
≥120
≥180
2.7.3.2 刮板鏈
刮板鏈主要由一個鏈條和一塊刮板所組成,是用于驅(qū)動刮板轉(zhuǎn)載機。刮板鏈在工件上的作用主要是通過向槽內(nèi)刮推物料。
GB/T12718-1991對于整個圓環(huán)鏈的每個脈沖驅(qū)動負(fù)載及其使用壽命和彎曲部件纏繞度的相關(guān)數(shù)值均對此進行了詳細(xì)規(guī)定。為了能夠保證圓環(huán)鏈子和整個鏈輪的正常緊密嚙合,對于各種圓環(huán)鏈的直徑尺寸和長度公差等都做出了一套相應(yīng)的質(zhì)量規(guī)定。
圓環(huán)鏈?zhǔn)且赃B環(huán)棒料直徑和鏈節(jié)距的毫米尺寸表示，標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)格有七種：10×40，14×50，18×64，22×86，24×86，26×92，30×108。圓環(huán)鏈按強度劃分為B、C、D三個等級
表2-2 機械性能要求
項目
強度等級
B
C
D
最小破斷拉力/Nmm-2
630
800
1000
破斷最小伸長度/ %
12
12
12
試驗應(yīng)力/Nmm-2
500
640
800
試驗負(fù)荷下最大總伸長度/ %
1.4
1.6
1.9
試驗應(yīng)力與最小破斷應(yīng)力之比/ %
80
80
80
2.7.3.3 緊鏈裝置
對于容易斷裂的刮板鏈在產(chǎn)品進行加工安裝處理過程中,要對其內(nèi)部進行一定的強度預(yù)緊固壓力,使其在較長運動時間內(nèi)能夠始終保持在整體張力強度極限的一定地方從而不會輕易發(fā)生鏈條松弛又或者是板塊堆積。給刮板鏈?zhǔn)┘訌埦o力的裝置叫緊鏈裝置。
將刮板鏈條的一端直接固定在制動機頭框架上,另一端圍繞著制動機頭的鏈輪,用安裝在機頭部的一臺電動機驅(qū)動,以便立即登記注冊,使用一種高速制動自鎖閉裝置把鏈輪高速地關(guān)閉并自動鎖定,防止制動機頭鏈條高速地返回而時時松動;另一種可以進行緊鏈操作的辦法和加工方式與目前的一種操作辦法大致相同,只是不同于我們需要進行加工的液壓馬達電動機,它可以通過逆向高速旋轉(zhuǎn)來進行緊鏈,而用自己特別專設(shè)的液壓馬達來進行緊鏈;第三個方法就是我們采取了專門為加工而使用的液壓馬達氣缸自動加工所采取的手段。
2.7.3.4 推移裝置
單體電式液壓電動推溜器它本身的其實為一種單體電動液壓式的電動千斤頂。為了同時便于保證采煤燃?xì)鈾C械的正常工作以及表面清潔使用,采取內(nèi)置式回液排氣結(jié)構(gòu),即通過排氣活塞桿和中心部氣管進行向內(nèi)回液,沒有任何縫隙外露的臥式回液排氣管。
采煤機的兩個單體單缸液壓燃油氣缸裝有推力滑溜器。間隔一定的壓力距離后再重新裝設(shè)一個壓力推水式滑溜器;該泵的壓力液從原裝設(shè)于一個水平巷的壓力泵站內(nèi)部通過一個高低不同壓力的管道排出進行壓力循環(huán)。若是直接采用新型外主式電動液壓助滑推溜器,用電動注液機直接噴射液體注液,不根據(jù)實際需要將液壓推滑助溜器上的注液管道進行連接一直到固定的注液管路。
2.7.3.5 錨固裝置
錨固裝置是刮板式轉(zhuǎn)載機在一個傾角較高的工況下,當(dāng)具有下滑的可能性時,用于機械固定、防滑，保證轉(zhuǎn)載機處在安全的環(huán)境中運作。它由一個單體液壓支架和一個錨固式支撐機構(gòu)組成,錨固架和機頭架機尾架相互連接,使用這種液壓支撐機構(gòu)的泵站。
3 傳動部的設(shè)計以及計算
本次項目設(shè)計的內(nèi)側(cè)自帶式煤炭刮板上風(fēng)轉(zhuǎn)載機主要設(shè)計任務(wù)之一的也便是將經(jīng)由運輸綜采巷道工作面外側(cè)輸送機帶來的外側(cè)煤炭刮板轉(zhuǎn)載上風(fēng),作為經(jīng)由內(nèi)帶式煤炭運輸綜采巷道內(nèi)側(cè)自帶式外側(cè)煤炭刮板輸送機與經(jīng)由綜采巷道工作面內(nèi)側(cè)外帶式煤炭刮板轉(zhuǎn)載輸送機之間相互銜接的重要可可組成組分部件。要求轉(zhuǎn)載機有著很好的裝卸貨載的能力。在本物料轉(zhuǎn)載機上也特別配備了一套有力的煤炭顆粒破碎機,控制著物料運送中的煤炭粒度,使其物料能夠順暢地在大型皮帶輸送機上移動進行煤炭運輸。
3.1 結(jié)構(gòu)與傳動系統(tǒng)
本次設(shè)計中的轉(zhuǎn)載機傳動系統(tǒng)圖如下：
1-配套機頭鏈輪組件 2-設(shè)計減速器 3-選用液力耦合器 4-選用礦用電動機 5-配套機尾鏈輪組件
圖3-1 傳動系統(tǒng)圖
3.2 主要技術(shù)參數(shù)
該機的主要技術(shù)參數(shù)如表3-1所示：
表3-1 主要技術(shù)參數(shù)
設(shè)計長度
m
40
輸送量
t/h
900
刮板鏈速
m/s
1.46
電動機功率
kW
160
3.3 電動機的選擇
該電機系統(tǒng)的基本設(shè)計原理需要使傳動機的局部工作功率額定等級為160kw,根據(jù)各種類型礦井防爆電機的具體工作運行原理工作環(huán)境條件和現(xiàn)場環(huán)境變化狀態(tài),所以我們就挑選了一臺產(chǎn)品型號為YBS-160A的三相異步防爆電動機。其主要參數(shù)如下：
額定功率：160kW；
額定電壓：1140V；
額定轉(zhuǎn)速：1475r/min；
滿載效率：0.935；
絕緣等級： H；
滿載功率因數(shù)：0.88；
接線方式：Y；
質(zhì)量： kg；
冷卻方式：外殼水冷
3.4 液力耦合器的選擇
通過查閱764刮板轉(zhuǎn)載機的配套設(shè)備，我選擇YOXD560液力耦合器，它是礦井中的一種十分常見的動力傳動裝置，是以液體為介質(zhì)的非剛性聯(lián)軸器。它有著可靠的工作性能，簡單的總體結(jié)構(gòu)以及較長的使用壽命。主要由泵輪、渦輪、殼體、聯(lián)結(jié)盤、小蓋與軸套組成。它作為礦用電動機與三級減速器的中間連接件有著以下優(yōu)點：
1、提高了電動機的啟動能力，改善了啟動性能，減少了沖擊
2、對電動機和工作機械具有過載保護作用
3、在多機拖動系統(tǒng)中能夠使得電機負(fù)荷分配均勻
3.5 運輸能力計算
刮板轉(zhuǎn)載機的計算過程如下：
Q=3.6qv=3600FVγψ t/h
式中：
q —刮板轉(zhuǎn)載機上每米長度上的貨載質(zhì)量 kg/m
v —轉(zhuǎn)載機刮板鏈的刮板鏈速 m/s
F —轉(zhuǎn)載機溜槽裝載斷面面積 m2
γ—貨載的散集比重 t/m3（煤一般取0.85~1）
ψ —轉(zhuǎn)載機溜槽裝滿系數(shù)（一般取0.65~0.9）
V —刮板鏈正常運行時的速度即為煤流的平均速度
在實際運煤工作中,采煤工作面輸送來的煤炭數(shù)量并不總是均勻,當(dāng)輸送到的煤炭數(shù)突然變得更多又或者還存在較大煤塊的情況下,會大幅度地超出了刮板式轉(zhuǎn)載機的額定輸送量,尤其是在凹槽和凸形的槽段非常容易發(fā)生擁擠現(xiàn)象而直接導(dǎo)致刮板式轉(zhuǎn)載機卡死。所以我們在設(shè)計和確定刮板式轉(zhuǎn)載機過煤斷面的同時,必須考慮到堆煤現(xiàn)象對于轉(zhuǎn)載機負(fù)荷的影響,并且保證留有足夠的余地。
圖3-2 貨載斷面示意圖
貨載斷面面積計算：
F=ab+cctg?21000000
式中：a—刮板轉(zhuǎn)載機溜槽內(nèi)寬 mm
b—刮板轉(zhuǎn)載機溜槽內(nèi)高 mm
c—鏟板槽幫內(nèi)側(cè)同電纜槽擋板距離 mm
?—煤的自然安息角 一般取20°~30°
查閱下表
表3-2 轉(zhuǎn)載機刮板槽相關(guān)數(shù)據(jù)
刮板轉(zhuǎn)載機機系列
槽寬（mm）
槽高（mm）
630
602
81
730
690
110
764
724
116
830
780
116
880
800
131
900
900
118
1000
1000
139
煤的自然安息角取25°
則有：
F=ab+cctg?21000000
=724×116+944×944×tg25°÷21000000
=0.291755767m2
代入數(shù)值計算：
Q=3600FVγψ
=3600×0.29×1.46×0.97×0.96×1
=1419 t/h＞900 t/h
由此可得設(shè)計滿足要求。
3.6 試算減速器的輸出轉(zhuǎn)速
已知v=1.46ms、R=D02=0.4922=0.246m
w=n輸出轉(zhuǎn)速60×2π、v=v0cosφ=Rw cosφ
式中： R —鏈輪節(jié)圓的半徑；
w —鏈輪旋轉(zhuǎn)的角速度；
φ —相遇點輪齒的圓周速度；
v0 —水平線的夾角；
v —鏈條水平運動的瞬時速度。
式中φ的變化范圍為
-a02≤φ≤a02
式中：a0為一個鏈節(jié)所對應(yīng)的鏈輪圓心角。
鏈速的變化范圍為：
Rwcosa02≤v≤Rw
由鏈輪的幾何關(guān)系式得：
sina02=l2R
φ=a02=arcsinl2R=arcsin0.0922×0.246=11.23°
式中 l—鏈節(jié)距
w=vRcosφ=1.460.246×cos11.23=6.05 rad/s
故 n輸出轉(zhuǎn)速=60w2π=57.80 r/min
3.7 刮板鏈強度校核
圖3-3 輸送帶計算示意圖
3.7.1 運行阻力的計算
1、有載分支運行阻力Wzh計算如下：
落地段：
Wzh1=gL1qω+q0ω0=79.04kN
爬坡段：
Wzh=q0ω0+qωLcosβ-q0+qLsinβg=31.86kN
架橋段：
Wzh3=gL2qω+q0ω0=52.69kN
故Wzh=Wzh1+Wzh2+Wzh3=163.59kN
2、空載分支運行阻力Wk計算如下：
落地段：
Wk1=gL1ω0q0=2.67kN
爬坡段：
Wk2=q0gLω0cosβ+sinβ=0.49kN
架橋段：
Wk3=gL2ω0q0=1.78kN
故有Wk=Wk1+Wk2+Wk3=4.94kN
運行總阻力計算：
W0=1.21×Wzh+Wk=183.7kN
對于各特殊點張力按兩端布置傳動裝置分析，確定最小張力點位置
Wk-nAnW0=Wk-12W0
故最小張力點在1處
S1=Smin=4000N
S2=S1+Wk=173066N
S3=S2-W02=9476N
S4=S3+Wzh=8940N
3.7.2 電動機功率校核
配合采煤機使用的刮板輸送機
采煤機下放時，刮板運輸機空載運行（q=0）的電機最小功率：
Pmin=1.1×2q0Lgω·cosβv1000η=65.1kW
采煤機工作時，刮板運輸機滿載運行的電機最大功率，即PMAX=1.2Pd
Pd=0.6Pmax2+PmaxPmin+Pmin2=118.8kW
Pmax=1.2Pd=142.6kW
所選電動機的功率應(yīng)大于或等于Pmax。
Pmax＜160kW
由于選用礦用電動機必須計算數(shù)值大于礦用電動機理論功率值，故選用160kW的YBS-160A電動機滿足設(shè)計要求。
3.7.3 刮板鏈強度計算
Smax=S2=173066N
最小破斷負(fù)荷計算：
Ta=ncTbka=2×1450×0.95=2755kN
強度系數(shù)計算：
k=2λSpSmax=9.21＞3.5
可得鏈條強度合格。
3.8 總傳動比及傳動比分配
3.8.1 總傳動比的確定
總傳動比i總
i總=147557.80=25.52
3.8.2 傳動比的分配
(1)各級傳動的傳動比一般都應(yīng)在正常使用值的范圍內(nèi),不應(yīng)該超過正常使用值允許的最高位,以符合它們所傳動方式的實際工作要求,使減速器能夠獲得最低的外形。
(2)各級傳動之間的連接位置應(yīng)該盡量做到大小尺寸相適宜、結(jié)構(gòu)設(shè)計要合理；各個傳動部件互相之間不能夠發(fā)生相互的干涉碰撞;所有的傳動部件都要相對簡單,而且要做到方便安裝與維修。
(3)使各級傳動的承載能力接近相等,即要達到等強度。
(4)可以使各種高速傳動裝置中的巨型齒輪在油中進入輸送機中的速度與大小基本相等,這樣就可以使得潤滑更加方便。
初定齒數(shù)及各級傳動比為:
i1=2.2
i2=3.1
i3=3.0
3.9 傳動部傳動計算
3.9.1 各軸轉(zhuǎn)速的計算
從電動機出來，將各軸依次，命名為Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ軸。
Ⅰ軸 n1=1475r/min
Ⅱ軸 n2=n1i1=14752.2=670.45r/min
Ⅲ軸 n3=n2i2=670.453.1=216.27 r/min
Ⅳ軸 n4=n3i3=216.273=72.09 r/min
3.9.2 各軸的功率計算
電動機的額定功率Pd=160kW，滿載時效率為93.5%，故電動機的實際功率為：Pi=160×93.5%=149.6kW
Ⅰ軸 P1=P×η1×η2×η3×η4
=160×0.97×0.97×0.97×0.97=141.647 kW
Ⅱ軸 P2=P1×η2×η3×η4
=141.647×0.97×0.97×0.97=129.277 kW
Ⅲ軸 P3=P2×η2×η3×η4
=129.277×0.97×0.97×0.97=117.988 kW
Ⅳ軸 P4=P3×η2×η3×η4
=117.988×0.97×0.97×0.97=107.684 kW
3.9.3 各軸扭矩計算
Ⅰ軸 T1=9550P1n1=9550×141.6471475=917.1Nm
Ⅱ軸 T2=9550P2n2=9550×129.277670.45=1841.44 Nm
Ⅲ軸 T3=9550P3n3=9550×117.988216.27=5210.09 Nm
Ⅳ軸 T4=9550P4n4=9550×107.68472.09=14265.25 Nm
綜上總結(jié)為下表：
表3-3 各軸參數(shù)
軸號
輸出功率
P/kW
轉(zhuǎn)速
n/rmin-1
輸出轉(zhuǎn)矩
T/Nm
傳動比
Ⅰ軸
141.647
1475
917.1
2.2
Ⅱ軸
129.277
670.45
1841.44
3.1
Ⅲ軸
117.988
216.27
5210.09
3
Ⅳ軸
107.684
72.09
14265.25
3.9.4 第一級圓錐齒輪傳動的計算
（一）齒輪材料的選擇
查閱機械設(shè)計手冊表6-2選出
小齒輪：20CrMnTi 滲碳淬火 硬度 58HRC
大齒輪：40Cr 表面淬火 硬度 55HRC
許用接觸應(yīng)力σH，有公式得：
σH=σHlimZNSHmin
接觸疲勞極限應(yīng)力σH lim1、σH lim2 查手冊可得：
σH lim1=1350Nmm2 故取 σH lim1=1350Nmm2
σH lim2=700Nmm2 故取 σH lim2=700Nmm2
應(yīng)力循環(huán)次數(shù)N由公式得：
預(yù)設(shè)刮板轉(zhuǎn)載機每天工作16小時，每年工作300天，預(yù)期壽命為10年。
N1=60n1jLh=60×1470×1×10×300×16=4.2336×109
N2=N1i1=4.2336×109÷3=1.41112×109
查閱手冊得出接觸疲勞強度壽命系數(shù)ZN1，ZN2;以及硬化系數(shù)ZW如下：
ZN1=1，ZN2=1，ZW=1
接觸強度安全系數(shù)SH，查表按照一般可靠度
查得SH min=1.0~1.5 故取SH min=1
有σH 1=1350Nmm2，σH 2=700Nmm2
許用彎曲應(yīng)力σF，由公式得：
σF=σF limYNYxSF lim
有σF lim1=1000Nmm2， σF lim2=800Nmm2
彎曲壽命系數(shù)YN，查圖可得：YN1=YN2=1
彎曲強度尺寸系數(shù)Yx，查圖得：Yx=1
安全系數(shù)SF lim，查圖得：SF lim=1.4
則有：
σF1=σF lim1YN1Yx1SF 1=1000×1×11.4=714.29Nmm2
σF2=σF lim2YN2Yx2SF 2=800×1×11.4=571.4Nmm2
（二）按齒面接觸疲勞強度設(shè)計計算：
確定齒輪傳動精度等級
按vt=0.013~0.0222n13P1n1=0.013~0.0222×1475×3221.3231475
估取圓周速度為：vt=10.166~17.2ms
查手冊表6.7、6.8取vt=10ms
故選取公差等級為7級
小輪大端分度圓直徑d1，由下式列得：
d1≥1+ψdmu2+132KTψdmu2+1uZEZHσH2
齒寬系數(shù)，查表取 ψdm=0.5
小輪齒數(shù)：Z1=17，（在推薦值16~40中選?。?
大輪齒數(shù)：Z2=Z1i1=17×2.2=37.4，取整則Z2=37
齒數(shù)比u：u=Z2Z1=37÷17=2.2
小輪轉(zhuǎn)矩T1:T1=9.55×106×Pn1=1437847Nmm
載荷系數(shù)K：K=KAKVKβ
KA—使用系數(shù) 查閱手冊表6.3，取KA=1.1
KV—動載系數(shù) 推薦1.05~1.4，取KV=1.2
Kβ—齒向載荷分布系數(shù) 推薦1.0~1.2，取Kβ=1.1
故有K=KAKVKβ=1.1×1.2×1.1=1.452
材料彈性系數(shù)ZE，查手冊表6.4，取ZE=189.8Nmm2
節(jié)點區(qū)域系數(shù)ZH，查手冊圖6.3，取ZH=2.5
代入數(shù)值計算：
d1≥1+ψdmu2+132KTψdmu2+1uZEZHσH2
=1+0.52.222+1×32×1.452×14378470.5×2.222+12.22×189.8×2.57002
=194.61mm
齒輪模數(shù) m=d1Z1=194.61÷17=11.45mm
按照手冊表6.6可將結(jié)果圓整為 m=12mm
小輪大端分度圓直徑 d1=mZ1=12×17=204mm
小輪平均分度圓直徑 dm1=d11+ψdmu2+1=168.6mm
圓周速度 vm=πdm1n160000=13.01ms，與估算值相近。
齒寬 b=ψdmdm1=0.5×168.6=84.3mm
（三）齒根彎曲疲勞強度校核計算
由公式得：
σF=2KT1bd1mYFaYSaYε1+ψdmu2+12≤σF
當(dāng)量齒數(shù)：
ZV1=Z1cosδ1=17×u2+1u=18.674
ZV2=ZV1u2=18.674×2.22=90.381
齒形系數(shù)YFa，查手冊表6.5可得：
小齒輪 YFa1=2.83
大齒輪 YFa2=2.15
應(yīng)力修正系數(shù)YSa，查手冊表6.5可得：
小齒輪 YSa1=1.52
大齒輪 YSa2=1.78
代入數(shù)值計算：
σF1=2×1.452×143784784.3×204×12×2.83×1.52×1+0.52.22+12
=116.575Nmm2
σF2=2×1.452×143784784.3×204×12×2.15×1.78×1+0.52.22+12
=113.370Nmm2
顯然σF1＜σF1， σF2＜σF2
故齒輪彎曲強度足夠。
（四）齒輪其他主要尺寸的計算
大輪大端分度圓直徑 d2=mZ2=12×37=444mm
錐距 R：
R=d12+d222=2042+44422=244.31mm
小輪大端頂圓直徑 dα1
dα1=d1+2mcosδ1=204+2×12×0.918=226mm
大輪大端頂圓直徑 dα2
dα2=d2+2mcosδ2=444+2×12×0.411=454mm
（五）圓錐齒輪主要數(shù)據(jù)如下：
表3-4 圓錐齒輪數(shù)據(jù)
齒輪Z1
齒輪Z2
模數(shù)
12
12
齒數(shù)
17
37
壓力角
20°
20°
齒頂高系數(shù)
1
1
頂隙系數(shù)
0.2
0.2
傳動比
2.2
2.2
分度圓錐角
24.227°
65.772°
分度圓直徑
204
444
齒頂圓直徑
226
454
錐距
244.31
244.31
齒寬
84.3
84.3
3.9.5 第二級圓柱齒輪傳動的計算
（一）齒輪材料的選擇
查閱機械設(shè)計手冊表6-2選出
小齒輪：20CrMnTi 滲碳淬火 硬度 58HRC
大齒輪：40Cr 調(diào)質(zhì) 硬度 241~286HBS
許用接觸應(yīng)力σH，有公式得：
σH=σHlimZNSHmin
接觸疲勞極限應(yīng)力σH lim1、σH lim2 查手冊可得：
σH lim1=1500Nmm2 故取 σH lim1=1500Nmm2
σH lim2=700Nmm2 故取 σH lim2=700Nmm2
應(yīng)力循環(huán)次數(shù)N由公式得：
N1=60n1jLh=60×490×1×10×300×16=1.4112×109
N2=N1i1=1.4112×109÷3=5.04×108
查閱手冊得出接觸疲勞強度壽命系數(shù)ZN1，ZN2
ZN1=1，ZN2=1
接觸強度安全系數(shù)SH，查表按照一般可靠度
查得SH min=1.0~1.5 故取SH min=1
有σH 1=1500Nmm2，σH 2=700Nmm2
許用彎曲應(yīng)力σF，由公式得：
σF=σF limYNYxSF lim
有σF lim1=1000Nmm2， σF lim2=600Nmm2
彎曲壽命系數(shù)YN，查圖可得：YN1=YN2=1
彎曲強度尺寸系數(shù)Yx，查圖得：Yx=1
安全系數(shù)SF lim，查圖得：SF lim=1.4
則有：
σF1=σF lim1YN1Yx1SF 1=1000×1×11.4=714.29Nmm2
σF2=σF lim2YN2Yx2SF 2=600×1×11.4=428.57Nmm2
（二）按齒面接觸疲勞強度設(shè)計計算：
確定齒輪傳動精度等級
按vt=0.013~0.0222n23P2n2
=0.013~0.0222×668.18×3201.995668.18
估取圓周速度為：vt=5.4561~9.2336ms
查手冊表6.7、6.8取vt=7ms
故選取公差等級為7級
小輪大端分度圓直徑d1，由下式列得：
d1≥32KTψdmu+1uZEZHZεσH2
齒寬系數(shù)，查表取 ψdm=0.8
小輪齒數(shù)：Z1=19，（在推薦值16~40中選取）
大輪齒數(shù)：Z2=Z1i1=19×3.1=58.9 互質(zhì)取59
齒數(shù)比u
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