MG300-700-WD型采煤機(jī)設(shè)計(jì)-電牽引采煤機(jī)截割部設(shè)計(jì)

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采煤機(jī)軸承的維護(hù)及漏油的防治.59 5.4 煤礦機(jī)械傳動(dòng)齒輪失效的改進(jìn)途徑.615.5 硬齒面齒輪的疲勞失效及對(duì)策.65總結(jié) .68參考文獻(xiàn) .69致 謝 .70 中國(guó)礦業(yè)大學(xué) 2007 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 第 1 頁(yè)1 緒論1.1 我國(guó)采煤機(jī) 30 多年的發(fā)展進(jìn)程1.1.1 20 世紀(jì)世紀(jì) 70 年代是我國(guó)綜合機(jī)械化采煤起步階段年代是我國(guó)綜合機(jī)械化采煤起步階段 20 世紀(jì) 70 年代初期，煤炭科學(xué)研究總院上海分院集中主要科技骨干，研制出綜采面配套的 MD-150 型雙滾筒采煤機(jī)，另一方面改進(jìn)普采配套的DY100 型、DY150 型單滾筒采煤機(jī)；70 年代中后期，制造出 MLS3-170 型雙滾筒采煤機(jī)。20 世紀(jì) 70 年代我國(guó)采煤機(jī)的發(fā)展有以下特點(diǎn)： 1裝機(jī)功率小 例如，MLS3-170 型雙滾筒采煤機(jī)，裝機(jī)功率 170KW；KD-150 型雙滾筒采煤機(jī)，裝機(jī)功率 150KW；DY-100 和 DY-150 型單滾筒采煤機(jī)，裝機(jī)功率 100KW 和 150KW。 2有鏈牽引，輸出牽引力小 此時(shí)期的采煤機(jī)牽引方式都是圓環(huán)鏈輪與牽引鏈輪嚙合傳動(dòng)，傳遞牽引力小，牽引力在 200KN 以下。 3牽引速度低 由于受液壓元部件可靠性的限制，設(shè)計(jì)的牽引力功率較小，牽引速度一般不超過(guò) 6m /min 。 4自開(kāi)切口差 由于雙滾筒采煤機(jī)搖臂短,又都是有鏈牽引,很難割透兩端頭,且容易留下三角煤,故需要人工清理,單滾筒采煤機(jī)更是如此. 5工作可靠性較差 我國(guó)基礎(chǔ)工業(yè)比較薄弱,元部件質(zhì)量較差,反映在采煤機(jī)的壽命普遍較低,特別是液壓元部件的損壞比較嚴(yán)重。1.1.2 20 世紀(jì)世紀(jì) 80 年代是我國(guó)采煤機(jī)發(fā)展的興旺時(shí)期年代是我國(guó)采煤機(jī)發(fā)展的興旺時(shí)期 20 世紀(jì) 70 年代后期，我國(guó)總共引進(jìn) 143 套綜采成套設(shè)備。世界主要采煤機(jī)生產(chǎn)國(guó)如英國(guó)、德國(guó)、法國(guó)、波蘭、日本等都進(jìn)入中國(guó)市場(chǎng)，其技術(shù)也展示在中國(guó)人的面前，為我們深入了解外國(guó)技術(shù)和掌握這些技術(shù)創(chuàng)造了條件，同時(shí)通過(guò) 20 世紀(jì) 70 年代自行研制采煤機(jī)的實(shí)踐，獲得了成功和失敗的經(jīng)驗(yàn)與教訓(xùn)，確立了我國(guó)采煤機(jī)的發(fā)展方向，即仿制和自行研制并舉。 中國(guó)礦業(yè)大學(xué) 2007 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 第 2 頁(yè) 解決難采煤層的問(wèn)題是 20 世紀(jì) 80 年代重大課題之一：具體的課題是薄煤層綜合機(jī)械化成套設(shè)備的研制：大傾角綜采成套設(shè)備的研制：“三硬” 、“三軟”45m 一次采全高綜采設(shè)備的研制：解決短工作面的開(kāi)采問(wèn)題，短煤臂采煤機(jī)的研制。據(jù)初步統(tǒng)計(jì)，20 世紀(jì) 80 年代自行開(kāi)發(fā)和研制的采煤機(jī)品種有 50 余種，是我國(guó)采煤機(jī)收獲的年代，基本滿足我國(guó)各種煤層開(kāi)采的需要，大量依靠進(jìn)口的年代已一去不復(fù)返了。20 世紀(jì) 80 年代采煤機(jī)的發(fā)展有如下特點(diǎn)：1重視采煤機(jī)系列的開(kāi)發(fā)，擴(kuò)大使用范圍20 世紀(jì) 70 年代開(kāi)發(fā)的采煤機(jī)，一種類型只有一個(gè)品種，十分單一，覆蓋面小，很難滿足不同煤層開(kāi)采需要。20 世紀(jì) 80 年代起重視系列化采煤機(jī)的開(kāi)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)。2元部件攻關(guān)先行，促使采煤機(jī)工作可靠性的提高總結(jié) 20 世紀(jì) 70 年代采煤機(jī)開(kāi)發(fā)中的經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)，元部件的可靠性直接決定采煤機(jī)開(kāi)發(fā)的成功率，所以功關(guān)內(nèi)容為：主電機(jī)的攻關(guān)，以解決燒機(jī)的現(xiàn)象；齒輪攻關(guān)，從選擇材質(zhì)上，熱處理工藝上著手，學(xué)習(xí)國(guó)內(nèi)外先進(jìn)技術(shù)成功經(jīng)驗(yàn)，以德國(guó)齒輪為目標(biāo)進(jìn)行攻關(guān)，達(dá)到預(yù)期目的，解決了低速重載齒輪早失效的問(wèn)題：液壓系統(tǒng)和液壓元部件的攻關(guān)，主油泵和油馬達(dá)的可靠性直接影響牽引部工作的可靠性，在 20 世紀(jì) 80 年代中期，把斜軸泵、斜軸馬達(dá)、閥組和調(diào)速機(jī)構(gòu)等都列入重點(diǎn)攻關(guān)內(nèi)容。3無(wú)鏈牽引的推廣使用，使采煤機(jī)工作平穩(wěn)，使用安全在引進(jìn)大功率采煤機(jī)的同時(shí)，無(wú)鏈牽引技術(shù)傳入中國(guó)，德國(guó)艾柯夫公司的銷軌式無(wú)鏈牽引和英國(guó)安德森公司的齒軌式無(wú)鏈牽引占絕大多數(shù)，而且技術(shù)成熟。為此，我國(guó)研制采煤機(jī)的無(wú)鏈牽引都向引進(jìn)機(jī)組的結(jié)構(gòu)上靠攏。仿制和引進(jìn)技術(shù)生產(chǎn)的采煤機(jī)更是如此。無(wú)鏈牽引使采煤機(jī)工作平穩(wěn)，使用安全，承受的牽引力大，因此，得到用戶的廣泛歡迎，大功率采煤機(jī)都采用無(wú)鏈牽引系統(tǒng)。1.1.3 20 世紀(jì)世紀(jì) 90 年代至今是我國(guó)電牽引采煤機(jī)發(fā)展的時(shí)代年代至今是我國(guó)電牽引采煤機(jī)發(fā)展的時(shí)代進(jìn)入 20 世紀(jì) 90 年代后，隨著煤炭生產(chǎn)向集約化方向發(fā)展，減員提效，提高工作面單產(chǎn)成為煤炭發(fā)展的主流，發(fā)展高產(chǎn)高效工作面勢(shì)在必行，此采煤機(jī)開(kāi)發(fā)研制圍繞高產(chǎn)高效的要求進(jìn)行，其主要方向是： 中國(guó)礦業(yè)大學(xué) 2007 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 第 3 頁(yè)（1）大功率高參數(shù)的液壓牽引采煤機(jī)：最具代表性的機(jī)型是MG2X400W 型采煤機(jī)。（2）高性能電牽引采煤機(jī)：電牽引采煤機(jī)的研制從 20 世紀(jì) 80 年代開(kāi)始起步，20 世紀(jì) 90 年代全面發(fā)展，電牽引的發(fā)展存在直流和交流兩種技術(shù)途徑。進(jìn)入 20 世紀(jì) 90 年代后，交流變頻調(diào)速技術(shù)在中厚煤層采煤機(jī)中推廣使用，上海分院先后開(kāi)發(fā)成功 MG200/500-WD、MG200/450-BWD、MG250/600-WD、MG400/920-WD 和 MG450/1020-WD 等采煤機(jī)，變頻調(diào)速箱可以是機(jī)載，也可以是非機(jī)載。另外派生出 8 種機(jī)型，都已投入使用，取得較好的效果。太原礦山機(jī)械廠在引進(jìn)英國(guó) Electra1000 直流電牽引全套技術(shù)的基礎(chǔ)上，開(kāi)發(fā)出 MG400/900-WD 和 MG250/600-WD 型兩種電牽引采煤機(jī)，雞西煤機(jī)廠、遼源煤機(jī)廠也開(kāi)發(fā)了交流電牽引采煤機(jī)。國(guó)產(chǎn)電牽引采煤機(jī)雖然發(fā)展速度很快，但在性能和可靠性上與世界先進(jìn)國(guó)家的 I 采煤機(jī)相比，還存在較大的差距，所以一些有實(shí)力的礦務(wù)局，在裝備高產(chǎn)高效工作面時(shí)，把目光移到國(guó)外，進(jìn)口國(guó)外先進(jìn)電牽引采煤機(jī)。如神府華能集團(tuán)引進(jìn)美國(guó)的 7LS、6LS 電牽引采煤機(jī)；兗州礦業(yè)集團(tuán)公司引進(jìn)德國(guó)的 SL-500 型和日本的 MCLE-DR102 型交流電牽引采煤機(jī)，但由于價(jià)格昂貴，故引進(jìn)數(shù)量較少，90 年代采煤機(jī)技術(shù)發(fā)展的特點(diǎn)如下：1多電機(jī)驅(qū)動(dòng)橫向布置的總體結(jié)構(gòu)成為電牽引采煤機(jī)發(fā)展的主流我國(guó)開(kāi)發(fā)的電牽引采煤機(jī)，一般都采用橫向布置。各大部件由單獨(dú)的電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)，傳動(dòng)系統(tǒng)彼此獨(dú)立，無(wú)動(dòng)力傳遞，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，拆裝方便，因而有取代電動(dòng)機(jī)縱向布置的趨勢(shì)。2我國(guó)采煤機(jī)的主要參數(shù)與世界先進(jìn)水平的差距在縮小在裝機(jī)功率方面，我國(guó)的液壓牽引采煤機(jī)裝機(jī)功率達(dá)到 800KW，電牽引采煤機(jī)裝機(jī)功率達(dá)到 1020KW，其牽引功率為 2X50KW，可滿足高產(chǎn)高效工作面對(duì)功率的要求。在牽引力和牽引速度方面，電牽引的最大牽引力已達(dá)到 700KN，最大牽引速度達(dá) 1256m/min,微處理機(jī)的工礦監(jiān)測(cè)、故障顯示、無(wú)線電離機(jī)控制等方面已達(dá)到較高技術(shù)水平。3液壓緊固技術(shù)的開(kāi)發(fā)研究取得成功采煤機(jī)連接構(gòu)件經(jīng)常松動(dòng)是影響工作可靠性的重要因素，而且解決難度較大，液壓螺母和專用超高壓泵，在電牽引采煤機(jī)中得到推廣應(yīng)用，防松效果顯著，基本解決采煤機(jī)連接可靠性的問(wèn)題?；仡欉@ 30 多年我國(guó)采煤機(jī)發(fā)展的歷程，走的是一條自力更生和仿制引進(jìn)結(jié)合的道路，也是一條不斷學(xué)習(xí)國(guó)外先進(jìn)技術(shù)為我所用的發(fā)展道路，從20 世紀(jì) 70 年代主要靠進(jìn)口采煤機(jī)來(lái)滿足我國(guó)生產(chǎn)需要，到近年幾乎是國(guó)產(chǎn) 中國(guó)礦業(yè)大學(xué) 2007 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 第 4 頁(yè)采煤機(jī)占我國(guó)整個(gè)采煤機(jī)市場(chǎng)，這也是個(gè)了不起的進(jìn)步。1.2 國(guó)際上電牽引采煤機(jī)的技術(shù)發(fā)展?fàn)顩r80 年代以來(lái), 世界各主要產(chǎn)煤國(guó)家, 為適應(yīng)高產(chǎn)高效綜采工作面發(fā)展和實(shí)現(xiàn)礦井集約化生產(chǎn)的需要, 積極采用新技術(shù), 不斷加速更新滾筒采煤機(jī)的技術(shù)性能和結(jié)構(gòu), 相繼研制出一批高性能、高可靠性的“重型”采煤機(jī)。其中, 最具代表的是英國(guó)安德森的Eiect ra 系列, 德國(guó)艾柯夫的SL 系列, 美國(guó)喬依的LS 系列和日本三井三池的MCL E2DR 系列電牽引采煤機(jī)。這些采煤機(jī), 體現(xiàn)了當(dāng)今世界電牽引采煤機(jī)的最新發(fā)展方向。德國(guó)艾柯夫公司, 整機(jī)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)為機(jī)身3 段式, 兩邊傳動(dòng)部分為鑄造箱體結(jié)構(gòu), 中間電氣部分為焊接框架結(jié)構(gòu), 搖臂為分體聯(lián)結(jié), 左右對(duì)稱通用, 可滿足不同的配套要求; 牽引部電氣傳動(dòng)系統(tǒng)采用兩直流電機(jī)他激并列, 電樞采用微機(jī)控制, 勵(lì)磁采用串聯(lián), 既能滿足四象限運(yùn)行, 又能滿足雙牽引, 趨于負(fù)載均衡, 目前正全力發(fā)展交流電牽引。美國(guó)喬依公司從3LS7LS , 機(jī)身為3 段焊接結(jié)構(gòu)形式, 搖臂為分體聯(lián)結(jié)、左右通用, 牽引部電氣傳動(dòng)系統(tǒng)為2電機(jī)串激串聯(lián), 目前已開(kāi)始投入使用7LS 交流電牽引采煤機(jī)。日本三井三池公司RD101101 和RD102102 均為交流電牽引采煤機(jī), 其結(jié)構(gòu)形式為以前的截割電機(jī)布置在機(jī)身的傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)形式, 機(jī)械傳動(dòng)和聯(lián)結(jié)相當(dāng)復(fù)雜?？偨Y(jié)這些國(guó)家電牽引采煤機(jī)的技術(shù)發(fā)展有如下幾個(gè)特點(diǎn):(1) 裝機(jī)功率和截割電動(dòng)機(jī)功率有較大幅度增加為了適應(yīng)高產(chǎn)高效綜采工作面快速割煤的需要, 不論是厚、中厚和薄煤層采煤機(jī), 均在不斷加大裝機(jī)功率(包括截割功率和牽引功率) 。裝機(jī)功率大都在1000kW 左右, 單個(gè)截割電機(jī)功率都在375kW以上, 最高達(dá)600kW。直流電牽引功率最大達(dá)2 56kW , 交流電牽引功率最大達(dá)2 60kW。(2) 電牽引采煤機(jī)已取代液壓牽引采煤機(jī)而成為主導(dǎo)機(jī)型世界各主要采煤機(jī)廠商20 世紀(jì)80 年代都已把重點(diǎn)轉(zhuǎn)向開(kāi)發(fā)電牽引采煤機(jī), 如德國(guó)艾柯夫公司是最早開(kāi)發(fā)電牽引采煤機(jī)的, 80 年代中后期基本停止生產(chǎn)液壓牽引采煤機(jī), 研制出EDW 系列電牽引采煤機(jī), 90 年代又研制成功交流直流兩用的SL300 , SL400 , SL500 型采煤機(jī)。美國(guó)喬依公司70 年代中期開(kāi)始開(kāi)發(fā)多電機(jī)驅(qū)動(dòng)的直流電牽引采煤機(jī), 80 年代先后推出3LS , 4LS 和6LS 3 個(gè)新機(jī)型, 其電控系統(tǒng)多次改進(jìn), 更趨完善。英國(guó)安德森公司80 年代中期先后開(kāi)發(fā)了EL ECTRA1000和EL ECTRA 薄煤層電牽引采煤機(jī)。日本三井三池公司80 年代中期著手開(kāi)發(fā)高起點(diǎn)交流電牽引采煤機(jī), 最具代表的是MCL E2DR101101 , MDL E2DR102102 采煤機(jī), 為國(guó)際首創(chuàng)。法國(guó)薩吉姆公司 中國(guó)礦業(yè)大學(xué) 2007 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 第 5 頁(yè)在90 年代也已研制成功Panda2E 型交流電牽引采煤機(jī)。交流電牽引近幾年發(fā)展很快, 由于技術(shù)先進(jìn),可靠性高、簡(jiǎn)單, 有取代直流電牽引的趨勢(shì)。自日本80 年代中期研制成功第1 臺(tái)交流電牽引采煤機(jī),至今除美國(guó)外, 其它國(guó)家如德國(guó)、英國(guó)、法國(guó)等都先后研制成功交流電牽引采煤機(jī), 是今后電牽引采煤機(jī)發(fā)展的新目標(biāo)。(3) 牽引速度和牽引力不斷增大液壓牽引采煤機(jī)的最大牽引速度為8m/ min 左右, 而實(shí)際可用割煤速度為4 5m/ min , 不適應(yīng)快速割煤需要。電牽引采煤機(jī)牽引功率成倍增加, 最大牽引速度達(dá)1520m/ min , 美國(guó)18m/ min 的牽引速度很普遍,美國(guó)喬依公司的1 臺(tái)經(jīng)改進(jìn)的4LS 采煤機(jī)的牽引速度高達(dá)2815m/ min。由于采煤機(jī)需要快速牽引割煤, 滾筒截深的加大和轉(zhuǎn)速的降低, 又導(dǎo)致滾筒進(jìn)給量和推進(jìn)力的加大, 故要求采煤機(jī)增大牽引力, 目前已普遍加大到450600kN , 現(xiàn)正研制最大牽引力為1000kN 的采煤機(jī)。(4) 多電機(jī)驅(qū)動(dòng)橫向布置的總體結(jié)構(gòu)日益發(fā)展 70 年代中期僅有美國(guó)的LS 系列采煤機(jī)、西德EDW215022L22W 型采煤機(jī)采用多電機(jī)驅(qū)動(dòng), 機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)彼此獨(dú)立, 部件之間無(wú)機(jī)械傳動(dòng), 取消了錐齒輪傳動(dòng)副和復(fù)雜通軸, 機(jī)械結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單, 裝拆方便。目前, 這類采煤機(jī)既有電牽引, 也有液壓牽引, 既有中厚煤層用大功率, 也有薄煤層的, 有取代傳統(tǒng)的截割電動(dòng)機(jī)縱向布置的趨勢(shì)。(5) 滾筒的截深不斷增大牽引速度的加快,支架隨機(jī)支護(hù)也相應(yīng)跟上, 使機(jī)道空頂時(shí)間縮短,為加大采煤機(jī)截深創(chuàng)造了條件。10 年前滾筒采煤機(jī)截深大都是630 700mm , 現(xiàn)已采用800mm ,1000mm , 1200mm 截深, 美國(guó)正在考慮采用1500mm 截深的可能性。(6) 普遍提高供電電壓由于裝機(jī)功率大幅度提高, 為了保證供電質(zhì)量和電機(jī)性能, 新研制的大功率電牽引采煤機(jī)幾乎都提高供電電壓, 主要有2300V , 3300V , 4160V 和5000V。美國(guó)現(xiàn)有長(zhǎng)壁工作面中, 45 %以上的電牽引采煤機(jī)供電電壓為2300V。(7) 有完善的監(jiān)控系統(tǒng)包括采用微處理機(jī)控制的工況監(jiān)測(cè)、數(shù)據(jù)采集、故障顯示的自動(dòng)控制系統(tǒng); 就地控制、無(wú)線電隨機(jī)控制, 并已能控制液壓支架、輸送機(jī)動(dòng)作和滾筒自動(dòng)調(diào)高。(8) 高可靠性據(jù)了解美國(guó)使用的EL ECTRA 1000 型采煤機(jī)的時(shí)間利用率可達(dá)95 %98 % ,采煤量350 萬(wàn)t 以上,最高達(dá)1000 萬(wàn)t 。1.3國(guó)內(nèi)電牽引采煤機(jī)的發(fā)展?fàn)顩r我國(guó)從20 世紀(jì)80 年代末期, 煤科總院上海分院與波蘭合作研制開(kāi)發(fā)了我國(guó)第1 臺(tái) 中國(guó)礦業(yè)大學(xué) 2007 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 第 6 頁(yè)MG3442PWD薄煤層強(qiáng)力爬底板交流電牽引采煤機(jī), 在大同局雁崖礦使用取得成功。借助MG3442PWD 電牽引采煤機(jī)的電牽引技術(shù), 對(duì)液壓牽引采煤機(jī)進(jìn)行技術(shù)更新。第1 臺(tái)MG300/ 6802WD 型電牽引采煤機(jī)是在雞西煤礦機(jī)械廠生產(chǎn)的MG300 系列液壓牽引采煤機(jī)的基礎(chǔ)上改造成功, 并于1996 年7 月在大同晉華宮礦開(kāi)始使用。與此同時(shí), 在太原礦山機(jī)器廠生產(chǎn)的AM2500 液壓牽引采煤機(jī)上應(yīng)用交流電牽引調(diào)速裝置改造MG375/8302WD 型電牽引采煤機(jī)。截止目前, 我國(guó)已形成5 個(gè)電牽引采煤機(jī)生產(chǎn)基地, 雞西煤礦機(jī)械廠、太原礦山機(jī)器廠、煤炭科學(xué)研究總院上海分院、遼源煤礦機(jī)械廠生產(chǎn)交流電牽引采煤機(jī), 西安煤礦機(jī)械廠則生產(chǎn)直流電牽引采煤機(jī)。我國(guó)近期開(kāi)發(fā)的電牽引采煤機(jī)有以下特點(diǎn):(1) 多電機(jī)驅(qū)動(dòng)橫向布置電牽引采煤機(jī)。截割電機(jī)橫向布置在搖臂上, 取消了螺旋傘齒輪和結(jié)構(gòu)復(fù)雜的通軸。(2) 總裝機(jī)功率、牽引功率大幅度提高, 供電電壓(對(duì)單個(gè)電機(jī)400kW 及以上) 由1140V 升至3300V , 保證了供電質(zhì)量和電機(jī)性能。(3) 電牽引采煤機(jī)以交流變頻調(diào)速牽引裝置占主導(dǎo)地位, 部分廠商同時(shí)也研制生產(chǎn)直流電牽引采煤機(jī)。(4) 主機(jī)身多分為3 段, 取消了底托架, 各零部件設(shè)計(jì)、制造強(qiáng)度大大提高, 部件間用高強(qiáng)度液壓螺母聯(lián)接, 拆裝方便, 提高了整機(jī)的可靠性。(5) 電控技術(shù)研究和采煤機(jī)電氣控制裝置可靠性不斷提高。在通用性、互換性和集成型方面邁進(jìn)了一大步, 功能逐步齊全, 無(wú)線電隨機(jī)控制研制成功, 數(shù)字化、微機(jī)的電控裝置已進(jìn)入試用階段。(6) 在橫向布置的截割電機(jī)上, 設(shè)計(jì)使用了具有彈性緩沖性能的扭矩軸,改善了傳動(dòng)件的可靠性, 對(duì)提高采煤機(jī)的整體可靠性和時(shí)間利用率起到了積極作用。(7) 耐磨滾筒及鎬形截齒的研究, 推進(jìn)了我國(guó)的滾筒及截齒制造技術(shù),開(kāi)發(fā)研制的耐磨滾筒,可適用于截割f = 34 的硬煤。具有使用中軸向力波動(dòng)小,工作平穩(wěn)性好,塊煤率高,能耗低等優(yōu)點(diǎn)。2 總體方案的確定2.1MG300/700-WD 型采煤機(jī)簡(jiǎn)介2.1.1 概述概述 MG300/700-WD 型機(jī)載交流電牽引采煤機(jī)，該機(jī)裝機(jī)功率 700KW，截 中國(guó)礦業(yè)大學(xué) 2007 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 第 7 頁(yè)割功率 2300KW,牽引功率 82KW。該采煤機(jī)使用的電氣控制箱符合礦用電氣設(shè)備防爆規(guī)程的要求，可在有瓦斯或煤層爆炸危險(xiǎn)的礦井中使用，并可在海拔不超過(guò) 2000m、周圍介質(zhì)溫度不超過(guò)40或低于10、不足以腐蝕和破壞絕緣的氣體與導(dǎo)電塵埃的情況下使用。2.1.2 主要技術(shù)參數(shù)主要技術(shù)參數(shù)該機(jī)的主要技術(shù)參數(shù)如下：1適應(yīng)煤層采高范圍：1.93.7m煤層傾角：35 度煤層硬度：中硬或硬煤層2總體機(jī)面高度：1457 mm搖臂擺動(dòng)中心距：2541mm 2.1.3 結(jié)構(gòu)特點(diǎn)結(jié)構(gòu)特點(diǎn) MG300/700-WD 型采煤機(jī)采用多電機(jī)橫向布置方式，截割部用銷軸與牽引部聯(lián)結(jié)，左、右牽引部及中間箱采用高強(qiáng)度液壓螺栓聯(lián)結(jié)，在中間箱中裝有泵箱、電控箱、水閥和水分配閥。該機(jī)具有以下特點(diǎn)： 1截割電機(jī)橫向布置在搖臂上，搖臂和機(jī)身連接沒(méi)有動(dòng)力傳遞，取消了縱向布置結(jié)構(gòu)中的螺旋傘齒輪和結(jié)構(gòu)復(fù)雜的通軸。 2主機(jī)身分為三段，即左牽引部、中間控制箱、右牽引部，采用高度液壓螺栓聯(lián)結(jié)，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單可靠、拆裝方便。2.2 搖臂結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案的確定 由于煤層地質(zhì)條件的多樣性，煤炭生產(chǎn)需要多種類型和規(guī)格的采煤機(jī)。利用通用部件，組裝成系列型號(hào)的采煤機(jī)，可以給生產(chǎn)帶來(lái)很多方便。系列化、標(biāo)準(zhǔn)化和通用化是采掘機(jī)械發(fā)展的必然趨勢(shì)。所以，這里把左右搖臂設(shè)計(jì)成對(duì)稱結(jié)構(gòu)。 中國(guó)礦業(yè)大學(xué) 2007 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 第 8 頁(yè)2.3 截割部電動(dòng)機(jī)的選擇 由設(shè)計(jì)要求知，截割部功率為 3002KW，即每個(gè)截割部功率為300KW。根據(jù)礦下電機(jī)的具體工作情況，要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。據(jù)此選擇由撫順廠生產(chǎn)的三相鼠籠異步防爆電動(dòng)機(jī) YBC3300,其主要參數(shù)如下： 額定功率：300KW； 額定電壓：1140V 額定電流：206A; 額定轉(zhuǎn)速：1475P/m 額定功率：50HZ; 絕緣等級(jí)： H 接線方式：Y 工作方式：S1 質(zhì)量： 1502KG 冷卻方式：外殼水冷該電機(jī)總體呈圓形，其示意圖及外形主要尺寸如圖 1 所示：該電動(dòng)機(jī)輸出軸上帶有漸開(kāi)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)。動(dòng)1 YBC3-300 動(dòng)動(dòng)動(dòng)動(dòng)動(dòng)動(dòng)動(dòng)動(dòng)沉孔深20 中國(guó)礦業(yè)大學(xué) 2007 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 第 9 頁(yè)2.4 傳動(dòng)方案的確定2.4.1 傳動(dòng)比的確定傳動(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)算而的，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?？倐鲃?dòng)比總i 7536401470滾總nnI 電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速 r/minn 滾筒轉(zhuǎn)速 r/min滾n2.4.2 傳動(dòng)比的分配傳動(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。 中國(guó)礦業(yè)大學(xué) 2007 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 第 10 頁(yè)本次設(shè)計(jì)采用 NWG 型行星減速裝置，其原理如圖 2 所示： 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 g、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 g面繞自身的軸線 oxox 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 oxox 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0.970.99,傳動(dòng)比一般為 2.113.7。如圖 27 所示，當(dāng)內(nèi)齒圈 b 固定，以太陽(yáng)輪 a 為主動(dòng)件，行星架 g 為從動(dòng)件時(shí)，傳動(dòng)比的推薦值為 2.79。查閱文獻(xiàn)4,采煤機(jī)截割部行星減速機(jī)構(gòu)的傳動(dòng)比一般為 46。這里定行星減速機(jī)構(gòu)傳動(dòng)比 747. 5bagi則其他三級(jí)減速機(jī)構(gòu)總傳動(dòng)比 36.755.747=6.39總II bagi由于采煤機(jī)機(jī)身高度受到嚴(yán)格限制，每級(jí)傳動(dòng)比一般為根據(jù); 43ji前述多級(jí)減數(shù)齒輪的傳動(dòng)比分配原則和搖臂的具體結(jié)構(gòu)，初定各級(jí)傳動(dòng)比為：x-行星架 圖2 NWG行星機(jī)構(gòu) 中國(guó)礦業(yè)大學(xué) 2007 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 第 11 頁(yè) ,79. 11i,56. 12i29. 23i以此計(jì)算，四級(jí)減速傳動(dòng)比的總誤差為： 1562295747）36750279. 175.36(在誤差允許范圍 5內(nèi)，合適。3 傳動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)截割部傳動(dòng)系統(tǒng)圖3.1 各級(jí)傳動(dòng)轉(zhuǎn)速、功率、轉(zhuǎn)矩的確定各軸轉(zhuǎn)速計(jì)算： 從電動(dòng)機(jī)出來(lái)，各軸依次命名為、軸。軸 min14701n/r 中國(guó)礦業(yè)大學(xué) 2007 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 第 12 頁(yè)軸 min/2 .82179. 1/14703rn軸 43.52656. 1/2 .821/234inn min/r軸 min/88.22929. 2/43.526/346rinn各軸功率計(jì)算：軸 0.99=29730031PPkW軸 0.980.99 =288.1529721212PP2kW軸 0.980.99=279.5615.2881223PPkW軸 0.980.990.99=271.2356.27931234PPkW軸 0.980.990.99=263.1523.27131245PPkW軸 0.980.99=255.3115.2631256PPkW軸 0.980.990.99=247.7031.25531267PPkW軸 0.980.990.99=240.3270.24731278PPkW各軸扭矩計(jì)算:軸 95509550111nPTmN 5 .19291470297軸 95509550333nPTmN 1 .32512 .82156.279軸 95509550444nPTmN 4 .492043.52623.271軸 95509550777nPTmN 3 .102908 .2297 .247軸 95509550888nPTmN 2 .42749488.2293 .10290 中國(guó)礦業(yè)大學(xué) 2007 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 第 13 頁(yè)將上述計(jì)算結(jié)果列入下表,供以后設(shè)計(jì)計(jì)算使用運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力參數(shù)編號(hào)功率/kW轉(zhuǎn)速n/(rmin)1轉(zhuǎn)矩T/(Nm)傳動(dòng)比軸29714701929.5軸279.56821.23251.11.79軸271.23526.434920.41.56軸247.70229.8810290.32.29軸240.32229.88427494.25.7473.2 齒輪設(shè)計(jì)及強(qiáng)度效核這里主要是根據(jù)查閱的相關(guān)書(shū)籍和資料，借鑒以往采煤機(jī)截割部傳動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)初步確定各級(jí)傳動(dòng)中齒輪的齒數(shù)、轉(zhuǎn)速、傳動(dòng)的功率、轉(zhuǎn)矩以及各級(jí)傳動(dòng)的效率，進(jìn)而對(duì)各級(jí)齒輪模數(shù)進(jìn)行初步確定，具體計(jì)算過(guò)程級(jí)計(jì)算結(jié)果如下：統(tǒng)的設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)初步確定各級(jí)傳動(dòng)中齒輪的齒數(shù)、轉(zhuǎn)速、傳動(dòng)的功率、轉(zhuǎn)矩以及各級(jí)傳動(dòng)的效率，進(jìn)而對(duì)各級(jí)齒輪模數(shù)進(jìn)行初步確定，截割部齒輪的設(shè)計(jì)及強(qiáng)度效核，具體計(jì)算過(guò)程及計(jì)算結(jié)果如下： 齒輪 1 和惰輪 2 的設(shè)計(jì)及強(qiáng)度效核計(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 齒輪選用 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3111/)022. 0013. 0(npnvt取圓周速度，參考文獻(xiàn) 1 表 814，表 815 選smvt/13取小輪分度圓直徑，由式（864）得1d3211)(12HHEdZZZuukTd齒寬系數(shù)查文獻(xiàn) 1 表 823 按齒輪相對(duì)軸承為非對(duì)稱布dHRC 5662smvt/13公差組 6 級(jí) 中國(guó)礦業(yè)大學(xué) 2007 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 第 14 頁(yè)置，取06d小輪齒數(shù)1Z惰輪齒數(shù) 34.012Z2Z1979. 111Zi齒數(shù)比 uu19/34/12ZZ傳動(dòng)比誤差 誤差在范圍內(nèi)0/uu%3小輪轉(zhuǎn)矩mmNT19294901載荷系數(shù) 由式（854）得KKKKKKVA使用系數(shù) 查表 820AK動(dòng)載荷系數(shù) 查圖 857 得初值VKVtK齒向載荷分布系數(shù) 查圖 860K齒間載荷分配系數(shù) 由式 855 及得K0cos)/1/1 (2 . 388. 1 21ZZ 1.883.2(1/19+1/34)=1.617查表 821 并插值 1K 則載荷系數(shù)的初值 K1 . 2tK108. 11 . 175. 1tK 彈性系數(shù) 查表 822EZ 189.8EZ2/mmN 節(jié)點(diǎn)影響系數(shù) 查圖 864HZ0,021xx重合度系數(shù) 查圖 865Z0許用接觸應(yīng)力 由式得69806d=191Z342Z1.79u合適175AK111VtK1.08K1K1 . 2tK189.8EZ2/mmN2.5HZ0.897Z 中國(guó)礦業(yè)大學(xué) 2007 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 第 15 頁(yè)HHHHLimSZZ/接觸疲勞極限應(yīng)力 查圖 86921HLimHLim、應(yīng)力循環(huán)次數(shù)由式得708)1030020(2147060601hnjLN 9121092. 579. 1/58.10/uNN則 查圖 870 得接觸強(qiáng)度得壽命系數(shù) 121NNZZ硬化系數(shù) 查圖 871 及說(shuō)明 Z接觸強(qiáng)度安全系數(shù) 查表 827，按高可靠度查HS 取6 . 15 . 1HLimS6 . 1HS 221/25.9066 . 1/111450mmNHH故的設(shè)計(jì)初值為1dtd18 .16625.906897. 05 . 28 .18979. 1179. 16 . 019294901 . 22321td齒輪模數(shù) 查表 83mmZdmt78. 819/83.166/11小齒分度圓直徑的參數(shù)圓整值td19191mZ圓周速度 v60000/147017114. 360000/11ndvt與估取很相近，對(duì)取值影響不大，不必修正smvt/13VKVK1.11， VtVKK1 . 2tKK21/1450mmNHLim22/1450mmNHLim911058.10N921092. 5N121NNZZ1Z6 . 1HS9m171mmtd1smv/2 .1311. 1VK1 . 2Kmmd1711mmd3062 中國(guó)礦業(yè)大學(xué) 2007 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 第 16 頁(yè)小輪分度圓直徑 tdd11惰輪分度圓直徑 30634922 mZd中心距 a5 .238234199221ZZma齒寬 b10089.1676 . 0min1tddb惰輪齒寬 1002 bb小輪齒寬 10521 bb齒根彎曲疲勞強(qiáng)度效荷計(jì)算 3由式 668FSFFYYYmbdKT112齒形系數(shù) 查圖 867 小輪FY1FY 大輪2FY應(yīng)力修正系數(shù) 查圖 868 小輪SY1SY大輪2SY重合度系數(shù),由式 867Y71. 0617. 1/75. 025. 0/75. 025. 0Y許用彎曲應(yīng)力由式 871 FFxNFLimFSYY/彎曲疲勞極限 查圖 872FLim彎曲壽命系數(shù) 查圖 873NY238a1002bmmb10512.861FY2.472FY=1.541SY=1.632SY71. 0Y21/850mmNFLim22/850mmNFLim121NNYY1xY2FS 中國(guó)礦業(yè)大學(xué) 2007 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 第 17 頁(yè) 齒輪 4 和齒輪 5 設(shè)計(jì)及強(qiáng)度效核：尺寸系數(shù) 查圖 874xY安全系數(shù) 查表 827FS則 2/98. 01850/11121FXNFLimFFSYY121/91.14571. 054. 186. 29171115192949014. 22FFmmN 222/92.7771. 063. 147. 29306110192949014. 22FFmmN4. 齒輪幾何尺寸計(jì)算 分度圓直徑 d19911 mZd 34922 mZd 齒頂高 ahmmmhhaa991* 齒根高 fh925. 01*mchhaf 齒頂圓直徑 ad92171211aahdd 92306222aahdd 齒根圓直徑 fd25.112171211ffhdd 25.112306222ffhdd 基圓直徑 bd20cos171cos11ddb 20cos306cos22ddb 齒距 pmmmp26.28 齒厚 s13.142/ ms 中心距 圓整amma5 .238 21/5 .416mmNF22/5 .416mmNF21/9 .145mmNF22/92.77mmNFmmd1711mmd3062mmha9mmhf25.11mmda1891mmda3242mmdf1481mmdf5.2832mmdb7 .1601mmdb5 .2872mmp26.28mms13.14mma238 中國(guó)礦業(yè)大學(xué) 2007 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 第 18 頁(yè)1)選擇齒輪材料查文獻(xiàn) 1 表 8-17 齒輪 5 選用 20GrMnTi 滲碳淬火 齒輪 4 選用 45 鋼調(diào)質(zhì)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3333/)022. 0013. 0(npnvt取圓周速度，參考文獻(xiàn) 1 表 814，表 815 選smvt/9取小輪分度圓直徑，由式（864）得1d3211)(12HHEdZZZuukTd齒寬系數(shù)查文獻(xiàn) 1 表 823 按齒輪相對(duì)軸承為非對(duì)稱布d置，取06d小輪齒數(shù)4Z大輪齒數(shù) 35.88 圓整取5Z5Z2356. 142Zi齒數(shù)比 uu23/36/45ZZ傳動(dòng)比誤差 誤差在范圍內(nèi)003. 0/uu%5小輪轉(zhuǎn)矩mmNT 32510004載荷系數(shù) 由式（854）得KKKKKKVA使用系數(shù) 查表 820AK動(dòng)載荷系數(shù) 查圖 857 得初值VKVtK齒向載荷分布系數(shù) 查圖 860 K齒向載荷分配系數(shù) 由式 855 及得K0cos)/1/1 (2 . 388. 1 54ZZ HRC 5662HBS 245275smvt/9公差組 7 級(jí)06d=234Z365Z1.565u合適1.75AK1.18VtK1.08K 中國(guó)礦業(yè)大學(xué) 2007 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 第 19 頁(yè) 1.883.2(1/23+1/36)=1.65查表 821 并插值 1.1K 則載荷系數(shù)的初值 K1 . 108. 118. 175. 1tK 彈性系數(shù) 查表 822EZ 189.8EZ2/mmN 節(jié)點(diǎn)影響系數(shù) 查圖 864HZ0,021xx重合度系數(shù) 查圖 865Z0許用接觸應(yīng)力 由式得698HHHHLimSZZ/接觸疲勞極限應(yīng)力 查圖 86954HLimHLim、應(yīng)力循環(huán)次數(shù)由式得708)1030020(12 .82160604hnjLN 99151089. 1565. 1/10956. 2/uNN則 查圖 870 得接觸強(qiáng)度得壽命系數(shù) 121NNZZ硬化系數(shù) 查圖 871 及說(shuō)明 Z接觸強(qiáng)度安全系數(shù) 查表 827，按高可靠度查HS 取6 . 15 . 1HLimS6 . 1HS 221/25.9066 . 1/111450mmNHH故的設(shè)計(jì)初值為4dtd41.1K45. 2tK189.8EZ2/mmN2.5HZ0.87Z24/570mmNHLim25/1450mmNHLim9410956. 2N951089. 1N121NNZZ1Z6 . 1HS207mmtd4 中國(guó)礦業(yè)大學(xué) 2007 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 第 20 頁(yè)23.20825.90687. 05 . 28 .189565. 11565. 16 . 0325100045. 22324td齒輪模數(shù) 查表 83mmZdmt05. 923/23.208/44小齒分度圓直徑的參數(shù)圓整值td49234mZ圓周速度 v60000/2 .82120714. 360000/34ndvt與估取很相近，對(duì)取值影響不大，不必修正smvt/9VK1.18， VtVKK45. 2tKK小輪分度圓直徑 tdd44惰輪分度圓直徑 32436955 mZd中心距 a5 .265236239254ZZma齒寬 b12523.2086 . 0min1tddb惰輪齒寬 1255 bb小輪齒寬 10554 bb齒根彎曲疲勞強(qiáng)度效荷計(jì)算 3由式 668FSFFYYYmbdKT442齒形系數(shù) 查圖 867 小輪FY4FY 大輪5FY應(yīng)力修正系數(shù) 查圖 868 小輪SY4SY大輪5SY9mmmdt2074smv/918. 1VK45. 2Kmmd2074mmd32455 .265ammb1255mmb13042.714FY2.455FY=1.584SY=1.645SY7 . 0Y 中國(guó)礦業(yè)大學(xué) 2007 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 第 21 頁(yè)重合度系數(shù),由式 867Y65. 1/75. 025. 0/75. 025. 0Y許用彎曲應(yīng)力由式 871 FFxNFLimFSYY/彎曲疲勞極限 查圖 872FLim彎曲壽命系數(shù) 查圖 873NY尺寸系數(shù) 查圖 874xY安全系數(shù) 查表 827FS則 2/98. 01570/1144FXNFLimFSYY2/98. 01850/1155FXNFLimFSYY424/14.1977 . 058. 171. 29207130325100045. 22FFmmN 525/92.1227 . 064. 145. 29324125325100045. 22FFmmN(4)齒輪幾何尺寸計(jì)算 分度圓直徑 d23944 mZd 36955 mZd 齒頂高 ahmmmhhaa991* 齒根高 fh925. 01*mchhaf 齒頂圓直徑 ad92207244aahdd 92344255aahdd24/570mmNFLim25/850mmNFLim154NNYY0.98xY2FS24/3 .279mmNF25/5 .416mmNF24/14.197mmNF25/92.122mmNFmmd2074mmd3445mmha9mmhf25.11mmda2254mmda3625mmdf5 .1844 中國(guó)礦業(yè)大學(xué) 2007 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 第 22 頁(yè) 齒根圓直徑 fd25.112207244ffhdd 25.112344255ffhdd 基圓直徑 bd20cos207cos44ddb 20cos344cos55ddb 齒距 pmmmp26.28 齒厚 s13.142/ ms 中心距 圓整amma5 .275齒輪 6 和惰輪 7 的幾何尺寸計(jì)算：齒輪幾何尺寸計(jì)算：分度圓直徑 d171466 mZd 281477 mZd 齒頂高 ahmmmhhaa14141* 齒根高 fh1425. 01*mchhaf 齒頂圓直徑 ad142238266aahdd 142392277aahdd 齒根圓直徑 fd5 .172238266ffhdd 5 .172392277ffhdd 基圓直徑 bd20cos238cos66ddb 20cos392cos77ddb 齒距 pmmmp96.43 齒厚 smmms98.212/ 中心距 圓整amma315mmdf5 .3215mmdb5 .1944mmdb5 .3245mmp26.28mms13.14mma280mmd2386mmd3927mmha14mmhf5 .17mmda2666mmda3577mmdf2666mmdf4207mmdb2036mmdb3577mmp96.43mms98.21mma315 中國(guó)礦業(yè)大學(xué) 2007 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 第 23 頁(yè)惰輪 8 和齒輪 9 的幾何尺寸計(jì)算：齒輪幾何尺寸計(jì)算：分度圓直徑 d281488 mZd 391499 mZd 齒頂高 ahmmmhhaa14141* 齒根高 fh1425. 01*mchhaf 齒頂圓直徑 ad142392288aahdd 142546299aahdd 齒根圓直徑 fd5 .172392288ffhdd 5 .172546299ffhdd 基圓直徑 bd20cos392cos88ddb 20cos546cos99ddb 齒距 pmmmp96.43 齒厚 smmms98.212/ 中心距 圓整amma469mmd3928mmd5469mmha14mmhf5 .17mmda3578mmda5749mmdf4208mmdf5119mmdb3578mmdb1 .5139mmp96.43mms98.21mma469 由于齒輪的強(qiáng)度效核方法都是相似的，因而對(duì)其它齒輪的強(qiáng)度效核過(guò)程安排在設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)以外的篇幅中進(jìn)行，并全部強(qiáng)度驗(yàn)算合格。3.3軸的設(shè)計(jì)及強(qiáng)度效核 3.3.1 先確定先確定軸軸 1.選擇軸的材料 選取軸的材料為 45 鋼，調(diào)質(zhì)處理 2.軸徑的初步估算 由表 42 取 A115， 可得 中國(guó)礦業(yè)大學(xué) 2007 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 第 24 頁(yè)mmnpAd3 .802 .82156.27911533331截軸3示意圖 3.求作用在齒輪上的力 軸上大齒輪分度圓直徑為： mmmZd3063 圓周力，徑向力和軸向力的大小如下tFrFFNdTFt21249306325110022233NFFntr773420tan21249tan3 小輪分度圓直徑為： mmd2074 NdTFt6 .31411207325110022434 NFFntr9 .1143220tan6 .31411tan44.軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 中國(guó)礦業(yè)大學(xué) 2007 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 第 25 頁(yè) 1）擬定軸向定位要求確定各軸段直徑和長(zhǎng)度 段安裝調(diào)心滾子軸承。軸承型號(hào) 3517，尺寸3615085BDd取軸段直徑mmd851 取齒輪距箱體內(nèi)壁距離軸承距箱體內(nèi)壁則：,10mm,5mms mmsBL51105361 段做成齒輪軸,軸段長(zhǎng)度mmL1102 段取齒輪右端軸肩高度采用花鍵軸.軸段長(zhǎng),4mmh mmL1783 段用于裝軸承，選用調(diào)心滾子軸承 3518，尺寸，取軸段直徑軸段長(zhǎng)4016090BDd,903mmd 。mml5010404 2）軸上零件的周向定位 齒輪 3 采用花鍵聯(lián)結(jié)，花鍵適用于載荷較大和定心精度要求較高的靜聯(lián)接和動(dòng)聯(lián)接，它的鍵齒多，工作面總接觸面積大，承載能力高，它的鍵布置對(duì)稱，軸、轂受力均勻，齒槽淺，應(yīng)力集中較小，對(duì)軸和輪轂的消弱小。 軸承與軸的周向定位采用過(guò)渡配合保證的，因此軸段直徑公差取為.6K軸端倒角 452 5.軸的強(qiáng)度效核： 首先根據(jù)軸的結(jié)構(gòu)圖作出軸的計(jì)算簡(jiǎn)圖： 2） 求支反力： 水平面：NFFRttHB8 .177489016383/831638343 NRFFRHBttHA2 .758643aT( )( )( )( )( )( )9016383 中國(guó)礦業(yè)大學(xué) 2007 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 第 26 頁(yè)垂直面：NFFRrrVB64609016383/83163)83(43 NRFFRVBrrVA1 .2761433） 計(jì)算彎矩，繪彎矩圖 水平彎矩：圖（b）所示 mmNRMHACH6 .629654832 .758683 mmNRMHBDH1597392908 .1774890 垂直面彎矩：圖（c）所示 mmNRMVACV3 .229171831 .276183 mmNRMVBDV58140090646090合成彎矩：圖（d）所示 mmNMMMCHCVC6700636 .6296543 .2291712222 mmNMMMDHDVD169990815973925814002222 4) 扭矩： mmNT 32511003 mmNT195066032511006 . 03 5） 計(jì)算當(dāng)量彎矩：圖（f）所示 mmNMMCCa67006302mmNTMMCCa206253719506606700632222左 mmNTMMDDa7 .2587423195066016999082222左mmNMMDDa16999082右 顯然 D 處為危險(xiǎn)截面，故只對(duì)該處進(jìn)行強(qiáng)度效核 軸的材料為 45 鋼，調(diào)質(zhì)處理，查表 41 得2/650mmNB由得 WMDa 中國(guó)礦業(yè)大學(xué) 2007 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 第 27 頁(yè) 取 2/65581 . 009. 0mmNB 2/60mmN33333 .91267971 . 01 . 032mmddW2/35.283 .912677 .2587423mmNWMDa 2/60mmN6.安全系數(shù)效核計(jì)算： 1）確定參數(shù) 由前述計(jì)算可知： mNT1 .32513 mmNMDa7 .2587423 33 .91267 mmW min/2 .8213rn 抗扭截面模量： 33336 .182534972 . 02 . 016mmddW 2）計(jì)算應(yīng)力參數(shù) 彎曲應(yīng)力幅 2/35.28mmNa 因彎矩為對(duì)稱循環(huán)，故彎曲平均應(yīng)力0m 扭剪應(yīng)力幅 23/9 . 86 .182534232511002mmNWTa 因轉(zhuǎn)矩為脈動(dòng)循環(huán)，故扭剪平均應(yīng)力2/9 . 8mmNma3）確定影響系數(shù) 軸的材料為 45 鋼，調(diào)質(zhì)處理，由表 41 查得，212/300,/650mmNmmNB21/155mmN 軸肩圓角處得有效應(yīng)力集中系數(shù)KK , 根據(jù) 019. 085/6 . 1/dr 07. 185/91/dD 中國(guó)礦業(yè)大學(xué) 2007 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 第 28 頁(yè)由表 45 經(jīng)插值可得： 02. 2k36. 1k尺寸系數(shù)、 根據(jù)軸截面為圓截面查圖 418 得：0.75 =0.85表面質(zhì)量系數(shù)、根據(jù)和表面加工方法為精車，查圖 419，得2/650mmNB0.88。材料彎曲扭轉(zhuǎn)的特性系數(shù)、 取0.1 0.5=0.05可得： 24. 501 . 035.2802. 23001maKS 35.129 . 805. 09 . 836. 11551maKS 8 . 15 . 182. 435.1224. 535.1224. 52222SSSSSSCa所以強(qiáng)度足夠。3.3.23.3.2 軸軸 4 的設(shè)計(jì)及強(qiáng)度效核的設(shè)計(jì)及強(qiáng)度效核 1.選擇軸的材料 選取軸的材料為 45 鋼，調(diào)質(zhì)處理 2.軸徑的初步估算 由表 42 取 A115， 可得mmnpAd2 .9243.52623.27111533441 中國(guó)礦業(yè)大學(xué) 2007 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 第 29 頁(yè)軸四示意圖 3.求作用在齒輪上的力 軸上大齒輪分度圓直徑為： mmmZd32455 圓周力，徑向力和軸向力的大小如下tFrFFNdTFt9 .41347238492040022646NFFntt4 .1504920tan9 .41347tan66 小輪分度圓直徑為： mmd2386 NdTFt8 .30372324492040022545 NFFntr8 .1105420tan8 .30372tan554.軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 1）擬定軸向定位要求確定各軸段直徑和長(zhǎng)度 段安裝調(diào)心滾子軸承。軸承型號(hào) 3520，尺寸53200100BDd 中國(guó)礦業(yè)大學(xué) 2007 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 第 30 頁(yè)取軸段直徑mmd1001 取齒輪距箱體內(nèi)壁距離軸承距箱體內(nèi)壁,10mm則：,5mms mmsBL68105531 段做成齒輪軸，取軸段直徑軸段長(zhǎng)度,106mmmml154101442 段用于裝軸承，選用調(diào)心滾子軸承 3520，尺寸，取軸段直徑該段采用漸開(kāi)線花53200100BDd,1003mmd 鍵來(lái)安裝齒輪，該軸段長(zhǎng)mml1835351253 2）軸上零件的周向定位 齒輪 5 采用漸開(kāi)線花鍵聯(lián)結(jié)，花鍵適用于載荷較大和定心精度要求較高的靜聯(lián)接和動(dòng)聯(lián)接，它的鍵齒多，工作面總接觸面積大，承載能力高，它的鍵布置對(duì)稱，軸、轂受力均勻，齒槽淺，應(yīng)力集中較小，對(duì)軸和輪轂的消弱小。 軸承與軸的周向定位采用過(guò)渡配合保證的，因此軸段直徑公差取為.6K軸端倒角 452 5.軸的強(qiáng)度效核： 首先根據(jù)軸的結(jié)構(gòu)圖作出軸的計(jì)算簡(jiǎn)圖 3： 中國(guó)礦業(yè)大學(xué) 2007 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 第 31 頁(yè)aT()()()()()()94144.5113.52） 求支反力： 水平面：NFFRttHB5 .8929945 .1445 .113/5 .1445 .1135 .11356 中國(guó)礦業(yè)大學(xué) 2007 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 第 32 頁(yè) NRFFRHBttHA6 .1990456 垂直面：NFFRrrVB1 .3250945 .1445 .113/5 .1445 .1135 .11356 NFRFRrVBrVA7 .7244653） 計(jì)算彎矩，繪彎矩圖 水平彎矩：圖（b）所示 mmNRMHACH1 .22591725 .1136 .199045 .113 mmNRMHBDH839373945 .892994 垂直面彎矩：圖（c）所示 mmNRMVACV45.8222735 .1137 .72445 .113 mmNRMVBDV4 .305509941 .325094合成彎矩：圖（d）所示 mmNMMMCHCVC4 .24041611 .225917245.8222732222 mmNMMMDHDVD98.8932428393734 .3055092222 4) 扭矩： mmNT 49204004 mmNT295224049204006 . 04 5） 計(jì)算當(dāng)量彎矩：圖（f）所示 mmNMMCCa4 .240416102左mmNTMMCCa6 .380732329522404 .24041612222左mmNTMMDDa1 .3084413295224098.8932422222左mmNMMDDa98.8932422右 顯然 C 右處為危險(xiǎn)截面，故只對(duì)該處進(jìn)行強(qiáng)度效核 軸的材料為 45 鋼，調(diào)質(zhì)處理，查表 41 得2/650mmNB 中國(guó)礦業(yè)大學(xué) 2007 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 第 33 頁(yè)由得 WMDa 取 2/65581 . 009. 0mmNB 2/60mmN33333 .91267971 . 01 . 032mmddW2/97.316 .1191016 .3807323mmNWMCa 2/60mmN6.安全系數(shù)效核計(jì)算： 1）確定參數(shù) 由前述計(jì)算可知： mmNT 49204003 mmNMCa6 .3807323 36 .119101 mmW min/43.5263rn 抗扭截面模量： 333332 .2382031062 . 02 . 016mmddW 2）計(jì)算應(yīng)力參數(shù) 彎曲應(yīng)力幅 2/97.31mmNa 因彎矩為對(duì)稱循環(huán)，故彎曲平均應(yīng)力0m 扭剪應(yīng)力幅 23/3 .102 .238203249204002mmNWTa 因轉(zhuǎn)矩為脈動(dòng)循環(huán)，故扭剪平均應(yīng)力2/3 .10mmNma3）確定影響系數(shù) 軸的材料為 45 鋼，調(diào)質(zhì)處理，由表 41 查得，212/300,/650mmNmmNB21/155mmN 軸肩圓角處得有效應(yīng)力集中系數(shù)KK , 中國(guó)礦業(yè)大學(xué) 2007 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 第 34 頁(yè) 根據(jù) 016. 1100/6 . 1/dr 06. 1100/106/dD由表 45 經(jīng)插值可得： 02. 2k36. 1k尺寸系數(shù)、 根據(jù)軸截面為圓截面查圖 418 得：0.75 =0.85表面質(zhì)量系數(shù)、根據(jù)和表面加工方法為精車，查圖 419，得2/650mmNB0.75,0.85。材料彎曲扭轉(zhuǎn)的特性系數(shù)、 取0.1 0.