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畢業(yè)設(shè)計(jì)的內(nèi)容和要求
（包括原始數(shù)據(jù)、技術(shù)要求、工作要求）
設(shè)計(jì)題目： 頂堆側(cè)取堆取料機(jī)刮板取料機(jī)設(shè)計(jì)
頂堆側(cè)取堆取料機(jī)是一種室內(nèi)圓形料場(chǎng)的堆取料機(jī)。目前在煤礦、煤化工、鐵礦、電力等行業(yè)得到了廣泛應(yīng)用。
原始數(shù)據(jù)：
圖紙內(nèi)容及張數(shù)
畫出刮板輸送機(jī)一套圖紙
實(shí)物內(nèi)容及要求
用軟件造型。
其 他
1、設(shè)計(jì)說明書 1份
2、閱讀外文資料譯文 1篇
3、開題報(bào)告 1份
4、中期報(bào)告 1份
5、光盤（設(shè)計(jì)內(nèi)容刻錄到光盤） 1張
參考文獻(xiàn)
1、有關(guān)機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)
2、運(yùn)輸機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)
3、相關(guān)資料和手冊(cè)
畢業(yè)設(shè)計(jì)進(jìn)度計(jì)劃
起訖日期
工 作 內(nèi) 容
備注
2013.1.20-2.23
熟悉設(shè)計(jì)任務(wù)，收集資料，翻譯外文資料
2.23-3.14
畢業(yè)實(shí)習(xí)，開題
3.14-4.12
學(xué)習(xí)理論部分，建模
4.12-5.25
造型+動(dòng)畫
5.25-6.5
整理說明書
準(zhǔn)備答辯
世界最新機(jī)械設(shè)計(jì)理念
來源:中國(guó)科技期刊
摘要:根據(jù)目前國(guó)內(nèi)外設(shè)計(jì)學(xué)者進(jìn)行機(jī)械產(chǎn)品設(shè)計(jì)時(shí)的主要思維特點(diǎn)，將產(chǎn)品方案的設(shè)計(jì)方法概括為系統(tǒng)化、結(jié)構(gòu)模塊化、基于產(chǎn)品特征知識(shí)和智能。這幾種方法的特點(diǎn)及其相互間的有機(jī)聯(lián)系，提出產(chǎn)品方案設(shè)計(jì)計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)的努力方向。
關(guān)鍵詞：機(jī)械產(chǎn)品方案設(shè)計(jì)方法發(fā)展趨勢(shì)
設(shè)計(jì)文件是將語義設(shè)計(jì)網(wǎng)作為設(shè)計(jì)工具，在其開發(fā)的活性語義設(shè)計(jì)網(wǎng)ASK中，采用結(jié)點(diǎn)和線條組成的網(wǎng)絡(luò)描述設(shè)計(jì)，結(jié)點(diǎn)表示元件化的單元(如設(shè)計(jì)任務(wù)、功能、構(gòu)件或加工設(shè)備等)，線條用以調(diào)整和定義結(jié)點(diǎn)間不同的語義關(guān)系，由此為設(shè)計(jì)過程中的所有活動(dòng)和結(jié)果預(yù)先建立模型，使早期設(shè)計(jì)要求的定義到每一個(gè)結(jié)構(gòu)的具體描述均可由關(guān)系間的定義表達(dá)，實(shí)現(xiàn)了計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)過程由抽象到具體的飛躍。
系統(tǒng)化設(shè)計(jì)方法
系統(tǒng)化設(shè)計(jì)方法的主要特點(diǎn)是：將設(shè)計(jì)看成由若干個(gè)設(shè)計(jì)要素組成的一個(gè)系統(tǒng)，每個(gè)設(shè)計(jì)要素具有獨(dú)立性，各個(gè)要素間存在著有機(jī)的聯(lián)系，并具有層次性，所有的設(shè)計(jì)要素結(jié)合后，即可實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)系統(tǒng)所需完成的任務(wù)。
系統(tǒng)化設(shè)計(jì)思想于70年代由德國(guó)學(xué)者Pahl和Beitz教授提出，他們以系統(tǒng)理論為基礎(chǔ)，制訂了設(shè)計(jì)的一般模式，倡導(dǎo)設(shè)計(jì)工作應(yīng)具備條理性。德國(guó)工程師協(xié)會(huì)在這一設(shè)計(jì)思想的基礎(chǔ)上，制訂出標(biāo)準(zhǔn)VDI2221技術(shù)系統(tǒng)和產(chǎn)品的開發(fā)設(shè)計(jì)方法。
1. 將用戶需求作為產(chǎn)品功能特征構(gòu)思、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和零件設(shè)計(jì)、工藝規(guī)劃、作業(yè)控制等的基礎(chǔ)，從產(chǎn)品開發(fā)的宏觀過程出發(fā)，利用質(zhì)量功能布置方法，系統(tǒng)地將用戶需求信息合理而有效地轉(zhuǎn)換為產(chǎn)品開發(fā)各階段的技術(shù)目標(biāo)和作業(yè)控制規(guī)程的方法。
2. 將產(chǎn)品看作有機(jī)體層次上的生命系統(tǒng)，并借助于生命系統(tǒng)理論，把產(chǎn)品的設(shè)計(jì)過程劃分成功能需求層次、實(shí)現(xiàn)功能要求的概念層次和產(chǎn)品的具體設(shè)計(jì)層次。同時(shí)采用了生命系統(tǒng)圖符抽象地表達(dá)產(chǎn)品的功能要求，形成產(chǎn)品功能系統(tǒng)結(jié)構(gòu)。
3. 將機(jī)械設(shè)計(jì)中系統(tǒng)科學(xué)的應(yīng)用歸納為兩個(gè)基本問題：一是把要設(shè)計(jì)的產(chǎn)品作為一個(gè)系統(tǒng)處理，最佳地確定其組成部分（單元）及其相互關(guān)系；二是將產(chǎn)品設(shè)計(jì)過程看成一個(gè)系統(tǒng)，根據(jù)設(shè)計(jì)目標(biāo)，正確、合理地確定設(shè)計(jì)中各個(gè)方面的工作和各個(gè)不同的設(shè)計(jì)階段。
由于每個(gè)設(shè)計(jì)者研究問題的角度以及考慮問題的側(cè)重點(diǎn)不同，進(jìn)行方案設(shè)計(jì)時(shí)采用的具體研究方法亦存在差異。下面介紹一些具有代表性的系統(tǒng)化設(shè)計(jì)方法。
4. 設(shè)計(jì)元素法
用五個(gè)設(shè)計(jì)元素（功能、效應(yīng)、效應(yīng)載體、形狀元素和表面參數(shù)）描述“產(chǎn)品解”，認(rèn)為一個(gè)產(chǎn)品的五個(gè)設(shè)計(jì)元素值確定之后，產(chǎn)品的所有特征和特征值即已確定。我國(guó)亦有設(shè)計(jì)學(xué)者采用了類似方法描述產(chǎn)品的原理解。
5. 圖形建模法
研制的“設(shè)計(jì)分析和引導(dǎo)系統(tǒng)”KALEIT，用層次清楚的圖形描述出產(chǎn)品的功能結(jié)構(gòu)及其相關(guān)的抽象信息，實(shí)現(xiàn)了系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、功能關(guān)系的圖形化建模，以及功能層之間的聯(lián)接。
將設(shè)計(jì)劃分成輔助方法和信息交換兩個(gè)方面，利用Nijssen信息分析方法可以采用圖形符號(hào)、具有內(nèi)容豐富的語義模型結(jié)構(gòu)、可以描述集成條件、可以劃分約束類型、可以實(shí)現(xiàn)關(guān)系間的任意結(jié)合等特點(diǎn)，將設(shè)計(jì)方法解與信息技術(shù)進(jìn)行集成，實(shí)現(xiàn)了設(shè)計(jì)過程中不同抽象層間信息關(guān)系的圖形化建模。
6. “構(gòu)思”—“設(shè)計(jì)”法
將產(chǎn)品的方案設(shè)計(jì)分成“構(gòu)思”和“設(shè)計(jì)”兩個(gè)階段?！皹?gòu)思”階段的任務(wù)是尋求、選擇和組合滿足設(shè)計(jì)任務(wù)要求的原理解。“設(shè)計(jì)”階段的工作則是具體實(shí)現(xiàn)構(gòu)思階段的原理解。
將方案的“構(gòu)思”具體描述為：根據(jù)合適的功能結(jié)構(gòu)，尋求滿足設(shè)計(jì)任務(wù)要求的原理解。即功能結(jié)構(gòu)中的分功能由“結(jié)構(gòu)元素”實(shí)現(xiàn)，并將“結(jié)構(gòu)元素”間的物理聯(lián)接定義為“功能載體”，“功能載體”和“結(jié)構(gòu)元素”間的相互作用又形成了功能示意圖(機(jī)械運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖)。方案的“設(shè)計(jì)”是根據(jù)功能示意圖，先定性地描述所有的“功能載體”和“結(jié)構(gòu)元素”，再定量地描述所有“結(jié)構(gòu)元素”和聯(lián)接件(“功能載體”)的形狀及位置，得到結(jié)構(gòu)示意圖。Roper，H.利用圖論理論，借助于由他定義的“總設(shè)計(jì)單元(GE)”、“結(jié)構(gòu)元素(KE)”、“功能結(jié)構(gòu)元素(FKE)”、“聯(lián)接結(jié)構(gòu)元素(VKE)”、“結(jié)構(gòu)零件(KT)”、“結(jié)構(gòu)元素零件(KET)”等概念，以及描述結(jié)構(gòu)元素尺寸、位置和傳動(dòng)參數(shù)間相互關(guān)系的若干種簡(jiǎn)圖，把設(shè)計(jì)專家憑直覺設(shè)計(jì)的方法做了形式化的描述，形成了有效地應(yīng)用現(xiàn)有知識(shí)的方法，并將其應(yīng)用于“構(gòu)思”和“設(shè)計(jì)”階段。
7. 鍵合圖法
將組成系統(tǒng)元件的功能分成產(chǎn)生能量、消耗能量、轉(zhuǎn)變能量形式、傳遞能量等各種類型，并借用鍵合圖表達(dá)元件的功能解，希望將基于功能的模型與鍵合圖結(jié)合，實(shí)現(xiàn)功能結(jié)構(gòu)的自動(dòng)生成和功能結(jié)構(gòu)與鍵合圖之間的自動(dòng)轉(zhuǎn)換，尋求由鍵合圖產(chǎn)生多個(gè)設(shè)計(jì)方案的方法。
提倡在產(chǎn)品功能分析的基礎(chǔ)上，將產(chǎn)品分解成具有某種功能的一個(gè)或幾個(gè)模塊化的基本結(jié)構(gòu)，通過選擇和組合這些模塊化基本結(jié)構(gòu)組建成不同的產(chǎn)品。這些基本結(jié)構(gòu)可以是零件、部件，甚至是一個(gè)系統(tǒng)。
本結(jié)構(gòu)應(yīng)該具有標(biāo)準(zhǔn)化的接口(聯(lián)接和配合部)，并且是系列化、通用化、集成化、層次化、靈便化、經(jīng)濟(jì)化，具有互換性、相容性和相關(guān)性。我國(guó)結(jié)合軟件構(gòu)件技術(shù)和CAD技術(shù)，將變形設(shè)計(jì)與組合設(shè)計(jì)相結(jié)合，根據(jù)分級(jí)模塊化原理，將加工中心機(jī)床由大到小分為產(chǎn)品級(jí)、部件級(jí)、組件級(jí)和元件級(jí)，并利用專家知識(shí)和CAD技術(shù)將它們組合成不同品種、不同規(guī)格的功能模塊，再由這些功能模塊組合成不同的加工中心總體方案。
以設(shè)計(jì)為目錄作為選擇變異機(jī)械結(jié)構(gòu)的工具，提出將設(shè)計(jì)的解元素進(jìn)行完整的、結(jié)構(gòu)化的編排，形成解集設(shè)計(jì)目錄。并在解集設(shè)計(jì)目錄中列出評(píng)論每一個(gè)解的附加信息，非常有利于設(shè)計(jì)工程師選擇解元素。
網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的蓬勃發(fā)展，異地協(xié)同設(shè)計(jì)與制造，以及從用戶對(duì)產(chǎn)品的功能需求→設(shè)計(jì)→加工→裝配→成品這一并行工程的實(shí)現(xiàn)成為可能。但是，達(dá)到這些目標(biāo)的重要前提條件之一，就是實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品方案設(shè)計(jì)效果的三維可視化。為此，不僅三維圖形軟件、智能化設(shè)計(jì)軟件愈來愈多地應(yīng)用于產(chǎn)品的方案設(shè)計(jì)中，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)以及多媒體、超媒體工具也在產(chǎn)品的方案設(shè)計(jì)中初露鋒芒。目前，德國(guó)等發(fā)達(dá)國(guó)家正著力于研究超媒體技術(shù)、產(chǎn)品數(shù)據(jù)交換標(biāo)準(zhǔn)STEP，以及標(biāo)準(zhǔn)虛擬現(xiàn)實(shí)造型語言上基于虛擬環(huán)境的標(biāo)準(zhǔn)交換格式)在產(chǎn)品設(shè)計(jì)中的應(yīng)用。
機(jī)械產(chǎn)品的方案設(shè)計(jì)正朝著計(jì)算機(jī)輔助實(shí)現(xiàn)、智能化設(shè)計(jì)和滿足異地協(xié)同設(shè)計(jì)制造需求的方向邁進(jìn)，由于產(chǎn)品方案設(shè)計(jì)計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)方法的研究起步較晚，目前還沒有成熟的、能夠達(dá)到上述目標(biāo)的方案設(shè)計(jì)工具軟件。作者認(rèn)為，綜合運(yùn)用文中四種類型設(shè)計(jì)方法是達(dá)到這一目標(biāo)有效途徑。雖然這些方法的綜合運(yùn)用涉及的領(lǐng)域較多，不僅與機(jī)械設(shè)計(jì)的領(lǐng)域知識(shí)有關(guān)，而且還涉及到系統(tǒng)工程理論、人工智能理論、計(jì)算機(jī)軟硬件工程、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)等各方面的領(lǐng)域知識(shí)，但仍然是產(chǎn)品方案設(shè)計(jì)必須努力的方向。國(guó)外在這方面的研究已初見成效，我國(guó)設(shè)計(jì)學(xué)者也已意識(shí)到CAD技術(shù)與國(guó)際交流合作的重要性，及其應(yīng)當(dāng)采取的措施。
基于產(chǎn)品特征知識(shí)設(shè)計(jì)方法的主要特點(diǎn)是：用計(jì)算機(jī)能夠識(shí)別的語言描述產(chǎn)品的特征及其設(shè)計(jì)領(lǐng)域?qū)＜业闹R(shí)和經(jīng)驗(yàn)，建立相應(yīng)的知識(shí)庫及推理機(jī)，再利用已存儲(chǔ)的領(lǐng)域知識(shí)和建立的推理機(jī)制實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)輔助產(chǎn)品的方案設(shè)計(jì)。
機(jī)械系統(tǒng)的方案設(shè)計(jì)主要是依據(jù)產(chǎn)品所具有的特征，以及設(shè)計(jì)領(lǐng)域?qū)＜业闹R(shí)和經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行推量和決策，完成機(jī)構(gòu)的型、數(shù)綜合。欲實(shí)現(xiàn)這一階段的計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)，必須研究知識(shí)的自動(dòng)獲取、表達(dá)、集成、協(xié)調(diào)、管理和使用。為此，國(guó)內(nèi)外設(shè)計(jì)學(xué)者針對(duì)機(jī)械系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)知識(shí)的自動(dòng)化處理做了大量的研究工作，采用的方法可歸納為下述幾種。
頂堆側(cè)取堆取料機(jī)刮板取料機(jī)設(shè)計(jì) I 摘 要 刮板取料機(jī)是一種撓性牽引的連續(xù)輸送機(jī)械，是為采煤工作面和采區(qū)巷道運(yùn)煤 布置的機(jī)械。它的牽引機(jī)構(gòu)是刮板鏈，承載裝置是中部槽，刮板鏈安裝在中部槽的 槽面。 本次設(shè)計(jì)主要針對(duì)頂堆側(cè)取堆取料機(jī)刮板取料機(jī)進(jìn)行設(shè)計(jì)。首先，通過對(duì)刮板 取料機(jī)結(jié)構(gòu)及原理進(jìn)行分析，在此分析基礎(chǔ)上提出了總體結(jié)構(gòu)方案；接著，對(duì)主要 技術(shù)參數(shù)進(jìn)行了計(jì)算選擇；然后，對(duì)各主要零部件進(jìn)行了設(shè)計(jì)與校核；最后，通過 AutoCAD 制圖軟件繪制了刮板取料機(jī)裝配圖及主要零部件圖。 通過本次設(shè)計(jì)，鞏固了大學(xué)所學(xué)專業(yè)知識(shí)，如：機(jī)械原理、機(jī)械設(shè)計(jì)、材料力 學(xué)、公差與互換性理論、機(jī)械制圖等；掌握了普通機(jī)械產(chǎn)品的設(shè)計(jì)方法并能夠熟練 使用 AutoCAD 制圖軟件，對(duì)今后的工作于生活具有極大意義。 關(guān)鍵詞：側(cè)取堆取料機(jī)，刮板取料機(jī) ；減速器 頂堆側(cè)取堆取料機(jī)刮板取料機(jī)設(shè)計(jì) II Abstract Scraper conveyor is a reprint of fully coal face ancillary equipment in the transport system an important part of the roadway in the face of the accepted face scraper conveyor unloading of coal flow, not halt the transfer to the retractable belt Conveyor boost. This design first, based on the structure and the principle of electric lifting device of high analysis, this analysis based on put forward the overall structure scheme of and then, the design and verification of main technical parameters of the main parts is discussed; then, through the three-dimensional design software Pro / E design the electric lifting device and motion simulation is carried out. Finally, draw the electric lifting device assembly and major parts of the map. Through the design, the consolidation of the University of the professional knowledge, such as: mechanical principles, mechanical design, mechanics of materials, tolerance and interchangeability theories, mechanical drawing; master the design method of general machinery products and be able to skillfully use AutoCAD drawing software, for the future work in life is of great significance. Key words：Scraper conveyor；Reducer 頂堆側(cè)取堆取料機(jī)刮板取料機(jī)設(shè)計(jì) III 目 錄 摘 要 ......................................................................................................................................I ABSTRACT.........................................................................................................................II 第 1 章 緒 論 ........................................................................................................................1 1.1 研究背景及意義 ..........................................................................................................1 1.2 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì) ......................................................................................1 第 2 章 主要部件結(jié)構(gòu)確定 ..................................................................................................3 2.1 機(jī)頭部分 ......................................................................................................................3 2.1.1 機(jī)頭架 ....................................................................................................................3 2.1.2 鏈輪 ........................................................................................................................3 2.1.3 減速器 ....................................................................................................................4 2.1.5 聯(lián)軸器 ....................................................................................................................4 2.1.6 電動(dòng)機(jī) ....................................................................................................................5 2.2 機(jī)尾部分 ......................................................................................................................5 2.3 中部槽及附屬部分 ......................................................................................................6 2.4 刮板鏈部分 ..................................................................................................................7 2.5 鏈條張緊裝置 ..............................................................................................................7 2.6 推移裝置 ......................................................................................................................8 第 3 章 總體參數(shù)計(jì)算 ........................................................................................................10 3.1 主要技術(shù)參數(shù)選定 ....................................................................................................10 3.2 電動(dòng)機(jī)的選擇 ............................................................................................................10 3.3 總傳動(dòng)比及傳動(dòng)比的分配 ........................................................................................11 3.3.1 總傳動(dòng)比的確定 ..................................................................................................11 3.3.2 傳動(dòng)比的分配 ......................................................................................................11 3.4 各級(jí)傳動(dòng)參數(shù)計(jì)算 ....................................................................................................11 3.4.1 各軸轉(zhuǎn)速計(jì)算 ......................................................................................................11 3.4.2 各軸功率計(jì)算 ......................................................................................................12 3.4.3 各軸扭矩計(jì)算 ......................................................................................................12 第 4 章 主要零部件設(shè)計(jì) ....................................................................................................14 4.1 圓錐齒輪傳動(dòng)設(shè)計(jì) ....................................................................................................14 4.1.1 選擇齒輪材料 ......................................................................................................14 頂堆側(cè)取堆取料機(jī)刮板取料機(jī)設(shè)計(jì) IV 4.1.2 按齒面接觸疲勞強(qiáng)度設(shè)計(jì)計(jì)算 ..........................................................................15 4.1.3 齒根彎曲疲勞強(qiáng)度校核計(jì)算 ..............................................................................17 4.1.4 齒輪其他主要尺寸計(jì)算 ......................................................................................18 4.2 直齒圓柱齒輪傳動(dòng)設(shè)計(jì) ............................................................................................19 4.2.1 選擇齒輪材料 ......................................................................................................19 4.2.2 按齒面接觸疲勞強(qiáng)度設(shè)計(jì)計(jì)算 ..........................................................................21 4.2.3 齒根彎曲疲勞強(qiáng)度校核計(jì)算 ..............................................................................23 4.2.4 齒輪其他主要尺寸計(jì)算 ......................................................................................24 4.3 軸的設(shè)計(jì)與校核 ........................................................................................................24 4.3.1 Ⅰ軸的設(shè)計(jì) ..........................................................................................................24 4.3.2 Ⅱ軸的設(shè)計(jì) ..........................................................................................................26 4.3.3 Ⅲ軸的設(shè)計(jì) ..........................................................................................................27 4.3.4 輸出軸的設(shè)計(jì) ......................................................................................................28 4.4 減速器鍵的校核 ........................................................................................................29 4.4.1 Ⅰ軸鍵的校核 ......................................................................................................29 4.4.2 Ⅱ軸鍵的校核 ......................................................................................................29 4.4.3 Ⅲ軸鍵的校核 ......................................................................................................29 4.4.4 輸出軸鍵的校核 .................................................................................................29 4.5 減速器軸承的校核 ....................................................................................................30 4.5.1 驗(yàn)算Ⅰ軸軸承壽命 .............................................................................................30 4.5.2 驗(yàn)算Ⅱ軸軸承壽命 .............................................................................................30 4.5.3 驗(yàn)算Ⅲ軸軸承壽命 .............................................................................................31 4.5.4 驗(yàn)算輸出軸軸承壽命 .........................................................................................32 4.6 箱體及附件的設(shè)計(jì)校核 ............................................................................................33 結(jié) 論 ....................................................................................................................................35 參考文獻(xiàn) ..............................................................................................................................36 致 謝 ....................................................................................................................................37 頂堆側(cè)取堆取料機(jī)刮板取料機(jī)設(shè)計(jì) V 頂堆側(cè)取堆取料機(jī)刮板取料機(jī)設(shè)計(jì) 1 第 1 章 緒 論 1.1 研究背景及意義 采掘下來的煤或其它有用礦物，只有運(yùn)出礦井才有使用價(jià)值。因此，運(yùn)輸是煤 炭生產(chǎn)過程中非常重要的一部分。刮板取料機(jī)是煤炭裝運(yùn)的第一個(gè)環(huán)節(jié)，因此，刮 板取料機(jī)的輸送能力在很大程度上決定了采煤工作面的生產(chǎn)能力和效率。然而，井 下運(yùn)輸在工作面和巷道中進(jìn)行，巷道是根據(jù)煤層條件，按開采方法的需要，綜合各 種要求，在煤層或巖石中開鑿出的。因此，井下運(yùn)輸條件的特點(diǎn)是：在有限斷面的 巷道內(nèi)運(yùn)行；線路是水平和傾斜交錯(cuò)連接；運(yùn)輸?shù)呢涊d品多種多樣；裝載點(diǎn)常常變 更，有的線路需經(jīng)常延長(zhǎng)或縮短；機(jī)械化采煤連續(xù)生產(chǎn)、小時(shí)生產(chǎn)率高；環(huán)境濕度 大，有的工作地點(diǎn)有沼氣或煤塵。由此可見，作為為采煤工作面和采區(qū)巷道運(yùn)煤的 機(jī)械——刮板取料機(jī)在使用中，要承受拉、壓、彎曲、沖擊、摩擦和腐蝕等多種作 用，必須要有足夠的強(qiáng)度、剛度、耐磨和耐腐蝕性。由于它的運(yùn)輸方式是物料和刮 板鏈都在槽內(nèi)滑行，運(yùn)行阻力和磨損都很大。但是，在采煤工作面運(yùn)煤，目前還沒 有更好的機(jī)械可代替它。只能從結(jié)構(gòu)上、強(qiáng)度上和制造工藝上不斷研究改進(jìn)，使它 更加完善、耐用。由此可見，刮板取料機(jī)是煤炭等礦物運(yùn)輸中必不可少的運(yùn)輸機(jī)械。 1.2 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì) 20 世紀(jì) 80 年代以來，國(guó)內(nèi)外刮板取料機(jī)都在向大運(yùn)量、長(zhǎng)運(yùn)距、大功率、高 強(qiáng)度、長(zhǎng)壽命與高可靠性方向發(fā)展。目前，國(guó)外綜采最大的工作面刮板取料機(jī)，去 運(yùn)量已達(dá) 6000t/h，裝機(jī)功率 4×800kW，運(yùn)距 450m。國(guó)內(nèi)自主研發(fā)的刮板取料機(jī)運(yùn) 量已達(dá) 3500t/h，裝機(jī)功率 3×700kW，運(yùn)距 300m。隨著神東等大型煤炭基地 400m 工作面的出現(xiàn)，國(guó)產(chǎn)刮板取料機(jī)將朝著更大型的方向發(fā)展。但是運(yùn)量、運(yùn)距和功率 的增大受到諸多因素的限制。首先，中部槽的高度不宜太高，否則會(huì)影響裝煤效果。 其次，輸送機(jī)的長(zhǎng)度也不宜太長(zhǎng)，會(huì)降低推進(jìn)速度。然后最主要的影響因素還在于 關(guān)鍵元部件的技術(shù)性能和壽命。所以，在刮板取料機(jī)向大型化發(fā)展的同時(shí)，高性能 元部件的研發(fā)將成為今后刮板取料機(jī)的發(fā)展重點(diǎn)，軟啟動(dòng)技術(shù)、工況檢測(cè)、運(yùn)行狀 態(tài)控制等機(jī)電一體化技術(shù)的運(yùn)用將成為今后刮板取料機(jī)發(fā)展的重要標(biāo)志。 用刮板取料機(jī)運(yùn)輸散碎物料的方式 20 世紀(jì)初出現(xiàn)于工業(yè)發(fā)達(dá)的英國(guó)。早期的刮 板取料機(jī)長(zhǎng)度只有幾十米；功率小，牽引鏈的強(qiáng)度也不高。經(jīng)過多年的改進(jìn)和發(fā)展， 目前綜合采礦用的刮板取料機(jī)除了運(yùn)煤之外，還有四中功能：給采煤機(jī)做運(yùn)行軌道， 為拉移液壓支架作升縮油缸的固定點(diǎn)；清理工作面的浮煤；懸掛電纜、水管、乳化 液管等。掛板輸送機(jī)在綜合采煤工作面與采煤機(jī)和液壓支架配套工作。 頂堆側(cè)取堆取料機(jī)刮板取料機(jī)設(shè)計(jì) 2 刮板取料機(jī)在煤礦是使用量大、消耗多的重要設(shè)備。多年來，我國(guó)制造的刮板 取料機(jī)有幾十種型號(hào)。目前，我國(guó)制造的最大的刮板取料機(jī)運(yùn)輸能力為 900t/h；裝 機(jī)總功率為 320kW；一條牽引鏈的破斷負(fù)荷為 85t；沿水平線的運(yùn)輸距離為 150 米； 整機(jī)全部重量為 204t。 為使刮板取料機(jī)的生產(chǎn)達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)化、系列化和通用化，提高產(chǎn)品的制造質(zhì)量， 我國(guó)于 1991 年制定并發(fā)布了《礦用刮板取料機(jī)型式與參數(shù)》(MT15-1991),1993 年 制定并發(fā)布了《刮板取料機(jī)通用技術(shù)條件》 （MT105-1993） 。 《礦用刮板取料機(jī)型式與 參數(shù)》是產(chǎn)品系列的規(guī)劃，是今后一個(gè)時(shí)期設(shè)計(jì)制造產(chǎn)品的依據(jù)。 《刮板取料機(jī)通用 技術(shù)條件》規(guī)定了刮板取料機(jī)的主要質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)和技術(shù)要求，以提高產(chǎn)品質(zhì)量。 礦用刮板取料機(jī)按刮板鏈?zhǔn)切问椒秩N：中單鏈型、中雙鏈型、邊雙鏈型。系 列型譜中的刮板取料機(jī)都采用以礦用高其強(qiáng)度圓環(huán)鏈制成的刮板鏈。 頂堆側(cè)取堆取料機(jī)刮板取料機(jī)設(shè)計(jì) 3 第 2 章 主要部件結(jié)構(gòu)確定 2.1 機(jī)頭部分 機(jī)頭部由機(jī)頭架、鏈輪、減速器、盲軸、聯(lián)軸器和電動(dòng)機(jī)組成，是將電動(dòng)機(jī)的 動(dòng)力傳遞給刮板鏈的裝置。圖 2-1 為一種輕型邊雙鏈?zhǔn)焦伟迦×蠙C(jī)的機(jī)頭部。 圖 2-1 邊雙鏈?zhǔn)焦伟迦×蠙C(jī)的機(jī)頭部 2.1.1 機(jī)頭架 機(jī)頭架是機(jī)頭部的骨架，應(yīng)有足夠的強(qiáng)度和剛度，由厚鋼板焊接制成，各型機(jī) 頭部的共同點(diǎn)如下： （1）兩側(cè)對(duì)稱，兩側(cè)壁上都能安裝減速器，以適應(yīng)左、右采煤工作面的需要； （2）鏈輪由減速器伸出和盲軸支承連接，這種連接方式，便于在井下拆裝； （3）撥鏈器和護(hù)軸板固定在機(jī)頭架前梁上，它的作用防止刮板鏈在與鏈輪的分 離點(diǎn)處被輪齒帶動(dòng)卷入鏈輪，護(hù)軸板是易損部位，用可拆換的活板，既便于鏈輪和 撥鏈器的拆裝，有可更換； （4）機(jī)頭架的易磨損部位采取耐磨措施，例如加焊高錳鋼堆焊層或局部采用耐 磨材料的可更換零件。 2.1.2 鏈輪 鏈輪是一個(gè)組件，由鏈輪和連接筒組成。鏈輪是傳力部件，也是易損部件，運(yùn) 轉(zhuǎn)中除受靜載荷外，還有脈沖和沖擊載荷。 圖 2-2 所示為邊雙鏈用的鏈輪連接筒用組件，采用部分式連接筒，連接筒兩端 由環(huán)槽與鏈輪的環(huán)槽相連，內(nèi)孔用平鍵分別與減速器伸出及盲軸連接，部分用螺栓 固接。鏈輪用花鍵與減速器是伸出軸和盲軸連接。 頂堆側(cè)取堆取料機(jī)刮板取料機(jī)設(shè)計(jì) 4 圖 2-2 邊雙鏈用的鏈輪連接組件 鏈輪的齒形和基本尺寸參考《礦用圓環(huán)鏈鏈輪的齒形和基本尺寸計(jì)算》 （MT/Z8- -80）計(jì)算。 2.1.3 減速器 我國(guó)目前生產(chǎn)的刮板取料機(jī)減速器多為平行布置式、三級(jí)傳動(dòng)的圓錐圓柱齒輪 減速器。其適用條件為：齒輪圓周速度不大于 18m/s；安裝角度為 1°~ 25°；高速 軸的轉(zhuǎn)速不大于 1500r/min；減速器工作的環(huán)境溫度為-20°C ~ +35°C；適用于正 反兩向運(yùn)轉(zhuǎn)。 圖 2-3 所示的減速器，第一對(duì)齒輪為圓弧錐齒輪，第二對(duì)為斜齒圓柱齒輪，第 三對(duì)為直齒圓柱齒輪。箱體用球墨鑄鐵制造，以保證強(qiáng)度。為使在傾斜狀態(tài)下，第 一軸上球軸承也能得到良好的潤(rùn)滑，用擋環(huán)和油封隔成一個(gè)獨(dú)立的油室，使?jié)櫥?不會(huì)流入箱體油室內(nèi)。為使在大傾角下錐齒輪也能得到潤(rùn)滑，在箱體的相應(yīng)部位設(shè) 隔離油室。為防止工作時(shí)油過熱，箱底部裝有冷卻水管。 圖 2-3 圓錐圓柱齒輪減速器 2.1.5 聯(lián)軸器 電動(dòng)機(jī)與減速器的連接有彈性聯(lián)軸器和液力耦合器兩種。用液力耦合器有以下 頂堆側(cè)取堆取料機(jī)刮板取料機(jī)設(shè)計(jì) 5 優(yōu)點(diǎn)：使電動(dòng)機(jī)輕載保護(hù)功能；減緩傳動(dòng)系統(tǒng)的沖擊和震動(dòng)；多電機(jī)驅(qū)動(dòng)能使各電 機(jī)的負(fù)荷較均勻；如果與電動(dòng)機(jī)的特性匹配得當(dāng)，能增大驅(qū)動(dòng)裝置的啟動(dòng)力矩。 中型和重型刮板取料機(jī)都采用液力耦合器。 根據(jù)液力轉(zhuǎn)動(dòng)的理論，液力耦合器所能傳遞的力矩 M 用下式計(jì)算：52Dn???? 式中 ——轉(zhuǎn)矩系數(shù)；? ——工作液體的重度， ；?2N/m ——泵輪的轉(zhuǎn)速，r/min；n D——泵輪的有效直徑，m 。 2.1.6 電動(dòng)機(jī) 刮板取料機(jī)電動(dòng)機(jī)不用液力耦合器時(shí)，采用雙鼠籠轉(zhuǎn)子并具有高啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩的隔 離防爆型電動(dòng)機(jī)。采用液力耦合器時(shí)，對(duì)電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩?zé)o高要求，只是要求最 大轉(zhuǎn)矩要高。因?yàn)橛靡毫︸詈掀鲿r(shí)，電動(dòng)機(jī)是輕載啟動(dòng)，如果液力耦合器的輸入特 性與電動(dòng)機(jī)的特性匹配得當(dāng)，則對(duì)負(fù)載的啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩可接近電動(dòng)機(jī)的最大力矩。 為解決刮板取料機(jī)的重載啟動(dòng)困難，德國(guó)和英國(guó)使用雙速電動(dòng)機(jī)。 雙速電動(dòng)機(jī)是兩種額定轉(zhuǎn)速的鼠籠式感應(yīng)電動(dòng)機(jī)，它的定子上裝有兩套繞組， 一套低轉(zhuǎn)速繞組，一套高轉(zhuǎn)速繞組。以低轉(zhuǎn)速繞組運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，能給出 3 倍以上額定轉(zhuǎn) 矩的啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩。低速運(yùn)行時(shí)的輸出功率約為高速時(shí)的 1/2，啟動(dòng)電流比用高速繞組 的電流低得多，電壓降低。使用雙速電動(dòng)機(jī)時(shí)，以低速繞組啟動(dòng)，達(dá)到一定轉(zhuǎn)速時(shí)， 換接高速繞組常態(tài)運(yùn)轉(zhuǎn)。 2.2 機(jī)尾部分 機(jī)尾部分為有驅(qū)動(dòng)裝置和無驅(qū)動(dòng)裝置兩種。有驅(qū)動(dòng)裝置的機(jī)尾部，因尾部不需 要卸載高度，除了尾部架與機(jī)頭架有所不同外，其他部件與機(jī)頭部相同。無驅(qū)動(dòng)裝 置的機(jī)尾部，尾部上只有供刮板鏈改向用的尾部軸部件，如圖 2-4 所示為一種邊雙 鏈型的，尾部軸上的鏈輪也可用滾筒代替。 頂堆側(cè)取堆取料機(jī)刮板取料機(jī)設(shè)計(jì) 6 圖 2-4 機(jī)尾部滾筒 2.3 中部槽及附屬部分 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。 中部槽除了標(biāo)準(zhǔn)長(zhǎng)度以外，為適應(yīng)采煤工作面長(zhǎng)度變化的需要，設(shè)有 500mm 和 1000mm 長(zhǎng)的調(diào)節(jié)槽。 機(jī)頭過度槽和機(jī)尾過度槽是機(jī)頭架與機(jī)尾架連接的特殊槽，它的一端與中部槽 連接，另一端與機(jī)頭架或機(jī)尾架連接。為了使從下槽脫出的刮板鏈在運(yùn)行種回到槽 內(nèi)，可在尾部過度槽的下翼緣裝設(shè)上鏈器。 中部槽受煤和刮板鏈的劇烈摩擦，是使用量和消耗量最大的部件。中部槽的井 下使用壽命，目前是按過媒量衡量。 《刮板取料機(jī)通用技術(shù)條件》種規(guī)定的過媒量列 于表 2-1 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 制造中部槽的槽幫鋼有規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)，規(guī)定的形式有 D 型、E 型和 M 型三種。 D 型為中單鏈刮板取料機(jī)用熱軋槽幫鋼，E 型為中單鏈和邊雙鏈用，邊雙鏈也可 以使用 M 型為邊雙鏈用的熱軋槽幫鋼，E 型與 M 型相比不僅中板寬度減小從而增大 了剛度，而且還增大了中板與槽幫鋼的焊接強(qiáng)度，便于焊接，鏈子不磨焊縫。中部 槽的擦幫剛中腰上的連接座供安裝鏟煤板、擋煤板和無鏈牽引齒條用。在綜合工作 頂堆側(cè)取堆取料機(jī)刮板取料機(jī)設(shè)計(jì) 7 面使用中，液壓支架上的推移千斤頂連接在擋煤板下部的長(zhǎng)孔上，由于推移輸送機(jī) 特別是拉移液壓支架的阻力很大，致使支座的負(fù)荷特別大，如果焊接不牢會(huì)拉壞支 座。因此提高支座的可靠性是一個(gè)重要問題。 2.4 刮板鏈部分 刮板鏈有鏈條和刮板組成，是刮板取料機(jī)的牽引機(jī)構(gòu)。刮板鏈的作用是刮推槽 內(nèi)的物料。目前使用的有中單鏈、中雙鏈、邊雙鏈三種。 刮板鏈?zhǔn)褂玫逆湕l，早期用板片鏈和可拆模鍛鏈，現(xiàn)在都用圓環(huán)鏈，鏈條在運(yùn) 行中不僅要承受很大的靜負(fù)荷和動(dòng)負(fù)荷，而且還要在受滑動(dòng)摩擦作用的條件下運(yùn)行， 要受礦水的浸蝕，因此目前使用的圓環(huán)鏈都是用優(yōu)質(zhì)合金鋼焊接而成的，并經(jīng)熱處 理和預(yù)拉伸處理，使之具有強(qiáng)度高、韌性大、耐磨和耐腐蝕等特性。 圓環(huán)鏈已經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)化， 《礦用高強(qiáng)度圓環(huán)鏈》 （GB/T12718-1991）對(duì)圓環(huán)鏈的形式、 基本參數(shù)及尺寸、技術(shù)要求、試驗(yàn)方法及驗(yàn)收規(guī)則都作了規(guī)定。 圓環(huán)鏈會(huì)歌是以連環(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(qiáng)度劃分 為 B、C、D 三個(gè)等級(jí)，各級(jí)的基礎(chǔ)機(jī)械性能要求見表 2-2。 GB/T12718-1991 對(duì)圓環(huán)鏈的脈沖負(fù)荷壽命及彎曲繞度值都有規(guī)定。為保證鏈子 與鏈輪正常嚙合，對(duì)圓環(huán)鏈尺寸公差也作了規(guī)定。 表 2-2 機(jī)械性能要求 強(qiáng)度等級(jí)項(xiàng)目 B C D 最小破斷拉力/ 2mN??630 800 1000 破斷最小伸長(zhǎng)度/ % 12 12 12 試驗(yàn)應(yīng)力/ 2?? 500 640 800 試驗(yàn)負(fù)荷下最大總伸長(zhǎng)度/ % 1.4 1.6 1.9 試驗(yàn)應(yīng)力與最小破斷應(yīng)力之比/ % 80 80 80 2.5 鏈條張緊裝置 刮板鏈安裝時(shí)，要給予一定的預(yù)緊力，使它運(yùn)行時(shí)在張力最小點(diǎn)不發(fā)生鏈條松 弛或堆積。給刮板鏈?zhǔn)┘訌埦o力的裝置叫緊鏈裝置。 第一種緊鏈方式使用的緊鏈器有三種：棘輪緊鏈器、摩擦輪緊鏈器、閘盤緊鏈 器。 棘輪緊鏈器裝在 I 型和Ⅱ的減速器二軸的伸出端，棘輪固裝在二軸端，手把在 運(yùn)行位置時(shí)，彈簧頂桿使插爪脫離棘輪，棘輪任意轉(zhuǎn)動(dòng)，緊鏈時(shí)將緊鏈器把手扳到 頂堆側(cè)取堆取料機(jī)刮板取料機(jī)設(shè)計(jì) 8 “緊鏈位置” ，插爪被彈簧頂入棘輪的齒跟，然后反向繼續(xù)開動(dòng)電機(jī)，使機(jī)頭鏈輪反 轉(zhuǎn)，因棘輪插爪的限制，電機(jī)停轉(zhuǎn)時(shí)鏈條不能回松。當(dāng)鏈條被拉伸到有足夠拉力時(shí)， 停止電動(dòng)機(jī)，從鏈條自由端拆除多余的鏈段，將刮板鏈接在一起后，在啟動(dòng)電機(jī)使 鏈輪反轉(zhuǎn)的同時(shí)，將手把復(fù)位到“運(yùn)行位置” ，使插爪脫離棘輪，拆除緊鏈器掛鉤即 可正常運(yùn)行。 第二種緊鏈方式使用的液壓你、馬達(dá)按在連接筒上，減速箱一軸上裝緊鏈齒輪。 圖 2-5 摩擦輪緊鏈器 液壓馬達(dá)緊鏈裝置的液壓系統(tǒng)裝置的液壓系統(tǒng)及機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)。緊鏈時(shí)，將操 作手把扳到 J 位，惰輪將主減速器一軸上的緊鏈齒輪與緊鏈減速器上的齒輪嚙合。 手動(dòng)換向閥扳到緊鏈位置，壓力液經(jīng)梭閥進(jìn)入液控腔，克服彈簧壓力，時(shí)插爪從齒 槽中脫出，與此同時(shí)液壓馬達(dá)供壓力液，液壓馬達(dá)帶動(dòng)機(jī)頭鏈輪反轉(zhuǎn)緊鏈，緊鏈力 的大小用溢流閥調(diào)節(jié)，有壓力表上的讀數(shù)經(jīng)換算得到，緊鏈運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，壓力表上升到 規(guī)定的壓力值，即表明已達(dá)到了規(guī)定的緊鏈力。 第三種緊鏈方式是使用單獨(dú)的液壓缸緊鏈器。這種緊鏈器是一個(gè)帶增壓缸的液 壓千斤頂裝置，由泵站供給壓力液，緊鏈時(shí)需要將它抬到緊鏈位置使用。 上述各種緊鏈裝置中，棘輪緊鏈器和摩擦緊鏈器結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，使用方便，單它們 不能顯示出鏈子張力的大小。其余三種都能顯示和準(zhǔn)確控制鏈子的張緊力。液壓馬 達(dá)緊鏈裝置的操作簡(jiǎn)單，安全性高。液壓缸緊鏈器使用雖不方便，但它可以移到任 何部位使用。 2.6 推移裝置 推移裝置是在采煤工作面內(nèi)將刮板取料機(jī)向煤壁推移的機(jī)械。綜合工作面使用 液壓支架上的推移千斤頂，非綜合工作面用單體液壓推溜器或手動(dòng)液壓推溜器。 單體液壓推溜器它實(shí)為一個(gè)液壓千斤頂。為便于在采煤工作面使用，采用內(nèi)回 頂堆側(cè)取堆取料機(jī)刮板取料機(jī)設(shè)計(jì) 9 液結(jié)構(gòu)，即經(jīng)活塞桿的心部回液，沒有外露的回液管。使用時(shí)，將推溜器的活塞桿 插銷連接在中部槽擋煤板上，再將其底座用支柱撐在頂板上。扳動(dòng)操作閥，向活塞 一側(cè)注入壓力液，活塞桿就將中部槽推向煤壁；向活塞的另一側(cè)注入壓力液，缸體 和支座向前收回。 單體液壓缸推溜器在采煤工作面的布置。間隔一定距離裝設(shè)一個(gè)推溜器；壓力 液由設(shè)在平巷內(nèi)的泵站經(jīng)高低壓管路循環(huán)。如采用外主式的液壓推溜器，用注液槍 注液，不需要在推溜器上連接固定管路。液壓推溜器使用的液體為含 35%乳化油的 中性水溶液。 A、B、C 三種形式的區(qū)別在供液系統(tǒng)。A、B 型都要高壓供液管路，A 型的低壓 液體用低壓回液管返回油箱，B 型排到工作面，可在高壓管路上連接注液槍，供外 注式液壓支柱用液。C 型為外注式，與外注式單體液壓支柱共用一套供液系統(tǒng)，用 注液槍供液，低壓排到工作面。 頂堆側(cè)取堆取料機(jī)刮板取料機(jī)設(shè)計(jì) 10 第 3 章 總體參數(shù)計(jì)算 3.1 主要技術(shù)參數(shù)選定 選定該機(jī)的主要技術(shù)參數(shù)如表 3-1： 表 3-1 主要技術(shù)參數(shù) 3.2 電動(dòng)機(jī)的選擇 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，過載能力強(qiáng)，效率高。所以選擇礦用防爆電動(dòng)機(jī)，如圖 3-2 所示。 型號(hào)為 YZ400L1-10 ； 其主要參數(shù)如下： 功率：160kW； 轉(zhuǎn)速：587r/min； 電壓：1140V； 效率：91.5%； 功率因數(shù)：0.79； 外形尺寸：1865（2120）×855 ×950； 重量：2400kg。 按連續(xù)運(yùn)行的計(jì)算公式為： 頂堆側(cè)取堆取料機(jī)刮板取料機(jī)設(shè)計(jì) 11 vAQ??6.3? 式中 ——刮板取料機(jī)的運(yùn)輸能力，t/h；Q ——中部槽物料運(yùn)行時(shí)的斷面積， ；A2m ——為物料的散碎密度，kg/m ；? 3 ——轉(zhuǎn)滿系數(shù)；? ——刮板鏈速，m/sv =3.6×830×tan20 ×0.97×0.96×1=1013t/h＞1000t/hAQ?6.3?? 滿足設(shè)計(jì)要求 3.3 總傳動(dòng)比及傳動(dòng)比的分配 3.3.1 總傳動(dòng)比的確定 總傳動(dòng)比 總i 35.29087?總i 3.3.2 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。 初定齒數(shù)及各級(jí)傳動(dòng)比為: 352.1?i72.3i 3.4 各級(jí)傳動(dòng)參數(shù)計(jì)算 頂堆側(cè)取堆取料機(jī)刮板取料機(jī)設(shè)計(jì) 12 3.4.1 各軸轉(zhuǎn)速計(jì)算 從電動(dòng)機(jī)出來，各軸依次命名為Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ軸。 Ⅰ軸 r/min5871?n Ⅱ軸 3/i 2. r/min175? Ⅲ軸 432n ./ rin15? Ⅳ軸 743/n7.2r/min0? 3.4.2 各軸功率計(jì)算 Ⅰ軸 43211???p 97.0.906??? kw5.7 Ⅱ軸 43212p 97.0.4?? k7 Ⅲ軸 4323??p 97.0.1?? kW08 Ⅳ軸 43234??p 97.0.1?? kW59 式中 ——滾動(dòng)軸承效率 =0.991?1? ——閉式圓柱齒輪效率 =0.972 2 頂堆側(cè)取堆取料機(jī)刮板取料機(jī)設(shè)計(jì) 13 ——花鍵效率 =0.993?3? 3.4.3 各軸扭矩計(jì)算 Ⅰ軸 mN52.4087/5.1490/95011 ????nPT Ⅱ軸 196.322 Ⅲ軸 ./2./33 ? Ⅳ軸 N854019595044 ???nPT 將上述計(jì)算結(jié)果列入表 3.1： 表 3.1 各軸參數(shù) 軸號(hào) 輸出功率 P/kW 轉(zhuǎn)速 n/r·min1?輸出轉(zhuǎn)矩 T/N·m 傳動(dòng)比 Ⅰ軸 147.55 587 2400.52 3.3525 Ⅱ軸 137.44 175.1 7496.01 3.1755 Ⅲ軸 128.02 55.4 22068.4 2.757 Ⅳ軸 119.25 20 56941.8 頂堆側(cè)取堆取料機(jī)刮板取料機(jī)設(shè)計(jì) 14 第 4 章 主要零部件設(shè)計(jì) 4.1 圓錐齒輪傳動(dòng)設(shè)計(jì) 4.1.1 選擇齒輪材料 查齒輪傳動(dòng)設(shè)計(jì)手冊(cè) 兩個(gè)齒輪都選用 18CrTi 滲碳淬火 HRC 60～62 許用接觸應(yīng)力[ ] 由式，H?NHZSminl][?? =1572N/mm2 =1572N/mm1limH?2li 接觸疲勞極限 limH 接觸強(qiáng)度壽命系數(shù) ZN 應(yīng)力循環(huán)次數(shù) N 由式 N1= )10362(158760???hjLn = 934. N1= N2= N1/i= 89109.652./0. ??? N2= 89.6 查得 、1Z2N =1 =1.05N 接觸強(qiáng)度最小安全系數(shù) minHS =1minHS 則 1/572][1??? 0.H 許用彎曲應(yīng)力[ ] 由式, [ ]FF?XNYSminl? 頂堆側(cè)取堆取料機(jī)刮板取料機(jī)設(shè)計(jì) 15 彎曲疲勞極限 limF? 21lim/0NF?22li/10mNF? 彎曲強(qiáng)度度壽命系數(shù) NY YN1=YN2=1 彎曲強(qiáng)度尺寸系數(shù) YX=1 彎曲強(qiáng)度最小安全系數(shù) minFS =1.4minFS 則 N/7.854.1/0][1???? 785.7N/mm ][1F /m../2 785.7N/mm][F?? 4.1.2 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 ，311/)02.~.(npvt? m/s9?t? 選取 公差組 8 級(jí)m/s9?t? 小輪分度圓直徑 ，由式得1d32221 )][(1HEdmZukTu??????????????? 齒寬系數(shù) ：查表 6.9 按齒輪相對(duì)軸承為非對(duì)稱布置，取d ＝0.50dm? 小輪齒數(shù) ： 1Z =201 大齒輪齒數(shù) 2 672035.1????ZI 齒數(shù)比 ：u 頂堆側(cè)取堆取料機(jī)刮板取料機(jī)設(shè)計(jì) 16 u35./12?Z 傳動(dòng)比誤差 誤差在 范圍內(nèi)0/?%? 小輪轉(zhuǎn)矩： 1T 16/5.9nP?? =9.55 87.40 =2.4 61 載荷系數(shù) ：K?KVA?? 使用系數(shù) ：查表 A 動(dòng)載荷系數(shù) ：VK 由推薦值 1.05~1.4 ＝1．2Vt 齒向載荷分布系數(shù) ： ? 由推薦值 1.0~1.2 ＝1.1?K 則載荷系數(shù) 的初值 1.2??k 材料彈性系數(shù) ：EZ 查表 6.4 2N/m8.19?E 節(jié)點(diǎn)影響系數(shù) ：HZ 故 3 22621 157.893.50.14215.0 ?????????????????d 121.63mm1 齒輪模數(shù) m m= m1.62//1?zd 頂堆側(cè)取堆取料機(jī)刮板取料機(jī)設(shè)計(jì) 17 按表 6.6 圓整 =7m 小輪大端分度圓直徑 1d 2071??zd =140mm1 小輪平均分度直徑 1md ????????????????135.0/4/ 221udm?1 圓周速度 m?60/58712601??????d =3.7497m/s 齒寬 b1md?m1.? 圓整 =62 4.1.3 齒根彎曲疲勞強(qiáng)度校核計(jì)算 由式 6-21 ??FSaFdmFYubKT????????????2112 當(dāng)量齒數(shù) ?Z 16.9/20cos/11 ??u? 8.435.6922?UZ? 齒行系數(shù) 查表 6.5 小輪 =2.84FaY1FaY1a 大輪 =2.2622 頂堆側(cè)取堆取料機(jī)刮板取料機(jī)設(shè)計(jì) 18 應(yīng)力修正系數(shù) 查表得SaY 小輪 =1.541SaY1Sa 大輪 =1.7422 故 54.18.135.0171402.3. 261 ??????????F? =12571N/m74.12635.917402.3526 ??????????F? =1130 / 4.1.4 齒輪其他主要尺寸計(jì)算 大端分度圓直徑 2d672??mz 49 分度圓錐角 ? ??17arctnu 切向變位系數(shù) t? 12tt?? 徑向變位系數(shù) x 小齒輪 當(dāng) =0.42）（時(shí) ， 1211 cos469.03??uZ??? 大齒輪 12? 齒頂高 ah =7m?1 齒根高 f 4.872..1?hf 頂堆側(cè)取堆取料機(jī)刮板取料機(jī)設(shè)計(jì) 19 齒高 h 75.12.5.???m 齒根圓直徑 fd.2).0().(?zf 大端分度圓齒厚 S 小齒輪 =m( )=1S11tan2tx??? )42.0tan42.0(7???? =15.82 大齒輪 =6.1612Sm??? 錐距 R 2/469102/22???d R=244.7 小輪大端頂圓直徑 958.07214cos21 ??????mda =154.6mm 大輪大端頂圓直徑 286.07469cos222 ??????dam473 4.2 直齒圓柱齒輪傳動(dòng)設(shè)計(jì) 4.2.1 選擇齒輪材料 確定許用應(yīng)力 由齒輪傳動(dòng)手冊(cè)兩個(gè)齒輪都選用 18CrTi 滲碳淬火 許用接觸應(yīng)力[ ] ，H?NHZSminl][?? 接觸疲勞極限 lim =1572N/mm21limH? 頂堆側(cè)取堆取料機(jī)刮板取料機(jī)設(shè)計(jì) 20 =1572N/mm2limH? 接觸強(qiáng)度壽命系數(shù) Z 應(yīng)力循環(huán)次數(shù) N 由式 6-7 N1 = )10362(1.7560???hjLn = 84. N2 = N1/i= 8./? 查得 、Z2 =11N =1.052 接觸強(qiáng)度最小安全系數(shù) minHS =1minHS 則 1/572][1??? =1572N/mm2H /0.][ =1650.6N/mm22H? 許用彎曲應(yīng)力[ ] 由式, [ ]FF?XNYSminl? 彎曲疲勞極限 , lim21limN/0?F?2li/10?F 彎曲強(qiáng)度度壽命系數(shù) NY YN1 =YN2 =1 彎曲強(qiáng)度尺寸系數(shù) X YX=1 彎曲強(qiáng)度最小安全系數(shù) =1.4minFSminFS 頂堆側(cè)取堆取料機(jī)刮板取料機(jī)設(shè)計(jì) 21 則 21 N/m7.854.1/0][???F? 2 4.2.2 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)，采用直齒圓柱齒輪傳動(dòng)按 （0.013~0.22）?t? 估取圓周速度 3 參考表 6.7，表 6.8 選取311/np??t?m/s 公差組 8 級(jí)? 小輪分度圓直徑 1d????321 uKTZddHE??????????? 齒寬系數(shù) ，按齒輪相對(duì)軸承為非對(duì)稱布置d 0.8?? 小輪齒數(shù) 在推薦值 20~40 中選1Z 25 大輪齒數(shù) 2?257.1??70Z 齒數(shù)比 u/0/12Z8.? 傳動(dòng)比誤差 =0 誤差在 范圍內(nèi)/?%3? 合適 小輪轉(zhuǎn)距 =9.551T610?1/nP =9.55 4.5/2.8 =2.2×17 載荷系數(shù) K?KVA?? 頂堆側(cè)取堆取料機(jī)刮板取料機(jī)設(shè)計(jì) 22 使用系數(shù) AK ＝1 動(dòng)載荷系數(shù) V 由推薦值 1.05~1.4 ＝1．2 VtK 齒向載荷分布系數(shù) ? 由推薦值 1.0~1.2 ＝1.1? 則載荷系數(shù) 的初值K1.2??k K=1.32 材料彈性系數(shù) EZ2/8.19mN? 節(jié)點(diǎn)影響系數(shù) H ＝2.5Z 重合度系數(shù) 由推薦值 0.85~0.92? =0.87? 故 ??3 721 823.18.04516.508789 ??????????d.71 齒輪模數(shù) =170.86/25 m1/Zd? =7 小輪分度圓直徑 12571? 頂堆側(cè)取堆取料機(jī)刮板取料機(jī)設(shè)計(jì) 23 =175mm1d 圓周速度 ? =60/1nd??60/4.57?? =0.508 sm 標(biāo)準(zhǔn)中心距 a 2/)705(2/)(1?????Z5.3 齒寬 b18.1d?m140? 大輪齒寬 2b?b 小輪齒寬 1)10~5(2?m451? 4.2.3 齒根彎曲疲勞強(qiáng)度校核計(jì)算 由式 ??FSaFFYbdKT????12 齒形系數(shù) 小輪 aY1a62.1?a 大輪 2FY4.F 應(yīng)力修正系數(shù) 小輪 Sa1Sa59.1Sa 大輪 27.12?SaY 重合度 a? ????? ????tanttant21221????ZZ 頂堆側(cè)取堆取料機(jī)刮板取料機(jī)設(shè)計(jì) 24 = ?? ???? ?????? ???????????20tan57.645cosarcstn70t20ot2514.3 1.69?a? 重合度系數(shù) aY??/75.02.? 0.69? 故 ??71540/9.621.371 ????F?5402.2 N/m9F 21N/m?F? ][1??][2F? 齒根彎曲強(qiáng)度滿足 4.2.4 齒輪其他主要尺寸計(jì)算 大輪分度圓直徑 702??mZd4902?d 根圓直徑 f 725.141??ffhm5.27?fd .90ff.42f 頂圓直徑 ad 72151???ahm9 頂堆側(cè)取堆取料機(jī)刮板取料機(jī)設(shè)計(jì) 25 724902???aahdm5 4.3 軸的設(shè)計(jì)與校核 4.3.1 Ⅰ軸的設(shè)計(jì) 考慮 I 軸與電機(jī)伸軸用液力耦合器聯(lián)接，因?yàn)殡姍C(jī)的軸伸直徑為 D=48mm，查[1]表 4.7-1 選取聯(lián)軸器規(guī)格根據(jù)軸上零件布置，裝拆和定位需要該軸各段尺寸如圖 1.2a 所示 該軸受力計(jì)算 轉(zhuǎn)距 587/.1405.9/105.96161 ????nPT =2.4×10 mN? 輸出軸上大齒輪分度圓直徑 m521?zdn 圓周力 286/1?dTFt 徑向