《采煤機截割部的整體設(shè)計》由會員分享，可在線閱讀，更多相關(guān)《采煤機截割部的整體設(shè)計（52頁珍藏版）》請在裝配圖網(wǎng)上搜索。

1、遼寧工程技術(shù)大學畢業(yè)設(shè)計（論文）1摘要我所設(shè)計的題目是采煤機的截割部設(shè)計，即截割部的設(shè)計。當前我國采煤技術(shù)已經(jīng)有了一定的發(fā)展，而且逐漸趨于自動化。通過老師任務(wù)書的下達，我初步了解了我所要設(shè)計的采煤機的截割部的用途用于進行地下采煤工作。通過對此題目的分析以及對一些相關(guān)書籍和文獻的查閱，截割部的設(shè)計重點應(yīng)在于搖臂傳動部分的設(shè)計。本設(shè)計的主要內(nèi)容包括：對課題的來源、選題的目的、以及截割部在國內(nèi)外發(fā)展的形勢，及所存在的問題進行了相關(guān)的論述。采煤機截割部分一般結(jié)構(gòu)，然后根據(jù)自身的需求選取適當?shù)慕Y(jié)構(gòu)組件。掌握一些基本概念、特點、應(yīng)用以及基本工序，進而分析采煤技術(shù)的現(xiàn)狀和發(fā)展方向，這樣就能使大家對采煤技術(shù)有

2、了總體的認識。掌握的重點對搖臂傳動部進行設(shè)計。先分析力的傳動過程；然后對截割部進行工藝分析，為設(shè)計奠定基礎(chǔ)；最后對截割部傳動進行整體設(shè)計，畫好裝配圖。最后對以設(shè)計出的數(shù)據(jù)進行整理和驗算。關(guān)鍵詞：采煤機；截割部；傳動部分；搖臂電動機唐磊：采煤機截割部設(shè)計2ABSTRACTI design is the subject of the shearer cutting design, the cutting of the design. Chinas current mining technology has made certain development and the growing trend

3、 of automation. Teachers through the mandate was issued, My initial understanding of my design of the shearer cutting unit uses - for the underground mining work. Through the analysis of this topic and a number of related books and literature search, Cutting the Ministry of design should focus on th

4、e transmission arm of the design. The design of the main contents include : the source of the subject, the purpose of topics, and the cutting of the development of the situation at home and abroad, and the problems related to the exposition. Shearer cutting some of the general structure, according t

5、o the needs of their own selection of appropriate structural components. Master some basic concepts, features, applications and basic processes, thereby mining technology analysis of the status and direction of development, This will enable everyone to have mining technology overall awareness. Grasp

6、 the key - right arm of the Department of transmission design. Analyze the edge of the drive; Then cutting the Department of Technical Analysis and lay the foundation for the design; Finally, the Ministry of cutting drive overall design, drawn assembly. Finally, the design of data collation and chec

7、king. Keywords : Shearer; Cutting Department; Transmission; Rocker Motor 目錄前言.11 緒論.21.1 課題的設(shè)計目的及意義.21.2 與課題相關(guān)國內(nèi)外研究現(xiàn)狀分析.21.2.1 采煤機在國內(nèi)的發(fā)展情況.21.2.2 國外采煤機的發(fā)展.31.2.3 對采煤機在國內(nèi)發(fā)展的建議.51.3 設(shè)計內(nèi)容和預期結(jié)果.71.3.1 設(shè)計內(nèi)容.7遼寧工程技術(shù)大學畢業(yè)設(shè)計（論文）31.3.2 預期結(jié)果.72 采煤機的概述.83. 截割部的整體設(shè)計.93.1 截割部的組成：.93.1.1 截割部主要作用.93.2 采煤機的主要工作參數(shù).93

8、.2.1 采高：.93.2.2 截深.93.2.3 截割速度.103.2.4 牽引速度.103.2.5 牽引力.113.2.6 生產(chǎn)能力.113.2.7 裝機功率.113.3 齒型選擇.133.3.1 截齒.133.3.2 截齒的幾何參數(shù).133.3.3 截齒的分類.143.3.4 截齒伸出長度.163.3.5 截齒的失效形式與壽命.163.3.6 截齒的材料.173.4 滾筒設(shè)計.173.4.1 滾筒的結(jié)構(gòu)參數(shù)：.17唐磊：采煤機截割部設(shè)計43.4.2 滾筒寬度.193.5 螺旋滾筒的運動參數(shù).223.5.1 滾筒的旋轉(zhuǎn)方向.233.5.2 滾筒的轉(zhuǎn)速.243.6 截齒配置.253.7 電動

9、機的選擇計算.253.7.1 選擇電動機的轉(zhuǎn)速.253.7.2 選擇電動機的轉(zhuǎn)速范圍.263.8 所需電動機的輸出功率.263.8.1 工作機的功率.263.8.2 傳動裝置的總效率:.263.8.3 所需電動機的輸出功率.263.8.4 選擇電動機的型號.273.9 傳動裝置的運動和動力參數(shù)計算.273.9.1 分配傳動比.273.9.2 功率、轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)矩的計算.274 傳動零件的設(shè)計計算.284.1 圓柱齒輪傳動的設(shè)計計算.284.1.1 高速級齒輪傳動計算.284.1.2 其他齒輪的參數(shù)選擇：.325 軸的設(shè)計.335.1 選擇軸的材料.33遼寧工程技術(shù)大學畢業(yè)設(shè)計（論文）55.1.1

10、初步估算軸外伸段直徑.335.1.2 選擇聯(lián)軸器，設(shè)計軸的結(jié)構(gòu)，初選滾動軸承.335.1.3 軸各部尺寸選取：.335.1.4 軸的計算簡圖.355.1.5 求垂直面內(nèi)的支承反力，作垂直面內(nèi)的彎矩圖.355.1.6 求水平面內(nèi)的支承反力，作水平面內(nèi)的彎矩圖.365.1.7 求合成彎矩，作合成彎矩圖.375.1.8 作轉(zhuǎn)矩圖.375.1.9 求當量彎矩 Mca，作當量彎矩圖.385.1.10 精校核軸的強度.386 低速軸滾動軸承的選擇.396.1 選擇軸承類型及初定型號.396.1.1 計算軸承的受力.396.1.2 計算當量動載荷:.406.1.3 計算軸承壽命.407、鍵聯(lián)接的選擇和驗算.

11、417.1 軸組件齒輪內(nèi)腔花鍵：.417.2 軸組件內(nèi)花鍵：.417.3 軸組件內(nèi)花鍵：.417.4 行星輪減速器內(nèi)花件：.418 經(jīng)濟性分析.429 結(jié)論.43唐磊：采煤機截割部設(shè)計6致謝.44參考文獻.45附錄 A.46附錄 B .50前言前言 我國現(xiàn)行采煤機搖臂殼體的設(shè)計基本上都采用傳統(tǒng)的設(shè)計方法:根據(jù)經(jīng)驗和以往設(shè)計實例設(shè)計人員在紙面上設(shè)計所需的產(chǎn)品,根據(jù)小功率采煤機搖臂尺寸適當加大來設(shè)計更大功率的采煤機搖臂,如果出現(xiàn)問題或不滿足預定設(shè)計要求的情況,就要修改設(shè)計,這在現(xiàn)實設(shè)計中確實出現(xiàn)了許多的問題。隨著采煤機裝機功率越來越大,單純依靠經(jīng)驗,根據(jù)小型機器設(shè)計大功率機器和加大安全系數(shù)的方法,

12、往往使設(shè)計產(chǎn)品的尺寸越來越大,結(jié)構(gòu)的應(yīng)力分布、變形分布、內(nèi)力分布也很難得到合理保證。然而通過對采煤機搖臂進行有限元分析,可以得出采煤機搖臂殼體在不同位置、不同工況的應(yīng)力、應(yīng)變規(guī)律,摸清其危險截面、極限工況、極限載荷和極限應(yīng)力,提出搖臂承載能力的優(yōu)化方案。同時還可以對搖臂殼體固有頻率、各階振型、動力性能進行探索性分析研究。應(yīng)用該技術(shù)可以在產(chǎn)品設(shè)計階段預測產(chǎn)品質(zhì)量,使產(chǎn)品在投入生產(chǎn)之前進行優(yōu)化以提高產(chǎn)品質(zhì)量,從而縮短產(chǎn)品開發(fā)周期,進而降低開發(fā)成本,提高市場競爭力。遼寧工程技術(shù)大學畢業(yè)設(shè)計（論文）71 緒論緒論1.1 課題的設(shè)計目的及意義當今全球制造業(yè)企業(yè)之間的競爭越來越激烈。企業(yè)要贏得競爭，就要以

13、市場為中心，就要以用戶為中心，快速地響應(yīng)市場的需求，快速地滿足用戶的需要。換句話說，就是要以最短的產(chǎn)品開發(fā)時間（Time）、最優(yōu)的產(chǎn)品質(zhì)量（Quality）、最低的成本（Cost）和最佳的服務(wù)（Service），既“TQCS”，去贏得用戶和市場。隨著采煤機控制系統(tǒng)的發(fā)展，它的功能越來越齊全，操作越來越方便。雖然以數(shù)控系統(tǒng)為控制系統(tǒng)的采煤機生產(chǎn)效率會很高，而且質(zhì)量也非常好，但這些消耗的成本較高，固我們采取常用的設(shè)計結(jié)構(gòu)。這樣不但能滿足生產(chǎn)條件還能節(jié)省資金。1.2 與課題相關(guān)國內(nèi)外研究現(xiàn)狀分析1.2.1 采煤機在國內(nèi)的發(fā)展情況隨著近年來我國煤炭行業(yè)的快速發(fā)展，與之唇齒相依的煤機行業(yè)也日益受到重視。

14、從去年出臺的煤炭行業(yè)綱領(lǐng)性文件關(guān)于促進煤炭工業(yè)健康發(fā)展的若干意見，到去年召開的全國煤炭工業(yè)科學技術(shù)大會，再到近日的國家發(fā)改委出臺的煤炭行業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整政策，都涉及到發(fā)展大型煤炭井下綜合采煤設(shè)備等內(nèi)容。有關(guān)人士指出，大型煤炭井下綜合采煤設(shè)備走進人們的視野，這是煤機行業(yè)發(fā)展的必然趨勢。加快發(fā)展煤機制造業(yè)意義重大唐磊：采煤機截割部設(shè)計8我國是世界煤炭第一生產(chǎn)和消費大國。由于我國富煤少油，所以煤炭在我國的一次能源中占有極其重要的地位。近年來，國際油價高企，這在某種程度上更加凸顯了我國煤炭資源的戰(zhàn)略意義.建設(shè)強大的煤炭工業(yè)須有強大的煤礦機械制造能力作為后盾。然而，生產(chǎn)技術(shù)總體水平落后正在制約著煤炭工業(yè)的快速

15、發(fā)展。據(jù)統(tǒng)計，目前全國采煤機械化程度僅為 42%。眾多小煤礦仍沿用傳統(tǒng)落后的開采方式。為解決這一矛盾，國家提出了加快提升煤炭生產(chǎn)和設(shè)備制造技術(shù)水平的戰(zhàn)略目標。根據(jù)“十一五”煤炭行業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整的主要目標，到 2010 年，全國大、中型煤礦采煤機械化程度要分別達到 95%和 80%以上。據(jù)有關(guān)專家介紹，大型煤炭井下綜合采掘設(shè)備等重大專項，主要是面向煤礦高產(chǎn)、高效集約化生產(chǎn)及其配套的設(shè)備和技術(shù)。包括年產(chǎn) 600 萬1000 萬噸厚煤層綜采成套技術(shù)裝備研制；年產(chǎn) 150 萬200 萬噸薄煤層自動化綜采成套技術(shù)裝備研制；年產(chǎn) 100 萬噸以上短壁綜采成套技術(shù)裝備研制；巷道快速綜掘成套技術(shù)裝備研制等。有關(guān)業(yè)

16、內(nèi)人士指出，我國發(fā)展大型煤炭井下綜合采煤設(shè)備，不僅是為了解決煤炭行業(yè)發(fā)展的設(shè)備需求，也不僅是間接地為提高我國煤機行業(yè)技術(shù)水平提供難得的發(fā)展機遇，更重要的是，它將為我國重要能源資源開采提供有力保障.制約因素加大綜合差距煤機行業(yè)的發(fā)展并非一帆風順。在經(jīng)過多年的低谷期后，雖然近年來市場逐步轉(zhuǎn)暖，但在其自身發(fā)展中仍有諸多制約因素。諸如基礎(chǔ)技術(shù)及基礎(chǔ)元器件發(fā)展滯后、國產(chǎn)原材料不能滿足要求、企業(yè)數(shù)量多規(guī)模小且分散重復、科技開發(fā)投入少、技術(shù)創(chuàng)新能力弱等。目前，煤機全行業(yè)最突出的問題之一就是成套能力薄弱，市場競爭力不強。據(jù)了解，改革開放以來，在煤炭專用設(shè)備研制和國產(chǎn)化工作上取得了巨大成就.但是，由于體制和機制

17、的制約，在煤炭專用設(shè)備研制和國產(chǎn)化工作中，力量主要集中在提高單機的設(shè)計制造能力和水平上。因而，煤炭專用設(shè)備的系統(tǒng)開發(fā)、系統(tǒng)設(shè)計、系統(tǒng)成套及系統(tǒng)服務(wù)，則顯得十分薄弱。同時，由于煤炭裝備制造業(yè)發(fā)展滯后，產(chǎn)品的性能和可靠性難以滿足高產(chǎn)、高效礦井要求，導致企業(yè)在市場競爭中缺乏競爭力。另據(jù)了解，目前國內(nèi)僅有山西焦煤集團和中國煤炭機械工程裝備集團具有綜合煤機制造實力。種種制約因素及行業(yè)技術(shù)創(chuàng)新能力不足，造成目前我國煤機制造業(yè)與國際水平相比存在很大差距。專家建議，根據(jù)目前行業(yè)的具體情況，行業(yè)創(chuàng)新路線還需要引進和自主研發(fā)遼寧工程技術(shù)大學畢業(yè)設(shè)計（論文）9相結(jié)合。專家指出，在全球產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整和轉(zhuǎn)移的浪潮中，以及

18、諸多制約因素前提下，我國煤炭裝備制造業(yè)面臨著重組和規(guī)模經(jīng)營的新趨勢。1.2.2 國外采煤機的發(fā)展今年 4 月份，全球最大的煤炭開采設(shè)備生產(chǎn)商之一的 Joy Global Inc. (JOYG)獲得了其在華建廠的首張執(zhí)照。 這家坐落在天津市的工廠預計將于 2007 年年初投產(chǎn)。實際上，此次建廠正是Joy Global 提高在華銷量計劃的一部分，公司的目標是 2010 年將在華銷售額從 2005 年的1.7 億美元提升至 5 億美元。 面對中國不斷擴大的采礦設(shè)備市場，許多外國公司都在躍躍欲試，Joy Global 并不是唯一的一家。德國的 DBT Group、Eickhoff Corp.、瑞典的S

19、andvik Mining and Construction Ltd.及其他一些大型國際采煤設(shè)備生產(chǎn)商都已設(shè)法進入了中國市場。 煤礦傷亡事故頻發(fā)及采煤效率低下問題引起了中國政府的擔憂，目前中國國內(nèi)正積極地推進煤炭行業(yè)的改革重組。未來幾年，中國將關(guān)閉更多能效低下且存在安全問題的小型煤礦，轉(zhuǎn)而組建一些大型煤炭生產(chǎn)集團。 在這樣的背景下，對于高端采礦設(shè)備的需求也在相應(yīng)上升。而國內(nèi)的相關(guān)設(shè)備供應(yīng)商卻無法滿足此類需求，這就給海外生產(chǎn)商提供了搶占市場立足點的機會。美國駐中國使館事務(wù)處(China branch of the U.S. Commercial Service)的一位資深商務(wù)專家梅報春表示，從開

20、采效率、設(shè)備質(zhì)量、對礦山的環(huán)境保護及安全和健康等方面來考慮，中國的主要采煤設(shè)備普遍落后其他國家 10-15 年。雖然中國是全球最大的煤炭生產(chǎn)國，2005 年的煤炭總產(chǎn)量達 21.1 億噸，但中國煤礦的安全紀錄則非常糟糕。幾乎每天都有因煤礦爆炸、透水和塌方導致礦工喪生的報導。2005 年，中國共有 5,986 名煤炭工人在事故中喪生。中國的煤礦數(shù)量接近 2.5 萬座，其中 90%以上是村鎮(zhèn)所有的小型煤礦。高端采礦設(shè)施需求強勁目前，中國煤礦的機械化程度平均為 42%，小型煤礦的機械化程度則更低。極低的自動化和機械化水平意味著煤炭采出率少得可憐。中國煤礦目前的平均采出率僅為 35%左右，小型煤礦的采

21、出率更是不到 10%。煤炭行唐磊：采煤機截割部設(shè)計10業(yè)的數(shù)據(jù)顯示，中國約五分之二煤礦的年產(chǎn)量均不到 3 萬噸。除了關(guān)閉安全狀況差及非法的煤礦（此類煤礦使用的一般都是小型采礦設(shè)備）外，中國還將在 2010 年前建立 13 個大型煤炭生產(chǎn)基地，并組建 5-7 家年產(chǎn)量超過 1 億噸的大型煤炭生產(chǎn)商。在 2010 年年底前，國有大中型煤礦的機械化程度將從目前 75%的平均水平分別提高至 95%和 80%。不過，凱基證券(KGI Securities)分析師張偉(Aaron Zhang)表示，國產(chǎn)的采煤設(shè)備已經(jīng)過時，而且主要是在小型煤礦中使用。實際上，刨煤機、綜掘機和支架等一些關(guān)鍵的井下采煤設(shè)備還需

22、依賴進口。中國 90%的煤礦都屬于井下作業(yè)。Joy Global 的一位管理人士表示，該公司在中國最暢銷的產(chǎn)品是連續(xù)采煤機，這種設(shè)備已在美國和其他發(fā)達國家的大型煤礦中得到了普遍使用。這位不愿透露姓名的管理人士稱，到目前為止，中國的生產(chǎn)商已生產(chǎn)出幾臺類似的樣機，但還遠沒有達到真正的商業(yè)化水準。中國市場吸引全球關(guān)注過去幾年來，外國采煤設(shè)備生產(chǎn)商親眼目睹了在華銷售額的大幅增長。2003 年，Joy Global 在中國的銷售額僅為 5,000 萬美元，但 2004 年很快激增至 1.4 億美元，2005年為 1.7 億美元，今年有可能達到 2 億美元。其他外國公司當然也沒有袖手旁觀。2005 年末，

23、德國 DBT 集團與中國的煤炭公司達成了三筆大宗合同，這使其中國客戶的數(shù)量在不到 18 個月的時間里由 5 個增加到 11 個。其中有一份合同就是和中國煤炭產(chǎn)量最大的生產(chǎn)商神華集團有限責任公司(Shenhua Group Corp.，簡稱：神華集團)簽定的，這也是 DBT 有史以來簽訂的最大的一筆訂單。該公司在新聞稿中稱，合同履行完成后，DBT 對神華集團的支架交貨量將達到 2,700架。不僅是采煤設(shè)備生產(chǎn)商，一些投資公司也開始進入了這片市場. 6 月 14 日，總部在紐約的投資公司 Jordan Co.旗下 International Mining Machinery Ltd.宣布，已向國有

24、黑龍江煤礦機械集團有限公司,收購了雞西煤礦機械有限公司和佳木斯煤礦機械有限公司的全部股權(quán)。上述交易在國內(nèi)遭到激烈的批評，一些業(yè)內(nèi)人士指出，當?shù)卣粦?yīng)該把一切都賣給海外公司，因為這兩家采煤設(shè)備制造企業(yè)生產(chǎn)的綜掘機和支架各占到國內(nèi)銷量的近遼寧工程技術(shù)大學畢業(yè)設(shè)計（論文）1140%。 Joy Global 的一位管理人士表示，當前最大的挑戰(zhàn)是中國政府正在不斷要求煤炭企業(yè)購買國產(chǎn)設(shè)備。 該管理人士稱，除民族主義情緒外，價格也是一個問題，進口采煤設(shè)備通常比國產(chǎn)設(shè)備貴 2-3 倍。 1.2.3 對采煤機在國內(nèi)發(fā)展的建議對采煤機在國內(nèi)發(fā)展的建議連日以來，關(guān)于煤炭行業(yè)整頓整合的聲音不絕于耳，6 月初，溫家寶

25、總理在參觀神華集團神東礦區(qū)的時候曾指出，要通過煤礦的兼并重組建幾個億噸級的大型煤礦基地；實現(xiàn)煤礦生產(chǎn)的規(guī)模化、現(xiàn)代化，把煤炭企業(yè)辦成現(xiàn)代企業(yè)。此后不久，發(fā)改委便做出了詳盡規(guī)劃，力爭在十一五期間建 5-7 個年產(chǎn) 5000 萬噸的大型煤礦集團，同時，國家將重點建設(shè)神東、晉北、晉東、蒙東（東北） 、云貴、河南、魯西、晉中、兩淮、黃隴（華亭）、冀中、寧東、陜北等 13 個大型煤炭基地，力爭使前 6 位的煤炭開采企業(yè)的產(chǎn)量達到全國總產(chǎn)量的 60%，實現(xiàn)煤炭行業(yè)的有序競爭，以及煤炭資源的合理開發(fā)。6 月 22 日，國家安全生產(chǎn)監(jiān)督管理總局局長李毅中在山西晉城召開的全國煤礦瓦斯治理和利用工作現(xiàn)場會上表示，

26、將采取“三步走”的戰(zhàn)略，爭取用 3 年左右的時間解決小煤礦問題。逐步關(guān)閉不符合安全生產(chǎn)條件、以及資源、環(huán)保和煤炭產(chǎn)業(yè)政策的小煤礦，力爭近兩年內(nèi)消滅年產(chǎn) 3 萬噸以下的小煤礦。種種跡象表明，在安全生產(chǎn)事故頻出、煤炭資源無序開發(fā)屢禁不止的情況下，政府已經(jīng)開始全力著手整頓煤炭行業(yè)，煤炭行業(yè)規(guī)?；F(xiàn)代化的方針已基本形成。煤炭行業(yè)的規(guī)?；亟M將對我國的煤機生產(chǎn)企業(yè)帶來巨大的沖擊。首先，煤炭行業(yè)的重組直接帶來煤礦機械消費結(jié)構(gòu)的變化。原有的小煤礦大多使用成本低、效率低、自動化程度低的小型采煤機，這也構(gòu)成了國內(nèi)多數(shù)煤機生產(chǎn)企業(yè)的主要市場，使它們喪失了技術(shù)創(chuàng)新的動力。重組后的煤炭企業(yè)將對大型成套采煤設(shè)備有更高

27、的需求，從而帶來市場偏好的變化，而國內(nèi)恐怕只有為數(shù)不多的煤機生產(chǎn)企業(yè)（如張家口、雞西、西安等煤機生產(chǎn)廠）能夠在技術(shù)上達標。其次，消費結(jié)構(gòu)的變化使得國外的煤機供應(yīng)商獲得更為廣闊的市場，國內(nèi)企業(yè)的生存環(huán)境會愈加困難。根據(jù)中國國際招標網(wǎng)的數(shù)據(jù)顯示，現(xiàn)有的煤機消費市場呈現(xiàn)兩極化的趨勢。以神華、晉煤為代表的大型煤炭生產(chǎn)企業(yè)主要使用綜合成套設(shè)備進行開采，主唐磊：采煤機截割部設(shè)計12要包括大型采煤機、重型刮板運輸機以及液壓支架三部分。由于國內(nèi)企業(yè)在這方面生產(chǎn)能力得欠缺，在采購時主要面向國外企業(yè)，以國際招標形式為主，包括德國艾科夫、美國久益以及英國 DBT 在內(nèi)的國際知名礦山機械巨頭就成了它們的主要供應(yīng)商。而

28、另一級則是中小煤礦與國內(nèi)的煤機生產(chǎn)企業(yè)所構(gòu)成的供應(yīng)鏈，盡管在生產(chǎn)能力、安全設(shè)計、工作效率方面都有很大的差距，但由于成本較低，正好滿足小煤礦的消費偏好。兩極化的市場分割態(tài)勢使得國內(nèi)外煤機生產(chǎn)企業(yè)都有生存的空間，而在煤炭規(guī)?；亟M之后，小煤礦數(shù)量的減少將直接導致國內(nèi)煤機生產(chǎn)企業(yè)市場的萎縮，而大型煤炭企業(yè)的形成則會給國外的煤機企業(yè)帶來更多的訂單。最后，在技術(shù)水平上，國內(nèi)煤機企業(yè)難以同國外競爭對手相比。根據(jù)中國國際招標網(wǎng)的歷史招標資料顯示，凡是生產(chǎn)能力在 1000t/h 以上的采煤機，都要采用國際招標的形式向國外企業(yè)采購，足見國內(nèi)企業(yè)技術(shù)水平上的差距。而國產(chǎn)的采煤機的生產(chǎn)能力大多在 200-400t/

29、h 徘徊，不但難以同國外對手抗衡，就連本土的市場需求都無法滿足。概而言之，原有的煤炭產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)成就了煤機企業(yè)的今天，為它們提供了廣闊的市場；但也束縛它們的成長道路，使其喪失了學習創(chuàng)新的動力。如今，煤炭產(chǎn)業(yè)整合的大幕已經(jīng)拉開，隨著眾多小煤礦的“關(guān)停并轉(zhuǎn)” ，國內(nèi)的煤機企業(yè)未來的發(fā)展道路恐怕也會愈加艱難。1.3 設(shè)計內(nèi)容和預期結(jié)果設(shè)計內(nèi)容和預期結(jié)果1.3.1 設(shè)計內(nèi)容設(shè)計內(nèi)容1） 采煤機的總體設(shè)計;2）采煤機截割部 3）;行星減速器的設(shè)計;4）控制系統(tǒng)概述設(shè)計1.3.2 預期結(jié)果預期結(jié)果能夠設(shè)計出一臺滿足生產(chǎn)要求的采煤機，并能提高一定的生產(chǎn)率和產(chǎn)品質(zhì)量，減輕工人勞動強度，降低生產(chǎn)成本。遼寧工程技術(shù)大

30、學畢業(yè)設(shè)計（論文）132 采煤機的概述采煤機的概述采煤機是一個集機械、電氣和液壓為一體的大型復雜系統(tǒng),工作環(huán)境惡劣,如果出現(xiàn)故障將會導致整個采煤工作的中斷,造成巨大的經(jīng)濟損失.隨著煤炭工業(yè)的發(fā)展,采煤機的功能越來越多,其自身的結(jié)構(gòu)、組成愈加復雜,因而發(fā)生故障的原因也隨之復雜。雙滾筒采煤機綜合了國內(nèi)外薄煤層采煤機使用經(jīng)驗，針對我國具體國情而設(shè)計的新型大功率薄煤層采煤機。采煤機主要技術(shù)參數(shù)1、適用煤層 采高0.85-1.6m 傾角30 煤質(zhì)硬度f3 2、生產(chǎn)能力 最大理論生產(chǎn)能力528t/h 經(jīng)濟生產(chǎn)能力 249t/h 3、截割部 滾筒轉(zhuǎn)速：75.62rpm 滾筒直徑：850、1000、1200

31、調(diào)高方式：液壓調(diào)高4、牽引部 牽引方式：液壓無級調(diào)速、擺線齒輪、銷排無鏈牽引 最大牽引力：20t 牽引速度：0-5.5m/min 5、電動機 牽引電機 唐磊：采煤機截割部設(shè)計143. 截割部的整體設(shè)計截割部的整體設(shè)計3.1 截割部的組成：截割部的組成：搖臂齒輪箱，機頭齒輪箱，滾筒及附件.3.1.1 截割部主要作用截割部主要作用：落煤，碎煤，裝煤.3.2 采煤機的主要工作參數(shù)采煤機的主要工作參數(shù)3.2.1 采高：采高：采煤機實際高度.注意事項：煤層厚度一般不宜超過采煤機的最大采高的，不宜小于采煤機%95%90最小采高的 。%120%150 采煤機的最大采高 H 和最大臥底深度 X 的關(guān)系式：si

32、n （3-LCAH22maxD1） (3-2)2maxsin2DLCAX遼寧工程技術(shù)大學畢業(yè)設(shè)計（論文）15式中： A機身上部距底板的距離 C機身箱體厚度 L搖臂回轉(zhuǎn)中心到滾筒軸心的長度 搖臂相對機身水平上擺動最大角度搖臂相對機身水平下擺動最大角度D滾筒直徑3.2.2 截深截深定義：采煤機截割部機構(gòu)，每次切入煤體內(nèi)的深度 B，稱為截深。截深是決定采煤機功率和生產(chǎn)率的主要因素。截深范圍（） 。在厚煤層mm0180中，由于受到輸送機的能力和頂板易冒頂片條件的限制，宜用較小的截深。當用單體支柱護頂板時，金屬頂梁的長度為采煤機截深的整數(shù)倍。滾筒采煤機的截深一般小于 1m，多采用，大功率采煤機可取 0.

33、75m。m6 . 03.2.3 截割速度截割速度概念：滾筒上截齒齒尖的圓周切線速度，稱為截割速度。它取決于截割部傳動比，滾筒直徑，滾筒轉(zhuǎn)速。截割速度一般取。新型sm0 . 55 . 3采煤機直徑左右的滾筒轉(zhuǎn)速多為左右，直徑小于的滾筒轉(zhuǎn)速可高m0 . 2min4025rm0 . 1達。min80r3.2.4 牽引速度牽引速度牽引速度越大，單位時間內(nèi)的產(chǎn)煤量越大。但電動機的負荷和牽引力也相應(yīng)增大。牽引速度是無級的，至少是多級的。目前，雙滾筒的采煤機的最大截割牽引速度可達,有的采煤機最大牽引min1210m速度高達。截煤時，牽引速度一般不超過。min2018mmin65m采煤機的生產(chǎn)能力計算：唐磊：

34、采煤機截割部設(shè)計16 （） (3-3)qHBvQ60ht 式中： H采煤機采高 B采煤機截深 采煤機平均牽引速度qv 煤的密度 一般為34 . 12 . 1mt對于一定的滾筒轉(zhuǎn)速和允許的截齒切削厚度，可用下面公式計算允許工作的牽引速度： （） (3-4)1000. tnmv minm式中：t采煤機允許的截割切屑厚度m滾筒每一截線上的截齒數(shù)n滾筒轉(zhuǎn)速3.2.5 牽引力牽引力牽引力由外載荷決定，因此精確計算采煤機所需要的牽引力既不可能，也沒必要。據(jù)統(tǒng)計，裝機功率 P 不超過的鏈牽引采煤牽引力約為,無鏈牽引采煤kw200p3 . 11).( nk機牽引力約為，裝機功率 P 超過 300kw，有鏈和無

35、鏈牽引采煤機的牽引力分).(5 . 22nkp別為 1P 和 2P。).( nk牽引力和牽引速度的關(guān)系為： (3-5)qkvCT式中：C牽引阻力的不變分量k系數(shù)，取決于煤質(zhì)及壓張程度3.2.6 生產(chǎn)能力生產(chǎn)能力 (3-6)qHBvQ60 采煤機的生產(chǎn)能力主要取決于牽引速度，而牽引速度的提高就要求采煤機的裝機功率和牽引力加大。遼寧工程技術(shù)大學畢業(yè)設(shè)計（論文）173.2.7 裝機功率裝機功率采煤機所裝備的電動機的總功率，稱為裝機功率。 裝機功率越大，采煤機可采越堅硬的煤層，生產(chǎn)能力越高。原煤炭工業(yè)部標準 MT484 規(guī)定采煤機電動功率系列為：100，150，170，200，300 和 375KW。

36、 滾筒采煤機總消耗率 P 包括截煤功率，裝煤功率和牽引功率三部分。對于雙jPzPqP筒采煤機： (3-7)qzjPPPP22 滾筒截煤時消耗的功率為： (3-8)(1000kwvFPjjjj式中：滾筒總平均截割阻力 NjF截割速度jv截割部總傳動效率j滾筒裝煤的功率為： (3-9)(1000kwvFPjzz式中：滾筒裝煤的阻力zF牽引部的功率消耗為： (3-10)(100060kwFvPqqq式中：F采煤機的總牽引阻力牽引部的總效率q由于等式右邊各項均受牽引速度影響qzjPPPP22所以 (3-11)qoKvPP式中：采煤機空載消耗功率oP唐磊：采煤機截割部設(shè)計18K系數(shù)工程上，一般采用單位比

37、能消耗法來確定采煤機的消耗功率。 (3-12)(6 . 360kwHBHvPwq式中：H采用 mwH 采煤單位能耗考慮到功率儲備，采煤機的裝機功率一般為： (3-13)()3 . 12 . 1 (kwPPd式中：功率儲備系數(shù)3 . 12 . 13.3 齒型選擇齒型選擇3.3.1 截齒截齒截齒是采煤機上直接用來落煤的刀具。對截齒的主要要求是：(1)耐磨性和強度要求。(2)幾何參數(shù)合理，能適合不同煤質(zhì)的截割工程。(3)固定可靠，拆裝方便。3.3.2 截齒的幾何參數(shù)截齒的幾何參數(shù)截割刀具的主要參數(shù)有（如圖 3-1）Cutting Tool is the main parameters （1）截角：刀

38、頭前面與刀尖運動軌跡的切線之間的夾角。（2）前角：刀頭前面與刀尖運動軌跡的法線之間的夾角。（3）后角：硬質(zhì)合金片端面與刀尖運動軌跡的法線之間的夾角。遼寧工程技術(shù)大學畢業(yè)設(shè)計（論文）19（4）倒角：刀頭側(cè)角與前面法線之間的夾角。（5）刀尖角：刀頭側(cè)角與前面法線之間的夾角。（6）截刃寬度 b：刀頭前面與端面所形成的切削刃的寬度。（7）前面寬度 B：刀頭前面的最大寬度。截角常用，前角與截角互余，后角常用，側(cè)角一般用008565 00126 。00126 截刃寬度對截割阻力和單位能耗影響很大，當10mm 時，由于截槽的崩裂角逐b漸減小，因而摩擦阻力增大，使截割阻力和單位能耗加大。因此一般 b10mm。

39、3.3.3 截齒的分類截齒的分類扁形截齒（徑向截齒） （圖 3-2）Pick a flat shape (radial Pick)（1） 根據(jù)扁形截齒前面形狀的不同分為平前面截面（圖 1-3a）和屋脊狀前面截齒唐磊：采煤機截割部設(shè)計20平前面截面（圖 3-3a）Ping front section屋脊狀前面截齒（圖 3-3b）Roof-ahead Pick平面截齒結(jié)構(gòu)簡單，但生產(chǎn)時煤粉多，刀具受力大。適用于中硬及夾石較少且節(jié)理發(fā)達的煤層。屋脊狀前面截齒的強度高，生產(chǎn)時產(chǎn)生的煤粉少，受阻力相對也小，多用于韌性，夾石多的硬煤層。（2）鎬形截齒遼寧工程技術(shù)大學畢業(yè)設(shè)計（論文）21圓錐形截齒(3-4a

40、)Conical Pick 。帶刃扁截齒(3-4b)Band-edge Pick 唐磊：采煤機截割部設(shè)計223.3.4 截齒伸出長度截齒伸出長度截齒徑向伸出長度應(yīng)大于工作時的最大煤屑厚度plmaxh (3-14)maxkhlp 式中： 儲備系數(shù)，可?。郝菪凉L筒的徑向截齒。切向截齒k6 . 13 . 1k，對鉆削頭。2 . 11k5 . 28 . 1k (3-15)nmvhqmaxmax1000 式中：最大牽引速度maxqv 滾筒轉(zhuǎn)速n 同一截線上截齒數(shù)m3.3.5 截齒的失效形式與壽命截齒的失效形式與壽命一般規(guī)定截齒尖的硬質(zhì)合金磨去或于煤的接觸面積大于時，應(yīng)及時更mm35 . 121cm換截齒

41、。3.3.6 截齒的材料截齒的材料為了保證截齒的強度和耐磨性，截齒齒身常用或剛制成，并調(diào)CrMnSi3530SiMnV質(zhì)處理。齒頭鑲嵌化鎢硬質(zhì)合金核或片。3.4 滾筒設(shè)計滾筒設(shè)計滾筒的結(jié)構(gòu)：螺旋滾筒的作用是落煤和裝煤。它是由螺旋葉片，端盤，齒座，噴嘴及筒轂等部分組成。端盤上截齒截出的寬度。滾筒和滾筒軸的聯(lián)接結(jié)構(gòu)有：錐形軸端mmBt12080和平鍵聯(lián)接，內(nèi)齒輪副與錐形盤復合聯(lián)接軸端突緣與楔塊聯(lián)結(jié)和方頭聯(lián)結(jié)。遼寧工程技術(shù)大學畢業(yè)設(shè)計（論文）233.4.1 滾筒的結(jié)構(gòu)參數(shù)滾筒的結(jié)構(gòu)參數(shù)： 滾筒的三個直徑：滾筒直徑 D，螺旋葉片外緣直徑及筒轂直徑。yDgD （1）.滾筒直徑 D：截齒齒尖處的直徑，對于

42、薄煤層雙滾筒采煤機或一次采全高的單滾筒采煤機： (3-16)(3 . 01 . 0(minmHD 式中：最小厚度minH 選考慮到割煤后頂板的下沉量，用以防止采煤機返回裝煤時滾筒截割頂3 . 01 . 0梁。 對于中厚煤層用的單滾筒采煤機，滾筒直徑為：max)6 . 055. 0(HD 式中：最大煤層厚度maxH雙滾筒采煤機的滾筒直徑應(yīng)略大于最大采高的一半或者根據(jù)兩個滾裝 煤量相等的原則來選取。 設(shè)滾筒直徑 D 與采高 H 之比為，螺旋滾筒的裝煤效率為，則： 上滾筒截煤的厚度：。HD 下滾筒截煤的厚度：。HDH)1 ( 下滾筒除了要裝卸所剩下的厚度為 H-D 的煤處，還要負擔上滾筒留下的當量厚

43、度 為的煤，根據(jù)兩個滾筒裝煤量相等，得：H)1 ( (3-17)HHH)1 ()1 ( 式中：螺旋滾筒的裝煤效率 將代入中得到相應(yīng)的值，對于小直徑滾筒，HHH)1 ()1 ( =，于是滾筒直徑 D=H。59. 056. 0 滾筒直徑系列尺寸為：m6 . 2 , 3 . 2 , 0 . 2 , 8 . 1 , 4 . 1 ,25. 1 , 1 . 1 , 0 . 1 , 9 . 0 , 8 . 0 , 7 . 0 ,65. 0 , 6 . 0 （2）.螺旋葉片的外緣直徑，葉片外緣指齒座突出的最大直徑。yDpylDD唐磊：采煤機截割部設(shè)計24 式中：截齒徑向伸出長度。pl 滾筒割煤時，煤壁上殘留鋸

44、齒狀煤槽（圖 1-5）的槽高取決于滾筒上截齒最大1h截距，并有以下關(guān)系： (3-18)tgbth2max1 式中：截齒的最大截距maxt 截刃寬度b煤的崩裂角煤壁殘留煤槽（圖 3-5）Coal wall residual coal chutes為防止葉片邊緣及齒座與這些煤槽碰擠而增大摩檫阻力，葉片邊緣直徑應(yīng)滿足： (3-19)tgbtDDymax （3）.筒轂直徑，在滿足結(jié)構(gòu)的前提下，滾筒直徑應(yīng)盡可能小，一般：gD（對大直徑滾筒）gyDD2（對小直徑滾筒）gyDD5 . 2常用的滾筒筒轂直徑與葉片外緣直徑之比在之間。6 . 04 . 03.4.2 滾筒寬度滾筒寬度滾筒寬度 B 是滾筒邊緣到端盤

45、最外側(cè)截面齒齒尖的距離，但滾筒的實際截深小于滾遼寧工程技術(shù)大學畢業(yè)設(shè)計（論文）25筒寬度。我國滾筒的寬度系列為：，近年來，多采用mm1000,800,750,700,630,600,500的截深。mm10008003.4.3 螺旋葉片的參數(shù)： （1）螺旋葉片的升角： 螺旋升角是指螺旋線的切線與垂直螺旋軸心平面的交角。 (3-20)DZSDLtg 是將一個雙右旋葉片外緣直徑，內(nèi)緣直徑，內(nèi)緣直徑及任意直徑展yDyDgDiD開，得： （外緣） (3-21)yyDLtg （內(nèi)緣） (3-22)ggDLtg （任意） (3-23)iiDLtg (3-24)yigaaa 若有一塊煤落在葉片上任意處，當滾筒

46、轉(zhuǎn)動時，葉片帶動煤塊沿軸移動，其移動速度： (3-25)ntgDLnvii 式中：L螺旋導程 v滾筒轉(zhuǎn)速 實驗表明，螺旋葉片外緣升角在效果較好。y00278 （2）.螺旋葉片的導程和頭數(shù) Z 導程是指螺線旋轉(zhuǎn)一周的軸向距離。 若螺旋頭數(shù)為 Z，則有（S 為螺距）SZL 螺旋葉片的導程應(yīng)不小于葉片寬度（）yBL 唐磊：采煤機截割部設(shè)計26 但在時，螺旋頭數(shù) Z 必須滿足，否則滾筒圓周上將有一部分沒葉片，yBL yBLZ 使螺旋葉片頭數(shù)選擇（圖 3-6a）Helical Blade first few choices滾筒無法順利裝煤（圖 1-6a）滿足上式的螺旋滾筒(圖 1-6b)，當時，圓周上布

47、滿葉2Z片，合理。通常螺旋葉片頭數(shù)為 ，以雙頭螺旋葉片用省得最多，三，四頭螺旋葉片一42般用于直徑較大的滾筒和開采硬煤層。 DyByL螺旋葉片頭數(shù)選擇(3-6b)Helical Blade first few choices（3）.螺旋葉片的螺距 S 螺距是相鄰兩螺線之間的軸向距離：遼寧工程技術(shù)大學畢業(yè)設(shè)計（論文）27 (3-26)ZLS 確定了導程和頭數(shù)以后，螺距即可求得： 為使兩葉片之間的空間夠大不至于被大塊煤片卡住。mmSy400250cos 另外，螺距與葉片深度之比應(yīng)滿足： (3-27)4 . 4)(0 . 1gyDDZL（4）.螺旋葉片在筒轂上的總包角，包角是葉片圍繞筒轂轉(zhuǎn)過的角度。

48、1.導程等于葉片寬度（圖 1-7a） ，故總包角(rad）這種螺旋葉片的升角和兩Z2葉片間距小，不滿足上述要求。 2.螺距等于葉片寬度（圖 1-7b） ，包角，這種螺旋葉片的特點，導程，升角2都符合上述要求，但工作平穩(wěn)性差，截割阻力常從滾筒一側(cè)向另一側(cè)變換。 因此規(guī)定（圖 18） ，兩相鄰葉片之間相互搭接，葉片在筒轂上的總包角為：每條葉片的包角0420Z 唐磊：采煤機截割部設(shè)計28葉片總包角比較（圖 3-8）Angle leaves the total package comparison對雙頭螺旋葉片，三頭，四頭。021001400150這時，葉片外緣升角為： (3-28)0360yyyDZ

49、Barctg式中：葉片總包角 葉片頭數(shù)Z內(nèi)緣外角為： (3-29)0360DZBarctgyg3.5 螺旋滾筒的運動參數(shù)螺旋滾筒的運動參數(shù)運動參數(shù)包括滾筒的旋轉(zhuǎn)方向和轉(zhuǎn)速。3.5.1 滾筒的旋轉(zhuǎn)方向滾筒的旋轉(zhuǎn)方向1.滾筒截煤時分逆轉(zhuǎn)和順轉(zhuǎn)兩種情況： （1）逆轉(zhuǎn)是刀具截煤方向與碎煤落下的方向相反（圖 1-9a） ，逆轉(zhuǎn)時，即使不用擋煤板，也有較好的裝煤效果。 （2）順轉(zhuǎn)是刀具截煤方向與碎煤落下的方向相同（圖 1-9b） ，順轉(zhuǎn)必須用擋煤板，否則工作面浮煤較厚。 遼寧工程技術(shù)大學畢業(yè)設(shè)計（論文）29滾筒的順轉(zhuǎn)（圖 3-9a） 滾筒的逆轉(zhuǎn)（圖 13-9b）ded with the drum Drum

50、 reversal2.采煤機滾筒轉(zhuǎn)向 對單滾筒采煤機（圖 1-10） ，滾筒轉(zhuǎn)向必須上行時順轉(zhuǎn)（圖 a） ，下行時逆轉(zhuǎn)(圖 c)。所以在左工作面時滾筒順時針轉(zhuǎn)，用右旋滾筒。右工作面時，滾筒逆時針轉(zhuǎn)，用左旋滾筒。 這樣正確轉(zhuǎn)向的原因是：1.有利于裝煤 2.機器受翻轉(zhuǎn)力矩小，從（圖 b,d）可以看出，若滾筒轉(zhuǎn)向改為逆時針時，則煤流斷面被搖臂擋住，裝煤口尺寸減小，不合理。 對雙滾筒采煤機，滾筒的轉(zhuǎn)向分兩種： 反向?qū)L和正向?qū)L。唐磊：采煤機截割部設(shè)計30 單滾筒采煤機和雙滾筒采煤機的滾筒轉(zhuǎn)向（圖 3-10）Shearer single-and double-drum shearer drum shi

51、ft 3.5.2 滾筒的轉(zhuǎn)速滾筒的轉(zhuǎn)速 每一截齒的最大切屑厚度： (3-31)mnvhqmaxmax1000由上式可知，在牽引速度 v 和每一截線上截齒數(shù) m 已定的情況下，滾筒轉(zhuǎn)速越高，截齒的切削厚度越小。反之，滾筒轉(zhuǎn)速越低，切削厚度越大。在確定滾筒轉(zhuǎn)速時，以切削厚度不超出截面齒伸出齒座的徑向長度為原則（一般認為不超過截齒伸出齒座長度的為宜）目前，各種雙滾筒采煤機徑向截齒伸出齒座的%70長度一般為，有的大功率可達到左右。mm8060mm100在滾筒轉(zhuǎn)速一定的情況下，滾筒的直徑越大，截割速度越大。根據(jù)實際使用經(jīng)驗，截割速不宜超過。因此，目前趨向采用較低的截割速度，一般在，最低可sm5sm43達

52、。sm25. 1遼寧工程技術(shù)大學畢業(yè)設(shè)計（論文）313.6 截齒配置截齒配置螺旋滾筒上截齒的排列規(guī)律稱為截齒配置。螺旋滾筒工作機構(gòu)的截齒配置圖是滾筒截齒齒尖所在圓柱面的展開圖。 （圖 1-11） 截齒配齒圖（圖 3-11）Pick Distribution Tooth Chart 3.7 電動機的選擇計算電動機的選擇計算3.7.1 選擇電動機的轉(zhuǎn)速選擇電動機的轉(zhuǎn)速截割滾筒的轉(zhuǎn)速范圍,即，選。min5020rnmin45rn 卷筒直徑 Dm2唐磊：采煤機截割部設(shè)計323.7.2 選擇電動機的轉(zhuǎn)速范圍選擇電動機的轉(zhuǎn)速范圍 因為出軸轉(zhuǎn)速為，又因為滾筒轉(zhuǎn)速為，所以截min14751460rndmin5

53、020rn割部的總傳動比為： (3-32)3075502014751460nnid3.8 所需電動機的輸出功率所需電動機的輸出功率3.8.1 工作機的功率工作機的功率已知：截割滾筒的所需有效功率:P =300kww3.8.2 傳動裝置的總效率傳動裝置的總效率:傳動裝置總功率422承齒聯(lián)按機械設(shè)計課程設(shè)計表 4.2-9 ?。郝?lián)軸器效率0.995聯(lián)齒輪嚙合效率（齒輪精度為 8 級）0.98齒滾動軸承效率0.99承傳動裝置總效率=0.995 0.98 0.99 0.9132243.8.3 所需電動機的輸出功率所需電動機的輸出功率 (3-33)kwppwr80.326913. 0300電機選擇功率為

54、327kw3.8.4 選擇電動機的型號選擇電動機的型號通過比較選擇電動機型號為：71242AO遼寧工程技術(shù)大學畢業(yè)設(shè)計（論文）33其主要性能數(shù)據(jù)如下表型號功率 KW 電壓 V轉(zhuǎn)速minr冷卻方式71242AO3703802201400定子水冷3.93.9 傳動裝置的運動和動力參數(shù)計算傳動裝置的運動和動力參數(shù)計算3.9.1 分配傳動比分配傳動比1、總傳動比:30i2、各級傳動比的分配，由，得：， ii3 . 121213 . 1 li 213 . 11ii 223 . 1 ii 根據(jù)滾筒轉(zhuǎn)速需求和所選電機轉(zhuǎn)速則有： =2.5 .1i80. 42i3.9.2 功率、轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)矩的計算功率、轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)矩

55、的計算0 軸（電動機軸）：n 1400r/min0T =9.55P /n =9.55326.810 /14002229.24N.m0003 唐磊：采煤機截割部設(shè)計344 傳動零件的設(shè)計計算傳動零件的設(shè)計計算4.1 圓柱齒輪傳動的設(shè)計計算圓柱齒輪傳動的設(shè)計計算4.1.1 高速級齒輪傳動計算高速級齒輪傳動計算(1)選擇材料及熱處理方法 查表 8-17（p174）小齒輪： 45 號鋼 調(diào)質(zhì) HBS1=217-255大齒輪： 45 號鋼 正火 HBS2=162-217(2)按齒根彎曲疲勞強度設(shè)計計算:采用斜齒圓柱齒輪傳動，按 V =(0.0120.021)=0.015 估取圓周速度tooonpnooo

56、npn10.34m/s ,參考教材表 8-14，8-15 選取第公差組 7 級小齒輪分度圓直徑由式 8-77 得1d (4-1)3211)(12HHEdZZZZuuKTd齒寬系數(shù)查表 8-23 按齒輪相對軸非對稱布置取=0.8dd小齒輪齒數(shù) 按推薦值 2040 中選=321Z1Z大齒輪齒數(shù)=i=2.530=802Z1Z傳動比= / =80/32=2.5u2Z1Z傳動比誤差 =(2.5-2.5)/2.5=0.00 誤差在5%范圍里uuuu小輪轉(zhuǎn)矩=9.55/=9.5510 326.8/1400=2229242.86 N.mm1ToPon6載荷系數(shù) K K=K K K KAV動載荷系數(shù) K 初值查

57、圖 8-57K=1.10Vvt使用系數(shù) K 查表 8-20 K =1.00AA齒向載荷分布系數(shù) 查圖 8-60 得=1.12KK遼寧工程技術(shù)大學畢業(yè)設(shè)計（論文）35齒間載荷的初值在推薦值（=）中選值初選=KtK07020014由式 8-55 和 8-56 得r=+=1.88-3.2（1/+1/）COS+()tanr1Z2Z1d1Z=1.71+1.91=3.62查表 8-21 得25. 1K載荷系數(shù) K 初值 K =11.101.121.25=1.54t彈性系數(shù)查表 8-22 得EZ29 .188NmmZE節(jié)點影響系數(shù) Z查圖 8-64（X =X =0）得 Z=2.42H12H重合度系數(shù)查圖 8

58、-65=0.77ZZ螺旋角系數(shù) Z Z =0.98cos014cos許用接觸應(yīng)力由式H=.ZZ/S (4-2)HlimHNWH接觸疲勞極限應(yīng)力、查圖 8-691limH2limH580 N/ ，470 N/1limH22limH2應(yīng)力循環(huán)次數(shù)由式 8-70 得N =60nj=60140018300816.13 (4-3)1hL810N = N /16.13/6.27=2.57 (4-4)21810810查圖 8-70 接觸強度壽命系數(shù) Z Z1N2NZ = Z=11N2N硬化系數(shù) Z查圖 8-71 及說明 Z=1.15WW接觸強度安全系數(shù) S查表 8-27 按一般可靠度 S=1.01.1 取

59、S=1.1HminHH=58011.15/1.1606 N/mm1H2=47011.15/1.1491 N/mm2H2唐磊：采煤機截割部設(shè)計36的設(shè)計初值1dtd132)49198. 077. 042. 28 .189(27. 6127. 68 . 0 2229242.8654. 12124.52法面模數(shù)：m =. / =124.52 cos14 /32=4.03 圓整取模數(shù) m =4ntd1cos1Z0n中心距 a=m (+)/2cos=4112/2cos14 =230.9 圓整取 231n1Z2Z0分度圓螺旋角=cosm (+)/2a=cos4112/（2450）=1n1Z2Z1o3 .1

60、4小輪分度圓直徑的計算td1= m/cos=432/cos14.3 =131.9td1n1Z0圓周速度 V=/60000=3.14123.711472/60000=9.53m/s 與估取的值td11n10.34m/s 相近對 K 取值影響不大不必修正取 K =K =1.10vvvt齒間載荷 K 由式 8-55 和 8-56 得為=+=1.88-3.2（1/+1/）COS+1/tanrra1Z2Z1Zd=1.88-3.2(1/30+1/188) cos14.4 +1/300.8tan14.400=1.71+1.91=3.62查表 8-21 得 K =1.28載荷系數(shù) K=11.101.121.2

61、8=1.58小輪分渡圓直徑=123.71=124.77mm1dtd13tKK354. 158. 1取=124.77mm1dtd1大輪分度圓直徑=m/cos=480/ cos14.4 =326.8mm2dn2Z0齒寬=0.8123.711=98.5 bdmin1td大齒輪齒寬b 圓整取齒寬100 2b2b小齒輪寬=b+（510）=100+10=1101b校核=Z ZZ ZHEH211) 1(2bdKTH遼寧工程技術(shù)大學畢業(yè)設(shè)計（論文）37=188.92.420.770.98 1H27. 6711.123105) 127. 6(2229242.8654. 122=460.37 N/mm2=460.

62、37 N/mm1H2=188.92.420.770.982H27. 620.973100) 127. 6(2229242.8656. 122=365.36 N/mm2=365.36 N/mm ，合格2H2按齒根彎曲疲勞強度校核計算=YFa Y Y (4-4)FnbdmKT12SaYF齒形系數(shù) Y 由當量齒數(shù)FaZ=Z /cos=30/=30.9 (4-5)1v13397. 0Z= Z.=30.96.27=193.7 (4-6)2V1v查圖 8-67 得與1FaY2FaY2.501FaY2.172FaY應(yīng)力修正系數(shù) Y查圖 8-68 Sa1.631SaY1.822SaY重合修正系數(shù) Y 由式 8

63、-67 得Y 0.25+0.75/=0.25+0.75/1.71=0.69 所以 Y =0.69 (4-7)a螺旋角系數(shù) Y 由式 8-78 中的說明=1.781 取 1 得Y =1-/120 =1-114.4 /120 =0.88 (4-8)0000許用彎曲應(yīng)力由式（8-71）計算F唐磊：采煤機截割部設(shè)計38 (4-9)FXNFFSYYmin彎曲疲勞極限查圖（8- 72）minF=470 N/1minF2=400N/2minF2彎曲疲勞強度得壽命系數(shù)查圖 8-73 查得=1.0NY尺寸系數(shù) Y 查圖 8-74XY=1.0X安全系數(shù) S 查表 8-27 則FS=1.3minF=47011/1.

64、3=361.54N/ 1F2 =40011/1.3=307.69N/F22故=21.582229242.862.501.630.690.88/（105124.7734）1F=146.031N/2=21.582229242.862.171.820.690.88/（100124.7734）F2=149.423N/2滿足要求，合格4.1.2 其他齒輪的參數(shù)選擇：其他齒輪的參數(shù)選擇： 63m204Z74m535Z75m 236Z46m497Z87m498Z88m 309Z89m2010Z810m2011Z811m643Z遼寧工程技術(shù)大學畢業(yè)設(shè)計（論文）39 5 軸的設(shè)計軸的設(shè)計5.1 選擇軸的材料45

65、 5.1.1 初步估算軸外伸段直徑初步估算軸外伸段直徑d=(0.81.0)d=(0.81.0)50=4050電機5.1.2 選擇聯(lián)軸器，設(shè)計軸的結(jié)構(gòu)，初選滾動軸承選擇聯(lián)軸器，設(shè)計軸的結(jié)構(gòu)，初選滾動軸承計算轉(zhuǎn)矩為：名義轉(zhuǎn)矩 T=9.55 （4-mNnp9 .252314003701055. 9310） 工作情況系數(shù) K=1.251.5 取 K=1.4T =KT=1.4175.08=2724.8N.mc查表 4.7-2 HL7： T =6300N.mT =2724.8 N.m n=2240r/min600 r/min 軸nc孔直徑 d=70 d=110minmax若取減速器高速軸外伸軸徑 d=11

66、0可選聯(lián)軸器軸孔 d = d=110mm d =d=100mm 1電機、2選取 HL7 型5.1.3 軸各部尺寸選取軸各部尺寸選?。喝鐖D，軸的第 1 段安裝軸承及擋油盤，所以由它們的寬度決定第 1 段軸的高度，半徑根據(jù)第 2 段安裝齒輪段確定，大齒輪寬度已知，既能確定，3 段為過度軸，長度起調(diào)整作用，4 段安裝軸承和擋油盤同第 1 段，5 段為過度部分。各軸半徑關(guān)系由各軸作用及相關(guān)尺寸確定，既：如軸段起自由作，大小dd11. 007. 0唐磊：采煤機截割部設(shè)計40如軸段起定位作用，一般來說，小半徑軸的直徑比大半徑軸mmdd)31 (2大小直徑小。mm85 （圖）如圖，軸段 1 安裝軸承，高度由軸承確定。軸段 2 為過度部分，起調(diào)節(jié)軸整體作用。軸段 3 安裝大齒輪，高度與齒輪高度有關(guān)。軸段 4 為齒輪軸，由計算可知齒輪軸的寬度既為軸段 4 的高度。軸段 5 安裝軸承和擋游盤，尺寸由它們確定。，（圖）遼寧工程技術(shù)大學畢業(yè)設(shè)計（論文）415.1.4 軸的計算簡圖軸的計算簡圖FaFtFr軸的計算簡圖Axis of calculating diagram1）求輸出軸的轉(zhuǎn)矩 T3Ft= （4-Nd