3878 中厚煤層采煤機截割部設(shè)計1,煤層,采煤,機截割部,設(shè)計 河南理工大學(xué)萬方科技學(xué)院本科畢業(yè)論文摘 要在參考國內(nèi)外有關(guān)中厚煤層采煤機的情況下，完成了截割電機功率為200KW總裝機功率為 475KW的截割式滾筒液壓牽引采煤機的整機方案設(shè)計及對采煤機截割部進行了重點設(shè)計。主機身采用整體結(jié)構(gòu)形式，取消了長螺柱及傳統(tǒng)意義上的螺栓聯(lián)接；此結(jié)構(gòu)簡單、可靠，且尺寸小，大大的降低了采煤機的機身高度。截割部采用四級傳動前三級為直齒傳動，第四級為行星傳動。在前三級的直齒傳動利用直齒傳動設(shè)計的一般原理，設(shè)計出適合截割部的齒輪傳動依次分為截一軸系，惰一軸系，截二軸系，截三軸系，惰二軸系，惰三軸系；采用了三個惰軸系是本設(shè)計的創(chuàng)新點，它即滿足了傳動強度的要求又滿足了截割高度對截割部長度的要求。在第四級行星傳動中，用運 2KH行星減速器設(shè)計的原理，設(shè)計出適合截割部的一級 2KH型行星減速器，并將它和滾筒直接聯(lián)結(jié)，大大簡化了截割部的設(shè)計，節(jié)省了材料、空間。此外對截割部上的其它部分如離合器，內(nèi)噴霧系統(tǒng)也進行了詳細設(shè)計及校合。關(guān)鍵詞：采煤機 截割部 行星輪減速器河南理工大學(xué)萬方科技學(xué)院本科畢業(yè)論文ABSTRACTReference to the domestic and international thick seam Shearer circumstances, cutting completed the electrical power of 200 KW total installed power of 475 KW of cutting-cylinder hydraulic traction Shearer Whole program design and right shearer cutting focus of the Department of Design. Host overall body structure, eliminating a long stud, and the traditional sense of the bolt; This structure is simple, reliable, and small size, greatly reducing the height of Shearer's fuselage. Cutting Part 4 used to drive before three straight tooth drive, the fourth level of planetary transmission. The former three straight drive gear teeth through the direct transmission of the general design principles, designed for cutting the Department of Gear were divided into a closed shaft, the shaft an inert, as of two shaft, up 3 shaft, and inert two shafts; using three shaft is the innovation in design, It is a drive to meet the strength to meet the demands of the cutting height on the cutting Minister degree requirements. In the fourth grade planetary transmission, and use Win two KH planetary reducer design principle, designed for cutting the Department of a two-KH planetary reducer, and it will directly link drum, greatly simplified the cutting of the design, saving materials and space. In addition to cutting the Department of the other parts such as clutch, which spray system also carried out a detailed design and a calibration.Keywords： Shearer; Cutting Department; Planetary gear reducer 河南理工大學(xué)萬方科技學(xué)院本科畢業(yè)論文目錄目錄 ..............................................................................................................................1第一章 緒論 ............................................................................................................21.1 引言 .................................................................................................................21.2 采煤機械概述 .................................................................................................21.3 采煤機簡述 .....................................................................................................4第二章 截割部整體方案的選擇 ..............................................................................62.1 驅(qū)動方式的選擇 .............................................................................................62.2 傳動方案的選擇 .............................................................................................72.3 滾筒結(jié)構(gòu)形式的選擇 ...................................................................................12第三章 截割部具體設(shè)計計算說明 ......................................................................133.1 電機的選擇 .................................................................................................133.2 傳動方案的擬定 ........................................................................................143.3 各軸功率、轉(zhuǎn)速、轉(zhuǎn)矩的確定 ...................................................................163.4 齒輪的設(shè)計與校核 ....................................................................................173.5 軸及軸承的設(shè)計及校核 ...............................................................................423.6 軸承的選型與校核 ......................................................................................483.7 滾筒結(jié)構(gòu)及參數(shù)的設(shè)計選擇 ......................................................................503.8 截齒材料及形式的選擇 ...............................................................................593.9 附屬裝置的設(shè)計 ...........................................................................................61第四章 結(jié)束語 ......................................................................................................62致謝 ............................................................................................................................63參考文獻： ................................................................................................................64河南理工大學(xué)萬方科技學(xué)院本科畢業(yè)論文第一章 緒論1.1 引言我國是產(chǎn)煤大國，煤炭也是我國最主要的能源，是保證我國國民經(jīng)濟飛速增長的重要物質(zhì)基礎(chǔ)。煤炭工業(yè)的機械化是指采掘、支護、運輸、提升的機械化。其中采掘包括采煤和掘進巷道。隨著采煤機械化的發(fā)展，采煤機是現(xiàn)在最主要的采煤機械。1.2 采煤機械概述1.2.1 采煤機械化的發(fā)展目前國內(nèi)外使用的采煤機械主要是可調(diào)高的雙滾筒采煤機，這種經(jīng)過改進的滾筒采煤機，可追溯到長壁截煤機，是早期用于煤層底部掏槽的采煤機械。最早的滾筒采煤機是在截煤機的基礎(chǔ)上，將減速箱部分改成允許安裝一根水平軸和截割滾筒而演變成的。這種滾筒采煤機與可彎曲輸送機配套，奠定了煤炭開采機械化的基礎(chǔ)。早期的滾筒采煤機主要存在 2個問題，①截煤滾筒的安裝高度不能在使用中調(diào)整(即所謂的固定滾筒)，對煤層厚度及變化適應(yīng)性差；② 截煤滾筒的裝煤效果不佳(即所謂的圓形滾筒)，限制了采煤機生產(chǎn)率的提高。20 世紀(jì) 60年代，英國、德國、法國和前蘇聯(lián)等先后對采煤機的截割滾筒作出 2項改進。一是截煤滾筒可以在使用中調(diào)整其高度，完全解決對煤層賦存條件的適應(yīng)性；二是把圓形滾筒改進成螺旋葉片式截煤滾筒，極大地提高了裝煤效果。河南理工大學(xué)萬方科技學(xué)院本科畢業(yè)論文這 2項改進使?jié)L筒式采煤機成為現(xiàn)代化采煤機械的基礎(chǔ)。在滾筒采煤機發(fā)展的同時，還研制出用刨削方式落煤的刨煤機、以鉆削方式落煤的鉆削式采煤機，以及螺旋鉆式采煤機。現(xiàn)代滾筒采煤機均為可調(diào)高搖臂滾筒采煤機，其發(fā)展是從有鏈到無鏈；由機械牽引到液壓牽引再到電牽引；由單機縱向布置驅(qū)動到多機橫向布置驅(qū)動；由單滾筒到雙滾筒，且向大功率、遙控、遙測、智能化發(fā)展，其性能日臻完善，生產(chǎn)率和可靠性進一步提高，工況自動監(jiān)測、故障診斷以及計算機數(shù)據(jù)處理和數(shù)顯等先進的監(jiān)控技術(shù)已在采煤機上得到應(yīng)用。1.2.2 機械化采煤的類型長壁采煤工作面的采煤過程主要包括：落煤、裝煤、工作面運煤、頂板支護及處理采空去五個工序，按照這些工序來分有兩種機械化采煤方式：1）普通機械化采煤（普采）：利用采煤機械（刨煤機或采煤機）來實現(xiàn)落煤和裝煤，工作面輸送機運煤，并用單體液壓（或金屬磨擦）支柱及金屬鉸接梁來支護頂板的采煤法稱普通機械化采煤。2）綜合機械化采煤（綜采）：用大功率采煤機來實現(xiàn)落煤裝煤，刮板輸送機運煤，自移式液壓支架來支護頂板而使工作面采煤過程完全實現(xiàn)機械化的采煤法稱綜合機械化采煤。綜采工作面主要是三機配合：如下圖 1-1所示：河南理工大學(xué)萬方科技學(xué)院本科畢業(yè)論文 圖 1-1.采 煤 機2刮 板 輸 送 機3液 壓 支 架1.3 采煤機簡述1.3.1 采煤機的分類和組成采煤機有不同的分類方法，一般我們按照工作機構(gòu)的形式進行分類，可分為：滾筒式、鉆削式和鏈?zhǔn)讲擅簷C；現(xiàn)在我們所說的采煤機主要是指滾筒采煤機，這種采煤機適用范圍廣，可靠性高，效率高，所以現(xiàn)在有很廣泛的使用。滾筒采煤機的組成如圖 1-2 所示：1.3.2 滾筒采煤機的工作原理第四代采煤機研發(fā)成功后，現(xiàn)在采煤機的設(shè)計基本上傳承了他們的特點，隨著機械電子的飛速發(fā)展，對采煤機產(chǎn)生了很大的影響，現(xiàn)在采河南理工大學(xué)萬方科技學(xué)院本科畢業(yè)論文煤機是集電子系統(tǒng)，液壓系統(tǒng)，機械傳動系統(tǒng)于一身的復(fù)雜的系統(tǒng)。在機械傳動部分現(xiàn)代的采煤機去掉了以前采煤機的的托架，全部采用雙滾筒設(shè)計。YBQS2-45AA 1367 圖 1雙 滾 筒 采 煤 機.右 滾 筒 右 搖 臂 3右 牽 引 部 中 間 箱 左 牽 引 箱 6左 搖 臂 7.左 滾 筒1.3.3 滾筒采煤機的特點（1）使用范圍廣滾筒采煤機對煤層地質(zhì)條件的要求較低，對于地板起伏不平、層厚變化大、煤粘頂、有落差不大的斷層以及不同性質(zhì)的頂板等煤層條件，采煤機都能適應(yīng)；（2）調(diào)高方便，免開缺口；（3）功率大、生產(chǎn)率高、工作可靠；（4）操作方便并有完善的保護、監(jiān)測系統(tǒng)（5）向標(biāo)準(zhǔn)化、系列化、通用化發(fā)展。但是滾筒采煤機也有其缺點：結(jié)構(gòu)復(fù)雜，價格昂貴；割落的煤的塊度小，粉塵含量多，因而破碎單位體積煤的能量消耗大。河南理工大學(xué)萬方科技學(xué)院本科畢業(yè)論文第二章 截割部整體方案的選擇2.1 驅(qū)動方式的選擇除了外牽引和電力傳動的采煤機外，驅(qū)動截割部和牽引部的電動機一般是公共的，其中牽引部大約消耗采煤機裝機功率的 10一 15％左右。一般有三種驅(qū)動方式：1)單機驅(qū)動方式——用一臺電動機驅(qū)動采煤機的各部分，包括牽引部、全部截割部及其它輔助裝置等，2)分別驅(qū)動方式——每個截割部由單獨的電動機驅(qū)動，牽引部和其它輔助裝置可以由截割部電動機帶動或另設(shè)電動機驅(qū)動；3)聯(lián)合驅(qū)動力式——把兩臺電動機結(jié)合成整體，共同驅(qū)動采煤機的各部分。牽引部和輔助裝置消耗的功率比較少，而在工作過程中滾筒可能突然裁到堅硬夾雜物、頂梁和鏟煤板等，截割部載荷大大超過額定值。為了安全起見．截割部強度應(yīng)按其驅(qū)動電動機的全功率考核。即使是單機驅(qū)動，在上述情況下超載可能集中在一個截割部上，所以也應(yīng)該這樣考核。 分別驅(qū)動時，各截割部電動機功率 —般相同。若是雙滾筒采煤機在采煤機裝機功率一定的條件下，每臺截割部電動機的功率只有單機驅(qū)動和聯(lián)合驅(qū)動時的一半，截割部可能設(shè)計得較小且結(jié)構(gòu)餃簡單，可以取消容易引起發(fā)熱等問題的橫貫牽引部的過軸。單機驅(qū)動或聯(lián)合驅(qū)動時，每臺截割部都要按采煤機的裝機功率設(shè)計河南理工大學(xué)萬方科技學(xué)院本科畢業(yè)論文強度，所以截割部較重較大。但單機驅(qū)動時電動機的功率比另外兩種驅(qū)功方式時大，故電動機、截割部和牽引部都較高，可能給設(shè)計帶來某些方使。聯(lián)合驅(qū)動時，截割部要按采煤機的裝機功率設(shè)計強度，電功機和截割部的高度卻不比分別驅(qū)動時高，所以設(shè)計的難度最高，截割部長度和采煤機總長度也是最長的。單機驅(qū)動和聯(lián)合驅(qū)動時，采煤機的整體結(jié)構(gòu)也較分別驅(qū)動時復(fù)雜。綜上所述，從機械設(shè)計的角度說，分別驅(qū)動是較好的方案，單機驅(qū)動次之，聯(lián)合驅(qū)動最差。但是從有效利用設(shè)備能力的角度來考察，分別驅(qū)動并不是個好方案。因為兩臺電動機的實際載荷可能相差懸殊，負載重的電動機限制了采煤機的牽引速度，而另一臺卻可能還沒有滿載。單機驅(qū)動就沒有這個問題，可以較充分地利用裝機功率。聯(lián)合驅(qū)動時，由于電動機驅(qū)動特性難免有些差異，從理論上說，不可能兩臺電功機同時達到滿載，所以也不能充分利用裝機功率。由此得出結(jié)論，單機驅(qū)動和分別驅(qū)動是常用的驅(qū)動方式，聯(lián)合驅(qū)動則很少采用。通常的做法是，按單機驅(qū)動方式設(shè)計的采煤機，只要再加一臺相同功率的電動機，就可以演變出裝機功率增加一倍的大功率采煤機。本采煤機采用分別驅(qū)動的驅(qū)動方式，左右截割部各用一臺電機驅(qū)動，牽引部由獨立的電機驅(qū)動。2.2 傳動方案的選擇采煤機的傳動有如下特點：(1)采煤機的電動機多采用四極電機．其出軸轉(zhuǎn)速 n0＝1460—1475r／min，而滾筒轉(zhuǎn)速一般為 n＝20—50r／min，因此截割部總傳動比為：河南理工大學(xué)萬方科技學(xué)院本科畢業(yè)論文30~7520146n??i一般采用 3—5級齒輪減速。由于采煤機機身高度受到嚴(yán)格限制，所以各級傳動比不能平均分配，一般前級傳動比較大，而后級逐漸減小，以保持尺寸均勻。各圓柱、圓錐齒輪的傳動比一般不大于 3—4，當(dāng)末級采用行星齒輪傳動時，其傳動比可達 5—6。(2)采煤機電動機軸心與短筒軸心垂直時．傳動裝置中必須裝有圓錐齒輪。為減小傳遞扭矩及便于加工，圓錐齒輪一般放在高速級(第一或第二級)，并采用弧齒錐齒輪。兩齒輪在安裝的應(yīng)使兩輪的軸向力將兩輪推開，以增大齒側(cè)間隙，避免輪齒楔緊造成損壞?；″F齒輪的軸向力方向取決于齒輪轉(zhuǎn)向及螺旋線方向。(3)采煤機電動機除驅(qū)動截割部外還要驅(qū)動牽引部時截割部傳動系統(tǒng)中必須設(shè)置離離合器，使采煤機在調(diào)動工作或檢修時將滾筒與電動機脫開。離合器一般放在高速級，以減小尺寸及便于操縱。(4)為加長搖臂，擴大調(diào)高范圍，搖臂內(nèi)常裝有一串惰輪。致使強割部齒輪數(shù)較多。(5)由于行星齒輪傳動為多齒嚙合，傳動比大，效率高，可減小齒輪模數(shù)，放末級采用行星齒輪傳動可簡化前幾級傳動。采煤機的截割部或牽引部多采用 2K—H傳動，即用兩個中心輪(太陽輪 Z1、和內(nèi)齒圈 Z3)及一個系桿(H)，若干個行星輪 Z進行傳動(常用 3個)，其中一個中心輪(內(nèi)齒圈 Z3)固定。(6)因采煤機承受大的沖擊載荷，為保護傳動件，某些采煤機如MG—300從 MCLE—DR6565的傳動系統(tǒng)設(shè)置了安全剪切銷，當(dāng)外載荷到了3倍額定載荷時，剪切銷被剪斷。滾筒停止工作。剪切銷一般放在高速河南理工大學(xué)萬方科技學(xué)院本科畢業(yè)論文級。采煤機截割部大多采用齒輪傳動，主要有以下幾種傳動方式(圖2—1)：(1)電動機—機頭減速箱—搖臂減速箱—滾筒(圖 a)。這種傳動方式府用較多，DY—150、MZS2—150、BM—100、SIRUS—400 等型采煤機都采用這種傳動方式。它的特點是傳動簡單，搖臂從機頭減速箱端部伸出(稱為端面搖臂)，支承可靠，強度和剛度好，但搖臂下限位置受輸送機限制，臥底量較小。(2)電動機—機頭減速箱—搖臂減速箱—行星齒輪傳動—滾筒(圖 b)。由于行星齒輪的傳動比較大，因此可使前幾級傳動比減小，系統(tǒng)得以簡化，并使行星齒輪的齒輪模數(shù)減小。但行星齒輪的采用使?jié)L筒筒轂尺寸增加，因而這種傳動方式適應(yīng)在中厚煤層以上工作的大直徑滾筒采煤機，大部分中厚煤層采煤機如 AM—500、BJD—300、MLS 3—170、MXA—300、MCLE—DR65656 等型都采用這種力式。這里搖臀從機頭減速箱側(cè)面伸出(稱為側(cè)面搖臂)，所以可獲得較大的臥底量。在以上兩種傳動方式中都采用搖臂調(diào)高，獲得了好的調(diào)高性能，但搖臂內(nèi)齒輪較多，要增加調(diào)高范圍必須增加齒輪數(shù)。由于滾筒上受力大，搖臂及其與機頭減速箱的支承比較薄弱，所以支承距離加大才能保證搖臂的強度和剛度。(3)電動機—機頭減速箱—滾筒(圖 c)。這種傳動方式取消了搖臂，而靠由電動機、機頭減速箱和滾筒組成的截割部來調(diào)高，使齒輪數(shù)大大減少，機殼的強度、剛度增大，可獲得較大的調(diào)高范圍，還可使采煤機機身長度大大縮短，有利于采煤機開切口等工作。(4)電動機—搖臂—行星齒輪傳動—滾筒（圖 d)。這種傳動方式主電動機采用橫向布置，使電動機軸與滾筒軸平行，取消了承載大、易損河南理工大學(xué)萬方科技學(xué)院本科畢業(yè)論文壞的錐齒輪，使截割部更為簡化。采用這種傳動方式可獲得較大的調(diào)高范圍、并使采煤機機身長度進一步縮短。新型的電牽引采煤機如3LS、EDW—150—2L、R550 等型都采用這種傳動方式。通過對比以上幾種傳動方式，結(jié)合設(shè)計任務(wù)書所給定的工作條件——中厚煤層。最終確定采用第（4）種傳動方案即：電動機—搖臂—行星齒輪傳動—滾筒的傳動方式。全部采用標(biāo)準(zhǔn)直齒圓柱齒輪傳動，這種傳動方式結(jié)構(gòu)簡單，制造工藝性好，有利于提高制造質(zhì)量，安裝及維護方便，使可靠性和生產(chǎn)能力大大提高。河南理工大學(xué)萬方科技學(xué)院本科畢業(yè)論文河南理工大學(xué)萬方科技學(xué)院本科畢業(yè)論文2.3 滾筒結(jié)構(gòu)形式的選擇（1）銑削式結(jié)構(gòu)方案 在鼓形滾筒的表面或在旋轉(zhuǎn)滾筒的葉片上安裝截齒，滾筒隨采煤機前移并自轉(zhuǎn)，截齒便用銑削的方式把煤從煤壁上截割下來，這就是銑削式結(jié)構(gòu)。具體分為側(cè)銑和端銑兩種，側(cè)銑方式中螺旋滾筒結(jié)構(gòu)應(yīng)用最普遍，其主要優(yōu)點是它不僅能實現(xiàn)截落煤的功能還能實現(xiàn)裝煤的功能；水平旋轉(zhuǎn)軸調(diào)整滾筒高度方便，對不同的煤層厚度的適應(yīng)性好；具有自開缺口的功能等。端銑式結(jié)構(gòu)是在齒冠外側(cè)安裝大截齒當(dāng)齒冠自轉(zhuǎn)并隨采煤機移動時，截齒實現(xiàn)破煤功能。這種結(jié)構(gòu)的特點是截齒安裝的比較少， 煤的塊度大，機器能耗小；實現(xiàn)簡單，制造容易；負荷變化大，機器動特性較差。（2）鉆削式結(jié)構(gòu)方案鉆削式結(jié)構(gòu)在喚醒懸臂的前端安裝截齒，這種懸臂的內(nèi)表面上也安裝有截齒。這種結(jié)構(gòu)被稱為鉆削頭，懸臂則被成為鉆削臂。當(dāng)鉆削頭自轉(zhuǎn)并沿其軸線方向推進時，首先在煤層中由鉆削頭截割出現(xiàn)截槽，而此環(huán)形槽所圍成的柱狀煤體則被鉆削頭內(nèi)的截齒所破碎。這種結(jié)構(gòu)的優(yōu)點是結(jié)構(gòu)簡單，制造方便；集落煤和裝煤功能于一體；煤的坡度大，機器能耗低。其缺點是這種結(jié)構(gòu)應(yīng)布置于采煤機的端面，機身必沿其鉆削出的空間前進，因此，機身長；這種結(jié)構(gòu)不能自開缺口；為使地板平整還必須配有截割盤，沿頂板和地板截割煤層，因此使整個機器復(fù)雜化；此外這種結(jié)構(gòu)對煤層厚度的適應(yīng)性小。（3）滾壓式結(jié)構(gòu)方案滾壓式破煤結(jié)構(gòu)是在螺旋筒的旋葉上和滾筒端面安裝滾演盤刀當(dāng),當(dāng)河南理工大學(xué)萬方科技學(xué)院本科畢業(yè)論文滾筒前移并自轉(zhuǎn)時，盤刀壓向煤壁，其刃部的擠壓和剪切作用達到破沒的目的。這種結(jié)構(gòu)的優(yōu)點在于，彩霞煤的塊度大，煤塵明顯低；機器能耗小；盤刀壽命長。缺點在于機構(gòu)復(fù)雜，成本高。采煤機的落煤功能是采煤機的第一功功能，因此，現(xiàn)在把有落煤功能的結(jié)構(gòu)稱為采煤機的工作機構(gòu)。在采煤機的設(shè)計中，工作機構(gòu)設(shè)計的合適與否，對采煤機的工作占有舉足輕重的地位。對比以上三種結(jié)構(gòu)，最終選用螺旋式滾筒結(jié)構(gòu)。因為截割部把煤從煤壁上破碎下來以后，還要裝在工作面輸送機里運到工作面之外。實現(xiàn)這中裝煤功能的機構(gòu)與落煤結(jié)構(gòu)的種類有關(guān)。經(jīng)過淘汰和篩選，采用螺旋滾筒式工作機構(gòu)，采煤下來的碎煤被螺旋葉片自煤壁向采空區(qū)方向輸送，并裝到工作面輸送機里。第三章 截割部具體設(shè)計計算說明3.1、電機的選擇。參考《采掘機械》P59 公式）（）（ KW4.06HQ60N213wbx???其中， ：能耗比 bx= w?,查表 4-5得AxwbH=0.34，基準(zhǔn)煤層阻抗 A=180~200,采煤機工作煤層阻抗xA=60~120。Q采煤機設(shè)計生產(chǎn)率：Q=800~1200t/h=13.3~20t/hK1功率利用系數(shù)，兩電機分別驅(qū)動時 K1=0.8河南理工大學(xué)萬方科技學(xué)院本科畢業(yè)論文K2功率水平系數(shù)，查表 4-6得 K2=0.9K3后滾筒工作條件系數(shù) K3=0.8~1.0因此，N max=377.78KW采用前后電機分別驅(qū)動方式，電機功率 P0= =188.89KW。2Nmax選用電機型號為:YBC—200C功率：P 0=200KW電壓：U=1140V轉(zhuǎn)速：n 0=1470r/min3.2 傳動方案的擬定根據(jù)前文所確定的傳動方式，擬定傳動系統(tǒng)圖，如圖 3—1所示： ⅠⅠⅠⅠ圖 3—1 傳動系統(tǒng)圖河南理工大學(xué)萬方科技學(xué)院本科畢業(yè)論文其中 Z2、Z 8、Z 9惰輪，是為了增大傳動距離而設(shè)。（1）分配傳動比由 3.1節(jié)知所選電機轉(zhuǎn)速為 n0=1470 r/min，初定滾筒轉(zhuǎn)速為40 r/min，則總傳動比為：i= 75.36401n?分配各級減速的傳動比如下：i13=1.5；i 45=2.1；i 69=2.5；行星減速器 ih=4.75（2）確定各齒輪齒數(shù)如下齒輪Z1 Z2 Z3 Z4 Z5 Z6 Z7 Z8 Z9 Z10 Z11 Z12齒數(shù)23 36 35 21 43 19 35 35 43 16 22 60表 3—1 齒輪齒數(shù)表（3）驗算總傳動比則總傳動比為160i943i21i5i h641 ???；；；i= 50.h6953?因此，最終確定滾筒轉(zhuǎn)速為 8.4350.7in?河南理工大學(xué)萬方科技學(xué)院本科畢業(yè)論文3.3 各軸功率、轉(zhuǎn)速、轉(zhuǎn)矩的確定已知傳遞效率 η 齒輪 =0.98，η 軸承 =0.99，則Ⅰ軸 P 1=P=200KWn=n0=1470r/minT1=9.55×106× 610293.1470??Ⅱ軸 該軸為心軸，轉(zhuǎn)速為 0，此處計算所得均指該軸上齒輪的動力參數(shù)，P2=P0×η 齒輪 ×η 軸承 =194.04 KWr/min17.9362147in2???NT??60..05.9Ⅲ軸 P 3 = P2 ×η 齒輪 ×η 軸承 = 188.26 KWmin/r963517.in23???NT?66108.2.0.9Ⅳ軸 P 4= P3 ×η 齒輪 ×η 軸承 =182.65KWmNTr?????66452 107.3.41580.9in/.in河南理工大學(xué)萬方科技學(xué)院本科畢業(yè)論文Ⅴ軸 該軸為心軸，轉(zhuǎn)速為 0，此處計算所得均指該軸上齒輪的動力參數(shù)P5= P4×η 齒輪 ×η 軸承 =177.21KWmNTr?????6657 108..2510.9in/.39.inⅥ軸 該軸為心軸，轉(zhuǎn)速為 0，此處計算所得均指該軸上齒輪的動力參數(shù)由于 Z6=Z5=35，故min/10.2nr?P6= P5×η 齒輪 ×η 軸承 =171.93KWT6= mN????66104..2937.9Ⅶ軸 ×η 齒輪 ×η 軸承 =166.86KW7?mNTr?????6679 104.7.20815. in/.39.4in3.4 齒輪的設(shè)計與校核3.4.1 電機齒輪組（Z 1、 Z2、 Z3）的設(shè)計與校核3.4.1.1Z1、Z 2的設(shè)計與校核1）選定齒輪類型、精度等級、材料及齒數(shù)（1）按照前面所確定的傳動方案，選用直齒圓柱齒輪。河南理工大學(xué)萬方科技學(xué)院本科畢業(yè)論文（2）采煤機為一般工作機器，選用 7級精度。（3）選擇材料，參考《機械設(shè)計手冊 3》兩齒輪材料均選用20CrMnMo，滲碳淬火，58~62HRC。（4）已知小齒輪齒數(shù) Z1=23，惰輪 Z2=36。2）按齒面接觸強度設(shè)計按公式 d 1t≥2.32× 進行試算）（ 】【 Heu1KT2d3????（1）確定公式內(nèi)各計算數(shù)值試選載荷系數(shù) Kt=2.0?！?小齒輪傳遞的扭矩 T1=1.3?106N?mm?！?由《機械設(shè)計》教材表 10—7選擇齒寬系數(shù) d?=0.7。○3由表 10—6查得材料的彈性影響系數(shù) Ze=189.8 MPa 21?！?由圖 10—21d按齒面強度查得齒輪的接觸疲勞強度極限○5H?lim=1480MPa。由式 10—13計算應(yīng)力循環(huán)次數(shù)○6N1=60n1j Lh=60 =4.2336×108）（ 13082147??N2=8695.57.03?由圖 10—19取接觸疲勞壽命系數(shù) KHN1= KHN2=0.98○7計算接觸疲勞許用應(yīng)力○8取失效概率為 1%，安全系數(shù) S=1，則【 H?】= MPa4.15089.0SKHlimN??河南理工大學(xué)萬方科技學(xué)院本科畢業(yè)論文（2）計算試算小輪分度圓直徑 d1t○1d1t≥2.32× ）（ 】【 HZeu1KT2d3????=2.32× ）（ 4.15089.7.02263?=109.14計算圓周速度 v○2v= smn/396.810647.9.3106dt ?????試算齒寬 bt○3bt= 8.71td?試算齒寬與齒高之比 h○4模數(shù) mt= m75.4231.09Zd1t?齒高 h=2.25mt=10.68mm=7.15hb計算載荷系數(shù)○5根據(jù) v=8.396m/s,7級精度，由圖 10—8查得動載荷系數(shù)Kv=1.15直齒輪齒間載荷分布系數(shù) KHα =KF? =1由表 10—2查得使用系數(shù) KA=1.75由表 10—4查得小齒輪對稱布置時齒向載荷分布系數(shù) KHβ =1.305由圖 10—13KFβ =1.25河南理工大學(xué)萬方科技學(xué)院本科畢業(yè)論文K=Kv =1.15×1.75×1.305×1=2.62??HAK?按實際載荷修正所算得分度圓直徑○6d1= d1t =109.14× =119.11mmt32.063計算模數(shù)○7m= m18.523.9Z1?選取模數(shù) m=6mm3）按齒根彎曲強度校核校核公式 ??FSaFFbdmYKT2????查表 10—5，齒形系數(shù) YFa1=2.69、Y Fa2=2.45，應(yīng)力校正系數(shù)YSa1=1.575、Y Fa2=1.65。扭矩 T1=1.30×106，T 2=1.97×106彎曲強度極限 MPa0FE1??取安全系數(shù) S=1.25由圖 10—18取彎曲疲勞壽命系數(shù) KFN1=0.96KFN2=0.98計算彎曲疲勞許用應(yīng)力???SKFE1N1F?Pa8.46025.90?MPa.7.8FE22F載荷系數(shù) K=KAKvKFα KFβ =1.75×1.15×1.25×1=2.51河南理工大學(xué)萬方科技學(xué)院本科畢業(yè)論文 ????1F6Sa1F1F1 67.3451387.0.9252bdmYKT2 ?? ??????????2F6Sa2F2F2 3.193187.0.295bd ??????）（因此，兩齒輪彎曲強度均足夠。3.4 .1.2 Z3的校核1） 、已知參數(shù)：m=6mm,Z 3=35, d3=210mm b3=0.8d =110.4，d 3=168mm材料：20CrMnMo，滲碳淬火，58~62HRC。2） 、按齒面接觸強度校核校核公式:??HtEHu1bdKFZ5.2??????由表 10—6查得材料的彈性影響系數(shù) Ze=189.8 MPa 21載荷系數(shù) K，K= Kv ??HA?由圖 10—8查得動載荷系數(shù) Kv=1.15直齒輪齒間載荷分布系數(shù) KHα =KF =1由表 10—2查得使用系數(shù) KA=1.75由表 10—4查得齒輪非對稱布置時齒向載荷分布系數(shù)KHβ =1.336由圖 10—13KFβ =1.25K=Kv =1.15×1.75×1.336×1=2.6887??HAK?河南理工大學(xué)萬方科技學(xué)院本科畢業(yè)論文Ft= N107.21086.dT43 ????取齒寬系數(shù) =0.8d?計算應(yīng)力循環(huán)次數(shù)N3=60n3jLh=60×966×1×（2×8×300×1）=2.782×10 8 由圖 10—19取接觸疲勞壽命系數(shù) KHN1= KHN2=0.98由圖 10—21d按齒面強度查得齒輪的接觸疲勞強度極限H?lim=1480MPa。計算接觸疲勞許用應(yīng)力取失效概率為 1%，安全系數(shù) S=1，則【 H?】=MPa4.15089.0SKHlimN???ubdFZ5.2tE??=2.5?189.8 ??H453.9402.1.107682????因此，校核合格。3）按彎曲強度校核校核公式 ??FSaFFbdmYKT2????查表 10—5，齒形系數(shù) YFa3=2.45，應(yīng)力校正系數(shù) YFa3=1.65。扭矩 T3=1.86×106，彎曲強度極限 MPa0FE3??河南理工大學(xué)萬方科技學(xué)院本科畢業(yè)論文取安全系數(shù) S=1.25由圖 10—18取彎曲疲勞壽命系數(shù) KFN3=0.98計算彎曲疲勞許用應(yīng)力???SKFE3N3F?MPa4.7025.16980?載荷系數(shù) K=KAKvKFα KFβ =1.75×1.15×1.25×1=2.51??3F6Sa3F3F3 1.782104.5.85.2bdmYT2 ?? ??????因此，校核合格。3.4.2 二級減速器高速齒輪組（Z 4、 Z5）的設(shè)計與校核1）選定齒輪類型、精度等級、材料及齒數(shù)（1）按照前面所確定的傳動方案，選用直齒圓柱齒輪。（2）采煤機為一般工作機器，選用 7級精度。（3）選擇材料，參考《機械設(shè)計手冊 3》兩齒輪材料均選用20CrMnMo。（4）已知小齒輪齒數(shù) Z4=21，大齒輪 Z5=43。2）按齒面接觸強度設(shè)計按公式 d 4t≥2.32× 進行試算）（ 】【 Heu1KT2d3????（1）確定公式內(nèi)各計算數(shù)值試選載荷系數(shù) Kt=2.0。○1河南理工大學(xué)萬方科技學(xué)院本科畢業(yè)論文小齒輪傳遞的扭矩 T3=1.86?106N?mm?！?由《機械設(shè)計》教材表 10—7選擇齒寬系數(shù) d?=0.8?！?由表 10—6查得材料的彈性影響系數(shù) Ze=189.8 MPa 21?！?由圖 10—21d按齒面強度查得齒輪的接觸疲勞強度極限○5H?lim=1480MPa。由式 10—13計算應(yīng)力循環(huán)次數(shù)○6N4=60n4j Lh=60 =1.36×108）（ 130827.41??N5=8063.0.213?由圖 10—19取接觸疲勞壽命系數(shù) KHN4= KHN5=0.99○7計算接觸疲勞許用應(yīng)力○8取失效概率為 1%，安全系數(shù) S=1，則【 H?】= MPa2.1465809.SKHlimN??（2）計算試算小輪分度圓直徑 d1t○1d4t≥2.32× ）（ 】【 HZeu1KT2d3????=2.32× ）（ 2.146589.08.6023?=113.17計算圓周速度 v○2v= smn/79.2106.47.3.106dt4 ?????試算齒寬 bt○3河南理工大學(xué)萬方科技學(xué)院本科畢業(yè)論文bt= 536.90d1t???試算齒寬與齒高之比○4 hb模數(shù) mt= m89.21.7Z4t齒高 h=2.25mt=12.13=7.47hb計算載荷系數(shù)○5根據(jù) v=2.61m/s,7級精度，由圖 10—8查得動載荷系數(shù) Kv=1.15直齒輪齒間載荷分布系數(shù) KHα =KF? =1由表 10—2查得使用系數(shù) KA=1.75由表 10—4查得小齒輪對稱布置時齒向載荷分布系數(shù) KHβ =1.305由圖 10—13KFβ =1.25K=Kv =1.15×1.75×1.305×1=2.62??HAK?按實際載荷修正所算得分度圓直徑○6d4= d4t =113.17× =123.83t32.063計算模數(shù)○7m= m897.5213.Z4?選取模數(shù) m=7mm3）按齒根彎曲強度校核校核公式??FSaFFbdmYKT2????查表 10—5，齒形系數(shù) YFa4=2.76、Y Fa5=2.35，應(yīng)力校正系數(shù)河南理工大學(xué)萬方科技學(xué)院本科畢業(yè)論文YSa4=1.56、Y Fa5=1.68。Z4傳遞的扭矩 T3=1.86×106N m?，Z 5傳遞的扭矩 T4=3.70×106 Nm?彎曲強度極限 MPa0FE54??取安全系數(shù) S=1.25由圖 10—18取彎曲疲勞壽命系數(shù) KFN4=0.96，K FN5=0.98計算彎曲疲勞許用應(yīng)力???SKFE4N4F?Pa8.46025.190?.7.85FE5FMPa載荷系數(shù) K=KAKvKFα KFβ =1.75×1.15×1.25×1=2.51????4F6Sa4F3F4 25.37148.0.252bdmYT2 ?? ????????5F6Sa5F4F5 93.2743178.08.522bdK2 ??????）（）（因此，兩齒輪彎曲強度均足夠。3.4.3 二級減速器輸出齒輪組（Z 6、 Z7、 Z8、 Z9）的設(shè)計與校核3.4.3.1 Z6、 Z7的設(shè)計與校核河南理工大學(xué)萬方科技學(xué)院本科畢業(yè)論文1）選定齒輪類型、精度等級、材料及齒數(shù)（1）按照前面所確定的傳動方案，選用直齒圓柱齒輪。（2）采煤機為一般工作機器，選用 7級精度。（3）選擇材料，參考《機械設(shè)計手冊 3》兩齒輪材料均選用20CrMnMo。 滲碳淬火，58~62HRC。（4）已知小齒輪齒數(shù) Z6=19，惰輪 Z7=35。2）按齒面接觸強度設(shè)計按公式 d 6t≥2.32× 進行試算）（ 】【 Heu1KT2d43????（1）確定公式內(nèi)各計算數(shù)值試選載荷系數(shù) Kt=2.0?！?小齒輪傳遞的扭矩 T4=3.70?106N?mm?！?由《機械設(shè)計》教材表 10—7選擇齒寬系數(shù) d?=0.8?！?由表 10—6查得材料的彈性影響系數(shù) Ze=189.8 MPa 21。○4由圖 10—21d按齒面強度查得齒輪的接觸疲勞強度極限○5H?lim=1480MPa。由式 10—13計算應(yīng)力循環(huán)次數(shù)○6N6=60n4軸 j Lh=60 =1.36×108）（ 130827.41??N7=806.059.213?由圖 10—19取接觸疲勞壽命系數(shù) KHN6= KHN7=0.99○7計算接觸疲勞許用應(yīng)力○8取失效概率為 1%，安全系數(shù) S=1，則【 H?】= MPa2.1465809.SKHlimN??河南理工大學(xué)萬方科技學(xué)院本科畢業(yè)論文（2）計算試算小輪分度圓直徑 d1t○1d6t≥2.32× ）（ 】【軸 HZeu1KT2d43????=2.32× ）（ 2.146589.038.07263?=142.3計算圓周速度 v○2v= smn/51.31067.42..3106dt4 ?????試算齒寬 bt○3bt= 8.1td?試算齒寬與齒高之比○4 h模數(shù) mt= m49.7123Z6t?齒高 h=2.25mt=16.85=6.756hb計算載荷系數(shù)○5根據(jù) v=3.26m/s,7級精度，由圖 10—8查得動載荷系數(shù) Kv=1.05直齒輪齒間載荷分布系數(shù) KHα =KF? =1由表 10—2查得使用系數(shù) KA=1.75由表 10—4查得小齒輪對稱布置時齒向載荷分布系數(shù) KHβ =1.237由圖 10—13KFβ =1.25K=Kv =1.05×1.75×1.314×1=2.41??HAK?按實際載荷修正所算得分度圓直徑○6河南理工大學(xué)萬方科技學(xué)院本科畢業(yè)論文d6= d6t =142.3× =151.52t3K2.0413計算模數(shù)○7m= 6Z975.12.?選取模數(shù) m=8mm3）按齒根彎曲強度校核校核公式 ??FSaFFbdmYKT2????查表 10—5，齒形系數(shù) YFa6=2.97、Y Fa7=2.45，應(yīng)力校正系數(shù)YSa6=1.52、Y Fa5=1.65。Z6傳遞的扭矩 T4=3.70×106N?，Z 7傳遞的扭矩 T5=7.380×106 Nm?彎曲強度極限 MPa0FE76??取安全系數(shù) S=1.25由圖 10—18取彎曲疲勞壽命系數(shù) KFN4=0.96，K FN5=0.98計算彎曲疲勞許用應(yīng)力???SKFE6N6F?Pa8.46025.190?MPa.7.87FE7F載荷系數(shù) K=KAKvKFα KFβ =1.75×1.05×1.25×1=2.297????6F6Sa6F4F6 95.188198.02.7327bdmYT2 ?? ??????河南理工大學(xué)萬方科技學(xué)院本科畢業(yè)論文??7F6Sa7F5F7 1.503835819.0.4272bdmYKT2 ?? ??????）（）（因此，兩齒輪彎曲強度均足夠，校核合格。3.4.3.2、Z 8、 Z9的設(shè)計與校核因為齒輪 Z8與齒輪 Z7的材料、齒數(shù)、模數(shù)均一致，所以在此不再校核。只進行Z3的校核。1） 、已知參數(shù)：m=8mm,Z 9=43, d9=344mm b 9=0.8d6=121.6,d9=275.2mm材料：20CrMnMo，滲碳淬火，58~62HRC2） 、按齒面接觸強度校核校核公式:??HtEHu1bdKFZ5.2??????由表 10—6查得材料的彈性影響系數(shù) Ze=189.8 MPa 21載荷系數(shù) K，K= Kv ??HA?由圖 10—8查得動載荷系數(shù) Kv=1.15直齒輪齒間載荷分布系數(shù) KHα =KF =1由表 10—2查得使用系數(shù) KA=1.75由表 10—4查得齒輪非對稱布置時齒向載荷分布系數(shù) KHβ =1.336由圖 10—13KFβ =1.25河南理工大學(xué)萬方科技學(xué)院本科畢業(yè)論文K=Kv =1.15×1.75×1.336×1=2.6887??HAK?Ft= N10965.43105.82dT497 ???取齒寬系數(shù) =0.8d?計算應(yīng)力循環(huán)次數(shù)N9=60n3jLh=60×186.51×1×（2×8×300×1）=5.37×10 7 由圖 10—19取接觸疲勞壽命系數(shù) KHN9=0.98由圖 10—21d按齒面強度查得齒輪的接觸疲勞強度極限H?lim=1480MPa。計算接觸疲勞許用應(yīng)力取失效概率為 1%，安全系數(shù) S=1，則【 H?】= MPa4.15089.0SKHlimN???ubdFZ5.2tE??=2.5?189.8 ??H428.759.136.12078????因此，校核合格。3）按彎曲強度校核校核公式 ??FSaFFbdmYKT2????查表 10—5，齒形系數(shù) YFa9=2.35，應(yīng)力校正系數(shù) YFa9=1.68。河南理工大學(xué)萬方科技學(xué)院本科畢業(yè)論文扭矩 T7=1.86×106，彎曲強度極限 MPa0FE9??取安全系數(shù) S=1.25由圖 10—18取彎曲疲勞壽命系數(shù) KFN9=0.98計算彎曲疲勞許用應(yīng)力???SKFE9N9F?Pa4.7025.1680?載荷系數(shù) K=KAKvKFα KFβ =1.75×1.15×1.25×1=2.51??9F6Sa9F7F9 47.52834.12.1075.bdmYT2 ?? ??????因此，校核合格。3.4.4、行星減速器齒輪組的設(shè)計與校核3.4.4.1 a—c 傳動的設(shè)計與校核1）選定齒輪類型、精度等級、材料及齒數(shù)（1）按照前面所確定的傳動方案，選用直齒圓柱齒輪。（2）行星減速器對齒輪制造精度要求較高，選用 6級精度。（3）選擇材料，參考《機械設(shè)計手冊 3》齒輪材料均選用20CrMnMo。滲碳淬火，58~62HRC。（4）已知太陽輪齒數(shù) Z10=16，行星輪齒數(shù) Z11=22，內(nèi)齒圈齒數(shù)Z12=60。河南理工大學(xué)萬方科技學(xué)院本科畢業(yè)論文2）選擇行星輪數(shù)目，查《機械設(shè)計手冊 3》表 17.2—1選擇行星輪數(shù)目，取 nw=4。3）按接觸強度計算 a—c傳動模數(shù)輸入轉(zhuǎn)矩 T7=7.64×106查《機械設(shè)計手冊 3》表 17.2—116，載荷不均勻系數(shù) Kc=1.15.則，小齒輪名義轉(zhuǎn)矩 Ta= mN???6cw71095.2Kn按公式 d 10t≥2.32× 進行試算）（ 】【 HZeu2d3????（1）確定公式內(nèi)各計算數(shù)值試選載荷系數(shù) Kt=2.0?！?小齒輪傳遞的名義轉(zhuǎn)矩 Ta=2.1965?106N?mm。○2選擇齒寬系數(shù) d?=1?！?由表 10—6查得材料的彈性影響系數(shù) Ze=189.8 MPa 21?！?由圖 10—21d按齒面強度查得齒輪的接觸疲勞強度極限○5H?lim=1480MPa。由式 10—13計算應(yīng)力循環(huán)次數(shù)○6N10=60n10j Lh=60 ）（ 1308246.01??=6.00×107由圖 10—19取接觸疲勞壽命系數(shù) K HN10=0.99○7計算接觸疲勞許用應(yīng)力○8取失效概率為 1%，安全系數(shù) S=1，則河南理工大學(xué)萬方科技學(xué)院本科畢業(yè)論文【 H?】= MPa2.1465809.SKHlimN??（2）計算試算太陽輪分度圓直徑 d10t○1d10t≥2.32× ）（ 】【 HZeu1KT2da3????=2.32× ）（ 2.146589.3710965.23??=116.235計算圓周速度 v○2v= smn/27.110646.8235.4.106dt ?????試算齒寬 bt○3bt= .1td?試算齒寬與齒高之比 h○4模數(shù) mt= m26.71.35Zd4t?齒高 h=2.25mt=16.35=7.11hb計算載荷系數(shù)○5根據(jù) v=1.27m/s,6級精度，由圖 10—8查得動載荷系數(shù) Kv=1.03直齒輪齒間載荷分布系數(shù) KHα =KF? =1由表 10—2查得使用系數(shù) KA=1.75由表 10—4查得小齒輪非對稱布置時齒向載荷分布系數(shù)KHβ =1.305河南理工大學(xué)萬方科技學(xué)院本科畢業(yè)論文由圖 10—13KFβ =1.25K=Kv ??HAK?=1.03×1.75×1.305×1=2.35按實際載荷修正所算得分度圓直徑○6d10= d10t =116.235× =122.65t32.035計算模數(shù)○7m= m65.71.2Z0?選取模數(shù) m=8mm3）按齒根彎曲強度校核校核公式 ??FSaFFbdmYKT2????查表 10—5，齒形系數(shù) YFa10=2.97、Y Fa11=2.72，應(yīng)力校正系數(shù)YSa10=1.52、Y Fa11=1.57。Z10傳遞的名義轉(zhuǎn)矩 Ta=2.1965×106N?，Z 11傳遞的扭矩Tb=3.32×106 N?彎曲強度極限 MPa0FE54??取安全系數(shù) S=1.25由圖 10—18取彎曲疲勞壽命系數(shù) KFN4=0.96，K FN5=0.98計算彎曲疲勞許用應(yīng)力???SKFE4N10F?Pa8.46025.190?MPa.7.85FE1F河南理工大學(xué)萬方科技學(xué)院本科畢業(yè)論文載荷系數(shù) K=KAKvKFα KFβ =1.75×1.03×1.25×1=2.25??10F6Sa10F10 43.81252.19705.2bdmYT2 ?? ????????1F6Sa1FbF1 0.35481727.03.5dK2 ??????因此，兩齒輪彎曲強度均足夠。4）a—c 傳動的變位計算采取等變位齒輪傳動，變位系數(shù) x10= 。12x??根據(jù)《機械設(shè)計手冊 3》表 16.2—11公式x= =1-0.9358=0.06422Zsinha???取 x =0.065，則 x10 065.12??節(jié)圓直徑 ○1 7mZd8110?‘嚙合角 等變位齒輪傳動嚙合角 ?20'??○2齒頂高 ??10a10axh???m○3=1.065×8=8.52 mm h m?1a??1ax??河南理工大學(xué)萬方科技學(xué)院本科畢業(yè)論文=0.935×8=7.48 mm齒根高 mxch10a10f ）（ ????○4=（1+0.25-0.065）×8=9.48 mmxch1a1f ）（ ????=（1+0.25+0.065）×8=10.52 mm齒頂圓直徑 10a10ah2d??○5=128+2×8.52=145.04 mm1a1ah2d??=176+2×7.48=190.96 mm齒根圓直徑 10f10fh2d??○6=128-2×9.48=109.04 mm10f1fh2d??=176-2×10.52=154.96 mm中心距 a○7 2d101???= 768河南理工大學(xué)萬方科技學(xué)院本科畢業(yè)論文=152 mm 中心距變動系數(shù) 等變位齒輪傳動，中心距變動系數(shù) y=0○8齒頂高變動系數(shù) 等變位齒輪傳動，齒頂高變動系數(shù) 0y??○93.