【正文】 目 錄前言 11 采煤機行走部 3 采煤機行走部設(shè)計總體方案 3 采煤機主要參數(shù) 3 采煤機行走機構(gòu)與驅(qū)動方式的總體設(shè)計方案 32行走部傳動總設(shè)計 6 行走部電動機的選擇 6 行走部傳動比分配 63 行走部零件的初步設(shè)計及強度校核 8 8，Z2初步設(shè)計及強度校核 8 行走部齒輪Z3，Z4的初步設(shè)計及強度校核 15 行走部二級行星齒輪Z5，Z6，Z7的初步設(shè)計及強度校核 23 行走部軸的校核及軸承壽命計算 30 行走部Ⅰ軸的初步設(shè)計、校核及軸承壽命計算 30 行走部II軸的初步設(shè)計及校核及軸承壽命計算 363. 2. 3 二級行星輪軸初步設(shè)計及強度校核及軸承壽命計算 403. 2. 4 二級行星架支承軸承計算 43結(jié)論 45致謝 46參考文獻 47附錄A 48附錄Ｂ 52前言我國和世界其他主要采煤國家一樣，20世紀50年代采煤機械化尚處于開發(fā)和探索階段。1950年，吉林蛟河煤礦首先引進使用前蘇聯(lián)KM1型截煤機，實際上這是一種深截盤（—）的煤層掏槽機械。1951年，黑龍江雙鴨山煤礦首先引進使用了前蘇聯(lián)頓巴斯1型采煤機（康拜因），這是一種深截框式采煤機械?？蛋菀虍敃r在我國得到了較廣泛使用，據(jù)1957年煤炭工業(yè)部對開灤礦務(wù)局的12個工作面的抽樣調(diào)查表明，這種機采比炮采具有較好的生產(chǎn)技術(shù)經(jīng)濟指標。在破碎頂板條件下，雞西礦務(wù)局小恒山礦改變康拜因的截深取得了成功。1960年該礦的201工作面頂板破碎，因產(chǎn)量及工效低、材料消耗大，后研究改造原設(shè)備的截框，月產(chǎn)量從原來的42567433t增加到1102713722t。這也是從深截式向淺截式發(fā)展的一種嘗試。，則始于1964年雞西礦務(wù)局小恒山礦，該礦首先引進使用波蘭淺截式固定滾筒采煤機。阜新礦務(wù)局清河門礦則與1966年開始使用雞西煤礦機械廠生產(chǎn)的MLQ64型淺截式固定滾筒采煤機，并配用了SGW44型可彎曲刮板輸送機，開創(chuàng)了我國自行研制生產(chǎn)普通機械化采煤成套裝備的新局面。經(jīng)過5年連續(xù)生產(chǎn)，達到了高效、低耗和安全要求。于此同時，開灤、雞西等礦務(wù)局把原來用的康拜因、截裝機改成淺截式滾筒采煤機，取得了良好的效果。隨后，在全國范圍內(nèi)廣泛進行了這種采煤機的技術(shù)改造，成效顯著，為進一步推動普通機械化采煤起到了重要的作用。20世紀70年代初期，我國煤礦使用的采煤機主要有：固定滾筒采煤機MLQ64型和單搖臂滾筒采煤機MLQ180型，以及由截煤機、康拜因改裝成的固定滾筒采煤機，此外尚有少量其他型滾筒采煤機，但都是屬于80KW以下的小功率采煤機。70年代后期，由于綜合機械化采煤裝備的引進個發(fā)展，促進了中功率采煤機的研制成功，也改善并發(fā)展了普通機械化采煤裝備。80年代初期，引進了采煤機的整體（如英國AM500型）和關(guān)鍵零部件（如德國EDW300型）的制造工藝技術(shù)，補充了我國發(fā)展大功率采煤機的不足。同時，還引進了國內(nèi)尚缺的綜采工作面三機或單機，如俄羅斯薄煤層K103型、用于急傾斜的AK1型綜采機和英國安德森420型爬底板采煤機、美國3LS3E電牽引采煤機。在仿制的基礎(chǔ)上，研制和發(fā)展了MLS3型系列、MAX型系列和AM500型系列。并在廣泛吸收國外幾種采煤機長處的基礎(chǔ)上，結(jié)合我國煤田條件，自行設(shè)計了具有彎搖臂和無鏈牽引的MG行系列，同時也研制了一批適用與破碎頂板、大傾角、薄煤層等困難條件下的中功率采煤機。20世紀70年代中期，德國Eickhoff公司和美國JOY公司相繼研制出直流電牽引采煤機。此后，世界上各主要采煤機研究制造公司均對電牽引采煤機進行了大量的研究開發(fā)。80年代后期出現(xiàn)了交流電牽引采煤機。90年代，開發(fā)出集電子電力、微電子、信息管理以及計算機智能技術(shù)于一體的大功率電牽引采煤機。如美國JOY公司的LS系列，英國LongAirdox公司的Electura、EL系列，德國Eickhoff公司的EDW系列、SL系列，日本三井三池制作所的MCLEDR系列等電牽引采煤機。電牽引采煤機以其性能參數(shù)優(yōu)、可靠性高、自動化程度高、操作方便、監(jiān)控保護及檢測功能完善和經(jīng)濟效益高等有點被迅速推廣使用。1991年，煤炭科學(xué)研究總院上海分院與波蘭合作，在國內(nèi)率先研制成功我國第一臺采用交流交頻調(diào)速技術(shù)的 薄煤層爬底板采煤機后，上海分院優(yōu)先后研制成功了截割電動機縱向布置的交流電牽引采煤機、截割電動機橫向布置的適用于中厚和較薄煤層的交流電牽引采煤機。目前，上海分院研制的MG系列電牽引采煤機已形成9大系列共幾十個品種。到目前為止，國內(nèi)采煤機生產(chǎn)廠家均對交流電牽引采煤機進行了大量的研制開發(fā)。如太原礦上機器集團有限公司與上海分院合作，將AM500液壓牽引采煤機改造成MG375/830WD型交流電牽引采煤機后，又研制成功了MGTY400/、MGTY500/；雞西煤礦機械有限公司與上海分院合作將MG2300W型液壓牽引采煤機改造成MG668WD型交流電牽引采煤機后，又開發(fā)了MG200/463型、MG400/985型、MG750/2040型交流電牽引采煤機；西安煤礦機械廠研制成功了MG300/700型、MG500/1130型、MG750/1910型交流電牽引采煤機；遼源煤礦機械廠在1998年與邢臺礦業(yè)集團合作研制成功我國應(yīng)用電磁滑差離合器調(diào)速技術(shù)的MG668WD型電牽引采煤機，又開發(fā)了MG500/1220型、MG650/1600型電牽引采煤機；無錫盛達機械制造有限公司開發(fā)研制成功應(yīng)用開關(guān)磁阻電動機調(diào)速技術(shù)的MG200/500型、MG250/600型、MG300/700型電牽引采煤機。經(jīng)過近20年的研制開發(fā)，我國的交流電牽引采煤機已逐步走向成熟。交流電牽引技術(shù)的應(yīng)用滿足了不同煤礦用戶的使用要求，為煤礦生產(chǎn)的技術(shù)進步起到了積極的推動作用[12]。1 采煤機行走部 采煤機行走部設(shè)計總體方案 采煤機主要參數(shù)搖臂回轉(zhuǎn)中心距 4620 mm過煤高度 280 mm采煤高度 —適用傾角 ≤250機面高度 牽引力 326 KN牽引速度 0—總功率 312 KW左右截割功率 130KW牽引功率 52 KW 采煤機行走機構(gòu)與驅(qū)動方式的總體設(shè)計方案采煤機行走部包括行走機構(gòu)和行走驅(qū)動裝置兩部分。行走機構(gòu)是直接移動采煤機的裝置，它分為鋼絲繩牽引、鏈牽引及無鏈牽引三種。行走驅(qū)動裝置用來驅(qū)動牽引機構(gòu)，并實現(xiàn)牽引速度的調(diào)節(jié)。按調(diào)速傳動方式有機械傳動、液壓傳動和電傳動，分別稱為機械牽引、液壓牽引和電牽引。行走驅(qū)動裝置位于采煤機上的稱為內(nèi)牽引，位于工作面兩端的稱為外牽引。在行走機構(gòu)方面，鋼絲繩牽引的牽引力小，易發(fā)生斷繩事故，并且斷裂后不易重新連接，故這種牽引機構(gòu)已被淘汰。液壓牽引采煤機上廣泛使用的是鏈牽引，鏈牽引的特點是：強度高，承載能力大，能滿足采煤機增大牽引力和提高牽引素的的要求；鏈牽引是依靠鏈輪齒和鏈環(huán)相嚙合，工作較可靠；牽引鏈使用壽命長，一般可用6個月以上。斷鏈時彈性小，不宜傷人，斷鏈后用連接環(huán)連接，十分方便；牽引鏈的節(jié)距較大，當鏈輪作等速運轉(zhuǎn)時，牽引鏈相對鏈輪的移動是周期性變化的，這是產(chǎn)生動載荷的原因之一。鏈牽引的缺點是牽引速度不均勻，致使采煤機負載不平穩(wěn)，齒數(shù)越少，速度波動越大。鏈牽引彈性伸長量的存在，使采煤機移動產(chǎn)生震動，其最大振幅可達到50~80mm，引起切屑斷面的急劇變化，從而導(dǎo)致采煤機載荷發(fā)生大的變化，使零件承受較大的動載荷，這是鏈牽引的最大缺點。近年來廣泛使用了無鏈牽引采煤機，其優(yōu)點在于：取消了工作面的牽引鏈，消除了斷鏈和跳鏈傷人事故，工作安全可靠；在同一工作面內(nèi)可以同時使用兩臺或者多臺采煤機，從而可降低生產(chǎn)成本，提高工作效率；牽引速度的脈沖比鏈牽引小得很多，使采煤機運行較平穩(wěn)。鏈軌式雖然也是鏈條，但強度余量較大，彈性變形對牽引速度的影響較?。粻恳Υ?，能適應(yīng)大功率采煤機和高產(chǎn)高效的需要。取消了鏈牽引的張緊裝置，使工作面切口縮短。對底板起伏、工作面彎曲、煤層不規(guī)則等的適應(yīng)性強；適應(yīng)采煤機在大傾角（可達45176。）條件下工作，利用制動器還可以使采煤機的防滑問題得到解決。在行走驅(qū)動裝置方面，機械牽引其特點是工作可靠，但只能有級調(diào)速，且傳動結(jié)構(gòu)復(fù)雜，目前已很少使用了。液壓牽引，液壓調(diào)速行走部是利用容積式液壓傳動的調(diào)速特性來實現(xiàn)調(diào)速性能的行走部，具有無級調(diào)速特性，且換向、停止、過載保護易于實現(xiàn)，便于根據(jù)負載變化實現(xiàn)自動調(diào)速，保護系統(tǒng)比較完善；但是其缺點是效率低，油液容易污染，致使零部件容易損壞，使用壽命較低。由于液壓牽引采煤機制造精度要求高，在井下易被污染，因而維修困難，使用費用高，效率和可靠性較低的缺點，各采煤大國都在大力研發(fā)并發(fā)展電牽引采煤機。電牽引采煤機的優(yōu)點是：1) 具有良好的牽引特性?？稍诓擅簷C前進時提供牽引力，使機器克服阻力移動；也可在采煤機下滑時進行發(fā)電制動，向電網(wǎng)反饋電能。2) 可用于大傾角煤層。牽引電動機軸端裝有停止時防止采煤機下滑的制動器。~，因此電牽引采煤機可以用在40176。傾角的煤層。3) 運行可靠，使用壽命長。電牽引和液壓牽引不同，前者除了電動機的電刷和整流子有磨損外，其他件均無磨損，因此使用可靠，故障少，壽命長，維修工作量小。4) 反應(yīng)靈敏，動態(tài)特性好。電子控制系統(tǒng)能將多種信號快速傳遞到調(diào)節(jié)器中，以便及時調(diào)整各參數(shù)，防止機器超載荷運行。5) 效率高。電牽引采煤機將電能轉(zhuǎn)化為機械能只做一次轉(zhuǎn)換，；而液壓牽引由于能量的幾次轉(zhuǎn)換，再加上存在的泄露損失、機械摩擦損失和液壓損失，~。6) 結(jié)構(gòu)簡單。電牽引部的機械傳動系統(tǒng)機構(gòu)簡單，尺寸小，重量輕。7) 有完善的檢測和顯示系統(tǒng)。采煤機在運行中，各種參數(shù)如電壓、電流、溫度、速度等均可檢測和顯示。當某些參數(shù)超過允許值時，便會發(fā)出警報信號，嚴重時可以自行切斷電源。綜合上面行走機構(gòu)和行走驅(qū)動裝置的優(yōu)缺點的表述，在本次設(shè)計中，主要采用了電牽引、齒輪—銷軌式無鏈牽引的設(shè)計方案。采煤機的部分功率是通過牽引部減速器傳遞的。牽引部工作條件惡劣，外形尺寸受到嚴格限制，可靠性要求很高。牽引部的總傳動比一般在200左右，減速級數(shù)為3—5級；采用了二級行星減速器在增大傳動比的同時減少了齒輪的數(shù)量，簡化結(jié)構(gòu)，降低成本[12]。2行走部傳動總設(shè)計 行走部電動機的選擇依照給定的設(shè)計數(shù)據(jù)，通過查閱資料得其主要技術(shù)參數(shù)如下表2—1 電機參數(shù)：表2—1 電機參數(shù)電機型號功率(kw)轉(zhuǎn)速(n/min)電壓（V）YBQYS—25251460380 行走部傳動比分配MG265/312WD的采煤機的牽引速度要求：該機構(gòu)主要由箱體，原電機，輸出軸，減速部分，潤滑系統(tǒng)等組成。電動機功率25kw，電動機轉(zhuǎn)速1460r/min，傳動比，根據(jù)設(shè)計需要，欲把行走速度為7m/min左右，所以,本設(shè)計結(jié)構(gòu)采用直齒傳動和行星傳動：通過類比及查閱資料，初步確定傳動比如下表2—2 傳動比的分配：表2—2 傳動比的分配MG265/312WD牽引部傳動比初步確定齒數(shù)為表2—23 齒數(shù)分配：表2—3 齒數(shù)分配MG265/312WD牽引部齒數(shù)確定Z3=331324621324623 行走部零件的初步設(shè)計及強度校核 ，Z2初步設(shè)計及強度校核在初步設(shè)計齒輪時，Z1,Z2齒輪材料初定為20CrMnTi。模數(shù)m=6, 齒數(shù)Z1=25, Z2=36。一．齒面接觸強度計算根據(jù)齒面接觸強度，可按下列公式估算齒輪傳動的尺寸(mm)(mm)式中：K— 載荷系數(shù)常用值,K=2；、— 剛對鋼配對的齒輪副的值，表13175[3]得 直齒輪=48=766；— 齒寬系數(shù)，表13177[3]圓整，取=，則=；— 許用接觸應(yīng)力，推薦 ；— 試就驗齒輪的接觸疲勞極限，=1500MPa 取較小值；圖13124(b) [3] =1650MPa=1500MPa 取較小值?！? 齒根彎曲強度計算在初步設(shè)計齒輪時，根據(jù)齒根彎曲強度，可按下列公式估算齒輪的模數(shù)：(mm)式中：— 模數(shù)系數(shù)，由表13178[3]得直齒輪時，；— 許用齒根應(yīng)力， ； — 齒輪材料的彎曲疲勞強度的基本值，由圖1315[3] ；— 復(fù)合齒形系數(shù)，；YFa— 齒形系數(shù)按圖13138[3]可查時，當時， =，當時，=。YSa— 應(yīng)力修正系數(shù)按圖13143[3]查時，當時，；當時。 兩者比較取大者，取后者。則 取 =6mm Z1 =25 Z2=36,Z2齒的幾何尺寸1．嚙合角：根據(jù)=61 P6 查得：==+=+得 =[3]查得變位系數(shù) X1= X2=2．實際中心距：===3. 分度圓分離系數(shù)y：4. 齒頂高變動系數(shù)：：?。?==176。===1. 計算接觸應(yīng)力：小輪：=ZB (3—1)大輪：=ZD (3—2)式中：— 使用系數(shù)，見表13181[3]、表13182[3]原動機工作特性示例及表13183[3]工作機工作特性示例，取=；— 動載系數(shù)，由圖13114[3]查得KV=；— 接觸強度計算的齒向載荷分布系數(shù)，見表13199[3]=++ b==63mm=++=—