【正文】 采或高檔普采工作面、也可與薄煤層液壓支架配套組成綜采工作面。 垂直滾筒結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)是，滾筒結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，制造方便；破碎煤層時(shí)，截齒沿層里運(yùn)動(dòng)，截齒所受截割阻力小，采煤機(jī)能耗比較低；這種滾筒只能在煤層厚度變化不大的薄煤層中工作，或與其 他結(jié)構(gòu) 形式的破煤結(jié)構(gòu)組合在一起共同工作，滾筒的適應(yīng)性小。 這種結(jié)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，制造方便；集落煤和裝煤功能于一體；煤的坡度大，及其能耗低。 綜合上述各種結(jié)構(gòu)的優(yōu)缺點(diǎn)，結(jié)合該采煤機(jī)是在煤層厚度小的薄煤層中工作，適用螺旋滾筒結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)，所以實(shí)現(xiàn)破碎煤壁功能結(jié)構(gòu)方案選擇螺旋滾筒結(jié)構(gòu)。 一種是與落煤結(jié)構(gòu)相結(jié)合，不僅具有落煤功能，而且兼有裝煤功能。經(jīng)驗(yàn)表明，通常還有 5%~20%的采落煤不能裝入輸送機(jī)里而留在工作面底板上，這些沒被稱為浮煤。另一種是專門用于裝煤的結(jié)構(gòu)，如犁地的犁一般，被單獨(dú)的牽引機(jī)構(gòu)牽引，在工作面往返運(yùn)行，把碎落在底板上的煤裝入輸送機(jī)里。通過改變油泵的排油方向和排油量的大小，改變油馬達(dá)的旋轉(zhuǎn)方向和轉(zhuǎn)速以實(shí)現(xiàn)牽引的換向和牽引速度的調(diào)整。 遼寧工程技術(shù)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 7 圖 21 液壓傳動(dòng)系統(tǒng)方框圖 Hydraulic system block diagram 電氣傳動(dòng) 電氣傳動(dòng)的牽引方式又稱 “ 電牽引 ” ，就是用可以調(diào)速的直流電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)牽引部。在電動(dòng)機(jī)的控制回路中裝設(shè)了可控硅調(diào)速回路，該回路可接受兩個(gè)反饋信號(hào)，一個(gè)是牽引鏈輪的轉(zhuǎn)速，經(jīng)截割部電動(dòng)機(jī)的截割回路反饋到控硅調(diào)速回路實(shí)現(xiàn)電機(jī)轉(zhuǎn)速的調(diào)節(jié)。 根據(jù)該薄煤層采煤機(jī)的工作環(huán)境，傳動(dòng)方式選擇液壓傳動(dòng)。 錨鏈牽引機(jī)構(gòu) 采煤機(jī)錨鏈牽引方式有兩種：內(nèi)牽引和外牽引。實(shí)際上不得不采用兩條牽引鏈，采煤機(jī)更加復(fù)雜，操 縱更不便； 3) 由于牽引鏈要在工作面上移動(dòng)，使采煤機(jī)的牽引阻力比內(nèi)牽引約大 15%~20%；而且牽引鏈的彈性振動(dòng)較大，引起采煤機(jī)的動(dòng)載荷也較大； 4) 采煤機(jī)在工作面上移動(dòng)的比內(nèi)牽引時(shí)輕，在一定條件可能影響采煤機(jī)的工作穩(wěn)定性； 5) 截割部和牽引部相距很遠(yuǎn)，給操縱造成一些困難。 和鋼絲繩牽引相比較，錨牽引具有如下特點(diǎn)： a) 錨鏈強(qiáng)度高，承載能力大，能滿足采煤機(jī)增大牽引力和提高牽引速度的要求； b) 錨鏈牽引是鏈輪輪齒與鏈環(huán)相嚙合，工作較可靠，并便于采用外牽引方式； c) 錨鏈?zhǔn)褂脡勖^長，一般在六個(gè)月以上。 無鏈牽引 無鏈牽引采煤機(jī)直接利用敷設(shè)在工作面輸送機(jī)上的軌道運(yùn)行。 電動(dòng)機(jī) — 固定減速箱 — 搖臂 — 行星齒輪傳動(dòng) — 滾筒 張帥：薄煤層滾筒采煤機(jī)總體方案設(shè)計(jì) 與 搖臂設(shè)計(jì) 10 這種傳動(dòng)系統(tǒng)特點(diǎn)是，在傳動(dòng)系統(tǒng)的末端是行星傳動(dòng)，使其前幾級(jí)的傳動(dòng)比減小，系統(tǒng)簡(jiǎn)化，而行星傳動(dòng)的齒輪魔術(shù)也減小，由于在滾筒內(nèi)設(shè)有行星傳動(dòng)，滾筒筒轂直徑大，因此這種傳動(dòng)系統(tǒng)適于中厚以上煤層的采煤機(jī)；搖臂側(cè)置，滾筒臥底量大； 由于搖臂側(cè)置，其支撐剛性在設(shè)計(jì)時(shí)優(yōu)先應(yīng)注意保證；搖臂與固定減速箱內(nèi)部機(jī)件的聯(lián)接也容易松動(dòng)，應(yīng)注意加固。 該采煤機(jī)是在煤層較低的空間內(nèi)工作，要求機(jī)身不應(yīng)過大，第（ 4）種方案結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，剛度大適合該采煤機(jī)的要求。至今這些輔 助功能已成為現(xiàn)代采煤機(jī)所必須的。 當(dāng)煤層厚度變化時(shí)，兩個(gè)滾筒的工作高度應(yīng) 當(dāng)變化，這就需要能實(shí)現(xiàn)適應(yīng)煤層厚度變化的功能結(jié)構(gòu)，這種結(jié)構(gòu)稱為采煤機(jī)的調(diào)高裝置。對(duì)于雙滾筒采煤機(jī)而言，借助于兩個(gè)滾筒到賬高度的變化的改變，能就完全適應(yīng)煤層厚度等于或小于滾筒直徑的變化情況。一旦機(jī)器牽引部失靈，采煤機(jī)有可能下滑。因此降塵是采煤機(jī)的一個(gè)重要輔助功能。 4) 實(shí)現(xiàn)滾筒自動(dòng)調(diào)高，避免滾筒截割工作面頂板和底板，從而引起采煤機(jī)牽引速度降低，避免煤塵大量生成。壓力水由設(shè)在工作面下順槽的遼寧工程技術(shù)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 13 水泵供水。當(dāng)壓力水有設(shè)在機(jī)身的噴咀噴出為外噴霧。懸鏈固定板用幾節(jié)懸鏈與尼龍電纜夾板相連。 張帥：薄煤層滾筒采煤機(jī)總體方案設(shè)計(jì) 與 搖臂設(shè)計(jì) 14 4 采煤機(jī)主要特點(diǎn)及主要參數(shù) 采煤機(jī)的主要特點(diǎn) (1)兩臺(tái)截割電機(jī)分別橫向布置在左右搖臂上，使整體結(jié)構(gòu)較為緊湊，且取消了圓錐齒輪傳動(dòng)，增加了傳動(dòng)系統(tǒng)的可靠性，并且使截割電機(jī)的維修和更換較為方便。 (8)采用彎搖臂設(shè)計(jì)，提高裝煤效果，行星頭外徑小，整體長度短，保證臥底要求和縮短整機(jī)機(jī)身長度。 (12)主泵、馬達(dá)富裕系數(shù)大，采用國際名牌產(chǎn)品，可靠性高。)： ≤30176。 T截深（ m） 。 由裝機(jī)功率估算出，截割部驅(qū)動(dòng)功率為 100kw， 由此選出防爆電機(jī)型號(hào)為 YBCS3100。 各級(jí)傳動(dòng)比分配如下： 1 ? 2 167i 3 ? 各軸轉(zhuǎn)矩 0 軸： 0 軸即電動(dòng)機(jī)軸 0 100rPP?? kw 1470n? r/min 300 0 100 n ?? ? ? ? Nm 行星 傳動(dòng)機(jī)構(gòu) 4 3 04 3 P? ???????????齒 齒 kw 33 ? ? r/min 3 344 4 n ?? ? ? Nm? 中速軸齒輪模數(shù)的確定及校核 選擇齒輪材料 查 參考文獻(xiàn) [1]表 817 小齒輪選用30 r niCMT滲碳淬火 大齒輪選用r i滲碳淬火 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31 2 2(~)tv npn?估取圓周速度tv=4m/s， 查參考文獻(xiàn) [1]表 814， 表 815 選取 公差組 8 級(jí) 小輪分度圓直徑2d，由下式得 ? ?232 221 EHddHZ Z ZKT uu????????? ???? （ 61） 齒寬系數(shù)d?查 參考文獻(xiàn) [1]表 823 按齒輪相對(duì)軸承為非對(duì)稱布置，取?? 小輪齒數(shù)1Z， 選取1=18 張帥：薄煤層滾筒采煤機(jī)總體方案設(shè)計(jì) 與 搖臂設(shè)計(jì) 20 大輪齒數(shù)2Z 21 ????? 圓整取2Z=30 齒數(shù)比u 21 30/? ? 傳動(dòng)比誤差 u/u? ? ?u / u = 1 . 6 7 1 . 6 7 / 1 . 6 7 0?? 誤差在5%?范圍內(nèi)，合適 小輪轉(zhuǎn)矩T由 公 式得 6 6 62 2 295510 ?? ??? ?? Nm? （ 62） 載荷系數(shù) K 由 公 式得 AVKKKKK??? （ 63） 使用系數(shù)A， 查 參考文獻(xiàn) [1]表 820 得 AK= 動(dòng)載荷系數(shù)V 查 參考文獻(xiàn) [1]圖 857 得初值Vt = 齒向載荷分布系數(shù)K? 查 參考文獻(xiàn) [1]圖 860 ?= 齒間載荷分配系數(shù)?由 公 式 (及0?得 12 cosZZ??? ? ?????? ? ? ????????? （ 64） 30????? ? ? ????????? 查表 821 并插值 K?= 則動(dòng)載荷系數(shù) K 的初值 ????? 彈性系數(shù)EZ 查 參考文獻(xiàn) [1]表 822 EZ= N mm 節(jié)點(diǎn)影響系數(shù)H 查 參考文獻(xiàn) [1]圖 864 ? ?120x x 0?? ??， HZ= 重合度系數(shù)? 查 參考文獻(xiàn) [1]圖 865 ?0?? ?= 許用接觸應(yīng)力? ?H? 由 公 式得 ?? limH H N WHZZS??? ?? （ 65） 接觸疲勞極限應(yīng)力 limH?查 參考文獻(xiàn) [1]圖 869 limH?=585Nmm? 遼寧工程技術(shù)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 21 應(yīng)力循環(huán)次數(shù)由 公 式得 81 60 604201(83008) njL? ???????? （ 66） 8821 . ?? ?? 則，查 參考文獻(xiàn) [1]圖 870 得接觸強(qiáng)度的壽命系數(shù)12,NNZZ(不允許有點(diǎn)蝕 ) 121NNZZ?? 硬化系數(shù)WZ 查 參考文獻(xiàn) [1]圖 871 及說明 WZ=1 接觸輕度安全系數(shù)HS 查 參考文獻(xiàn) [1]表 827，按一般可靠度查 min.0~ ?取HS= ?????? ? Nmm? 故2d的設(shè)計(jì)初值2td為 2326 ??? ? ? ? ?????? ????mm 齒輪模數(shù) m 11/ ? ? ? 查 參考文獻(xiàn) [1]表 83 m=11mm 小輪分度圓直徑的參數(shù)圓整值 111811198tdZm?? ???mm 圓周速度 1198700/???? ? ? , KK? ?? 小輪分度圓直徑11198tdd???mm 大輪分度圓直徑22 1130330dmZ???mm 中心距 a 張帥：薄煤層滾筒采煤機(jī)總體方案設(shè)計(jì) 與 搖臂設(shè)計(jì) 22 ? ? ? ?12 11 18 30 26422mZ Za ? ? ?? ? ?mm 齒寬 b 1min ??? ?? ?mm 大輪齒寬 2 155bb??mm 小輪齒寬? ?12 5~10 158? ?mm 齒根 彎曲疲勞強(qiáng)度校核計(jì)算 由 公 式 ? ?212 aaF F S FKT YYYbd ???? ? ? （ 67） 齒形系數(shù) aFY 查 參考文獻(xiàn) [1]圖 867 小輪 1aFY= 大輪 2aF= 應(yīng)力修正系數(shù) aSY 查 參考文獻(xiàn) [1]圖 867 小輪 1aSY= 大輪 2aS= 重合度系數(shù)Y? 由 公 式 ????? ?? ? （ 68） 許用彎曲應(yīng)力? ?F? 由 公 式 lim /F Nx FYYS??? （ 69） 彎曲疲勞極限 limF? 查 參考文獻(xiàn) [1]圖 872 lim1F?=460 2Nmm lim2F?=390 2Nmm 彎曲壽命系數(shù)Y 查 參考文獻(xiàn) [1]圖 873 1NY=2=1 尺寸系數(shù)x 查 參考文獻(xiàn) [1]圖 874 x=1 安全系數(shù)FS 查 參考文獻(xiàn) [1]表 827 FS= 則 ??lim11 11/ 46011/ FYYS??? ????2Nmm 遼寧工程技術(shù)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 23 ?? lim22 22/ 39011/ FNx FYYS??? ????2Nmm 故 61 ? ? ? ?? ? ? ??? 2Nmm? ?1F?? 62 ? ? ? ?? ?? ? ???2Nmm? ?2F 齒根彎曲強(qiáng)度滿足。 遼寧工程技術(shù)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 27 幾何尺寸計(jì)算 分度圓直徑 17 6 10 2aad Z m? ? ? ? ?mm 21 6 126ccd Z m? ? ? ? ?mm 59 6 35 4bbd Z m? ? ? ? ?mm 齒輪強(qiáng)度驗(yàn)算 由于 2ZX(A)的工作特點(diǎn)，只需 按其齒根彎曲應(yīng)力的強(qiáng)度條件公式進(jìn)行校核計(jì)算，即 F FP??? （ 611） 首先按公式計(jì)算齒輪的齒根應(yīng)力，即 0F F A V F F F PK K K K K?????