【正文】 查齒輪接觸疲勞強度極限圖，取 2lim 1000 N /m mH? ? ；查齒輪彎曲疲勞強度極限圖，取 2lim 500N /mmF? ? 。 行星齒輪減速器的設(shè)計 已知條件 根據(jù)設(shè)計要求，此行星齒輪傳動結(jié)構(gòu)緊湊、體積較小、工作環(huán)境差、沖擊較大。該減速器的結(jié)構(gòu)特點： （ 1） 行星齒輪傳動采用 3K型傳動形式，而以前的傳動系統(tǒng)采用三級圓柱齒輪和二級行星齒輪傳動。有支重輪時取 0． 89～ 0． 92，無支重輪時取 0． 71～0． 74； 中國礦業(yè)大學(xué) 2020 屆本科生畢業(yè)設(shè)計 第 20 頁 2? —— 驅(qū)動裝置減速器的傳動效率，％。 單側(cè)履帶行走機構(gòu)牽引力的計算確定 履帶行走機構(gòu)的最小牽引力應(yīng)滿足掘進機在最大設(shè)計坡度上作業(yè)、爬坡和在水平路面上轉(zhuǎn)彎等工況的要求，最大牽引力應(yīng)小于在水平路面履帶的附著力。履帶架見圖 31。 平均接地比壓主要是根據(jù)底板巖石條件選取，對于遇水軟化的底板，取較小值，對于底板較硬，遇水不軟化的底板取較大值。各由 10 個高強螺栓與機架相聯(lián)。掘進機履帶行走機構(gòu)的轉(zhuǎn)彎 方式一般有 2 種：① 一側(cè)履帶驅(qū)動，另一側(cè)履帶制動；②兩側(cè)履帶同時驅(qū)動，但方向相反。初始換油后，相隔 1500 小時 或者 6個月內(nèi)必須更換一次。更換濾芯時，只需旋開濾油器濾蓋 (清洗蓋 )即可更換濾芯或向油箱加油。 （ 6） 液壓系統(tǒng) 1） 本機除截割頭的旋轉(zhuǎn)運動外，其余各部分采用液壓傳動。刮板輸送機采用低速大扭矩液壓馬達直接驅(qū)動，刮板鏈條的張緊是通過在輸送機尾部的張緊油缸來實現(xiàn)的 。 （ 2）裝載部 裝載部結(jié)構(gòu)如圖 22，主要由鏟板及左右對稱的驅(qū)動裝置組成，通過低速大扭矩液壓馬達直接驅(qū)動三爪轉(zhuǎn)盤向內(nèi)轉(zhuǎn)動，從而達到裝載煤巖的目的。由于集塵器跟隨掘進機移動，風(fēng)機的噪音很大，應(yīng)安裝消音裝置。噴嘴在截割頭上按螺旋線布置，壓力水對著截齒噴射。由于其工作環(huán)境差，用電動機驅(qū)動易受潮燒毀，最好選用液壓馬達驅(qū)動。將掘進機用導(dǎo)軌吊在巷道頂板上，躲開底板，達到?jīng)_擊破碎巖石的目的。轉(zhuǎn)載機構(gòu)應(yīng)采用單機驅(qū)動，可選用電 動機或液壓馬達。輸送機構(gòu)采用獨立的驅(qū)動方式，即將電動機或液壓馬達布置在遠離機器的一端，通過減速裝置驅(qū)動輸送機構(gòu)。該種機構(gòu)比耙爪式簡單、強度高、工作可靠，但裝大塊物料的能力較差。 (2)螺旋式?？紤]掘進機工作時，截割頭不僅要具有一定的轉(zhuǎn)矩 和轉(zhuǎn)速以截割煤巖，而且要能上下左右擺動，以掘出整個斷面，掘進機工作機構(gòu)一般都采用單機驅(qū)動。因此，在煤巷掘進時，需加大機身重量或裝設(shè)輔助支撐裝置。 （ 6）噴霧降塵系統(tǒng) 為降低掘進機在作業(yè)中產(chǎn)生的粉塵而裝備的設(shè)施，有噴霧降塵系統(tǒng)兩種形式。電動機通過減速器驅(qū)動截割頭旋轉(zhuǎn)，利用裝在截割頭上的截齒破碎煤巖。 16。該機的主要特點是結(jié)構(gòu)緊湊、適應(yīng)性好、機身矮、重心低、操作簡單、檢修方便。因此，為了保證掘進機的正常行走，行走機構(gòu)必須具有足夠的牽引力。但隨著我國煤炭采掘業(yè)的不斷發(fā)展，中厚煤層將逐漸減少，煤礦巷道必然趨于薄煤層，極薄煤層。 （ 3） 向重型化方向發(fā)展。尤其是近年來，我國相繼開發(fā)了以 EPJ120TP 型掘進機為代表的替代機型，在整 中國礦業(yè)大學(xué) 2020 屆本科生畢業(yè)設(shè)計 第 2 頁 體技術(shù)性能方面達到了國際先進水平。有代表性的機型有英國的 LH1300、 LH1400；奧地利的 AM7 ATM10AHM105 和日本的 S200、 S2 S300、 S350。各國大力研發(fā)各類掘進設(shè)備。 掘進機的發(fā)展 國外掘進機的發(fā)展 19 世紀 70 年代，英國為修建海底隧道，生產(chǎn)制造了第一臺掘進機，美國在 20 世紀30年代開發(fā)了懸臂式掘進機，并把此項技術(shù)應(yīng)用于采礦業(yè)，此后英國、德國、日本等十幾個國家相繼投入了大量的人力、物力、財力用于掘進機技術(shù)的開發(fā)和研制，先后研制了近百種機型。目前也有把連續(xù)采煤機代替掘進機作為巷道掘進的，它主要針對半煤巖巷道和軟巖巷道的掘進截割硬度 f≤ 6?；灸軌驖M足國內(nèi)半煤巖掘進機市場額需求。將掘進機用于鐵路、城市地鐵隧道和公路建設(shè)等行業(yè)。因此，機身矮、窄型掘進機將大有市場。 研究掘進機行走機構(gòu)的意義 掘進機行走機構(gòu)是一個非常重要的部件，它既是驅(qū)動掘進機行走、調(diào)動的執(zhí)行機構(gòu)，同時又是整臺掘進機的連接和支撐的基礎(chǔ)。 二、主要用途、適應(yīng)范圍 EBJ─ 120TP 型懸臂式掘進機主要是為煤礦綜采及高檔普采工作面采準巷道掘進服務(wù)的機械設(shè)備。 機器供電電壓 660/1140V 二、截割部 電動機 型 號 YBUS3— 120 功 率 120kW 轉(zhuǎn) 速 1470r/min 截割頭 轉(zhuǎn) 速 55r/min 截 齒 鎬形 最大擺動角 上 42。截割頭縱向推進力由行走履帶（或伸縮懸臂的推進液壓缸）提供。噴霧降塵系統(tǒng)由內(nèi)、外噴霧裝置組成，用以向工作面噴射水霧，達到降塵的目的。 橫軸式截割頭分滾筒形、圓盤形、拋物線形和半球形幾種。雖然液壓傳動具有體積小、調(diào)速方便等優(yōu)點，但由于對沖擊載荷很敏感，元件不能承受較大的短時過載，一般選擇過載能力較大的電動機驅(qū)動 。是橫軸式掘進機上使用的一種裝載機構(gòu)，它利用左右兩個截割頭上旋向相反的螺旋葉片將煤巖向中間推入輸送機構(gòu)。通常，應(yīng)選擇耙爪式裝載機構(gòu)，但考慮裝載寬度問題，可選擇雙耙爪機構(gòu)，也可設(shè)計成耙爪與星輪可互換的裝載機構(gòu)。這種驅(qū)動方式的傳動系統(tǒng)布置簡單，和裝載機構(gòu)的運動互不影響。 行走機構(gòu) 掘進機的行走機構(gòu)有邁步式、導(dǎo)軌式和履帶式幾種。這就要求導(dǎo)軌具有較高的強度 。 除塵裝置 掘進機的除塵方式有噴霧式和抽出式兩種。由于噴嘴距截齒近，除塵效果好，耗水量少，沖淡瓦斯、冷卻截齒和撲滅火花的效果也較好。抽出式除塵裝置滅塵效果好，但因設(shè)備增多，使工作面空間減小。裝載部安裝于機器的前端。 （ 4） 行走部 行走部設(shè)計見下一節(jié) （ 5） 機架和回轉(zhuǎn)臺 機架結(jié)構(gòu)如圖 24。系統(tǒng)原理圖見圖 25。若未能及時停機更換濾芯時，則設(shè)在濾芯下部的旁通閥就會自動開啟工作 (旁通閥開啟壓力為 0． 4MPa，以保護系統(tǒng)。當更換新潤滑油時，清洗掉齒輪箱體底部附著的沉淀物后再加入新油。現(xiàn)在設(shè)計將支重輪作成和機架一體的結(jié)構(gòu)，這樣的結(jié)構(gòu)簡單，而且在井下的環(huán)境中它比支重輪可靠性能更高。 EPJ120TP 型掘進機行走部減速器傳動系統(tǒng)采用三級圓柱齒輪和二級行星齒輪傳動，體積較大，占用空間較多，效率低 ，給整機的結(jié)構(gòu)設(shè)計和設(shè)備性能帶來一定的影響。在設(shè)計掘進機時，推薦平均接地比壓 p≤ 0． 14 MPa。 圖 31 履帶架 履帶鏈輪的設(shè)計 根據(jù)鏈傳動的特點，由于此掘進機鏈的節(jié)距比較大，鏈輪的齒數(shù)不能過多；但為了減小接地角，使之減輕掘進機前進和后退時受力不均的缺點，綜合考慮選擇鏈輪齒數(shù) Z=9。一般情況下，履帶行走機構(gòu)轉(zhuǎn)彎不與掘進機作業(yè)、爬坡同時進行，而掘進機在水平地面轉(zhuǎn)彎時，單側(cè)履帶的牽引力為最大，故單側(cè)履帶行走機構(gòu)的牽引力的計算以平地轉(zhuǎn)彎時的牽引力為計算的依據(jù)。 按最大速度的情況計算： V=6m/min， 1? 取 ， 2? 取 ， 根據(jù)公式 （ 39） ， 1 0 8 6 6 0 1 9 .50 .7 4 0 .7 5P k W????? 液壓馬達、液壓泵與電機型號的選擇 （ 1）液壓馬達的型號選擇 暫定減速器的總傳動比為 i=290 驅(qū)動鏈輪的轉(zhuǎn)矩 1 /2M Td?鏈 （ 310） 將 1 108T kN? ， 468mmd? 帶入（ 310）得： 1 0 8 4 6 8= = 2 5 2 7 2 N m2M ?鏈 馬達的輸出轉(zhuǎn)矩 2/MM M i?? 鏈 （ 311） 將以上結(jié)果帶入（ 311）的 25272= 1 1 6 N m2 9 0 0 .7 5MM ?? 則選擇液壓馬達的型號為 MFB29，其性能參數(shù)： 幾何排量 (mL/r)： 最高轉(zhuǎn)速 (r/min)： 2400 最低穩(wěn)定轉(zhuǎn)速 (r/min)： 50 最高工作壓力 MPa： 最大輸出轉(zhuǎn)矩 N178。 相比之下，新的傳動系統(tǒng)減少了傳動環(huán)節(jié)，結(jié)構(gòu)更加緊湊，體積更小，傳動效率更高。 行星傳動的輸入功率： 1 1 9 .5 0 .9 8 0 .9 8 0 .9 8 0 .9 9 1 8 .2 k wP ? ? ? ? ? ? 輸入轉(zhuǎn)速： 1 1218r/m innn??馬 達 傳動比： 292pii?? 中國礦業(yè)大學(xué) 2020 屆本科生畢業(yè)設(shè)計 第 24 頁 配齒計算 根據(jù) 3k行星傳動的傳動比公式： 111bb beap a eb a e beZzzZiiZ z z zZ? ? ? ? ?? ? ? ?? ? ? ??? ? ? ?? （ 45） 再根據(jù)其裝配條件，即保證各行星輪能勻稱裝入時，中心輪 a、 e和 b之間的條件： pba nCzz 1?? （ 46） pea nCzz 2?? （ 47） 式中 為正整數(shù)、行星輪數(shù)目； 21 CC—n p 由公式（ 45）可知，要傳動比 baei 值比較大，而且結(jié)構(gòu)緊湊，就盡量使 bz 與 ez 的差值取小些，但從滿足裝配條件看， bz 與 ez 最小差值應(yīng)滿足： e b pz z n? ?? （ 48） 將 e b pz z n??代入傳動比 pi 公式（ 45），經(jīng)整理化簡后可得齒數(shù) bz 的一元二次方程 ? ? ? ?2 10b a p b p a pz z n z i z n? ? ? ? ? （ 49） 則 ? ? ? ? ? ?21 412b a p a p p a pz z n z n i z n??? ? ? ? ? ????? （ 410） 則由公式（ 48）可求得 ez ，即 e b pz z n?? （ 411） 如果 eazz? 為偶數(shù)，則 cz 可按下式 計算，即 12eac zzz ??? 如果 be azz? 為奇數(shù)，即在采用角度變位的行星傳動中，則 cz 可按下面的公式計算 zzz ??? （ 412） 一般選取行星輪數(shù) 3?pn ，再取太陽輪 a的齒數(shù) az =16。 內(nèi)齒輪b和 e的加工精度 7級。中心輪 a 和行星輪 c的加工精度 為 6級； 內(nèi)齒輪 b 和 e 均采用 42SiMn，表面 淬火，硬度 45～ 55HRC 。 將 6m/min?Ｖ ， 9z? ， 160a? 帶入公式（ 43） 1 0 0 0 6 4 .1 7 r /m in9 1 6 0n ????鏈 輪 （ 3）總傳動比 ni n? 馬 達鏈 輪 （ 44） 將 1218r/minn ?馬 達 ， r/minn ?鏈 輪 ，帶入公式（ 44） 1218 ?? 則行走部減速器的總傳動比 為 292。通過液壓馬達將動力傳遞給減速器的輸入軸，再由行星齒輪減速器的輸出軸輸出，帶動驅(qū)動鏈輪轉(zhuǎn)動，從而驅(qū)動履帶行走機構(gòu)。 表（ 32） 附著系數(shù)值 單側(cè)履帶行走機構(gòu)輸入功率的計算確定 單側(cè)履帶行走機構(gòu)的輸入功率 1 1 2/P TV ??? （ 39） 式中 P—— 單側(cè)履帶行走機構(gòu)的輸入功率， kW； V—— 履帶行走機構(gòu)工作時的行走速度， m／ s； 1? —— 履帶鏈的傳動效率。下圖為導(dǎo)向張緊裝置。履帶架要保證導(dǎo)向輪和傳動鏈輪的安裝以及保證履帶能在上面運動。 行走機構(gòu)基本參數(shù)設(shè)計