【正文】 n3=n2/i23=n2/i2=562/=129 r/min T3=P3/n3=103/129= mN? Ⅳ 軸：第三級(jí)減速高速軸 P4=2P3P 運(yùn) =2= n4=n3=129r/min T4=P4/n4=103/129= mN? Ⅴ 軸 :第三級(jí)減速低速軸 P5=P445? =P4齒? 承? == n5 =n4 /i45 =n4 /i3 =129/=40 r/min T5=P5/n5 =103/40= mN? 劉曉輝：掘進(jìn)機(jī)裝載機(jī)構(gòu)及裝載減速器 設(shè)計(jì) 20 齒輪部分設(shè)計(jì) 第一級(jí)齒輪傳動(dòng)計(jì)算： （ 1） 選擇齒輪材料： 小輪選用合金剛，表面滲碳 HRC1=5662 大輪選用合金剛，表面滲碳 HRC2=56—62 (2)按齒根彎曲疲勞強(qiáng)度設(shè)計(jì)計(jì)算： 采用斜齒圓柱齒輪傳動(dòng)，按 ? t=(～ ) 3 11 /nPn 估取圓周速度 ? t=,參考教材表 814， 815。 (4)按齒根彎曲強(qiáng)度驗(yàn)算： 齒根彎曲應(yīng)力 KnmeF SaFatmFFVAF YYYmb YYKKKKK ????? 2,12,12,1 ? （ 312） 1） 齒向載荷分布系數(shù) ?? ?? HF KK 2)齒間 載荷分布系數(shù) ?? ?? HF KK 3)有效寬度 mmbb eHeF ?? 4)最小安全系數(shù) 1min ?FS （按照國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)?。? 5）應(yīng)力修正系數(shù) 2?STY 6）錐齒輪系數(shù) 1?KY 7）中間法向模數(shù) o s7c o s ???? ?mmnm mm ? 劉曉輝：掘進(jìn)機(jī)裝載機(jī)構(gòu)及裝載減速器 設(shè)計(jì) 30 8）齒形系數(shù) FaY ， ?? mvn zz ?? 31 11 c osc os ， 查資料圖，當(dāng) ?x 時(shí)， 1FaY = ?? mvn zz ?? 32 22 c o sc o s ，查資料圖，當(dāng) ?x 時(shí)， 2FaY = 9)應(yīng)力修正數(shù) SaY ，查資料圖，可得， , 21 ?? SaSa YY 10）重合度系數(shù) ?Y ，由下式求得： os3414c os341 22 ??????? ??? ? ? bmY 11）螺旋角系數(shù) ?Y ， 1??? ，故 ??????? ?mY ?? ?? 12）相對(duì)齒根圓角敏感系數(shù) relTY? ， 根據(jù)資料圖，由 11 , re lTSa YY ?得? =；由 ?? 22 r e lTSa YY ?，得 13）相對(duì)齒根表面狀況系數(shù) RrelTY ， 由資料圖， ? ? ???? zR r e l T RY 14）尺寸系數(shù) XY ， 由資料表，令 , ???? nmXnm mYm 15）彎曲極限應(yīng)力值 limF? ，由資料圖， MQ 為 limF? =470N/mm2， ML為 limF? =320 N/mm2， 考慮到我國(guó)鋼材的彎曲強(qiáng)度偏低，可靠性差，因此取平均值， limF? =400 N/mm2。 取裝載耙爪部分減速器的傳動(dòng)比為 i3= 則 中間輸送機(jī)機(jī)頭部分減速器的傳動(dòng)比 i12=3ii = = 取中間輸送機(jī)機(jī)頭減速器的第一級(jí)減速，即斜齒圓柱齒輪減速的傳動(dòng)比為 i1= 則中間輸送機(jī)機(jī)頭減速器的第二級(jí)減速，即弧齒錐齒輪減速的傳動(dòng)比 i2=112ii = = 設(shè)中間輸送機(jī)機(jī)頭減速器的第一級(jí)減速為第一級(jí)減速，中間輸送機(jī)機(jī)頭減速器的第二級(jí)減速為第二級(jí)減速，裝載耙爪 部分減速器為第三級(jí)減速，以下通稱為這樣。該減速器的第一級(jí)為斜齒圓柱齒輪，第二級(jí)為弧齒錐齒輪。 P 點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)軌跡 圖 24 所示： 劉曉輝：掘進(jìn)機(jī)裝載機(jī)構(gòu)及裝載減速器 設(shè)計(jì) 16 ADBOmnek jRg feHD BO 圖 24 P 點(diǎn)運(yùn)動(dòng)軌跡 Figure 24 P points trajectory 如 圖 24，在向量三角形 OAP 中， r=a+l，同理可寫出： ? ? iyxleae xii ??? ?? ??? （ 230） 或者 ? ? ? ? ? ?? ? iyxilia ????????? ???????? s i nc o ss i nc o s ，經(jīng)整理得出 P 點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)軌跡方程為： ? ??? ??? ??? c o sc o s lax （ 231） ? ????? ???? s i ns i n lay （ 232） 式中 ? 位置角，單位為 “176。則式（ 219）可表示為： aei? +bei? =cei? +d, (220) 式中 a、 b、 c、 d向量 a、 b、 c、 d 的模，為正值； ? 、 ? 、 ? 向量 a、 b、 c、 d 與 x 軸正方向夾角，即副角。 ε——鏟取系數(shù)。 b——承載板寬度， m。 蟹爪式裝載機(jī)的技術(shù)生產(chǎn)率也可按下列經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算： Qp=由前面求得的耙爪高度結(jié)合實(shí)際情況取h=2hp=460mm。其計(jì)算式為： Qt=60ZNV （ 212）式中 Qt—— 機(jī)器理論生產(chǎn)率， m3/h； Z——耙爪數(shù)， Z=2； N——每個(gè)耙爪每分鐘的工作循環(huán)次數(shù)； V——每個(gè)耙爪每次耙取物料的理想體積， m3。 從上面的分析結(jié)合實(shí)際情況鏟板前緣采用三齒形前緣。 （ 2） 鋸齒形前緣：適用于底板不太平坦的情況下，裝載大塊，堅(jiān)硬的物料。 經(jīng)驗(yàn)證明，增加單 個(gè)耙爪每分鐘的耙取次數(shù) N，可以提高裝載的生產(chǎn)率。并令等分點(diǎn) 1 為 B 點(diǎn)，則連桿長(zhǎng)度可取為： BC=（ ~） d （ 28） 自 B 點(diǎn)向 x 軸引垂線并截取耙爪長(zhǎng)度為： BE= ?2a （ 50~100） （ 29） 夾角 ? 直接在圖中量取 ? CBE 的大小而得到。 于是，曲柄直徑取 d=400mm。另外在強(qiáng)度和剛度允許的前提下，適當(dāng)減小耙爪水平棱邊的寬度，以降低耙爪與鏟板間因小顆粒物料引起的摩擦和磨損。因此，必須使水平尖角 2? 滿足下式： 21/2tg f? ? （ 22） 式中 2? 爪尖水平棱邊的前部邊緣與鏟板邊緣之間的夾角，取 2? =25o。現(xiàn)代懸臂式掘進(jìn)機(jī)裝載鏟板的前沿呈切刀形狀，目的是減少鏟板插入阻力。 懸臂式掘進(jìn)機(jī)技術(shù)的發(fā)展除取決于實(shí)際生產(chǎn)需要外，還受基礎(chǔ)工業(yè)水平及技術(shù)可行性的影響。采用該技術(shù)將實(shí)現(xiàn)掘進(jìn)工作面切割切割情況較直觀、全面的觀察和了解，并能對(duì)斷面切割精度和巷道質(zhì)量進(jìn)行控制。由于掘進(jìn)機(jī)懸臂過(guò)長(zhǎng)，使得截割反力較大，不利于機(jī)器穩(wěn)定工作。為了實(shí)現(xiàn)較強(qiáng)的截割能力，現(xiàn)在掘進(jìn)機(jī)截割功率不斷增大，截割速度逐漸減低。這一階段中型懸臂式掘進(jìn)機(jī)發(fā)展日趨成熟，重型掘進(jìn)機(jī)大批出現(xiàn)，懸臂式掘進(jìn)機(jī)的設(shè)計(jì)與加工制造水平已相當(dāng)先進(jìn)，并且具備了根據(jù)礦井條件實(shí)現(xiàn)個(gè)性化設(shè)計(jì)的能 力。這一時(shí)期產(chǎn)品的主要特點(diǎn)是重量輕、體積小、截割能力弱、技術(shù)含量偏低，適應(yīng)于煤巷掘進(jìn)。到上世紀(jì) 70 年代后期， S 系列掘進(jìn)機(jī)已逐步形成系列化。 F 系列、 AM 系列和 WAV 系列掘進(jìn)機(jī)均采用的是橫軸截割機(jī)構(gòu)。 1948 年，匈牙利開(kāi)始研制 F 系列煤巷掘進(jìn)機(jī)。形成封閉運(yùn)動(dòng)鏈，裝載面寬度大，但結(jié)構(gòu)復(fù)雜，效率低且裝載效果差，已基本不再采用。但大功率機(jī)器也可用于單軸抗壓強(qiáng)度達(dá) 200MPa 的硬巖巷道?？梢淮谓馗畛鏊钄嗝?，且斷面形狀多為圓形，主要用于工程涵洞及隧道的巖石掘進(jìn)；后者一般適用于單軸抗壓強(qiáng)度小于 60MPa 的煤、半煤巖、軟巖水平巷道。 （ 1）刮板式裝載機(jī)構(gòu)。 1 緒論 國(guó)外掘進(jìn)機(jī)發(fā)展概況 ： 早在上世紀(jì) 30 年代，德國(guó)、前蘇聯(lián)、英國(guó)、美國(guó)等就開(kāi)始了煤礦巷道掘進(jìn)機(jī)的研制，但巷道掘進(jìn)進(jìn)得到較廣泛工業(yè)性應(yīng)用還是在第二次世界大戰(zhàn)之后。 1973 年 WESTFALIA 公司研制成功了 WAV170 和WAV200 型掘進(jìn)機(jī)。 1966 年，日本三井三池機(jī)械制造公司在前蘇聯(lián) IIK3 型和英國(guó) DOSCO 掘進(jìn)機(jī)的基礎(chǔ)上，研制成功了 S 系列掘進(jìn)機(jī)。盡管如此，這一時(shí)期的嘗試也為我國(guó)懸臂式掘進(jìn)機(jī)的第二階段發(fā)展打下了良好的技術(shù)基礎(chǔ)。 劉曉輝：掘進(jìn)機(jī)裝載機(jī)構(gòu)及裝載減速器 設(shè)計(jì) 4 90 年代初至今為自主研發(fā)階段。 (1)增強(qiáng)截割能力。 （ 3）采用緊湊化設(shè)計(jì)，降低重心，提高工作穩(wěn)定性。截割斷面監(jiān)視和控制技術(shù)和控制技術(shù)的開(kāi)發(fā)和應(yīng)用。掘錨機(jī)組是一種新型、高效、快速的掘進(jìn)設(shè)備，是一種理想的作業(yè)方式，具有良好的發(fā)展前景。 2） 為便于整機(jī)行走移動(dòng)，裝載鏟板寬度大于行走履帶寬度，鏟板能升降，有的鏟板還可以水平回轉(zhuǎn)擺動(dòng)一個(gè)角度。 耙爪尖的水平棱邊設(shè)計(jì)成尖形，其水平角 2? 應(yīng)保證爪的剛度，同時(shí)應(yīng) 消除耙爪在耙集貨料時(shí)，料塊在耙爪尖和受料前緣被卡住的可能性。為此，在結(jié)構(gòu)上將偏心圓盤設(shè)計(jì)成埋頭于鏟板的平面之內(nèi)，并在鏟板和偏心圓盤上安裝可更換的耐磨襯板。因此取 maxD =450mm。初步設(shè)計(jì)，如圖 先把曲柄圓十二 等分。取 hp=230mm。 鏟板前緣的形狀目前有如下五種形式 ： （ 1） 直線形前緣：適用于底板比較平坦的情況下，裝載塊度小且不堅(jiān)硬的物料。三齒形前緣制造也比較簡(jiǎn)單，是一種比較理想的前緣形式。 （ 1） 理論生產(chǎn)率 Qt 理論生產(chǎn)率即裝載機(jī)的設(shè) 計(jì)生產(chǎn)能力，是指在耙爪完全耙滿的理想情況下，機(jī)器連續(xù)作業(yè)一小時(shí)的裝載能力。對(duì)塊狀物料， h 可取耙爪高度的 2 倍計(jì)算；對(duì)細(xì)粒物料， h 等于耙爪高度， m。Q s (215) 式中 Qp——機(jī)器實(shí)際生產(chǎn)率， m3/h； Ks——時(shí)間利用系數(shù)，可通過(guò)實(shí)測(cè)取值，一般， Ks =~。b+S) 遼寧工程技術(shù)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 13 (216) 式 中 Qp——技術(shù)生產(chǎn)率， m3/min； KE——制動(dòng)系數(shù)，機(jī)器有制動(dòng)裝置時(shí)， KE =1；機(jī)器無(wú)制動(dòng)裝置時(shí) ， KE =；取KE= bpa——兩個(gè)耙爪運(yùn)動(dòng)的最大寬度，一般可取 bpa =b=20xxmm。 Kg ——料堆高度影響系數(shù)；查表得 Kg=； N——耙爪每分鐘耙取次數(shù)； S——耙爪伸出承載板前緣的長(zhǎng)度， m。在上圖中，把四桿機(jī)構(gòu) OABD 看成由兩個(gè)封閉向量三角形 OAB 和 ODB 組成， ?OB 是公共向量，向量方程為： a+b=c+d (219) 任何向量 A 的復(fù)數(shù)幾何表達(dá)式為 A=x+yi,其中 x 為向量 A 在 x 軸的分向量， yi 為 A 在y 軸的分向量。由（ 220）式對(duì)時(shí)間 t 求二階導(dǎo)數(shù)，然后各項(xiàng)同乘 ?ie? 和 ?ie? ，經(jīng)推導(dǎo)和整理得到： ?? = ? ? ? ?? ??? ??????? ??? ? ????? s in c osc ot 222 b ac （ 228） ?? = ? ? ? ?? ??? ??????? ??? ? ????? s in c osc ot 222 c ab （ 229） 將各已知值代入（ 228）、（ 229）中，求得左、右耙爪的角加速度 （ 4） 求連桿 P 點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)軌跡。兩臺(tái)電動(dòng)機(jī)的輸出軸分別通過(guò)兩臺(tái)完全相同的兩級(jí)減速器驅(qū)動(dòng)中間刮板輸送機(jī)的鏈輪軸?？芍倐鲃?dòng)比 50 ??? Wnni ， 中間輸送機(jī)機(jī)頭減速器形式為錐齒輪和正齒輪二級(jí)減速，裝載耙爪傳動(dòng)形式為單級(jí)圓錐齒輪傳動(dòng)。 修正后 2/ 3 3 31 5 6 mmNZ HbH ????? ?? 即 m in0 0 ??? ?? ，故安全。選取 II 公差組 7 級(jí) 小輪分度圓直徑 d1，可由下式求得： d1? ? ?3 21 12 ???????? ???????HHEdZZZZuuKT ?? ?? （ 31） 齒寬系數(shù) d? ,查教材表 823 按 齒輪相對(duì)軸承為非對(duì)稱布置，取 d? = 小齒輪齒數(shù) Z1，選 Z1=17 大齒輪齒數(shù) Z2=Z1i=17= 圓整取 Z2=44 齒數(shù)比 u=Z2/Z1=44/17＝ 合適 傳動(dòng)比誤差 uu/? =（ ） /=， 誤差在 ? 5%內(nèi) 小輪轉(zhuǎn)矩 T1= 載荷系數(shù) K 由式（ 854）得 K=KA ? KV ? K? ? K? 使用系數(shù) KA，查教材表（ 820） KA= 動(dòng)載荷系數(shù) KV