【正文】 截割臂頂部懸掛形式。 遼寧工程技術(shù)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計 (論文 ) 7 2 連續(xù)采煤機截割部的結(jié)構(gòu)方案設(shè)計 懸 臂的布置及連接裝置的選擇 截割臂的布置一般有底部懸掛和頂部懸掛兩種形式。與掘進機比較， 連續(xù)采煤機及配套梭車往復(fù)運行，對底板破壞比掘進機嚴(yán)重。 周振坤 :連續(xù)采煤機截割機構(gòu)設(shè)計 6 連續(xù)采煤機的優(yōu)點及其局限性 1）連續(xù)采煤機的優(yōu)點 設(shè)備投資小而效益高；使用連續(xù)采煤機能夠?qū)崿F(xiàn)回采和掘進合一，礦井建設(shè)期短，出煤快；連續(xù)采煤機多采用履帶行走機構(gòu)，移動十分方便，具有運轉(zhuǎn)靈活、搬遷快的優(yōu)點；連續(xù)采煤機還可用于巷道掘進，掘進速度快、效率高。 連續(xù)采煤機在很大程度上與目前國內(nèi)煤礦普遍使用的掘進機相似，都有履帶行走系統(tǒng)、鏟煤板、電控箱、液壓系統(tǒng)和刮板輸送機等。 3）地質(zhì)條件 沒有大的斷層、褶曲、陷落柱和火成巖侵入。所以對連續(xù)采煤機的設(shè)計和改進是十分必要和可行的。黃陵礦區(qū)和神東公司先 后配套引進 27 臺套 ,用于房柱式開采和長壁工作面煤巷掘進 ,取得了優(yōu)異的技術(shù)指標(biāo) 。 在南非井工煤產(chǎn)量的 90%是用連續(xù)采煤機房柱式生產(chǎn)的 ,但南非的煤質(zhì)特別堅硬 ,截齒消耗量一般為萬噸 125 個 ,相當(dāng)于每個截齒只能生產(chǎn) 80噸煤 .據(jù) 95年不完全統(tǒng)計 ,目前 ,世界上使用的連續(xù)采煤機約有 2100 余臺 ,其中 美國有 1600 臺 ,南非有 220 臺 ,澳大利亞有 190 臺 ,英國有 90臺。美國是使用臺數(shù)最多 ,使用成效最好的國家 。到本世紀(jì)末，我國原煤的產(chǎn)量必須超過十四億噸。 連續(xù)采煤機設(shè)計的目的及意義 連續(xù)采煤機的型號有許多 ,但它的各主要組成部分大同小異，其主要區(qū)別就在于截割機構(gòu)的傳動和截割部上 ,因此合理設(shè)計連續(xù)采煤機的截割機構(gòu)是關(guān)鍵中的關(guān)鍵。而連續(xù)采煤機作為大規(guī)模采煤的先進設(shè)備，正在發(fā)揮越來越大的作用，正在起著一種大部分采煤機械不可替代的作用。所以如何提高采煤效率以滿足我國現(xiàn)代化建設(shè)中迅猛發(fā)展的經(jīng)濟對能源的需要就成了十分迫切的要求。它具有截割、裝載、轉(zhuǎn)載、調(diào)動行走和噴霧除塵等多種功能，配備梭車、皮帶輸送機和錨桿支護，可在房柱式采煤法中實現(xiàn)綜合機械化采 煤 。我國絕大多數(shù)走向長壁采煤機工作面使用滾筒連續(xù)采煤機。 這套技術(shù)裝 備，在 60 年代之年，主要用于房式或房柱式采煤，到 60 年代之后，美國推廣應(yīng)用于長壁采煤的準(zhǔn)備巷道快速掘進中，現(xiàn)在在世界許多國家中使用，發(fā)展很快，取得了顯著的經(jīng)濟效益。 德國使用連續(xù)采煤機在海底煤層開采已有 40 年的歷史 ,而且效益最好 ,曾有 5 個回采工作面 ,保持年產(chǎn)量 200 萬噸 。 90 年代 以配套引進為主。因此，在堅持長壁綜采為主要技術(shù)發(fā)展方向的同時，連續(xù)采煤機為我們提供了一條在邊角地段或不規(guī)則地段實現(xiàn)機械化采煤的新途徑。 既能在較長時間內(nèi)不冒落，頂板允許懸露面積 30～遼寧工程技術(shù)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計 (論文 ) 5 50 2m ； 底板 要平坦 、 無底鼓現(xiàn)象，無積水， 抗壓強度 要 超過連續(xù)采煤機的對地比壓，局部突起處不得超過 100~200mm，否則梭車難以通行。 連續(xù)采煤機的種類及其結(jié)構(gòu)分析 目前生產(chǎn)的連續(xù)采煤機在設(shè)計和制造上不但著重保證使用安全和減少維修工作量，而且各種輔助功能 越來越完善，操作也越來越方便。有一套可靠的履帶行走系統(tǒng)，以保證整機的快速調(diào)遣和慢速切入；有一套完善的截割機構(gòu)，完成對煤壁的截割動作，它是連續(xù)采煤機的核心；有一套縱貫整機的裝運系統(tǒng)，完成集煤、運煤和給后配套（如梭車）裝煤的全部工作；有一套復(fù)雜的液壓系統(tǒng)，提供整機的液壓動力 源；有一套能力齊全的電控系統(tǒng)，提供啟動、停車、緊急停車、遙控、照明和故障檢測等功能，這是構(gòu)成連續(xù)采煤機的五大系統(tǒng)，此外，連續(xù)采煤機上還裝有滅塵系統(tǒng)、集塵系統(tǒng)和錨桿打眼安裝機等。 2)連續(xù)采煤機 的 缺點： 連續(xù)采煤機及其配套設(shè)備體積大、噸位高，有些設(shè)備（如梭車）不能解體，因此設(shè)備下井困難； 缺乏支護、清道等方面的配套設(shè)備，生產(chǎn)能力受到一定限制；設(shè)備主要部件或零件損壞時，在國內(nèi)不容易買到配件。另外，對于有自然發(fā)火危險的礦井，煤體暴露多，帶來不安全隱患。截割臂底部懸掛式的油缸在截割臂上方布置，滾筒向下截割時，油缸向外推，是大端工作，有利于周振坤 :連續(xù)采煤機截割機構(gòu)設(shè)計 8 提供較大的截割推力，在最大截高不太大時采用這種結(jié)構(gòu)是合理的。傳動部分減速箱采用二級圓柱齒輪減速和一級圓錐齒輪減速。在輸入壓盤 4 與輸出套 6 之間安裝摩擦盤 5，并靠彈簧組件 7 的軸向正壓力使主動件 4 與從動件 6 通過摩擦片相互壓緊而輸出扭矩。這種萬向聯(lián)軸節(jié)允許軸線夾角可達 ?? 45~35 ，承載能力和耐沖擊力較強，尺寸緊湊，磨損小，適合大中型機械設(shè)備。另外每個端部 20 個齒 ，每條截線上配置一個截齒 。 (4)滾筒轉(zhuǎn)速 n 大多數(shù)連續(xù)采煤機的滾筒轉(zhuǎn)速一般為 35r/min~70r/min 之間，本設(shè)計 周振坤 :連續(xù)采煤機截割機構(gòu)設(shè)計 14 參照 LN800 型連續(xù)采煤機選取 n 為 66r/min。 減速箱 輸出 軸的設(shè)計及強度校核 選擇軸的材料 :選取軸的材料為 45鋼，調(diào)質(zhì)處理。 1）計算軸承支反力 221 1 1HVR R R??= 222 2 2HVR R R??= 2）軸承 的派生軸向力 1S = 1R /（ 2? Y） =（ 2? ） = 2S = 2R /（ 2? Y） =（ 2? ） =5478N 3）軸承所受的軸向載荷 因 22aaK S F S? ? ? 1S 所以 1A = 22aaK S F S? ? ? =486+5478=4992N 2A = 2S = 4）軸承的當(dāng)量動載荷 （ 1）因 11/AR=4992/e=，查教材表（ 512） 1X =， 1YY?? 1 1 1 1 1rP X R Y A?? （ 2）因 22/AR? e=，查教材表（ 512） 2X =1， 2Y =0 2 2 2 2 2rP X R Y A?? 5）軸承壽命 因 2rP 1rP ，故應(yīng)該按 2rP 計算，由教材表（ 59）、表（ 510）查得 tf =1， Pf = 6 2210 ()60 trhPrfCL n f P??12657h 減速箱高速軸上軸承的選擇及校核 軸承型號（ GB39784） 20xx113 遼寧工程技術(shù)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計 (論文 ) 47 rC =55800N， Y=， e=。 2） 初步估算軸伸直徑 初估軸最小直徑，查教材表（ 42）取 遼寧工程技術(shù)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計 (論文 ) 41 A=110 P= n2=1470r/min 可得： dmin=A3 nP =110 3 /1470= 取 d=56mm 3） 軸的結(jié)構(gòu) 圖 310 軸的結(jié)構(gòu)簡圖 Fig. 310 structural sketch of axle d1=56mm L1=81mm d2=65mm L2=108mm d3=75mm L3= d4= L4=65mm d5=75mm L5= d6=65mm L6=18mm 4） 軸的計算 （ 1） 輸出軸轉(zhuǎn)矩 T=849000Nmm （ 2） 求作用在大齒輪上的力 大輪直徑 d=,所以 Ft=2T/d=2? 849000/= Fr= Ft?costanna=? = Fa= Fttan? =? =3931N 周振坤 :連續(xù)采煤機截割機構(gòu)設(shè)計 42 （ 3） 求垂直面內(nèi)的支承反力和水平面內(nèi)的支承反力 依據(jù)軸的計算求得： RV1= RV2 = RH1 = RH2 = （ 4） 作垂直面內(nèi)的彎矩圖和水平面內(nèi)的彎矩圖 R v 2R H 2R v 2F αF rF tL 3L 2L 1R H 1R v 1R v ( 1 )F r 2R v 1R H 1R H 2F tM vM H 圖 311 軸的彎矩圖 Fig. 311 curved square picture of axle （ 5） 求合成彎矩 M 合 = 22 VH MM ? = （ 6） 作轉(zhuǎn) 矩圖 遼寧工程技術(shù)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計 (論文 ) 43 R H 2R v 2F αF rF tL 3L 2L 1R H 1R v 1R v ( 1 )a T 圖 312 軸的扭矩圖 Fig. 312 torsion picture of axle T= T? =? = （ 7） 求當(dāng)量彎矩 M ?c = 22 )( TM ?? = 5） 校核軸的強度 軸的材料為 45鋼，調(diào)質(zhì)處理，由教材表（ 41） 查 2/650 mmNB ?? ，則 ?][? ～ B? 即 58～ 65N/mm2 ,取 ][? =60N/mm2 ,直徑 d= 軸的計算應(yīng)力為： ??c = WMc? =? =?2 ][? 該軸安全 軸承的設(shè)計 由于存在軸向力，所以本設(shè)計中的軸承一律采用圓錐滾子軸承。 中速級齒輪傳動 的設(shè)計 (1)選擇齒輪材料： 遼寧工程技術(shù)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計 (論文 ) 21 小輪選用 用 45鋼 調(diào)質(zhì)處理 HRC1=56—62 大輪也選用 用 45鋼 調(diào)質(zhì)處理 HRC2=56—62 (2)按齒面接觸疲勞強度設(shè)計計算： 采用斜齒圓柱齒輪傳動，按 式（ 31） Vt =(～ )n 3 11 /np 估取圓周速度 Vt =,參考教材表 814， 815 選取 II 公差組 7 級 d1t? ? ? 213 2 1 EHdHZ Z Z ZKT uu ????????? ???? 齒寬系數(shù) d? ,查教材表 823 按齒輪相對軸承為非對稱布置，取 d? = 小齒輪齒數(shù) Z1 在推薦值 20～ 40 中選 Z1=25 大齒輪齒數(shù) Z2=Z1i=253=75 齒數(shù)比 u=Z2/Z1=75/25＝ 3 合適 uu/? =（ 33） /3=0,誤差在 ? 5%內(nèi) 小輪轉(zhuǎn)矩 T1=1000000載荷系數(shù) K= AVK K K K?? 使用系數(shù) KA，查教材表（ 820） KA= 動載荷系數(shù) KV 的初值 KVt 由教材圖（ 857）查得 KVt = 齒向載荷分布系數(shù) K? 由教材圖（ 860）查得 K? = 齒間載荷分布系數(shù) K? 的初值 K t? 在推薦值（ 07?? ～ 200 ）中初選 0? =16? ??? ??? ?? =[(1/Z1+1/Z2)]cos? +(1/? )Z1 d? tan? =[(1/25+1/75)]cos16? +(1/? )25tan16? =+ = ?? = ?? == 查教材表（ 821）得 K t? = 周振坤 :連續(xù)采煤機截割機構(gòu)設(shè)計 22 則載荷系數(shù)的初值為 ： K= AVK K K K??== 彈性系數(shù) ZE,查教材表（ 822）得 ZE= 2/mmN 節(jié)點影響系數(shù) ZH，查教材圖（ 864）得 ZH= 重合度系數(shù) ?Z ，查教材圖（ 865） Z? = 螺旋角系數(shù) ?Z = ?cos = ?16cos = 接觸疲勞極限應(yīng)力 2lim1lim , HH ?? 查教材圖（ 869）得 1limH? =1500N/mm2 2limH? =1400N/mm2 應(yīng)力循環(huán)次數(shù) N1 =60njLh =601(1630010)=109h N 2 = N1 /u=109/3=108h 則查教材圖（ 870）得接觸強度的壽命系數(shù) z1N,z2N z1N= z2N=1 硬化系數(shù) zw 查教材圖（ 871）得 zw = 接觸強度安全系數(shù) HS ，查教材表（ 827）得 HS = 許用接觸應(yīng)力 [ H? ]= limH? ZNZw/SH 則： [ 1H? ]=15001[ 2H? ]=14001故 d1 的設(shè)計初值 d1t 為 231 2 2 . 7 1 1 9 9 7 4 7 6 3 1 1 8 9 . 8 2 . 4 5 0 . 7 8 0 . 9 8()0 . 5 4 1 1 4 1 . 5td ? ? ? ? ? ?? ? ? 1td ? 法面模數(shù) mn= d1tcos? /Z1 =查表 83 取 mn=6 遼寧工程技術(shù)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計 (論文 )