【正文】 術(shù)、信息處理技術(shù)、傳感技術(shù)等形成的一種新的綜合集成技術(shù)。在設(shè)計(jì)中要解決的幾個(gè)核心問題有如下幾個(gè)方面： 1） 設(shè)計(jì)好本次設(shè)計(jì)之礦車清車機(jī)的極限工作載荷（ G），并當(dāng)之以一個(gè)重要的已知條件來設(shè)計(jì)計(jì)算后續(xù)的結(jié)構(gòu)尺寸； 2） 確定驅(qū)動(dòng)液壓缸的參數(shù) (D、 d)； 3） 在設(shè)計(jì)臂部俯仰動(dòng)作時(shí)，我首先確定臂 部 的俯仰行程角度 ( 1? 、2? )。制約因素較少； 8） 液壓傳動(dòng)中，由于功率損失所產(chǎn)生的熱量可由流動(dòng)著的由帶走，所以可避免在系統(tǒng)某些局部位置產(chǎn)生過度的溫升。 二 、礦車清車機(jī)驅(qū)動(dòng)方 式的選擇 設(shè)計(jì)礦車清車機(jī)時(shí)，選擇哪一類驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，要根據(jù)礦車清車機(jī)的作業(yè)要求、礦車清車機(jī)的性能規(guī)范、控制功能、維護(hù)的復(fù)雜程度、運(yùn)動(dòng)的功耗、性能與價(jià)格比以及現(xiàn)有條件等綜合因素加以考慮。 1） 設(shè)計(jì)出的整機(jī)礦車清車機(jī)要能夠在控制系統(tǒng)的控制驅(qū)動(dòng)下，準(zhǔn)確實(shí)現(xiàn)預(yù)定動(dòng)作，完成設(shè)計(jì)任務(wù)； 2） 設(shè)計(jì)出的 整機(jī)礦車清車機(jī)結(jié)構(gòu)尺寸要合理，要具有良好的工藝性，方便制造，方便安裝。通過這一教學(xué)環(huán)節(jié)要求達(dá)到： （ 1）通過設(shè)計(jì)，把有關(guān)課程（機(jī)構(gòu)分析與綜合、機(jī)械原理、機(jī)械設(shè)計(jì)、液壓與氣動(dòng)技術(shù)等）中所獲得的理論知識(shí)在實(shí)際中綜合地加以運(yùn)用，使這些知識(shí)得到鞏固和發(fā)展，并使理論知識(shí)和生產(chǎn)密切的結(jié)合起來。然后操縱 橫向 換向閥，壓力油進(jìn)入液壓缸， 橫向 液壓缸作往復(fù)運(yùn)動(dòng)， 使截盤沿礦車往復(fù)截割，并可配合 仰俯 換向閥，可使截盤上下擺動(dòng)，直到全部清理干凈為止。為適應(yīng)礦車清理的需要，升降臂靠液壓活塞可作上下擺動(dòng)，以達(dá)清理整個(gè)車底之目的。由于縱內(nèi)行走液壓缸的缸體與縱向行走的軌道架連接，而活塞桿與上車 架 連接，因此 通過 操作換向閥， 使 液壓 油 進(jìn)入壓力 缸 ，使活塞作往復(fù)運(yùn)動(dòng)以帶動(dòng)清車機(jī)前進(jìn)或后退。 在設(shè)計(jì)過程中，我吸取了國(guó)內(nèi)各類清車機(jī)的特點(diǎn)，經(jīng)過分析與論證，最后選定了液壓式雙圓盤截齒清車機(jī)。 1987 年 5 月，徐州礦山機(jī)械廠和中國(guó)礦業(yè)大學(xué)共同研制的適用于 U型礦車的 YLQ型液壓螺旋式清車機(jī)通過了部級(jí)技術(shù)鑒定。最近，這類清車機(jī)有了新的進(jìn)展。 四、機(jī)械清車機(jī) 機(jī)械清車機(jī)利用電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)清掃器在礦車車箱 內(nèi)轉(zhuǎn)動(dòng)清除車底的粘結(jié) 第 3 頁 物。該方法起初在徐州權(quán)臺(tái)煤礦使用。取得 了 明顯的經(jīng)濟(jì)效益。 國(guó)內(nèi)幾種礦用清車機(jī)簡(jiǎn)介 70 年代中后期，煤炭工業(yè)部召開了多次礦車清理機(jī)械化經(jīng)驗(yàn)交流會(huì)，此后國(guó)內(nèi)許多煤炭、冶金和化工等礦山推出了多種適合自己具體條件的清車機(jī)。 第 1 頁 1 緒論 礦車在煤礦井下運(yùn)輸中占有十分重要的地位，煤矸粘結(jié)礦車車底，是煤礦生產(chǎn)運(yùn)輸過程中存在的一個(gè)普遍問題。這些清車機(jī)在提高運(yùn)輸效率和減小工人勞動(dòng)強(qiáng)度方面都起了一定的作用。 煤炭部門所最多采用的電動(dòng)低頻振動(dòng)清車機(jī)雖有不少優(yōu)點(diǎn)，但缺點(diǎn)也較多。后來，銅陵銅山銅礦和龍游黃鐵礦等金屬礦山也陸續(xù)采用，并取得了較好的效果。清掃器有金屬刷式、盤式、滾筒式、螺旋割刀式等幾種。由洛陽工學(xué)院等單位研制的 Qw3型機(jī)械銑切臥式三噸礦車清車機(jī)通過了技術(shù)鑒定。這幾種清車機(jī)的共同特點(diǎn)是結(jié)構(gòu)緊湊、操作輕便靈活，拆裝維修方便 第 4 頁 等。根據(jù)以前的清車機(jī)現(xiàn)場(chǎng)使用情況，我認(rèn)為傳動(dòng)機(jī)構(gòu)必須有一定的過載能力，設(shè)計(jì)時(shí)須考慮沖 擊負(fù)荷對(duì)清車機(jī)的影響，應(yīng)采取相應(yīng)的減振、緩沖和過載保護(hù)等措施。 橫向行走機(jī)構(gòu)：由下車體、橫向行走輪軸、橫向行走油 液壓 缸等組成。 驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu) 有氣動(dòng)、液動(dòng)、電動(dòng)和機(jī)械式四種形式。 與原機(jī)械式礦車清車機(jī)的比較 與機(jī)械式礦車清掃機(jī)相比較液壓礦車清車機(jī)主要改進(jìn)了以下部位 : 由摩擦離合器控制行走部改為液壓控制，控制系統(tǒng)采用液壓系統(tǒng)代替， 安裝了多路液 壓換向控制閥，分別控制清車機(jī)前后、左右行走及割盤升降。因此，礦車清車機(jī)設(shè)計(jì)是有關(guān)專業(yè)基礎(chǔ)課和專業(yè)課以后的綜合性的專業(yè)課程設(shè)計(jì)。要留有合理的空間，以便各種控制線路或是液壓油路的鋪設(shè)； 3） 設(shè)計(jì)出的整機(jī)礦車清車機(jī)在最大負(fù)載情況下要能夠符合強(qiáng)度要求。在注意各類驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)特點(diǎn)的 第 8 頁 基礎(chǔ)上，綜合上述各因素，充分論證其合理性、可行性、經(jīng)濟(jì)性以及可靠性后進(jìn)行最終的選擇。 當(dāng)然，相比其他傳動(dòng)方式，液壓傳動(dòng)由于其工作方式的特殊性，也存在一些缺點(diǎn)： 1） 液體為工作介質(zhì)，易泄漏，油液可壓縮，故不能用于傳動(dòng)比要求很高的場(chǎng)合。然后在計(jì)算了俯仰各部的重量、 軸銷處的摩擦阻力矩后適當(dāng)選擇驅(qū)動(dòng)液壓缸。盡管機(jī)電一體化的產(chǎn)品名 目繁多，并由于它們的 第 10 頁 功能不同而有不同的型式和復(fù)雜程度，但做功的機(jī)械本體部分（包括動(dòng)力部分）和微電子控制部分（包括信息處理）是其基本的、必不可少的要素。 截齒應(yīng)有一定的截割能力以便于截割粘結(jié)物。本設(shè)計(jì)選用圓盤式，它具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，設(shè)計(jì)加工方便，實(shí)現(xiàn)動(dòng)作方便的優(yōu)點(diǎn)。 在這次設(shè)計(jì)中，臂部要完成的功能主要是，在伸縮液壓缸的驅(qū)動(dòng)下實(shí)現(xiàn)臂部部分的的俯仰動(dòng)作。 經(jīng)計(jì)算，礦車清車機(jī)仰俯總行程為 26? ，其中向上最大仰角度為 1? ＝13? ，向下最大俯角度為 2? ＝ 13? 。 前支點(diǎn)正常工作在兩個(gè) 15? 角之間， 當(dāng) 前支點(diǎn) 至 26? 擺 角時(shí)，進(jìn)入死角位置，應(yīng)避免。F ： 221139。 將各數(shù)據(jù)代入上式 ()，計(jì)算出液壓缸的壁厚 ? 為： ?? m 設(shè)計(jì)取 ? = mm。 活塞 的行程 L 等于活塞桿的行程為： 320 mm； 缸蓋滑動(dòng)支承面的長(zhǎng)度 l ：設(shè)計(jì)取 l =60 mm； 第 21 頁 活塞的寬度 B =48 mm。 2. 活塞桿與活塞的連結(jié)形式 活塞桿與活塞的連接形式分：整體式結(jié)構(gòu)和組合式結(jié)構(gòu)；組合式結(jié)構(gòu) 又分為螺紋連接、半環(huán)連接和錐銷連接。 第 23 頁 O 型密封圈截面簡(jiǎn)圖 5. 液壓缸的安裝連結(jié)結(jié)構(gòu) 液壓缸的安裝連接結(jié)構(gòu)包括液壓缸的安裝結(jié)構(gòu)、液壓缸進(jìn)出油口的連接等。其簡(jiǎn)圖如圖 d2(h8)d 活塞桿簡(jiǎn)圖 4.） 缸蓋 材料： HT200； 主要表面粗糙度：配 合表面粗糙度為 Ra= um； 技術(shù)要求：（ 1）配合表面的圓度、圓柱度不大于直徑公差之半；（ 2）端面 A、B 對(duì)孔軸線的垂直度在直徑 1000 mm上不大于 mm；（ 3） 23dd、 對(duì) D 的同軸度不大于 mm 第 25 頁 4. 驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)計(jì)算 清車機(jī)動(dòng)力的選擇 目前礦車清車機(jī)的驅(qū)動(dòng)方式有液壓驅(qū)動(dòng)、氣壓驅(qū)動(dòng)、電力驅(qū)動(dòng)和機(jī)械驅(qū)動(dòng)四種。采用液壓傳動(dòng)，右以實(shí)現(xiàn)無間隙傳動(dòng)，運(yùn)動(dòng)平衡，定位精度比氣動(dòng)高，自我潤(rùn)滑性能好，壽命長(zhǎng) ，易實(shí)現(xiàn)三化。 成本低，傳動(dòng)介質(zhì)是空氣，取之不竭，用過之后排入大氣，不需要回收設(shè)備，不污染環(huán)境，可安全地應(yīng)用在易燃，易爆和粉塵大的場(chǎng)合。與液（氣）壓傳動(dòng)比較，效率高，易于實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離和自動(dòng)控制。 當(dāng)然，各種驅(qū)方式均具有各自的特點(diǎn)，但與其他幾種液壓驅(qū)動(dòng)方式相比較，液壓驅(qū)動(dòng)的優(yōu)點(diǎn)更為突出，同時(shí)，為盡量在一個(gè)自動(dòng)化系統(tǒng)中采用 同一種驅(qū)動(dòng)方式（必要時(shí)可以選擇幾種，應(yīng)根據(jù)要求選擇），結(jié)合本設(shè)計(jì)的特點(diǎn)，以及工藝要求、使用條件、資金等具體情況全面考慮綜合分析，最后選擇液壓驅(qū)動(dòng)作為本設(shè)計(jì)的驅(qū)動(dòng)方式為本設(shè)計(jì)的最佳方案 。分度圓直徑 1d 為： 3 221122 11 ( )[]1dm HEdm HK T Z Zud uu ???? ?? ? ? ??????? 齒寬系數(shù) dm? 查手冊(cè) 取 dm? = 小齒輪齒數(shù) 1Z 取 1Z =30 大齒輪 齒數(shù) 取 90Z2? 小輪轉(zhuǎn)矩 NmT 1 ??? 載荷系數(shù) AVKKKKK ??? AK —— 使用系數(shù)。采用深溝球軸承和平鍵套筒聯(lián)軸器。查 GB/T276— 94，選取6209 型軸承 45d mm? ，其寬度是 19mm軸承潤(rùn)滑方式采用油潤(rùn)滑，齒輪和箱體之間的距離 ? 取 16mm，取軸承距內(nèi)壁的距離為 13mm，則 l 48mm? 4 段 50d mm? ，為使套筒能壓緊齒輪，這段軸的長(zhǎng)度比尺寬短，取l 75mm? 5 段 這段主要是用來給齒輪定位的，取 55d mm? ， l 25mm? 6 段 這段主要用來安裝左軸承， 45d mm? ， l 21mm? （ 4）繪制軸的彎矩圖和扭矩圖 齒輪軸受力如下圖所示， （ a）求軸承反力： H水平面內(nèi) 21 447 / 2 223 R N? ? ? V豎直面內(nèi) 12= 476 / 2 238 R N?? （ b）求彎矩 水平面內(nèi)彎矩 的計(jì)算 223 74 165 .68HM N m? ? ? 垂直面內(nèi)彎矩 的計(jì)算 238 74 176 .3VM Nm? ? ? 彎扭組合計(jì)算 則 22 242HVM M M Nm? ? ? 查手冊(cè) 由 2735 /b N mm? ? 得 ? ? 21 26 0 /b N m m? ? ? ， ? ? 21 72 /b N m m? ? ? ， ? ? 20 12 6 /b N m m? ? 折算系數(shù) ? ?? ?1073 0 .5 8124bb?? ??? ? ? 第 36 頁 取 ?? 當(dāng)量彎矩 22()eM M T??? 2 2 2 2( ) 2 4 2 ( 0 .6 2 0 1 .5 ) 2 7 0 .5caM M T Nm Nm?? ? ? ? ? ? ? （ 5）驗(yàn)算危險(xiǎn)截面強(qiáng)度 由上圖知齒寬中點(diǎn)處受的彎矩最大，則 第 37 頁 3 2ca32 7 0 . 5 1 0 / m m = 2 1 . 6 / m m0 . 1 5 0ca M NNW? ??? ? 滿足強(qiáng)度要求 （二）減速箱輸出軸的設(shè)計(jì)計(jì)算 （ 1）計(jì)算作用在齒輪上的作用力 轉(zhuǎn)矩 6 .1 49 5 5 0 = 5 8 6 .8300T N m?? 輸出軸上大齒輪分度圓直徑 270d mm? 圓周力 tF = 312 / 2 58 10 / 27 0 43 46 .7mT d N? ? ? ? 徑向力 0ta n 43 46 .7 ta n 20 15 82rtF F N?? ? ? ? （ 2）初步估算軸的直徑 選取 40rC 作為軸的材料，調(diào)質(zhì)處理 由式 3 PdAn?計(jì)算軸的最小直徑并加大 3%考慮鍵槽的影響。由推薦值 ~，取 VK = 第 32 頁 ?K —— 齒間載荷分布系數(shù)。 馬達(dá) 的選 型 馬達(dá)的相關(guān)計(jì)算 1） 設(shè)定礦車 清車機(jī) 截割部的額定 功率： ?wP kW 2）清車機(jī)滾筒截割速度： v=由 60DnV ?? ， 得 ??? ???? DVn r/min 取轉(zhuǎn)速 n= 100 r/min 3）傳動(dòng)裝置總效率： ① 選取 齒輪傳動(dòng)效率： ?齒? 圓錐滾子軸承效率： ?錐承? 深溝球軸承效率： ?深承? 滾子鏈傳動(dòng)效率： ?鏈? 聯(lián)軸器傳動(dòng) 效率： ?花? 馬達(dá)效率： ?馬? ② 總效率： 齒聯(lián)馬深承鏈錐承 ??????? ?????? 26a .9 82 ???? = 4）清車機(jī)輸出功率： 第 28 頁 5 .5 7 .1 80 .7 6 6wdaPP k W?? ? ? 驅(qū)動(dòng)馬達(dá)的選型 設(shè)計(jì) 輸出 功率 滾筒截割速度 v=(即 n=) 綜合考慮選取馬達(dá)型號(hào)： MMFB45 MMFB45 型 定 量 直列柱塞 液壓馬達(dá)技術(shù)參數(shù)如下 MMFB45 型 定 量 直列柱塞 液壓馬達(dá)技術(shù)參數(shù)型號(hào) : 排量 /L ② 控制性能好。空氣介質(zhì)清潔不易堵塞，不腐蝕管路，因粘性小，管路損失小，可作遠(yuǎn)距離輸送，可建立空壓站集中供應(yīng)現(xiàn)場(chǎng)的 液壓設(shè)備及氣動(dòng)設(shè)備作動(dòng)力源，使用維修方便。另外，油液中如果混入氣體