【正文】 材料彎曲扭轉(zhuǎn)的特性系數(shù) ?? 、 ?? 取 ?? ＝ ?? ＝ ?? = 可得： 3001 ??????? ? maKS ??? ? ??? 1551 ??????? ? maKS ??? ? ??? ? ? ~2222 ???????? SSSSSS Ca???? 所以強(qiáng)度足夠。這里定行星減速機(jī)構(gòu)傳動(dòng)比 ? 則其他三級(jí)減速機(jī)構(gòu)總傳動(dòng)比 總II? 247。 傳動(dòng)方案的確定 傳動(dòng)比的確 定 滾筒上截齒的切線速度，稱為截割速度，它可由滾筒的轉(zhuǎn)速和直徑計(jì)算而的，為了減少滾筒截割產(chǎn)生的細(xì)煤和粉塵，增大塊煤率，滾筒的轉(zhuǎn)速出中國礦業(yè)大學(xué) 2021 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 10 頁 現(xiàn)低速化的趨勢。 采煤機(jī)的類型及主要組成 采煤機(jī)有不同的分類方法：按工作機(jī)構(gòu)形式可分為滾筒式、鉆削式和鏈?zhǔn)讲擅簷C(jī)；按牽引方式可分為鏈牽引和無鏈牽引采煤機(jī)；按牽引部位置可分為內(nèi)牽引和外牽引；按牽引部動(dòng)力可分為機(jī)械牽引、液壓牽引與電 牽引；按工作機(jī)構(gòu)位置可分為額面式與側(cè)面式；還可以按層厚和傾角來分類。 3．液壓緊固技術(shù)的開發(fā)研究取得成功 采煤機(jī)連接構(gòu)件經(jīng)常松動(dòng)是 影響工作可靠性的重要因素，而且解決難度較大，液壓螺母和專用超高壓泵，在電牽引采煤機(jī)中得到推廣應(yīng)用， 防松效果顯著，基本解決采煤機(jī)連接可靠性的問題。采煤機(jī)系列化是 20 世紀(jì) 80 年代采煤機(jī)發(fā)展中非常突出的特點(diǎn)。 我國現(xiàn)行 采煤機(jī)搖臂殼體的設(shè)計(jì)基本上都采用傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法 :根據(jù)經(jīng)驗(yàn)和以往設(shè)計(jì)實(shí)例設(shè)計(jì)人員在紙面上設(shè)計(jì)所需的產(chǎn)品 ,根據(jù)小功率采煤機(jī)搖臂尺寸適當(dāng)加大來設(shè)計(jì)更大功率的采煤機(jī)搖臂 ,如果出現(xiàn)問題或不滿足預(yù)定設(shè)計(jì)要求的情況 ,就要修改設(shè)計(jì) ,這在現(xiàn)實(shí)設(shè)計(jì)中確實(shí)出現(xiàn)了許多的問題。截割部采用四行星單浮動(dòng)結(jié)構(gòu)，減小了結(jié)構(gòu)尺寸，采用大角度彎搖臂設(shè)計(jì)，加大了過煤空間，提高了裝煤效果。 在設(shè)計(jì)過程中，對截割部的軸、傳動(dòng)齒輪、軸承和聯(lián)接用的花鍵等部件進(jìn)行了設(shè)計(jì)計(jì)算、強(qiáng)度校核和選用。隨著采煤機(jī)裝機(jī)功率越來越大 ,單純依靠經(jīng)驗(yàn) ,根據(jù)小型機(jī)器設(shè)計(jì)大功率機(jī)器 和加大安全系數(shù)的方法 ,往往使設(shè)計(jì)產(chǎn)品的尺寸越來越大 ,結(jié)構(gòu)的應(yīng)力分布、變形分布、內(nèi)力分布也很難得到合 理保證。 2．元部件攻關(guān)先行，促使采煤機(jī)工作可靠性的提高 總結(jié) 20 世紀(jì) 70 年代采煤機(jī)開發(fā)中的經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)，元部件的可靠性直接決定采煤機(jī)開發(fā)的成功率，所以功關(guān)內(nèi)容為：主電機(jī)的攻關(guān)，以解決燒機(jī)的現(xiàn)象；齒輪攻關(guān)，從選擇材質(zhì)上，熱處理工藝上著手，學(xué)習(xí)國內(nèi)外先進(jìn)技術(shù)成功經(jīng)驗(yàn)，以德國齒輪為目標(biāo)進(jìn)行攻關(guān)，達(dá)到預(yù)期 目的，解決了低速重載齒輪早失效的問題：液壓系統(tǒng)和液壓元部件的攻關(guān)，主 油泵和油馬達(dá)的可靠性直接影響牽引部工作的可靠性，在 20 世紀(jì) 80 年代中期， 把斜軸泵、斜軸馬達(dá)、閥組和調(diào)速機(jī)構(gòu)等都列入重點(diǎn)攻關(guān)內(nèi)容。 回顧這 30 多年我國采煤機(jī)發(fā)展的歷程，走的是一條自力更生和仿制引進(jìn)結(jié)合的道路，也是一條不斷學(xué)習(xí)國外先進(jìn)技術(shù)為我所用的發(fā)展道路，從 20世紀(jì) 70 年代主要靠進(jìn)口采煤機(jī)來滿足我國生產(chǎn)需要，到近年幾乎是國產(chǎn)采煤機(jī)占我國整個(gè)采煤機(jī)市場，這也是個(gè)了不起的進(jìn)步。中國礦業(yè)大學(xué) 2021 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 7 頁 左截割部 右截割部 左行走部 右行走部 左旋滾筒 右旋滾筒 液壓傳動(dòng) 電控部 銘牌電控部編程站中國礦業(yè)大學(xué) 2021 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 8 頁 第二章 總體方案的確定 MG400/ 型采煤機(jī)簡介 MG400/900WD 型機(jī)載交流電牽引采煤機(jī)，該機(jī)裝機(jī)功率 900KW，截割 功率 2 400KW,牽引功率 該采煤機(jī)使用的電氣控制箱符合礦用電氣設(shè)備防爆規(guī)程的要求，可在有瓦斯或煤層爆炸危險(xiǎn)的礦井中使用，并可在海拔不超過 2021m、周圍介質(zhì)溫度不超過＋ 40℃ 或低于－ 10℃ 、不足以腐蝕和破壞絕緣的氣體與導(dǎo)電塵埃的情況下使用。滾筒轉(zhuǎn)速對滾筒截割和裝載過程影響都很大；但對粉塵生成和截齒使用壽命影響較大的是截割速度而不是滾筒轉(zhuǎn)速。 ?bagi 247。 截割部行星機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)計(jì)算 已知：輸入功率 7 ? KW, 轉(zhuǎn)速 7n =， 輸出轉(zhuǎn)速 n滾 =40r/min 齒輪材料熱處理工藝及制造工藝的選定 太陽輪和行星輪的材料為 20CrNi2MoA，表面滲碳淬火處理，表面硬度為 57～ 61HRC。Α 2） 求支反力： 水平面： ? ?? ? ? ? NFFR ttRB 7 8 4 3901 2 583/831 2 583 43 ???????? NRFFR HBttHA ???? 垂直面： ? ?? ? ? ? NFFR rrRB 8 2 5901 2 583/831 2 5)83( 43 ????????? NRFFR rBrrHA 21 2743 ???? 3） 計(jì)算彎矩，繪彎矩圖 中國礦業(yè)大學(xué) 2021 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 29 頁 水平彎矩：圖（ b）所示 mmNRM HACH ?????? 0 5 9 8 4 mmNRM HBDH ?????? 垂直面彎矩：圖（ c）所示 mmNRM VACV ???????? 1 7 6 5 4 1832 1 2 783 mmNRM VBDV ?????? 5 2 4 3 3 8 2 590 合成彎矩：圖（ d）所示 mmNMMM CHCVC ?????? 0 6 7 3 9 51 7 6 5 4 0 5 9 8 4 4 2222 mmNMMM DHDVD ?????? 5 6 0 1 5 55 2 4 3 3 12 5 0 5 8 8 8 2222 4) 扭矩： mmNT ?? 32511003 mmNT ????? 1 9 5 0 6 6 03 2 5 1 1 0 ? 5） 計(jì)算當(dāng)量彎矩：圖（ f）所示 mmNMM CCa ???? 39502? ? mmNTMM DDa ?????? 2222 ?左mmNMM DDa ??? 顯然 D 處為危險(xiǎn)截面，故只對該處進(jìn)行強(qiáng)度效核 軸的材料為 45鋼，調(diào) 質(zhì)處理，查表 4－ 1得 2/650 mmNB ?? 由 ? ??? ?? WM Da 得 ? ? 2/65~~ mmNB ?? ?? 取 ? ? 2/60 mmN?? 中國礦業(yè)大學(xué) 2021 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 30 頁 3333 mmddW ????? ? 2/ 267 1861 3 mmNWM Ca ???? ? ? 2/60 mmN?? 安全系數(shù)效核計(jì)算： 1）確定參數(shù) 由前述計(jì)算可知： mNT ?? mmNM Ca ?? 0 6 7 3 9 5 mmW ? min/ rn ? 抗扭截面模量： 3333 mmddW ????? ?? 2）計(jì)算應(yīng)力參數(shù) 彎曲應(yīng)力幅 2/ mmNa ?? ?? 因彎矩為對稱循環(huán)， 故彎曲平均應(yīng)力 0?m? 扭剪應(yīng)力幅 23 / 32511002 mmNWTa ???? ?? 因轉(zhuǎn)矩為脈動(dòng)循環(huán)，故扭剪平均應(yīng)力 2/ mmNma ?? ?? 3）確定影響系數(shù) 軸的材料為 45 鋼 ， 調(diào) 質(zhì) 處 理 ， 由 表 4 － 1 查得212 /300,/650 mmNmmNB ?? ??? ， 21 /155 mmN??? 軸肩圓角處得有效應(yīng)力集中系數(shù) ?? KK, 根據(jù) 0 1 ??dr ??dD 由表 4－ 5經(jīng)插值可得： ??k ??k 中國礦業(yè)大學(xué) 2021 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 31 頁 尺寸系數(shù) ?? 、 ?? 根據(jù)軸截面為圓截面查圖 4－ 18得： ?? ＝ ?? = 表面質(zhì)量系數(shù) ?? 、 ?? 根據(jù) 2/650 mmNB ?? 和表面加工方法為精車，查圖 4－ 19，得 ?? ＝ ?? ＝ 。查閱文獻(xiàn) [4],采煤機(jī)截割部行星減速機(jī)構(gòu)的傳動(dòng)比一般為 4～ 6。 絕緣等級(jí)： H 接線方式： Y 工作方式： S1 質(zhì)量： 1502KG 冷卻方式：外殼水冷 該電機(jī)總體呈圓形 , 其 電動(dòng)機(jī)輸出軸上 帶有漸開線花鍵，通過該花鍵電機(jī)將輸出的動(dòng)力傳遞給搖臂的齒輪減速機(jī)構(gòu)。 10）提高采煤機(jī)的可靠性和壽命，提高易維修性，縮短井下更換部件時(shí)間，延長大修周期，提高機(jī)器的使用率和開機(jī)率。在牽引力和牽引速度方面，電牽引的最大牽引力已達(dá)到 700KN，最大牽引速度達(dá) 12． 56m/min,微處理機(jī)的工礦監(jiān)測、故障顯示、無線電離機(jī)控制等方面已達(dá)到較高技術(shù)水平。 20 世紀(jì) 80 年代起重視系列化采煤機(jī)的開發(fā)工作，一種功率的采煤機(jī)可以派生出多種機(jī)型 ，主要元部件在不同功率的采煤機(jī)上都能通用，這樣不僅擴(kuò)大了工作面的適應(yīng)范圍，而且便于 用戶配件的管理。工 礦自動(dòng)檢測、故障診斷以及計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)處理和數(shù)顯等先進(jìn)的監(jiān)控技術(shù)已經(jīng)在采煤機(jī)上得到應(yīng)用。 MG400/機(jī)截割部主要是由一個(gè)減速箱和四級(jí)齒輪傳動(dòng)組成，截割部電機(jī)放在搖臂內(nèi)橫向布置，電動(dòng)機(jī)輸出的動(dòng)力經(jīng)由三級(jí)直齒圓拄齒輪和行星輪系的傳動(dòng)，最后驅(qū)動(dòng)滾筒旋轉(zhuǎn)。本說明書主要針對主要部件的設(shè)計(jì)計(jì)算和強(qiáng)度校核進(jìn)行了敘述和介紹。然而通過對采煤機(jī)搖臂進(jìn)行有限元分析 ,可以得出采煤機(jī)搖臂殼體在不同位置、不同工況的應(yīng)力、應(yīng)變規(guī)律 ,摸清其危險(xiǎn)截面、極限工況、極限載荷和極限應(yīng)力 ,提出搖臂承載能力的優(yōu)化方案。 3．無鏈牽引的推廣使用，使采煤機(jī)工作平穩(wěn)，使用安全 在引進(jìn)大功率采煤機(jī)的同時(shí)，無鏈牽引技術(shù)傳入中國，德國艾柯夫公司的銷軌式無鏈牽引和英國安德森公司的齒軌式無鏈牽引占絕大 多數(shù)，而且技術(shù)成熟。 采煤機(jī)的發(fā)展趨勢 80 年代以來，滾筒式采煤機(jī)在結(jié)構(gòu)、性能參數(shù)、可靠性和易維修性上都有很大的改進(jìn)。 主要技術(shù)參數(shù) 該機(jī)的主要技術(shù) 參數(shù)如下： 采高 m 截深 mm 800 適應(yīng)傾角 ≤ 25 176。 總傳動(dòng)比 總i 7536401470nnI ．＝＝＝ 滾總 n —— 電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速 r/min 滾n —— 滾筒轉(zhuǎn)速 r/min 傳動(dòng)比的分配 在進(jìn)行多級(jí)傳動(dòng)系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)時(shí)，傳動(dòng)比分配是一個(gè)重要環(huán)節(jié)，能否合理分配傳動(dòng)比，將直接影響到傳動(dòng)系統(tǒng)的外闊尺寸、重量、結(jié)構(gòu)、潤滑條件、成本及工作能力。 = 由于采煤機(jī)機(jī)身高度 受到嚴(yán)格限制，每級(jí)傳動(dòng)比一般為 。因?yàn)閷τ诔惺軟_擊重載荷的工件，常采用韌性高淬透性大的18Cr2Ni4WA 和 20CrNi2MoA 等高級(jí)滲碳鋼，經(jīng)熱處理后，表面有高的硬度及耐磨性，心部又具有高的強(qiáng)度及良好的韌性和很低的缺口敏感性。Α166。如 上 圖所示，當(dāng)內(nèi)齒圈 b 固定，以太陽輪 a為主動(dòng)件，行星架 g為從動(dòng)件時(shí)，傳動(dòng)比的推薦值 為 ～ 9。 額定轉(zhuǎn)速： 1470P/m 額定 頻率 ： 50HZ。這樣，就可以根據(jù)不同的地質(zhì)條件的要求，很容易用積木式方法將各部件組合成新機(jī)型，以擴(kuò)大采煤機(jī)的系列和加速研制過程。 2． 我國采煤機(jī)的主要參數(shù)與世界先進(jìn)水平的差距在縮小 在裝機(jī)功率方面，我國的液壓牽引采煤機(jī)裝機(jī)功率達(dá)到 800KW，電牽引采煤機(jī)裝機(jī)功率達(dá)到 1020KW，其牽引功率為 2X50KW，可滿足高產(chǎn)高效工作面對功率的要求。 20 世紀(jì) 80 年代采煤機(jī)的發(fā)展有如下特點(diǎn)： 1． 重視采煤機(jī)系列的開發(fā)，擴(kuò)大使用范圍 20 世紀(jì) 70 年代開發(fā)的采煤機(jī)，一種類型只有一個(gè)品種，十分單一，覆蓋面小，很難滿足不同煤層開采需要。從此，綜合機(jī)械化采煤設(shè)備朝著大功 率、遙控、遙測方向 發(fā)展，其性能日臻完善，生產(chǎn)率和可靠性進(jìn)一步提高。 本說明書主要介紹了采煤機(jī)截割部的設(shè)計(jì)計(jì)算。 此外，還對 MG400/ 采煤機(jī)的使用與維護(hù)進(jìn)行了說明，以便能更好的發(fā)揮該采煤機(jī)的性能，達(dá)到最佳工作效果。同時(shí)還可以對搖臂殼體固有頻率、各階振型、動(dòng)力性能進(jìn)行探索性分析研究。為此，我國研制采煤機(jī)的無鏈牽引都向引進(jìn)機(jī)組的結(jié)構(gòu)上靠攏。歸結(jié)起來，滾筒 式采煤機(jī)有以下特征和發(fā)展趨勢： 1） 增大功率和能力 為了適應(yīng)綜采工作面高產(chǎn)、高效和在不同地質(zhì)條件下快速截割煤巖的需要，不論厚、中厚和薄煤層的采煤機(jī)均在