【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 裝置組成。 圖2工作機(jī)構(gòu)截割部為三級(jí)圓錐圓柱齒輪傳動(dòng)減速器，輸入軸經(jīng)彈性聯(lián)軸器與電動(dòng)機(jī)輸出軸連接，電動(dòng)機(jī)輸出軸通過(guò)聯(lián)軸器與左右截割頭連接。掘進(jìn)機(jī)截割減速器如圖3所示。圖3 三級(jí)圓錐圓柱齒輪減速器整個(gè)截割部通過(guò)一個(gè)叉形框架、兩個(gè)銷軸鉸接于回轉(zhuǎn)臺(tái)上。借助安裝于截割部和回轉(zhuǎn)臺(tái)之間的兩個(gè)升降油缸，以及安裝在回轉(zhuǎn)臺(tái)與機(jī)架之間的兩個(gè)回轉(zhuǎn)油缸，來(lái)實(shí)現(xiàn)整個(gè)截割部的升、降和回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，由此截割出任意形狀的斷面。 裝載部裝載部結(jié)構(gòu)如圖 4 所示，主要由鏟板及左右對(duì)稱的驅(qū)動(dòng)裝置組成，通過(guò)低速大扭矩液壓馬達(dá)直接驅(qū)動(dòng)三爪轉(zhuǎn)盤向內(nèi)轉(zhuǎn)動(dòng)，從而達(dá)到裝載煤巖的目的。裝載部安裝于機(jī)器的前端。通過(guò)一對(duì)銷軸和鏟板左、右升降油缸鉸接于主機(jī)架上，在鏟板油缸的作用下，鏟板繞銷軸上、下擺動(dòng),可向上抬起340mm，向下臥底 310mm。當(dāng)機(jī)器截割煤巖時(shí)，應(yīng)使鏟板前端緊貼底板，以增加機(jī)器的截割穩(wěn)定性。圖4 裝載部1 鏟板 2刮板輸送機(jī)改向鏈輪組 3三爪轉(zhuǎn)盤 4驅(qū)動(dòng)裝置刮板輸送機(jī)結(jié)構(gòu)如圖5所示，主要由機(jī)前部、機(jī)后部、驅(qū)動(dòng)裝置、邊雙鏈刮板、張緊裝置和脫鏈器等（改向輪組裝在裝載部上）組成。圖5 刮板輸送機(jī)1機(jī)前部 2機(jī)后部 3邊雙鏈刮板 4張緊裝置 5驅(qū)動(dòng)裝置 6液壓馬達(dá)刮板輸送機(jī)位于機(jī)器中部，前端與主機(jī)架和鏟板鉸接，后部托在機(jī)架上。機(jī)架在該處設(shè)有可拆裝的墊塊，根據(jù)需要，刮板輸送機(jī)后部可墊高，增加刮板輸送機(jī)的卸載高度。刮板輸送機(jī)采用低速大扭矩液壓馬達(dá)直接驅(qū)動(dòng)，刮板鏈條的張緊是通過(guò)在輸送機(jī)尾部的張緊油缸來(lái)實(shí)現(xiàn)的。本次設(shè)計(jì)的掘進(jìn)機(jī)采用履帶式行走機(jī)構(gòu)。左、右履帶行走機(jī)構(gòu)對(duì)稱布置，分別驅(qū)動(dòng)。各由 10 個(gè)高強(qiáng)度螺栓（M30 級(jí)）與機(jī)架相聯(lián)。左、右履帶行走機(jī)構(gòu)各由液壓馬達(dá)經(jīng)三級(jí)圓柱齒輪和二級(jí)行星齒輪傳動(dòng)減速后，將動(dòng)力傳給主動(dòng)鏈輪，驅(qū)動(dòng)履帶運(yùn)動(dòng)。現(xiàn)以左行走機(jī)構(gòu)為例，說(shuō)明其結(jié)構(gòu)組成及傳動(dòng)系統(tǒng)。如圖 圖 7 所示，左行走機(jī)構(gòu)主要由導(dǎo)向張緊裝置、左履帶架、履帶鏈、左行走減速器、液壓馬達(dá)、摩擦片式制動(dòng)器等組成。摩擦片式制動(dòng)器為彈簧常閉式，當(dāng)機(jī)器行走時(shí)，泵站向行走液壓馬達(dá)供油的同時(shí)，向摩擦片式制動(dòng)器提供壓力油推動(dòng)活塞，壓縮彈簧，使摩擦片式制動(dòng)器解除制動(dòng)。圖6 左履帶行走機(jī)構(gòu)1導(dǎo)向張緊裝置 2履帶架 3履帶鏈 4行走減速器 5行走液壓馬達(dá) 6摩擦片式制動(dòng)器本機(jī)工作行走速度為 ，調(diào)動(dòng)行走速度為 。通過(guò)使用黃油槍向安裝在導(dǎo)向張緊裝置油缸上的注油嘴注入油脂，來(lái)完成履帶鏈的張緊（油缸張緊行程 120mm），調(diào)整完畢后，裝入適量墊板及一塊鎖板，擰松注油嘴螺塞，卸除油缸內(nèi)壓力后再擰緊該螺塞，使張緊油缸活塞不承受張緊力。圖 7 左行走減速器機(jī)架是整個(gè)機(jī)器的骨架，其結(jié)構(gòu)如圖 8 所示。它承受著來(lái)自截割、行走和裝載的各種載荷。機(jī)器中的各部件均用螺栓或銷軸與機(jī)架聯(lián)接，機(jī)架為組焊件。圖8 掘進(jìn)機(jī)機(jī)架1回轉(zhuǎn)臺(tái) 2前機(jī)架 3后機(jī)架 4后支撐腿 5轉(zhuǎn)載機(jī)連接板回轉(zhuǎn)臺(tái)主要用于支撐、聯(lián)接并實(shí)現(xiàn)截割機(jī)構(gòu)的升降和回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。結(jié)構(gòu)如圖 8 所示?；剞D(zhuǎn)臺(tái)座在機(jī)架上，通過(guò)大型回轉(zhuǎn)軸承用止口36 個(gè)高強(qiáng)度螺栓與機(jī)架相連。工作時(shí)，在回轉(zhuǎn)油缸的作用下，帶動(dòng)切割機(jī)構(gòu)水平擺動(dòng)。截割機(jī)構(gòu)的升降是通過(guò)回轉(zhuǎn)臺(tái)支座上左、右耳軸鉸接相連的兩個(gè)升降油缸實(shí)現(xiàn)的。 左、右后支撐腿是通過(guò)后支撐油缸及銷軸分別與后機(jī)架連接，它的作用有：切割時(shí)使用，以增加機(jī)器的穩(wěn)定性；窩機(jī)時(shí)使用，以便履帶下墊板自救；履帶鏈斷鏈及張緊時(shí)使用，以便操作；抬起機(jī)器后部，以增加臥底深度。本機(jī)除截割頭的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)外，其余各部分均采用液壓傳動(dòng)。系統(tǒng)主泵站由一臺(tái)75kW的電動(dòng)機(jī)通過(guò)同步齒輪箱驅(qū)動(dòng)一臺(tái)雙聯(lián)齒輪泵和一臺(tái)三聯(lián)齒輪泵（轉(zhuǎn)向相反），同時(shí)分別向油缸回路、行走回路、裝載回路、輸送機(jī)回路、皮帶轉(zhuǎn)載機(jī)回路供壓力油，主系統(tǒng)由五個(gè)獨(dú)立的開(kāi)式系統(tǒng)組成。該機(jī)還設(shè)有液壓錨桿鉆機(jī)泵站，可同時(shí)為二臺(tái)錨桿鉆機(jī)提供壓力油，另外系統(tǒng)還設(shè)置了文丘里管補(bǔ)油系統(tǒng)為油箱補(bǔ)油，避免了補(bǔ)油時(shí)對(duì)油箱的污染。液壓系統(tǒng)原理如圖 9 所示。圖 9 液壓系統(tǒng)原理圖、外噴霧冷卻除塵系統(tǒng)本系統(tǒng)主要用于滅塵、冷卻掘進(jìn)機(jī)截割電機(jī)及油箱，提高工作面能見(jiàn)度，改善工作環(huán)境，內(nèi)、外噴霧冷卻除塵系統(tǒng)如圖 12 所示。水從井下輸水管通過(guò)粗過(guò)濾器過(guò)濾后進(jìn)入總進(jìn)液球閥，經(jīng)減壓閥減壓至 后，冷卻油箱和截割電機(jī)，再引至前噴嘴架處?kù)F狀噴出。另一路不經(jīng)減壓閥的高壓水，引至懸臂段上的內(nèi)噴霧系統(tǒng)的霧狀噴嘴噴出，當(dāng)沒(méi)有內(nèi)噴霧時(shí)，此路水引至叉形架前方左右兩邊的加強(qiáng)型外噴霧處的線型噴嘴噴出。內(nèi)噴霧配水裝置安裝在懸臂段內(nèi)，8個(gè)線型噴嘴分別安裝在截割頭的齒座之間；外噴霧噴霧架固定在懸臂筒法蘭上，安裝有10個(gè)霧狀噴嘴；加強(qiáng)型外噴霧的噴霧架固定在叉形架前端，安裝有 8 個(gè)線型噴嘴。圖 12 水系統(tǒng)原理圖1Y 型過(guò)濾器 2球閥 3減壓器 4耐震壓力表5油箱冷卻器 6球閥 7霧狀噴嘴 8線型噴嘴圖第三章 EBH90型掘進(jìn)機(jī)截割機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)截割機(jī)構(gòu)主要由切割頭，水冷電動(dòng)機(jī)，減速器，伸縮機(jī)構(gòu)和回轉(zhuǎn)臺(tái)等組成，具有破碎煤巖功能的機(jī)構(gòu)。截割頭裝有截齒，用于破碎煤巖的部件。截割頭主要由截割頭體、齒座、螺旋葉片、截齒、噴嘴及筋板等構(gòu)成；螺旋葉片焊在切割頭體上，沿螺旋線并按截線間距排列齒座和截齒。作為新一代的煤巷掘進(jìn)設(shè)備，要求掘進(jìn)機(jī)具有生產(chǎn)效率高、截割塊度大、截割比能耗低的特點(diǎn)，因此，截割頭的設(shè)計(jì)尤為關(guān)鍵。影響截割效果的因素很多，有運(yùn)動(dòng)參數(shù)和幾何參數(shù)兩方面。其中運(yùn)動(dòng)參數(shù)主要表現(xiàn)在截割頭橫向擺動(dòng)速度和轉(zhuǎn)速。增加橫向擺動(dòng)速度可提高生產(chǎn)率，增大截割塊度，降低截割比能耗，但卻使截割頭載荷加大，所需截割功率增加；而提高轉(zhuǎn)速能降低截割頭載荷，但又使粉塵量增加，截割效率降低。合理確定截割頭的工作參數(shù)是保證截割頭高效工作的關(guān)鍵之一。經(jīng)綜合考慮，本次設(shè)計(jì)掘進(jìn)機(jī)截割頭的橫向擺動(dòng)速度為6m/min。截割電機(jī)為外水冷式，且機(jī)體為焊接結(jié)構(gòu)，前端與減速器相聯(lián)，后端連接回轉(zhuǎn)臺(tái)。電機(jī)輸出力矩，通過(guò)花鍵套傳遞給減速器，再由花鍵套傳到主軸，主軸通過(guò)內(nèi)花鍵套與截割頭相聯(lián)，把力矩傳遞到割頭上，截割頭進(jìn)行工作。截割電機(jī)應(yīng)根據(jù)工作條件選取，而且應(yīng)當(dāng)符合行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)MT4771996《YBU系列掘進(jìn)機(jī)用隔爆型三相異步電動(dòng)機(jī)》?！毒蜻M(jìn)機(jī)截割的關(guān)鍵技術(shù)研究》李曉豁著f7,抗截強(qiáng)度A=310N/mm截割頭轉(zhuǎn)矩T=9550P/n截割頭轉(zhuǎn)速n(r/min)截割頭平均直徑D=500截齒的截割阻力Z截齒切屑平均厚度h=25切屑寬度b=20Z=A*h*(+) =310*25*(+*20) =56575ND≤2T/ZT≥D*Z/2=MP≥T*N/9550=選用YBU90型電動(dòng)機(jī)，電機(jī)功率90kw電機(jī)額定頻率50Hz，同步轉(zhuǎn)速1500r/min，額定轉(zhuǎn)速1440r/min，額定電壓660V。 電機(jī)結(jié)構(gòu)外型圖：傳動(dòng)方案的擬定 根據(jù)工作機(jī)的要求，傳動(dòng)裝置將原動(dòng)機(jī)的動(dòng)力和運(yùn)動(dòng)傳遞給工作機(jī)。實(shí)際表明，傳動(dòng)裝置設(shè)計(jì)得合理與否，對(duì)整部裝置的性能，成本以及整體尺寸都有很大影響。因此，合理地設(shè)計(jì)傳動(dòng)裝置是整部機(jī)器設(shè)計(jì)工作中的重要環(huán)節(jié)，即合理地?cái)M定傳動(dòng)方案又是保證傳動(dòng)裝置設(shè)計(jì)質(zhì)量的基礎(chǔ)。本次設(shè)計(jì)要求使用三級(jí)圓錐圓柱齒輪傳動(dòng)減速器，此減速器的優(yōu)點(diǎn)：傳動(dòng)比較大，適用于載荷較平穩(wěn)的場(chǎng)合，要求軸具有較大的剛度。圓錐齒輪傳動(dòng)承載能力高、傳動(dòng)平穩(wěn)、工作可靠、噪聲及振動(dòng)小。 通過(guò)查閱有關(guān)資料，為了便于計(jì)算按以下方法分配傳動(dòng)比：高速級(jí)傳動(dòng)比i1= 中速級(jí)傳動(dòng)比i2=4低速級(jí)傳動(dòng)中增加一個(gè)惰輪，惰輪與主動(dòng)輪的傳動(dòng)比：惰輪與從動(dòng)輪的傳動(dòng)比： 低速級(jí)的傳動(dòng)比：截割頭轉(zhuǎn)速： 錐齒輪傳動(dòng)效率: 彈性聯(lián)軸器效率: 圓柱滾子軸承: 直齒輪傳動(dòng)效率: 總傳動(dòng)效率: ： 從減速器的高速軸開(kāi)始各軸命名為Ⅰ軸、Ⅱ軸、Ⅲ軸、Ⅳ軸、Ⅴ軸。傳動(dòng)比的確定及分配高速級(jí)i1=中速級(jí)i2=4低速級(jí)i31= 惰輪與主動(dòng)輪 i32= 惰輪與從動(dòng)輪 i3=i31* i32=*=截割頭轉(zhuǎn)速：=電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速n / 總傳動(dòng)比i=1440/= r/min彈性聯(lián)軸器效率：η聯(lián)=圓柱滾子軸承效率：η承=錐齒輪傳動(dòng)效率：η錐=直齒輪傳動(dòng)效率：η直=總效率：η=η聯(lián)* η承5 * η錐* η直3=***=傳動(dòng)系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力參數(shù)各軸轉(zhuǎn)速計(jì)算Ⅰ軸：n1=n=1440r/minⅡ軸：n2= n1/ i1=1440/=Ⅲ軸：n3= n2/ i2=Ⅳ軸：n4= n3/ i31=Ⅴ軸：n5= n4/ i32=各軸功率計(jì)算 Ⅰ軸：p1= p=90*=Ⅱ軸：p2= p1*η錐*η承=**=Ⅲ軸：p3= p2*η承*η直=**=Ⅳ軸：p4= p3*η承*η直=**=Ⅴ軸：p5= p4*η承*η直=**=3各軸轉(zhuǎn)矩計(jì)算 Ⅰ軸：T1= 9550* p1/ n1=9550*mⅡ軸：T2= 9550* p2/ n2=9550*mⅢ軸：T3= 9550* p3/ n3=9550*mⅣ軸：T4= 9550* p4/ n4=9550*mⅤ軸：T5= 9550* p5/ n5=9550*m第一級(jí)錐齒輪傳動(dòng)計(jì)算由于錐齒輪的大端齒頂圓直徑過(guò)大，錐齒輪會(huì)與相鄰的軸發(fā)生干涉，所以這一級(jí)的傳動(dòng)比不能過(guò)大。齒數(shù)選擇查手冊(cè)當(dāng)i1=，z1=13 ，z2=36材料的選擇大齒輪選用20CrMnMo，滲碳淬火，齒面強(qiáng)度56~62HRC小齒輪選用20CrMnMo，滲碳淬火，齒面強(qiáng)度56~62HRC σFE=700N/mm2初步設(shè)計(jì)按手冊(cè)中錐齒輪接觸強(qiáng)度設(shè)計(jì)公式，d1≥1951式中齒數(shù)比U===載荷系數(shù)K=~2，取K=齒輪轉(zhuǎn)矩T1= Nm齒輪的接觸強(qiáng)度極限安全系數(shù)齒輪的許用接觸強(qiáng)度σHP===1300N/mm2齒輪分度圓直徑mm 齒輪大端模數(shù)me=d1/z1=幾何尺寸的計(jì)算齒形角齒頂高系數(shù)ha*=1頂隙系數(shù)C*=小齒輪分錐角大齒輪分錐角小端分度圓直徑d1= z1* me=13*9=117mm大端分度圓直徑d2= z2* me=36*9=324mm外錐距Re=d1/2sin=117/2*sin=齒寬系數(shù)齒寬b=中點(diǎn)模數(shù)變位系數(shù)X1=*（11/22）= X2= X1= Xi1= Xi2= Xi1=中點(diǎn)螺旋角中點(diǎn)分度圓直徑dm1=m*z1=*13= dm2=m*z2=*36=大端齒頂高大端齒根高全齒高 頂錐角 根錐角大端齒頂圓直徑 da1=d1+2haecosδ1=117+2*176。=da2=d2+2haecosδ2=324+2*176。=大端分度圓齒厚 大端分度圓齒高 當(dāng)量齒數(shù) 端面重合度5齒面接觸疲勞強(qiáng)度的校核：由機(jī)械手冊(cè)的計(jì)算公式得：中點(diǎn)分度圓上的切向力使用系數(shù)查表112426得動(dòng)載系數(shù)由七級(jí)精度和中點(diǎn)節(jié)線速度查圖1114得由表112428取有效工作齒寬齒向載荷分布系數(shù)端面載荷系數(shù)由表111429得節(jié)點(diǎn)區(qū)域系數(shù)彈性系數(shù)螺旋角系數(shù)錐齒輪系數(shù)接觸應(yīng)力許用接觸應(yīng)力齒輪的接觸疲勞極限安全系數(shù)壽命系數(shù)長(zhǎng)期工作，取為無(wú)限壽命設(shè)計(jì)潤(rùn)滑油膜影響系數(shù)工作硬化系數(shù)尺寸系數(shù)許用接觸應(yīng)力值 安全通過(guò)6齒根彎曲疲勞強(qiáng)度校核計(jì)算公式： 復(fù)合齒形系數(shù)： 重合度系數(shù)：齒根彎曲應(yīng)力：許用彎曲應(yīng)力：齒根彎曲極限應(yīng)力值：壽命系數(shù)：長(zhǎng)期工作，取無(wú)限壽命設(shè)計(jì)相對(duì)齒根圓角敏感系數(shù)：相對(duì)齒根表面狀況系數(shù)：尺寸系數(shù)：最小安全系數(shù)：應(yīng)力修正系數(shù)：許用彎曲應(yīng)力值：齒根彎曲強(qiáng)度校核結(jié)果： 通過(guò)第二級(jí)齒輪傳動(dòng)計(jì)算齒輪的材料選擇由于尺寸較小，所以選用合金鋼硬齒面齒輪，小齒輪選用20CrMnMo，滲碳淬火，齒面強(qiáng)度56~62HRC，大齒輪選用20CrMnMo，滲碳淬火，齒面強(qiáng)度56~62HRC，齒輪的疲勞極限應(yīng)力按中等質(zhì)量計(jì)算。按齒面接觸疲勞強(qiáng)度初步確定中心距，并初選主要參數(shù) 式中小齒輪傳遞的轉(zhuǎn)矩載荷系數(shù)K：考慮齒輪非對(duì)稱軸承布置，有輕微沖擊，取K=2齒寬系數(shù)：齒數(shù)比：最小安全系數(shù)：許用接觸應(yīng)力：中心距：圓整為標(biāo)準(zhǔn)中心距：按經(jīng)驗(yàn)公式取標(biāo)準(zhǔn)模數(shù) 取齒數(shù) 分度圓直徑 齒寬校核齒面接觸疲勞強(qiáng)度：按表16234 分度圓上的圓周力使用系數(shù)查表動(dòng)載系數(shù)由7級(jí)精度和中點(diǎn)節(jié)線速度查表 代入得齒向載荷分布系數(shù) 齒間載荷分布系數(shù)按 查表16242的, 節(jié)點(diǎn)區(qū)域系數(shù) 彈性系數(shù) 將以上各數(shù)代入齒面接觸應(yīng)力計(jì)算的： =計(jì)算安全系數(shù) 式中：壽命