【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 采煤機(jī)應(yīng)具有足夠大的牽引力。 2）傳動(dòng)比大 總傳動(dòng)比高達(dá)300左右，行走速度一般為～23m/min(國(guó)外達(dá)54m/min)。 3)能實(shí)現(xiàn)無(wú)級(jí)調(diào)速隨著采煤機(jī)外載荷的不斷變化，要求行走部速度能隨著載荷的變化而變化。 4)不受滾筒轉(zhuǎn)向的影響 通常電機(jī)和滾筒的轉(zhuǎn)向是一定的，但采煤機(jī)的行走方向是要往返變化的，所以它不能受滾筒轉(zhuǎn)向的影響。 5)能實(shí)現(xiàn)正、反行走和停止行走 電牽引采煤機(jī)采用多電機(jī)，截割電機(jī)和牽引電機(jī)是分開(kāi)的，易于實(shí)現(xiàn)行走部正、反向行走和停止，而且操作簡(jiǎn)便。 6)有完善可靠的安全保護(hù)在電牽引采煤機(jī)中，通過(guò)對(duì)牽引電機(jī)的監(jiān)測(cè)和控制來(lái)保證行走安全和可靠運(yùn)行。7） 操作方便 行走部應(yīng)有手動(dòng)操作、遠(yuǎn)程操作等裝置，盡量做到集中控制。、模數(shù)的確定MG650/1630WD型采煤機(jī)牽引部傳動(dòng)系統(tǒng)下圖。傳動(dòng)系統(tǒng)齒輪特征參數(shù)見(jiàn)表41表41牽引部齒輪特征參數(shù)齒號(hào)Z1Z2Z3Z4Z5Z6Z7Z8Z9Z10Z11Z12Z13齒數(shù)30435120851728701830731316模數(shù)567840傳動(dòng)比1)傳動(dòng)系統(tǒng)總傳動(dòng)比 2) 齒軌輪轉(zhuǎn)速 3） 齒軌輪直徑 4） 行走速度 考慮采煤機(jī)工作環(huán)境的影響，牽引電機(jī)為礦用隔爆型三相交流異步電動(dòng)機(jī)，電壓等級(jí)為380V，功率90kW,可用于環(huán)境溫度40℃，有瓦斯或煤塵爆炸危險(xiǎn)的采煤工作面。電機(jī)型號(hào)及參數(shù)如下所示。牽引電機(jī)型號(hào)：YBQYG90A 牽引電機(jī)功率:290kW電壓等級(jí)：380V止口直徑：止口長(zhǎng)：586mm花鍵：軸長(zhǎng)：95mm螺孔：分布圓直徑：該電機(jī)臥式安裝在左、右牽引部上，電機(jī)外花鍵輸出軸與電機(jī)齒輪軸內(nèi)花鍵聯(lián)接。電機(jī)外殼水套冷卻。1） 各軸轉(zhuǎn)速軸Ⅰ：軸Ⅱ： 軸Ⅲ： 軸Ⅳ： 軸Ⅴ: 軸Ⅵ： 軸Ⅶ： 軸Ⅷ： 2） 各軸軸功率計(jì)算3） 各軸扭矩計(jì)算各軸轉(zhuǎn)速、軸功率、扭矩如表42所示。表42力學(xué)表軸Ⅰ軸Ⅱ軸Ⅲ軸Ⅳ軸Ⅴ軸Ⅵ軸Ⅶ軸Ⅷ轉(zhuǎn)數(shù)（r/min）1470功率(kW)扭矩()119110根據(jù)圖受力分析，直接引用理論力學(xué)計(jì)算。各齒輪計(jì)算如下 對(duì)于： 對(duì)于： 對(duì)于： 對(duì)于: 對(duì)于： 對(duì)于： 對(duì)于： 對(duì)于： 對(duì)于： 對(duì)于： 對(duì)于： 對(duì)于： 對(duì)于： 齒輪受力分析匯總?cè)绫?3所示。表43 齒輪受力表 單位：kNZ1Z2Z3Z4Z5Z6Z7Z8Z9Z10Z11Z12Z13圓周力10135013721435139513722徑向力11508012814381355總作用力1114542714622717442043961 大小齒輪均采用材料18Cr2Ni4Wa調(diào)制處理，其它要求與截割部完全相同，參考機(jī)械設(shè)計(jì)中的表914選取齒輪公差等級(jí)為7。考慮到采煤機(jī)材料選擇原則及工作環(huán)境多的影響，在齒輪設(shè)計(jì)時(shí)按齒根彎曲疲勞強(qiáng)度設(shè)計(jì)，按齒面接觸疲勞強(qiáng)度校核。設(shè)計(jì)過(guò)程中用到以下公式；許用彎曲應(yīng)力： 設(shè)計(jì)公式：校核公式：式中 ψa=，齒寬系數(shù)； K=，載荷系數(shù)。 由于齒輪材料為18Cr2Ni4Wa，則有：=1428式中 ——彎曲疲勞強(qiáng)度極限，查表取 =1000MPa； ——安全系數(shù)，取=； ——應(yīng)力修正系數(shù)，取 =。Ⅰ級(jí)：其中，由機(jī)械設(shè)計(jì)查表105得，=，=，由齒寬及中心距計(jì)算得，Ψa=，k=，又設(shè)計(jì)模數(shù)m=5，即齒輪模數(shù)滿足要求。Ⅱ級(jí)：其中，由機(jī)械設(shè)計(jì)查表105得，=， =，由齒寬及中心距計(jì)算得，Ψa=，齒輪設(shè)計(jì)模數(shù)m=6，即齒輪模數(shù)滿足要求。Ⅲ級(jí)：其中，由機(jī)械設(shè)計(jì)查表105得， =，=，由齒寬及中心距計(jì)算得，Ψa=，設(shè)計(jì)模數(shù)m=7，即齒輪模數(shù)滿足要求。Ⅳ級(jí)：其中，由機(jī)械設(shè)計(jì)查表105得，=，=，由齒寬及中心距計(jì)算得，Ψa=，設(shè)計(jì)模數(shù)m=8，即齒輪模數(shù)滿足要求。Ⅰ級(jí)： 式中 b—齒寬,b=90mm； a—中心距,a=。Ⅱ級(jí)： 式中 b—齒寬，b=110mm； a—中心距，a=335mm。Ⅲ級(jí)： 式中 b—齒寬，b=60mm； a—中心距，a=。Ⅳ級(jí)： 式中 b—齒寬，b=60mm； a—中心距，a=mm。 ①結(jié)構(gòu)要便于加工，便于零部件的裝卸（工藝要求）； ②零件要準(zhǔn)確的工作位置（定位要求）； ③軸向零部件要牢固而可靠地相對(duì)固定（固定要求）； ④盡量的減小應(yīng)力集中，改善軸的受力狀況。 ①將軸做成階梯軸； ②零部件在軸上沿徑向的定位用公差來(lái)保證； ③零部件在軸向的固定場(chǎng)采用軸肩、套筒、螺母、擋圈等形式。表44軸主要材料的機(jī)械性能材料/性能18Cr2Ni4Wa40Cr1145MPa980MPa835MPa785MPa7810010%11%軸的最小直徑： 按彎扭合成應(yīng)力進(jìn)行校核時(shí)，通常只校核軸上承受最大彎矩和扭矩的截面（危險(xiǎn)截面）的強(qiáng)度。在設(shè)計(jì)軸時(shí)，需要繪制軸的簡(jiǎn)圖、求支反力（水平支面反力、垂直面支反力）、計(jì)算彎矩（水平面彎矩、垂直面彎矩）、扭矩及具體計(jì)算過(guò)程。在校核軸時(shí)，根據(jù)計(jì)算的相關(guān)數(shù)據(jù)知，扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力為脈動(dòng)循環(huán)應(yīng)力，取=。 利用材料力學(xué)第三強(qiáng)度理論： N/mm2式中 軸的計(jì)算應(yīng)力為：式中 N/mm2α是考慮扭矩與彎矩的循環(huán)特性的差異系數(shù)。；；對(duì)于頻繁正反轉(zhuǎn)的軸取1. 軸的強(qiáng)度條件 N/mm2 選取傳動(dòng)軸的材料18Cr2Ni4Wa,淬火滲碳處理，按《機(jī)械設(shè)計(jì)》表取=78。惰輪軸材料40Cr,淬火滲碳處理，=100，則有軸的計(jì)算直徑如下：軸Ⅰ：軸Ⅱ：軸Ⅲ：軸Ⅳ：軸Ⅴ：各軸結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及強(qiáng)度校核 由計(jì)算數(shù)據(jù)可知，軸最小計(jì)算直徑為50mm,位于軸最左端,由于該段花鍵與電機(jī)連接，取d=65mm。,兩端軸承為圓柱滾子軸承；第二段直徑為75mm,由電機(jī)花鍵尺寸取軸花鍵長(zhǎng)為65mm。軸承寬35mm，軸承與齒輪之間的距離為15；第三段直徑設(shè)計(jì)為90mm,第四段為85mm。軸承與齒輪間的距離為15mm。則該軸總長(zhǎng)為300mm。軸Ⅰ的強(qiáng)度校核Ⅰ力學(xué)分析圖5） 水平面： 代入數(shù)據(jù)得： 6） 垂直面: 代入數(shù)據(jù)得： 計(jì)算彎矩7） 水平彎矩： 8） 垂直彎矩： 合成彎矩： 軸的強(qiáng)度校核抗彎截面系數(shù)抗扭截面系數(shù) 由材料力學(xué)第三強(qiáng)度理論得： 軸的計(jì)算應(yīng)力： 所以滿足強(qiáng)度要求。軸Ⅱ的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)Ⅱ結(jié)構(gòu)圖 軸的結(jié)構(gòu)如上圖，由計(jì)算知軸的最小計(jì)算直徑=42mm,取=80mm,為第一段，長(zhǎng)為40mm,考慮到第二段有鍵連接，取直徑=90mm，長(zhǎng)為80mm,第三段直徑=120mm。則該軸總長(zhǎng)225mm。求支反力Ⅱ力學(xué)分析圖1） 水平面： 代入數(shù)據(jù)得： 7） 垂直面: 代入數(shù)據(jù)得： 計(jì)算彎矩9） 水平彎矩： 10） 垂直彎矩： 合成彎矩： 軸Ⅱ的強(qiáng)度校核抗彎截面系數(shù) 抗扭截面系數(shù) 由材料力學(xué)第三強(qiáng)度理論得： 軸的計(jì)算應(yīng)力： 所以滿足強(qiáng)度要求。軸Ⅲ的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)Ⅲ結(jié)構(gòu)圖軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)如上，由計(jì)算可知，軸的最小計(jì)算直徑為33mm，軸兩端安裝圓柱滾子軸承，根據(jù)設(shè)計(jì)原則取直徑及長(zhǎng)度如下：直徑為70mm為第一段，長(zhǎng)50mm；第二段通過(guò)花鍵與齒輪相連，直徑設(shè)計(jì)為85mmm，長(zhǎng)為140mm；第三段直徑設(shè)計(jì)為105mm,長(zhǎng)為10mm；第四段直徑為110mm，長(zhǎng)為15,；最后一端直徑為為80mm，長(zhǎng)為40mm，中間段為軸齒輪，長(zhǎng)110mm。軸總長(zhǎng)為325mm。軸Ⅲ的強(qiáng)度校核求支反力4） 水平支反力： 代入數(shù)據(jù)得： Ⅲ力學(xué)分析圖5) 垂直支反力： 代入數(shù)據(jù)得： 計(jì)算彎矩7) 水平彎矩： 8) 垂直彎矩 合成彎矩 軸的強(qiáng)度校核抗彎截面系數(shù)抗扭截面系數(shù) 由材料力學(xué)第三強(qiáng)度理論得： 軸的計(jì)算應(yīng)力： 所以強(qiáng)度滿足強(qiáng)度要求。軸Ⅳ的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)Ⅳ結(jié)構(gòu)圖軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)如上圖，由計(jì)算可知軸的最小計(jì)算直徑為100mm，位于上圖右方，長(zhǎng)35mm，為第一段；第二段直徑為105mm,長(zhǎng)10mm；第三段直徑為160mm，長(zhǎng)110mm；第四段直徑為150mm，長(zhǎng)為，40mm； 第五段直徑為140mm，長(zhǎng)為65mm。則軸總長(zhǎng)260mm，兩端與圓柱滾子軸承配合。軸的強(qiáng)度校核求支反力5）水平支反力： 代入數(shù)據(jù)得： 6) 垂直支反力： 代入數(shù)據(jù)得： Ⅳ力學(xué)分析圖計(jì)算彎矩9) 水平彎矩： 10) 垂直彎矩 合成彎矩 軸的強(qiáng)度校核抗彎截面系數(shù)抗扭截面系數(shù) 由材料力學(xué)第三強(qiáng)度理論得： 軸的計(jì)算應(yīng)力： 所以強(qiáng)度滿足強(qiáng)度要求。軸Ⅴ的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)由計(jì)算結(jié)果可知，該軸的計(jì)算直徑為182mm,取直徑為200mm,軸承兩端安裝圓柱滾子軸承，軸承對(duì)稱分布。設(shè)計(jì)齒輪寬度為60mm,軸承與齒輪間距離為30mm，即有軸總長(zhǎng)190mm。軸的簡(jiǎn)力圖如下所示。軸的強(qiáng)度校核求支反力5）水平支反力： 代入數(shù)據(jù)得： Ⅴ力學(xué)分析圖7) 垂直支反力： 代入數(shù)據(jù)得： 計(jì)算彎矩11) 水平彎矩： 12) 垂直彎矩 合成彎矩 軸的強(qiáng)度校核抗彎截面系數(shù)抗扭截面系數(shù) 由材料力學(xué)第三強(qiáng)度理論得： 軸的計(jì)算應(yīng)力： 所以強(qiáng)度滿足強(qiáng)度要求。軸承的設(shè)計(jì)壽命比照國(guó)際水準(zhǔn)，一般為10000h～30000h。采煤機(jī)在工作過(guò)程中時(shí)常受到?jīng)_擊載荷，對(duì)其零部件的破壞相對(duì)較大，因而，為了充分保證軸承使用的可靠性，取其設(shè)計(jì)壽命低一些，選取Lh＝12000h。軸承的壽命按下式計(jì)算：Lh＝式中 n－軸承內(nèi)外圈的相對(duì)速度；C－軸承的額定載荷； P－軸承承受的當(dāng)量載荷； ε－壽命系數(shù)，取ε＝。由軸承選型知，《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》表7—2—25可得其額定動(dòng)載荷，額定靜載荷軸承支反力計(jì)算 水平支反力： 垂直支反力： 合成支反力： 由于兩個(gè)軸承型號(hào)相同，選擇當(dāng)量載荷大的進(jìn)行校核。由軸承壽命計(jì)算公式因此軸承滿足壽命要求。 由以上設(shè)計(jì)內(nèi)容可知，軸Ⅰ、軸Ⅲ、軸Ⅳ、軸Ⅴ處的連接需花鍵連接，其它地方可用平鍵連接。查閱相關(guān)資料，各鍵的設(shè)計(jì)如下：花鍵1 d=63mm l=85mm 花鍵2 d=84mm l=120mm 花鍵3 d=90mm l=80mm 花鍵4 d=270mm l=50mm 花鍵1的校核 式中 －傳遞的轉(zhuǎn)矩 ； －各齒載荷不均勻系數(shù)，；－齒數(shù)，Z=21； －齒的工作長(zhǎng)度，l=85mm；－平均直徑mm，d=63mm；－齒的工作高度mm，h=5mm； ［］－許用壓強(qiáng)，查表223［］=（1020）。將上述結(jié)果代入校核公式得 所以滿足要求。花鍵2的校核 式中 －傳遞的轉(zhuǎn)