【文章內容簡介】 煤機截割部都采用齒輪傳動，常見的傳動方式有以下幾種： 內蒙古科技大學本科畢業(yè)設計說明書 8 8 圖 21 截割部傳動方式 1－電動機； 12－固定減速箱； 3－搖臂； 4－滾筒； 5－行星齒輪傳動； 6－泵箱； 7－機身及牽引部 ⑴電動機 — 固定減速箱 — 搖臂 — 滾筒 (如圖 21(a))。這種傳動方式的特點是傳動簡單，搖臂從固定減速箱端部伸出，支承可靠，強度和剛度好。但搖臂下降的最低位置受輸送機限制，故臥底量較小。 DY150、 BM100 型采煤機均采用這種傳動方式。 ⑵電動機 — 固定減速箱 — 搖臂 — 行星齒輪傳動 — 滾筒 (圖 21(b))。這種方式在滾筒內裝了行星傳動，故前幾級傳動比減小，簡化了傳動系統(tǒng)，但筒殼尺寸卻增大了，故這種傳動方式適用于中厚煤層采煤機 ，如在 MLS3 170、 MXA300、AM500 和 MG 系列等型采煤機中采用。 ⑶電動機 — 減速箱 — 滾筒 (圖 21(c))。這種傳動方式取消了搖臂，靠由電動機、減速箱和滾筒組成的截割部來調高 (稱為機身調高 )，使齒輪數大大減少，機殼的強度、剛度增大，且調高范圍大，采煤機機身也可縮短，有利于采煤機開缺口工作。 MXP240 和 DTS300 型采煤機采用這種傳動方式。 ⑷電動機 — 搖臂 — 行星齒輪傳動 — 滾筒 (圖 21(d))。這種傳動方式的電動機軸與滾筒軸平行，取消了容易損壞的錐齒輪，使傳動更加簡單，而且調高范圍 大，機身長度小。新的電牽引采煤機都采取這種傳動方式。 對比以上傳動方式，我設計的截割部傳動方式為 :電動機 — 搖臂 — 行星齒輪傳動 — 滾筒。（如圖 ） 該截割部采用銷軸與牽引部聯(lián)結，截割電機橫向布置在搖臂上，搖臂和機身連接沒有動力傳遞，取消了縱向布置結構中的螺旋傘齒輪和結構復雜的通軸。 內蒙古科技大學本科畢業(yè)設計說明書 9 9 圖 截割部傳動系統(tǒng) 該截割部特點 ⑴電機橫向布置 ,機械傳動都是直齒傳動故傳動效率高，容易安裝和維護。 ⑵截割電機采用旋轉開關控制外，其余控制如牽引速度調 整、方向設定、左右搖臂的升降，急停等操作均由設在機身兩端操作站的按鈕進行控制，操作簡單、方便。 ⑶液壓系統(tǒng)設計合理，采用集成閥塊結構，管路少，連接可靠；經常調整的閥設在液壓箱體外，便于檢修和更換。 ⑷截割機械傳動鏈設有扭矩軸過載保護裝置，并可設有強制潤滑冷卻系統(tǒng)，提高了傳動件，支承件的使用壽命。 ⑸截割部采用四行星單浮動結構，承載能力大，減小了結構尺寸。采用大角度彎搖臂設計，加大過煤空間，提高裝煤效果，臥底量大 ⑹調高油缸與調高液壓鎖采用分離布置，液壓鎖置于殼體空腔內，打開蓋板即可取出液壓鎖，方便井下查找故 障和更換調高油缸、液壓鎖等維修工作。 內蒙古科技大學本科畢業(yè)設計說明書 10 10 該機主要定位適用于傾角 ? ?18 的中厚煤層的開采，煤層中不應有堅硬的或較厚的該類夾雜物，以及落差較大的斷層。主要技術參數如下： 適應煤層：傾角 ? ?18 的中厚煤層 采高范圍： 2～ 4m 煤質傾角： ? ?18 煤層 硬度： f≤4 滾筒轉速 (r/min)：低速 、中速 、高速 ； 滾筒直徑 (mm)： 1800； 最大截深 (mm)： 1000； 滾筒水平中心距（ m）： ； 搖臂回轉中心距（ m）： ； 傳動比分配 由設計要求知，截割部功率為 700kW，根據礦井電機的具體工作環(huán)境情況，電機必須具有防爆和電火花的安全性，以保證在有爆炸危險的含煤塵和瓦斯的空氣中絕對安全，而且電機工作要可靠，啟動轉矩大，過載能力強，效率高。所以選擇由撫順廠生產的三相鼠籠異步防爆電動機，型號為 YBCS3─ 150,其主要參數如下： 額定功率： 700kW； 額定電壓： 1140V； 滿載電流： 98A； 額定轉速： 1472r/min； 滿載效率： ； 絕緣等級： H； 滿載功率因數： ； 接線方式： Y； 質量： 1150Kg； 冷卻方式：外殼水冷 該電動機輸出軸上帶有漸開線花鍵，通過該花鍵電機將輸出的動力傳遞給搖臂的齒輪減速機構。 根據采煤機械手冊，總裝機功率在 700KW 左右的采煤機滾筒的轉速沒有一個確定的數值，只要在 20～ 35r/min 之間都可以滿足所 需的要求，再根據搖臂減速箱的結構安排，當電機的轉速為 1470r/min 時，滾筒的轉速為： 內蒙古科技大學本科畢業(yè)設計說明書 11 11 n=1470247。 53= 符合要求，因此各軸的轉速： 一軸齒輪的轉速：由于與電機相連所以 min/14701 rn ? 二軸的轉速： m in/102928/40 12 rnn ?? 中心輪組的轉速： m in/27/40 23 rnn ?? 第二級行星減速器太陽輪的轉速： m in/ 34 rnn ?? 各軸的功率 一軸齒輪的功率： ? ?kwP ???? 二軸齒 輪的功率： ? ?kwP ???? 中心輪組的功率： ? ?kwcP ????? 5 8 23 第二級行星減速器太陽輪的功率： ? ?kwP ?????? 截割部第一級圓柱齒輪傳動設計 選擇齒輪材料，查機械手冊： 小齒輪選用 18Cr2Ni4WA 調質，惰輪選用 20CrMnTi 調質，大齒輪選用18Cr2Ni4WA 調質 18Cr2Ni4WA 屬于高強度中合金滲碳鋼。 是性能優(yōu)良的含鎳鋼種，鎳除了提高鋼的淬透性外，還能提高韌性，并可大大改善鋼的抗沖擊疲勞強度，也是鎳鋼在重載 下壽命高的原因； 按齒面接觸疲勞強度設計計算 確定齒輪傳動精度等級，按 vt=(～ ) n1 3 /nP 1 估計圓周速度vt=,參考機械設計工程學［Ⅰ］中的表 814，表 815 選取 小輪分度圓直徑 d1,查機械手冊得 內蒙古科技大學本科畢業(yè)設計說明書 12 12 ? ?32112 ???????? ??????HHEdZZZKTd???? ? 齒寬系數 d? 查表按齒輪相對軸承為對稱布置，取 d? = 小輪 齒數 Z1 在推薦值 20～ 40 中選 Z1=28 大輪齒數 Z2 Z2=i178。 Z1=179。 28= 圓整取 Z2=40 齒數比 u= Z2/ Z1=40/28 傳動比誤差△ u/u △ u/u=()/= 誤差在177。 5%范圍內，所以符合要求 小輪轉矩 T1 由公式得 T1=9550P/n =9550179。 =178。 m 載荷系數 K 由公式得 ?? KKKKK VA ???? 使用系數 AK 查表得 AK =2 動載荷系數 VK 查表得 VK = 齒向載荷分布系數 ?K 查表得 ?K =1 齒間載荷分配系數 ?K 由公式及β =0 得 εγ =εα = ?c 21 ?????? ???????? ?? ZZ = ?????? ?????? ?? = 查表并插值得 ?K = 則載荷系數 K 的初值 tK tK = KKKK VA ??? ? =179。 179。 1179。 = 彈性系數 EZ 查表得 EZ = 2/mmN 內蒙古科技大學本科畢業(yè)設計說明書 13 13 節(jié)點影響系數 HZ 查表得（β =0， x1=、 x2=） HZ = 重合度系數 ?Z 查表得（ 0??? ） ?Z = 許用接觸應力 ? ?H? 由公式得 ? ? HWNHH SZZ /lim ??? ?? 接觸疲勞極限應力21lim kunHH ??查圖得 1limH? =1650N/mm2 2limH?=1300 N/mm2 應力循環(huán)次數由公式得： N1=60njLh =60179。 1470179。 1179。 (24179。 300179。 8) =179。 109 N2=N1/u =179。 109/ =179。 109 則查表得接觸強度的壽命系數1NZ、1NZ（不允許有點蝕） 1NZ=1NZ=1 硬化系數 WZ 查表及說明得 WZ =1 按接 觸強度安全系數 HS 查表，按較高可靠強度 minHS =～ 取 HS = 則 ? ?1H?=1650179。 1179。 1/ =1375 N/mm2 ? ?2H?=1300179。 1179。 1/ =1083 N/mm2 d1 的設計初值 d1t 為 內蒙古科技大學本科畢業(yè)設計說明書 14 14 321 1083 ?????? ????????td ≥ 齒輪模數 m m= td1 /Z1 = = 查表取 m=8 小齒輪分度圓直徑的參數圓整值 td1? =Z1m =28179。 8 =224mm 圓周速 v 6 0 0 0 0/1 4 7 02 2 46 0 0 0 0/11???????? ndv t 與估計值 vt=，對 VK 值影響不大，不必修正 VK VK = VK t=, ?? tKK 小齒輪分度圓直徑 22411 ??? tdd 大齒輪分度圓直徑 32040822 ???? mZd 中心矩 ? ? ? ?2722 402882 21 ?????? ZZma 齒寬 mmdb td 892 2 in1 ????? ? 大齒輪齒寬 802?b 小齒輪齒寬 801?b 考慮到搖臂的長度以及大小齒輪的直徑，在大小齒輪間加一級惰輪組，由于要分別和大小齒輪嚙合傳遞扭矩，所以模數必須和大小齒輪的模數相同都取 8，惰輪的齒數按推薦值取 39Z ?惰 輪 1 ，變位系數取 ?惰 輪 1 ，也采用圓柱直齒內蒙古科技大學本科畢業(yè)設計說明書 15 15 漸開線齒形。 齒根彎曲疲勞強度校核計算 由公式 ? ?FSFF YYYmbdKT ?? ??? ??? 1 12 齒形系數?FY 查表得 小輪 ?1?FY 大輪 ?2?FY 應力修正系數 ?SY 查表 得 小輪 1?SY = 大輪 2?SY = 重合度系數 ?Y 由公式 ?Y = +=/?? ?? 許用彎曲應力 ? ?F? 由式 ? ? FXNFF SYY /lim?? ? 彎曲疲勞極限 limF? 查表得 1limF? =1100N/mm2 2limF? =660 N/mm2 彎曲壽命系數 NY 查表得 1NY = 2NY =1 尺寸系數 XY 查表得 XY =1 安 全系數 FS 查表得 FS = 則 ? ? FXNFF SYY /1111lim?? ?=1100179。 1179。 1/= ? ? FXNFF SYY /2222lim?? ?＝ 660179。 1179。 1/= 故 ?????? ??? 1F? N/mm2≤ ? ?1F? ?????? ??? 2598 2F?≤ ? ?2F? 所以齒根彎曲強度足夠 其他尺寸的計算 內蒙古科技大學本科畢業(yè)設計說明書 16 16 已知參數：o12121m = 8 Z = 28 Z = 40 39 = 20 h = 1. 00c = 0. 25 d = 22 4m m d = 32 0m m = 31 2m mx = 0. 25 68 0. 27 00Zx??????惰 輪 1惰 輪 12 惰 輪 1， ， ， ， ， ， ， d， x =0 .2 52 9 ， 計算參數：嚙合角 39。? 按如下公式計算 ? ?12122 ta nxxin v in vZZ? ? ??? ??? 中心矩變動系數 y 按如下公式計算 12 c o s 12 c o sZZy ??? ?????