【文章內(nèi)容簡介】 行分析處理，再輸出顯示、存儲、控制和傳輸?shù)?，以實現(xiàn)檢測、預警、保護、健康診斷、事故查詢、維修指導和調(diào)度分析等多種功能。 9）貫徹標準化、系列化和通用化原則，加速開發(fā)適合不同地質(zhì)條件的新機型 目前各主要采煤機生產(chǎn)廠家都十分重視三化原則，將采煤機各主要部件 中國礦業(yè)大學 2021 屆本科生畢業(yè)設計 第 6 頁 （如電動機、截割部固定減速箱、搖臂、滾筒、牽引部、截牽箱、行走 箱 、牽引機構(gòu)等 ） 制定 標準，作為適合不同條件的通用部件，各部件間的連接尺寸一致。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型，以擴大采煤機的系列和加速研制過程。 10）提高采煤機的可靠性和壽命，提高易維修性，縮短井下更換部件時間，延長大修周期，提高機器的使用率和開機率。 采煤機的類型及主要組成 采煤機有不同的分類方法：按工作機構(gòu)形式可分為滾筒式、鉆削式和鏈式采煤機；按牽引方式可分為鏈牽引和無鏈牽引采煤機；按牽引部位置可分為內(nèi)牽引和外牽引；按牽引部動力可分為機械牽引、液壓牽引與電 牽引；按工作機構(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。中國礦業(yè)大學 2021 屆本科生畢業(yè)設計 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 電控部 銘牌電控部編程站中國礦業(yè)大學 2021 屆本科生畢業(yè)設計 第 8 頁 第二章 總體方案的確定 MG400/ 型采煤機簡介 MG400/900WD 型機載交流電牽引采煤機，該機裝機功率 900KW，截割 功率 2 400KW,牽引功率 該采煤機使用的電氣控制箱符合礦用電氣設備防爆規(guī)程的要求，可在有瓦斯或煤層爆炸危險的礦井中使用，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電塵埃的情況下使用。 主要技術(shù)參數(shù) 該機的主要技術(shù) 參數(shù)如下： 采高 m 截深 mm 800 適應傾角 ≤ 25 176。 適應煤質(zhì)硬度 F≤ 4 滾筒轉(zhuǎn)速 r/min 40 搖臂長度 mm 3500 牽引速度 m/min 015 牽引型式 齒輪 齒 軌 機面高度 mm 1726 最小臥底量 mm 265 滅塵方式 內(nèi)外噴霧 裝機功率 kw 900 電壓 v 1140 中國礦業(yè)大學 2021 屆本科生畢業(yè)設計 第 9 頁 MG400/900WD 型采煤機采用多電機橫向布置方式， 截割部用銷軸與牽引部聯(lián)結(jié)，左、右牽引部及中間箱采用高強度液壓螺栓聯(lián)結(jié)，在中間箱中裝有泵箱、電控箱、水閥和水分配閥。該機具有以下特點： 1．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(jié)構(gòu)中的螺旋傘齒輪和結(jié)構(gòu)復雜的通軸。 2．主機身分為三段，即左牽引部、中間控制箱、右牽引部，采用高 度液壓螺栓聯(lián)結(jié)，結(jié)構(gòu)簡單可靠、拆裝方便。 搖臂結(jié)構(gòu)設計方案的確定 由于煤層地質(zhì)條件的多樣性，煤炭生產(chǎn)需要多種類型和規(guī)格的采煤機。利用通用部件，組裝成系列型號的采煤機，可以 給生產(chǎn)帶來很多方便。系列化、標準化和通用化是采掘機械發(fā)展的必然趨勢。所以，這里把左右搖臂設計成對稱結(jié)構(gòu)。 截割部電動機的選擇 由設計要求知，截割部功率為 400 2KW，即每個截割部功率為400KW。根據(jù)礦下電機的具體工作情況，要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(zhuǎn)矩大，過載能力強，效率高。據(jù)此選擇由撫順廠生產(chǎn)的三相鼠籠異步防爆電動機 YBC3─ 400,其主要參數(shù)如下： 額定功率： 400KW； 額 定電壓： 1140V 額定電流： 296A。 額定轉(zhuǎn)速： 1470P/m 額定 頻率 ： 50HZ。 絕緣等級： H 接線方式： Y 工作方式： S1 質(zhì)量： 1502KG 冷卻方式：外殼水冷 該電機總體呈圓形 , 其 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(gòu)。 傳動方案的確定 傳動比的確 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)速和直徑計算而的，為了減少滾筒截割產(chǎn)生的細煤和粉塵，增大塊煤率，滾筒的轉(zhuǎn)速出中國礦業(yè)大學 2021 屆本科生畢業(yè)設計 第 10 頁 現(xiàn)低速化的趨勢。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。 總傳動比 總i 7536401470nnI ．＝＝＝ 滾總 n —— 電動機轉(zhuǎn)速 r/min 滾n —— 滾筒轉(zhuǎn)速 r/min 傳動比的分配 在進行多級傳動系統(tǒng)總體設計時，傳動比分配是一個重要環(huán)節(jié)，能否合理分配傳動比，將直接影響到傳動系統(tǒng)的外闊尺寸、重量、結(jié)構(gòu)、潤滑條件、成本及工作能力。多級傳動系統(tǒng)傳動比的確定有如下原則： 1． 各級傳動的傳動比一般應在常用值范圍內(nèi)，不應超過所允許的最大值，以符合其傳動形式的工作 特點，使減速器獲得最小外形。 間應做到尺寸協(xié)調(diào)、結(jié)構(gòu)勻稱；各傳動件彼此間不應發(fā)生干涉碰撞；所有傳動零件應便于安裝。 3．使各級傳動的承載能力接近相等，即要達到等強度。 4．使各級傳動中的大齒輪進入油中的深度大致相等，從而使?jié)櫥?比較方便。 由于采煤機在工作過程中常有過載和沖擊載荷，維修比較困難，空間限制又比較嚴格，故對行星齒輪減速裝置提出了很高要求。因此，這里先確定行星減速機構(gòu)的傳動比。 本次設計采用 NWG 型行星減速裝置，其原理如圖所示： 中國礦業(yè)大學 2021 屆本科生畢業(yè)設計 第 11 頁 a太 陽輪 b 內(nèi)齒圈 g 行星輪 x行 星架 NWG行星機 構(gòu) 該行星齒輪傳動機構(gòu)主要由太陽輪 a、內(nèi) 齒圈 b、 行星輪 g、行星架 x等組成。傳動時，內(nèi)齒圈 b 固定不動，太陽輪 a 為主動輪，行星架 x上的行星輪 g— 面繞自身的軸線 ox— ox 轉(zhuǎn)動，從而驅(qū)動行星架 x 回轉(zhuǎn)，實現(xiàn)減速。運轉(zhuǎn)中，軸線 ox— ox是轉(zhuǎn)動的。 這種型號的行星減速裝置，效率高、體積小、重量輕、結(jié)構(gòu)簡單、制造方便、傳動功率范圍大 ，可用于各種工作條件。因此，它用在采煤機截割部最后一級減速是合適的，該型號行星傳動減速機構(gòu)的使用效率為 ～ ,傳動比一般為 ～ 。如 上 圖所示，當內(nèi)齒圈 b 固定，以太陽輪 a為主動件，行星架 g為從動件時，傳動比的推薦值 為 ～ 9。查閱文獻 [4],采煤機截割部行星減速機構(gòu)的傳動比一般為 4～ 6。這里定行星減速機構(gòu)傳動比 ? 則其他三級減速機構(gòu)總傳動比 總II? 247。 ?bagi 247。 = 由于采煤機機身高度 受到嚴格限制，每級傳動比一般為 。4~3?ji 根據(jù)前述 多級減數(shù)齒輪的傳動比分配原則和搖臂的具體結(jié)構(gòu)，初定各級傳動比為： , ? , ? ? 以此計算，四級減速傳動比的總誤差為： ( ??? 1． 56 2． 29 5． 747）247。 36． 75＝ 0． 2‰ 在誤差允許范圍 5﹪內(nèi)，合適。 中國礦業(yè)大學 2021 屆本科生畢業(yè)設計 第 12 頁 第三章 傳動系統(tǒng)的設計 截割部傳動系統(tǒng)圖 各級傳動轉(zhuǎn)速、功率、轉(zhuǎn)矩的確 定 各軸轉(zhuǎn)速計算 ： 從電動機出來，各軸依次命名為Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ、Ⅵ、Ⅶ、Ⅷ軸。 Ⅰ軸 14701 ?n /r min Ⅲ軸 m in/?? Ⅳ軸 2 ??inn ＝ min/r Ⅵ軸 m i n/ 2 ??＝ 各軸功率計算： Ⅰ軸 40031 ??η＝ PP =396kW Ⅱ軸 39621212 ??? ηη＝ PP = Ⅲ 軸 8 41223 ??? ηη＝ PP = Ⅳ 軸 7 231234 ???? ηηη＝ PP =358kW 中國礦業(yè)大學 2021 屆本科生畢業(yè)設計 第 13 頁 Ⅴ 軸 35831245 ???? ηηη＝ PP = Ⅵ 軸 4 31256 ??? ηη＝ PP = Ⅶ軸 3 331267 ???? ηηη＝ PP = Ⅷ軸 2 031278 ???? ηηη＝ PP = 各軸扭矩 計算 : Ⅰ軸 95509550111 ?? nPT mN ?? 7214 70396 Ⅲ 軸 95509550333 ?? nPT mN ?? 1 2 Ⅳ 軸 95509550444 ?? nPT mN ?? Ⅶ 軸 95509550777 ?? nPT mN ?? 將上述計算結(jié)果列入 下 表 ,供以后設計計算使用 運動和動力參數(shù) 編號 功率 /kW 轉(zhuǎn)速n/(r min1? ) 轉(zhuǎn)矩 T/(N m) 傳動比 Ⅰ軸 396 1470 Ⅲ軸 Ⅳ軸 358 Ⅶ軸 13792 Ⅷ軸 齒輪設計及強度效核 ： 這里主要是根據(jù)查閱的相關(guān)書籍和資料，借鑒以往采煤機截割部傳動系統(tǒng)的設計經(jīng)驗 初步確定各級傳動中齒輪的齒數(shù)、轉(zhuǎn)速、傳動的功率、轉(zhuǎn)矩以中國礦業(yè)大學 2021 屆本科生畢業(yè)設計 第 14 頁 及各級傳動的效率，進而對各級齒輪模數(shù)進行初步確定，具體計算過程級計算結(jié)果如下： 統(tǒng)的設計經(jīng)驗 初步確定各級傳動中齒輪的齒數(shù)、轉(zhuǎn)速、傳動的功率、轉(zhuǎn)矩以及各級傳動的效率，進而對各級齒輪模數(shù)進行初步確定， 截割部齒輪的設計及強度效 核，具體計算過程及 計算結(jié)果如下： 齒輪 1 和惰輪 2 的設計及強度效核 計算過程及說明 計算結(jié)果 1)選擇齒輪材料 查文獻 1表 817 齒輪選用 20GrMnTi 滲碳淬火 2)按齒面接觸疲勞強度設計計算 確定齒輪傳動精度等級，按 3 111t /np0. 02 2) n~( 0. 01 3v ? 估取圓周速度 smvt /? ，參考文獻 1 表 8－ 14，表 8－ 15 選取 小輪分度圓直徑 1d ， 由式（ 8－ 64）得 3 2HHEd11 )][ ZZZ(u 1ukT2d ?? ?????? 齒寬系數(shù) d? 查文獻 1 表 8－ 23 按齒輪相對軸承為非對稱布置，取 d? ＝ 0． 6 小輪齒數(shù) 1Z 1Z =19 惰輪齒數(shù) 2Z 2Z ＝ ???? Zi 齒數(shù)比 u u ＝ 19/34/ 12 ?ZZ 傳動比誤差 0/ ?? uu 誤差在 %3? 范圍內(nèi) 小輪轉(zhuǎn)矩 mmNT ?? 25726501 HRC 56～ 62 smvt /? 公差組 6級 d? ＝ 0． 6 1Z =19 2Z ＝ 34 u ＝ 合適 中國礦業(yè)大學 2021 屆本科生畢業(yè)設計 第 15 頁 載荷系數(shù) K 由式（ 8－ 54）得 ?? KKKKK VA ???? 使用系數(shù) AK 查表 8－ 20 動載荷系數(shù) VK 查圖 8－ 57 得初值 VtK 齒向載荷分布系數(shù) ?K 查圖 8－ 60 齒間 載荷分配系數(shù) ?K 由式 8－ 55 及 0?? 得 ??? ?? c o s)]Z/1Z/1([ 21 ???? ＝ [－ (1/19+1/34)]= 查表 8－ 21 并插值 ?K ＝ 1 則載荷系數(shù) K 的初值 ?tK ????tK 彈性系數(shù) EZ 查表 8－ 22 EZ ＝ 2/mmN 節(jié)點影響系數(shù) HZ 查圖 8－ 64 0xx,021 ???? 重合度系數(shù) ?Z 查圖 8－ 65? ?0??? 許用接觸應力 由式 ? ?698? 得 ? ?H? ＝ HHH L im SZZ /?? ?? 接觸疲勞極限應力 21 HLimHLim ?? 、 查圖 8－ 69 應力循環(huán)次數(shù)由式 ? ?708? 得 )103