【導(dǎo)讀】MG132/320-WD型采煤機(jī)是一種電牽引大功率采煤機(jī)，該機(jī)機(jī)身矮，裝機(jī)功率大，抽出，故傳動(dòng)效率高，容易安裝和維護(hù)。本說(shuō)明書主要介紹了采煤機(jī)截割部的設(shè)計(jì)計(jì)算。級(jí)直齒圓柱齒輪和一級(jí)行星輪系的傳動(dòng)，最后驅(qū)動(dòng)滾筒旋轉(zhuǎn)。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(guò)煤空間，提高了裝煤效果。本說(shuō)明書主要針對(duì)主要部件的設(shè)計(jì)計(jì)算和強(qiáng)度校核進(jìn)行了敘述。采煤機(jī)的性能，達(dá)到最佳工作效果。

　　

【正文】 力 1 1 2 1 2()HtF l l F l? ? ? NLL LFF H 78237374 731575321 21t1 ?? ????? NFFF HH 7 9 3 011t2 ??? 垂直面支反力 1 1 2 2()VrF L L F L?? 35 NLL LFF rV 28477473 73573421 211 ??????? NFFF VV 2887284757341r2 ????? (4) 計(jì)算軸的彎矩，并畫彎矩圖 水平面彎矩 mmNLFM HH .5 7 8 9 0 2747 8 2 3. 11 ???? 垂直面彎矩 1 0 6 7 8742 8 4 7. 111 NLFM VV ???? mmNMM VV .2 1 0 6 7 812 ?? 合成彎矩 1 0 7 5 822 NMMM VH ??? (5) 畫轉(zhuǎn)矩圖（圖 41b） 36 圖 41b (6) 計(jì)算并畫當(dāng)量彎矩圖 轉(zhuǎn)矩按脈動(dòng)循環(huán)變化計(jì)算，取 ?? 得： 9 8 6 551 NT ?????? mmNMM .2 1 0 7 5 8e ?? 進(jìn)行校核時(shí)，通常只校核軸上承受最大彎矩及扭矩的截面的強(qiáng)度。由式（ 84）得 37 MP aW TM )(210758)(62212ca ???????? （由于此處為齒輪軸，因此 d 取齒輪 1 的齒根圓直徑 **1 2 ( )fad d h c? ? ?，因?yàn)槭侵饼X圓柱齒輪，正常齒制， * 1ah ? ， * ? ，則 154d? mm ） 所以軸的強(qiáng)度足夠。 7. 按疲勞強(qiáng)度的安全系數(shù)校核計(jì)算 (1) 判斷危險(xiǎn)截面 危險(xiǎn)截 面的位置應(yīng)是彎矩和轉(zhuǎn)矩較大及截面面積較小且應(yīng)力集中較嚴(yán)重處。當(dāng)在統(tǒng)一截面處有幾個(gè)應(yīng)力集中源時(shí)，取各源所引起的應(yīng)力集中的最大值。根據(jù)軸的結(jié)構(gòu)尺寸及彎矩圖、轉(zhuǎn)矩圖，截面處有齒輪與花鍵配合引起的應(yīng)力集中，都應(yīng)進(jìn)行疲勞強(qiáng)度的安全系數(shù)計(jì)算，以該截面處進(jìn)行校核。 (2) 在較細(xì)軸的一端截面處疲勞強(qiáng)度安全系數(shù)校核 抗彎截面系數(shù) 30 .1 2 5 4 3 3 0Wd?? 3mm 抗扭截面系數(shù) 508660TWd?? 3mm 彎曲應(yīng)力幅 MpaWM 330210 758a ???? 彎曲平均應(yīng)力 0m?? Mpa 扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力幅（按脈動(dòng)循環(huán)變應(yīng)力計(jì)算） MpaWT T 5a ?? ???? 扭轉(zhuǎn)平均切應(yīng)力 M p aa ???? 640b? ? Mpa 按附圖 1c 、按附圖 2c 查得 ?? ， ? ? 由 640b? ? Mpa ， ? mm 按附圖 5 查得尺寸系數(shù) ?? ? ， ?? ? 38 由于軸精車加工， 640b? ? Mpa 按附圖 8 查得表面質(zhì)量系數(shù) ?? 。 按式（ 27a）和式（ 27b）計(jì)算可得綜合影響系數(shù)值為 3 .6 5 .7 80 .6 7 0 .9 3kK ?????? ? ?? 2 .0 9 3 .3 50 .6 7 0 .9 3kK ?????? ? ?? 軸材料是 45 鋼，查表 81 取彎曲等效系數(shù) ?? ? ，扭轉(zhuǎn)等效系數(shù) ?? ? 。 只考慮彎矩作用的安全系數(shù)，由式（ 87）得 1 275 9 . 25 . 7 8 5 . 1 7 0 . 2 0amS K? ???? ? ??? ? ?? ? ? ? 1 155 1 7 . 6 23 . 3 5 2 . 5 5 0 . 1 2 . 5 5amS K? ???? ? ??? ? ?? ? ? ? 由式（ 86）計(jì)算安全系數(shù) 2 2 2 29 . 2 1 7 . 6 2 8 . 1 59 . 2 1 7 . 6 2ca SSS SS?????? ? ??? 取 ? ? ? ? ? ??，所以該截面安全。 Ⅱ軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及其強(qiáng)度校核 1. 根據(jù)機(jī)械傳動(dòng)方案整體布局，擬定軸上零件的裝配方案。擬定不同裝配 案進(jìn)行分析比較，選用下圖所示的裝配方案。 2. 選擇 軸的材料 軸的材料選 45 鋼，調(diào)質(zhì)處理。其力學(xué)性能由表 81 查得， 640b? ? Mpa ，355s? ? Mpa ， 1 275?? ? Mpa ， ? ?1 60?? ? Mpa 。根據(jù)表 83，取 0 125A? 。 39 圖 42a 3. 求軸的功率，轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)矩 由 可知 : wP k1322 ? min/1455n2 r? mmNT .106 6 52 ?? 4. 初步估算軸的直徑 由式（ 82）初步估算軸的最小直徑為 mmnPA 56145 5132125d 33 220m in ??? 5. 軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)（如圖 42a） 40 6. 按彎扭合成強(qiáng)度條件計(jì)算 此軸為惰輪軸，通過(guò)軸承與齒輪相連，只起傳動(dòng)作用。這里為安全起見(jiàn)，假設(shè)齒輪上的力傳動(dòng)到軸上，對(duì)起進(jìn)行受力分析計(jì)算和強(qiáng)度校核。 由所確定的結(jié)構(gòu)圖（圖 42a）可確定出簡(jiǎn)支梁的支撐距離 1 ? mm ，2 99L? mm ，據(jù)此求出齒輪寬度所在的中點(diǎn)所在的截面的 HM 、 VM 、 M 值。 (1) 畫出軸的計(jì)算簡(jiǎn)圖（如圖 42b） 為計(jì)算方便，將軸上的作用力分解到水平面和垂直面內(nèi)計(jì)算。取集中力作用于軸上零件的中點(diǎn)。 (2) 計(jì)算軸上外力 齒輪的圓周力 NFF t 1575312t ?? 齒輪的徑向力 NaFF t 5 7 3 4t a n22r ?? (3) 求支反力 水平面內(nèi)支反力 2 2 1 1 2()tHF L F L L? ? ? ? NLL LFF H 991575321 22t1 ??????? 同理： NFFF HH 5 0 212t2 ??? 垂直面支反力 1 1 2 2 2()VrF L L F L? ? ? ?N NLL LFF rV 99573421 221 ??????? 同理 : NFV 34592 ? 41 (4) 計(jì)算軸的彎矩，并畫彎矩圖 水平 面彎矩 mmNLFM HH . 9 0 7 0 1 2 5 0. 11 ???? 垂直面彎矩 4 9 3 9 2 7 5. 111 NLFM VV ???? 合成彎矩 3 4 3 7 4 9 3 9 9 0 7 0 2 2222 NMMM VH ????? (5) 畫轉(zhuǎn)矩圖（圖 42b） 圖42b (6)進(jìn)行強(qiáng)度校核 進(jìn)行校核時(shí)，通常只校核軸上承受最大彎矩及扭矩的截面的強(qiáng)度。由式 （ 84）得 42 MP aMWM ][ 007343 13ca ?????? ?? ? 所以軸的強(qiáng)度足夠。 7. 按疲勞強(qiáng)度的安全系數(shù)校核計(jì)算 (1) 判斷危險(xiǎn)截面 危險(xiǎn)截面的位置應(yīng)是彎矩和轉(zhuǎn)矩較大及截面面積較小且應(yīng)力集中較嚴(yán)重處。當(dāng)在統(tǒng)一截面處有幾個(gè)應(yīng)力集中源時(shí)，取各源所引起的應(yīng)力集中的最大值。根據(jù)軸的結(jié)構(gòu)尺寸及彎矩圖、轉(zhuǎn)矩圖，靠齒輪右邊的截面上彎矩最大，截面處有齒輪配合和花鍵引起的應(yīng)力集中，都應(yīng)進(jìn)行疲勞強(qiáng)度的安全系數(shù)計(jì)算，以截面處進(jìn)行校核。 (2) 在較細(xì)軸的一端截面處疲勞強(qiáng)度安全系數(shù)校核 抗彎截面系數(shù) 100 100000Wd? ? ? ? 3mm 抗扭截面系數(shù) 100 202100Wd? ? ? ? 3mm 彎曲應(yīng)力幅 MpaWM 000734 370a ???? 彎曲平均應(yīng)力 0m?? Mpa 扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力幅（按脈動(dòng)循環(huán)變應(yīng)力計(jì)算） MpaWT T 5a ?? ???? 扭轉(zhuǎn)平均切應(yīng)力 M p aa 1 6 ???? 640b? ? Mpa 按附圖 1c 、按附圖 2c 查得 ?? ， ? ? 由 640b? ? Mpa ， 100d? mm 按附圖 5 查得尺寸系數(shù) ?? ? ， ?? ? 由于軸精車加工， 640b? ? Mpa 按附圖 8 查得表面質(zhì)量系數(shù) ?? 。 按式（ 27a）和式（ 27b）計(jì)算可得綜合影響系數(shù)值為 43 2 .5 6 4 .30 .6 4 0 .9 3kK ?????? ? ?? 1 .5 2 2 .5 50 .6 4 0 .9 3kK ?????? ? ?? 軸材料是 45 鋼，查表 81 取彎曲等效系數(shù) ?? ? ，扭轉(zhuǎn)等效系數(shù) ?? ? 。 只考慮彎矩作用的安全系數(shù)，由式（ 87）得 1 275 3 . 0 54 . 3 2 1 0 . 2 0amS K? ???? ? ??? ? ?? ? ? ? 1 155 9 . 0 32 . 5 5 6 . 4 7 5 0 . 1 6 . 4 7 5amS K? ???? ? ??? ? ?? ? ? ? 由式（ 86）計(jì)算安全系數(shù) 2 2 2 23 . 0 5 9 . 0 3 2 . 8 93 . 0 5 9 . 0 3ca SSS SS?????? ? ??? 取 ? ? ? ? ? ??，所以該截面 安全。 Ⅲ軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及其強(qiáng)度校核 1. 根據(jù)機(jī)械傳動(dòng)方案整體布局，擬定軸上零件的裝配方案。擬定不同裝配方案進(jìn)行分析比較，選用如圖（ 42a）所示的裝配方案。 2. 選擇軸的材料 軸的材料選 45 鋼，調(diào)質(zhì)處理。其力學(xué)性能由表 81 查得， 640b? ? Mpa ，355s? ? Mpa ， 1 275?? ? Mpa ， ? ?1 60?? ? Mpa 。根據(jù)表 83，取 0 125A? 。 3. 求軸的功率，轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)矩 由 可知 : wP ? min/822n3 r? mmNT .103 1 3 63 ?? 44 圖 43a 4. 初步估算軸的直徑 由式（ 82）初步估算軸的最小直徑為 mmnPA 33 440m in ??? 軸的最小直徑是按安裝軸承處的直徑，為了使軸與所選用的滾動(dòng)軸承的內(nèi)圈直徑相適 應(yīng) ， 且 根 據(jù) 軸 的 受 力 情 況 ， 選 用 滾 動(dòng) 軸 承 22222C ， 其 基 本 尺 寸 為11 0 20 0 53d D B? ? ? ? ?。則軸的最小直徑 取 110mm。 5. 軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) (圖 43a) 6. 按彎扭合成強(qiáng)度條件計(jì)算 由所確定的結(jié)構(gòu)圖（圖 43a）可確定出簡(jiǎn)支梁的支撐距離 1 82L? mm ，2 ? mm ， 3 ? mm .據(jù)此求出齒輪寬度所在的中點(diǎn)所在的截面的 HM 、 VM 、 M值。 45 (1) 畫出軸的計(jì)算簡(jiǎn)圖（如圖 43b） 為計(jì)算方便，將軸上的作用力分解到水平面和垂直面內(nèi)計(jì)算。取集中力作用于軸上零件的中點(diǎn)。 (2) 計(jì)算軸上外力 齒輪的圓周力 Nmz TdTF t 13 471395 633333 ?? ????? Nmz TdTF t 17 512256 643434 ?? ????? 齒輪的徑向力 NFF at 4 9 0 320tan1 3 4 7 1tan33r ???? NFF at 6 3 7 420tan1 7 5 1 2tan44r ???? (3) 求支反力 水平面內(nèi)支反力 3 1 4 1 2 2 1 2 3( ) ( )t t HF l F L L F L L L? ? ? ? ? ? ? ? NLLL LLFLFF ttH )(175128213471)( 321 214132