【導(dǎo)讀】在一些省、區(qū)薄煤層儲量比重很大，如四川省占60%，山東省54%,黑。龍江省占51%，貴州省占37%。特別是在南方地區(qū)，有些省份薄煤層凈占50%. 以上，而目薄煤層分布廣，煤質(zhì)好。但由于其開采煤層厚度薄，與中厚和厚。使得資源越來越少，所以薄煤層的開采己列入日程。煤機基礎(chǔ)上，我國開始自行研制生產(chǎn)采煤機。淺截石單滾筒采煤機，另外還有MLQ3一100型采煤機。比較典型的有山東煤研所和淄博礦務(wù)局研制的ZB一100型單滾筒騎輸送。期初步完成了主導(dǎo)機型，由液壓牽引采煤機向電牽引采煤機升級換型工作。層中使用，平均年產(chǎn)量為16萬t左右。滾筒采煤機的可靠性，研制了新一代的薄煤層滾筒采煤機。采用齒輪一銷軌式無鏈牽引，最大牽引力350kN，牽引速度0~6m/min。機，該采煤機采用多電機驅(qū)動、交流變頻調(diào)速、無鏈牽引等技術(shù)。入使用，取得了最高月產(chǎn)量萬t,最高日產(chǎn)量5300t的好成績。這樣做雖能保證其。正常運行，但其強度余量過大。引部牽引力僅為，而現(xiàn)用銷排強度約60t,可見其銷排強度的余量過大。

　　

【正文】 各系數(shù)代入公式（ 613）可得需用齒根應(yīng)力為 2340 2 0 .8 9 1 0 .9 8 1 .0 2 3 7 8 /1 .6FP N m m? ? ? ? ? ? ? ? 因齒根應(yīng)力 F? =262 2/N mm 小于許用齒根應(yīng)力 237 8 /FP N mm? ? ，即 F FP??? 。所以，ac 齒輪副滿足齒根彎曲強度條件。 bc 齒輪副 在內(nèi)嚙合齒輪副 bc 中只需要校核內(nèi)齒輪 b 的齒根彎曲強度，即按公式（ 612）計算取齒根彎曲應(yīng)力 2F? 及按公式（ 614）計算許用齒根應(yīng)力 FP? 。已知 2 59bzz??， 2lim 26 0 /F N mm? ? 。 仿上，通過查表或采用相應(yīng)的公式計算，可得到取值與外嚙合不同的系數(shù)為2 2 2 1 , 1 .2 6 , 1 .1 , 1 , 2 .0 5 3 , 2 .6 5 , 0 .7 6 , 0 .9 2 , 1 .03 1 .0V F F F P F a S a NT r e lT XK K K K Y Y Y Y Y Y? ? ? ?? ? ? ? ? ? ? ? ?和。代入上式得 22 9600 2 . 0 5 3 2 . 6 5 0 . 7 6 1 1 . 5 1 . 1 1 1 . 2 6 1 . 1 1 2 0 9 /7 3 6F N m m? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?? 取 2F? =210 2/N mm 遼寧工程技術(shù)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文） 39 2l i ml i m260 2 0 . 9 2 1 . 0 3 0 . 9 8 1 . 0 1 3 0 5 /1 . 6FF P S T N T r e l T R r e l T XF Y Y Y Y Y N m mS ??? ? ? ? ? ? ? ? ? 可見， 2F FP??? ，故 bc 齒輪副滿足齒根彎曲條件。 薄煤層滾筒采煤機總體方案設(shè)計 與 搖臂設(shè)計 40 7 軸 設(shè)計 高速軸尺寸的確定 輸出軸的轉(zhuǎn)矩 T 311 1 97 6301470PT n ?? ? ? ? Nm （ 71） 作用在齒輪上的力 輸出軸大齒輪分度圓直徑為 8d 2 0 1 6 1 .6c o s c o s 9 2 2nt mm Z Z?? ? ? ? ???mm （ 72） 圓周力 tF 、徑向力 rF 和軸向力 F? 的大小如下 222 2 6 3 0 0 0 0 77971 6 1 .6t TF d ?? ? ?N （ 73） ta n ta n 2 07 7 9 7 2 8 6 7c o s c o s 9 2 2nrtFF ?? ?? ? ???N （ 74） ta n 779 7 ta n 9 22 128 6tFF? ? ?? ? ? ? ?N （ 75） 確定軸的最小直徑 選取軸的材料為 40rC ，查 參考文獻 [2]表 42，取 A=100，有公式初估軸的最小直徑為 1 33m i n1971 0 0 4 0 . 41470pd A m mn? ? ? ? 遼寧工程技術(shù)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文） 41 （ 76） 防爆電機輸出頭直徑為 75mm， 因為防爆電機輸出頭要插入高速軸內(nèi)， 與軸連接，所以軸的最小直徑選 120mm。高速軸為齒輪軸，上面有擋圈，查機械設(shè)計手冊選擋圈直徑為 6mm， GB/T2831994圓柱滾子軸承 NJ型 02系列 NJ224E，尺寸 12 0 21 5 40d D B? ? ? ? ?，寬度 B=40mm，小齒輪齒寬 d=125mm，軸承與齒輪間間距取 3mm，擋圈與電機間距取 3mm， 高速軸長度 L=3+6+40+3+125+3+40=220mm 與高速軸相連的惰輪軸的確定 由于高速軸齒輪的齒寬為 d=125mm，所以惰輪軸上的齒輪齒寬為 125mm，參考高速軸的長度， 初 步確定軸的長度為 200mm。 此 軸上有 2 個軸承，軸承上面套齒輪。 2 個軸承是 GB/T2861964 雙列向心球面滾子軸承中寬，尺寸85 18 0 60d D B? ? ? ? ?,所以軸承直徑為 85mm。 中速軸尺寸的確定 輸出軸的轉(zhuǎn)矩 T 3 322 2 n ?? ? ? ? ? Nm 作用在齒輪上的力 輸出軸大齒輪分度圓直徑為 8d 4 2 3 3 9 .4c o s c o s 9 2 2nt mm Z Z?? ? ? ? ???mm 圓周力 tF 、徑向力 rF 和軸向力 F? 的大小如下 6222 2 1 .2 5 1 0 7 3 6 5 .9 43 3 9 .4t TF d ??? ? ?N ta n ta n 2 07 3 6 5 .9 4 2 7 0 8c o s c o s 9 2 2nrtFF ?? ?? ? ???N 薄煤層滾筒采煤機總體方案設(shè)計 與 搖臂設(shè)計 42 ta n 736 ta n 9 22 120 5tFF? ? ?? ? ? ? ?N 確定軸的最小直徑 選取軸的材料為 40rC ，查 參考文獻 [2]表 42，取 A=100，有公 式 42 初估軸的最小直徑為 2 33m i n29 1 . 2 71 0 0 5 0 . 7700pd A m mn? ? ? ? 選取軸的直徑為 95mm，便于加工，減少工序。此軸為光軸，選取GB/T2831994 圓柱滾子軸承 NJ 型 02 系列 ，尺寸寬度 B=32mm，查機械設(shè)計手冊選擋圈直徑為 6mm，小齒輪齒寬為 158mm，大齒輪齒寬為 120mm，大齒輪與小齒輪之間的 擋板距離為 20mm，此軸長度為 32+6+120+20+158+6+32=374mm。 與中速軸相連的惰輪軸尺寸的確定 由于中速軸的小齒輪與惰輪軸的齒輪 相 嚙合，所有惰輪軸的齒輪寬度為B=158mm，參考中速軸的長度，初步確定惰輪軸的長度為 370mm。此軸上有 2個軸承，軸承上面套齒輪。 2 個軸承是 GB/T2861964 雙列向心球面滾子軸承中寬，尺寸為 10 0 21 5 73d D B? ? ? ? ?,此軸的最小直徑為 100mm，最大直徑為110mm。 低速軸尺寸的確定與校核 輸出軸的轉(zhuǎn)矩 T 3 333 3 n ?? ? ? ? ? Nm 作用在齒輪上的力 輸出軸大齒輪分度圓直徑為 11d 3 0 3 3 3 . 3 3c o s c o s 9 2 2nt mm Z Z?? ? ? ? ??? mm 遼寧工程技術(shù)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文） 43 圓周力 tF 、徑向力 rF 和軸向力 F? 的大小如下 6222 2 1 . 9 6 1 0 117603 3 3 . 3 3t TF d ??? ? ? N ta n ta n 2 01 1 7 6 0 4 3 2 3 .5 3c o s c o s 9 2 2nrtFF ?? ?? ? ??? N ta n 117 60 ta n 9 22 193 ? ? ?? ? ? ? ? N 確定軸的最小直徑 選取 軸的材料為 40rC ，查 參考文獻 [2]表 42，取 A=100，有公式 42 初估軸的最小直徑為 2 33m i n28 5 . 8 81 0 0 5 8 . 9 54 1 9 . 1 6pd A m mn? ? ? ? 軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計 此軸為齒輪軸。 便于加工，減少重量，減少材料和成本，此軸做成空心軸。軸的直徑選 取 d=140mm?？招闹睆竭x取 d=90mm。此軸兩端各有一個軸承，其型號為 GB/T2831994 圓柱滾子軸承 NJ 型 02 系列 NJ228E，尺寸14 0 25 0 42d D B? ? ? ? ?。軸承寬度 B=42mm。為了滿足整個搖臂尺寸，此軸上的齒輪寬度為 B=，該軸的總體長度為 365mm。 如圖 71。 圖 71 低速軸結(jié)構(gòu)圖 薄煤層滾筒采煤機總體方案設(shè)計 與 搖臂設(shè)計 44 Lowspeed shaft Chart 軸的強度校核 求軸的載荷 根據(jù)此軸，齒輪面的當量彎矩最大，是軸的危險截面。此面處的 HM 、 VM 、M 、 T 及 cM? 的數(shù)值 ， 如圖 72 所示 。 支反力 ： 水平面 1 ? N, 2 ? N 垂直面 1 ? N, 2 ? N 彎矩 HM 和 VM ： 水平面 ? Nmm? 垂直面 1 ? Nmm? 合成彎矩 M 2 2 2 2 58 0 8 1 4 1 .8 2 9 6 9 7 .7 8 1 0HVM M M? ? ? ? ? ? Nmm? （ 77） 扭矩 T T= ? Nmm? 當量彎矩 cM? ? ? ? ?2 2 5 6 68 1 0 0 . 3 1 . 9 6 1 0 1 . 4 1 0cM M T? ?? ? ? ? ? ? ? ? ? Nmm? 校核軸的強度 軸的材料為 40rC ，調(diào)質(zhì)處理。由參考文獻 [2]表 41 查得 700B? ? 2/N mm ,則 ? ? ~ ??? ， 63~70 2/N mm ，取 ? ? 65? ? 2/N mm ，軸的計算應(yīng)力為 ? ?6 231 . 4 1 0 4 0 . 8 2 6 5 /0 . 1 7 0cc M N m mW ?????? ? ? ? ?? 遼寧工程技術(shù)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文） 45 （ 78） 根據(jù)計算結(jié)果可知，該軸滿足強度要求 圖 72 低速軸的計算簡圖 Fig. Lowspeed shaft Calculation Sketch 精確校核軸的疲勞強度 判斷危險截面 判斷危險截面：危險截面應(yīng)該是應(yīng)力最大，同時應(yīng)力集中較嚴重的截面。薄煤層滾筒采煤機總體方案設(shè)計 與 搖臂設(shè)計 46 齒輪左側(cè)為危險截面。 計算危險截面應(yīng)力 截面左側(cè)彎矩 M 為 6 2 3 0 7 7 .51 .4 1 0 9 2 8 2 6230M ?? ? ? ? Nmm? 截面上的扭矩 T 為 T= ? Nmm? 抗彎截面系數(shù)為 330. 1 0. 1 70 34 30 0Wd? ? ? ? 3mm 抗扭截面系數(shù)為 330 .2 0 .2 7 0 6 8 6 0 0TWd? ? ? ? 3mm 截面上的彎曲應(yīng)力 92826 2 .734300b MW? ? ? ? 2/N mm 截面上扭轉(zhuǎn)剪應(yīng)力 61 .9 6 1 0 2 8 .5 768600TTW? ?? ? ? 2/N mm 彎曲應(yīng)力幅 ???? 2/N mm 彎曲平均應(yīng)力 0m? ? 扭轉(zhuǎn)剪應(yīng)力的應(yīng)力幅與平均應(yīng)力相等，即 / 2 28. 57 / 2 14. 29am? ? ?? ? ? ?2/N mm 確定影響系數(shù) 軸的材料為 40rC ，調(diào)質(zhì)處理。由 參考文獻 [2]表 41 查得 ： 遼寧工程技術(shù)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文） 47 700B? ? 2/N mm , 1 340?? ? 2/N mm , 1 185?? ? 2/N mm 。 軸肩圓角處的有效應(yīng)力集中系數(shù) K? ,K? ： 根據(jù) / 1 .6 / 7 0 0 .0 2 3rd ??， / 7 3 / 7 0 1 .0 4Dd ??，由 參考文 獻 [2]表 45 經(jīng)插值后可得 2k?? ， ? ? 。 尺寸系數(shù) ????, ： 根據(jù)軸截面為圓截面，查 參考文獻 [2]圖（ 418）得 ?? ? ， ?? ? 。 表面質(zhì)量系數(shù) ?? ， ?? ： 根據(jù) 700B? ? 2/N mm 和表面加工方法為精車，查 參考文獻 [2]圖（ 419）得?????? 材料彎曲、扭轉(zhuǎn)的特性系數(shù) ????, ： 取 ?? ? ， 5?????? 由上面結(jié)果可得 1 340 3 6 . 9 33 . 4 1 2 . 7 0 . 1 0mS K? ? ? ??? ? ??? ? ?? ? ? ? （ 79） 1 1