【導讀】我國薄煤層儲量豐富，分布廣泛。煤層的回采產(chǎn)量僅占總產(chǎn)量的10%左右，而且這個比例還有逐步下降的趨勢，中厚煤層和薄煤層的開采比例嚴重失調。并且刨煤機具有結構簡單，維修方便，裝煤效果好，塊。刨煤機的總體方案設計對于整機的性能起著決定性的作用。用液壓支架后，頂板并不是使用刨煤機的限制條件，刨煤機對煤層底板條件也無嚴格要求，只要底板起伏不大，斷層發(fā)育較好，底板硬度大于煤層硬度，即可使用刨煤機。量少的刨煤機開采，在瓦斯含量的中厚度煤層也是可以考慮的。按刨頭與煤體的相互作用，刨煤機分為靜力式和動力式兩類。究階段，目前所使用的主要是靜力式刨煤機。和底板間較大的摩擦和摩擦，使得刨煤機的運行阻力高，消耗功率多。根據(jù)設計工況要求選擇前牽引的滑行式刨煤機。用定量推進式，滑行和滑行拖鉤刨煤機均采用定壓拖進方式。刨煤機多采用刮板鏈式輸送機構。

　　

【正文】 煤阻力 計算圖 the nomogram of the plow head charging coal resistance （ 3）需克服煤堆中的內摩擦阻力 KF ? ?6 0 s in c o s2 1 0 . .s in 2 2 s inmZzK HHbFg ? ? ?? ? ??? ??????????????? （ 6－ 15） = ?????? ? ????????? ?? 60s i n2 48c o s108s i i n 6 = N 式中： ?— 平面 II? 與煤層之間的夾角， ? 與 ? 的關系見表 6－ 7； 這里取 ?48 0? — 煤堆的抗截強度， MPa 。對于濕煤 0? ＝ MPa ， 干煤 0? ＝ 。 ? — 煤堆的內摩擦系數(shù)。對于濕煤 ? ＝ ，對于干煤 ? ＝ ； mH — 刨頭前面的煤堆高度， m。 .........m z zH H b tg ??? ????????? （ 6－ 16） =+ ?? 35tan = 所以 ?NF ++= N 劉霞：刨煤機總體方案設計及刨頭設計 34 圖 6－ 4 ? 與 1? 的關系圖 表 6－ 7 ? 與 1? 的關系 Tab67 the relation betw een ? and 1? ? (176。 ) 30 45 60 75 90 ? (176。 ) 66 53 48 51 52 刨頭所受的摩擦阻力 mF mF 遼寧工程技術大學畢業(yè)設計（論文） 35 1刨頭 2上滑架 3下滑架 4支撐橋架 5輸送機中部槽 6牽引刨鏈 7刨刀 8 煤壁 9刨頭重心 圖 64 刨煤機刨頭受力圖 the force program of the plow head 有支撐橋架時刨頭所受的摩擦阻力 mF 按式（ 6－ 17）計算， 各個力的作用點和力臂可見圖 6－ 4。 刨頭摩擦力 mF 的計算， 與 ZP 、 YP 、 XP 、 ?F 、 TF 和刨鏈在鏈道中的摩擦力 LF有關。刨頭摩擦力 mF 按式計算。 mF = KS? + fS? + SS? ???????????? （ 617） 式中： KS? — 煤壁側向力 XP 產(chǎn)生的摩擦力， KN. fS? — 刨頭重量 HG 產(chǎn)生的摩擦力， KN。 SS? — 刨鏈拉力 TF 產(chǎn)生的摩擦力， KN。 KS? = KYF ?? = KN1 2 4 1 4 ?? 式中： YF — 刨頭所受煤壁的總擠壓力， KN. 劉霞：刨煤機總體方案設計及刨頭設計 36 K? — 刨頭與底板間的摩擦系數(shù)，取 K? =. fS? = ???Hf G? KN. 式中： f? — 刨頭和滑架間的摩擦 系數(shù)， f? =. HG — 刨頭重量，參照刨煤機設計，取 HG =2t=。 式中： TF — 刨鏈拉力， KN. b— 刨鏈拉力 TF 作用線到 x 軸的距離， mm。 取 1345mm。 X— 3Y 作用線到 x 軸的距離， mm。 取 1145mm。 所以刨頭摩擦阻力： mF = KS? + fS? + SS? =12+ TF KN LMnZT FFFFF ???? 式中 ： LF = KW? ? — 鏈子在導向架中的摩擦系數(shù)， ? =,這里取 . KW — 整個鏈子的重力。 KW =2 Lqk 式中 ： kq — 每米鏈重， kg/m,根據(jù)預選的刨鏈確定 kq =18kg/m. L— 工作面長度， m. 設計的 L=180m。 LMnZT FFFFF ???? =++ mF + 180182 ??? 把此式子代入上式得 ? ?8 8 3 5 2 ??? mm FF 求得 ?mF KN 所以總阻力 nmZB FFFF ??? =++ 1 1 4 51 3 4 ??? TTff FX bFS ??遼寧工程技術大學畢業(yè)設計（論文） 37 = N 7. 刨刀材料選擇、刨鏈選擇 、 刨鏈總牽引力的計算 、 裝煤原理 刨刀材料選擇 表 71 刨刀材料 Tab71 the material of planing tool 部 位 材料名稱 彈性模量 /MP 泊松比 刀 體 高 速鋼 510? 焊 縫 焊 料 510? 刀 頭 硬質合金（ YG8） 510? 按照刀刃的形狀，刨刀分為片式和錐形刨刀。目前使用比較廣泛的是耐磨的材料堆焊的片式刨刀。 初選刨鏈 刨鏈： GB/T1271820xx,圓環(huán)鏈 30 C??? 169108 . .180,/18 mLmkgq k ?? 刨鏈的摩擦阻力 劉霞：刨煤機總體方案設計及刨頭設計 38 LqF kC ?2? =2 2 9 1 61 8 ???? N??????? （ 71） 刨鏈的最大預緊力 VF ? ? ? ?1 8 9 2 4 9 4 33412341 ????????? gLqFF kBV ? = 刨鏈總牽引力 TF 和刨鏈強度校核 ① FT ′ CnmZ FFFF ???? ?????????? ??? （ 72） =+++2916 = N ② ?KFT ? FT ′ = 7 8 5 7 8 5 9 ?? N ???? （ 73） ③刨鏈強度校核 根據(jù)刨鏈的破斷力負荷 1108?mf KN ??? Tmj Ffn＞ (安全系數(shù) ) 所以安全。 裝煤原理 研究表明，刨頭前面運動的煤，實際上處于一個近似六面體之中，煤壁、底板、刨頭、輸送機可看成是四個不可擠壓的面，即是一個非自由面，所以這部分運動的煤只能被擠向剩下的兩個自由平面。這樣就會造成六面體中的煤互相擠壓，不能被很容易的裝到輸送機上。當煤在六面體中被擠碎時，處在上面的煤，才可以被下面的煤擠推到輸送機上。因此，可以認為煤在被刨落以后，先是被提升到一定高度，然后煤 與煤之間形成很大的擠壓力，只有煤被擠碎之后，才能最后被推到輸送機上。 遼寧工程技術大學畢業(yè)設計（論文） 39 圖 7－ 1 刨頭裝煤示意圖 the c harging c oal sc hematic diagram of plow head 煤壁被刨刀刨削后，其外形與刨刀的排列形狀非常相似；而煤壁的形狀和結構，直接影響刨頭的裝煤效果。若刨落的煤不能及時被裝到輸送機上，則會給刨頭帶來很大的擠壓力，使刨頭的穩(wěn)定性減弱。 因此，刨刀的排列形狀，應該非常有利于刨煤和裝煤。如前面所述，被刨頭刨落的煤，處于一個六面體之中。因此，只有煤壁、輸送機滑架和刨頭裝煤斜面形成的空間結構較合理，才能有助于裝煤。一般情況下，為了使煤堆較易被裝到輸送機上，刨刀的排列外形應是圓弧狀。即在煤壁和輸送機之間形成一個喇叭狀的裝煤口，使刨落的煤易于被裝到輸送機上。具體裝煤形狀可見圖。 劉霞：刨煤機總體方案設計及刨頭設計 40 根據(jù)前面設計，刨頭結構和尺寸如圖所示。 遼寧工程技術大學畢業(yè)設計（論文） 41 圖 size graph of struc ture of the plow head XP ?maxbTX VFP ?= 0 4 7 5 5 ?? KW????? （ 91） 表 101 電動機數(shù)據(jù)及總傳動比 Tab101 the motor data and the total gear ratio 劉霞：刨煤機總體方案設計及刨頭設計 42 型 號 額定 功率 （ kw） 同步轉速（ r/min） 總傳動比 YBK315S2 110 2980 鏈輪 轉速： 3 1 7 4 8 ????? Dvn L ? r/min 總傳動比： ?i 7 93 3 17 98 00 ??Lnn 計算傳動的輸入功率： ???? ??PP出 KW p1 ?????? ? 出PT （ pn 為行星輪個數(shù)） ? （ 92） 由上設計可知總傳動比為 pi = 選取行星齒輪傳動的傳動類型和傳動簡圖 根據(jù)上述設計要求：短期間斷、傳動比大、結構緊湊和外廓尺寸較小。 再結合各類型的傳動特點可知， 3Z 型適用于短期間斷的工作方式，結構緊湊，傳動比大。為了裝配方便，遼寧工程技術大學畢業(yè)設計（論文） 43 結構緊湊，選用具有單齒圈的行星輪的 3Z(? )型行星傳動較合理，其傳動簡圖如圖。 圖 101 3Z??? 型行星齒輪傳動 Fig101. 3Z??? the transmission of plaary gear 配齒計算 現(xiàn)考慮到該行星齒輪傳動的外廓尺寸較小，故選擇中心輪 a的齒數(shù) aZ =18 和行星輪數(shù)目 pn = b和 e的齒數(shù)盡量可能小 ，即應取 ?? be ZZ pn =3。 再將 aZ ， pn 和 pi值代入公式，得內齒輪 b的齒數(shù) bZ 為 ? ? ? ? ? ??????? ??????pappapab nZinZnZZ 1421 2????? （ 101） = ? ? ? ? ? ??????? ???????? 31817 9 3 2 =≈ 54 內齒輪 e 的齒數(shù) eZ 為 ez = pb nz? 得 ： ez =54+3=57 因 ez az =5718=39 為奇數(shù)，所以行星輪 c 的齒數(shù) cz 為 cz = ? ? ? ? ?????? ae zz 驗算其實際的傳動比 baei 為 劉霞：刨煤機總體方案設計及刨頭設計 44 7635718725457 57185411 ????????? ??????? ?????????? ????????? ??beezbbae zz zzzi ??? （ 102） 其傳動比誤差 i? 為 7 9 3 767 9 3 ??????pbaepi iii %＜ ip? =1% ????? （ 103） 故滿足傳動比誤差的要求，即得該行星齒輪傳動實際的傳動比為 baei =行星傳動各輪的齒數(shù)為 ,18?az .19,57,54 ??? ceb zzz 初步計算齒輪的主要參數(shù) 齒輪材料和熱處理的選擇：中心輪 a 和行星輪 c 均采用 20CrMnTi，滲碳淬火，齒面硬度 58～ 62HRC， 根據(jù)文獻 ??1 ，查圖 612， 627，取 limH? =1400N/ 2mm 和 ?limF? 340N/ 2mm ，中心輪 a和行星輪 c的加工精度為 6級；內齒輪 b和 e均采用 42CrMo，調質硬度 217～ 259HB,根據(jù)文獻 ??1 圖 611，和圖 626，取 limH? =780N/ 2mm 和 ?limF? 260N/ 2mm ，內齒輪 b 和 e的加工精度為 7 級。 按彎曲強度的初算公式計算齒輪的模數(shù) m 為 3lim211FdFa lFpFAm zYKKKTKm?? ?????????? （ 104） 現(xiàn)已知 aZ =18 ， ?limF? 340N/ 2mm 。 小 齒 輪 的 名 義 轉 矩mNnn PT p ??????? 111 。取算式系數(shù) ?