【正文】 實(shí)踐證明，對(duì)于受沖擊載荷的齒輪，應(yīng)當(dāng)選用芯部沖擊韌性較好的材料。可以參照已有相關(guān)采煤機(jī)設(shè)計(jì)，確定每級(jí)的傳動(dòng)比和中心距，進(jìn)而確定各級(jí)的幾何參數(shù)。 以下計(jì)算參考程志紅主編《機(jī)械設(shè)計(jì)》 和《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》第四版 。 本次兩級(jí)圓柱齒輪減速機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)采用齒面接觸疲勞強(qiáng)度設(shè)計(jì)計(jì)算，齒根彎曲疲勞強(qiáng)度校核的方式。輪齒的主要失效形式包括輪齒折斷、齒面點(diǎn)蝕、齒面膠合、齒面磨損和塑性變形。 圖 截割部傳動(dòng)效率及輸出功率計(jì)算 傳動(dòng)效率 ： 花鍵效率 1? = 軸承效率 2? = 圓柱直齒輪傳動(dòng)效率 3? = 單級(jí)行星齒輪傳動(dòng)效率 4? = 第 10 頁(yè) 各軸轉(zhuǎn)速計(jì)算 軸 1 m in1 4 8 5 r /1 ??電動(dòng)機(jī)nn 軸 3 m i nr/??? inn 軸 7 m i n5 7 2 .2 5 r / 5 8 .3 8 / 1/ 237 ??? inn 軸 8 m i nr/??? ?inn 軸 10 m i n2 5 . 3 6 r /1 2 7 . 1 7 / 5 . 0/810 ??? ??inn 各軸功率計(jì)算 軸 1 kW 7 2 0 .3 00 .9 80 .9 87 5 0211 ?????? ?電動(dòng)機(jī)PP 軸 2 kW 6 9 8 .8 30 .9 90 .9 87 2 0 .33212 ??????? ??PP 軸 3 kW 6 6 4 . 4 40 .9 90 .9 80 .9 ????????? ???PP 軸 4 kW 6 4 4 .6 40 .9 90 .9 86 6 4 .4 43234 ??????? ??PP 軸 5 6 2 5 .4 3 kW0 .9 90 .9 86 4 4 .6 43245 ??????? ??PP 軸 6 kW 6 0 6 .8 00 .9 90 .9 86 2 5 .4 33256 ??????? ??PP 軸 7 kW 5 7 6 . 9 40 .9 90 .9 80 .9 86 0 6 . 8 032167 ????????? ???PP 軸 8 kW 5 6 5 . 4 00 .9 85 7 6 . 9 4478 ?????? ?PP 軸 9 kW 5 5 4 . 1 00 .9 85 6 5 . 4 0189 ?????? ?PP 軸 10 kW 5 4 3 . 0 00 .9 85 5 4 . 1 04910 ?????? ?PP 各軸扭矩計(jì)算 扭矩計(jì)算公式： nPT 9550? 軸 1： ??T 軸 2： ??T 軸 3 7 3 9 2 . 3 0 N m4 / 8 5 8 .3 89 5 5 0 x 6 6 4 . 43 ??T 軸 4 1 7 ??T 軸 5 9 5 ??T 軸 6 7 5 ??T 軸 7 9 6 2 8 . 2 7 N m4 / 5 7 2 .2 59 5 5 0 x 5 7 6 . 97 ??T 軸 8 4 2 4 5 9 . 4 6 N m0 / 1 2 7 . 1 79 5 5 0 x 5 6 5 . 48 ??T 軸 10 m2 0 4 4 8 1 .4 7 N0 / 2 5 . 3 69 5 5 0 x 5 4 3 . 010 ??T 數(shù)據(jù)匯總 將以上數(shù)據(jù)列于 下 表中。 對(duì)行星齒輪減速部分的傳動(dòng)比分配如下： ??i ???i 總傳動(dòng)比誤差 δ =總總 i iiiii ??? ??? 21 = ??? =%5% 滿足傳動(dòng)比要求。 截割部分傳動(dòng)系統(tǒng)圖如圖 ：截割部電機(jī)通過(guò)漸開(kāi)線花鍵副和齒輪 1 相連，齒輪 齒輪 齒輪 齒輪 5 為墮輪，齒輪 6 通過(guò)齒形聯(lián)軸器和雙級(jí)行星輪（ NWG）高速級(jí)的中心輪相連接。 由于采煤機(jī)在工作過(guò)程中常有過(guò)載和沖擊載荷，維修比較困難，空間限制又比較嚴(yán)格，故對(duì)行星齒輪減速裝置提出了很高要求。 5) 使各級(jí)傳動(dòng)的承載能力接近相等，即達(dá)到等強(qiáng)度。多級(jí)傳動(dòng)系統(tǒng)傳動(dòng)比的確定有如下原則： 如果把傳動(dòng)比分配的合理時(shí)，傳動(dòng)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)合理緊湊，重量輕，成本低，潤(rùn)滑條件也好；但若分配不合理，其結(jié)果正好相反，因此分配傳動(dòng)比時(shí)要考慮以下幾條原則： 1) 各級(jí)傳動(dòng)的傳動(dòng)比一般應(yīng)在常用值范圍內(nèi)，不應(yīng)超過(guò)所允許的最大值，以符合其傳動(dòng)形式的工作特點(diǎn)，使減速器獲得最小的外形 。總傳動(dòng)比等于各傳動(dòng)之積，即 1i .2i .?i .??i =總i = 該電動(dòng)機(jī)輸出 扭矩 軸上帶有漸開(kāi)線花鍵，通過(guò)該花鍵電機(jī)將輸出的動(dòng)力傳遞給 齒輪減速機(jī)構(gòu) 。根據(jù)厚煤層采煤機(jī)螺旋滾筒轉(zhuǎn)速低至 20～ 30 r/min，這里取 m in/ rn ?滾 。所以選擇由撫順廠生產(chǎn)的 采煤機(jī)用隔爆型三相異步電動(dòng)機(jī) ，型號(hào)為 YBCS750；其主要 技術(shù) 參數(shù)如下： 1. 型 式： YBCS750； 2. 額定功率： 750KW； 3. 額定電壓： 3300 V； 4. 額定電流： 153 A； 5. 接線方式： Y； 6. 額定頻率： 50 Hz； 7. 額定轉(zhuǎn)速： 1485 r/min； 8. 冷卻水量： 33m/h? ； 9. 冷卻水壓： 3MPa? ； ： 30C??； 第 8 頁(yè) ： 1188 ?500 ?1025 mm :3060 kg 該電動(dòng)機(jī)輸出 扭矩 軸上帶有漸開(kāi)線花鍵，通過(guò)該花鍵電機(jī)將輸出的動(dòng)力傳遞給 齒輪減速機(jī)構(gòu) 。～＋ 45176。 2. 總體設(shè)計(jì) 采煤機(jī)主要技術(shù)參數(shù)及配套設(shè)備 適用煤層 采高范圍 ～ 煤層傾角 ≤ 15176。 現(xiàn)在，我國(guó)已生產(chǎn)出適合緩傾斜中厚及薄煤層的多種采煤機(jī)械，完全能滿足今后采煤機(jī)械化發(fā)展的需要。 今后，國(guó)際采煤機(jī)機(jī)械化的發(fā)展方向是：不斷完善各類采煤設(shè)備，使之達(dá)到高產(chǎn)、高效、安全、經(jīng)濟(jì) 。 ⑸ 綜合性能向高可靠性和高利用率發(fā)展。 ⑶ 監(jiān)控技術(shù)向 自動(dòng)化、智能化、工作面系統(tǒng)控制及遠(yuǎn)程監(jiān)控發(fā)展。技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)可簡(jiǎn)要?dú)w結(jié)如下 : ⑴ 電牽引系統(tǒng)向交流變頻調(diào)速牽引系統(tǒng)發(fā)展。 電牽引采煤機(jī)經(jīng)過(guò) 25 年的發(fā)展，技術(shù)已趨成熟。電牽引采煤機(jī)既可以實(shí)現(xiàn)采煤機(jī)要求的工作特性，而且更容易實(shí) 第 6 頁(yè) 現(xiàn)檢測(cè)和控制自動(dòng)化，又可以克服液壓牽引采煤 機(jī)加工精度要求高、工作液體易被污染、維修較困難以及工作可靠性較差和傳動(dòng)效率較低等缺點(diǎn)，還便于實(shí)現(xiàn)工況參數(shù)顯示和故障顯示。 (8) 高可靠性 據(jù)了解美國(guó)使用的 EL ECTRA 1000 型采煤機(jī)的時(shí)間利用率可達(dá) 95 %～98 % ,采煤量 350 萬(wàn) t 以上 ,最高達(dá) 1000 萬(wàn) t 。 (7) 有完善的監(jiān)控系統(tǒng) 包括采用微處理機(jī)控制的工況監(jiān)測(cè)、數(shù)據(jù)采集、故障顯示的自動(dòng)控制系統(tǒng) 。 (6) 普遍提高供電電壓 由于裝機(jī)功率大幅度提高 , 為了保證供電質(zhì)量和電機(jī)性能 , 新研制的大功率電牽引采煤機(jī)幾乎都提高供電電壓 , 主要有 2300V , 3300V , 4160V 和5000V。 (5) 滾筒的截深不斷增大 牽引速度的加快 ,支架隨機(jī)支護(hù)也相應(yīng)跟上 , 使機(jī)道空頂時(shí)間縮短 ,為加大采煤機(jī)截深創(chuàng)造了條件。 70 年代中期僅有美國(guó)的 LS 系列采煤機(jī)、西德 EDW215022L22W 型采煤機(jī)采用多電機(jī)驅(qū)動(dòng) , 機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)彼此獨(dú)立 , 部件之間無(wú)機(jī)械傳動(dòng) , 取消了錐齒輪傳動(dòng)副和復(fù)雜通軸 , 機(jī)械結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單 , 裝拆方便。由于采煤機(jī)需要快速牽引割煤 , 滾筒截深的加大和轉(zhuǎn)速的降低 , 又導(dǎo)致滾筒進(jìn)給量和推進(jìn)力的加大 , 故要求采煤機(jī)增大牽引力 , 目前已普遍加大到 450～ 600kN , 現(xiàn)正研制最大牽引力為 1000kN 的采煤機(jī)。 (3) 牽引速度和牽引力不斷增大 液壓牽引采煤機(jī) 的最大牽引速度為 8m/ min 左右 , 而實(shí)際可用割煤速度為 4 ～ 5m/ min , 不適應(yīng)快速割煤需要。交流電牽引近幾年發(fā)展很快 , 由于技術(shù)先進(jìn) ,可靠性高、簡(jiǎn)單 , 有取代直流電牽引的趨勢(shì)。 (2) 電牽引采煤機(jī)已取代液壓牽引采煤機(jī)而成為主導(dǎo)機(jī)型。裝機(jī)功率大都在 1000kW 左右 , 單個(gè)截割電機(jī)功率都在 375kW以上 , 最高達(dá)600kW。具有使用中軸向力波動(dòng)小 ,工作平穩(wěn)性好 ,塊煤率高 ,能耗低等優(yōu)點(diǎn)。 (6) 在橫向布置的截割電機(jī)上 , 設(shè)計(jì)使用了具有彈性緩沖性能的扭矩軸 ,改善了傳動(dòng)件的可靠性 , 對(duì)提高采煤機(jī)的整體可靠性和時(shí)間利用率起到了積極作用。 (5) 電控技術(shù)研究和采煤機(jī)電氣控制裝置可靠性不斷提高。 (3) 電牽引采煤機(jī)以交流變頻調(diào)速牽引裝置占主導(dǎo)地位 , 部分廠商同時(shí)也研制生產(chǎn)直流電牽引采煤機(jī)。 截割電機(jī)橫向布置在搖臂上 , 取消了螺旋傘齒輪和結(jié)構(gòu)復(fù)雜的通軸。截止目前 , 我國(guó)已形成 5 個(gè)電牽引采煤機(jī)生產(chǎn)基地 , 雞西煤礦機(jī)械廠、太原礦山機(jī)器廠、煤炭科學(xué)研究總院上海分院、遼源煤礦機(jī)械廠生產(chǎn)交流電牽引采煤機(jī) , 西安煤礦機(jī)械廠則生產(chǎn)直流電牽引采煤機(jī)。第 1 臺(tái) MG300/ 6802WD 型電牽引采煤機(jī)是在雞 西煤礦機(jī)械廠生產(chǎn)的 MG300 系列液壓牽引采煤機(jī)的基礎(chǔ)上改造成功 , 并于 1996 年 7 月在大同晉華宮礦開(kāi)始使用。 采煤機(jī)的發(fā)展趨勢(shì) 國(guó)內(nèi)采煤機(jī)發(fā)展趨勢(shì) 我國(guó)從 20 世紀(jì) 80 年代末期 , 煤科總院上海分院與波蘭合作研制開(kāi)發(fā)了我國(guó)第 1臺(tái)MG3442PWD薄煤層強(qiáng)力爬底板交流電牽引采煤機(jī) , 在大同局雁崖礦使用取得成功。血交掀調(diào)速甩牢引采煤機(jī)的電動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，體積小，重量輕，堅(jiān)固耐用， 運(yùn)行可靠，維護(hù)方便，無(wú)電刷和換向器，無(wú)火花和炭粉，耐震動(dòng)，過(guò)載能力大。 1986 年，日本三井三池制作所研制出世界上第一臺(tái)交流電牽引采煤機(jī)( MCL400 一 DR6868 型 )。英國(guó)于 1984 年生產(chǎn)了第一臺(tái) ELECTRA550型直流 (復(fù)勵(lì) )電牽引采煤機(jī)，其后生產(chǎn)的 ELECTRAI000型采煤機(jī)在 1994年創(chuàng)下了年產(chǎn) 408 x 10000 t商品煤的世界最高紀(jì)錄，其截割牽引速度達(dá) 25 m/min。該采煤機(jī)首次使用就顯示出電牽引的優(yōu)越性，即效率高，產(chǎn)量大， 第 4 頁(yè) 可靠隊(duì)高，其故障率儀為液壓牽引采煤機(jī)的 1/5。 1970 年采煤機(jī)無(wú)鏈牽引系統(tǒng)的研制成功以及 1976 年出現(xiàn)的、第四代采煤機(jī) — 電牽引采煤機(jī)，大大改善了采煤機(jī)的性能，并擴(kuò)大了其使用范圍。這種采煤機(jī)的滾筒裝在可以上下擺動(dòng)的搖臂上，通過(guò)擺動(dòng)搖臂來(lái)調(diào)節(jié)滾筒的截割高度，使采煤機(jī)適應(yīng)煤層厚度變化的能力大大加強(qiáng) 1964 年，第三代采煤機(jī) — 雙搖臂滾筒采煤機(jī)的出現(xiàn)，進(jìn)一步解決了工作面自開(kāi)切口的問(wèn)題另外，液壓支架和可彎曲刮板輸送機(jī)技術(shù)的不斷完善，把綜采技術(shù)推向了一個(gè)新的水平，并在生產(chǎn)中顯示廠綜合機(jī)械化采煤的優(yōu)越性 — 高效、高產(chǎn)、安全和經(jīng)濟(jì)，因 此各國(guó)競(jìng)相采用綜采技術(shù)。但由于當(dāng)時(shí)采煤機(jī)上的滾筒是死滾筒，不能實(shí)現(xiàn)調(diào)高，因而限制了采煤機(jī)的使用范圍，我們稱這種固定滾筒采煤機(jī)為第一代采煤機(jī)。 20 世紀(jì) 50 年代初期，美國(guó)、德國(guó) 相繼，生產(chǎn)出了滾筒式采煤機(jī)、可彎曲刮板輸送機(jī)和單體液壓支柱，從而大大推進(jìn)了采煤機(jī)械化技術(shù)的發(fā)展。 20 世紀(jì) 40 年代初期，英國(guó) ,蘇聯(lián)相繼生產(chǎn)了采煤機(jī)，使工作面落煤、裝煤實(shí)現(xiàn)機(jī)械化。太原礦山機(jī)械集團(tuán)研制出 MG750/1800 一 WD 型大功率電牽引采煤機(jī)；雞西煤礦機(jī)械有限公司研制出 MG6800/2040 一 WD 型大功率電牽引采煤機(jī) 。隨后，西安煤礦機(jī)械廠研制出 MG650/1480 一 WD 型、 MG750/1910 一 WD 型大功率電牽引采煤機(jī) 。 MG400/985 一 WD型電牽引采煤機(jī)是雞西煤礦機(jī)械廠于 1998年自行研制開(kāi)發(fā)的新一代大功率電牽引采煤機(jī)，適合在高產(chǎn)高效工作面使用。第四代采煤機(jī)采用多電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)，橫向布置，電控為機(jī)載方式，整機(jī)為無(wú)底托架，整體積木式組合結(jié)構(gòu)，各部件間為干式對(duì)接，對(duì)接面間無(wú)任何機(jī)械或液壓連帶關(guān)系 。 1994 年由上海煤礦機(jī)械研究所設(shè)計(jì)，雞西煤礦機(jī)械廠生產(chǎn)出我國(guó)第一臺(tái) MG463 一 DW 型交變頻電牽引采煤機(jī)。 MG300 系列采煤機(jī)由上海煤礦機(jī)械研究所設(shè)計(jì)，雞西煤礦機(jī)械廠制造， 1986 年生產(chǎn)出第一臺(tái)，具有同期國(guó)際水平，現(xiàn)已廣泛使用。MXA 一 300 型采煤機(jī)是西安煤礦機(jī)械廠于 1983 年生產(chǎn)的大功率無(wú)鏈牽