【正文】 to be cutting planetary reducer and drum direct link, canceled installed in the drum Pick, simple and reliable.Key words: shearer, rangingarm,structure,design目錄摘 要 IAbstract II第一章 國(guó)內(nèi)外采煤機(jī)研究及應(yīng)用概況 1 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀 1 國(guó)內(nèi)外應(yīng)用狀況 3第二章 傳動(dòng)方案的設(shè)計(jì) 6 總體傳動(dòng)方案的設(shè)計(jì) 6 傳動(dòng)比分配 10 截割部第一級(jí)圓柱齒輪傳動(dòng)設(shè)計(jì) 11 截割部第二級(jí)圓柱齒輪傳動(dòng)設(shè)計(jì) 20 截割部第一級(jí)行星傳動(dòng)設(shè)計(jì) 29 截割部第二級(jí)行星齒輪傳動(dòng)設(shè)計(jì) 38第三章 國(guó)內(nèi)外采煤機(jī)研究及應(yīng)用概況 47 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀 47 國(guó)內(nèi)外應(yīng)用狀況 49第四章 截割部輔助零部件的設(shè)計(jì) 52 齒輪軸1的設(shè)計(jì)及校核 52 第一級(jí)惰輪軸的設(shè)計(jì)及校核 56 齒輪二軸的設(shè)計(jì)及校核 59 第二級(jí)惰輪軸的設(shè)計(jì)及校核 63 中心齒輪軸的設(shè)計(jì)及校核 68 截割部花鍵連接強(qiáng)度校核 72第五章 輔助零部件概述 76 機(jī)身 76 托纜裝置 77 噴霧冷卻系統(tǒng) 77 輔助液壓系統(tǒng) 79 護(hù)板及拆卸工具 80 螺旋滾筒 81第六章 結(jié)論 83參考文獻(xiàn) 84內(nèi)蒙古科技大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)第一章 國(guó)內(nèi)外采煤機(jī)研究及應(yīng)用概況 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀為了提高工作面的生產(chǎn)效益, 世界主要采煤國(guó)均紛紛致力于發(fā)展大型先進(jìn)的綜采設(shè)備, 取得了顯著的效果, 綜采工作面的生產(chǎn)能力和效益均大幅度提高。煤炭工業(yè)的機(jī)械化是指采掘、支護(hù)、運(yùn)輸、提升的機(jī)械化。隨著采煤機(jī)械化的發(fā)展，采煤機(jī)是現(xiàn)在最主要的采煤機(jī)械。其中最具代表的是美國(guó)喬埃公司的LS系列，英國(guó)安德森公司的Electra系列，德國(guó)艾柯夫公司的SL系列和日本三井三池公司的MCLE－DR系列電牽引采煤機(jī)，體現(xiàn)了當(dāng)今世界采煤機(jī)的最新發(fā)展方向，并有如下幾個(gè)特點(diǎn)。裝機(jī)功率大都在1000kW左右，最大的已達(dá)2240kW，單個(gè)截割電動(dòng)機(jī)的功率都在375kW以上，最高的已達(dá)600kW。2) 電牽引采煤機(jī)成為主導(dǎo)機(jī)型德國(guó)艾柯夫公司最早開(kāi)發(fā)電牽引采煤機(jī)，80年代中后期已基本停止生產(chǎn)液壓牽引采煤機(jī)，研制出EDW系列電牽引采煤機(jī)，其中EDW450/1000和EDW300－LN是代表性的機(jī)型，90年代又研制成功交直流兩用的SL300、SL400、SL500型采煤機(jī)。英國(guó)安德森公司在80年代中期研制了第一臺(tái)直流電牽引采煤機(jī)Electra550，在美國(guó)使用成功后，又先后開(kāi)發(fā)了Electra1000和Electra薄煤層電引采煤機(jī)。法國(guó)薩吉姆公司在90年代也已研制成功Pande－E型交流電牽引采煤機(jī)。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，維護(hù)管理簡(jiǎn)單，有取代直流電牽引的趨勢(shì)。3) 牽引速度和牽引力不斷增加液壓牽引采煤機(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(相對(duì)最大牽引力時(shí)的牽引速度)，實(shí)際牽引功率僅為40～50kW，不適應(yīng)快速割煤的需要。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)。由于這種布置方式是各部件由單獨(dú)電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)，機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)彼此獨(dú)立，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，因此被廣泛采用。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)道寬度內(nèi)空頂時(shí)間縮短，為加大支架步距創(chuàng)造了條件，也為加大滾筒截深提供了可能性。美國(guó)阿巴拉契煤礦正在考慮采用1500mm截深的可能性。美國(guó)現(xiàn)有長(zhǎng)壁工作面中45％以上的電牽引采煤機(jī)供電電壓不小于2300V。8) 高的可靠性據(jù)了解美國(guó)LS系列采煤機(jī)、英國(guó)Electra1000型采煤機(jī)的利用率可達(dá)95％～98％，維修期都在采煤350萬(wàn)t以上，最高的達(dá)1000萬(wàn)t。目前使用量最大的液壓牽引采煤機(jī)有MG150(200)－WMG200－W、MG300(2300)－W、AM500/、MXA300等型號(hào)。1）牽引機(jī)構(gòu)采用無(wú)鏈牽引系統(tǒng)，其主要優(yōu)點(diǎn)是：①取消工作面牽引鏈，消除斷鏈和跳鏈傷人事故，工作安全可靠；②同一工作面可同時(shí)使用多臺(tái)采煤機(jī)，降低生產(chǎn)成本，提高工作效率；③牽引速度脈動(dòng)比鏈牽引小，采煤機(jī)運(yùn)行較平穩(wěn)。對(duì)底板起伏、工作面彎曲、煤層不規(guī)則等適應(yīng)性增強(qiáng)；⑥適應(yīng)采煤機(jī)在大傾角(可達(dá)54176。2）但是無(wú)鏈牽引也存在需要解決的問(wèn)題：①加強(qiáng)輸送機(jī)本身結(jié)構(gòu)，使用和管理中保持平直度；②齒輪、齒軌或銷軸在嚙合傳動(dòng)中傳遞力很大，且起支點(diǎn)作用，磨損加快——材質(zhì)和熱處理要求較高，結(jié)構(gòu)上要能快速更換；③為適應(yīng)采煤機(jī)在推移中水平和垂直方向的傾斜，仍能保證正確的嚙合，在銷軸座或齒軌之間的連接方式上注意可調(diào)性，同時(shí)注意溜槽的連接強(qiáng)度；④無(wú)鏈牽引機(jī)構(gòu)使機(jī)道寬度增加約100mm，提高了對(duì)支架控頂能力的要求。為了解決采煤機(jī)工況惡劣，構(gòu)件聯(lián)接容易松動(dòng)而影響可靠性，對(duì)液壓緊固技術(shù)進(jìn)行了開(kāi)發(fā)研制，目前已完成開(kāi)發(fā)液壓螺母M2MM3M42四種規(guī)格，相應(yīng)的液壓螺栓副長(zhǎng)度3m(M42 )，2 .5m(M30 )，及超高壓泵和超高壓膠管總成也已批量生產(chǎn)，使用效果良好。在此基礎(chǔ)上，消化吸收150kVA變頻器技術(shù)，并將其改制成與其它一些大功率采煤機(jī)相配套的交流變頻牽引調(diào)速裝置，為電牽引采煤機(jī)的系列化和全面推廣鋪平了道路。5）電控技術(shù)的研究和電氣控制裝置的研制多年液壓牽引采煤機(jī)電控裝置的開(kāi)發(fā)設(shè)計(jì)，積累了不少成功的經(jīng)驗(yàn)，從引進(jìn)消化吸收到自行研制，從原來(lái)的插件到現(xiàn)在盒裝板式，從單臺(tái)單件設(shè)計(jì)生產(chǎn)到現(xiàn)在簡(jiǎn)化型成批生產(chǎn)，經(jīng)過(guò)十多年努力，功能逐步齊全，可靠性不斷提高，在通用性、互換性和集成化方面推進(jìn)了一大步，無(wú)線電隨機(jī)控制研制成功，并得到推廣使用，數(shù)字化、微機(jī)化的電控裝置正在試用階段。彈性緩沖性能的扭矩軸設(shè)計(jì)，提出一套關(guān)于該類軸的理論設(shè)計(jì)依據(jù)，提高設(shè)計(jì)質(zhì)量，改善傳動(dòng)件的可靠性，對(duì)提高采煤機(jī)的整體可靠度和利用率起到了積極作用。1．彈性緩沖 2．過(guò)載保護(hù) 3．傳遞動(dòng)力d為卸載槽外徑，在開(kāi)有卸載槽的一端設(shè)有螺紋孔7）為了提高塊煤率，采用耐磨滾筒及鎬形截齒點(diǎn)開(kāi)發(fā)硬煤耐磨滾。采用35mm的等截線距布置，葉片齒截割面積相等，此外葉片齒采用－7176。角，確保其處于回轉(zhuǎn)狀態(tài)工作。66內(nèi)蒙古科技大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)第二章 傳動(dòng)方案的設(shè)計(jì) 總體傳動(dòng)方案的設(shè)計(jì)在目前的國(guó)內(nèi)采煤機(jī)市場(chǎng)，不管從研發(fā)、設(shè)計(jì)、制造還是使用方面中厚煤層所使用的重型采煤機(jī)都占據(jù)著主導(dǎo)的地位，也正是這種龐大的市場(chǎng)優(yōu)勢(shì)使得中厚煤層采煤機(jī)在技術(shù)上日趨成熟，而且有著非常大的改進(jìn)刷新速度。按滾筒數(shù)目分為單滾筒和雙滾筒采煤機(jī)，其中雙滾筒采煤機(jī)應(yīng)用最普遍。按行走驅(qū)動(dòng)裝置的調(diào)速方式分機(jī)械調(diào)速、液壓調(diào)速和電氣調(diào)速滾筒采煤機(jī)（通常簡(jiǎn)稱機(jī)械牽引、液壓牽引和電牽引采煤機(jī)）。按機(jī)身與工作面輸送機(jī)的配合導(dǎo)向方式分騎槽式和爬底板式采煤機(jī)。按適用的煤層厚度分厚煤層、中厚煤層和薄煤層采煤機(jī)。、牽引部、截割部和附屬裝置等部分組成（）。采煤機(jī)的電動(dòng)機(jī)都是防爆的，而且通常都采用定子水冷，以縮小電動(dòng)機(jī)的尺寸。左、右截割部減速箱：將電動(dòng)機(jī)的動(dòng)力經(jīng)齒輪減速后傳給搖臂5的齒輪，驅(qū)動(dòng)滾筒6旋轉(zhuǎn)。螺旋葉片將截齒割下的煤裝到刮板輸送機(jī)中。底托架：是固定和承托整臺(tái)采煤機(jī)的底架，通過(guò)其下部四個(gè)滑靴9將采煤機(jī)騎在刮板輸送機(jī)的槽幫上，其中采空區(qū)側(cè)兩個(gè)滑靴套在輸送機(jī)的導(dǎo)向管上，以保證采煤機(jī)的可靠導(dǎo)向。調(diào)斜油缸：用于調(diào)整采煤機(jī)的縱向傾斜度，以適應(yīng)煤層沿走向起伏不平時(shí)的截割要求。此外，為降低電動(dòng)機(jī)和牽引部的溫度并提供內(nèi)外噴霧降塵用水，采煤機(jī)設(shè)有專門的供水系統(tǒng)。截割部傳動(dòng)裝置的功用：是將電動(dòng)機(jī)的動(dòng)力傳遞到滾筒上，以滿足滾筒工作的需要。由于截割消耗采煤機(jī)總功率的80％～90％，因此要求設(shè)計(jì)出的截割部傳動(dòng)裝置具有高的強(qiáng)度、剛度和可靠性，良好的潤(rùn)滑密封、散熱條件和高的傳動(dòng)效率。這種傳動(dòng)方式的特點(diǎn)是傳動(dòng)簡(jiǎn)單，搖臂從固定減速箱端部伸出，支承可靠，強(qiáng)度和剛度好。DY150、BM100型采煤機(jī)均采用這種傳動(dòng)方式。這種方式在滾筒內(nèi)裝了行星傳動(dòng)，故前幾級(jí)傳動(dòng)比減小，簡(jiǎn)化了傳動(dòng)系統(tǒng)，但筒殼尺寸卻增大了，故這種傳動(dòng)方式適用于中厚煤層采煤機(jī)，如在MLS3 170、MXA300、AM500和MG系列等型采煤機(jī)中采用。這種傳動(dòng)方式取消了搖臂，靠由電動(dòng)機(jī)、減速箱和滾筒組成的截割部來(lái)調(diào)高(稱為機(jī)身調(diào)高)，使齒輪數(shù)大大減少，機(jī)殼的強(qiáng)度、剛度增大，且調(diào)高范圍大，采煤機(jī)機(jī)身也可縮短，有利于采煤機(jī)開(kāi)缺口工作。⑷電動(dòng)機(jī)—搖臂—行星齒輪傳動(dòng)—滾筒(圖21(d))。新的電牽引采煤機(jī)都采取這種傳動(dòng)方式。（）該截割部采用銷軸與牽引部聯(lián)結(jié)，截割電機(jī)橫向布置在搖臂上，搖臂和機(jī)身連接沒(méi)有動(dòng)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(fù)雜的通軸。⑵截割電機(jī)采用旋轉(zhuǎn)開(kāi)關(guān)控制外，其余控制如牽引速度調(diào)整、方向設(shè)定、左右搖臂的升降，急停等操作均由設(shè)在機(jī)身兩端操作站的按鈕進(jìn)行控制，操作簡(jiǎn)單、方便。⑷截割機(jī)械傳動(dòng)鏈設(shè)有扭矩軸過(guò)載保護(hù)裝置，并可設(shè)有強(qiáng)制潤(rùn)滑冷卻系統(tǒng)，提高了傳動(dòng)件，支承件的使用壽命。采用大角度彎搖臂設(shè)計(jì)，加大過(guò)煤空間，提高裝煤效果，臥底量大⑹調(diào)高油缸與調(diào)高液壓鎖采用分離布置，液壓鎖置于殼體空腔內(nèi)，打開(kāi)蓋板即可取出液壓鎖，方便井下查找故障和更換調(diào)高油缸、液壓鎖等維修工作。主要技術(shù)參數(shù)如下：適應(yīng)煤層：傾角的中厚煤層采高范圍：2～4m煤質(zhì)傾角：煤層硬度：f≤4滾筒轉(zhuǎn)速(r/min)：、 ；滾筒直徑(mm)：1800；最大截深(mm)：1000；滾筒水平中心距（m）：；搖臂回轉(zhuǎn)中心距（m）：； 傳動(dòng)比分配由設(shè)計(jì)要求知，截割部功率為700kW，根據(jù)礦井電機(jī)的具體工作環(huán)境情況，電機(jī)必須具有防爆和電火花的安全性，以保證在有爆炸危險(xiǎn)的含煤塵和瓦斯的空氣中絕對(duì)安全，而且電機(jī)工作要可靠，啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩大，過(guò)載能力強(qiáng)，效率高。根據(jù)采煤機(jī)械手冊(cè)，總裝機(jī)功率在700KW左右的采煤機(jī)滾筒的轉(zhuǎn)速?zèng)]有一個(gè)確定的數(shù)值，只要在20～35r/min之間都可以滿足所需的要求，再根據(jù)搖臂減速箱的結(jié)構(gòu)安排，當(dāng)電機(jī)的轉(zhuǎn)速為1470r/min時(shí)，滾筒的轉(zhuǎn)速為：n=1470247。是性能優(yōu)良的含鎳鋼種，鎳除了提高鋼的淬透性外，還能提高韌性，并可大大改善鋼的抗沖擊疲勞強(qiáng)度，也是鎳鋼在重載下壽命高的原因；按齒面接觸疲勞強(qiáng)度設(shè)計(jì)計(jì)算確定齒輪傳動(dòng)精度等級(jí)，按vt=(～) n11估計(jì)圓周速度vt=,參考機(jī)械設(shè)計(jì)工程學(xué)［Ⅰ］中的表814，表815選取小輪分度圓直徑d1,查機(jī)械手冊(cè)得齒寬系數(shù)查表按齒輪相對(duì)軸承為對(duì)稱布置，取=小輪齒數(shù)Z1 在推薦值20～40中選Z1=28大輪齒數(shù)Z2 Z2=i5%范圍內(nèi)，所以符合要求小輪轉(zhuǎn)矩T1 由公式得T1=9550P/n=9550=齒根彎曲疲勞強(qiáng)度校核計(jì)算由公式齒形系數(shù) 查表得 小輪 大輪 應(yīng)力修正系數(shù) 查表得 小輪 = 大輪 =重合度系數(shù) 由公式 =許用彎曲應(yīng)力 由式 彎曲疲勞極限 查表得=1100N/mm2 =660 N/mm2彎曲壽命系數(shù) 查表得==1尺寸系數(shù) 查表得=1安全系數(shù) 查表得=則 =110011/= ＝66011/=故 N/mm2≤ ≤所以齒根彎曲強(qiáng)度足夠其他尺寸的計(jì)算已知參數(shù)：計(jì)算參數(shù)：嚙合角 按如下公式計(jì)算中心矩變動(dòng)系數(shù) 按如下公式計(jì)算中心矩 按如下公式計(jì)算齒高變動(dòng)系數(shù) 按如下公式計(jì)算齒頂高 按如下公式計(jì)算齒根高 按如下公式計(jì)算=（+x）m齒全高 =（2+）m齒頂圓直徑 =d1177。小齒輪的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)：考慮到齒輪直接和電動(dòng)機(jī)的輸出軸相連，因采用內(nèi)設(shè)花鍵與電動(dòng)機(jī)的扭矩軸連接 大齒輪的結(jié)構(gòu)： 第一級(jí)惰輪的結(jié)構(gòu)： 截割部第二級(jí)圓柱齒輪傳動(dòng)設(shè)計(jì)查機(jī)械手冊(cè)選擇齒輪材料：小齒輪選用18Cr2Ni4WA調(diào)質(zhì) 大齒輪選用18Cr2Ni4WA調(diào)質(zhì)按齒面接觸疲勞強(qiáng)度設(shè)計(jì)計(jì)算確定齒輪傳動(dòng)精度等級(jí)，按vt=(～) 估計(jì)圓周速度=,參考機(jī)械設(shè)計(jì)工程學(xué)［Ⅰ］中的表814，表815選取齒輪的公差組為7級(jí)小輪分度圓直徑d1,查機(jī)械手冊(cè)得齒寬系數(shù)查表按齒輪相對(duì)軸承為非對(duì)稱布置，取=小輪齒數(shù)Z3 在推薦值20～40中選Z3=27大輪齒數(shù)Z4 Z4=i5%范圍內(nèi)，所以符合要求小輪轉(zhuǎn)矩T3 由公式得T3=9550P/n3=9550/1029=齒根彎曲疲勞強(qiáng)度校核計(jì)算由公式 齒形系數(shù) 查表得 小輪 大輪 應(yīng)力修正系數(shù) 查表得 小輪 =大輪 =重合度系數(shù) 由公式許用彎曲應(yīng)力 由式 彎曲疲勞極限 查表得=1100N/mm2=660 N/mm2彎曲壽命系數(shù) 查表得==1尺寸系數(shù) 查表得=1安全系數(shù) 查表得=則 =110011/= ＝66011/=故 ≤ ≤所以齒根彎曲強(qiáng)度足夠，其他尺寸的計(jì)算已知參數(shù)：計(jì)算參數(shù)：嚙合角 按如下公式計(jì)算中心矩變動(dòng)系數(shù) 按如下公式計(jì)算中心矩 按如下公式計(jì)算齒高變動(dòng)系數(shù) 按如下公式計(jì)算齒頂高 按如下公式計(jì)算齒根高 按如下公式計(jì)算=（+x）m齒全高 =（2+）m齒頂圓直徑 =d1177。