【正文】 130KW牽引功率 52 KW 采煤機(jī)行走機(jī)構(gòu)與驅(qū)動(dòng)方式的總體設(shè)計(jì)方案采煤機(jī)行走部包括行走機(jī)構(gòu)和行走驅(qū)動(dòng)裝置兩部分。經(jīng)過(guò)近20年的研制開(kāi)發(fā)，我國(guó)的交流電牽引采煤機(jī)已逐步走向成熟。到目前為止，國(guó)內(nèi)采煤機(jī)生產(chǎn)廠家均對(duì)交流電牽引采煤機(jī)進(jìn)行了大量的研制開(kāi)發(fā)。1991年，煤炭科學(xué)研究總院上海分院與波蘭合作，在國(guó)內(nèi)率先研制成功我國(guó)第一臺(tái)采用交流交頻調(diào)速技術(shù)的 薄煤層爬底板采煤機(jī)后，上海分院優(yōu)先后研制成功了截割電動(dòng)機(jī)縱向布置的交流電牽引采煤機(jī)、截割電動(dòng)機(jī)橫向布置的適用于中厚和較薄煤層的交流電牽引采煤機(jī)。如美國(guó)JOY公司的LS系列，英國(guó)LongAirdox公司的Electura、EL系列，德國(guó)Eickhoff公司的EDW系列、SL系列，日本三井三池制作所的MCLEDR系列等電牽引采煤機(jī)。80年代后期出現(xiàn)了交流電牽引采煤機(jī)。20世紀(jì)70年代中期，德國(guó)Eickhoff公司和美國(guó)JOY公司相繼研制出直流電牽引采煤機(jī)。在仿制的基礎(chǔ)上，研制和發(fā)展了MLS3型系列、MAX型系列和AM500型系列。80年代初期，引進(jìn)了采煤機(jī)的整體（如英國(guó)AM500型）和關(guān)鍵零部件（如德國(guó)EDW300型）的制造工藝技術(shù)，補(bǔ)充了我國(guó)發(fā)展大功率采煤機(jī)的不足。20世紀(jì)70年代初期，我國(guó)煤礦使用的采煤機(jī)主要有：固定滾筒采煤機(jī)MLQ64型和單搖臂滾筒采煤機(jī)MLQ180型，以及由截煤機(jī)、康拜因改裝成的固定滾筒采煤機(jī)，此外尚有少量其他型滾筒采煤機(jī)，但都是屬于80KW以下的小功率采煤機(jī)。于此同時(shí)，開(kāi)灤、雞西等礦務(wù)局把原來(lái)用的康拜因、截裝機(jī)改成淺截式滾筒采煤機(jī)，取得了良好的效果。阜新礦務(wù)局清河門礦則與1966年開(kāi)始使用雞西煤礦機(jī)械廠生產(chǎn)的MLQ64型淺截式固定滾筒采煤機(jī)，并配用了SGW44型可彎曲刮板輸送機(jī)，開(kāi)創(chuàng)了我國(guó)自行研制生產(chǎn)普通機(jī)械化采煤成套裝備的新局面。這也是從深截式向淺截式發(fā)展的一種嘗試。在破碎頂板條件下，雞西礦務(wù)局小恒山礦改變康拜因的截深取得了成功。1951年，黑龍江雙鴨山煤礦首先引進(jìn)使用了前蘇聯(lián)頓巴斯1型采煤機(jī)（康拜因），這是一種深截框式采煤機(jī)械。Xxxx大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)電動(dòng)采煤機(jī)行走部設(shè)計(jì)目錄前言 11 采煤機(jī)行走部 3 采煤機(jī)行走部設(shè)計(jì)總體方案 3 采煤機(jī)主要參數(shù) 3 采煤機(jī)行走機(jī)構(gòu)與驅(qū)動(dòng)方式的總體設(shè)計(jì)方案 32行走部傳動(dòng)總設(shè)計(jì) 6 行走部電動(dòng)機(jī)的選擇 6 行走部傳動(dòng)比分配 63 行走部零件的初步設(shè)計(jì)及強(qiáng)度校核 8 8，Z2初步設(shè)計(jì)及強(qiáng)度校核 8 行走部齒輪Z3，Z4的初步設(shè)計(jì)及強(qiáng)度校核 15 行走部二級(jí)行星齒輪Z5，Z6，Z7的初步設(shè)計(jì)及強(qiáng)度校核 23 行走部軸的校核及軸承壽命計(jì)算 30 行走部Ⅰ軸的初步設(shè)計(jì)、校核及軸承壽命計(jì)算 30 行走部II軸的初步設(shè)計(jì)及校核及軸承壽命計(jì)算 363. 2. 3 二級(jí)行星輪軸初步設(shè)計(jì)及強(qiáng)度校核及軸承壽命計(jì)算 403. 2. 4 二級(jí)行星架支承軸承計(jì)算 43結(jié)論 45致謝 46參考文獻(xiàn) 47附錄A 48附錄Ｂ 52前言我國(guó)和世界其他主要采煤國(guó)家一樣，20世紀(jì)50年代采煤機(jī)械化尚處于開(kāi)發(fā)和探索階段。1950年，吉林蛟河煤礦首先引進(jìn)使用前蘇聯(lián)KM1型截煤機(jī)，實(shí)際上這是一種深截盤（—）的煤層掏槽機(jī)械?？蛋菀虍?dāng)時(shí)在我國(guó)得到了較廣泛使用，據(jù)1957年煤炭工業(yè)部對(duì)開(kāi)灤礦務(wù)局的12個(gè)工作面的抽樣調(diào)查表明，這種機(jī)采比炮采具有較好的生產(chǎn)技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)。1960年該礦的201工作面頂板破碎，因產(chǎn)量及工效低、材料消耗大，后研究改造原設(shè)備的截框，月產(chǎn)量從原來(lái)的42567433t增加到1102713722t。，則始于1964年雞西礦務(wù)局小恒山礦，該礦首先引進(jìn)使用波蘭淺截式固定滾筒采煤機(jī)。經(jīng)過(guò)5年連續(xù)生產(chǎn)，達(dá)到了高效、低耗和安全要求。隨后，在全國(guó)范圍內(nèi)廣泛進(jìn)行了這種采煤機(jī)的技術(shù)改造，成效顯著，為進(jìn)一步推動(dòng)普通機(jī)械化采煤起到了重要的作用。70年代后期，由于綜合機(jī)械化采煤裝備的引進(jìn)個(gè)發(fā)展，促進(jìn)了中功率采煤機(jī)的研制成功，也改善并發(fā)展了普通機(jī)械化采煤裝備。同時(shí)，還引進(jìn)了國(guó)內(nèi)尚缺的綜采工作面三機(jī)或單機(jī)，如俄羅斯薄煤層K103型、用于急傾斜的AK1型綜采機(jī)和英國(guó)安德森420型爬底板采煤機(jī)、美國(guó)3LS3E電牽引采煤機(jī)。并在廣泛吸收國(guó)外幾種采煤機(jī)長(zhǎng)處的基礎(chǔ)上，結(jié)合我國(guó)煤田條件，自行設(shè)計(jì)了具有彎搖臂和無(wú)鏈牽引的MG行系列，同時(shí)也研制了一批適用與破碎頂板、大傾角、薄煤層等困難條件下的中功率采煤機(jī)。此后，世界上各主要采煤機(jī)研究制造公司均對(duì)電牽引采煤機(jī)進(jìn)行了大量的研究開(kāi)發(fā)。90年代，開(kāi)發(fā)出集電子電力、微電子、信息管理以及計(jì)算機(jī)智能技術(shù)于一體的大功率電牽引采煤機(jī)。電牽引采煤機(jī)以其性能參數(shù)優(yōu)、可靠性高、自動(dòng)化程度高、操作方便、監(jiān)控保護(hù)及檢測(cè)功能完善和經(jīng)濟(jì)效益高等有點(diǎn)被迅速推廣使用。目前，上海分院研制的MG系列電牽引采煤機(jī)已形成9大系列共幾十個(gè)品種。如太原礦上機(jī)器集團(tuán)有限公司與上海分院合作，將AM500液壓牽引采煤機(jī)改造成MG375/830WD型交流電牽引采煤機(jī)后，又研制成功了MGTY400/、MGTY500/；雞西煤礦機(jī)械有限公司與上海分院合作將MG2300W型液壓牽引采煤機(jī)改造成MG668WD型交流電牽引采煤機(jī)后，又開(kāi)發(fā)了MG200/463型、MG400/985型、MG750/2040型交流電牽引采煤機(jī)；西安煤礦機(jī)械廠研制成功了MG300/700型、MG500/1130型、MG750/1910型交流電牽引采煤機(jī)；遼源煤礦機(jī)械廠在1998年與邢臺(tái)礦業(yè)集團(tuán)合作研制成功我國(guó)應(yīng)用電磁滑差離合器調(diào)速技術(shù)的MG668WD型電牽引采煤機(jī)，又開(kāi)發(fā)了MG500/1220型、MG650/1600型電牽引采煤機(jī)；無(wú)錫盛達(dá)機(jī)械制造有限公司開(kāi)發(fā)研制成功應(yīng)用開(kāi)關(guān)磁阻電動(dòng)機(jī)調(diào)速技術(shù)的MG200/500型、MG250/600型、MG300/700型電牽引采煤機(jī)。交流電牽引技術(shù)的應(yīng)用滿足了不同煤礦用戶的使用要求，為煤礦生產(chǎn)的技術(shù)進(jìn)步起到了積極的推動(dòng)作用[12]。行走機(jī)構(gòu)是直接移動(dòng)采煤機(jī)的裝置，它分為鋼絲繩牽引、鏈牽引及無(wú)鏈牽引三種。按調(diào)速傳動(dòng)方式有機(jī)械傳動(dòng)、液壓傳動(dòng)和電傳動(dòng)，分別稱為機(jī)械牽引、液壓牽引和電牽引。在行走機(jī)構(gòu)方面，鋼絲繩牽引的牽引力小，易發(fā)生斷繩事故，并且斷裂后不易重新連接，故這種牽引機(jī)構(gòu)已被淘汰。斷鏈時(shí)彈性小，不宜傷人，斷鏈后用連接環(huán)連接，十分方便；牽引鏈的節(jié)距較大，當(dāng)鏈輪作等速運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，牽引鏈相對(duì)鏈輪的移動(dòng)是周期性變化的，這是產(chǎn)生動(dòng)載荷的原因之一。鏈牽引彈性伸長(zhǎng)量的存在，使采煤機(jī)移動(dòng)產(chǎn)生震動(dòng)，其最大振幅可達(dá)到50~80mm，引起切屑斷面的急劇變化，從而導(dǎo)致采煤機(jī)載荷發(fā)生大的變化，使零件承受較大的動(dòng)載荷，這是鏈牽引的最大缺點(diǎn)。鏈軌式雖然也是鏈條，但強(qiáng)度余量較大，彈性變形對(duì)牽引速度的影響較?。粻恳Υ螅苓m應(yīng)大功率采煤機(jī)和高產(chǎn)高效的需要。對(duì)底板起伏、工作面彎曲、煤層不規(guī)則等的適應(yīng)性強(qiáng)；適應(yīng)采煤機(jī)在大傾角（可達(dá)45176。在行走驅(qū)動(dòng)裝置方面，機(jī)械牽引其特點(diǎn)是工作可靠，但只能有級(jí)調(diào)速，且傳動(dòng)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，目前已很少使用了。由于液壓牽引采煤機(jī)制造精度要求高，在井下易被污染，因而維修困難，使用費(fèi)用高，效率和可靠性較低的缺點(diǎn)，各采煤大國(guó)都在大力研發(fā)并發(fā)展電牽引采煤機(jī)?？稍诓擅簷C(jī)前進(jìn)時(shí)提供牽引力，使機(jī)器克服阻力移動(dòng)；也可在采煤機(jī)下滑時(shí)進(jìn)行發(fā)電制動(dòng)，向電網(wǎng)反饋電能。牽引電動(dòng)機(jī)軸端裝有停止時(shí)防止采煤機(jī)下滑的制動(dòng)器。傾角的煤層。電牽引和液壓牽引不同，前者除了電動(dòng)機(jī)的電刷和整流子有磨損外，其他件均無(wú)磨損，因此使用可靠，故障少，壽命長(zhǎng)，維修工作量小。電子控制系統(tǒng)能將多種信號(hào)快速傳遞到調(diào)節(jié)器中，以便及時(shí)調(diào)整各參數(shù)，防止機(jī)器超載荷運(yùn)行。電牽引采煤機(jī)將電能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能只做一次轉(zhuǎn)換，；而液壓牽引由于能量的幾次轉(zhuǎn)換，再加上存在的泄露損失、機(jī)械摩擦損失和液壓損失，~。電牽引部的機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)單，尺寸小，重量輕。采煤機(jī)在運(yùn)行中，各種參數(shù)如電壓、電流、溫度、速度等均可檢測(cè)和顯示。綜合上面行走機(jī)構(gòu)和行走驅(qū)動(dòng)裝置的優(yōu)缺點(diǎn)的表述，在本次設(shè)計(jì)中，主要采用了電牽引、齒輪—銷軌式無(wú)鏈牽引的設(shè)計(jì)方案。牽引部工作條件惡劣，外形尺寸受到嚴(yán)格限制，可靠性要求很高。2行走部傳動(dòng)總設(shè)計(jì) 行走部電動(dòng)機(jī)的選擇依照給定的設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)，通過(guò)查閱資料得其主要技術(shù)參數(shù)如下表2—1 電機(jī)參數(shù)：表2—1 電機(jī)參數(shù)電機(jī)型號(hào)功率(kw)轉(zhuǎn)速(n/min)電壓（V）YBQYS—25251460380 行走部傳動(dòng)比分配MG265/312WD的采煤機(jī)的牽引速度要求：該機(jī)構(gòu)主要由箱體，原電機(jī)，輸出軸，減速部分，潤(rùn)滑系統(tǒng)等組成。模數(shù)m=6, 齒數(shù)Z1=25, Z2=36?！? 齒根彎曲強(qiáng)度計(jì)算在初步設(shè)計(jì)齒輪時(shí)，根據(jù)齒根彎曲強(qiáng)度，可按下列公式估算齒輪的模數(shù)：(mm)式中：— 模數(shù)系數(shù)，由表13178[3]得直齒輪時(shí)，；— 許用齒根應(yīng)力， ； — 齒輪材料的彎曲疲勞強(qiáng)度的基本值，由圖1315[3] ；— 復(fù)合齒形系數(shù)，；YFa— 齒形系數(shù)按圖13138[3]可查時(shí)，當(dāng)時(shí)， =，當(dāng)時(shí)，=。 兩者比較取大者，取后者。===1. 計(jì)算接觸應(yīng)力：小輪：=ZB (3—1)大輪：=ZD (3—2)式中：— 使用系數(shù)，見(jiàn)表13181[3]、表13182[3]原動(dòng)機(jī)工作特性示例及表13183[3]工作機(jī)工作特性示例，取=；— 動(dòng)載系數(shù)，由圖13114[3]查得KV=；— 接觸強(qiáng)度計(jì)算的齒向載荷分布系數(shù)，見(jiàn)表13199[3]=++ b==63mm=++=— 接觸強(qiáng)度計(jì)算的齒間載荷分配系數(shù)，見(jiàn)表131102[3]查得 ；— 小輪及大輪單對(duì)齒嚙合系數(shù)，見(jiàn)表131104[3]， 取 取 — 節(jié)點(diǎn)處計(jì)算接觸應(yīng)力的基本值，；2. 計(jì)算接觸應(yīng)力的基本值: （3—3）式中：— 節(jié)點(diǎn)區(qū)域系數(shù)，；— 彈性系數(shù)，；— 重合度系數(shù)， ；— 螺旋角系數(shù)， ；Ft — 端面內(nèi)分度圓上的名義切向力，F(xiàn)t=2000=，b— 工作齒寬, b=63mm；m— 齒輪模數(shù)， m=5mm。所以 Z1,Z2齒面接觸強(qiáng)度滿足要求。將以上系數(shù)帶入（3—6）式得：將以上結(jié)果帶入（3—5）得：： （3—7）式中： — 計(jì)算齒輪的彎曲極限應(yīng)力，；— 試取齒輪的齒根彎曲疲勞極限，==210MPa；— 試驗(yàn)齒輪的應(yīng)力修正系數(shù)，取=；— 彎曲強(qiáng)度計(jì)算的壽命系數(shù)；見(jiàn)圖13155[3]查得 — 相對(duì)齒根圓角敏感系數(shù)，見(jiàn)圖13157[3]查得=；— 相對(duì)齒根表面狀況系數(shù)，見(jiàn)圖13158[3]查得=— 彎曲強(qiáng)度計(jì)算的尺寸系數(shù)，由表131119[3]得=。所以 Z1,Z2齒彎曲強(qiáng)度滿足要求。模數(shù)m=5, 齒數(shù)Z3=33, Z4=65。則=；— 許用接觸應(yīng)力，推薦 ；— 試就驗(yàn)齒輪的接觸疲勞極限 ；見(jiàn)圖13124[3] (b) =1180 MPa=1650 MPa 取較小值。 兩者比較取大者，取前者。,Z4齒的幾何尺寸1．嚙合角：根據(jù)=71 P6 查得：==+=+得 =[3]查得變位系數(shù) X3= X4=。：。：：=== === 1. 計(jì)算接觸應(yīng)力：小輪：=ZB (3—8)大輪：=ZD (3—9)式中：— 使用系數(shù)，見(jiàn)表13181[3]、表13182[3]原動(dòng)機(jī)工作特性示例及表13183[3]工作機(jī)工作特性示例，=。 取 取 .0— 節(jié)點(diǎn)處計(jì)算接觸應(yīng)力的基本值。工作壽命2萬(wàn)小時(shí)計(jì)算見(jiàn)圖13126[3]查得 — 潤(rùn)滑劑系數(shù)，—速度系數(shù)，—粗糙度系數(shù)，見(jiàn)表131108[3] 持久強(qiáng)度： ；— 工作硬化系數(shù) ， = =— 接觸強(qiáng)度計(jì)算的尺寸系數(shù)， .=；將以上系數(shù)帶入（3—11）式得：4．計(jì)算安全系數(shù)：= = = = = = — 最小安全系數(shù)，見(jiàn)表131110[3] 取=1。1. 計(jì)算齒根應(yīng)力： （3—12）式中：，— 使用系數(shù)，動(dòng)載荷系數(shù)同齒面接觸強(qiáng)度中的值取 ；— 彎曲強(qiáng)度計(jì)算的齒向載荷分布系數(shù)， — 彎曲強(qiáng)度計(jì)算的齒間載荷分配系數(shù)，；— 齒根應(yīng)力的基本值，；2. 計(jì)算齒根應(yīng)力的基本值: （3—13）式中：Ft— 端面內(nèi)分度圓上的名義切向力，F(xiàn)t=2000=；b— 工作齒寬, b=；m — 齒輪模數(shù)， m=5mm；— 載荷作用于齒頂時(shí)的齒形系數(shù)， ；— 載荷作用于齒頂時(shí)的應(yīng)力修正系數(shù)， ；— 重合度系數(shù)， =+=；— 螺旋角系數(shù)， 當(dāng)=00時(shí)，=1。所以 Z3,Z4齒彎曲強(qiáng)度滿足要求。為提高傳動(dòng)承載能力，宜取=24,預(yù)取。（mm）則模數(shù) m=2a/(ZA+ZC)= 取 m=5mm。用圖1314[3]分配變位系數(shù)。用圖1314[3]分配變位系數(shù)?！?動(dòng)載系數(shù)，由圖13114[3]查得KV= ，— 接觸強(qiáng)度計(jì)算的齒向載荷分布系數(shù)，見(jiàn)表13199[3]，行星齒輪傳動(dòng)的內(nèi)齒輪寬度與行星輪分度圓直徑的比小于或等于1時(shí)，取 ==1；— 接觸強(qiáng)度計(jì)算的齒間載荷分配系數(shù)，見(jiàn)表131102[3]查得 ；— 節(jié)點(diǎn)處計(jì)算接觸應(yīng)力的基本值，；— 小輪及大輪單對(duì)齒嚙合系數(shù)，見(jiàn)表131104[3]。 取 .02. 計(jì)算接觸應(yīng)力的基本值: （3—16）式中