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中國礦業(yè)大學(xué)畢業(yè)論文任務(wù)書
學(xué)院 應(yīng)用技術(shù)學(xué)院 專業(yè)年級 機(jī)自04-1班 學(xué)生姓名 戴國偉
任務(wù)下達(dá)日期：2008年1月10日
畢業(yè)論文日期：2008年3月14日至2008年6月10日
畢業(yè)論文題目：綜采工作面大型刮板輸送機(jī)設(shè)計(jì)與配套
畢業(yè)論文專題題目：
畢業(yè)論文主要內(nèi)容和要求：
設(shè)計(jì)參數(shù)：
總裝機(jī)功率：3×1000 kW
輸送能力： 3000 t/h
設(shè)計(jì)長度： 400 m
電動機(jī)型號：YBSS2-1000
電機(jī)轉(zhuǎn)速： 1475 r/min
額定電壓： 3300 V
要求：
（1）完成刮板輸送機(jī)總體方案設(shè)計(jì)
（2）完成傳動裝置設(shè)計(jì)。
（3）完成傳動部減速器的設(shè)計(jì)。
（4）鏈輪組件、傳動裝置零件圖設(shè)計(jì)。
（5）編寫完成設(shè)計(jì)計(jì)算說明書、中英方翻譯。
院長簽字： 指導(dǎo)教師簽字：
中國礦業(yè)大學(xué)畢業(yè)論文指導(dǎo)教師評閱書
指導(dǎo)教師評語（①基礎(chǔ)理論及基本技能的掌握；②獨(dú)立解決實(shí)際問題的能力；③研究內(nèi)容的理論依據(jù)和技術(shù)方法；④取得的主要成果及創(chuàng)新點(diǎn)；⑤工作態(tài)度及工作量；⑥總體評價及建議成績；⑦存在問題；⑧是否同意答辯等）：
成 績： 指導(dǎo)教師簽字：
年 月 日
中國礦業(yè)大學(xué)畢業(yè)論文評閱教師評閱書
評閱教師評語（①選題的意義；②基礎(chǔ)理論及基本技能的掌握；③綜合運(yùn)用所學(xué)知識解決實(shí)際問題的能力；③工作量的大?。虎苋〉玫闹饕晒皠?chuàng)新點(diǎn)；⑤寫作的規(guī)范程度；⑥總體評價及建議成績；⑦存在問題；⑧是否同意答辯等）：
成 績： 評閱教師簽字：
年 月 日
中國礦業(yè)大學(xué)畢業(yè)論文評閱教師評閱書
評閱教師評語（①選題的意義；②基礎(chǔ)理論及基本技能的掌握；③綜合運(yùn)用所學(xué)知識解決實(shí)際問題的能力；③工作量的大??；④取得的主要成果及創(chuàng)新點(diǎn)；⑤寫作的規(guī)范程度；⑥總體評價及建議成績；⑦存在問題；⑧是否同意答辯等）：
成 績： 評閱教師簽字：
年 月 日
中國礦業(yè)大學(xué)畢業(yè)論文答辯及綜合成績
答 辯 情 況
提 出 問 題
回 答 問 題
正 確
基本
正確
有一般性錯誤
有原則性錯誤
沒有
回答
答辯委員會評語及建議成績：
答辯委員會主任簽字：
年 月 日
學(xué)院領(lǐng)導(dǎo)小組綜合評定成績：
學(xué)院領(lǐng)導(dǎo)小組負(fù)責(zé)人：
年 月 日
摘 要
本說明書主要介紹了輸送機(jī)傳動部的設(shè)計(jì)計(jì)算。SGZ1000/3000 型輸送機(jī)傳動部主要是由一個電動機(jī)、減速箱和液力偶合器組成，該輸送機(jī)內(nèi)橫向布置，電動機(jī)輸出的動力經(jīng)由二級齒輪和一級行星輪系的傳動，最后驅(qū)動鏈輪轉(zhuǎn)動。減速器采用四行星單浮動結(jié)構(gòu)，減小了結(jié)構(gòu)尺寸，采用三驅(qū)動大功率設(shè)計(jì)，可以提高整個工作面的輸送量，提高了效率。
在設(shè)計(jì)過程中，對傳動部的軸、傳動齒輪、軸承和聯(lián)接用的花鍵等部件進(jìn)行了設(shè)計(jì)計(jì)算、強(qiáng)度校核和選用。本說明書主要針對主要部件的設(shè)計(jì)計(jì)算和強(qiáng)度校核進(jìn)行了敘述和介紹。
此外，還對SGZ1000/3000型輸送機(jī)的使用與維護(hù)進(jìn)行了說明，以便能更好的發(fā)揮該輸送機(jī)的性能，達(dá)到最佳工作效果。
關(guān)鍵詞：刮板輸送機(jī)； 行星齒輪傳動； 傳動齒輪； 設(shè)計(jì)
ABSTRACT
Calculate in design which cuts the cutting department of main introduction scraper conveyor of this drive line. It is made up of a gearbox and moderate breeze gear wheel transmission that the SGZ1000/3000 type scraper conveyor cuts the cutting department, cut the electrical machinery of cutting department and put to fix up horizontally in the rocker arm, the power that the motor outputs leans on a round of transmission of department of gear wheel and planet round via the tertiary straight tooth, urge the cylinder to rotate finally. Cut the cutting department and adopt the floating structure of four planetary forms, have reduced the physical dimension, adopt the large angle to curve the rocker arm to design, have strengthened the space of coal, have improved the coal result of putting.
In the course of designing, to cutting the axle of the cutting department, gear wheel of the transmission, parts such as the bearing and spline linking using,etc have designed to calculate, the intensity is checked and selected for use. This manual mainly designs for main part one calculating to check with the intensity have narrated and introduced.
In addition，returning use for SGZ1000/3000 scraper conveyor and maintenance proves,In order to be able to good full play performance of person who should mine, reach the best working result.
Keyword: scraper conveyor; Gearbox A department of planet; Gear wheel of the transmission; Design
目 錄 1 概述 .1 1.1 刮板輸送機(jī)的 機(jī)構(gòu)與作用 .1 1.2 輸送機(jī)的發(fā)展概況 .1 1.3 國內(nèi)外刮板輸送機(jī)的技術(shù)特點(diǎn)及趨勢 .1 1.3.1 先進(jìn)產(chǎn)煤國家刮板輸送機(jī)的技術(shù)發(fā)展 .1 1.3.2 我國刮板輸送機(jī)的技術(shù)改進(jìn)方向 .3 1.4 刮板輸送機(jī)類型及組成 .4 1.5 刮板輸送機(jī)總體方案的確定 .4 1.5.1.適用范圍 .4 1.5.2.主要技術(shù)參數(shù) .4 1.5.3.整機(jī)主要部分 .5 1.5.4.輸送機(jī)的傳動系統(tǒng)及組成 .5 2 傳動部的設(shè)計(jì)及計(jì)算 .8 2.1 電動機(jī)的選擇 .8 2.2 總傳動比及傳動比的分配 .9 2.2.1 刮板輸送機(jī)的選型計(jì)算 .9 2.2.2 總傳動比的確定 .10 2.2.3 傳動比的分配 .11 2.3 傳動部傳動計(jì)算 .12 2.3.1 各級傳動轉(zhuǎn)速、功率、轉(zhuǎn)矩 .12 2.3.2 傳動部圓錐齒輪設(shè)計(jì)計(jì)算 .13 2.3.3 傳動部圓柱齒輪設(shè)計(jì)計(jì)算 .25 2.3.4 傳動部行星機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)計(jì)算 .31 2.3.5 軸的設(shè)計(jì)及校核 .45 2.3.6 軸承的壽命校核 .55 2.3.7 鍵的設(shè)計(jì)與強(qiáng)度校核 .57 2.4 聯(lián)軸器的選用 .61 2.4.1 液力偶合器 .61 3.4.2 浮動的齒輪聯(lián)軸器 .63 3 刮板輸送機(jī)的使用和維護(hù) .65 3.1 潤滑及注油 .65 3.2 重型刮板輸送機(jī)的安裝、運(yùn)行與維護(hù) .65 3.2.1 重型刮板輸送機(jī)的安裝與試運(yùn)轉(zhuǎn) .65 3.2.2 刮板輸送機(jī)的運(yùn)行注意事項(xiàng).68 3.2.3 常見故障及處理方法 .68 3.2.4 刮板輸送機(jī)的常規(guī)保養(yǎng)及維護(hù) .69 3.2.5 刮板輸送機(jī)上使用的新型傳動系統(tǒng) .71 結(jié) 論 .73 參考文獻(xiàn) .74 翻譯部分 英文原文 .75 中文譯文 .79 致 謝 .82
編號：（ ）字 號
本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)
綜采工作面大型刮板輸送機(jī)
設(shè)計(jì)與配套
戴國偉 21040201
機(jī)械工程及自動化2004級1班
題目：
姓名： 學(xué)號：
班級：
二〇〇八年六月
中國礦業(yè)大學(xué)2008屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 第84頁
1 概述
1.1 刮板輸送機(jī)的機(jī)構(gòu)與作用
刮板輸送機(jī)是一種有撓性牽引機(jī)構(gòu)的連續(xù)輸送機(jī)械。它的牽引構(gòu)件是刮板鏈，承載裝置是溜槽。在綜采工作面，為了與采煤機(jī)、液壓支架配合使用，在溜槽的采空區(qū)側(cè)設(shè)有擋煤板及擋煤板座、導(dǎo)向管（鏈牽引采煤機(jī)用）、齒條、銷軌或埋鏈（無鏈牽引采煤機(jī)用）。
刮板輸送機(jī)在綜采工作面中起著承載、運(yùn)煤和采煤機(jī)導(dǎo)向以及液壓支架推移支承等作用，是整套綜采設(shè)備的“中堅(jiān)”，其性能、可靠程度和壽命是綜采工作面正常生產(chǎn)和取得良好技術(shù)經(jīng)濟(jì)效果的重要保證。
1.2輸送機(jī)的發(fā)展概況
自世界上第一臺刮板輸送機(jī)誕生以來，經(jīng)歷了半個多世紀(jì)的不斷研究、試驗(yàn)、改進(jìn)，刮板輸送機(jī)已成為煤礦運(yùn)輸?shù)闹饕O(shè)備。目前世界上生產(chǎn)刮板輸送機(jī)的國家主要有德國、美國、英國、澳大利亞、日本等。機(jī)型從輕型、中型到重型、超重型．裝機(jī)功率已發(fā)展到3×700kW。保護(hù)形式有：彈性聯(lián)軸器、限矩型液力耦合器、雙速電機(jī)、調(diào)速型液力耦合器、軟啟動(CST可控傳動裝置、閥控調(diào)速型液力耦合器、交流電機(jī)變頻調(diào)速技術(shù)三種軟啟動裝置)等等。
我國綜采機(jī)械化的應(yīng)用始于20世紀(jì)70年代末，經(jīng)過20多年的發(fā)展．目前我國中、小功率刮板輸送機(jī)已具備成型技術(shù)．并有成熟的制造能力，完全能夠滿足國內(nèi)市場的需求。大功率刮板輸送機(jī)通過成套引進(jìn)國外的裝備和技術(shù)，成功地進(jìn)行了國產(chǎn)化研制工作．并相繼推出了一些產(chǎn)品。
從總體水平上看．我國刮板輸送機(jī)發(fā)展現(xiàn)狀與國外相比還存在一些差距，主要表現(xiàn)在：基礎(chǔ)研究薄弱。缺少強(qiáng)有力的理論支持，計(jì)算少，靠經(jīng)驗(yàn)取值多，缺乏專門的開發(fā)分析軟件；受基礎(chǔ)工業(yè)水平的制約，國產(chǎn)輸送機(jī)制造質(zhì)量不穩(wěn)定。元部件的可靠性還有待提高：大功率刮板輸送機(jī)的關(guān)鍵部件仍需進(jìn)口，有待進(jìn)一步研發(fā)并國產(chǎn)化；安全性和可靠性的不穩(wěn)定。直接制約了煤礦的生產(chǎn)效率，從而不能從根本上降低使用成本；煤礦管理水平落后，資金不足．礦工不按操作規(guī)程操作等，也間接增加了輸送機(jī)發(fā)生故障的機(jī)會．從而不能最大限度地發(fā)揮設(shè)備的設(shè)計(jì)能力。
1.3國內(nèi)外刮板輸送機(jī)的技術(shù)特點(diǎn)及趨勢
1.3.1先進(jìn)產(chǎn)煤國家刮板輸送機(jī)的技術(shù)發(fā)展
一、先進(jìn)產(chǎn)煤國家刮輸送機(jī)的技術(shù)發(fā)展
（一）發(fā)展重點(diǎn)與代表機(jī)型
在不斷提高工作面單產(chǎn)和效率的總要求下，80年代初期，主要是對工作面刮板輸送機(jī)的結(jié)構(gòu)進(jìn)行改進(jìn)。如采用雙中心鏈、側(cè)卸機(jī)頭、封底溜槽和雙速電動機(jī)，增大溜槽、牽引鏈條等組件的強(qiáng)度及傳動功率等都有效地提高了刮板輸送機(jī)的運(yùn)輸能力和可靠性。80年代后期以來，工作面刮板輸送機(jī)技術(shù)發(fā)展可概括為“三大（大運(yùn)量、大運(yùn)距、大功率）、二重（重型溜槽、重型鏈條）、一新（自動監(jiān)測等新技術(shù)）”。以德國DBT公司制造的MTA—42—3×1000型軟起動刮板輸送機(jī)為例，其裝機(jī)容量為3×750KW，雙中心鏈2×φ42 /46mm，溜槽為軋焊結(jié)構(gòu)，溜槽能力可達(dá)4500t/h，在美國科羅拉多州塞浦露斯20英里礦與朗艾道公司制造的EL3000型安德森電牽引采煤機(jī)配合，于1997年6月創(chuàng)造月產(chǎn)990361t潔凈的世界紀(jì)錄。
其它如美國的朗艾道公司、久益公司、德國的哈爾巴赫布朗公司和DBT公司等，都在80年代至90年代推出了新型強(qiáng)力工作面刮板輸送機(jī)。
(二)已達(dá)到的主要技術(shù)指標(biāo)
進(jìn)入80年代以后，代表工作面刮板輸送機(jī)技術(shù)發(fā)展水平的主要指標(biāo)為：
1.大運(yùn)量
70年代末，工作面刮板輸送機(jī)運(yùn)量能力一般小于1000t/h，80年代中期達(dá)2000t/h，80年代末90年代初達(dá)到2500~3500t/h，目前已出現(xiàn)運(yùn)量達(dá)到4000 t/h以上的重型刮板輸送機(jī)。相應(yīng)的溜槽寬度從730~764mm增大980~1100mm以上，鏈上1m/s左右提高到1.3~1.4m/s以上，最高鏈速已達(dá)1.78m/s 。
2.長運(yùn)距
70年代末期，一般工作面刮板輸送機(jī)長度不超過200mm（只有德國在1979年平均長度達(dá)到223m）；80年代逐步增長到250m長的采煤工作面刮板輸送機(jī)平均長度為244m.目前美、英、德均已有超過300m長的采煤工作面和刮板輸送機(jī)，最長的工作面直徑從φ26~30mm增大到φ34~42mm，目前已出現(xiàn)φ46~52mm的鏈子。國外專家研究分析認(rèn)為，從設(shè)備投資、運(yùn)營成本、掘進(jìn)通風(fēng)、維修搬家等因素綜合考慮，工作面及刮輸送機(jī)長度在250左右時，技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)最為合理。
3.大功率
70年代末期，刮板輸送機(jī)驅(qū)動電動機(jī)單臺功率Nd≤200KW，最大裝機(jī)功率為2×200KW，80年代初期為（2~3）×（250~315）KW。目前實(shí)際運(yùn)行的刮板輸送機(jī)單臺電動機(jī)最大功率已達(dá)到或超過700KW，減速器傳動比i=1：40。相應(yīng)地，對于功率大于250~300KW電動機(jī)的供電電壓也從1000V左右升高到2300V、3300V、4160V或5000V。
4.長壽命與高可靠性
70年代，工作面刮板輸送機(jī)過煤量約為100萬t，80年代初期為200萬噸。目前重型刮板輸送機(jī)整機(jī)（大修周期）過煤量已達(dá)到400~600萬t（相當(dāng)于運(yùn)行3~4年）；組件工作壽命，φ30mm以上鏈條為200~300萬t（相當(dāng)于運(yùn)行1~2年），鏈輪為100~150萬t（約運(yùn)行1年左右），減速器設(shè)計(jì)壽命為12500~15000h，接鏈環(huán)的疲勞壽命達(dá)到70000次以上。
1.3.2我國刮板輸送機(jī)的技術(shù)改進(jìn)方向
1．技術(shù)先進(jìn)性。
隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步和市場的發(fā)展，輸送機(jī)的國際競爭將越來越激烈，對輸送機(jī)的設(shè)計(jì)水平和生產(chǎn)能力要求也越來越高，不僅要求造型科學(xué)、配套合理，在技術(shù)上不斷創(chuàng)新、完善，去適應(yīng)不斷變化著的使用條件，而且關(guān)鍵部件(如刮板鏈、減速器、保護(hù)裝置等)的設(shè)計(jì)或選用，要求與國際接軌，實(shí)現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)化。
2．性能可靠性。
設(shè)備的可靠性是進(jìn)行高效作業(yè)的根本保證。井下受場地、燈光等條件的限制，維修條件較差．有些高瓦斯礦井基本不具備現(xiàn)場維修的條件，一旦出現(xiàn)故障就會嚴(yán)重影響安全生產(chǎn)。因此，輸送機(jī)各部分的結(jié)構(gòu)型式、傳動方式、使用材料等，不僅要求設(shè)計(jì)合理，還要建立在實(shí)踐驗(yàn)證的基礎(chǔ)上。
3．設(shè)備安全性。
安全性是至關(guān)重要的環(huán)節(jié)。是所有設(shè)備必須具備的性能，同樣也貫穿在輸送機(jī)的設(shè)計(jì)、制造、使用過程中。目前國家高度重視煤礦安全生產(chǎn)，引起煤礦井下事故的除了瓦斯爆炸、透水、冒頂?shù)戎猓O(shè)備事故也會引起人員傷亡和財(cái)產(chǎn)損失。因此，輸送機(jī)各部件的防護(hù)裝置應(yīng)設(shè)計(jì)合理、安裝完備，在易發(fā)生事故的部位尤其要加強(qiáng)防護(hù)．防止因斷鏈、飛濺、高溫等引發(fā)人員傷亡事故。
4．機(jī)電液一體化趨勢明顯。
隨著實(shí)用型新技術(shù)的發(fā)展，大功率輸送機(jī)控制系統(tǒng)與保護(hù)裝置的機(jī)電液一體化趨勢越來越明顯。主要表現(xiàn)為：機(jī)頭部與機(jī)尾部功率分配、順序啟動，電機(jī)保護(hù)除過流保護(hù)、過熱保護(hù)外．增加過壓保護(hù)，閥控充液型液力耦合器的推廣使用。鏈條張力監(jiān)控及工況檢測和故障診斷等。雖然還有部分技術(shù)的實(shí)現(xiàn)與應(yīng)用尚需時日，但輸送機(jī)機(jī)電液一體化的發(fā)展趨勢不會變。隨著當(dāng)今世界綜采技術(shù)的發(fā)展和設(shè)計(jì)思路的不斷創(chuàng)新、高產(chǎn)高效工作面的相繼投產(chǎn)，大功率刮板輸送機(jī)的研制與開發(fā)已勢在必行，要加強(qiáng)計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)、模擬工況、仿真等技術(shù)的應(yīng)用。對此，應(yīng)該抓緊機(jī)遇．一方面提高現(xiàn)有機(jī)型的可靠性、安全性，降低事故發(fā)生率；另一方面要研制開發(fā)國產(chǎn)大功率刮板輸送機(jī)．盡快投入市場，提高與國外同類產(chǎn)品的競爭力，以適應(yīng)我國煤炭工業(yè)迅猛發(fā)展的需要。
1.4刮板輸送機(jī)類型及組成
刮板輸送機(jī)的類型很多，可按刮板鏈型式、卸載方式、中部槽結(jié)構(gòu)、采煤機(jī)牽引方式、電動機(jī)類型、承載重類型、整機(jī)適用條件分類。
按刮板鏈型式分為中單鏈型刮板輸送機(jī)、邊雙鏈型刮板輸送機(jī)、中雙鏈型刮板輸送機(jī)、準(zhǔn)邊雙鏈型刮板輸送機(jī)。按卸載方式分為端卸式刮板輸送機(jī)、側(cè)卸式刮板輸送機(jī)、直彎式刮板輸送機(jī)、交叉?zhèn)刃妒焦伟遢斔蜋C(jī)，現(xiàn)在重型、超重型刮板輸送機(jī)多用于交叉?zhèn)刃妒焦伟遢斔蜋C(jī)。按中部槽結(jié)構(gòu)分為開底式刮板輸送機(jī)、封底式刮板輸送機(jī)、分體中部槽刮板輸送機(jī)、整體焊接中部槽刮板輸送機(jī)、框架式中部槽刮板輸送機(jī)、鑄造式中部槽刮板輸送機(jī)。按采煤機(jī)牽引方式分為有鏈牽引采煤機(jī)用的刮板輸送機(jī)和無鏈牽引采煤機(jī)用的刮板輸送機(jī)。按電動機(jī)類型分為單速電動機(jī)刮板輸送機(jī)和雙速電動機(jī)刮板輸送機(jī)。按承重類型分為輕型刮板輸送機(jī)、中型刮板輸送機(jī)、重型刮板輸送機(jī)、超重型刮板輸送機(jī)。按整機(jī)適用條件分為緩傾斜中厚煤層刮板輸送機(jī)、緩傾斜薄煤層刮板輸送機(jī)、緩傾斜厚煤層大采高刮板輸送機(jī)、緩傾斜三軟煤層刮板輸送機(jī)、中厚煤層大傾角刮板輸送機(jī)、急傾斜厚煤層水平分段放頂煤及“三下”綜采刮板輸送機(jī)。
1.5刮板輸送機(jī)總體方案的確定
采用單速電機(jī)驅(qū)動，機(jī)頭雙傳動裝置、機(jī)尾單傳動裝置，交叉?zhèn)刃稒C(jī)頭，液壓鎖伸縮機(jī)尾，1750mm長鑄焊封底中部槽，147mm節(jié)距整體鍛造銷軌，Φ48×152mm緊湊型中雙鏈，48×152mm鏈輪組件，4000KN中部啞鈴聯(lián)接。是比較理想的更新?lián)Q代機(jī)型。
1.5.1．適用范圍
SGZ1000/3000型刮板輸送機(jī)適用于緩傾斜中厚煤層，長壁式回采工作面輸送煤炭。本機(jī)與滾筒采煤機(jī)、液壓支架、轉(zhuǎn)載機(jī)、破碎機(jī)、工作面運(yùn)輸巷可伸縮帶式輸送機(jī)及電控裝置相配套，實(shí)現(xiàn)綜合機(jī)械化采煤。
1.5.2．主要技術(shù)參數(shù)
主要技術(shù)參數(shù)及配套設(shè)備：
1.出廠長度----------------------400m
2.輸送量-------------------------3000t/h
3.裝機(jī)功率----------------------3×1000KW
4.電動機(jī)
（1）型號-----------------------YBSS2-1000
（2）額定功率-----------------1000KW
（3）額定電壓-----------------3300V
（4）冷卻方式-----------------水冷
5.中部槽
（1）規(guī)格（長×內(nèi)寬×高）----1750×1000×372
（2）結(jié)構(gòu)形式-----------------鑄焊封底
（3）聯(lián)接方式-----------------啞鈴銷
（4）聯(lián)接強(qiáng)度-----------------4000KN
6.刮板鏈
（1）型式-----------------------礦用高強(qiáng)度圓環(huán)鏈（中雙鏈）
（2）規(guī)格-----------------------48×152緊湊鏈
（3）鏈中心距------------------280mm
（4）刮板間距------------------6×152mm
7.卸載方式-----------------------交叉?zhèn)刃?
8.緊鏈方式------------------------液壓馬達(dá)緊鏈、液壓伸縮機(jī)尾輔助緊鏈
1.5.3整機(jī)主要部分
輸送機(jī)的組成，輸送機(jī)主要由機(jī)頭傳動部、機(jī)尾傳動部、中部槽、變線槽、電纜槽、刮板鏈、液壓張緊裝置、伸縮機(jī)尾控制裝置、減速器綜合監(jiān)控系統(tǒng)及工具等組成
1.5.4輸送機(jī)的傳動系統(tǒng)及組成
輸送機(jī)的傳動系統(tǒng)包括單速電動機(jī)、閥控充液式液力偶合器，液壓張緊裝置、減速器等，單速電動機(jī)通過閥控充液式液力偶合器將動力傳遞給減速器輸入軸；再由減速器輸出軸傳遞給鏈輪組件；鏈輪驅(qū)動封閉的刮板鏈按需要的方向運(yùn)行，完成輸送煤炭的任務(wù)。
輸送機(jī)主要零部件的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及作用。
（1）機(jī)頭傳動部
機(jī)頭傳動部與機(jī)尾部為輸送機(jī)的驅(qū)動裝置。機(jī)頭傳動部主要由機(jī)頭架、齒輪聯(lián)軸器、聯(lián)接墊架、傳動裝置、鏈輪組件、撥鏈器、舌板組件等組成。其中傳動裝置有平行布置和垂直布置各一個，并可根據(jù)工作面的實(shí)際情況分別安裝在機(jī)頭架的兩側(cè)。
1）機(jī)頭架
該機(jī)所采用的機(jī)頭架為交叉?zhèn)刃妒?，是用來安裝、支撐傳動裝置、鏈輪組件、舌板組件、撥鏈器等部件的架體；兩側(cè)均安裝傳動裝置。中板組件及下中板等形成了輸送機(jī)與轉(zhuǎn)載機(jī)相互獨(dú)立的刮板鏈運(yùn)行軌道。
機(jī)頭架為左、右對稱結(jié)構(gòu)，以適應(yīng)左、右工作面的互換。
機(jī)頭架上面設(shè)有可拆卸的機(jī)頭蓋板，前端設(shè)有可拆卸的前端板。在機(jī)頭蓋板、端面板上所設(shè)的孔是用來聯(lián)接犁煤板、轉(zhuǎn)載機(jī)尾過渡擋板的。在前端板上設(shè)蓋板，以觀察鏈輪與鏈條的運(yùn)行狀況。
2）機(jī)頭傳動裝置
平行布置的傳動裝置，減速器由自己設(shè)計(jì)，撫順YBSS2—1000型電動機(jī)、福伊特閥控高速型液力偶合器562DTPKWL2，液壓張緊裝置等組成。
垂直布置的傳動裝置主要由德國PW公司的PSPL—65Z/B型減速器、撫順YBSS2—1000型電動機(jī)、562DTPKWL閥控充液式液力偶合器等組成。
3）機(jī)頭鏈輪組件
鏈輪組件安裝于機(jī)頭架上，鏈輪組件采用從機(jī)頭架一側(cè)穿入的安裝方法。鏈輪組件為雙伸結(jié)構(gòu)，兩側(cè)均通過齒輪聯(lián)軸器和傳動裝置聯(lián)接。鏈輪組件采用遠(yuǎn)程注油方式，潤滑油為GB5903—1995工業(yè)閉式齒輪油L—CKD—等品460，油箱注滿為止，每季更換潤滑油一次。拆卸鏈輪組件可在不拆傳動裝置的情況下進(jìn)行。
七齒鏈輪與漸開線內(nèi)花鍵孔滾筒焊接，構(gòu)成鏈輪軸。鏈輪由優(yōu)質(zhì)合金鋼鍛造而成，齒形部分經(jīng)電解加工成型，鏈窩及齒形表面經(jīng)淬火處理。滾筒上的內(nèi)花鍵用來與減速器輸出軸聯(lián)接。
鏈輪軸上的軸承、軸承座、套及密封裝置為對稱布置。在傳動部一側(cè)安裝右透蓋、右端蓋和一組浮封環(huán)，在另一側(cè)安裝左透蓋和左端蓋。
4）撥鏈器
安裝撥鏈器時撥叉插入鏈輪齒的溝槽內(nèi)，由舌板組件將其固定在安裝位置，當(dāng)需要更換撥鏈器時，拆卸舌板組件，即可更換。撥鏈器的作用是：使刮板鏈的鏈條與鏈輪能順利的嚙合和分離，當(dāng)鏈輪組件與嚙合的圓環(huán)鏈脫開時，防止鏈環(huán)卡在鏈輪溝槽內(nèi)而不能在正常分離點(diǎn)脫開。
5）轉(zhuǎn)載機(jī)尾
本輸送機(jī)為交叉?zhèn)刃妒剑兽D(zhuǎn)載機(jī)尾安裝于輸送機(jī)機(jī)頭架上。
轉(zhuǎn)載機(jī)尾包括機(jī)尾架、鏈輪組件、舌板組件、蓋板組件、端板、卡板、銷軸等。
機(jī)尾架是支撐鏈輪組件的架體。將轉(zhuǎn)載機(jī)機(jī)尾架上的聯(lián)接耳插入輸送機(jī)機(jī)頭架的槽內(nèi)，并通過圓柱銷將轉(zhuǎn)載機(jī)尾和輸送機(jī)機(jī)頭架聯(lián)為一體。
（3）機(jī)尾傳動部
主要由機(jī)尾傳動裝置、伸縮機(jī)尾架、伸縮油缸、鏈輪組件、舌板組件、撥鏈器和機(jī)尾左、右油缸護(hù)罩等組成。
1）傳動裝置
機(jī)尾傳動部為平行布置，機(jī)尾傳動部中除機(jī)尾架、減速器、左、右壓鏈塊、聯(lián)接墊板、蓋板外，其余零部件均與機(jī)頭傳動部相同。
2）機(jī)尾架
機(jī)尾架由左、右側(cè)板、中板組件等焊接而成。機(jī)尾架上用于安裝鏈輪組件、舌板、撥鏈器以及和過渡槽聯(lián)接的結(jié)構(gòu)與機(jī)頭架相同。
3）伸縮機(jī)尾架、機(jī)尾伸縮液壓控制系統(tǒng)
伸縮機(jī)尾架由固定架體和活動機(jī)架組成，活動架體主要用來安裝、支撐傳動裝置、鏈輪組件、舌板、撥鏈器等部件，固定架體、活動機(jī)架通過伸縮油缸聯(lián)為一體。
伸縮油缸工作的作用是使機(jī)尾架活動機(jī)架伸出或縮回。
操縱機(jī)尾伸縮液壓控制系統(tǒng)使伸縮油缸動作以實(shí)現(xiàn)機(jī)尾架活動機(jī)架的伸出或縮回，配合液壓張緊裝置完成輸送機(jī)刮板鏈的張緊。
伸縮機(jī)尾輔助緊鏈可有效地減少輸送機(jī)緊鏈次數(shù)，工作過程：當(dāng)輸送機(jī)刮板鏈松馳時，操縱機(jī)尾伸縮液壓控制系統(tǒng)將伸縮油缸缸體伸出（機(jī)尾架活動機(jī)架伸出），液壓鎖自動鎖定，完成伸縮機(jī)尾的伸出動作；當(dāng)油缸行程達(dá)到時或機(jī)尾架活動機(jī)架需要縮回時，操縱液控系統(tǒng)將伸縮油缸缸體縮回（伸縮機(jī)尾活動架體縮回），操縱輸送機(jī)液壓張緊裝置及阻鏈器等，張緊輸送機(jī)刮板鏈。
4）機(jī)尾左、右油缸護(hù)罩
機(jī)尾左、右油缸護(hù)罩用于井下輸送機(jī)運(yùn)行時保護(hù)油缸及和油缸相聯(lián)接的接頭和高壓軟管等。
5）機(jī)尾鏈輪組件
鏈輪組件安裝于機(jī)尾架上，結(jié)構(gòu)等和機(jī)頭鏈輪組件一樣。
（4）中部槽、變線槽（抬高槽）
本輸送機(jī)采用鑄焊封底式溜槽，槽間采用鍛造啞鈴銷聯(lián)接。
本輸送機(jī)機(jī)頭部分、機(jī)尾部分各設(shè)有4節(jié)抬高變線槽，保證輸送機(jī)的卸載高度及采煤機(jī)的臥底量，便于采煤機(jī)自開缺口、沿工作面順利落煤。
（5）刮板鏈
輸送機(jī)刮板鏈為48×152緊湊型中雙鏈；刮板通過螺栓固定在圓環(huán)鏈的平環(huán)上；鏈段之間用接鏈環(huán)聯(lián)接，接鏈環(huán)必須遠(yuǎn)離刮板。刮板鏈出廠發(fā)貨時除整條圓環(huán)鏈外，還帶3、5、7、9環(huán)長的鏈條，用以調(diào)節(jié)輸送機(jī)整鏈的長度。
圓環(huán)鏈出廠時經(jīng)過嚴(yán)格的配對，安裝時必須配對組件，不得混裝。
2 傳動部的設(shè)計(jì)及計(jì)算
刮板輸送機(jī)是綜采工作面中工況條件惡劣、負(fù)載狀況復(fù)雜的關(guān)鍵運(yùn)輸設(shè)備。由于難起動，負(fù)載變化劇烈，多機(jī)驅(qū)動中各電機(jī)負(fù)載分配失衡和負(fù)載振蕩等問題，造成刮板輸送機(jī)傳動系統(tǒng)和鏈條組件中應(yīng)力過大，受沖擊厲害使溜槽磨損嚴(yán)重甚至電機(jī)燒毀損壞，直接影響刮板輸送機(jī)的可靠性及壽命。驅(qū)動裝置是刮板輸送機(jī)的心臟，其性能的好壞和功能的完善程度與刮板輸送機(jī)整機(jī)的運(yùn)行品質(zhì)、可靠性和壽命密切相關(guān)。我國綜采工作面刮板輸送機(jī)自70年代中期開發(fā)以來，取得了長足的進(jìn)步，其驅(qū)動裝置從性能和可靠性等各方面都有了大幅度的提高。80年代后期，我國成功地開發(fā)研制了雙速電機(jī)驅(qū)動裝置，有效地解決了刮板輸送機(jī)難起動的問題，降低了鏈條、鏈輪及溜槽的磨損，延長了刮板輸送機(jī)的使用壽命。但是，與國外先進(jìn)水平相比，還存在著很大差距。近十年來，國外各先進(jìn)的采煤國家，為適應(yīng)國際市場的需要，不斷加大刮板輸送機(jī)的功率，改進(jìn)驅(qū)動技術(shù)，完善了雙速電機(jī)驅(qū)動裝置，并開始采用可控軟起動技術(shù)，使刮板輸送機(jī)的輸送能力不斷增加，技術(shù)性能日趨完善，可靠性及壽命大幅度提高。鑒于國產(chǎn)刮板輸送機(jī)驅(qū)動裝置技術(shù)性能還比較落后，功能還不夠完善，嚴(yán)重制約著我國刮板輸送機(jī)整機(jī)性能的提高。因此。結(jié)合我國國情和需要，找出差距，充分吸收、借鑒國外先進(jìn)技術(shù)，盡快完善現(xiàn)有技機(jī)研究開發(fā)中的重要任務(wù)。
2.1電動機(jī)的選擇
設(shè)計(jì)要求傳動部功率為3×1000KW，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的含煤塵和瓦斯的空氣中絕對安全，而且電機(jī)工作要可靠，啟動轉(zhuǎn)矩大，過載能力強(qiáng)，效率高。所以選擇由撫順廠生產(chǎn)的三相異步防爆電動機(jī)，型號為YBSS2-1000 ；其主要參數(shù)如下：
額定功率：1000KW；
額定電壓：3300V；
額定轉(zhuǎn)速：1475r/min；
滿載效率：0.920；
絕緣等級： H；
滿載功率因數(shù)：0.85；
接線方式：Y；
質(zhì)量： 1380KG；
冷卻方式：外殼水冷
該電動機(jī)輸出軸連接閥控充液式力偶合器將動力傳遞給減速器輸入軸；再由減速器輸出軸傳遞給鏈輪組件。
2.2總傳動比及傳動比的分配
2.2.1刮板輸送機(jī)的選型計(jì)算
1.刮板輸送機(jī)輸送能力，按連續(xù)運(yùn)行方式進(jìn)行計(jì)算，其公式為
式中： —貨載最大橫斷面積，
—貨載在溜槽中的動堆積角，對原煤
—貨載的裝滿系數(shù)，
—貨載的散集容重，對原煤
—刮板輸送機(jī)鏈速，
2.估算減速器的輸出轉(zhuǎn)速
已知 、
、
式中： —鏈輪節(jié)圓的半徑；
—鏈輪旋轉(zhuǎn)的角速度；
—相遇點(diǎn)輪齒的圓周速度；
—水平線的夾角；
—鏈條水平運(yùn)動的瞬時速度。
角的大小等于相遇點(diǎn)輪齒的半徑與鏈輪縱軸線的夾角，這個夾角隨鏈輪的旋轉(zhuǎn)而變化，從相遇點(diǎn)剛開始嚙合時的逐漸減小到0，再逐漸增加到。鏈輪繼續(xù)旋轉(zhuǎn)，另一個輪齒在相遇點(diǎn)與鏈輪條嚙合，鏈條的速度就隨這個新的相遇點(diǎn)輪齒的運(yùn)動而變化。據(jù)此，式中的變化范圍為
式中：為一個鏈節(jié)所對應(yīng)的鏈輪圓心角。
鏈速的變化范圍為：
故
3.減速器的選用設(shè)計(jì)
本傳動部所用的減速器為圓錐—圓柱—行星輪減速器，這種傳動裝置承載能力大，結(jié)構(gòu)緊湊，體積小，重量輕，傳動比大，效率高，傳動平穩(wěn)，噪音小，便于實(shí)現(xiàn)大功率傳動，亦利于運(yùn)輸巷道布置及工作面端頭頂板維護(hù)，且易于實(shí)現(xiàn)工作面刮板輸送機(jī)機(jī)頭架與運(yùn)輸巷轉(zhuǎn)載機(jī)整體快速推移。
2.2.2總傳動比的確定
滾筒上截齒的切線速度，稱為截割速度，它可由滾筒的轉(zhuǎn)速和直徑計(jì)算而得，為了減少滾筒截割產(chǎn)生的細(xì)煤和粉塵，增大塊煤率，滾筒的轉(zhuǎn)速出現(xiàn)低速化的趨勢。滾筒轉(zhuǎn)速對滾筒截割和裝載過程影響都很大；但對粉塵生成和截齒使用壽命影響較大的是截割速度而不是滾筒轉(zhuǎn)速。
總傳動比
——電動機(jī)滿載轉(zhuǎn)速 r/min
——鏈輪轉(zhuǎn)速 r/min
2.2.3傳動比的分配
在進(jìn)行多級傳動系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)時，傳動比分配是一個重要環(huán)節(jié)，能否合理分配傳動比，將直接影響到傳動系統(tǒng)的外闊尺寸、重量、結(jié)構(gòu)、潤滑條件、成本及工作能力。多級傳動系統(tǒng)傳動比的確定有如下原則：
1.各級傳動的傳動比一般應(yīng)在常用值范圍內(nèi)，不應(yīng)超過所允許的最大值，以符合其傳動形式的工作特點(diǎn)，使減速器獲得最小外形。
2.各級傳動間應(yīng)做到尺寸協(xié)調(diào)、結(jié)構(gòu)勻稱；各傳動件彼此間不應(yīng)發(fā)生干涉碰撞；所有傳動零件應(yīng)便于安裝。
3.使各級傳動的承載能力接近相等，即要達(dá)到等強(qiáng)度。
4.使各級傳動中的大齒輪進(jìn)入油中的深度大致相等，從而使?jié)櫥容^方便。
由于刮板運(yùn)輸機(jī)在工作過程中常有過載和沖擊載荷，維修比較困難，空間限制又比較嚴(yán)格，故對行星齒輪減速裝置提出了很高要求。因此，這里先確定行星減速機(jī)構(gòu)的傳動比。
設(shè)計(jì)采用NGW型行星減速裝置，其工作原理如下圖所示（圖2.1）：
a太陽輪 b內(nèi)齒圈
c行星輪 x行星架
圖2.1 NGW型行星機(jī)構(gòu)
該行星齒輪傳動機(jī)構(gòu)主要由太陽輪a、內(nèi)齒圈b、行星輪c、行星架x等組成。傳動時，內(nèi)齒圈b固定不動，太陽輪a為主動輪，行星架x上的行星輪c繞自身的軸線ox—ox轉(zhuǎn)動，從而驅(qū)動行星架X回轉(zhuǎn)，實(shí)現(xiàn)減速。運(yùn)轉(zhuǎn)中，軸線ox—ox是轉(zhuǎn)動的。
這種型號的行星減速裝置，效率高、體積小、重量輕、結(jié)構(gòu)簡單、制造方便、傳動功率范圍大，可用于各種工作條件。因此，它用在采煤機(jī)截割部最后一級減速是合適的，該型號行星傳動減速機(jī)構(gòu)的使用效率為0.97～0.99,傳動比一般為2.1～13.7。如圖2.3，當(dāng)內(nèi)齒圈b固定，以太陽輪a為主動件，行星架c為從動件時，傳動比的推薦值為2.7～9。所以這里先定行星減速機(jī)構(gòu)傳動比：
則其他兩級減速機(jī)構(gòu)總傳動比：
根據(jù)前述多級減速齒輪的傳動比分配原則及齒輪不發(fā)生根切的最小齒數(shù)為17為依據(jù)，另參考刮板運(yùn)輸機(jī)傳動部各齒輪齒數(shù)分配原則，初定齒數(shù)及各級傳動比為：
2.3傳動部傳動計(jì)算
2.3.1各級傳動轉(zhuǎn)速、功率、轉(zhuǎn)矩
各軸轉(zhuǎn)速計(jì)算：
從電動機(jī)出來，各軸依次命名為Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ軸。
第一軸的轉(zhuǎn)速
第二軸的轉(zhuǎn)速
第三軸的轉(zhuǎn)速
各軸功率計(jì)算：
第一軸的功率
第二軸的轉(zhuǎn)速
第三軸的轉(zhuǎn)速
式中 ——聯(lián)軸器效率 =0.98
——閉式圓柱齒輪效率 =0.97
——滾動軸承 =0.99
各軸扭矩計(jì)算:
第一軸的功率
第二軸的轉(zhuǎn)速
第三軸的轉(zhuǎn)速
將上述計(jì)算結(jié)果列入下表（表2.1）：
軸號
輸出功率
P（kW）
轉(zhuǎn)速n(r/min)
輸出轉(zhuǎn)矩T/(N·m)
傳動比
Ⅰ軸
970.2
1475
6281.63
2.3
Ⅱ軸
931.68
641.3
13874.23
3.45
Ⅳ軸
894.69
185.88
45966.7
2.3.2 傳動部圓錐齒輪設(shè)計(jì)計(jì)算
具體設(shè)計(jì)參數(shù)及結(jié)果見下表，介紹齒輪傳動部分的設(shè)計(jì)方法和步驟。
設(shè)計(jì)項(xiàng)目及說明
結(jié)果
a、高速級直齒錐齒輪傳動設(shè)計(jì)
已知參數(shù)：、 、、
已知：兩錐齒輪軸交角，小齒輪懸臂布置，大齒輪兩端支承，長期工作，閉式錐齒輪傳動，先按接觸疲勞強(qiáng)度計(jì)算，再按接觸疲勞強(qiáng)度和抗彎強(qiáng)度校核計(jì)算。
i、接觸強(qiáng)度估算：
（1）選材料、熱處理方法、定精度等級。大、小齒輪均采用20CrMnMo，合金滲碳鋼，采用滲碳淬火，低溫回火，由圖查得，，；采用6級精度，即：6CGB11365,齒面粗糙度,
應(yīng)力循環(huán)次數(shù)
=60×1475×1×(3×350×20)
=1.8585×109 次 =1.8585×109 次
=1.8585×109/4.5
=4.13×108 次
=4.13×108 次
=4.13×108/2.74
=1.507×108 次
式中：
—齒輪轉(zhuǎn)速,
－齒輪每轉(zhuǎn)一圈時同一齒面的嚙合次數(shù)
－齒輪的工作壽命,h
（2）初步估算
選用直齒圓錐齒輪，按接觸強(qiáng)度進(jìn)行初步設(shè)計(jì)，即
載荷系數(shù) 得
齒數(shù)比
齒寬系數(shù) 取
材料配對系數(shù)
估算大端分度圓直徑
（3）主要幾何尺寸計(jì)算
齒數(shù)， 取
實(shí)際齒數(shù)比
分錐角
大端模數(shù)
按標(biāo)準(zhǔn)取
分度圓直徑
變位系數(shù)
齒寬中點(diǎn)分度圓直徑
外錐矩
中錐距
齒寬
大端齒頂高
大端齒根高
大端齒頂圓直徑:
齒根角
齒頂角
頂錐角
根錐角
冠頂距
安裝距，考慮齒輪結(jié)構(gòu)情況，以及輪冠距H的測量方便，取
輪冠距，
大端分度圓齒厚
大端分度圓弦齒厚
大端分度圓弦齒高
當(dāng)量齒數(shù)，
當(dāng)量齒輪分度圓直徑,
齒寬中點(diǎn)齒頂高,
當(dāng)量齒輪頂圓直徑,
齒寬中點(diǎn)模數(shù)
當(dāng)量齒輪基圓直徑,
嚙合線長度
端面重合度
（4）校核接觸強(qiáng)度
強(qiáng)度條件
計(jì)算接觸應(yīng)力
式中：
(查圖8-3-36)
（查圖8-3-34）
（查圖8-3-13）
（查圖8-3-13）
（見表8-3-102）
（見表8-3-102）
(見表8-3-102)
（查表8-3-31）
（見表8-3-103）
式中：
此式中： （查表8-3-112）
(查圖8-3-35)
（見表8-3-103）
則
（見表8-3-102和8-3-104）
則
許用接觸應(yīng)力
式中：
（查圖8-3-23）
（選100號輪油，運(yùn)動黏度，查圖8-3-19）
（查圖8-3-20）
（查圖8-3-21）
（查表8-3-102）
則
結(jié)論：，滿足接觸強(qiáng)度
（5）齒根彎曲強(qiáng)度校核
強(qiáng)度條件
計(jì)算齒根應(yīng)力
式中：
（見表8-3-102）
（見表8-3-105）
（見表8-3-102）
（查圖8-3-37）
（查圖8-3-38）
（查圖8-3-39）
（查圖8-3-14）
（查圖8-3-106）
則
許用接觸應(yīng)力
式中：
（見表8-3-106）
（見表8-3-106）
（查圖8-3-26）
（查圖8-3-24）
則：
結(jié)論：，滿足齒根彎曲強(qiáng)度。
=1.858×109 次
=4.13×108 次
=1.507×108 次
圓整成整數(shù)
圓整為
2.3.3 傳動部圓柱齒輪設(shè)計(jì)計(jì)算
具體設(shè)計(jì)參數(shù)及結(jié)果見下表，介紹齒輪傳動部分的設(shè)計(jì)方法和步驟。
設(shè)計(jì)項(xiàng)目及說明
結(jié)果
已知參數(shù)如下：
（1）選擇齒輪材料,確定和及精度等級參考表8-3-24和表8-3-25選擇兩齒輪材料：大、小齒輪均采用18Cr2Ni4WA，滲碳淬火 ,精度等級為6級。
（2）按齒面接觸強(qiáng)度設(shè)計(jì)計(jì)算
確定齒輪傳動精度等級，按
估取圓周速度
小輪分度圓直徑，由式得:
齒寬系數(shù) 查表6.9按齒輪相對軸承為非對稱布置，取=0.6（硬齒面）
小輪齒數(shù) 在推薦值20～40中選取=27
大輪齒數(shù),
齒數(shù)比
傳動比誤差
誤差在5%范圍內(nèi)，合適
小輪轉(zhuǎn)矩 ,得
載荷系數(shù) ,
使用系數(shù)，查表6-3，得
動載荷系數(shù)，由推薦值1.05～1.4，得初值
齒向載荷分布系數(shù)，由推薦值1.0～1.2，得
齒向載荷分布系數(shù)，由推薦值1.0～1.2，得
載荷系數(shù)
彈性系數(shù), 查表6.4
節(jié)點(diǎn)影響系數(shù) 查圖6-3
重合度系數(shù) 由推薦值0.85～0.92
許用接觸應(yīng)力 得
接觸疲勞極限應(yīng)力 查圖6-4
接觸強(qiáng)度的壽命系數(shù) ，應(yīng)力循環(huán)次數(shù)N 由式6-7
預(yù)設(shè)刮板輸送機(jī)每天工作20小時，每年工作350天，預(yù)期壽命為3年
查圖6-5 得
接觸強(qiáng)度最小安全系數(shù) 按一般可靠度查
=1.0～1.1，取
故的設(shè)計(jì)初值為：
齒輪模數(shù),
查表8-3 取
小輪分度圓直徑的參數(shù)圓整值
圓周速度：
與估取 相差很大，對取值影響很大，需要修正
修正
小輪分度圓直徑:
大輪分度圓直徑:
中心距:
齒寬
大輪齒寬
小輪齒寬 mm
（3）齒根彎曲疲勞強(qiáng)度校核計(jì)算
由式
齒形系數(shù) 查圖6.5 小輪
大輪
應(yīng)力修正系數(shù) 查圖6.5 小輪
大輪
重合度
重合度系數(shù)
許用彎曲應(yīng)力
彎曲疲勞極限應(yīng)力 查圖6-7 ，
彎曲壽命系數(shù)， 查圖6-8
尺寸系數(shù) 查圖6-9
安全系數(shù) 查圖8-27
則：
故
該對齒輪齒根彎曲強(qiáng)度能夠滿足要求。
（4）齒輪的幾何尺寸計(jì)算：
已知：齒頂高系數(shù)，頂隙系數(shù)
小齒圓柱齒輪的幾何尺寸
分度圓直徑：
齒頂高：
齒根高：
齒頂圓直徑：
齒頂圓直徑 ：
齒根圓直徑：
基圓直徑
分度圓齒距
基圓齒距
分度圓齒厚
分度圓齒槽寬
頂隙
標(biāo)準(zhǔn)中心距
大齒圓柱齒輪的幾何尺寸
分度圓直徑：
齒頂高：
齒根高：
齒頂圓直徑：
齒頂圓直徑
齒根圓直徑：
基圓直徑
分度圓齒距
基圓齒距
分度圓齒厚
分度圓齒槽寬
=0.6
圓整
圓整
2.3.4傳動部行星機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)計(jì)算
⑴配齒計(jì)算
取行星輪數(shù)目，過多會使其載荷均衡困難，過少又發(fā)揮不了行星齒輪傳動的優(yōu)點(diǎn)。
各輪齒數(shù)按公式
進(jìn)行配齒計(jì)算，計(jì)算中根據(jù)并適當(dāng)調(diào)整，使C等于整數(shù)，再求出，應(yīng)盡可能取質(zhì)數(shù)，并使。適當(dāng)調(diào)整，使c為整數(shù)。
則
所以
這些符合取質(zhì)數(shù)，整數(shù)，整數(shù)，且及無公約數(shù)，整數(shù)的NGW型配齒要求。
⑵初步計(jì)算齒輪的主要參數(shù)
輸入轉(zhuǎn)距
因傳動中有一個或兩個基本構(gòu)件浮動動作為均載機(jī)構(gòu)，且齒輪精度低于6級，所以取載荷不均勻系數(shù)
。
在一對A-C傳動中，小齒輪（太陽輪）傳遞的扭矩
太陽輪a和行星輪c的材料均采用20CrNi2MoA調(diào)質(zhì)，滲碳淬火，齒面硬度57~61HRC，據(jù)圖查得和，太陽輪a和行星輪c的加工精度為6級；內(nèi)齒輪b采用42CrMo，調(diào)質(zhì)，表面淬火，硬度262~293HB，，，內(nèi)齒輪b的加工精度為7級。
1）按齒面接觸強(qiáng)度，計(jì)算太陽輪分度圓直徑，按式（7.3-5）進(jìn)行計(jì)算
代號
名稱
說明
取值
使用系數(shù)
均勻平穩(wěn)
1
行星輪間載
荷分配系數(shù)
,行星架浮動，6級精度
1.15
綜合系數(shù)
，高精度硬度齒面，靜定結(jié)構(gòu)，降低取值
2.6
取768，則太陽輪分度直徑，由表7.2-3確定齒寬系數(shù)
太陽輪分度圓直徑
2）按彎曲強(qiáng)度初算模數(shù)，按式（7.3-6）進(jìn)行計(jì)算。式中、同前，
其余系數(shù)見下式
算式系數(shù)
行星輪間載荷不均衡系
（ ）
綜合系數(shù)
齒輪齒形系數(shù)
則有：
若取,則太陽輪分度圓直徑，與接觸強(qiáng)度初算結(jié)果接近，初定，進(jìn)行接觸彎曲疲勞強(qiáng)度計(jì)算
⑶計(jì)算A-C傳動的實(shí)際中心距和嚙合角取模數(shù)，則實(shí)際中心距
因?yàn)橹饼X輪高變位，則
所以
⑷計(jì)算C-B傳動的中心距和嚙合角
實(shí)際中心距：
因?yàn)橹行木嘧儎酉禂?shù)，所以嚙合角
⑸幾何尺寸計(jì)算
該行星齒輪采用正角度變位：使
1)根據(jù)選擇齒數(shù)條件，確定太陽輪齒數(shù)，內(nèi)齒輪齒數(shù)和行星齒輪齒數(shù)
2）從提高接觸強(qiáng)度出發(fā)或視其具體設(shè)計(jì)條件，按圖2.2-9初選嚙合副的變位系數(shù)和，在圖2.2-9的橫坐標(biāo)上找到的點(diǎn)處向上引垂線，與線圖的上邊界交于點(diǎn)，點(diǎn)處的嚙合角值，即為時的最大許用嚙合角。取嚙合角為。
點(diǎn)的縱坐標(biāo)值即為所求的總變位系數(shù)（若須圓整中心距，可以適當(dāng)調(diào)整總變位系數(shù)）。
由于齒數(shù)比，故應(yīng)按斜線②分配變位系數(shù)。自點(diǎn)做水平線與斜線②交于點(diǎn)，則點(diǎn)的橫坐標(biāo)值即為，得。
故。
中心距變動系數(shù)
中心距為
齒頂高變動系數(shù)
齒頂高變動系數(shù)
①分度圓直徑
②齒頂高
。
③齒根高
④齒高
⑤齒頂圓直徑
為了避免小齒輪過渡曲線干涉，應(yīng)滿足下式，即
式中
即
滿足條件
⑹齒根圓直徑
(5)裝配條件的驗(yàn)算
對于所設(shè)計(jì)的上述行星齒輪傳動應(yīng)滿足如下的裝配條件。
①鄰接條件 按公式驗(yàn)算其鄰接條件，即
將已知的、和值代入上式，則得
即滿足鄰接條件。
②同心條件 按公式驗(yàn)算該公式2K－H型行星傳動的同心條件，即
各齒輪副的嚙合為和，且，和。代入上式，即得
則滿足同心條件。
③安裝條件驗(yàn)算 按公式驗(yàn)算其安裝條件，即得
所以，滿足其安裝條件。
（6）驗(yàn)算A-C傳動的接觸強(qiáng)度和彎曲強(qiáng)度
強(qiáng)度計(jì)算所用公式同定軸線齒輪傳動，但確定和所用的圓周速度用相對于行星架的圓周速度
則
動載系數(shù)
速度系數(shù)由表6-11查得
① 確定計(jì)算公式中的其他系數(shù)
使用系數(shù)
使用系數(shù)按輕微沖擊得
行星輪間載荷不均勻系數(shù) 查表7.8-2 =1.1
齒間載荷分布系數(shù)，：
彎曲強(qiáng)度計(jì)算時，
接觸強(qiáng)度計(jì)算是，
式中 及——齒輪相對于行星架的圓周速度及大齒輪齒面硬度對，的影響系數(shù)，按表選取
——齒寬和行星輪數(shù)目對，的影響系數(shù)。
對于圓柱直齒傳動，如果行星架剛性好，行星輪對稱布置或者行星輪采用調(diào)位軸承，則使太陽輪和行星輪的軸線偏斜可以忽略不計(jì)，值可由圖6-10查取。
由圖查得=1.35，代入上式，則得
求齒間載荷分配系數(shù)，。
先求端面重合度
式中
則
因?yàn)槭侵饼X齒輪，總重合度=
所以 =
節(jié)點(diǎn)區(qū)域系數(shù)：
查表得節(jié)點(diǎn)區(qū)域系數(shù)
彈性系數(shù)：
接觸強(qiáng)度計(jì)算的重合度系數(shù)：
接觸強(qiáng)度計(jì)算的螺旋角系數(shù)：
接觸強(qiáng)度計(jì)算的壽命系數(shù)
因?yàn)楫?dāng)量循環(huán)次數(shù)，則 。
最小安全系數(shù)：取=1.25
潤滑劑系數(shù)，考慮用220號中載荷極壓油，查圖2.5 -16，取=1.06。
粗糙度系數(shù)，
按，由表2.5-36公式計(jì)算
查圖2.5-18，取=0.99。
齒面工作硬化系數(shù)：取=1。
接觸強(qiáng)度計(jì)算的尺寸系數(shù)
兩齒面均為硬齒面，查圖2.5-20，=1
② A-C傳動接觸強(qiáng)度驗(yàn)算
計(jì)算接觸應(yīng)力，由式（6-6）
按式（6-7）許用接觸應(yīng)力
計(jì)算結(jié)果，A-C接觸強(qiáng)度通過。用20CrNi2MoA調(diào)質(zhì)后滲碳淬火，安全可靠。
③ A-C傳動彎曲強(qiáng)度驗(yàn)算
1）按式（6-15）齒根應(yīng)力為
式中 -行星輪間載荷分配不均勻系數(shù)
-齒形系數(shù)，由圖2.5-27查取
，
-應(yīng)力修正系數(shù)，由圖2.5-36查取
，
-彎曲強(qiáng)度計(jì)算的重合度系數(shù)
-彎曲強(qiáng)度計(jì)算的螺旋角系數(shù)，因?yàn)槭侵饼X，取=1
2）許用齒根應(yīng)力
式中 ——試驗(yàn)齒輪的齒根彎曲疲勞極限，N/mm2
——試驗(yàn)齒輪的應(yīng)力修正系數(shù)，采用本書的值時，取=2.0；
——計(jì)算彎曲強(qiáng)度的壽命系數(shù)，取=1.1；
——相對齒根圓角敏感系數(shù)，查圖2.5-46，取=1；
——相對齒根表面強(qiáng)度的尺寸狀況系數(shù)，查圖2.5-47，
故
取。
由強(qiáng)度條件
故 20CrNi2MoA調(diào)質(zhì)、滲碳淬火，。A-C的材質(zhì)通過彎曲強(qiáng)度驗(yàn)算。
7）驗(yàn)算C-B傳動大接觸強(qiáng)度和彎曲強(qiáng)度
①根據(jù)A-C傳動的來確定C-B傳動的接觸應(yīng)力，因?yàn)镃-B傳動為內(nèi)嚙合，，所以
②核算內(nèi)齒輪材料的接觸疲勞驗(yàn)算
由，按式6-13有
40CrMo調(diào)質(zhì)，表面淬火，，則內(nèi)齒輪用40CrMo調(diào)質(zhì)材料，接觸強(qiáng)度符合要求。
3）彎曲強(qiáng)度的驗(yàn)算
只對內(nèi)齒輪進(jìn)行驗(yàn)算，按式6-15計(jì)算齒根應(yīng)力，其大小和A-C傳動的外嚙合一樣，即
2）許用齒根應(yīng)力
由強(qiáng)度條件
40CrMo調(diào)質(zhì)材料，所以C-B傳動中的內(nèi)齒輪彎曲強(qiáng)度符合要求。
2.3.5軸的設(shè)計(jì)及校核
1）輸入軸上的轉(zhuǎn)矩
2）求作用在錐齒輪上的力
錐齒輪的受力分析
圓周力
徑向力和軸向力
3）確定軸的最小直徑
選取軸的材料為45鋼，調(diào)質(zhì)處理。初估軸的最小直徑，取，可得:
軸的結(jié)構(gòu)如圖2.2所示：
圖2.2 輸入軸的結(jié)構(gòu)圖
軸段① 用于安裝液力聯(lián)軸器，其直徑應(yīng)該與液力聯(lián)軸器的孔徑相配合。所選液力偶合器為福伊特閥控高速型液力偶合器562DTPKWL2型偶合器，故取軸段①的直徑 ,其長度取
軸段② 為了半聯(lián)軸器的軸向定位，軸段①左端制出定位軸肩，取軸肩高度，所以軸段②的直徑 ，該軸段放軸承端蓋，其長度取。
軸段③ 為了第4軸段軸承更好的固定，軸段3用鎖緊螺母和止動墊圈緊固，這種方法結(jié)構(gòu)簡單、拆裝方便、緊固可靠，取，。
軸段④ 為便于裝拆軸承內(nèi)圈，且符合標(biāo)準(zhǔn)軸承內(nèi)徑 ，選用圓錐滾子軸承，取，選用32232型圓錐滾子軸承，尺寸 ,
軸段⑤ 該軸段安裝滾動軸承，選用圓柱滾子軸承，取，選用NU234型圓柱滾子軸承，尺寸 ,。
軸段⑥ 該軸段與錐齒輪做成一體，錐齒輪做成齒輪軸，取，。
4)、繪制軸的彎矩圖和扭矩圖：
1.輸入軸：
（1）求軸承反力：
H水平面：
V垂直面：
（2）求齒寬中心處彎矩：
H水平面：
V垂直面：
（3）合成彎矩：
扭矩T：
4)、按彎扭合成強(qiáng)度校核軸的強(qiáng)度：
當(dāng)量彎Mca=，取折合系數(shù)a=0.6,
5）校核軸的強(qiáng)度
軸的材料為45鋼，調(diào)質(zhì)處理。由表4-1查得，，則
軸的計(jì)算應(yīng)力為
根據(jù)計(jì)算結(jié)果可知，該軸滿足強(qiáng)度要求。
軸設(shè)計(jì)時所用到的表和圖，參考《機(jī)械設(shè)計(jì)工程學(xué)[Ⅱ]》。
彎扭圖、扭矩圖見下面
圖2.3 輸入軸受力分析圖
（2）中間軸的設(shè)計(jì)
1）確定軸的最小直徑
選取軸的材料為40CrNi ，調(diào)質(zhì)處理。初估軸的最小直徑，取，可得:
軸的結(jié)構(gòu)如圖2.4所示：
圖2.4 中間軸的結(jié)構(gòu)圖
軸段① 該軸段安裝圓錐滾子軸承，取，選用32226型，尺寸為 ，長度等于滾動軸承的寬度與軸套的寬度的和，軸套是為了軸向固定滾動軸承，取。
軸段② 該軸段用于安裝錐齒輪，用普通平鍵連接，取軸肩高度 ,，。
軸段③ 該段做成齒輪軸， ；
軸段④ 做成軸肩， ,；
軸段⑤ 該軸段安裝圓錐滾子軸承，取，選用32032型，尺寸為 ，。
c：繪制軸的彎矩圖和扭矩圖
1）中間軸上的轉(zhuǎn)矩
2）求作用在錐齒輪上的力
大錐齒輪的受力與小錐齒輪的受力存在著一種關(guān)系,所以可以由輸入軸的受力分析得
小直齒圓柱齒輪的受力分析:
（1）求軸承反力：
H水平面：
V垂直面：
（2）求齒寬中心處彎矩：
H水平面：
V垂直面：
（3）合成彎矩：
扭矩T：
4)、按彎扭合成強(qiáng)度校核軸的強(qiáng)度：
當(dāng)量彎Mca=，取折合系數(shù)a=0.6,
5）校核軸的強(qiáng)度
軸的材料為45鋼，調(diào)質(zhì)處理。由表4-1查得，，則
軸的計(jì)算應(yīng)力為
根據(jù)計(jì)算結(jié)果可知，該軸滿足強(qiáng)度要求。彎扭圖、扭矩圖見下面
圖2.5 輸入軸受力分析圖
（3）輸出軸
選取軸的材料為40Cr ，調(diào)質(zhì)處理。初估軸的最小直徑，取，可得:
軸段① 該軸段安裝圓柱滾子軸承，取,選用NU340型，尺寸為 。
軸段② 該軸段安裝大圓柱齒輪和設(shè)計(jì)浮動聯(lián)軸器，為了與太陽輪軸聯(lián)接，此軸段設(shè)計(jì)的比較復(fù)雜。
(4)太陽輪軸
選取軸的材料為40CrNi ，調(diào)質(zhì)處理。初估軸的最小直徑，取，可得:
（5）行星齒輪軸的校核
初步確定軸的徑
1）軸上的轉(zhuǎn)矩
2）求作用在齒輪上的力
行星輪軸上的齒輪分度圓直徑為
圓周力和徑向力的大小如下：
3）校核軸的強(qiáng)度
取行星輪與行星架之間的間隙，則跨距長度,可以將它看成跨距為的雙支點(diǎn)梁，而兩個軸承在齒輪內(nèi)部支承，可以認(rèn)為是整個跨度承受均布載荷
危險截面為跨距中間的彎矩
軸的材料為，調(diào)質(zhì)處理。由表查得，查得材料許用應(yīng)力
由式得軸的計(jì)算應(yīng)力為
強(qiáng)度足夠，該軸安全。
2.3.6 軸承的壽命校核
1．對第一軸的軸承32232和NU234進(jìn)行壽命計(jì)算
查手冊，軸承32232的主要性能參數(shù)為：，
，，，
軸承NU234的主要性能參數(shù)為：，
（1）計(jì)算軸承支反力
1）采用在軸的校核中的數(shù)據(jù)
2）合成支反力
由于此結(jié)構(gòu)比較特殊，一端采用外圈無擋邊圓柱滾子軸承，另一端成對安裝圓錐滾子軸承（面對面），特點(diǎn)是可承受較大的徑、軸向載荷，結(jié)構(gòu)簡單，調(diào)整方便。根據(jù)這一結(jié)構(gòu)，圓錐齒輪所產(chǎn)生的軸向力被面對面安裝的圓錐齒輪承受，圓柱滾子軸承只承受徑向力。
圖2.6 靜不定支承結(jié)構(gòu)
成對安裝兩個同一型號的角接觸軸承，可按雙列軸承進(jìn)行壽命計(jì)算，其額定動載荷和當(dāng)量動載均應(yīng)取雙列軸承的數(shù)值。則雙列軸承的額定動載荷為：
3）軸承的派生軸向力
4）軸承所受的軸向載荷
5）計(jì)算軸承所受的當(dāng)量動載荷
軸承工作時有中等沖擊，查得載荷系數(shù)
因 查表得
故
因圓柱滾子軸承只承受徑向力，
故
6）軸承壽命
因 ，故應(yīng)按計(jì)算，由表取溫度系數(shù)。按式計(jì)算軸承壽命 ：