2139 MJ300700－WD型電牽引采煤機(jī)截割部設(shè)計(jì)

2139 MJ300700－WD型電牽引采煤機(jī)截割部設(shè)計(jì),mj300700,wd,牽引,采煤,機(jī)截割部,設(shè)計(jì) 目 錄1 緒論 ..........................................................11.1 我國(guó)采煤機(jī) 30 多年的發(fā)展進(jìn)程 ................................11.1.1 20 世紀(jì) 70 年代是我國(guó)綜合機(jī)械化采煤起步階段 .............11.1.2 20 世紀(jì) 80 年代是我國(guó)采煤機(jī)發(fā)展的興旺時(shí)期 ...............11.1.3 20 世紀(jì) 90 年代至今是我國(guó)電牽引采煤機(jī)發(fā)展的時(shí)代 .........21.2 國(guó)際上電牽引采煤機(jī)的技術(shù)發(fā)展?fàn)顩r ..........................41.3　 國(guó)內(nèi)電牽引采煤機(jī)的發(fā)展?fàn)顩r ...............................52 總體方案的確定 .................................................62.1MG300/700-WD 型采煤機(jī)簡(jiǎn)介 ...................................62.1.1 概述 ...................................................62.1.2 主要技術(shù)參數(shù) ...........................................72.1.3 結(jié)構(gòu)特點(diǎn) ...............................................72.2 搖臂結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案的確定 .....................................72.3 截割部電動(dòng)機(jī)的選擇 .........................................72.4 傳動(dòng)方案的確定 .............................................82.4.1 傳動(dòng)比的確定 ...........................................82.4.2 傳動(dòng)比的分配 ...........................................93 傳動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì) ...............................................113.1 各級(jí)傳動(dòng)轉(zhuǎn)速、功率、轉(zhuǎn)矩的確定 ............................113.2 齒輪設(shè)計(jì)及強(qiáng)度效核 ........................................133.3　 軸的設(shè)計(jì)及強(qiáng)度效核 ......................................233.3.1 先確定Ⅲ軸 ............................................233.3.2 軸 4 的設(shè)計(jì)及強(qiáng)度效核 ..................................293.3.3 惰一軸的設(shè)計(jì) ..........................................354 行星傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)過(guò)程 .......................................375 采煤機(jī)的使用與維護(hù) ...........................................575.1 采煤機(jī)使用過(guò)程中常見故障與處理 ............................575.2 大功率采煤機(jī)截割部溫升過(guò)高現(xiàn)象及解決方法 ..................585.3 采煤機(jī)軸承的維護(hù)及漏油的防治 ..............................59 5.4 煤礦機(jī)械傳動(dòng)齒輪失效的改進(jìn)途徑 ............................615.5 硬齒面齒輪的疲勞失效及對(duì)策 ................................65總結(jié) ...........................................................68參考文獻(xiàn) .......................................................69致 謝 .........................................................70 中國(guó)礦業(yè)大學(xué) 2007 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 第 1 頁(yè)1 緒論1.1 我國(guó)采煤機(jī) 30 多年的發(fā)展進(jìn)程1.1.1 20 世紀(jì) 70 年代是我國(guó)綜合機(jī)械化采煤起步階段20 世紀(jì) 70 年代初期，煤炭科學(xué)研究總院上海分院集中主要科技骨干，研制出綜采面配套的 MD-150 型雙滾筒采煤機(jī)，另一方面改進(jìn)普采配套的DY100 型、DY150 型單滾筒采煤機(jī)；70 年代中后期，制造出 MLS3-170 型雙滾筒采煤機(jī)。20 世紀(jì) 70 年代我國(guó)采煤機(jī)的發(fā)展有以下特點(diǎn)：1．裝機(jī)功率小例如，MLS3-170 型雙滾筒采煤機(jī)，裝機(jī)功率 170KW；KD-150 型雙滾筒采煤機(jī)，裝機(jī)功率 150KW；DY-100 和 DY-150 型單滾筒采煤機(jī)，裝機(jī)功率 100KW 和 150KW。2．有鏈牽引，輸出牽引力小此時(shí)期的采煤機(jī)牽引方式都是圓環(huán)鏈輪與牽引鏈輪嚙合傳動(dòng)，傳遞牽引力小，牽引力在 200KN 以下。3．牽引速度低由于受液壓元部件可靠性的限制，設(shè)計(jì)的牽引力功率較小，牽引速度一般不超過(guò) 6m /min 。4．自開切口差由于雙滾筒采煤機(jī)搖臂短,又都是有鏈牽引,很難割透兩端頭,且容易留下三角煤,故需要人工清理,單滾筒采煤機(jī)更是如此.5．工作可靠性較差我國(guó)基礎(chǔ)工業(yè)比較薄弱,元部件質(zhì)量較差,反映在采煤機(jī)的壽命普遍較低,特別是液壓元部件的損壞比較嚴(yán)重。1.1.2 20 世紀(jì) 80 年代是我國(guó)采煤機(jī)發(fā)展的興旺時(shí)期20 世紀(jì) 70 年代后期，我國(guó)總共引進(jìn) 143 套綜采成套設(shè)備。世界主要采煤機(jī)生產(chǎn)國(guó)如英國(guó)、德國(guó)、法國(guó)、波蘭、日本等都進(jìn)入中國(guó)市場(chǎng)，其技術(shù)也展示在中國(guó)人的面前，為我們深入了解外國(guó)技術(shù)和掌握這些技術(shù)創(chuàng)造了條件，同時(shí)通過(guò) 20 世紀(jì) 70 年代自行研制采煤機(jī)的實(shí)踐，獲得了成功和失敗的經(jīng)驗(yàn)與教訓(xùn)，確立了我國(guó)采煤機(jī)的發(fā)展方向，即仿制和自行研制并舉。 中國(guó)礦業(yè)大學(xué) 2007 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 第 2 頁(yè)解決難采煤層的問(wèn)題是 20 世紀(jì) 80 年代重大課題之一：具體的課題是薄煤層綜合機(jī)械化成套設(shè)備的研制：大傾角綜采成套設(shè)備的研制：“三硬” 、“三軟”4．5m 一次采全高綜采設(shè)備的研制：解決短工作面的開采問(wèn)題，短煤臂采煤機(jī)的研制。據(jù)初步統(tǒng)計(jì)，20 世紀(jì) 80 年代自行開發(fā)和研制的采煤機(jī)品種有 50 余種，是我國(guó)采煤機(jī)收獲的年代，基本滿足我國(guó)各種煤層開采的需要，大量依靠進(jìn)口的年代已一去不復(fù)返了。20 世紀(jì) 80 年代采煤機(jī)的發(fā)展有如下特點(diǎn)：1．重視采煤機(jī)系列的開發(fā)，擴(kuò)大使用范圍20 世紀(jì) 70 年代開發(fā)的采煤機(jī)，一種類型只有一個(gè)品種，十分單一，覆蓋面小，很難滿足不同煤層開采需要。20 世紀(jì) 80 年代起重視系列化采煤機(jī)的開發(fā)工作，一種功率的采煤機(jī)可以派生出多種機(jī)型，主要元部件在不同功率的采煤機(jī)上都能通用，這樣不僅擴(kuò)大了工作面的適應(yīng)范圍，而且便于用戶配件的管理。采煤機(jī)系列化是 20 世紀(jì) 80 年代采煤機(jī)發(fā)展中非常突出的特點(diǎn)。2．元部件攻關(guān)先行，促使采煤機(jī)工作可靠性的提高總結(jié) 20 世紀(jì) 70 年代采煤機(jī)開發(fā)中的經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)，元部件的可靠性直接決定采煤機(jī)開發(fā)的成功率，所以功關(guān)內(nèi)容為：主電機(jī)的攻關(guān)，以解決燒機(jī)的現(xiàn)象；齒輪攻關(guān)，從選擇材質(zhì)上，熱處理工藝上著手，學(xué)習(xí)國(guó)內(nèi)外先進(jìn)技術(shù)成功經(jīng)驗(yàn)，以德國(guó)齒輪為目標(biāo)進(jìn)行攻關(guān)，達(dá)到預(yù)期目的，解決了低速重載齒輪早失效的問(wèn)題：液壓系統(tǒng)和液壓元部件的攻關(guān)，主油泵和油馬達(dá)的可靠性直接影響牽引部工作的可靠性，在 20 世紀(jì) 80 年代中期，把斜軸泵、斜軸馬達(dá)、閥組和調(diào)速機(jī)構(gòu)等都列入重點(diǎn)攻關(guān)內(nèi)容。3．無(wú)鏈牽引的推廣使用，使采煤機(jī)工作平穩(wěn)，使用安全在引進(jìn)大功率采煤機(jī)的同時(shí)，無(wú)鏈牽引技術(shù)傳入中國(guó)，德國(guó)艾柯夫公司的銷軌式無(wú)鏈牽引和英國(guó)安德森公司的齒軌式無(wú)鏈牽引占絕大多數(shù)，而且技術(shù)成熟。為此，我國(guó)研制采煤機(jī)的無(wú)鏈牽引都向引進(jìn)機(jī)組的結(jié)構(gòu)上靠攏。仿制和引進(jìn)技術(shù)生產(chǎn)的采煤機(jī)更是如此。無(wú)鏈牽引使采煤機(jī)工作平穩(wěn)，使用安全，承受的牽引力大，因此，得到用戶的廣泛歡迎，大功率采煤機(jī)都采用無(wú)鏈牽引系統(tǒng)。1.1.3 20 世紀(jì) 90 年代至今是我國(guó)電牽引采煤機(jī)發(fā)展的時(shí)代進(jìn)入 20 世紀(jì) 90 年代后，隨著煤炭生產(chǎn)向集約化方向發(fā)展，減員提效，提高工作面單產(chǎn)成為煤炭發(fā)展的主流，發(fā)展高產(chǎn)高效工作面勢(shì)在必行，此采煤機(jī)開發(fā)研制圍繞高產(chǎn)高效的要求進(jìn)行，其主要方向是： 中國(guó)礦業(yè)大學(xué) 2007 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 第 3 頁(yè)（1）大功率高參數(shù)的液壓牽引采煤機(jī)：最具代表性的機(jī)型是MG2X400－W 型采煤機(jī)。（2）高性能電牽引采煤機(jī)：電牽引采煤機(jī)的研制從 20 世紀(jì) 80 年代開始起步，20 世紀(jì) 90 年代全面發(fā)展，電牽引的發(fā)展存在直流和交流兩種技術(shù)途徑。進(jìn)入 20 世紀(jì) 90 年代后，交流變頻調(diào)速技術(shù)在中厚煤層采煤機(jī)中推廣使用，上海分院先后開發(fā)成功 MG200/500-WD、 MG200/450-BWD、 MG250/600-WD、 MG400/920-WD 和 MG450/1020-WD 等采煤機(jī)，變頻調(diào)速箱可以是機(jī)載，也可以是非機(jī)載。另外派生出 8 種機(jī)型，都已投入使用，取得較好的效果。太原礦山機(jī)械廠在引進(jìn)英國(guó) Electra1000 直流電牽引全套技術(shù)的基礎(chǔ)上，開發(fā)出 MG400/900-WD 和 MG250/600-WD 型兩種電牽引采煤機(jī)，雞西煤機(jī)廠、遼源煤機(jī)廠也開發(fā)了交流電牽引采煤機(jī)。國(guó)產(chǎn)電牽引采煤機(jī)雖然發(fā)展速度很快，但在性能和可靠性上與世界先進(jìn)國(guó)家的 I 采煤機(jī)相比，還存在較大的差距，所以一些有實(shí)力的礦務(wù)局，在裝備高產(chǎn)高效工作面時(shí)，把目光移到國(guó)外，進(jìn)口國(guó)外先進(jìn)電牽引采煤機(jī)。如神府華能集團(tuán)引進(jìn)美國(guó)的 7LS、6LS 電牽引采煤機(jī)；兗州礦業(yè)集團(tuán)公司引進(jìn)德國(guó)的 SL-500 型和日本的 MCLE-DR102 型交流電牽引采煤機(jī)，但由于價(jià)格昂貴，故引進(jìn)數(shù)量較少，90 年代采煤機(jī)技術(shù)發(fā)展的特點(diǎn)如下：1．多電機(jī)驅(qū)動(dòng)橫向布置的總體結(jié)構(gòu)成為電牽引采煤機(jī)發(fā)展的主流我國(guó)開發(fā)的電牽引采煤機(jī)，一般都采用橫向布置。各大部件由單獨(dú)的電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)，傳動(dòng)系統(tǒng)彼此獨(dú)立，無(wú)動(dòng)力傳遞，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，拆裝方便，因而有取代電動(dòng)機(jī)縱向布置的趨勢(shì)。2．我國(guó)采煤機(jī)的主要參數(shù)與世界先進(jìn)水平的差距在縮小在裝機(jī)功率方面，我國(guó)的液壓牽引采煤機(jī)裝機(jī)功率達(dá)到 800KW，電牽引采煤機(jī)裝機(jī)功率達(dá)到 1020KW，其牽引功率為 2X50KW，可滿足高產(chǎn)高效工作面對(duì)功率的要求。在牽引力和牽引速度方面，電牽引的最大牽引力已達(dá)到 700KN，最大牽引速度達(dá) 12．56m/min,微處理機(jī)的工礦監(jiān)測(cè)、故障顯示、無(wú)線電離機(jī)控制等方面已達(dá)到較高技術(shù)水平。3．液壓緊固技術(shù)的開發(fā)研究取得成功采煤機(jī)連接構(gòu)件經(jīng)常松動(dòng)是影響工作可靠性的重要因素，而且解決難度較大，液壓螺母和專用超高壓泵，在電牽引采煤機(jī)中得到推廣應(yīng)用，防松效果顯著，基本解決采煤機(jī)連接可靠性的問(wèn)題。回顧這 30 多年我國(guó)采煤機(jī)發(fā)展的歷程，走的是一條自力更生和仿制引進(jìn)結(jié)合的道路，也是一條不斷學(xué)習(xí)國(guó)外先進(jìn)技術(shù)為我所用的發(fā)展道路，從20 世紀(jì) 70 年代主要靠進(jìn)口采煤機(jī)來(lái)滿足我國(guó)生產(chǎn)需要，到近年幾乎是國(guó)產(chǎn) 中國(guó)礦業(yè)大學(xué) 2007 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 第 4 頁(yè)采煤機(jī)占我國(guó)整個(gè)采煤機(jī)市場(chǎng)，這也是個(gè)了不起的進(jìn)步。1.2 國(guó)際上電牽引采煤機(jī)的技術(shù)發(fā)展?fàn)顩r80 年代以來(lái), 世界各主要產(chǎn)煤國(guó)家, 為適應(yīng)高產(chǎn)高效綜采工作面發(fā)展和實(shí)現(xiàn)礦井集約化生產(chǎn)的需要, 積極采用新技術(shù), 不斷加速更新滾筒采煤機(jī)的技術(shù)性能和結(jié)構(gòu), 相繼研制出一批高性能、高可靠性的“重型”采煤機(jī)。其中, 最具代表的是英國(guó)安德森的Eiect ra 系列, 德國(guó)艾柯夫的SL 系列, 美國(guó)喬依的LS 系列和日本三井三池的MCL E2DR 系列電牽引采煤機(jī)。這些采煤機(jī), 體現(xiàn)了當(dāng)今世界電牽引采煤機(jī)的最新發(fā)展方向。德國(guó)艾柯夫公司, 整機(jī)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)為機(jī)身3 段式, 兩邊傳動(dòng)部分為鑄造箱體結(jié)構(gòu), 中間電氣部分為焊接框架結(jié)構(gòu), 搖臂為分體聯(lián)結(jié), 左右對(duì)稱通用, 可滿足不同的配套要求; 牽引部電氣傳動(dòng)系統(tǒng)采用兩直流電機(jī)他激并列 , 電樞采用微機(jī)控制, 勵(lì)磁采用串聯(lián), 既能滿足四象限運(yùn)行, 又能滿足雙牽引, 趨于負(fù)載均衡, 目前正全力發(fā)展交流電牽引。美國(guó)喬依公司從3LS～7LS , 機(jī)身為3 段焊接結(jié)構(gòu)形式, 搖臂為分體聯(lián)結(jié)、左右通用, 牽引部電氣傳動(dòng)系統(tǒng)為2電機(jī)串激串聯(lián), 目前已開始投入使用7LS 交流電牽引采煤機(jī)。日本三井三池公司RD101101 和RD102102 均為交流電牽引采煤機(jī), 其結(jié)構(gòu)形式為以前的截割電機(jī)布置在機(jī)身的傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)形式, 機(jī)械傳動(dòng)和聯(lián)結(jié)相當(dāng)復(fù)雜?？偨Y(jié)這些國(guó)家電牽引采煤機(jī)的技術(shù)發(fā)展有如下幾個(gè)特點(diǎn):(1) 裝機(jī)功率和截割電動(dòng)機(jī)功率有較大幅度增加　為了適應(yīng)高產(chǎn)高效綜采工作面快速割煤的需要, 不論是厚、中厚和薄煤層采煤機(jī), 均在不斷加大裝機(jī)功率(包括截割功率和牽引功率) 。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 。直流電牽引功率最大達(dá) 2 ×56kW , 交流電牽引功率最大達(dá)2 ×60kW 。(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　世界各主要采煤機(jī)廠商20 世紀(jì)80 年代都已把重點(diǎn)轉(zhuǎn)向開發(fā)電牽引采煤機(jī), 如德國(guó)艾柯夫公司是最早開發(fā)電牽引采煤機(jī)的, 80 年代中后期基本停止生產(chǎn)液壓牽引采煤機(jī), 研制出EDW 系列電牽引采煤機(jī) , 90 年代又研制成功交流直流兩用的SL300 , SL400 , SL500 型采煤機(jī)。美國(guó)喬依公司70 年代中期開始開發(fā)多電機(jī)驅(qū)動(dòng)的直流電牽引采煤機(jī), 80 年代先后推出3LS , 4LS 和6LS 3 個(gè)新機(jī)型, 其電控系統(tǒng)多次改進(jìn), 更趨完善。英國(guó)安德森公司80 年代中期先后開發(fā)了EL ECTRA1000和EL ECTRA 薄煤層電牽引采煤機(jī)。日本三井三池公司80 年代中期著手開發(fā)高起點(diǎn)交流電牽引采煤機(jī), 最具代表的是MCL E2DR101101 , MDL E2DR102102 采煤機(jī), 為國(guó)際首創(chuàng)。法國(guó)薩吉姆公司 中國(guó)礦業(yè)大學(xué) 2007 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 第 5 頁(yè)在90 年代也已研制成功Panda2E 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、簡(jiǎn)單, 有取代直流電牽引的趨勢(shì)。自日本80 年代中期研制成功第1 臺(tái)交流電牽引采煤機(jī),至今除美國(guó)外, 其它國(guó)家如德國(guó)、英國(guó)、法國(guó)等都先后研制成功交流電牽引采煤機(jī), 是今后電牽引采煤機(jī)發(fā)展的新目標(biāo)。(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。電牽引采煤機(jī)牽引功率成倍增加, 最大牽引速度達(dá)15～20m/ min , 美國(guó)18m/ min 的牽引速度很普遍,美國(guó)喬依公司的1 臺(tái)經(jīng)改進(jìn)的4LS 采煤機(jī)的牽引速度高達(dá)2815m/ min。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)。(4) 多電機(jī)驅(qū)動(dòng)橫向布置的總體結(jié)構(gòu)日益發(fā)展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。目前, 這類采煤機(jī)既有電牽引, 也有液壓牽引, 既有中厚煤層用大功率, 也有薄煤層的, 有取代傳統(tǒng)的截割電動(dòng)機(jī)縱向布置的趨勢(shì)。(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。10 年前滾筒采煤機(jī)截深大都是630 ～ 700mm , 現(xiàn)已采用800mm ,1000mm , 1200mm 截深, 美國(guó)正在考慮采用1500mm 截深的可能性。(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。美國(guó)現(xiàn)有長(zhǎng)壁工作面中, 45 %以上的電牽引采煤機(jī)供電電壓為≥2300V。(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); 就地控制、無(wú)線電隨機(jī)控制 , 并已能控制液壓支架、輸送機(jī)動(dòng)作和滾筒自動(dòng)調(diào)高。(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 。1.3　 國(guó)內(nèi)電牽引采煤機(jī)的發(fā)展?fàn)顩r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發(fā)了我國(guó)第1 臺(tái) 中國(guó)礦業(yè)大學(xué) 2007 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 第 6 頁(yè)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。借助MG3442PWD 電牽引采煤機(jī)的電牽引技術(shù) , 對(duì)液壓牽引采煤機(jī)進(jìn)行技術(shù)更新。第1 臺(tái)MG300/ 6802 WD 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始使用。與此同時(shí), 在太原礦山機(jī)器廠生產(chǎn)的AM2500 液壓牽引采煤機(jī)上應(yīng)用交流電牽引調(diào)速裝置改造MG375/8302WD 型電牽引采煤機(jī)。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)。我國(guó)近期開發(fā)的電牽引采煤機(jī)有以下特點(diǎn):(1) 多電機(jī)驅(qū)動(dòng)橫向布置電牽引采煤機(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。(2) 總裝機(jī)功率、牽引功率大幅度提高, 供電電壓(對(duì)單個(gè)電機(jī)400kW 及以上) 由1140V 升至3300V , 保證了供電質(zhì)量和電機(jī)性能。(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)。(4) 主機(jī)身多分為 3 段, 取消了底托架, 各零部件設(shè)計(jì)、制造強(qiáng)度大大提高, 部件間用高強(qiáng)度液壓螺母聯(lián)接, 拆裝方便, 提高了整機(jī)的可靠性。(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。在通用性、互換性和集成型方面邁進(jìn)了一大步, 功能逐步齊全, 無(wú)線電隨機(jī)控制研制成功, 數(shù)字化、微機(jī)的電控裝置已進(jìn)入試用階段。(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。(7) 耐磨滾筒及鎬形截齒的研究, 推進(jìn)了我國(guó)的滾筒及截齒制造技術(shù),開發(fā)研制的耐磨滾筒,可適用于截割f = 3～4 的硬煤。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)。2 總體方案的確定2.1MG300/700-WD 型采煤機(jī)簡(jiǎn)介2.1.1 概述MG300/700-WD 型機(jī)載交流電牽引采煤機(jī)，該機(jī)裝機(jī)功率 700KW，截 中國(guó)礦業(yè)大學(xué) 2007 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 第 7 頁(yè)割功率 2×300KW,牽引功率 82KW。該采煤機(jī)使用的電氣控制箱符合礦用電氣設(shè)備防爆規(guī)程的要求，可在有瓦斯或煤層爆炸危險(xiǎn)的礦井中使用，并可在海拔不超過(guò) 2000m、周圍介質(zhì)溫度不超過(guò)＋40℃或低于－10℃、不足以腐蝕和破壞絕緣的氣體與導(dǎo)電塵埃的情況下使用。2.1.2 主要技術(shù)參數(shù)該機(jī)的主要技術(shù)參數(shù)如下：1．適應(yīng)煤層采高范圍：1.9~3.7m煤層傾角：≤35 度煤層硬度：中硬或硬煤層2．總體機(jī)面高度：1457 mm搖臂擺動(dòng)中心距：2541mm2.1.3 結(jié)構(gòu)特點(diǎn)MG300/700-WD 型采煤機(jī)采用多電機(jī)橫向布置方式，截割部用銷軸與牽引部聯(lián)結(jié)，左、右牽引部及中間箱采用高強(qiáng)度液壓螺栓聯(lián)結(jié)，在中間箱中裝有泵箱、電控箱、水閥和水分配閥。該機(jī)具有以下特點(diǎn)：1．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。2．主機(jī)身分為三段，即左牽引部、中間控制箱、右牽引部，采用高度液壓螺栓聯(lián)結(jié)，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單可靠、拆裝方便。2.2 搖臂結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案的確定由于煤層地質(zhì)條件的多樣性，煤炭生產(chǎn)需要多種類型和規(guī)格的采煤機(jī)。利用通用部件，組裝成系列型號(hào)的采煤機(jī)，可以給生產(chǎn)帶來(lái)很多方便。系列化、標(biāo)準(zhǔn)化和通用化是采掘機(jī)械發(fā)展的必然趨勢(shì)。所以，這里把左右搖臂設(shè)計(jì)成對(duì)稱結(jié)構(gòu)。 中國(guó)礦業(yè)大學(xué) 2007 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 第 8 頁(yè)2.3 截割部電動(dòng)機(jī)的選擇由設(shè)計(jì)要求知，截割部功率為 300×2KW，即每個(gè)截割部功率為300KW。根據(jù)礦下電機(jī)的具體工作情況，要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。據(jù)此選擇由撫順廠生產(chǎn)的三相鼠籠異步防爆電動(dòng)機(jī) YBC3─300, 其主要參數(shù)如下：額定功率：300KW； 額定電壓：1140V額定電流：206A; 額定轉(zhuǎn)速：1475P/m額定功率：50HZ; 絕緣等級(jí)： H接線方式：Y 工作方式： S1質(zhì)量： 1502KG 冷卻方式：外殼水冷該電機(jī)總體呈圓形，其示意圖及外形主要尺寸如圖 1 所示：該電動(dòng)機(jī)輸出軸上帶有漸開線花鍵，通過(guò)該花鍵電機(jī)將輸出的動(dòng)力傳遞給搖臂的齒輪減速機(jī)構(gòu)。動(dòng)1 YBC3-0 動(dòng)沉 孔 深 20 中國(guó)礦業(yè)大學(xué) 2007 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 第 9 頁(yè)2.4 傳動(dòng)方案的確定2.4.1 傳動(dòng)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)算而的，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(shì)。滾筒轉(zhuǎn)速對(duì)滾筒截割和裝載過(guò)程影響都很大；但對(duì)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(dòng)比 總i7536401．＝＝＝ 滾總 nI——電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速 r/min——滾筒轉(zhuǎn)速 r/min滾2.4.2 傳動(dòng)比的分配在進(jìn)行多級(jí)傳動(dòng)系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)時(shí)，傳動(dòng)比分配是一個(gè)重要環(huán)節(jié)，能否合理分配傳動(dòng)比，將直接影響到傳動(dòng)系統(tǒng)的外闊尺寸、重量、結(jié)構(gòu)、潤(rùn)滑條件、成本及工作能力。多級(jí)傳動(dòng)系統(tǒng)傳動(dòng)比的確定有如下原則：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)，使減速器獲得最小外形。2.各級(jí)傳動(dòng)間應(yīng)做到尺寸協(xié)調(diào)、結(jié)構(gòu)勻稱；各傳動(dòng)件彼此間不應(yīng)發(fā)生干涉碰撞；所有傳動(dòng)零件應(yīng)便于安裝。3．使各級(jí)傳動(dòng)的承載能力接近相等，即要達(dá)到等強(qiáng)度。4．使各級(jí)傳動(dòng)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。因此，這里先確定行星減速機(jī)構(gòu)的傳動(dòng)比。 中國(guó)礦業(yè)大學(xué) 2007 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 第 10 頁(yè)本次設(shè)計(jì)采用 NWG 型行星減速裝置，其原理如圖 2 所示：該行星齒輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu)主要由太陽(yáng)輪 a、內(nèi)齒圈 b、行星輪 g、行星架 x 等組成。傳動(dòng)時(shí)，內(nèi)齒圈 b 固定不動(dòng)，太陽(yáng)輪 a 為主動(dòng)輪，行星架 x上的行星輪 g—面繞自身的軸線 ox—ox 轉(zhuǎn)動(dòng)，從而驅(qū)動(dòng)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(dòng)的。這種型號(hào)的行星減速裝置，效率高、體積小、重量輕、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、制造方便、傳動(dòng)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(jí)減速是合適的，該型號(hào)行星傳動(dòng)減速機(jī)構(gòu)的使用效率為0.97～0.99,傳動(dòng)比一般為 2.1～13.7。如圖 2－7 所示，當(dāng)內(nèi)齒圈 b 固定，以太陽(yáng)輪 a 為主動(dòng)件，行星架 g 為從動(dòng)件時(shí)，傳動(dòng)比的推薦值為 2.7～9。查閱文獻(xiàn)[4],采煤機(jī)截割部行星減速機(jī)構(gòu)的傳動(dòng)比一般為 4～6。這里定行星減速機(jī)構(gòu)傳動(dòng)比74.5?bagi則其他三級(jí)減速機(jī)構(gòu)總傳動(dòng)比÷ 36.75÷5.747=6.39總Ibagi由于采煤機(jī)機(jī)身高度受到嚴(yán)格限制，每級(jí)傳動(dòng)比一般為 根據(jù);4~3?ji前述多級(jí)減數(shù)齒輪的傳動(dòng)比分配原則和搖臂的具體結(jié)構(gòu)，初定各級(jí)傳動(dòng)比為：-行 星 架 圖 NWG行 星 機(jī) 構(gòu) 中國(guó)礦業(yè)大學(xué) 2007 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 第 11 頁(yè),79.1?i ,56.12?i 29.3?i以此計(jì)算，四級(jí)減速傳動(dòng)比的總誤差為：×1．56×2．29×5．747）÷36．75＝0．2‰.536(??在誤差允許范圍 5﹪內(nèi)，合適。3 傳動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 截 割 部 傳 動(dòng) 系 統(tǒng) 圖3.1 各級(jí)傳動(dòng)轉(zhuǎn)速、功率、轉(zhuǎn)矩的確定各軸轉(zhuǎn)速計(jì)算：從電動(dòng)機(jī)出來(lái)，各軸依次命名為Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ、Ⅵ、Ⅶ、Ⅷ軸。Ⅰ軸 min1470?n/r 中國(guó)礦業(yè)大學(xué) 2007 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 第 12 頁(yè)Ⅲ軸 min/2.8179./1403rn?Ⅳ軸 43.562i＝ i/rⅥ軸 89./356/346＝各軸功率計(jì)算：Ⅰ軸 ×0.99=297031??η＝ PkWⅡ軸 ×0.98×0.99 =288.1529712ηη＝ 2kⅢ軸 ×0.98×0.99 =279.565.83?ηη＝Ⅳ軸 ×0.98×0.99×0.99=271.2363124?ηηη＝ P kWⅤ軸 ×0.98×0.99×0.99=263.152.75??ηηη＝Ⅵ軸 ×0.98×0.99=255.315126ηη＝ kⅦ軸 ×0.98×0.99×0.99=247.7031.37???ηηη＝ PⅧ軸 ×0.98×0.99×0.99=240.32704128ηηη＝ kW各軸扭矩計(jì)算:Ⅰ軸 ×9511?nTmN??5.192Ⅲ軸 ×033P?.3.867Ⅳ軸 ×9544?nTmN??4.920.1Ⅶ軸 ×077P?3.8.74Ⅷ軸 ×9588?nT mN??2.94.21 中國(guó)礦業(yè)大學(xué) 2007 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 第 13 頁(yè)將上述計(jì)算結(jié)果列入下表,供以后設(shè)計(jì)計(jì)算使用運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力參數(shù)編號(hào) 功率/kW 轉(zhuǎn)速n/(r·min )1?轉(zhuǎn)矩T/(N·m)傳動(dòng)比Ⅰ軸 297 1470 1929.5Ⅲ軸 279.56 821.2 3251.11.79Ⅳ軸 271.23 526.43 4920.4 1.56Ⅶ軸 247.70 229.88 10290.3 2.29Ⅷ軸 240.32 229.88 427494.2 5.7473.2 齒輪設(shè)計(jì)及強(qiáng)度效核這里主要是根據(jù)查閱的相關(guān)書籍和資料，借鑒以往采煤機(jī)截割部傳動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)初步確定各級(jí)傳動(dòng)中齒輪的齒數(shù)、轉(zhuǎn)速、傳動(dòng)的功率、轉(zhuǎn)矩以及各級(jí)傳動(dòng)的效率，進(jìn)而對(duì)各級(jí)齒輪模數(shù)進(jìn)行初步確定，具體計(jì)算過(guò)程級(jí)計(jì)算結(jié)果如下：統(tǒng)的設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)初步確定各級(jí)傳動(dòng)中齒輪的齒數(shù)、轉(zhuǎn)速、傳動(dòng)的功率、轉(zhuǎn)矩以及各級(jí)傳動(dòng)的效率，進(jìn)而對(duì)各級(jí)齒輪模數(shù)進(jìn)行初步確定，截割部齒輪的設(shè)計(jì)及強(qiáng)度效核，具體計(jì)算過(guò)程及計(jì)算結(jié)果如下：齒輪 1 和惰輪 2 的設(shè)計(jì)及強(qiáng)度效核計(jì)算過(guò)程及說(shuō)明 計(jì)算結(jié)果1)選擇齒輪材料查文獻(xiàn) 1 表 8-17 齒輪選用 20GrMnTi 滲碳淬火2)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 估311/)02.~.(npvt?取圓周速度 ，參考文獻(xiàn) 1 表 8－14，表 8－15 選smvt/13?取小輪分度圓直徑 ，由式（8－64）得1d3 211 )][(2HEdZukT???????齒寬系數(shù) 查文獻(xiàn) 1 表 8－23 按齒輪相對(duì)軸承為非對(duì)稱布HRC 56~62smvt/3?公差組 6 級(jí) 中國(guó)礦業(yè)大學(xué) 2007 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 第 14 頁(yè)置，取 ＝0．6d?小輪齒數(shù) 1Z惰輪齒數(shù) ＝ 34.0122???197.1Zi齒數(shù)比 ＝u/34/傳動(dòng)比誤差 誤差在 范圍內(nèi)0/??%?小輪轉(zhuǎn)矩 mNT?1924載荷系數(shù) 由式（8－54）得K??KKVA???使用系數(shù) 查表 8－20A動(dòng)載荷系數(shù) 查圖 8－57 得初值VVt齒向載荷分布系數(shù) 查圖 8－60?K齒間載荷分配系數(shù) 由式 8－55 及 得?0????? cos)]/1(2.381[2Z???＝[1.88－3.2(1/19+1/34)]=1.617查表 8－21 并插值 ＝1?K則載荷系數(shù) 的初值 .2?t 108.75.?t彈性系數(shù) 查表 8－22EZ＝189.8E2/mN節(jié)點(diǎn)影響系數(shù) 查圖 8－64H 0,021??x?重合度系數(shù) 查圖 8－65?Z????許用接觸應(yīng)力 由式 得69?＝0．6d?=191Z＝342＝1.79u合適＝1．75A＝1．11Vt＝1.08?K＝1?.2?tK＝189.8EZ2/mN＝2.5H＝0.897? 中國(guó)礦業(yè)大學(xué) 2007 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 第 15 頁(yè)＝??H?HLimSZ/??接觸疲勞極限應(yīng)力 查圖 8－6921Limi?、應(yīng)力循環(huán)次數(shù)由式 得??708?)1032(14601 ???hnjLN92 .5.//u則 查圖 8－70 得接觸強(qiáng)度得壽命系數(shù) 121?NZ硬化系數(shù) 查圖 8－71 及說(shuō)明 ?Z接觸強(qiáng)度安全系數(shù) 查表 8－27，按高可靠度查HS取6.1~5?HLimS.??? 221 /5.906.1/40mN??故 的設(shè)計(jì)初值 為dtd8.1625.9068787.16.093 21 ????????????t齒輪模數(shù) 查表 8－3mZdmt /36/??小齒分度圓直徑的參數(shù)圓整值 ＝td19??Z圓周速度 v 60/147.0/1nt?與估取 很相近，對(duì) 取值影響不大，不必修正smt/3?VKVK＝1.11， t 1.2?t21/450mNHLim??2i91058.??21NZ＝1?6.?HS9?m＝171mmtd1sv/2.3.?VK1md713062? 中國(guó)礦業(yè)大學(xué) 2007 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 第 16 頁(yè)小輪分度圓直徑 td1?惰輪分度圓直徑 306492??mZ中心距 a????5.281??齒寬 b 109.67.0min1???td?惰輪齒寬 2?b小輪齒寬 ??~51?齒根彎曲疲勞強(qiáng)度效荷計(jì)算??3由式 68???FSFFYmbdKT????????12齒形系數(shù) 查圖 8－67 小輪?Y1大輪 2?FY應(yīng)力修正系數(shù) 查圖 8－68 小輪?S 1S大輪 2?重合度系數(shù) ,由式 8－67?Y71.06./7502./75.02. ???????許用彎曲應(yīng)力 由式 8－71 ??F???FxNFLimSY/??彎曲疲勞極限 查圖 8－72Lim彎曲壽命系數(shù) 查圖 8－73NY238?a102bm5?＝2.861?FY＝2.472=1.541?S=1.632Y71.0??21/85mNLim?20i?121NY＝1x＝2FS 中國(guó)礦業(yè)大學(xué) 2007 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 第 17 頁(yè)齒輪 4 和齒輪 5 設(shè)計(jì)及強(qiáng)度效核：尺寸系數(shù) 查圖 8－74xY安全系數(shù) 查表 8－27FS則?? 2/98.015/1121 ????FXNLimF SY???147.86.97540. FmN?? ???22 /92.1.03.231. FF ??4. 齒輪幾何尺寸計(jì)算分度圓直徑 d91??mZ342齒頂高 ahha*?齒根高 f ????925.01??mcf齒頂圓直徑 ad721aad36?h齒根圓直徑 f 25.11??ff022ffd基圓直徑 bd??cos7cos1?b??2362齒距 pmp.8?齒厚 s14/?s中心距 圓整a.23??21/5.46mNF??221/9.F27mN?d306?mha9f25.1da8?m342f1df5.82?mb7601.2p8?s13.4ma2 中國(guó)礦業(yè)大學(xué) 2007 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 第 18 頁(yè)1)選擇齒輪材料查文獻(xiàn) 1 表 8-17 齒輪 5 選用 20GrMnTi 滲碳淬火齒輪 4 選用 45 鋼調(diào)質(zhì)2)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 估3/)02.~1.(npvt?取圓周速度 ，參考文獻(xiàn) 1 表 8－14，表 8－15 選smvt/9?取小輪分度圓直徑 ，由式（8－64）得1d3 211 )][(2HEdZukT???????齒寬系數(shù) 查文獻(xiàn) 1 表 8－23 按齒輪相對(duì)軸承為非對(duì)稱布置，取 ＝0．6d小輪齒數(shù) 4Z大輪齒數(shù) ＝ 35.88 圓整取55???2356.142Zi齒數(shù)比 ＝u//傳動(dòng)比誤差 誤差在 范圍內(nèi)03./??%?小輪轉(zhuǎn)矩 mNT?2514載荷系數(shù) 由式（8－54）得K??KKVA???使用系數(shù) 查表 8－20A動(dòng)載荷系數(shù) 查圖 8－57 得初值VVt齒向載荷分布系數(shù) 查圖 8－60 ?K齒向載荷分配系數(shù) 由式 8－55 及 得?0????? cos)]/1/(2.381[54Z???HRC 56～62HBS 245～275smvt/9?公差組 7 級(jí)＝0．6d?=234Z＝365＝1.565u合適＝1.75A＝1.18Vt＝1.08?K 中國(guó)礦業(yè)大學(xué) 2007 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 第 19 頁(yè)＝[1.88－3.2(1/23+1/36)]=1.65查表 8－21 并插值 ＝1.1?K則載荷系數(shù) 的初值 1.08.175??t彈性系數(shù) 查表 8－22EZ＝189.8E2/mN節(jié)點(diǎn)影響系數(shù) 查圖 8－64H 0,021??x?重合度系數(shù) 查圖 8－65?Z????許用接觸應(yīng)力 由式 得69?＝??H?HLimS/??接觸疲勞極限應(yīng)力 查圖 8－6954Limi?、應(yīng)力循環(huán)次數(shù)由式 得??708?)1032(1.604 ???hnjLN9915 8.56/.2/ ?u則 查圖 8－70 得接觸強(qiáng)度得壽命系數(shù) 121?NZ硬化系數(shù) 查圖 8－71 及說(shuō)明 ?Z接觸強(qiáng)度安全系數(shù) 查表 8－27，按高可靠度查HS取6.1~5?HLimS.??? 221 /5.906.1/40mN??故 的設(shè)計(jì)初值 為4dtd＝1.1?K45.2?t＝189.8EZ2/mN＝2.5H＝0.87?24/570mNHLim??1i94056.2??1821NZ＝1?6.?HS＝207mmtd4 中國(guó)礦業(yè)大學(xué) 2007 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 第 20 頁(yè)23.0825.90678156.6.0321453 24 ????????????td齒輪模數(shù) 查表 8－3mZdmt 3/20/4??小齒分度圓直徑的參數(shù)圓整值 ＝td4??Z圓周速度 v 60/2.17.6/34?nt?與估取 很相近，對(duì) 取值影響不大，不必修正smt/9?VK＝1.18， VtK5.2?t小輪分度圓直徑 td4惰輪分度圓直徑 34695?mZ中心距 a????5.224???齒寬 b 13.086.min1??td?惰輪齒寬 55b小輪齒寬 ??~4??齒根彎曲疲勞強(qiáng)度效荷計(jì)算??3由式 68???FSFFYmbdKT???????42齒形系數(shù) 查圖 8－67 小輪?Y4大輪 5?FY應(yīng)力修正系數(shù) 查圖 8－68 小輪?S 4S大輪 5?9?mdt074sv/18.?VK452md0735?.26amb15?304＝2.714?FY＝2.455=1.584?S=1.645Y7.0?? 中國(guó)礦業(yè)大學(xué) 2007 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 第 21 頁(yè)重合度系數(shù) ,由式 8－67?Y65.1/702./75.02. ??????許用彎曲應(yīng)力 由式 8－71 ??F???FxNFLimSY/???彎曲疲勞極限 查圖 8－72Lim彎曲壽命系數(shù) 查圖 8－73NY尺寸系數(shù) 查圖 8－74x安全系數(shù) 查表 8－27FS則?? 2/9.0157/144 ?????XNFLimY855Fi S??424 /14.7..290713.2 FF mN????525 /9..06415.4. FF???(4)齒輪幾何尺寸計(jì)算分度圓直徑 d2394?mZ65?齒頂高 ahha1*齒根高 f ????925.0???mcf齒頂圓直徑 ad724aad35h24/570mNLim??8i154?NY＝0.98x＝2FS??24/3.79mNF??51624/.25/9.1mN?d207435?mha9f2.1da54?m36f.184 中國(guó)礦業(yè)大學(xué) 2007 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 第 22 頁(yè)齒根圓直徑 fd25.10724???ffhd35ff基圓直徑 b ?coscos4?b???205d齒距 pmp6.28?齒厚 s134/s中心距 圓整a5.7?齒輪 6 和惰輪 7 的幾何尺寸計(jì)算：齒輪幾何尺寸計(jì)算：分度圓直徑 d146?mZ287?齒頂高 ahmha*齒根高 f ????145.0??cf齒頂圓直徑 ad2386?aad97h齒根圓直徑 f 5.176??ff237?ffd基圓直徑 bd?0cos8cos6?b??97齒距 pmp.43??齒厚 ss821/中心距 圓整a5mdf5.3215?b94.5mp268?s13.4a0md2386?97ha14mf5.?da2637mf6?df4207b36m57?p9.4s821a35? 中國(guó)礦業(yè)大學(xué) 2007 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 第 23 頁(yè)惰輪 8 和齒輪 9 的幾何尺寸計(jì)算：齒輪幾何尺寸計(jì)算：分度圓直徑 d28148??mZ399齒頂高 ahmha*齒根高 f ????1425.0???cf齒頂圓直徑 ad3928aad69h齒根圓直徑 f 5.178???ff249ffd基圓直徑 bd?0cos3cos8?b???569齒距 pmp.4?齒厚 ss821/中心距 圓整a69?md3928?546ha1mf.7?da35849mf208?df519b378m.9?p64s8.21a9?由于齒輪的強(qiáng)度效核方法都是相似的，因而對(duì)其它齒輪的強(qiáng)度效核過(guò)程安排在設(shè)計(jì)說(shuō)明書以外的篇幅中進(jìn)行，并全部強(qiáng)度驗(yàn)算合格。3.3　 軸的設(shè)計(jì)及強(qiáng)度效核 3.3.1 先確定Ⅲ軸1.選擇軸的材料選取軸的材料為 45 鋼，調(diào)質(zhì)處理2.軸徑的初步估算由表 4－2 取 A＝115， 可得 中國(guó)礦業(yè)大學(xué) 2007 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 第 24 頁(yè)mnpAd3.802.15679331 ?????截 軸 示 意 圖3.求作用在齒輪上的力Ⅲ軸上大齒輪分度圓直徑為： mZd306?＝Ⅲ圓周力 ，徑向力 和軸向力 的大小如下tFr?FNdTt 2149306523??ntr 730tana3 ??小輪分度圓直徑為： md24NdTFt 6.31075243??ntr 9.4320tan.a???4.軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 中國(guó)礦業(yè)大學(xué) 2007 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 第 25 頁(yè)1）擬定軸向定位要求確定各軸段直徑和長(zhǎng)度Ⅰ段安裝調(diào)心滾子軸承。軸承型號(hào) 3517，尺寸36508???BDd取軸段直徑 md1取齒輪距箱體內(nèi)壁距離 軸承距箱體內(nèi)壁 則：,10??,5ms?sBL5361????Ⅱ段做成齒輪軸,軸段長(zhǎng)度 mL2Ⅲ段取齒輪右端軸肩高度 采用花鍵軸.軸段長(zhǎng),4h?mL1783?Ⅳ段用于裝軸承，選用調(diào)心滾子軸承 3518，尺寸，取軸段直徑 軸段長(zhǎng)4069??BDd ,903md?。l5140??2）軸上零件的周向定位齒輪 3 采用花鍵聯(lián)結(jié)，花鍵適用于載荷較大和定心精度要求較高的靜聯(lián)接和動(dòng)聯(lián)接，它的鍵齒多，工作面總接觸面積大，承載能力高，它的鍵布置對(duì)稱，軸、轂受力均勻，齒槽淺，應(yīng)力集中較小，對(duì)軸和輪轂的消弱小。軸承與軸的周向定位采用過(guò)渡配合保證的，因此軸段直徑公差取為 .6K軸端倒角 ??4525.軸的強(qiáng)度效核：首先根據(jù)軸的結(jié)構(gòu)圖作出軸的計(jì)算簡(jiǎn)圖：2） 求支反力：水平面： ??????NFFRttHB 8.17490638/316843 ???????NRHBttA2.754??aT()901638 中國(guó)礦業(yè)大學(xué) 2007 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 第 26 頁(yè)垂直面： ??????NFFRrrVB 6409138/316)8(43 ???????NRVBrA.274?3） 計(jì)算彎矩，繪彎矩圖水平彎矩：圖（b）所示mRMHAC ?????6.295483.75683NBD1701490垂直面彎矩：圖（c）所示VAC ???????3.298.27683mRMBD5140409合成彎矩：圖（d）所示mNCHVC ?????? 6703.6293.2722DD 198581404) 扭矩： mNT?35mN????? 9626.0?5） 計(jì)算當(dāng)量彎矩：圖（f）所示MCa ??732??TCa ????206537195602左mNDD ?.84822?左 mNa ?右顯然 D 處為危險(xiǎn)截面，故只對(duì)該處進(jìn)行強(qiáng)度效核軸的材料為 45 鋼，調(diào)質(zhì)處理，查表 4－1 得 2/650B??由 得 ?????WMDa 中國(guó)礦業(yè)大學(xué) 2007 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 第 27 頁(yè)取??2/65~81.09. mNB?????2/60mN??3333 .917..2dW??3。即油膜厚度遠(yuǎn)大于表面粗糙度,兩運(yùn)動(dòng)表面完全被油膜隔開。因此,潤(rùn)滑劑的粘度起主導(dǎo)作用,添加劑不起什么作用。（2）對(duì)重要的齒輪采用真空爐滲碳淬火滲碳淬火齒面能產(chǎn)生殘余壓應(yīng)力,這對(duì)提高齒輪的彎曲疲勞強(qiáng)度十分有利。殘余壓應(yīng)力的產(chǎn)生是由于滲碳后輪齒表層的含碳量較高里層的碳含量較低。在淬火過(guò)程中,馬氏體的開始轉(zhuǎn)變溫度隨含碳量的不同而不同,這樣輪齒由表及里的各層次間組織轉(zhuǎn)變順序的不同產(chǎn)生了殘余壓應(yīng)力。表面脫碳會(huì)影響到齒面的顯微組織,因而會(huì)影響到殘余應(yīng)力。對(duì)于較重要的齒輪可采用真空爐滲碳淬火的熱處理工藝。低檔的滲碳鋼齒輪,滲碳后直接淬火,不存在二次加熱保溫淬火的過(guò)程,脫碳現(xiàn)象明顯減小。（3）硬噴丸強(qiáng)化提高滲碳齒輪疲勞強(qiáng)度對(duì)于滲碳齒輪,鋼中殘余奧氏體含量越多,利用硬噴丸強(qiáng)在混合狀態(tài)應(yīng)選用粘度適當(dāng)?shù)暮倭繕O壓抗磨化使殘余奧氏體轉(zhuǎn)變成馬氏體的量越多,馬氏體的微觀亞結(jié)構(gòu)被細(xì)化,相變膨脹量愈大。同時(shí),位錯(cuò)密度增加,亞晶界更細(xì)化,晶格畸變加劇,由此產(chǎn)生的殘余壓應(yīng)力及硬度的提高幅度愈大,疲勞壽命相應(yīng)提高。對(duì)噴丸后的齒輪進(jìn)行時(shí)效處理,可使其強(qiáng)度進(jìn)一步提高。對(duì)于20CrMnTi 材料的齒輪,噴丸前的組織為高碳馬氏體+ 細(xì)粒狀碳化物+ 較多的殘余奧氏體,而噴丸后則生成了更多更細(xì)的片狀馬氏體,碳化物的數(shù)量也增多,殘于奧氏體明顯減少。再經(jīng)低溫時(shí)效處理,從馬氏體及奧氏體中析出細(xì)小的合金碳化 中國(guó)礦業(yè)大學(xué) 2007 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 第 67 頁(yè)物。另外,經(jīng)低溫回火能有效的松馳噴丸后產(chǎn)生的高應(yīng)力場(chǎng),防止此應(yīng)力造成疲勞裂紋的萌生,相應(yīng)地提高了齒輪的疲勞壽命。(1) 對(duì)重要齒輪采用真空爐滲碳淬火提高硬齒面齒輪的疲勞強(qiáng)度。(2) 采用硬噴丸強(qiáng)化提高滲碳齒輪的疲勞強(qiáng)度。(3) 使用中選用合適的潤(rùn)滑油提高疲勞強(qiáng)度。 中國(guó)礦業(yè)大學(xué) 2007 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 第 68 頁(yè)總結(jié)經(jīng)過(guò)三個(gè)多月的用心鉆研和大量的查閱相關(guān)資料，我的畢業(yè)設(shè)計(jì)已接近尾聲。畢業(yè)設(shè)計(jì)是我們大學(xué)生活的最后一個(gè)重要環(huán)節(jié)，是對(duì)大學(xué)四年學(xué)習(xí)內(nèi)容