【終稿全套】MG250-591-WD采煤機的截割部設(shè)計【6張CAD圖紙+文檔】
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中 國 礦 業(yè) 大 學(xué)本科生畢業(yè)論文姓 名: 崔曉勇 學(xué) 號:14030439學(xué) 院: 應(yīng)用技術(shù)學(xué)院 專 業(yè): 機械工程及自動化 論文題目: MG250/591-WD采煤機的截割部設(shè)計 專 題:指導(dǎo)教師: 楊寅威 職 稱: 副教授 2007 年 6月 徐州中國礦業(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 機自03-10班學(xué)生姓名 崔曉勇 任務(wù)下達(dá)日期:2007年1月11日畢業(yè)論文日期:2007年3月25日至2007年6月20日畢業(yè)論文題目:MG250/591-WD采煤機截割部的設(shè)計畢業(yè)論文專題題目:畢業(yè)論文主要內(nèi)容和要求:設(shè)計參數(shù):總裝機功率:591 KW 適應(yīng)煤質(zhì)硬度:f4截割部功率:250 KW 采高范圍:1.53.2m滾筒截深:630 mm 滾筒轉(zhuǎn)速:40 r/min電機轉(zhuǎn)速:1476 r/min 額定電壓:1140 V要求:(1)完成采煤機總體方案設(shè)計。(2)對截割部的傳動及結(jié)構(gòu)進行設(shè)計。(3)設(shè)計完成截割部的組件、零件工作圖設(shè)計。(4)編寫完成設(shè)計計算說明書。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(基礎(chǔ)理論及基本技能的掌握;獨立解決實際問題的能力;研究內(nèi)容的理論依據(jù)和技術(shù)方法;取得的主要成果及創(chuàng)新點;工作態(tài)度及工作量;總體評價及建議成績;存在問題;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(選題的意義;基礎(chǔ)理論及基本技能的掌握;綜合運用所學(xué)知識解決實際問題的能力;工作量的大?。蝗〉玫闹饕晒皠?chuàng)新點;寫作的規(guī)范程度;總體評價及建議成績;存在問題;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(選題的意義;基礎(chǔ)理論及基本技能的掌握;綜合運用所學(xué)知識解決實際問題的能力;工作量的大小;取得的主要成果及創(chuàng)新點;寫作的規(guī)范程度;總體評價及建議成績;存在問題;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 日中 國 礦 業(yè) 大 學(xué)本科生畢業(yè)論文姓 名: 李寶山 學(xué) 號:21040279學(xué) 院: 應(yīng)用技術(shù)學(xué)院 專 業(yè): 機械工程及自動化 論文題目: MG250/591-WD采煤機的截割部設(shè)計 專 題:指導(dǎo)教師: 王啟廣 職 稱: 副教授 2008 年 6月 徐州中國礦業(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 機自07-3班學(xué)生姓名 李寶山 任務(wù)下達(dá)日期:2008年1月11日畢業(yè)論文日期:2008年3月25日至2008年6月15日畢業(yè)論文題目:MG250/591-WD采煤機截割部的設(shè)計畢業(yè)論文專題題目:畢業(yè)論文主要內(nèi)容和要求:設(shè)計參數(shù):總裝機功率:591 KW 適應(yīng)煤質(zhì)硬度:f4截割部功率:250 KW 采高范圍:1.53.2m滾筒截深:630 mm 滾筒轉(zhuǎn)速:40 r/min電機轉(zhuǎn)速:1476 r/min 額定電壓:1140 V要求:(1)完成采煤機總體方案設(shè)計。(2)對截割部的傳動及結(jié)構(gòu)進行設(shè)計。(3)設(shè)計完成截割部的組件、零件工作圖設(shè)計。(4)編寫完成設(shè)計計算說明書。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(基礎(chǔ)理論及基本技能的掌握;獨立解決實際問題的能力;研究內(nèi)容的理論依據(jù)和技術(shù)方法;取得的主要成果及創(chuàng)新點;工作態(tài)度及工作量;總體評價及建議成績;存在問題;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(選題的意義;基礎(chǔ)理論及基本技能的掌握;綜合運用所學(xué)知識解決實際問題的能力;工作量的大?。蝗〉玫闹饕晒皠?chuàng)新點;寫作的規(guī)范程度;總體評價及建議成績;存在問題;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(選題的意義;基礎(chǔ)理論及基本技能的掌握;綜合運用所學(xué)知識解決實際問題的能力;工作量的大小;取得的主要成果及創(chuàng)新點;寫作的規(guī)范程度;總體評價及建議成績;存在問題;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MG250/591-WD型采煤機是一種電牽引大功率采煤機,該機機身矮,裝機功率大,所有電機橫向布置,機械傳動都是直齒傳動,電機、行走箱驅(qū)動輪組件等均可從老塘側(cè)抽出,故傳動效率高,容易安裝和維護。本說明書主要介紹了采煤機截割部的設(shè)計計算。MG250/591-WD型采煤機截割部主要是由一個減速箱和四級齒輪傳動組成,截割部電機放在搖臂內(nèi)橫向布置,電動機輸出的動力經(jīng)由三級直齒圓拄齒輪和行星輪系的傳動,最后驅(qū)動滾筒旋轉(zhuǎn)。截割部采用四行星單浮動結(jié)構(gòu),減小了結(jié)構(gòu)尺寸,采用大角度彎搖臂設(shè)計,加大了過煤空間,提高了裝煤效果。在設(shè)計過程中,對截割部的軸、傳動齒輪、軸承和聯(lián)接用的花鍵等部件進行了設(shè)計計算、強度校核和選用。本說明書主要針對主要部件的設(shè)計計算和強度校核進行了敘述和介紹。此外,還對MG250/591-WD采煤機的使用與維護進行了說明,以便能更好的發(fā)揮該采煤機的性能,達(dá)到最佳工作效果。關(guān)鍵詞:采煤機;截割部;減速箱;行星輪系;傳動齒輪;設(shè)計ABSTRACT The MG250/591-WD type mining machine is that a kind of electricity draws the high-power mining machine, this machine fuselage is low, Installation is large in power,all electrical machineries are fixed up horizontally, mechanical drive is all the transmission of straight tooth, electrical machinery, walk case drive wheel package etc. can take from old pool side out, so the transmission is high in efficiency, easy to install and safeguard.Calculate in design which cuts the cutting department of main introduction mining machine of this manual. It is made up of a gearbox and moderate breeze gear wheel transmission that the MG250/591-WD type mining machine 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 MG250/591-WD mining machine and maintenance proves,In order to be able to good full play performance of person who should mine, reach the best working result.Keyword: Mining machine Cut the cutting department Gearbox A department of planet Gear wheel of the transmission Design摘 要MG250/591-WD型采煤機是一種電牽引大功率采煤機,該機機身矮,裝機功率大,所有電機橫向布置,機械傳動都是直齒傳動,電機、行走箱驅(qū)動輪組件等均可從老塘側(cè)抽出,故傳動效率高,容易安裝和維護。本說明書主要介紹了采煤機截割部的設(shè)計計算。MG250/591-WD型采煤機截割部主要是由一個減速箱和四級齒輪傳動組成,截割部電機放在搖臂內(nèi)橫向布置,電動機輸出的動力經(jīng)由三級直齒圓拄齒輪和行星輪系的傳動,最后驅(qū)動滾筒旋轉(zhuǎn)。截割部采用四行星單浮動結(jié)構(gòu),減小了結(jié)構(gòu)尺寸,采用大角度彎搖臂設(shè)計,加大了過煤空間,提高了裝煤效果。在設(shè)計過程中,對截割部的軸、傳動齒輪、軸承和聯(lián)接用的花鍵等部件進行了設(shè)計計算、強度校核和選用。本說明書主要針對主要部件的設(shè)計計算和強度校核進行了敘述和介紹。此外,還對MG250/591-WD采煤機的使用與維護進行了說明,以便能更好的發(fā)揮該采煤機的性能,達(dá)到最佳工作效果。關(guān)鍵詞:采煤機;截割部;減速箱;行星輪系;傳動齒輪;設(shè)計ABSTRACT The MG250/591-WD type mining machine is that a kind of electricity draws the high-power mining machine, this machine fuselage is low, Installation is large in power,all electrical machineries are fixed up horizontally, mechanical drive is all the transmission of straight tooth, electrical machinery, walk case drive wheel package etc. can take from old pool side out, so the transmission is high in efficiency, easy to install and safeguard.Calculate in design which cuts the cutting department of main introduction mining machine of this manual. It is made up of a gearbox and moderate breeze gear wheel transmission that the MG250/591-WD type mining machine 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 MG250/591-WD mining machine and maintenance proves,In order to be able to good full play performance of person who should mine, reach the best working result.Keyword: Mining machine Cut the cutting department Gearbox A department of planet Gear wheel of the transmission Design目 錄 1 概述 .1 1.1 采煤機的發(fā)展概況 .1 1.2 國內(nèi)電牽引采煤機的技術(shù)特點及趨勢 .1 1.2.1 采煤機的技術(shù)特點 .1 1.2.2 采煤機的發(fā)展趨勢 .2 1.3 采煤機類型及組成 .3 1.3.1 采煤機類型 .3 1.3.2 采煤機的組成 .3 1.4 采煤機總體方案的確定 .4 1.4.1適用范圍 .4 1.4.2主要技術(shù)參數(shù) .4 1.4.3 整機主要特點 .5 1.4.4 主要結(jié)構(gòu)及組成確定 .6 2 截割部的設(shè)計及計算 .8 2.1 電動機的選擇 .8 2.2 總傳動比及傳動比的分配 .8 2.2.1 總傳動比的確定 .8 2.2.2 傳動比的分配 .8 2.3 截割部傳動計算 .10 2.3.1 各級傳動轉(zhuǎn)速、功率、轉(zhuǎn)矩 .10 2.3.2 截割部齒輪設(shè)計計算 .12 2.3.3 截割部行星機構(gòu)的設(shè)計計算 .34 2.3.4 軸的設(shè)計及校核 .56 2.3.5 軸承的壽命校核 .65 2.3.6 花鍵的強度校核 .66 3 采煤機的使用和維護 .68 3.1 潤滑及注油 .68 3.2 地面檢查與試運轉(zhuǎn) .68 3.3 下井及井下組裝 .69 3.4 采煤機的井下操作.69 3.5 機器的維護與檢修 .70 結(jié) 論 .72 參考文獻 .73 翻譯部分 英文原文 .74 中文譯文 .78 致 謝 .81 目 錄 1 概述 .1 1.1 采煤機的發(fā)展概況 .1 1.2 國內(nèi)電牽引采煤機的技術(shù)特點及趨勢 .1 1.2.1 采煤機的技術(shù)特點 .1 1.2.2 采煤機的發(fā)展趨勢 .2 1.3 采煤機類型及組成 .3 1.3.1 采煤機類型 .3 1.3.2 采煤機的組成 .3 1.4 采煤機總體方案的確定 .4 1.4.1適用范圍 .4 1.4.2主要技術(shù)參數(shù) .4 1.4.3 整機主要特點 .5 1.4.4 主要結(jié)構(gòu)及組成確定 .6 2 截割部的設(shè)計及計算 .8 2.1 電動機的選擇 .8 2.2 總傳動比及傳動比的分配 .8 2.2.1 總傳動比的確定 .8 2.2.2 傳動比的分配 .8 2.3 截割部傳動計算 .10 2.3.1 各級傳動轉(zhuǎn)速、功率、轉(zhuǎn)矩 .10 2.3.2 截割部齒輪設(shè)計計算 .12 2.3.3 截割部行星機構(gòu)的設(shè)計計算 .34 2.3.4 軸的設(shè)計及校核 .56 2.3.5 軸承的壽命校核 .65 2.3.6 花鍵的強度校核 .66 3 采煤機的使用和維護 .68 3.1 潤滑及注油 .68 3.2 地面檢查與試運轉(zhuǎn) .68 3.3 下井及井下組裝 .69 3.4 采煤機的井下操作.69 3.5 機器的維護與檢修 .70 結(jié) 論 .72 參考文獻 .73 翻譯部分 英文原文 .74 中文譯文 .78 致 謝 .81 中國礦業(yè)大學(xué)2008屆本科生畢業(yè)設(shè)計 第81頁1 概述1.1采煤機的發(fā)展概況機械化采煤開始于二十世紀(jì)40年代,是隨著采煤機械的出現(xiàn)而開始的。40年代初期,英國、蘇聯(lián)相繼生產(chǎn)了采煤機,德國生產(chǎn)了刨煤機,使工作面落煤、裝煤實現(xiàn)了機械化。但當(dāng)時的采煤機都是鏈?zhǔn)焦ぷ鳈C構(gòu),能耗大、效率低,加上工作面輸送機不能自移,所以限制了采煤機生產(chǎn)率的提高。50年代初期,英國、德國相繼生產(chǎn)出滾筒式采煤機、可彎曲刮板輸送機和單體液壓支柱,大大推進了采煤機械化技術(shù)的發(fā)展。由于當(dāng)時采煤機上的滾筒是死滾筒,不能實現(xiàn)調(diào)高,因而限制了采煤機的適用范圍,我們稱這種固定滾筒采煤機為第一代采煤機。60年代是世界綜采技術(shù)的發(fā)展時期,第二代采煤機單搖臂滾筒采煤機的出現(xiàn),解決了采高調(diào)整問題,擴大了采煤機的適用范圍,特別是1964年第三代采煤機雙搖臂滾筒采煤機的出現(xiàn),進一步解決了工作面自開缺口的問題,再加上液壓支架和可彎曲輸送機的不斷完善等等,把綜采技術(shù)推向了一個新水平,并且在生產(chǎn)中顯示了綜采機械化采煤的優(yōu)越性高產(chǎn)、高效、安全和經(jīng)濟。進入70年代,綜采機械化得到了進一步的發(fā)展和提高,綜采設(shè)備開始向大功率、高效率及完善性能和擴大使用范圍等方向發(fā)展。1970年采煤機無鏈牽引系統(tǒng)的研制成功以及1976年出現(xiàn)的第四代采煤機電牽引采煤機,大大改善了采煤機的性能,并擴大了它的使用范圍。80年代,德國、美國、英國都開發(fā)成功各種交、直流電牽引采煤機,同時把計算機控制系統(tǒng)用在采煤機上。并且開始重視系列化采煤機的開發(fā)工作,一種功率的采煤機可以派生出多種機型,主要元部件在不同功率的采煤機上都能通用,這樣不僅擴大了工作面的適應(yīng)范圍,而且便于用戶配件的管理。采煤機系列化是20世紀(jì)80年代采煤機發(fā)展中非常突出的特點。至此,緩傾斜中厚煤層的綜采機械化問題已經(jīng)基本得到解決,專家開始對實現(xiàn)厚煤層、薄煤層、急傾斜及其它難采煤層開采的綜采機械的研發(fā),以適用不同的開采條件。1.2國內(nèi)電牽引采煤機的技術(shù)特點及趨勢1.2.1采煤機的技術(shù)特點電牽引采煤機已成為國內(nèi)采煤機的研究重點國內(nèi)從90年代初已逐步停止研究開發(fā)液壓牽引采煤機將研究重點轉(zhuǎn)向電牽引采煤機;通過交流、直流電牽引采煤機的對比研究,已基本確定以交流變頻調(diào)速電牽引采煤機為今后電牽引采煤機的發(fā)展方向。電牽引替代液壓牽引,交流調(diào)速代替直流調(diào)速已成為國內(nèi)采煤機的發(fā)展方向。裝機功率不斷增加為了滿足高產(chǎn)高效綜采工作面快速割煤對采煤機的高強度、高性能需要,不論是厚、中厚煤層還是薄煤層采煤機,其裝機功率(包括截割功率和牽引功率)均在不斷加大,最大已達(dá)1020kW,其中截割電機功率達(dá)450k W,牽引電機功率達(dá)250kW。牽引速度和牽引力不斷增大電牽引采煤機最大牽引速度已達(dá)14.5m/min,牽引力已普遍增大到450600kN。電機橫向布置總體結(jié)構(gòu)發(fā)展迅速近年來,我國基本停止了截割電左尼縱向布置采煤機的研制,新研制的采煤機中已廣泛采用了多電機驅(qū)動橫向布置的總體結(jié)構(gòu)。控制系統(tǒng)日趨完善采煤機電氣控制功能逐步齊全,可靠性不斷提高,在通用性互換性和集成化等方面已有較大進步;開發(fā)了可靠的防爆全中文界面的PLC控制系統(tǒng),實現(xiàn)了運行狀態(tài)的監(jiān)控、監(jiān)測功能,以及故障記憶和診斷功能;研制成功井下無線電離機控制并得到推廣使用。滾筒截深不斷增大目前已由630mm增至800mm,預(yù)計今后可能增至1000mm。采煤機的可靠性將成為國產(chǎn)采煤機越來越重要的性能指標(biāo)隨著高產(chǎn)高效礦井的建設(shè)和發(fā)展,要求采煤工作面逐步達(dá)到日產(chǎn)700010000t水平。采煤機及其系統(tǒng)的可靠性將成為影響礦井原煤產(chǎn)量關(guān)鍵因素越來越受到重視,成為中國采煤機越來越重要的綜合性能指標(biāo)。1.2.2采煤機的發(fā)展趨勢電牽引采煤機經(jīng)過25年的發(fā)展,技術(shù)已趨成熟。新一代大功率電牽引采煤機已集中采用了當(dāng)今世界最先進的科學(xué)技術(shù)成為具有人工智能的高自動化機電設(shè)備代替液壓牽引已成必然。技術(shù)發(fā)展趨勢可簡要歸結(jié)如下:電牽引系統(tǒng)向交流變頻調(diào)速牽引系統(tǒng)發(fā)展。結(jié)構(gòu)形式向多電機驅(qū)動橫向布置發(fā)展。監(jiān)控技術(shù)向自動化、智能化、工作面系統(tǒng)控制及遠(yuǎn)程監(jiān)控發(fā)展。性能參數(shù)向大功率、高參數(shù)發(fā)展。綜合性能向高可靠性和高利用率發(fā)展。國內(nèi)電牽引采煤機研制方向與國際發(fā)展基本一致經(jīng)過近15年的研究,已取得較大進展但離國際先進水平特別是在監(jiān)控技術(shù)及可靠性方面尚有較大差距,必須進行大量的技術(shù)和試驗研究。1.3采煤機類型及組成1.3.1采煤機類型 滾筒采煤機的類型很多,可按滾筒數(shù)目、行走機構(gòu)形式、行走驅(qū)動裝置的調(diào)速傳動方式、行走部布置位置、機身與工作面輸送乳汁機配合導(dǎo)向方式、總體結(jié)構(gòu)布置方式等分類。按滾筒數(shù)目分為單滾筒和雙滾筒采煤機,其中雙滾筒采煤機應(yīng)用最普遍。按行走機構(gòu)形式分鋼絲繩牽引、鏈牽引和無鏈牽引采煤機。按行走驅(qū)動裝置的調(diào)速方式分機械調(diào)速、液壓調(diào)速和電氣調(diào)速滾筒采煤機(通常簡稱機械牽引、液壓牽引和電牽引采煤機)。按行走部布置位置分內(nèi)牽引和外牽引采煤機。按機身與工作面輸送機的配合導(dǎo)向方式分騎槽式和爬底板式采煤機。按總體結(jié)構(gòu)布置方式分截割(主)電動機縱向布置在搖臂上的采煤機和截割(主)電動機橫向布置在機身上的采煤機、截割電動機橫向布置在搖臂上的采煤機。按適用的煤層厚度分厚煤層、中厚煤層和薄煤層采煤機。按適用的煤層傾角分緩斜、大傾角和急斜煤層采煤機。1.3.2采煤機的組成 采煤機主要由電動機、牽引部、截割部和附屬裝置等部分組成(如圖1.1)。電動機:是滾筒采煤機的動力部分,它通過兩端輸出軸分別驅(qū)動兩個截割部和牽引部。采煤機的電動機都是防爆的,而且通常都采用定子水冷,以縮小電動機的尺寸。牽引部:通過其主動鏈輪與固定在工作面輸送機兩端的牽引鏈3相嚙合,使采煤機沿工作面移動,因此,牽引部是采煤機的行走機構(gòu)。 左、右截割部減速箱:將電動機的動力經(jīng)齒輪減速后傳給搖臂5的齒輪,驅(qū)動滾筒6旋轉(zhuǎn)。滾筒:是采煤機落煤和裝煤的工作機構(gòu),滾筒上焊有端盤及螺旋葉片,其上裝有截齒。螺旋葉片將截齒割下的煤裝到刮板輸送機中。為提高螺旋滾筒的裝煤效果,滾筒一側(cè)裝有弧形擋煤板7,它可以根據(jù)不同的采煤方向來回翻轉(zhuǎn)180。如圖1.1 雙滾筒采煤機底托架:是固定和承托整臺采煤機的底架,通過其下部四個滑靴9將采煤機騎在刮板輸送機的槽幫上,其中采空區(qū)側(cè)兩個滑靴套在輸送機的導(dǎo)向管上,以保證采煤機的可靠導(dǎo)向。調(diào)高油缸:可使搖臂連同滾筒升降,以調(diào)節(jié)采煤機的采高。調(diào)斜油缸:用于調(diào)整采煤機的縱向傾斜度,以適應(yīng)煤層沿走向起伏不平時的截割要求。電氣控制箱:內(nèi)部裝有各種電控元件,用于采煤機的各種電氣控制和保護。此外,為降低電動機和牽引部的溫度并提供內(nèi)外噴霧降塵用水,采煤機設(shè)有專門的供水系統(tǒng)。采煤機的電纜和水管夾持在拖纜裝置內(nèi),并由采煤機拉動在工作面輸送機的電纜槽中卷起或展開。1.4采煤機總體方案的確定采用多電機驅(qū)動、橫向布置(電機)積木組合,各部件之間為干式對接,可采中厚偏薄煤層中的硬煤。是比較理想的更新?lián)Q代機型。1.4.1適用范圍該機主要定位適用于傾角的中厚偏薄煤層的開采,煤層中不應(yīng)有堅硬的或較厚的該類夾雜物,以及落差較大的斷層。1.4.2主要技術(shù)參數(shù)主要技術(shù)參數(shù)及配套設(shè)備:采高(m):1.53.2;適應(yīng)傾角():15; 煤質(zhì)硬度 : f4;機面高度(m):1.1; 過煤高度(m): 0.366 ; 機重(T):36 牽引速度(m/min): 07.5;牽引力(KN):524; 截深(m):0.63 滾筒直徑 (m): 1.6 電壓(V):1140; 臥底量(m):0.403(1.6m滾筒); 滾筒水平中心距(m):10.517; 搖臂回轉(zhuǎn)中心距(m):6.4;牽引形式 :機載交流變頻調(diào)速銷軌式; 調(diào)高泵型號:A2F12R4P1 ; 泵電機型號:YBRB-11 ; 截割電機型號:YBCS3-250C ;牽引電機型號:YBQYS3-40 供水泵型號:PB-320/6.3裝機功率(KW):591 (其中兩個截割電機2250KW兩個牽引電機240KW,一個泵電機11KW,共計225024011=591KW)1.4.3整機主要特點1)機身矮,裝機功率大。截割電機容量調(diào)整范圍寬。通過調(diào)整截割電機的容量,可實現(xiàn)一機多型。2)整機為無底托架積木式組合結(jié)構(gòu)。各部件之間為干式對接,對接面之間無任何機械或液壓傳動關(guān)系。機身三大部件之間使用高強度 T形螺栓和四個楔形啞鈴銷以及兩個150定位銷連接和緊固,提高了大部件之間聯(lián)接的可靠性。3)截割電機、牽引電機的啟動、停止等操作采用旋轉(zhuǎn)開關(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)在機身兩端操作站的按鈕進行控制,操作簡單、方便。4)所有電機橫向布置。機械傳動都是直齒傳動。電機、行走箱驅(qū)動輪組件等均可從老塘側(cè)抽出。故傳動效率高,容易安裝和維護。5)液壓系統(tǒng)設(shè)計合理,采用集成閥塊結(jié)構(gòu),管路少,連接可靠;經(jīng)常調(diào)整的閥設(shè)在液壓箱體外,便于檢修和更換;6)截割機械傳動鏈設(shè)有扭矩軸過載保護裝置,并可設(shè)有強制潤滑冷卻系統(tǒng),提高了傳動件,支承件的使用壽命。7)截割部采用四行星單浮動結(jié)構(gòu),承載能力大,減小了結(jié)構(gòu)尺寸。采用大角度彎搖臂設(shè)計,加大過煤空間,提高裝煤效果,臥底量大8)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。9)行走箱與牽引部為干式對接,拆行走箱后,牽引部不漏油。行走箱內(nèi)為干油潤滑,行走輪軸承壽命高。1.4.4主要結(jié)構(gòu)及組成確定該采煤機主要由以下幾部分組成。左、右搖臂,裝在搖臂上的兩臺250KW電機,左、右螺旋滾筒等組成左右對稱的兩大可搖動調(diào)高的截割機構(gòu);左、右行走部;左、右牽引部;液壓傳動部和電控部以及底托架等組成主體部分。下面分別裝有導(dǎo)向及平滑靴,調(diào)高油缸等。此外還有內(nèi)外噴霧冷卻系統(tǒng)。1)搖臂截割機構(gòu)采煤機截割部都采用齒輪傳動,常見的傳動方式有以下幾種:電動機固定減速箱搖臂滾筒(如圖1.2(a)。這種傳動方式的特點是傳動簡單,搖臂從固定減速箱端部伸出,支承可靠,強度和剛度好。但搖臂下降的最低位置受輸送機限制,故臥底量較小。DY-150、BM-100型采煤機均采用這種傳動方式。電動機固定減速箱搖臂行星齒輪傳動滾筒(圖1.2(b)。這種方式在滾筒內(nèi)裝了行星傳動,故前幾級傳動比減小,簡化了傳動系統(tǒng),但筒殼尺寸卻增大了,故這種傳動方式適用于中厚煤層采煤機,如在MLS3 -170、MXA-300、AM-500和MG系列等型采煤機中采用。電動機減速箱滾筒(圖1.2(c)。這種傳動方式取消了搖臂,靠由電動機、減速箱和滾筒組成的截割部來調(diào)高(稱為機身調(diào)高),使齒輪數(shù)大大減少,機殼的強度、剛度增大,且調(diào)高范圍大,采煤機機身也可縮短,有利于采煤機開缺口工作。MXP-240和DTS-300型采煤機采用這種傳動方式。電動機搖臂行星齒輪傳動滾筒(圖1.2(d)。這種傳動方式的電動機軸與滾筒軸平行,取消了容易損壞的錐齒輪,使傳動更加簡單,而且調(diào)高范圍大,機身長度小。新的電牽引采煤機都采取這種傳動方式。 圖1.2 截割部傳動方式1電動機;12固定減速箱;3搖臂;4滾筒;5行星齒輪傳動; 6泵箱;7機身及牽引部對比以上傳動方式,本采煤機截割部傳動方式為:電動機搖臂行星齒輪傳動滾筒。(如圖1.3)該截割部采用銷軸與牽引部聯(lián)結(jié),截割電機橫向布置在搖臂上,搖臂和機身連接沒有動力傳遞,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。圖1.3 截割部傳動系統(tǒng)2)牽引機構(gòu) 該部分主要由左右牽引箱、牽引電動機組成,牽引箱中裝有變量主油泵、輔助油泵、調(diào)高油泵、閥組和調(diào)速機構(gòu)、過濾器等;牽引箱中有與主油泵基本相同的定量馬達(dá)和減速機構(gòu)。3)牽引機構(gòu)及調(diào)高系統(tǒng)無鏈牽引選用廣泛使用的銷排式傳動,方便配套;調(diào)高油缸選用用量最廣的標(biāo)準(zhǔn)油缸。方便維修及更換備件。2截割部的設(shè)計及計算2.1電動機的選擇設(shè)計要求截割部功率為250KW,根據(jù)礦井電機的具體工作環(huán)境情況,電機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,而且電機工作要可靠,啟動轉(zhuǎn)矩大,過載能力強,效率高。所以選擇由撫順廠生產(chǎn)的三相鼠籠異步防爆電動機,型號為YBCS3-250C ;其主要參數(shù)如下:額定功率:250KW;額定電壓:1140V;滿載電流:157A;額定轉(zhuǎn)速:1476r/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:外殼水冷該電動機輸出軸上帶有漸開線花鍵,通過該花鍵電機將輸出的動力傳遞給搖臂的齒輪減速機構(gòu)。2.2總傳動比及傳動比的分配2.2.1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。總傳動比電動機滿載轉(zhuǎn)速 r/min滾筒轉(zhuǎn)速 r/min2.2.2傳動比的分配在進行多級傳動系統(tǒng)總體設(shè)計時,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,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)到等強度。4.使各級傳動中的大齒輪進入油中的深度大致相等,從而使?jié)櫥容^方便。由于采煤機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構(gòu)的傳動比。設(shè)計采用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型行星機構(gòu)該行星齒輪傳動機構(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oxox轉(zhuǎn)動,從而驅(qū)動行星架X回轉(zhuǎn),實現(xiàn)減速。運轉(zhuǎn)中,軸線oxox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,它用在采煤機截割部最后一級減速是合適的,該型號行星傳動減速機構(gòu)的使用效率為0.970.99,傳動比一般為2.113.7。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2.79。從采掘機械與支護設(shè)備上可知,采煤機截割部行星減速機構(gòu)的傳動比一般為56。所以這里先定行星減速機構(gòu)傳動比:則其他三級減速機構(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MG250/591型采煤機截割部各齒輪齒數(shù)分配原則,初定齒數(shù)及各級傳動比為:2.3截割部傳動計算2.3.1各級傳動轉(zhuǎn)速、功率、轉(zhuǎn)矩各軸轉(zhuǎn)速計算:從電動機出來,各軸依次命名為、軸。軸 r/min軸 軸 軸 各軸功率計算:軸 kW軸 kW軸 kW軸 kW軸 kW軸 kW軸 kW式中 滾動軸承效率 =0.99閉式圓柱齒輪效率 =0.97花鍵效率 =0.99各軸扭矩計算:軸 軸 軸 軸 將上述計算結(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/(Nm)傳動比軸245147615851.79軸237.67軸225.96824.582617軸214.81528.5838811.56軸206.292.29軸198軸188.33230.87792.682.3.2 截割部齒輪設(shè)計計算齒輪1和惰輪2的設(shè)計及強度效核,具體計算過程和計算結(jié)果如下:計算過程及說明計算結(jié)果1)選擇齒輪材料查文獻1表8-17 兩個齒輪都選用20GrMnTi滲碳淬火2)按齒面接觸疲勞強度設(shè)計計算確定齒輪傳動精度等級,按估取圓周速度,參考文獻1表814,表815選取小輪分度圓直徑,由式文獻1(864)得齒寬系數(shù):查文獻1表823按齒輪相對軸承為非對稱布置,取06小輪齒數(shù): =19惰輪齒數(shù): 齒數(shù)比 : 傳動比誤差 誤差在范圍內(nèi)小輪轉(zhuǎn)矩: 載荷系數(shù): 由文獻1式(854)得使用系數(shù): 查文獻1表820 175動載荷系數(shù): 查文獻1圖857 111齒向載荷分布系數(shù): 查文獻1圖860 1.08齒間載荷分配系數(shù): 由文獻1式(855)及得 查文獻1表821并插值 則載荷系數(shù)的初值 彈性系數(shù): 查文獻1表82 節(jié)點影響系數(shù): 查文獻1圖8-64重合度系數(shù): 查文獻1圖865許用接觸應(yīng)力: 由文獻1式 得接觸疲勞極限應(yīng)力: 查文獻1圖869應(yīng)力循環(huán)次數(shù): 由文獻1式得 則 查文獻1圖870得接觸強度得壽命系數(shù) ,(不許有點蝕)硬化系數(shù): 查文獻1圖871及說明 1接觸強度安全系數(shù):查文獻1表827,按較高可靠度查, 取故的設(shè)計初值為齒輪模數(shù): 查文獻1表83小齒分度圓直徑的參數(shù)圓整值:圓周速度: 與估取很相近,對取值影響不大,不必修正1.11, 小輪分度圓直徑: 惰輪分度圓直徑: 中心距 : 圓整齒寬: 惰輪齒寬: 小輪齒寬: 齒根彎曲疲勞強度效荷計算由文獻1式 齒形系數(shù): 查文獻1圖867 小輪 大輪應(yīng)力修正系數(shù): 查文獻1圖868 小輪大輪重合度系數(shù):由文獻1式867許用彎曲應(yīng)力:由文獻1式871 彎曲疲勞極限: 查文獻1圖872彎曲壽命系數(shù): 查文獻1圖873 尺寸系數(shù): 查文獻1圖874安全系數(shù): 查文獻1表827 則4. 齒輪幾何尺寸計算 分度圓直徑: 齒頂高: 齒根高: 齒頂圓直徑: 齒根圓直徑: 基圓直徑: 齒距: 齒厚: 齒槽寬e: 基圓齒距: 法向齒距: 頂隙: HRC 5662公差組7級06=19331.73合適1751111.081.02.50.89701齒根彎曲強度足夠齒輪4和齒輪5的設(shè)計及強度效核,具體計算過程和計算結(jié)果如下 1)選擇齒輪材料查文獻1表8-17 兩個齒輪都選用20GrMnTi滲碳淬火2)按齒面接觸疲勞強度設(shè)計計算確定齒輪傳動精度等級,按估取圓周速度,參考文獻1表814,表815選取小輪分度圓直徑,由式文獻1(864)得齒寬系數(shù):查文獻1表823按齒輪相對軸承為非對稱布置,取06小齒輪齒數(shù): =23大齒輪齒數(shù): 齒數(shù)比 : 傳動比誤差 誤差在范圍內(nèi)小輪轉(zhuǎn)矩: 載荷系數(shù): 由文獻1式(854)得使用系數(shù): 查文獻1表820 175動載荷系數(shù): 查文獻1圖857 115齒向載荷分布系數(shù): 查文獻1圖860 1.08齒間載荷分配系數(shù): 由文獻1式(855)及得 查文獻1表821并插值 1.0則載荷系數(shù)的初值 彈性系數(shù): 查文獻1表82 節(jié)點影響系數(shù): 查文獻1圖8-64重合度系數(shù): 查文獻1圖865許用接觸應(yīng)力: 由文獻1式 得接觸疲勞極限應(yīng)力: 查文獻1圖869應(yīng)力循環(huán)次數(shù): 由文獻1式得 則 查文獻1圖870得接觸強度得壽命系數(shù) ,(不許有點蝕)硬化系數(shù): 查文獻1圖871及說明 1接觸強度安全系數(shù):查文獻1表827,按較高可靠度查, 取故的設(shè)計初值為齒輪模數(shù): 查文獻1表83小齒分度圓直徑的參數(shù)圓整值:圓周速度: 與估取很相近,對取值影響不大,不必修正 小輪分度圓直徑: 大輪分度圓直徑: 中心距 : 圓整齒寬: 大齒輪輪齒寬: 小輪齒寬: 齒根彎曲疲勞強度效荷計算由文獻1式 齒形系數(shù): 查文獻1圖867 小輪 大輪應(yīng)力修正系數(shù): 查文獻1圖868 小輪大輪重合度系數(shù):由文獻1式867許用彎曲應(yīng)力:由文獻1式871 彎曲疲勞極限: 查文獻1圖872彎曲壽命系數(shù): 查文獻1圖873 尺寸系數(shù): 查文獻1圖874安全系數(shù): 查文獻1表827 則4. 齒輪幾何尺寸計算 分度圓直徑: 齒頂高: 齒根高: 齒頂圓直徑: 齒根圓直徑: 基圓直徑: 齒距: 齒厚: 齒槽寬e: 基圓齒距: 法向齒距: 頂隙: HRC 5662公差組7級06=23361.56合適1751.081.072.50.881齒根彎曲強度足夠齒輪6和惰輪7的設(shè)計及強度效核,具體計算過程和計算結(jié)果如下:1)選擇齒輪材料查文獻1表8-17 兩個齒輪都選用20GrMnTi滲碳淬火2)按齒面接觸疲勞強度設(shè)計計算確定齒輪傳動精度等級,按估取圓周速度,參考文獻1表814,表815選取小輪分度圓直徑,由式文獻1(864)得齒寬系數(shù):查文獻1表823按齒輪相對軸承為非對稱布置,取0.6齒輪齒數(shù): =17惰輪齒數(shù): 齒數(shù)比 : 傳動比誤差 誤差在范圍內(nèi)齒輪轉(zhuǎn)矩: 載荷系數(shù): 由文獻1式(854)得使用系數(shù): 查文獻1表820 175動載荷系數(shù): 查文獻1圖857 齒向載荷分布系數(shù): 查文獻1圖860 1.08齒間載荷分配系數(shù): 由文獻1式(855)及得 查文獻1表821并插值 1.02則載荷系數(shù)的初值 彈性系數(shù): 查文獻1表82 節(jié)點影響系數(shù): 查文獻1圖8-64()重合度系數(shù): 查文獻1圖865許用接觸應(yīng)力: 由文獻1式 得接觸疲勞極限應(yīng)力: 查文獻1圖869應(yīng)力循環(huán)次數(shù): 由文獻1式得 則 查文獻1圖870得接觸強度得壽命系數(shù) ,(不許有點蝕)硬化系數(shù): 查文獻1圖871及說明 1接觸強度安全系數(shù):查文獻1表827,按較高可靠度查, 取故的設(shè)計初值為齒輪模數(shù): 查文獻1表83齒輪分度圓直徑的參數(shù)圓整值:圓周速度: 與估取很相近,對取值影響不大,不必修正 齒輪分度圓直徑: 惰輪分度圓直徑: 中心距 : 圓整齒寬: 齒輪齒寬: 惰輪齒寬: 齒根彎曲疲勞強度效荷計算由文獻1式 齒形系數(shù): 查文獻1圖867 齒輪 惰輪應(yīng)力修正系數(shù): 查文獻1圖868 齒輪惰輪重合度系數(shù):由文獻1式867許用彎曲應(yīng)力:由文獻1式871 彎曲疲勞極限: 查文獻1圖872彎曲壽命系數(shù): 查文獻1圖873 尺寸系數(shù): 查文獻1圖874安全系數(shù): 查文獻1表827 則 4. 齒輪幾何尺寸計算 分度圓直徑: 齒頂高: 齒根高: 齒頂圓直徑: 齒根圓直徑: 基圓直徑: 齒距: 齒厚: 齒槽寬e: 基圓齒距: 法向齒距: 頂隙: HRC 5662公差組8級0.6=17281.611合適1751.081.021齒根彎曲強度足夠由于齒輪的設(shè)計計算和強度效核方法都是相似的,因而對其它齒輪的設(shè)計計算和強度效核過程安排在設(shè)計說明書以外的篇幅中進行,并全部強度驗算合格。2.3.3截割部行星機構(gòu)的設(shè)計計算已知:輸入功率KW,轉(zhuǎn)速=230.8r/min,輸出轉(zhuǎn)速=40r/min1.齒輪材料熱處理工藝及制造工藝的選定太陽輪和行星輪的材料為20CrNi2MoA,表面滲碳淬火處理,表面硬度為5761HRC。因為對于承受沖擊重載荷的工件,常采用韌性高淬透性大的18Cr2Ni4WA和20CrNi2MoA等高級滲碳鋼,經(jīng)熱處理后,表面有高的硬度及耐磨性,心部又具有高的強度及良好的韌性和很低的缺口敏感性。試驗齒輪齒面接觸疲勞極限MPa試驗齒輪齒根彎曲疲勞極限:太陽輪:MPa行星輪:MPa齒形為漸開線直齒,最終加工為磨齒,精度為6級。內(nèi)齒圈的材料為42CrMo,調(diào)質(zhì)處理,硬度為262302HBS.試驗齒輪的接觸疲勞極限:Mpa試驗齒輪的彎曲疲勞極限:Mpa齒形的加工為插齒,精度為7級。2.確定各主要參數(shù)行星機構(gòu)總傳動比:i=5.74,采用NGW型行星機構(gòu)。行星輪數(shù)目:要根據(jù)文獻3表2.9-3及傳動比i,取。載荷不均衡系數(shù):采用太陽輪浮動和行星架浮動的均載機構(gòu),取 =1.15配齒計算:太陽輪齒數(shù)式中:取c=22(整數(shù))內(nèi)齒圈齒數(shù) 行星輪齒數(shù) 取 齒輪模數(shù):按文獻3表2.4-7中的公式計算中心距:1) 綜合系數(shù):2)太陽輪單個齒輪傳遞的轉(zhuǎn)矩:3)齒數(shù)比:4)取齒寬系數(shù): 5)初定中心距:將以上各值代入強度計算公式,得6)計算模數(shù):取標(biāo)準(zhǔn)值m=87)未變位時中心距a:根據(jù)實際情況取(6)計算變位系數(shù)1)a-c傳動a)嚙合角:所以 b)總變位系數(shù):c)中心距變動系數(shù):d)齒頂降低系數(shù):e)分配變位系數(shù): 取 (見文獻3第101頁)則2)c-b傳動a)嚙合角:式中, 代入 所以 b)變位系數(shù)和:c)中心距變動系數(shù):d)齒頂降低系數(shù):e)分配變位系數(shù): 3.幾何尺寸計算分度圓 齒頂圓 齒根圓 基圓直徑 齒頂高系數(shù) 太陽輪,行星輪內(nèi)齒輪頂隙系數(shù)太陽輪,行星輪內(nèi)齒輪代入上組公式計算如下:太陽輪 行星輪 內(nèi)齒輪 太陽輪,齒寬b由表2.5-12, 取 則 取 4.嚙合要素驗算a-c傳動端面重合度1) 頂圓齒形曲徑:太陽輪行星輪2)端面嚙合長度:式中 “”號正號為外嚙合,負(fù)號為內(nèi)嚙合角 端面節(jié)圓嚙合直齒輪 則(mm)3)端面重合度: c-b端面重合度1) 頂圓齒形曲徑 : 由上式計算得 行星輪 內(nèi)齒輪 2)端面嚙合長度:3)端面重合度: 5.齒輪強度驗算(1)a-c傳動 (以下為相嚙合的小齒輪(太陽輪)的強度計算過程,太陽輪(行星輪)的計算方法相同。)1)確定計算負(fù)荷:名義轉(zhuǎn)矩名義圓周力2) 應(yīng)力循環(huán)次數(shù):式中 太陽輪相對于行星架的轉(zhuǎn)速, (r/min)壽命期內(nèi)要求傳動的總運轉(zhuǎn)時間,(h)(h)3)確定強度計算中的各種系數(shù):a)使用系數(shù)根據(jù)對截割部使用負(fù)荷的實測與分析,?。ㄝ^大沖擊)b)動負(fù)荷系數(shù)因為和可根據(jù)圓周速度:和 由文獻3圖2.4-4,查得6級精度時:c)齒向載荷分布系數(shù)由文獻3表2.4-8查得滲碳淬火齒輪 文獻3表2.4-9, 由文獻3表2.4-8查得, 根據(jù)和,由文獻3圖2.4-5,查得式中: d)齒間載荷分布系數(shù)因由文獻3圖2.4-6查得e)節(jié)點區(qū)域系數(shù) 式中, 直齒輪;端面節(jié)圓嚙合角;直齒輪端面壓力角, 直齒輪f)彈性系數(shù)由文獻3表2.4-11查得 (鋼鋼)g)齒形系數(shù)根據(jù)和,由文獻3圖2.4-14查h)應(yīng)力修正系數(shù)由文獻3圖2.4-18,查得 i)重合度系數(shù)j)螺旋角系數(shù)和因 得 得 4) 齒數(shù)比:5) 接觸應(yīng)力的基本值 6) 接觸應(yīng)力:7) 彎曲應(yīng)力的基本值:8) 齒根彎曲應(yīng)力:9) 確定計算許用接觸應(yīng)力時的各種系數(shù)a)壽命系數(shù)因,由文獻3圖2.4-7,得 b)潤滑系數(shù)因和由文獻3圖2.4-9,查得 c)速度系數(shù)因 ,由文獻3圖2.4-10,查得 d)粗糙硬化系數(shù)因 和 由圖2.4-11, 查得 e)工作硬化系數(shù)由于大小齒輪均為硬齒面,所以 f)尺寸系數(shù) 由文獻3表2.4-15 ,查得10) 許用接觸應(yīng)力11) 接觸強度安全系數(shù)12) 確定計算許用彎曲應(yīng)力時的各種系數(shù)a)試驗齒輪的應(yīng)力修正系數(shù)b)壽命系數(shù) 因,查文獻3圖2.4-8得 c)相對齒根圓角敏感系數(shù) 因,由文獻3圖2.4-20查得 d)齒根表面狀況系數(shù) e)尺寸系數(shù)由文獻3表2.4-16,得13) 許用彎曲應(yīng)力 14)彎曲強度安全系數(shù)(2) c-b傳動 本節(jié)僅列出相嚙合的大齒輪(內(nèi)齒輪)的強度計算過程,小齒輪(行星輪)的強度較高,故計算從略。1) 名義切向力 2) 應(yīng)力循環(huán)次數(shù) 式中 內(nèi)齒輪相對于行星架的轉(zhuǎn)速 r/mim; 3) 確定強度計算中的各種系數(shù) a)使用系數(shù) b)動負(fù)荷系數(shù) 和 由文獻3圖2.4-4查得, (7級精度)c)齒向載荷分布系數(shù) 由文獻3表2.4-8,查得調(diào)質(zhì)鋼 , 由文獻3表2.4-9,得 由文獻3表2.4-10,查得 (因為 齒寬100b200) 根據(jù)和由文獻3圖2.4-5,查得 式中 d) 齒間載荷分布系數(shù) 因 由文獻3圖2.4-6查得 e)節(jié)點區(qū)域系數(shù) 式中, 直齒輪: 端面節(jié)圓嚙合角: 直齒輪 端面壓力角,直齒輪f)彈性系數(shù) 由文獻3表2.4-11,查得 g)齒形系數(shù)由文獻3圖2.4-13,查得 h)應(yīng)力修正系數(shù) 由文獻3圖2.4-18,查得 i)重合度系數(shù) j)螺旋角系數(shù), 因 得 得 4) 齒數(shù)比 5) 接觸應(yīng)力的基本值 6) 接觸應(yīng)力 7) 彎曲應(yīng)力的基本值 8) 齒根彎曲應(yīng)力 9) 確定計算許用接觸應(yīng)力時的各種系數(shù) a)壽命系數(shù) 因,由文獻3圖2.4-7,得 b)潤滑系數(shù) 因和 由文獻3圖2.4-9,查得 c)速度系數(shù) 因,由文獻3圖2.4-10 查得 d)粗糙度硬化系數(shù) 因和 由文獻3圖2.4-11查得 e)工作硬化系數(shù) 因內(nèi)齒輪齒面硬度為 由公式得 f)尺寸系數(shù) 由文獻3表2.4-15 ,查得10) 許用接觸應(yīng)力 11) 接觸強度安全系數(shù) 12) 確定計算許用彎曲應(yīng)力時的各種系數(shù)a)試驗齒輪的應(yīng)力修正系數(shù) b)壽命系數(shù) 因,查文獻3圖2.4-8得 c)相對齒根圓角敏感系數(shù) 因,由文獻3圖2.4-20,查得 d)齒根表面狀況系數(shù) 由文獻3圖2.4-21,查得 e)尺寸系數(shù),由文獻3表2.4-16,得 13) 許用彎曲應(yīng)力 14)彎曲強度安全系數(shù) 2.3.4軸的設(shè)計及校核 1 截軸的設(shè)計與校核(1)軸上的轉(zhuǎn)矩 由文獻2表42取A115, 可得(2)求作用在齒輪上的力 截 軸上大齒輪分度圓直徑為: 圓周力,徑向力和軸向力的大小如下 小輪分度圓直徑為: (3)確定軸的最小直徑選取軸的材料為45號鋼,調(diào)質(zhì)處理。按文獻2式4-2初估軸的最小直徑 查文獻2表4-2 取A=118,得軸段 用于安裝軸承 選取軸承為 22219c 因此取 d=95 mm(4)軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計 1)按軸向定位要求確定各軸段直徑和長度 軸段 根據(jù)所選取的軸承取軸段直徑 軸段 該軸段安裝齒輪,兩齒輪中間用套筒隔開,取 小齒輪另一端直接和軸承Nj419內(nèi)齒圈連接 軸段 根據(jù)所選軸承Nj419 確定 2)軸上零件的周向定位 兩個齒輪均采用花鍵聯(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,它的鍵布置對稱,軸、轂受力均勻,齒槽淺,應(yīng)力集中較小,對軸和輪轂的消弱小。 花鍵型號為: 軸承與軸的周向定位采用過渡配合保證的,因此軸段直徑公差取為. 軸端倒角 (5)軸的強度效核: 首先根據(jù)軸的結(jié)構(gòu)圖作出軸的計算簡圖:1) 軸的計算簡圖 (見下頁插圖)2) 求支反力水平面: 垂直面: 3) 計算彎矩水平面彎矩: 垂直面彎矩: 合成彎矩: 軸的計算簡圖4) 扭矩: 5) 計算當(dāng)量彎矩: 進行強度效核 軸的材料為45鋼,調(diào)質(zhì)處理,查文獻2表41得由得 取(6)精確校核軸的疲勞強度: 1)判斷危險截面 危險截面應(yīng)該是應(yīng)力較大,同時應(yīng)力集中較嚴(yán)重的截面。分析可知,危險截面為截面2) 計算危險截面應(yīng)力截面右側(cè)彎矩M為截面上的扭矩T為 抗彎截面系數(shù) (花鍵軸近似認(rèn)為平均軸徑)抗扭截面系數(shù)截面上的彎曲應(yīng)力截面上的扭轉(zhuǎn)剪應(yīng)力 彎曲應(yīng)力幅 因彎矩為對稱循環(huán),故彎曲平均應(yīng)力 扭剪應(yīng)力幅 扭轉(zhuǎn)剪應(yīng)力的應(yīng)力幅與平均應(yīng)力相等,即3)確定影響系數(shù) 軸的材料為45鋼,調(diào)質(zhì)處理,由文獻2表41查得, 軸肩圓角處的有效應(yīng)力集中系數(shù) 根據(jù) 由文獻2圖4
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