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編號(hào)：（ ）字 號(hào)
本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)
MG200/456-AWD采煤機(jī)的截割部設(shè)計(jì)
靳晶晶 21040225
機(jī)械工程及自動(dòng)化04-1班
題目：
姓名： 學(xué)號(hào)：
班級(jí)：
二〇〇八年六月
注：紙型：16K 上、下、左、右頁(yè)邊距：2厘米
頁(yè)眉：1.5厘米 頁(yè)腳：1.75厘米 裝訂線：0.5厘米
中國(guó)礦業(yè)大學(xué)
畢業(yè)設(shè)計(jì)格式模板
中 國(guó) 礦 業(yè) 大 學(xué)
本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)
姓 名靳晶晶 學(xué) 號(hào)： 21040225
學(xué) 院： 應(yīng)用技術(shù)學(xué)院
專 業(yè)： 機(jī)械工程及自動(dòng)化
設(shè)計(jì)題目： MG200/456-AWD采煤機(jī)截割部的設(shè)計(jì)
專 題：
指導(dǎo)教師： 職 稱：
年 月 徐州
中國(guó)礦業(yè)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)任務(wù)書
學(xué)院 應(yīng)用技術(shù)學(xué)院 專業(yè)年級(jí) 機(jī)自04-1班 學(xué)生姓名 靳晶晶
任務(wù)下達(dá)日期： 2008 年 1 月 10 日
畢業(yè)設(shè)計(jì)日期： 2008 年 3 月 16 日至 2008 年 6 月15 日
畢業(yè)設(shè)計(jì)題目：MG200/456-AWD采煤機(jī)截割部的設(shè)計(jì)
畢業(yè)設(shè)計(jì)專題題目：
畢業(yè)設(shè)計(jì)主要內(nèi)容和要求：
設(shè)計(jì)參數(shù)：
總裝機(jī)功率：456 KW，
機(jī)面高度：853mm,
采高：1.1～2.3m。
設(shè)計(jì)要求：
（1）完成采煤機(jī)的結(jié)構(gòu)總圖；
（2）完成該型采煤機(jī)所組成的綜采配套安裝圖；
（3）完成該采煤機(jī)的截割部設(shè)計(jì)，并完成組件、零部件的設(shè)計(jì)；
（4）按畢業(yè)設(shè)計(jì)要求編寫完成設(shè)計(jì)說(shuō)明書及其它相應(yīng)的要求。
院長(zhǎng)簽字： 指導(dǎo)教師簽字：
中國(guó)礦業(yè)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)指導(dǎo)教師評(píng)閱書
指導(dǎo)教師評(píng)語(yǔ)（①基礎(chǔ)理論及基本技能的掌握；②獨(dú)立解決實(shí)際問(wèn)題的能力；③研究?jī)?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(píng)價(jià)及建議成績(jī)；⑦存在問(wèn)題；⑧是否同意答辯等）：
成 績(jī)： 指導(dǎo)教師簽字：
年 月 日
中國(guó)礦業(yè)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)評(píng)閱教師評(píng)閱書
評(píng)閱教師評(píng)語(yǔ)（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(shí)解決實(shí)際問(wèn)題的能力；③工作量的大小；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(píng)價(jià)及建議成績(jī)；⑦存在問(wèn)題；⑧是否同意答辯等）：
成 績(jī)： 評(píng)閱教師簽字：
年 月 日
中國(guó)礦業(yè)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)評(píng)閱教師評(píng)閱書
評(píng)閱教師評(píng)語(yǔ)（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(shí)解決實(shí)際問(wèn)題的能力；③工作量的大小；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(píng)價(jià)及建議成績(jī)；⑦存在問(wèn)題；⑧是否同意答辯等）：
成 績(jī)： 評(píng)閱教師簽字：
年 月 日
中國(guó)礦業(yè)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)答辯及綜合成績(jī)
答 辯 情 況
提 出 問(wèn) 題
回 答 問(wèn) 題
正 確
基本
正確
有一般性錯(cuò)誤
有原則性錯(cuò)誤
沒(méi)有
回答
答辯委員會(huì)評(píng)語(yǔ)及建議成績(jī)：
答辯委員會(huì)主任簽字：
年 月 日
學(xué)院領(lǐng)導(dǎo)小組綜合評(píng)定成績(jī)：
學(xué)院領(lǐng)導(dǎo)小組負(fù)責(zé)人：
年 月 日
摘 要
MG200/456-AWD型采煤機(jī)是一種電牽引大功率采煤機(jī)，該機(jī)機(jī)身矮，裝機(jī)功率大，所有電機(jī)橫向布置，機(jī)械傳動(dòng)都是直齒傳動(dòng)，電機(jī)、行走箱驅(qū)動(dòng)輪組件等均可從老塘側(cè)抽出，故傳動(dòng)效率高，容易安裝和維護(hù)。
本說(shuō)明書主要介紹了采煤機(jī)截割部的設(shè)計(jì)計(jì)算。MG200/456-AWD 型采煤機(jī)截割部主要是由一個(gè)減速箱和四級(jí)齒輪傳動(dòng)組成，截割部電機(jī)放在搖臂內(nèi)橫向布置，電動(dòng)機(jī)輸出的動(dòng)力經(jīng)由三級(jí)直齒圓拄齒輪和行星輪系的傳動(dòng)，最后驅(qū)動(dòng)滾筒旋轉(zhuǎn)。截割部采用四行星單浮動(dòng)結(jié)構(gòu)，減小了結(jié)構(gòu)尺寸，采用大角度彎搖臂設(shè)計(jì)，加大了過(guò)煤空間，提高了裝煤效果。
在設(shè)計(jì)過(guò)程中，對(duì)截割部的軸、傳動(dòng)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(shuō)明書主要針對(duì)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(duì)MG200/456-AWD采煤機(jī)的使用與維護(hù)進(jìn)行了說(shuō)明，以便能更好的發(fā)揮該采煤機(jī)的性能，達(dá)到最佳工作效果。
關(guān)鍵詞：采煤機(jī)；截割部；減速箱；行星輪系；傳動(dòng)齒輪；設(shè)計(jì)
ABSTRACT
The MG200/456-AWD 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 MG200/456-AWD 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 MG200/456-AWD 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(jī)的發(fā)展概況 1
1.2國(guó)內(nèi)電牽引采煤機(jī)的技術(shù)特點(diǎn)及趨勢(shì) 1
1.2.1采煤機(jī)的技術(shù)特點(diǎn) 1
1.2.2采煤機(jī)的發(fā)展趨勢(shì) 2
1.3 MG200/456-AWD交流電牽引采煤機(jī) 3
1.3.1 結(jié)構(gòu)特征與工作原理 4
2截割部傳動(dòng)方案的設(shè)計(jì) 8
2.1電動(dòng)機(jī)的選擇 8
2.2總傳動(dòng)比及傳動(dòng)比的分配 9
2.2.1總傳動(dòng)比的確定 9
2.2.2傳動(dòng)比的分配 9
2.3截割部傳動(dòng)計(jì)算 11
2.3.1各級(jí)傳動(dòng)轉(zhuǎn)速、功率、轉(zhuǎn)矩 11
2.3.2 截割部齒輪設(shè)計(jì)計(jì)算 13
2.3.3截割部行星機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)計(jì)算 36
2.3.4軸的設(shè)計(jì)及校核 58
2.3.5 軸承的壽命校核 67
2.3.6 花鍵的強(qiáng)度校核 68
3 采煤機(jī)的使用和維護(hù) 70
3.1潤(rùn)滑及注油 70
3.2地面檢查與試運(yùn)轉(zhuǎn) 70
3.3下井及井下組裝 71
3.4采煤機(jī)的井下操作 71
3.5機(jī)器的維護(hù)與檢修 72
結(jié) 論 74
參考文獻(xiàn) 75
英文原文 76
中文譯文 85
致 謝 90
目 錄
1 概述 1
1.1采煤機(jī)的發(fā)展概況 1
1.2國(guó)內(nèi)電牽引采煤機(jī)的技術(shù)特點(diǎn)及趨勢(shì) 1
1.2.1采煤機(jī)的技術(shù)特點(diǎn) 1
1.2.2采煤機(jī)的發(fā)展趨勢(shì) 2
1.3 MG200/456-AWD交流電牽引采煤機(jī) 3
1.3.1 結(jié)構(gòu)特征與工作原理 4
2截割部的設(shè)計(jì)及計(jì)算 9
2.1電動(dòng)機(jī)的選擇 9
2.2總傳動(dòng)比及傳動(dòng)比的分配 9
2.2.1總傳動(dòng)比的確定 9
2.2.2傳動(dòng)比的分配 10
2.3截割部傳動(dòng)計(jì)算 11
2.3.1各級(jí)傳動(dòng)轉(zhuǎn)速、功率、轉(zhuǎn)矩 11
2.3.2 截割部齒輪設(shè)計(jì)計(jì)算 13
2.3.3截割部行星機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)計(jì)算 36
2.3.4軸的設(shè)計(jì)及校核 58
2.3.5 軸承的壽命校核 67
2.3.6 花鍵的強(qiáng)度校核 68
3 采煤機(jī)的使用和維護(hù) 70
3.1潤(rùn)滑及注油 70
3.2地面檢查與試運(yùn)轉(zhuǎn) 70
3.3下井及井下組裝 71
3.4采煤機(jī)的井下操作 71
3.5機(jī)器的維護(hù)與檢修 72
結(jié) 論 74
參考文獻(xiàn) 75
英文原文 76
中文譯文 85
致 謝 90
中國(guó)礦業(yè)大學(xué)2008屆本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 91頁(yè)
1 概述
1.1采煤機(jī)的發(fā)展概況
機(jī)械化采煤開始于二十世紀(jì)40年代，是隨著采煤機(jī)械的出現(xiàn)而開始的。40年代初期，英國(guó)、蘇聯(lián)相繼生產(chǎn)了采煤機(jī)，德國(guó)生產(chǎn)了刨煤機(jī)，使工作面落煤、裝煤實(shí)現(xiàn)了機(jī)械化。但當(dāng)時(shí)的采煤機(jī)都是鏈?zhǔn)焦ぷ鳈C(jī)構(gòu)，能耗大、效率低，加上工作面輸送機(jī)不能自移，所以限制了采煤機(jī)生產(chǎn)率的提高。
50年代初期，英國(guó)、德國(guó)相繼生產(chǎn)出滾筒式采煤機(jī)、可彎曲刮板輸送機(jī)和單體液壓支柱，大大推進(jìn)了采煤機(jī)械化技術(shù)的發(fā)展。由于當(dāng)時(shí)采煤機(jī)上的滾筒是死滾筒，不能實(shí)現(xiàn)調(diào)高，因而限制了采煤機(jī)的適用范圍，我們稱這種固定滾筒采煤機(jī)為第一代采煤機(jī)。
60年代是世界綜采技術(shù)的發(fā)展時(shí)期，第二代采煤機(jī)——單搖臂滾筒采煤機(jī)的出現(xiàn)，解決了采高調(diào)整問(wèn)題，擴(kuò)大了采煤機(jī)的適用范圍，特別是1964年第三代采煤機(jī)——雙搖臂滾筒采煤機(jī)的出現(xiàn)，進(jìn)一步解決了工作面自開缺口的問(wèn)題，再加上液壓支架和可彎曲輸送機(jī)的不斷完善等等，把綜采技術(shù)推向了一個(gè)新水平，并且在生產(chǎn)中顯示了綜采機(jī)械化采煤的優(yōu)越性——高產(chǎn)、高效、安全和經(jīng)濟(jì)。
進(jìn)入70年代，綜采機(jī)械化得到了進(jìn)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(kuò)大使用范圍等方向發(fā)展。1970年采煤機(jī)無(wú)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(jī)——電牽引采煤機(jī)，大大改善了采煤機(jī)的性能，并擴(kuò)大了它的使用范圍。
80年代，德國(guó)、美國(guó)、英國(guó)都開發(fā)成功各種交、直流電牽引采煤機(jī)，同時(shí)把計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)用在采煤機(jī)上。并且開始重視系列化采煤機(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)。
至此，緩傾斜中厚煤層的綜采機(jī)械化問(wèn)題已經(jīng)基本得到解決，專家開始對(duì)實(shí)現(xiàn)厚煤層、薄煤層、急傾斜及其它難采煤層開采的綜采機(jī)械的研發(fā)，以適用不同的開采條件。
1.2國(guó)內(nèi)電牽引采煤機(jī)的技術(shù)特點(diǎn)及趨勢(shì)
1.2.1采煤機(jī)的技術(shù)特點(diǎn)
⑴電牽引采煤機(jī)已成為國(guó)內(nèi)采煤機(jī)的研究重點(diǎn)
國(guó)內(nèi)從90年代初已逐步停止研究開發(fā)液壓牽引采煤機(jī)將研究重點(diǎn)轉(zhuǎn)向電牽引采煤機(jī);通過(guò)交流、直流電牽引采煤機(jī)的對(duì)比研究，已基本確定以交流變頻調(diào)速電牽引采煤機(jī)為今后電牽引采煤機(jī)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(guó)內(nèi)采煤機(jī)的發(fā)展方向。
⑵裝機(jī)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(duì)采煤機(jī)的高強(qiáng)度、高性能需要，不論是厚、中厚煤層還是薄煤層采煤機(jī)，其裝機(jī)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(jī)功率達(dá)450k W，牽引電機(jī)功率達(dá)2×50kW。
⑶牽引速度和牽引力不斷增大
電牽引采煤機(jī)最大牽引速度已達(dá)14.5m/min，牽引力已普遍增大到450～600kN。
⑷電機(jī)橫向布置總體結(jié)構(gòu)發(fā)展迅速
近年來(lái)，我國(guó)基本停止了縱向布置采煤機(jī)的研制，新研制的采煤機(jī)中已廣泛采用了多電機(jī)驅(qū)動(dòng)橫向布置的總體結(jié)構(gòu)。
⑸控制系統(tǒng)日趨完善
采煤機(jī)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(jìn)步；開發(fā)了可靠的防爆全中文界面的PLC控制系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了運(yùn)行狀態(tài)的監(jiān)控、監(jiān)測(cè)功能，以及故障記憶和診斷功能;研制成功井下無(wú)線電離機(jī)控制并得到推廣使用。
⑹滾筒截深不斷增大
目前已由630mm增至800mm，預(yù)計(jì)今后可能增至1000mm。
⑺采煤機(jī)的可靠性將成為國(guó)產(chǎn)采煤機(jī)越來(lái)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)7000～10000t水平。采煤機(jī)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(lái)越受到重視，成為中國(guó)采煤機(jī)越來(lái)越重要的綜合性能指標(biāo)。
1.2.2采煤機(jī)的發(fā)展趨勢(shì)
電牽引采煤機(jī)經(jīng)過(guò)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(jī)已集中采用了當(dāng)今世界最先進(jìn)的科學(xué)技術(shù)成為具有人工智能的高自
動(dòng)化機(jī)電設(shè)備代替液壓牽引已成必然。技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)可簡(jiǎn)要?dú)w結(jié)如下:
⑴電牽引系統(tǒng)向交流變頻調(diào)速牽引系統(tǒng)發(fā)展。
⑵結(jié)構(gòu)形式向多電機(jī)驅(qū)動(dòng)橫向布置發(fā)展。
⑶監(jiān)控技術(shù)向自動(dòng)化、智能化、工作面系統(tǒng)控制及遠(yuǎn)程監(jiān)控發(fā)展。
⑷性能參數(shù)向大功率、高參數(shù)發(fā)展。
⑸綜合性能向高可靠性和高利用率發(fā)展。
國(guó)內(nèi)電牽引采煤機(jī)研制方向與國(guó)際發(fā)展基本一致經(jīng)過(guò)近15年的研究，已取得較大進(jìn)展但離國(guó)際先進(jìn)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(jìn)行大量的技術(shù)和試驗(yàn)研究。
1.3 MG200/456-AWD交流電牽引采煤機(jī)
MG200/456—AWD型采煤機(jī)是一種多電機(jī)驅(qū)動(dòng)，橫向布置的交流電牽引矮型無(wú)拖架采煤機(jī)，其截割功率為2×200KW，調(diào)高功率為16KW，牽引功率2×20KW，采用交流變頻調(diào)速系統(tǒng)，變頻調(diào)速裝置采用機(jī)載式，適用于采高1.1～2.3m,煤層傾角≤40°的薄煤層工作面，要求煤層頂板中等穩(wěn)定，底板起伏不大，不過(guò)于松軟，媒質(zhì)硬或中硬，能截割一定的矸石夾層，工作面長(zhǎng)度以150～200m為宜。
該采煤機(jī)的電氣設(shè)備符合礦用防爆規(guī)程要求可再有瓦斯或煤塵爆炸危險(xiǎn)的礦井中使用，并可在海拔不超過(guò)1000m周圍介質(zhì)不超過(guò)35℃，空氣濕度不大于97﹪（在25℃時(shí)）的情況下可靠的工作。
MG200/456-AMD型采煤機(jī)機(jī)身上分為左右電牽引部、中間電控箱、左右截割搖臂五大部份機(jī)身之間采用液壓螺母和高強(qiáng)螺母聯(lián)接，簡(jiǎn)單可靠，拆卸方便，左右搖臂與左右電牽引部通過(guò)自身耳軸相聯(lián)結(jié)。采煤機(jī)調(diào)高油缸位于煤壁側(cè)牽引殼體下方外置油缸，采煤機(jī)供水系統(tǒng)，供油系統(tǒng)，機(jī)間電纜均布置于機(jī)身后面，由后護(hù)板保護(hù)，端頭按鈕站可實(shí)現(xiàn)采煤機(jī)起停，牽引換向，調(diào)高，輸送機(jī)停止等功能，中間可實(shí)現(xiàn)手動(dòng)調(diào)高。
主要特點(diǎn)
a 該機(jī)功率大、機(jī)身矮、多電機(jī)橫向布置，整機(jī)結(jié)構(gòu)緊湊，取消了螺旋傘齒輪和結(jié)構(gòu)復(fù)雜的通軸。
b 采用積木式組合；使各部件間相互獨(dú)立，更換方便。各部件間聯(lián)結(jié)采用高強(qiáng)螺母、液壓螺母，螺栓聯(lián)結(jié)，不易松動(dòng)。
c 截割電機(jī)，牽引電機(jī)等主要元部件均可從采空區(qū)抽出，容易更換，方便維修。本機(jī)無(wú)底拖架，從而加大機(jī)身下面的過(guò)煤高度，取消了外接行走機(jī)構(gòu)，牽引與行走做成一體，使機(jī)身整體尺寸緊湊，縮小了機(jī)身高度。
d 整體彎搖臂結(jié)構(gòu)，剛性好，過(guò)煤空間大，裝煤效果好。
e 中間牽引手動(dòng)調(diào)高，兩端牽引電動(dòng)調(diào)高，遠(yuǎn)控。
f 變頻器，逆變器，變壓器等均布置在中間電控箱內(nèi)。
g 具有四象限工作的優(yōu)越特性，采煤機(jī)可根據(jù)生產(chǎn)的需要實(shí)現(xiàn)加速減速或停止，尤其在煤層傾角較大的工作面，在機(jī)器可能下滑的情況下，采煤機(jī)能按要求給定的速度下運(yùn)行。
h 操作方便，可靠性高，事故率低，開機(jī)率高，可滿足高產(chǎn)高效工作面的要求。
i PLC控制、GOT顯示、單點(diǎn)啟動(dòng)、多點(diǎn)操作，可離機(jī)控制。
1.3.1 結(jié)構(gòu)特征與工作原理
圖1.1 雙滾筒采煤機(jī)
1- 電動(dòng)機(jī)；2-牽引部；3-牽引鏈；4-截割部減速器；5-搖臂；6-滾筒；7-弧形擋煤板；
8-底托架；9-滑靴；10-調(diào)高油缸；11-調(diào)斜油缸；12-拖纜裝置；13-電氣控制箱
㈠ 搖臂
搖臂主要由截割電動(dòng)機(jī)、搖臂殼、一軸組件、惰輪組件、二軸組件、三軸組件、拔叉組件、行星減速器，內(nèi)噴霧系統(tǒng)等組成。左右搖臂減速器除殼體不同外，其余零部件完全相同，可互換使用。
搖臂直接由截割電動(dòng)機(jī)拖動(dòng)，經(jīng)三級(jí)直齒輪傳動(dòng)和一級(jí)行星機(jī)構(gòu)傳動(dòng)，將動(dòng)力傳遞到截割滾筒，實(shí)現(xiàn)了采煤機(jī)落煤和裝煤的作用。
搖臂有如下特點(diǎn)：
（1）搖臂回轉(zhuǎn)采用小鉸軸結(jié)構(gòu)。
（2）搖臂齒輪減速器都是簡(jiǎn)單的直齒傳動(dòng)，精度高，傳動(dòng)效率高。
（3）行星傳動(dòng)內(nèi)齒圈采用座入搖臂殼內(nèi)結(jié)構(gòu)，運(yùn)轉(zhuǎn)中不易松動(dòng)，工作平穩(wěn)。
（4）采用彎搖臂形式，加大了裝煤口，提高裝煤效率，增加塊煤率。
（5）搖臂殼體采用整體鑄鋼結(jié)構(gòu)，外殼有焊接的冷卻水套，用于冷卻和內(nèi)噴霧供水噴霧降塵。
㈡ 截割電動(dòng)機(jī)
截割電動(dòng)機(jī)為礦用割爆型三相交流異步電動(dòng)機(jī)，可用于環(huán)境溫度下于40℃，有甲烷或爆炸性煤塵工作面，橫向安裝在采煤機(jī)搖臂上，采用實(shí)心軸傳動(dòng)結(jié)構(gòu)，強(qiáng)度高，外殼采用水套冷卻。
左右截割電動(dòng)機(jī)通用，接線喇叭口可以改變方向，方便電纜引入，拆裝時(shí)，可以利用電動(dòng)機(jī)聯(lián)接法蘭上的頂絲螺孔頂出，從老塘側(cè)抽出，拆裝方便。
使用時(shí)注意開機(jī)前應(yīng)先檢查冷卻水的水量，先通水后起電動(dòng)機(jī)，嚴(yán)禁斷水使用，電動(dòng)機(jī)長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行后不要馬上關(guān)閉冷卻水，發(fā)現(xiàn)有異樣聲響時(shí)，應(yīng)立即停車檢查。
一軸組件由軸齒輪、軸承、端蓋、骨架油封、油封架等組成，軸齒輪由軸承對(duì)稱支撐在軸承杯上，并通過(guò)漸開線花鍵與電動(dòng)機(jī)輸出軸相聯(lián)接，軸承的軸向間隙應(yīng)保持0.15～0.35之間。
惰輪軸組I主要由齒輪、心軸、軸承、距離套等組成，靠心軸與殼體臺(tái)階定位。
二軸組件主要由齒輪Ⅰ、齒輪Ⅱ、軸承、花鍵軸、端蓋等組成。矩形花鍵由二個(gè)軸承支撐在箱體上，花鍵上裝有二個(gè)齒輪，其中一個(gè)為離合齒輪與撥叉相連，推動(dòng)撥叉可實(shí)現(xiàn)搖臂的離或合兩個(gè)位置，軸承的軸向間隙，保持在0.15～0.35mm之間.
三軸組件主要由軸齒輪Ⅰ、齒輪Ⅱ、軸承、端蓋、距離套、密封圈等組成，齒輪通過(guò)矩形花鍵套在軸齒輪Ⅰ上，軸齒輪Ⅰ由二個(gè)軸承支撐在箱體上。調(diào)整墊用來(lái)調(diào)整軸承的軸向間隙，保持在0.15～0.35mm。惰輪軸Ⅱ共有兩組，其定位方式與惰輪軸Ⅰ相同，這兩組軸安裝方向相反。
四軸組件為行星減速器輸入軸組，其齒輪大齒輪內(nèi)孔為花鍵與太陽(yáng)輪相連，兩軸承內(nèi)圈安裝在大齒輪的空心軸上，而外圈安裝在套杯上，軸承間隙應(yīng)調(diào)整在0.15～0.35mm之間。
2.1.7 內(nèi)噴霧供水裝置由接頭、水封、泄漏環(huán)、油封、軸承裝置外殼、軸承、不銹鋼送水管、○形圈、定位銷、管座、高壓軟管等組成。
不銹鋼送水管插入靠煤壁側(cè)管座時(shí)，管上的缺口對(duì)準(zhǔn)座上的定位銷，使送水管和滾筒軸（行星架）一起轉(zhuǎn)動(dòng)，靠?jī)?nèi)外兩道○型圈密封，送水管靠老塘側(cè)通過(guò)軸承支撐在軸承裝置外殼內(nèi)，因兩者有相對(duì)旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，為防止內(nèi)噴霧水進(jìn)入搖臂油池，在送水管殼體，靠特制的水封防漏水，在水封的后面又架設(shè)了一只骨架油封（材料與普通油封不同）起防水，防塵作用，在該水封和油封間裝有泄漏環(huán)，經(jīng)水封泄漏的水通過(guò)水封裝置外殼流出搖臂殼體外，油封是為防止油液外漏而設(shè)置的。
內(nèi)噴霧水通過(guò)接頭座與噴霧冷卻系統(tǒng)的相應(yīng)管路相通，經(jīng)送水管，煤壁側(cè)高壓管與滾筒的內(nèi)噴霧供水口相連，進(jìn)入滾筒水道。
行星減速器為四個(gè)行星輪減速機(jī)構(gòu)，主要由太陽(yáng)輪、行星輪、內(nèi)齒圈、行星架支撐軸承，平面浮動(dòng)油封裝置和方形聯(lián)接套等組成，太陽(yáng)輪的另一端與搖臂大齒輪的內(nèi)花鍵相聯(lián)，輸入轉(zhuǎn)矩，當(dāng)太陽(yáng)輪轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，驅(qū)動(dòng)行星輪沿本身軸線自轉(zhuǎn)，同時(shí)又帶動(dòng)行星架繞其軸線轉(zhuǎn)動(dòng)，行星架通過(guò)花鍵和方形連接套聯(lián)接，將輸出轉(zhuǎn)矩傳給滾筒。
行星齒輪傳動(dòng)利用四個(gè)行星輪嚙合的形式，結(jié)構(gòu)緊湊，傳動(dòng)比大。傳動(dòng)可靠，考慮行星輪間均載，采用太陽(yáng)輪浮動(dòng)結(jié)構(gòu)，太陽(yáng)輪浮動(dòng)靈敏，反力矩小，浮動(dòng)量通過(guò)與大齒輪相配合的外花鍵側(cè)隙來(lái)保證。
行星架前端靠軸承支撐，此軸承兩端面需控制軸向間隙0.15～0.35mm后端靠軸承支撐。
方形聯(lián)結(jié)套采用平面浮動(dòng)油封裝置，能適應(yīng)行星機(jī)構(gòu)的軸向竄動(dòng)，適應(yīng)在有煤塵和煤泥的工況下工作。
㈢ 牽引部
1 左電牽引部
左電牽引部由左電牽引部殼體、牽引電機(jī)、電機(jī)軸組、牽引二軸、制動(dòng)軸、雙行星減速器、液壓制動(dòng)器、行走輪組成等組成。
牽引電動(dòng)機(jī)輸出的轉(zhuǎn)矩經(jīng)二級(jí)直齒圓柱齒輪和二級(jí)行星齒輪減速器減速后，由行星架輸出，通過(guò)驅(qū)動(dòng)輪與行走輪相嚙合，再由行走輪與工作面輸送機(jī)上的銷軌嚙合使采煤機(jī)來(lái)回行走，同時(shí)制動(dòng)軸出軸通過(guò)花鍵與液壓制動(dòng)器相連，實(shí)現(xiàn)電牽引的制動(dòng)。
2 牽引電動(dòng)機(jī)
牽引電動(dòng)機(jī)為隔爆型三相交流調(diào)速電動(dòng)機(jī)，與變頻調(diào)速裝置配套作為采煤機(jī)的牽引動(dòng)力源，可適用于環(huán)境溫度小于40℃，相對(duì)濕度不大于97﹪。
3 液壓制動(dòng)器
液壓制動(dòng)器是由螺塞、外殼、碟形彈簧、活塞、圓盤、壓盤、外摩擦片、內(nèi)摩擦片、底座、花鍵套等組成。當(dāng)采煤機(jī)在正常工況下工作時(shí)，由調(diào)高泵輸出的壓力油經(jīng)集成塊和制動(dòng)電磁閥進(jìn)入液壓制動(dòng)器的外接油口，活塞在油壓下壓緊碟形彈簧組，壓盤與內(nèi)外摩擦片脫離接觸，液壓制動(dòng)器呈現(xiàn)自由空轉(zhuǎn)狀態(tài)，當(dāng)電控系統(tǒng)發(fā)出制動(dòng)信號(hào)時(shí)，制動(dòng)電磁閥斷電復(fù)位，制動(dòng)器內(nèi)的油腔與油池連通，使得活塞在碟形彈簧的作用下推動(dòng)壓盤壓緊內(nèi)外摩擦片，產(chǎn)生制動(dòng)轉(zhuǎn)矩，花鍵套被抱閘，起到制動(dòng)采煤機(jī)的作用。
4 右電牽引部
右電牽引部?jī)?nèi)的傳動(dòng)系統(tǒng)與左電牽引部完全相同，所不同的是其內(nèi)部還裝有調(diào)高電動(dòng)機(jī)，雙聯(lián)齒輪泵、集成塊、過(guò)濾器、壓力表、制動(dòng)電磁閥等元件。用于采煤機(jī)調(diào)高系統(tǒng)及液壓制動(dòng)器的動(dòng)力來(lái)源。
㈣ 輔助液壓系統(tǒng)
1 采煤機(jī)輔助液壓系統(tǒng)包括兩部分：A 調(diào)高回路。B 制動(dòng)回路。它由調(diào)高泵站、機(jī)外油管、左右調(diào)高油缸和液壓制動(dòng)器等組成。其中。泵站布置在右電牽引部?jī)?nèi)，液壓制動(dòng)器布置于左右電牽引部?jī)?nèi)，調(diào)高油缸布置在機(jī)身下。
泵站由調(diào)高電動(dòng)機(jī)、單泵、集成塊、過(guò)濾器、制動(dòng)電磁閥、壓力表、高低壓溢流閥等組成。
調(diào)高回路的主要功能是使?jié)L筒能按司機(jī)所需的位置工作，調(diào)高回路的動(dòng)力由調(diào)高電動(dòng)機(jī)提供，調(diào)高油缸調(diào)高阻力太大時(shí)，為防止系統(tǒng)回路油壓過(guò)高，損壞油泵及附件，在調(diào)高系統(tǒng)排油路設(shè)置一高壓溢流閥作為安全閥，調(diào)高壓力20MPa。
液壓制動(dòng)回路的壓力油回油路設(shè)置低壓溢流閥，為制動(dòng)器壓力及調(diào)高電磁反向閥所用壓力，為保證液壓制動(dòng)器打開，在制動(dòng)回路設(shè)置一低壓溢流閥，調(diào)定壓力為1.5MPa，它由二位三通電磁閥，液壓制動(dòng)器，低壓溢流閥及其管路等組成，制動(dòng)電磁閥在集成塊上，通過(guò)特定管路與安裝在左右電牽引部上的液壓制動(dòng)器相連。
2 調(diào)高電動(dòng)機(jī)
該電動(dòng)機(jī)為礦用隔爆型三相異步電動(dòng)機(jī)，可適用環(huán)境低于40℃，且有甲烷或爆炸性煤塵的工作面。
3 調(diào)高油缸
兩只調(diào)高油缸設(shè)置在靠煤壁側(cè)機(jī)身下方，油缸的活塞桿與搖臂的小支臂，缸體與左右牽引部下面分別用銷軸聯(lián)結(jié)，已實(shí)現(xiàn)左右滾筒的調(diào)高，調(diào)高油缸由液力鎖缸體，活塞桿和活塞等組成。
4 齒輪泵
該泵為CBK1012-B3F型齒輪泵，體積小、重量輕、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、工作可靠。
5 過(guò)濾器
在輔助液壓系統(tǒng)中，設(shè)有過(guò)濾器一個(gè)，安裝在右電牽引部泵站中，采用網(wǎng)式濾芯，型號(hào)為MDY01042，其流量為63l/min。
6 壓力表
采煤機(jī)的工作過(guò)程中，為了隨時(shí)監(jiān)視液壓系統(tǒng)中工作狀況，因此在泵站中安裝有高低壓壓力表，分別顯示調(diào)高及控制油源的壓力，為防止表針劇烈振動(dòng)而損壞，壓力表表座中有阻尼塞。
7 手動(dòng)換向閥
本機(jī)設(shè)有兩只手動(dòng)換向閥，其內(nèi)部結(jié)構(gòu)和性能完全一樣，均為H型三位四通換向閥，閥中彈簧是使閥芯復(fù)位，此時(shí)無(wú)壓力油進(jìn)入油缸，用手直接操作確定閥的工作位置，使壓力油進(jìn)入油缸，使其伸縮實(shí)現(xiàn)搖臂的升降。
8 電磁閥
本機(jī)選用24GDEY-H6B-T2隔爆型電磁換向閥作為制動(dòng)電磁閥，當(dāng)采煤機(jī)啟動(dòng)時(shí)，制動(dòng)電磁閥待電動(dòng)作，壓力油進(jìn)入制動(dòng)器克服彈簧力，內(nèi)外摩擦片分離，牽引進(jìn)入進(jìn)行狀態(tài)，當(dāng)采煤機(jī)停止時(shí)，制動(dòng)電磁閥斷電復(fù)位，壓力油回油池，制動(dòng)器內(nèi)外摩擦片貼緊，采煤機(jī)被制動(dòng)。
㈤ 輔助裝置
由左右行走箱、滑靴組、拖纜裝置、冷卻噴霧管路系統(tǒng)、機(jī)身聯(lián)結(jié)、截割滾筒、機(jī)外液壓管路組成。
1 在采空區(qū)側(cè)：行走輪組、行走輪、導(dǎo)向滑靴、行走輪軸承、芯軸等組成。
2 在煤臂側(cè)：滑靴組，用螺栓、銷子固定在左右牽引部下面。
3 拖纜裝置：拖纜裝置由拖纜架，連接板、銷、電纜板等組成，當(dāng)采煤機(jī)沿工作面運(yùn)行時(shí)，拖拽并保護(hù)纜和水管使用電纜夾來(lái)承受，這樣使電纜，水管不受力磨損小，同時(shí)還能防砸及拖拽平穩(wěn)且阻力小，在工作面刮板輸送機(jī)的電纜槽內(nèi)可靠的來(lái)回拖動(dòng)。
拖纜裝置固定在電控箱前面右上部，以便電纜能順利進(jìn)入電控箱，電纜和水管進(jìn)入工作面后安裝在工作面輸送機(jī)的固定電纜槽內(nèi)，在輸送機(jī)的中點(diǎn)在進(jìn)入電纜槽并安裝電纜夾，故移動(dòng)電纜和管的長(zhǎng)度的一半略有多余。
4 噴霧冷卻系統(tǒng)
采煤機(jī)工作時(shí)，滾筒在破煤和裝煤過(guò)程中，會(huì)產(chǎn)生大量煤塵，不及降低了工作面的能見度，影響正常生產(chǎn)，而且對(duì)安全生產(chǎn)和工人的健康也會(huì)產(chǎn)生嚴(yán)重影響，因此，必須及時(shí)降塵，最大限度的降低空氣中的含量，同時(shí)采煤機(jī)在工作時(shí)，各主要部件會(huì)產(chǎn)生很大熱量需及時(shí)進(jìn)行冷卻，已保證工作面生產(chǎn)的順利進(jìn)行。
噴霧冷卻系統(tǒng)由水閥、水壓、繼電器、安全閥、節(jié)流閥、噴嘴、高壓軟管及有關(guān)連接件組成，來(lái)自噴霧泵的水壓由送水管經(jīng)電纜槽，拖纜裝置進(jìn)入水閥，由水閥到機(jī)身后面的兩個(gè)分配閥，分多路用于冷卻截割電機(jī)，牽引電機(jī)，調(diào)高電機(jī)，電控箱，內(nèi)外噴霧降塵。
5 機(jī)身連接裝置
左右電牽引部，中間電控箱的連接螺柱，搖臂與左右電牽引部鉸接銷軸四組，這些裝置將采煤急各大部件聯(lián)接成一個(gè)整體，起到緊固及連接的作用。
液壓螺母由螺母、油堵、密封圈、活塞緊圈組成，其工作原理和使用方法如下：
在打壓前應(yīng)先將液壓螺母擰緊后取下一個(gè)油堵，接通超高壓泵當(dāng)手動(dòng)超高壓泵產(chǎn)生的高壓油，注入螺母與密封圈之間的油腔時(shí)，螺母在液壓力的作用下向上移動(dòng)，將螺栓強(qiáng)行拉伸，產(chǎn)生很大的豫緊力，打壓到限定的油壓后，將緊固旋緊至螺母底部，卸去高壓油擰上油堵，這時(shí)螺母靠緊圈和活塞鎖在預(yù)定的位置。
本機(jī)選用兩種規(guī)格的液壓螺母M30，限定油壓200MPa和M36×3限定油壓180MP采用液壓鎖緊，預(yù)緊力大，螺栓受力均勻，防松可靠。
㈥滾筒
滾筒是采煤機(jī)工作機(jī)構(gòu)，擔(dān)負(fù)著破煤，裝煤的作用，主要由滾筒體、截齒、齒座和噴嘴等組成。滾筒與搖臂行星減速器輸出軸采用方形聯(lián)結(jié)套聯(lián)接，聯(lián)接可靠，拆卸方便。
滾筒體采用焊接結(jié)構(gòu)，三頭螺旋葉片，設(shè)有內(nèi)噴霧水道和噴嘴壓力水從噴嘴霧狀噴出，直接噴向齒尖，以達(dá)到冷卻截齒，降低煤塵和稀釋瓦斯的目的。為延長(zhǎng)螺旋葉片的使用壽命，在其出煤口處采用耐磨材料噴煤處理。
㈦機(jī)外液壓管路
由于采用手動(dòng)換向閥安裝在左中部，兩端電動(dòng)換向機(jī)外管路簡(jiǎn)單，由泵箱端集成塊引出四根去左右油缸進(jìn)出油口，二根去制動(dòng)器，即可將左右油缸，制動(dòng)器與系統(tǒng)連接起來(lái)。
2截割部傳動(dòng)方案的設(shè)計(jì)
2.1電動(dòng)機(jī)的選擇
設(shè)計(jì)要求截割部功率為200KW，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。所以選擇由撫順廠生產(chǎn)的三相鼠籠異步防爆電動(dòng)機(jī)，型號(hào)為YBCS3-200C ；其主要參數(shù)如下：
額定功率：200KW；
額定電壓：1140V；
滿載電流：130A；
額定轉(zhuǎn)速：1470r/min；
滿載效率：0.920；
絕緣等級(jí)： H；
滿載功率因數(shù)：0.85；
接線方式：Y；
質(zhì)量： 1280KG；
冷卻方式：外殼水冷
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)。
2.2總傳動(dòng)比及傳動(dòng)比的分配
2.2.1總傳動(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(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
——電動(dòng)機(jī)滿載轉(zhuǎn)速 r/min
——滾筒轉(zhuǎn)速 r/min
2.2.2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。
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）：
圖2.1 NGW型行星機(jī)構(gòu)
a太陽(yáng)輪 b內(nèi)齒圈
c行星輪 x行星架
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c、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c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2.1，當(dāng)內(nèi)齒圈b固定，以太陽(yáng)輪a為主動(dòng)件，行星架c為從動(dòng)件時(shí)，傳動(dòng)比的推薦值為2.7～9。從《采掘機(jī)械與支護(hù)設(shè)備》上可知,采煤機(jī)截割部行星減速機(jī)構(gòu)的傳動(dòng)比一般為5～6。所以這里先定行星減速機(jī)構(gòu)傳動(dòng)比：
則其他三級(jí)減速機(jī)構(gòu)總傳動(dòng)比：
÷36.75÷5.747=6.39
根據(jù)前述多級(jí)減速齒輪的傳動(dòng)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(jī)截割部各齒輪齒數(shù)分配原則，初定齒數(shù)及各級(jí)傳動(dòng)比為：
2.3截割部傳動(dòng)計(jì)算
圖2.2 截割部傳動(dòng)系統(tǒng)
2.3.1各級(jí)傳動(dòng)轉(zhuǎn)速、功率、轉(zhuǎn)矩
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軸。
Ⅰ軸 min
Ⅲ軸
=
Ⅳ軸
=526.43r/min
Ⅶ軸
=229.88r/min
各軸功率計(jì)算：
Ⅰ軸
kW
Ⅱ軸
kW
Ⅲ軸
kW
Ⅳ軸
kW
Ⅴ軸
kW
Ⅵ軸
kW
Ⅶ軸
kW
式中 ——滾動(dòng)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(jì)算:
Ⅰ軸
Ⅲ軸
Ⅳ軸
Ⅶ軸
將上述計(jì)算結(jié)果列入下表：
軸號(hào)
輸出功率
P（kW）
轉(zhuǎn)速n(r/min)
輸出轉(zhuǎn)矩T/(N·m)
傳動(dòng)比
Ⅰ軸
196.02
1470
1273
1.79
Ⅱ軸
190.14
Ⅲ軸
180.77
821.2
2102
Ⅳ軸
171.86
526.43
3118
1.56
Ⅴ軸
165.04
2.29
Ⅵ軸
158.49
Ⅶ軸
150.68
229.88
6259
2.3.2 截割部齒輪設(shè)計(jì)計(jì)算
齒輪1和惰輪2的設(shè)計(jì)及強(qiáng)度效核，具體計(jì)算過(guò)程和計(jì)算結(jié)果如下：
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 兩個(gè)齒輪都選用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)，按估取圓周速度，參考文獻(xiàn)1表8－14，表8－15選取
小輪分度圓直徑，由式文獻(xiàn)1（8－64）得
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
＝0．6
小輪齒數(shù)：
=19
惰輪齒數(shù)：
＝
齒數(shù)比 ：
＝
傳動(dòng)比誤差 誤差在范圍內(nèi)
小輪轉(zhuǎn)矩：
載荷系數(shù)：
由文獻(xiàn)1式（8－54）得
使用系數(shù)：
查文獻(xiàn)1表8－20
＝1．75
動(dòng)載荷系數(shù)：
查文獻(xiàn)1圖8－57
＝1．11
齒向載荷分布系數(shù)：
查文獻(xiàn)1圖8－60
＝1.08
齒間載荷分配系數(shù)：
由文獻(xiàn)1式(8－55)及得
查文獻(xiàn)1表8－21并插值
則載荷系數(shù)的初值
彈性系數(shù)：
查文獻(xiàn)1表8－2
節(jié)點(diǎn)影響系數(shù)：
查文獻(xiàn)1圖8-64
重合度系數(shù)：
查文獻(xiàn)1圖8－65
許用接觸應(yīng)力：
由文獻(xiàn)1式 得
＝
接觸疲勞極限應(yīng)力：
查文獻(xiàn)1圖8－69
應(yīng)力循環(huán)次數(shù)：
由文獻(xiàn)1式得
則 查文獻(xiàn)1圖8－70得接觸強(qiáng)度得壽命系數(shù)
,(不許有點(diǎn)蝕)
硬化系數(shù)：
查文獻(xiàn)1圖8－71及說(shuō)明
＝1
接觸強(qiáng)度安全系數(shù)：
查文獻(xiàn)1表8－27，按較高可靠度查，
取
故的設(shè)計(jì)初值為
齒輪模數(shù)：
查文獻(xiàn)1表8－3
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(duì)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(qiáng)度效荷計(jì)算
由文獻(xiàn)1式
齒形系數(shù)：
查文獻(xiàn)1圖8－67
小輪
大輪
應(yīng)力修正系數(shù)：
查文獻(xiàn)1圖8－68
小輪
大輪
重合度系數(shù)：
由文獻(xiàn)1式8－67
許用彎曲應(yīng)力：
由文獻(xiàn)1式8－71
彎曲疲勞極限：
查文獻(xiàn)1圖8－72
彎曲壽命系數(shù)：
查文獻(xiàn)1圖8－73
尺寸系數(shù)：
查文獻(xiàn)1圖8－74
安全系數(shù)：
查文獻(xiàn)1表8－27
則
4. 齒輪幾何尺寸計(jì)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 56～62
公差組7級(jí)
＝0．6
=19
＝34
＝1.79
合適
＝1．75
＝1．11
＝1.08
＝1.0
＝2.5
＝0.8970
＝1
齒根彎曲強(qiáng)度
足夠
齒輪4和齒輪5的設(shè)計(jì)及強(qiáng)度效核，具體計(jì)算過(guò)程和計(jì)算結(jié)果如下
1)選擇齒輪材料
查文獻(xiàn)1表8-17 兩個(gè)齒輪都選用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)，按估取圓周速度，參考文獻(xiàn)1表8－14，表8－15選取
小輪分度圓直徑，由式文獻(xiàn)1（8－64）得
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
＝0．6
小齒輪齒數(shù)：
=23
大齒輪齒數(shù)：
＝
齒數(shù)比 ：
＝
傳動(dòng)比誤差 誤差在范圍內(nèi)
小輪轉(zhuǎn)矩：
載荷系數(shù)：
由文獻(xiàn)1式（8－54）得
使用系數(shù)：
查文獻(xiàn)1表8－20
＝1．75
動(dòng)載荷系數(shù)：
查文獻(xiàn)1圖8－57
＝1.18
齒向載荷分布系數(shù)：
查文獻(xiàn)1圖8－60
＝1.08
齒間載荷分配系數(shù)：
由文獻(xiàn)1式(8－55)及得
=1.65
查文獻(xiàn)1表8－21并插值
＝1.0
則載荷系數(shù)的初值
彈性系數(shù)：
查文獻(xiàn)1表8－2
節(jié)點(diǎn)影響系數(shù)：
查文獻(xiàn)1圖8-64
重合度系數(shù)：
查文獻(xiàn)1圖8－65
許用接觸應(yīng)力：
由文獻(xiàn)1式 得
＝
接觸疲勞極限應(yīng)力、：
查文獻(xiàn)1圖8－69
應(yīng)力循環(huán)次數(shù)：
由文獻(xiàn)1式得
則 查文獻(xiàn)1圖8－70得接觸強(qiáng)度得壽命系數(shù)
,(不許有點(diǎn)蝕)
硬化系數(shù)：
查文獻(xiàn)1圖8－71及說(shuō)明
＝1
接觸強(qiáng)度安全系數(shù)：
查文獻(xiàn)1表8－27，按較高可靠度查，
取
故的設(shè)計(jì)初值為
齒輪模數(shù)：
查文獻(xiàn)1表8－3
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(duì)取值影響不大，不必修正
＝1.18，
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(qiáng)度效荷計(jì)算
由文獻(xiàn)1式
齒形系數(shù)：
查文獻(xiàn)1圖8－67
小輪
大輪
應(yīng)力修正系數(shù)：
查文獻(xiàn)1圖8－68
小輪
大輪
重合度系數(shù)：
由文獻(xiàn)1式8－67
許用彎曲應(yīng)力：
由文獻(xiàn)1式8－71
彎曲疲勞極限：
查文獻(xiàn)1圖8－72
彎曲壽命系數(shù)：
查文獻(xiàn)1圖8－73
尺寸系數(shù)：
查文獻(xiàn)1圖8－74
安全系數(shù)：
查文獻(xiàn)1表8－27
則
4. 齒輪幾何尺寸計(jì)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 56～62
公差組7級(jí)
＝0．6
=23
＝36
＝1.56
合適
＝1．75
＝1.18
＝1.08
＝1.0
＝2.5
＝0.88
=1
＝1
齒根彎曲強(qiáng)度
足夠
齒輪6和惰輪7的設(shè)計(jì)及強(qiáng)度效核，具體計(jì)算過(guò)程和計(jì)算結(jié)果如下：
1)選擇齒輪材料
查文獻(xiàn)1表8-17 兩個(gè)齒輪都選用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
估取圓周速度，參考文獻(xiàn)1表8－14，表8－15選取
小輪分度圓直徑，由式文獻(xiàn)1（8－64）得
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
＝0.6
齒輪齒數(shù)：
=17
惰輪齒數(shù)：
＝
齒數(shù)比 ：
＝
傳動(dòng)比誤差 誤差在范圍內(nèi)
齒輪轉(zhuǎn)矩：
載荷系數(shù)：
由文獻(xiàn)1式（8－54）得
使用系數(shù)：
查文獻(xiàn)1表8－20
＝1．75
動(dòng)載荷系數(shù)：
查文獻(xiàn)1圖8－57
齒向載荷分布系數(shù)：
查文獻(xiàn)1圖8－60
＝1.08
齒間載荷分配系數(shù)：
由文獻(xiàn)1式(8－55)及得
查文獻(xiàn)1表8－21并插值
＝1.02
則載荷系數(shù)的初值
彈性系數(shù)：
查文獻(xiàn)1表8－2
節(jié)點(diǎn)影響系數(shù)：
查文獻(xiàn)1圖8-64（）
重合度系數(shù)：
查文獻(xiàn)1圖8－65
許用接觸應(yīng)力：
由文獻(xiàn)1式 得
＝
接觸疲勞極限應(yīng)力：
查文獻(xiàn)1圖8－69
應(yīng)力循環(huán)次數(shù)：
由文獻(xiàn)1式得
則 查文獻(xiàn)1圖8－70得接觸強(qiáng)度得壽命系數(shù)
,(不許有點(diǎn)蝕)
硬化系數(shù)：
查文獻(xiàn)1圖8－71及說(shuō)明
＝1
接觸強(qiáng)度安全系數(shù)：
查文獻(xiàn)1表8－27，按較高可靠度查，
取
故的設(shè)計(jì)初值為
齒輪模數(shù)：
查文獻(xiàn)1表8－3
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(duì)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(qiáng)度效荷計(jì)算
由文獻(xiàn)1式
齒形系數(shù)：
查文獻(xiàn)1圖8－67
齒輪
惰輪
應(yīng)力修正系數(shù)：
查文獻(xiàn)1圖8－68
齒輪
惰輪
重合度系數(shù)：
由文獻(xiàn)1式8－67
許用彎曲應(yīng)力：
由文獻(xiàn)1式8－71
彎曲疲勞極限：
查文獻(xiàn)1圖8－72
彎曲壽命系數(shù)：
查文獻(xiàn)1圖8－73
尺寸系數(shù)：
查文獻(xiàn)1圖8－74
安全系數(shù)：
查文獻(xiàn)1表8－27
則
4. 齒輪幾何尺寸計(jì)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 56～62
公差組8級(jí)
＝0.6
=17
＝27
＝1.588
合適
＝1．75
＝1.08
＝1.02
＝1
齒根彎曲強(qiáng)度
足夠
由于齒輪的設(shè)計(jì)計(jì)算和強(qiáng)度效核方法都是相似的，因而對(duì)其它齒輪的設(shè)計(jì)計(jì)算和強(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。
2.3.3截割部行星機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)計(jì)算
已知：輸入功率KW,
轉(zhuǎn)速=229.88r/min，
輸出轉(zhuǎn)速=40r/min
1.齒輪材料熱處理工藝及制造工藝的選定
太陽(yáng)輪和行星輪的材料為20CrNi2MoA，表面滲碳淬火處理，表面硬度為57～61HRC。因?yàn)閷?duì)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(jí)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(qiáng)度及良好的韌性和很低的缺口敏感性。
試驗(yàn)齒輪齒面接觸疲勞極限MPa
試驗(yàn)齒輪齒根彎曲疲勞極限：
太陽(yáng)輪：
（）
行星輪：
齒形為漸開線直齒，最終加工為磨齒，精度為6級(jí)。
內(nèi)齒圈的材料為42CrMo，調(diào)質(zhì)處理，硬度為262～302HBS.
試驗(yàn)齒輪的接觸疲勞極限：
試驗(yàn)齒輪的彎曲疲勞極限：
齒形的加工為插齒，精度為7級(jí)。
2.確定各主要參數(shù)
⑴行星機(jī)構(gòu)總傳動(dòng)比：
i=5.74，采用NGW型行星機(jī)構(gòu)。
⑵行星輪數(shù)目：
要根據(jù)文獻(xiàn)3表2.9-3及傳動(dòng)比i，取。
⑶載荷不均衡系數(shù)：
采用太陽(yáng)輪浮動(dòng)和行星架浮動(dòng)的均載機(jī)構(gòu)，取 =1.15
⑷配齒計(jì)算：
太陽(yáng)輪齒數(shù)
式中：取c=20（整數(shù)）
內(nèi)齒圈齒數(shù)
行星輪齒數(shù)
取
⑸-齒輪接觸強(qiáng)度初步計(jì)算按表義14-1-60中的公式計(jì)算中心距：
1) 綜合系數(shù)：
2）太陽(yáng)輪單個(gè)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(qiáng)度計(jì)算公式，得
6）計(jì)算模數(shù)：
取標(biāo)準(zhǔn)值m=8
7）未變位時(shí)中心距a：
根據(jù)實(shí)際情況取
（6）計(jì)算變位系數(shù)
1）a-c傳動(dòng)
a)嚙合角：
所以
b)總變位系數(shù)：
=
c)中心距變動(dòng)系數(shù)：
d)齒頂降低系數(shù)：
e)分配變位系數(shù)：
取 （見文獻(xiàn)3第101頁(yè)）
則
2）c-b傳動(dòng)
a)嚙合角：
式中，
代入
所以
b)變位系數(shù)和：
c)中心距變動(dòng)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(jì)算
分度圓
齒頂圓
齒根圓
基圓直徑
齒頂高系數(shù)
太陽(yáng)輪，行星輪—
內(nèi)齒輪—
頂隙系數(shù)
太陽(yáng)輪，行星輪—
內(nèi)齒輪—
代入上組公式計(jì)算如下：
太陽(yáng)輪
行星輪
=200mm
=219.2mm
=181.88mm
內(nèi)齒輪
=511.49mm
=545.1mm
太陽(yáng)輪，齒寬b
由表2.5-12,
取
則
取
～
4.嚙合要素驗(yàn)算
⑴a-c傳動(dòng)端面重合度
1） 齒頂圓齒形曲徑：
太陽(yáng)輪
=39.60mm
行星輪
=56.41mm
2）端面嚙合長(zhǎng)度：
式中 “”號(hào)正號(hào)為外嚙合，負(fù)號(hào)為內(nèi)嚙合角
— 端面節(jié)圓嚙合
直齒輪
則
=39.60+56.41-160sin
=31.895（mm）
3）端面重合度：
=1.35
⑵ c-b端面重合度
1） 頂圓齒形曲徑 ：
由上式計(jì)算得
行星輪
內(nèi)齒輪
2）端面嚙合長(zhǎng)度：
=56.409-62.15+160sin
=37.27mm
3）端面重合度：
=
=1.5789
5.齒輪強(qiáng)度驗(yàn)算
（1）a-c傳動(dòng) （以下為相嚙合的小齒輪（太陽(yáng)輪）的強(qiáng)度計(jì)算過(guò)程，太陽(yáng)輪（行星輪）的計(jì)算方法相同。）
1）確定計(jì)算負(fù)荷：
名義轉(zhuǎn)矩
=1799.68
名義圓周力
=32137.14N
2） 應(yīng)力循環(huán)次數(shù)：
=4.410次
式中 —太陽(yáng)輪相對(duì)于行星架的轉(zhuǎn)速, (r/min)
—壽命期內(nèi)要求傳動(dòng)的總運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)間，(h)
(h)
3）確定強(qiáng)度計(jì)算中的各種系數(shù)：
a)使用系數(shù)
根據(jù)對(duì)截割部使用負(fù)荷的實(shí)測(cè)與分析，?。ㄝ^大沖擊）
b)動(dòng)負(fù)荷系數(shù)
因?yàn)楹?
可根據(jù)圓周速度：
和
由文獻(xiàn)3圖2.4-4，
查得6級(jí)精度時(shí)：
c)齒向載荷分布系數(shù)
由文獻(xiàn)3表2.4-8查得滲碳淬火齒輪
文獻(xiàn)3表2.4-9，
由文獻(xiàn)3表2.4-8查得，
根據(jù)和,由文獻(xiàn)3圖2.4-5,
查得
式中：
d)齒間載荷分布系數(shù)
因
由文獻(xiàn)3圖2.4-6查得
e)節(jié)點(diǎn)區(qū)域系數(shù)
=2.276
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(xiàn)3表2.4-11查得
（鋼—鋼）
g)齒形系數(shù)
根據(jù)和，由文獻(xiàn)3圖2.4-14查
h)應(yīng)力修正系數(shù)
由文獻(xiàn)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：
=122.11
8） 齒根彎曲應(yīng)力：
=335.58
9） 確定計(jì)算許用接觸應(yīng)力時(shí)的各種系數(shù)
a)壽命系數(shù)
因，由文獻(xiàn)3圖2.4-7,得
b)潤(rùn)滑系數(shù)
因和
由文獻(xiàn)3圖2.4-9，查得
c)速度系數(shù)
因 ，由文獻(xiàn)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(xiàn)3表2.4-15 ，查得
10) 許用接觸應(yīng)力
11) 接觸強(qiáng)度安全系數(shù)
=1.11
12) 確定計(jì)算許用彎曲應(yīng)力時(shí)的各種系數(shù)
a)試驗(yàn)齒輪的應(yīng)力修正系數(shù)
b)壽命系數(shù) 因,查文獻(xiàn)3圖2.4-8得
c)相對(duì)齒根圓角敏感系數(shù)
因,由文獻(xiàn)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(xiàn)3表2.4-16,得
13) 許用彎曲應(yīng)力
=400
=752.7
14)彎曲強(qiáng)度安全系數(shù)
=2.24
(2) c-b傳動(dòng)
本節(jié)僅列出相嚙合的大齒輪（內(nèi)齒輪）的強(qiáng)度計(jì)算過(guò)程，小齒輪（行星輪）的強(qiáng)度較高，故計(jì)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(duì)于行星架的轉(zhuǎn)速 r/mim；
3) 確定強(qiáng)度計(jì)算中的各種系數(shù)
a)使用系數(shù)
b)動(dòng)負(fù)荷系數(shù)
=1.1
和
由文獻(xiàn)3圖2.4-4查得， （7級(jí)精度）
c)齒向載荷分布系數(shù)
由文獻(xiàn)3表2.4-8，查得調(diào)質(zhì)鋼
，
由文獻(xiàn)3表2.4-9，得
由文獻(xiàn)3表2.4-10，查得
（因?yàn)? 齒寬100
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