MG300700-WD采煤机截割部设计

第49页一.绪论1.1引言我国是产煤大国，煤炭也是我国最主要的能源，是保证我国国民经济飞速增长的重要物质基础。煤炭工业的机械化是指采掘、支护、运输、提升的机械化，其中采掘包括采煤和掘进巷道。随着采煤机械化的发展，采煤机是现在最主要的采煤机械。20世纪70年代我国主要靠进口采煤机来满足生产需要，现今，国产采煤机几乎占领我国的整个采煤机市场。依靠科技进步，推进技术创新，开发高效矿井综合配套技术是我国煤炭科技发展的主攻方向，我国的采煤机现在已经进入了自主研发，标准化，系列化阶段。1.2采煤机械概述1.2.1采煤机械化的发展机械化采煤开始于上世纪40年代，是随着采煤机械（采煤机和刨煤机）的出现而开始的。40年代初期，英国、苏联相继生产了采煤机，联邦德国生产了刨煤机，使工作面落煤，装煤实现了机械化。但是当时的采煤机都是链式工作机构，能耗大、效率低，加上工作面输送机不能自移，所以生产率受到一定的限制。50年代初期，英国、联邦德国相继生产了滚筒采煤机、可弯曲刮板输送机和单体液压支柱，大大推进了采煤机械化的发展。由于当时采煤机上的滚筒是死滚筒，不能实现调高，因而限制了采煤机械的适用范围，我们称这种固定滚筒的采煤机为第一代采煤机。因此，50年代各国的采煤机械化的主流还只是处于普通水平。虽然在1954年英国已经研制出了液压自移式支架，但是由于采煤机和可弯曲刮板输送机尚不完善，综采技术仅仅处于开始试验阶段。60年代是世界综采技术的发展时期。第二代采煤机单摇臂滚筒采煤机的出现，解决了采高调整的问题，扩大了采煤机的适用范围；特别是1964年第三代采煤机双摇臂采煤机的出现，进一步解决了工作面自开缺口问题；再加上液压支架和可弯曲刮板输送机的不断完善，滑行刨的研制成功等，把综采技术推向了一个新水平，并在生产中显示了综合机械化采煤的优越性高效、高产 、安全和经济，因此各国竞相采用综采技术。进入70年代，综采机械化得到了进一步发展和提高，综采设备开始向大功率、高效率及完善性能和扩大使用范围等方向发展，相继出现了功率为7501000KW，生产率达1500T/H的刮板输送机，以及工作阻力达1500KN的强力液压支架等。1970年采煤机无链牵引系统的研制成功以及1976年出现的第四代采煤机电牵引采煤机，大大改善了采煤机的性能，并扩大了它的使用范围。目前，各主要产煤国家已基本上实现了采煤机械化。衡量一个国家采煤机械化水平的指标是采煤机械化程度和综采机械化程度。采煤机械化的发展方向是：不断完善各类采煤设备，使之达到高效、高产、安全、经济；向遥控及自动控制发展，并逐步过渡到无人工作面采煤；提高单机的可靠性，并使之系列化、标准化和通用化；研制厚、薄及急倾斜等难采煤层的机械设备。1.2.2机械化采煤的类型长壁采煤工作面的采煤过程主要包括：落煤、装煤、工作面运煤、顶板支护及处理采空区五个工序，按照这些工序来分有两种机械化采煤方式：1） 普通机械化采煤（普采）利用采煤机械（刨煤机或采煤机）来实现落煤和装煤，工作面输送机运煤，并用单体液压（或金属磨擦）支柱及金属铰接梁来支护顶板的采煤法称普通机械化采煤。2） 综合机械化采煤（综采）用大功率采煤机来实现落煤装煤，刮板输送机运煤，自移式液压支架来支护顶板而使工作面采煤过程完全实现机械化的采煤法称综合机械化采煤。综采工作面主要是三机配合，如图1-1所示。1.采煤机2.刮板输送机3.液压支架图1-1 三机配合图1.3采煤机简述1.3.1采煤机的分类和组成采煤机有不同的分类方法，一般我们按照工作机构的形式进行分类，可分为：滚筒式、钻削式和链式采煤机；现在我们所说的采煤机主要是指滚筒采煤机，这种采煤机适用范围广，可靠性高，效率高，所以现在使用很广泛。滚筒采煤机的组成如图1-2 所示。现代采煤机基本上都使用模块化设计，采用多电机横向布置，结构取消了螺旋伞齿轮，各主要部件通过高强度液压螺栓联接，之间没有动力传递，结构简单，传动效率高，传动可靠，维修和检查方便；采煤机的牵引部分也采用了无链牵引，牵引啮合效率高，不会出现断链事故工作更安全。1.3.2滚筒采煤机的工作原理第四代采煤机研发成功后，现代采煤机基本上都传承了他们的特点。机械电子的飞速发展，对采煤机产生了很大的影响，现在采煤机是集电子系统，液压系统，机械传动系统于一身的复杂系统。现代的采煤机基本上都取消了底托架，全部采用双滚筒结构。双滚筒采煤机工作时，前滚筒割顶煤，后滚筒割底部煤并清理浮煤。（双滚筒采煤机的工作原理如图1-3所示）因此双滚筒采煤机沿工作面牵引一次，可以进一次刀；返回时，又可以进一刀，即采煤机往返一次进两次刀，这种采法称为双向采煤法。必须指出的是，为了使滚筒落下的煤能装入刮板输送机，滚筒上的螺旋叶片螺旋方向必须与滚筒旋转方向相适应：对顺时针旋转（人站在采空侧看）的滚筒，螺旋叶片方向必须右旋；逆时针旋转的滚筒，其螺旋叶片方向必须左旋。或者形象的归结为“左转左旋；右转右旋”，即人站在采空区从上面看滚筒，截齿向左的用左旋滚筒，向右的用右旋滚筒。双滚筒采煤机有自开缺口的能力，当采煤机割完一刀后，需要重新将滚筒切入一个截深，这一过程称为进刀。常用的进刀方式有两种：1端部斜切法利用采煤机在工作面两端约2530m的范围内斜切进刀称端部斜切进刀法；2中部斜切法（半工作面法）利用采煤机在工作面中部斜切进刀称为中部斜切法。 双滚筒采煤机工作原理1.3.3滚筒采煤机的特点1.使用范围广滚筒采煤机对煤层地质条件的要求较低，对于地板起伏不平、层厚变化大、煤粘顶、有落差不大的断层以及不同性质的顶板等煤层条件，采煤机都能适应；2调高方便，免开缺口；3功率大、生产率高、工作可靠；4操作方便并有完善的保护、监测系统；5向标准化、系列化、通用化发展。但是采煤机也有其缺点：结构复杂，价格昂贵；割落的煤块度小，尘含量多，因而破碎单位体积煤的能量消耗大。1.3.4煤机与刨煤机的比较刨煤机是仅次于滚筒采煤机应用较多的一种采煤机械。它们两者的主要区别在于：1. 刨煤机较采煤机截深浅，它能有效的利用煤壁的压酥作用，刨下的煤块大，能耗低，产生的粉尘少，但是也正因为如此它的产量较采煤机而言低了很多；2. 刨煤机传动装置位于输送机两端，刨头靠输送机导向，因此包头可做的很矮，适合在薄煤层开采；3. 刨煤机的使用条件比采煤机高，故使用范围受到一定限制，特别是硬煤，粘煤的开采不宜用刨煤机；4. 刨煤机调整采高较困难，因为刨头高度不能随时调整，所以要求煤层不能粘顶及厚度不能过大；5. 刨煤机不能自开缺口，工作面两端需人工开缺口，工作量大；6. 刨煤机消耗在刨头与输送机及底板之间的摩擦功率大，用于采煤的有效功率占采煤机械总功率较少。滚筒式采煤机正是因为它的适应性强，生产产量大，机械化程度高，截割效率高等优点得到了飞跃的发展。二.MG300/700WD型采煤机2.1概述 MG300/700WD 无链电牵引采煤机，装机总功率700KW，截割功率 2300KW，牵引功率240KW，调高电机功率18.5KW，采用开关磁阻电机调速系统来控制采煤机牵引速度。MG300/700WD无链电牵引采煤机，采用多电机驱动横向布置形式，截割摇臂用销轴与牵引部联接，左、右牵引部及中间箱，采用高强度液压螺栓联接。在牵引减速箱内横向装有开关磁阻电机，通过牵引机构为采煤机提供520KN的 牵引力，中间控制箱装有调高油缸，电控、变压器、水阀，每个主要部件可以从老塘侧抽出，易维修，易更换。2.2主要用途及适用范围MG300/700WD无链电牵引采煤机一般适用于中厚煤层的开采，倾角小于35度，煤质中硬或中硬以上，含有少量夹矸的长壁式工作面。2.3型号的组成及其代表的含义2.4 使用环境条件1、 可在周围空气中的甲烷、煤尘、硫化氢、二氧化碳等不超过煤矿安全规程中所规定的安全含量的矿井中使用。2、 海拔高度小于200m。3、 周围介质温度不超过40摄氏度、不低于-10摄氏度。4、 环境温度为25摄氏度时，周围空气湿度不大于97。5、 周围介质中无足以腐蚀和破坏绝缘的气体和导电尘埃。三.MG300/700WD型采煤机截割部的设计3.1 截割部概述截割机构是采煤机实现落煤、装煤的主要部件，它分别由左右截割部组成，每个截割部主要由截割部壳体、截割电机、齿轮减速装置、滚筒等组成，截割部内设有冷却系统、内喷雾等装置。本次设计主要的工作是MG300/700-WD采煤机截割部齿轮传动的设计。3.2 截割部传动总体方案3.2.1 设计总则1、煤矿生产，安全第一；2、面向生产，力求实效，以满足用户最大实际需求；3、贯彻执行国家、部、专业的标准及有关规定；4、技术比较先进，在一般设计中进行改进，要求性能和寿命能有显著的提高。3.2.2 已知条件1. 采高范围1.8m4.0m；2. 煤层倾角；3. 截割功率；4. 滚筒转速 37r/min5. 摇臂形式采用整体，左右可互换直摇臂；6. 摇臂摆角：（设计后有所调整）7. 设计寿命：5000h。3.2.3 摇臂传动方案的确定MG300/700WD型采煤机摇臂的设计，采用变换齿轮的方式实现滚筒在三个速度间变换的要求。传动路线经过五级减速，其中含有一级行星齿轮传动，通过改变工作面侧的两个齿轮实现三个速度的变化。3.2.4 计算传动效率1. 各传动件的效率为：3.2.5 传动比的分配及配齿情况采煤机摇臂传动齿轮传动比的分配与一般减速器传动比的分配有所不同，摇臂要求所有大齿轮尽量的一样大，这样设计出的摇臂才能紧凑小巧。图2-1 截割机构传动系统图根据以上原则齿轮的齿数与模数定为表3-1中所列的参数。齿轮Z1Z2Z3Z4Z5Z6Z7Z8齿数20 41412044204545轴号模数8910分度圆直径328180396200450450齿顶园直径344198414220470470齿根圆直径308157.5373.5175425425表3-1齿轮参数表3.3 截割部传动系统齿轮的校核计算3.3.1 概述滚筒截割到硬煤或夹矸时可能受到很大的冲击载荷，而且截割部工作的环境相当差，所以截割部齿轮的校核计算均按照驱动电机的额定全功率验算。3.3.2 截一齿轮，惰一齿轮，截二大齿轮校核计算渐开线直齿的设计与校核参考机械工程学I（王洪欣等著，中国矿业大学出版社出版）和现代机械传动手册（现代机械传动手册编辑委员会 编），校核过程中的系数均从上述两本书中查取。Z1与Z2啮合参数及强度计算计算依据及计算过程重要计算结果一、齿轮参数、材料、热处理工艺及制造工艺的选定1、齿轮采用30CrMnTi，表面渗碳淬火处理，表面硬度可达5862HRC。试验齿轮齿面接触疲劳极限为试验齿轮齿根弯曲疲劳极限齿形为渐开线直齿。最终加工为磨齿，精度6级。齿轮2为惰轮，其受到循环弯曲应力，所以上述齿轮2的试验齿根弯曲疲劳极限乘了一个修正系数0.8。2、几何尺寸计算：分度圆直径：；齿顶圆直径：；齿根圆直径：；其中：1，0.25；二啮合要素的验算：1和2 的重合度；db-分度圆 200 280（1）顶圆齿形曲率半径：； ； （其中正号为外啮合，负号为内啮合）端面重合度：；（三）齿轮强度验算采煤机用的齿轮的接触和弯曲强度按照驱动电机的额定全功率验算，因为滚筒截割硬煤或夹矸时可能受到很大的冲击负载。设计时间按T20000h1200000min计算。 （1） 圆周速度（2）确定计算负载名义转矩：名义圆周力：（3）应力循环次数 （4）确定强度计算中的各种系数接触应力强度系数1）使用系数2）动负载荷系数3）齿向载荷分布系数4）齿间载荷分布系数；（）则载荷系数K的初值，5）弹性系数6）节点影响系数 7）重合度系数 齿根弯曲疲劳强度计算各系数8）齿形系数9）应力修正系数10）重合度系数计算接触应力的基本值接触应力：弯曲应力基本值：齿根弯曲应力 确定计算许用接触应力时的各种系数1） 寿命系数2） 润滑系数3） 速度系数4） 粗糙度系数5） 工作硬化系数6） 尺寸系数许用接触应力接触强度安全系数 确定计算许用弯曲应力时的各种系数1） 寿命系数2） 齿根表面状况系数3） 尺寸系数许用弯曲应力 齿根弯曲强度安全系数 Z2与Z3啮合参数及强度计算计算依据及计算过程重要计算结果一、齿轮参数、材料、热处理工艺及制造工艺的选定1、齿轮采用30CrMnTi，表面渗碳淬火处理，表面硬度可达5661HRC。试验齿轮齿面接触疲劳极限为试验齿轮齿根弯曲疲劳极限齿形为渐开线直齿。最终加工为磨齿，精度6级。2、几何尺寸计算：分度圆直径：；齿顶圆直径：；齿根圆直径：；其中：1，0.25；二啮合要素的验算：2和3 的重合度（1）顶圆齿形曲率半径： （其中正号为外啮合，负号为内啮合）端面重合度：；（三）齿轮强度验算采煤机用的齿轮的接触和弯曲强度按照驱动电机的额定全功率验算，因为滚筒截割硬煤或夹矸时可能受到很大的尖峰负载。设计时间按T20000h1200000min计算。 （2） 圆周速度（2）确定计算负载名义转矩：名义圆周力：（3）应力循环次数 （4）确定强度计算中的各种系数接触应力强度系数1）使用系数2）动负载荷系数3）齿向载荷分布系数4）齿间载荷分布系数；（）则载荷系数K的初值，5）弹性系数6）节点影响系数 7）重合度系数 齿根弯曲疲劳强度计算各系数8）齿形系数9）应力修正系数计算接触应力的基本值接触应力：弯曲应力基本值：齿根弯曲应力 确定计算许用接触应力时的各种系数7） 寿命系数8） 润滑系数9） 速度系数10） 粗糙度系数11） 工作硬化系数12） 尺寸系数许用接触应力接触强度安全系数 确定计算许用弯曲应力时的各种系数4） 寿命系数5） 齿根表面状况系数6） 尺寸系数许用弯曲应力 齿根弯曲强度安全系数 3.3.3 变速齿轮校核计算说明：本校核只计算传动比最大的一对齿轮，这对齿轮也是这三对中受力最大的一对。Z4与Z5啮合参数及强度计算计算依据及计算过程重要计算结果一、齿轮参数、材料、热处理工艺及制造工艺的选定1、齿轮采用30CrMnTi，表面渗碳淬火处理，表面硬度可达5862HRC。试验齿轮齿面接触疲劳极限为试验齿轮齿根弯曲疲劳极限齿形为渐开线直齿。最终加工为磨齿，精度6级。齿轮2为惰轮，其受到循环弯曲应力，所以上述参数中齿轮2的试验齿轮齿根弯曲疲劳极限乘了一个修正系数0.8。2、变位系数的选取及几何尺寸计算：标准中心距；取270；啮合角； 变位系数 ； 中心距变动系数 ； 齿顶降低系数； 分配变位系数：；取 分度圆直径：；齿顶圆直径：；齿根圆直径：；其中：1，0.25；二啮合要素的验算：4和5 的重合度；（1）顶圆齿形曲率半径： （其中正号为外啮合，负号为内啮合）端面重合度：；（三）齿轮强度验算采煤机用的齿轮的接触和弯曲强度按照驱动电机的额定全功率验算，因为滚筒截割硬煤或夹矸时可能受到很大的尖峰负载。设计时间按T20000h1200000min计算。 （3） 圆周速度（2）确定计算负载名义转矩：名义圆周力：（3）应力循环次数 （4）确定强度计算中的各种系数接触应力强度系数1）使用系数2）动负载荷系数3）齿向载荷分布系数4）齿间载荷分布系数；（）则载荷系数K的初值，5）弹性系数6）节点影响系数 7） 重合度系数齿根弯曲疲劳强度计算各系数8）齿形系数9）应力修正系数10）重合度系数计算接触应力的基本值接触应力：弯曲应力基本值：齿根弯曲应力 确定计算许用接触应力时的各种系数13） 寿命系数14） 润滑系数15） 速度系数16） 粗糙度系数17） 工作硬化系数18） 尺寸系数许用接触应力接触强度安全系数 确定计算许用弯曲应力时的各种系数8） 寿命系数9） 齿根表面状况系数10） 尺寸系数许用弯曲应力 齿根弯曲强度安全系数 3.3.4 截三轴小齿轮，惰二轴齿轮，惰三轴齿轮，截四轴齿轮校核计算Z6与Z7啮合参数及强度计算计算依据及计算过程重要计算结果一、齿轮参数、材料、热处理工艺及制造工艺的选定1、齿轮采用30CrMnTi，表面渗碳淬火处理，表面硬度可达5862HRC。试验齿轮齿面接触疲劳极限为试验齿轮齿根弯曲疲劳极限齿形为渐开线直齿。最终加工为磨齿，精度6级。2、几何尺寸计算：分度圆直径：；齿顶圆直径：；齿根圆直径：；其中：1，0.25；二啮合要素的验算：1和2 的重合度；（1）顶圆齿形曲率半径：； ； （其中正号为外啮合，负号为内啮合）端面重合度：；（三）齿轮强度验算采煤机用的齿轮的接触和弯曲强度按照驱动电机的额定全功率验算，因为滚筒截割硬煤或夹矸时可能受到很大的尖峰负载。设计时间按T20000h1200000min计算。 （4） 圆周速度（2）确定计算负载名义转矩：名义圆周力：（3）应力循环次数 （4）确定强度计算中的各种系数接触应力强度系数1）使用系数2）动负载荷系数3）齿向载荷分布系数4）齿间载荷分布系数；（）则载荷系数K的初值，5）弹性系数6）节点影响系数 7）重合度系数 齿根弯曲疲劳强度计算各系数8）齿形系数9）应力修正系数10）重合度系数计算接触应力的基本值接触应力：弯曲应力基本值：齿根弯曲应力 确定计算许用接触应力时的各种系数19） 寿命系数20） 润滑系数21） 速度系数22） 粗糙度系数23） 工作硬化系数24） 尺寸系数许用接触应力接触强度安全系数 确定计算许用弯曲应力时的各种系数11） 寿命系数12） 齿根表面状况系数13） 尺寸系数许用弯曲应力 齿根弯曲强度安全系数 Z8与Z9啮合参数及强度计算计算依据及计算过程重要计算结果一、齿轮参数、材料、热处理工艺及制造工艺的选定1、齿轮采用30CrMnTi，表面渗碳淬火处理，表面硬度可达5862HRC。试验齿轮齿面接触疲劳极限为试验齿轮齿根弯曲疲劳极限齿形为渐开线直齿。最终加工为磨齿，精度6级。2、几何尺寸计算：分度圆直径：；齿顶圆直径：；齿根圆直径：；其中：1，0.25；二啮合要素的验算：1和2 的重合度；（1）顶圆齿形曲率半径：； ； （其中正号为外啮合，负号为内啮合）端面重合度：；（三）齿轮强度验算采煤机用的齿轮的接触和弯曲强度按照驱动电机的额定全功率验算，因为滚筒截割硬煤或夹矸时可能受到很大的尖峰负载。设计时间按T20000h1200000min计算。 圆周速度（2）确定计算负载名义转矩：名义圆周力：（3）应力循环次数 （4）确定强度计算中的各种系数接触应力强度系数1）使用系数2）动负载荷系数3）齿向载荷分布系数4）齿间载荷分布系数；（）则载荷系数K的初值，5）弹性系数6）节点影响系数 7）重合度系数 齿根弯曲疲劳强度计算各系数8）齿形系数9）应力修正系数10）重合度系数计算接触应力的基本值接触应力：弯曲应力基本值：齿根弯曲应力 确定计算许用接触应力时的各种系数25） 寿命系数26） 润滑系数27） 速度系数28） 粗糙度系数29） 工作硬化系数30） 尺寸系数许用接触应力接触强度安全系数 确定计算许用弯曲应力时的各种系数14） 寿命系数15） 齿根表面状况系数16） 尺寸系数许用弯曲应力 齿根弯曲强度安全系数 3.3.5行星传动齿轮校核计算行星轮的设计与校核参考渐开线齿轮行星传动得设计与制造（渐开线齿轮行星传动的设计与制造编委会著，机械工业出版社出版）其中参数的选择与查取大部分在上书中查出，但有些经过了简化或从设计手册中查取。第一级行星齿轮的设计计算计算步骤及计算根据重要计算结果1、齿轮材料、热处理工艺及制造工艺的选定太阳轮和行星轮从用18Cr2Ni4WA，表面渗碳淬火处理，表面硬度为5661HRC。试验齿轮齿面接触疲劳极限为试验齿轮齿根弯曲疲劳极限齿形为渐开线直齿，最终加工为磨齿，精度6级。内齿圈材料为42CrMo，调质处理，硬度为262302HBS。试验齿轮的接触疲劳极限试验齿轮的弯曲疲劳极限齿形的最终加工为插齿，精度为7级。2、确定各主要参数（1）传动比i4；（2）行星轮数目np4；（3）载荷不均衡系数Kp取（4）配齿计算Za取 （5）齿轮的模数m和中心距a 模数m取m8， 取（6）计算变位系数 1）a-g传动啮合角 变位系数中心距变动系数y 齿顶降低系数 分配变位系数：因为 所以取2）g-b传动啮合角 变位系数中心距变动系数y 齿顶降低系数 分配变位系数：因为 所以取3、几何尺寸计算 太阳轮： 行星轮： 内齿轮： 齿宽取齿宽为110mm4、啮合要素验算（1）a-g传动端面重合度 1）顶圆齿形曲率半径 2）端面啮合长度 3） 重合度 （2）g-b传动端面重合度 1）顶圆齿形曲率半径 2）端面啮合长度 3） 合度 5、齿轮强度校核 （1）a-g传动 1）确定计算负荷 名义转矩 名义圆周力 2）应力循环次数 3） 确定强度计算中的各种系数1 使用系数2 动负荷系数圆周速度3 齿向载荷分布系数 式中：据取 据 取 据取 据 取 与均载系数有关的系数取 与均载系数有关的系数取 则4） 齿间载荷分布系数及因为5）节点区域系数 6）弹性系数查表取7）载荷作用齿顶时齿形系数 据取8） 载荷作用齿顶时的应力修正系数9）重合度系数 10）螺旋角系数（4）齿数比（5）计算接触应力的基本值 （6）接触应力 （7）弯曲应力基本值 （8）齿根弯曲应力 （9）确定计算许用接触应力时的各种系数 1）寿命系数 2）润滑系数 3）速度系数 4）粗糙度系数 5）工作硬化系数 6）尺寸系数（10）许用接触应力 接触强度安全系数（11）确定计算许用弯曲应力时的各种系数 1）试验齿轮的应力修正系数 2）寿命系数 3）相对齿根圆角敏感系数 4）齿根表面状况系数 5）尺寸系数（12）许用弯曲应力 弯曲强度安全系数（2）g-b传动 1）确定计算负荷 名义圆周力 2）应力循环次数 5） 确定强度计算中的各种系数1.使用系数2.动负荷系数圆周速度六级精度3.齿向载荷分布系数 式中：取 取 取 取 与均载系数有关的系数取 与均载系数有关的系数取 则6） 齿间载荷分布系数及因为5）节点区域系数 6）弹性系数查表取7）载荷作用齿顶时齿形系数 据取9） 载荷作用齿顶时的应力修正系数9）重合度系数 10）螺旋角系数（4）齿数比（5）计算接触应力的基本值 （6）接触应力 （7）弯曲应力基本值 （8）齿根弯曲应力 （9）确定计算许用接触应力时的各种系数 1）寿命系数 2）润滑系数 3）速度系数 4）粗糙度系数 5）工作硬化系数 6）尺寸系数（10）许用接触应力 接触强度安全系数（11）确定计算许用弯曲应力时的各种系数 1）试验齿轮的应力修正系数 2）寿命系数 3）相对齿根圆角敏感系数 4）齿根表面状况系数 5）尺寸系数（12）许用弯曲应力 弯曲强度安全系数3.4 截割部传动系统辅助装置的校核计算3.4.1 各轴花键的设计与校核1、截一轴花键设计计算截一轴按纯扭矩计算内花键设计计算：传递扭矩花键材料轴材料选淬火处理，花键模数取；齿数取；渐开线齿形，平根，压力角为30度。分度圆直径；基圆直径；内花键大径基本尺寸：；内花键小径基本尺寸：； ；外花键大径基本值：；外花键小径基本值：；花键强度验算：强度合格。2、截二轴设计截二轴按纯扭矩计算内花键设计计算：传递扭矩花键材料轴材料选调质处理，花键模数取；齿数取；渐开线齿形，平根，压力角为30度。分度圆直径；基圆直径；内花键大径基本尺寸：；内花键小径基本尺寸：； ；外花键大径基本值：；外花键小径基本值：；花键强度验算：强度合格。3、截三轴设计截三轴按纯扭矩计算内花键设计计算：传递扭矩花键材料轴材料选调质处理，花键模数取；齿数取；渐开线齿形，平根，压力角为30度。分度圆直径；基圆直径；内花键大径基本尺寸：；内花键小径基本尺寸：； ；外花键大径基本值：；外花键小径基本值：；花键强度验算：强度合格。4、截四轴设计根据行星轮直径取轴径为110；验算此轴强度：合格；内花键设计计算：传递扭矩花键材料选调质处理，花键模数取；齿数取；宽度B110；渐开线齿形，平根，压力角为30度。分度圆直径；基圆直径；内花键大径基本尺寸：；内花键小径基本尺寸：； ；外花键大径基本值：；外花键小径基本值：；花键强度验算：强度合格。5、截二轴的详细校核（1）求轴上的载荷（此处仅说明一轴的强度校核其他轴方法结果相似固略去）首先根据轴的机构图作出轴的计算简图如下图，确定轴承的支撑位置，从手册中查取，。根据轴的计算简图作出轴的弯矩图，扭矩图，和当量弯矩图，从轴的结构图和当量弯矩图中可以看出，C截面的当量弯矩最大，是轴的危险截面。C截面处的MH、MV、M、T及Mca的数值如下。；支反力 水平面 垂直面 弯矩MH和MV 水平面 垂直面 合成弯矩M 扭矩T 当量弯矩Mca （2）校核该轴得强度轴的材料为，表面淬火，回火，。查表得，则，轴得计算应力为： 根据计算结果可知，该轴满足强度要求。（3）精确校核该轴得强度 对于重要得轴，必须按安全系数精确校核轴得疲劳强度。1）盘对危险界面 危险截面应该是应力较大，同时应力集中较为严重得界面。从受载情况观察，截面C上得Mca最大，但是其轴较粗，而且是齿轮轴，应力集中不大，故截面C不校核，截面E应该为危险截面。2）计算危险截面应力截面右侧弯矩为 截面上扭矩为 ；抗弯截面系数 ；抗扭截面系数 ；截面上得弯曲应力 ；截面上的扭转剪切应力 ；弯曲应力幅 ；弯曲平均应力 ；扭转剪应力得应力幅与平均应力相等，即。3）确定影响系数 轴得材料为，淬火加回火，查表得，；轴间圆角处的有效应力集中系数，根据查表得；尺寸系数根据截面为圆截面查图得；表面质量系数，根据，和表面加工方法为精车，查图得，；材料弯曲、扭转得特性系数取；由上面结果可得： 由手册中得许用安全系数值，可知该轴安全。（4）轴承寿命的验算由于截一与截二轴的轴承一样，所以只验算低速轴的轴承，此处略去轴承的寿命验算。四.MG300/700WD型采煤机截割部说明4.1截割机构截割机构是采煤机实现落煤、装煤的主要部件，它分别由左右截割部组成，每个截割部主要由截割部壳体、截割电机、齿轮减速装置、滚筒等组成，截割部内设有冷却系统、内喷雾等装置。截割电机直接安装在截割部壳体内，齿轮减速装置全部集中在截割部壳体及行星减速器内，与传统的纵向布置的单电机采煤机相比没有同轴、螺旋伞齿轮、固定减速箱、摇臂回转套等机构，因此结构简单、紧凑、可靠性高。两个截割部分分别用阶梯轴同左、右牵引减速铰接，同时通过回转腿与调高油缸铰接，通过油缸的伸缩实现左、右截割滚筒的升降。左右摇臂设计为完全相同的结构，用设计的不同吊耳与机身相接，可以互换，所以在购买备用摇臂时可以只备用一个摇臂，虽然直摇臂较弯摇臂而言减小了过煤量，但是对大功率大采高的采煤机而言影响较小。截割部有以下特点：1 截割部（摇臂）回转采用销轴结构，与其他部件间没有传动联接，回转部分的磨损与截割部传动齿轮啮合无关。2 截割部齿轮减速都是简单的直齿轮传动，传动效率高。3 截割电机和截割部一轴齿轮之间采用细长扭矩轴联接，电机和截割部一轴齿轮安装位置的小量误差不影响动力传递，便于安装，在受到较大的冲击载荷时对截割传动系统的齿轮和轴承起到缓冲作用。4 高速轴油封线速度大大降低，提高了油封的可靠性和使用寿命。5 截割机构减速箱内的传动件及结构件的机械强度设计有较大的安全系数。6 截割部壳体采用左右摇臂可以互换的结构设计，只需备用一个摇臂即可。截割部 外壳上下有冷却水套，以降低摇臂内油池温度。输出端采用mm方形联接套和滚筒联接，滚筒采用三头螺旋叶片，其直径可根据煤层厚度在内选取，滚筒截深可采用630mm和800mm，输出转速可根据不同直径滚筒的线速度要求和煤质硬度在三档速度内选择。4.2 截割机构的传动系统截割电机的出轴是带有花键的空心轴，通过两端均为渐开线花键的细长扭矩轴与截一轴齿轮相连，电机输出转矩通过齿轮Z1,Z2,Z3,Z4,Z5,Z6,Z7,Z8传动到行星机构，最后行星机构的行星架输出，将动力传给截割滚筒。左右截割部传动方式相同，传动元件通用。4.3 截割部减速箱 截割部减速箱由截割部壳体、轴组、行星机构、内外喷雾装置等组成。截割部壳体采用整体铸造结构，摇臂外壳有一焊接的冷却水套，水套下面装有喷嘴，用于整体的外喷雾。 截割部的离合器，安装在截割电机的尾部，主要由手柄，手柄座，轴承，离合器轴，推杆，距离套等组成。其中细长扭矩轴为一关键部件，其一端通过渐开线花键同电机转子相连，另一端通过渐开线花键与轴齿轮相连。并通过轴承、螺母、等与拉杆相连，当该轴在手柄与拉杆的作用下外拉时，同截一齿轮脱离。 截割部减速箱，主要由，截一轴，惰一轴，截二轴，截三周，惰二轴，截四轴，行星机构. 内喷雾供水系统。主要由接头座，水封座，最合密封，泄漏环，油封，水封装置外壳，轴承座，轴承，不锈钢送水管，管座，三通接头，高压软管，铰接接头等最成。不锈钢送水管和滚筒轴一起转动。靠内外两道O型圈密封。送水管靠老塘侧通过轴承支撑在轴承座内。因两者有相对旋转运动，为防止内喷雾水进入摇臂油池，在送水管外壳安装一特制的组合密封，该密封油一特制水封和油封组成，起防水，防尘作用。在水封和油封之间安装有泄漏环，泄漏的水经过泄漏环和水封装置外壳流出摇臂壳体外。油封防止摇臂内油液外泄。内喷雾水通过接头座与喷雾冷却系统的相应管路相通，经不锈钢送水管、煤壁侧高压软管与滚筒的内喷雾供水口相联进入滚筒水道。 行星机构为四星轮减速机构，主要油太阳轮，行星轮，内齿圈，行星架，支撑轴承，浮封环，等组成。滚筒联接套采用平面浮动油封装置，能适应行星机构的轴向窜动，适应煤尘和煤泥水的工况。五.MG300/700WD型采煤机其他部件及系统简介5.1辅助液压系统概述该系统包括两部分：1.调高油缸；2.制动回路。由调高泵箱，机外管路，左右调高油缸和液压制动器等组成。左、右调高油缸和液压制动器均匀布置在牵引减速箱内。调高泵箱由调高电机，调高泵，高、低压溢流阀，粗、精过滤器，压力表，手液动换向阀，刹车电磁阀，阀块，阀体，接头排座等组成。各部件可以从老塘侧抽出，维修方便。调高回路功能：（1）满足采煤机卧底量要求；（2）适应采高的要求。调高回路的动力由调高电机提供。在调高时，调高油缸的阻力较大，为防止系统油压过高，损坏油泵及附件，在齿轮泵出口出设有一高压溢流阀作为安全阀作为安全阀，调定压力为25MPa,可以满足调高要求。5.2 辅助装置1.滑靴组件采煤机依靠左、右行走箱上的两只导向滑靴和煤壁的两组滑靴组件骑在工作面上的刮板输送机的销轨和铲煤板上，由于本机无底托架，两组滑靴组件分别只直接联接在左右牵引减速箱的煤壁侧。2.拖缆装置拖缆装置由拖缆架，销，电缆夹板等组成，当采煤机沿工作面运行时，拖拽并保护电缆和水管，使其在拖拽时平缓过渡，不会因受力而损坏，拖缆装置固定在中间控制箱的右上部，在电缆槽内需装夹板的电缆长度应比工作面长度的一半略长。3.喷雾冷却系统采煤机工作时，滚筒在截割和装煤过程中将产生大量的煤尘，这不仅降低了工作面的能见度，影响正常生产，而且对安全生产和工人的健康也会产生严重的影响。因此必须及时降尘，最大限度地降低空气中的含尘量，同时采煤机在工作时，各主要部件如电机、电控变压器、摇臂等产生大量的热量，须及时进行冷却以保证采煤机正常工作。喷雾冷却系统由水阀、安全阀、节流阀、喷嘴、高压软管等组成，来自喷雾泵站的水由送水管经电缆槽，拖缆装置进入水阀，再有水分配阀用于冷却。喷雾降尘水源通，断时由开关来完成的，当大开时，压力水进入过滤器过滤，然后分为六路，其中两路用于左右滚筒的内喷雾；另外两路用于左右截割电机及左右摇臂水套；另外一路用于电控箱及调高电机；最后一路用于左右牵引电机。个水路水路水量可由相应的节流阀调节，整个系统调定压力为1.5MPa。注意事项：1. 定期检查喷雾泵站至采煤机输水管连接口是否密封，不得由渗漏水现象。2. 定期检查清洗水阀内的过滤器。3. 随时注意喷嘴运行情况，如有堵塞，应及时疏通。4. 随时注意冷却水路中的安全阀，如产生释放现象，应及时检查原因。5. 采煤机开机前必须先通水，当喷雾泵站停止供水时，应立即停止电机运行；5.3.电气部分本型号采用目前国际上最为新型的开关磁组电动机调速技术，依据煤矿井下具体的工矿条件，设计制作了可靠的控制、传输、保护等元部件。该系统时一项机电一体化的高薪技术产物。开关磁阻电动机调速系统（简称：“SRD”），它的新颖的电动机结构开关磁阻电动机（简称：“SR”）与现代电力电子技术、电气控制技术为一体，兼有异步电动机变频调速系统和直流电动机调速系统的有点，但又