MG132315-WD型采煤机设计【毕业论文+CAD图纸全套】

买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 - 1 - 目 录 摘 要 . I . 1 章 绪论 . 1 目研究意义 . 1 计意义 . 1 体方案确定 . 1 割部结构的技术特征 . 2 第 2 章 减速部分的设计与计算 . 4 动比的分配 . 4 级减速齿轮传动设计及计算 . 4 基本参数确定 . 4 设计计算 . 5 一级减速齿轮强度校核 . 7 二级减速齿轮传动设计及计算 . 9 何尺寸设计计算 . 9 面接触强度校核 . 11 根弯曲强度校核 . 11 速齿轮静强度校核 . 12 级齿轮静强度校核 . 12 第二级齿轮静强度校核 . 13 轮的设计计算与校核 . 14 级减速中惰轮的设计计算与校核 . 14 二级减速中惰轮的设计计算与校核 . 17 星齿轮校核 . 20 齿计算 . 20 接触强度初算中心距和模数 . 20 . 21 面接触强度校核计算 . 22 齿弯曲强度校核计算 . 25 第 3 章 轴的设计计算与校核 . 27 轴设计计算与强度校核 . 27 材料选择 . 27 一轴的结构确定和设计计 算 . 27 轴的疲劳强度安全系数校核 . 30 一轴的刚度校核 . 32 二轴设计计算与强度校核 . 32 轴尺寸的设计计算 . 32 二轴强度校核 . 34 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 - 2 - 轴的静强度校核计算 . 35 三轴设计计算与强度校核 . 36 轴尺寸的设计计算 . 36 三轴强度校核 . 39 轴设计计算与强度校核 . 42 轴尺寸的设计计算 . 42 轴的静强度校核计算 . 45 轴的校核及轴承寿命计算 . 46 3. 6 行星轮轴的校核及轴承寿命计算 . 51 第章 轴承和键的设计计算与校核 . 55 承的设计计算 . 55 轴受力分析 . 55 （ 5）行星轮轴承受力分析 . 59 轴上渐开线花键的强度计算 . 59 对于动联结，花键的主要失效形式是工作面的过度磨损。 . 59 第 5 章 经济效益分析 . 61 第 6 章 环保分析 . 62 结论 . 63 参 考 文 献 . 64 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 I 摘 要 15采煤机是电牵引型的采煤机，它的截割部是由电动机带动 ， 通过二级直齿轮减速和 一 级行星减速带动滚筒，最后，达到用户所需的转速。 截割部的设计采用弯摇臂 结构，可满足有较大的卧底量。本结构还采用行星减速机构大齿圈与太阳轮浮动，使截割部受力能承受较大的载荷，工作更加平稳。采用两腔分离结构 ，飞溅润滑方式，解决了行星机构的润滑问题。结合鸡西煤矿机械有限公司提出的要求，针对原有机型进行结构改进 ， 适当增加摇臂的长度 ， 实现高开采率，提高采煤效率 。 关键 词 采煤机 ； 电牵引 ； 截割部 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 he 15- WD is it a is to be by to to to of to is on it to of is is is is to or an to to in 15- WD of in in in to a or an to to 文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 1 第 1 章 绪论 目研究意义 目前的采煤机机组中的大多数适应性不广，可靠性不太高，因而使用不够广泛。薄煤层属难采煤层 ,由于受到工作面条件、空间狭小、地质条件变化大等 因素的限制 ,从整体水平上远远落后于中厚及厚煤层开采水平。在机采工作面中采煤机是所有配套设备中的关键设备 ,要使薄煤层工作面技术经济指标接近或达到中厚煤层工作面的水平 ,根据薄煤层开采的迫切需要 ,开发适合国情的新一代大功率薄煤层采煤机是非常必要的。 电牵引采煤机生产能力大；操作简便，使用灵活，保护、控制功能齐全，适用于 薄 煤 层 开采。 结合鸡西煤矿机械有限公司提出的要求，对现有采煤机摇臂长度进行改进，以保证足够大的卧底量，对 薄 煤层实现高开采率，提高采煤效率 。 计意义 我国机械化采煤经过多年的发展，然而，我国薄煤 层开采机械化程度还很低，有相当一部分薄煤层工作面采用炮采，人工装煤，生产效率低，工人劳动强度大，对一些厚薄煤层并存的煤矿，由于薄煤层开采速度缓慢，使下部中厚煤层长期得不到及时开采，以至影响工作面的正常接替，而且被迫丢失一些薄煤层资源。因而迅速提高薄煤层开采机械化程度，加快薄煤层开采速度具有重要意义。根据市场需要 设计 20薄煤层采煤机截割部，上摆角 32 度，下摆角 11 度，所采煤层厚度 800 1400间，电机驱动，转数 1460转每分。滚筒长 600 毫米。卧底开采深度 120构高 400右。使用寿命 15000 小时左右。 体方案确定 采煤机的截割部承担 落煤和装煤任务，是采煤机的重要 部件之一。一个完善的工作机构应满足以下要求 (1)能适应不同的煤层和有关地质条件。 (2)能充分利用煤壁的压张效应，降低能耗，提高块煤率，减少煤尘。 (3)能装煤和自开缺口。 (4)载荷均匀分布，机械效率高。 (5)结构简单，工作可靠，拆装维修方便 。 方案一截割部减速部分采用行星机构 ； 方案二截割部减速部分采用配对直齿轮 。 方案 比较薄煤层属难采煤层 ,由于受到工作面条件、空间狭小、地质条件变化大等因 素的买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 2 限制 ,如果采用配对直齿轮减速 ,而不采用行星机构，想得到较大的传动比，势必要增加齿轮副的数目，这样将增加摇臂的长度，对摇臂的刚度要求较高或者造成机壳体积大，所采煤层厚度受到很大限制。采用行星机构减速，能够适应较恶劣的工作环境，并且使采煤机工作平稳，可开采煤层厚度达到 800 1400间。安全性提高，避免截割部经常出现问题，由于井下空间小，工人维修极不方便的问题。有效缩小机身体积，降低滚筒的转速，增加块煤量。经多方调查和研究，确定方案如下。 （ 1）经环保分析、资源分析，设计成本等考虑，此结构设计可 行行高。 （ 2）煤层开采时，螺旋滚筒采煤机的工作机构在采煤过程中会产生大量煤尘，所以考虑降低滚筒转速，增加块煤量。 （ 3）、经济分析、成本核算，在安全性和使用寿命满足设计目的的前提下尽量降低生产成本 。 （ 4）、机构便于安装，拆卸和维修。尽量提高部件的互换性、可靠性。 （ 5）、在满足上述要求的同时，尽量结构简单，操作方便，适合于整体或解体搬运。尽量做到标准化，通用化，系列化 。 割部结构的技术特征 该机构主要由箱体，原电机，输出轴，减速部分，除尘及冷却系统，润滑系统等组成。电动机功率 132动 机转速 1460r/动比，根据设计需要，欲把滚筒输出转速控制在 60r/以 i,本设计结构采用两级直齿传动和一级行星传动。下面进行齿数分配，为避免互质，增加齿轮使用寿命，依次选为 如表 1表 1 1 齿数分配表 齿轮 齿数 20 30 53 20 33 41 17 20 59 i=星i= 输出转速 n=1460/i=1460/用寿命 15000h，采煤深度 : 800 1400 上摆角 22 度下摆角 10 度 ， 电机为煤矿专用电机 132，本设备符合矿用防爆规格，可用于有瓦斯和煤尘爆炸的矿井。能在海拔高度不超过 2000 米，周围介质温度不高于55C、空气湿度不大于 95 的情况下可靠的工作。输出功率为 132相交频电动机，机壳带有冷却系统，为水冷，该电机设计了弹性扭拒轴，用于过载保护。该电机体积小，便于更换，适合于煤矿中使用。截割部与牵引部相连，该截割部电机输出轴与惰轮轴通过齿轮啮合，惰 轮轴上的齿轮在与三轴上的齿轮啮合，组成一级减速，同样，二级 减速构成 一级 减速系统 构成方式类似 ， 三级减速系统为行星减速系统， 输出轴与滚筒相联结，滚筒转动带动切齿，进行煤的开采，滚筒的转速直接影响到块煤量，降尘方法采用内喷雾式。箱体内采用 作油液的状况直接影响机器性能和使用寿命，因此要定期检查，及买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 3 时更换。注油时应严格过滤，防止杂质或其它异物进入油池。向机器注油时必须用原牌号油，更换变质油液时，应仔细清洗油箱。 表 1 2 采煤机截割部主要参数 采煤机型号 术特征 15 采高 m 应倾角 30 滚筒直径 m 筒转数 m 尘方式 喷雾 机功率 15 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 4 第 2 章 减速部分的设计与计算 动比的分配 图 2 1 输入转速 460r/P=132级减速 第一级 1053=第二级 041= 第三级 行星i= 11759= 总传动比 i=星i= 所以输出转速 r/ 级减速齿轮传动设计及计算 基本参数确定 输入转速 1460r/1053=0、 3。 P=132460r/参考 文献 5， 经分析齿轮材料选择用 20金钢，表面渗碳和调质处理，渗碳层深度可为0.5 m =2=1面硬度为 58 62 级精度，铸造 。 本设计齿轮齿面硬度为 58买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 5 6250以取 d=设计齿面硬度大于 350以齿宽系数 d = 设计计算 本截割部所用的齿轮全部为渐开线圆柱齿轮，可 根据接触强度计算确定中心距 a 或小齿轮的直径 据弯曲强度计算确定模数 m 来进行初步设计计算 ， 参考文献 5，校核各级传动齿轮的强度。 0级精度，渗碳淬火处理，齿面硬度为 58 62齿面接触强度计算，初步确定中心距 a,齿轮的直径 据齿根弯曲强度计算确定模数 m。 弯曲强度计算 m 211 （ 2 式中 K 载荷系数，本设计 K= 传递扭拒 ， 1010 复合齿型系数， d 齿宽系数， ； 许用弯曲应力 （ 式中 齿轮材料的弯曲疲劳强度， =900 弯曲强度最小安全系数， 所以 3 m =触强度 3 2 1)1(483 （ 2 式中 K 载荷系数， K= 传递扭矩， 10 a 齿宽系数，a= 接触强度计算的寿命系数， 润滑油膜影响系数， 工作硬化系数， 接触强度计算的尺寸系数， 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 6 接触强度最小安全系数， ,M H 带入公 式（ 2得 =m 所以综上参数代入公式 （ 2中得到结果如下 3 a =3 2 )1(17 6 61 (2式中 K 载荷系数， K= 传递扭矩， 10 a 齿宽系数，a= U 传动比， 接触强度计算的寿命系数， 润滑油膜影响系数， 工作硬化系数， 接触强度计算的尺寸系数， 接触强度最小安全系数， ,M H =m 代入公式 （ 2 3 221 d =m=11上，比较弯曲强度与接触强度计算结果，取其中较大者，所以 m=整后 m=6 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 7 a=2 )( 21 =2 )( 21 =2 )2053(6 =m 故合格。 b=d 6 20=m 根据机械工程基础下册 843 页之阐述，根据 d求 出齿宽后，再将小齿轮宽度加大 510 但在强度计算中，仍按大齿轮的齿宽计算。所以，实际 b 值取 55 一级减速齿轮强度校核 （ 1） 齿面接触疲劳强度校核 1)1( （ 2 式中 节点区域系数， 材料弹性系数， 88.0 ； Z 接触强度计算的重合度与螺旋角系数， Z； 分度圆上的圆周力 ； 使用系数， 动载系数， +（21 ）2211100 ； 参考文献 5可得 u=V 所以 1+（0 1 9 3 9 ） = 齿向载荷分布系数， + = 齿间载荷分配系数， 所有系数代入公式得 H = 4 3 9 0 =买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 8 m =1650因为 N= 0 0 011 4 6 06060 hn 式中 接触强度计算的寿命系数， 润滑油膜影响系数， 工作硬化系数， 接触强度计算的尺寸系数， 接触强度最小安全系数， 所以 m = 综上比较知 ；所以是安全的。 （ 2）齿根弯曲疲劳强度校核 式中 分度圆上的圆周力， 4390N； b 齿宽， b= m 模数， m=6 使用系数， 动载系数， 齿向载荷分配系数， 齿间载荷分配系数， 复合齿形系数， 抗弯强度计算的重合度与螺旋角系数， 把所查系数代入公式 65514390F =、许用应力计算 m i r e l Tr e l （ =900M中 抗弯强度计算的寿命系数， 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 9 ）（）（ 相对齿根圆角敏感性系数， 95.0 相对表面状况系数， 抗弯强度计算的尺寸系数， 弯曲强度最小安全系数， 把所查系数代入公式 （ 2得 综上比较知 ，即计算应力小于许用应力 。 二 级减速齿轮传动设计及计算 第二级减速机构仍为直齿减速机构，因为第二级齿轮承受的扭矩较第一级要大得多，令由于采煤机受到较大的冲击载荷，为了提高齿轮传动的承载能力，减小或均衡齿面的磨损以提高传动使用寿命，现对齿轮进行变位，根据齿轮的几何参数和热处理方式， 参阅文献 5 第23 章 16 页 得变位系数总和 X ，再根据线图选择分配变位系数，X ，大齿轮的变位系数 合角 t 。变位后的齿轮传动几何尺寸计算如 表 2 1： 表 2 1 齿轮设计几何尺寸 名称 代号 计算公式 结果 分度圆直径 d co s 标准中心距 a 1212 co n a 啮合中心距 a co sco 12 中心距变动系数 y 直齿轮 y 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 10 端面压力角 t c o c 20端面啮合角 t t a o sa r c c o s12120co s (t 总变位系数 x 直齿轮 c o st a 212n vi n x =位系数的分配 21过线图确定 齿 齿顶高变动系数 y 直齿轮 2*21*1 根高 21*1 mm 齿高 h h=ha+hf h1=h2=文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 11 齿顶圆直径 啮合 啮合 22*222 s 根圆直径 2211122 48mm 圆直径 d 12221211 2,2d 1=d 2=圆直径 db tb 圆螺旋角 b co ss b =0 （带“ ” “ ”处，上面的符号用于外啮合，下面的用于内啮合） 变位之后，再进行强度校核。 由于各参数所代表的意义已经在上述步骤中详细的介绍过 （ 2中详细介绍过，这里 就不在敖述。 , ， c d t ，d ， db d ，20412 u ,1, P i ml i m 代入公式 （ 可算得 ,M P 3 7M P 8 91 齿面接触强度满足。 各参数值 所代表的意义已经在 详 细介绍过，这里不在敖述，参数 如下 1, P ,i ml i mXR r e l Tr e l 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 12 代入公式（ 2计算得 M P 2M P 7 可知齿根弯曲强度也满足要求。 速齿轮 静 强度校核 级齿轮静强度校核 次数的超过额定工况的大负荷，电动机转矩传递中造成中等甚至严重的冲击，因此有必要对齿轮进行静强度校核计算，本设计中截割部齿轮的原电机功率为 132进行静强度校核计算中，由于井下空间小 等原因，维修极不方便，为保证机构的可靠性和使用寿命，避免矿井中机构出现问题，计算中按功率加大三倍既 396核。 (1) 齿面静强度 静强度最大齿面应力 ；c a s t 1)1( （ 2 式中 b=u= , 以上系数的 意义和计算方法参考一级减速齿轮的设计和弯曲、接触的校核计算，这里不再重复。 计算齿向载荷 ； 1 7 11 4 6 0206 3 9 0 02 0 0 02m a x d 0 0 1 7 H s t 强度许用齿面