采煤机截割部设计【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 I 摘 要 我国 中 薄煤层 储 碳 量丰富 ， 对 适合于薄煤层开采的 采煤机的需求量 很 大 。而炮采安全性比较 低 ，生产率 也 比较低；综采对设备要求较高，而且投资费用比较大。 所以 对中薄煤层来 说开发 适应高 档 普 采 的 采煤机 是非常必要的 ， 而 该设计 正是针对中薄煤层 适应高普而 进行 的 设计 。 主要从机械传动的角度对电牵引 薄煤层 采煤机的摇臂进行了设计，采取双电机横向布置， 截割 电机容量为 2100开采含有夹矸等较硬煤质的综合机械化采煤工作面，可靠性高，性能先进 。采煤机摇臂工作时由扭矩轴驱动，能量逐级传递，三轴起均载作用，四轴和五轴构成齿轮的变 速级，末级为四行星减速器用以降低速度。并对各级齿轮及相应的传动轴进行了设计计算和校核，设计计算结果满足设计要求。 关键词 ： 采煤机 ； 摇臂 ； 传动系统 ； 行星机 构 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 n of of of of is is in of is is in of of s to 100of by by of to of to 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 录 摘要 I 1 章 绪论 1 选题背景 1 国内外采煤机发展及使用状况 1 采煤机在我国的使用情况 1 采煤机在国外的发展和使用 2 本文的主要内容 2 设计意义 2 第 2 章 截割部传动总体设计 3 60煤机主要参数 3 总体方案确定 3 摇臂长度及电机的确 定 4 总传动比的计算与分配 5 总传动比的计算 5 总传动比的分配 5 截割部的运动和动力参数计算 6 第 3 章 截割部系统传动设计 8 齿轮设计 8 12,轮 )齿轮设计与校核 8 3 16 45, 22 67,轮 )齿轮设计与校核 29 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 V 8 36 ,A C 41 轴的设计校核及轴承寿命计算 50 轴的设计校核及轴承寿命计算 50 轴的设计校核及轴承寿命计算 55 行星轮系太阳轴的设计校核及轴承寿命计算 60 结论 63 致谢 64 参考文献 65 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 I 1 1 at 1 1 in of 2 2 of 2 of 3 60 3 to 3 4 of 5 of 5 of 5 of 6 8 8 12, 8 3 16 45, 22 67, 29 8 36 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 ,A C Za 41 50 50 55 60 63 64 65 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 1 第 1 章 绪论 选题背 景 20 世纪 90 年代，电牵引采煤机全面发展起来，国产电牵引采煤机虽然发展很快，但在性能和可靠上与世界先进国家相比还存在较大的差距。与目前国外的电牵引采煤机相比，国内电牵引采煤机在总体参数性能、加工制造和材质性能等尚有不足，需要我们投入更多的力量来改变现状。 60电牵引采煤机是在广泛吸收国内外现有电牵引采煤机先进技术的基础上，针对我国目前煤机市场最新变化和需求而 进行 开发研制的，是较薄煤层采煤机更新换代的理想机型。 国内外采煤机发展及使用状况 采煤机在我国的 使用 情 况 我国 20 世纪 80 90 年代曾引进 国外 液压牵引采煤机，通过引进消化再创新，于 90 年代掌握了国际先进的交流变频电牵引采煤机技术， 2005 年初步掌握了大功率大采高采煤机技术。 2001 年大倾角电牵引采煤机和 2002 年短臂电牵引采煤机标志着我国采煤机总体设计技术 接近国际先进水平。 2001 年能量回馈四象限交流变频技术、 2002 年中压开关磁阻调速、 2005 年中压交流变频调速技术标志着我国采煤机电器调速技术接近国际先进水平 2。 西安煤矿机械制造厂 1995 年在原 液压牵引采煤机基础上，改装成第一 台 直流电牵引采煤机，保留 纵向布置方式 1。 太原矿山机器厂在与煤科总院上海分院合作将 压牵引采煤机改造成 30交流电牵引采煤机后，与兖州矿务局合作，研制了交流电牵引采煤机。采用 为控制核心，具有运行参数显示、故障诊断记忆及保护等功能 5。 鸡西煤矿机械制造厂在与煤科总院上海分院合作将 00液压牵买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 2 引采煤改造成 80交流电牵引采煤机后，研制了 63 型交流电牵引采煤机。 具有运行参数显示、故障诊断及以保护等功能 2。 采煤机在国外的发展和使用 20 世纪 70 年代中期，德国 司和美国 司相继研制出最早的直流电牵引采煤机。此后世界上个主要采煤机研究制造公司均对电牵引采煤机进行了大量的研究开发 3。 80 年代后期涌现了大量电牵引采煤机机型，并出现了交流电牵引采煤机。 90 年代 开发出集电子电力、微电子、信息管理以及计算机智能技术于一体的大功率电牵引采煤机。如美国 司的 列，英国 司的 L 系列，德国 司的 列、 列，日本的三井三池制作所的 列等电牵引采煤机。电牵引采煤机以其性能参数优、可靠性高、自动化程度高、操作方便、控制灵敏、监控保护及监测公能完善和经济效益等众多优点在国际上被迅速推广使用 4。 本文的主要内容 本文从机械传动角度对 60电牵引采煤机摇臂的设计分章节展开了详细的介绍，包括绪论、主参数的计算、圆柱齿轮几何参数的计算、圆柱齿轮接触强度计算、圆柱齿轮齿根弯曲强度计算、轴的强度校核 、设计的技术合理性分析及等主要内容。 设计意义 本文 所设计的 60电牵引采煤机是针对我国目前煤机市场的最新变化和发展趋势而研制出一种适合开采薄煤层的综合机械化机型。它具有 双 电机横摆、结构先进、运行可靠、爬坡能力强等特点。 采用了先进的控制技术，可靠性高，性能先进，是目前较薄煤层实现综合机械化采煤的理想机型。采煤机截割电机容量为 210060采煤机正是针对中薄煤层的开采进行的设计，它的设计将有着重大的意义 。 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 3 第 2 章 截割部传动 总体设计 60煤机主要 参数 截割部 装机功率 2100高 作转速 55 65r/深 0.6 m 倾角 30o 采用弯摇臂形式， 在滚筒直径 ，卧底量大于 142滚筒变速可实现 两 档位条件下，进行采煤机截割部结构设计。 总体方案确定 综合参考国内外各种采煤机的结构方案，同时 类比相似型号的采煤机的截割部传动方案，初步定出 260煤机截割部 若干 传动方案如下： 方案一 图 2方案一传动简图 此方案的宽度尺寸较小，适于在井下的狭窄空间中使用，但是锥齿轮的加工比较困难，增加了采煤机的成本，所以此方案不宜采用。 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 4 方案 二 ： 因截割部输入功率较大 ， 为提高稳定性，同时为使整体结构更加紧凑，而且有效的摇臂长度，在第一级和第三级传动的大小齿轮之间各加以惰轮。 因电机功率较大，若采用单电机驱动，电机尺寸过大，影响截煤，而且不适于在采煤面的狭窄空间中工作，所以拟采用双电机驱动，为使 两电机转向相同，用一惰轮把两电机串联起来，因此最后确定的方案如下图： 图 2方案二传动简图 摇臂长度 及电机 的确定 所设计采煤机 截割部的最大牵引力为 360高 为 摇臂摆角小于三十度 ,采煤机行走部距地约 滚筒转速为 筒 半 通过几何计算得 该截割部的 摇臂长度约为 1800 图 2摇臂长度计算示意 图 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 5 该截割部的最大输出功率为 ： 5 7 . 93 6 0 0 . 4 1 3 8 . 9 6 k v F r 出 各传动轴及齿轮的传动及啮合效率取为 效率 1 总由以上条件可知，预选电动机的功率为 1 3 8 . 9 6 1 7 3 . 7 k 8 出总。 由于给定100动机，按总体设计方案的要求，选择两个功率各为 100电动机。 查阅资料，根据抚顺电机厂的技术资料查得其主要技术参数如下表 表 2电机特征 电机型号 功率 (转速 (r/电压（ V） 100 100 1470 1140 总传动比的计算与分配 总传动比的计算 电动机已确定，根据截割部电动机的满载转速 470 和 所设计的滚筒转速 ，可算得截割部总传动比为 总i。 总传动比的分配 本 采煤机截割部传动装置 采用三级直齿传动和一级行星传动，行星传动的目的 是 快速降速。所以传动比最大处在行星减速器上，取行星减速器的传动比为 级直齿传动比分别 取 则总传动比 ： 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 6 高速 1 2 3 1 . 7 6 1 . 3 3 2 . 0 5 4 . 9 4 2 3 . 7 9 6i i i i i 总 行 星； 低速 1 2 3 1 . 7 6 1 . 4 2 2 . 0 5 4 . 9 4 2 5 . 3 9 8i i i i i 总 行 星。 所以输出转速 （即滚筒转速） : 高速 1470 6 1 . 7 7 5 r / m i . 7 9 6n 高低 速 1470 5 7 . 8 7 9 r / m i . 3 9 8n 低输出转矩 (行星减速器输出端 ): 高速 9 5 5 0 1 7 3 . 79 5 5 0 2 6 . 8 5 k N . 7 7 5 高低速 9 5 5 0 1 7 3 . 79 5 5 0 2 8 . 6 6 k N . 8 7 9 截割部的运动和动力参数计算 1. 各轴的转速 1 = 1 4 7 0 / m i nn n r 电 机 轴m i n/m m m 04 m i n/ 各轴位置见下图： 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 7 图 2传动简图 2. 各轴的功率 1 2 0 0 k 电 机 轴 3354 1 8 4 . 4 0 . 9 8 1 7 3 . 5 6 k 2231 2 0 0 0 . 9 8 1 9 2 k 2265 1 7 3 . 5 6 0 . 9 8 1 6 6 . 6 9 k 2243 1 9 2 0 . 9 8 1 8 4 . 4 k 2276 1 6 6 . 6 9 0 . 9 8 1 6 0 . 0 9 k 3. 各轴转矩 2 9 9 4 9111 电机轴 T 1 3 99 5 4 9555 或T T 2 9 09 5 4 9777 或买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 8 第 3 章 截割部 系统传 动设计 齿轮设计 12,轮 )齿轮设计与校核 预选名义传动比 u . 选择齿轮材料 大、 小齿轮： 20炭 +淬火 +低温回火， 表面硬度 ： 56 62部 硬度 ： 240 300. 初步确定主要参数 按接触强度初步确定装配中心距： a 13 21 ( m m ) （ 3 式中： K 载荷 系数常用值 2K ； 钢对钢配对的齿轮副的值查 文献 6表 13 直齿轮 483a 对中心矩的齿宽系数0 1)da u 按 文献 6表 13整， 尺宽系数d=a=整取 ； 许用接触应力 2(N/ ， 9H P H 试验齿轮的接触疲劳极限 2(N/ ，见 文献 6图 13b) 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 9 li m 1 1 6 5 0 M P ，li m 2 1 6 5 0 M P ， 20 . 9 1 6 5 0 1 4 8 5 ( N / m m ) 1 = 9 5 4 9 / = 9 5 4 9 2 0 0 / 1 4 7 0 1 2 9 9 N N 将以上系数代入式（ 3 a 322 1 2 9 94 8 3 (1 . 6 1 ) 1 5 9 . 4 7 m 3 5 1 . 6 1 4 8 5 ，取 a 165， 对硬齿面（ 350）的外啮合闭式传动，可按下式初选模数 m ( 0 . 0 1 6 0 . 0 3 1 5 ) 6m ， 由公式 2 2 1 6 5 2 1 . 1 5(1 ) 6 (1 . 6 1 )az ，取1 21z ， 21 2 1 1 . 6 3 3 . 6z z u 取2 34z 。 实际传动比 ： 20 1 34 1 . 6 1 921zi z 啮合角 ： 12 7c o s ( ) c o s 2 0 ( 2 1 3 4 ) c o s 2 0 c o s 2 02 2 1 6 5m 齿宽 b ： 0 . 3 5 1 6 5 5 7 . 7 5ab a m m 取 b 60设计的圆柱齿轮传动的主要参数如下表： 表 3圆柱齿轮传动主要参数 项目 代号 数值 啮合角 20 齿顶高系数 *1 顶隙系数 *c 数 m 6 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 10续表 齿数 z 1z=21 2z=34 齿宽 b 60数比 u 度圆螺旋角 0 3. 1Z，2 小齿轮分度圆直径 ： 11d 6126齿轮（惰轮）分度圆直径 ： 22d 6204际中心距 ： 122 165际中心距 a 装配中心距 a ，齿轮采用高变位，查 文献 6图 1312x x x 0 重合度 ： 按 文献 6图 13 1 7 计 算查得 1121 1 7 . 31 1 0 . 2 1z x 1 2234 431 1 0 . 2 1z x 2 12(1 1 ) (1 1 ) 算齿轮具体几何尺寸列表如下： 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 11表 32齿轮具体几何参数 项目 代号 计算公式 数值 分度圆 直径 d 11d 22d 2604顶高 1( * )ah h a x m 22( * )ah h a x m 根高 * * )h c x m 22( * * )h c x m 高 h 1 1 1h h 2 2 2h h 顶圆直径 12d h 2 2 22d h 根圆直径 12d h 2 2 22d h 心矩 a 211 ()2a d d165圆直径 22co 顶圆压力角 a11 1a r c c o s ba 222a r c c o s 重合度 12(1 1 ) (1 1 ) 文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 124. 齿面接触强度校核： 1) 计算接触应力： 1H B H O A V H K K K(3 2H D H O A V H K K K(3式中 使用系数，见 文献 6表 1313得 ； 动载系数 ， 11 1 2 6 1 4 7 0 9 . 6 9 m / 1 0 0 0 6 0 0 0 0 ； 根据 v 由 文献 6图 13得 ， 按 接触强度计算的齿向载 荷分布系数， 查 文献 6表 13 2 - 311 . 1 2 0 . 1 8 ( ) 0 . 2 3 1 0 H 2 - 3 60 1 . 1 2 0 . 1 8 ( ) 0 . 2 3 1 0 6 0 1 . 1 7126 ； 接触强度得 齿间载荷分配系数 由 文献 6 表 13 ； Z 小轮及大轮单对齿啮合系数，见 文献 6表 13 取 。 节点处计算接触应力的基本值（ 2N/， 计算接触应力的基本值 : 22 0 6 1 9 1 . 6 1 9 12 . 5 1 8 9 . 8 0 . 8 8 7 1 . 0 8 8 4 . 0 5 N / m 6 6 0 1 . 6 1 9 将以上结果带入 （ 3（ 3得： 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 1321 1 . 0 2 8 8 4 . 0 5 1 . 7 5 1 . 1 7 1 . 1 7 1 . 1 1 4 6 3 . 7 8 N / m 22 1 . 0 8 8 4 . 0 5 1 . 7 5 1 . 1 7 1 . 1 7 1 . 1 1 4 3 4 . 8 N / m (2) 许用接触应力： 式中： 最小安全系数，见 文献 6表 13按一般可靠度 取。 计算齿轮的接触极限应力 （ 2N/ （ 3 式中 ： 齿轮的接触疲劳极限（ ； 1650 接触强度计算的寿命系数，工作寿命 2万小时计算； 应力循环次数为： 491 6 0 6 0 1 4 7 0 2 1 0 1 . 7 6 4 1 0n L 9 912 1 . 7 6 4 1 0 1 . 0 9 1 01 . 6 1 9N u 参考 文献 6表 13 1 106和 文献 6图 13得： 根据公式 7 0 . 0 3 0 65 1 0() 计算得： 1 ，2 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 14 润滑剂系数， 速度系数， 粗糙度系数； 见 文献 6表 13持久强度N ， 工作硬化系数；17 00 13 ，1 接触强度计算的尺寸系数，渗碳淬 火钢 ； 按 文献 6表 13 1 109 1 . 0 7 6 0 . 0 1 0 9 1 . 0 7 6 0 . 0 1 0 9 7 0 . 9 9 9 7 将以上系数带入（ 3得： 21 1 6 5 0 0 . 8 9 7 0 . 9 2 1 . 1 0 . 9 9 9 7 1 6 1 9 . 8 7 N / m 22 1 6 5 0 0 . 9 1 0 . 9 2 1 . 1 0 . 9 9 9 7 1 6 4 3 . 3 4 N / m 11m N/ 1H 22m N/ 2H 所以 12, 5. 轮齿弯曲强度校核计算 (1) 计算齿根应力： 3 式中 使用系数，动载荷系数同齿面接触强度中的值； 取： K 弯曲强度计算的齿向载荷分布系数； K )( =文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 15 弯曲强度计算的齿间载荷分配系数， 1 ； 齿根应力基本值 （ 2N/ 。 0（ 3 120 20619 2 . 7 6 1 . 5 5 0 . 7 1 1 7 1 . 5 N / m 6F 220 20619 2 . 8 5 1 . 5 0 . 7 1 1 7 1 . 3 9 N / m 6F 将以上结果带入式 （ 3得： 21 1 7 1 . 5 1 . 7 5 1 . 1 7 1 . 1 3 1 . 1 4 3 6 . 4 7 N / m 22 1 7 1 . 3 9 1 . 7 5 1 . 1 7 1 . 1 3 1 . 1 4 3 6 . 1 9 N / m 2) 许用齿根应力： FP 计算齿轮的弯曲极限应力（ 2N/； XR r e e 3 21 5 0 0 2 . 0 0 . 8 8 1 . 0 1 . 0 3 1 . 0 9 0 6 . 4 N / m 22 5 0 0 2 . 0 0 . 8 9 1 . 0 1 . 0 3 1 . 0 9 1 6 . 7 N / m 最小安全系数，见 文献 6表 13较高可靠度取 F P 1m i 6 . 4 6 9 6 . 91 . 3 2N/ 2F P 2m i 6 . 7 7 0 5 . 1 51 . 3 2N/ 所以12 , 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 31. 选择齿轮材料 20渗炭 +淬火 +低温回火，硬度：表面： 56 62部： 240 300. 确定基本参数 由于12 ,i=3 ,i=以23 , . 7 6 / 1 . 6 1 9 1 . 0 8 7i 。 计算得：32 1 . 0 8 7 3 4 3 6 . 9z i z ， 取 3 37z 。 6。 3. 计算3齿宽 ： 2 0 . 5 2 0 4 1 0 2db d m m 取 b=102用高变位，齿轮 3变位系数为3x 所算齿轮具体几何尺寸列表如下： 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 17表 3项目 代号 计算公式 数值 分度圆 直径 d 33d 22顶高 3( * )ah h a x m 根高 * * )h c x m 高 h 3 3 3h h 顶圆 直径 32d h 根圆 直径 32d h 心矩 a 2 3 2 31 ( ) ( )22ma d d z z 243圆直径 顶圆压力角 a33 3a r c c o s ba 啮合角 23c o s ( ) c o s 2 02m