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s100掘进机截割部设计【8张CAD图纸和说明书】

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二级行星架A3.dwg

二级行星齿轮A2.dwg

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手工图A3.dwg

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输入轴A2.dwg

输出轴A2.dwg

齿轮A2.dwg

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关键词：: s100 掘进机截割部设计 cad 图纸以及说明书仿单

资源描述：

摘要

本次设计的目标是对S100掘进机截割部减速器进行设计,提高减速器性能，只使用齿轮传动实现大的传动比，保证掘进机截割机构的尺寸适应掘进工作的要求。首先对掘进机进行概述，介绍国内外的发展状况，再通过对传动比的分配，以及齿轮、轴、轴承的计算方法进行计算，然后对齿轮、轴、轴承进行校核，最后简单说明了掘进机的安全和维护。

通过本次设计，了解到S100掘进机截割能力大，机体稳定性好，运行安全可靠等有点，还对其主要技术特性，各机构组成，机械传动有了一定的认识。并对国内外的掘进机发展有了一定了解，对以后的工作有了很大的帮助

关键词：悬臂式掘进机行星减速器太阳轮行星轮

Abstract

The design objective is to S100 boring machine cutting department of reducer design and improve performance reducer, use only the drive to achieve the transmission ratio to ensure that boring machine cutting the size adapt to the requirements of tunneling work. First of all the boring machine overview on the state of development at home and abroad, through the re-transmission ratio of distribution, as well as gear, shaft, bearing the calculation method and the check of the gear, shaft, bearings,a simple description of the final boring machine safety and maintenance.

Through this design, that S100 boring machine cutting capacity, the body stable, safe and reliable operation, and so a bit, but also itsmain technical characteristics of the various bodies, mechanical transmission to a certain awareness. I know the development of a certain understanding and the boring machine at home and abroad ,it will give me a great help of work in the future work .

Key words: Cantilevered boring machine Planetary reducer Sun gear Planetary gear

摘要 I

Abstract II

第1章绪论 3

1.1 掘进机的作用 3

1.2国内外掘进机发展情况 3

1.2.1国内掘进机的发展情况 3

1.2.2国外掘进机发展情况 3

1.2.3我国掘进机研制存在的问题 3

1.2.4掘进机发展趋势 3

1.3研究的意义 3

第2章 S100型掘进机减速器的方案设计和动力装置的选择 3

2.1 S100型掘进机功率的传动和截割功率的输出 3

2.2 S100型掘进机减速器对电动机的要求 3

2.3电动机的选择 3

2.4方案分析 3

第3章 S100型掘进机截割部的传动装置的设计 3

3.1 行星减速器齿轮的设计计算 3

3.1.1 行星减速器齿轮传动比的分配 3

3.1.2 行星减速器齿轮高速级设计计算和校核 3

3.1.3 行星减速器齿轮低速级设计计算和校核 3

3.2 行星减速器输入输出轴的设计计算 3

3.2.1 行星减速器输入轴的设计计算 3

3.2.2行星减速器输出轴的设计计算 3

3.3 行星减速器用轴承的校核 3

3.3.1 行星减速器齿轮用轴承的选择和校核 3

3.3.2行星减速器输入输出轴用轴承的选择 3

第4章日常检查及安全维护 3

4.1日常检查 3

4.2安全维护 3

结论 3

致谢 3

参考文献 3

附录1 3

附录2 3

第1章绪论

1.1 掘进机的作用

掘进机是全断面开挖隧洞的专用设备，它利用大直径转动刀盘上的刀具对岩石的挤压、滚切作用来破碎岩石。美国罗宾斯公司在1952年开始生产第一台掘进机。70年代以后，掘进机有了较快的发展。开挖直径范围为1.8-11.5m。在中硬岩中,用掘进机开挖80-100 大断面隧洞，平均掘进速度为每月350-400m。美国芝加哥卫生管理区隧洞和蓄水库工程，在石灰岩中开挖直径9.8m的隧洞，最高月进尺可达750m。美国奥索引水隧洞直径3.09m,在页岩中开挖，最高月进尺达2088m。隧洞掘进机开挖比钻爆法掘进速度快，用工少，施工安全，开挖面平整，造价低，但机体庞大，运输不便，只能适用于长洞的开挖，并且本机直径不能调整，对地质条件及岩性变化的适应性差，使用有局限性。

19 世纪70 年代,英国为修建海底隧道,生产制造了第一台掘进机,美国在20 世纪30 年代开发了悬臂式掘进机,并把此项技术应用于采矿业,此后英、德、日等十几个国家相继投入了大量的人力、物力、财力用于掘进机技术的开发和研制,经过多年的不懈努力,现有20 多家公司,先后研制了近百种机型。1985年，中国引进日本三井三池公司S100掘进77院进行技术鉴定，转为批量生产，并在1990年获得国家优质产品金奖，,2003年4月根据多年的经验和先进技术对原S100进行技术改造，同年生产出新型S100掘进机—S100A。S100A具有连续切割，装载，运输等功能。截割头可以伸缩，伸缩行程510mm；装载部采用低速大扭矩马达驱动弧齿三齿星轮方式，第一运输机采用低速大扭矩马达驱动双边刮板链运输方式；行走部采用马达加减速机驱动，履带采用套筒滚子链，履带与履带架之间有支重轮；具有内、外喷雾除尘系统；有提高机器稳定性的支撑装置；电器系统保护功能齐全，截割电机为双电机,可实现双电压供电等特点。

悬臂式掘进机广泛用于矿山井下巷道掘进、交通和水下隧道掘进以及其他工程的洞穴开掘.在全国煤矿中,巷道掘进量年均600万m,其中机掘约占400万m.金属矿、化工矿山巷道掘进量年均100万m,机掘量为零.到2025年,约有13 000-18 000万m的掘进工程量.

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内容简介：: I摘要本次设计的目标是对 S100 掘进机截割部减速器进行设计,提高减速器性能，只使用齿轮传动实现大的传动比，保证掘进机截割机构的尺寸适应掘进工作的要求。首先对掘进机进行概述，介绍国内外的发展状况，再通过对传动比的分配，以及齿轮、轴、轴承的计算方法进行计算，然后对齿轮、轴、轴承进行校核，最后简单说明了掘进机的安全和维护。通过本次设计，了解到 S100 掘进机截割能力大，机体稳定性好，运行安全可靠等有点，还对其主要技术特性，各机构组成，机械传动有了一定的认识。并对国内外的掘进机发展有了一定了解，对以后的工作有了很大的帮助关键词：悬臂式掘进机行星减速器太阳轮行星轮IIAbstractThe design objective is to S100 boring machine cutting department of reducer design and improve performance reducer, use only the drive to achieve the transmission ratio to ensure that boring machine cutting the size adapt to the requirements of tunneling work. First of all the boring machine overview on the state of development at home and abroad, through the re-transmission ratio of distribution, as well as gear, shaft, bearing the calculation method and the check of the gear, shaft, bearings,a simple description of the final boring machine safety and maintenance.Through this design, that S100 boring machine cutting capacity, the body stable, safe and reliable operation, and so a bit, but also itsmain technical characteristics of the various bodies, mechanical transmission to a certain awareness. I know the development of a certain understanding and the boring machine at home and abroad ,it will give me a great help of work in the future work .Key words: Cantilevered boring machine Planetary reducer Sun gear Planetary gearIII目录摘要 .IAbstract II第 1 章绪论 31.1 掘进机的作用 31.2 国内外掘进机发展情况 .31.2.1 国内掘进机的发展情况 .31.2.2 国外掘进机发展情况 .31.2.3 我国掘进机研制存在的问题 .31.2.4 掘进机发展趋势 .31.3 研究的意义 .3第 2 章 S100 型掘进机减速器的方案设计和动力装置的选择 32.1 S100 型掘进机功率的传动和截割功率的输出 .32.2 S100 型掘进机减速器对电动机的要求 .32.3 电动机的选择 .32.4 方案分析 .3第 3 章 S100 型掘进机截割部的传动装置的设计 33.1 行星减速器齿轮的设计计算 33.1.1 行星减速器齿轮传动比的分配 33.1.2 行星减速器齿轮高速级设计计算和校核 33.1.3 行星减速器齿轮低速级设计计算和校核 33.2 行星减速器输入输出轴的设计计算 33.2.1 行星减速器输入轴的设计计算 33.2.2 行星减速器输出轴的设计计算 .33.3 行星减速器用轴承的校核 33.3.1 行星减速器齿轮用轴承的选择和校核 33.3.2 行星减速器输入输出轴用轴承的选择 .3第 4 章日常检查及安全维护 34.1 日常检查 .34.2 安全维护 .3结论 .3致谢 .3参考文献 .3IV附录 13附录 231第 1 章绪论1.1 掘进机的作用掘进机是全断面开挖隧洞的专用设备，它利用大直径转动刀盘上的刀具对岩石的挤压、滚切作用来破碎岩石。美国罗宾斯公司在 1952 年开始生产第一台掘进机。70 年代以后，掘进机有了较快的发展。开挖直径范围为 1.8-11.5m。在中硬岩中,用掘进机开挖 80-100 大断面隧洞，平均掘进速度为每月 350-400m。美国芝加哥卫生管理区隧洞和蓄水库工程，在石灰岩中开挖直径 9.8m 的隧洞，最高月进尺可达 750m。美国奥索引水隧洞直径 3.09m,在页岩中开挖，最高月进尺达 2088m。隧洞掘进机开挖比钻爆法掘进速度快，用工少，施工安全，开挖面平整，造价低，但机体庞大，运输不便，只能适用于长洞的开挖，并且本机直径不能调整，对地质条件及岩性变化的适应性差，使用有局限性。19 世纪 70 年代,英国为修建海底隧道,生产制造了第一台掘进机,美国在20 世纪 30 年代开发了悬臂式掘进机,并把此项技术应用于采矿业,此后英、德、日等十几个国家相继投入了大量的人力、物力、财力用于掘进机技术的开发和研制,经过多年的不懈努力,现有 20 多家公司,先后研制了近百种机型。1985 年，中国引进日本三井三池公司 S100 掘进 77 院进行技术鉴定，转为批量生产，并在 1990 年获得国家优质产品金奖，,2003 年 4 月根据多年的经验和先进技术对原 S100 进行技术改造，同年生产出新型 S100 掘进机S100A。S100A 具有连续切割，装载，运输等功能。截割头可以伸缩，伸缩行程 510mm；装载部采用低速大扭矩马达驱动弧齿三齿星轮方式，第一运输机采用低速大扭矩马达驱动双边刮板链运输方式；行走部采用马达加减速机驱动，履带采用套筒滚子链，履带与履带架之间有支重轮；具有内、外喷雾除尘系统；有提高机器稳定性的支撑装置；电器系统保护功能齐全，截割电机为双电机,可实现双电压供电等特点。悬臂式掘进机广泛用于矿山井下巷道掘进、交通和水下隧道掘进以及其他工程的洞穴开掘.在全国煤矿中,巷道掘进量年均 600 万 m,其中机掘约占 400万 m.金属矿、化工矿山巷道掘进量年均 100 万 m,机掘量为零.到 2025 年,约有13 000-18 000 万 m 的掘进工程量.EBJ-160 型悬臂式掘进机（图 1-1）是中国自行研制的功率最大、生产能力最高的煤、半煤岩巷道掘进机，对推动煤矿综合机械化掘进技术的发展具有2重要意义。该机具有以下突出特点：1整机采用低矮型紧凑结构，总体设计合理，构思先进；2截割能力强，工作稳定性好，工作振动小，可截割硬度高；3截割、行走、装运传动系统承载能力大，工作可靠性高，结构尺寸小，传动平稳有力；4液压系统简单实用，性能可靠，维护检修方便；5电机及电气控制系统设计先进，防潮抗震能力强，功能齐全，故障率低，操作方便；6截割头强度高，耐磨性好，截齿消耗。该机在总体结构，生产能力，技术性能和工作可靠性等方面全面完成攻关项目指标，达到国际同类产品先进水平，完全可以替代进口机型。技术指标：1截割断面 9-24m；2经济截割硬度f8，最大截割硬度 f13-f14；3总功率 80kW，截割功率 160kW；4爬坡能力16；5外形尺寸(长宽高)10.95m2.7(3.5)m1.5m：6总重量约 60 吨(不含配重)。当前，中国煤矿采掘机械化比例失调矛盾十分突出，随着矿井开采深度的加大，难采煤层比例也将逐年增加，在采掘巷道中半煤岩巷比例达 25，年掘进进尺达 16O0 公里以上目前大量半煤巷巷道仍然采用人工炮掘作业，劳动生产率低，用人多，劳动强度极大，工作环境恶劣，单头月进尺仅达 100 米左右。该机型的推广使用将极大地提高劳动生产效率，单头月进尺可达 300 米以上，并可改善劳动环境。重型掘进机还可在大断面煤巷掘进中使用，生产能力比现有轻型机提高近一倍。到 2000 年，全国建成 115 对高产高效矿井，涌现出 200 个左右高产队组，为保证高产工作面的接续生产，需要重型掘进装备几十套以上。EBJ-160 重型掘进机技术性能达到国际同类产品水平，价格约为其 35-40，具有良好的推广应用前景。该机由具有较高技术水平的科研院设计，大型煤机企业制造，已经具备一定的批量生产能力，并已取得 4-5 台的订货合同或意向合同，能在较短的时间形成规模化生产效果。对现有畸形不断完善改进，并做好售后服务工作，保证该机在生产中发挥出应有的生产能力。3图 1-1 EBJ-160 型悬臂式掘进机1.2 国内外掘进机发展情况1.2.1 国内掘进机的发展情况我国于 1962 年开始掘进机的研制工作,最初是仿前苏联产品,机身轻,功率小,性能差,未广泛应用.20 世纪 60 年代初期到 70 年代末 ,这一阶段主要是以引进国外掘进机为主,也定型生产了几种机型,在引进的同时进行消化、吸收 ,为我国悬臂式掘进机的第二阶段的发展打下了良好的技术基础.这一阶段掘进机的主要特点是:使用范围越来越广,切割能力逐步提高 ,有切割夹岩和过断层的能力.由 20 世纪 80 年代末至今,重型机型大批出现,悬臂式掘进机的设计与制造水平已相当先进,可以根据矿井生产的不同要求实现部分个性化设计,这一阶段的代机型较多,主要有 EBJ 型、EL 型及 EBH 型.这一阶段悬臂式掘进机的特点是:设计水平较为先进,可靠性大幅提高,功能更加完善,功率更大,一些高新技术已用于机组的自动化控制并逐步发展到全岩巷的掘进.经过几十年的发展,我国悬臂式掘进机的设计、生产、使用进入了一个较高的水平,已跨入了国际先进行列,可与国外的悬臂式掘进机媲美.由于纵轴式掘进机工作中良好的截割性能,整机调用灵活和可截割不同巷道断面的优点,在铁道、公路、桥梁、煤矿、金属矿以及隧道工程中得到广泛的应用,仅全国国有重点煤矿就有各种类型掘进机 400 多台.目前,我国悬臂掘进机技术已经跃上了一个新的台阶,总体水平接近国外同行.取得的成绩主要有:1.相继开发出三种重型掘进机,它们是 EBJ-160 型,EBJ-160H 型和 EBH-132型,其中 EBJ-160 型掘进机获国家科技进步二等奖,它的研制成功使我国的掘进机研究与制造水平迈上了一个新台阶,标志着我国掘进机研制开发水平进入国际先进行列,使国产掘进机可截割抗压强度 80 MPa 的岩石,使用范围不断扩大,目前已推广到铁路、公路、水利建设等部门,并出口俄罗斯.42.完成了硬岩截齿的研究,研制出“三高”硬质合金刀头和新的截齿制造工艺,使我国的硬岩截齿达到国际先进水平.3.对高压水射流辅助截割技术和惯性冲击辅助截割技术进行了探索和尝试,并研制成功了 ELMB-75C 型振动式掘进机,现已批量生产.4.将可编程控制器(PLC)成功应用到部分掘进机电控系统中,在电控系统的保护插件及故障诊断等方面取得了一定的成绩.1.2.2 国外掘进机发展情况在全世界范围内,自第二次世界大战以来的几十年,新的理论和新技术被应用到掘进机的设计、制造和使用之中,使矿山掘进机械有了巨大的进步.劳动者的劳动强度大大减轻,生产效率得到大幅度提高.目前,国外掘进机的型式趋于系列化和多样化.截割头的功率 50-400 kW,机重最轻的有十几吨,最重的可达 160 t.国外新型掘进机均配备有完善的工况监测和故障诊断系统,从而可早期发现故障,快速排除故障,大大减少停机时间.有些重型掘进机还可配置自动控制系统,可以使机器的生产率提高 30%左右,还可以保证切割机构的负载平稳,避免由于人工操作不当引起的尖峰负荷,从而延长机器的使用寿命约 20%.此外,一些发达国家的掘进机电控系统,除完成常规的控制以外,还具有遥控、程控功能,增设掘进断面自动控制和掘进定向功能,使掘进机按预定方案作业,大大提高了其自动化程度和掘进效率.总的看来,近些年来国外悬臂式掘进机的发展与研究情况主要体现在以下几个方面:1.切割功率能力稳定提高,机器的可靠性高.据报道,日本成功地使用TM60K 型掘进机掘进全岩巷引水隧道,截割抗压强度高达 170-200 MPa 的岩石,目前最大的 WAV408 型掘进机重达 160 t,切割功率可达 408 kW,定位切割断面面积可达 87.5 m2.以先进的制造技术为基础,从原材料质量到零部件的加工精度都能进行严格的控制,又有优越的国际协作条件,选购外购范围宽广,有效地保证了主机的质量水平.此外,近年来广泛采用了可靠性技术,其突出表现为简化机械结构,在齿轮传动、机械联接及液压传动方面尽量减少串联系统,有的地方以嵌装式结构代替螺栓组结构,既简化了结构,又大大提高了整机的可靠性.2.配套设备多样化.为充分发挥掘进机效能,各国都十分重视综掘作业线配套设备的研究.为缩短支护时间,在中间稳定顶板条件下,常用机载锚杆钻机支护;为使掘进机与支护平行作业,运用超前液压支架或自带盾牌掩护支架.在后配套运输方面,通常采用桥式、带式转载机,后配带式输送机,有条件时设置活5动煤仓.3.采用机电一体化技术.国外新型掘进机均配有完善的工况检测和故障诊断系统,从而可以在早期发现机器故障,并快速排除故障,大大缩短了机器的停机时间,生产率相应大幅度提高;这样还可以保证切割机构的负载平稳,避免由于人工操作不当而引起的系统载荷,从而延长机器的使用寿命.部分新型掘进机可实现推进方向监控、截割路线循环程序控制、切割断面轮廓尺寸监控.4.研究探索新的截割技术,如高压水射流掘进机的研制、冲击振动式截割机具的研制等.1.2.3 我国掘进机研制存在的问题尽管我国掘进机研制工作起步并不晚,可是在发展过程中,现有产品与国际相比尚有很大差距.性能、规格相近的机型与国外相比晚 820 年,机掘巷道比重与国外平均差近 20 年,制造总数和装机综合技术水平仅相当于英国、德国、奥地利 20 世纪 80 年代的水平.虽然我国掘进机发展速度很快,并且技术成熟,但随着煤矿生产工艺的改进,高产、高效矿井的建设,它已不能满足需要,主要表现在以下几方面:1.锚杆支护的成功推广应用提高了巷道支护的可靠性,目前存在掘进、支护不能同步作业,据统计,巷道支护约占用 40%-50%的掘进作业时间,这就使得掘进机的开机率大大降低,不能有效提高掘进速度.2.现有机型偏向于中、重型,虽然有些掘进机实现了矮型化设计,但整体尺寸仍不能有效缩减,对低矮巷道的适应性还较差.3.内喷雾除尘系统使用的可靠性和适应性较差,而外置机载除尘系统还比较困难.4.使用元部件的可靠性还不高,不能适应截割硬煤岩产生的震动及井下恶劣的工作条件.5.对于提高截割效率方面的设计和设备配套还不完善.6.电子元器件的选型面窄、电子保护插件的可靠性不高.电控技术还不能适应通用性、灵活性、可扩展性、准确性及响应速度快速的需要.1.2.4 掘进机发展趋势综观国内和国外悬臂式掘进机的发展情况,各国都在技术方面进行创新,未来的发展趋向如下:1.重型化、大功率.随着采煤机械化程度的提高和巷道断面的不断扩大,掘6进机面对越来越硬和研磨性更强的岩石,单向抗压强度超过 170 MPa.因此,开发研制高功率、大质量的重型硬岩掘进机尤为迫切.目前,国外许多重型掘进机截割功率达到 200-300 kW,最高可达 500 kW.而我国重型掘进机尚处于发展阶段,截割功率目前已达 200 kW.越来越高的截割功率虽然可提供给截割头巨大的截割力,但使机器的振动进一步加剧,对生产率、机器的寿命和日常保养都将产生不利影响.随之而来的是机器的重量将越来越大,以增加稳定性.2.掘、钻、锚一体化.研制集掘、钻、锚为一体的采掘锚综合机组,以实现快速掘进的同时又能打眼安装锚杆,支护顶板、侧帮,实现掘进、支护平行作业,解决掘进机利用率低的问题.因此,掘、钻、锚一体化是实现巷道快速掘进,满足高产、高效工作面发展需要的重要技术途径.3.喷雾降尘设备随机化.目前,掘进机大多设有内、外喷雾装置,但对呼吸性粉尘降尘效果差,喷嘴堵塞严重.因此,对现有机型设置机载降尘设备,强化外喷雾使用效果,将会使掘进机在工作时的粉尘浓度大大降低.4.智能化、自动化.配置激光导向系统、计算机断面控制系统和遥控系统,以降低对操作人员的反应要求,提高生产效率和生产能力.5.矮型化.在加大机重、截割功率和提高截割硬度的前提下,注重发展机身较低的机型,以易于井下运输和适用于掘进中、小断面巷道,同时也为配置其他辅助备(锚杆安装机、辅助工作平台等)带来了方便.6.附件化.保留必要的截、装、运、行主要组成功能,将降尘、辅助支护等装置以附件形式出现.这样,可根据需要选择装配各种附加件,给设计、制造、使用都带来方便.7.装载运输装置亦采用可伸缩型结构,保证机器的机动性和适应性.液压系统逐步趋于完善、可靠.1.3 研究的意义随着社会的进步,经济的发展,国家对煤矿工作环境的日益重视,对煤矿装备需求量和先进性也在增加,掘进机的需求量日益增大,掘进机的质量要求也逐渐增高,能独立设计和批量生产出截割能力大,机体稳定性好,粉尘少,操作与维护方便,运行安全可靠的掘进机已经成为衡量一个国家掘进机生产能力的标志,在煤矿装备中,掘进机是国家重点推广产品,同时,还可在铁路,公路,上下水道等隧道工程中有广泛的应用。7第 2 章 S100 型掘进机减速器的方案设计和动力装置的选择2.1 S100 型掘进机功率的传动和截割功率的输出S100 悬臂式掘进机截割臂主要包括伸缩部、减速器、伸缩油缸和电动机组成。电动机、减速器和伸缩部轴向通过螺栓组连接，伸缩油缸两端分别与电动机壳体和伸缩部铰接。在电动机后端留有与本体部连接的铰接孔，在减速器上要留有与本体部升降油缸连接的铰接孔。伸缩部前端是与炮头连接，采用花键传动功率，螺栓固定的方式，把炮头部与截割臂组成整体。功率的传动是由电动机输出的功率，通过减速器减速后，传递到伸缩部，通过伸缩部的花键与炮头的连接，将截割功率输出。2.2 S100 型掘进机减速器对电动机的要求S100 悬臂式掘进机是一种主要应用于煤炭行业的，所以在对电动机的要求中以防爆为首先考虑的因素。并且掘进机的截割电动机在工作过程中，多是空载起动，但遇到软岩或夹石时，会有较大的阻力矩，因此要求电动机有较大的最大转矩，当遇到截割阻力矩较大的情况时，转为低速操作。而且 S100 的截割电动机是构成截割臂的一部分，除须符合的有关规定外，其外形386GB机壳结构机械强度、连接方式、冷却方法以及防尘防水程度都必须适应掘进机作业的要求。2.3 电动机的选择根据艾克霍夫公司实验资料对于的煤岩，取，利用5f能耗法比能耗的实验数据估算截割功率。N式中比能耗；3h/mkW截割头摆动速度；inL截割深度；8D截割头平均直径。m通过计算得知电动机的功率选用，选用掘进10kW4/8S106DEB机用隔爆型三相异步电动机。表 2-1 电动机技术数据型号功率(kW)额定电压V转速r/min效率%功率因数额定转矩冷却方式工作制绝缘等级重量kgDEBD-100/60-4/8S100/60 660 1470/73592/870.88/0.622.0/1.8外壳水冷S2 H 19302.4 方案分析方案如图 2-1 所示为，为使得受载均匀, 高速级行星架悬浮, 低速级太阳轮悬浮。由于输入轴转速较低, 一般小于 1500rpm , 振动主要在行星架悬浮的高速级, 因此把低速级当成高速级的外部负载。图 2-1设计行星传动时，正确选择结构布置的意义远比审计普通定轴传动的大。结构布置选择不当时，不但可能丧失在外廓尺寸和重量方面的优点甚至可能得到不利于使用的传动。此方案更适合掘进机工作的要求，所以用该方案作为本设计的传动系统方案9第 3 章 S100 型掘进机截割部的传动装置的设计3.1 行星减速器齿轮的设计计算3.1.1 行星减速器齿轮传动比的分配考虑到掘进机的工作条件选用 NGW 型行星齿轮减速器，它具有效率高、体积小、重量轻、结构简单，制造方便，传动功率范围大而且轴向尺寸小等特点。减速器使用直齿轮，高速轴与电动机直接联接，电动机功率。转速kW10p；低速轴转速。1470r/minn r/min25.47n1.总传动比 1.3.021i2.各级传动比用角标表示高速级参数，表示低速级参数。设高速级与低速级外啮合齿轮材料、齿面硬度相同，则 limliH取，，，，，，3sC5sWZ1BdcK2.1d9.12NHVZK所以 28.2 WNHVcds ZKCA式中中间变量；行星轮数目；sC分度圆的齿宽系数：d齿面工作硬化系数；WZ载荷分布系数；cCkK接触强度的载荷系数。H 28.1.33ABE10查机械设计手册（单行本机械传动） 15得 07.i4.07.13i3.1.2 行星减速器齿轮高速级设计计算和校核1.计算查表 3-1 选择行星轮数目，取，由于距可能达到的传动3SC07.BAXi比极限较远，所以可以不检验邻接条件。确定各轮齿数，按机械设计手册（单行本机械传动） 15行星轮传动中配齿公式进行计算。 cZisABX307.所以 14A85SBZcC.3)(2)(2式中行星轮高速级减速比；BAXi行星轮高速级中心轮齿数；Z 行星齿轮齿数组合中高速级行星轮齿数；cNGW行星轮高速级内齿轮齿数；B行星轮高速级行星轮齿数。C表 3-1 行星轮数目与传动比的关系传动比范围行星轮数目 s BAXiNGW3 2.113.74 2.16.55 2.14.7采用不等角变位，可取或 3534CZ若取，则，由机械设计手册3CZ0625.185ABj（单行本机械传动） 15可查出适用的预计啮合角在、到ACa5017CB11、的范围内；若取，则4926ACa1CBa35CZ，预计适用啮合角在、到02.358BZj 21Aa8CB、的范围内。ACCB为提高传动承载能力，宜取，但齿数间有公因数，故取，34CZ35Z预取。 02a2.按接触强度初算传动的中心距和模数A输入转矩 mN650147950nPT式中电动机输入转矩； mN电动机功率；PkW电动机转速。nr/i设载荷不均匀系数 15.cK在一对传动中，中心轮传递的转矩CAmN24915.360csAT式中中心轮转矩；ATmN载荷不均匀系数。cK齿数比 5.2143ZCu中心轮和行星轮的材料用渗碳淬火，齿面硬度（中心rMo5HRC620轮）和（行星轮）HRC586 2limN/0H/m390P取齿宽系数，载荷系数7a81K按机械设计手册（单行本机械传动） 15中齿面强度计算公式计算中心距： 35.105.270495.24313232 HPaAauT12式中钢对钢配对的齿轮副常系数；aA齿数比；u载荷系数；K齿宽系数；a许用接触应力。HP2N/m模数 m3.451.0GAza取 5.4m则传动的未变位时的中心距CA 10)34(2.)(2CAACZma按预取啮合角，可得传动中心距变动系数30419.2cos51cos1 ACACZ则中心距 m8949. 取实际中心距（圆整值） 23.计算传动的实际中心距变动系数和啮合角ACAC.05.41 maACAC 92148cos2cscos 所以 17AC4.计算传动的变位系数534.07294.0354tan2 iviZxCAC用机械设计手册（单行本机械传动） 15校核，，，在许用区ACx内，可用。用机械设计手册（单行本机械传动） 15分配变位系数，得 1.Ax2.0314.5.0ACxx5.计算传动的中心距变动系数和啮合角BCBCB13传动的未变位是的中心距：BCm123582.42CZm则 05.4 CBB所以 6.计算传动的变位系数C因为 20CB所以 x.7.几何尺寸计算几何尺寸计算公式由表 3-2，计算各个齿轮分度圆直径： m63145.AmZd.82B7.C式中分别是中心轮、内齿轮和行星轮的分度圆直径；CBAd分别是中心轮、内齿轮和行星轮的齿数。Z计算各个齿轮齿顶高齿顶高变位系数 094.1.2.0314.ACACxBB计算传动时中心轮和行星轮齿顶高，取齿顶高系数 ahm.59mhACaA0674021xC计算传动时中心轮和行星轮齿顶高 CBa513hB由于在行星传动中，行星轮主要与中心轮啮合，而与内齿轮的啮合精度不要求太高，所以选 m01.5aC14表 3-2 齿轮传动几何尺寸计算计算公式及说明项目代号直齿轮（外啮合、内啮合）分度圆直径 d21mzd齿顶高变动系数 yyxy1齿顶高 ahha221齿根高 f mxcaff 2211齿高 h2211fah外啮合 2211aad齿顶圆直径内啮合 adh齿根圆直径 f 2211ffd计算各个齿轮的齿根高齿根系数取标准值 25.0cm21.4531.0mxhAafA15m62.542.01mxchBafB 3.CC各个齿轮的齿顶圆直径 98.734.5263aAaAhdm1.82BB 2.0.17CC各个齿轮的齿根圆直径 576.4.263fAfAhd3958BB m.117fCfC计算齿轮的齿宽宽度齿宽系数 7.0d.463.0Adb圆整后取；m4ABC8.验算传动的齿面接触强度和齿根弯曲强度（1）中心轮齿面接触强度校核校核用参数如下：，，，0.1BZ1.2H2N/m8.9EZ，，964.034aZ cos 06350AtdTF，，，，，， 25.1AKV3.HK.H2lim/15H，，，8NT 850RLZ1WXZ接触应力基本值 ubdFAtEH0 2N/105.2406319.081.2 式中节点区域系数；HZ16弹性系数；EZ重合度系数；螺旋角系数；端面内分度圆上的名义切向力。tFN齿面接触应力 2N/m165.3.125.10HVAHOBAKZ式中齿轮单对齿啮合系数；使用系数；K动载系数；V接触强度计算的齿向载荷分布系数；H接触强度计算的齿间载荷分配系数。强度条件可知齿面接触强度满足要22N/m1350N/m165HPA求。（2）中心轮齿根弯曲强度校核校核用参数如下：，，630AtdTF25.1AK，，，，，，，1.VK13.F1.K.FY7.SY，，，，，，0STYNTrelTY0RrelT51X4.limF，2lim/8F6.4FS齿根应力基本值 20 N/9.76.45023bmSt式中复合齿形系数；FSY螺旋角系数。齿根应力 20 /m13.46.13.25.976FVAFK式中使用系数；动载系数；弯曲强度计算的齿向载荷分布系数；F弯曲强度计算的齿间载荷分配系数。齿轮的弯曲极限应力172lim N/m8405.180XRrelTlNTSFGYY式中试验齿轮的齿根弯曲疲劳极限；li 2/试验齿轮的应力修正系数；ST弯曲强度计算的寿命系数；N相对齿根圆角敏感系数；relY相对齿根表面状况系数；RT弯曲强度计算的尺寸系数。X许用齿根应力 2minN/604.18FGPS式中弯曲强度的最小安全系数。limFS强度条件可知齿根弯曲强度也满足22/N/13.46P要求。（3）行星轮齿面接触强度校核同中心轮，齿面接触强度满足。（4）行星轮齿根弯曲强度校核校核用参数如下：，，N2063520AtdTF25.1AK，，，，，，，1.VK13.F1.K.FY7.SY，，，，，，0STYNTrelTYRrelT8X.limFS，2lim/8F6.4FS齿根应力基本值 20 N/9.761.45023bmSt齿根应力 20 /13.4.3976FVAFK齿轮的弯曲极限应力 lim /m908.2.1.80XRrelTlNTSFGYY许用齿根应力 2minN/m5.794.12FGPS18强度条件可知齿根弯曲强度也满22N/m5.794/13.46FPFmN足要求。9.根据接触强度计算确定内齿轮材料 2lim /90XWRVLNEHAAtHZKubd根据，选用，进行表面淬火和氮化，表面硬度达liCrMo35R52即可。10.验算传动的齿面接触强度和齿根弯曲强度B传动为内啮合，由于 NGW 型行星齿轮传动的承载能力主要取决于C外啮合，故传动的校核可以省略。3.1.3 行星减速器齿轮低速级设计计算和校核1.配齿计算由表 3-1，取，由于距可能达到的传动比极限较远，所以5S4.BAXi可以不检验邻接条件。确定各轮齿数，按机械设计手册（单行本机械传动） 15行星轮传动中配齿公式进行计算。 cCZisABX254.所以 A85SBZc30)2(1)(21C式中行星轮低速级减速比；BAXi行星轮低速级中心轮齿数；Z 行星齿轮齿数组合中低速级行星轮齿数；cNGW行星轮低速级内齿轮齿数；B行星轮低速级行星轮齿数。C采用不等角变位，可取或 3029CZ19若取，则，由机械设计手册（单29CZ037.12958CABZj行本机械传动） 15可查出适用的预计啮合角在、到24ACa4018CBa、的范围内；若取，则，5ACa451CB 35AZj预计适用啮合角在、。20AaCB为提高传动承载能力，宜取，且与公因数相符，预取。29Z 24ACa2.按接触强度初算传动的中心距和模数确定低速级输入转速 r/min.07.14in式中电动机输入转速；nr/高速级减速比。i确定低速级输入功率 kW97.01P式中电动机输入功率；Pk 型行星齿轮传动效率；NGW输入转矩 mN45092.7509nT式中低速级输入转矩； mN低速级输入功率；Pk低速级输入转速。nr/i设载荷不均匀系数 15.cK在一对传动中，中心轮传递的转矩CA mN10365.4csAT式中中心轮转矩；ATmN载荷不均匀系数。cK齿数比 2016.259ZCu中心轮和行星轮的材料用渗碳淬火，齿面硬度（中心rMo1HRC620轮）和（行星轮） HRC586 ,N/m02liH2lim/3090HP取齿宽系数，载荷系数7a8.K按机械设计手册（单行本机械传动） 15齿面强度计算公式计算中心距m15.20136.7016.481332 HPaAauKT式中钢对钢配对的齿轮副常系数；齿数比；载荷系数；齿宽系数；a许用接触应力。HP2N/m模数 m45.951.0GAza取 5.4m则传动的未变位时的中心距：CA.12)95(2.)(2Za按预取啮合角，可得传动中心距变动系数4ACaCA76.0124cos95cos1 AC则中心距 m.1.4760.12 mAC取实际中心距（圆整值） 3.计算传动的实际中心距变动系数和啮合角ACAC7.05.42 aACAC 9312cos1coscos 21所以 12AC4.计算传动的变位系数CA849.07294.0163595tan2 iviZx用机械设计手册（单行本机械传动） 15校核，，，在许用区ACx内，可用。用机械设计手册（单行本机械传动） 15分配变位系数，得 13.Ax436.01.849.0ACxx5.计算传动的中心距变动系数和啮合角BCBCB传动的未变位是的中心距：m2525.2CCBZm则 0.41 CBB所以 6.计算传动的变位系数因为 2CB所以 0x.7.几何尺寸计算由表 4-2 计算各个齿轮分度圆直径 m5.12.4AmZd38B.09.C式中分别是中心轮、内齿轮和行星轮的分度圆直径；CBAd m分别是中心轮、内齿轮和行星轮的齿数。Z计算各个齿轮齿顶高齿顶高变位系数 079436.01.ACACx 21BB计算传动时中心轮和行星轮齿顶高，取齿顶高系数 ah22m03.654079.413.mxhACaA 16C计算传动时中心轮和行星轮齿顶高B 9.2CBa5401xh由于在行星传动中，行星轮主要与中心轮啮合，而与内齿轮的啮合精度不要求太高，所以选 m06.aC计算各个齿轮的齿根高齿根系数取标准值 25.cm753.416.0xhAafA 22BB .3.CafC各个齿轮的齿顶圆直径 5.140.65.12aAAhd78238BaB m.CC各个齿轮的齿根圆直径 94.105312fAfAhd76238BB 8.0fCfC计算齿轮的齿宽宽度齿宽系数 7.0dm915.37.Cdb圆整后取；m1AB80B8.验算传动的齿面接触强度和齿根弯曲强度C（1）中心轮齿面接触强度校核校核用参数如下：，，，.BZ1.2H2N/8.9EZ，，964.03aZ cos 80715.140AtdTF，，，，，， 25.1AK1V3.HK.H2lim/H23，，，83.0NTZ85.0RVLZ1WXZ接触应力基本值 ubdFAtEH0 2N/m3.106.175.28964.81.2 式中节点区域系数；HZ弹性系数；E重合度系数；螺旋角系数；端面内分度圆上的名义切向力。tFN齿面接触应力 2N/m4.135125.310HVAHOBAKZ式中齿轮单对齿啮合系数；使用系数；A动载系数；V接触强度计算的齿向载荷分布系数；HK接触强度计算的齿间载荷分配系数。强度条件可知齿面接触强度满足22N/m1350N/m4.135HPA要求。（2）中心轮齿根弯曲强度校核校核用参数如下：，，8715.1240AtdTF25.AK，，，，，，，1.VK13.F.KFY.3SY1，，，，

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