机械毕业设计（论文）-连续式装煤机行走部设计【全套图纸】.doc

ZMY100M/45连续式装煤机设计1、前言全套图纸，题的来源及意义随着现代科技的不断发展、进步，矿用机械的科技水平也有了进一步的提高。连续型履带式装煤机就是近几年发展起来的新型矿用装煤机械，主要用于煤矿井下的坡度不大于16o的煤及半煤岩巷道中作业。连续型履带式装煤机适用于煤矿炮掘工作面、地面煤场的矿物装载、转运和露天煤矿开采。ZMY100/45M连续型履带式是集装载、运输、行走于一体的全液压装载设备。可进行连续的作业，还可与矿车、刮板输送机和带式输送机配套使用。即可在有瓦斯、煤尘或其他爆炸性混合气体的巷道中作业使用，也可用于地面煤场做装载和露天煤矿开采。由于露天煤业具有生产效率高、开采成本低、安全性高、全部机械化开采的特点，因此露天煤业得到了蓬勃发展，霍林河 、伊敏、元宝山、准格尔和平朔已是我国建立的五大露天煤矿基地，而连续型履带式装煤机是露采的重要设备之一，目前我国煤矿煤巷掘进装载机械化水平还较低，因而该机组具有较大的推广应用前景；特别是该机功能齐全它能保证机器工作安全性，可在煤及瓦斯突出和瓦斯突出危险区安全使用，故完全可替代耙斗装载机。按目前市场预测年需量约100台。连续型履带式装煤机操纵灵便，具有良好的适应性和过载保护能力；机载电气起动器具有多项保护功能和显示。除必备功能外还设有开机预警，前后照明，装、卸载点喷雾降尘，液压系统可为液压锚杆铝机提供动力源等。在矿山生产过程中，采掘作业循环包括钻孔、爆破、通风、装载和运输等工序，其中装载工做最繁重、费时间最多，对采掘生产率的影响很大，是采掘工作中最重要的一个环节。据统计，在掘进工作循环中，消耗于这一工序上的劳动量，占掘进循环总劳动量的4070%，时间一般占总循环时间的3040%。在井下回采工作中，装载作业也占很大的比重。所以就需要装载机械配套使用，来解决这一问题。装煤机的出现对解决装煤问题有很大的帮助。12装煤机种类及各自优点 装煤机按作业过程的特点分为间歇动作式和连续动作式两大类。间歇式的主要有耙斗式、后卸式、侧卸式和铲斗式装煤机等；连续动作的有星轮式、扒爪（蟹爪）式、立爪式、扒立爪式和振动式装煤机等。现就几种典型的装煤机做简单的介绍。一、耙斗式装煤（岩）机该机适用于矿山平巷和倾角30以下的斜井巷道和拐弯巷道，也适用于巷道断面816平方米的双轨道巷道，装载能力一般为15200m3/h，配以矿车或箕斗进行装煤(岩)。按驱动方式可分为电动、气动和液动。按装载方式分为料槽式、刮板装载机式。按行走方式分为轨轮式、履带式和雪橇式。工作时，用于平巷中，耙斗斗齿插入物料的耙角一般为500550用于倾角小于20斜井时，耙角约为6575；用于倾角大于20斜井时，耙角约为7075。特点：耙斗式装岩机，适用性强，具有良好的工艺性。能进行平行作业，打眼和装岩两道工序可以同时进行。价格低、装载效率高。缺点：使用耙斗装岩机的工作面一般很杂乱且具有较大的人工辅助工作量，装岩机及调车盘的移动也费时费力。该机不能与先进的液压钻车相配套，造成钻眼机械化程度不高，钻眼工序劳动强度大。耙爪装在装煤机铲板的两侧，由于铲板的尺寸小，安装空间的限制，考虑到结构紧凑，运动轨迹理想，机构不出现死点三方面因素，将耙爪机构设计成由四杆机构转化的具有直线导槽的耙爪机构。机构运转平稳，耙爪装载能力强。二、连续式装煤机该机式一种集装载、运输、行走于一体的全液压装载设备。主要用于煤矿井下在坡度不大于16的煤及半煤岩巷道中工作，可与矿车、刮板运输机和带式运输机配套使用。也可以用于地面煤场做装载。适合在又瓦斯、煤尘或其他爆炸性混合气体的巷道中作业，也适用于其他工程巷道中。一般生产能力为200t/h该机特点：装载部采用液压马达直接驱动，取消了装载部的减速器，使装载部结构紧凑，布置方便，减少了故障。星轮式机构零件数少，制造工艺简单，成本低，维修方便，由于转速恒定，工作状态具有连续性，冲击载荷相对较小，可靠性提高，装载能力大。缺点：铲板宽度部、不允许改变，当煤岩装载条件差或有水时，装载能力会下降，适用能力差。三、铲斗装煤（岩）机该机适用于有瓦斯、煤尘爆炸危险的矿井中掘进平巷时进行装煤（岩）要求巷道的高度不小于2.5m，宽度在3m以上。用于中小断面巷道掘进的装载作用，生产能力一般为15140m3/h。按装卸方式不同分为后卸式、前卸式和侧卸式三种。后卸式和侧卸式使用较多，按装载方式分为直接装载和带装载机式两种，煤矿主要使用直接卸载式。前者体积小、机动灵活，使用方便。后者装载机下方可容纳大吨位矿车。该机结构主要由行走机构、提升机构、回转机构、工作机构、操纵机构、电气机构等组成。这种机型研制较早、使用广泛。其工作机构多为气动和振动。缺点：噪声大，装载宽度受到限制，装载宽度以外的煤，要靠手工清理、劳动强度大；装载方式多为抛卸式，装载动作耗能多，且为间歇装载，效率低。这种机械的工作原理不够合理，调车、铺轨等辅助作业多，所以国内外这类装载机的发展处于停滞状态。四、侧卸式装煤机该机主要用于矿山平巷和倾角18以下的斜巷，适合低矮巷道中使用，以及其他矿山工程中铲装破落的松散岩石，也可作为材料和设备的短途运输设备。侧卸式装载机适用的巷道断面，取决于机器自身的最大宽度、卸载时的最大高度以及配套设备，与刮板输送机等转载设备配套使用，最小适用断面约为6平方米，与矿车配套时，巷道断面不小于10平方米。按行走驱动方式分为气动、电动和电液动三种，按铲斗臂的结构形式分为固定斗臂、伸缩斗臂和摆动斗臂，大多数侧卸式装岩机采用固定式斗臂结构。该机特点：铲斗容量大，装岩效率高，调动灵活，耗能少装载宽度不受限制，能适应底板的高低不平，并能产生较大的推力，可以装岩不留死角，铲斗的升降和翻转行程较短，有利于提高生产率，安全可靠，铲斗可用于处理危石、安装锚杆和运转材料，实现一机多用。制造简单、成本低，维修方便，应用范围广。五、蟹爪（扒爪）式装煤机该机主要用于巷道掘进中装载爆落的煤岩，装载能力一般为35200m3/h,适用于断面5平方米、高度1.3m以上、倾角小于12的巷道中，不适合装载中硬以上的岩石。该机特点：能够连续装载，生产效率高，机器高度低，履带行走机构灵活，装载面宽。装岩块度在100mm以内时，机器的装载效率最高，煤岩块度不能超过300mm，否则会影响机器的生产效率。 该机缺点：虽然装煤块效果好，但岩石过硬蟹臂容易折断，可靠性差，属于上世纪70年代的技术。装硬岩时运输机常被卡住，式刮板变形弯曲、链条崩断或扒爪曲柄轴因漏进岩粉而过早磨损。扒爪装煤机按转载运输机形式分为整体式（多为刮板输送机）和分段式（前段是多为刮板输送机，后段多为带式输送机）两种。1.3装载机发展过程、发展方向和趋势：由于装载作业的工作环境恶劣，任务繁重，机器的有效利用率较低，生产不高，还有很大部分繁重的手工劳动，所以，如何有效提高现有的装载机械的生产能力，缩短装载作业时间，提高装载作业的机械化程度，研制并推广新的高效的先进装载机械，无疑对加快采掘速度，提高采矿生产效率，降低成本，改善劳动条件，有着很重要的作用。装载作业是整个采掘过程中最繁重、最费工时的工序。装载机械化的水平，将直接影响采矿生产效率和矿石的开采成本，也关系到工人的劳动强度、作业条件及安全。世界各国都很重视井下矿用装载机的研究和发展。20世纪初，美英等国开始使用装载机代替手工作业，50年代，装载机以大量推广并发展成若干品种。比如：后卸式装载机和扒爪装载机。70年代后，随着巷道断面的增大，侧卸式装载机迅速发展。国外发展较早，种类很多，有17种基本类型，近5000多种型号及规格。广泛使用的有15种形式，大致有蟹爪式、铲斗式、耙斗式、星轮式、滚筒式等。近年来大都集中发展耙斗式、铲斗后卸式、侧卸式及星轮式。德国是生产装载机械的主要国家。沙土基打（salzgiter）公司的侧卸式装煤（岩）机品种最多，共16种，有气动系列、EL系列电动系列、TL电动伸缩系列，其最大斗容量1.8立方米，最大卸载高度2m，该公司还生产7种规格的HL、EL系列铲斗式装载机；日本生产铲斗式装（煤）岩机较多，有13个系列45种规格。太空机械株式会社生产的太空型装岩机有500、600、700、800、950系列14个规格；英国以生产扒爪式装载机最多，计39种规格，Anderson Mavor公司生产SM7、MC3LT等9种规格，JOY公司生产12BU型计20多种蟹爪式装岩机；法国是制造和使用耙斗式装煤机较多的国家，SACE公司生产C2型，SA-BES公司生产SABE型，SAMiiA公司生产TS型，法国也是铲运机的主要国家；瑞典是生产立爪式装岩机的主要国家，赫格隆德公司生产7HR等型号的立爪式装岩机；俄罗斯生产的转载机械较多。亚斯诺格尔斯基机械制造厂生产HB-3K型扒爪式装岩苏联矿山机械科学设计所研究的铲运机耙斗装岩机、振动装岩机、铲斗式装岩机等。近年来，各国主要生产和使用的有铲斗（后卸）式、铲斗侧卸式、扒爪式（包括蟹爪式、立爪式）、耙斗式和铲运机。我国于50年代初期使用侧卸式装载机和扒爪装载机，60年代研制耙斗装载机，70年代初，研制成功侧卸式装载机构，与凿岩台车配套使用。装载机的发展与掘进断面的大小及被装物料的特性密切相关。跟随着掘进断面的增大，在大断面的巷道中，多采用侧卸式铲斗装载机；且有大功率、大容量的方向发展，对于中小断面掘进的装载机，则着眼于提高其机械性能和工作可靠性，并使其更方便灵活。此外，正在探索装载机械向一机多能方向发展，如：在装煤机上增加钻臂，铲斗臂上增设可拆卸工作台。提高煤矿的机械化程度是首要问题，但煤矿施工最重要的式安全，但是现在的煤矿作业的特点式多工种，多电作业，战线长，没有保护措施是不行的，未来的装煤机械应具有高可靠性，便于维护、操作，各项费用降到最低，成本低，具有良好的配套性，便于其他高新技术配合使用，有效提高生产率。1、4行走部的作用、分类及结构组成形式在行走装备中兼有装煤机的支撑和运行两大功能，因此装煤机行走装置尽量满足以下要求：1.应有较大的驱动力，是装煤机在软湿或高低不平巷道路面上行走时具有良好的通过性能、爬坡性能和转向性能2.在不增大行走装置高度的前提下使装煤机具有较大的离地间隙，提高其不平地面的越野性能3.行走装置具有较大的路面支撑面积和较小的接地比压，以提高装煤机的稳定性，4.装煤机在斜坡下行时不发生下滑或超速溜坡现象，以提高的安全性。5、行走装置的外形尺寸应符合巷道运输的要求。液压挖掘机的行走装置，按结构可分为履带式和轮胎式两大类。履带式行走装置的特点是，驱动力大,通常每条履带的驱动力可达机重的35%45%，接地比压小（40150kPa），因此越野性能及稳定性好、爬坡能力大（一般为50%80%，最大的可达100%），而且转弯半径小，灵敏性好。 但履带式行走装置制造成本高，运行速度低，运行和转向时功率消耗大，零件磨损快。轮胎式行走装置与履带式相比，优点是运行速度快、机动性好，运行时轮胎部损坏路面，因此轮胎式在地面中受到欢迎，缺点是接地比压大，爬坡能力小。考虑到装煤机的实际工况因此在此次设计中，装煤机行走选取履带行走方案。行走部组成:履带式行走装置由“四轮一带”即驱动轮、导向轮、支撑轮、拖轮、履带，张紧装置和缓冲弹簧、行走机构行走架（底架横梁履带架）。装煤机运行时驱动轮在履带的紧边产生拉力驱动段及接地段，企图把履带从支重轮下拉出，由于支重轮下的履带与地面间有足够的附着力，阻止履带的拉出，迫使驱动轮卷动履带，导向轮在把履带铺设在地面上，从而使装煤机支重轮沿着履带轨道向前运行。 液压传动的履带行走装置，装煤机转向时由安装在两条履带上、分别由两台液压泵供油的行走马达（用一台油泵供油采取专用的控制阀来操作）通过对油路的控制，很方便的实现转向和转弯，以适合挖装煤机在各地面、巷道上运动。 ZMY100/45M型装煤机行走部由左右两个结构相同、完全对称的行走机构组成，如图1所示左行走机构，行走形式为履带式，主要由行走架8，张紧装置4、导向装置7、主动链轮18、履带7和行走马达12组成。图1 左行走架左右行走机构通过螺栓与主机架联在一起。保证行走机构与主机架成为一体。行走部速度采用双速、正常工作速度6.5m/min，提高效率，在左右装载部不运行的条件下，通过液压回路汇流，实现调动速度为10m/min。1.5本设计的主要内容装煤机行走部设计的成功与否有许多因素。其中最重要的是行走马达的选型、行走变速器的设计、履带及其辅助装置的设计，因此本设计主要涉及以下内容：1、根据装煤机生产能力、整机重量和巷道工况条件，研究装煤机履带行走装置行驶力学，计算出装煤机工作阻力；以及提供的使用的电机类型、提供所用的行走泵的型号，选取满足整机动力性要求、稳定性要求的行走马达的型号、主要参数。 2、根据装煤机行走速度、巷道的地面条件的要求，设计满足整机稳定性要求及具有良好通过性的行走装置结构方式及参数。包括:履带条数及履带布置方式;履带行走装置轨距、前后履带中心距、履带接地长度及履带驱动轮、导向轮间距离;履带驱动轮齿数、履带节距;履带板宽度;支重轮数量、直径及间距;托带轮数量、直径及间距。根据行走马达和行走装置的综合要求，设计满足传动速度转化、传动扭矩转化的行走减速器。包括：传动比的计算；减速器类型的确定；所选传动类型的各主要参数。 2、总体设计要求与原始数据 2.1 总体设计要求 1.设计总则： （1）要符合煤矿和设计标准； （2）煤矿生产，安全第一； （3）满足矿用需求，能与矿车、刮板输送机等运输设备配套使用； （4）保证机器质量； 2、设计要求： 本设计是对ZMY100/45M型装煤机行走部进行设计。 2.2原始设计参数 1、总体 生产能力 100t/h 总功率 45KW 适应巷道断面 5 爬坡能力 16 外形尺寸（长宽高） 900021002400 机器调动速度 10m(min) 整机重量 9.5t 供电电压 660V/1140V 左右偏转角度 42 机器左右偏转宽度(刮板机中心线) 1.6m 机器升降高度 7001621mm 2、行走部 行走形式 履带 行走速度 10m/min 平均接地比压 0.1Mpa 液压系统 泵站动率 45KW 系统总流量 180.5L/min 系统压力 装载回路 14Mpa 运输回路 14Mpa 行走回路 14Mpa 油缸回路 14Mpa 电气系统 供电电压 660V/1140V 总功率 45KW 防爆形式 隔爆型 3、装煤机履带行走装置行驶力学 连续式装煤机双履带行走装置在行驶时，必须克服以下一些阻力:1装煤机运行时履带挤压土壤的阻力FP; 2坡道阻力Fs, 3运行时的风阻力Fu; 4惯性阻力Fi; 5转向阻力Fr, 6行走装置的内阻力Ff等。在上述阻力中，FP和Ff两项阻力的大小在很大程度上根据土壤性质的不同而有很大变化。而履带装置运行时的内部阻力以行走机构的效率来考虑。3.1土壤变形阻力Fp 履带行走装置运行时引起支承面土壤压实而变形。支承面越松软，重型机器通过时土壤的变形越大，行走消耗的功也大。换言之，运行阻力也越大。贝克(Bekker)通过试验研究，提出了较为准确的地面沉陷深度Z与对地比压p的关系式: 式中 n土壤变形指数 载荷面的短边 内聚和摩擦变形模量 各种均质土壤中，压力与沉陷量的关系曲线近似为不同斜率的直线。可近似地用简单的线性式来代替。 式中p0使单位支承面下沉单位沉度的力。根据式(3-2)推导出双履带行走装置运行时的土壤的变形阻力为: 式中b履带宽度 一般工程计算采用经验公式: Fp=.W根据表3-11可知：可知w=0.075 Fp=.W=0.0759.31104=6982.5N3.2坡道阻力Fs装煤机在斜坡上因自重分力而引起的阻力。设坡角为a，则坡度阻力Fs为 Fs=Wsin a W=9.510009.8=931000N a=16 Fs=9.31104sin16o =25661.8378N3.3风阻力Fu装煤机必须克服和运动方向相反的风阻力Fw。 A=1.8504=7.4m2式中:A为行走方向的迎风面积; P为动态风压，pw = V2w / 1.6 Vw为风速。 pw=82/1.6=40Pa Fu=7.440=296N3.4惯性阻力Fi履带装置为两条履带分别驱动，起动时间t=3s 式中:V履带行走装置的速度; Fi=(29.311040.16)/9.83 =1013N3.5转向阻力Fr 履带行走装置在转向时所受到的阻力包括履带板与地面的摩擦阻力、履带板侧面剪切土壤的阻力等。 当履带接地长度L与履带宽度b之比i5时，通过对履带与地面相互作用的各单元面积上摩擦力沿纵轴线积分，可得到双履带转弯摩擦阻力矩力: 式中履带与地面的擦摩系数，一般地面可取0. 450. 65; 当i5时，必须考虑履带的宽度，双履带的转弯摩擦阻力矩可近似写为: M=W(0.25 L+0. 1b) M=0.659.31104(0.251.625+0.10.25) =26097.5625NM 可见，履带与地面的摩擦阻力矩取决于摩擦系数和载荷，而与对地比压和行走速度无关。 Ft=式中:R尺为转向半径 Ft=220821.5625/50 =4416N3.6履带行走装置运行内阻力Ff 由于履带销轴间的摩擦，以及支重轮，引导轮和驱动轮等滚动阻力和轴颈摩擦阻力，形成履带运行内阻力。一般用以下经验公式计算: Ff=(0.030.07) W 制造精度高，润滑条件好时，可取较低值。但是由于装煤机工作在存在大量煤尘等恶劣工作环境中因此选取较大值 Ff=0.059.31104 =4655N3.7履带行走装置的总阻力 总阻力应为上述6种阻力的不同组合。在爬坡和转弯两种工况下，阻力值较大。 重型机器上坡时，一条履带总阻力F为 F1=（+)/2 F1=(6882.5+25661.8378+296+126666.7+46550)/2 =21222.5在水平地面，机器转弯时，一条履带的总阻力为: F2=Fr+(+Fi+)/2 F2=4416.43125+(6982.5+296+126666.7+46550)/2 =12804 对于大型装煤机，为避免两种大的阻力同时出现，从而简化机器的结构，机器需要上坡转弯时，应采取内侧履带驱动，并向下坡方向行驶(即利用重力帮助转弯)转弯。 履带行走装置的转弯是个复杂的问题。双履带装置转弯可分为三种方式:一是两条履带以不同速度同时向前运行，这时机器按一定的半径向低速侧(转动中心超出履带范围)转弯;二是一侧履带驱动，另一侧履带制动，此时机器向制动侧转弯，称为单边转弯;三是两条履带以相反的方向同时驱动，整机绕履带的形心回转，称为原地转弯。 对于第一种转弯方式，采用复杂而昂贵的发电机-直流电机系统，可进行无级调速，使机器按规定的转弯半径转弯。只有当必须在承载能力极差地面上(如稀泥等)工作(为减小转弯对地面的破坏，避免机器过分下陷，采用较大的半径转弯)时，才是合理的。 大多数双履带重型机器采用简单而价廉的交流电机驱动的单边或原地转弯方式。当地面条件较差时，也可用折线式转弯，即多次急转弯与直线运行相结合的形式。由于每次转弯角度小，对地面破坏程度较轻，这就减轻了机器下陷程度，避免转弯附加阻力的急剧增加。并目，在直线段运行时，电机可以得到散热的机会，这时确定电机功率，可取较小的载荷持续率。4.装煤机履带行走装置主要参数确定4.1履带行走装置结构参数的计算 1)行走装置外廓尺寸应当与配套的工作装置和协调不防碍工作装置工作； 2)行走装置的支承面积应保证比压力不超过该种土壤的允许值； 3)保证装煤机作直线运行时阻力较小； 4)满足装煤机的转向要求，并且操纵简单轻便；5）满足装煤机的稳定性要求；6）满足装煤机的操纵性要求；7）行走部件的布置，应当保证装煤机履带支承面上的压力分布均匀；8）保证驾驶尽乘坐舒适并有良好的视野；9)修理、保养方便。 重型机器的自重和工作载荷通过履带传递到地面上，履带在运行时的比压力决定了重型机器的通过性。履带的条数和履带总接地面积由重型机器重量和地面允许的接地比压所决定。4.1.1使用重量Ws 使用重量Ws决定了在一定路面条件下所能发挥的最大牵引力，因此，它的值主要取决干配套工作装置作业时的总阻力。即确定F1、F2，应当联系到装煤机的工作场所，计算在一定作业条件下上坡与下坡的牵引力，分析它们之间的舍理匹配关系。根据统计，W与Ws 满足以下公式： Ws /W=0.750.80考虑到装煤机的实际工况应此系数选择0.75 Ws=0.759.31104 =69.825KN4.1.2电动机的额定功率Peh重型机器履带行走装置在行走期间，一般不会上坡行驶过程中同时转弯，在倾斜的地面上履带行走装置可以停下来转弯或向下行驶过程中转弯，转弯后再向上行驶。因此可以根据上坡时作直线行驶来计算履带装置的驱动功率并根据平道上转向所需要的驱动功率来验算。 电动机的额定功率Peh可由传动系所需的功率Peh与油泵等液压附件消托的功率Py之和得出。作业时传动系所需的Peh与使用重量Ws之间自一定的比例关系，根据统计，二者的关系:Ws/Peh=130160KN/KW。其中机械传动型装煤机取下限，液力机械传动型装煤机取上限 式中 P为履带驱动电机功率 V为履带行驶速度 为传动系统效率。 Peh=69.825/1.60=43.640KW考虑到油路、轴承等元件的能量损耗，应此根据经验公式: Peh:Peh=1:1.03 因此 Peh=Peh1.03 Peh=43.6401.03=44.942KW 考虑到煤矿特殊的工作环境，选用ZMY100/45M装煤机用YB系列隔爆型异步电动机，由于YB系列具有性能好、转矩大、噪音低、振动小、防爆结构先进、合理、可靠性高等优点。广泛适用于甲烷或煤尘等爆炸性气体混合物存在的的煤矿井下采掘工作面驱动装煤机，也适用于类似工况的其他设备作动力。YB系列为全封闭自扇冷式隔爆笼式电动机，是Y系列(iIP44)派生产品。它的外壳、端盖、接线盒座等零件组成外部防爆外壳，接线盒具有良好的防爆性能，位于电动机顶部。改变接线盒的位置各从四个方向进线。电动机冷却方式为C014绝缘等级为F级。 由于 Peh=44.942KW，应此选择YB225M-A(M)型电机YB225M-A(M)的主要性能参数有：额定功率：45 KW额定转速：1480 r/min重量：36kg4.1.3履带设计 4.1.3.1履带条数m确定装煤机是采用双履带行走装置，还是采用多履带行走装置，主要是根据初步估算的机体重量来确定，根据机体的重量参考表4-1下选择履带条数表4-1重型机械重量/kN100001500060000120000履带数目/条2345 由于装煤机的重量W=93.1KN，应此履带数目为2条 4.1.3.2履带的宽度和接地长度 l、b是两个互有联系的参数。在同样的接地面积lb的情况下，l大b小履带就狭长，相反l小b大履带就短宽。根据试验，在粘性土壤上，狭长型履带有较好的附着性能。但是，履带接地长度l太大，会使机身变长，转向半径增大，转向阻力也相应增加。相反履带接地长度l太小，虽然装煤机的机动性与转向性能有所提高，但附着性能将降低，同时会使装煤机的行驶平稳性变坏，作业所量不易控制和增加司机疲劳。因此，在设计中必须使履带推土机的bl有一个合适的比例。根据统计，现代一般履带装煤机 =014017。履带板宽度b计算公式： 式中 B-装煤机轨距；B=1.2m-系数，一般用途装煤机，=0.270.3 b=0.271.2/(1+0.27)=0.2501m 因此:b=250mm 根据装煤机的使用重量Ws与选定平均接地比压qo后，按公式 ： 由已知参数可知qo=0.1MPa 因此：l=69.825/(0.120.25)= 1749.6531mm 由于b/l=250/1750=0.1429 满足经验公式，因此b、l系数选择合理 4.1.3.3履带行走装置的宽度 装煤机的轨距B对于转向性能和转向所需的功率影响很大，以及在横向坡道上作业的稳定性有很大影响。B的尺寸主要结合装载部铲斗的横向宽度确定履带接地长度L与轨距B之比称为转向性能系数，为了使履带装煤机在松软土壤上有必要的转向能力， 满足转向性和稳定性的长宽比，其上下限是由履带与土壤的相互作用决定的。如果长宽比超过1. 7，平常的履带行走装置即使是在最好的路面上也不能转向，除非外侧履带严重滑转。此外，比值达1. 7时，对行走装置的功率要求也过高。但是，如果l/B的值降到小于1，行走装置的转向就变的相当不稳定，并目在一般的地面条件下，将必须频繁地使用转向系统。一般L/B的值小于2.根据统计，现代大型履带装煤机的L/B=1.351.50 考虑到装煤机的实际工作工况选择转向性能系数1.45 B=1750/1.45=1206.8965mm 4.1.3.4履带的设计 履带用来承受机体重量，并保证发挥足够的中引力目前装煤机广泛采用组合式履带，如图1117所示，由履带板3，销套2，销轴1等组成。根据大量履带行走装置结构参数的统计，履带行走装置履带节距 式中: tr为所需确定的尺寸，m W为装煤机的重量，kN ctr为回归系数，根据4-2表所示。 表4-2形式参数名称小型重型机械中型重型机械大型重型机械多支点履带架履带板的节距0.032-0.0410.027-0.0320.027-0.023履带的高度0.139-0.1670.102-0.0920.078-0.092驱动轮的直径0.116-0.1480.078-0.0740.064-0.078导向轮的直径0.106-0.1390.074-0.0920.064-0.078支重轮的直径0.037-0.0510.371-0.4170.027-0.023少支点履带架履带板的节距0.037-0.0510.028-0.0320.032-0.027履带的高度0.148-0.1760.106-0.1110.083-0.097驱动轮的直径0.125-0.1570.083-0.0880.069-0.078导向轮的直径0.116-0.1020.083-0.0880.069-0.078支重轮的直径0.116-0.1430.0830.083-0.069由于ZMY100/45型装煤机为中大型机械设备因此： ctr=0.027 tk=0.027 =0.1237根据大量履带行走装置结构参数的统计，履带行走装置履带的高度： 式中: hr为所需确定的尺寸，m W为装煤机的重量，kN chr为回归系数，根据4-2表所示。由于ZMY100/45型装煤机为中大型机械设备因此： chr=0.102 tr=0.102 =0.08579因此由：履带高度tk=86mm 履带宽度b=250mm 履带节距tr=124mm所以设计的履带板如下图所示4.1.4主动链轮的设计 1、主动链轮的受力研究 主动链轮在装煤机主动运动时传递切线力给履带；在下坡和转向时，因推土机制动而承受履带的拉力。 当装煤机运动时在履带上作用的力有：履带的张紧力T;驱动轮的圆周(切线)力FK;铰链和啮合中的摩擦力(摩擦系数=02一03）装煤机运动时，在履带紧边(驱动边)上的作用力为FK+T，而在松边上的作用力为T。圆周力Fk可以用履带的张紧力表示。那时在驱动边上的力将是(A+1)T此处A=FK/T。 2、履带节距tr与驱动轮节距tk的关系 履带与驱动链轮的啮合，可以根据履带节距tr，与驱动轮节距tk的关系区分为下列三种情况： 1）trtk。当由于磨损而履带增长时具有这种特有的关系。驱动轮下部的一个齿处于啮合状态，当下一个齿进入啮合时，履带向前移动一下，移动量为tr-tk，并按非正多边形绕在驱动轮上； 3).tr=tk，有m个齿处于啮合状态取各齿上的力按比级数分部 式中Th1为第一个销轴紧边拉力，Tk1为第一个销轴松边拉力，并认力Th1=tk1即前一个销轴上的松边拉力等于后一个销轴上的紧边拉力，同时认为对每个销轴其松边拉力与紧边拉力的比值相等。 在现代代结构中，广泛采用这种具有过渡工作阶段的tr=tk啮合形式，即当履带拉伸后过到trtk情况下工作。 主动链轮齿形的设计方法很多，本次设计采用的是直线齿型，下面绐出具有tr=tk啮合的齿形研究方法，如下图所示: 其步骤如下： 1)取绕置在驱动轮上的履带板数为m3和驱功轮齿数为z3。对于中等功率装煤机m3=1014，z3=m3(这样可以当一组轮齿磨损后换用另一组轮齿而使轮子的工作寿命增加）。为了两组轮交换地工作，轮齿的齿数是奇数。此时包在链轮上的履带板数将是奇数。考虑到装煤机实际的工作状况，因此： m3=11 Z3=11 2)确定中心角=360/m3和围绕驱动轮上履带铰链所构成的圆周直径（节圆）D3画出铰链圆周的直径并连接覆盖履带板的多边形。 =360/m3=360/11=33 由公式 式中: D3为所需节圆的直径，m W为装煤机的重量，kN CD3为节圆回归系数，根据4-2表所示。 D3=0.064 =0.22196m3、确定松边张紧力To和紧边张紧力TH,T为由张紧装置决定的张紧力，Th=（A+1）T。系数A在极限范围下选取： 式中 Ppmax最大牵引力：研究空载时等于总阻力 ws 装煤机使用重量； f滚功阻力系数。一般在04065 X直线运动时取扭矩传递系数x等于05075 Amax=0.6（28.207+0.593.1）/5200 =0.008626 Amin=0.593.1/(25200) =0.004476因此：THMAX=（1+0.008626）5200=5244.8552Nmm THMin=（1+0.004476）5200=5223.2752Nmm4、求沿轮齿分布的力的等比级数公比： 式中指数m表示传力的轮齿数等于 m=0.5m3-2 =0.511-2=3.5 =0.9987 =0.99755、确定啮合角： 根据q1、q2值按下列公式求出在驱动轮工作中对应上述两种工况的最小啮合角1和最大啮合角2 因此最大啮合角： tan1= =3.3489 1=arctan3.3489 =73.3742 因此最小啮合角： tan2= =0.2858 2=arctan0.2858 =15.94996、求其他齿形参数 由保留一定间隙的条件取得齿的厚度，此间隙防止履带伸长l后齿反面卡住履带。对加工的销轴取伸长率：t=23，对非加工的具有磨损的销轴取t=69%。 间隙的中心角为： 因此： tan=20.025 =0.01481 =arctan0.01481 =0.8485齿尖角为： =2（1+） =2（73.3742+0.8485） =148.4454 7、作齿形 过任意一销轴中心，以与履带板平面形成的啮合角1与2向内引两射线，其与销轴半径R所形成的圆相交，该段圆弧即驱动轮的啮合区段，然后作与1角射线相垂直的线，即形成驱动轮齿形的直线区段。 然后平分相邻铰链间的角为2，由驱动轮中心作射线与/2的平分线成角，此射线通过驱动轮中心与齿顶，即为齿形的对称轴。延长齿形的直线区段与对称轴相交，并由此交点对称地作出齿形的另外一半。再以rB=(101103)R为半径，从1角的交点开始，连接齿沟圆与齿形。 rB=10219=19.34mm最后，以0.5DH=0.5D3+0.75R为为半径，作出驱动轮的外圆。 DH=234.8762mm8、确定驱动链轮轮齿的宽度 驱动链轮轮齿的宽度b可按下式计算： 式中Py-齿面许用单宽压力 Py=30004000N/cm b= =39.6875mm9、确定驱动链轮材料 考虑到链轮在实际运行中的可靠性，选用40Cr，进淬火后的硬度达：HBS270320。因此设计出的驱动链轮如下图所示：4.1.5支重轮组件的设计 支重轮应保证装煤机沿履带轨道滚动而不从履节上滑脱，具有较小的滚动阻力以及在泥泞和水中工作时具有较高的寿命。支重轮按结构可分为单轮缘和双轮缘、采用滑动轴承和滚动轴承两类。 图上为一种具有双轮缘和滑动轴承的支重轮。具有两个轮缘的滚轮7借套筒与油封座3之间用螺钉紧固在一起，油封座上压有衬套(滑动轴承)。支重轮轴1以双支点形式固定在主车架上轴盖8中，并用销钉防止转到。轴的中部带有轴肩，用以承受支重轮的轴向力，轴承采用稀油润滑，润滑油从螺栓4处压入并充满于储油腔6中。为了密封，在轴的两端装有浮动油封2并由油封座与台车架上轴盖构成防止泥污进入的尘封。浮动油封由两个“O”形橡胶圈和两个金属密封环组成。密封环一各固定，一个随同支重轮旋转，由它们相贴合的锥面构成密封面，锥面之间以300600N的力相互压紧，这个力是由“o”型橡胶圈的弹性变形产生的。密封环使用硬度为HB6570的耐磨合金钢制成密封面经过研磨抛光。这种浮动油封，可保证支重轮在大修前不用换油与加油，并可使滑动轴承的寿命提高到一万二千小时。1、 支重轮直径 根据大量履带行走装置结构参数的统计，履带行走装置中支重轮组件支重轮直径为： 式中: D4为所要设计的支重轮直径，m W为装煤机的重量，kN Cd4为回归系数，根据4-2表所示。 D4=0.026 =0.11784参考文献1以支重轮直径120mm为依据，设计的支重轮如下图所示：支重轮的轮缘都经过调质处理，其硬度达HB270320，其与链轨的接触宽度为35mm 2、支重轮的个数表面淬火时，轮缘的轮压qok应为在230N/cm2，并符合下列公式： 式中 b-与链轨的接触面宽，mm D4-支重轮半径 mm n-支重轮个数 Ws-整机使用重量，N应此可知