机械毕业设计（论文）-MG6501500-WD采煤机截割部设计【全套图纸】.doc

目 录 全套图纸，加全套图纸，加 153893706 1 MG650/1500-WDMG650/1500-WD 型采煤机型采煤机概述概述.1 1.1 采煤机的发展概况采煤机的发展概况.2 1.2 国内电牵引采煤机的技术特点及趋势国内电牵引采煤机的技术特点及趋势 3 1.2.1 采煤机的技术特点3 1.2.2 采煤机的发展趋势.3 1.3 采煤机类型及组成采煤机类型及组成.3 1,3,1 采煤机类型.4 1.3.2 采煤机的组成.5 1.4 采煤机的特性采煤机的特性.6 1.4.1 适应范围6 1.4.2 主要技术参数.6 1.4.3 整机主要特点.7 2 截割部传动方案的拟定截割部传动方案的拟定.10 3 截割部电动机的选择及传动比的计算与分配截割部电动机的选择及传动比的计算与分配.13 3.1 电动机的选择电动机的选择.13 3.2 传动比的计算及分配传动比的计算及分配.13 3.2.1 总传动比的确定.13 3.2.2 传动比的分配计算.13 3.3 截割部传动系统运动学、动力学参数的计算截割部传动系统运动学、动力学参数的计算.14 3.3.1 各级传动转速、功率、转矩14 4 截割部齿轮设计计算截割部齿轮设计计算.17 4.1 第一级减速圆柱直齿轮的设计计算及强度校核17 4.2 第二级减速圆柱直齿轮的设计计算及强度校核25 4.3 截割部行星机构的设计计算及强度校核截割部行星机构的设计计算及强度校核33 4.3.1 高速级部分33 4.3.2 低速级部分40 5 截割部轴的设计及校核截割部轴的设计及校核.48 5.1 截轴的设计及校核.48 5.2 第一级行星齿轮轴的校核.52 6截割部轴承寿命校核截割部轴承寿命校核.55 6.1 对截轴和行星轮轴的轴承进行寿命计算.55 7花键的强度校核花键的强度校核.57 7.1 截轴及截花键校核.57 8采煤机的使用和维护采煤机的使用和维护.59 8.1 润滑及注油.59 8.2 地面检查与试运转.59 8.3 下井及井下组装.59 8.4 采煤机的井下操作.60 8.5 机器的维护与检修.61 结论结论63 参考文献参考文献.64 英文原文英文原文.65 中文译文中文译文.71 致致 谢谢.76 中国矿业大学 2011 届本科生毕业设计 第 1 页 MG650/1500-650/1500-WD 型采煤机型采煤机概述 简简 介介 MG650/1500-WD 型电牵引采煤机，是我国自主开发研制的新型大功率电牵引采 煤机。它的开发是根据当前国外电牵引采煤机发展方向，结合我国国情，集众家采 煤机之所长，充分发挥几十年研制采煤机的丰富经验，针对高产高效工作面而研制 的。该机可替代同类进口采煤机组，主要用于厚度 2.14.1 米，倾角小于 16 （四象限可采 35） ，含有夹矸等硬煤质(f4.5)、中厚煤层的双高综合机械化工 作面。可在有瓦斯气体或煤尘爆炸危险的矿井中使用。整体为多部电机横向布置， 电控系统为机载式，采用计算机控制技术，在结构、技术、性能、操作和维护等方 面接近进口同类机型的水平。 总装机功率 1500KW，截割功率为 2650KW，牵引功率为 275KW，调高泵站功 率为 30KW。牵引型式为齿轮-齿轨式。操作控制点位置分别设置在机身中间及两端 头处，可直接操作按钮或手把也可以采用无线电发射器离机遥控。 整机组成及工作原理整机组成及工作原理 1 1 、组成、组成： MG650/1500-WD 型电牵引采煤机，属多部电机横向布置形式，无底托架。整机 由五大部分，三大系统及附属组件、零件、油管、水管、电缆等组成。五大部分别 是：左、右牵引部、截割部、行走箱及电控部。三大系统分别是：电气控制系统; 液压传动系统及喷雾冷却系统。 附属组零件有：支承组件、拖缆装置、配套滚筒、 铰接轴组件、联接件等。左、右牵引部分别与电控部的左、右端面干式对接。两行 走箱分别固定在左、右牵引部的箱体上。此五部分组合在一起，构成了采煤机的机 中国矿业大学 2011 届本科生毕业设计 第 2 页 身部分。牵引部与电控部对接面用圆柱销定位，高强度长丝杠和液压螺母把合。截 割部为分体直摇臂结构，即截割电机、减速器均设在截割机构减速箱上，截割机构 减速箱通过摇臂联接活节分别与牵引部铰接和调高油缸铰接，油缸的另一端铰接在 牵引部壳体上，当油缸伸缩时，实现摇臂升降。支承组件把合在左、右牵引部壳体 上，与行走箱上的导向滑靴一起承担整机重量。组合后的采煤机，整体上结构合理 紧凑，并具有很高的强度和刚性。 2 2、工作原理、工作原理： 采煤机整体由煤壁侧的两组支承组件和操作侧的两只导向滑靴分别支承在工作 面输送机上。行走箱中的行走轮与输送机齿轨相啮合，当行走轮转动时，采煤机便 在工作面输送机上牵引行走，同时截割电机通过截割机械传动带动滚筒旋转，完成 落煤及装煤作业。 1.1 采煤机的发展概况 机械化采煤开始于二十世纪 40 年代，是随着采煤机械的出现而开始的。40 年 代初期，英国、苏联相继生产了采煤机，德国生产了刨煤机，使工作面落煤、装煤 实现了机械化。但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，所以限制了采煤机生产率的提高。 50 年代初期，英国、德国相继生产出滚筒式采煤机、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技术的发展。由于当时采煤机上的滚筒是死滚筒， 不能实现调高，因而限制了采煤机的适用范围，我们称这种固定滚筒采煤机为第一 代采煤机。 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 机双摇臂滚筒采煤机的出现，进一步解决了工作面自开缺口的问题，再加上液 压支架和可弯曲输送机的不断完善等等，把综采技术推向了一个新水平，并且在生 产中显示了综采机械化采煤的优越性高产、高效、安全和经济。 进入 70 年代，综采机械化得到了进一步的发展和提高，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。1970 年采煤机无链牵引系统的 中国矿业大学 2011 届本科生毕业设计 第 3 页 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。 80 年代，德国、美国、英国都开发成功各种交、直流电牵引采煤机，同时把计 算机控制系统用在采煤机上。并且开始重视系列化采煤机的开发工作，一种功率的 采煤机可以派生出多种机型，主要元部件在不同功率的采煤机上都能通用，这样不 仅扩大了工作面的适应范围，而且便于用户配件的管理。采煤机系列化是 20 世纪 80 年代采煤机发展中非常突出的特点。 至此，缓倾斜中厚煤层的综采机械化问题已经基本得到解决，专家开始对实现 厚煤层、薄煤层、急倾斜及其它难采煤层开采的综采机械的研发，以适用不同的开 采条件。 1.2 国内电牵引采煤机的技术特点及趋势 1.2.1 采煤机的技术特点 电牵引采煤机已成为国内采煤机的研究重点 国内从 90 年代初已逐步停止研究开发液压牵引采煤机将研究重点转向电牵引 采煤机;通过交流、直流电牵引采煤机的对比研究，已基本确定以交流变频调速电牵 引采煤机为今后电牵引采煤机的发展方向。电牵引替代液压牵引，交流调速代替直 流调速已成为国内采煤机的发展方向。 装机功率不断增加 为了满足高产高效综采工作面快速割煤对采煤机的高强度、高性能需要，不论 是厚、中厚煤层还是薄煤层采煤机，其装机功率(包括截割功率和牵引功率)均在不 断加大。 牵引速度和牵引力不断增大 电机横向布置总体结构发展迅速 近年来，我国基本停止了截割电机纵向布置采煤机的研制，新研制的采煤机中 已广泛采用了多电机驱动横向布置的总体结构。 控制系统日趋完善 采煤机电气控制功能逐步齐全，可靠性不断提高，在通用性互换性和集成化等 方面已有较大进步；开发了可靠的防爆全中文界面的 PLC 控制系统，实现了运行状 态的监控、监测功能，以及故障记忆和诊断功能;研制成功井下无线电离机控制并得 到推广使用。 滚筒截深不断增大 目前已由 630mm 增至 800mm，预计今后可能增至 1000mm。 采煤机的可靠性将成为国产采煤机越来越重要的性能指标 中国矿业大学 2011 届本科生毕业设计 第 4 页 随着高产高效矿井的建设和发展，要求采煤工作面逐步达到日产 700010000t 水平。采煤机及其系统的可靠性将成为影响矿井原煤产量关键因素越来越受到重视， 成为中国采煤机越来越重要的综合性能指标。 1.2.2 采煤机的发展趋势 电牵引采煤机经过 25 年的发展，技术已趋成熟。新一代大功率电牵引采煤机 已集中采用了当今世界最先进的科学技术成为具有人工智能的高自 动化机电设备代替液压牵引已成必然。技术发展趋势可简要归结如下: 电牵引系统向交流变频调速牵引系统发展。 结构形式向多电机驱动横向布置发展。 监控技术向自动化、智能化、工作面系统控制及远程监控发展。 性能参数向大功率、高参数发展。 综合性能向高可靠性和高利用率发展。 国内电牵引采煤机研制方向与国际发展基本一致经过近 15 年的研究，已取得 较大进展但离国际先进水平特别是在监控技术及可靠性方面尚有较大差距，必须进 行大量的技术和试验研究。 1.3 采煤机类型及组成 1.3.1 采煤机类型 滚筒采煤机的类型很多，可按滚筒数目、行走机构形式、行走驱动装置的调速 传动方式、行走部布置位置、机身与工作面输送乳汁机配合导向方式、总体结构布 置方式等分类。 按滚筒数目分为单滚筒和双滚筒采煤机，其中双滚筒采煤机应用最普遍。按行 走机构形式分钢丝绳牵引、链牵引和无链牵引采煤机。按行走驱动装置的调速方式 分机械调速、液压调速和电气调速滚筒采煤机（通常简称机械牵引、液压牵引和电 牵引采煤机） 。按行走部布置位置分内牵引和外牵引采煤机。按机身与工作面输送 机的配合导向方式分骑槽式和爬底板式采煤机。按总体结构布置方式分截割（主） 电动机纵向布置在摇臂上的采煤机和截割（主）电动机横向布置在机身上的采煤机、 截割电动机横向布置在摇臂上的采煤机。按适用的煤层厚度分厚煤层、中厚煤层和 薄煤层采煤机。按适用的煤层倾角分缓斜、大倾角和急斜煤层采煤机。 1.3.2 采煤机的组成 采煤机主要由电动机、牵引部、截割部和附属装置等部分组成（如图 1.1） 。 电动机：是滚筒采煤机的动力部分，它通过两端输出轴分别驱动两个截割部和 牵引部。采煤机的电动机都是防爆的，而且通常都采用定子水冷，以缩小电动机的 尺寸。 牵引部：通过其主动链轮与固定在工作面输送机两端的牵引链 3 相啮合，使采 中国矿业大学 2011 届本科生毕业设计 第 5 页 煤机沿工作面移动，因此，牵引部是采煤机的行走机构。 左、右截割部减速箱：将电动机的动力经齿轮减速后传给摇臂 5 的齿轮，驱动 滚筒 6 旋转。 滚筒：是采煤机落煤和装煤的工作机构，滚筒上焊有端盘及螺旋叶片，其上装 有截齿。螺旋叶片将截齿割下的煤装到刮板输送机中。为提高螺旋滚筒的装煤效果， 滚筒一侧装有弧形挡煤板 7，它可以根据不同的采煤方向来回翻转 180。 图图 1.11.1 双滚筒采煤机结构示意图双滚筒采煤机结构示意图 底托架：是固定和承托整台采煤机的底架，通过其下部四个滑靴 9 将采煤机骑 在刮板输送机的槽帮上，其中采空区侧两个滑靴套在输送机的导向管上，以保证采 煤机的可靠导向。 调高油缸：可使摇臂连同滚筒升降，以调节采煤机的采高。 调斜油缸：用于调整采煤机的纵向倾斜度，以适应煤层沿走向起伏不平时的截 割要求。 电气控制箱：内部装有各种电控元件，用于采煤机的各种电气控制和保护。 此外，为降低电动机和牵引部的温度并提供内外喷雾降尘用水，采煤机设有专 门的供水系统。采煤机的电缆和水管夹持在拖缆装置内，并由采煤机拉动在工作面 输送机的电缆槽中卷起或展开。 1.4 采煤机的特性 采用多电机驱动、横向布置，可采中厚煤层中的硬煤。该机总装机功率 1500KW，截割功率 2650KW,牵引功率 275KW。 中国矿业大学 2011 届本科生毕业设计 第 6 页 1.4.1 适用范围 该机主要定位适用于倾角的中厚煤层的开采，煤层中不应有坚硬的或较16 厚的该类夹杂物，以及落差较大的断层。该采煤机使用的电气控制箱符合矿用电气 设备防爆规程的要求，可在有瓦斯或煤层爆炸危险的矿井中使用，并可在海拔不超 过 2000m、周围介质温度不超过40或低于10、不足以腐蚀和破坏绝缘的气 体与导电尘埃的情况下使用。 1.4.21.4.2 主要技术参数主要技术参数 1 1、 适应煤层适应煤层 采高范围 ( m ) 2.14.1 适应倾角 () 16 煤质硬度 f 4.5 2 2 、总体装机功率、总体装机功率(KW)(KW) 1500 机面高度(m) 1.510 机面宽度 (m) 1.481.54 摇臂铰接中心距 (m) 6.821 摇臂长度(m) 2.606 滚筒水平中心距 (m) 11.185 过煤高度 (m) 0.684 空顶距 (m) 3.022 卧底量 (m) 0.4340.554 摇臂摆角() 上 42；下 18 整机重量(t) 65 3 3、 牵引牵引 中国矿业大学 2011 届本科生毕业设计 第 7 页 牵引形式： 机载交流变频调速、一拖一、齿轮齿轨式无链牵引 牵引速度(m/min)：10 牵引力(KN)： 785 4 4 、截割、截割 摇臂形式： 分体直摇臂 冷却： 壳体水套冷却，内部强迫冷却润滑 截割电机 型号： YBCS-650 功率(KW)： 2650 电压(V)： 3300 牵引电机 型号： YBQYS-75 功率(KW)： 275 电压(V)： 380 1.4.3 MG650/1500-WD 型采煤机主要特点型采煤机主要特点 1、主要指标 （1） 具备截割硬煤、夹矸和爬坡的能力和过断层能力。 （2） 满足年产 500 万吨的生产指标。 （3）传递部分的结构简单、可靠，拆装方便。 （4）保证与工作面输送机配套的合理及可靠性。 （5）调速系统采用机载式、 “一拖一”、交流变频调速型式。能实现故障工况下 的“一拖二”应急运行。并能满足“四象限”运行工况。 中国矿业大学 2011 届本科生毕业设计 第 8 页 （6）变频器采用 ABB 公司 800 系列产品，元件集成合理。 （7）控制器采用工业控制计算机，10.4 英寸显示屏，其操作界面为中文界面， 主显示采用下拉菜单型式。 （8）在保护设置上，合理减少停机保护，多采用报警方式。 （9）整机有故障自检和状态监控，并预留通迅接口。 2、主要结构特点 （1）整机布置采用无底托架、积木式组合结构，多电机横向布置、多点驱动。 （2）机身两个对接面采用两个直径 160 的圆柱销定位，四角分别为长、短 不同的高强度双头螺杆和液压螺母或高精度防松螺母紧固。 （3）截割部为分体直摇臂型式，臂杆部分可实现左右互换；摇臂（四耳座） 与牵引部（两耳座）采用圆柱销连接、楔形帽紧固； （4）行走部采用直立箱体结构，左右行走部通用。 （5）牵引调速采用机载式交流变频调速、一拖一控制方式，可实现四象限运 行，并可实现一拖二应急运行。牵引驱动采用准渐开线强力销排型式。 （6）液压系统采用三联齿轮泵、单独油箱、左右独立执行系统、分离式操作 元件，并具有手动换向（应急）功能和左右执行系统合并及故障状态下的切换功能。 （7）电控系统采用工业控制计算机结合单片机或 PLC 组成上、下位机复合形 式，可以方便地设定或屏蔽各种监测、检测及显示和保护项目。 （8）具有 10.4 英寸大屏幕集中显示和左、右操作站简要显示机器的运行工况。 中国矿业大学 2011 届本科生毕业设计 第 9 页 （9）控制方式为机身中段集中操作，机身两端操作站控制及无线电离机遥控。 （10）具备适应现代化矿井所需的各种检测和监测功能和远程传输接口。 3、自动控制系统主要功能 （1）采煤机截割电机、牵引电机和泵站电机的绕组温度、轴承温度（可选） 检测和 135、155热保护； （2）采煤机左、右截割电机、牵引电机的功率监测和恒功率自动控制及过载 保护； （3）采煤机启动语音报警； （4）牵引部高速轴、摇臂高速轴（轴承处）和行星头、电控箱温度、湿度检 测及超温保护； （5）液压系统压力检测和保护，及油箱油位检测； （6）总进水压力检测，冷却水流量检测及保护； （7）瓦斯检测和超量报警、保护； （8）供电电压检测； （9）采煤机位置、滚筒位置检测以及机身倾角（水平、垂直角度）的检测功 能； （10）电控系统具有全中文显示，通过 10.4 英寸显示屏，提供操作步骤的提示， 实现人机对话功能。实现中文显示电机的功率（电流）和温度、油温以及采煤机的 牵引速度、运行位置等工作参数； （11）自动跟踪记录系统参数异常及出现可保护性故障时采煤机的工作参数， 可记忆及显示故障停机前最近 50 个时间点的工作参数（或保存一个月以内的设备 中国矿业大学 2011 届本科生毕业设计 第 10 页 运转记录） ，并具有专家诊断系统，显示故障原因分析、故障处理提示； （12）实现远程通讯功能，即控制系统通过供电电缆的控制芯线和顺槽 控制中心，与地面站沟通信息，具有完备的接口 2 截割部传动方案的截割部传动方案的拟定拟定 采煤机截割部都采用齿轮传动，常见的传动方式有以下几种： 1)电动机固定减速箱摇臂滚筒传动方式(如图 2.1)。 1电动机；2固定减速箱；3摇臂；4滚筒 图图 2.12.1 电机电机- -固定减速器固定减速器- -摇臂摇臂- -滚筒滚筒 传动系统图传动系统图 这种传动方式的特点是传动简单，摇臂从固定减速箱端部伸出，支承可靠，强 度和刚度好。但摇臂下降的最低位置受输送机限制，故卧底量较小。 2)电动机固定减速箱摇臂行星齿轮传动滚筒(如图 2.2)。 1电动机；2固定减速箱；3摇臂；4滚筒；5行星齿轮传动 中国矿业大学 2011 届本科生毕业设计 第 11 页 图图 2.22.2 电机电机- -固定减速器固定减速器- -摇臂摇臂- -行星齿轮行星齿轮- -滚筒滚筒 传动系统图传动系统图 这种方式在滚筒内装了行星传动，故前几级传动比减小，简化了传动系统，但 筒壳尺寸却增大了，故这种传动方式适用于中厚煤层采煤机，如在 MLS3 - 170、MXA-300、AM-500 和 MG 系列等型采煤机中采用。 3)电动机减速箱滚筒传动方式(如图 2.3)。 1电动机；2固定减速箱；3摇臂；4滚筒；5行星齿轮传动；6泵箱； 7机身及牵引部 图图 2.32.3 电机电机- -减速器减速器- -滚筒滚筒 传动系统图传动系统图 这种传动方式取消了摇臂，靠由电动机、减速箱和滚筒组成的截割部来调高(称 为机身调高)，使齿轮数大大减少，机壳的强度、刚度增大，且调高范围大，采煤机 机身也可缩短，有利于采煤机开缺口工作。MXP-240 和 DTS-300 型采煤机采用这种 传动方式。 4)电动机摇臂行星齿轮传动滚筒(如图 2.4)。 1电动机；3摇臂；4滚筒；5行星齿轮传动； 7机身及牵引部 中国矿业大学 2011 届本科生毕业设计 第 12 页 图图 2.42.4 电机电机- -摇臂摇臂- -行星齿轮传动行星齿轮传动- -滚筒滚筒 传动系统图传动系统图 这种传动方式的电动机轴与滚筒轴平行，取消了容易损坏的锥齿轮，使传动更 加简单，而且调高范围大，机身长度小。新的电牵引采煤机都采取这种传动方式。 综合对比以上传动方式，本采煤机截割部采用电动机摇臂行星齿轮传动 滚筒传动方式。截割机构减速箱为整体直摇臂形式，左、右截割机构减速箱完全互 换，截割机构减速箱通过摇臂联接活节与牵引部铰接，只有摇臂联接活节及电机护 罩分左右。 中国矿业大学 2011 届本科生毕业设计 第 13 页 3 截割部电动机的选择及传动比的计算与分配截割部电动机的选择及传动比的计算与分配 3.1 电动机的选择 根据矿井电机的具体工作环境情况，电机必须具有防爆和电火花的安全性，以 保证在有爆炸危险的含煤尘和瓦斯的空气中绝对安全，而且电机工作要可靠，启动 转矩大，过载能力强，效率高，设计要求截割部功率为 650KW。所以选择由抚顺厂 生产的三相鼠笼异步防爆电动机，型号为 YBCS-650；其主要参数如下： 额定功率：650KW； 额定电压：3300V； 额定转速：1485r/min； 接线方式：Y； 冷却方式：水冷 绝缘等级: H 该电动机总体呈圆形，输出轴上带有渐开线花键，通过该花键电机将输出的动 力传递给摇臂的齿轮减速机构。 3.2传动比的计算及分配 3.2.1总传动比的确定 滚筒上截齿的切线速度，称为截割速度，它可由滚筒的转速和直径计算而得。 为了减少滚筒截割产生的细煤和粉尘，增大块煤率，且滚筒转速对滚筒截割和装载 过程影响都很大，故滚筒的转速应尽可能取低些。查采煤机械手册，确定滚筒转速 为 37r/min，依次确定总传动比如下。 总传动比 总 i 40.1 37 8514 滚 n n iA 式中：总传动比 总 i 电动机转速 r/minn 滚筒转速 r/min 滚 n 3.2.2传动比的分配计算 多级传动系统中，传动比的确定原则如下： 1)各级传动的传动比一般应在常用值范围内，不应超过所允许的最大值，以 中国矿业大学 2011 届本科生毕业设计 第 14 页 符合其传动形式的工作特点，使减速器获得最小外形。 2)各级传动间应做到尺寸协调、结构匀称；各传动件彼此间不应发生干涉碰 撞；所有传动零件应便于安装。 3)使各级传动的承载能力接近相等，即要达到等强度。 4)使各级传动中的大齿轮进入油中的深度大致相等，从而使润滑比较方便。 由于采煤机在工作过程中常有过载和冲击载荷，维修比较困难，空间限制又比 较严格，故对行星齿轮减速装置提出了很高要求。因此，这里先确定行星减速机构 的传动比。 设计采用 NGW 型行星减速装置，该装置效率高、体积小、重量轻、结构简单、 制造方便、传动功率范围大，可用于各种工作条件。因此，它用在采煤机截割部最 后一级减速是合适的，该型号行星传动减速机构的使用效率为 0.970.99,传动比一 般为 2.113.7。查阅文献4,采煤机截割部行星减速机构的传动比一般为 46。从 而行星减速机构传动比 0526 . 5 3 i 4689 . 4 4 i 则其他二级减速机构总传动比 7759 . 1 4689 . 4 0526 . 5 1 . 40 43 iiiI 总 式中：其他二级减速机构总传动比I 总传动比 总 i 行星减速机构传动比 43,i i 由于采煤机机身高度受到严格限制，每级传动比一般为根据前述多级 ; 43 j i 减数齿轮的传动比分配原则和摇臂的具体结构，初定各级传动比如下： 2 . 1 1 i,48 . 1 2 i 以此计算，四级减速传动比的总误差为： 00 0 4 . 3 1 . 405 . 452 . 1 1 . 40 在误差允许范围 5内，满足设计要求。 3.3截割部传动系统运动学、动力学参数的计算 3.3.1各级传动转速、功率、转矩 各轴转速计算： 从电动机输出轴开始，各轴依次命名为、轴， 各轴转速为： 轴 min1485 1 rn 中国矿业大学 2011 届本科生毕业设计 第 15 页 轴 min/ 5 . 12372 . 1/1485 113 rinn 轴 min/15.83648 . 1 / 5 . 1237/ 236 rinn 轴 min/49.1650526 . 5 /15.836/ 367 rinn 轴 min/37min/03.374689 . 4 /49.165/ 478 rrinn 各轴功率计算： 轴 0.99=643.5650 31 PPkW 轴 0.980.99=624.32.5643 1212 PPkW 轴 0.980.99=605.722.3624 1223 PPkW 轴 0.980.99=587.662.7605 3234 PPkW 轴 0.980.99=570.156.6587 1245 PPkW 轴 0.990.990.98=547.65.1570 31256 PPkW 轴 0.980.99=531.28.6547 1267 PPkW 轴 0.980.99=515.458.2531 1278 PPkW 式中 轴承效率 =0.99 1 1 闭式圆柱齿轮效率 =0.98 2 2 花键效率 =0.99 3 3 各轴扭矩计算: 轴 mN n P T333.4138 1485 .5643 95509550 1 1 1 轴 mN n P T445.4674 5 . 1237 72.605 95509550 3 3 3 中国矿业大学 2011 届本科生毕业设计 第 16 页 轴 mN n P T56.36254 5.1836 .6547 95509550 6 6 6 轴 mN n P T95.730658 9.4165 8.2531 95509550 7 7 7 轴 8 8 8 515.45 95509550133041.82 37 P TN m n 中国矿业大学 2011 届本科生毕业设计 第 17 页 4 截割部齿轮设计计算截割部齿轮设计计算 在借鉴以往采煤机截割部传动系统的设计经验的基础上，查阅相关书籍和资料 初步确定各级传动中齿轮的齿数、转速、传动的功率、转矩以及各级传动的效率， 进而对各级齿轮模数进行初步确定，截割部齿轮的设计及强度校核，具体计算过程 及计算结果如下： 第一级减速圆柱直齿轮的设计计算及强度效核第一级减速圆柱直齿轮的设计计算及强度效核 计算过程及说明计算结果 1)选择齿轮材料，确定许用应力 查文献 1 表 6.2 选 小齿轮 20CrMnTi 渗碳淬 火 大齿轮 20CrMnTi 渗碳淬 火 许用接触应力： H 由文献 1 式 得698 HNHH SZ lim 接触疲劳极限应力： 21HLimHLim 、 查文献 1 图 869 2 1 1450N/mm HLim 2 2 1450N/mm HLim 应力循环次数N： 由文献 1 式得：708 )1030020(114856060 1 h njLN 99 112 10455 . 4 2 . 1/10346 . 5 i / NN 则 查文献 1 图 870 得接触强度得寿命系数 HRCHRC60 1 HRCHRC60 2 2 1 1450N/mm HLim 2 2 1450N/mm HLim 9 1 1046.35N 9 2 10455 . 4 N 1 21 NN ZZ 中国矿业大学 2011 届本科生毕业设计 第 18 页 ,(不许有点蚀) 12NN ZZ 硬化系数： Z 查文献 1 图 871 及说明 1 Z 接触强度安全系数： H S 查文献 1 表 827， 按高可靠度查 取6 . 15 . 1 HLim S5 . 1 H S 2 21 /7.69665 . 1/111450mmN HH 许用弯曲应力： F 由文献 1 式 871 FxNFLimF SYY/ 弯曲疲劳极限： FLim 查文献 1 图 872 2 1 850N/mm FLim 2 2 850N/mm FLim 弯曲寿命系数： N Y 查文献 1 图 873 1 21 NN YY 尺寸系数： x Y 查文献 1 图 874 1 x Y 安全系数： F S 1 Z 5 . 1 H S 2 1 7.6966mmN H 2 2 7.6966mmN H 2 1 850N/mm FLim 2 2 850N/mm FLim 1 21 NN YY 1 x Y 中国矿业大学 2011 届本科生毕业设计 第 19 页 查文献 1 表 827 2 F S 则 12FF 111/FLimNXF YYS 2/11850 2)按齿面接触疲劳强度设计计算 确定齿轮传动精度等级， 按估取圆周速度 3 111 (0.013 0.022)/ t vnpn ，smvt/19 参考文献 1 表 814，表 815 选取 小轮分度圆直径，由式文献 1（864）得 1 d 3 21 1 ) ( 12 H HE d ZZZ u ukT d 齿宽系数：查文献 1 表 823 按齿轮相对 d 轴承为非对称布置，取 0.8 d 小轮齿数： 1 Z =27 1 Z 大轮齿数： 2 Z .432272 . 1 112 ZiZ 齿数比 ：u u27/33/ 12 ZZ 传动比误差 2 F S 2 1 /425mmN F 2 2 /425mmN F smvt/19 公差组 5 级 0.8 d =27 1 Z 33 2 Z 1.222u 中国矿业大学 2011 届本科生毕业设计 第 20 页 误差05 . 0 0183 . 0 2 . 1222 . 1 2 . 1/uu 在范围内%5 小轮转矩： T =4138333N 1 mm 载荷系数：K 由文献 1 式（854）得 KKKKK VA 使用系数： A K 查文献 1 表 820 175 A K 动载荷系数： V K 由推荐值 1.051.4 齿向载荷分布系数： K 由推荐值 1.01.2 齿间载荷分配系数： K 由文献 1 式(855)及得0 20tan) 92339 20cos339 cos(tan(33 20tan) 92279 20cos279 costan(27 2 1 0 0 0 0 rc rc （ =1.66 查文献 1 表 821 并插值 1.1 K 则载荷系数的初值 K .11.11.215.71 t K 弹性系数： E Z 合适 175 A K 1.2 V K 1.1 K 1.1 K 541 . 2 t K 中国矿业大学 2011 届本科生毕业设计 第 21 页 查文献 1 表 6.4 189.8 N/mm E Z 节点影响系数： H Z 查文献 1 图 8-64 0,0 21 xx o 重合度系数： Z 查文献 1 图 8650 故的设计初值为 1 d t d1 3 2 1 ) 7.6966 89. 05 . 2 8 . 189 ( 222 . 1 1222 . 1 8 . 0 4138333541 . 2 2 t d 4.9208 齿轮模数：m mmZdm t 74 . 7 27/4.9208/ 11 查文献 1 表 83 小齿分度圆直径的参数圆整值： t d1 t d1927 1 mZ 圆周速度 ：v 60000/148524314 . 3 60000/ 11 ndv t 与估取很相近，对取值影响不smvt/19 V K 大，不必修正 V K 1.2， VtV KK 1 . 2 t KK 小轮分度圆直径： 189.8 N/mm E Z 2.5 H Z 0.89 Z 9m mmd t 243 1 smv/88.18 2 . 1 V K 541 . 2 K 中国矿业大学 2011 届本科生毕业设计 第 22 页 t dd 11 大轮分度圆直径： 297339 22 mZd 中心距 ：a mm288 2 37279 2 21 21 ZZm a mm315 2 33379 2 21 32 ZZm a 齿宽：b .4mm1942438 . 0 1 db d 大轮齿宽： bbb 32 小轮齿宽： 105 21 bb 3)齿根弯曲疲劳强度校核计算 由文献 1 式 668 FSFF YYY mbd KT 1 1 2 齿形系数： F Y 查文献 1 图 867 小轮57 . 2 1 F Y 大轮5 . 2 2 F Y 应力修正系数： S Y 查文献 1 图 868 mmd243 1 mmd297 2 mma288 21 mma315 32 mmbbb195 32 mmb200 1 57 . 2 1 F Y 5 . 2 2 F Y 中国矿业大学 2011 届本科生毕业设计 第 23 页 小轮6 . 1 1 S Y 大轮64 . 1 2 S Y 重合度系数： Y 由文献 1 式 867 0.250.75/Y 6.61 / 5.705.20 7.60 则 7.60.61.572 9243200 413833341.522 1 F F2 2 N/mm7.4132 7.60.61.52 9243195 413833341.522 F2 F2 2 5.47N/mm13 4)齿轮几何尺寸计算 分度圆直径：d mmmZd243729 11 mmmZd297339 22 齿顶高： a h mmmhh aa 991 * 齿根高： f h 925 . 0 1 * * mchh af 齿顶圆直径： a d 922432 11 aa hdd 6 . 1 1 S Y 64 . 1 2 S Y 67 . 0 Y 2 1 /32.471mmN F 2 2 /135.47mmN F 齿根弯曲强度足够 mmd243 1 mmd297 2 mmha9 mmhf11.25 mmda261 1 中国矿业大学 2011 届本科生毕业设计 第 24 页 922972 22 a