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滚筒式露天采煤机设计【5张图纸+毕业论文】【优秀】

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滚筒式 露天 采煤机 设计 图纸 露天采煤机 滚筒式采煤机
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滚筒式露天采煤机设计

61页 15600字数+说明书+外文翻译+5张CAD图纸【详情如下】

减速器.dwg

外文翻译--直齿轮斜齿轮的替代性分析设计方法.doc

导轨组图.dwg

总装图.dwg

滚筒式露天采煤机设计说明书.doc

目   录.doc

输入轴.dwg

零件图摆截机构图.dwg

目录

摘  要I

AbstractII

第1章 绪论1

1.1概述1

1.2总体方案确定2

第2章 露天采煤机的发展4

2.1国内外露天采煤机发展概况4

2.1.1国外滚筒式露天采煤机发展状况4

2.1.2 国内滚筒式露天采煤机发展状况4

2.2露天采煤机主要结构及工作原理5

2.3露天采煤机技术关键8

第3章 摆截式滚筒式露天采煤机结构9

3.1摆截式滚筒式露天采煤机发展9

3.2摆截式滚筒式露天采煤机的组成9

3.3摆截式滚筒式露天采煤机技术参数9

3.4 主要部件的设计特点11

3.4.1整体布置11

3.4.2工作机构11

3.4.3装载部12

3.4.4输送及转载机构12

3.4.5行走部12

3.4.6液压系统12

3.4.7摆截机构13

3.5 摆截式滚筒式露天采煤机发展前景14

第4章 露天采煤机参数确定15

4.1牵引速度及采煤时间计算15

4.1.1采煤机的基本参数15

4.1.2牵引速度计算16

4.2截割比能耗与牵引速度的统计规律16

4.2.1截割比能耗16

4.2.2确定理论比能耗17

4.3截割功率18

4.3.1理论功率计算18

4.3.2实际功率计算18

4.4电动机的选取19

第5章 减速器设计20

5.1锥齿轮传动设计20

5.1.1材料及基本参数确定20

5.1.2锥齿轮初步设计20

5.1.3锥齿轮疲劳强度校核24

5.2行星轮系设计28

5.2.1总传动比计算28

5.2.2行星轮系的选择28

5.2.3齿面接触强度校核计算32

5.2.4轮齿弯曲强度校核计算35

5.3轴的设计校核37

5.3.1输入轴的设计计算37

5.3.2第二轴的设计计算45

第6章 摆截式截割机构设计46

6.1液压缸的选择46

6.2导轨设计48

6.2.1导轨的分类48

6.2.2导轨的确定50

第7章 摆截式露天采煤机的使用与维护51

7.1概述51

7.2露天采煤机的维护与保养51

结论54

致谢55

参考文献56

摘  要

滚筒式露天采煤机是一种新型的露天煤矿开采设备,它的特点是环保,工作环境好,安全可靠、可以实现连续的作业生产。截割部作为采煤机的重要部分,决定着采煤机的生产效率,但是在工作过程其支撑臂下有残留煤壁存在,影响了开采。本设计为LMG型系列可调高滚筒式露天采煤机的截割部提供了一种新型的截割方式。可以有效地解决残留煤壁问题。本文分两部分,第一部分介绍了该类设备的国内外发展概况,设备的基本结构、性能及工作原理。从解决关键技术问题、节能环保、提高产品可靠性等方面探讨了滚筒式露天采煤机在露天煤矿的应用。第二部分主要对滚筒式露天采煤机摆截机构进行设计,确定了摆截机构设计的方案,根据其工作原理及工作方式,设计出了合理的摆截幅度,实现摆幅的机构,以及联接支承形式。

关键词 露天煤矿 滚筒 采煤机 摆截机构

Abstract

Open Drum Shearer is a new type of mining equipment for opencast mine, which is characterized by environmental protection and safe, reliable work environment, and it can achieve continuous production operations. Cutting the Ministry as an important part of Shearer, Shearer determines the efficiency of production, But in the course of its support arm under residual coal wall, which affected mining. The design of the LMG Series can be raised Drum open shearer cutting unit provides a new way of cutting. It is an efficient solution to the problem residual coal wall. This paper includes two parts.The first part is the development of the equipment at home and abroad, the basic structure of the equipment, Performance and principle. Resolve key technical issues, energy-saving and environment friendly. Improving product reliability explore the roller open Shearer in opencast mine application. The second part isof the roller open Shearer placed close institutions design, the design placed close to the program, According to its principles and practices, design a reasonable placed close range, the realization of swing, Supporting forms and connectivity.

Keywords   opencast mine   Drum   Shearer   Swing agencies

3.3摆截式滚筒式露天采煤机技术参数

   1.主要尺寸参数及工作参数

   理论生产能力()                200

   最大切割强度()                40                    

   一次采高()                      3(最大4)

   采宽()                          4.75

   采出矿物粒度()                 < 150

   适应坡度                            纵向/(°)±10

                                       横向/(°)±5

   行走速度()                   11.2~15

   供电电压()                      6

   卸载高度()                      1.5 ~ 4.6

   带式输送机回转角度(°)              ±70

   总重量()                         115

   外形尺寸(l×b×h)()              22.8×4.5×5.74

第2章 露天采煤机的发展

2.1国内外露天采煤机发展概况

   2.1.1国外滚筒式露天采煤机发展状况

   1.滚筒位于机体中部的滚筒式露天采煤机

   这种机型的主要生产厂是德国的 Wirtgen公司。该设备开始主要为公路路面的翻修需要而研制的,近年来成功地用于露天煤矿开采薄煤层和煤、矸选采上,已在美国和澳大利亚等国的一些露天煤矿上应用。该设备的截割滚筒位于机身的中下部,前后履带之间。利用截齿截割煤或岩石的同时,通过滚筒上的螺旋叶将被截割下来的物料送到胶带输送机上,再通过转载机卸到汽车上或其它运输设备上。截割时利用履带机构向前推进。可对0 ~0.6米的煤层进行煤、矸分层选采。

   2.滚筒位于前端的不可调高滚筒式露天采煤机

   MAN TAKRAF的滚筒前置式露天采煤机,截割高度为1.2米,截割宽度为5米,小时生产能力1000吨以上。

   3.滚筒位于前端的可调高滚筒式露天采煤机

   这种机型主要生产厂家是奥地利的Voest-Alpine公司,生产VASM系列可调高滚筒式露天采煤机,是在井巷掘进机的基础上开发研制的,截割滚筒位于机身的前端,可上下调高运行,切割煤层厚度大,切割硬度大,煤质粒度小。目前已在巴西、南非、澳大利亚等国的露天煤矿或其它露天矿应用。

   2.1.2 国内滚筒式露天采煤机发展状况

   国内于上世纪九十年代开始研制滚筒式露天采煤机。由哈尔滨煤矿机械研究所与霍林河煤矿合作研究制造的CLG300型(300吨/小时)和与黑河宋集屯煤矿合作研究制造的LMG200型(100吨/小时),都是滚筒前置式,且滚筒可调高。此外还有LMG560型和辽源金圣露天矿业机械有限公司开发研制的LMG-Ⅱ、LMG-Ⅲ型可调高滚筒式露天采煤机[1]。

   这几个机型其工作原理与Voest-Vlpine公司的VASM系列可调高滚筒式露天采煤机类似,截割滚筒可上下运行切割煤层,采落的煤通过装载机构、刮板输送机构和转载机构装卸到汽车上或其它运输设备上,其行走为履带机构。由于采出的煤粒度较小,且均匀,可免去穿孔爆破,实现连续化作业等,对露天煤矿开采降低生产成本,提高回收率,因此越来越受到各露天煤矿尤其是中小露天煤矿的关注。

2.2露天采煤机主要结构及工作原理

   可调高滚筒式露天采煤机主要由工作机构、装载机构、输送机构、转载机构、行走机构、机架、液压系统、电气系统等部分组成。目前国内外均采用模块化设计的结构,允许拆成部件运输,可以在采煤现场快速拆装。

   1.工作机构

   工作机构是机器的关键部分,其功能是完成煤的截割和破碎。工作机构由两组截割部和支承大臂组成,截割部由电动机、减速器、截割滚筒等组成(见图2-1)。

   2.装载机构

   装载机构的结构与掘进机类似,较为成熟的有蟹爪式和星轮式,LMG型露采机采用星轮式,具有结构简单工作可靠,装载宽度大,装载能力强等特点。

   3.输送及转载机构

   刮板输送机可采用套筒滚子链,也可采用圆环链,可采用单中链形式,也可采用双边链形式。LMG型露天采煤机采用煤矿常用的圆环链并采用双边链的形式。转载机为带式输送机,由电动滚筒驱动,结构紧凑简单,可左右回转一定角度,以适应装车要求。

内容简介:
附录1直齿轮斜齿轮的替代性分析设计方法本文提出了一种替代性的分析方法来设计直齿轮和斜齿轮。简介现代齿轮设计方法,一般是依据于标准的工具。这使齿轮设计不仅相当的简单(近乎于选择紧固件),对于每个齿轮而言也具有了良好的经济效益,同时降低了模具和库存费用。与此同时,我们也知道标准工具制造出的齿轮不能达到齿轮的最佳性能,而且在某些情况下根本无法使用。这就要求我们找到一种具体的能解决这些问题的方法。其具体的应用包括降低噪音、减小振动、提高机械传动效率(重量轻,尺寸小)等等。这就是为什么要求生产非标准参数齿轮的原因,例如:生产航空齿轮习惯上使用的一些参数与型材,如压力角,齿顶高,全齿高,以下是为了降低成本提高传动效率而提出的非标准齿轮的几种生产方式:数控切割机和CMM齿轮检验设备,使不论是生产标准齿轮还是生产非标准齿轮都易如反掌;使用非标准刀具生产齿轮的费用不一定比使用标准刀具生产齿轮的费用高,如果有足够大的生产量;突出齿轮的性能优势和拥有较大的模具库存,特别是在大规模生产中;与齿轮工作条件相适应的齿形;金属或塑料齿轮的模具成本在很大程度上并不取决于齿轮的齿形。本文列出了一种直接的齿轮设计方式,常用在部分机械和仪器的设计中(如凸轮机构,连杆机构,压缩机构等)。以前的工程师用同样的方法为齿轮设计,他们根据生产条件以及经营状况,确定它们的概况,然后找出一种合理的方法设计生产。19世纪技术革命期间,经过研究和开发提高了齿轮的生产力,而新的机床制造需要复杂而昂贵的工具,如滚刀齿轮,或塑造。常用的刀具是被标准化了,这使齿轮设计间接化了。因为齿轮齿形取决于预先选定的标准切削刀具(节圆直径或模数,压力角,齿顶高,齿根高,齿顶圆半径等)。它的参数是依据标准的直齿轮而设定的。图表1分别列出了典型的螺旋齿轮规格,如齿形参数、位置参数。图1 ,压力角为20度的啮合区域齿轮的部分参数,如压力角、节圆直径、分度圆直径或模数、螺旋角、齿顶高、齿顶圆直径、所有这些参数、都取决于加工的刀具和加工方式。渐开线齿轮的齿数,基圆直径,外圆直径,螺旋角,及齿厚,也都是依据刀具参数设计的。在非常早期的齿轮设计中,为什么要对齿形予以修正或更攺呢?对齿轮的修攺之所以就出现在早期的齿轮设计当中,是因为传统的做法限在了自已的刀具参数上,在X方向移动的坐标最大值。一对啮合齿轮Z1=14、Z2=28,在固定的刀具的参数下,加工成为压力角为20度。如图1所示,表内区域包含了所有齿轮的组合,使用这种切削刀具的机械可以生产出重合度最小为的齿轮。但它存在着一些振动和干扰.(如图等值线C和D)。而等值线E和F提出了额外的限制范围。在其他的可用齿轮组合之外还存在着一些边界区域。为此要利用这些区域内的齿轮组合,刀具的参数就不得不改变。换句话说,一系列齿轮各种组合的出现是在刀具参数的改变和制造机器的改变情况下实现的。如果这些参数被限定了,那齿轮也就停止了发展。有人在从齿轮的生产过程中试图以基圆为基础,做为生产齿轮的依据,并提出了所谓的广义参数齿轮(参见2)。J.R.Colboure (Ref.3)教授提出了另一类定义:“渐开线齿轮”而没有用机械参数来定义。依据这种方法,齿轮顶部区域形成了类似牙齿的形状,而齿轮的根部形成了圆角。这种齿轮齿形形成的齿轮副像是与之前的齿轮有着不同的生产过程。但这些齿轮在生产过程中并没有改变生产切削刀具的任何能数,不同的只是改变了切削加工的几何线路而矣。渐开线齿参数一种渐开线齿的形成是通过一直线沿一基圆圆周周做纯滚动(见图2),来自基圆展开的一条直线和外圆的切线。下列方程是用于计算直齿轮和斜齿轮的部分参数,除非另有说明,方程中的数字和字母使用了例子见表2、3、4。齿形的交点,既两渐开线的交点:这里的是齿形顶点部到齿顶的距离,图2渐开线齿参数定义其值是:基圆直径是:这里Z是齿数。基齿的厚度是:这里的是齿根厚度。齿顶厚度是:这里的是齿顶厚度。这里建议的值应介于0.06到0.12之间,以避免齿顶过尖,并可保证足够的得合度和强度。齿轮的啮合参数图3显示了两紧密啮合的齿轮。图3 渐开线齿轮参数定义其紧密啮合的条件:这里主动齿轮和传动齿轮的螺距直径:主动传动齿轮的齿厚、压力角,可由方程6、7、8、9有:其中u是两齿轮的齿数比。图4 斜齿轮螺旋角压力角只是齿轮的一个啮合参数,它不用来单独定义一个齿轮。中心距:重合度(圆柱齿轮或斜齿轮的接触面积):齿形角的底部接触点必须大于零,以避免发生切削:对于齿轮:轴向重合度螺旋齿轮:如果f(弧度)这里的是齿根宽度,是基圆上的齿根角。齿根的圆角必须为齿轮的啮合提供足够的径向间隙,以避免来自于端面的干扰。同时齿还必须提供足够的抗弯曲疲劳强度和足够的刚度。直齿轮的设计可以使用任何能产生齿形的轨迹方法(抛物线、三次样条曲线等),只要能更好的满足啮合条件。而且齿条的形状,也不一定就是轨迹线所形成的齿条形状。刀具的几何参数选择将在直接的齿轮高计中给出,这将取决于实际的制造方法,如塑胶及金属成型齿轮法,锻造齿轮方法,粉未冶金等齿轮加工方法。在这种情况下,可以以最简单的方式来选择最佳的切削刀具(滚刀、插齿等)。渐开线齿轮组合区域法图5显示了不同齿数的齿轮、可能的组合以及其重合度及其最薄弱处的强度,该区域包含所有可能存在的齿轮组合,而不仅仅分限于所设计的框架,从图可以看出基齿的强度或两渐开线齿轮啮合的其它参数。像图5 、齿轮配合区域或。例如:、的两齿轮组合区域,其模数为:,该区域反映了不同齿数的齿轮组合的参数等级标准。像压力角、重合度等等。该区粗实线1是被限制在重合度并且图6 渐开线齿形、的范围内。斜齿轮的横向联系比小于1.0.因为它旋齿轴向的接触率提高了,因此重合度要大得多,该区域的每一个点反映了不同齿轮组合的不同性能,以及可以适用的场合,这些性质包含压力角、重合度、传递效率等。点划线2围成区包含的所有齿轮组合具有一定的利用价值,这些区域轮齿强度相对其他区域大得多,被虚线3所围成区域应用了传统的齿轮制造方法,有着标准的压力角,。但其它参数可改变,也可产生了一些不同的齿轮组合。分析了该区域后,可以知道有多少齿轮组合是不能够利用的基于预先选定的尺寸参数,如齿轮要求较高的压力角或对重合度的要求较高则可相应的制出符合要求的加工设备,既使相同压力角的齿轮其外观也有很大的差别。齿轮的设计标准已由过去的尖齿向现在的短短齿过度,其齿顶宽度更宽,重合度变大,啮合也更为紧密。传统的设计中重合度仅为,直接设计图7 渐开线齿轮啮合中的重合度为,而实际的制造技术及操作水平下其重合度可以达到。采用直接法进行齿轮设计时,有几种界定齿轮参数的方法。本文对它们中的几种进行了探讨当齿轮存在已知区域时,通过对配对齿轮的数据分析能够从区域内找出可以利用的配对齿轮并能获得所有相关参数,这一计算过程 及相关实例列于表2.当齿轮存在区域未知时,主要解决方式是找到压力角如果得合度已知或要求重合度最大,且压力角已确定则只要找到等直线或图8 斜齿轮啮合齿轮制造举例的公共切线。其有公共切线的条件是:如果满足上述条件则可解决问题,计算程序及实例列于表3和4中。齿轮间的圆角一参与齿轮的啮合运行,但它的形状却影响着齿轮使用的性能和耐久性,在传统的设计中圆角轮廓是安装在机床上的特定参数的刀具形状,它往往会造成过量的径向间隙,形成高的弯曲应力。直接齿轮设计并不限制圆角的形状,但它是通过应用有限元分析分配配对齿轮的径向间隙,以找出最佳圆角外形,以减少弯曲应力。渐开线齿轮的极限参数存在A点(和最大的切点)的齿轮其压力角最大,由于斜齿轮缺乏横向联系比率补偿,;因此要对其重合度加以限制,斜齿图9高重合度啮合渐开线齿轮轮最大压力角列于图8.在B点处的齿轮可以最大限度的实现横向联系比率,见图5.表5列出了A点最在压力角,及B点的横向重合度例子10-14具有重合度齿轮啮合见图9。如图10为当齿轮重合度为图10参与啮合的最少齿数齿轮时以最少齿数参与啮合的齿轮。大部分设备有些性况下对齿面有不同的功能要求。工作时对一侧有明显高的负荷或使用时间更长,而另一侧则刚好相反,不对称齿形恰好适应了这一功能要求。不对称齿形设计是为了改善齿轮啮合时对齿面的寿命影响,因为这些面工作一段时间后就具有较大的损耗,为了改进性能,提高其承载能力,减少振动和噪声而做出了不对称齿形的设计。图11 一个齿的斜齿轮齿轮与不对称齿形不对称齿轮的使用与对称分布齿轮使齿的刚度和负载共享,同时获得了理想的压力角和传动效率。不对称牙齿的设计是对实际问题的分析和齿轮设计综合的应用。不对称齿形齿轮如图12所示。不对称齿轮应用广泛,如航天飞机上其表现极为重要,其在减速器上的
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