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连续式履带装煤机装运部设计【12张图纸】【优秀】

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关键词：: 连续式履带装煤机装运部设计履带装煤机图纸连续式履带装煤机

资源描述：

连续式履带装煤机装运部设计

82页 22000字数+说明书+任务书+12张CAD图纸【详情如下】

主动链轮.dwg

主动链轮轴.dwg

任务书.doc

小锥齿轮.dwg

左装驱动部装图.dwg

总装图.dwg

摘要目录.doc

星轮.dwg

毕业设计扉页.doc

联轴器.dwg

装载部.dwg

轴齿轮.dwg

运输机.dwg

连续式履带装煤机装运部设计说明书.doc

铲板.dwg

锥齿轮.dwg

QQ截图20140206155318.gif

QQ截图20140206155358.gif

铲板.gif

连续式履带装煤机装运部设计.gif

联轴器.gif

全部文件.gif

小锥齿轮.gif

星轮.gif

运输机.gif

轴齿轮.gif

主动链轮.gif

主动链轮轴.gif

装载部.gif

锥齿轮.gif

左装驱动部装图.gif

1绪论1

1.1矿山装载作业现状1

1.2装煤机的分类1

1.3装载机械的发展史3

1.4装载机械的发展趋势4

2总体设计5

2.1设计总则5

2.2设计要求5

2.2.1总体5

2.2.2装载部5

2.2.3液压系统6

2.2.4供电电压6

2.3主要结构及工作原理6

2.3.1用途及适用范围6

2.3.2耙斗装置7

2.3.3装载部8

2.3.4装运部星轮传动装置8

2.3.5运输部9

2.3.6主体部11

2.3.7液压系统11

2.4设计步骤12

2.5主要部件设计方案13

2.5.1装载部星轮设计方案13

2.5.2运输部设计方案13

2.6主要部件外形尺寸的估算14

3装载部设计15

3.1星轮机构的特点15

3.2星轮外形尺寸的确定15

3.3星轮转速的确定18

3.4星轮装载所需功率的计算20

4运输部设计22

4.1输送能力计算22

4.2运行阻力23

4.3刮板链张力25

4.4刮板输送机所需功率25

4.5刮板链的预紧力和紧链力26

4.6刮板链的安全系数27

4.7主动链轮28

4.8刮板输送机主动链轮的主要尺寸30

5驱动装置设计31

5.1液压马达的选型31

5.2星轮、刮板输送机的传动装置设计32

5.2.1传动方案设计32

5.2.2锥齿轮的计算33

5.2.3齿根弯曲疲劳校核计算37

5.3齿轮主要数据38

6主要部件校核40

6.1星轮轴的计算40

6.2主动链轮轴的校核48

6.3齿轮Z3的轴的计算56

6.4联轴器的校核65

7机器的使用与维护67

7.1操作程序67

7.2使用注意事项67

7.3维护保养与故障排除68

7.4电气装置74

7.5机器的解体、安装与调整74

7.5.1解体74

7.5.2井下安装75

7.5.3安装后检查和调试75

7.6机器的调整76

小结78

参考文献79

摘要

随着现代科技的不断发展、进步，我们的矿用机械的科技水平也有了进一步的提高。连续式履带装煤机就是近几年发展起来的新型矿用装煤机械，连续式履带装煤机是集装载、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。即可在井下使用，也可用于地面煤场做装载。本设计是对连续式履带装煤机的装运部进行设计，装载部采用的是星轮装载，运输系统采用刮板输送机，装载部和运输部共用一组液压马达驱动，取消装载减速器，使机器结构更加紧凑，运转更加协调，减少了故障。星轮装载是近几年发展起来的，与蟹爪式相比有明显的优点。运输部根据需要选用的圆环链为中单链，以适应井下复杂多变的巷道情况，可以进行水平方向的转动。本设计主要是对装载部星轮、刮板输送机以及驱动装置进行了科学的设计。正文中首先介绍了装煤机的各种类型和发展趋势，对本次设计中的装煤机原理进行了介绍，其次是三个主要部分的设计计算，并对关键部分进行了强度校核。最后讲解了连续式履带装煤机的安装、使用和维护等方面的注意事项。

关键词：

装载；星轮；刮板输送机；锥齿轮；

Abstract

with the unceasing development and improvement of modern science and technology , our mineral machinery technical level has got the further enhancement.The continuous-type caterpillar band coal loading-machine is the new mineral coaling machinery which begins to develop in recent years, the continuous-type caterpillar band coal loading-machine is entire hydraulic charging equipment which is the collection of loading, the transportation and walks in a body.It can not only do the continual work, but also be used with the mine car, the scraper conveyer and the belt conveyer .That is to say,it may use in mine shaft, also use in the ground coal field to load. The design mains design about the loading-machine department of continuous-type caterpillar band coal-loading machine, the loading department uses the spider loading, the transportation system uses the scraper conveyer, the loading department and the department of transportation uses in common a group of oil motor to actuate, to take the place of the reduction gear, which makes the machine structure to be more compact and the revolution to be more coordinated, reduced the breakdown.The spider loading develops in recent years.Compared with the the crab claw type,it has the obvious merits . According to the need,the round endless chain used in the department of transportation is the single chain so as to adapt the complex changeable tunnel situation in mine shaft. It may rotate in the horizontal direction .The design mainly design about the spider of the load department , the scraper conveyer as well as the drive The main text first introduced each kind of type and the trend of development of coal loading-machine, it introduced coal loading-machine principle, next is design calculations about three main part, and carried on the intensity examination to the essential part. Finally it explained continuous-type caterpillar band coal loading-machine installment, use and maintenance and so on.

Key word:

Loading; Spider; Scraper conveyer; Bevel gear;

2.1 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。

2.2设计要求

　　　本设计是对ZMY100/45M型装煤机装运部进行设计。

2.2.1总体

　　　生产能力 100 t/h

　　　总功率 45 KW

　　　适应巷道断面 ≥5㎡

　　　爬坡能力 ±16°

　　　外形尺寸（长×宽×高） 900*2100*2400

　　　机器调动速度 10m(min)

　　　整机重量 9.5 t

　　　供电电压 660V/1140V

　　　机器左右偏转角度 ±36°

　　　机器左右偏转宽度(刮板机中心线) ±1.45m

　　　机器升降高度 700-1621mm

2.2.2装载部

　　　铲板顶尖抬起 350mm

　　　铲板顶尖卧底 200mm

　　　装载形式星轮

　　　星轮转速 48（40）r.p.m

2.2.3运输部

　　　运输机形式单中圆环链刮板式

　　　刮板链规格 φ14×50圆环链

　　　运输机槽宽 420 mm

　　　链速 0.94（0.77）m/s

　　　运输能力 100 t/h

内容简介：: 中国矿业大学本科生毕业设计姓名：李擎学号： 21040280 学院：应用技术学院专业：机械工程及自动化设计题目：连续式履带装煤机装运部设计专题：指导教师：李建平职称：副教授 2008年 6 月徐州中国矿业大学毕业设计任务书学院应用技术学院专业年级机自 04 学生姓名李擎任务下达日期：2008 年 3 月 14 日毕业设计日期： 2008 年 3 月 17 日至 2008 年 6 月10 日毕业设计题目：连续式履带装煤机装运部设计毕业设计专题题目：毕业设计主要内容和要求：1. 设计要求1）连续式履带装煤机的装运部设计，主要包括：装载部星轮设计和运输部的刮板输送机的设计与选型；2）驱动装置的设计与选型与主要部件的强度校核；3）完成主要部件（组件）设计及指定加工图设计；4）设计说明书不少于70页，设计图纸总量：折合成0号图不少于4张。2. 主要参数运输能力： 100 t/h总功率： 45 KW星轮转速： 48（40）rpm外形尺寸： 900*2100*2400适应巷道断面： 5爬坡能力： 16铲板顶尖抬起： 350mm铲板顶尖卧底： 200mm院长签字：指导教师签字：摘要随着现代科技的不断发展、进步，我们的矿用机械的科技水平也有了进一步的提高。连续式履带装煤机就是近几年发展起来的新型矿用装煤机械，连续式履带装煤机是集装载、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。即可在井下使用，也可用于地面煤场做装载。本设计是对连续式履带装煤机的装运部进行设计，装载部采用的是星轮装载，运输系统采用刮板输送机，装载部和运输部共用一组液压马达驱动，取消装载减速器，使机器结构更加紧凑，运转更加协调，减少了故障。星轮装载是近几年发展起来的，与蟹爪式相比有明显的优点。运输部根据需要选用的圆环链为中单链，以适应井下复杂多变的巷道情况，可以进行水平方向的转动。本设计主要是对装载部星轮、刮板输送机以及驱动装置进行了科学的设计。正文中首先介绍了装煤机的各种类型和发展趋势，对本次设计中的装煤机原理进行了介绍，其次是三个主要部分的设计计算，并对关键部分进行了强度校核。最后讲解了连续式履带装煤机的安装、使用和维护等方面的注意事项。关键词：装载；星轮；刮板输送机；锥齿轮；Abstractwith the unceasing development and improvement of modern science and technology , our mineral machinery technical level has got the further enhancement.The continuous-type caterpillar band coal loading-machine is the new mineral coaling machinery which begins to develop in recent years, the continuous-type caterpillar band coal loading-machine is entire hydraulic charging equipment which is the collection of loading, the transportation and walks in a body.It can not only do the continual work, but also be used with the mine car, the scraper conveyer and the belt conveyer .That is to say,it may use in mine shaft, also use in the ground coal field to load. The design mains design about the loading-machine department of continuous-type caterpillar band coal-loading machine, the loading department uses the spider loading, the transportation system uses the scraper conveyer, the loading department and the department of transportation uses in common a group of oil motor to actuate, to take the place of the reduction gear, which makes the machine structure to be more compact and the revolution to be more coordinated, reduced the breakdown.The spider loading develops in recent years.Compared with the the crab claw type,it has the obvious merits . According to the need,the round endless chain used in the department of transportation is the single chain so as to adapt the complex changeable tunnel situation in mine shaft. It may rotate in the horizontal direction .The design mainly design about the spider of the load department , the scraper conveyer as well as the drive The main text first introduced each kind of type and the trend of development of coal loading-machine, it introduced coal loading-machine principle, next is design calculations about three main part, and carried on the intensity examination to the essential part. Finally it explained continuous-type caterpillar band coal loading-machine installment, use and maintenance and so on.Key word: Loading; Spider; Scraper conveyer; Bevel gear;目录1绪论11.1矿山装载作业现状11.2装煤机的分类11.3装载机械的发展史31.4装载机械的发展趋势42总体设计52.1设计总则52.2设计要求52.2.1总体52.2.2装载部52.2.3液压系统62.2.4供电电压62.3主要结构及工作原理62.3.1用途及适用范围62.3.2耙斗装置72.3.3装载部82.3.4装运部星轮传动装置82.3.5运输部92.3.6主体部112.3.7液压系统112.4设计步骤122.5主要部件设计方案132.5.1装载部星轮设计方案132.5.2运输部设计方案132.6主要部件外形尺寸的估算143装载部设计153.1星轮机构的特点153.2星轮外形尺寸的确定153.3星轮转速的确定183.4星轮装载所需功率的计算204运输部设计224.1输送能力计算224.2运行阻力234.3刮板链张力254.4刮板输送机所需功率254.5刮板链的预紧力和紧链力264.6刮板链的安全系数274.7主动链轮284.8刮板输送机主动链轮的主要尺寸305驱动装置设计315.1液压马达的选型315.2星轮、刮板输送机的传动装置设计325.2.1传动方案设计325.2.2锥齿轮的计算335.2.3齿根弯曲疲劳校核计算375.3齿轮主要数据386主要部件校核406.1星轮轴的计算406.2主动链轮轴的校核486.3齿轮Z3的轴的计算566.4联轴器的校核657机器的使用与维护677.1操作程序677.2使用注意事项677.3维护保养与故障排除687.4电气装置747.5机器的解体、安装与调整747.5.1解体747.5.2井下安装757.5.3安装后检查和调试757.6机器的调整76小结78参考文献79翻译部分80英文原文80中文译文 87致谢93中国矿业大学本科生毕业设计姓名：李擎学号： 21040280 学院：应用技术学院专业：机械工程及自动化设计题目：连续式履带装煤机装运部设计专题：指导教师：李建平职称：副教授 2008年 6 月徐州中国矿业大学毕业设计任务书学院应用技术学院专业年级机自 04 学生姓名李擎任务下达日期：2008 年 3 月 14 日毕业设计日期： 2008 年 3 月 17 日至 2008 年 6 月10 日毕业设计题目：连续式履带装煤机装运部设计毕业设计专题题目：毕业设计主要内容和要求：1. 设计要求1）连续式履带装煤机的装运部设计，主要包括：装载部星轮设计和运输部的刮板输送机的设计与选型；2）驱动装置的设计与选型与主要部件的强度校核；3）完成主要部件（组件）设计及指定加工图设计；4）设计说明书不少于70页，设计图纸总量：折合成0号图不少于4张。2. 主要参数运输能力： 100 t/h总功率： 45 KW星轮转速： 48（40）rpm外形尺寸： 900*2100*2400适应巷道断面： 5爬坡能力： 16铲板顶尖抬起： 350mm铲板顶尖卧底： 200mm院长签字：指导教师签字：第 88 页目录1绪论11.1矿山装载作业现状11.2装煤机的分类11.3装载机械的发展史31.4装载机械的发展趋势42总体设计52.1设计总则52.2设计要求52.2.1总体52.2.2装载部52.2.3液压系统62.2.4供电电压62.3主要结构及工作原理62.3.1用途及适用范围62.3.2耙斗装置72.3.3装载部82.3.4装运部星轮传动装置82.3.5运输部92.3.6主体部112.3.7液压系统112.4设计步骤122.5主要部件设计方案132.5.1装载部星轮设计方案132.5.2运输部设计方案132.6主要部件外形尺寸的估算143装载部设计153.1星轮机构的特点153.2星轮外形尺寸的确定153.3星轮转速的确定183.4星轮装载所需功率的计算204运输部设计224.1输送能力计算224.2运行阻力234.3刮板链张力254.4刮板输送机所需功率254.5刮板链的预紧力和紧链力264.6刮板链的安全系数274.7主动链轮284.8刮板输送机主动链轮的主要尺寸305驱动装置设计315.1液压马达的选型315.2星轮、刮板输送机的传动装置设计325.2.1传动方案设计325.2.2锥齿轮的计算335.2.3齿根弯曲疲劳校核计算375.3齿轮主要数据386主要部件校核406.1星轮轴的计算406.2主动链轮轴的校核486.3齿轮Z3的轴的计算566.4联轴器的校核657机器的使用与维护677.1操作程序677.2使用注意事项677.3维护保养与故障排除687.4电气装置747.5机器的解体、安装与调整747.5.1解体747.5.2井下安装757.5.3安装后检查和调试757.6机器的调整76小结78参考文献79翻译部分80英文原文80中文译文 87致谢93摘要随着现代科技的不断发展、进步，我们的矿用机械的科技水平也有了进一步的提高。连续式履带装煤机就是近几年发展起来的新型矿用装煤机械，连续式履带装煤机是集装载、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。即可在井下使用，也可用于地面煤场做装载。本设计是对连续式履带装煤机的装运部进行设计，装载部采用的是星轮装载，运输系统采用刮板输送机，装载部和运输部共用一组液压马达驱动，取消装载减速器，使机器结构更加紧凑，运转更加协调，减少了故障。星轮装载是近几年发展起来的，与蟹爪式相比有明显的优点。运输部根据需要选用的圆环链为中单链，以适应井下复杂多变的巷道情况，可以进行水平方向的转动。本设计主要是对装载部星轮、刮板输送机以及驱动装置进行了科学的设计。正文中首先介绍了装煤机的各种类型和发展趋势，对本次设计中的装煤机原理进行了介绍，其次是三个主要部分的设计计算，并对关键部分进行了强度校核。最后讲解了连续式履带装煤机的安装、使用和维护等方面的注意事项。关键词：装载；星轮；刮板输送机；锥齿轮；Abstractwith the unceasing development and improvement of modern science and technology , our mineral machinery technical level has got the further enhancement.The continuous-type caterpillar band coal loading-machine is the new mineral coaling machinery which begins to develop in recent years, the continuous-type caterpillar band coal loading-machine is entire hydraulic charging equipment which is the collection of loading, the transportation and walks in a body.It can not only do the continual work, but also be used with the mine car, the scraper conveyer and the belt conveyer .That is to say,it may use in mine shaft, also use in the ground coal field to load. The design mains design about the loading-machine department of continuous-type caterpillar band coal-loading machine, the loading department uses the spider loading, the transportation system uses the scraper conveyer, the loading department and the department of transportation uses in common a group of oil motor to actuate, to take the place of the reduction gear, which makes the machine structure to be more compact and the revolution to be more coordinated, reduced the breakdown.The spider loading develops in recent years.Compared with the the crab claw type,it has the obvious merits . According to the need,the round endless chain used in the department of transportation is the single chain so as to adapt the complex changeable tunnel situation in mine shaft. It may rotate in the horizontal direction .The design mainly design about the spider of the load department , the scraper conveyer as well as the drive The main text first introduced each kind of type and the trend of development of coal loading-machine, it introduced coal loading-machine principle, next is design calculations about three main part, and carried on the intensity examination to the essential part. Finally it explained continuous-type caterpillar band coal loading-machine installment, use and maintenance and so on.Key word: Loading; Spider; Scraper conveyer; Bevel gear;1 绪论1.1矿山装载作业现状在矿山生产过程中，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。1. 2装煤机的分类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。（1）铲斗式装煤（岩）机铲斗式装煤机适用于有瓦斯煤尘爆炸危险的矿井中使用。要求巷道的高度不小于2.5米，宽度在3米以上，其主要结构由行走机构、提升机构、回转机构、工作机构、操作机构、电气机构等六部分组成。用于中小断面巷道掘进的装载作用，生产能力一般为15140t/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。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。（2）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15200 m3/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5055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。（3）星轮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200 t/h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。（4）侧卸式装煤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。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。（5）蟹爪（扒爪）式装煤机主要用于巷道掘进中装载爆落的煤岩，装载能力一般为35200 m3/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。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。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装载机械的发展史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。1.4装载机械的发展趋势近年来，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。2 总体设计2.1 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。2.2设计要求本设计是对ZMY100/45M型装煤机装运部进行设计。2.2.1总体生产能力 100 t/h总功率 45 KW适应巷道断面 5爬坡能力 16外形尺寸（长宽高） 900*2100*2400机器调动速度 10m(min)整机重量 9.5 t供电电压 660V/1140V机器左右偏转角度 36机器左右偏转宽度(刮板机中心线) 1.45m机器升降高度 700-1621mm2.2.2装载部铲板顶尖抬起 350mm铲板顶尖卧底 200mm装载形式星轮星轮转速 48（40）r.p.m2.2.3运输部运输机形式单中圆环链刮板式刮板链规格 1450圆环链运输机槽宽 420 mm链速 0.94（0.77）m/s运输能力 100 t/h2.2.4液压系统泵站动率 45 KW系统总流量 180.5 L/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2.2.5供电电压 660V/1140V总功率 45 KW防爆形式隔爆型2.3主要结构及工作原理2.3.1用途及适用范围挖斗式装煤机是集装载、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。即可在井下使用，也可用于地面煤场做装载。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。本机主要由耙斗装置、装载、运输、行走三大机构和液压、电气二大系统组成，由液压执行元件完成全部所规定的动作，进而完成机器的作业。见图2-1。2.3.2耙斗装置工作时，通过手动控制三位六通阀操纵安装在门架上的液压缸动作，使耙斗装置能够在装载机构的前方28范围内左右摆动，便于耙装两侧的物料，然后通过操纵耙斗装置上的三个液压缸带动大臂、中臂及耙斗工作，将装载部前方两侧的物料扒到装载部正前方，便于装载输送出去。2.3.2耙斗装置工作时，通过手动控制三位六通阀操纵安装在门架上的液压缸动作，使耙斗装置能够在装载机构的前方28范围内左右摆动，便于耙装两侧的物料，然后通过操纵耙斗装置上的三个液压缸带动大臂、中臂及耙斗工作，将装载部前方两侧的物料扒到装载部正前方，便于装载输送出去。2.3.3装载部装载部又称装载机构，工作时，铲板借助于机器牵引力插入料堆，将被落下来的煤岩装载到机器的刮板运输机内，装载部采用星轮式装载形式。见图2-2。 1、左星轮 2、铲板 3、右星轮图2-2 装载部装载部由主铲板，左、右星轮组成。星轮的转动靠液压马达直接驱动，完成物料的装载。主铲板通过一对销轴铰接于主体部上，在铲板油缸作用下，装载部可绕销轴上下300mm摆动，使主铲板前沿更好紧贴巷道底板。其结构见图2。液压马达及传动装置安装在主铲板内，左、右两组星轮分别传动，装载星轮采用2台NHM11-900型液压马达直接驱动，取消了装载减速器，使装载部结构紧凑，布置方便，减少故障。2.3.4装运部星轮传动装置装载部及运输部采用的是锥齿轮进行传动：见图2-3。图2-3 星轮传动装置2.3.5 运输部运输部的型式为刮板输送机，是单中圆环链刮板式，主要由机架5（包括过渡槽，中机架，机头架）、从动轮1、刮板链6、主动轮7、液压马达8等组成，刮板链条的松紧可以通过张紧装置9调整。见图2-4。1、从动轮 2、拨链板 3、主铲板 4、压链板 5、机架6、刮板链 7、主动轮 8、液压马达 9、张紧装置图2-4 运输机构（刮板输送机）刮板运输机的动力单独来自机头部2台NHM3-350液压马达直接驱动主动链轮，减少了运输机的功率，使刮板输送机运转平稳均衡，结构更紧凑。刮板输送机由于与之配套的二次输送机型式不同，如矿车、刮板输送机、带式输送机等，因此要求刮板输送机必须上、下卸料高度可以调整，左、右卸料宽度可以调整，本刮板输送机藉升降油缸可作上、下高度调整，同时藉回转油缸可作左右36的偏转，卸料宽度达1.45米，满足了井下不同输送方式的要求。2.3.6主体部主体部是装煤机的骨架，耙斗装置、装载部、运输部、行走部、液压系统、电气系统等均装于其上，本主体部空间又是作为液压系统的油箱，其容积为700升，本主体部采用钢板焊接结构，保证了主体部有足够强度与刚度，主要结构见图2-5。图2-5 主体部2.3.7 液压系统本机所有动作全部采用液压传动。液压系统动力由一台45KW电机供给，通过泵站传动部驱动二台CBY20/20/20型三联齿轮泵，分别向六个独立的液压回路（左、右装载，左、右行走，刮板机，油缸）供油。本液压系统操纵部分采用集成化设计，由换向阀组、平衡阀组、制动阀组、操纵阀板等组成，所有换向阀均采用板式连接，简化管路，方便拆装和维修。(1) 装载回路动力由CBY20/20/20型三联齿轮泵供给，二只020油泵分别供给左、右星轮的二台NHM-900液压马达，调定压力为16Mpa。装载机构换向阀组安装在操纵阀板上，由二个SDLSG3-5-LG手动换向阀和二个XDYF20-02溢流阀组成。装载部左、右星轮二台液压马达不工作时，其油液往手动换向阀直接向行走回路供油，实现掘进机的快速行走。(2) 运输回路动力由CBY20/20/20型三联齿轮泵供给，020油泵供给刮板运输机二台NHM-350液压马达，调动压力为16Mpa。运输机换向阀组安装在操纵阀板上，由一个SDSG-3-5-G手动换向阀和一个XDYF20-02溢流阀组成。一般来说，当运输机工作时，油缸回路油不工作，其油液经手动换向阀直接向运输机回路供油，满足运输机链速1.09M/S要求。(3) 行走回路动力为CBY20/20/20型三联齿轮泵二台排量020油泵供给，齿轮泵输出的油通过手动换向阀组控制左右行走机构的两台斜轴式液压马达（A2FE63）分别运转，调动压力为16Mpa。行走机构换向阀组安装在操纵阀板上，由二个SDST-3-4-T板式手动换向阀和二个XDYF20-02溢流阀组成。当装煤机正常装煤时，行走回路仅由二台020油泵供油，装煤机属慢速行走，当装煤机不装煤时，需单独行走，此时装载部不工作，装载部的油液通过手动换向阀P2口向行走回路供油，行走回路由四台020油泵供油，实现掘进机快速行走。达到装煤机快速调动的要求。2.4 设计步骤（1）装载部的总体设计。（2）装载部星轮的设计。（3）刮板输送机的设计。（4）液压马达的选用和传动系统设计。（5）主要部件的强度校核。2.5主要部件设计方案装运部有装载部和运输部两部分组成，装载部采用星轮装载形式，运输部采用刮板输送机形式。2.5.1装载部星轮设计方案装载机构执行元件的作用是将铲板上的煤收集起来，装载到输送机机上，由于受煤岩的块度影响，该执行元件受的冲击载荷较大，工作环境恶劣。目前通常采用两种装载方式：星轮式和蟹爪式。本机选用星轮式进行装载，与蟹爪式相比，它具有以下优点：（1）星轮式机构的零件数较少，制造工艺简单，制造成本低，维修方便。（2）蟹爪机构在每个工作循环，由于是四连杆机构的不均匀性，产生较大的周期性惯性阻力，并有重载行程和空载行程两种受力状态，使零件受复杂的交变载荷，容易造成疲劳损坏。星轮式机构由于转速恒定，工作状态具有连续性，冲击载荷相对较小，有利于提高传动件的可靠性。（3）为了避免左右蟹爪互相干涉，采用蟹爪机构时，装载机构左右侧的传动齿轮箱必须采用联轴节刚性连接。而星轮式机构则无需连接。（4）蟹爪式机构工作时震动大，减速机容易损坏。（5）蟹爪机构须采用柱塞式马达，但国产柱塞马达性能不好，多选用国外进口的，这就增加了成本。而星轮式机构不需要柱塞式马达，使用的效果还比蟹爪的要好。2.5.2运输部设计方案运输部采用刮板输送机运输。因为输送机要根据巷道的情况做左右方向的偏转，这就需要刮板链能水平方向偏转，故采用单中链。在输送能力上，刮板输送机的输送能力要大于装载部的输送能力，要留有一些余量，否则，会出现大量的煤堆积在刮板输送机上的现象。也就是说实际的运输能力要大于100 t/h 。2.6主要部件外形尺寸的估算（长宽高）（1）装载部：21002050550（2）主体部：201012781303（3）左右行走机构：21501040550（4）刮板输送机：53041040550（5）操纵台：19216501681（6）泵站传动箱：4906952360（7）电控箱：8005704903 装载部设计3.1星轮机构的特点星轮式机构的零件数较少，制造工艺简单，制造成本低，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，有利于提高传动件的可靠性；装载机构左右两侧的传动箱无需采用联轴节刚性连接。星轮机构的装载能力较大。但是铲板宽度不能改变，当煤岩发粘或遇水较多时，其装载能力会有所下降，适应能力不强。见下图3-1.3. 2星轮外形尺寸的确定1、星轮的外径 D：星轮的外径与铲板的尺寸有关，铲板尺寸初步估计为：21002050556（长宽高）综合铲板尺寸，星轮的外径定为：D=1000 mm2、星轮的内径 d：综合铲板的外形尺寸和驱动装置的尺寸要求，星轮的内径为：d=396 mm3、星轮的内径高度 H：根据铲板的尺寸和驱动装置及装载部总体尺寸的要求，来确定。改高度不易过高，应尽量降低其高度则：H=132 mm4、星轮爪子数量N及宽度M、长度L：如图所示星轮爪子。在本设计中，为使结构简单，星轮的爪子数取 N=3爪子根部宽度： = 164 mm爪尖的宽度为： = 30 mm爪子的长度： = 290 mm如下图3-2所示：5、星轮座板的尺寸：根据星轮爪子的长度来确定座板的长度：= 319.5 mm 座板的高度定位：h= 30 mm 为满足设计需求，提高装载能力，故星轮爪子设计成弧行面，则星轮座板也应为弧形面，以配合爪子的外形。经过受力分析，座板内侧的弧度为：R = 140 mm座板外侧的弧度为：R = 160 mm座板根部的弧度为：R = 210 mm 如图3-3所示： 6、爪子的高度h：爪子的高度要根据星轮的外径、内径、星轮转速和星轮的装载能力要求及装载机构整体尺寸来确定。星轮的外径： D = 1000 mm 星轮的内径： d = 396 mm 装载能力A： A= 装载系数取1.5 n 星轮转速 rpm S 星轮爪子的面积 mm h = = 32 mm 则爪子的高度 h = 32 mm 星轮的爪子应该采用弧形面，以便于装载，提高生产率。3.3星轮转速的确定星轮的转速取决于装煤时，星轮的爪子所受到的各种阻力 F 。取一星轮爪子做力学的受力分析。首先,假设星轮所装煤的质量为m,煤在星轮处的半径为 r ，角度忽略不计。如下图3-4 所示：（1）星轮转动时，煤会受到离心力F的作用 F = （2）将离心力F分解为：水平方向的力 F和垂直于爪面的力 F 沿爪面的水平分力 F= 垂直于爪面的分力 F= （3）铲板与煤之间的摩擦力为 F ： F= 其中 g 重力加速度取 10 f 摩擦系数取 0.7（4）装煤时，煤受到的垂直于爪面的力 F ： F= F- F= -（5）装煤过程中，煤与爪面之间形成的摩擦力 F ： F= 通过上述分析，可知，要将煤装到刮板输送机上，就必须克服各种摩擦力和阻力，故星轮的转速为： = = 30 rpm转速 30 rpm只是星轮转速的临界值，星轮的实际转速要结合实际的状况来决定。从实际出发，星轮的转速要考虑到马达的选型，现在市场上是否有满足需求的马达。星轮的装载方式有两种，一种是将煤推移到刮板输送机上，还有就是利用离心力将煤甩到输送机上。在装载过程中，煤在星轮处的半径r越小，所需转速越大，但如果转速过大，会把煤甩出装载范围，大大降低了装载速度，所以转速不能过大。根据力学分析和本次设计的要求，根据计算出的临界值来确定星轮的实际转速应取 n = 48 rpm 来满足装载需求。3.4星轮装载所需功率的计算星轮装煤时，一是将煤推移到刮板输送机上，二是将煤沿爪面借助离心力甩到刮板输送机上。所以，要计算出星轮装载时所需的功率，首先，就是要算出在推移过程中，煤与铲板间的摩擦力所消耗的功率 ,其次就是星轮在推煤时所消耗的功率。其他阻力或摩擦力所消耗的功率，由保险系数 =（1.3-1.6）来保证其功率。（1）星轮克服摩擦力消耗的功率： = KW 其中 = = 装载能力摩擦系数取0.7 星轮转速 rpm 重力加速度取 10 星轮外径 mm= = 1.94 KW（2）星轮在推煤时所消耗的功率： = 装载能力星轮自重的当量质量 = 0.1 星轮转速 rpm 星轮外径 mm = = 6.2 KW因此装载部星轮工作时所需功率为： N = + = 8.14 KW（3）装载部马达的输出功率应为 N：N= 保险系数取 1.6 传动系数取 0.95 所以马达的输出功率为 N= = 13.7 KW4 运输部的设计运输部的形式为刮板输送机，是单中圆环链刮板式，主要由机架（包括过渡槽，机头架，机尾架）、主动轮、刮板链等组成，刮板链条的松紧可以通过张紧装置调整。刮板输送机是本机中的运输部分，在设计时要注意与装载部各部件相配合的问题，此刮板输送机的速度要满足装载部的运输速度。在输送能力上，刮板输送机的输送能力要大于装载部的输送能力，要留有一些余量，否则，会出现大量的煤堆积在刮板输送机上的现象。4.1输送能力计算Q 用连续运输的计算公式来计算其输送能力： Q = 式中：Q 刮板输送机的运输能力。 F 中部槽运输物料的断面积。装载系数（0.91）物料（煤）的散碎密度（0.851） V 刮板链速中部槽应具有的装在面积为： F = = = 0.035 刮板运输机的理论运输能力： = 100 装载部的运输能力也为 100 ，考虑到刮板输送机的输送能力要大于装载部的输送能力，并留有一定的余量，所以，刮板机的实际输送能力Q应为：Q = 120 在矿山运输机械中查表3-1：选出中部槽宽为：420 长为：160 选圆环链为中单链型。规格为：1450 中单链。根据以上数据，刮板输送机选用SGD420/30型与装载部进行配套使用。4.2运行阻力刮板输送机的运行阻力分为直线段和曲线段两部分进行计算，但在本机中，曲线段接近直线段，所以只按直线段进行计算。重段直线运行的阻力：刮板链在空段直线段的运行阻力为：式中：重段直线段的总阻力。 N 空段直线段的总阻力。 N 中部槽单位长度上的装煤量。刮板链单位长度的质量。刮板输送机的长度 M 煤在槽中运行的阻力系数刮板链在槽中运行的阻力系数g 重力加速度倾斜角度其中： L = 5.164 m = 24圆环链为中单链，根据表3-6 选出： = 0.6 = 0.4中部槽的单位长度装煤量： q = = = 35.5 刮板链单位长度上的装煤量 = 18 = （35.50.6+180.4）5.16410cos24+（35.5+18）5.16410sin24 = 2468.2 N = 185.16410(0.4cos24+ sin24) = 717.7 N总阻力： + = 2468.2+717.7 = 3185.9 N4.3刮板链张力刮板链张力，用逐点计算法求解如图，确定刮板链的最小张力设最小张力在1点，最小张力为0. = 0 = + = 2468.2 N = = + = 2468.2+717.7= 3185.9 N4.4刮板输送机所需功率（电动机功率）理论上动力装置所需功率：P 牵引力 NU 牵引构件的运行速度其中：牵引力 P = - = - 相遇点张力 N 分离点张力 N P = -= 3185.9 N 理论所需功率： = = 2.99 kw 实际所需功率: 备用量取20%计入传动系统损失= 0.85 4.22 kw 所以实际所需功率：N = 4.22 kw4.5刮板链的预紧力和紧链力在本设计中，刮板输送机采用中单链。圆环链规格：1450 中单链实际运输能力：Q = 120 刮板链工作时因受力而产生很大的弹性伸长，会在驱动链轮分离点处松弛，甚至形成堆积导致发生事故。为防止这种状态的出现，安装时给刮板链施加一定的张紧力，使之有预紧力的弹性伸长，如果这个伸长量与额定负荷下所产生的伸长量相等，就会避免松弛。预紧力： = 2030.5 N 设紧链时使链条比预加弹性伸长多拉长的量为：将全长为2L的刮板链拉伸长所需的张力为： = 由此可见，紧链操作时，在拉紧一端应给刮板链加的紧链力为：式中：预紧力多拉伸段的长度，一般数值为链环节距的0.50.6 紧链力的计算：一条1450 圆环链的刚度 EA= N 取= 0.650 = 2030.5+516418100.4+0.650 = N 4.6 刮板链的安全系数单链：式中：链条的安全系数链条的破断拉力刮板链的最大静张力查表得 1450（C级）圆环链的破断拉力为：250 KN = 65.4 所以刮板链可以在给定的条件下使用。4.7主动链轮（1）链轮公称直径：d= 14 公称节距：P= 50 链轮齿数：N= 5 链轮节距角：链轮节圆直径： = = 162.5 取整：= 162 （2）链轮外径：= = 190 （3）链轮轮槽直径： = 100 （4）链轮立槽宽度 M ： M = = 20 齿根圆弧半径： = 7 链窝长度: L = 1.075P + 2 = 81.8 圆整：L= 82 （5）链轮中心至链窝底平面距离： H = = = 23.85 圆整：H = 24 链窝平面圆弧半径： = 7+24 = 31 链窝中心距： a = 1.075P + d = 1.07550+4 = 67.5 短齿厚度： W = = = 104 齿轮圆弧半径： 50-1.514 = 29 立环槽圆弧半径： 7 短齿根部圆弧半径： 7 链轮转速： rpm 链轮厚度： H = 75 4.8刮板输送机主动链轮的主要尺寸：节圆直径= 162 链轮轮槽直径= 100 齿根圆弧半径= 7 链窝平面圆弧半径= 31 齿轮圆弧半径= 29 立环槽圆弧半径7 短齿根部圆弧半径 7 链窝中心距a = 67.5 链轮转速 rpm短齿厚度W = 104 链轮厚度H = 75 5 驱动装置设计5.1液压马达的选型装载部的装载回路压力为：14 MPa运输部的运输回路压力为：14 Mpa马达的输出分为：（1）刮板输送机部分：= 4.22 KW（2）装载部星轮部分：= 13.7 KW 考虑到使用时的安全问题，所以要选出安全系数： S= 1.2 来保证使用安全。则：S(+)= 1.2(4.22+13.7)= 21.5 KW在本机中，马达是通过锥齿轮将动力传给星轮，星轮的转速为48 rpm，为了使得结构简单、紧凑，保证星轮和刮板输送机的同步工作，刮板输送机的主动链轮的动力也由马达提供，主动链轮的转速为 110 rpm。根据设计要求，对马达进行选型。通过比较，选取型号为：BME500K3A的液压马达为星轮和运输机提供动力。表5-1 （BME500型马达的技术参数：）型号排量额定压力MPa最高压力MPa额定转速rpm最高转速rpmBM-E5004961624200200额定流量功率kw总效率质量额定转速rpm1002280%3241752301120实际流量： 110496 = 54.6 实际输出功率： P = = 115 KW马达输出扭矩 T： T = NM5.2 星轮、刮板输送机的传动装置设计5.2.1传动方案设计：星轮和刮板输送机的动力都来源于两台BME500K3A型液压马达，马达直接驱动星轮和刮板机的主动链轮。刮板输送机的主动链轮转速： rpm 星轮转速： rpm 采用锥齿轮进行传动，马达上的锥齿轮定位：星轮上的锥齿轮定为：刮板输送机链轮轴上的锥齿轮：传动装置简图：如图5-1所示实际上，本传动装置是三个锥齿轮之间的动力传递。在工作中，马达上的齿轮和刮板机上轴齿轮，同时与星轮上的齿轮相啮合，所以，、的模数相同，转速也相同，但由于是从动力装置上传递过来的功率，要大于的功率。5.2.2锥齿轮的计算相关计算公式，步骤出自机械设计和机械设计手册 1）齿轮材料的选择由表6-2选出小齿轮：204A 硬度 5662HEC大齿轮：204A 硬度 5662HEC 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 =（0.931.45）查表 6.7、表6.8 取 = 1.3 查机械设计手册参考表8-14，表8-18选取公差组等级为9级 3）小轮分度圆直径：齿宽系数，查表8-23，取 = 0.3 小轮齿数：= 17 (在推荐值1640中选取) 大轮齿数：38.9 圆整 = 39 齿数比u : u=2.294传动比误差: 小轮转矩 : = = 1000 NM载荷系数K： K= -使用系数，查表8-20 取=1 -动载系数，查图8-57 取=1.1 齿向载荷分布系数，由推荐值1.01.2中选取=1.15K = = 11.11.15= 1.265材料弹性系数 : 查表8-22 =189.8节点系数 : 查图 8-64 = 2.5许用接触应力 := 接触疲劳极限查图 8-69 小齿轮：=1100 大齿轮：=1350 接触寿命系数: 应力循环次数 N 式中： n 齿轮转速 j 同一齿面啮合次数 L 齿轮寿命=601101（88300） = 查表8-70得：1 硬化系数 ,查图8-71 =1 接触安全系数 , 查表 8-27 =1.2 则： = 917 = 1125 根据可算出： = 128 4）齿轮模数m ：m= 7.56 圆整：m= 8 5）大轮大端分度圆直径为： = =817= 136 小轮平均分度圆直径： = 116.9 6）圆周速度： = = 0.672 7）动载荷系数 K , K=11.151.14= 1.311 8）小轮分度圆直径： = 129.6 所以，取 = 136 9）大轮大端分度圆直径：839 = 312 10）锥距 R ： R = = = 170 11）齿宽 b ： b = = 0.3170 = 51 5.2.3 齿根弯曲疲劳校核计算：1）由机械设计手册中的式8-86得： 2）齿形系数由当量齿数、确定； = 2.07 = = 108.9查图 8-67 得出： 2.82.2 应力修正系数查图得出： = 1.55 = 1.84 3）许用弯曲应力，由式8-17 得：弯曲疲劳极限应力： = 1100 = 650 弯曲寿命系数 : 查图 8-73 = = 1 尺寸系数 : 查图 8-74 = 1 安全系数 : 查表 8-27 得 = 2 由以上数据得出： = 110011/2 = 550 = 65011/2 = 325 = 239.7 校核通过。 = 226.7 校核通过。通过校核，齿根弯曲强度足够。由于齿轮与齿轮，参数相同，转速n相同所以齿轮的齿根弯曲强度也足够。5.3齿轮主要数据齿轮（）齿轮模数88齿数1739压力角2020齿顶高系数11顶隙系数0.20.2传动比39/1739/17分度圆锥角23.5566.45分度圆直径136312齿顶高88齿根高1.61.6齿全高9.69.6齿顶圆直径150318锥距170170齿顶角0.540.54齿宽51516 主要部件校核该部分是对装载部星轮和刮板运输机等部件进行强度的校核包括：星轮轴、运输机的主动链轮、联轴器等部件的校核，以保证部件的使用安全，使整部机器能够正常运行。根据轴的情况，选择轴承和联结键。本章的计算公式和步骤，出自机械设计、机械设计手册。6.1星轮轴的计算1）计算作用在轴上的力由表8-202查得，在齿宽中点处，分度圆上的圆周力式中：分度圆上的圆周力小锥齿轮齿宽中点处分度圆直径 = = 312（1-0.50.271） = 271.9 = 50 kgm 圆周力：= = 367.8 径向力： = 367.8tg20cos66.45 = 54.5 = 367.8tg20cos33.55 = 115.7 轴向力：115.7 54.5 2）轴的直径初步计算：计算轴的最小直径并加大3%以考虑键槽的影响 d （查表，取A=98） = = 58 式中：扭转剪应力， P 轴传递的功率， KW N 轴的转速， rpm d 轴的直径，查表 = 40 最小直径取 d= 60 星轮轴的受力图，水平弯矩图、垂直弯矩图、合成弯矩图及扭矩图：如下图6-1所示3) 计算反力：在水平面内由 = 0即：0= = -505.7 由 = 0 0 0 = -367.8+505.7 = 137.9 星轮轴的受力图，水平弯矩图、垂直弯矩图、合成弯矩图及扭矩图：如下图6-1所示3) 计算反力：在水平面内由 = 0即：0= = -505.7 由 = 0 0 0 = -367.8+505.7 = 137.9 在垂直面内：由 = 0即： 0 = 56.1 由 = 0 0 0 = -56.1-54.5 = 110.6 计算合力： = = 124 = = 508.8 4) 计算弯矩：求水平面弯矩： = 56.112010-3 = 6.7 m = 115.7271.9/210-3 = 31.5 m 求垂直面弯矩： = 110.612010-3 = 13.3 m 求合成弯矩： = = 15.9 m5) 校核轴的强度：轴的材料为45钢，由表4-1查得= 650 则： = 0.090.01 即：5865，取：= 60 当量弯矩： = 339530 N = 15.71 = 60 = 60 校核通过。 6）确定危险截面：根据载荷较大及截面较小的原则，选取截面B为危险截面计算危险截面应力：截面右侧弯矩： 15.9 m = 159000 N2截面上的扭矩：T = 500000 N2 抗弯截面系数：216003 抗扭截面系数：432003 截面上的弯曲应力：7.36 截面上的扭转剪应力：11.6 弯曲应力幅：= 7.36 弯曲平均应力： 0 扭转剪应力的应力幅与平均应力相等，即： 5.58 确定影响系数：轴的材料为45钢，调质处理。由表4-1查得 650 。275 140 轴肩圆角处的有效应力集中系数、根据 0 ， 2.17查表4-5可得：= 3.5 = 2.15尺寸系数、，根据轴的截面查图4-18的得 = 0.7 = 0.75表面质量系数、根据750 和表面加工方法为精车，查图4-19，得= 0.84 材料弯曲、扭转的特性系数、取：= 0.1= 0.5= 0.05 6.0 3.41 由上面参数可得： 6.23 3.52 其中：3.06 查表4-4中的许用安全系数值，查得该轴安全，校核通过。7）轴承的选取（星轮轴）：轴承安装形式,如图6-2所示：传动装置采用锥齿轮进行传动，轴承会受到径向载荷与轴向载荷同时作用。而且驱动部分传动属于重载低速传动，轴承所受到的载荷大，故使用圆锥滚子轴承。圆锥滚子轴承，存在接触角，在径向力R的作用下，会产生出轴向力S，为了平衡产生出来的轴向力，并能沿两个方向都起限位作用，故使用成对轴承。轴承1和2的内径分别为50和60根据GB297-84选取轴承为：轴承1为7210E轴承2为7212E因为轴承2所受载荷比较大，故对其进行校核。假设轴承2承载了锥齿轮的全部轴向力。e = 0.546, C=59800 N, =10/3 0.0227 e = 0.33 5088 N = 559243h 5000h 综合以上各项数据，证明选用的圆锥滚子轴承寿命满足要求。6.2 主动链轮轴的校核主动链轮轴所承受的最大功率是星轮没消耗的功率，两个装运部马达输出的功率全部传给了主动链轮轴。主动链轮轴所传递的功率为： =211.5= 23 W 每个联轴器所传递的功率为： 11.5 W 主动链轮的转速： 110 rpm 联轴器的转速： 110 rpm 1）主动链轮轴的计算：确定轮轴材料：轴的材料为45钢，调质处理。由表4-1查得750 550 350 200 轴的直径初步计算：计算轴的最小直径并加大3%以考虑键槽的影响 d （查表，取A=100） = = 58 式中：扭转剪应力， P 轴传递的功率， KW N 轴的转速， rpm d 轴的直径，考虑了弯矩影响的许用扭转应力和设计系数，根据表4-2可选： = 40 A=100 最小直径取 d= 60 轴的长度计算：两星轮中心距离：1020 两侧传动装置向轮轴传递功率的轴，轴端到各自星轮中心的距离： 375 轮轴长度： =1020-2375 = 270 轴段1、3通过联轴器与驱动装置以键的形式联结，轴段2也是通过键与主动链轮相联结。因主动轮需要定位，故在轴段1、2和2、3之间添加垫片。安装时要注意联轴器和链轮之间要留有一定的距离，防止两者互相干涉。根据设计要求和实际情况，链轮宽 B= 75 使轴段2比链轮宽45，取轴段2长度 84 轴段1、3因为主动连轮轴的两个输入端传递功率相同，所以轴段1、3是关于链轮中心对称。L =270 轴段1、3的长度为：93 确定轴上圆角和倒角尺寸：各轴肩的圆角半径如图所示。轴端倒角取 245。轴的结构图：如图6-3所示 2）轴的强度校核：求轴的载荷首先根据轴的结构图，做出轴的计算简图：如图6-4所示根据轴的计算简图作出轴的弯矩图、扭矩图和当量弯矩图：如图6-5所示图6-5 从轴的结构图和当量弯矩图可以看出，D和F截面的当量弯矩最大，是轴的危险截面（因为主动轮轮轴的受力情况是对称的，所以截面D和截面F的所受载荷的情况相同，故只要校核其中一个即可，选择截面D进行校核）计算D截面处、及：（1）计算链轮上分度圆上的径向力 12 N （2）求支反力：在水平面上，虽然支反力是均匀分布，但在计算时可以把它看成是作用于一点上，力的大小是实际力的合成。 6 KN 6 KN 在垂直面上，只受重力，所以忽略不计。 0 弯矩、 645.5 = 273000 N 0 合成弯矩 273000 N 扭矩： = 500 Nm 当量弯矩： = = 40526 N 2) 校核轴的强度：轴的材料为45钢，调质处理。由表4-1查得750 则：= 0.090.1 即：67.575，取=70 则轴的应力为：18.8 =70 该轴满足强度要求，校核通过。3) 轴的疲劳强度校核：对于重要的轴，必须按安全系数精确校核轴的疲劳强度（1）判断危险截面危险截面应该是应力比较集中，且应力比较大的截面。从上面的受力图来看，截面D和截面F上的最大。截面D和截面F处过盈配合引起的应力集中最严重。截面D和截面F的应力集中比较相近，故只要校核一个截面即可。分析可知，危险截面在D截面的左侧。（2）计算危险截面应力： = 279000 N截面上的扭矩T 为： T= 500000 N抗弯截面系数： W= 21600 抗扭截面系数： 43200 截面上的弯曲应力： 12.9 截面上的扭转剪应力： 11.6 弯曲应力幅： 12.9 弯曲平均应力： = 0 扭转剪应力的应力幅与平均应力相等，即： 5.58 （3）确定影响系数：轴的材料为轴的材料为45钢，调质处理。由表4-1查得750 350 200 轴肩圆角处的有效应力集中系数、根据 0 ， 1.05查表4-5可得：= 2.08 = 1.52尺寸系数、，根据轴的截面查图4-18的得 = 0.7 = 0.82表面质量系数、根据750 和表面加工方法为精车，查图4-19，得= 0.8 材料弯曲、扭转的特性系数、取：= 0.1= 0.5= 0.05 3.71 2.32 由上面参数可得： 7.31 6.62 其中：4.9 3.71 2.32 查表4-4中的许用安全系数值，查得该轴安全，校核通过。4）主动链轮轴上的键的选取：键在主动链轮轴上的长度：91 材料选用45钢，键在工作中所受的是冲击载荷，根据表2-21 选取：75 轮轴上的键主要失效形式是压溃，所以进行挤压强度计算。假定挤压应力在键的接触面上的均匀分布的，此时挤压强度条件是：式中：K 键与轮毂槽的接触高度。K=h/2 为键高。键的工作长度。根据表10-2，选取 h =11, b =18 数据显示单键的强度不能满足条件，所以改用双键联结，采用180对称布置。考虑到可能会出现键上的载荷分布不均，所以按1.5个键计算。通过校核，可以使用。6.3齿轮的轴的计算 1）轴的校核：计算作用在轴上的力： 850.3 径向力： = 850.3tg20cos23.55 = 283.7 = 850.3tg20cos66.45 = 123.7 轴向力： 123.7 283.7 2）轴的直径初步计算：计算轴的最小直径并加大3%以考虑键槽的影响 d （查表，取A=98） = = 58 式中：扭转剪应力， P 轴传递的功率， KW N 轴的转速， rpm d 轴的直径，查表 = 40 最小直径取 d= 60 齿轮轴的受力图，水平弯矩图、垂直弯矩图、合成弯矩图及扭矩图：如图6-6所示：3）计算反力：在水平面内由 = 0即：0= = -425.15 由 = 0 0 0 = -850.3+425.15 = -425.15 齿轮轴的受力图，水平弯矩图、垂直弯矩图、合成弯矩图及扭矩图：如下图6-6所示：图6-63）计算反力：在水平面内由 = 0即：0= = -425.15 由 = 0 0 0 = -850.3+425.15 = -425.15 在垂直面内：由 = 0即： 0 = -46.8 由 = 0 0 0 = 46.8-283.7 = -236.9 4）计算合力： = = 486.7 = = 427.7 5）计算弯矩：求水平面弯矩： = (425.15+425.15)45103= 38.3 m = 123.7138.3/210-3 = 8.55 m求垂直面弯矩： = （-46.8-236.9）4510-3=-12.7 m求合成弯矩： = = 46.38 m 8.55 m6）校核轴的强度：轴的材料为204A，由表4-1查得= 650 则： = 0.090.01 即：5865，取：= 60 当量弯矩： = 58.3 N = 27 = 60 = 60 校核通过。 7）确定危险截面：根据载荷较大及截面较小的原则，选取截面A为危险截面计算危险截面应力：截面右侧弯矩：=21.84 m截面上的扭矩：T = 50m 抗弯截面系数：729003 抗扭截面系数：1458003 截面上的弯曲应力：3 截面上的扭转剪应力：3.43 弯曲应力幅：= 3 弯曲平均应力：0 扭转剪应力的应力幅与平均应力相等，即： 1.751 确定影响系数：轴的材料为204A，调质处理。由表4-1查得 600 。280 160 轴肩圆角处的有效应力集中系数、根据 0 ，1.8查表4-5可得：= 3.5 = 2.15尺寸系数、，根据轴的截面查图4-18的得 = 0.7 = 0.75表面质量系数、根据750 和表面加工方法为精车，查图4-19，得= 0.84 材料弯曲、扭转的特性系数、取：= 0.1= 0.5= 0.05 6.0 3.41 由上面参数可得： 15.6 13.6 其中：2.15 查表4-4中的许用安全系数值，查得该轴安全，校核通过。8）轴承的选取传动装置采用锥齿轮进行传动，轴承会受到径向载荷与轴向载荷同时作用。而且驱动部分传动属于重载低速传动，轴承所受到的载荷大，故使用圆锥滚子轴承。圆锥滚子轴承，存在接触角，在径向力R的作用下，会产生出轴向力S，为了平衡产生出来的轴向力，并能沿两个方向都起限位作用，故使用成对轴承。轴承的安装形式：如图6-7所示轴承1和2的内径分别为900和50根据GB297-84选取轴承为：轴承1为7218E轴承2为7210E因为轴承1所受载荷比较大，故对其进行校核。假设轴承1承载了锥齿轮的全部轴向力。e = 0.546, C=59800 N, =10/3 0.24 e = 0.33 483.7 N = 759243h 5000h 综合以上各项数据，证明选用的圆锥滚子轴承寿命满足要求。9）键的选取：键在轴齿轮轮轴上的长度：93 材料选用45钢，键在工作中所受的是冲击载荷，根据表2-21 选取：75 轮轴上的键主要失效形式是压溃，所以进行挤压强度计算。假定挤压应力在键的接触面上的均匀分布的，此时挤压强度条件是：式中：K 键与轮毂槽的接触高度。K=h/2 为键高。键的工作长度。根据表10-2，选取 h=11, b=18 数据显示单键的强度不能满足条件，所以改用双键联结，采用180对称布置。考虑到可能会出现键上的载荷分布不均，所以按1.5个键计算。通过校核，可以使用双键联结。键的基本数据： = 93 h=11 b=186.4联轴器的校核联轴器的长度: 92.5+93185.5 其中为驱动部分输出端上联轴器上的部分长度。为主动链轮轴上联轴器的部分长度。联轴器内径 = 60 每个联轴器传递的功率 11.5 KW 联轴器转速110 rpm 联轴器分为两部分，因为在驱动部分输出端上的联轴器部分长度比较短，故以这部分为设计标准，结构如图所示：式中：扭转剪应力， P 轴传递的功率， KW N 轴的转速， rpm d 轴的直径，，A 考虑了弯矩影响的许用扭转应力和设计系数，根据4-2可选出 = 45 A=100 把联轴器看做空心轴计算，= 其中为轴的内、外直径之比，通常= 0.50.6，本设计=0.5 。 = =26.4 通过计算：所以联轴器的外径为：120 7 机器的使用与维护7.1操作程序（1）起动运行机器通过接通巷道电源照明灯亮起动前的全面检查按电铃按钮（延时10秒）按启动器按钮启动油泵电机（液压系统可动作）操作行走部换向阀，使机器行驶到预定位置操作装载部马达（使星轮旋转）操作调整机器铲板和运输机机头部的高度与左右位置操作装载部马达在操作行走部，使机器铲板进入物料堆，由左右星轮进行装载，机器工作。（2）停机机器后退星轮和刮板链空转3分钟（无物料卸载）停止各部的操作状态按下停止按钮使停止油泵电机。机器停止工作。（3）停止运行当操作者离开司机席时，必须将电控箱上的“电源”转换开关打到“关”的位置，切断机器电源。7.2使用注意事项司机需专职，经培训合格后持证上岗，无关人员不得擅自开机。机器在前进、后退或调向时，必须将刮板输送机回复至直线状态，并抬起铲板，以免发生意外。对大块掉落的煤岩，须采用适当方法破碎后在进行装载。机器在工作过程中若遇到异常响声应立即停机查明原因，排除故障后方可开机，液压系统的压力不准随意调高，若需调高，须由专职人员进行。机器加油时须采用洁净的容器，避免油质污染，造成元件损坏。油箱的油温若超过70，须停机冷却，待降温后在开机工作。当发现液压系统压力值严重波动，溢流阀经常开启，系统产生噪音和严重发热时，立即停机检查。当油缸行至终点时，应迅速放开操作手柄，以防止因溢流阀长期溢流造成系统发热。7.3维护保养与故障排除（1）机器的维护保养 1 日常维护保养每班工作前，必须进行下列检查：按照润滑点图给机器需要每班润滑的部位加注相应牌号的润滑油。检查油箱的油位，油量不足应及时补加。检查液压系统的管路、接头、阀和油缸、马达等是否泄露。检查装载部星轮和刮板输送机的运行是否正常，刮板链的松紧是否合适等，若刮板链太松，紧链时要注意保持两根链条的松紧一致，以免刮板偏斜。检查行走部履带是否太松，各转动轮的运转是否正常，以及链轮、履带板、履带销等是否完好，若履带太松，应张紧后在使用，防止履带脱轨。2 定期维护保养机器在正常使用过程中，必须严格按照润滑点图和附表所规定的周期和油的牌号对机器的各部位加注或更换润滑油，此外还必须根据表4-1要求对机器的各部分进行定期检查和维修。表7-1序号润滑点名称润滑点个数润滑周期润滑油种类油量1铲板液压缸销轴41次/周3号钙基润滑脂适量2主铲板支承销轴21次/周3号钙基润滑脂适量3导向轮21次/半年3号钙基润滑脂200ml4升降液压缸销轴21次/周3号钙基润滑脂适量5回转液压缸销轴41次/周3号钙基润滑脂适量6回转立轴销轴11次/周3号钙基润滑脂适量7输送机从动轮轴承21次/月3号钙基润滑脂适量8泵站传动部11次/月150号极压型工业齿油2.219油箱11次/半年N68号抗磨液压530110张紧油缸2张紧时3号钙基润滑脂适量11右星轮轴承21次/月3号钙基润滑脂适量12左星轮轴承21次/月3号钙基润滑脂适量（2）机器常见故障及处理方法机器故障有机械元部件故障和液压元部件故障。机械元部件故障一般比较直观，容易查找，液压元部件故障不容易查找，液压元部件油马达或油缸不能动作，可能是执行元件损坏，也可能是系统中的其他部分出了故障，应从油泵、油管、溢流阀、换向阀、闭锁阀、执行元件等依次检查。比较常见故障，其原因以及处理方法见：1 机械元件常见故障:表7-2序号故障原因处理方法1星轮不转动（1）液压系统故障，油马达不能动作（2）圆锥轴承卡死，机械密封损坏（1）检查液压系统，更换油马达（2）检查轴承，换密封2刮板链不能动作（1）液压系统故障，油马达不能动作。（2）链条太松，两链受拉后长短不一而卡死（1）检查液压系统（2）紧链至适当位置3履带部不能行走或行走不良（1）油压力不够（2）油马达损坏（3）履带板内充满煤砂土并硬化（4）履带过紧（1）调整溢流阀（2）更换新产品（3）清除（4）调整张紧程度4减速器有异常音响或温升过高（1）减速器内部损坏（2）润滑油不够（1）检查内部（2）加润滑油5液压管路及接头处漏油（1）液压管路接头松动（2）O形圈组合垫损坏（3）换向阀损坏（1）紧固或更换（2）更换（3）更换6同路油所控制的执行元件均不动作（1）油泵损坏（2）回路溢流阀损坏（3）换向阀损坏（1）检修或更新油泵（2）检修或更新溢流阀（3）检修或更新换向阀7同路油所控制的仅某一或某几个执行元件不能动作（1）换向阀损坏（2）执行元件损坏（3）执行元件所在的油路中其他阀损坏（1）检修或更新换向阀（2）检修或更新执行元件（3）检修或更新阀8油压达不到规定压力（1）油泵损坏（2）溢流阀动作不良（1）检修或更新油泵（2）检修溢流阀9机器下沉（1）巷道底板松软（2）巷道积水过多（1）用支撑油缸和铲板将机器抬起垫木块通过（2）排水2 液压元件常见故障齿轮泵常见的故障：表7-3序号故障原因处理方法1吸不上或吸油不足（1）油箱中油位太低（2）油的黏度过高（3）进油管被压扁，阻力大或漏油（4）进油管法兰密封圈损坏（5）进油口滤网堵塞（6）油泵旋向与电机不符（7）轴端密封圈损坏吸空（1）加油至规定高度（2）更换推荐用油（3）更换进油管（4）更换新密封圈（5）清洗进油管或滤油网（6）使油泵转向正确（7）更换密封圈2油泵压力上不去（1）侧板磨损轴向隙过大引起泄露（2）轴承处密封损坏（3）轴端油封损坏（4）溢流阀调定压力不符合要求（5）压力表或其开关堵塞（6）执行机构内外泄露（1）更换侧板（2）更换密封圈（3）更换油封及密封圈（4）重新调定溢流阀压力（5）检查清洗压力表及压力开关（6）更换或检修执行机构元件3产生噪音（1）吸油过滤器局部堵塞（2）吸油管吸入空气（3）油黏度过高（4）泵与电机轴不同心（1）清洗滤油器使吸油畅通（2）避免吸入空气（3）使用推荐油（4）调整泵与电机使之同心4严重发热（1）轴向间隙过大或密封损坏引起内泄漏（2）调压太高引起密封损坏或侧板烧坏（1）拆检、调整间隙、更换密封圈（2）更换损坏零件，严格控制调定压力值5产生外泄露（1）油黏度过低（2）出口法兰密封损坏（3）紧固螺钉松动（4）轴端油封损坏（5）泵体与泵盖之间的密封损坏（1）使用推荐油（2）检查并更换密封圈（3）拧紧螺丝（4）更换油封（5）更换密封圈换向阀常见故障：表7-4序号故障原因处理方法1滑阀不能复位、定位装置不能定位（1）复位弹簧变形或脱落（2）定位弹簧变形（3）定位套磨损（4）阀体与阀杆间隙内有污物挤塞，阀杆生锈（1）更换或安装好复位弹簧（2）更换定位弹簧（3）更换定位套（4）清洗2内或外泄露换向阀体两端“O”形密封圈损坏更换“O”形密封圈3执行机构速度过低或压力上不去阀芯泄露过大，滑阀行程不对更换换向阀阀芯溢流阀常见故障：表7-5序号故障原因处理方法1压力上不去或达不到规定值（1）调压弹簧变形（2）锁紧螺母松动（3）密封圈损坏（4）锥阀和锥套；或锥套和阀体接接触不均匀或有污物（1）更换调压弹簧（2）拧紧锁紧螺母（3）更换密封圈（4）清洗更换相关零件2溢流阀压力跳到或声音异常（1）系统中有空气（2）与其他阀共振（3）锥阀密封损坏（1）放出空气（2）略微改变阀的调定压力（3）更换密封圈3

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