矿车清车机的设计(毕业论文+全套CAD图纸)(答辩通过)

充值下载文档就送全套 CAD 图纸 扣扣加 414951605 充值下载文档就送全套 CAD 图纸 扣扣加 414951605 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 05-1 班 学生姓名 雷洁 任 务 下 达 日期 ： 2009 年 3 月 14 日 毕业设计日期： 2009 年 3 月 15 日 至 2009 年 6 月 10 日 毕业设计题目：矿车清车机 毕业设计专题题目： 毕业设计主要内容和要求： 主要内容 通过设计，实现高效快速的清理矿车粘底物，并不损坏矿车，要求设计合理，较之传统清车机有一定的优越性与先进性。 其本要求 设计要求清车机额定效率为 5.5kw,截割速度为 1.6m/s。 设计图纸量折合成 A0 图纸不少于 3 张，并完成设计说明书，要求说明书正文不少于 70 页 ,要有英文相关文章的翻译，翻译成中文后不少于 3000字。 充值下载文档就送全套 CAD 图纸 扣扣加 414951605 充值下载文档就送全套 CAD 图纸 扣扣加 414951605 院长签字： 指导教师签字： 充值下载文档就送全套 CAD 图纸 扣扣加 414951605 充值下载文档就送全套 CAD 图纸 扣扣加 414951605 摘 要 矿车在煤矿井下运输中占有十分重要的地位，煤矸粘结矿车车底是煤矿生产运输过程中存在的一个普遍问题。经常而及时地清扫矿车车箱是提高矿井轨道运输效率的重要因素。不论煤质，粒度组成及含水量如何，由于煤矿生产环境的恶劣，加之在运输的过程中的振动等原因， 卸车之后总会有少量的煤炭，煤矸等易粘结的物料粘结在矿车车箱底部及邻帮。若不将这些残留煤，岩粉及时清除干净，则会越积越厚，越积越结实，增加了矿车自重，使矿车的有效容积减少，它不仅直接影响着矿车的运输能力，造成了运输系统的紧张状况，而且增加了电力资源的浪费，甚至使电机车运输时空列起动发生困难，所以清理车底的问题，在煤矿就显得尤为重要。 本设计在传统机械矿用清车机的基础上加入了液压系统，由摩擦离合器控制行走部该为液压控制，安装了多路电磁换向阀，分别控制清车机前后，左右的移动以及摇臂的运动，克服了摩擦离合控制因打滑 无法清理矿车车底粘结物的弊端。 关键词： 清车机； 液压； 矿车 充值下载文档就送全套 CAD 图纸 扣扣加 414951605 充值下载文档就送全套 CAD 图纸 扣扣加 414951605 ABSTRACT Mine car plays an important part in the coal mine underground haulage. The gaugue felt on the bottom of the coal car is one of the common problems on the process of coal production and transportation. To clean the compartment of mine car frequently and promptly is a significant way of raising the efficiency of mine pit rail haulage. No matter the quality of coal, the size composition and water content as well, due to the bad environment of coal production and the vibration in the process of transportation, there always has some coal and other materials left which was very easy to cake on the bottom of the mine car after unloading. If we do not clean these remaining coal and rock meal soonly, they would be heavier and solider, which would increase the weight of mine car so that decrease the effective volume of it. Then it would not only affect the transportation ability of mine car directly and make the intense condition of the transportation system, but also increase the waste of electric power, and even make substantial difficulty in starting the spacial vehicle while transporting the electrical machinery truck. So cleaning the bottom of the mine car become espectially important. This design add the hydraulic system on the basis of traditional cleaning machine for mechanical mine car. It changes clutch control into the hydraulic control, and is added the multi-channel electromagnetism cross valves which controlled the all round migration of cleaning machine and the movement of the rocking shaft. It also overcomes the shortcoming that the friction control cannot clean the remainings on the bottom of mine car due to its splitting. Keyword: Pure car machine； Hydraulic pattern； Mineral car 充值下载文档就送全套 CAD 图纸 扣扣加 414951605 充值下载文档就送全套 CAD 图纸 扣扣加 414951605 买文档 送全套图纸 扣扣 414951605 充值下载文档就送全套 CAD 图纸 扣扣加 414951605 充值下载文档就送全套 CAD 图纸 扣扣加 414951605 充值下载文档就送全套 CAD 图纸 扣扣加 414951605 充值下载文档就送全套 CAD 图纸 扣扣加 414951605 1 概述 1.1 研究背景及意义 煤矿生产过程中，矿车在井下运输和各个环节都起着相当重要的作用，但是，由于运输过程中矿车的颠簸 、 振荡，尤其是井下水汽 、 粉尘特定气氛的影响以及运送物料的繁杂，使得矿车在装运煤 、 矸石等物料的周转过程中，会在车皮底部逐渐积淀一些积垢，形成所谓的大车底。据观测，有的矿车粘底物可占矿车有效容积的 20%-30%，多的则达 50%。大车底降低了矿车的有效容积，直接影响了矿车的装载量，增加了矿车的周转次数，降低了运输提升的效率，特别是由于井下潮 湿，溶解了大车底中的一些酸性物质，加速了车皮的腐蚀，缩短了矿车的使用寿命，增加了矿车的投入。为此，矿用清车机的设计显得尤为重要。 清理矿车粘结物，可分为人工和机械清理、高压水射流清理等。用人工清理，劳动强度大，清车速度慢，且不符合煤矿安全生产规定；采用机械清理，不仅可以降低劳动强度而且清车效果好，效率高；高压水射流清理由于耗水量大，在推广上受到限制。目前国内矿车清理机械形式繁多，品种不一，而且造价较高。 1.2 矿车清车机设计的目的 充值下载文档就送全套 CAD 图纸 扣扣加 414951605 充值下载文档就送全套 CAD 图纸 扣扣加 414951605 毕业设计是本科教学的一个重要教学环节，是学完技术基础课及有关专业课以后 的一个专业课程内容的综合设计。矿车清车机的设计正是通过具体设计来提高学生的机构分析与综合能力、机械结构设计的能力、机电液一体化系统设计能力，掌握实现生产过程自动化的设计方法有效途径。通过这一教学环节要求达到： （ 1）通过设计，把有关课程（机构分析与综合、机械原理、机械设计、液压与气动技术等）中所获得的理论知识在实际中综合地加以运用，使这些知识得到巩固和发展，并使理论知识和生产密切的结合起来。因此，矿车清车机设计是有关专业基础课和专业课以后的综合性的专业课程设计。 （ 2）矿车清车机设计是机械工程及自动化专业的 学生一次比较完整的机电一体化整机设计。通过设计，培养学生独立的机械整机设计的能力，树立正确的设计思想，掌握机电一体化机械产品设计的基本方法和步骤 ,为自动化机械设计打下良好的基础。 （ 3）通过设计，使学生能熟练的应用有关参考资料、计算图表、手册、图册和规范；熟悉有关国家标准和部颁标准，以完成一个工程技术人员在机械整体设计方面所必须具备的基本技能训练。 （ 4）煤矿生产的需要。 1.3 国内几种矿用清车机简介 矿用清车机按照工作原理可分为振动法、电渗法、高压水射流法、机械法等，其中振动法又包括电磁振动、电动高频 振动、电动低频振动、风力振动以及与翻车机笼体联动的无动力振动等；机械法又包括抓斗式、刮板式和圆盘（旋转）式等。现将几种主要的矿用清车机简介如下： 一、振动清车机 振动清车机是我国使用比较早、研究比较多的一种清车机。在多年的实践和研究中，通过取长补短和采用有关的新技术，已逐步趋于完善。 部分金属矿山在采用电动高频振动清车机时，由冲击强度和刚度比较小的矿车底部或两侧改为冲击强度和刚度比较大的矿车斗缘，以延长矿车的使用寿命：用比较简单的偏心轴皮带轮取代比较复杂的振动器，使结构简单 。 煤炭部门最多采用的电动低频振 动清车机虽有不少优点，但缺点也较多。湘东铁矿矿务局对北京有色冶金设计研究总院设计的低频振动清车机作了一些改进，由原来比较复杂的单独安装简化为与翻笼固定在一起，由原来需要摘钩、每次只能清理一辆矿车改为不需要摘钩，每次能清理两辆矿车。 二、电渗清车器 充值下载文档就送全套 CAD 图纸 扣扣加 414951605 充值下载文档就送全套 CAD 图纸 扣扣加 414951605 电渗法清理矿车是在外电场的作用下，以水为介质在矿车与粘结物之间形成一层水膜，使粘结物与车壁脱离而达到清理矿车的目的。这种方法具有无噪声、无粉尘、不损坏矿车等优点。但是由于耗电较多，故它仅适用于存积物含水量较高的矿车。该方法起初在徐州权台煤矿使用。后来，铜陵铜山铜矿 和龙游黄铁矿等金属矿山也陆续采用，并取得了较好的效果。 三、高压水射流联合机械截齿清理 机 该种矿车清理装置的工作机理包括高压水射流清理和机械截齿清理两部分。 高压水射流清理：高压水经喷嘴喷出后形成具有一定动能的高压水射流，当作用于矿车粘结物时，将对其进行切割和冲刷作用，使有一定粘结力的非固结性粘结物迅速脱落，同时高压水射流冲人粘结物的缝隙和孔洞后，则产生高压水楔作用，使粘结物的缝隙和孔洞不断扩展断裂，而破碎脱落。 机械截齿清理：利用螺旋分布的截齿对坚硬粘结物的切割作用，使粘结物快速与矿车分离。 该种清理装置 主要由可三维空间移动的门式组合机架、高压泵站、电控系统和截齿可伸缩清理滚筒等组成，其中清理滚筒是实现清理作业的直接执行部件。 截齿可伸缩清理滚筒由圆柱形筒体、切割截齿、高压水射流喷嘴、旋转密封等组成，筒体上螺旋分布着 12 个切割截齿和 6 个高压水射流喷嘴，每个切割截齿能沿其旋转直径方向在 50 mm的范围内伸缩移动，以适应变形矿车的清理。高压水射流喷嘴随截齿螺旋均匀分布，泵站提供的高压水，经高压管路和旋转密封进入圆柱形筒体的中心孔，由各喷嘴喷出而形成高压水射流，实现对粘结物的冲刷、冷却润滑截齿和灭尘的作用。 四、 机械清车机 机械清车机利用电动机带动清扫器在矿车车箱内转动清除车底的粘结物。清扫器有金属刷式、盘式、滚筒式、螺旋割刀式等几种。清车机的横向行走部、纵向行走部、截割部都是由许多机械零件组合起来的，因此，结构笨重、操作复杂、维修量大。此外，使用这种清车机还需二次翻卸，费工费时，效率不高。有关煤矿虽作了一些改进，但效果不明显。吉林通化铜矿曾研制成一台由刷洗头、制动轴、减速器和电动机等组成的车箱清扫器。其纵向行走部分是一个装有四个小轮的小车，能沿轨道前进或后退。清扫器底座与小车铰接， 能绕铰点上下和左右摆动。最近， 这类清车机有了新的进展。由洛阳工学院等单位研制的 Qw3型机械铣切卧式三吨矿车清车机通过了技术充值下载文档就送全套 CAD 图纸 扣扣加 414951605 充值下载文档就送全套 CAD 图纸 扣扣加 414951605 鉴定。据称，适应性强；能利用部分现有配件和标准件，便于加工；与同类产品相比成本低、省人、省力、省电、经济效益好。 图 1 机械圆盘截齿式矿车清扫机 1-电动机 2-减速器 3-小链轮 4链轮大轴 5-截盘轴 6-圆截盘 7-前轮轴 8-大齿轮 9-双向摩擦离合器 10-小齿轮 11-大齿轮 12-单向摩擦离合器 13-锥齿轮 14-下踏板 15-离合器手把 16-底轮传动轴 17-锥齿轮组 18-换向手把 19-升降架 20-升降手轮 21 司机座椅 22-上车架 23-底架 五、液压清车机 液压传动与机械、电气、气压传动相比，其主要优点是容易实现无级变速，调速范围大，单位重量的输出功率大，结构紧凑，惯性小，能传递大扭矩和较大的推力，控制和调节简单、方便、省力，可实现自动控制和过载保护。因此，近年来， 各种液压清车机相继问世。 1980 年 4 月，邯邢矿山局矿山研究所研制成功 YQJ 型液压清车机，它用于符山铁矿侧卸式矿车，以铲头的铲扒达到清车的目的。 1983 年，湖 南马田煤矿研制成功液压铲抓式清车机，其效果优于圆盘切割式清车机和机械高频振动清车机不需要二次翻卸。1986 年 l2 月，徐州矿山设备制造厂试制成功的适用于 l t 矿车的 YQ l型液压清车机通过了市级技术鉴定。 1987 年 5月，徐州矿山机械厂和中国矿业大学共同研制的适用于 U型矿车的 YLQ型液压螺旋式清车机通过了部级技术鉴定。这几种清车机的共同特点是结构紧凑、操作轻便灵活，拆装维修方便等。最近，福州大学又研制成全液压矿车清理机控制系统，以液压逻辑元件组成的逻辑控制回路取代由电器元件组成的控制线路，实现对清车机的自动控制 。整机除了用防爆型电机及磁力启动器驱动油泵工作外，没有其它电器元件，符合井下防爆要求。 充值下载文档就送全套 CAD 图纸 扣扣加 414951605 充值下载文档就送全套 CAD 图纸 扣扣加 414951605 1.4 液压式双圆盘截齿清车机的结构与工作过程 液压式圆盘截齿清车机主要由行走机构、截割机构、液压驱动系统以及操作机构等四部分组成。各部关系如 下 图所示。 图 2 矿车清车机组成图框 1、纵向行走机构： 由上车体、纵向行走轮轴、纵 向 行走 液压 缸等组成。由于纵 向 行走液压缸的缸体与纵向行走的轨道架连接，而活塞杆与上车 架 连接，因此 通过 操作换向阀， 使 液压 油 进入压力 缸 ，使活塞作往复运动以带动清车机前进或后退。 2、横向行走机构： 由下车体、横向行走轮轴、横向行走油 液压 缸等组成。横向行走液压缸的缸体 铰接 在 地面 上，活塞杆与下车体底托盘连接。同理操作换向阔的手柄即可使清车机左、右行走。 3、截割机构： 由圆形截盘，升降臂和支承截盘的轴承等组成。截割盘是清车机的主要工作部件。每个截齿盘上装有四个截齿。截齿的旋转是通过链条传动的。为适应矿车清理的需要，升降臂靠液压活塞可作上下摆动，以达清理整个车底之目的。 4、驱动机构 ： 有气动、液动、电动和机械式四种形式。气动式速度快，结构 简单，成本低。采用电位控制或机械挡块定位时，有较高的重复定位精度。液动式可实现连续控制，使工业机械的用途和通用性更广，定位精度一般在 1mm 范围内。本设计采用液动驱动方式。 5、液压传动系统，如下图所示 行走机构 截割机构 矿车 操作机构 充值下载文档就送全套 CAD 图纸 扣扣加 414951605 充值下载文档就送全套 CAD 图纸 扣扣加 414951605 图 3 液压传动系统图 1. 横向行走液压缸 2.电磁换向阀 3. 电磁溢流阀 4. 纵向行走液压缸 5.电磁换向阀 6. 电磁溢流阀 7. 仰俯液压缸 8. 电磁换向阀 9. 电磁溢流阀 10. 液压马达 11. 电磁换向阀 12. 电动机 13. 齿轮 泵 14. 滤清器 15. 空气滤清器 16.液位液温计 17.压力表 清车机安装在垂直于翻车机纵向中心线的专用硐室中，翻车机专用于安放待清矿车于水平位置。清扫过程是，载重矿车进入翻车机，翻车机连同矿车朝清车机的相反方向旋转 270 度完成卸载后开动清车机，割盘由液压马达通过链条带动旋转，操纵 纵向 液压换向阀，压力油进入液压缸， 纵向 液压缸伸出，使机身纵向前进，将割盘伸入到矿车内，割盘旋转，截割粘车底煤。然后操纵 横向 换向阀，压力油进入液压缸， 横向 液压缸作往复运动， 使截盘沿矿车往复截割， 并可配合 仰俯 换向阀，可使截盘上下摆动，直到全部清理干净为止。 1.5 设计要求及参数 通过设计实现高效快速的清理矿车粘底物，并且不损坏矿车，要求设计合理，符合可行性研究，较之传统清车机有一定的优越性和先进性。 设计参数：清车机额定功率 p=5.5kw 截割速度 v=1.6m/s 充值下载文档就送全套 CAD 图纸 扣扣加 414951605 充值下载文档就送全套 CAD 图纸 扣扣加 414951605 2 设计方案确定 2.1 总体方案的制定原则 此次毕业设计的题目是矿车清车机的设计。作为一次整机的设计，对各方面都 要 有明确的原则要求。 1） 设计出的整机矿车清车机要能够在控制系统的控制驱动下，准确实现预定动作，完成设计任务； 2） 设计出的整机矿车清车机结构尺寸要合理，要具有良好的工艺性，方便制造，方便安装。要留有合理的空间，以便各种控制线路或是液压油路的铺设； 3） 设计出的整机矿车清车机在最大负载情况下要能够符合强度要求。并且，为了提高其抗瞬间振荡冲击的能力，应留有一定的强度和功率余度。 原则是固定的大框架，在设计过程中，还应在遵循大框架的前提下，做一些灵活的变动，以达到设计的良好工艺性、高效性，积极应用各种优化设计方法。 2.2 本设计方案的规划 2.2.1 清车机各部分的设计 一、矿车清车机运动方式的选择 矿车清车机， 不仅要求能够顺利的实现动作，而且还要求这种有目的的动作能够有耗时短、动作迅速，效率高，能耗小的特点。所以，在设计矿车清车机的时候，我们就要根据现场的实际使用需求来最优化的选择它的动作实现方案。 本设计中的矿车清车机，在实际生产中主要要求实现的任务是完成矿车底部粘结物的清理。在综合考虑了各种方案后，我选择了以下方案： 1） 截割部实现粘结物的清理工作； 2） 行走部实现前后左右的行走； 3） 臂部实现截割部支撑与上下摆动； 4） 控制部分实现整机的操作控制； 5） 液压传动系统实现动力的传递和转换。 二 、 矿车清车机驱动方式的选择 设计矿车清车机时，选择哪一类驱动系统，要根据矿车清车机的作业要充值下载文档就送全套 CAD 图纸 扣扣加 414951605 充值下载文档就送全套 CAD 图纸 扣扣加 414951605 求、矿车清车机的性能规范、控制功能、维护的复杂程度、运动的功耗、性能与价格比以及现有条件等综合因素加以考虑。在注意各类驱动系统特点的基础上，综合上述各因素，充分论证其合理性、可行性、经济性以及可靠性后进行最终的选择。 工业机械较之其他用处机械 （如教育 、 医疗或科研等） ，显示出的主要特点就是输出功率大，需承受载荷重。因此，在本次设计如此定位的情况下，选择了液压传动方式。相比较其他的传动方式，如电动、气动、机械传动等，液压传动 方式有着自己独有的优点： 1） 液压传动能在运行中实线无级调速，调速方便且调速范围比较大，可达 100： 1 2000： 1。 2） 在同等功率的情况下，液压传动方式装置的体积小，重量轻，惯性小，结构紧凑（如液压马达的重量只有同功率 电机 重量的 10 20），而且能传递较大的力或转矩； 3） 液压传动工作比较平稳，反映快冲击小，能高速启动、制动和换向。液压传动装置的换向频率，回转运动每分钟可达 500 次，往复直线运动可达 400 1000 次； 4） 液压传动装置的控制、调节比较简单，操 纵比较方便、省力，易于实现自动化，与电气控制配合使用，能实现复杂的顺序动作和远程控制； 5） 液压传动装置易于实现过载保护，系统超负载，油液经溢流阀回油箱。由于采用油液做工作介质，能自行润滑，所以寿命长； 6） 液压传动易于实现系列化、标准化、通用化，易于设计，制造和推广使用； 7） 液压传动易于实现回转、直线运动，且元件排列布置灵活。制约因素较少； 8） 液压传动中，由于功率损失所产生的热量可由流动着的 油 带走，所以可避免在系统某些局部位置产生过度的温升。 当然，相比其他传动方式，液压传动由于其工作方式的特 殊性，也存在一些缺点： 1） 液体为工作介质，易泄漏，油液可压缩，故不能用于传动比要求很高的场合。 2） 液压传动中有机械损失、压力损失、泄漏损失，效率较低，所以不宜作远距离传动。 3） 液压传动对油温和负载变化比较敏感，不宜在 低 、高温度条件下充值下载文档就送全套 CAD 图纸 扣扣加 414951605 充值下载文档就送全套 CAD 图纸 扣扣加 414951605 使用，对污染也很敏感。 4） 液压传动需要有单独的能源（例如液压泵站），液压能不能像电能那样从远处传来。 5） 液压元件制造精度高，造假高，所以需要组织专业生产。 6） 液压传动装置出现故障时不易追查原因，不易迅速排除。 2.2.2 可行性和必要性分析 本次矿车清车机 的设计，采用的 是 液压驱动系统。在设计中要解决的几个核心问题有如下几个方面： 1） 设计好矿车清车机的极限工作载荷（ G），并当之 为 一个重要的已知条件来设计计算后续的结构尺寸； 2） 确定驱动液压缸的参数 (D、 d)； 3） 在设计臂部俯仰动作时，首先确定臂 部 的俯仰行程角度 (1 、 2 )。然后在计算了俯仰各部的重量、 轴销处的摩擦阻力矩后适当选择驱动液压缸。俯仰液压缸的行程如 下 图所示。 4） 各连接处的螺栓、螺钉或销钉连接要严格按照 连接强度要求。各液压缸的各密封处的密封件也要严格按照密封条件选取。 以上就是本次矿车清车机设计的可行性和必要性分析。可能在设计中，我还会遇到很多原理或是机构的矛盾和问题，我也会严格按照设计的功能和强度要求一一纠正的。 图 4 俯仰液压缸行程示意图 2.3 总体 设计方案的内容总结 充值下载文档就送全套 CAD 图纸 扣扣加 414951605 充值下载文档就送全套 CAD 图纸 扣扣加 414951605 本次设计要求，能够鲜明地体现机电一体化的设计构思。所谓机电一体化技术，是机械工程技术吸收微电子技术、信息处理技术、传感技术等形成的一种新的综合集成技术。尽管机电一体化 的产品名目繁多，并由于它们的功能不同而有不同的型式和复杂程度，但做功的机械本体部分（包括动力部分）和微电子控制部分（包括信息处理）是其基本的、必不可少的要素。我们选择矿车清车机作为设计题目，无论从内容的深度、分量以及覆盖各科知识面的程度来衡量都是适当的。 设计时的主要流程如下： 1） 拟定整体方案，特别是机电液的有机结合的设计方案； 2） 根据给定的参数选择合适的截割部、臂部、行走部和控制机构； 3） 各部件的设计计算； 4） 矿车清车机工作装配图的设计和绘制； 5） 液压系统图的设计和绘制； 6） 编写 矿车清车机设计计算说明书。 2.4 具体设计思路与旧式清车机改进 以前研制的圆盘截齿式清车机 （见上图） ，属于六十年代产品。该机前后、左右等行走部靠磨擦离合器控制，运行容易产生打滑，无法保证正常工作。同时该机操作复杂、清车效果差，满足不了煤矿实际生产的需要。为此，我针 对 该机使用上存在的这些缺点，对原清车机进行了改进，设计了一台液压式双圆盘截齿清车机。 液压传动与机械、电气、气压传动相比，其主要优点是容易实现无级变速，调速范围大，单位重量的输出功率大，结构紧凑，惯性小，能传递大扭矩和较大的推力，控制简单、方便、 省力，容易实现自动控制和过载保护。为此，我选择了液压。 在设计过程中，我吸取了国内各类清车机的特点，经过分析与论证，最后选定了液压式双圆盘截齿清车机。根据以前的清车机现场使用情况，我认为传动机构必须有一定的过载能力，设计时须考虑冲击负荷对清车机的影响，应采取相应的减振、缓冲和过载保护等措施。液压控制部分的流量与压力必须满足该机纵向、横向行走速度的要求。在零部件的设计选型中，在不影响总体设计的情况下，尽量采用了煤矿常用标准零部件。如轨道传动部分中选用的车轮、车架、轨道、轴承等均系煤矿常用标准零部件。 与机械式 矿车清扫机相比较液压矿车清车机主要改进了以下部位 : 1、由摩擦离合器控制行走部改为液压控制，控制系统采用液压系统代充值下载文档就送全套 CAD 图纸 扣扣加 414951605 充值下载文档就送全套 CAD 图纸 扣扣加 414951605 替， 安装了多路液压换向控制阀，分别控制清车机前后、左右行走及割盘升降。 2、增设了 传动轴中心距调整 装置：降低工作噪声，延长使用寿命。 3、增加链保护罩，为 链 传动提供更优的工作环境。 4、由单排链改为三排链，极大地减小了链轮尺寸。 5、主要传动轴的滑动轴承均改为滚动轴承，并增加了密封，减少传动系统的磨损与振动，延长了寿命。 3. 驱动系统的设计计算 3.1 清车机动力的选择 目前矿车清车机的驱动方 式有液压驱动、气压驱动、电力驱动和机械驱动四种。 液压驱动矿车清车机的工作原理是以压力油作为驱动力而进行工作的，被驱动件（如臂 部 等）的运动速度，决定于油液在油缸（直线油缸或回转油缸）内容积变化的快慢，而驱动力的大小，则决定于油液的单位压力及作用的有效面积。 1、液压驱动的特点 输出力大体积小。作为传力介质的液压油，其可压缩性不大（高压研究动态性能时不可忽略），能传递的压力大。 在同等的功率下，液压传动装置的体积小，重量轻，运动惯量小，动态性能好。 控制性能好。液压系统中，借助于调节阀可以方便地改变系统的压力 、流量和方向，能实现无级调整和缓冲定位，以适应不同的工作要求。 适用范围广。采用液压传动 ，用 以实现无间隙传动，运动平衡，定位精度比气动高，自我润滑性能好，寿命长，易实现三化。 液压系统的缺点是密封性能差，易污染环境，防水性能由于油液粘温性能差，限制液压驱动只能在常温下工作。另外，油液中如果混入气体，将会降低传动机构的刚性，低速爬行， 影 响定位精度，与气动 设备 相比成本高。由于以上原因，某些场合限制了 清车机 的应用。 2、气动装置系统的特点 系统的输出力小、体积大。空气具有一定的可压缩性。所以气压驱动系统的输出力小 。 充值下载文档就送全套 CAD 图纸 扣扣加 414951605 充值下载文档就送全套 CAD 图纸 扣扣加 414951605 控制性能差，由于空气的可压缩性大，阴尼效果差，低速不能控制，运动稳定性差，速度及定位精度不易控制，压缩空气的粘性小，流速大，与液动相比，动作反应快，易获得高速，冲击大，需要增设缓冲和定位装置。 成本低，传动介质是空气，取之不竭，用过之后排入大气，不需要回收设备，不污染环境，可安全地应用在易燃，易爆和粉尘大的场合。 维修方便，使用范围广。空气介质清洁不易堵塞，不腐蚀管路，因粘性小，管路损失小，可作远距离输送，可建立空压站集中供应现场的 液压设备及气动设备作动力源，使用维修方便。 3、电力驱动装置 电力驱动是 以电机为动力源。一般采用的电力驱动装置是由驱动电机、减速机构和螺旋副三部分组成。驱动电机一般可以分两大类。一类为功率较大的异步电动机和直流电动机驱动，另一类为功率较小的步进电机和伺服电机驱动。 1）异步电机和直流电机的驱动特点 输出功率较大 控制性能差 成本低，使用维修方便。与液（气）压传动比较，效率高，易于实现远距离和自动控制。 2）步进电机和伺服电机的驱动特点 输出功率小，体积也小，不需要专门的调整机构。 控制性能好。 成本高。 由于以上这些特点，步进电机和伺服电机驱动通常只在运动轨迹复杂，工作精度较高的小型机械驱动系统中使用。 4、机械驱动装置 机械驱动是利用凸轮、齿轮、齿条、蜗杆，链条、链轮和杠杆等机构来完成机械的各种动作。 3.2 驱动方案的确定 1、针对于本设计，液压驱动还有以下主要的优点： 1）液压传动的各种元件，可以根据需要方便、灵活地来布置； 2）重量轻，体积小，运动惯性小，反应速度快； 3）操作方便，容易控制，可以实现大范围的无级调速； 充值下载文档就送全套 CAD 图纸 扣扣加 414951605 充值下载文档就送全套 CAD 图纸 扣扣加 414951605 4）可以自动实现过载保护； 5）可以自动 进 行润滑，不需要另加润滑剂，使用寿命长。 6）容易实现自动化，当采用电液联合控制时，不仅可以实现更高程 度的自动化，而且还可以实现远程控制。 当然，各种驱 动 方式均具有各自的特点，但与其他几种液压驱动方式相比较，液压驱动的优点更为突出，同时，为尽量在一个自动化系统中采用同一种驱动方式（必要时可以选择几种，应根据要求选择），结合本设计的特点，以及工艺要求、使用条件、资金等具体情况全面考虑综合分析，最后选择液压驱动作为本设计的驱动方式为本设计的最佳方案 。 本设计采用液压马达作为动力的输出分别经过一级减速箱和链传动后将动力传递给截割部 。 3.3 马达 的选 型 3.3.1 马达的相关计算 1） 设定矿车 清车机 截割部的额定 功率 ： 5.5wPkW 2）清车机滚筒截割速度： v=1.6m/s 由60DnV ， 得 8.10 13.0 6.16060 DVn r/min 取转速 n= 100 r/min 3）传动装置总效率： 选取 齿轮传动效率： 98.0齿圆锥滚子轴承效率： 98.0锥承深沟球轴承效率： 99.0深承滚子链传动效率： 96.0链联轴器传动 效率： 99.0花充值下载文档就送全套 CAD 图纸 扣扣加 414951605 充值下载文档就送全套 CAD 图纸 扣扣加 414951605 马达效率： 9.0马 总效率： 齿联马深承链锥承 26a9.099.00 . 9 689.0 82 =0.766 4）清车机输出功率： 5 . 5 7 . 1 80 . 7 6 6wd aPP k W 3.3.2 驱动马达的选型 设计 输出 功率 7.18kW 滚筒截割速度 v=1.6m/s (即 n=100r/min) 综合考虑选取马达型号： M-MFB45 M-MFB45 型 定 量 直列柱塞 液压马达技术参数如下 图 5 定量直列柱塞马达 M-MFB45 型 定 量 直列柱塞 液压马达技术参数型号 : 排量 /L/r: 94.5 最高转速 : 2400 充值下载文档就送全套 CAD 图纸 扣扣加 414951605 充值下载文档就送全套 CAD 图纸 扣扣加 414951605 最低转速 : 100 最大 输出转矩 /Nm: 258 重量 /kg: 33 额定转速 300 马达的流量计算 nPQ 式中， rLP / 为排量， m in/rn 为转速， 3.4 减速箱的设计计算 3.4.1 传动比的计算 1. 估算传动装置的总传动比： 3100300 wnni总2. 传动比分配： 总iii 21减速箱传动比 31 i 链传动比 12i 则： 31321 ii 3.4.2 运动参数及动力参数计算 1.计算各轴转速： 3001 nn r/min 100112 inn r/min 2.计算各轴输入功率： 99.099.09.0042.71 联深承马 dPP 6.33kW 充值下载文档就送全套 CAD 图纸 扣扣加 414951605 充值下载文档就送全套 CAD 图纸 扣扣加 414951605 99.098.033.612 齿 深承PP = 6.14kW 3.计算各轴输入转矩： m5.2 0 13 0 033.69 5 5 09 5 5 0111 NnPT m8.586100 14.69 5 5 09 5 5 0222 NnPT 将上述结果列于表中 表 1： 轴 号 转 速 n 功 率 P 转 矩 T 1 300 r/min 6.33 kW 201.5 Nm 2 100r/min 6.14kW 586.8 Nm 3.4.3 齿轮传动的设计计算 （ 1）选择齿轮材料 ，确定许用应力 考虑减速器传递功率不在，所以齿轮采用软齿面。小齿轮选用 40Cr调质，齿面硬度为 240286HBS，取1HBS=260 HBS。大齿轮选用 45 钢，正火 ，齿面硬度 210217HBS，取 2HBS=210HBS。 )确定接触应力 H H=lim1minNHS 查手册得小齿轮接触疲劳极限lim1H=700 Mpa 大齿轮 接触疲劳极限lim2H=550Mpa 接触强度寿命系数N，应力循环系数 N 由下式决定： 1=160 hn jL=60 300 1 10 300 12= 81048.6 充值下载文档就送全套 CAD 图纸 扣扣加 414951605 充值下载文档就送全套 CAD 图纸 扣扣加 414951605 2=260 hn jL=60 100 1 10 300 12= 81016.2 查手册 得 1N=1 2N=1.05 取接触强度最小安全系数minS=1 则 1H=700 1=700 paM 2H =550 1.05=577 paM )确定许用弯曲应力 F F = limminF NXFYYS 弯曲疲劳极限 limF，查手册取lim1F=378Mpa，lim2F=294 paM 弯曲强度寿命系数NY，查手册取1NY= 2NY=1 弯曲强度的尺寸系数，查手册（取模数 m 5mm）取XY=1 弯曲强度最小安全系数，取minFS=1.4 则 1F=378 1 1/1.4=386 paM 2F=294 1 /1.4=210 paM (2)齿面接触疲劳强度设计，计算 确定齿轮传动精度等级，tV 7 /ms，查取手册选取小轮大端公差组等级为 7 级。分度圆直径1d为： 32 21122 11 ( )1dm HEd m HK T Z Zuduu 充值下载文档就送全套 CAD 图纸 扣扣加 414951605 充值下载文档就送全套 CAD 图纸 扣扣加 414951605 齿宽系数dm查手册 取dm=0.8 小齿轮齿数1Z取1Z=30 大齿轮齿数 取 90Z2 小轮转矩 NmT 5.20 130 0 33.695 501 载荷系数 AV KKKKK AK 使用系数。查手册 AK=1.5 VK 动载系数。由推荐值 1.051.4，取VK=1.2 K 齿间载荷分布系数。由推荐值 1.01.2，取K=1.1 K 齿向载荷分布系数。由推荐值 1.01.2，取 K =1 载荷系数 AV KKKKK = 1.98 材料弹性系数EZ，查手册，取 2 = 1 8 9 . 8 N / m m EZ节点区域系数HZ，查手册，取 2.5HZ 故3 21 348.0 5.20198.12)577 87.05.25.189(d =88mm 齿轮模数 m 11 88m d z 2 . 9 330 mm，查手册 圆整得 m=3mm 小轮分度圆直径1dmm90mzd 11 圆周速度mVs/m414.16 0 0 0 0300906 0 0 0 0/ndv 11 、 充值下载文档就送全套 CAD 图纸 扣扣加 414951605 充值下载文档就送全套 CAD 图纸 扣扣加 414951605 齿宽 b mm72908.01 db d 取 b=72mm 大轮2b=b=72mm 小轮1b=72+5=77mm （ 3）齿根弯曲强度校核计算 由式 21212 11dmF F a S a FKT YYb d mu 齿形系数FaY， 查手册，小轮1FaY=2.52 大轮2FaY=2.20 应力修正系数SaY查手册，小轮1SaY=1.63 大轮2SaY=1.78 重合度 1 1 2 2 1 21= t a n - t a n + Z t a n - t a n2 Z（ ） （ ）=1.75 重合度系数 Y0 . 2 5 0 . 7 5 / 1 . 7 5 0 . 6 8Y 故 3 2112 1 . 9 8 2 0 1 . 5 1 0 2 . 5 2 1 . 6 3 0 . 6 8 1 0 7 . 2 /FF N m m 7 2 9 0 3 3 2212 1 . 9 8 2 0 1 . 5 1 0 2 . 2 1 . 7 8 0 . 6 8 1 0 9 . 3 /N m m 7 7 9 0 3 齿根强度满足要求 充值下载文档就送全套 CAD 图纸 扣扣加 414951605 充值下载文档就送全套 CAD 图纸 扣扣加 414951605 （ 4）齿轮的主要尺寸参数 大圆分度圆直径2d22 3 9 0 2 7 0d m z mm 顶圆直径ad1 1 a2 h 9 0 + 2 3 = 9 6add mm 2 2 a2 h 2 7 0 + 2 3 = 2 7 6add mm 根圆直径fdf 2 2 f- 2 h 2 7 0 - 2 3 1 . 2 5 = 2 6 2 . 5dd mm f 1 1 f- 2 h 9 0 - 2 3 1 . 2 5 = 8 2 . 5dd mm 3.4.4 轴的设计计算 （一）减速箱输入轴的 设计计算 （ 1）计算作用在齿轮上的作用力 转矩 6 . 3 39 5 5 0 = 2 0 1 . 5300T N m输出轴上大齿轮分度圆直径 90d mm 圆周力tF= 312 / 2 2 0 1 . 5 1 0 / 9 0 1 6 2 9 . 8mT d N 径向力 0t a n 4 4 7 7 . 8 t a n 2 0 1 6 2 9 . 8rtF F N （ 2）初步估算轴的直径 选取 40rC作为轴的材料，调质处理 由式 3 PdAn计算轴的最小直径并加大 3%考虑键槽的影响。 查表 取 A=110 3m i n 6 . 3 31 1 0 3 0 . 4300d mm 充值下载文档就送全套 CAD 图纸 扣扣加 414951605 充值下载文档就送全套 CAD 图纸 扣扣加 414951605 （ 3）轴的结构设计 确定轴的结构方案 左轴承从轴的左端装入，靠轴肩定位。齿轮和右轴承从轴的右端装入，齿轮左端靠轴肩定位齿轮和右轴承之间用定位套筒使右左端面得以定位，半联轴器靠轴肩定位。左右轴承均采用轴承端盖，半联轴器靠定位销固定，齿轮和半联轴器均采用普通平键得到轴向固定。采用深沟球轴承和平键套筒联轴器。 确定各轴段直径长度： 1段 根据mind（按 GB/T 1184-1996）圆整并取 d =35mm 并由 T 和 n选取联轴器型号为 33 52.533 52.5，取长度 60l mm 2段 这段主要是固定半联轴器，同时要便于轴承的拆装，选取 40d mm 取轴承端盖的厚度为 34mm，轴承端盖外端面到半联 轴器左端面的距离为 16mm取 l 50mm 3 段 这段轴主要是用来安装轴承和定位套筒。查 GB/T276 94，选取6209 型轴承 45d mm ，其宽度是 19mm 轴承润滑方式采用油润滑，齿轮和箱体之间的距离 取 16mm，取轴承距内壁的距离为 13mm，则 l 48mm 4 段 50d mm ，为使套 筒能压紧齿轮，这段轴的长度比尺宽短，取l 75mm 5段 这段主要是用来给齿轮定位的，取 55d mm ，