关 键 词：

机械毕业设计全套

资源描述：

JX04-161@掘进机行走机构设计,机械毕业设计全套

内容简介：

实 习 总 结 专 业： 机械设计制造及其自动化 (定向 ) 性 质： 毕业实习 学 年： 2009-2010 班 级： 机电 06 1 班 姓 名： 王刚 学 号： 0603060102 机械工程学院 nts毕业 实习总结 一、 实习目的 ： 通过完成毕业 实习 过程，结合毕业设计 题目在校查找资料并 深入工厂企业实地参观与调查，达到 了解掘进机的结构与工作原理，特别是对行走部结构设计的了解， 把所学的专业理论知识与实践紧密结合起来，提高实际工作能力与分析能力，以达到学以致用的目的。 二 、 实习日期： 2010 年 3 月 8 日 2010 年 3 月 28 日 三、 实习单位 ： 黑龙江科技学院、佳木斯煤矿机械有限公司 佳木斯煤矿机械有限公司简介： 佳木斯煤机厂从 1957 年建厂一直被誉为“中国掘进机摇篮”的国有独资企业转变为外商独资企业。企业一直以研发和生产煤矿巷道 掘进机、单体液压支柱系列产品为主业，向矿山用工程掘进机、煤矿 用装煤岩机、煤矿用掘锚机、液压钻车等系列产品拓展的高新技术企业。公司一直以超前的设计理念，先进的技术水平、先进的设计手段，科学的设计方 法，先进的工艺制造水平占据着“中国最大的掘进机生产研发基地”的地位，始终是中国掘进机产业界的倡导者和领跑者。 公司厂区占地面积 28 万平方米，现有员工 1287 人，工程技术人员 277人。设有铸造、锻造、铆焊、热处理、机加、电器、装配等 13 个生产车间 ,设有煤矿机械装备设计研究院和工艺研究院 2 大新产品研发部门，不断有技术领 先的新产品推出；设有市场部、业务部、客服、技术支持部等销售部门，全方位为客户提供服务；设有供应采购部、质量保障部、生产部、人力资源部、财务部、安全环保、 IT 信息部等业务职能部门，是一个设备先进管理精干的现代化煤矿机械制造企业 .企业有日本、俄罗斯、台湾进口的加工中心、德国数控镗铣床、德国磨齿机、有各种落地镗铣床、数控卧式车床、龙门铣床、电火花成型机、坐标钻床、数控渗碳炉、数控氮化炉和数控切割机等先进设备 640 余台，其中高、精、尖设备件 85 台。现年生产能力达 400 台，制造、装备水平达到国内同行业先进水平。 2007年公司又投资新建约 6400 的新型钢架式现代化装配车间。使佳煤机的nts整体 装配能力和水平又迈上了一个新的台阶。 2006 年实现销售额 5.85 亿元 ， 2007 年实现销售额 6 亿元， 2010 年将成为世界掘进机设备最强的制造商和首选品牌。 四、 实习主要内容 ： 掘进机分为两种：开敞式掘进机和护盾式掘进机。价格一般在上亿元人民币。用于开凿平直地下巷道的机器。主要由行走机构、工作机构、装运机构和转载机构组成。随着行走机构向前推进，工作机构中的切割头不断破碎岩石，并将碎岩运走。有安全、高效和成巷质量好等优点，但造价大，构造复杂， 损耗也较大。由西安科技大学惠兴田教授发明的盾架式顺槽掘锚机组可以实现掘进支护同时进行。施工速度是现有掘进机的一倍。 当前国内外掘进机研究水平的状况 近年来，随着我国煤炭行业的快速发展，与之唇齿相依的煤机行业也日益受到重视。在煤炭行业纲领性文件关于促进煤炭工业健康发展的若干意见中，在全国煤炭工业科学技术大会上以及国家发改委出台的煤炭行业结构调整政策中，都涉及到发展大型煤炭井下综合采煤设备等内容。 掘进和回采是煤矿生产的重要生产环节，国家的方针是：采掘并重，掘进先行。煤矿巷道的快速掘进是煤矿保证矿井高产稳产 的关键技术措施。采掘技术及其装备水平直接关系到煤矿生产的能力和安全。高效机械化掘进与支护技术是保证矿井实现高产高效的必要条件，也是巷道掘进技术的发展方向。随着综采技术的发展，国内已出现了年产几百万吨级、甚至千万吨级超级工作面，使年消耗回采巷道数量大幅度增加，从而使巷道掘进成为了煤矿高效集约化生产的共性及关键性技术。 我国煤巷高效掘进方式中最主要的方式是悬臂式掘进机与单体锚杆钻机配套作业线，也称为煤巷综合机械化掘进，在我国国有重点煤矿得到了广泛应用，主要掘进机械为悬臂式掘进机。 我国煤巷悬臂式掘进机的研制和应 用始于 20 世纪 60 年代，以 3050kW 的小功率掘进机为主，研究开发和生产使用都处于试验阶段。 80 年代初期，我国淮南煤机厂（现重组为凯盛重工）引进了奥地利奥钢联公司AM50 型掘进机、佳木斯煤机厂（现隶属于国际煤机）引进了日本三井三池制作所 S-100 型掘进机，通过对国外先进技术的引进、消化、吸收，推动了我国综掘机械化的发展。但当时引进的掘进机技术属于 70 年代的水nts平，设备功率小、机重轻、破岩能力低及可靠性差，仅适合在条件较 好的煤巷中使用，加之国产机制造缺陷，在使用中暴露了很多问题。国内进一步加强对引进机型的消化吸收工作，积极研制开发了适合我国地质条件和生产工艺的综合机械化掘进装备。经过近 30 年的消化吸收和自主研发，目前，我国已形成年产 1000 余台的掘进机加工制造能力，研制生产了 20 多种型号的掘进机，其截割功率从 30kW 到 200kW ，初步形成系列化产品，尤其是近年来，我国相继开发了以 EBJ-120TP 型掘进机为代表的替代机型，在整体技术性能方面达到了国际先进水平。基本能够满足国内半煤岩掘进机市场的需求，半煤岩掘进机 以中型和重型机为主，能截割岩石硬度为 f 6 8，截割功率在 120kW 以上，机重在 35t 以上。煤矿现用主流半煤岩巷悬臂式掘进机以煤科总院太原研究院院生产的 EBJ-120TP 型、EBZ160TY 型及佳木斯煤机厂生产的 S150J 型三种机型为主，占半煤岩掘进机使用量的 80以上。 然而，国内目前岩巷施工仍以钻爆法为主，重型悬臂式掘进机用于大断面岩巷的掘进在我国处于试验阶段，但国内煤炭生产逐步朝向高产、高效、安全方向发展，煤矿技术设备正在向重型化、大型化、强力化、大功率和机电一体化发展，新集能源股份公司、新 汶矿业集团、淮南矿业集团及平顶山煤业集团公司等企业先后引进了德国 WAV300、奥地利 AHM105、英国 MK3 型重型悬臂式掘进机。全岩巷重型悬臂式掘进机代表了岩巷掘进技术今后的发展方向。 机器在设计上有下列优点：截割头可以伸缩；有提高机器稳定性的支撑装置；装运部、行走部等用液压驱动；截割功率显示，截割电机为双速电机，有热敏保护；内外喷雾等。该机截割能力大、机器稳定性好、粉尘少、操作与维护方便、运行安全可靠，是我国重点推广使用的掘进机，该机也可以在铁路、公路、上下水道等隧道中使用。 并且重点了解了我所需设计的 行走部结构，了解到 S135 型掘进机采用履带行走机构，该行走部是由行走架、驱动轮、张紧轮、支重轮、履带链、张紧油缸、张紧弹簧、减速器 、马达等组成。该行走部是以液压马达驱动，通过行星减速机构实现行走。履带张紧装置由弹簧和油缸组成，弹簧可以缓冲和吸收其冲击力，用油缸调整履带的张紧程度 。 五、 实习心得 ： nts通过此次实习，让我学到了很多课堂上更本学不到的东西，仿佛自己一下子成熟了，懂得了做人做事的道理，也懂得了学习的意义，时间的宝贵，人生的真谛。明白人世间一生不可能都是一帆风顺的，只要勇敢去面对人生中的每个驿站！这让我清楚 地感到了自己肩上的重任，看清了自己的人生方向，也让我认识到了工作 时 应 保持 仔细认真的工作态度，要有一种平和的心态和不耻下问的精神，不管遇到什么事都要总 要 去思考，多听别人的建议，不要太过急燥，要对自己所做事去负责，不要轻易的去承诺，承诺了就要努力去兑现。单位也培养了我的实际动手能力，增加了实际的操作经验，对实际的工作的有了一个新的开始，更好地为我们今后的工作积累经验。 我知道工作是一项热情的事业，并且要持之以恒的品质精神和吃苦耐劳的品质。我觉得重要的是在这段实习期间里，我第一次真正的融入了社会，在实践中了解社会 掌握了一些与人交往的技能，并且在次期间，我注意观察了前辈是怎样与上级交往，怎样处理之间的关系。利用这次难得的机会，也打开了视野，增长了见识，为我们以后进一步走向社会打下坚实的基础。 实习期间，我从末出现无故缺勤。我勤奋好学 . 谦虚谨慎，认真听取老同志的指导，对于别人提出的工作建议虚心听取。并能够仔细观察、切身体验、独立思考、综合分析，并努力学到把学样学到的知道应用到实际工作中，尽力做到理论和实际相结合的最佳状态，培养了我执着的敬业精神和勤奋踏实的工作作风。也培养了我的耐心和素质。能够做到服从指挥，与同事友好 相处，尊重领导，工作认真负责 ,责任心强，能保质保量完成工作任务。并始终坚持一条原则：要么不做，要做就要做最好。 回想自己在这期间的工作情况，不尽如意。对此我思考过，学习经验自然是一个因素，然而更重要的是心态的转变没有做到位。现在发现了这个不足之处，应该还算是及时吧，因为我明白了何谓工作。在接下来的日子里，我会朝这个方向努力，我相信自己能够把那些不该再存在的 “ 特点 ” 抹掉。感谢老师们在这段时间里对我的指导和教诲，我从中受益非浅。 nts 本科毕业设计开题报告 题 目： 掘进机行走 机构 设计 院 （系）： 机械工程学院 班 级： 机电 06-1 班 姓 名： 王刚 学 号： 0603060102 指导教师： 赵汗青 教师职称： 副教授 nts 黑龙江科技学院本科毕业设计开题报告 题 目 掘进机行走 机构 设计 来源 工程实际 1、研究目的和意义 掘进机采用履带行走机构，它支撑机器的自重和牵引转载机行走，当掘进作业时，它承受切割机构的反力、倾覆力矩和动载荷。行走机构的设计对整机正常运行、通过性能和工作稳定 性具有重要作用。 通过 对 掘进机 行走结构 进行结构 研究分析 ,借鉴国内外先进技术 ,结合煤矿生产实际 ,使其满足煤矿高产高效生产的需要。 悬臂式掘进机行走机构 是煤矿掘进巷道常用设备 ， 它的发展使得矿井巷道的掘进速度和效率大幅度提高 。 2、国内外发展情况 (文献综述 ) （ 1）国内掘进机发展概况与现状 我国的悬臂式掘进机的发展主要经历了三个阶段。 第一阶段： 60 年代初期到 70 年代末 ,这一阶段主要是以引进国外掘进机为主 ,也定型生产了几种机型 ,在引进的同时进行消化吸收 ,主要以切割煤的轻机型为主 1。主要以当时煤炭科 学研究总院 太原 分院研制的 1 型 2 型和 3 型为代表，为我国悬臂式掘进机的第二阶段的发展打下了良好的技术基础。这一阶段掘进机的主要特点是重量轻、体积小、截割能力弱、技术含量偏低、适应与煤巷掘进 2。 第二阶段： 70 年代末到 90 年代初，为消化吸收阶段。这一阶段我国不但从英国、奥地利等国引进掘进机进行消化吸收，同时还与国外合作生产了几种悬臂式掘进机并逐步地实现了国产化 ,其典型的代表是与奥地利、日本合作生产的 AM50 型及 S100-41型 ,其后 ,我国自行设计制造了几种悬臂式掘进机 ,其典型代表是 EMA -30 型及 EBJ -100 型。这一阶段悬臂式掘进机的特点是 :可靠性较高 ,已能适应我国煤巷掘进的需要 ;半煤岩巷的掘进技术已达到相当的水平 ； 出现了重型机，中型掘进机型号日趋齐全 3 4。 第三阶段 :由 90 年代初至今 ,为自主研发阶段。这一阶段中型悬臂式掘进机发展日趋成熟，重型机型大批出现 ,悬臂式掘进机的设计与制造水平已相当先进 ,并且具备了根据矿井条件实现个性化设计的能力 , 这一阶段的代表机型较多 ,主要有 EBJ 型、EL 型及 EBH 型。这一阶段悬臂式掘进机的特点是 :设计水平较为先进 ,可靠性大幅提高，功能更加完善，功率更 大，一些高新技术已用于机组的自动化控制并逐步发展全nts 岩巷的掘进。 经过三阶段的发展 ,我国悬臂式掘进机的设计、生产、使用进入了一个较高的水平 ,已跨入了国际先进行列 ,可与国外的悬臂式掘进机媲美 5 6 。 (2)国外掘进机发展概况与现状 早在上世纪 30 年代，德国、前苏联、英国、美国等就开始了煤矿巷道掘进机的研究。 40 年代生产了世界上第一台悬臂式掘进机， 50 年代初现代掘进机雏形出现，代表就是匈牙利研制的采用履带行走机构的 F4 型悬臂式掘进机，这种机型除采用横轴截割方式和调动灵活的履带行走机构外，还采用了 铲板和星轮转载机构，并采用了刮板运输机转运物料 7。 二十世纪末期以来，在新技术革命的带动下，煤矿开采和加工利用技术迅速发展。先进采煤国家积极应用机电一体化和自动化技术，研制开发了大功率、高性能的开采与掘进装备，广泛应用计算机技术实现了矿井生产过程自动化，实现了矿井的高产高效和集约化生产。 美、澳、英、德等国家研制开发了机电一体化、自动化新型采掘设备。这些设采用微机监测监控、自动化控制、机电一体化设计等先进技术，在增加传动功率、提高生产能力的同时，设备功能内涵发生重大突破，并在计算机控制技术支持下实现了煤矿生产过程的自动化控制。综采成套设备的生产能力已经达到 3000t/h 以上，在适宜的煤层条件下，采煤工作面可实现年产 5 10Mt，出现了 “ 一矿一面、一个采区、一条生产线 ” 的高效集约化生产模式。发达采煤国家已经实现了从普通综采机械化生产向高产高效集约化生产的过渡 8 9 10。 3、研究 /设计的目标： 设计参数：机重 40000kg,行走速度 6.6m/min,行走部接地长度 440cm,行走部接地宽度 59.5cm.综合运用知识，多种方案比较，确定方案。完成 A0 号图纸 3 张 。 其中 1张图必须徒手画。设计说明书一份。 行走机构通常采用履带形式， 履带行走机构是 掘进机整机的支承座 ,用来支承掘进机的自重、承受切割机构在工作过程中所产生的力 ,并完成掘进机在切割、装运及调动时的移动。 nts 4、设计方案（研究 /设计方法、理论分析、计算、实验方法和步骤等）： 1、 设计方法 查阅相关资料 ，拟订设计方案 方案图 1 所示 ： 图 1 1.导向轮； 2.涨紧装置； 3.履带架； 4.支重轮； 5.履带链； 6.驱动装置 掘进机行走部的动力源是液 压马达， 液压马达经过 减速器将运动传递给驱动轮，驱动轮通过轮齿与履带相啮合，而履带通过履带板与地相接触，为了增加履带与地面的摩擦，用支重轮将机身的重量加在履带上。张紧轮的作用是张紧履带，以及导向。 2、 计算、实验方法和步骤 （ 1） 行走部的结构分析与确定； （ 2） 行走部的设计计算（履带参数计算和液压马达的选择）； （ 3） 行走部减速器结构设计方案的拟定； （ 4） 行走部总装配图、行走部各零件图、组件图的 确定 ； 5、方案的可行性分析： 掘进机采用履带式行走机构，具有良好的爬坡性能和灵活的转向性能，两条履带分别驱 动，履带有较小的接近角和离去角以减小其运行阻力，合理的设计整机重心位置，使履带不出现零比压现象。履带设有可靠的制动装置以保证机器在设计的最大坡度上工作不会下滑。 nts 6、该设计的创新之处 由于采用了二级行星齿轮减速器用很少的齿轮就能实现大的传动比，大大简化了结构，降低了成本，同时由于采用合理的减速比， 使其能在满足承载能力的前提下占用空间小，效率高，机器机动性能好等优点，使掘进机更适应井下掘进工作。 7、设计产品的主要用途和应用领域： 掘进机适用于煤巷、半煤岩巷的巷道掘进，也可在铁路、公路、水 利工程等隧道中使用 。 8、时间进程 第 5 周 : 确定具体方案，写开题报告及实习总结； 第 6 周 : 对设计的主要结构进行计算； 第 7 周 : 各零部件结构设计计算； 第 8 周： 总体草图的绘制； 第 9 周： 总图及部件图的绘制； 第 10 周： 总图及部件图的绘制； 第 11 周： 总图及部件图的绘制； 第 12 周： 总图及部件图的绘制； 第 13 周： 整理说明书； 第 14 周： 对论文及图纸进行修改； 第 15 周： 准备毕业设计答辩 。 9、参考文献 1 毛君，吴常田，谢苗 .浅谈悬臂式掘进机的发展及趋势 J.中国工程机械学报 ,2002.2:37 2 王运敏主编 .中国采矿设备手册 M.科学技术出版社 ,2007.9:1425 3 马跃 .谈我国悬臂式掘进机的发展及趋势 M.煤 ,2006.2:137 4 吴翠艳 ,黄世功 .悬臂式掘进机发展与展望 J.水力采煤与管道运输，1997.3:12 5 李建英等 .臂式掘进机在我国铁路隧道施工中的应用前景 J.铁道建筑技术， 2001.2:6 6 汪昌龄 ,韩崎 .我国掘进机发展分析 M.煤矿机械， 1997.2:94-102 7 煤炭科学研究 院太原分院编 .国外掘进机 M.煤炭工业出版社 ,1982:35 8 宁仲良等 .悬臂式掘进机巷道自动成形控制初探 J.煤矿机电， 2004.1:7 9 陶驰东 .采掘机械 M.北京：煤炭工业出版社， 1993.4:1-2 10 李春海 .掘进机履带式行走机构的研究 J.科学之友 . 2008.3:16 11 徐灏主编 .机械设计手册第四册 M.机械工业出版社 .1993.8 12 黄口恒 .悬臂掘进机 M.北京 :中国矿业大学出版社， 1996 13 江耕华 ,陈启松等主编 .机械传动设计手册 M.煤炭工业出版社 , 1990.10 14 从晓霞 ,付宇 .论齿轮传动的发展 J.河南职业技术师范学院学报 ,1999.4 nts 指导教师意见 教师签字： 年 月 日 开题答辩小组意见： 组长签字： 成员签字： 年 月 日 毕业设计领导小组意见 : 组长签字： 年 月 日 nts I 摘 要 掘进 机是一种较 先进的井下掘进 设备。 行走 机构 由履带、支重轮、托链轮、 引导 轮、驱动轮、 张紧装置、行星齿轮 减速器、液压马达和履带架等部分组成。 按照掘进机行走部及行走减速器的工作原理进行初步设计。在此基础上通过对此题目的分析以及对一些相关书籍和文献的查阅，进一步研究掘进机行走部的设计及行走减速器的设计原理。设计重点应在于行走部的履带行走机构设计及行走减速器的行星传动设计。 首先 阐述行走部的履带行走机构的一般结构，简易的叙述总体方案设计 ，其次 对减速器进行细致的设计，包括行星减速器的选择、计算 、校核。 通过研究掘进机行走部及行走减速器的基本原理，获得了大量有关设计掘进机行走部及行走减速器的要领。 关键词 ： 掘进机 ； 行走机构 ； 减速器 nts II Abstract Boring machine is a more advanced underground boring equipment. Travel agencies from the track, supporting wheels, asked sprocket, guide wheel, driving wheel, tensioning device, planetary gear reducer, hydraulic motors and track aircraft components. In accordance with the driving and walking to walking part reducer preliminary design works. Based on this analysis and through this topic a number of books and documents on access, further driving to walking part of the design and running gear reducer design principles. Design should focus on running the Department of Design and crawler running gear reducer planetary transmission design. First, the Department set to walk the general structure of crawler, a simple description of the overall program design, followed by a careful design of the reducer, planetary reducer selection, calculation and check. Department of walking through the tunnel boring machine and the basic principles of running reducer to obtain a lot of walking part of the design driving and walking reducer essentials. Key words： Boring machine; Travel agencies; Reducer nts 目 录 摘 要 . I Abstract . II 第 1 章 绪论 . 1 1.1 问题的提出 . 1 1.2 国内外发展状况 . 1 1.3 悬臂式掘进机行走机构的发展特点 . 3 1.4 悬臂式掘进机行走机构的发展趋势 . 4 第 2 章 方案论证 . 5 2.1 驱动方式的分析 . 6 2.1.1 液压驱动 . 6 2.1.2 电驱动 . 6 2.2 传动方式分析与选择 . 6 第 3 章 掘进机总体结构设计 . 9 3.1 行走部的工作要求 . 9 3.2 掘进机行走部的组成及行走原理 . 9 3.2.1 掘进机行走部的组成 . 9 3.2.2 掘进机的行走原理 . 10 3.3 行走机构的型式选择 . 11 3.3.1 行走型式的选择 . 11 3.4 行走机构的设计计算 . 11 3.4.1 履带节距的计算 . 11 3.4.2 履带牵引力的计算 . 12 3.5 行走机构各种阻力计算 . 13 3.6 驱动轮各主要参数的确定 . 14 3.7 行 走机构液压马达的选择 . 15 3.8 重轮的设计计算 . 17 3.9 张紧装置 . 18 第 4 章 行走减速器的设计计算 . 19 4.1 行走减速器方案的确定 . 19 4.1.1 输出轴的转速计算 . 19 nts 4.1.2 传动比的分配 . 20 4.1.3 圆柱齿轮传动部分的计算 . 21 4.2 一级圆柱齿轮传动圆柱齿轮的设计计算 . 22 4.2.1 选定齿轮类型、精度等级、材料及齿数 . 22 4.2.2 按齿面强度设计 . 23 4.2.3 根据弯曲强度设计 . 26 4.2.4 几何尺寸计算 . 28 4.3 行星齿轮传动的设计计算说明 . 29 4.3.1 行星齿轮传动的概述 . 29 4.3.2 行星齿轮传动方式的选择 . 29 4.3.3 传动比的分配 . 30 4.3.4 高速级计算 . 31 4.3.5 低速级计算 . 34 4.4 轴的设计计算 . 38 4.4.1 轴的概述 . 38 4.4.2 轴材料的选择 . 38 4.4.3 各轴的计算 . 39 4.4.4 轴的校核 . 41 4.5 轴承的选择 . 42 4.5.1 滚动轴承类型的选择 . 42 4.5.2 润滑与密封 . 43 4.5.3 滚动轴承的校核计算 . 44 4.6 键的选用 . 45 4.6.1 键的选择 . 45 4.6.2 键的校核 . 46 结论 . 48 致谢 . 49 参考文献 . 50 nts CONTENTS Abstract .I Chapter1 Introduction . .1 1.1 Overview and issues raised . 1 1.2 Domestic and international development . 1 1.3 Roadheader walking characteristics of the development agencie. 3 1.4 Roadheader trend walking mechanism . .4 Chapter2 Demonstration. 5 2.1 Analysis of driving mode . . 6 2.1.1 Hydraulic drive . 6 2.1.2 Electric drive . 6 2.2 Transmission mode and select . 6 Chapter3 The overall structural design of tunnel boring machine 9 3.1 The department requirements for the workto walk . 9 3.2 Composition of the department of boring machine running . and walking principle . . 9 3.2.1 Department of the composition of the boring machine running .9 3.2.2 Principles to walk TBM . 10 3.3 Type Selection travel agencies .1 1 3.3.1 Choose the type of walking .1 1 3.4 Design and calculation of travel agencies .1 1 3.4.1 Calculation of track pitch .1 1 3.4.2 Calculation of traction track .1 2 3.5 Calculation of travel organizations of various resistanc. .13 3.6 Determination of main parameters driving wheel . . 14 3.7 The choice of running gear hydraulic motor . 15 3.8 Design and calculation of roller. . 17 3.9 Tensioning device . 18 Chapter4 Design and Calculation of walking speed reducer . 19 4.1 Program to determine walking speed reducer. . 19 4.1.1 Calculation of the output shaft rotational speed .19 nts 4.1.3 Calculation of gear transmission part .2 1 4.2 A cylindrical gear design and calculation .2 2 4.2.1 The sele allocation of transmission ratiocted gear type, precision grade, material and number of teeth.2 2 4.2.2 Design of according to tooth surface strength . 23 4.2.3 According to the design bending strength of . . 26 4.2.4 Calculation of the geometric dimensions of .28 4.3 Calculation of planetary gear design description . 29 4.3.1 Overview planetary gear . 29 4.3.2 Planetary gear transmission to the choice . . 29 4.3.3 The allocation of transmission ratio .3 0 4.3.4 Calculation of high-level. 3 1 4.3.5 Calculation of low-level. . 34 4.4 Shaft design calculation . . 38 4.4.1 Overview of shaft . 38 4.4.2 Shaft material selection . . 38 4.4.3 The calculation of the shaft . 39 4.4.4 Check of shaft. . 41 4.5 Bearing selection . .4 2 4.5.1 Bearing type selection .4 2 4.5.2 Lubrication engineering . . 43 4.5.3 Check calculation of bearing . . 44 4.6 Selection of key . 45 4.6.1 Key selection . 45 4.6.2 Checking key. . 46 Conclusion . 48 Thanks . 49 References.5 0 nts 1 第 1 章 绪论 1.1 问题的提出 掘进机采用履带行走机构，它支撑机器的自重和牵引转载机行走，当掘进作业时，它承受切割机构的反力、倾覆力矩和动载荷。行走机构的设计对整机正常运行、通过性能和工作稳定性具有重要作用。 通过 对 掘进机 行走结构进行结构 研究分析 ,借鉴国内外先进技术 ,结合煤矿生产实际 ,使其满足煤矿高产高效生产的需要。 悬臂式掘进机行走机构是煤矿掘进巷道常用设备，它的发展使得矿井巷道的掘进速度和效率大幅度提高 1。 随着采煤技术的发展、煤矿生产规模的扩大，我国大型煤矿井下大都开始采用全煤巷布 置开采方式，此外采煤工作面的推进速度也 越来越快，因而使得煤矿井下煤巷掘进工作量大幅度增大，因而 对掘进机的工作效率提出了较高的要求，客观上要求掘进机的工作性能要好，掘进作业的推进速度要快。但是 ,我国掘进机与国外掘进机相比较 ,在技术性能和可靠性等方面还有相当大的差距 ,需要加快掘进机的整机研究、设计和生产 ,迎头赶上国际先进水平。鉴于此，我们必须加大对掘进机的研究。 掘进机是具有截割、装载、转载煤岩，并能自己行走，具有喷雾除尘等功能，以机械方式破落煤岩的掘进设备，有的还具有支护功能。主要结构包括工作机构、装载机构、 输送机构、行走机构和转载机构 ,根据所掘断面的形状分为全断面掘进机和部分断面掘进机 2。前者适用于直径一般为 2.510M的全岩巷道、岩石单轴抗压强度 50350MPa 的硬岩巷道，可一次截割出所需断面，且断面形状多为圆形，主要用于工程涵洞几隧道的岩石掘进；后者一般适用于单轴抗压强度小于 60MPa 的煤、煤 岩、软岩水平巷道，但大功率掘进机也可用于单轴抗压强度达 200MPa 的硬岩巷道，一次仅能截割断面一部分，需要工作机构多次摆动，逐次截割才能掘进所需断面，断面形状可以是矩形、梯形、拱形等多种形状，在煤矿 生产中 普 遍使用悬臂式掘进机 3。 1.2 国内外发展状况 国内掘进机发展概况与现状 我国的悬臂式掘进机的发展主要经历了三个阶段。 nts 2 第一阶段： 60 年代初期到 70 年代末 ,这一阶段主要是以引进国外掘进机为主 ,也定型生产了几种机型 ,在引进的同时进行消化吸收 ,主要以切割煤的轻机型为主 4。主要以当时煤炭科学研究总院太远分院研制的 1 型 2 型和 3 型为代表， 为我国悬臂式掘进机 第二阶段的发展打下了良好的技术基础。这一阶段掘进机的主要特点是重量轻、体积小、截割能力弱、技术含量偏低，适应煤巷掘进 5。 第二阶段 ： 70 年代末到 90 年代初 ,为消化吸收阶段 。 这一阶段我国不但从英国、奥地利等国引进掘进机进行消化吸收，同时还与国外合作生产了几种悬臂式掘进机并逐步地实现了国产化，其典型的代表是与奥地利、日本合作生产的 AM50 型及 S100-41 型 ,其后 ,我国自行设计制造了几种悬臂式掘进机 ,其典型代表是 EMA -30 型及 EBJ -100 型。这一阶段悬臂式掘进机的特点是 ： 可靠性较高 ,已能适应我国煤巷掘进的需要；半煤岩巷的掘进技术已达到相当的水平；出现了重型机，中型掘进机型号日趋齐全 6。 第三阶段 ： 由 90 年代初至今 ,为自主研发阶段。这一阶 段中型悬臂式掘进机发展日趋成熟，重型机型大批出现 ,悬臂式掘进机的设计与制造水平已相当先进 ,并且具备了根据矿井条件实现个性化设计的能力 , 这一阶段的代表机型较多 ,主要有 EBJ 型、 EL 型及 EBH 型。这一阶段悬臂式掘进机的特点是 ： 设计水平较为先进 ,可靠性大幅提高，功能更加完善，功率更大，一些高新技术已用于机组的自动化控制并逐步发展全岩巷的掘进 7,8。 经过三阶段的发展 ,我国悬臂式掘进机的设计、生产、使用进入了一个较高的水平 ,已跨入了国际先进行列 ,可与国外的悬臂式掘进机媲美。 国外掘进机发展概况与现状 早在上世纪 30 年代，德国、前苏联、英国、美国等就开始了煤矿巷道掘进机的研究。 40 年代生产了世界上第一台悬臂式掘进机， 50 年代初现代掘进机雏形出现，代表就是匈牙利研制的采用履带行走机构的 F4 型悬臂式掘进机，这种机型除采用横轴截割方式和调动灵活的铲板和星轮转载机构，并采用了刮板运输机转运物料。 二十世纪末期以来，在新技术革命的带动下，煤矿开采和加工利用技术迅速发展。先进采煤国家积极应用机电一体化和自动化技术，研制开发了大功率、高性能的开采与掘进装备，广泛应用计算机技术实现了矿井生产过程的自动化，实现了矿井 的高产高效和集约化生产。 美、澳、英、德等国家研制开发了机电一体化、自动化新型采掘设备。nts 3 这些设备采用微机监测监控、自动化控制、机电一体化设计等先进技术，在增加传动功率、提高生产能力的同时，设备功能内涵发生重大突破，并在计算机控制技术支持下实现了煤矿生产过程的自动化控制。综采成套设备的生产能力已经达到 3000t/h 以上，在适宜的煤层条件下，采煤工作面可实现年产 5 10Mt，出现了 “一矿一面、一个采区、一条生产线 ”的高效集约化生产模式。发达采煤国家已经实现了从普通综采机械化生产向高产高效集约化生产的过渡 9,10。 1.3 悬臂式掘进机行走机构的发展特点 悬臂式掘进机 行走机构 的发展是紧紧围绕着我国矿井生产的实际条件、现场的需要及设计、制造的 工 艺水平而不断进行的，其发展主要有以下几个特点。 1. 驱动功率的不断提高 为适应更大范围的工作要求，悬臂式掘进机的驱动功率不断增大 ,由最初的 100 kW 以下的轻型机型增加到现在的中型机型的 132-200 kW,重型机型可达 200kW 以上 。 2. 在行走方面的发展方向 （ 1） 液压发展方向 早期的悬臂式掘进机的行走 部 的传动绝大多数采用液压方式，这是因为液压传动具有控制 简单，易 于 实现自动化 ， 工 作简便省力，可以方便实现过载保护 ;易于实现无级调速，调速范围大 ， 液压马达与电机相比质量轻、体积小等优点，可以满足装载、行走的要求。而那时的电气设备在使用可靠性、元器件的质量及性能上 都较低，且元器件体积较大，不易实现上述的要求制约了它的发展， 液压传动成为这一时其主流发展方向 11。 （ 2） 电动发展方向 液压传动方式虽然发展较快，但由于煤矿井下工作条件恶劣，粉尘大、空气潮湿、 油脂极易被污染，对油脂污染很敏感的液压件易损坏 ， 液压件成本高、故障诊断困难等原因而使其发展应用减缓，这一时期 的电子技术的高速发展为电动发展提供了有利条件，大容量集成化、变频调速、 PLC 控制等一些新技术不断应用到掘进机的设计制造上，使得监控、监测的自动化程度极大提高。电子产品质量高、体积小、功能齐全的优势使电动发展加速，成为另一主要发展方向。 nts 4 液压与电动都有优、缺点，但随着科技的进步，它们的缺点在不断地被弥补、改进，目前悬臂式掘进机在电、液两方面发展速度很快，在 行走 方面都采用液压传动的如 EBJ-160 SH 型等，也有全部采用电动方式的如 AM-50型等，大多数的机型还是采用电液混合方式，总之这两种方式互相取长补短，在 今后很长一段时一间内将共同并存、相互融汇 12。 1.4 悬臂式掘进机 行走机构 的发展趋势 1. 更加全面的功能与完善的前后配套 为适合各种条件要求以及加快掘进速度 ，悬臂式掘进机将会逐步发展掘锚一体化 、适应各种断 面 、适应坡度范围更 大 的 行走机构 ，并会完善前后配套的转载、装运等设备，实现集约化功能，进一步发挥其效能，提高劳动生产率。 2. 提高元部件的可靠性和寿命 现在新机型行走机构的关键元 部件大都选用国外的知名品牌，这虽然可提高整机的性能，但使得国产机型在 元 部件的配置上高低不一、质量不等，为使用、 维护 和更新机型带来了许多困难，随着我国在掘进机元 部件研究上的突破，这种状况会很快改变。 3. 个性化开发机型 煤矿在开采过程中会碰到各种不同的生产条件，如煤层变化、水、 瓦斯 、煤岩硬度不一等，这些特殊的情况必然要求机组具有不同的功能和整体参数的合理匹配，今后的机型将会根据不同的要求进行 不同的性能配置，实现设计和制 造个性化和多元 化 12。 nts 5 第 2 章 方案论证 方案：采用液压马达驱动 一级直齿圆柱齿轮及二级行星齿轮传动如图2-1 所示 图 2-1 方案 方案：采用电动机驱动 直齿圆柱齿轮及一级行星齿轮传动如图 2-2 所示 图 2-2 方案 nts 6 2.1 驱动方式的分析 2.1.1 液压驱动 液压驱动行走机构的特点是：统一了动力源，液压马达体积小，驱动机构便于合理布置，适合与行走部的频繁启动。目前，掘进机行走机构液压驱动形式通常又分为中，高速马达带减速器驱动和低速液压马达直接驱动三种形式。 1. 高速马达 减 速器 驱动 这种驱动形式的马达多采用 齿轮马达。其优点是：结构简单，工作可靠，抗污染性强，价格低廉等。但它最大的缺点是运转一段时间后，其内部摩擦副磨损严重，间隙增大，效率很快下降，而且与之配套的减速器要求传动比要大，结构也相应复杂，所以这种形式应用极少。 2. 中速马达 减速器驱动 这种驱动形式的马达多采用柱塞马达。中速马达具有体积小，效率高，寿命长，售价低等特点，且减速器的机构形式国内外以趋于系列化，因此这种驱动形式应用很多。 3. 低速液压马达直接驱动 该驱动形式的马达输出轴直接带动主链轮，从而达到驱动履带的目的。马达大都采用多作用 内曲线径向柱塞式液压马达。其特点是：结构形式简单、成本低、传动扭矩大、低速稳定性好、启动效率高。但马达体积大，难以保证地隙，制动装置不易处理，只适合与中、小型掘进机。 2.1.2 电驱动 行走机构采用电驱动的特点是：启动力矩大、效率高、维修简单、运行可靠。液压驱动由于液压元件制造精度要求较高，加工工艺复杂，维修较困难，使用当中“跑、冒、滴、漏”现象屡有发生，增加了液压用油量，而采用电驱动可明显降低材料消耗量。但 电驱动形式结构庞大，电动机易潮湿，且频繁启动增加了电动机及其供电系统的故障率。 2.2 传动方式分析与选择 根据国内外以往掘进机设计的经验来看，行走机构的传动形式大多数都nts 7 为行星齿轮传动，与定轴传动相比 ,行星齿轮传动具有体积小、质量轻、承载能力大和效率高等优点。行星齿轮传动机构的常用类型有 2K-H 型、 3K 型、K-H-V 型。其中 2K-H 型加工装配工艺较简单 ,传动功率范围不受限制 ,在采掘机械传动系统中应用最为广泛。其传动比范围为 2.8-12.5,传动效率可达0.79-0.99。 1. 传动原理 采用 2KH(NGW)型负号机构的行星齿轮传动 ,当高速轴由液压马达 驱动时 ,便带动太阳轮回转 ,于是带动行星轮转动 ,由于内齿圈固定不动 ,便驱动行星架作输出运动 ,行星轮在行星架上既作自转又作公转的行星传动 ,就以此同样的结构组成两级、三级或多级的串联行星齿轮传动。 2. 组成 由太阳轮、行星轮、内齿圈和行星架所组成。以啮合方式命名为 NGW型 (其中 N 为内啮合、 G 公用齿轮、 W 外啮合 )。以基本构件命名 ,即为2K-H 型行星齿轮传动。所谓基本构件 ,在行星齿轮传动的各构件中 ,凡是轴线与定轴线重合 ,且承受外力矩的构件称为基本构件。 因此传动是由两个中心轮 2K 和行星架 H 等三个基本构件组成 ,因而称为 2K-H 型行星齿轮传动。 1234561.行星轮 2.内齿圈 3.行星轮架 4.太阳轮 5.输入轴 6.输出轴 图 2-3 行星齿轮结构原理 nts 8 通过以上的各种分析，综合掘进机的性能要求及工作环境，此次设计的掘进机行走机构 采用方案即： 选用液压驱动，一级直齿圆柱齿轮及二级行星齿轮传动组合而成（见图 2-1） ,其特点是运用了太阳轮浮动均载机构 ,使多个行星轮 受力均衡 ,同时还可以通过调节螺杆与弹簧来改变太阳轮的轴向位置 ,操纵太阳轮与行星轮的离合 ,以便实现掘进机的快速拖拽。 nts 9 第 3 章 掘进机总体结构设计 3.1 行走部的工作要求 作为大型掘进机的行走部，本次设计的要求是实现掘进机的既定参数： 机重（ t） 40 履带行走速度（ m/min） 6.6 行走部接地长度（ cm） 440 行走部接地宽度 (cm) 59.5 3.2 掘 进机行走部的组成 及行走原理 3.2.1 掘进机行走部的组成 一般巷道掘进机的行走部主要是由履带组、履带架、履带护板、驱动轮 、底 盘压板、底盘盖板、张紧轮组、张紧轮托架、张紧 座、侧盖板、液 压马达、行走减速器，以及各种联接件组成。其示意图如下图 3-1： 1. 张紧轮组 2. 张紧座 3. 张紧轮托架 4. 底盘盖板 5. 侧盖板 6. 底盘压板 7. 履带组 8. 履带架 9. 履带护板 10. 液压马达 11. 行走减速器 12. 驱动轮 图 3-1 掘进机行走部组成示意图 nts 10 3.2.2 掘进机的行走原理 如图 3-2 所示，掘进机行走部的动力源是液压马达 4， 液压马达经过减速器 3 将运动传递给驱动轮 2，驱动轮通过轮齿与履带 6 相啮合，而履带通过履带板与地相接触，为了增加履带与地面的摩擦，用支重轮将机身的重量加在履带上。张紧轮 1 的作用是张紧履带，以及导向。 1.张紧轮 2.驱动轮 3.减速器 4.液 压马达 5.支重轮 6.履带组 图 3-2 掘进机行走部 nts 11 3.3 行走机构的型式选择 3.3.1 行走型式的选择 掘进机的行走机构有迈步式、导轨式和履带式几种。 1. 迈步式 该种行走机构是利用液压迈步装 置来工作的。采用框架结构 ， 使人员能自由进出工作面 ， 并可越过装载机构到达机器的后面。使用支撑装置可起到掩护顶板、临时支护的作用。但由于向前推进时 ， 支架反复交替地作用于顶板 , 掘进机对顶板的稳定性要求较高 ， 局限性较大 ， 所以这种行走机构主要用于岩巷掘进机 , 在煤巷、半煤岩巷中也有应用。 2. 导轨式 将掘进机用导轨吊在巷道顶板上 ， 躲开底板 ， 达到冲击破碎岩石的目的。这就要求导轨具有较高的强度。这种行走机构主要用于冲击式掘进机。 3. 履带式 适用于底板不平或松软的条件 ， 不需修路铺轨。具有牵引能力大 ， 机动性能好、 工作可靠、调动灵活和对底板适应性好等优点。但其结构复杂、零部件磨损较严重 8。 掘进机大多数都采用履带行走机构，其优点是接地压比小，对巷道底板适应性强，牵引力和爬坡能力大，调节灵活。在传动方式上有液压传动和机械传动两种 9。 本设计 采用的是履带式结构，因为其机身重量比较大，工作阻力比较大，需要大功率的行走机构配合其在煤巷中的掘进行走。 3.4 行走机构的设计计算 3.4.1 履带节距的计算 30 (1 7 . 5 2 3 )tG 式中 ： G 为机器自重， 400kN 。 nts 12 因此 t0= 5.16940023 3 mm 根据国家煤炭行业标准 MT/T579 1996 中相关规定及节距范围，选择标准节距为 t 173mm 的履带。 3.4.2 履带牵引力的计算 每条履带的驱动力 F = fG2+ 22214 LeBGL (kN) 式中 ： f 履带滚动阻力系数，煤底板取 0.08； G 机器重 量 ,400000N； 转向阻力系数，煤底板取 0.6； L 履带接地长度 ,4400m； e 机器重心的纵向偏移距离 ， e =6L= 73.064.4 m B 履带接地宽度， 595mm。 带入公式得 F = 4.36744007302159546.0440010408.02104 2255 kN 3.4.3 履带功率计算 每条履带的功率 N = KFV21（ kW） 式中 ： K 工作条件恶劣补偿系数，一般取 1.2； 1 行走减速器效率，为 0.97； 2 履带传动效率，取为 0.92； nts 13 V 履带行走速度 6.6m/min。 带入公式得 N = 3.542.192.097.0606.61074.36 4 kW 3.4.4 接地公称比压 LbGP 2式中 ： G 机器重量 400000N； L 行走部接地长度 440cm； b 行走部接地宽度 59.5cm。 64.75.594 4 02 4 0 0 0 0 02 LbGP N/cm2 3.4.5 接地最大比压 Pmax= )61(2 LnLBG 式中 ： B 两履带中心距 160cm； n 履带纵向偏心距 60cm。 Pmax= 17.5)440 6061(4401602 400000)61(2 L nLBGN/cm2 3.5 行走机构 各种阻力 计算 1.