装煤机设计（行走部）

中国矿业大学2011届本科生毕业设计第1页编号：（）字号本科生毕业设计（论文）题目：姓名：学号：班级：装煤机设计（行走部）中国矿业大学2011届本科生毕业设计第2页中国矿业大学本科生毕业论文姓名：学号：学院：机电工程学院专业：机械工程及其自动化论文题目：装煤机设计（行走部）专题：指导教师：职称：二O一一年六月徐州中国矿业大学毕业设计任务书中国矿业大学2011届本科生毕业设计第3页学院机电工程学院专业年级学生姓名任务下达日期：2011年2月21日毕业设计日期：2011年2月21日至2011年6月17日毕业设计题目：装煤机设计（行走部）毕业设计专题题目：毕业设计主要内容和要求：设计适用于巷道断面5m2以上的装煤机（物料硬度，平均生产能力100m3/h以4f上）。在进行整机总体方案论证的基础上，重点完成装煤机的行走部设计。绘制相关设计图纸3.5张（折合0号）左右；按照学校及学院有关规定，撰写毕业设计说明书一份，正文部分不少于60页；中英文摘要400字左右；外文翻译一篇（中文字数3000字左右）；查阅相关文献25篇左右，其中外文文献不少于2篇。院长签字：指导教师签字：中国矿业大学2011届本科生毕业设计第4页中国矿业大学毕业论文指导教师评阅书指导教师评语（基础理论及基本技能的掌握；独立解决实际问题的能力；研究内容的理论依据和技术方法；取得的主要成果及创新点；工作态度及工作量；总体评价及建议成绩；存在问题；是否同意答辩等）：成绩：指导教师签字：年月日中国矿业大学2011届本科生毕业设计第5页中国矿业大学毕业论文评阅教师评阅书评阅教师评语（选题的意义；基础理论及基本技能的掌握；综合运用所学知识解决实际问题的能力；工作量的大小；取得的主要成果及创新点；写作的规范程度；总体评价及建议成绩；存在问题；是否同意答辩等）：成绩：评阅教师签字：年月日中国矿业大学2011届本科生毕业设计第6页中国矿业大学毕业论文评阅教师评阅书评阅教师评语（选题的意义；基础理论及基本技能的掌握；综合运用所学知识解决实际问题的能力；工作量的大小；取得的主要成果及创新点；写作的规范程度；总体评价及建议成绩；存在问题；是否同意答辩等）：成绩：评阅教师签字：年月日中国矿业大学2011届本科生毕业设计第7页中国矿业大学毕业论文答辩及综合成绩答辩情况回答问题提出问题正确基本正确有一般性错误有原则性错误没有回答答辩委员会评语及建议成绩：答辩委员会主任签字：年月日学院领导小组综合评定成绩：学院领导小组负责人：年月日中国矿业大学2011届本科生毕业设计第8页摘要本文是进行装煤机行走部的设计，所设计的装煤机主要用于煤矿井下的坡度不大于16o的煤及半煤岩巷道。根据装煤机生产能力、行走速度、整机重量和巷道工况条件，设计满足整机稳定性要求及具有良好通过性的行走装置结构方式和参数。包括履带条数及履带布置方式、履带行走装置轨距、履带接地长度及驱动轮、导向轮间距离、履带驱动轮齿数、履带节距、履带板宽度、支重轮数量、直径及间距、履带架设计，以及选取满足整机动力性要求、稳定性要求的电机类型、行走泵和行走马达的型号。根据行走马达和行走装置的综合要求，设计满足传动速度转化、传动扭矩转化的行走减速器。包括传动比的计算、减速器类型的确定、所选传动类型的各主要参数。再进行主要零件，如驱动轮轴、导向轮轴的设计和校核及主要花键和轴承的校核。最后列出常见问题故障的产生原因及维修保养措施。关键词：装煤机；履带；履带架；减速器中国矿业大学2011届本科生毕业设计第9页ABSTRACTThisarticleismainlyaboutthedesignofcoalloadertravelunitusedincoalminewiththeslopenotgreaterthan16o.Basedonthecoalloadercapacity,walkingspeed,thewholeweightandworkingconditionsofroadway,designingthetraveldevicewhichmeettherequirementsofstabilityofthewholemachineandhasagoodThroughperformance.Includingthenumberandthelayoutsectionofthetrack;gaugebetweenthetracks;thelengthoftrackattachedtothegroundandthedistancebetweenthedrivingwheelandtheguidewheel;theteethofthedrivingwheel;thetrackpitch;trackwidth;number,diameterandspacingofsupportingwheels;trackframe.Andselectingthemotortype,walkingmotorandwalkingpumpthatmeetthewholerequirementsofpowerandstability.Accordingtothecomprehensiverequirementsofthewalkingmotorandwalkingdevice,designthereducerthatmeetstherequirementsofconversionoftransmissionspeedandtransmissiontorque.Includingthetransmissionratios,determinetothereducertype,andtheselectionofthetypeofthemainparametersdriving.Then,checkanddesignthemajorpartssuchasthedriveaxle,steeringwheelaxleandverificationmainsplineandbearing.Finally,commonproblemsandmaintenancemeasuresarelistedcausesoffailures.Keywords：coalloader;tracks;trackframe;reducer中国矿业大学2011届本科生毕业设计第10页目录1.绪论11.1选题的意义11.2装煤机的发展过程、方向及趋势11.3装煤机的种类及各自优缺点21.4本设计的主要内容52.基本参数与方案论证62.1原始设计参数62.2行走部方案论证63.行走装置参数计算93.1履带行走装置结构参数的计算93.1.1牵引力计算93.1.2履带的设计93.1.3主动链轮的设计113.1.4支重轮设计133.1.5导向轮和张紧装置的设计143.1.6履带架设计153.2履带行走装置工作参数确定163.2.1主动链轮的转速163.2.2爬坡能力163.2.3转向半径的确定174.行走部液压系统计算184.1马达的选型184.1.1计算马达输出转矩184.1.2初选压力184.1.3计算马达的排量184.1.4计算马达的流量194.2行走液压泵选型194.2.1液压泵的输出流量194.2.2液压泵的公称排量194.2.3液压泵的最大工作压力194.3液压系统总体设计194.3.1装煤机液压系统的基本组成及其基本要求194.3.2液压系统方案214.4装煤机液压系统分析21中国矿业大学2011届本科生毕业设计第11页4.4.1装煤机的液压系统原理图214.4.2装煤机液压系统各主要回路的分析224.5泵的参数计算及电机的选型224.5.1计算泵的总流量224.5.2电动机的选择235.行走减速器设计245.1传动方案和传动比设计245.1.1传动方案245.1.2传动比计算245.1.3传动比分配245.2传动齿轮中心距和模数计算265.3.1计算A-G传动的实际中心距和啮合角275.3.2计算G-B传动的中心距和啮合角275.3.3几何尺寸计算285.4验算行星轮传动的接触强度和弯曲强度295.4.1确定计算公式中的其它系数295.4.2A-G传动接触强度验算315.4.3A-G传动弯曲强度验算315.4.4验算G-B传动的接触强度和弯曲强度325.5行星齿轮减速器主要零件设计325.5.1行星架设计325.5.2输出轴设计335.6行星齿轮减速器传动齿轮图纸335.6.1太阳轮图纸345.6.2行星轮图纸345.6.3内齿圈图纸345.6.4各齿轮参数356.关键零部件的设计366.1轴的设计与校核366.1.1驱动轴的设计与校核366.1.2导向轮轴的设计396.1.3支重轮轴的设计406.2花键的设计与校核416.3相关重要轴承的设计选型与校核427.机器的使用与维护437.1操作程序437.2使用注意事项43中国矿业大学2011届本科生毕业设计第12页7.3维护保养与故障排除437.3.1日常维护保养437.3.2定期维护保养437.4电气装置477.5机器的解体、安装与调试477.5.1解体477.5.2井下安装487.5.3安装后检查和调试487.6机器的调整487.6.1调整方法487.6.2各回路工作压力调整方法498.工作总结50参考文献51外文参考文献及翻译52致谢67中国矿业大学2011届本科生毕业设计第13页1绪论1.1选题的意义随着现代科技的不断发展、进步，矿用机械的科技水平也有了进一步的提高。装煤机就是近几年发展起来的新型矿用装煤机械，主要用于煤矿井下的坡度不大于16o的煤及半煤岩巷道中作业。装煤机适用于煤矿炮掘工作面、地面煤场的矿物装载、转运和露天煤矿开采。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。即可在有瓦斯、煤尘或其他爆炸性混合气体的巷道中作业使用，也可用于地面煤场做装载和露天煤矿开采。由于露天煤业具有生产效率高、开采成本低、安全性高、全部机械化开采的特点，因此露天煤业得到了蓬勃发展，霍林河、伊敏、元宝山、准格尔和平朔已是我国建立的五大露天煤矿基地，而装煤机是露采的重要设备之一，目前我国煤矿煤巷掘进装载机械化水平还较低，因而该机组具有较大的推广应用前景；特别是该机功能齐全它能保证机器工作安全性，可在煤及瓦斯突出和瓦斯突出危险区安全使用，故完全可替代耙斗装载机。按目前市场预测年需量约100台。装煤机操纵灵便，具有良好的适应性和过载保护能力；机载电气起动器具有多项保护功能和显示。除必备功能外还设有开机预警，前后照明，装、卸载点喷雾降尘，液压系统可为液压锚杆铝机提供动力源等。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装煤机的发展过程、方向及趋势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，中国矿业大学2011届本科生毕业设计第14页最大卸载高度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，AndersonMavor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。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。1.3装煤机的种类及各自优缺点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。（见图1.1）现就几种典型的装煤机做简单的介绍。一、耙斗式装煤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15200m3/h，配以矿车或箕斗进行装煤。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500550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，考虑到结构紧中国矿业大学2011届本科生毕业设计第15页凑，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。二、铲斗装煤机该机适用于有瓦斯、煤尘爆炸危险的矿井中掘进平巷时进行装煤要求巷道的高度不小于2.5m，宽度在3m以上。用于中小断面巷道掘进的装载作用，生产能力一般为15140m3/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。该机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。三、侧卸式装煤机该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。该机特点：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。四、连续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200t/h该机特点：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。中国矿业大学2011届本科生毕业设计第16页a.星轮式装煤机b.蟹爪式装煤机c.立爪式装煤机中国矿业大学2011届本科生毕业设计第17页d.立扒爪式装煤机图1.1装煤机分类1.4本设计的主要内容装煤机行走部设计的成功与否有许多因素。其中最重要的是行走马达的选型、行走变速器的设计、履带及其辅助装置的设计，因此本设计主要涉及以下内容：（1）煤机生产能力、整机重量和巷道工况条件，研究装煤机履带行走装置行驶力学，计算出装煤机工作阻力；以及提供的使用的电机类型、提供所用的行走泵的型号，选取满足整机动力性要求、稳定性要求的行走马达的型号、主要参数。（2）根据行走速度、巷道的地面条件的要求，设计满足整机稳定性要求及具有良好通过性的行走装置结构方式及参数。包括:履带条数及履带布置方式;履带行走装置轨距、前后履带中心距、履带接地长度及履带驱动轮、导向轮间距离;履带驱动轮齿数、履带节距;履带板宽度;支重轮数量、直径及间距。根据行走马达和行走装置的综合要求，设计满足传动速度转化、传动扭矩转化的行走减速器。包括：传动比的计算；减速器类型的确定；所选传动类型的各主要参数中国矿业大学2011届本科生毕业设计第18页2.基本参数与方案论证2.1原始设计参数生产能力：100t/h适应巷道断面：5爬坡能力：16行走速度：10m/min平均接地比压：0.1Mpa2.2行走部方案论证在行走装备中兼有装煤机的支撑和运行两大功能，因此装煤机行走装置尽量满足以下要求：1.应有较大的驱动力，是装煤机在软湿或高低不平巷道路面上行走时具有良好的通过性能、爬坡性能和转向性能。2.在不增大行走装置高度的前提下使装煤机具有较大的离地间隙，提高其不平地面的越野性能。3.行走装置具有较大的路面支撑面积和较小的接地比压，以提高装煤机的稳定性。4.装煤机在斜坡下行时不发生下滑或超速溜坡现象，以提高的安全性。5、行走装置的外形尺寸应符合巷道运输的要求。一、行走部按结构可分为履带式和轮胎式两大类。(1)履带式行走装置的特点是，驱动力大,通常每条履带的驱动力可达机重的35%45%，接地比压小（40150kPa），因此越野性能及稳定性好、爬坡能力大（一般为50%80%，最大的可达100%），而且转弯半径小，灵敏性好。但履带式行走装置制造成本高，运行速度低，运行和转向时功率消耗大，零件磨损快。(2)轮胎式行走装置与履带式相比，优点是运行速度快、机动性好，运行时轮胎部损坏路面，因此轮胎式在地面中受到欢迎，缺点是接地比压大，爬坡能力小。考虑到装煤机的实际工况，因此在此次设计中，装煤机行走选取履带行走方案。履带行走装置是由“四轮一带”（即驱动轮、导向轮、支撑轮、拖轮、履带）、张紧装置、缓冲弹簧、行走机构行走架（底架横梁履带架）组成的。装煤机运行时驱动轮在履带的紧边产生拉力驱动段及接地段，企图把履带从支重轮下拉出，由于支重轮下的履带与地面间有足够的附着力，阻止履带的拉出，迫使驱动轮卷动履带，导向轮在把履带铺设在地面上，从而使装煤机支重轮沿着履带轨道向前运行。如图2.1，图中1为导向轮，2为支重轮，3为履带，4为拖轮，5为驱动轮。中国矿业大学2011届本科生毕业设计第19页图2.1装煤机行走部二、传动方案本机行走部采用液压传动，因为传统电动机减速器虽然传动效率高，但是布局受到空间位置的影响较大，不适应在巷道中狭窄的空间环境，而且液压传动可以提供很大的动力，满足装煤机的生产要求，故有以下两种方案：方案一：液压泵站低速马达驱动轮；优点是布局有很大的灵活性，适合矿井复杂的工况；可以实现无级调速；操作方便，便于控制；便于检修；功率大等。缺点是传动效率偏低；存在泄漏、污染的的问题。而且国内的液压元件质量不能满足设计要求。方案二：液压泵站液压马达行星减速器驱动轮。优点是传动效率较高，适用范围广，使用寿命长等，而且相关技术成熟。缺点是多级传动结构复杂检修困难，布局受到空间位置的限制，传动功率不够大等。考虑到行星减速器体积很小，而且传动比大的优点以及国内现有的技术水平和矿井下实际空间环境，本设计选择方案二。三、履带行走装置结构方案履带行走机构可分为动力装置内置式和动力装置外置式。前者是履带行走动力装置内置在履带架中，后者是是履带行走动力装置外置于履带架一侧，一般多在内侧。四、装载部方案装载部可以选择星轮式、蟹爪式、扒爪式等，考虑到实际使用时的巷道空间和装煤效率，本机采用星轮式装载部。五、运输部运输部刮板链采用边双链。六、液压系统总体设计串联油路的特点是工作时可以实现两个以上的元件的复合动作，这时泵的工作压力等于同时工作的各执行元件的负载压力的总和。但是外负载较大时，串联执行元件很难实现复合动作。并联油路的多路换向阀既可以控制执行元件单动，又可以实现复合运动。根据串并联回路特点，本设计液压系统采用并联油路。中国矿业大学2011届本科生毕业设计第20页液压系统动力由电机供给，通过泵站传动部驱动二台齿轮泵，分别向装载回路，行走回路，运输回路供油。操作部分由换向阀组、平衡阀组、制动阀组、操纵阀板等组成，所有换向阀均采板式连接，简化管路，方便拆装和维修。中国矿业大学2011届本科生毕业设计第21页3行走装置参数计算3.1履带行走装置结构参数的计算（1)行走装置外廓尺寸应当与配套的工作装置和协调不防碍工作装置工作；（2)行走装置的支承面积应保证比压力不超过该种土壤的允许值；（3)保证装煤机作直线运行时阻力较小；（4)满足装煤机的转向要求，并且操纵简单轻便；（5）满足装煤机的稳定性要求；（6）满足装煤机的操纵性要求；（7）行走部件的布置，应当保证装煤机履带支承面上的压力分布均匀；（8）保证驾驶尽乘坐舒适并有良好的视野；（9)修理、保养方便。重型机器的自重和工作载荷通过履带传递到地面上，履带在运行时的比压力决定了重型机器的通过性。履带的条数和履带总接地面积由重型机器重量和地面允许的接地比压所决定。3.1.1牵引力计算使用重量决定了在一定路面条件下所能发挥的最大牵引力，因此，它的值主要取sW决干配套工作装置作业时的总阻力，应当联系到装煤机的工作场所，计算在一定作业条件下上坡与下坡的牵引力，分析它们之间的合理匹配关系。根据现有装煤机型号，预先设定装煤机总重为9.5t。根据统计，与满足以下公式：Ws/=（3-s0.75.8:1）考虑到装煤机的实际工况此系数选择0.75kN4.9316.s故行走部的牵引力也应接近满足此数值。3.1.2履带的设计（1）履带条数m确定装煤机是采用双履带行走装置，还是采用多履带行走装置，主要是根据初步估算的机体重量来确定，根据机体的重量参考表3-1下选择履带条数表3-1履带条数选型重型机械重量/kN270,则取30.按接触强度初算中心距公式：（5-7）32lim48(1)AIaHKTuu32.450(.5)61.8mm86.4模数：（5-8）2IagmZ86.435.015.3各齿轮参数计算中国矿业大学2011届本科生毕业设计第40页5.3.1计算A-G传动的实际中心距和啮合角ag取模数，则实际中心距：5Immm5()(1420)852IagIagmZ因是直齿轮高变位，则：86.3.65agIagIY考虑到实际的加工精度，可以通过加大装配中心距的方式把的值抵消，得到所要的设ACIY计传动比，而不增加加工成本。因此：=0agIY85coscoss20coIag20AC5.3.2计算G-B传动的中心距和啮合角gb实际中心距：（5-9）()2IgbImaZmm5087.5因为中心距变动系数：6.43.0.2134gbIgbIaYm考虑到实际的加工精度，可以通过减小装配中心距的方式把的值抵消，得到所要的设agIY计传动比，而不增加加工成本。同上，20,cossGBGB5.3.3几何尺寸计算（1）分度圆直径：mm51470aIIadmZmm2ggmmbIIb（2）齿顶高：采用高变位，因，所以太阳轮和行星轮取正变位，内齿轮取正变位，3.54baXi即。0,12AGB中国矿业大学2011届本科生毕业设计第41页mm*()(10.4)57aAIAIhXmmmGIGIIBaaBIh)(*式中：2*7.51abXZ2.(0.).155mm(1.)3.8aBIh（3）齿根高：mmIAafAImXc)(*(10.254).25mmIGfGIh.mmIBafBIc)(*()6.87（4）齿高：mm74.251.AIaIfAIhmmGIIfGImm3.860.7BIaIfBI（5）齿顶圆直径：mm274aAIIaAIdhmm101GIIGImm53.8267.aBIIaBI（6）齿宽：（5-AIdIb10）为齿宽系数，齿轮相对轴承为对称布置，查得d8.0dmm0.8756AImm1GIbmm4BI5.4验算行星轮传动的接触强度和弯曲强度中国矿业大学2011届本科生毕业设计第42页强度计算所用公式同定轴线比较传动，但确定和所用的圆周速度用相对于行星VKZ架的圆周速度：（5-41()06AIxIdniV11）=m/s17()4.20.06动载系数：（5-93.AVZuK12）0186./52.1.查得：0VZ5.4.1确定计算公式中的其它系数使用系数：1AK齿间载荷分布系数：FHK,弯曲强度计算时，FbF)(接触强度计算时，HH1式中，和-齿轮相对于行星架的圆周速度及大齿轮齿面硬度对的影响系FHXV2BFK数，及按表选取75.0F齿宽和行星轮数目对和的影响系数对与圆柱直齿或人字齿轮行星传动，如bKH果行星架刚性好，行星轮对称布置或者行星轮采用调位轴承，则使太阳轮和行星轮的轴线偏斜可以忽略不计。3079.68.0AIad由图查得：15.)1(,FbK70H齿间载荷分布系数及也用上节中的公式计算出，但算出的数值可能偏高，另外HKFNGW型和NW型行星齿轮传动的内齿轮宽度与行星轮分度圆直径的比值小于或等于1时，可取及HF求齿间载荷分配系数及，先求端面重合度HF（5-)tan(t)tan(t21221zz13）中国矿业大学2011届本科生毕业设计第43页式中：347.5.86907arcossarco1aAId819.rrs2aCIa则：)20tan3(ta20)tn3.4(t19a=697.697820=1.9381因为是直齿轮，总重合度，所以：r2501.38.145.0.rFHK节点区域系数：HZ)8(03.式中：271(84Y)CACAZXY029(.0.(所以：53.)8(3)71842HZ弹性系数：EZ28.196(mNrE接触强度计算的重合度系数：27.0394.14Z接触强度计算的螺旋角系数：cos取最小安全系数1minHS因为当量循环次数则：705eN1N润滑剂系数：考虑用N46(30号)机械油作为润滑冷却剂，取.LZ930LZ粗糙度系数：9.0RZ齿面工作硬化系数：取；WW接触强度计算的尺寸系数：X1X5.4.2A-G传动接触强度验算（1）计算接触应力：H（5-ZKubdFEHVAtH1114）1827.01953.21086.0526.163.07852中国矿业大学2011届本科生毕业设计第44页)(452.92mN（2）计算许用接触应力：HP（5-XWRVLNZSZminl15）及强度条件：liminHXWRVLNHHZ则：lim2786.5419.03.1452HN计算结果显示接触强度通过，使用40Cr渗碳淬火，安全裕度更好。5.4.3A-G传动弯曲强度验算：齿根应力为：（5-)(2YKbFSaFFVAMnt16）式中：齿形系数；查得FaY72.1FaY53.Fa应力修正系数；查得；S5S621S弯曲强度计算的重合度系数，K65.08.1725.07.25.0Y弯曲强度计算的螺旋角系数因为是直齿；取YY故：165.027.10.13.021amdTAIF=.485.776=383.78782N考虑到受力不平衡性，齿根的最大应力：)(5.74.178.35.12maxmNF由强度条件，即：axPaxinlFFSTPY得：2minaxlim5.402.157YSTFF40Cr调质、表面渗碳淬火后，。A-G传动弯曲强度验算也通过。li64N中国矿业大学2011届本科生毕业设计第45页5.4.4验算G-B传动的接触强度和弯曲强度（1）根据A-G传动的来确定G-B传动的接触应力HHCB因为G-B传动为内啮合，所以：05.3261GBZu6.1.HCB2108.2905.30549mN（2）核算内齿轮材料的接触疲劳极限limH由，有HCBPinlimXWRVLNCBSZ2548.3219.053.16182mN40Cr调质钢，则内齿轮用40Cr调质钢，调质硬度2lim4650mH，接触强度符合要求。3270B（3）弯曲强度的验算只对内齿轮进行验算，计算齿根应力，其大小和A-G传动的外啮合一样，即：278.3NF2max5.74NF由强度条件，得：maxP2inli793.16mYSTF40Cr号调质钢，所以G-B传动中的内齿轮弯曲强22li5793.160F度也符合要求。5.5行星齿轮减速器主要零件设计5.5.1行星架设计行星架是行星传动装置中的主要构件之一，行星架的结构设计和制造对行星轮间的载荷分配以及传动装置的承载能力、噪声和振动等有很大影响。行星架的合理结构应该是重量轻，刚性好，便于加工和装配。在此选用双侧板整体式结构，材料选用ZG40Mn，整体铸造，经退火和调质处理后，链连接出进行淬火，硬度HB180220，此设计的行星:架如下图所示：中国矿业大学2011届本科生毕业设计第46页图5-2行星架5.5.2输出轴设计输出轴通过螺栓与行星架连接，并通过花键与驱动轴连接，直径最小段取为50mm，设计的输出轴如下：图5-3输出轴5.6行星齿轮减速器传动齿轮图纸通过前部设计计算，为了方便后期作图，装配应此将行星轮传动中，行星轮G，太阳轮A,内齿圈B的设计图纸，和主要参数汇总，如下所示：5.6.1太阳轮图纸中国矿业大学2011届本科生毕业设计第47页图5-4太阳轮5.6.2行星轮图纸图5-5行星轮5.6.3内齿圈图纸中国矿业大学2011届本科生毕业设计第48页图5-6内齿圈5.6.4各齿轮参数表5-1各齿轮参数齿轮太阳轮行星轮内齿轮模数555齿数142055压力角202020分度圆直径70100275齿顶高773.85齿根高4.254.256.875齿宽565554中国矿业大学2011届本科生毕业设计第49页6关键零部件的设计6.1轴的设计与校核轴是组成机械的一个重要零件。它支撑着其他转动件回转并传动扭矩，同时它又通过轴承和机架联接。所有轴上零件都围绕轴心作回转运动，形成了一个以轴为基准的组合体-轴系部件。所以，在轴的设计中，不能只考虑轴本身，还必须和轴系零、部件的整体结构密切联系在一起。考虑到在整个连续装煤机行走部设计中，关键的轴设计与校核主要由以下三个部分：（1）驱动轴的设计与校核；（2）导向轮轴的设计与校核；（3）支重轮轴的设计与校核。6.1.1驱动轴的设计与校核（1）初步估算轴的直径初步估算轴的直径，选取45号钢作为轴的材料，调质处理（6-3min5Td1）式中，为驱动轴的传动扭矩，=1352Nm=1352000NmmT为轴的许用转应力Nmm-1,常见的零件的许用应力值如下所示:表6-1常见材料的许用应力因此：=55.mind:3512042877mm考虑到此轴在整个行走部的重要作用，为了满足较高的安全性，因此确定；=60mm。1d（2）确定驱动轴结构方案，如下图：轴的材料Q235,203545Cr18Ni9Ti40Cr35SiMn,38SiMnMo2Cr13,42SiMn,20CrMnTi2mN1220:20303040:1525:4052:A16013513511811810714812510798中国矿业大学2011届本科生毕业设计第50页图6-1驱动轴（3）驱动轴的校核求作用在齿轮上的力：转矩：NmmNmm15047T21350T圆周力：N214867.8tFdN30.92t径向力：N1an67.tan04.15rtN218952387rtF求轴承反力，受力示意图如下：图6-2轴承受力图中国矿业大学2011届本科生毕业设计第51页H水平面：NN1568.0HR2156HRV垂直面：NN74V8.07Va.求齿宽中点处弯矩，考虑轴的宽度，因此选取校核主动链轮段齿宽的弯矩H水平面：NmmNmm180.961HM293HMV垂直面：NmmNmm42V16.054V合成弯矩M：NmmNmm153.28扭矩T：Nmm0Tb.按弯扭合成强度校核轴的强度当量弯矩，取折合系数，则齿宽中点处当量弯矩22Tca6.0Nmm221543.81359765.41caMNmm269.83轴的材料为45号钢，调质处理。查表得，材料许用应力2640mNb2160mNb轴的计算应力为：bcacaNdM123321174.26.09765.0因此轴的校核合格，轴满足预定要求。c.弯矩图和扭矩图如下：中国矿业大学2011届本科生毕业设计第52页图6-3弯矩图6.1.2导向轮轴的设计（1）初步估算轴的直径选取45号钢作为轴的材料，调质处理（6-3min5Td2）式中：为导向轮轴的传动扭矩，（r为导向轮半径）TsTW=69825108.5中国矿业大学2011届本科生毕业设计第53页=757601.25Nmm为轴的许用转应力Nmm-1,常见的零件的许用应力值如下所示:3min4025.7615Td得：=45.58mm，考虑到实际的强度要求，选择=50mmmindmind（2）确定轴的结构方案图6-4导向轮轴结构各轴段直径和长度：1段：直径取轴的最小直径mm，长度=32.5mm。150d1l2段：安装滑动轴承，按照根据GB/T2509-81，可知：直径mm，长度等于轴承260d的宽度止推垫，mm。264.l3段：用于止推垫的轴向定位，取定位轴肩高度mm，则轴环直径mm，长度等0h38于mm。1.5l4段：直径mm，长度mm。420d426.5l5段：直径mm，长度mm。515136.1.3支重轮轴的设计（1）初步估算轴的直径选取45号钢作为轴的材料，调质处理：（6-3min5Td3）式中：为导向轮轴的传动扭矩，因此等于紧边的张紧力，所以T=524485.52NmmTmaxH为轴的许用转应力Nmm-1,常见的零件的许用应力值如下所示。中国矿业大学2011届本科生毕业设计第54页3min4052.85Td得：=40.3225mm，考虑到实际的强度要求，支重轮采用的是八个同面共同工作，因mind此选择=40mm。（2）确定轴的结构方案图6-5支重轮轴结构确定各轴段的直径和长度：1段：直径取轴的最小直径mm，安装轴座长度等于轴座的宽度，其宽度mm，140d30Bmm。30l2段：安装滑动轴承，直径mm，长度等于轴承的宽度加止推垫的厚度，25mm。79.5