矿车清理机的毕业论文.doc

第一章 概述1.1设计矿车清理机的目的和意义矿车结底是各类矿山运输中普遍存在的问题，危害很大，特别是冬季问题尤为突出。据统计结底量一般为10%15%，严重时可达40%，这不但不能充分发挥矿车的装载效能，而且还造成人力、电力、设备的严重浪费，降低了矿井的运输能力及矿车的使用效率，影响矿井生产水平的提高，增加了运输成本，成为煤矿挖潜增产中带有普遍性和急需解决的问题，为了解决以前没有任何清车设备，仅依靠人力用敲刨、锤砸，风镐打粘结在矿车上的物料，不仅劳动强度大，需设置几十人甚至上百人的清车队伍，效率极低，清车不彻底，而且对矿车损坏严重，经常造成矿车变形、开焊。因此，本设计的目的就在于此，能够最大程度最小消耗的基础上完成对矿车结底的清除。 1.2国内外清车机的发展概况目前所出现的矿车清理技术可以归为两大类，一类是研究矿车结底的机理，探讨防止和减少矿车结底的方法措施；另一类是不研究矿车结底的机理，仅从力学的角度研究如何破坏矿车结底，多用机械的方法实现矿车结底的清除。对于第一类，目前出现的方法有，电渗法、化学法、加热法等，这些方法都取得较好的清车效果，但效率低，耗能大，所以应用较少。对于第二类，目前出现的方法有高压射流法、机械振动法、机械切削法。高压射流法：美国NBL公司生产有NC60000型高压水射流清车设备，80年代淮南谢家集一矿也曾采用了这种装置，该方法虽然有诸多优点，但对于缺水和寒冷地区井上不能使用，污染环境，清理后的水煤需要处理。如果采用气射流清车设备，压气能耗大、噪音大、灰尘大，所以这种方法目前应用很少。机械振动法：通过振动使粘结物料产生惯性力，同时使车底产生弹性变形，当达到粘结物与车底粘结的极限强度时，粘结物将逐渐剥落，达到清车目的。目前国内外常用的振动清理装置从传动形式上看，有电力机械振动、电磁振动、风力机械振动等。低频振动清车效果差于高频振动，而且噪音大，对矿车损害程度也较大。高频振动清车具有较好的综合使用性能指标，国内外在这方面也做了大量的研究工作，但无论从理论研究方面还是从试验研究方面，都不够完善，使用上还需要探索。机械切削法：该方法是利用金属钳、铲、滚筒对已结底物料强行清除。德国矿山采用了一种杜斯特罗公司制造的Tellus全自动清车机，采用刮刀进行刮削清理，其缺点是不能清理变形矿车，也不能清除边帮硬结层。俄罗斯爆矿机械化科研生产联合公司研制的联合清车装置，其工作机构由弹压刮刀、平面刮刀、钢刷组合而成，这种清车装置应用效果尚可以。目前国内机械切削法清车设备也比较多，如龙门式矿车清理机、液压铲板式矿车清理机等。图11 龙门矿车清理机 图12 液压铲板式矿车清理机这种清车机，清车方法简单，可以不另设清车路线，但已损坏矿车，矿车有变形时无法清理，且清车不彻底，清车后粘车率为1.5%3%。上述清车方法有些还正在为煤矿所用，但由于设备本身的局限性和一些客观因素的影响，这些方法均未得到更广泛的推广应用。另外，目前国内外很多矿山都采用了不同的清车机构来实现矿车的清理。例如：山西潞安矿务局五阳煤矿所采用的哭定时高频振动清车机、窑街矿务局一矿使用的电动低频震动清车机等。1.3立式旋耕式旋耕清车机与其它清车机的比较及立式旋耕式清车机的优点煤粉和矿车车底和车壁粘结这一问题几乎每一个使用矿车的地方都存在。目前国内外普遍采用的是被动清理的，主要有机械振动法、抓挖机、电磁振动法。高压水射流冲击等手段，这些方法使用起来都不够十分理想，大部分生产单位的清理方法是定期用人工镐抛，劳动强度大，占用工时多，而且由于矿车的有效容积变小，列车的运输能力降低，为此我们专门设计了立式旋耕式清车机。立式旋耕式清车机与其它的矿车清洗机相比较，不采用罐笼式的设计，不再专门设计罐笼，另外，此次设计的立式旋耕式清车机的刀具设计主要是参考农业机械中的旋耕机的模型，这种刀具应该会具有旋耕式刀具的一些优点，比如说，有很好的切削效果，有较好的碎煤结（土）的能力，另外，其它的矿车清洗机都需要有专门的设备才行，这就大大增加了清洗机的成本，比如，电力自动高频清车机、固定式高频振动清车机、电动低频振动清车机，风力自动高频清车机等都需要有振动发生装置，在煤矿下环境比较恶劣，必须的考虑安全问题，另外靠振动的话，矿车有可能会发生焊缝有疲劳裂痕和铆接损害的现象，若机架的焊接强度不高的话，受强烈振动易出现开焊现象，需要经常进行维修，工作时噪音大，构架大。电渗法清理矿车的话，主要是电渗作用在矿车车壁上形成一层液膜，这层液膜在存积物和车壁之间起一种润滑和隔离的作用，从而使残存物从车壁上脱落，但是有可能会损耗矿车，且需要较大的电能损耗，而且清理时间较长，比较复杂等，其它的清车机都是采用传统的清车方法，从清车效率上考虑，上述清车方法有些还正在为煤矿所用，但由于设备本身的局限性和一些客观因素的影响，这些方法均未得到更广泛的推广应用。立式旋耕式清车机在这个时候就显示出自己独特的的优势来，立式旋耕式清车机不需要清车专线和清车场地，也不需要挖掘地基，不需要专门的清车路线，可以安装在主运输干线上，且清车比较彻底，清车效率高，预计清车效率将到达85%左右。通过分析上述各种矿车清理设备的优缺点，结合煤矿中的矿车使用具体情况，我们提出研制“立式旋耕式清车机”，力求设计一种清车效率高，清除率高，适合煤矿具体情况，方便实用的矿车清理设备。第二章 设计方案的确定 2.1 方案的选定原则 本次设计主要应用在煤矿上的清车任务上,因此所用的数据选择及方案设定都将考虑到设计的合理性，另外就是在充分参考其他清车机的前提下，尽量的改进自己所设计的立式旋耕式清车机，使得此次设计能够到达预期的清车效果，当然，清车效率也是一项重要的参考对象。在此次设计中我们也将充分考虑煤矿的复杂和比较恶劣的环境，尽量避免任何危险的发生。在能充分挖成清车任务的前提下，尽可能的改进清车设备，使之成本最低，性能最好。 2.2 结构的总体设计（结构分析及工作原理） 2.2.1 总体结构分析在此次设计中将会有以下结构. 升降台 在液压系统的支撑及控制下，将实现升降，在平导轨上的移动；. 液压系统 液压系统将会安装在巷道内比较安全和不影响其它操作的巷道地面上，主要 实现升降台的快速，慢速进给，在行程开关的作用下，能够停在预定的位置；. 电动机及减速装置 主要是控制刀具的旋转；. 旋耕刀具 采用类似于农用机械中的旋耕式结构. 导轨 主要是实现升降台在水平面上的滑动；. 固定装置 将直接选用在煤矿上用于减速、制动的装置。2.2.2 工作原理 . 由操作人员将待清理矿车固定在固定位置（本来考虑在升降台上设计固定待清矿车的装置，可以随升降台上下移动，到达固定矿车的目的，后来又考虑到若煤粉在矿车底部粘结比较硬的话，清车就会产生一定的振动对升降台及整个清车装置的影响比较大，所以放弃这种想法）；. 按下工作启动按钮；. 升降台将在液压系统的控制下，以快进的方式下降到矿车煤结上部，此时刀具在电机的驱动下开始运动，在液压系统的驱动下，旋耕式刀具将进行进给切削，进行清洗步骤（刀具弧度与矿车底部弧度是一样的）,下降到预定位置时，将在液压系统的控制下，在矿车内进行横向进给，最后停止在预定的位置。此时，工作行程结束，刀具随升降台快退，退出至矿车上500mm处，至此，整个清车过程完毕；. 进行下一个清车步骤；. 若所用矿车清理完毕或将长时间不再进行清车，可以把刀具卸下，存放在其它地方。说明： A刀具的旋转与升降台的纵向及横向进给可以实现联动，也有点动开关，可以根据实际需要单独运动；B电机（控制刀具进行旋耕切削）和减速箱将各自单独放在一平台上（考虑到升降台在矿车内还要进行横向进给），控制部分及液压系统将放置在巷道地面安全地方，并供操作人员使用；C为防止整个装置的安全运转和防止损害矿车，车刀都将停止在距矿车车壁一定的距离(20mm)；D若矿车粘结不太严重时，可以直接通过此装置不进行清车过程，矿车内的残余煤将会随着下次的卸煤而得到清理；E是否安装洒水装置待定；F该清车装置的特点：操作安全方便，不占用巷道内多大的空间有固定矿车的装置，能有效的保护矿车该装置不需要挖掘地基，不需要铺设专门的清车轨道和线路只需要一个用于减速和制动的固定装置以及安装在矿车导轨两侧的支撑柱，不占用巷道内的有效空间。矿车不清理时可以直接通过该装置。第三章 传动部分设计计算3.1确定传动方案根据具体要求，由于设计产品中工作轴为立式，则考虑到传动方便程度与传动高效以及安装等方面的因素，可确定传动方案如图3-1所示： 1 电动机；2联轴器；3齿轮减速器；4轴承；5带轮；6旋耕刀图3-13.2 电动机选型电动机为系列产品。机械设计中需要根据工作机的工作情况和运动、动力参数，合理选择电动机的类型、结构形式、容量和转速，提出具体的电动机型号。3.2.1 电动机类型和结构形式的选择由于工作环境无特殊要求，所以选通用Y系列三相交流异步电动机。3.2.2 电动机功率的确定电动机的功率的选择是否合适，对电动机的工作和经济性都有影响，选择功率小于工作要求，则不能保证工作机的正常工作，或使电动机长期过载，发热大而过早损坏；选择功率过大则电动机价格高，能力不能充分利用，效率和功率因数都较低，造成浪费。由于工作机工作阻力无法确定，因此无法运用公式：来确定电动机额定功率。运用类比根据农业旋耕机械选用电动机，最终确定电动机功率=15kW。3.2.3 电动机转速的选择一般来说无特殊要求通常多选用同步转速1500 r/min 或1000r/min的电动机，这里选用1500 r/min的电动机。3.2.4电动机型号的确定由设计文献查出电动机型号Y160L-4其额定功率为15kW，满载转速1465r/min。 3.3减速器设计计算3.3.1 传动装置的运动和动力参数的计算（1）计算总传动比由电动机的满载转速和工作机主动轴转速可确定传动装置应有的总传动比为： i由传动方案可知，传动装置的总传动比等于各级串联传动机构传动比的连乘积，即 式中为各级串联传动机构传动比。 查简明机械设计手册初步确定各级传动比，一般要求圆柱齿轮传动，其传动比取值范围46，取=4 ；高速级圆锥齿轮传动比范围为3，取=1.5。（2）动力参数计算为进行传动零件的设计计算，应计算传动装置的运动和动力参数，即各轴的转速、功率和转矩。以总传动图为例，设分别为、轴和工作轴的转速（r/min）；分别为、轴和工作轴的功率（kW）；和分别、轴和工作轴的输入转矩（Nm）；和分别电动机轴和轴、轴和轴。轴和轴和轴与工作轴之间的传动比。按电动机轴至工作轴的顺序计算，可求得各轴的运动和动力参数如下：.各轴输入功率 = = = =其中: 为电动机输出轴功率 为联轴器的效率，取0.99为一对滚动轴承的效率，取0.99为一对圆锥齿轮传动效率，取0.95为一对圆柱齿轮传动效率，取0.96则 =150.99=14.85 kW=150.990.990.95=13.97 kW=150.990.990.950.990.96=13.27 kW=150.990.990.950.990.960.990.99=13 kW.各轴输入转速 =1465r/min =976.7 r/min = =240 r/min 式中为电动机轴满载转速（r/min）.各轴输入转矩 =9550=96.8 Nm =9550 =136.6 Nm =9550 =528 Nm=9550 =517.3 Nm3.3.2传动零件的设计计算及联轴器、轴承的选择.低速级渐开线圆柱齿轮设计计算 . 齿轮材料选择、精度等级、齿数确定选择小齿轮材料为40Cr（调质），硬度为280HBS，大齿轮材料为45钢（调质），硬度为240HBS，二者材料硬度差为40HBS。精度等级选用7级精度；试选小齿轮齿数20，大齿轮齿数80；.按齿面接触强度设计 由设计计算公式 A.确定公式内各计算数值a .试选载荷系数=1.3b. 小齿轮的转矩 =9550 =136.6 Nm c. 由手册确定齿宽系数 =1d. 查表材料的弹性影响系数=189.8 e. 按齿面硬度查的小齿轮的接触疲劳强度极限；大齿轮的接触疲劳强度极限。f. 由式 计算应力循环次数 g. 查手册取疲劳寿命系数=0.90: =0.95h.计算接触疲劳需用应力 取失效概率为1，安全系数S=1，由计算式 得 B. 计算a.试算小齿轮分度圆直径，代入中较小的数值。 =2.32b.计算圆周速度v v= m/s=3.66 m/sc.计算齿宽b d.计算齿宽与齿高之比 模数 齿高 e.计算载荷系数根据v=3.66 m/s，7级精度，由手册查得动载荷系数1.15直齿轮，查得使用系数查得7级精度，小齿轮相对支撑非对称分布时，由，查得：故载荷系数 K=11.1511.426=1.6399f.按实际的载荷系数校正所算得的分度圆直径，由计算式得 g.计算模数m 查手册取标准模数 m=4 C.圆柱齿轮的的主要参数及计算见表3-1图3-2大圆柱齿轮结构尺寸图项目小齿轮大齿轮模数m=4分度圆直径压力角=齿数=20=204=80齿顶高=m=14=4齿根高全齿高齿顶圆直径齿根圆直径基圆直径齿距齿厚槽宽中心距齿宽， 齿根圆角半径0.38m=1.52表3-1D.大小圆柱齿轮结构设计如图3-2所示： 其中， （轴径已知） （查手册确定）小齿轮结构设计如图3-3所示：图3-3小圆柱齿轮结构尺寸图.高速级圆锥齿轮的设计计算齿轮材料选择查手册大小锥齿轮材料均采用40，小齿轮渗碳回火或氰化，硬度为HRC48-54;大齿轮调质，硬度为220-250.模数确定为了便于加工，锥齿轮采用和圆柱齿轮一样大小的模数，取m=4主要参数和几何计算见表3-2由于锥齿轮安装在高速级，所受转矩和力小于低速级圆柱齿轮所受转矩和力，所以当m=4时强度可满足。项 目 小齿轮 大齿轮齿数选取 =22由=1.522=33齿形角10.2大端端面模数根据类比法初选去m=4分度圆直径=m=224=88=m=334=132齿顶高=m=14=4齿根高=（+）m=4（1+0.25）=5分度圆厚度sS=6.28齿顶隙C=m=0.254=15分度圆锥角=齿顶角齿根角齿顶园直径齿根园直径锥距R当量齿数顶锥角根锥角当量齿数分度圆半径当量齿轮齿顶园半径当量齿轮齿顶压力角重合度齿宽B（取整数） 此处B取25表3-2大小圆锥齿轮结构设计如图3-4所示 图3-4其中，小圆锥齿轮做成齿轮轴，具体结构尺寸详见高速轴的结构设计。大圆锥齿轮设计根据与其配合的轴、小齿轮、键以及前面已计算出的齿轮参数来确定其结构尺寸，如图上图所示。.轴系部件设计低速轴的设计计算选定轴的材料为40Cr，调质处理。求输出轴上的动力参数=150.990.990.950.990.96=13.27 kW= =240 r/min =9550 =528 Nm初步确定轴的最小直径先按式初步估算轴的最小直径，选取轴的材料为45钢调质处理。查手册，取，于是得且由于，同时轴上由两个键槽，所以轴经需要扩大14，则 圆整后输入轴的最小直径显然是安装联轴器处轴的直径，为了使所选的轴直径与联轴器的孔径相适应，故需同时选取联轴器型号。联轴器的计算转矩，由于转矩变化小，查手册取，则：按照计算转矩Tca应小于联轴器公称转矩的条件，查标准GBT4323-2002，选用LT9型弹性柱销联轴器，其公称转矩为1000Nm。半联轴器的孔径d=48mm，故取dA=48mm；半联轴器长度L=112mm，半联轴器与轴配合的毂孔长度L1=84mm。轴的结构设计A拟订轴上零件的装配方案如下图3-5所示 图3-5B 根据轴向定位的要求确定轴的各段长度和直径.a.为了满足半连轴器的轴向定位要求，轴段左端需制出一轴肩，故取B段的50mm，右端用轴端挡圈定位。半连轴器与轴配合的轮毂长度为=84mm，为了保证轴端挡圈只压在半连轴器上而不压在轴的端面上，故A段的长度应比略短一些，现取LA=82mmb.初步选择滚动轴承，因轴承同时受有径向力和轴向力的作用，故选用角接触球轴承。参照工作要求并根据50mm，由轴承产品目录中初步选取接触球轴承7011C型，其尺寸dDB=55mm90mm20mm，故=55mm。左端轴承采用轴肩定位，由手册上查得7011c型轴承的定位轴肩高度为h=4mm。所以取. c.取安装齿轮处的轴段F的直径，齿轮的左端采用套筒定位，已知齿轮轮毂的宽度为62mm，为了使套筒端面可靠的压紧齿轮，此轴段应略小于轮毂宽度，故取LF60mm。齿轮的右端采用轴肩定位，轴肩高度h6mm，则轴环处的直径dE69mm。取齿轮距箱体内壁的距离为10mm,则=32mm。d.轴承端盖的总宽度为12mm，根据轴承端盖的装拆以及便于对轴承添加润滑油的要求，取端盖的外侧面与半连轴器右端面间的距离L=20mm，故取LB32mmf 轴环宽度，得=10mm；轴环至左端轴承距离初步确定为38mm至此，已初步确定了轴的各段直径及其长度。C. 轴上零件的轴向定位齿轮、半连轴器与轴的轴向定位均采用平键连接，按dA48mm由手册查的平键截面bh=14mm9mm，键槽用键槽铣刀加工长为65mm，半连轴器和轴的配合为，故选择齿轮轮毂与轴的配合为。同样齿轮与轴的连接，选用平键bh=18mm11mm，同时为了保证齿轮与轴配合有良好的对中性。滚动轴承与轴的定位是由过渡配合来保证。此处轴的选择直径尺寸公差为m6。D.确定轴上圆角和倒角尺寸 取轴端倒角为1，圆角为R=5 高速轴的设计计算求输入轴上的功率P1、转速n1和转矩T1由总体设计知：=150.99=14.85 kW=1465r/min=9550=96.8 Nm初步确定轴的最小直径按初步计算轴的最小直径，选取轴的材料为40Gr调质处理。根据参考资料，取，于是得由于键的存在，直径扩大1.14倍，即 29.6mm传动齿轮为锥齿轮时，按初论小端尺寸计算而得的e1.6m时，均应当将齿轮和轴做成一体，经验证一周需要做成齿轮轴。轴的结构图3-6所示图3-6其中，轴上A、B处轴承选用角接触球轴承，型号分别为7010C和7011C。轴上键槽根据标准键设计，标准键选用，长宽高=76128.中间轴I的设计计算选定轴的材料为40Cr，调质处理。求输入轴上的功率P2、转速n2和转矩T2由总体设计知：=150.990.990.95=13.97 kW=976.7 r/min=9550 =136.6 Nm 初步确定轴的最小直径按机械设计中式（152）初步计算轴的最小直径，选取轴的材料为40Cr调质处理。根据资料，取，于是得同理由于，同时轴上由两个键槽，所以轴经需要扩大14，则 ，圆整 轴上轴承选择与高速轴一样，选用角接触球轴承，代号为7007C d=35mm键槽选用，宽高=128 其中键槽长度根据轴的结构尺寸，查手册选取标准系列，如图3-7所示分别为45和56。.轴的结构如图3-7所示图3-2轴的结构尺寸是综合考虑轴上零件尺寸、以及与标准件相互配合等因素来确定，轴的详细零件图另附零件图图纸一张。3.2.3 轴的强度计算 （1） 低速轴的校荷.A. 轴上安装圆柱齿轮处受力计算 如图3-8所示 图3-8B. 从轴的结构图以及弯矩和扭矩图可以看出危险截面。计算出截面处的MH、MV及M的值列于下表。载荷水平面H垂直面V支反力F弯矩M总弯矩扭矩TC. 按弯扭合成应力校核轴的强度根据轴的弯扭合成强度条件，取，轴的计算应力前已选定轴的材料为40Cr，调质处理。由表15-1查得。因此，故安全。(2) 中间轴校核A.如图3-9所示； 其中查手册 取0.3图3-9B.从轴的结构图以及弯矩和扭矩图可以看出危险截面。计算出截面处的MH、MV及M的值列于表3-3载荷水平面H垂直面V支反力F弯矩M总弯矩扭矩 T表3-3C. 按弯扭合成应力校核轴的强度根据轴的弯扭合成强度条件，取，轴的计算应力前已选定轴的材料为40Cr，调质处理。由表15-1查得。因此，故安全。3.2.4减速器结构尺寸及附件 .减速器的箱体采用铸造（HT200）制成，采用剖分式结构为了保证齿轮佳合质量，大端盖分机体采用配合.机体为加肋，外轮廓为长方形，增强了轴承座刚度考虑到机体内零件的润滑，密封散热。因其传动件速度小于12m/s，故采用侵油润油，同时为了避免油搅得沉渣溅起，齿顶到油池底面的距离H为40mm为保证机盖与机座连接处密封，联接凸缘应有足够的宽度，联接表面应精创，其表面粗糙度为机体结构有良好的工艺性.铸件壁厚为10，圆角半径为R=5。机体外型简单，拔模方便.对附件设计 A 视孔盖和窥视孔在机盖顶部开有窥视孔，能看到传动零件齿合区的位置，并有足够的空间，以便于能伸入进行操作，窥视孔有盖板，机体上开窥视孔与凸缘一块，有便于机械加工出支承盖板的表面并用垫片加强密封，盖板用铸铁制成，用M6紧固B 油螺塞放油孔位于油池最底处，并安排在减速器不与其他部件靠近的一侧，以便放油，放油孔用螺塞堵住，因此油孔处的机体外壁应凸起一块，由机械加工成螺塞头部的支承面，并加封油圈加以密封。C 油标油标位在便于观察减速器油面及油面稳定之处。油尺安置的部位不能太低，以防油进入油尺座孔而溢出.D 通气孔由于减速器运转时，机体内温度升高，气压增大，为便于排气，在机盖顶部的窥视孔改上安装通气器，以便达到体内为压力平衡.E 盖螺钉启盖螺钉上的螺纹长度要大于机盖联结凸缘的厚度。钉杆端部要做成圆柱形，以免破坏螺纹.F 位销为保证剖分式机体的轴承座孔的加工及装配精度，在机体联结凸缘的长度方向各安装一圆锥定位销，以提高定位精度.3.2.5减速器机体结构尺寸减速器机体结构尺寸设计见表3-4项目参数计算值机座壁厚0.01（）+1=3.28，取8箱盖壁厚0.0085（）+1=2.878，取8箱座凸臂厚度b1.5=12箱盖凸缘厚度1.5=12箱座底凸臂厚2.5=20地脚螺钉直钉0.015（）1=4.312，取=12地脚螺钉数目n4轴承旁连接螺栓直径0.7=8.4箱盖与箱座连接螺栓直径0.5=4.2连接螺栓的间距l150轴承端盖螺钉直径0.5=4.2窥视孔盖螺钉直径0.4=4.8定位销直径d0.8=3.36至外箱壁距离20至凸缘边缘距离12轴承旁凸台半径凸台高度h根据低速级轴承外经确定以便于扳手操作为准大齿轮顶园与内壁距离1.2，取10齿轮端面与内壁距离，取10箱盖箱座肋厚m6.8轴承端盖外径=21=轴承孔直径轴承端盖凸缘厚度t（11.2）=5轴承旁边连接螺栓距离sS约等与表3-43.2.6. 润滑密封设计减速器内的传动零件和轴承都需要良好润滑,这不仅可以减少摩擦损失.提高传动效率,还可以防止锈蚀，降低噪声。对于二级圆锥-圆柱齿轮减速器，滚动轴承采用油润滑是由于齿轮其圆周速度大于1.5m/s而齿轮采用浸油池润滑的方式，牌号N150. 密封的表面要经过刮研。3.3带轮传动设计皮带轮设计参数如下：电动机功率=15kW ，=1500 r/min，传动比为1，一天运转时间10h，材料为HT150。确定计算功率由手册差的工作情况系数, 故选取窄V带带型。根据、由手册中“载荷G值”表确定选用spz型。确定带轮基准直径由表“V带轮的最小基准直径”和“表V带轮的基准直径系列”取主动轮基准直径=125mm，根据式，从动轮直径按式验算带的速度其中为带轮节圆直径，可用近似代换，单位mmn为带轮的转速，单位r/min。V带轮圆周速度，单位m/s m/s=9.8 m/s35 m/s 则带的速度合适确定窄V带的基准长度和传动中心距根据安装位置带轮中心距从两轴之间中心距为基准，则确定中心距，由前面数据可知，减速器轴至台1的高度 ，支撑板高度=260，台2厚度 s=25 电动机轴至台2的高度 H=160，则初步确定中心距=。验算中心距： 280800则合适。根据式 =2329+（125+125）+ =1050.5mm由表“V带的基准长度系列及长度系数”选带的基准长度=1000mm验算主动轮上的包角= 包角满足条件条件：最大有效拉力随包角的增大而增大，由于越大带和带轮的接触面上的总摩擦力就越大，传动能力也就越高，太小容易打滑。计算窄V带的根数Z计算公式： 由 =1500 r/min，1，=125，=3.18 kW，=0查手册中表“包角系数”，查表“长度系数”，则Z= 取Z=610， 合适。计算预紧力 计算公式： =357.5N计算作用在轴上的压轴力计算公式： 则 =26357.5 =4290N带轮结构设计 皮带轮结构尺寸如图3-10所示 图3-10其中 ，d为轴的直径，=1.842=75.6L=（1.5-2）d 当B1.5d时L=B由于1.5d=1.542=63B所以 L=2d=84注：在加工安装在减速器轴上的带轮时d增大到48mm以保证安装，其余设计参数两轮相同。皮带轮结构尺寸见表3-5项目符号槽型spz基准宽度（节宽）8.5基准线上槽深2.0基准线下槽深9.0槽间距120.3第一槽对称面至端面的距离81轮缘厚29.5带轮宽B74外径129轮槽角表3-5 第四章 升降台设计.升降台选材 工作选用常用材料45钢，便于焊接连接。.升降台尺寸确定 安装减速器的工作台设计计算令安装减速器的工作台为台1，安装电动机的平台为台2安装台1的设计主要根据减速器尺寸来确定，减速器底座尺寸为：长宽=391300为便于安装减速器，同时使得整体结构紧凑，如上图选取减速器外壁距平台边缘尺寸c=20综合减速器尺寸及其平台边缘余量，最后确定台1尺寸为： 长宽=431340台1尺寸 图4-1.安装电动机的平台设计计算根据电动机外形尺寸和安装尺寸来确定平台2的尺寸。所选电动机安装尺寸和外形尺寸如下： 安装台2尺寸必须满足电动机机座安装要求，如上电动机示意见图，根据电动机尺寸AB=330,BB=320,可以确定平台使的长度320，由于边缘余量取20mm，再结合台以尺寸可确定台2的尺寸为： 长宽=360340台2尺寸图 4-2注：另外台1、台2的厚度均为25mm，根据一般工业经验选取.两台之间支撑架的设计如图4-3所示 由于台1台2之间安装减速器，所以支撑板选用矿用工字钢，在保证减速器高度的前提下，选取方便安装减速器的尺寸作为其设计尺寸，共四件与安装台采用焊接。 图4-3.连接安装减速器的平台与支撑板、支撑架与安装电动机的平台之间的连接均采用焊接；减速器与台1、电动机与台2之间螺栓连接。第五章 旋耕刀具设计概述 根据毕业设计的要求及要实现所需要的运动和完成预定的操作目的，借用农用机械的旋耕机的模型中旋耕刀具的的原型，设计出旋耕式刀具完成此次设计任务，但又不尽相同，此次设计的刀具将采用与矿车底部的弧度相同。另外，旋耕刀具的旋转是靠电机，减速箱来实现的，经查机械工程手册（农用机械部分），刀具的旋转速度为240ms。本次刀具设计的大致方案：选用类似于旋耕机中立式旋耕机的旋耕刀轴和刀具，刀轴通过联轴器直接和减速箱输出轴连接，道具设计成旋耕式刀具中的弯刀形式，弧度与矿车底部弧度近似，由电机经减速箱驱动刀具进行旋耕作业，在液压系统的控制下，实现纵向进给和横向进给，完成整个清车过程。已知条件：矿车型号：MG 1.16A 内部尺寸：1600800电动机型号：Y160L-4其额定功率为15kW，满载转速为1465r/min， 经变速箱传动旋耕部分的实际功率为P=13KW，刀具的旋转速度为240ms。参考农用机械中的旋耕刀具查表得到： 农用机械中的旋耕刀是旋耕机的主要工作部件，刀片的形状和参数对旋耕机的工作质量、功率消耗影响很大。为适应不同土壤耕作的需要，人们对旋耕刀进行了大量的研究。此次刀具主要用于矿车结底的清除，主要对象是煤，根据采煤机截齿的材料，因此刀具的材料选用45号钢。刀具若安装不当，经直接影响清车质量，并且因为刀具的旋转及受力的不平衡，会导致刀具的损害和振过大，将导致整个装置不安全，因此根据上述分析和此次的设计目的，选用三把相同的正转旋耕弯刀，均匀的分布安装在刀轴的端部。此三把刀旋转切削进给时，应能保证切入煤结量相同，且能保证工作稳定性和刀轴的所受载荷均匀。另外，安装刀具时，是刀轴的旋转方向和刀片的方向一致，都朝入煤结方向，并且在安装使用前要进行检查。在本次的设计中，采用的刀具是标准整体式刀具，如图5-1所示。由农业机械中的旋耕机原理，刀身宽常取30mm。 图5-1 第六章 液压系统的设计简述6.1 液压系统的基本理论 在本次的设计中，为防止刀具与矿车底部或壁接触，破坏刀具和矿车，因此应该明确刀具的移动距离和能够听在预定的位置，又因为此次清理对象是结在矿车底部的煤矸，由于振动及其它原因，可能会导致其硬度很大，采用机械式的传动和控制需要大量的能量损耗，而且还不能有效的完成对某些固定位置的控制，另外，升降台的整个重量也比较大，利用液压系统可以实现平稳的移动和较为有效地位置控制，因此，在这里我们选用液压系统来实现对矿车的清理过程。 液压系统是以液体作为工作介质的，来进行能量传递的一种传动方式，他通过能量转换装置（如液压泵），将原动机（如电动机）的机械能转变为液体的压力能，然后通过封闭管道、控制元件等，有另一能量装置（如液压缸、液压马达等）将液体的压力能转化为机械能，以驱动负载和实现执行元件所需的直线或旋转运动。6.2 液压系统需完成的工作 在此液压系统的设计过程中，他所要完成的整个循环过程：主要实现刀具的在纵向位置的快速进给、慢速工进，在此要有刀具的位置控制问题，初步考虑由行程开关来确定，另外，在纵向上到达预固定的位置（与矿车底部保有20mm的距离），经行程开关触动，将在矿车车长方向也就是横向方向上进行直线进给，与矿车壁也都是预计保有20mm的距离，到达预固定的位置后，再经另一个行程开关触动，将进行在纵向上的快速退回，退到原始位置后，整个清车过程结束。 6.3 系统的设计由于是一吨的矿车，容积式1.1，按照结底最严重的情况40%计算的话，煤结底的高度是431mm，煤结底的容积式0.44，按照清车后，在两壁及边缘，底部只留有20mm的距离，清车后所留有的煤结容积式0.041，清车效率将到达90%左右，又因为还有许多未知因素，预计清车效率将到达80%左右，如图6-1。图6-16.4 拟定液压系统图在本次设计任务中，快进、工进和快退所占用的时间（秒），分别是快进 =9.8s工进 =56s快退 =9.8s（其中，表示纵向进给的距离，表示横向进给的距离）6.5 液压系统的安装、调试和维护 液压系统的安装其实就是，把液压管路、液压元件、辅助元件的安装，其实质就是通过流体连接件（油管和接头的总称）或者液压集成块系统将系统的各个单元连接起来组成回路。液压系统根据液压控制元件的连接形式，可以分为集成式（液压站式）和分散式，那其中最主要的液压缸来进行说明。液压缸的安装是否可靠，将直接影响整个装置的使用情况，另外，配管连接不得有松弛的现象，液压缸的安装面和活塞的滑动面，应保持足够的平行度和垂直度，其轴线应与负载作用力的轴线同轴，以避免引起侧向力，侧向力容易是密封件磨损及活塞损坏。对移动部件，应使液压缸与移动物体在导轨面上的运动相一致。安装液压缸体的密封压盖螺钉，其拧紧程度以保证活塞在全行程上移动灵活，无阻滞和轻重不均匀的现象为宜，螺钉拧的过紧，会增加阻力，加速磨损;过松会引起外泄漏。在形成比较大和工作油温较高的地方，液压缸的一端必须保持浮动以防止热膨胀的影响。液压系统的调试的主要的内容就是液压系统的运转调试，不仅仅要检查系统是否完成设计所需要的工作运动循环，而且还应该吧组成各个循环的各个动作的力（力矩、速度、加速度、行程的终点和起点）。各个动作的时间和整个工作循环的时间等，调整到设计所规定的数值。通过调试应测定系统的功率损失和油温升高是否有碍于设备的正常运转，否则采取措施加以解决。调试的主要内容有单项调整，空负载试车和负载试车。空载试车是指在不带负载运转的条件下，全面检查液压系统的各个液压元件、各种辅助装置和和回路的工作是否正常，工作循环或各种动作的自动换接是否符合要求；负载试车是使液压系统按设要求在预定的负载下工作。通过负载试车检验系统是否实现预定的工作要求，如工作部件的力、力矩或运动特性，检查噪声和振动是否在允许的范围之内，检查工作部件的运动换向和速度换接时的平稳性，不应有爬行、跳动和冲击现象，检查功率损耗情况及连续工作一段时间后的温升情况，负载试车一般在先低于最大负载的情况下试车，如果一切正常，则可进行最大负载试车，这样可以避免出现设备的损耗等事故的发生。液压系统的使用、维护和保养。为了充分保障和发挥这些设备的工作效能，减少故障发生地次数，延长使用寿命，就必须加强日常的维护保养。大量的使用经验表明，预防故障发生的最好方法就是加强设备的定期检查，液压系统的日常检查，液压油的使用和维护，防止空气进入系统，防止油温过高等。另外，液压系统在使用一定的期限后，由于各种原因产生的异常或发生故障。故此调整的方法不能排除时，可进行分解修理和更换元件。除了清洗后再装配和更换密封件或弹簧这类简单的修理之外，重大的粉姐修理要十分小心，最好到制造厂或有关修理厂进行检修。在检查和修理时，一定要做好记录。这种记录对以后发生的故障查找原因时又实用价值。同时也可以作为判断该设备常用哪些备件的有关数据，在修理时，要备齐如下常用备件：液压缸的密封、泵轴密封、各种o型密封圈、电磁阀和溢流阀的弹簧、压力表、管路过滤元件、管路用的各种接头、软管、电磁铁以及蓄能器用的隔膜等。此外，还必须备好检修时所需的有关资料；液压设备的使用说明书、液压系统原理图、各种液压元件的产品目录，密封填料的产品目录以及液压油的性能表等。 6.6 液压系统的基本参数使用于矿车为1.1t，600mm轨距的固定车厢式矿车；旋耕切削机构的直径（从齿间算起）360mm，转速240r/min,每转平均切削厚度为6.25mm；旋耕切削刀具的纵向经给快进（L=980mm，V=0.1m/s）工作（纵向）进给（L=420mmV=0.025 m/s）工作（横向）进给（L=980mm，V=0.025m/s）快退（L=980mm，V=0.1m/s）；横向导轨行程为980mm；清车时间大约为77s；液压站系统压力为10Mpa，调定工作压力，选择YB-10/12双联叶片泵。流量快进为11.28L/min，工作进给6.8L/min。传动介质为低温液压油（按照农用机械中旋耕机的液压系统所用液压油的型号），油箱容积为105L。序号液压件名称通过的最大实际流量（L/min）型号规格接口尺寸数量1双联叶片泵YB-10/12(10/12)L/min6.3Mpa12、15溢流阀10Y-25B25L/min6.3Mpa1223顺序阀12XY-25B25L/min6.3Mpa1214单向阀12I-25B25L/min6.3Mpa1215、13三位四通电磁换向阀4434D-63B63L/min6.3Mpa1826调速阀3.4Q-25B25L/min6.3Mpa1217、10单向阀22I-25B25L/min6.3Mpa1228二位三通机动换向阀2223C-25B25L/min6.3Mpa1219压力继电器/调压范围16.3Mpa11111二位三通电磁阀2222D-25B25L/min6.3Mpa12112滤油器22XU-4010040L/min114节流阀12L-25B6.3Mpa121液压元件一览表第七章 结构设计中其他部件的简要介绍与选择7.1 导轨的简要介绍和选用导轨的功用是承受载荷和导向，它承受安装在导轨上的运动部件及工件的重力和切削力，运动部件可以沿导轨运动。运动的导轨成为动导轨，不动的导轨成为静导轨。在此系统中，导轨主要是应用于刀具的横向移动，另外，也需要承受整个升降台的重量，由于刀具切削力不是很大，因此不用考虑其是否受颠覆力矩的问题，因此可以选用开式导轨，在部件自重和外载作用下，运动导轨和支撑导轨的工作面始终接触，贴合。且结构简单。 导轨的形状有矩形导轨、三角形导轨、燕尾形导轨和圆柱形导轨等。在此选用三角形导轨，且三角形的导轨顶角选在。因为矩形导轨存在侧向间隙，需要用镶条进行调整，导向性也比较差；燕尾形导轨主要是应用于颠覆力矩大的场合，但是刚度比较差，加工检修都不方便；圆柱形导轨制造方便，工艺性好，但磨损后较难调整和补偿间隙。主要用于受轴向符合的导轨，但应用较少；另外三角形导轨的导轨面磨损时，导轨会自动下沉，自动补偿磨损量，不会产生间隙，三角形导轨顶角越大，导向型相对来说不是很好，但是摩擦也就越小，大顶角主要应用于重型机械的场合，在此也应该适用于此场合。此系统将采用双三角形卸荷导轨，不需要镶条调整间隙，接触刚度好，导向性和精度保持性好。导轨的形式采用滑动导轨（滚动导轨相对来说抗震性较差，结构复杂，成本较高），7.2 制动装置 如图7-1，此系统中为了是矿车停在指定的位置以及在实行清车过程中矿车不溜车，按照输送矿车的工艺性，制动后的矿车应该减低速度直至停留在预定的位置。这种使矿车停止运行的制动器其作用类似于阻力器，欲使矿车安全停止时，应当适用制动器。制动器按照其制动方式，可以分为：车轮踏面制动及缓冲制动等型式。按其操纵方式有手动、气动、电液传动等。在此，选用普通的手动制动器，该制动器两边为一对平行的四边形连杆机构，平行四边形的上横梁1为制动器，内面嵌摩擦制动材料，侧边有止推立柱2，两边的连杆用横轴3连贯，当操作手柄4时，可以同步动作，制动力的大小，由