刨煤机总体及紧链装置设计

中文题目刨煤机总体及液压紧链装置设计外文题目COALPLOUGHOVERALLANDHADRAULICTIHGTCHAINDEVICEDESIGN毕业设计（论文）共61页（其中外文文献及译文9页）图纸共3张完成日期2015年6月答辩日期2015年6月摘要刨煤机是一种集采煤和运煤于一体的采掘机械。随着国家煤炭量的减少，薄煤层的开采已成为新的开发资源。对刨煤机进行研究设计同时可以使我国炭能源得到合理高效的开采。刨煤机作为薄煤层开采的采掘机械的发展越来越重要。然而自动化刨煤机基本被国外垄断，国产刨煤机面临巨大的挑战。本文通过对滑行式刨煤机研究为例，对滑行式刨煤机的工况参数例如刨深、刨速以及受力和刨头结构进行研究设计。刨头是刨煤机的主要工作机构，具有区别于其它机械的一个重要技术特征。刨头由刨链牵引进行刨削，所以刨链工作时的松紧程度直接影响刨煤机的工作性能。紧链装置是为了保持牵引链具有合适的松紧程度，以及拆装牵引链的需要，刨煤机应设有紧链装置，所以对其研究设计具有十分重要的意义。关键词滑行刨煤机；刨头；受力分析；紧链装置；ABSTRACTTHECOALPLOUGHISONEKINDOFMININGMACHINETHATINCLUDECOLLECTINGMININGCOALANDTRANSPORTINGTHECOALINABODYSMININGEQUIPMENTASCOUNTRIESCOALMOREREDUCE,SHALLOWCOALSEAMSHAVEBECOMETHENEWDEVELOPMENTRESOURCESTUDYDESIGNTOPLOWHEADCANALSOMAKEOURCARBONENERGYGETREASONABLEEFFECTIVLYMININGTHECOALPLOUGHWHICHSTANDFORTHEMININGMACHINERYSDEVELOPMENTISGETTINGMOREANDMOREIMPORTANTHOWEVERAUTOMATEDCOALPLOUGHBASICALLYBYOVERSEASMONOPOLY,DOMESTICALLYPRODUCEDCOALPLOUGHFACEDWITHHUGECHALLENGETHISARTICLETHROUGHTOSETTHESLIDINGPLOUGHASANEXAMPLE,THEDISSEREATIONHASCARRIEDONTHESTUDYABOUTTHEWORKINGCONDITIONPARAMETEROFTHECOALPLOUGHCUTTINGDEPTH,PLANINGRATE,THESTRUCTIONOFTHEPLOWHEADANDFORCEANALYSISTHEPLOWHEADISCOALPLOUGHSPRIMETASKORGANIZATION,WHICHHASDISTINGUISHESBETWEENTHEOTHERMACHINERYSIMPORTANTTECHNICALFEATUREPLOWHEADONCUTTINGBYPLANERCHAINTRACTION,SOTHEPLANECHAINREASONABLEDIRECTLYINFLUENCEDEGREEPLOUGHPERFORMANCEHYDRAULICTIGHTCHAINDEVICEISTOKEEPTHETRACTIONCHAINHASANAPPROPRIATETIGHTNESSDEGREE,ANDDISASSEMBLINGTHENEEDOFTRACTIONCHAIN,SHAVERWITHTIGHTCHAINSHOULDPLOWINITSRESEARCH,SODEVICEDESIGNHASTHEEXTREMELYVITALSIGNIFICANCEKEYWORDSSLIDINGPLOUGH；PLOWHEAD；FORCEANALYSIS；TIGHTCHAINDEVICE；目录前言11刨煤总体方案211适用条件212基本型式选择213驱动方式的选择314主要结构部件选择415输送机构的型式选择416除尘装置的型式选择417主要技术参数52刨煤机基本参数的确定521刨速522截深623生产率624原始资料73刨头结构设计831刨头长度的确定832刨头宽度的确定833刨头高度的确定8331刨头最小高度8332刨头的最大高度9MAXCH333刨头的设计高度934刨头的让刀机构1035刨刀间距的确定10T351刨刀的排列方式10352刨刀的间距11IT353刨刀平均间距1236刨头截线数1237刨刀的设计间距12ZT38刨头的联接1439刨头尺寸144刨头的受力计算1541刨刀所受的刨削阻力15ZF411刨刀所受的刨削阻力15I412刨刀所受的煤壁挤压力19413刨刀所受的煤壁侧向力FX2043刨头所受装煤阻力22NF44刨头所受的摩擦阻力25M45刨刀材料选择和刨链选择2746牵引电机与减速器的选择285液压紧链装置设计2951紧链原理2952选取液压马达3053紧链减速器传动比分配3154第二级齿轮设计31541按齿面接触强度设计31542按齿根弯曲强度设计33543几何尺寸计算3555第一级齿轮设计36551按齿面接触强度设计36552按齿根弯曲强度设计38553几何尺寸计算3956轴的设计与校核40561轴的结构设计40562轴的校核436技术经济性分析497结论50致谢51参考文献52附录A53附录B57前言我国的薄煤层的储量非常丰富，分布比较广泛。全国重点煤炭基地中有85以上都有薄煤层。而且，近几年来随着煤炭行业的发展，厚煤层已经剩余不多，根据有关资料的统计，总体煤炭产量中大约有10以上是薄煤层产量。并且，这个比例还在继续下降，中厚煤层与薄煤层开采的比例严重失调。适用于薄煤层开采的机械比较少，机械化程度比较低是造成这种现象出现的主要原因。因此，寻找一种高产、高效的薄煤层采煤机械是当前刨煤机的发展趋势。刨煤机是一种外牵引的浅截式采煤机，采用刨削的方式落煤，并通过煤刨的梨面将煤装入工作面输送机。刨煤机与工作面输送机一起组成刨煤机组。四十多年来的改进和发展，充分证明它是一种开采薄煤层、中厚煤层和薄煤层下限的采煤机械。刨煤机具有牵引速度大，煤的块度大，结构简单，工作可靠，装煤效果好，煤尘少等优点；刨煤机截深浅，使瓦斯从煤层中均匀泻出，使其不能聚在一起，在开采瓦斯量大的煤层中有其特殊作用。刨链是刨煤机的重要部件之一，液压紧链装置可以保持刨煤机的牵引链具有合适的松紧程度，同时对拆装牵引链的时候也起到一定作用，所以对其研究设计具有十分重要的意义。1刨煤机的总体方案刨煤机是以刨头为工作机构的浅截式采煤机，采用刨削方式破煤。与滚筒式采煤机相比，刨煤机有一系列的优点截深较浅，可以充分利用煤层的压张效应，刨削力及单位能耗小；刨落下的煤的块度大（平均切削断面积为CM2）,煤807粉量少；结构简单，劳动条件好，工作可靠，特别是刨头可以设计的很低（约300MM），可实现薄煤层、极薄煤层的机械化采煤；工人不必跟机操作，可在顺槽控制台进行控制，这一点对改善薄煤层，急倾斜煤层工人工作条件和实现远程遥控十分的重要。刨煤机总体方案设计对于整机的性能起着决定性的作用。因此，根据刨煤机的工作原理、煤层厚度及经济合理性，进行合理选择机型，并正确确定各结构型式，对于实现整机的各项技术指标、保证机器的工作性能具有重要意义。11适用条件1煤质在中硬和中硬以下时应选用拖钩刨煤机，中硬以下用滑行刨煤机，硬煤不宜用刨煤机。刨煤机适用于开采节理发达的脆性煤和不粘顶煤。煤层所含的硫化铁块度要小，含量要少，或其分布位置不影响刨头工作。2煤层顶板中等稳定。中等稳定以下的顶板应选用能及时支护的液压支架与之配套，顶板允许裸露宽度为M，裸露时间为H，伪顶厚度不大于18032200M。煤层底板要平整，没有地鼓或超过的起伏。1073煤层沿走向和倾斜方向无大的断层和褶曲，落差在M的断面可用50刨煤机开采。厚度在14M以下、倾角小于的煤层对刨煤机开采最为有利。5刨头高度应比煤层最小截割高度小MM，以利于刨头顺利刨削。40212基本型式选择刨煤机的类型较多，按刨头的工作原理可分为静力刨煤机和动力刨煤机两大类。动力刨煤机是刨头除了受到刨链的牵引力外，还带有破煤原动力的刨煤机，以扩大其使用于较硬煤层和适应地质构造变化的能力。如刨头带有高压水破煤功能的刨煤机、刨头带动力冲击破煤能力的刨煤机等。动力刨煤机因为刨头本身带有破煤原动力以后，使得结构复杂，当前仍处在实验阶段，尚未推广使用。静力刨煤机是刨头本身不带动力单纯凭借刨链牵引力工作的刨煤机，其结构比较简单。现在煤矿井下使用的刨煤机基本上都是静力刨煤机，并发展有多种结构的形式。通常所说的刨煤机多指静力刨煤机。按刨煤与输送机的支承方式不同，静力刨煤机又有拖钩式、滑行式和拖钩滑行式三种。分别有不同的特点和使用条件。拖钩式刨煤机的刨链位于输送机的采空区一侧，刨头设有插在中部槽底部的拖板，刨刀可看成一钩子，刨链拖动刨刀时加强了刨头对煤壁的楔入作用，故称拖钩刨。滑行刨煤机是刨头采用前牵引方式（刨链位于煤壁侧），并以安装在输送部煤壁侧的滑架为导轨的刨煤机。滑行拖钩式刨煤机指刨头采用后牵引方式（刨链位于采空侧），并以输送部的中部槽为导轨，刨头托板在铺设于煤层底版的底滑板上滑行的刨煤机。本次设计选用前牵引滑行式刨煤机。这种刨煤机的牵引链设在输送机的靠煤壁侧（前方），刨头在封闭的导轨滑架上运行，运行阻力小，牵引机构简单，刨头可高速运行，上下浮动量小。由于取消了掌板，牵引阻力和摩擦力小，消耗功率小，对底板的适应性能好。但由于牵引链和导架设在煤壁侧，安装和维护不方便，运行稳定性也较差。13驱动方式的选择刨煤机的每个过程中，其刨煤深度是固定不变的。由于煤质的变化，刨头所需要的牵引力将有较大的波动，而且这种波动是随机性的。刨煤机牵引链的弹性，对改善驱动装置的工作条件是有利的。刨头启动时，可使载荷上升的比较平稳，而且当刨头呗卡住、引起的电动机颠覆时，惯性力将使牵引链产生很大的应力，甚至引起断链事故。所以，电动机转子的转动惯量太大，并不能根本的改善电动机的力矩特性和驱动装置的工作条件，电动机经常颠覆，也会损失刨煤机的大量工作时间。所以，在确定驱动方式的时候应努力改善驱动装置的工作特性。刨煤机的驱动方式有（1）滚刀机械驱动（2）机械变速驱动（3）液压驱动（4）电动机驱动。本次设计选择电动机驱动。14主要结构部件选择刨煤机分为刨煤部分、输送部分、液压推进系统、喷雾降尘系统、电控系统和辅助装置六个基本部分。刨煤部是刨削煤壁进行破煤和装煤的刨煤机部件。刨煤部分主要包括两套刨头传动装置、刨头、刨链、导链架、缓冲装置等。拖钩刨煤机和滑行拖沟刨煤机的刨头底部有拖板。刨头上安装长、短刨刀和底刨刀，刀位可由调节限位偏心轴分别获得，以得到不同截深和飘刀。15输送机构的型式选择刨煤机采用刮板链式输送机构型号SGB764/264W功率KW13链速M/S095刮板链规格MM26中部槽规格MM17416除尘装置的型式选择喷雾泵站给刨煤机提供一定压力喷雾水以降低煤尘、岩尘的飞扬，并防止煤尘的爆炸。喷雾泵与乳化液泵基本相同，大多采用卧式三柱塞泵，工作压力为5563MPA。这种除尘方式有两种外喷雾降尘在工作机构的悬臂上安装喷嘴，并向截割头部喷射压力水，并将截割头包围。这种方式结构简单、工作可靠、使用寿命长。因喷嘴距离粉尘源比较远，粉尘容易扩散，所以除尘效果较差。内喷雾降尘喷嘴在截割头上按螺旋线方式布置，压力水对着截齿喷射。由于喷嘴距离截齿较近，除尘效果好，耗水量较少，冲淡瓦斯、冷却截齿，扑灭火花的效果好。但喷嘴容易堵塞和损坏，供水管路比较复杂，活动连接处的密封较困难。为了提高除尘效果，大多采用内外喷雾相结合的办法。同时与截割电机、液压系统冷却的要求结合起来考虑，将冷却水由喷嘴喷出来达到降尘效果。17主要技术参数工作面长度160M煤层厚度0816M抗截强度120N/MMPA煤的容重135T/M3T2刨煤机基本参数的确定21刨速刨速即刨头的速度，也是载割速度，又是牵引速度。它是决定刨煤机工作性能的一项重要参数。实际工作中，应该将具体“刨头输送机”系统和实际设计的生产能力相结合来选择二者之间具体的比值。选择原则如下刨速过高就会造成控制系统和传动系统复杂化；刨速过低满足不了用户要求的生产能力，使刨深很大。造成刨头、刨链的尺寸会加大，设备费用也会提高。一般刨速应该采用较大值。刨速提高会增强刨煤机刨硬煤的能力也会在刨深相同的情况下，使刨煤机的生产能力增大。现在，常用刨煤机刨煤法，按照刨煤机与工作面输送机速度之间的关系，刨煤机有以下几种运行方式。1普通法（常速法）刨速小于刮板输送机速度，因此，刮板输送机上的每一截面，在运行中只可能装载一次，这种刨煤方式，刨速小于链速。并且BVS链速、刨深和刨速在刨头上下行刨煤过程中不变。SVHBV（2）超速法刨速大于刮板输送机速度。下行时，可实现“超越装载”，速度是刮板输送机速度的2至3倍。目前，超速法采用的刨速为M/S。0251这种刨煤方式，刨头沿工作面的任何方向运行，刨速总是大于链速的，BVSV并且链速、刨深和刨速刨煤过程中始终不变。现采用超速法进行设计。SVHBV则刨速V，取2M/SP32P22截深刨煤机的截深即刨头每次截割煤壁的深度，又称刨刀的刨削深度（简称刨深），其大小与截割力有直接的关系。已知输送机中部槽规格MM1500764222,则令挡板高度为300MM那么12MAX83764027640A又因为推出截深M，取VHHPP069AXHH70AXH煤层厚度，16M；H截深，M；VP刨速，2M/S；V刮板输送机速度，095M/S；煤层的松散系数135T/M3T同理求出最小截深HMIN20MM23生产率理论生产率1PTHHVQ最大截深，最小截深，取平均截深MH70AXMH20INMH45H618IN/2/SVP煤的容重T35T当H08M时PHHVQMIN/83251208450T当H16M时T646刨煤机每班生产率每班8小时TCMCK刨煤机的机动时间系数，50MKMIN480HTC则T/班68139254801CQT/班7则生产能力为1400至2800T/班24原始资料刨煤机系统需要提前来确定原始资料。刨煤机系统的原始资料主要有用生产能力，工作方式，刨煤机煤层抗截强度，煤层厚度变化范围，输送机允许断面积，煤的实体密度，煤的松散系数等，具体内容如表21所示。表21刨煤机系统的原始资料TAB21THEORIGINALDATAOFPLOWSYSTEM名称符号单位MAXH16工作面煤层的厚度IN08煤层抗截强度PA120N/MM输送机允许装载断面积00284煤的实体密度135T3刨头结构设计31刨头长度的确定用每节输送机中部槽的长度以及牵引系统（刨头牵引部）的长度来确定的刨头的长度。假设输送机中部槽的长度为，考虑到刨头的稳定性并为了减小摩擦阻ZL力，以及在刨头运行中，可能被输送机溜槽卡住，通常刨头的长度应该在与2之间。因此我设计的刨头的长度确定在15003000MM，现取ZLZ2000MM。32刨头宽度的确定由输送机滑架宽度以及刨刀排列外形来确定刨头的宽度，还应该考虑到刨头的稳定性。参照以往的刨煤机设计，选择刨头宽度为700MM。33刨头高度的确定刨头的高度是能适应最大和最小煤层厚度的。对于具体的刨煤机工作面，应该根据工作面的实际采高，通过增加加高块的数量来达到刨头的工作高度。331刨头最小高度刨头是刨煤机的刨煤和装煤机构，是刨煤机的一个重要组成部分。刨头的最低高度，是指对应某一具体工作面采高的最低高度。按式（31）计MINCHMINCH算。1（31）MAXINMIN84HHZC45707888则78CMINC式中刨头的最低高度,；MINCHCM刨头装煤高度（煤层底板到滑架上沿之间的距离），。取ZCM45CM；工作面煤层的最小厚度，；参照地质条件08M；INHMINH最大刨深，；根据设计要求，选取70MM；MAXHCAXH刨头刨刀座顶部刨刀的超高量，一般取25。这里取2CM。C332刨头的最大高度MAXCH刨头的最大高度是指对具体的采煤工作面，刨头能够达到的最大高度AXC值。可按式32计算。MAXCH（0811）（32AXCMAXH6176CM取176CM。AXCH式中刨头的最大高度，；C工作面煤层的最大厚度，,160CM。MAXAXH333刨头的设计高度刨头的设计高度是指刨头在设计和制造过程中所选用的高度。参考上面的计算结果和刨头在设计、制造过程中需考虑的一些因素以及煤层的性质，确定刨头的最后设计高度。刨头的最大设计高度176CMAXCH刨头的最小设计高度78CM。IN34刨头的让刀机构刨头在刨煤时，为了减少包头运行时的摩擦阻力及防止刨刀磨损工作刨刀要楔入煤壁内进行落煤，而位于非工作侧刨刀应离开煤壁。因此刨头上应该装有调整刨刀架位置的让刀机构。本次设计采用绕垂直轴转动的让刀机构，刨煤时，刀架绕销轴中心转动，使工作边刨刀楔入煤壁。同时非工作边的刨刀离开煤壁。绕垂直轴转动的让刀机构的截深与底刀位置无关，因此不宜飘刀。35刨刀间距的确定T两刨刀间的距离（即截距，也叫刨刀排距）的大小，应保证刨刀刨削煤壁后，两刨刀间不留下小煤脊或煤槽，也即必须把煤刨落下来。对于各种不同的截深，刨刀间距应是各种刨深下间距的平均值。IHIT351刨刀的排列方式图31刨刀排列方式图FIGURE31CUTTERARRANGEMENTDIAGRAM刨刀的排列方式对刨刀、刨头受力是有很大影响的。此外，刨刀的排列方式也决定着刨头的装煤效果，下面分别介绍三种不同形式的刨刀排列方式。1直线式直线式排列,是将所有的刨刀布置在同一条直线上。这种布置方式刨刀受力均匀，能量消耗最小。2阶梯式阶梯式排列，是指相邻刨刀的中心线相互平行，在同一斜面上呈阶梯状，下排的刨刀比上排的刨刀超前，每把刨刀都有一向下的力，使刨头向下，刨头不易飘刀。有实验表明比直线式排列的能耗高约。中厚煤层中采用阶梯式，布置时要比17装载高度略高些。（3）混合式混合式排列，是指刨头上的刨刀一部分按直线排列，其余部分按阶梯式布置，使刨头重心下降。它介于直线式和阶梯式排列的好处，本次设计选择混合式刨刀排列。352刨刀的间距IT不同截深下刨刀的间距按式33计算。IT3375026IIIPXIHTBKCMT5601321T372065372CMT95013443T482506574CMT70135T269270676式中为刨深，；取依次2，3,4,5，6，7CM；IHCMIH刨刀刨削部分的计算宽度，；23CM；PBPB刨槽的宽度系数，对于韧性煤085，对于脆性煤XKXK10，对于特脆煤115。这里取10。XK353刨刀平均间距（3CMTI068629784957356614）36刨头截线数刨头最小截线数与最大截线数A刨头最小截线数按式计算。MIN（35）1IITHC106887则最小截线数取11MINB刨头的最大截线数按式计算。（36）AXAXTHC821067根据计算结果和刨刀的刨煤力，选择23MAXN37刨刀的设计间距ZT因刨刀的个数和刨刀截线数相等计算得到最小截线数、最大截线数后，在确定刨头在最小和最大高度时，可确定所对应的刨头中心线一侧的刨刀数量。把计算得到的最小和最大截线数向最近似的较大数值圆整，用圆整的截线数，按式（36）（37）计算刨刀的设计间距。ZT对于最小高度的刨头（37）1MINIHTC87对于最大高度的刨头1（38）MAXANHTC123768CM在设计刨刀间距的时候，考虑到煤层的性质有所变化，刨刀的间距也有所变化。刨头的稳定性也受到刀间距的影响，因此，刀间距的取值要考虑刨头的高度。所以综上所述，刨刀的设计间距选择为8CM。得到中部刨刀的设计间距后，再对顶部刨刀平均间距和底部刨刀平均间TST距进行确定。DT和的确定需考虑以下几点S（1）直线式排列刨刀的间距一般不应大于11，顶部和底部刨刀间距应CM取较小值，但不应小于5；CM（2）煤层的性质有所变化，在设计刨刀间距时，适当调整刨刀间距的计算值。（3）刨头的稳定性也收到刨刀艰巨的影响，刨刀的间距取值时要考虑如何使刨头的高度较合理，从而增加刨头的稳定性。因为中部刨刀都是直线式或阶梯式布置的，因此直线式或阶梯式刨刀的间距就是中部刨刀的间距。TZT所以，考虑到以上各个方面的因素，最终确定刨刀设计的间距为中部刨刀的设计间距8CMZT顶部刨刀的平均间距75CMST底部刨刀的平均间距75CMD38刨头的联接刨头联接部是一个比较薄弱的环节，掌板的联接销拆卸也十分困难。本次设计采用T型联接。39刨头尺寸根据前面设计，刨头结构和尺寸如图所示。图32刨头结构尺寸图FIG31THESIZEGRAPHOFSTRUCTUREOFTHEPLOWHEAD4刨头的受力计算刨头受力是极其复杂的我们只把对刨头影响较大的几种阻力加以分析和计算。刨削过程中刨头受到的阻力主要包括刨刀刨削阻力、刨头摩擦阻力、刨ZFMF刀挤压力、刨头装煤阻力、刨刀侧向力、。刨头工作过程中的总牵引力YFNFX按式（41）计算。B（4BZMN1）式中刨削阻力，；ZFKN总摩擦阻力，；M装煤阻力，。NK41刨刀所受的刨削阻力ZFA刨刀结构形式及参数选择（1）前角（2）后角（3）刀尖角301050B刨头工作时受到总的刨削阻力按式（42）计算。ZF（42）1MZIIF式中单把刨刀所受的刨削阻力，；IKN刨刀的数量。411刨刀所受的刨削阻力ZIF刨刀在刨削煤壁过程中所受的主要阻力是刨削阻力。刨刀和刨头在工作ZIF过程中受到刨削阻力较大的影响。刨削阻力是刨煤机设计过程中一个非常重要的影响因素。先计算单个刨刀的刨削阻力。ZIF43YZZIFF0式中单个刨刀所受到的刨削阻力，；0ZFN截割阻抗系数，038044。取04。ZFZFZF单个刨刀所受到的煤壁挤压力，。按上面式计算。YYDIF直线式和阶梯式布置的刨刀受到的刨削阻力，还有顶部、底部刨刀所受的刨削阻力按下式计算。0ZF44COS130515432160KHTTGBACPPP式中煤层的抗截强度，/NMPACMN/20刨刀刨削部分的计算宽度，23CMPCPB截槽宽度，；CTCH刨深，；取最大值7CM。外露自由表面系数1K0384452380211T2168130式中精算出的截距78CM；1T1TMINIHC直线排列刨刀合理截距的计算值2T2TCTI0686978495735661截割角影响系数，顶部刨刀刨削角60。查得顶部刨刀2K09；2K考虑切削图形系数；1；33K截齿前刃面的形状系数；直线式排列刨刀1，对于阶梯式排列刨4K4K刀117；4K地压系数；它表示在截割机构工作区域内煤层地压影响系数，这里取5K脆性煤05；K煤的脆塑性系数；对于脆性煤1；66K煤层截槽侧面的崩落角，68；刨刀相对刨头牵引方向的安装角度。其中,直线式和阶梯排列0顶部刨刀40，30，15底部刨刀10，5，0，10，15，20，25A顶部刨刀受力40COS7938471683211TGFZ10298N250175384091753681COS30ZTG9102N350175384091753681COSZFTG8163NB中部直线刨刀受力0COS15190384716832050TGFZ7192NC底部阶梯刨刀受力103517803491705261COSZFTG8544N2035211780349170561COSZFTG8446N3035211780349170561COSZTG8414N403521780349170561COSZFTG8544N50321175038491705681COSZTG8435N60231175038491705681COS2ZFTG8391N70523175038491705681COS2ZTG870N表41刨刀前刃面形状系数3KTAB41THESHAPEFACTOROFTHEPLANINGANTERIOREDGESURFACE前刃面为平面刨刀前刃面为椭圆形刨刀形前刃面为屋脊形刀109095085090412刨刀所受的煤壁挤压力按下式计算14680ZYSF4700NK式中个刨刀所受的平均挤压力，；0ZFN刨刀上挤压力与刨削力的比值。对于脆性煤04；NKBK刨刀磨损台面在截割平面上的平均计算投影面积。ZS当250时075,这里12KNZSA顶部刨刀41192N801YFNFY67130289410293602360549035Y3518YB直线排列刨刀NFY68271940NFY07928627C阶梯排列刨刀018534Y13416Y02467FN1782075FN03Y3653Y0485314196057YFN5782084YFN06966307483YFN73481210968YFN19607516096阶751816N343875186YF总1827468N183KN413刨刀所受的煤壁侧向力FX刨刀所受煤壁的侧向力可按式（48）计算。1（48）1075202THKAKFPX式中考虑到刨刀在切削图中的位置对力的影响系数。对于直线式OXF排列刨刀0；对于阶梯式排列刨刀1；对于顶部刨刀（2545）O，13；对于底部刨刀（2030），15。OKOK截深对侧向力的影响系数。当003时，15；当HHMH时，12；当005时，10。这里1005MHKHKA顶部刨刀6841703XF30498NB直线刨刀0N147522THKAKFPXC阶梯刨刀2346N6801X则349872365714FN总414刨刀刨削总阻力FZ总YZZIFF0由式（43）分别对各刨刀阻力进行计算A顶部刨刀NZ471506340812929F162Z50471304198N顶B直线排列刨刀FZ32692N483108直C阶梯排列刨刀154796123ZF28605N38Z45179623F58040ZN6395716897ZF则232186312704635140987阶903666N则总阻力499ZZFFN顶总直阶218KN42装煤原理刨头沿工作面移动的初期，在其中前面形成一个移动的煤堆，它是一个膨大的物体。煤堆在刨头前移动，直到它对工作面、输送机挡板煤板和底版的阻力大到不能将煤由地板抬高到装载高度，并由工作面装入输送机时为止。在稳定工况下，煤堆不发生移动，而不断地由新破落的煤和处在煤堆移动路程上的煤生成。拉延体的形成是装载的必要条件。拉延体的大小和使其移动所消耗的力，取决于装载表面的参数、煤的粒度成分和湿度等。43刨头所受装煤阻力NF刨头所受的装煤阻力是指刨头在把煤堆装入输送机过程中，煤堆对刨头的N反作用力。刨头所受的装煤阻力可按式（49）计算。N1（49）5321FFN（1）刨头装载表面插入煤堆中所需要的插入力1（410）KB1540062733858N式中K装载表面单位宽度上的插入力K5400N/MB刨头装载表面的宽度。选取B0627M。（2）煤沿装载表面移动的力1012TGFGF（411）60518TG1799N式中位于装载表面上且低于装载高度的那部分煤堆的重力，GN装载表面的摩擦系数，通常0205。这里取0F05刨头装载表面的倾斜角度，选取60。11MININMAXCTGHHGHGNC（412）6045078089135CTG108N式中煤的密度，；3/MKG重力加速度，98；G2S装载表面的高度离，），；这里取045M。NH（3）使煤沿装载表面移动到超过装载高度时的牵引力（413）112012223COSSINCOSIFGF60I5CO6973164N式中位于装载表面高于装载高度的那部分煤堆的重力，2GN煤沿装载表面的摩擦系数，通常0205。这里取0F05刨头装载表面的倾斜角度，选取60。2（414）MAXIN0COSCGGHHBTG60COS352747891035TG229N式中煤的密度，；3105/MKG重力加速度，98；G2S装载表面的高度离，；这里取045MNH自然安息角，湿煤取，干煤取，这里取；0353工作面与装载面形成的角度，这里取。6（4）将煤推向输送机的力SINCO031FGF（415）6SI56CS241523N式中向输送机移动的那部分煤的重力，；GN煤与煤的摩擦系数，0，04；1F1F工作面与装载面形成的角度，这里取。6002MAX3TGBHG（416）3562789153TG255N式中煤的密度，；3105/MK重力加速度，98；G2S自然安息角，湿煤取，干煤取，这里取；035035B刨头装载表面的宽度。选取B0627M；刨刀最大截深，007M。MAXH（5）需要克服煤堆中的内摩擦阻力KF（417）SIN2CO102SIN165XHGBF60SIN28CO89035409I746151285862N式中平面与煤层之间的夹角，这里取；I48煤堆的抗强度，。对于湿煤00245，0MPAMPA干煤00274；煤堆的内摩擦系数。对于湿煤05，对于干煤085；这里取05刨头前面煤堆高度（M）。XH（418）BTGN35627045089M所以，54321FFN3385817991641523151285862220003862N22KN表42与的关系1TAB42THERELATIONBETWEENAND13045607590665348515244刨头所受的摩擦阻力MF刨头所受的摩擦阻力按式（419）计算（419）MBGMYF式中煤壁侧向力产生的摩擦力，KN；YF刨头重量G产生的摩擦力，KN；MG刨链产生的摩擦力，KN。BFA（420）YM1038549式中刨头所受煤壁的总挤压力，KN；YF刨头与底板间的摩擦系数，取03。11BKN（421）MG856930F式中刨头和滑架间的摩擦系数，03；FFG刨头重力。KN619920C（422）GLQFKMB2168450254KN式中刨链与滑架摩擦系数，取045；刨链单位长度质量，18KG/M；KQL刨头工作面长度，L160M。所以刨头摩擦阻力BMGYMFF5495882543677KN所以总阻力MNZF21822036778057KN45刨刀材料选择和刨链选择1刨刀材料选择表43刨刀材料TAB43THEMATERIALOFPLANINGTOOL部位材料名称弹性模量/MP泊松比刀体高速钢2105025焊缝焊料378028刀头硬质合金（YG8）54050302初选刨链刨链GB/T127182001,圆环链30，C16908180,/MLKGQ3刨链的最大预紧力VF（41323472045964VBKQGL23）437604N式中包头受力BF（4GNZ24）2182205884968KN49680N4刨链强度校根据刨链的破断力负荷KN130MF45安全系数4578013FFNMJ所以安全。46牵引电机与减速器的选择KW（425）BFVP42501857表44电动机数据及总传动比TAB44THEMOTORDATAANDTHETOTALGEARRATIO型号额定功率（KW）同步转速（R/MIN）总传动比JS115421351500191公称转矩MNNPT5891503950计算转矩KACA7682式中KA工作情况系数，KA23。链轮直径（4290COS90SIN2ZDZTD26）22790COS3790SIN18487MM式中Z链轮齿数，选取Z7；T链环节距,T108MM；D链环节距，D30MM。链轮转速R/MIN635748126DVNB总传动比I93570选择2ZXE型行星减速器，从GB432384中查的TL6型弹性套柱销联轴器，5液压紧链装置设计51紧链原理紧链时，首先切断刨煤机电原，将一股牵引链固定住，然后开启液压马达，将液压油引入油马达，使马达转动，带动紧链减速器相连，且紧链减速器与行星减速器连接从而与链轮连接，实现液压马达紧链目的。当链条达到最大预紧力时溢流阀开启试液压马达卸荷紧链结束。紧链原理图如图51图51液压紧链原理图FIG51THEGRAPHOFHYDRAULICTIGHTCHAINPRINCIPLE图52紧链减速器传动简图FIG52TIGHTCHAINREDUCERTRANSMISSIONDIAGRAM33156079124PQMPA压输选择YFL10H2型溢流阀通径10MM,额定流量40L/MIN，调压范围4至16MPA,选取GICL2的Y型联轴器，轴孔直径30MM，轴孔长度82MM，公称转矩400NM，许用转速6300R/MIN。52选取液压马达1链轮速度链N取紧链速度V03M/S链NIN12487360RDV2紧链器总效率总1选择直尺8级传动，斜齿8级传动，效率均为0972选圆锥滚子轴承3对，效率均为0973联轴器效率为099则84752总3紧链器的输出功率PKWFV1304364马达的输出功率马P54801总马5选液压马达选择BME800摆线齿轮马达，排量797ML/R,额定转速125R/MIN,额定转矩1260NM,额定输出功率20KW,质量35KG，长度254MM。53紧链减速器传动比分配1紧链器总传动比I1025链马NI2确定减速器各级传动比第一级加减选择731I第二级加减选择254第二级齿轮设计确定第二级斜齿轮齿数选择小齿轮齿数,则大齿轮齿数201Z547202Z材料选择选择小齿轮材料为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。541按齿面接触强度设计1确定系数（1）初选螺旋角，载荷系数1461TK（2）由表107查得选取齿宽系数2D（3）查表106得材料的弹性影响系数2189MPAZE（4）查图1021D按齿面硬度查得小齿轮的接触极限；MPAH601LIM大齿轮的接触疲劳强度极限PAH502LIM5二级齿轮的输入功率KW1479013斜承联链二级齿轮轴的转速MIN/347125RIN马（6）计算应力循环次数5110105260HNJLN452/1267I（7）由图1030选区域系数32HZ8由图1026查端面重合度，75018025（9）许用接触应力由图1019查得接触疲劳寿命系数,251HNK62HN先计算接触疲劳应力（取失效概率为1，安全系数S1）MPSKLINHN9016511LINH822则许用接触应力MPHH890290212计算（1）试计算小齿轮分度圆直径TD1转矩NMNPT6525093409109321HEADTZUK32689014375109214448MM2计算圆周速度SMNDVT/25016034831603计算齿宽及模数NTMDBT4811COSCOS1720TNTMZMHNT525（4）计算纵向重合度58614TAN20138TA3180ZD（5）计算载荷系数K使用系数,再根据V03M/S查图108得动载系数,由A21VK表103的,由表104得，KT16,由图1013查得41FH5H5FK则KAVH89356按实际的载荷系数校正所算得的分度圆直径MDTT12689413317计算模数NMZDN47201COS5COS1542按齿根弯曲强度设计1确定计算系数（1）计算载荷系数KAVF89135412根据纵向重合度，从图1028查得螺旋角影响系数586180Y3计算当量齿数13320189COS4VZ2335COSV（4）查取齿形系数由表105差得,2721FY34F5查取应力校正系数由表105查得,251S512S6由图1020C查得小齿轮的弯曲疲劳强度极限,大齿轮MPFE501的弯曲疲劳强度极限MPFE387由图1018取弯曲疲劳寿命系数,221FNK8FN8计算弯曲疲劳许用应力取弯曲疲劳安全系数S14MPSKFENF5782011FEF43229计算大小齿轮的并加以比较FSY09645742811FSY80252FS则大齿轮的数值大10设计计算NM321COSFSDNYZKT32260964510COS898543MM对比计算结果，由齿面接触疲劳强度计算的法面模数大于由弯曲疲劳强NM度计算的法面模数，取标准值55，已可满足弯曲强度。但为了同时满足接N触疲劳强度，需按接触疲劳强度算得分度圆直径来计算应有的齿数。D152于是由26514COSCOS1NMDZ则，取27062702Z543几何尺寸计算（1）计算中心距，取A272MMMMZAN02714COS25706COS212按圆整后的中心距修正螺旋角215013276CSCSARZARN因为值改变不多，故参数，,等不必修正KHZ（3）计算大小齿轮分度圆直径MMZDN14503COS261N87CS2（4）计算齿轮宽度MDB141取，B402555第一级齿轮设计确定第一级斜齿轮齿数选择小齿轮齿数18,则大齿轮齿数Z,取673182Z72Z材料选择选择小齿轮材料为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。551按齿面接触强度设计由设计计算公式进行计算32112HEDTZUKT1确定系数（1）试选载荷系数31T（2）由表107查得选取齿宽系数21D（3）查表106得材料的弹性影响系数MPAZE89（4）查图1021D按齿面硬度查得小齿轮的接触极限；PAH601LIM大齿轮的接触疲劳强度极限MPAH502LIM（5）计算一级小齿轮传递的转矩KWP914709321直斜承联链NMNT65151038209（6）许用接触应力由图1019查得接触疲劳寿命系数,251HNK62HN先计算接触疲劳应力（取失效概率为1，安全系数S1）（7）计算接触疲劳许用应力MPSKLINHN9016511LINH8222计算（1）试计算小齿轮分度圆直径TD132112HEDTZUKT32680197310810296MM2计算圆周速度SMNDVT/670160259431603计算齿宽及模数NTMDBT921（4）计算齿宽与齿高之比ZMTNT751860MHNT81225871960B（5）计算载荷系数K根据V03M/S，8级精度，查图108得动载系数。由表21VK102查得使用系数,直齿轮,由表104得，由1A4FK2H，由图1013查得8HB2HK21FK则载荷系数KAVH326按实际的载荷系数校正所算得的分度圆直径MDTT41032910331（7）计算模数NMZDN7451803552按齿根弯曲强度设计由计算公式进行设计计算321FSDNYZKTM1确定计算系数1由图1020C查得小齿轮的弯曲疲劳强度极限,大齿轮MPFE501的弯曲疲劳强度极限MPFE3822由图1018取弯曲疲劳寿命系数,21FNK8FN3计算弯曲疲劳许用应力取弯曲疲劳安全系数S14MPSKFENF869250211FEF743224）计算载荷系数KAVF115查取齿形系数由表105查得,2721FY34F6查取应力校正系数由表105查得,2531SY782S7计算大小齿轮的并加以比较F04986925311FSY772FS则大齿轮的数值大。8设计计算NM321FSDNYZKT32605781334MM对比计算结果，由齿面接触疲劳强度计算的法面模数大于由弯曲疲劳强NM度计算的法面模数，由于齿轮模数M的大小主要取决于弯曲疲劳强度所决定的承载能力仅与齿轮直径（即模数与齿数的乘机）有关，可取由弯曲强度算得的模数34并就进取标准值M35MM，已可满足弯曲强度。但为了同时满足接触疲劳强度，需按接触疲劳强度算得分度圆直径来计算应有的齿数。于是由D103,取42953101DZ29Z则,取727553几何尺寸计算（1）计算大小齿轮分度圆直径，取MMZD5103291MD10，取74023752（2）计算中心距MDA238751021（3）计算齿轮宽度DB101取，MB02556轴的设计与校核561轴的结构设计轴的结构设计包括定出轴的合理外形和全部结构尺寸。轴的结构主要取决于以下因素轴在机器中的安装位置及形式；轴上安装的零件的类型、尺寸、数量以及轴连接的方法；载荷的性质、大小、方法及分布情况；轴的加工工艺等。由于影响轴的结构的因素很多，且其结构形式又要随着具体的情况的不同而异，所以轴没有标准的结构的形式。轴的扭转强度条件为T3T2095DNPW式中，扭矩的切应力，MPA；TT轴所受的扭矩，NMM；WT轴的抗扭截面系数，MM3；P轴传递的公率，KW；D计算截面处的直径，MM；由上式得，30NPA选取轴的材料为45钢，调质处理。根据机械设计表153，取A0110,P131KW,N34R/MIN，于是得AD80100MIN初步估算轴3的最小直径为80MM。1）拟定高速轴上零件的装配方案2）根据轴向定位的要求确定轴的各段直径和长度（1）为了满足半联轴器的轴向定位要求，1轴段右端需要制出一轴肩，故2段轴前段直径取100MM，左端用轴端挡圈定位，按轴端直径取挡圈直径D130MM。半联轴器与轴配合的毂孔长度L162MM，为了保证轴端挡圈只压在半联轴器上而不压在轴的端面上，故1段的长度应比L1略短一些，现取60MM。（2）初步选择滚动轴承。因轴承同时受到径向力和轴向力的作用，故选用单列圆锥滚子轴承。并根据D选取9