蟹爪式装煤机结构设计课件

1、河北工程大学毕业设计（论文）第1章 绪论1.1课题的提出煤炭工业作为我国国民经济的主要支柱产业，在未来50年内，煤炭仍是主要的能源和战略物质，具有不可替代性，是国民经济和社会发展的保证。随着国民经济的快速发展，以及中国加入WTO后，煤炭工业现代化的步伐也在加快。目前，国内煤炭巷道掘进面的装载机发展水平相对落后，巷道掘进成为煤矿发展的一个瓶颈，制约着煤炭工业的高产与发展。因此，煤炭机械化是煤炭工业持续、稳定、协调的发展，是顺利实现社会主义建设宏伟目标的重要条件。采绝机械化是煤工业增加产量、提高劳动生产率、改善劳动环境、保障安全生产的必要技术手段，也是煤炭生产过程中节约能源、人力和原材料消耗的有效

2、技术措施。目前，我国井下铲斗式装载机中，装岩机以滚动斗臂、轨轮行走方式为主，其动力有电动、气动两种。装载机则全系轨轮式行走方式，而动力以电动居多。装运机则均为轮胎行走方式，动力虽有内燃机驱动，但以气动为主。内燃驱动、轮胎行走的铲运机已开始批量生产。此外，蟹爪式装载机、顶耙式装载机等的研制和配套工作也都取得了良好的效果。当前我国各类井下矿在巷道中主要采用有轨运输方式，轨轮式电动和气动装岩机和装载机仍然是应用最为广泛的装载设备，由于多年来一直没有进行大的、突破性的改进，以不能很好的满足高效掘进的要求。轮胎式、轨道式装载机由于其体积大，且轮轨式装载机行走受轨道的限制，存在工作时调车困难等因素；电动装

3、载机有电动机提供动力，其安全性一般较差，电气装置易发生故障，作业时拖带的输电缆线使行走不便；气动式装载机 一压气作为动力，其总效率低，且体积大，而机器作业时也要拖带输气管线使行走不便；内燃装载机利用内燃机作为动力，虽然具有能源独立，不需要拖带能源输送线等辅助设备，但在井下作业时需要解决废气净化等问题。因此，研制一种先进性、可靠性、适应性和高效性的掘进装载机以成为煤机市场的一种需求。1.2国内外同类课题研究现状各国早期研制的悬臂式装载机都是以煤炭作为作业对象，机重在1317吨之间、装载功率在30KW左右的轻型机，代表机型是前苏联的k-3型掘进机。中期产品主要是用于切割煤系地层中的各种煤岩的中型机

4、，机重在25吨左右，装机功率50100KW，如英国的MKA-2400型、奥地利的AM-52型、日本的S100型等。我国的装载机制造技术开始于1954年，最初仿照苏联的C-153型机，1979年后，先后从日本、奥地利、英国、美国、西德、 原苏联、匈牙利引进了多种型号的装载机，通过引进这些机械的制造技术和先进加工设备，并进行技术转化，到八十年代，我国已自行研制成功了蟹爪式装载机、立爪式装载机、顶耙式装载机等。从此使我国的装载机不再依赖进口。从现在起至2010年，将是我国煤矿采掘机械化的又一个重要发展时期。我们将要引进和研制日产0.71万吨煤的高效宗采设备。攻克电液控制，机械化联网等关键技术；还要把

5、设备的可靠性大大提高，不仅装机功率大，还要配备工况参数显示装置、健康检测或故障诊断系统、自动化和遥控系统，及可靠的保护装置，以确保机械设备能够长期正常运转。经过几待人得不懈努力，我国的装载机械的开发研究以基本达到国际先进水平，但与一些发达国家的产品相比还存在者一定的差距。1.3 研究内容 ZMZ100/45蟹爪式装煤机是一种全液压式装煤机，是一种集装载、运输、行走于一体的液压传动装载机械化设备，是目前中国装载机市场所需的一种产品。适用于港道断面尺寸（宽高）18001400mm的煤矿企业的炮采采煤工作面和掘进工作面。特别适用于半岩巷掘进装运。本装煤机的装载能力为每小时一百立方米，装机功率为45千

6、瓦，行走灵活，可原地转弯，操作方便。其采煤和掘进效率高，使用安全，大大的降低了采煤工的工作强度，减少掘进头的用工人数。 本论文主要分析研究了ZMZ蟹爪式装煤机的装载、行走、转运、电气、液压系统，并重点介绍装载机的装载部、运输部、行走部的液压系统及其改进。通过对装载机的分析研究，并充分借鉴国内外成熟技术，结合国内生产实际，进行优化设计，设计后达到如下要求：1、装载部机头架能起落，可实现铲板抬起高度324mm，铲板卧底深度 213mm。2、装载部采用蟹爪式，工作时两蟹爪交替运动，实现连续作业。3、运输部设有回转台，可实现转载机头的左右摆动角度43384、运输部设有升降液压缸，可实现转载机构的升降。

7、5、行走部采用履带式行走机构，可前进后退，也可原地转弯，行走灵活，操作方便。6、配备水泵喷务系统，可有效的抑制装载产生的粉尘火花，提高工作环境的安全性。7、采用直动与先导相结合的操作方式，通过合理选用先导阀、多路换向阀、梭阀等液压元件，满足装载机各种功能要求。8、具有温度、漏电、欠电压、过流、过压、缺相等保护功能。9、设有报警装置，可实现装载机启动、行走报警功能。1.4论文难点与重点本论文主要分析研究了ZMZ蟹爪式装煤机的装载、行走、运输、电气、液压系统，并重点介绍装载机的装载部、运输部、行走部的改进及其液压系统。第2章 总体设计2.1概述ZMZ蟹爪式装煤机是一种全液压式装煤机，是一种集装载、

8、运输、行走于一体的液压传动装载机械化设备，适用于港道断面尺寸（宽高）18001400mm的煤矿企业的炮采采煤工作面和掘进工作面。特别适用于半岩巷掘进装运。可与矿车、刮板输送机、带式输送机等配套使用，亦可用于地面煤场的装载。本装煤机的装载能力为每小时一百立方米，装机功率为45千瓦。ZMZ蟹爪式装煤机行走灵活，可原地转弯，操作方便，运行平稳。其采煤和掘进效率高，使用安全。电控系统采用典型的模拟控制继电器控制在温度控制电路中，油泵、电机往往由于启动、超负荷、缺相及机械传动部分发生故障等原因造成绕组发热，当温度升高到超过电机允许的最高温度时，将会使电机烧坏。因此，采用正温度系数的PTC热敏电阻组成的电

9、路产生温控信号去控制油泵与装载电机回路，从而避免电动机温度过高，产生事故。装载机的液压系统是一个开式回路系统，系统由两台三联齿轮泵供油，输出压力油分别提供给左右行走马达、装载马达、喷雾马达及液压油缸回路。在每个回路的油泵出口处，都装有一个溢流阀，对系统进行安全保护。改进后的装载机，装载部机头架能起落，可实现铲板抬起高度324mm，铲板卧底深度213mm，装载部采用蟹爪式，工作时两蟹爪交替运动，实现连续作业，运输部设有回转台，可实现转载机头的左右摆动角度4338，同时还设有升降液压缸，可实现转载机构的升降。通过试验表明：ZMZ蟹爪式装煤机设计合理，电气、液压系统性能稳定可靠，适应性强，并具备操作

10、简单，故障率低等优点。2.2 主要组成ZMZ蟹爪式装载机外形如图2-1所示。主要由装载机构、行走机构、运输机构、液压系统、电气系统组成，并通过主体部将各执行机构有机的组合于一体。图2-1 ZMZ蟹爪式装载机2.2.1 装载部机器工作时，机头液压马达通过减速器内的伞齿轮带动偏心盘转动，两个耙爪在偏心盘的带动下，交替作有规律的耙取运动，将铲板上的煤块耙到刮板运输机上。在进行装载工作时，内喷雾压力水通过中心水管输送至喷嘴喷射出来，达到降尘的目的。 装载部的所有部件均安装在机头架上。机头架是机头部分的骨架。机头架采用型钢焊接而成。在机头架的端部，用螺栓把铲板紧固在机头架上，便于磨损后更换。机头架本身，

11、是通过回转轴支撑在机器两侧操纵箱的壁板上的。机头架可以起落，它的起落是借助固定在履带架上的升降油缸的作用实现的。这样，可以保证机器在倾斜不平的地面上也能正常工作。 左、右蟹爪减速器装于机头两侧的装载耙下面。由三个螺旋伞齿轮组成的两对齿轮副及一对直齿轮副，机壳和偏心盘等组成。 装载部运动机构的形式为曲柄遥杆机构，它由装载耙爪、偏心圆盘、连杆、遥杆组成。 蟹爪装在曲柄遥杆机构的遥杆上，遥杆分别与偏心盘和连杆铰接，铲板就是固定杆，连杆安装在铲板上，遥杆一端与连杆铰接，另一端安装在偏心圆盘上，蟹爪则按适合装载工作要求的规律运动。其结构如图2-2所示。 图2-2装载部蟹爪机构 对称布置的左、右装载耙爪与

12、相应的主动偏心圆盘和连杆组成柄遥杆机构。两个主动圆盘相向回转的驱动两个装载耙在铲板表面上作平面复合运动，两个装载耙的运动相位差为180。当一个装载耙在耙取铲板上的煤块时，另一个装载耙处于返回行程。因此，左、右装载耙交替地耙取煤块，使工作连续进行。转载前端装有可更换的耙爪，以便磨损后能更换。 为了保证左、右两个耙爪相互错开180相位工作，耙爪减速机内一对伞齿轮及圆柱齿轮副同时用连轮轴把两侧的耙爪减速机的动力相互连接起来，组成刚性联接传动系统。2.2.2 行走部 行走机构安装在主体部的左右两侧，有液压马达驱动，通过一级直齿轮，两级行星减速，将动力传到驱动链轮上，驱动链轮带动履带转动，从而实现装载机

13、的各种动作。根据需要，操作控制系统可实现装载机的前进、后退及左右转弯等动作。2.2.3 运输部 运输部由刮板运输机组成，安装在主体部的中间。运输部动力来源于装载部的液压马达，直接带动耙爪运动，在驱动刮板链轮转动。耙爪将铲板上的煤块耙装到刮板输送机上，并通过后配的转载机将煤运出巷道。在刮板运输机的中后部设有回转台，用来实现，当装载机在较大的巷道工作时，后配矿车不在装载机纵向中心线的后面，装载机不作整机转向移动也能扩大它的装载范围，使装载机左、右摆尾的性能。同时，刮板运输机还设有升降油缸，以适应不同地面都能转载的能力。2.2.4 液压泵站液压泵站主要由油箱和泵站传动两部分组成，本转载机均由液压驱动

14、，动力来源于液压泵站。通过弹性连轴节将动力传递传动箱，在传递给两台三联齿轮泵。油箱采用封闭结构，主要由吸油过滤器、回油过滤器、液位控制器等组成，并设有液位显示，精滤芯堵塞发讯功能。2.2.5 操纵箱操纵箱安装在主体部右部，集中了该机大部分的功能阀组和所有的液压操纵手柄、电气操作按钮。2.2.6 主体部 主体部是各主要不件的载体，其由钢板、型钢等焊接而成，基本结构如图2-3所示。中间设为空壳，用作油箱，前部安装装载部，底部左、右两侧安装行走机构，左部装有泵站，右部装有泵站传动部，右后部装有操纵台及电气控制箱，尾部装有转载机架以连接转载机。图2-3主体部焊件2.2.7 液压系统本机所有系统均采用液

15、压传动，除满足主机传动需要外，还可以为外接统提供一组油路的液压油，当不用外接其它系统时，则将此油路堵上，主机性能不受影响， 2.2.7.1行走液压马达回路 此回路基本动力为CBQLQ-F532/F532双联泵的前泵，该泵输出的压力油经 FL-B20H-S分流阀分别进入左、右行走液压马达回路的两组三位四通阀，从而控制左、右液压马达的动作。若要实现机器的快速行走，则需转动阀1使CBQLQ-F532/F532双联泵的后泵所提供的压力油也进入行走液压马达回路，使其流量增大，液压马达的转速增快，该回路通过调定压力为14Mpa的DBDS20K10/200型溢流阀起过载保护作用。2.2.7.2 装载部输送机

16、液压马达回路 此回路的基本动力为CBQLQ-F540/F520双联泵F540泵。当机器各部高度调整完毕后，F520泵的压力油自行进入装载部、输送机的液压马达回路，液压油通过三位四通换向阀34SM-B20H-W而控制马达工作，在正常工作情况下，为实现快装慢行可操纵转阀1将CBQLQ-F532/F532的后泵532泵所提供的压力油送进装载部、输送机液压马达回路，从而增大此回路的流量，耙装速度增快，此回路的调定压力为14Mpa。 当需要外接系统时，则转动阀2使CBQLQ-F540/F520的前泵540泵的压力油送进外接系统，供应外接系统。2.2.7.3液压缸回路 此回路由CBQLQ-F540/F52

17、0双连泵 的后泵，即520泵供油，液压油通过一组三联阀控制三组液压缸工作，回路的调定压力为14Mpa。 为防止机器因外界不测因素影响而发生意外，在输送机升降液压缸和铲板升降液压缸回路中安装了闭锁阀。2.2.8 喷雾及液压油冷却系统 喷雾系统主要是为了整机有效的抑制装载、装载时产生的粉尘和火花，提高工作的安全性，由内喷雾、外喷雾及冷却水三个回路组成。本机在主体部焊件的内腔装置CL.L-L-2M2列管式油冷却器，该冷却器在主体部焊件外部有上下水口法兰结构，下方水口法兰为接近水，上方水口法兰为接出水，供水压力应小于1.6Mpa，从而对液压油进行水循环式冷却。2.2.9 电气系统 主要电器设备为电机、

18、启动器、照明灯、连击电铃、甲烷、断电仪和开关等，均为使用于煤矿井下的隔爆型或隔爆兼本安型。一根四芯电缆连接电源和启动器，由另一根四芯电缆连接启动器和电机，其它控制电缆均为二芯电缆。2.3 主要技术参数2.3.1 总体参数 生产能力 100m/h 外形尺寸 748016001200mm 装机功率 45kw重量 8200kg适应巷道端面尺寸（宽高）18001400mm 2.3.2 装载机构 耙装方式 蟹爪式 耙爪转速 52（40）r/min 铲板抬起高度 324mm 铲板卧底深度 213mm2.3.3 运输机构 运输机形式 中间圆环链刮板式 圆环链规格 1450-c 机头回转角度 4338 机头链

19、轮中心距底版高度 7502050mm 刮板链速 1.25(0.86)m/s 运输机槽宽 420mm2.3.4 行走机构 行走形式 履带式 行走速度 10(5)m/min 履带板宽度 250mm 履带板中心距 1720mm 平均接地比压 0.1MPa 履带最大牵引力 44.1KN2.3.5 液压系统 系统压力 14Mpa流量 400L/Min工作介质 N68抗磨液压油 双联齿轮泵（一） 型号 CBQL-F540/F520-CFH 额定压力（前泵/后泵） 20/20Mpa 公称排量（前泵/后泵） 40/20mL/r 双联齿轮泵（二） 型号 CBQL-F532/F532-CFH 额定压力（前泵/后泵

20、） 20/20Mpa 公称排量（前泵/后泵） 32/32mL/r 装载液压马达 型号 BM-E500 额定功率 22KW 额定转速 200r/min 额定差压 16Mpa 额定流量 100L/min 行走液压马达型号 BM-E500 额定功率 22KW 额定转速 160r/min 额定差压 16Mpa 额定流量 100L/min2.3.6 电气系统 电动机 型号 YBK2-225M-4额定功率 45KW 额定转速 1480r/min额定电压 380/660V供电电压 660V防爆型式 隔爆型及本质安全型照明电压 24V2.4蟹爪式装煤机的特点 蟹爪式装煤机是一种全液压式装煤机，是一种集装载、运

21、输、行走于一体的液压传动装载机械化设备，适用于港道断面尺寸（宽高）18001400mm 的煤矿企业的炮采采煤工作面和掘进工作面。特别适用于半岩巷掘进装运。可与矿车、刮板输送机、带式输送机等配套使用，亦可用于地面煤场的装载。本装煤机的装载能力为每小时一百立方米，装机功率为45千瓦，行走灵活，可原地转弯，操作方便。其采煤和掘进效率高，使用安全，大大的降低了采煤工的工作强度，减少掘进头的用工人数。 本产品装载、卸装点配备喷雾装置。适用于含有瓦煤尘或其他爆炸性混合气体环境中作业。蟹爪式装煤机对环境不造成污染和影响，节约能源。2.5 机械传动简介 如图2-4所示：泵站9通过传动箱8驱动两台双联齿轮泵6、

22、7，通过操作操纵台11中的操纵手柄分别向耙爪马达3、行走马达13、三组液压缸及外接系统供油，以实现 耙爪、输送机、刮板链、行走部、履带、各液压及外接系统的运动。图2-4 传动系统示意图2.5.1 装载部、运输机传动系统 机器工作时，铲板借助机器牵引力插入料堆，耙爪马3通过耙爪减速器1内的伞齿轮传动传动带动偏心盘转动，动力通过偏心盘传给耙爪，使其作有规律的耙取运动。将铲板上的煤耙到运输机上。左、右两台减速器分别由一台BM-E500耙爪马达驱动，且通过另另一对伞齿轮，由输送机主动链轮轮轴2把它们相互联3了输送机,输送机上的主动链轮2的转动使刮板链4沿溜槽上移动，从而将煤转运走。2.5.2行走传动系

23、统 左、右两条履带各由一台BM-E630行走马达13通过行走减速器1使驱动链链轮转动，通过左、右行走马达13的正、反向转动的组合，使机器实现前进、后退和左右转向。2.6起动器性能参数 本机器所用的BQD20-120D型起动器是与装煤机配套使用的专用设备，作控制电动机、照明灯、连击电铃用，主要性能参数为：a、 起动器具有过载反时限保护，端相保护、过流、短路保护、失控保护、失压保护和漏电保护等功能。b、 具有过载、过流、断相、漏电闭锁、过热、短路闭锁等故障显示功能。c、 起动器过流保护具有记忆功能，需复位才能起动。d、 起动器工作制分反复短时工作制或连续长时工作制（八小时工作制），操作功率为300

24、次/小时。e、 在电源电压为额定值得75 110的范围内系统能可靠工作。第三章 蟹爪式装煤机装载机构设计3.1总体介绍装载部采用蟹爪式，其工作机构的形式为曲柄摇杆机构，它由装载耙，偏心圆盘，连杆组成。其工作机构如图所示图3-1装载部简图对称布置的左装载耙爪和右装载耙爪与相应的主动圆盘和连杆组成曲柄摇杆机构，两个主动圆盘相向回转的同时，驱动两个装载耙在铲板表面上作平面复合运动，两个装载耙的运动相位差180，为了保证左右两个耙爪相互错开180相位工作，耙爪减速机构内的另一对伞齿轮副及圆柱齿轮副同时用链轮轴把两侧耙爪减速机的动力传动相互连接起来，组成刚性联接传动系统，当一个装载耙在耙取铲板上的煤块时

25、，另一个装载耙处于返回形行程，因此，左右装载耙交替地耙取煤块，使装煤工作连续进行，装载耙前端装有可更换的耙爪，以便磨损后能更换。蟹爪装在曲柄摇杆机构的连杆上，连杆分别与偏分圆盘和摇杆饺接，铲板就是固定杆，曲柄圆盘和摇杆都装在铲板上，蟹爪则适合装载工作要求的规律运动。左右蟹爪减速机装于机头两侧的装载蟹爪下面，由三个螺旋伞齿轮组成的两对伞齿轮副及一对圆柱直齿轮副，机壳和偏心盘组成。（参看图3-1）机头架是机头部分的骨架，机头部分所有部件均安装在机头架上，机头架一般多采用钢板及型钢焊接而成，在机头架的端部，用螺栓把铲板紧固在机头架上，便于磨损后更换，机头架本身是通过回转轴支撑在机器两侧操纵箱的壁板上

26、的，机头架的起落是借助固定在履带架上升降油缸的的作用，油缸采用单作用柱塞油缸，这样可以保证机器在倾斜不平的地面也能正常工作。机头液压马达采用BM系列摆线式马达，它具有低速大扭矩，传动平稳的特点。蟹爪装载机工作性能的好坏，主要取决于工作机构中两个耙爪的运动轨迹是否合理。为了提高蟹爪装载机的生产效率，应使工作机构的两个耙爪运动轨迹运动平滑，动载荷小，运行阻力小，获取矿岩量大，并能够将每次获取的矿岩无遗漏地交给运输机，而不是在两个耙爪间抛来抛去或沿铲板滑向岩堆。3.2蟹爪装载机参数的确定蟹爪是该机器的执行元件，其结构如下图：图3-2蟹爪结构简图3.2.1蟹爪工作机构的运动轨迹为了保证装载机有较好的工

27、作性能，蟹爪的动作应符合一定的要求。蟹爪的动作通常可用尖爪的运动轨迹来说明。蟹爪爪尖的运动轨迹可以划分为四段： 插入段耙爪插入岩石堆； 耙集段耙爪把耙取岩石堆的岩石集结到铲板前缘的中部； 耙运段把集结在中部的岩石耙运到转载机构的接运端； 返回段耙爪返回到刚开始插入岩石堆的位置。上述耙爪运动轨迹与机器生产率工作阻力等有关，有关参数就是根据这个运动轨迹选取的。一般讲耙爪的运动轨迹应满足如下一些要求：耙爪插入段和耙集段所包面积中的岩石数量与耙爪单位时间工作次数的乘积应符合机器生产率的要求，这个面积应尽可能的大些，以便提高机器的生产率。两个耙爪运动轨迹间形成的“死区”所包面积应尽可能小，力争趋于零，这

28、对提高机器的生产率有利。为了保证耙运的岩石有效地进入转载机构的接收端，并将耙运的岩石都运走，不致重返岩石堆，应使运动轨迹靠近转载机构的接收端。两耙爪运动轨迹间必需有重合部分，以保证铲板上岩石都耙运到转载机的接收端，但重合部分的面积不宜过大，否则会降低机器生产率。为使耙爪在耙集过程中载荷不致急剧增加，应使耙集段轨迹尽可能不超过铲板前刃，这样耙爪只耙集落在铲板上的岩石，工作阻力显著降低。耙集段和返回段间距应接近于机器允许的最大岩石块度，否则耙爪会在返回过程中有可能将此岩块推向岩石堆。为了缩短耙爪返回行程时间，应使耙爪运动速度比其它各段的运动速度快得多。一般讲，耙爪在插入段和耙集段运动速度在范围，返

29、回段速度可达4m/s。3.2.2耙爪工作机构尺寸的确定 蟹爪工作机构的尺寸，根据有关资料的推荐，可按如下一些关系进行选取：曲柄圆盘直径可按下式确定：式中机器允许最大岩石块度尺寸(mm)。查文献，表1-3-4得 =300，得圆整取.曲柄圆盘中心到转载运输机中心线之间的距离为： 圆整取.曲柄圆盘中心到摇杆摆动中心在机器纵轴线上投影距离为:摇杆半径R为：曲柄圆盘中心于铲板前刃之间的距离为：圆整取为320 mm。转载输送机的宽度为：铲板宽度B为：3.2.3蟹爪装载机理论生产率的确定蟹爪装载机的理论生产率可近似地按下式确定：式中n蟹爪工作机构每分钟工作循环次数，即主动圆盘每分钟转数，（次/分）。一般讲，

30、对于容量较大的岩石可取次/分，对于容量较小的岩石可取n=45次/分。V每个装载耙在一次工作循环中耙取岩石的容积，（），该值可近似地按下式确定：式中 B耙取宽度（即铲板前刃宽度），（米）； L耙爪运动轨迹的耙集段于返回段间的距离，（m），一般等于曲柄圆盘的直径，即；h被耙岩石的厚度，（m），此值于岩石块度有关，对于块状岩石可取，对于粒状岩石可取，上式中表示装载耙的高度。将上式代入可得：蟹爪装载机的技术生产率要比理论生产率低的多，这时应考虑岩石堆情况、铲入深度等因素的影响，目前还没有可靠的公式计算，只能靠试验方法来确定蟹爪装载即的技术生产率。第四章 蟹爪驱动装置的设计4.1液压马达的设计装载部液压

31、马达回路的基本动力为CBQLQF540/F520双联泵的前泵F540泵。当机器各部高度调整完毕后，F520泵的压力油自行进入装载部液压马达回路，液压油通过三位四通阀34SMB20HW而控制马达工作，在正常工作情况下，为实现快装慢行可操纵转阀将CBQLQF532/F532的后泵532泵所供应的压力油送进装载部液压马达回路，从而增大此回路的流量，耙装速度增快，此回路的调定压力为14MP。当需要外接系统时，则转动篆法使CBQLQF540/F520之前泵540的压力油送进外接系统，供应外接系统。4.1.1液压马达的选用液压马达是液压系统的一种执行元件，它将液压泵提供的液体压力能转变为其输出轴的机械能（

32、扭矩和转速）。常用的液压马达有柱塞式、叶片式和齿轮式等。根据其排量q可否调节亦可分为变量马达和定量马达，还有摆动式马达。液压马达的选用应包括马达的额定压力，流量和结构类型的确定等。每种马达都有它的特点和合理的使用范围，必须根据具体要求，全面权衡利弊来选用。因此，综合考虑该机器的使用要求，即所需的动力等，我们在此选用BM系列摆线式液压马达。4.1.2液压马达性能参数的确定本设计中装载部与运输机共用一套驱动装置，因此可由运输部的已知条件计算液压马达的参数。已知链条的速度得：已知原始数据经前面计算得出链轮分度圆直径得出所以：据得：因为马达转速与输出轴链轮的转速比为1：1所以选用马达的转速为147r/

33、min在本设计中，齿轮式液压马达较为合适。查机械设计手册综合考虑选用BME-500齿轮马达其具体数值为：排量：496ml/r 额定转矩：1000N.m转速：200r/min 额定压差：14MPa额定流量：100L/min 额定输出功率：22KW复算刮板链速：4.2传动锥齿轮的设计本设计中的装煤机主要用于煤矿井下的炮采采煤工作面和掘进工作面的机械化装载，其要求体积小，易拆卸，在传动设计要求中必须以小巧耐用为主，同时本设计装载部与运输机共用一套驱动装置，装载部与运输部的输出方向成90度角，而圆锥齿轮正是用来传递两相交轴之间的运动和动力的，本设计采用弧齿锥齿轮而不采用渐开线齿轮传动主要有以下原因：弧

34、齿锥齿轮综合曲率半径大，在齿轮尺寸和材料相同的情况下，弧齿锥齿轮的接触强度可比渐开线齿轮提高1.52倍对制造误差及变形不敏感，因为圆弧齿轮最初为点接触，故制造误差和变形对接触情况影响不大，经磨和后，虽逐渐变为线接触，但这种接触是在承载后经磨和而形成的，因而它能更适用于受载的情况径向尺寸小，由于圆弧齿轮没有根切问题，所以最小齿数不受根切的限制，故径向尺寸可以更小。图4-1锥齿轮传动示意图其中-为装载部齿轮传动-为运输部齿轮传动，我主要设计运输部齿轮的传动。4.2.1锥齿轮传动的几何计算主要工作参数：i=2.294 =8 4.2.1.1传动比 i=2.2944.2.1.2端面模数 （1）单面切齿法

35、：根据齿轮强度计算确定（2）简单双切面齿法：先根据齿轮强度计算初定一模数值，然后计算刀顶距并圆整为标准值，最后由反算本设计中采用简单双切面齿法取=8 4.2.1.3齿数Z的选择初选则 (4.1)4.2.1.4法面压力角一般取，特殊情况下取为其它标准值取4.2.1.5齿顶高系数表4.1 格里森制齿形参数参数名称符号弧齿零度弧齿齿形角工作齿高1.72全齿高 1.95 1.8882.188+0.05齿顶间隙 0.25 0.8880.188+0.05齿宽螺旋角最小齿数1213高度变位系数切向变位系数按煤矿机械传动设计表211选择同前注：1.当时，为了避免精切时刀尖参加切削，应将全齿高加深0.13毫米

36、2.格里森制的齿顶高系数(弧齿)经查表2.1取4.2.1.6齿顶间隙系数按表2.1，当m1.3时，4.2.1.7高度变位系数查表4.1 则:4.2.1.8切向变位系数经查表4.2.1.9齿面中点螺旋角4.2.1.10齿面宽B选取范围 选取 B=50mm4.2.1.11节锥角4.2.1.12节圆直径据 (4.2)4.2.1.13外锥距 （4.3）代入数据得4.2.1.14铣刀盘直径 （4.4）则：经查表取标准值，选取4.2.1.15齿面中点锥距 （4.5）4.2.1.16工作齿高 （4.6）4.2.1.17全齿高 （4.7）4.2.1.18齿顶高 （4.8） （4.9）4.2.1.19齿根高 （

37、4.10）4.2.1.20齿顶间隙C （4.11）4.2.1.21顶圆直径（大端） （4.12） 4.2.1.22根圆直径（大端） （4.13）4.2.1.23齿根角 （4.14）4.2.1.24铣刀盘刀号N（根据选择相近的刀号） （4.15）取 4.2.1.25齿面中点实际螺旋角 （4.16）角度计算要精确到“秒”，以下计算均以此值为准4.2.1.26顶锥角 （4.17）4.2.1.27根锥角 （4.18）4.2.1.28外锥高H （4.19）4.2.1.29轮冠距M根据结构要求确定4.2.1.30安装距 （4.20）4.2.1.31齿轮宽度b （4.21）测量齿厚的计算4.2.1.32大端

38、端面理论弧齿厚当，时 （4.22）= （4.23）4.2.1.33大端螺旋角 （4.24）则：4.2.1.34刀顶距 （4.25）并查表圆整。经查表圆整为3.5mm4.2.1.35小齿轮法面弦齿厚（大端）对于简单双面切齿法： （4 .26）4.2.1.36中间顶 （4.27） （4.28）4.2.1.37测量法面弦齿厚处的测点锥距 （4.29）则：4.2.1.38大齿轮法面弦齿厚（大端）对于简单双面切齿法 （4.30）4.2.1.39中间项（1）（2）（3） （4.31） （4.32） （4.33）则：4.2.1.40大端法面弦齿高对于简单双面切法： （4.34） （4.35）则：4.2.1.

39、41法面弦齿厚上下偏差及标注法面弦齿厚极限偏差按JB18060查取对于简单双面法：上偏差： 下偏差： 标注： 则：上偏差： 下偏差： 标注： 验算重迭系数 （4.36）当时，查得：当时，则：故传动良好。4.3锥齿轮传动的强度计算主要参数：设计装煤机的使用寿命为5年，每天工作300天，一天24小时工作，i=2.2944.3.1选择齿轮的材料及热处理规范方法小轮大轮均采用渗C淬火齿面硬度：HRC58-62 齿芯硬度：HBS320 4.3.2选择齿数Z齿数的选择如前：，4.3.3选择名义螺旋角4.3.4选择变位系数经查表2.1得：高度变位系数 切向变位系数 4.3.5计算应力循环系数小轮： 大轮：

40、4.3.6确定寿命系数经查图：4.3.7计算许用接触疲劳应力 （4.37）4.3.8计算许用弯曲疲劳应力 （4.38）4.3.9计算许用静应力按齿面接触强度计算锥距4.3.10计算主动轮扭矩 （4.39）经查表：圆锥齿轮传动率，滚动轴承则：4.3.11选择载荷系数，（暂取）4.3.12确定齿宽系数4.3.13确定接触应力系数经查图当i=2.294时4.3.14确定接触应力系数经查图4.3.15初算锥距4.3.16校正动载系数4.3.17复算锥距4.3.18确定模数4.3.19确定锥距4.3.20计算齿面高度4.3.21计算齿面中点端面模数4.3.22计算当量齿数4.3.23确定当量齿形系数4.

41、3.24确定弧齿锥齿轮承载能力系数对于8级接触精度HB，取2.2.25确定弯曲应力系数当时4.3.26确定载荷系数4.3.27验算齿根弯曲强度4.3.28计算齿面接触应力4.3.29验算齿面接触静力强度其中4.3.30验算齿根弯曲静力强度4.4轴的设计轴的设计包括结构设计和工作能力两方面的内容。轴的结构设计是根据轴上零件的安装定位以及轴的制造工艺等方面的要求合理的确定轴的结构形式及尺寸。轴的结构设计是轴的设计中最重要的内容。结构合理与否关系到轴的工作能力，轴上零件的工作可靠性以及轴的制造成本，零件装配等诸多方面的内容。轴的工作能力计算是指轴的强度、刚度和振动稳定性等方面的计算。多数情况下，轴的

42、工作能力主要取决于轴的强度。这时只需要对轴进行强度计算。防止断裂和过大的塑性变形导致的失效。对要求高的轴和弯力大的细长轴应进行稳定性计算，防止工作是过大的弹性变形。对高速运转的轴还应进行稳定性计算以防止发生共振而破坏。总之，轴的设计要综合考虑技术与经济各方面的具体问题。4.4.1求输出轴上的功率，转速和转矩，确定各级齿轮传动的效率（包括轴承效率在内），则：4.4.2求作用在齿轮上的力已知，锥齿轮分度圆直径d=136mm4.4.3初步确定轴的最小直径选取轴的材料为20CrMnTi调制处理经查表取4.4.4轴的结构设计其示意图如下：轴齿轮的最小直径在最右侧据选择轴承因轴承同时受有径向力和轴向力作用

43、，故选用滚子轴承，根据的值查设计手册选用7310E圆锥滚子轴承，其尺寸为：所以 右端轴承采用轴肩进行轴向定位，由手册上查得7310E的定位轴肩定位高度为5mm所以经计算小锥齿轮所以因锥齿轮齿根圆直径所以选7218E其尺寸为：，取，-处需安放连轴器，连轴器的计算转矩应小于连轴器的公称转矩故选套筒连轴器型，连轴器孔径d=60，取半连轴器与轴配合的毂孔长度为L=90所以为满足半连轴器轴向定位要求-段需制出一轴肩，轴肩高度为6mm,所以，同时1段需加工出螺纹，2段为退刀槽，-段直径高于1处（不包括3段），取3处需放O型圈数值，所以取轴上零件的周向定位半联轴器与轴的联接选用平键为。4.4.5求轴上的载荷

44、7310E a=23 7218E a=32.4受力分析如下图：其中经计算，水平面H内的支座反力垂直面V的支座反力总弯距扭矩4.4.6按弯扭合成应力校核轴的强度取故安全。4.5轴承的校核轴右端的轴承选用30310轴左端的轴承选用30218轴承受力分析图如下图所示：把派生轴向力的方向与外加轴向载荷一致的轴承标为2，另一端标为轴承1。4.5.1求两轴承受到的径向载荷和4.5.2求两轴承的计算轴向力和对于右端的圆锥滚子轴承30310中则：对于左端的圆锥滚子轴承30218中则： 那么轴有向左窜动的趋势，相当于轴承1被压紧，轴承2被放松，但实际上轴必须处于一个平衡的位置（即轴承座必然要通过轴承元件施加一个

45、附加的轴向力来阻止轴的窜动），所以压紧的轴承1所受的总轴向力必须与相平衡，则：而被放松的轴承2只受其本身派生的轴向力，即：4.5.3求轴承当量动载荷和因为对于轴承1：对于轴承2：对于中等冲击载荷取所以有：4.5.4验算轴承寿命：装煤机使用寿命为5年，每天工作300天，一天24小时工作，则轴承预计寿命为300524=36000小时 n=200r/min对于圆锥滚子轴承 对于轴承1：经查表 所以轴承1符合设计条件对于轴承2：经查表C=180KN所以轴承符合设计条件。第五章 蟹爪液压缸的设计计算装煤机在井下工作环境多变，工作条件多种多样，需对铲板进行必要的升高和降低，所以要设有铲板升降装置，布置两个

46、液压缸来支持铲班升降，技术要求，坚固可靠，使用、维修、更换方便。5.1液压缸的工作负载R液压缸的工作负载R是指工作机构在满负荷的情况下，以一定加速度启动时，对液压缸产生的总阻力，它包括工作机构的荷重及自重产生的作用力,工作机构在满载荷启动的静摩擦力，工作机构在满载启动的惯性力。5.1.1求工作机构的荷重及自重产生的作用力：对铲板体进行受力分析如下图：图4-1 铲板升降过程受力分析图根据力学知识:5.1.2求工作机构在满载启动的惯性力:在一般工程机械,液压缸进给速度一般取(0.10.4)m/s,在这里取0.3m/s,从启动到预定速度所需时间取0.2s，则5.1.3求工作机构在满载荷启动的静摩擦力：根据经验取总的摩擦因素为0.5,则最后得工作机构在满负荷的情况下，以一定加速度启动时，对液压缸产生的总阻力R为:平均到两个液压缸为20319.75N所以单个缸的最大载荷为20319.75N5.2计算铲板升降液压缸内径根据公式得：为了动力元件与负载的匹配，以及在矿井中某些冲击载荷和油缸稳定性的考虑，加大液压油缸的面积，最大功率不变。取油缸的内径为： 根据机械设计手册将其圆整为标准直径110mm。当活塞杆受压时，取5.3计算铲板升降液压缸的壁