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中 國(guó) 礦 業(yè) 大 學(xué)
本科生畢業(yè)論文
姓 名： 崔曉勇 學(xué) 號(hào)：14030439
學(xué) 院： 應(yīng)用技術(shù)學(xué)院
專 業(yè)： 機(jī)械工程及自動(dòng)化
論文題目： MG250/591-WD采煤機(jī)的截割部設(shè)計(jì)
專 題：
指導(dǎo)教師： 楊寅威 職 稱： 副教授
2007 年 6月 徐州
中國(guó)礦業(yè)大學(xué)畢業(yè)論文任務(wù)書
學(xué)院 應(yīng)用技術(shù)學(xué)院 專業(yè)年級(jí) 機(jī)自03-10班學(xué)生姓名 崔曉勇
任務(wù)下達(dá)日期：2007年1月11日
畢業(yè)論文日期：2007年3月25日至2007年6月20日
畢業(yè)論文題目：MG250/591-WD采煤機(jī)截割部的設(shè)計(jì)
畢業(yè)論文專題題目：
畢業(yè)論文主要內(nèi)容和要求：
設(shè)計(jì)參數(shù)：
總裝機(jī)功率：591 KW
適應(yīng)煤質(zhì)硬度：f4
截割部功率：250 KW
采高范圍：1.5～3.2m
滾筒截深：630 mm
滾筒轉(zhuǎn)速：40 r/min
電機(jī)轉(zhuǎn)速：1476 r/min
額定電壓：1140 V
要求：
（1）完成采煤機(jī)總體方案設(shè)計(jì)。
（2）對(duì)截割部的傳動(dòng)及結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)。
（3）設(shè)計(jì)完成截割部的組件、零件工作圖設(shè)計(jì)。
（4）編寫完成設(shè)計(jì)計(jì)算說(shuō)明書。
院長(zhǎng)簽字： 指導(dǎo)教師簽字：
中國(guó)礦業(yè)大學(xué)畢業(yè)論文指導(dǎo)教師評(píng)閱書
指導(dǎo)教師評(píng)語(yǔ)（①基礎(chǔ)理論及基本技能的掌握；②獨(dú)立解決實(shí)際問(wèn)題的能力；③研究?jī)?nèi)容的理論依據(jù)和技術(shù)方法；④取得的主要成果及創(chuàng)新點(diǎn)；⑤工作態(tài)度及工作量；⑥總體評(píng)價(jià)及建議成績(jī)；⑦存在問(wèn)題；⑧是否同意答辯等）：
成 績(jī)： 指導(dǎo)教師簽字：
年 月 日
中國(guó)礦業(yè)大學(xué)畢業(yè)論文評(píng)閱教師評(píng)閱書
評(píng)閱教師評(píng)語(yǔ)（①選題的意義；②基礎(chǔ)理論及基本技能的掌握；③綜合運(yùn)用所學(xué)知識(shí)解決實(shí)際問(wèn)題的能力；③工作量的大?。虎苋〉玫闹饕晒皠?chuàng)新點(diǎn)；⑤寫作的規(guī)范程度；⑥總體評(píng)價(jià)及建議成績(jī)；⑦存在問(wèn)題；⑧是否同意答辯等）：
成 績(jī)： 評(píng)閱教師簽字：
年 月 日
中國(guó)礦業(yè)大學(xué)畢業(yè)論文評(píng)閱教師評(píng)閱書
評(píng)閱教師評(píng)語(yǔ)（①選題的意義；②基礎(chǔ)理論及基本技能的掌握；③綜合運(yùn)用所學(xué)知識(shí)解決實(shí)際問(wèn)題的能力；③工作量的大小；④取得的主要成果及創(chuàng)新點(diǎn)；⑤寫作的規(guī)范程度；⑥總體評(píng)價(jià)及建議成績(jī)；⑦存在問(wèn)題；⑧是否同意答辯等）：
成 績(jī)： 評(píng)閱教師簽字：
年 月 日
中國(guó)礦業(yè)大學(xué)畢業(yè)論文答辯及綜合成績(jī)
答 辯 情 況
提 出 問(wèn) 題
回 答 問(wèn) 題
正 確
基本
正確
有一般性錯(cuò)誤
有原則性錯(cuò)誤
沒有
回答
答辯委員會(huì)評(píng)語(yǔ)及建議成績(jī)：
答辯委員會(huì)主任簽字：
年 月 日
學(xué)院領(lǐng)導(dǎo)小組綜合評(píng)定成績(jī)：
學(xué)院領(lǐng)導(dǎo)小組負(fù)責(zé)人：
年 月 日
中 國(guó) 礦 業(yè) 大 學(xué)
本科生畢業(yè)論文
姓 名： 李寶山 學(xué) 號(hào)：21040279
學(xué) 院： 應(yīng)用技術(shù)學(xué)院
專 業(yè)： 機(jī)械工程及自動(dòng)化
論文題目： MG250/591-WD采煤機(jī)的截割部設(shè)計(jì)
專 題：
指導(dǎo)教師： 王啟廣 職 稱： 副教授
2008 年 6月 徐州
中國(guó)礦業(yè)大學(xué)畢業(yè)論文任務(wù)書
學(xué)院 應(yīng)用技術(shù)學(xué)院 專業(yè)年級(jí) 機(jī)自07-3班學(xué)生姓名 李寶山
任務(wù)下達(dá)日期：2008年1月11日
畢業(yè)論文日期：2008年3月25日至2008年6月15日
畢業(yè)論文題目：MG250/591-WD采煤機(jī)截割部的設(shè)計(jì)
畢業(yè)論文專題題目：
畢業(yè)論文主要內(nèi)容和要求：
設(shè)計(jì)參數(shù)：
總裝機(jī)功率：591 KW
適應(yīng)煤質(zhì)硬度：f4
截割部功率：250 KW
采高范圍：1.5～3.2m
滾筒截深：630 mm
滾筒轉(zhuǎn)速：40 r/min
電機(jī)轉(zhuǎn)速：1476 r/min
額定電壓：1140 V
要求：
（1）完成采煤機(jī)總體方案設(shè)計(jì)。
（2）對(duì)截割部的傳動(dòng)及結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)。
（3）設(shè)計(jì)完成截割部的組件、零件工作圖設(shè)計(jì)。
（4）編寫完成設(shè)計(jì)計(jì)算說(shuō)明書。
院長(zhǎng)簽字： 指導(dǎo)教師簽字：
中國(guó)礦業(yè)大學(xué)畢業(yè)論文指導(dǎo)教師評(píng)閱書
指導(dǎo)教師評(píng)語(yǔ)（①基礎(chǔ)理論及基本技能的掌握；②獨(dú)立解決實(shí)際問(wèn)題的能力；③研究?jī)?nèi)容的理論依據(jù)和技術(shù)方法；④取得的主要成果及創(chuàng)新點(diǎn)；⑤工作態(tài)度及工作量；⑥總體評(píng)價(jià)及建議成績(jī)；⑦存在問(wèn)題；⑧是否同意答辯等）：
成 績(jī)： 指導(dǎo)教師簽字：
年 月 日
中國(guó)礦業(yè)大學(xué)畢業(yè)論文評(píng)閱教師評(píng)閱書
評(píng)閱教師評(píng)語(yǔ)（①選題的意義；②基礎(chǔ)理論及基本技能的掌握；③綜合運(yùn)用所學(xué)知識(shí)解決實(shí)際問(wèn)題的能力；③工作量的大??；④取得的主要成果及創(chuàng)新點(diǎn)；⑤寫作的規(guī)范程度；⑥總體評(píng)價(jià)及建議成績(jī)；⑦存在問(wèn)題；⑧是否同意答辯等）：
成 績(jī)： 評(píng)閱教師簽字：
年 月 日
中國(guó)礦業(yè)大學(xué)畢業(yè)論文評(píng)閱教師評(píng)閱書
評(píng)閱教師評(píng)語(yǔ)（①選題的意義；②基礎(chǔ)理論及基本技能的掌握；③綜合運(yùn)用所學(xué)知識(shí)解決實(shí)際問(wèn)題的能力；③工作量的大??；④取得的主要成果及創(chuàng)新點(diǎn)；⑤寫作的規(guī)范程度；⑥總體評(píng)價(jià)及建議成績(jī)；⑦存在問(wèn)題；⑧是否同意答辯等）：
成 績(jī)： 評(píng)閱教師簽字：
年 月 日
中國(guó)礦業(yè)大學(xué)畢業(yè)論文答辯及綜合成績(jī)
答 辯 情 況
提 出 問(wèn) 題
回 答 問(wèn) 題
正 確
基本
正確
有一般性錯(cuò)誤
有原則性錯(cuò)誤
沒有
回答
答辯委員會(huì)評(píng)語(yǔ)及建議成績(jī)：
答辯委員會(huì)主任簽字：
年 月 日
學(xué)院領(lǐng)導(dǎo)小組綜合評(píng)定成績(jī)：
學(xué)院領(lǐng)導(dǎo)小組負(fù)責(zé)人：
年 月 日
摘 要
MG250/591-WD型采煤機(jī)是一種電牽引大功率采煤機(jī)，該機(jī)機(jī)身矮，裝機(jī)功率大，所有電機(jī)橫向布置，機(jī)械傳動(dòng)都是直齒傳動(dòng)，電機(jī)、行走箱驅(qū)動(dòng)輪組件等均可從老塘側(cè)抽出，故傳動(dòng)效率高，容易安裝和維護(hù)。
本說(shuō)明書主要介紹了采煤機(jī)截割部的設(shè)計(jì)計(jì)算。MG250/591-WD 型采煤機(jī)截割部主要是由一個(gè)減速箱和四級(jí)齒輪傳動(dòng)組成，截割部電機(jī)放在搖臂內(nèi)橫向布置，電動(dòng)機(jī)輸出的動(dòng)力經(jīng)由三級(jí)直齒圓拄齒輪和行星輪系的傳動(dòng)，最后驅(qū)動(dòng)滾筒旋轉(zhuǎn)。截割部采用四行星單浮動(dòng)結(jié)構(gòu)，減小了結(jié)構(gòu)尺寸，采用大角度彎搖臂設(shè)計(jì)，加大了過(guò)煤空間，提高了裝煤效果。
在設(shè)計(jì)過(guò)程中，對(duì)截割部的軸、傳動(dòng)齒輪、軸承和聯(lián)接用的花鍵等部件進(jìn)行了設(shè)計(jì)計(jì)算、強(qiáng)度校核和選用。本說(shuō)明書主要針對(duì)主要部件的設(shè)計(jì)計(jì)算和強(qiáng)度校核進(jìn)行了敘述和介紹。
此外，還對(duì)MG250/591-WD采煤機(jī)的使用與維護(hù)進(jìn)行了說(shuō)明，以便能更好的發(fā)揮該采煤機(jī)的性能，達(dá)到最佳工作效果。
關(guān)鍵詞：采煤機(jī)；截割部；減速箱；行星輪系；傳動(dòng)齒輪；設(shè)計(jì)
ABSTRACT
The MG250/591-WD type mining machine is that a kind of electricity draws the high-power mining machine, this machine fuselage is low, Installation is large in power,all electrical machineries are fixed up horizontally, mechanical drive is all the transmission of straight tooth, electrical machinery, walk case drive wheel package etc. can take from old pool side out, so the transmission is high in efficiency, easy to install and safeguard.
Calculate in design which cuts the cutting department of main introduction mining machine of this manual. It is made up of a gearbox and moderate breeze gear wheel transmission that the MG250/591-WD type mining machine cuts the cutting department, cut the electrical machinery of cutting department and put to fix up horizontally in the rocker arm, the power that the motor outputs leans on a round of transmission of department of gear wheel and planet round via the tertiary straight tooth, urge the cylinder to rotate finally. Cut the cutting department and adopt the floating structure of four planetary forms, have reduced the physical dimension, adopt the large angle to curve the rocker arm to design, have strengthened the space of coal, have improved the coal result of putting.
In the course of designing, to cutting the axle of the cutting department, gear wheel of the transmission, parts such as the bearing and spline linking using,etc have designed to calculate, the intensity is checked and selected for use. This manual mainly designs for main part one calculating to check with the intensity have narrated and introduced.
In addition，returning use for MG250/591-WD mining machine and maintenance proves,In order to be able to good full play performance of person who should mine, reach the best working result.
Keyword: Mining machine Cut the cutting department Gearbox A department of planet Gear wheel of the transmission Design
摘 要
MG250/591-WD型采煤機(jī)是一種電牽引大功率采煤機(jī)，該機(jī)機(jī)身矮，裝機(jī)功率大，所有電機(jī)橫向布置，機(jī)械傳動(dòng)都是直齒傳動(dòng)，電機(jī)、行走箱驅(qū)動(dòng)輪組件等均可從老塘側(cè)抽出，故傳動(dòng)效率高，容易安裝和維護(hù)。
本說(shuō)明書主要介紹了采煤機(jī)截割部的設(shè)計(jì)計(jì)算。MG250/591-WD 型采煤機(jī)截割部主要是由一個(gè)減速箱和四級(jí)齒輪傳動(dòng)組成，截割部電機(jī)放在搖臂內(nèi)橫向布置，電動(dòng)機(jī)輸出的動(dòng)力經(jīng)由三級(jí)直齒圓拄齒輪和行星輪系的傳動(dòng)，最后驅(qū)動(dòng)滾筒旋轉(zhuǎn)。截割部采用四行星單浮動(dòng)結(jié)構(gòu)，減小了結(jié)構(gòu)尺寸，采用大角度彎搖臂設(shè)計(jì)，加大了過(guò)煤空間，提高了裝煤效果。
在設(shè)計(jì)過(guò)程中，對(duì)截割部的軸、傳動(dòng)齒輪、軸承和聯(lián)接用的花鍵等部件進(jìn)行了設(shè)計(jì)計(jì)算、強(qiáng)度校核和選用。本說(shuō)明書主要針對(duì)主要部件的設(shè)計(jì)計(jì)算和強(qiáng)度校核進(jìn)行了敘述和介紹。
此外，還對(duì)MG250/591-WD采煤機(jī)的使用與維護(hù)進(jìn)行了說(shuō)明，以便能更好的發(fā)揮該采煤機(jī)的性能，達(dá)到最佳工作效果。
關(guān)鍵詞：采煤機(jī)；截割部；減速箱；行星輪系；傳動(dòng)齒輪；設(shè)計(jì)
ABSTRACT
The MG250/591-WD type mining machine is that a kind of electricity draws the high-power mining machine, this machine fuselage is low, Installation is large in power,all electrical machineries are fixed up horizontally, mechanical drive is all the transmission of straight tooth, electrical machinery, walk case drive wheel package etc. can take from old pool side out, so the transmission is high in efficiency, easy to install and safeguard.
Calculate in design which cuts the cutting department of main introduction mining machine of this manual. It is made up of a gearbox and moderate breeze gear wheel transmission that the MG250/591-WD type mining machine cuts the cutting department, cut the electrical machinery of cutting department and put to fix up horizontally in the rocker arm, the power that the motor outputs leans on a round of transmission of department of gear wheel and planet round via the tertiary straight tooth, urge the cylinder to rotate finally. Cut the cutting department and adopt the floating structure of four planetary forms, have reduced the physical dimension, adopt the large angle to curve the rocker arm to design, have strengthened the space of coal, have improved the coal result of putting.
In the course of designing, to cutting the axle of the cutting department, gear wheel of the transmission, parts such as the bearing and spline linking using,etc have designed to calculate, the intensity is checked and selected for use. This manual mainly designs for main part one calculating to check with the intensity have narrated and introduced.
In addition，returning use for MG250/591-WD mining machine and maintenance proves,In order to be able to good full play performance of person who should mine, reach the best working result.
Keyword: Mining machine Cut the cutting department Gearbox A department of planet Gear wheel of the transmission Design
目 錄 1 概述 ...........................................................1 1.1 采煤機(jī)的發(fā)展概況 ...........................................1 1.2 國(guó)內(nèi)電牽引采煤機(jī)的技術(shù)特點(diǎn)及趨勢(shì) ...........................1 1.2.1 采煤機(jī)的技術(shù)特點(diǎn) .........................................1 1.2.2 采煤機(jī)的發(fā)展趨勢(shì) .........................................2 1.3 采煤機(jī)類型及組成 ...........................................3 1.3.1 采煤機(jī)類型 ...............................................3 1.3.2 采煤機(jī)的組成 .............................................3 1.4 采煤機(jī)總體方案的確定 .......................................4 1.4.1適用范圍 ...............................................4 1.4.2主要技術(shù)參數(shù) ...........................................4 1.4.3 整機(jī)主要特點(diǎn) .............................................5 1.4.4 主要結(jié)構(gòu)及組成確定 .......................................6 2 截割部的設(shè)計(jì)及計(jì)算 .............................................8 2.1 電動(dòng)機(jī)的選擇 ...............................................8 2.2 總傳動(dòng)比及傳動(dòng)比的分配 .....................................8 2.2.1 總傳動(dòng)比的確定 ...........................................8 2.2.2 傳動(dòng)比的分配 .............................................8 2.3 截割部傳動(dòng)計(jì)算 ............................................10 2.3.1 各級(jí)傳動(dòng)轉(zhuǎn)速、功率、轉(zhuǎn)矩 ................................10 2.3.2 截割部齒輪設(shè)計(jì)計(jì)算 .....................................12 2.3.3 截割部行星機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)計(jì)算 ................................34 2.3.4 軸的設(shè)計(jì)及校核 ..........................................56 2.3.5 軸承的壽命校核 .........................................65 2.3.6 花鍵的強(qiáng)度校核 .........................................66 3 采煤機(jī)的使用和維護(hù) ...........................................68 3.1 潤(rùn)滑及注油 ................................................68 3.2 地面檢查與試運(yùn)轉(zhuǎn) ..........................................68 3.3 下井及井下組裝 ............................................69 3.4 采煤機(jī)的井下操作..........................................69 3.5 機(jī)器的維護(hù)與檢修 ..........................................70 結(jié) 論 .........................................................72 參考文獻(xiàn) .......................................................73 翻譯部分 英文原文 ....................................................74 中文譯文 ....................................................78 致 謝 .........................................................81 目 錄 1 概述 ...........................................................1 1.1 采煤機(jī)的發(fā)展概況 ...........................................1 1.2 國(guó)內(nèi)電牽引采煤機(jī)的技術(shù)特點(diǎn)及趨勢(shì) ...........................1 1.2.1 采煤機(jī)的技術(shù)特點(diǎn) .........................................1 1.2.2 采煤機(jī)的發(fā)展趨勢(shì) .........................................2 1.3 采煤機(jī)類型及組成 ...........................................3 1.3.1 采煤機(jī)類型 ...............................................3 1.3.2 采煤機(jī)的組成 .............................................3 1.4 采煤機(jī)總體方案的確定 .......................................4 1.4.1適用范圍 ...............................................4 1.4.2主要技術(shù)參數(shù) ...........................................4 1.4.3 整機(jī)主要特點(diǎn) .............................................5 1.4.4 主要結(jié)構(gòu)及組成確定 .......................................6 2 截割部的設(shè)計(jì)及計(jì)算 .............................................8 2.1 電動(dòng)機(jī)的選擇 ...............................................8 2.2 總傳動(dòng)比及傳動(dòng)比的分配 .....................................8 2.2.1 總傳動(dòng)比的確定 ...........................................8 2.2.2 傳動(dòng)比的分配 .............................................8 2.3 截割部傳動(dòng)計(jì)算 ............................................10 2.3.1 各級(jí)傳動(dòng)轉(zhuǎn)速、功率、轉(zhuǎn)矩 ................................10 2.3.2 截割部齒輪設(shè)計(jì)計(jì)算 .....................................12 2.3.3 截割部行星機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)計(jì)算 ................................34 2.3.4 軸的設(shè)計(jì)及校核 ..........................................56 2.3.5 軸承的壽命校核 .........................................65 2.3.6 花鍵的強(qiáng)度校核 .........................................66 3 采煤機(jī)的使用和維護(hù) ...........................................68 3.1 潤(rùn)滑及注油 ................................................68 3.2 地面檢查與試運(yùn)轉(zhuǎn) ..........................................68 3.3 下井及井下組裝 ............................................69 3.4 采煤機(jī)的井下操作..........................................69 3.5 機(jī)器的維護(hù)與檢修 ..........................................70 結(jié) 論 .........................................................72 參考文獻(xiàn) .......................................................73 翻譯部分 英文原文 ....................................................74 中文譯文 ....................................................78 致 謝 .........................................................81 中國(guó)礦業(yè)大學(xué)2008屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 第81頁(yè)
1 概述
1.1采煤機(jī)的發(fā)展概況
機(jī)械化采煤開始于二十世紀(jì)40年代，是隨著采煤機(jī)械的出現(xiàn)而開始的。40年代初期，英國(guó)、蘇聯(lián)相繼生產(chǎn)了采煤機(jī)，德國(guó)生產(chǎn)了刨煤機(jī)，使工作面落煤、裝煤實(shí)現(xiàn)了機(jī)械化。但當(dāng)時(shí)的采煤機(jī)都是鏈?zhǔn)焦ぷ鳈C(jī)構(gòu)，能耗大、效率低，加上工作面輸送機(jī)不能自移，所以限制了采煤機(jī)生產(chǎn)率的提高。
50年代初期，英國(guó)、德國(guó)相繼生產(chǎn)出滾筒式采煤機(jī)、可彎曲刮板輸送機(jī)和單體液壓支柱，大大推進(jìn)了采煤機(jī)械化技術(shù)的發(fā)展。由于當(dāng)時(shí)采煤機(jī)上的滾筒是死滾筒，不能實(shí)現(xiàn)調(diào)高，因而限制了采煤機(jī)的適用范圍，我們稱這種固定滾筒采煤機(jī)為第一代采煤機(jī)。
60年代是世界綜采技術(shù)的發(fā)展時(shí)期，第二代采煤機(jī)——單搖臂滾筒采煤機(jī)的出現(xiàn)，解決了采高調(diào)整問(wèn)題，擴(kuò)大了采煤機(jī)的適用范圍，特別是1964年第三代采煤機(jī)——雙搖臂滾筒采煤機(jī)的出現(xiàn)，進(jìn)一步解決了工作面自開缺口的問(wèn)題，再加上液壓支架和可彎曲輸送機(jī)的不斷完善等等，把綜采技術(shù)推向了一個(gè)新水平，并且在生產(chǎn)中顯示了綜采機(jī)械化采煤的優(yōu)越性——高產(chǎn)、高效、安全和經(jīng)濟(jì)。
進(jìn)入70年代，綜采機(jī)械化得到了進(jìn)一步的發(fā)展和提高，綜采設(shè)備開始向大功率、高效率及完善性能和擴(kuò)大使用范圍等方向發(fā)展。1970年采煤機(jī)無(wú)鏈牽引系統(tǒng)的研制成功以及1976年出現(xiàn)的第四代采煤機(jī)——電牽引采煤機(jī)，大大改善了采煤機(jī)的性能，并擴(kuò)大了它的使用范圍。
80年代，德國(guó)、美國(guó)、英國(guó)都開發(fā)成功各種交、直流電牽引采煤機(jī)，同時(shí)把計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)用在采煤機(jī)上。并且開始重視系列化采煤機(jī)的開發(fā)工作，一種功率的采煤機(jī)可以派生出多種機(jī)型，主要元部件在不同功率的采煤機(jī)上都能通用，這樣不僅擴(kuò)大了工作面的適應(yīng)范圍，而且便于用戶配件的管理。采煤機(jī)系列化是20世紀(jì)80年代采煤機(jī)發(fā)展中非常突出的特點(diǎn)。
至此，緩傾斜中厚煤層的綜采機(jī)械化問(wèn)題已經(jīng)基本得到解決，專家開始對(duì)實(shí)現(xiàn)厚煤層、薄煤層、急傾斜及其它難采煤層開采的綜采機(jī)械的研發(fā)，以適用不同的開采條件。
1.2國(guó)內(nèi)電牽引采煤機(jī)的技術(shù)特點(diǎn)及趨勢(shì)
1.2.1采煤機(jī)的技術(shù)特點(diǎn)
⑴電牽引采煤機(jī)已成為國(guó)內(nèi)采煤機(jī)的研究重點(diǎn)
國(guó)內(nèi)從90年代初已逐步停止研究開發(fā)液壓牽引采煤機(jī)將研究重點(diǎn)轉(zhuǎn)向電牽引采煤機(jī);通過(guò)交流、直流電牽引采煤機(jī)的對(duì)比研究，已基本確定以交流變頻調(diào)速電牽引采煤機(jī)為今后電牽引采煤機(jī)的發(fā)展方向。電牽引替代液壓牽引，交流調(diào)速代替直流調(diào)速已成為國(guó)內(nèi)采煤機(jī)的發(fā)展方向。
⑵裝機(jī)功率不斷增加
為了滿足高產(chǎn)高效綜采工作面快速割煤對(duì)采煤機(jī)的高強(qiáng)度、高性能需要，不論是厚、中厚煤層還是薄煤層采煤機(jī)，其裝機(jī)功率(包括截割功率和牽引功率)均在不斷加大，最大已達(dá)1020kW，其中截割電機(jī)功率達(dá)450k W，牽引電機(jī)功率達(dá)2×50kW。
⑶牽引速度和牽引力不斷增大
電牽引采煤機(jī)最大牽引速度已達(dá)14.5m/min，牽引力已普遍增大到450～600kN。
⑷電機(jī)橫向布置總體結(jié)構(gòu)發(fā)展迅速
近年來(lái)，我國(guó)基本停止了截割電左尼縱向布置采煤機(jī)的研制，新研制的采煤機(jī)中已廣泛采用了多電機(jī)驅(qū)動(dòng)橫向布置的總體結(jié)構(gòu)。
⑸控制系統(tǒng)日趨完善
采煤機(jī)電氣控制功能逐步齊全，可靠性不斷提高，在通用性互換性和集成化等方面已有較大進(jìn)步；開發(fā)了可靠的防爆全中文界面的PLC控制系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了運(yùn)行狀態(tài)的監(jiān)控、監(jiān)測(cè)功能，以及故障記憶和診斷功能;研制成功井下無(wú)線電離機(jī)控制并得到推廣使用。
⑹滾筒截深不斷增大
目前已由630mm增至800mm，預(yù)計(jì)今后可能增至1000mm。
⑺采煤機(jī)的可靠性將成為國(guó)產(chǎn)采煤機(jī)越來(lái)越重要的性能指標(biāo)
隨著高產(chǎn)高效礦井的建設(shè)和發(fā)展，要求采煤工作面逐步達(dá)到日產(chǎn)7000～10000t水平。采煤機(jī)及其系統(tǒng)的可靠性將成為影響礦井原煤產(chǎn)量關(guān)鍵因素越來(lái)越受到重視，成為中國(guó)采煤機(jī)越來(lái)越重要的綜合性能指標(biāo)。
1.2.2采煤機(jī)的發(fā)展趨勢(shì)
電牽引采煤機(jī)經(jīng)過(guò)25年的發(fā)展，技術(shù)已趨成熟。新一代大功率電牽引采煤機(jī)已集中采用了當(dāng)今世界最先進(jìn)的科學(xué)技術(shù)成為具有人工智能的高自
動(dòng)化機(jī)電設(shè)備代替液壓牽引已成必然。技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)可簡(jiǎn)要?dú)w結(jié)如下:
⑴電牽引系統(tǒng)向交流變頻調(diào)速牽引系統(tǒng)發(fā)展。
⑵結(jié)構(gòu)形式向多電機(jī)驅(qū)動(dòng)橫向布置發(fā)展。
⑶監(jiān)控技術(shù)向自動(dòng)化、智能化、工作面系統(tǒng)控制及遠(yuǎn)程監(jiān)控發(fā)展。
⑷性能參數(shù)向大功率、高參數(shù)發(fā)展。
⑸綜合性能向高可靠性和高利用率發(fā)展。
國(guó)內(nèi)電牽引采煤機(jī)研制方向與國(guó)際發(fā)展基本一致經(jīng)過(guò)近15年的研究，已取得較大進(jìn)展但離國(guó)際先進(jìn)水平特別是在監(jiān)控技術(shù)及可靠性方面尚有較
大差距，必須進(jìn)行大量的技術(shù)和試驗(yàn)研究。
1.3采煤機(jī)類型及組成
1.3.1采煤機(jī)類型
滾筒采煤機(jī)的類型很多，可按滾筒數(shù)目、行走機(jī)構(gòu)形式、行走驅(qū)動(dòng)裝置的調(diào)速傳動(dòng)方式、行走部布置位置、機(jī)身與工作面輸送乳汁機(jī)配合導(dǎo)向方式、總體結(jié)構(gòu)布置方式等分類。
按滾筒數(shù)目分為單滾筒和雙滾筒采煤機(jī)，其中雙滾筒采煤機(jī)應(yīng)用最普遍。按行走機(jī)構(gòu)形式分鋼絲繩牽引、鏈牽引和無(wú)鏈牽引采煤機(jī)。按行走驅(qū)動(dòng)裝置的調(diào)速方式分機(jī)械調(diào)速、液壓調(diào)速和電氣調(diào)速滾筒采煤機(jī)（通常簡(jiǎn)稱機(jī)械牽引、液壓牽引和電牽引采煤機(jī)）。按行走部布置位置分內(nèi)牽引和外牽引采煤機(jī)。按機(jī)身與工作面輸送機(jī)的配合導(dǎo)向方式分騎槽式和爬底板式采煤機(jī)。按總體結(jié)構(gòu)布置方式分截割（主）電動(dòng)機(jī)縱向布置在搖臂上的采煤機(jī)和截割（主）電動(dòng)機(jī)橫向布置在機(jī)身上的采煤機(jī)、截割電動(dòng)機(jī)橫向布置在搖臂上的采煤機(jī)。按適用的煤層厚度分厚煤層、中厚煤層和薄煤層采煤機(jī)。按適用的煤層傾角分緩斜、大傾角和急斜煤層采煤機(jī)。
1.3.2采煤機(jī)的組成
采煤機(jī)主要由電動(dòng)機(jī)、牽引部、截割部和附屬裝置等部分組成（如圖1.1）。
電動(dòng)機(jī)：是滾筒采煤機(jī)的動(dòng)力部分，它通過(guò)兩端輸出軸分別驅(qū)動(dòng)兩個(gè)截割部和牽引部。采煤機(jī)的電動(dòng)機(jī)都是防爆的，而且通常都采用定子水冷，以縮小電動(dòng)機(jī)的尺寸。
牽引部：通過(guò)其主動(dòng)鏈輪與固定在工作面輸送機(jī)兩端的牽引鏈3相嚙合，使采煤機(jī)沿工作面移動(dòng)，因此，牽引部是采煤機(jī)的行走機(jī)構(gòu)。
左、右截割部減速箱：將電動(dòng)機(jī)的動(dòng)力經(jīng)齒輪減速后傳給搖臂5的齒輪，驅(qū)動(dòng)滾筒6旋轉(zhuǎn)。
滾筒：是采煤機(jī)落煤和裝煤的工作機(jī)構(gòu)，滾筒上焊有端盤及螺旋葉片，其上裝有截齒。螺旋葉片將截齒割下的煤裝到刮板輸送機(jī)中。為提高螺旋滾筒的裝煤效果，滾筒一側(cè)裝有弧形擋煤板7，它可以根據(jù)不同的采煤方向來(lái)回翻轉(zhuǎn)180°。
如圖1.1 雙滾筒采煤機(jī)
底托架：是固定和承托整臺(tái)采煤機(jī)的底架，通過(guò)其下部四個(gè)滑靴9將采煤機(jī)騎在刮板輸送機(jī)的槽幫上，其中采空區(qū)側(cè)兩個(gè)滑靴套在輸送機(jī)的導(dǎo)向管上，以保證采煤機(jī)的可靠導(dǎo)向。
調(diào)高油缸：可使搖臂連同滾筒升降，以調(diào)節(jié)采煤機(jī)的采高。
調(diào)斜油缸：用于調(diào)整采煤機(jī)的縱向傾斜度，以適應(yīng)煤層沿走向起伏不平時(shí)的截割要求。
電氣控制箱：內(nèi)部裝有各種電控元件，用于采煤機(jī)的各種電氣控制和保護(hù)。
此外，為降低電動(dòng)機(jī)和牽引部的溫度并提供內(nèi)外噴霧降塵用水，采煤機(jī)設(shè)有專門的供水系統(tǒng)。采煤機(jī)的電纜和水管夾持在拖纜裝置內(nèi)，并由采煤機(jī)拉動(dòng)在工作面輸送機(jī)的電纜槽中卷起或展開。
1.4采煤機(jī)總體方案的確定
采用多電機(jī)驅(qū)動(dòng)、橫向布置（電機(jī)）積木組合，各部件之間為干式對(duì)接，可采中厚偏薄煤層中的硬煤。是比較理想的更新?lián)Q代機(jī)型。
1.4.1．適用范圍
該機(jī)主要定位適用于傾角的中厚偏薄煤層的開采，煤層中不應(yīng)有堅(jiān)硬的或較厚的該類夾雜物，以及落差較大的斷層。
1.4.2．主要技術(shù)參數(shù)
主要技術(shù)參數(shù)及配套設(shè)備：
采高（m）：1.5～3.2；
適應(yīng)傾角（°）：≤15；
煤質(zhì)硬度 : f≤4；
機(jī)面高度（m）：1.1；
過(guò)煤高度（m）： 0.366 ；
機(jī)重（T）：36
牽引速度(m/min)： 0～7.5；
牽引力（KN）：524；
截深（m）：0.63
滾筒直徑 （m）： ￠1.6
電壓（V）：1140；
臥底量（m）：0.403（￠1.6m滾筒）；
滾筒水平中心距（m）：10.517；
搖臂回轉(zhuǎn)中心距（m）：6.4；
牽引形式 ：機(jī)載交流變頻調(diào)速銷軌式；
調(diào)高泵型號(hào)：A2F12R4P1 ；
泵電機(jī)型號(hào)：YBRB-11 ；
截割電機(jī)型號(hào)：YBCS3-250C ；
牽引電機(jī)型號(hào)：YBQYS3-40
供水泵型號(hào)：PB-320/6.3
裝機(jī)功率（KW）：591
（其中兩個(gè)截割電機(jī)2×250KW 兩個(gè)牽引電機(jī)2×40KW，一個(gè)泵電機(jī)11KW，共計(jì)2×250＋2×40＋11=591KW）
1.4.3整機(jī)主要特點(diǎn)
1）機(jī)身矮，裝機(jī)功率大。截割電機(jī)容量調(diào)整范圍寬。通過(guò)調(diào)整截割電機(jī)的容量，可實(shí)現(xiàn)一機(jī)多型。
2）整機(jī)為無(wú)底托架積木式組合結(jié)構(gòu)。各部件之間為干式對(duì)接，對(duì)接面之間無(wú)任何機(jī)械或液壓傳動(dòng)關(guān)系。機(jī)身三大部件之間使用高強(qiáng)度 T形螺栓和四個(gè)楔形啞鈴銷以及兩個(gè)Φ150定位銷連接和緊固，提高了大部件之間聯(lián)接的可靠性。
3）截割電機(jī)、牽引電機(jī)的啟動(dòng)、停止等操作采用旋轉(zhuǎn)開關(guān)控制外，其余控制如牽引速度調(diào)整、方向設(shè)定、左右搖臂的升降，急停等操作均由設(shè)在機(jī)身兩端操作站的按鈕進(jìn)行控制，操作簡(jiǎn)單、方便。
4）所有電機(jī)橫向布置。機(jī)械傳動(dòng)都是直齒傳動(dòng)。電機(jī)、行走箱驅(qū)動(dòng)輪組件等均可從老塘側(cè)抽出。故傳動(dòng)效率高，容易安裝和維護(hù)。
5）液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)合理，采用集成閥塊結(jié)構(gòu)，管路少，連接可靠；經(jīng)常調(diào)整的閥設(shè)在液壓箱體外，便于檢修和更換；
6）截割機(jī)械傳動(dòng)鏈設(shè)有扭矩軸過(guò)載保護(hù)裝置，并可設(shè)有強(qiáng)制潤(rùn)滑冷卻系統(tǒng)，提高了傳動(dòng)件，支承件的使用壽命。
7）截割部采用四行星單浮動(dòng)結(jié)構(gòu)，承載能力大，減小了結(jié)構(gòu)尺寸。采用大角度彎搖臂設(shè)計(jì)，加大過(guò)煤空間，提高裝煤效果，臥底量大
8）調(diào)高油缸與調(diào)高液壓鎖采用分離布置，液壓鎖置于殼體空腔內(nèi)，打開蓋板即可取出液壓鎖，方便井下查找故障和更換調(diào)高油缸、液壓鎖等維修工作。
9）行走箱與牽引部為干式對(duì)接，拆行走箱后，牽引部不漏油。行走箱內(nèi)為干油潤(rùn)滑，行走輪軸承壽命高。
1.4.4主要結(jié)構(gòu)及組成確定
該采煤機(jī)主要由以下幾部分組成。左、右搖臂，裝在搖臂上的兩臺(tái)250KW電機(jī)，左、右螺旋滾筒等組成左右對(duì)稱的兩大可搖動(dòng)調(diào)高的截割機(jī)構(gòu)；左、右行走部；左、右牽引部；液壓傳動(dòng)部和電控部以及底托架等組成主體部分。下面分別裝有導(dǎo)向及平滑靴，調(diào)高油缸等。此外還有內(nèi)外噴霧冷卻系統(tǒng)。
1）搖臂截割機(jī)構(gòu)
采煤機(jī)截割部都采用齒輪傳動(dòng)，常見的傳動(dòng)方式有以下幾種：
⑴電動(dòng)機(jī)—固定減速箱—搖臂—滾筒(如圖1.2(a))。這種傳動(dòng)方式的特點(diǎn)是傳動(dòng)簡(jiǎn)單，搖臂從固定減速箱端部伸出，支承可靠，強(qiáng)度和剛度好。但搖臂下降的最低位置受輸送機(jī)限制，故臥底量較小。DY-150、BM-100型采煤機(jī)均采用這種傳動(dòng)方式。
⑵電動(dòng)機(jī)—固定減速箱—搖臂—行星齒輪傳動(dòng)—滾筒(圖1.2(b))。這種方式在滾筒內(nèi)裝了行星傳動(dòng)，故前幾級(jí)傳動(dòng)比減小，簡(jiǎn)化了傳動(dòng)系統(tǒng)，但筒殼尺寸卻增大了，故這種傳動(dòng)方式適用于中厚煤層采煤機(jī)，如在MLS3 -170、MXA-300、AM-500和MG系列等型采煤機(jī)中采用。
⑶電動(dòng)機(jī)—減速箱—滾筒(圖1.2(c))。這種傳動(dòng)方式取消了搖臂，靠由電動(dòng)機(jī)、減速箱和滾筒組成的截割部來(lái)調(diào)高(稱為機(jī)身調(diào)高)，使齒輪數(shù)大大減少，機(jī)殼的強(qiáng)度、剛度增大，且調(diào)高范圍大，采煤機(jī)機(jī)身也可縮短，有利于采煤機(jī)開缺口工作。MXP-240和DTS-300型采煤機(jī)采用這種傳動(dòng)方式。
⑷電動(dòng)機(jī)—搖臂—行星齒輪傳動(dòng)—滾筒(圖1.2(d))。這種傳動(dòng)方式的電動(dòng)機(jī)軸與滾筒軸平行，取消了容易損壞的錐齒輪，使傳動(dòng)更加簡(jiǎn)單，而且調(diào)高范圍大，機(jī)身長(zhǎng)度小。新的電牽引采煤機(jī)都采取這種傳動(dòng)方式。
圖1.2 截割部傳動(dòng)方式
1－電動(dòng)機(jī)；12－固定減速箱；3－搖臂；4－滾筒；
5－行星齒輪傳動(dòng)； 6－泵箱；7－機(jī)身及牽引部
對(duì)比以上傳動(dòng)方式，本采煤機(jī)截割部傳動(dòng)方式為:電動(dòng)機(jī)—搖臂—行星齒輪傳動(dòng)—滾筒。（如圖1.3）該截割部采用銷軸與牽引部聯(lián)結(jié)，截割電機(jī)橫向布置在搖臂上，搖臂和機(jī)身連接沒有動(dòng)力傳遞，取消了縱向布置結(jié)構(gòu)中的螺旋傘齒輪和結(jié)構(gòu)復(fù)雜的通軸。
圖1.3 截割部傳動(dòng)系統(tǒng)
2)牽引機(jī)構(gòu)
該部分主要由左右牽引箱、牽引電動(dòng)機(jī)組成，牽引箱中裝有變量主油泵、輔助油泵、調(diào)高油泵、閥組和調(diào)速機(jī)構(gòu)、過(guò)濾器等；牽引箱中有與主油泵基本相同的定量馬達(dá)和減速機(jī)構(gòu)。
3）牽引機(jī)構(gòu)及調(diào)高系統(tǒng)
無(wú)鏈牽引選用廣泛使用的銷排式傳動(dòng)，方便配套；調(diào)高油缸選用用量最廣的標(biāo)準(zhǔn)油缸。方便維修及更換備件。
2截割部的設(shè)計(jì)及計(jì)算
2.1電動(dòng)機(jī)的選擇
設(shè)計(jì)要求截割部功率為250KW，根據(jù)礦井電機(jī)的具體工作環(huán)境情況，電機(jī)必須具有防爆和電火花的安全性，以保證在有爆炸危險(xiǎn)的含煤塵和瓦斯的空氣中絕對(duì)安全，而且電機(jī)工作要可靠，啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩大，過(guò)載能力強(qiáng)，效率高。所以選擇由撫順廠生產(chǎn)的三相鼠籠異步防爆電動(dòng)機(jī)，型號(hào)為YBCS3-250C ；其主要參數(shù)如下：
額定功率：250KW；
額定電壓：1140V；
滿載電流：157A；
額定轉(zhuǎn)速：1476r/min；
滿載效率：0.920；
絕緣等級(jí)： H；
滿載功率因數(shù)：0.85；
接線方式：Y；
質(zhì)量： 1380KG；
冷卻方式：外殼水冷
該電動(dòng)機(jī)輸出軸上帶有漸開線花鍵，通過(guò)該花鍵電機(jī)將輸出的動(dòng)力傳遞給搖臂的齒輪減速機(jī)構(gòu)。
2.2總傳動(dòng)比及傳動(dòng)比的分配
2.2.1總傳動(dòng)比的確定
滾筒上截齒的切線速度，稱為截割速度，它可由滾筒的轉(zhuǎn)速和直徑計(jì)算而得，為了減少滾筒截割產(chǎn)生的細(xì)煤和粉塵，增大塊煤率，滾筒的轉(zhuǎn)速出現(xiàn)低速化的趨勢(shì)。滾筒轉(zhuǎn)速對(duì)滾筒截割和裝載過(guò)程影響都很大；但對(duì)粉塵生成和截齒使用壽命影響較大的是截割速度而不是滾筒轉(zhuǎn)速。
總傳動(dòng)比
——電動(dòng)機(jī)滿載轉(zhuǎn)速 r/min
——滾筒轉(zhuǎn)速 r/min
2.2.2傳動(dòng)比的分配
在進(jìn)行多級(jí)傳動(dòng)系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)時(shí)，傳動(dòng)比分配是一個(gè)重要環(huán)節(jié)，能否合理分配傳動(dòng)比，將直接影響到傳動(dòng)系統(tǒng)的外闊尺寸、重量、結(jié)構(gòu)、潤(rùn)滑條件、成本及工作能力。多級(jí)傳動(dòng)系統(tǒng)傳動(dòng)比的確定有如下原則：
1.各級(jí)傳動(dòng)的傳動(dòng)比一般應(yīng)在常用值范圍內(nèi)，不應(yīng)超過(guò)所允許的最大值，以符合其傳動(dòng)形式的工作特點(diǎn)，使減速器獲得最小外形。
2.各級(jí)傳動(dòng)間應(yīng)做到尺寸協(xié)調(diào)、結(jié)構(gòu)勻稱；各傳動(dòng)件彼此間不應(yīng)發(fā)生干涉碰撞；所有傳動(dòng)零件應(yīng)便于安裝。
3.使各級(jí)傳動(dòng)的承載能力接近相等，即要達(dá)到等強(qiáng)度。
4.使各級(jí)傳動(dòng)中的大齒輪進(jìn)入油中的深度大致相等，從而使?jié)櫥容^方便。
由于采煤機(jī)在工作過(guò)程中常有過(guò)載和沖擊載荷，維修比較困難，空間限制又比較嚴(yán)格，故對(duì)行星齒輪減速裝置提出了很高要求。因此，這里先確定行星減速機(jī)構(gòu)的傳動(dòng)比。
設(shè)計(jì)采用NGW型行星減速裝置，其工作原理如下圖所示（圖2.1）：
a太陽(yáng)輪 b內(nèi)齒圈
c行星輪 x行星架
圖2.1 NGW型行星機(jī)構(gòu)
該行星齒輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu)主要由太陽(yáng)輪a、內(nèi)齒圈b、行星輪c、行星架x等組成。傳動(dòng)時(shí)，內(nèi)齒圈b固定不動(dòng)，太陽(yáng)輪a為主動(dòng)輪，行星架x上的行星輪c繞自身的軸線ox—ox轉(zhuǎn)動(dòng)，從而驅(qū)動(dòng)行星架X回轉(zhuǎn)，實(shí)現(xiàn)減速。運(yùn)轉(zhuǎn)中，軸線ox—ox是轉(zhuǎn)動(dòng)的。
這種型號(hào)的行星減速裝置，效率高、體積小、重量輕、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、制造方便、傳動(dòng)功率范圍大，可用于各種工作條件。因此，它用在采煤機(jī)截割部最后一級(jí)減速是合適的，該型號(hào)行星傳動(dòng)減速機(jī)構(gòu)的使用效率為0.97～0.99,傳動(dòng)比一般為2.1～13.7。如圖2.3，當(dāng)內(nèi)齒圈b固定，以太陽(yáng)輪a為主動(dòng)件，行星架c為從動(dòng)件時(shí)，傳動(dòng)比的推薦值為2.7～9。從《采掘機(jī)械與支護(hù)設(shè)備》上可知,采煤機(jī)截割部行星減速機(jī)構(gòu)的傳動(dòng)比一般為5～6。所以這里先定行星減速機(jī)構(gòu)傳動(dòng)比：
則其他三級(jí)減速機(jī)構(gòu)總傳動(dòng)比：
根據(jù)前述多級(jí)減速齒輪的傳動(dòng)比分配原則及齒輪不發(fā)生根切的最小齒數(shù)為17為依據(jù)，另參考MG250/591型采煤機(jī)截割部各齒輪齒數(shù)分配原則，初定齒數(shù)及各級(jí)傳動(dòng)比為：
2.3截割部傳動(dòng)計(jì)算
2.3.1各級(jí)傳動(dòng)轉(zhuǎn)速、功率、轉(zhuǎn)矩
各軸轉(zhuǎn)速計(jì)算：
從電動(dòng)機(jī)出來(lái)，各軸依次命名為Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ、Ⅵ、、Ⅷ軸。
Ⅰ軸 r/min
Ⅲ軸
Ⅳ軸
Ⅶ軸
各軸功率計(jì)算：
Ⅰ軸
kW
Ⅱ軸
kW
Ⅲ軸
kW
Ⅳ軸
kW
Ⅴ軸
kW
Ⅵ軸
kW
Ⅶ軸
kW
式中 ——滾動(dòng)軸承效率 =0.99
——閉式圓柱齒輪效率 =0.97
——花鍵效率 =0.99
各軸扭矩計(jì)算:
Ⅰ軸
Ⅲ軸
Ⅳ軸
Ⅶ軸
將上述計(jì)算結(jié)果列入下表（表2.1）：
軸號(hào)
輸出功率
P（kW）
轉(zhuǎn)速n(r/min)
輸出轉(zhuǎn)矩T/(N·m)
傳動(dòng)比
Ⅰ軸
245
1476
1585
1.79
Ⅱ軸
237.67
Ⅲ軸
225.96
824.58
2617
Ⅳ軸
214.81
528.58
3881
1.56
Ⅴ軸
206.29
2.29
Ⅵ軸
198
Ⅶ軸
188.33
230.8
7792.68
2.3.2 截割部齒輪設(shè)計(jì)計(jì)算
齒輪1和惰輪2的設(shè)計(jì)及強(qiáng)度效核，具體計(jì)算過(guò)程和計(jì)算結(jié)果如下：
計(jì)算過(guò)程及說(shuō)明
計(jì)算結(jié)果
1)選擇齒輪材料
查文獻(xiàn)1表8-17 兩個(gè)齒輪都選用20GrMnTi滲碳淬火
2)按齒面接觸疲勞強(qiáng)度設(shè)計(jì)計(jì)算
確定齒輪傳動(dòng)精度等級(jí)，按估取圓周速度，參考文獻(xiàn)1表8－14，表8－15選取
小輪分度圓直徑，由式文獻(xiàn)1（8－64）得
齒寬系數(shù)：查文獻(xiàn)1表8－23按齒輪相對(duì)軸承為非對(duì)稱布置，取
＝0．6
小輪齒數(shù)：
=19
惰輪齒數(shù)：
＝
齒數(shù)比 ：
＝
傳動(dòng)比誤差 誤差在范圍內(nèi)
小輪轉(zhuǎn)矩：
載荷系數(shù)：
由文獻(xiàn)1式（8－54）得
使用系數(shù)：
查文獻(xiàn)1表8－20
＝1．75
動(dòng)載荷系數(shù)：
查文獻(xiàn)1圖8－57
＝1．11
齒向載荷分布系數(shù)：
查文獻(xiàn)1圖8－60
＝1.08
齒間載荷分配系數(shù)：
由文獻(xiàn)1式(8－55)及得
查文獻(xiàn)1表8－21并插值
則載荷系數(shù)的初值
彈性系數(shù)：
查文獻(xiàn)1表8－2
節(jié)點(diǎn)影響系數(shù)：
查文獻(xiàn)1圖8-64
重合度系數(shù)：
查文獻(xiàn)1圖8－65
許用接觸應(yīng)力：
由文獻(xiàn)1式 得
＝
接觸疲勞極限應(yīng)力：
查文獻(xiàn)1圖8－69
應(yīng)力循環(huán)次數(shù)：
由文獻(xiàn)1式得
則 查文獻(xiàn)1圖8－70得接觸強(qiáng)度得壽命系數(shù)
,(不許有點(diǎn)蝕)
硬化系數(shù)：
查文獻(xiàn)1圖8－71及說(shuō)明
＝1
接觸強(qiáng)度安全系數(shù)：
查文獻(xiàn)1表8－27，按較高可靠度查，
取
故的設(shè)計(jì)初值為
齒輪模數(shù)：
查文獻(xiàn)1表8－3
小齒分度圓直徑的參數(shù)圓整值：
圓周速度：
與估取很相近，對(duì)取值影響不大，不必修正
＝1.11，
小輪分度圓直徑：
惰輪分度圓直徑：
中心距 ：
圓整
齒寬：
惰輪齒寬：
小輪齒寬：
齒根彎曲疲勞強(qiáng)度效荷計(jì)算
由文獻(xiàn)1式
齒形系數(shù)：
查文獻(xiàn)1圖8－67
小輪
大輪
應(yīng)力修正系數(shù)：
查文獻(xiàn)1圖8－68
小輪
大輪
重合度系數(shù)：
由文獻(xiàn)1式8－67
許用彎曲應(yīng)力：
由文獻(xiàn)1式8－71
彎曲疲勞極限：
查文獻(xiàn)1圖8－72
彎曲壽命系數(shù)：
查文獻(xiàn)1圖8－73
尺寸系數(shù)：
查文獻(xiàn)1圖8－74
安全系數(shù)：
查文獻(xiàn)1表8－27
則
4. 齒輪幾何尺寸計(jì)算
分度圓直徑：
齒頂高：
齒根高：
齒頂圓直徑：
齒根圓直徑：
基圓直徑：
齒距：
齒厚：
齒槽寬e：
基圓齒距：
法向齒距：
頂隙：
HRC 56～62
公差組7級(jí)
＝0．6
=19
＝33
＝1.73
合適
＝1．75
＝1．11
＝1.08
＝1.0
＝2.5
＝0.8970
＝1
齒根彎曲強(qiáng)度
足夠
齒輪4和齒輪5的設(shè)計(jì)及強(qiáng)度效核，具體計(jì)算過(guò)程和計(jì)算結(jié)果如下
1)選擇齒輪材料
查文獻(xiàn)1表8-17 兩個(gè)齒輪都選用20GrMnTi滲碳淬火
2)按齒面接觸疲勞強(qiáng)度設(shè)計(jì)計(jì)算
確定齒輪傳動(dòng)精度等級(jí)，按估取圓周速度，參考文獻(xiàn)1表8－14，表8－15選取
小輪分度圓直徑，由式文獻(xiàn)1（8－64）得
齒寬系數(shù)：查文獻(xiàn)1表8－23按齒輪相對(duì)軸承為非對(duì)稱布置，取
＝0．6
小齒輪齒數(shù)：
=23
大齒輪齒數(shù)：
＝
齒數(shù)比 ：
＝
傳動(dòng)比誤差 誤差在范圍內(nèi)
小輪轉(zhuǎn)矩：
載荷系數(shù)：
由文獻(xiàn)1式（8－54）得
使用系數(shù)：
查文獻(xiàn)1表8－20
＝1．75
動(dòng)載荷系數(shù)：
查文獻(xiàn)1圖8－57
＝1．15
齒向載荷分布系數(shù)：
查文獻(xiàn)1圖8－60
＝1.08
齒間載荷分配系數(shù)：
由文獻(xiàn)1式(8－55)及得
查文獻(xiàn)1表8－21并插值
＝1.0
則載荷系數(shù)的初值
彈性系數(shù)：
查文獻(xiàn)1表8－2
節(jié)點(diǎn)影響系數(shù)：
查文獻(xiàn)1圖8-64
重合度系數(shù)：
查文獻(xiàn)1圖8－65
許用接觸應(yīng)力：
由文獻(xiàn)1式 得
＝
接觸疲勞極限應(yīng)力：
查文獻(xiàn)1圖8－69
應(yīng)力循環(huán)次數(shù)：
由文獻(xiàn)1式得
則 查文獻(xiàn)1圖8－70得接觸強(qiáng)度得壽命系數(shù)
,(不許有點(diǎn)蝕)
硬化系數(shù)：
查文獻(xiàn)1圖8－71及說(shuō)明
＝1
接觸強(qiáng)度安全系數(shù)：
查文獻(xiàn)1表8－27，按較高可靠度查，
取
故的設(shè)計(jì)初值為
齒輪模數(shù)：
查文獻(xiàn)1表8－3
小齒分度圓直徑的參數(shù)圓整值：
圓周速度：
與估取很相近，對(duì)取值影響不大，不必修正
小輪分度圓直徑：
大輪分度圓直徑：
中心距 ：
圓整
齒寬：
大齒輪輪齒寬：
小輪齒寬：
齒根彎曲疲勞強(qiáng)度效荷計(jì)算
由文獻(xiàn)1式
齒形系數(shù)：
查文獻(xiàn)1圖8－67
小輪
大輪
應(yīng)力修正系數(shù)：
查文獻(xiàn)1圖8－68
小輪
大輪
重合度系數(shù)：
由文獻(xiàn)1式8－67
許用彎曲應(yīng)力：
由文獻(xiàn)1式8－71
彎曲疲勞極限：
查文獻(xiàn)1圖8－72
彎曲壽命系數(shù)：
查文獻(xiàn)1圖8－73
尺寸系數(shù)：
查文獻(xiàn)1圖8－74
安全系數(shù)：
查文獻(xiàn)1表8－27
則
4. 齒輪幾何尺寸計(jì)算
分度圓直徑：
齒頂高：
齒根高：
齒頂圓直徑：
齒根圓直徑：
基圓直徑：
齒距：
齒厚：
齒槽寬e：
基圓齒距：
法向齒距：
頂隙：
HRC 56～62
公差組7級(jí)
＝0．6
=23
＝36
＝1.56
合適
＝1．75
＝1.08
＝1.0
7
＝2.5
＝0.88
＝1
齒根彎曲強(qiáng)度
足夠
齒輪6和惰輪7的設(shè)計(jì)及強(qiáng)度效核，具體計(jì)算過(guò)程和計(jì)算結(jié)果如下：
1)選擇齒輪材料
查文獻(xiàn)1表8-17 兩個(gè)齒輪都選用20GrMnTi滲碳淬火
2)按齒面接觸疲勞強(qiáng)度設(shè)計(jì)計(jì)算
確定齒輪傳動(dòng)精度等級(jí)，按
估取圓周速度，參考文獻(xiàn)1表8－14，表8－15選取
小輪分度圓直徑，由式文獻(xiàn)1（8－64）得
齒寬系數(shù)：查文獻(xiàn)1表8－23按齒輪相對(duì)軸承為非對(duì)稱布置，取
＝0.6
齒輪齒數(shù)：
=17
惰輪齒數(shù)：
＝
齒數(shù)比 ：
＝
傳動(dòng)比誤差 誤差在范圍內(nèi)
齒輪轉(zhuǎn)矩：
載荷系數(shù)：
由文獻(xiàn)1式（8－54）得
使用系數(shù)：
查文獻(xiàn)1表8－20
＝1．75
動(dòng)載荷系數(shù)：
查文獻(xiàn)1圖8－57
齒向載荷分布系數(shù)：
查文獻(xiàn)1圖8－60
＝1.08
齒間載荷分配系數(shù)：
由文獻(xiàn)1式(8－55)及得
查文獻(xiàn)1表8－21并插值
＝1.02
則載荷系數(shù)的初值
彈性系數(shù)：
查文獻(xiàn)1表8－2
節(jié)點(diǎn)影響系數(shù)：
查文獻(xiàn)1圖8-64（）
重合度系數(shù)：
查文獻(xiàn)1圖8－65
許用接觸應(yīng)力：
由文獻(xiàn)1式 得
＝
接觸疲勞極限應(yīng)力：
查文獻(xiàn)1圖8－69
應(yīng)力循環(huán)次數(shù)：
由文獻(xiàn)1式得
則 查文獻(xiàn)1圖8－70得接觸強(qiáng)度得壽命系數(shù)
,(不許有點(diǎn)蝕)
硬化系數(shù)：
查文獻(xiàn)1圖8－71及說(shuō)明
＝1
接觸強(qiáng)度安全系數(shù)：
查文獻(xiàn)1表8－27，按較高可靠度查，
取
故的設(shè)計(jì)初值為
齒輪模數(shù)：
查文獻(xiàn)1表8－3
齒輪分度圓直徑的參數(shù)圓整值：
圓周速度：
與估取很相近，對(duì)取值影響不大，不必修正
齒輪分度圓直徑：
惰輪分度圓直徑：
中心距 ：
圓整
齒寬：
齒輪齒寬：
惰輪齒寬：
齒根彎曲疲勞強(qiáng)度效荷計(jì)算
由文獻(xiàn)1式
齒形系數(shù)：
查文獻(xiàn)1圖8－67
齒輪
惰輪
應(yīng)力修正系數(shù)：
查文獻(xiàn)1圖8－68
齒輪
惰輪
重合度系數(shù)：
由文獻(xiàn)1式8－67
許用彎曲應(yīng)力：
由文獻(xiàn)1式8－71
彎曲疲勞極限：
查文獻(xiàn)1圖8－72
彎曲壽命系數(shù)：
查文獻(xiàn)1圖8－73
尺寸系數(shù)：
查文獻(xiàn)1圖8－74
安全系數(shù)：
查文獻(xiàn)1表8－27
則
4. 齒輪幾何尺寸計(jì)算
分度圓直徑：
齒頂高：
齒根高：
齒頂圓直徑：
齒根圓直徑：
基圓直徑：
齒距：
齒厚：
齒槽寬e：
基圓齒距：
法向齒距：
頂隙：
HRC 56～62
公差組8級(jí)
＝0.6
=17
＝28
＝1.611
合適
＝1．75
＝1.08
＝1.02
＝1
齒根彎曲強(qiáng)度
足夠
由于齒輪的設(shè)計(jì)計(jì)算和強(qiáng)度效核方法都是相似的，因而對(duì)其它齒輪的設(shè)計(jì)計(jì)算和強(qiáng)度效核過(guò)程安排在設(shè)計(jì)說(shuō)明書以外的篇幅中進(jìn)行，并全部強(qiáng)度驗(yàn)算合格。
2.3.3截割部行星機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)計(jì)算
已知：輸入功率KW,
轉(zhuǎn)速=230.8r/min，
輸出轉(zhuǎn)速=40r/min
1.齒輪材料熱處理工藝及制造工藝的選定
太陽(yáng)輪和行星輪的材料為20CrNi2MoA，表面滲碳淬火處理，表面硬度為57～61HRC。因?yàn)閷?duì)于承受沖擊重載荷的工件，常采用韌性高淬透性大的18Cr2Ni4WA和20CrNi2MoA等高級(jí)滲碳鋼，經(jīng)熱處理后，表面有高的硬度及耐磨性，心部又具有高的強(qiáng)度及良好的韌性和很低的缺口敏感性。
試驗(yàn)齒輪齒面接觸疲勞極限MPa
試驗(yàn)齒輪齒根彎曲疲勞極限：
太陽(yáng)輪：
MPa
行星輪：
MPa
齒形為漸開線直齒，最終加工為磨齒，精度為6級(jí)。
內(nèi)齒圈的材料為42CrMo，調(diào)質(zhì)處理，硬度為262～302HBS.
試驗(yàn)齒輪的接觸疲勞極限：
Mpa
試驗(yàn)齒輪的彎曲疲勞極限：
Mpa
齒形的加工為插齒，精度為7級(jí)。
2.確定各主要參數(shù)
⑴行星機(jī)構(gòu)總傳動(dòng)比：
i=5.74，采用NGW型行星機(jī)構(gòu)。
⑵行星輪數(shù)目：
要根據(jù)文獻(xiàn)3表2.9-3及傳動(dòng)比i，取。
⑶載荷不均衡系數(shù)：
采用太陽(yáng)輪浮動(dòng)和行星架浮動(dòng)的均載機(jī)構(gòu)，取 =1.15
⑷配齒計(jì)算：
太陽(yáng)輪齒數(shù)
式中：取c=22（整數(shù)）
內(nèi)齒圈齒數(shù)
行星輪齒數(shù)
取
⑸齒輪模數(shù)：
按文獻(xiàn)3表2.4-7中的公式計(jì)算中心距：
1) 綜合系數(shù)：
2）太陽(yáng)輪單個(gè)齒輪傳遞的轉(zhuǎn)矩：
3）齒數(shù)比：
4）取齒寬系數(shù)：
5）初定中心距：
將以上各值代入強(qiáng)度計(jì)算公式，得
6）計(jì)算模數(shù)：
取標(biāo)準(zhǔn)值m=8
7）未變位時(shí)中心距a：
根據(jù)實(shí)際情況取
（6）計(jì)算變位系數(shù)
1）a-c傳動(dòng)
a)嚙合角：
所以
b)總變位系數(shù)：
c)中心距變動(dòng)系數(shù)：
d)齒頂降低系數(shù)：
e)分配變位系數(shù)：
取 （見文獻(xiàn)3第101頁(yè)）
則
2）c-b傳動(dòng)
a)嚙合角：
式中，
代入
所以
b)變位系數(shù)和：
c)中心距變動(dòng)系數(shù)：
d)齒頂降低系數(shù)：
e)分配變位系數(shù)：
3.幾何尺寸計(jì)算
分度圓
齒頂圓
齒根圓
基圓直徑
齒頂高系數(shù)
太陽(yáng)輪，行星輪—
內(nèi)齒輪—
頂隙系數(shù)
太陽(yáng)輪，行星輪—
內(nèi)齒輪—
代入上組公式計(jì)算如下：
太陽(yáng)輪
行星輪
內(nèi)齒輪
太陽(yáng)輪，齒寬b
由表2.5-12,
取
則
取
～
4.嚙合要素驗(yàn)算
⑴a-c傳動(dòng)端面重合度
1） 頂圓齒形曲徑：
太陽(yáng)輪
行星輪
2）端面嚙合長(zhǎng)度：
式中 “”號(hào)正號(hào)為外嚙合，負(fù)號(hào)為內(nèi)嚙合角
— 端面節(jié)圓嚙合
直齒輪
則
（mm）
3）端面重合度：
⑵ c-b端面重合度
1） 頂圓齒形曲徑 ：
由上式計(jì)算得
行星輪
內(nèi)齒輪
2）端面嚙合長(zhǎng)度：
3）端面重合度：
5.齒輪強(qiáng)度驗(yàn)算
（1）a-c傳動(dòng) （以下為相嚙合的小齒輪（太陽(yáng)輪）的強(qiáng)度計(jì)算過(guò)程，太陽(yáng)輪（行星輪）的計(jì)算方法相同。）
1）確定計(jì)算負(fù)荷：
名義轉(zhuǎn)矩
名義圓周力
2） 應(yīng)力循環(huán)次數(shù)：
式中 —太陽(yáng)輪相對(duì)于行星架的轉(zhuǎn)速, (r/min)
—壽命期內(nèi)要求傳動(dòng)的總運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)間，(h)
(h)
3）確定強(qiáng)度計(jì)算中的各種系數(shù)：
a)使用系數(shù)
根據(jù)對(duì)截割部使用負(fù)荷的實(shí)測(cè)與分析，?。ㄝ^大沖擊）
b)動(dòng)負(fù)荷系數(shù)
因?yàn)楹?
可根據(jù)圓周速度：
和
由文獻(xiàn)3圖2.4-4，
查得6級(jí)精度時(shí)：
c)齒向載荷分布系數(shù)
由文獻(xiàn)3表2.4-8查得滲碳淬火齒輪
文獻(xiàn)3表2.4-9，
由文獻(xiàn)3表2.4-8查得，
根據(jù)和,由文獻(xiàn)3圖2.4-5,
查得
式中：
d)齒間載荷分布系數(shù)
因
由文獻(xiàn)3圖2.4-6查得
e)節(jié)點(diǎn)區(qū)域系數(shù)
式中， 直齒輪；
—端面節(jié)圓嚙合角；
直齒輪
—端面壓力角， 直齒輪
f)彈性系數(shù)
由文獻(xiàn)3表2.4-11查得
（鋼—鋼）
g)齒形系數(shù)
根據(jù)和，由文獻(xiàn)3圖2.4-14查
h)應(yīng)力修正系數(shù)
由文獻(xiàn)3圖2.4-18,查得
i)重合度系數(shù)
j)螺旋角系數(shù)和
因
得
得
4) 齒數(shù)比：
5） 接觸應(yīng)力的基本值
6） 接觸應(yīng)力：
7） 彎曲應(yīng)力的基本值：
8） 齒根彎曲應(yīng)力：
9） 確定計(jì)算許用接觸應(yīng)力時(shí)的各種系數(shù)
a)壽命系數(shù)
因，由文獻(xiàn)3圖2.4-7,得
b)潤(rùn)滑系數(shù)
因和
由文獻(xiàn)3圖2.4-9，查得
c)速度系數(shù)
因 ，由文獻(xiàn)3圖2.4-10，查得
d)粗糙硬化系數(shù)
因 和
由圖2.4-11， 查得
e)工作硬化系數(shù)
由于大小齒輪均為硬齒面，所以
f)尺寸系數(shù) 由文獻(xiàn)3表2.4-15 ，查得
10) 許用接觸應(yīng)力
11) 接觸強(qiáng)度安全系數(shù)
12) 確定計(jì)算許用彎曲應(yīng)力時(shí)的各種系數(shù)
a)試驗(yàn)齒輪的應(yīng)力修正系數(shù)
b)壽命系數(shù) 因,查文獻(xiàn)3圖2.4-8得
c)相對(duì)齒根圓角敏感系數(shù)
因,由文獻(xiàn)3圖2.4-20查得
d)齒根表面狀況系數(shù)
e)尺寸系數(shù)
由文獻(xiàn)3表2.4-16,得
13) 許用彎曲應(yīng)力
14)彎曲強(qiáng)度安全系數(shù)
(2) c-b傳動(dòng)
本節(jié)僅列出相嚙合的大齒輪（內(nèi)齒輪）的強(qiáng)度計(jì)算過(guò)程，小齒輪（行星輪）的強(qiáng)度較高，故計(jì)算從略。
1) 名義切向力
2) 應(yīng)力循環(huán)次數(shù)
式中 —內(nèi)齒輪相對(duì)于行星架的轉(zhuǎn)速 r/mim；
3) 確定強(qiáng)度計(jì)算中的各種系數(shù)
a)使用系數(shù)
b)動(dòng)負(fù)荷系數(shù)
和
由文獻(xiàn)3圖2.4-4查得， （7級(jí)精度）
c)齒向載荷分布系數(shù)
由文獻(xiàn)3表2.4-8，查得調(diào)質(zhì)鋼
，
由文獻(xiàn)3表2.4-9，得
由文獻(xiàn)3表2.4-10，查得
（因?yàn)? 齒寬100
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