礦山機(jī)電畢業(yè)論文（含外文翻譯）連續(xù)采煤機(jī)總體方案及截割部設(shè)計(jì)

1、<p><b>　　本科畢業(yè)論文</b></p><p><b>　?。?0 屆）</b></p><p>　　連續(xù)采煤機(jī)總體方案及截割部設(shè)計(jì)</p><p>　　Design of coal shearer recognition system</p><p>　　所在學(xué)院

2、 </p><p>　　專業(yè)班級(jí) 礦山機(jī)電 </p><p>　　學(xué)生姓名 學(xué)號(hào) </p><p>　　指導(dǎo)教師 職稱 </p><p>　　完成日期

3、 年 月 </p><p><b>　　摘要</b></p><p>　　連續(xù)采煤機(jī)是實(shí)現(xiàn)綜合機(jī)械化采煤或巷道掘進(jìn)的主要采掘設(shè)備。本次設(shè)計(jì)介紹了連續(xù)采煤機(jī)的主要結(jié)構(gòu)和工作原理，分析了它的截割部尤其是減速器部分傳動(dòng)狀況。對(duì)減速器裝置的設(shè)計(jì)方法進(jìn)行了理論研究，得到了齒輪、花鍵、軸承</p><p>　　等的設(shè)計(jì)方法及強(qiáng)度校核

4、公式。繪制了連續(xù)采煤機(jī)總裝配圖、截割部圖和減速器圖。用到了材料力學(xué)、理論力學(xué)、金屬工藝學(xué)、CAXA繪圖軟件等。</p><p>　　設(shè)計(jì)目的一方面在于對(duì)連續(xù)采煤機(jī)進(jìn)行更好的優(yōu)化結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，使其在工作中可以取得更好的經(jīng)濟(jì)效益。另一方面對(duì)截割部傳動(dòng)部分進(jìn)行了細(xì)致地分析和計(jì)算，</p><p>　　使其傳動(dòng)零件壽命更長(zhǎng)和傳動(dòng)更加高效。</p><p>　　關(guān)鍵詞：連續(xù)采煤機(jī)

5、；截割部；減速器；傳動(dòng)零件。</p><p><b>　　Abstract</b></p><p>　　The continuous coal mining machine is the main equipment for the mechanization of coal mining or roadway driving.. This design introd

6、uces the main structure and working principle of the continuous coal mining machine, and analyzes its cutting part, especially the transmission of the reducer.. The design method of the reducer device is studied, and the

7、 gears, Intensity verification and bearings are got. The design method and strength check formula. The total assembly drawing, cutting part chart a</p><p>　　The aim of the design is to optimize the structure

8、 of continuous coal mining machine, so that it can get better economic benefits in the work.. On the other hand, the transmission parts of cutting part are analyzed and calculated in detail, Make its transmission parts l

9、onger and more efficient drive.</p><p>　　Keywords: continuous miner; Tunnel boring machine；cutting mechanism; Transmission parts. </p><p><b>　　目錄</b></p><p><b>　　1

10、緒論1</b></p><p>　　1.1 連續(xù)采煤機(jī)的基本概況1</p><p>　　1.1.1 連續(xù)采煤機(jī)的發(fā)展歷程1</p><p>　　1.1.2 連續(xù)采煤機(jī)的發(fā)展前景2</p><p>　　1.1.3 連續(xù)采煤機(jī)的國(guó)內(nèi)外應(yīng)用3</p><p>　　1.2 設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容5</p&

11、gt;<p>　　2 連續(xù)采煤機(jī)總體方案設(shè)計(jì)6</p><p>　　2.1 連續(xù)采煤機(jī)方案初選6</p><p>　　2.2 連續(xù)采煤機(jī)方案選擇6</p><p>　　2.3連續(xù)采煤機(jī)各部件的結(jié)構(gòu)型式的設(shè)計(jì)7</p><p>　　2.3.1 截割機(jī)構(gòu)的型式設(shè)計(jì)8</p><p>　　2.3.2

12、裝載運(yùn)輸機(jī)構(gòu)的型式設(shè)計(jì)11</p><p>　　2.3.3 行走機(jī)構(gòu)的型式設(shè)計(jì)12</p><p>　　2.3.4 冷卻、除塵系統(tǒng)的型式設(shè)計(jì)13</p><p>　　2.3.5 電控系統(tǒng)型式設(shè)計(jì)14</p><p>　　2.3.6 液壓系統(tǒng)型式設(shè)計(jì)14</p><p>　　2.4 總體參數(shù)確定15<

13、;/p><p>　　3 截割部減速器的選用與設(shè)計(jì)17</p><p>　　3.1 減速器的型式設(shè)計(jì)17</p><p>　　3.2 減速器行星齒輪部分設(shè)計(jì)時(shí)的注意事項(xiàng)18</p><p>　　3.3 傳動(dòng)裝置總傳動(dòng)比的確定及各級(jí)分傳動(dòng)比的分配18</p><p>　　3.3.1 分配傳動(dòng)比18</p>

14、<p>　　3.3.2 傳動(dòng)裝置參數(shù)計(jì)算19</p><p>　　3.4 四級(jí)減速器的具體設(shè)計(jì)計(jì)算21</p><p>　　3.4.1 計(jì)算第一級(jí)圓柱齒輪傳動(dòng)21</p><p>　　3.4.2 計(jì)算第二級(jí)圓錐齒輪傳動(dòng)25</p><p>　　3.4.3 計(jì)算雙級(jí) NGW 行星齒輪傳動(dòng)33</p><

15、;p>　　3.4.4 軸的設(shè)計(jì)51</p><p>　　3.4.5 軸承的壽命校核57</p><p>　　3.4.6 鍵的校核58</p><p><b>　　4.結(jié)論60</b></p><p><b>　　致謝61</b></p><p><b&g

16、t;　　參考文獻(xiàn)62</b></p><p>　　附錄A(譯文)63</p><p>　　附錄B（原文）67</p><p><b>　　1 緒論</b></p><p>　　1.1 連續(xù)采煤機(jī)的基本概況</p><p>　　1.1.1 連續(xù)采煤機(jī)的發(fā)展歷程</p>

17、<p>　　按照截割工作機(jī)構(gòu)來劃分，連續(xù)采煤機(jī)的發(fā)展大體經(jīng)歷了以下幾個(gè)階段：</p><p>　　(1) 第一階段(20世紀(jì)40年代)以利諾斯公司的CM28H 型和久益機(jī)械制造公司 (JOY MANUFACTUR-ING COMPANY)的3JCM 型和 6CM 型為代表的截鏈?zhǔn)竭B續(xù)采煤機(jī)，主要用于開采煤炭、鉀堿礦、鋁土礦、頁巖以及永凍土等資源。該型連續(xù)采煤機(jī)的生產(chǎn)能力不高，且結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜，裝煤效果不

18、好；</p><p>　?、?第二階段(50年代)以久益公司的8CM 型為代表的擺動(dòng)式截割頭連續(xù)采煤機(jī)，生產(chǎn)能力較高，裝煤效果較好，但機(jī)器運(yùn)行時(shí)振動(dòng)大，維護(hù)費(fèi)用高；</p><p>　?、?第三階段(60年代至今)滾筒式連續(xù)采煤機(jī)高速發(fā)展，并逐漸成熟。從上世紀(jì) 80 年代開始至今，隨著斷壁開采技術(shù)的發(fā)展和開采條件的提高，連續(xù)采煤機(jī)逐漸向大功率、多功能、系列化和自動(dòng)化方向發(fā)展，使其適用性和智

19、能性加強(qiáng)，日趨成為先進(jìn)產(chǎn)煤大國(guó)的主要采煤設(shè)備。第三代滾筒式連續(xù)采煤機(jī)，集破煤、落煤、裝運(yùn)、行走、電液系統(tǒng)及輔助裝置為一體，表現(xiàn)了很高的制造水平，其中久益公司的12CM 型、14CM 型和17CM 型系列產(chǎn)品代表了目前國(guó)際先進(jìn)水平 (圖 1-1 所示)。1992 年，奧地利奧鋼聯(lián) (VAI) 初次研制出了集安全、環(huán)保和人類工程學(xué)于一體的 ABM20 型錨桿機(jī)和連續(xù)采煤機(jī)一體化機(jī)械。2000年久益公司開發(fā)的連續(xù)采煤機(jī)增加了機(jī)器的質(zhì)量和功率，

20、提高了技術(shù)性能，使其強(qiáng)度增加，并且提高了運(yùn)行速度，降低了噸煤成本。這種采煤機(jī)帶有故障診斷裝置并且實(shí)現(xiàn)了部件結(jié)構(gòu)的標(biāo)準(zhǔn)化，有助于在生產(chǎn)過程中使停工事故減少到最低程度。2003 年美國(guó)菲爾奇公司又研發(fā)了一種 F525 型連續(xù)采煤機(jī)-錨桿機(jī)一體機(jī)，集采、掘、落、裝、行、鉆眼和支護(hù)等功能集于一體，使連續(xù)采煤機(jī)的使用實(shí)現(xiàn)了重大突破。</p><p>　　圖 1-1美國(guó) Joy 14CM 型連續(xù)采煤機(jī)圖</p>

21、<p>　　Fig. 1-1 14CM Joy continuous miner</p><p>　　圖1-2 美國(guó)菲爾奇公司F525型連續(xù)采煤機(jī)-錨桿機(jī)一體機(jī)圖</p><p>　　Fig. 1-2 F525 America company continuous mining machine - bolting machine</p><p>　　1.

22、1.2 連續(xù)采煤機(jī)的發(fā)展前景</p><p>　　我國(guó)煤炭資源分布范圍廣，地質(zhì)狀況復(fù)雜多樣。經(jīng)過 30 多年的綜采工作面機(jī)械化開采，適合長(zhǎng)壁開采的規(guī)則煤田越來越少，“三下” 壓煤、殘留煤柱和不規(guī)則煤的煤炭?jī)?chǔ)藏量多達(dá)上百億噸，長(zhǎng)壁開采難以進(jìn)行，但是不開采又必將對(duì)國(guó)內(nèi)煤炭資源造成極大的浪費(fèi)。并且這類“三下”煤層問題的突出影響表現(xiàn)在影響礦區(qū)的使用壽命和工作服務(wù)年限，在具體生產(chǎn)過程中會(huì)產(chǎn)生很大的外部性，一方面可能造成國(guó)家

23、資源的浪費(fèi)，而且還會(huì)對(duì)環(huán)境和人居產(chǎn)生極大的影響。另一方面廠區(qū)還受許多因素的影響，比如殘采區(qū)、不規(guī)則采區(qū)等情形，造成傳統(tǒng)的正規(guī)長(zhǎng)臂綜采并不能完全得到應(yīng)用，詳細(xì)操作過程中還包括礦井邊界以及斷層等地點(diǎn)。而且隨著礦井服務(wù)年限的增加，礦井的儲(chǔ)量會(huì)逐漸下降，所以會(huì)出現(xiàn)增加不適用于長(zhǎng)臂綜采的采掘面數(shù)量等問題。</p><p>　　解決這一問題的關(guān)鍵在于斷壁開采技術(shù)，但是連續(xù)采煤機(jī)其配套設(shè)備全部進(jìn)口，截齒、滾筒等易磨易損件更需要

24、大量進(jìn)口，這必然要造成生產(chǎn)效率下降、增加噸煤成本。雖然國(guó)內(nèi)的普通滾筒采煤機(jī)研制技術(shù)相對(duì)成熟，但對(duì)于連續(xù)采煤機(jī)的研制仍處于起步階段，缺乏必要的基礎(chǔ)性研究。目前為止，連續(xù)采煤機(jī)在國(guó)內(nèi)的使用情況范圍還很窄，其主要原因有兩方面，其一是國(guó)外的連續(xù)采煤機(jī)并不能很好地適用我國(guó)的地質(zhì)狀況及煤炭賦存狀況，其二為我國(guó)當(dāng)下的技術(shù)水平限制了國(guó)產(chǎn)連續(xù)采煤機(jī)的研發(fā)與生產(chǎn)。連續(xù)采煤機(jī)短壁機(jī)械化開采是現(xiàn)有“三下”采煤和邊角煤回采技術(shù)中最先進(jìn)、最高效的一種開采技術(shù), 只

25、要有“三下”煤層和邊角煤，就有連續(xù)采煤機(jī)的廣闊的應(yīng)用前景。</p><p>　　不過現(xiàn)今連續(xù)采煤機(jī)主要適用于煤層埋深較淺,頂?shù)装宸€(wěn)定,傾角不超過 10°的中厚煤層。今后,連續(xù)采煤機(jī)必然要適用大多數(shù)煤層實(shí)際工況,而且相關(guān)方面的研究要向掘、錨、采一體,集中控制、程序控制的方向深入。大體發(fā)展方向如下：</p><p>　　1）發(fā)展新的連續(xù)采煤機(jī)品種以適用薄煤層和大傾角煤層；</p

26、><p>　　2）增加整機(jī)功率,研制高強(qiáng)度截割滾筒以適應(yīng)半煤巖煤層；</p><p>　　3）優(yōu)化整機(jī)結(jié)構(gòu),便于解體及組裝,以適用煤層埋深較深的豎井下井運(yùn)輸；</p><p>　　4）增強(qiáng)錨護(hù)功能, 向掘、錨、采一體發(fā)展, 以適用頂、底板不穩(wěn)定的煤層；</p><p>　　5）集中控制、程序控制、故障診斷自主性加大，朝著智能化方向發(fā)展。</

27、p><p>　　1.1.3 連續(xù)采煤機(jī)的國(guó)內(nèi)外應(yīng)用</p><p>　　1）連續(xù)采煤機(jī)國(guó)內(nèi)應(yīng)用</p><p>　　國(guó)內(nèi)連續(xù)采煤機(jī)的使用主要可分為兩個(gè)階段。</p><p>　?。?）世紀(jì) 80 年代以單機(jī)引進(jìn)為主,我國(guó)先后引進(jìn)100多套連續(xù)采煤機(jī)進(jìn)行了試驗(yàn)使用。在這一時(shí)期里，使用連續(xù)采煤機(jī)取得最好成績(jī)的是大同礦務(wù)局大斗溝煤礦，使用 JOY12C

28、M-9B 型連續(xù)采煤機(jī)曾創(chuàng)造了月進(jìn) 2187m單巷掘進(jìn)的全國(guó)記錄；山西雁北馬口礦應(yīng)用連續(xù)采煤在小窖破壞區(qū)回收煤柱，當(dāng)時(shí)年產(chǎn)量達(dá)到7萬噸；山西大同市姜家灣煤礦應(yīng)用 JOY12CM-9B 型連續(xù)采煤機(jī)斷壁開采技術(shù)，實(shí)現(xiàn)最高月產(chǎn)達(dá) 2.67萬噸。這一時(shí)期里，連續(xù)采煤機(jī)主要使用在頂板穩(wěn)定，適合錨桿支護(hù)的長(zhǎng)壁回采工作面煤層平巷以及地方煤礦房柱式開采。由于沒有考慮設(shè)備的成套性，雖然連續(xù)采煤機(jī)體現(xiàn)了采掘合一、機(jī)動(dòng)靈活的特點(diǎn)，但大多數(shù)設(shè)備使用效果不好,

29、逐漸退役。</p><p>　　(2) 20世紀(jì)90年代以配套引進(jìn)為主。這一時(shí)期，由于國(guó)內(nèi)外高效、高產(chǎn)礦井的迅速發(fā)展，煤層平巷的機(jī)械化掘進(jìn)滯后問題引起了國(guó)內(nèi)外的重視。1995 年起始，神東礦區(qū)使用連續(xù)采煤機(jī)及配套設(shè)備進(jìn)行巷道掘進(jìn)和短壁開采，通過幾年的實(shí)踐形成了具有神東特色的連續(xù)采煤機(jī)短壁機(jī)械化開采方式，完成了煤巷快速掘進(jìn)，工作面落煤、運(yùn)輸及回收煤柱等各工序的機(jī)械化作業(yè)，為短壁機(jī)械化開采的煤礦提供了一種安全、高效的

30、采煤方法。2002年神東礦區(qū)上灣礦運(yùn)用連續(xù)采煤機(jī)短壁化開采技術(shù)實(shí)現(xiàn)年產(chǎn)量達(dá)220萬噸，現(xiàn)僅神東礦區(qū)在用連續(xù)采煤機(jī)臺(tái)數(shù)30多臺(tái)。</p><p>　　2）連續(xù)采煤機(jī)在國(guó)外的應(yīng)用</p><p>　　到目前為止使用連續(xù)采煤機(jī)最多、使用效果最好的國(guó)家是美國(guó)。全國(guó)各大煤炭公司共有 1600 多臺(tái)連續(xù)采煤機(jī)，其利用短壁機(jī)械化采煤技術(shù)的煤產(chǎn)量在井工采煤中一直處于領(lǐng)先地位，從上世紀(jì) 80年代中期占井工產(chǎn)

31、量的70%以上。近年來，由于長(zhǎng)壁綜采的發(fā)展，導(dǎo)致連續(xù)采煤機(jī)開采的產(chǎn)量有所回落，不過1999年產(chǎn)煤量為2.21億噸，仍占井工煤炭總產(chǎn)量的 53%。在美國(guó)使用連續(xù)采煤機(jī)屢創(chuàng)高產(chǎn)高效記錄，連續(xù)采煤機(jī)掘進(jìn)平均班進(jìn)尺 60 m，日產(chǎn)煤 2 000噸，有些高產(chǎn)工作面日進(jìn)尺可達(dá) 100 m，月產(chǎn)量達(dá)10萬噸。</p><p>　　英國(guó)是以長(zhǎng)壁采煤法為主的國(guó)家之一，巷道掘進(jìn)主要靠懸臂式掘進(jìn)機(jī)，不過自從 80 年代后期使用連續(xù)采煤

32、機(jī)開采和錨桿支護(hù)技術(shù)取得良好的效益以來，運(yùn)用連續(xù)采煤機(jī)掘進(jìn)已經(jīng)成為英國(guó)國(guó)內(nèi)煤巷掘進(jìn)的主要方法之一，約占總掘進(jìn)量的65%以上。</p><p>　　南非和澳大利亞兩國(guó)依據(jù)本國(guó)的煤層地質(zhì)條件，以傳統(tǒng)的房柱式開采的基礎(chǔ)成功地研發(fā)出了旺格維利和西格瑪兩種高效短壁采煤方法，增大了連續(xù)采煤機(jī)的使用范圍，提高了資源回收率。其中，南非全國(guó)約有230多臺(tái)連續(xù)采煤機(jī)在房柱式開采過程中被應(yīng)用，產(chǎn)量約占井工總產(chǎn)量的90％。</p&

33、gt;<p>　　1.2 設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容</p><p>　　以神東大柳塔煤礦煤巷地質(zhì)概況為設(shè)計(jì)條件來設(shè)計(jì)符合要求的連續(xù)采煤機(jī)及其截割部。</p><p>　　神東大柳塔煤巷基本地質(zhì)概況</p><p><b>　　1）煤層頂、底板</b></p><p>　　煤層工作面?zhèn)雾敒槟鄮r或炭質(zhì)泥巖，厚度為0-0.

34、69m；直接頂以中、粉、細(xì)砂巖為主，泥質(zhì)膠結(jié)，厚度為0.65-6.04m；老頂以中、粗、細(xì)砂巖為主體，部分地段為細(xì)、粉砂巖或砂質(zhì)泥巖為主體，厚度≥4.63m；直接底以粉、細(xì)砂巖為主，部分地段為泥巖，厚度為0.45-3.64m。</p><p><b>　　2)煤層的特征</b></p><p>　　煤層厚度總體沿掘進(jìn)方向呈變薄趨勢(shì)。 分布在沖刷帶的煤層厚度可急劇變薄為

35、 1.40m,最大煤層達(dá)到6m。工作面地層平穩(wěn)，傾角0-6°。</p><p><b>　　3）煤層的參數(shù)</b></p><p>　　掘進(jìn)區(qū)域內(nèi)煤層有沖刷砂巖帶及層滑面變薄帶部分地段的砂巖為菱鐵質(zhì)膠結(jié)，硬度較大，普氏系數(shù)大于等于5，巖石的研磨系數(shù)小于等于 Mg15地質(zhì)條件較為復(fù)雜。能夠在煤層、半煤層下施工，切割煤巖最大單向抗壓強(qiáng)度可達(dá)60MPa。</

36、p><p><b>　　4）水文地質(zhì)情況</b></p><p>　　煤層的局部地段中含有少量裂隙水。在順槽的近斷層處巷道頂板的淋水偏大，但工作面一般用水量不大于 5m3/h。</p><p>　　5）機(jī)高大于1m小于2m，機(jī)重大于45t；</p><p>　　2 連續(xù)采煤機(jī)總體方案設(shè)計(jì)</p><p&g

37、t;　　2.1 連續(xù)采煤機(jī)方案初選</p><p><b>　　適應(yīng)條件</b></p><p>　　地質(zhì)條件：連續(xù)采煤機(jī)很大程度上適用于煤巷掘進(jìn)，空頂距要求嚴(yán)格（一般不低于1.5m），不適用于頂板穩(wěn)定性極差或“三軟”巷道施工，過斷層能力差。</p><p>　　巷道斷面：連續(xù)采煤機(jī)掘進(jìn)的巷道，高度可由用戶根據(jù)煤層厚度的厚度在施工中選擇調(diào)整，而

38、寬度由連續(xù)采煤機(jī)橫軸截割頭的寬度決定，不能隨時(shí)調(diào)整，并形成矩形斷面。掘進(jìn)的巷道頂板平直、斷面規(guī)整。</p><p>　　掘進(jìn)效率：連續(xù)采煤機(jī)一次成巷，在頂板條件好的煤巷中，掘進(jìn)速度快、效率高。</p><p>　　根據(jù)設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容，神東大柳塔煤巷具體參數(shù)范圍如下表：</p><p>　　表2-1煤巷具體參數(shù)表 </p><p>　　Tabl

39、e 2-1 specific parameters of coal lane</p><p>　　2.2 連續(xù)采煤機(jī)方案選擇</p><p><b>　　方案一</b></p><p>　　多鏈截盤式連續(xù)采煤機(jī)</p><p>　　這種機(jī)器的優(yōu)點(diǎn)是比較機(jī)動(dòng)靈活,不僅可設(shè)風(fēng)障和風(fēng)簡(jiǎn),而且能適應(yīng)各種開采條件,采煤時(shí)進(jìn)行打頂板

40、錨桿孔操作比其他機(jī)器容易,可以馬上安上錨桿。缺點(diǎn)是結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜,維護(hù)任務(wù)量大,裝煤效果差,采的煤塊度太小,使煤塵和瓦斯問題太過突出。</p><p><b>　　方案二</b></p><p><b>　　鉆削式連續(xù)采煤機(jī)</b></p><p>　　鉆削式連續(xù)采煤機(jī)的優(yōu)點(diǎn)是:切割下來的煤塊度大,造成煤塵和瓦斯大大降低。缺

41、點(diǎn)一是體積太大,很難保持工作面良好的通風(fēng)；二是履帶牽引,不能在機(jī)上同時(shí)打錨桿孔,并且與頂板的間隙過小,在頂、底板有下沉或上鼓趨勢(shì)時(shí),機(jī)頭所受擠壓較大。</p><p><b>　　方案三</b></p><p><b>　　螺旋鉆式連續(xù)采煤機(jī)</b></p><p>　　由于它有螺旋葉起運(yùn)煤作用,這種連續(xù)采煤機(jī)主要使用于薄

42、煤層。</p><p><b>　　方案四</b></p><p><b>　　剪刀式連續(xù)采煤機(jī)</b></p><p>　　此連續(xù)采煤機(jī)與蘇聯(lián)的KH型開切眼掘進(jìn)機(jī)類似。有兩種不同型式,一種是喬埃公司1960年制造的CU43皮爾赫格型采煤機(jī),其切割頭與螺旋鉆式相似;另一種利用三個(gè)裝于立軸的轉(zhuǎn)動(dòng)的切割盤來實(shí)現(xiàn)切割煤巖的目的。

43、</p><p><b>　　方案五</b></p><p><b>　　滾筒式連續(xù)采煤機(jī)</b></p><p>　　這種采煤機(jī)的優(yōu)點(diǎn)是保留了截盤式結(jié)構(gòu)的靈活性,而生產(chǎn)能力和可靠性都較高。缺點(diǎn)是機(jī)器切割靠履帶推進(jìn),還不能在采煤時(shí)在機(jī)上同時(shí)打錨桿孔。</p><p>　　以上五種連續(xù)采煤機(jī),其中滾筒

44、式是主要的,也是大量使用的一種連續(xù)采煤機(jī)。而且本次設(shè)計(jì)所選煤層硬度較大，故本次設(shè)計(jì)選擇方案五滾筒式連續(xù)采煤機(jī)采煤機(jī)，并根據(jù)煤層相關(guān)參數(shù)選擇中型滾筒式連續(xù)采煤機(jī)。</p><p>　　2.3連續(xù)采煤機(jī)各部件的結(jié)構(gòu)型式的設(shè)計(jì)</p><p>　　連續(xù)采煤機(jī)主體部分由截割機(jī)構(gòu)、裝載運(yùn)輸機(jī)構(gòu)、行走機(jī)構(gòu)、液壓系統(tǒng)、電控系統(tǒng)、冷卻噴霧除塵系統(tǒng)及安全保護(hù)裝置等部分組成。</p><p

45、>　　2.3.1 截割機(jī)構(gòu)的型式設(shè)計(jì)</p><p>　　截割機(jī)構(gòu)的主要形式：</p><p>　　1）截鏈?zhǔn)剑涸摻Y(jié)構(gòu)滾筒寬度較窄，截割煤體面積小，，生產(chǎn)能力較小，但工作能力比較穩(wěn)定。</p><p>　　2）三滾筒式：該結(jié)構(gòu)滾筒寬度大，截割煤體面積寬，落煤能力較強(qiáng)，生產(chǎn)能力較大，持續(xù)工作能力較強(qiáng)。</p><p>　　本次設(shè)計(jì)主要選擇

46、三滾筒式截割機(jī)構(gòu)。</p><p><b>　　具體結(jié)構(gòu)選擇</b></p><p><b>　　1）截割滾筒選擇</b></p><p>　　截割滾筒由左右兩個(gè)外側(cè)截割滾筒和一個(gè)中間截割滾筒（內(nèi)滾筒代替中間截割鏈）組成。由于所選煤層較寬，盡量選擇大滾筒。因此選擇截割滾筒截齒的直徑為1118mm，總寬度3302mm。<

47、;/p><p><b>　　圖</b></p><p>　　2-1 截割滾筒結(jié)構(gòu)圖</p><p>　　Fig. 2-1 cutting drum structure diagram</p><p>　　滾筒采用雙螺旋葉片，齒座與葉片分別焊接在滾筒體外殼上。葉片高度較小，其螺線方向由內(nèi)滾筒中間左右兩側(cè)按反方向布置。截齒一線一

48、齒棋盤方式配置，總共73個(gè)鎬形截齒，其中內(nèi)滾筒33個(gè)，兩側(cè)外滾筒各20個(gè)。外滾筒端盤部分有10個(gè)齒，其中2個(gè)負(fù)角度齒，3個(gè)零度齒，5個(gè)角度齒。</p><p>　　圖2-2棋盤式截齒排列圖</p><p>　　Fig. 2-2 the arrangement of the chess board type</p><p>　　2）截割臂布置及聯(lián)接分析選擇</p

49、><p>　　截割臂的布置一般有底部懸掛和頂部懸掛兩種形式：</p><p>　　截割臂底部懸掛形式主要是截割臂的回轉(zhuǎn)點(diǎn)位于機(jī)身下側(cè),截割臂的升降油缸置于機(jī)身上側(cè)。截割臂頂部懸掛形式是截割臂的回轉(zhuǎn)點(diǎn)位于機(jī)身上側(cè),截割臂的升降油缸置于機(jī)身下側(cè)。圖2-3為同樣長(zhǎng)度截割臂割出的迎頭形狀,由圖可看出,在截高較大時(shí),截割臂底部懸掛式割出的形狀是一個(gè)倒圓弧,并且是一種不穩(wěn)定形狀,相比而言頂部懸掛式割出的形

50、狀則緩和得多。因此大截高的滾筒式連續(xù)采煤機(jī)多采用頂部懸掛式。連續(xù)采煤機(jī)割煤時(shí),經(jīng)常抬起懸臂到巷道頂部,然后機(jī)器行走切入約滾筒半徑深,截割臂油缸推動(dòng)截割臂向下,使?jié)L筒割出整個(gè)斷面。因?yàn)槭菑纳贤虑?沉重的滾筒和截割臂的自重形成截割推力的一部分,另一部分推進(jìn)力來自截割油缸支撐力。截割部底部懸掛式的油缸在截割臂上方布置,滾筒向下截割時(shí),油缸向外推出,是大端工作,有利于較大提高截割推力。在最大截高不太大的情況下采用這種結(jié)構(gòu)是合理的。因此在當(dāng)前煤

51、層特征本次設(shè)計(jì)主要選擇截割頂部懸掛方式。</p><p>　　圖 圖2-3截割剖面圖</p><p>　　Fig. 2-3 cutting section</p><p>　　3)截割臂與機(jī)架的聯(lián)接和油缸與機(jī)架和截割臂的聯(lián)接通常都是銷軸聯(lián)接,銷軸的軸向固定方式多種多樣,相對(duì)簡(jiǎn)單有效的有圖2所示的幾種形式。圖

52、2(a)是在銷軸大端銑出一缺口,然后利用固定在聯(lián)接件上的小板壓住,這種銷一般是有肩銷軸,被固定后的銷軸不能轉(zhuǎn)動(dòng),因此在受力側(cè)受到非常大的磨損,圖2(b)的銷軸端開有一個(gè)小環(huán)槽,壓板被卡入槽中,壓板固定后銷軸不能軸向竄動(dòng),但能轉(zhuǎn)動(dòng),是較多采用的一種銷軸聯(lián)接方式。圖2(c)所示的銷軸在螺釘固定后也可以轉(zhuǎn)動(dòng),圖2(d)與圖2(a)相似,只是壓板與銷軸焊為一體,造成銷軸不能轉(zhuǎn)動(dòng),在磨損偏心后,銷軸會(huì)產(chǎn)生較大轉(zhuǎn)矩,會(huì)造成切斷固定螺釘。通過上述分析

53、本次設(shè)計(jì)主要選擇圖2(b)銷軸聯(lián)接形式。</p><p><b>　　圖</b></p><p>　　2-4 銷軸聯(lián)接形式圖</p><p>　　Fig. 2-4 pin axis connection form</p><p>　　4)截割滾筒轉(zhuǎn)速選擇</p><p>　　大多數(shù)連續(xù)采煤機(jī)的滾筒

54、轉(zhuǎn)速一般為35r/min~70r/min之間，考慮本次設(shè)計(jì)所選用的煤巖地質(zhì)狀況，本次設(shè)計(jì)選取滾筒轉(zhuǎn)速為50 r/min。</p><p>　　2.3.2 裝載運(yùn)輸機(jī)構(gòu)的型式設(shè)計(jì)</p><p>　　1）裝載機(jī)構(gòu)的主要形式</p><p>　　a單/雙環(huán)形刮板鏈?zhǔn)剑簡(jiǎn)?環(huán)形刮板鏈?zhǔn)窖b載機(jī)構(gòu)制造簡(jiǎn)單，但由于單向裝載，在裝載邊緣易形成煤巖堆積，從而會(huì)造成卡鏈和斷鏈的發(fā)生。

55、由于刮板鏈易磨損，功率消耗大，使用效果較差。</p><p>　　b螺旋式：是掘進(jìn)機(jī)上使用的一種裝載機(jī)構(gòu)，它運(yùn)用左右兩個(gè)截割頭旋向相反的截割頭，可將煤巖由中間推入輸送機(jī)構(gòu)，這種機(jī)構(gòu)現(xiàn)今使用很少。</p><p>　　c耙爪式（蟹爪式）：此種方式結(jié)構(gòu)較為簡(jiǎn)單、工作非?？煽?、外形尺寸小、裝載效果好，現(xiàn)今使用很普遍。但這種裝載機(jī)構(gòu)寬度受限制，為增加裝載寬度，可讓鏟板連同整個(gè)耙爪機(jī)構(gòu)一起水平擺動(dòng)或

56、設(shè)計(jì)成雙耙爪機(jī)構(gòu)，以達(dá)到擴(kuò)大裝載范圍的目的。</p><p>　　d星輪式（撥盤式）：這種機(jī)構(gòu)比耙爪式更為簡(jiǎn)單、強(qiáng)度更高、工作更可靠，但是裝大塊物料的能力相對(duì)較差。通常，應(yīng)選擇耙爪式裝載機(jī)構(gòu)，但考慮到裝載寬度，可選擇雙耙爪機(jī)構(gòu)，也可設(shè)計(jì)成耙爪與星輪可互換的裝載機(jī)構(gòu)。</p><p>　　本次設(shè)計(jì)選用撥盤式裝載機(jī)構(gòu)。裝載機(jī)構(gòu)可以采用電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)，也可采用液壓馬達(dá)驅(qū)動(dòng)。但考慮工作環(huán)境潮濕、有泥水

57、，選擇液壓馬達(dá)驅(qū)動(dòng)更好。</p><p>　　2)中間刮板運(yùn)輸機(jī)主要形式</p><p>　　刮板運(yùn)輸機(jī)應(yīng)滿足連續(xù)采煤機(jī)整機(jī)布局以及作業(yè)要求，包括運(yùn)輸機(jī)升降功能，后溜槽左右擺動(dòng)功能，運(yùn)料等功能要求；運(yùn)輸機(jī)寬度應(yīng)小于本體部?jī)?nèi)寬且要盡量大，以增加運(yùn)輸能力；運(yùn)輸機(jī)上升角度不應(yīng)太大，避免煤在運(yùn)輸過程中滑落，一般上升角度設(shè)計(jì)值不大于16°；根據(jù)工況要求，運(yùn)輸機(jī)后溜槽可實(shí)現(xiàn)左右擺轉(zhuǎn)，根據(jù)井下

58、條件，擺轉(zhuǎn)角度一般為±40°；運(yùn)輸機(jī)的運(yùn)輸能力應(yīng)不小于鏟板部星輪的裝載能力，避免出現(xiàn)堆料現(xiàn)象。</p><p>　　根據(jù)以上刮板運(yùn)輸機(jī)設(shè)計(jì)要求我們選擇采用單鏈刮板輸送機(jī)。單鏈刮板輸送機(jī)的動(dòng)力由左右裝在機(jī)構(gòu)減速器的輸出軸經(jīng)聯(lián)軸器共同帶動(dòng)五齒鏈輪軸旋轉(zhuǎn)，傳動(dòng)刮板鏈條輸送物料。刮板鏈條為套筒滾子鏈，節(jié)距（666.7mm）、刮板間距為（400mm）、刮板寬（695.32mm）。</p>

59、<p>　　底板呈直線形，保證運(yùn)輸順暢，提高溜槽及刮板使用壽命。利用兩個(gè)液壓馬達(dá)直接來驅(qū)動(dòng)鏈輪，帶動(dòng)刮板鏈組實(shí)現(xiàn)物料運(yùn)輸。</p><p>　　2.3.3 行走機(jī)構(gòu)的型式設(shè)計(jì)</p><p>　　連續(xù)采煤機(jī)的行走機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)有邁步式、導(dǎo)軌式和履帶式幾種：</p><p>　　1)邁步式:該種行走機(jī)構(gòu)是采用液壓邁步裝置來工作的。采用框架結(jié)構(gòu)，使人員能自由進(jìn)出工作

60、面，并可越過裝載機(jī)構(gòu)到達(dá)機(jī)器后面。利用支撐裝置可起到掩護(hù)頂板、臨時(shí)支護(hù)的作用。但由于向前推進(jìn)時(shí)，支架反復(fù)交替地作用于頂板。</p><p>　　2)導(dǎo)軌式：將連續(xù)采煤機(jī)通過導(dǎo)軌吊在巷道頂板上，躲開底板，達(dá)到?jīng)_擊破碎巖石的目的，而采用這種導(dǎo)軌式行走機(jī)構(gòu)，就需要導(dǎo)軌具有較高的強(qiáng)度。此種行走機(jī)構(gòu)主要用于沖擊式連續(xù)采煤機(jī)。</p><p>　　3)履帶式。適用于底板不平或松軟的煤巷，不需修路鋪軌。

61、具有牽引能力大，機(jī)動(dòng)性能優(yōu)良（不受軌道限制）、工作穩(wěn)定、調(diào)動(dòng)靈活和對(duì)底板有較大適應(yīng)性等優(yōu)點(diǎn)。但其結(jié)構(gòu)復(fù)雜、零部件磨損嚴(yán)重。</p><p>　　履帶式行走機(jī)構(gòu)可在底板不平或者松軟的條件下工作，不需要修路等，牽引力大，機(jī)動(dòng)性能好，工作可靠，調(diào)動(dòng)靈活和對(duì)底板適應(yīng)性好等特點(diǎn)。故本次設(shè)計(jì)采用履帶式行走機(jī)構(gòu)。</p><p>　　履帶式行走機(jī)構(gòu)的驅(qū)動(dòng)方式有三種：液壓傳動(dòng)、直流傳動(dòng)、和交流傳動(dòng)，它們的

62、性能比較如表2-1所示。</p><p>　　從表2-1可看出,連續(xù)采煤機(jī)行走驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)采用液壓傳動(dòng)方式會(huì)造成系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)困難、管路相對(duì)復(fù)雜、易于發(fā)熱和行走速度慢等問題,已經(jīng)逐漸被淘汰；而采用直流傳動(dòng)方式則會(huì)造成體積和維護(hù)量大、高速實(shí)現(xiàn)困難等問題,在近幾年新型產(chǎn)品設(shè)計(jì)中已不再采用。交流電動(dòng)機(jī)相對(duì)于直流電動(dòng)機(jī)具有結(jié)構(gòu)較簡(jiǎn)單、運(yùn)行可靠、維護(hù)方便和價(jià)格便宜等優(yōu)點(diǎn),變頻調(diào)速以其優(yōu)異的調(diào)速和啟動(dòng)、制動(dòng)性能,高效率、高功率因數(shù)和節(jié)

63、電效果,已成為連續(xù)采煤機(jī)行走驅(qū)動(dòng)的主要方式。故本次設(shè)計(jì)選用交流傳動(dòng)方式來實(shí)現(xiàn)連續(xù)采煤機(jī)行走驅(qū)動(dòng)。</p><p>　　2.3.4 冷卻、除塵系統(tǒng)的型式設(shè)計(jì)</p><p><b>　　存在的主要形式：</b></p><p>　　連續(xù)采煤機(jī)的除塵方式有噴霧式和抽出式兩種：</p><p>　　1) 噴霧式：利用噴嘴把一定

64、壓力的水高度擴(kuò)散、霧化，利用粉塵附在霧狀水珠表面沉降下來。該除塵方式有以下兩種：①外噴霧降塵。是在工作機(jī)構(gòu)的懸臂上加裝噴嘴，朝截割頭噴射壓力水，將截割頭包圍。這種方式結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、工作可靠、使用壽命長(zhǎng)。由于噴嘴距粉塵源較遠(yuǎn)，粉塵容易擴(kuò)散，除塵效果較差；②內(nèi)噴霧降塵。噴嘴在截割頭上按螺旋線布置，壓力水對(duì)著截齒噴射。由于噴嘴距截齒近，除塵效果好，耗水量小，沖淡瓦斯、降低截齒溫度和撲滅火花的效果也較好。但噴嘴容易堵塞和損壞，供水管路比較復(fù)雜，活動(dòng)

65、聯(lián)接處密封較困難。為提高除塵效果，一般采用內(nèi)外噴霧相結(jié)合的辦法，并且和截割電機(jī)、液壓系統(tǒng)的冷卻結(jié)合起來考慮，將冷卻水由噴嘴噴出降塵。</p><p>　　2)抽出式：常用吸塵裝置是集塵器。它是運(yùn)用風(fēng)機(jī)使集塵器內(nèi)產(chǎn)生負(fù)壓，并將工作面含塵空氣由吸風(fēng)口吸入后，使用濕式或干式除塵。集塵器主要有一下幾種：①濕式旋流集塵器，② 濕式風(fēng)機(jī)集塵器，③濕式文丘里集塵器，④濕式纖維集塵器，⑤ 布袋集塵器。</p>&l

66、t;p>　　本次設(shè)計(jì)主要采用內(nèi)外噴霧式來冷卻，降塵系統(tǒng)由一套主噴霧系統(tǒng)和一套相配合的抽出式風(fēng)機(jī)系統(tǒng)共同組成。</p><p>　　2.3.5 電控系統(tǒng)型式設(shè)計(jì)</p><p>　　電控系統(tǒng)通常包括動(dòng)力部分、控制部分和檢測(cè)部分，電控系統(tǒng)必須遵循煤礦井下防爆原則來設(shè)計(jì)、制造、檢測(cè)，而且必須符合 GB3836-2000 標(biāo)準(zhǔn)中的有關(guān)規(guī)定和要求。以增強(qiáng)連續(xù)采煤機(jī)在作業(yè)時(shí)的安全性，操作的靈活

67、性以及機(jī)械傳動(dòng)部分的故障診斷及監(jiān)控功能為目的，從安全和實(shí)用角度考慮，裝設(shè)必須要安裝離機(jī)遙控裝置、測(cè)控壓力、溫度、液位及關(guān)鍵部位的故障診斷裝置。</p><p>　　2.3.6 液壓系統(tǒng)型式設(shè)計(jì)</p><p><b>　　具體結(jié)構(gòu)選擇</b></p><p>　　系統(tǒng)設(shè)置泵源為一臺(tái)雙聯(lián)齒輪泵,主泵通過一組六聯(lián)多路換向閥向截割臂、鏟板、刮板輸送

68、機(jī)、穩(wěn)定靴液壓缸和自動(dòng)補(bǔ)油回路供壓力油,還向輔助油路中的電磁閥及多路換向閥的電液閥供先導(dǎo)控制油。泥漿泵的排污由附泵單獨(dú)提供壓力油,其開閉由電磁閥控制。</p><p>　　齒輪泵是由 110kW 電機(jī)驅(qū)動(dòng)的，將壓力油按比例多路分別送到各個(gè)執(zhí)行元件。設(shè)計(jì)機(jī)型共有8個(gè)油缸，截割頭升降缸、運(yùn)輸機(jī)升降缸、穩(wěn)定靴升降缸和運(yùn)輸機(jī)擺動(dòng)均設(shè)有安全型平衡閥。</p><p>　　通過對(duì)連續(xù)采煤機(jī)的截割機(jī)構(gòu)、

69、裝載運(yùn)輸機(jī)構(gòu)、行走機(jī)構(gòu)、液壓系統(tǒng)和電氣系統(tǒng)型式的優(yōu)化選擇設(shè)計(jì)，我們完成對(duì)整體連續(xù)采煤機(jī)優(yōu)化設(shè)計(jì)。使設(shè)計(jì)完成的連續(xù)采煤機(jī)比傳統(tǒng)機(jī)型更加高效、節(jié)能和低故障率。整體采煤機(jī)型式如下圖：</p><p>　　1截割部 2搖臂 3裝載機(jī)構(gòu) 4刮板輸送機(jī) 5機(jī)架</p><p>　　6左行走機(jī)構(gòu) 7右行走機(jī)構(gòu) 8電動(dòng)機(jī) 9電氣系統(tǒng)</p><p>　　10駕駛座

70、 11液壓系統(tǒng) 12支撐防護(hù)總成</p><p>　　圖2-5連續(xù)采煤機(jī)總裝配圖</p><p>　　Fig. 2-5 total assembly of continuous coal cutter</p><p>　　2.3 總體參數(shù)確定</p><p>　　根據(jù)以上設(shè)計(jì)思想及設(shè)計(jì)結(jié)果進(jìn)行連續(xù)采煤機(jī)的總體參數(shù)確定。連續(xù)采煤機(jī)的總體參數(shù)，

71、是指主要性能參數(shù)。它表示了連續(xù)采煤機(jī)特性指標(biāo)。連續(xù)采煤機(jī)的總體參數(shù)有：機(jī)重、外形尺寸、挖底量、截深、擺動(dòng)速度、切割力等。</p><p><b>　　1 總體參數(shù)</b></p><p>　　采高 0.965~3.65</p><p>　　總裝機(jī)功率 664 kW</p><p&g

72、t;　　挖底量 213mm</p><p>　　質(zhì)量 49.9t</p><p>　　截深 559mm</p><p>　　裝載機(jī)構(gòu)形式 圓盤</p><p><b>　　2.截割滾筒</b></p><p&g

73、t;　　滾筒轉(zhuǎn)速 50r/min</p><p>　　寬度 3302mm</p><p>　　直徑 1118mm</p><p>　　電機(jī)轉(zhuǎn)速 1470 r/min</p><p><b>　　3.刮板輸送機(jī)</b></

74、p><p>　　鏈速 2.36m/s</p><p>　　槽寬 762mm </p><p>　　最小卸載高度 662mm</p><p>　　最大卸載高度 1886mm</p><p><b>　　4．履帶行走機(jī)構(gòu)</b>

75、</p><p>　　牽引速度 4.1m/min</p><p>　　調(diào)動(dòng)速度 21.35m/min</p><p><b>　　5.機(jī)器外形尺寸</b></p><p>　　長(zhǎng)度 10.789m</p><p>　　寬度

76、 3.302m</p><p>　　高度 1.346m</p><p>　　3 截割部減速器的選用與設(shè)計(jì)</p><p>　　3.1 減速器的型式設(shè)計(jì)</p><p>　　機(jī)械傳動(dòng)裝置系統(tǒng)的兩大任務(wù)是保證工作裝置實(shí)現(xiàn)預(yù)期的運(yùn)動(dòng)要求和傳遞動(dòng)力。如工作機(jī)上現(xiàn)有的機(jī)器，則傳動(dòng)裝置系統(tǒng)的設(shè)計(jì)任務(wù)僅在于選擇一個(gè)合理的傳

77、動(dòng)裝置，使動(dòng)力機(jī)的輸出與工作機(jī)的輸入相匹配即可。如設(shè)計(jì)任務(wù)上實(shí)現(xiàn)執(zhí)行機(jī)構(gòu)與動(dòng)力機(jī)的匹配，則傳動(dòng)裝置系統(tǒng)的設(shè)計(jì)就更為復(fù)雜，需要分析執(zhí)行機(jī)構(gòu)件的運(yùn)動(dòng)要求：行程、速度、加速度、調(diào)速范圍、實(shí)現(xiàn)急回要求、位置要求、軌跡要求、停歇要求、相互間動(dòng)作配合要求；以及動(dòng)力要求，力、轉(zhuǎn)矩和功率等。在選定動(dòng)力機(jī)后，根據(jù)運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力的要求來確定傳動(dòng)系統(tǒng)方案并進(jìn)行具體的設(shè)計(jì)，這時(shí)，傳動(dòng)系統(tǒng)就可能包含連桿機(jī)構(gòu)，凸輪機(jī)構(gòu)和間歇機(jī)構(gòu)等。選擇傳動(dòng)類型時(shí)，應(yīng)綜合滿足下列條件：

78、</p><p>　　1. 工作機(jī)或執(zhí)行機(jī)構(gòu)的工況：運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力方面等；</p><p>　　2. 動(dòng)力機(jī)的機(jī)械特性和調(diào)速性能；</p><p>　　3. 對(duì)傳動(dòng)的布置、重量和尺寸方面的要求；</p><p>　　4. 工作環(huán)境：如對(duì)多塵、高溫、潮濕、腐蝕、易燃、易爆等惡劣環(huán)境的適應(yīng)性，噪聲的限度等：</p><p>　

79、　5. 經(jīng)濟(jì)性： 如工作壽命、傳動(dòng)效率、制造費(fèi)用、運(yùn)轉(zhuǎn)費(fèi)用和維修費(fèi)用等；</p><p>　　6. 操作和控制方式；</p><p>　　7.其他要求： 如國(guó)家的技術(shù)政策、現(xiàn)場(chǎng)的技術(shù)條件、環(huán)境保護(hù)等。上述條件矛盾時(shí)，應(yīng)按具體的情況全面分析考慮后，解決主要矛盾。</p><p>　　在所設(shè)計(jì)的傳動(dòng)裝置中，由于工作狀況要求傳動(dòng)比較大，傳動(dòng)功率和力矩較大，外形尺寸有較小，

80、所以選擇了四級(jí)減速器。齒輪傳動(dòng)是傳遞機(jī)器動(dòng)力和運(yùn)動(dòng)的一種主要形式，與帶、鏈、摩擦、液壓等機(jī)械傳動(dòng)相比時(shí)，它具有功率范圍大，傳遞效率高，傳動(dòng)比準(zhǔn)確，使用壽命長(zhǎng)，安全可靠等特點(diǎn)。而且具有瞬時(shí)傳動(dòng)比恒定，工作平穩(wěn)性高，傳動(dòng)不大，范圍廣，維護(hù)方便等優(yōu)點(diǎn)。但是，齒輪傳動(dòng)中有振動(dòng)、沖擊與噪聲，并會(huì)產(chǎn)生一定的動(dòng)載荷；且無過載保護(hù)作用。</p><p>　　圖3-2截割部傳動(dòng)系統(tǒng)圖</p><p>　　F

81、ig.3-2 cutting drive system diagram</p><p>　　3.2 減速器行星齒輪部分設(shè)計(jì)時(shí)的注意事項(xiàng)</p><p>　　在進(jìn)行減速器設(shè)計(jì)時(shí)要同時(shí)考慮傳動(dòng)比要求，和外形尺寸要求。由于減速器的主體部分是要嵌在截割滾筒內(nèi)部的，所以行星齒輪的內(nèi)齒圈尺寸不易過大，并且兩級(jí) NGW 行星二級(jí)減速器的內(nèi)齒圈尺寸應(yīng)該相近，以便便于齒輪的裝配和和減速器箱體的制造加工。在行

82、星齒輪的齒數(shù)配比計(jì)算過程中要同時(shí)滿足傳動(dòng)比條件、同心條件、裝配條件和鄰接條件。另外，減速器的整體結(jié)構(gòu)是有一根輸出軸有兩個(gè) NGW 行星齒輪在中心輪和大圓錐齒輪中心穿過的。所以兩個(gè)行星輪的中心輪必須要大些。</p><p>　　3.3 傳動(dòng)裝置總傳動(dòng)比的確定及各級(jí)分傳動(dòng)比的分配</p><p>　　3.3.1 分配傳動(dòng)比</p><p><b>　　總的傳動(dòng)

83、比：</b></p><p>　　預(yù)計(jì)分別采用一級(jí)圓柱齒輪傳動(dòng)、一級(jí)圓錐齒輪傳動(dòng)和雙級(jí) NGW 行星齒輪傳動(dòng)進(jìn)行四級(jí)減速。由于一級(jí)直齒輪傳動(dòng)只傳遞功，不改變傳動(dòng)比，所以取。預(yù)設(shè)大小圓錐齒輪的傳動(dòng)比，所以雙級(jí)NGW行星齒輪傳動(dòng)的傳動(dòng)比</p><p>　　下面計(jì)算雙級(jí) NGW行星輪各級(jí)的傳動(dòng)比：用角標(biāo)Ⅰ表示高速級(jí)的參數(shù)，Ⅱ表示低速級(jí)的參數(shù)。設(shè)高速級(jí)與低速級(jí)外嚙合齒輪材料、齒面硬

84、度相同，則</p><p>　　?取 ，， （3-1）</p><p>　　式中：--實(shí)驗(yàn)齒輪的接觸疲勞極限；</p><p>　　---工作硬化系數(shù) 當(dāng)時(shí)，；時(shí)，；</p><p>　　---動(dòng)載系數(shù) 取；</p><p>　　--接觸強(qiáng)度計(jì)算的齒向載荷分布系數(shù)??；<

85、/p><p><b>　　—使用系數(shù) ??；</b></p><p>　　--接觸強(qiáng)度計(jì)算的壽命系數(shù)。</p><p>　　,查機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)得，</p><p>　　3.3.2 傳動(dòng)裝置參數(shù)計(jì)算</p><p>　　1）各級(jí)傳動(dòng)的轉(zhuǎn)速、功率、轉(zhuǎn)矩</p><p><b>

86、;　　Ⅰ軸：高速軸</b></p><p>　?、蜉S：小圓錐齒輪所在軸</p><p>　?、筝S：大圓錐齒輪所在軸</p><p>　　Ⅳ軸：雙級(jí) NGW 的第一級(jí)行星輪的 H 軸</p><p>　?、踺S：雙級(jí) NGW 的第二級(jí)行星輪的 H 軸</p><p><b>　　2）各軸轉(zhuǎn)速計(jì)算：&l

87、t;/b></p><p>　?、褫S： </p><p>　?、蜉S： </p><p>　?、筝S： </p><p&g

88、t;　?、糨S： </p><p>　?、踺S: </p><p>　　3）各軸的輸入功率 （）</p><p><b>　?、褫S的輸入功率：</b></p><p><b>　?、蜉S的輸入功率

89、:</b></p><p><b>　　Ⅲ軸的輸入功率：</b></p><p><b>　?、糨S的輸入功率：</b></p><p><b>　?、踺S的輸入功率:</b></p><p>　　式中：--聯(lián)軸器傳動(dòng)效率0.99；</p><p&g

90、t;　　--圓柱齒輪傳動(dòng)效率（七級(jí)）0.98；</p><p>　　--雙列滾柱軸承傳動(dòng)效率0.98；</p><p>　　--圓錐齒輪傳動(dòng)效率（八級(jí)）0.96；</p><p>　　--NGW 行星輪傳動(dòng)效率0.98；</p><p>　　--NGW 行星輪傳動(dòng)效率0.98；</p><p>　　--花鍵連接傳動(dòng)效率

91、0.98。</p><p><b>　　4）各軸扭矩計(jì)算：</b></p><p><b>　?、褫S的扭矩：</b></p><p><b>　?、蜉S的扭矩：</b></p><p><b>　?、筝S的扭矩：</b></p><p>

92、;<b>　?、糨S的扭矩：</b></p><p><b>　?、踺S的扭矩:</b></p><p>　　3.4 四級(jí)減速器的具體設(shè)計(jì)計(jì)算</p><p>　　3.4.1 計(jì)算第一級(jí)圓柱齒輪傳動(dòng)</p><p><b>　　1）選擇齒輪材料</b></p><

93、;p>　　（1)分析機(jī)械手冊(cè)表8.2-95選取</p><p>　　選取兩齒輪材料均為40Gr (合金結(jié)構(gòu)鋼)，且經(jīng)調(diào)質(zhì)及表面淬火，齒面硬度為 48~55HRC，齒輪選取 7 級(jí)精度。</p><p>　　計(jì)算兩圓柱齒輪 1,2</p><p>　　由于這一級(jí)傳動(dòng)不改變轉(zhuǎn)速，又因?yàn)椋匀。?lt;/p><p><b>　　按齒面

94、接觸強(qiáng)度設(shè)計(jì)</b></p><p>　　由設(shè)計(jì)計(jì)算公式進(jìn)行計(jì)算即:</p><p><b>　　（3-2）</b></p><p>　?。?)確定公式內(nèi)的各計(jì)算數(shù)值</p><p><b>　　試選；</b></p><p>　　計(jì)算齒輪 1 上傳遞的轉(zhuǎn)矩：&l

95、t;/p><p>　　計(jì)算齒輪 2 上傳遞的轉(zhuǎn)矩:</p><p>　　因齒輪均為硬齒面，故宜選取稍小的齒寬系數(shù):</p><p>　　分析機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)表8.2-64可知彈性系數(shù):</p><p>　　分析機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)表8.2-16查得按齒面硬度查得齒輪1和齒輪2的接觸疲勞極限為：</p><p>　　分析機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)式8

96、.2-7計(jì)算應(yīng)力循環(huán)次數(shù)：</p><p>　　由查機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)取接觸疲勞壽命系數(shù)：</p><p>　　計(jì)算接觸疲勞需用應(yīng)力：</p><p>　　取失效概率為 1%，安全系數(shù)，由下式計(jì)算公式得:</p><p><b>　　許用接觸應(yīng)力</b></p><p><b>　　2）參數(shù)計(jì)

97、算：</b></p><p>　?。?)計(jì)算齒輪 1 分度圓直徑，由計(jì)算公式</p><p><b>　　（2)計(jì)算圓周速度</b></p><p><b>　?。?)計(jì)算齒寬</b></p><p>　?。?）計(jì)算齒寬和齒高之比</p><p><b>

98、;　　模數(shù) </b></p><p><b>　?。?)計(jì)算載荷系數(shù)</b></p><p>　　依據(jù),齒輪七級(jí)精度。</p><p>　　分析機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)表8.2-42查得動(dòng)載系數(shù)；</p><p>　　分析機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)表8.2-39查得使用系數(shù)；</p><p>　　分析機(jī)械

99、設(shè)計(jì)手冊(cè)表8.2-50查得(插值法)；</p><p>　　分析機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)表8.2-1查得；</p><p>　　分析機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)表8.2-60查得。</p><p><b>　　故載荷系數(shù)：</b></p><p>　?。?)依據(jù)實(shí)際的載荷系數(shù)校核所算得的分度圓直徑</p><p><b

100、>　　由公式得：</b></p><p><b>　?。?）計(jì)算模數(shù)</b></p><p>　　3）依據(jù)齒根彎曲強(qiáng)度設(shè)計(jì)</p><p>　　由公式 （3-3）</p><p><b>　　(1)確定計(jì)算參數(shù)</b></p><p>&l

101、t;b>　　計(jì)算載荷系數(shù)</b></p><p>　　機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)查得， ,；</p><p>　　機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)查得,。</p><p>　　計(jì)算齒輪1、2的并比較</p><p>　　分析機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)表8.2-29查得1、2的彎曲疲勞極限</p><p>　　分析機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)取彎曲疲勞壽命系數(shù)取安全

102、系數(shù)由公式得：</p><p><b>　　齒輪 2 的數(shù)值大</b></p><p><b>　?。?）設(shè)計(jì)計(jì)算</b></p><p>　　通過對(duì)比計(jì)算結(jié)果，由于齒面接觸疲勞強(qiáng)度計(jì)算的法面模數(shù)大于齒根彎曲疲勞強(qiáng)度計(jì)算的法面模數(shù),取足以滿足彎曲強(qiáng)度。但是為了同時(shí)滿足接觸疲勞強(qiáng)度，需要按接觸疲勞強(qiáng)度算出的分度圓直徑來計(jì)算應(yīng)

103、有的齒數(shù)。于是由</p><p><b>　　取</b></p><p><b>　　4)幾何尺寸計(jì)算</b></p><p><b>　　取</b></p><p>　　計(jì)算兩齒輪的分度圓直徑:mm</p><p>　　計(jì)算中心距： <

104、/p><p>　　計(jì)算齒輪寬度 ： </p><p>　　計(jì)算齒頂高： </p><p>　　計(jì)算齒根高 ： </p><p><b>　　計(jì)算齒全高 ： </b></p><p>　　計(jì)算齒頂圓直徑： </p><p><b>　　計(jì)算齒根圓直

105、徑： </b></p><p><b>　　計(jì)算基圓直徑： </b></p><p><b>　　計(jì)算齒距： </b></p><p>　　計(jì)算基圓（法向）齒距： </p><p><b>　　計(jì)算分度圓齒槽寬：</b></p><p>&l

106、t;b>　　計(jì)算分度圓齒厚</b></p><p>　　3.4.2 計(jì)算第二級(jí)圓錐齒輪傳動(dòng)</p><p>　　材料選擇。選取大小圓錐齒輪材料均為 (合金結(jié)構(gòu)鋼)，且經(jīng)調(diào)質(zhì)及表面淬火，齒面硬度為，齒輪選取 7 級(jí)精度</p><p>　　初步設(shè)計(jì)公式 （3-4）</p><p><b>　　1）計(jì)算參數(shù)<

107、;/b></p><p>　　(1)載荷系數(shù),??；</p><p><b>　　(2)齒數(shù)比；</b></p><p>　　(3)估算時(shí)的齒輪需用接觸應(yīng)力</p><p><b>　　估算時(shí)的安全系數(shù)</b></p><p><b>　　(4)估算結(jié)果<

108、/b></p><p><b>　　2）幾何計(jì)算</b></p><p><b>　　（1）齒數(shù) </b></p><p><b>　　, , </b></p><p><b>　?。?）分錐角 </b></p><p>

109、;<b>　?。?）大端模數(shù)</b></p><p><b>　　查表取</b></p><p>　　（4）大端分度圓直徑</p><p><b>　　(5)外錐距</b></p><p><b>　?。?）齒寬系數(shù)?。?lt;/b></p>&l

110、t;p><b>　?。?）齒寬:</b></p><p><b>　　取</b></p><p><b>　　實(shí)際齒寬系數(shù)</b></p><p><b>　?。?）中點(diǎn)模數(shù) </b></p><p>　?。?）中點(diǎn)分度圓直徑</p>

111、<p>　?。?0）由機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)查得切向變位系數(shù)；</p><p>　　（11）分析機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)8.4-6查得變位系數(shù)；</p><p><b>　?。?2）頂隙</b></p><p><b>　?。?3）大端齒頂高</b></p><p><b>　?。?4）大端齒根高&l

112、t;/b></p><p><b>　?。?5）全齒高</b></p><p><b>　?。?6）齒根角</b></p><p><b>　　=</b></p><p><b>　　(17)根錐角 </b></p><p>

113、<b>　?。?8）齒頂角</b></p><p><b>　?。?9）頂錐角</b></p><p>　?。?0）大端齒頂圓直徑</p><p>　?。?1）冠頂?shù)捷喒诘木嚯x</p><p>　　（22）大端分度圓弧齒厚</p><p>　?。?3）大端中點(diǎn)分度圓弦齒厚&l

114、t;/p><p>　　（24）大端分度圓弦齒高</p><p><b>　　(25)當(dāng)量齒數(shù)</b></p><p>　?。?6）當(dāng)量齒輪分度圓直徑</p><p>　?。?7）當(dāng)量齒輪頂圓直徑</p><p>　　（28）當(dāng)量齒輪根圓直徑</p><p>　?。?9）當(dāng)量齒輪

115、傳動(dòng)中心距</p><p>　?。?0）當(dāng)量齒輪基圓齒距</p><p><b>　?。?1）嚙合線長(zhǎng)度</b></p><p>　　（32）端面重合度 </p><p>　?。?3）齒中部接觸線長(zhǎng)度</p><p>　?。?4）齒中部接觸線的投影長(zhǎng)度</p><p>　

116、　3）齒面接觸疲勞強(qiáng)度校核</p><p><b>　　計(jì)算公式</b></p><p><b>　?。?-5）</b></p><p>　?。?）重點(diǎn)分度圓上的切向力</p><p>　?。?）使用系數(shù)查機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)8.2-39取；</p><p><b>　?。?/p>

117、3）動(dòng)載系數(shù)</b></p><p>　　選擇齒輪精度為 7 級(jí)，中點(diǎn)節(jié)線速度</p><p>　　分析機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)表8.2-28查得；</p><p>　　(4)齒向載荷分配系數(shù)</p><p>　　由機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)取有效工作齒寬, 按式8.4-2</p><p><b>　　；</b>

118、;</p><p><b>　?。?）端面載荷系數(shù)</b></p><p>　　,查機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)8.4-32?。?lt;/p><p><b>　?。?）節(jié)點(diǎn)區(qū)域系數(shù)</b></p><p><b>　?。?）中點(diǎn)區(qū)域系數(shù)</b></p><p><b&

119、gt;　?。ㄊ街校?lt;/b></p><p><b>　?。?）彈性系數(shù)</b></p><p>　　分析機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)表8.2-64查得；</p><p>　　（9）計(jì)算齒面接觸強(qiáng)度螺旋角系數(shù)</p><p>　　分析機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)式8.4-7查得；</p><p>　　（10）計(jì)算齒面接

120、觸強(qiáng)度的錐齒輪系數(shù)</p><p>　　分析機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)式8.4-8查得；</p><p>　?。?1）計(jì)算齒面接觸強(qiáng)度載荷分配系數(shù)</p><p>　　分析機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)式8.4-8查得；</p><p>　　(12）計(jì)算接觸應(yīng)力</p><p>　　（13）許用接觸應(yīng)力</p><p><

121、;b>　　（3-6）</b></p><p>　?。?4）試驗(yàn)齒輪的接觸疲勞極限</p><p><b>　?。?5）壽命系數(shù)</b></p><p>　　(小錐齒) （大錐齒）</p><p>　?。?6）潤(rùn)滑油膜影響系數(shù)</p><p>　　分析機(jī)械

122、設(shè)計(jì)手冊(cè)查得；</p><p>　?。?7）工作硬化系數(shù)</p><p>　　分析機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)圖8.2-21查得；</p><p><b>　?。?8）尺寸系數(shù)</b></p><p>　　分析機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)圖8.2-22查得；</p><p>　?。?9）最小安全系數(shù)</p><

123、;p>　　分析機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)表8.2-71查得；</p><p>　　（20）許用接觸應(yīng)力值</p><p><b>　　（3-7）</b></p><p>　?。?1）齒面接觸強(qiáng)度校核結(jié)果</p><p>　　4）齒根抗彎疲勞強(qiáng)度校核</p><p><b>　　計(jì)算公式</