薄煤層滾筒采煤機(jī)總體方案全案設(shè)計(jì)與搖臂設(shè)計(jì)畢業(yè)(論文)設(shè)計(jì)

1、遼寧工程技術(shù)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 張帥：薄煤層滾筒采煤機(jī)總體方案設(shè)計(jì)與搖臂設(shè)計(jì) 畢業(yè)設(shè)計(jì)論文薄煤層滾筒采煤機(jī)總體方案設(shè)計(jì)與搖臂設(shè)計(jì)、八 、亠刖言我國(guó)薄煤層資源分布廣泛，1.3m以下煤層可采儲(chǔ)量約占全部可采儲(chǔ)量的 20%。在一些 省、區(qū)薄煤層儲(chǔ)量比重很大，如四川省占 60%，山東省54%，黑龍江省占51%，貴州省占 37%。特別是在南方地區(qū)，有些省份薄煤層凈占50%以上，而目薄煤層分布廣，煤質(zhì)好。但由于其開(kāi)采煤層厚度薄，與中厚和厚煤層相比，薄煤層機(jī)械化開(kāi)采存在著工作條件差， 設(shè)備移動(dòng)困難，煤層厚度變化、斷層等地質(zhì)構(gòu)造，對(duì)薄煤層設(shè)備生產(chǎn)性能影響大，以及投 入產(chǎn)出比高、經(jīng)濟(jì)效益不如厚與中厚煤層等特殊

2、問(wèn)題，造成薄煤層機(jī)械化開(kāi)采技術(shù)發(fā)展速 度相對(duì)緩慢。另外，對(duì)一些薄、厚煤層并存的煤礦，由于薄煤層開(kāi)采速度緩慢，使其下部的中厚煤 層長(zhǎng)期得不到及時(shí)開(kāi)采，以至影響工作面的正接替，而有的就只能被迫丟失一些薄煤層資 源。隨著大批煤礦中厚：煤層的資源開(kāi)采比較多，使得資源越來(lái)越少，所以薄煤層的開(kāi)采己 列入日程。因此，研制適合我國(guó)實(shí)際國(guó)情的薄煤層采煤機(jī)，以適應(yīng)不同的煤層結(jié)構(gòu)，提高 薄煤層采煤的工作效率是當(dāng)務(wù)之急。我國(guó)薄煤層采煤機(jī)的研究始于 60年代。60年代初，在頓巴斯一 1型采煤機(jī)基礎(chǔ)上， 我國(guó)開(kāi)始自行研制生產(chǎn)采煤機(jī)。這類(lèi)薄煤層滾筒采煤機(jī)主要有MLQ系列采煤機(jī)，如1964年生產(chǎn)的MLQ 64型，1980年生

3、產(chǎn)的MLQ 80型淺截石單滾筒采煤機(jī)，另外還有MLQ3 一 100型采煤機(jī)。70年代至80年代初期，我國(guó)自行研制開(kāi)發(fā)了中小功率薄煤層滾筒采煤機(jī)。比較典型 的有山東煤研所和淄博礦務(wù)局研制的 ZB 一 100型單滾筒騎輸送機(jī)采煤機(jī)。ZB 一 100型采 煤機(jī)裝機(jī)功率100kW，鏈牽引，牽引傳動(dòng)方式為液壓調(diào)速加齒輪減速。牽引力90kN,牽引速度02.4m/min，采高0.751.3m,煤質(zhì)硬度為中硬以下的緩傾斜薄煤層。80年代，我們?cè)谝M(jìn)了德國(guó)、英國(guó)等采煤機(jī)生產(chǎn)技術(shù)的基礎(chǔ)上，自主開(kāi)發(fā)和制造適應(yīng) 我國(guó)不同的煤層條件的滾筒式采煤機(jī)系列產(chǎn)品，并在90年代中期初步完成了主導(dǎo)機(jī)型，由液壓牽引采煤機(jī)向電牽引采煤

4、機(jī)升級(jí)換型工作。1980年，黑龍江煤礦械研究所和雞西煤 礦機(jī)械廠共同開(kāi)發(fā)出BM系列騎輸送機(jī)滾筒采煤機(jī)，其中BM 一 100型雙滾筒采煤機(jī)，性 能良好，能自開(kāi)缺日、強(qiáng)度高、工作可靠，在我國(guó)薄煤層采煤中廣泛應(yīng)用。但是用雙滾筒采薄煤層，結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，機(jī)身又長(zhǎng)，所以使用不便，于是又生產(chǎn)出更加簡(jiǎn)化的BM D- 100型單滾筒薄煤層采煤機(jī)。BM系列采煤機(jī)在我國(guó)多個(gè)局、礦均有推廣使用，其牽引力達(dá)120kN，牽引速度為06m/min可適用于采高0.751.3m煤質(zhì)硬度為中硬以下緩傾斜薄煤層中使用， 平均年產(chǎn)量 為16萬(wàn)t左右。上世紀(jì)8090年代期間，為了滿足開(kāi)采較硬薄煤層的需要和提高薄煤層滾筒采煤機(jī)的 可靠性，

5、研制了新一代的薄煤層滾筒采煤機(jī)。主要有黑龍江煤研所、雞西煤機(jī)廠研制的 MG150B型采煤機(jī)，煤科總院上海分院與大同礦務(wù)局聯(lián)合研制的SMG200-B型采煤機(jī)，中波合作研制的MG344- PWD型強(qiáng)力爬底板采煤機(jī)，以及上海分院與西安煤機(jī)廠合作研制的 M6375- AW型采煤機(jī)。MG150B型采煤機(jī)為BM 一 100型采煤機(jī)的改進(jìn)，用以克服BM系列采煤機(jī)截割較硬 煤層時(shí)功率不足、牽引力小的問(wèn)題，將功率提高到150kW，牽引力提高到160kN。適用于0.81.5m，煤質(zhì)中硬以下的緩傾斜薄煤層工作面， 平均月產(chǎn)量為22.5萬(wàn)t左右。SM G200- B型采煤機(jī)裝機(jī)功率為200kW，采用液壓驅(qū)動(dòng)、無(wú)級(jí)調(diào)速

6、，鏈牽引，最大牽引力180kN，適用采高為1.01.8m，是國(guó)內(nèi)同類(lèi)型薄煤層采煤機(jī)中功率較大的一種，平均日產(chǎn)在1000t左右。MG344- PWD型強(qiáng)力爬底板采煤機(jī)是在國(guó)家“七五”和“八五”期間由煤科總院上海 分院與波蘭科瑪克合作研制成功的國(guó)內(nèi)第一臺(tái)交流變頻調(diào)速薄煤層采煤機(jī)，該機(jī)具有機(jī)面 高度低（僅為721mm）、裝機(jī)功率大、機(jī)組運(yùn)行平穩(wěn)、工作可靠等優(yōu)點(diǎn)?？傃b機(jī)功率為344kW， 其中截割功率為300kW，牽引功率22kW，采用齒輪一銷(xiāo)軌式無(wú)鏈牽引，最大牽引力350kN， 牽引速度06m/min。適用于采高范圍為0.91.6m、煤質(zhì)較硬的薄煤層工作面。由于該采煤 機(jī)采用爬底板工作方式，對(duì)底板要

7、求較高，底板太軟或起伏太大，適應(yīng)性差，因此其使用 范圍有一定的局限性。M6375- AW型采煤機(jī)實(shí)際上是中厚煤層采煤機(jī)的派生機(jī)型，將機(jī)面高度壓低以適應(yīng)薄煤層工作面開(kāi)采需要。裝機(jī)功率為 375kW，采用液壓調(diào)速，擺線輪一銷(xiāo)軌無(wú)鏈牽引系統(tǒng)， 適用于采高1.2 一 2.6m,工業(yè)性試驗(yàn)期間在采高1.11.7 m的工作面最高月產(chǎn)為36008t， 最高日產(chǎn)為1884t。進(jìn)入上世紀(jì)90年代以來(lái)，為了滿足厚薄煤層并存、薄煤層作為解放層開(kāi)采礦井的迫 切需要，并結(jié)合當(dāng)代中厚煤層滾筒采煤機(jī)技術(shù)，1997年，由大同礦務(wù)局、煤科總院上海分 院聯(lián)合研制了新一代M6200/450- BWD型薄煤層采煤機(jī)，該采煤機(jī)采用多電

8、機(jī)驅(qū)動(dòng)、交流 變頻調(diào)速、無(wú)鏈牽引等技術(shù)?？傃b機(jī)功率達(dá)450kW，其中截割功率200kW,牽引功率25kW, 牽引力400kN，牽引速度06m/min。采用騎輸送機(jī)布置方式，可用于采高為 1.01.7m的 薄煤層綜合機(jī)械化工作面。第一臺(tái)樣機(jī)于 1997年12月在晉華宮煤礦9層8301工作面投 入使用，取得了最高月產(chǎn)量9.6萬(wàn)t,最高日產(chǎn)量5300t的好成績(jī)。在此基礎(chǔ)上，又研制出 M6250/550- BWD型采煤機(jī)。為了滿足廣大中小型礦井薄煤層 普采與高檔普采工作面的需要，研制了M6250- BW型薄煤層采煤機(jī)，采用騎輸送機(jī)布置和液壓調(diào)速無(wú)鏈牽引方式，裝機(jī)功率 250kW，截割電機(jī)采用特別設(shè)計(jì)的

9、充液電機(jī)。最大牽 引力300kN，牽引速度06m/ min，單電動(dòng)機(jī)縱向布置，機(jī)身分為 3段，中間為電機(jī)，兩 端為牽截部。該采煤機(jī)的牽截部將泵箱、牽引齒輪傳動(dòng)部、截割部固定齒輪傳動(dòng)箱合為一 體，結(jié)構(gòu)十分緊讀。各段之間采用高強(qiáng)度螺栓連接，機(jī)身無(wú)底托架，配用SGB630/ 150C溜槽，機(jī)面高度為699m m,可適應(yīng)采高為0.851.5m薄煤層普采與高檔普采工作面。 該采 煤機(jī)的使用效果有待進(jìn)一步考察。我國(guó)薄煤層采煤機(jī)經(jīng)過(guò)40多年的發(fā)展，技術(shù)己趨成熟。但一個(gè)突出的問(wèn)題是 ：日前我 國(guó)薄煤層采煤機(jī)為方便設(shè)計(jì)，在行走機(jī)構(gòu)上均采用中厚煤層采煤機(jī)所用的相關(guān)參數(shù)，例如 銷(xiāo)排節(jié)距，一般大都采用126m m。這

10、樣做雖能保證其正常運(yùn)行，但其強(qiáng)度余量過(guò)大。以MGN132/316- DW型薄煤層采煤機(jī)為例，其最大牽引力為 37t，每個(gè)牽引部牽引力 僅為18.5t，而現(xiàn)用銷(xiāo)排強(qiáng)度約60t,可見(jiàn)其銷(xiāo)排強(qiáng)度的余量過(guò)大。實(shí)際上其使用的還是沿用 中厚煤層采煤機(jī)所用的銷(xiāo)排，從而薄煤層采煤機(jī)的行走機(jī)構(gòu)尺寸較大，采煤機(jī)機(jī)面高度降 不下來(lái)，影響了薄煤層采煤機(jī)的適用性。另一方面，與薄煤層采煤機(jī)配套的現(xiàn)用輸送機(jī)、 液壓支架等也是根據(jù)銷(xiāo)排尺寸來(lái)設(shè)計(jì)的，同樣尺寸較大，這樣造成采煤機(jī)價(jià)格較高，不利 于薄煤層采煤機(jī)的應(yīng)用推廣。因此，為了使薄煤層采煤機(jī)得到進(jìn)一步的推廣和發(fā)展，在減 小采煤機(jī)行走機(jī)構(gòu)的參數(shù)、降低采煤機(jī)機(jī)身高度的同時(shí)，設(shè)計(jì)和

11、開(kāi)發(fā)適合薄煤層開(kāi)采所需 要的工作面輸送機(jī)和液壓支架也己變得迫在眉睫，這將推進(jìn)采煤機(jī)制造業(yè)的進(jìn)一步發(fā)展。近幾年來(lái)，我國(guó)薄煤層采煤機(jī)得到了很大的發(fā)展，但在質(zhì)量和壽命和高新技術(shù)應(yīng)用等 方面與國(guó)內(nèi)大型采煤機(jī)，特別是與國(guó)外采煤機(jī)相比，還存在較大的差距。主機(jī)用原材料、 關(guān)鍵零部件、軸承、密封件、電機(jī)、電氣元件、液壓元部件等都存在較大的差距。這些問(wèn) 題造成了我們的產(chǎn)品可靠性不高，壽命較低。如采煤機(jī)齒輪壽命國(guó)內(nèi)5000h,而國(guó)外為2萬(wàn)h,僅為國(guó)外同類(lèi)產(chǎn)品的1/4;很簡(jiǎn)單的帶式輸送機(jī)托輥，國(guó)內(nèi)最好產(chǎn)品的壽命達(dá)到3萬(wàn)h,而國(guó)外同類(lèi)產(chǎn)品壽命可達(dá)9萬(wàn)h。國(guó)外綜采工作面采煤機(jī)一般都裝有自動(dòng)監(jiān)控、診斷、數(shù)據(jù)傳輸、無(wú)線電遙

12、控裝置，不僅操作方便，而目能通過(guò)診斷裝置預(yù)先發(fā)現(xiàn)故障并及時(shí)排 除。1概述本設(shè)計(jì)所研究的薄煤層采煤機(jī)是為普采、高檔普采工作面研制的一種新型的由多電機(jī) 驅(qū)動(dòng)的橫向布置、較大功率的薄煤層齒輪一銷(xiāo)軌式牽引米煤機(jī)。該機(jī)由三部電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)， 其中左、右截割電機(jī)功率分別為100KW，牽引電機(jī)功率為40KW，總裝機(jī)功率共240KW 主要由左搖臂、主機(jī)體、右搖臂、調(diào)高油缸、機(jī)身連接、冷卻噴霧裝置以及滾筒和其它輔 屬裝置等組成。該機(jī)是一種沿長(zhǎng)壁回采工作面全長(zhǎng)穿梭式采煤的薄煤層采煤機(jī)。主機(jī)分別由煤壁側(cè)兩 個(gè)支承滑靴和老塘側(cè)的兩個(gè)導(dǎo)向滑靴支承在運(yùn)輸機(jī)的中部槽上，在兩液壓馬達(dá)所驅(qū)動(dòng)的 左、右行走箱中擺線輪與銷(xiāo)排的強(qiáng)力嚙合

13、，再由裝在兩行走箱上的導(dǎo)向滑靴的導(dǎo)向，來(lái)實(shí) 現(xiàn)采煤機(jī)沿運(yùn)輸機(jī)方向的牽引行走，同時(shí)左、右截割部的兩滾筒也在截割電機(jī)的驅(qū)動(dòng)下進(jìn) 行旋轉(zhuǎn)，檔煤板鉸接在滾筒后從而完成采煤工作面的落煤和裝煤。主要用途和適用條件：該機(jī)適用于頂板中等穩(wěn)定，煤層厚度在 0.8-1.3米，傾角 30的煤層，可采普氏硬度系 數(shù)fw3勺煤質(zhì)和非金屬層狀礦床。工作時(shí)可與單體液壓支柱、金屬鉸接頂梁配套組成普采 或高檔普采工作面、也可與薄煤層液壓支架配套組成綜采工作面。該機(jī)設(shè)有液壓防滑制動(dòng)2采煤機(jī)基本功能的結(jié)構(gòu)方案2.1實(shí)現(xiàn)破碎煤壁功能的結(jié)構(gòu)方案2.1.1銑削式結(jié)構(gòu)方案在鼓形滾筒的表面或在螺旋滾筒的葉片上安裝截齒，滾筒隨采煤機(jī)前移并自轉(zhuǎn)

14、，截齒 邊用銑削的方式把煤從煤壁上截割下來(lái)，這是銑削結(jié)構(gòu)。在側(cè)銑方式中螺旋滾筒結(jié)構(gòu)應(yīng)用最普遍，其主要優(yōu)點(diǎn)是它不僅能實(shí)現(xiàn)截落煤的功能， 還能實(shí)現(xiàn)裝煤的功能；水平旋轉(zhuǎn)軸調(diào)整滾筒高度比較方便，對(duì)不同煤層厚度的適應(yīng)性好； 具有自開(kāi)缺口的功能等。垂直滾筒結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)是，滾筒結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，制造方便；破碎煤層時(shí)，截齒沿層里運(yùn)動(dòng)， 截齒所受截割阻力小，采煤機(jī)能耗比較低；這種滾筒只能在煤層厚度變化不大的薄煤層中 工作，或與其他結(jié)構(gòu)形式的破煤結(jié)構(gòu)組合在一起共同工作，滾筒的適應(yīng)性小。2.1.2鉆削式結(jié)構(gòu)方案鉆削式結(jié)構(gòu)是在環(huán)形懸臂的首端安裝截齒，這種懸臂的內(nèi)表面也安裝有截齒。這種結(jié) 構(gòu)被稱(chēng)為鉆削臂。當(dāng)鉆削頭自轉(zhuǎn)并沿其軸線方

15、向推進(jìn)時(shí)，首先在煤層中鉆削頭截割出現(xiàn)形 截槽，而此環(huán)形槽所圍成的柱狀煤體則被軸線頭內(nèi)的截齒所破碎。這種結(jié)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，制造方便；集落煤和裝煤功能于一體；煤的坡度大，及 其能耗低。其缺點(diǎn)是這種結(jié)構(gòu)應(yīng)布置于采煤機(jī)的端面，機(jī)身必沿其鉆削出的空間前進(jìn)，因 此，機(jī)身長(zhǎng)；這種破煤結(jié)構(gòu)不能自開(kāi)缺口；為使頂?shù)装迤秸?，還必須配有截割盤(pán)，沿頂板 和底板截割煤層，因此整個(gè)機(jī)器的結(jié)構(gòu)復(fù)雜；此外，這種破煤結(jié)構(gòu)對(duì)煤層厚度的適用性小。 2.1.3滾壓式結(jié)構(gòu)方案滾壓式破沒(méi)結(jié)構(gòu)是在螺旋滾筒的旋葉上和滾筒端面安裝滾壓盤(pán)刀，當(dāng)滾筒前移并自轉(zhuǎn) 時(shí)，盤(pán)刀壓向煤壁，其刃部的擠壓和剪切作用達(dá)到破煤的目的。這種破碎煤層的就都優(yōu)點(diǎn)在于，

16、采下煤的塊度大，煤塵明顯低；機(jī)器能耗??；盤(pán)刀壽 命長(zhǎng)，結(jié)構(gòu)復(fù)雜成本高。綜合上述各種結(jié)構(gòu)的優(yōu)缺點(diǎn)，結(jié)合該采煤機(jī)是在煤層厚度小的薄煤層中工作，適用螺 旋滾筒結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)，所以實(shí)現(xiàn)破碎煤壁功能結(jié)構(gòu)方案選擇螺旋滾筒結(jié)構(gòu)。2.2實(shí)現(xiàn)裝煤功能的結(jié)構(gòu)方案把煤從煤壁上破碎下來(lái)以后，還要裝到工作面輸送機(jī)里運(yùn)到到工作面之外。能實(shí)現(xiàn)這 種裝煤工作的結(jié)構(gòu)與落煤結(jié)構(gòu)的種類(lèi)有關(guān)。經(jīng)過(guò)淘汰和篩選，只有兩種類(lèi)型的裝煤機(jī)構(gòu)被 廣泛應(yīng)用。一種是與落煤結(jié)構(gòu)相結(jié)合，不僅具有落煤功能，而且兼有裝煤功能。比如，螺旋滾筒 式工作結(jié)構(gòu)，采落下來(lái)的碎煤被螺旋葉片自煤壁向采空區(qū)方向輸送，并裝到工作面輸送機(jī) 里。鉆削式工作機(jī)構(gòu)的鉆削臂也起裝煤作用。

17、這兩種工作機(jī)構(gòu)的裝煤功能要與工作面輸送 機(jī)的鏟煤板相配合，才能更好的實(shí)現(xiàn)。經(jīng)驗(yàn)表明，通常還有5%20%的采落煤不能裝入輸送機(jī)里而留在工作面底板上，這些沒(méi)被稱(chēng)為浮煤。當(dāng)浮煤量較小時(shí)，不必進(jìn)行人工清理， 在輸送機(jī)向煤壁方向推移時(shí)，浮煤會(huì)順采煤板滑入輸送機(jī)里運(yùn)走。而當(dāng)浮煤量較大時(shí)，必 須在采煤機(jī)之后進(jìn)行人工清理，稱(chēng)為掃浮煤。為了減少浮煤量，有時(shí)在螺旋滾筒軸上懸有 弧形擋煤板，置于滾筒后面，浮于底板之上，收集底板上的浮煤，再由螺旋滾筒通外運(yùn)。 另一種是專(zhuān)門(mén)用于裝煤的結(jié)構(gòu)，如犁地的犁一般，被單獨(dú)的牽引機(jī)構(gòu)牽引，在工作面往返 運(yùn)行，把碎落在底板上的煤裝入輸送機(jī)里。 這種結(jié)構(gòu)往往與沒(méi)有裝煤功能的工作機(jī)構(gòu)配合

18、， 如水平軸鼓形滾筒工作機(jī)構(gòu)等。由于破碎煤壁功能結(jié)構(gòu)方案選擇螺旋滾筒結(jié)構(gòu)，并且其具有落煤與裝煤功能，所以裝煤功能的結(jié)構(gòu)方案采用螺旋滾筒式工作結(jié)構(gòu)。2.3實(shí)現(xiàn)采煤機(jī)自移功能的結(jié)構(gòu)方案231傳動(dòng)方式的選擇2.3.1.1液壓傳動(dòng)如下圖，液壓傳動(dòng)的牽引系統(tǒng)是有牽引部電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)油泵，經(jīng)油泵排出的壓力油經(jīng)過(guò) 控制油路的控制閥驅(qū)動(dòng)油馬達(dá)，油馬達(dá)在經(jīng)減速器齒輪系統(tǒng)（或直接驅(qū)動(dòng)鏈輪）驅(qū)動(dòng)牽引 鏈輪。通過(guò)改變油泵的排油方向和排油量的大小，改變油馬達(dá)的旋轉(zhuǎn)方向和轉(zhuǎn)速以實(shí)現(xiàn)牽 引的換向和牽引速度的調(diào)整。在液壓系統(tǒng)中還要設(shè)有安全閥和溢流閥， 以防止?fàn)恳^(guò)載， 起到保護(hù)系統(tǒng)的目的。液壓傳動(dòng)系統(tǒng)的特點(diǎn)是：可以實(shí)現(xiàn)無(wú)級(jí)調(diào)速

19、，保護(hù)完善，換向方便，可以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)調(diào) 速和離機(jī)遙控調(diào)速，單液壓元件加工精度高，對(duì)于要求嚴(yán)格，故障處理較困難，在井下工 作面檢修不便。隨著及其功率的加大和長(zhǎng)時(shí)間的運(yùn)轉(zhuǎn)，使油的溫度升高，會(huì)造成容積效率 降低和油質(zhì)變劣等后果。圖2-1液壓傳動(dòng)系統(tǒng)方框圖Fig.2-1 Hydraulic system block diagram2.3.1.2電氣傳動(dòng)電氣傳動(dòng)的牽引方式又稱(chēng)“電牽引”，就是用可以調(diào)速的直流電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)牽引部。為 了簡(jiǎn)化采煤機(jī)的電源種類(lèi)和減少輸電過(guò)程的損失，截割部和牽引部都采用交流電源，在采 煤機(jī)上附設(shè)整流設(shè)備向牽引部供應(yīng)直流電。但采煤機(jī)的外形尺寸受到嚴(yán)格的限制。電氣傳動(dòng)的牽引系統(tǒng)如下圖所示

20、。在電動(dòng)機(jī)的控制回路中裝設(shè)了可控硅調(diào)速回路，該 回路可接受兩個(gè)反饋信號(hào)，一個(gè)是牽引鏈輪的轉(zhuǎn)速，經(jīng)截割部電動(dòng)機(jī)的截割回路反饋到控 硅調(diào)速回路實(shí)現(xiàn)電機(jī)轉(zhuǎn)速的調(diào)節(jié)。另一個(gè)是與電動(dòng)機(jī)的限速發(fā)電機(jī)的電壓反饋信號(hào)，反饋 到可控硅調(diào)速回路來(lái)提案接電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速。圖2-2電氣傳動(dòng)系統(tǒng)方框圖Fig.2-2 Electric tran smissi on system block diagram這種傳動(dòng)方式的調(diào)速、換向、過(guò)載保護(hù)和各種監(jiān)護(hù)保護(hù)都可以由電氣系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)，使得機(jī)械傳動(dòng)部分大為簡(jiǎn)化，因而可以縮小米煤機(jī)的體積，米煤機(jī)的總質(zhì)量比液壓牽引的米煤機(jī)減輕約13 ;調(diào)速方便，調(diào)速范圍廣，調(diào)速特性好；牽引部傳動(dòng)效率比液壓牽

21、引部提高近30%;可以用于有鏈或無(wú)鏈牽引系統(tǒng)；裝有兩臺(tái)電牽引部的采煤機(jī)，可以不降低牽引速 度的條件下把牽引力提高一倍。而液壓傳動(dòng)的無(wú)鏈雙牽引部采煤機(jī)，因?yàn)橛捅霉?，牽?力提高一倍時(shí)牽引速度將降低一倍。根據(jù)該薄煤層采煤機(jī)的工作環(huán)境，傳動(dòng)方式選擇液壓傳動(dòng)。232牽引機(jī)構(gòu)的形式選擇長(zhǎng)壁回采工作面采煤機(jī)的牽引機(jī)構(gòu)有三種：鋼絲繩牽引機(jī)構(gòu)、錨鏈牽引機(jī)構(gòu)和無(wú)鏈牽 引機(jī)構(gòu)。2.3.2.1鋼絲繩牽引機(jī)構(gòu)過(guò)去的采煤機(jī)基本都用這種牽引機(jī)構(gòu)，由于是靠鋼絲繩與卷筒之間的摩擦力實(shí)現(xiàn)傳動(dòng)， 所以兩者磨損較快，使用壽命短（鋼絲繩的使用壽命為23個(gè)月）；又因受到井下空間條件的限制，鋼絲繩直徑不可能太粗，限制了采煤機(jī)牽引力的提

22、高；而且斷繩時(shí)容易傷人。 所以，只有某些特殊條件才被選用。2.3.1.2錨鏈牽引機(jī)構(gòu)采煤機(jī)錨鏈牽引方式有兩種：內(nèi)牽引和外牽引。牽引部和截割部聯(lián)結(jié)城一個(gè)整體，在工作面上來(lái)回移動(dòng)，稱(chēng)為內(nèi)牽引，牽引部出軸上 裝一鏈輪與錨鏈想嚙合，該錨鏈繞過(guò)鏈輪、兩端經(jīng)導(dǎo)向輪后拉直，分別固定在工作面輸送 機(jī)機(jī)頭和機(jī)尾上，鏈輪轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，迫使機(jī)身鹽工作面移動(dòng)。外牽引是把牽引部設(shè)在工作面的 端部，不跟截割部一起移動(dòng)，只隨工作面向前推移。和內(nèi)牽引相比，外牽引有不少缺點(diǎn)，主要表現(xiàn)在：1）牽引部設(shè)在工作面一端時(shí)，要用兩條在工作面上不斷拖動(dòng)的牽引鏈，對(duì)滾筒裝煤、 輸送機(jī)和液壓支架的推移都有妨礙，而且容易傷人；2）如果在工作面兩端各設(shè)

23、一個(gè)主動(dòng)鏈輪，雖然可以減少一根牽引鏈，但是牽引鏈的 收放很麻煩。實(shí)際上不得不采用兩條牽引鏈，采煤機(jī)更加復(fù)雜，操縱更不便；3）由于牽引鏈要在工作面上移動(dòng)，使采煤機(jī)的牽引阻力比內(nèi)牽引約大15%20%；而且牽引鏈的彈性振動(dòng)較大，引起采煤機(jī)的動(dòng)載荷也較大；4）采煤機(jī)在工作面上移動(dòng)的比內(nèi)牽引時(shí)輕，在一定條件可能影響采煤機(jī)的工作穩(wěn)定性；5）截割部和牽引部相距很遠(yuǎn)，給操縱造成一些困難。但是，由于被牽引把牽引部設(shè)在工作面端頭和順槽里，對(duì)牽引部的維修和檢修較為方 便；采煤機(jī)在工作面上移動(dòng)的部分比內(nèi)牽引時(shí)短，適應(yīng)頂板和底板起伏的能力比較強(qiáng)。所 以，在薄煤層和極薄煤層采煤機(jī)上，可以采用外牽引，而且一般選液壓傳動(dòng)較為

24、合適。在 其他情況不宜采用外牽引。和鋼絲繩牽引相比較，錨牽引具有如下特點(diǎn)：a）錨鏈強(qiáng)度高，承載能力大，能滿足采煤機(jī)增大牽引力和提高牽引速度的要求；b）錨鏈牽引是鏈輪輪齒與鏈環(huán)相嚙合，工作較可靠，并便于采用外牽引方式；c）錨鏈?zhǔn)褂脡勖^長(zhǎng)，一般在六個(gè)月以上。錨鏈斷鏈時(shí)彈性較小，采用連接環(huán)聯(lián)結(jié) 斷鏈很方便；d）錨鏈的節(jié)距較大，當(dāng)鏈輪做等速運(yùn)動(dòng)時(shí)，錨鏈相對(duì)鏈輪的移動(dòng)是周期行變化的， 這使采煤機(jī)承受較大的載荷。錨鏈牽引比鋼絲繩牽引確實(shí)是一大進(jìn)步，但是由于牽引鏈斷鏈和跳鏈的危險(xiǎn)、鏈條的 彈性振動(dòng)和鏈傳動(dòng)造成的速度脈動(dòng)會(huì)引起動(dòng)載荷、鏈條對(duì)于滾筒的裝載、輸送機(jī)和液壓支 架的推移還有一個(gè)妨礙。所以，錨鏈牽引有

25、改進(jìn)的必要。231.3無(wú)鏈牽引無(wú)鏈牽引采煤機(jī)直接利用敷設(shè)在工作面輸送機(jī)上的軌道運(yùn)行。具有一系列優(yōu)點(diǎn)：1）采煤機(jī)移動(dòng)比較平穩(wěn)，保證了采煤機(jī)的載荷比較穩(wěn)定；2）提高了設(shè)備的可靠性和生產(chǎn)的安全性；3）采煤機(jī)移動(dòng)所消耗的能量較少；4）采煤機(jī)的運(yùn)行噪音較低，有利于改善工作面的勞動(dòng)條件；5）提高采煤機(jī)的爬坡能力；6）在一個(gè)工作面上可能采用多臺(tái)采煤機(jī)同時(shí)作業(yè)，以提高工作面產(chǎn)量。綜上所述，根據(jù)該采煤機(jī)工作環(huán)境，和工作特點(diǎn)，牽引機(jī)構(gòu)的形式選擇無(wú)鏈牽引，無(wú) 鏈牽引的特點(diǎn)符合該采煤機(jī)的工作要求。2.4截割部傳動(dòng)的選擇2.4.1電動(dòng)機(jī)固定減速器搖臂滾筒這種傳動(dòng)系統(tǒng)的特點(diǎn)是，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，搖臂從固定箱端部伸出，支撐可靠，強(qiáng)

26、度和剛度 都比較有利，不足之處是搖臂下方角度受輸送機(jī)限制，使?jié)L筒臥底量受限制。2.4.2電動(dòng)機(jī)一固定減速箱一搖臂一行星齒輪傳動(dòng)一滾筒這種傳動(dòng)系統(tǒng)特點(diǎn)是，在傳動(dòng)系統(tǒng)的末端是行星傳動(dòng)，使其前幾級(jí)的傳動(dòng)比減小，系 統(tǒng)簡(jiǎn)化，而行星傳動(dòng)的齒輪魔術(shù)也減小，由于在滾筒內(nèi)設(shè)有行星傳動(dòng)，滾筒筒轂直徑大， 因此這種傳動(dòng)系統(tǒng)適于中厚以上煤層的采煤機(jī)； 搖臂側(cè)置，滾筒臥底量大；由于搖臂側(cè)置, 其支撐剛性在設(shè)計(jì)時(shí)優(yōu)先應(yīng)注意保證；搖臂與固定減速箱內(nèi)部機(jī)件的聯(lián)接也容易松動(dòng)，應(yīng) 注意加固。243電動(dòng)機(jī)一減速箱一滾筒這種傳動(dòng)系統(tǒng)特點(diǎn)是，電動(dòng)機(jī)與傳動(dòng)系統(tǒng)以及滾筒共同組成一個(gè)部件，此部件支撐在 機(jī)身牽引部上，并能繞其支撐點(diǎn)旋轉(zhuǎn)，實(shí)

27、現(xiàn)滾筒調(diào)高。調(diào)高范圍大，機(jī)身短，采煤機(jī)的開(kāi) 缺口的距離??；整個(gè)截割部傳動(dòng)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)化，剛度增加。244電動(dòng)機(jī)一搖臂一行星齒輪傳動(dòng)一滾筒這種傳動(dòng)系統(tǒng)特點(diǎn)是，電動(dòng)機(jī)與搖臂形成一體，支撐剛度大，簡(jiǎn)化了傳動(dòng)系統(tǒng)，尤其 取消的錐齒輪傳動(dòng)，減小了加工難度，也增加了截割部傳動(dòng)系統(tǒng)的可靠性；調(diào)高范圍打； 縮短了采煤機(jī)機(jī)身。該采煤機(jī)是在煤層較低的空間內(nèi)工作，要求機(jī)身不應(yīng)過(guò)大，第（4）種方案結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,剛度大適合該采煤機(jī)的要求。搖臂設(shè)計(jì)采用彎搖臂，這樣設(shè)計(jì)能提高裝煤效果，行星頭外 徑小，整體長(zhǎng)度短，保證臥底要求和縮短整機(jī)機(jī)身長(zhǎng)度。3采煤機(jī)輔助功能的結(jié)構(gòu)方案只具有基本功能的采煤機(jī)，能勉強(qiáng)完成在工作面破落煤壁和裝煤的

28、任務(wù)。在工作實(shí)踐 中，由于實(shí)際情況的復(fù)雜性，為了使采煤機(jī)適應(yīng)復(fù)雜情況的需要，人們不斷創(chuàng)造開(kāi)發(fā)出新 的結(jié)構(gòu)，使采煤機(jī)具有一些輔助功能。至今這些輔助功能已成為現(xiàn)代采煤機(jī)所必須的。這 些輔助功能有，適應(yīng)煤層賦存狀態(tài)變化的功能、降塵和冷卻設(shè)備功能、自動(dòng)拖卷電纜功能3.1實(shí)現(xiàn)適應(yīng)煤層賦存狀態(tài)變化功能的結(jié)構(gòu)方案3.1.1能實(shí)現(xiàn)使用煤層厚度變化的功能結(jié)構(gòu)方案該薄煤層采煤機(jī)工作于0.8m1.3m之間的薄煤層中，理論是選擇單滾筒，但是為了 更有效的采集煤資源，所以采用雙滾筒采煤機(jī)，使沒(méi)資源能夠更好的開(kāi)采出來(lái)，不被浪費(fèi) 掉有限資源。使一個(gè)滾筒沿地板截割，另一個(gè)沿滾筒鹽頂板截割，兩個(gè)滾筒完成同一層沒(méi) 的截割。當(dāng)煤層

29、厚度變化時(shí)，兩個(gè)滾筒的工作高度應(yīng)當(dāng)變化，這就需要能實(shí)現(xiàn)適應(yīng)煤層厚度變 化的功能結(jié)構(gòu)，這種結(jié)構(gòu)稱(chēng)為采煤機(jī)的調(diào)高裝置。該采煤機(jī)才用下圖的調(diào)高裝置圖3-1 1 調(diào)高油缸；2小搖臂；4搖臂軸Fig.3-11 1- in crease the fuel tan ks; 2 - small rocker; 4 - rocker shaft上圖為調(diào)高油缸在機(jī)身下面，小搖臂2與搖臂固聯(lián)，由于活塞桿伸縮就實(shí)現(xiàn)了滾筒工 作高度的變化。對(duì)于雙滾筒采煤機(jī)而言，借助于兩個(gè)滾筒到賬高度的變化的改變，能就完 全適應(yīng)煤層厚度等于或小于滾筒直徑的變化情況。3.1.2適應(yīng)煤層沿走向波浪起伏以及存在斷層的功能的結(jié)構(gòu)方案米煤機(jī)在米空

30、區(qū)安裝有調(diào)斜油缸，米空區(qū)側(cè)的滑靴安裝在活塞桿上。活塞桿伸縮就改 變了采煤機(jī)的傾斜角度。3.1.3具有開(kāi)采大傾角煤層功能的結(jié)構(gòu)方案當(dāng)采煤工作面傾角大于10 一旦機(jī)器牽引部失靈，采煤機(jī)有可能下滑。有以下幾種 防滑裝置：1）抱閘式防滑裝置2）盤(pán)式制動(dòng)器防滑裝置此盤(pán)式制動(dòng)器的控制油源于采煤機(jī)牽引部液壓系統(tǒng)，當(dāng)此液壓系統(tǒng)由于某種原因作出 需采煤機(jī)制動(dòng)的反應(yīng)時(shí)，控制油就進(jìn)入油缸產(chǎn)生制動(dòng)作用。3）輔助牽引與防滑絞車(chē)該采煤機(jī)的防滑裝置采用盤(pán)式制動(dòng)器防滑裝置3.2實(shí)現(xiàn)降塵和冷卻功能的結(jié)構(gòu)3.2.1實(shí)現(xiàn)降塵功能的方案采煤機(jī)的截煤滾筒在截割煤壁的同時(shí)，產(chǎn)生了煤塵并在空氣中飛揚(yáng)，使井下的空氣遭到嚴(yán)重污染，威脅井下的身

31、體健康。在井下，當(dāng)顆粒直徑在不大于0.751.0mm的范圍內(nèi)的煤塵形成一定濃度時(shí)，容易引起煤塵爆炸或瓦斯爆炸。因此降塵是采煤機(jī)的一個(gè)重要輔 助功能。降塵措施有多種，不僅有結(jié)構(gòu)方面的，而且還有采煤機(jī)工作參數(shù)方面的等，歸納起來(lái) 有日下諸方面：1）提高采煤機(jī)牽引速度，降低截煤滾筒轉(zhuǎn)速，增大碎煤塊度，能明顯地降低煤塵。2）滾筒軸垂直于采煤機(jī)機(jī)面，即采用立滾筒，使截齒沿煤層層理截割，也能降低煤層。3）在可能條件下，減少滾筒上安裝截齒的數(shù)量，增大碎煤塊度，降低煤塵。4）實(shí)現(xiàn)滾筒自動(dòng)調(diào)高，避免滾筒截割工作面頂板和底板，從而引起采煤機(jī)牽引速度降低，避免煤塵大量生成。5）吸入空氣式降塵結(jié)構(gòu)。6）用噴霧滅塵7）用

32、泡沫滅塵該薄煤層米煤機(jī)米用噴霧滅塵方式。使壓力為1520Pa的壓力誰(shuí)經(jīng)由噴咀噴出霧化，極細(xì)小的液滴充滿滾筒截煤區(qū)，液滴與粉塵相碰而被捕捉。壓力水由設(shè)在工作面下順槽的 水泵供水。供水膠管通徑不大于 25m m。在采煤機(jī)進(jìn)水口處的水壓為 2030Pa=壓力水經(jīng) 過(guò)滾筒內(nèi)流出，并由裝在也便上的噴咀噴出，稱(chēng)為內(nèi)噴霧。當(dāng)壓力水有設(shè)在機(jī)身的噴咀噴 出為外噴霧。這樣噴霧，降塵效果很好。3.3卷電纜裝置采煤機(jī)沿工作面王府移行工作，電纜和水管也必須隨采煤機(jī)移動(dòng)，因此必須有方便而 可靠的卷電纜裝置。懸鏈固定板固定在采煤機(jī)電纜進(jìn)線口近旁的機(jī)身上。懸鏈固定板用幾節(jié)懸鏈與尼龍電 纜夾板相連。裝置電纜夾板都節(jié)狀，節(jié)與節(jié)之

33、間用銷(xiāo)釘連接，允許彎曲。沿工作面鋪設(shè)的 電纜和水管被這種H型夾板夾于其間，不但保護(hù)了電纜和水管，又允許電纜和水管沿工作 面來(lái)回彎曲折返。夾有電纜和水管的電纜夾至于工作面輸送機(jī)采空區(qū)側(cè)的電纜槽之中，使 之得到保護(hù)。張帥：薄煤層滾筒采煤機(jī)總體方案設(shè)計(jì)與搖臂設(shè)計(jì)73 張帥：薄煤層滾筒采煤機(jī)總體方案設(shè)計(jì)與搖臂設(shè)計(jì)73 4采煤機(jī)主要特點(diǎn)及主要參數(shù)4.1采煤機(jī)的主要特點(diǎn)兩臺(tái)截割電機(jī)分別橫向布置在左右搖臂上，使整體結(jié)構(gòu)較為緊湊，且取消了圓錐齒 輪傳動(dòng)，增加了傳動(dòng)系統(tǒng)的可靠性，并且使截割電機(jī)的維修和更換較為方便。各大部件無(wú)機(jī)械傳動(dòng)連接，整機(jī)長(zhǎng)度短、厚度薄、寬度窄對(duì)薄煤層適應(yīng)性強(qiáng)；主機(jī)采用整體鑄造殼體，內(nèi)分左牽

34、引部腔、泵箱腔、電控箱腔、右牽引部腔，各腔 獨(dú)立，互不相通整體鋼性好，避免了各部件聯(lián)接松動(dòng)問(wèn)題，減少了故障發(fā)生率；機(jī)上設(shè)有內(nèi)外噴霧系統(tǒng)，有較好的滅塵效果；泵箱采用干式系統(tǒng)，管路連接簡(jiǎn)單，調(diào)試方便，便于保持油質(zhì)清潔。液壓系統(tǒng)采集成高，將輔助泵、調(diào)高泵、控制閥組集成于主泵且主泵外置，便于維 修及修理。牽引減速采用雙行星結(jié)構(gòu)，結(jié)構(gòu)緊湊，傳動(dòng)比大，體積小。采用彎搖臂設(shè)計(jì)，提高裝煤效果，行星頭外徑小，整體長(zhǎng)度短，保證臥底要求和縮 短整機(jī)機(jī)身長(zhǎng)度。截割電機(jī)采用機(jī)械力矩軸離合裝置，搖臂傳動(dòng)系統(tǒng)得到有效保護(hù)。整機(jī)無(wú)底托架，最大程度增大過(guò)煤高度。液壓調(diào)高油缸采用外置平衡閥取代液壓鎖，消除搖臂振動(dòng)，便于維修。主泵

35、、馬達(dá)富裕系數(shù)大，采用國(guó)際名牌產(chǎn)品，可靠性高。整機(jī)兩端設(shè)有急停按鈕，便于及時(shí)停車(chē)，安全操作。電氣系統(tǒng)設(shè)有過(guò)熱、過(guò)流保護(hù)裝置，保護(hù)齊全。該機(jī)設(shè)有瓦斯斷電報(bào)警裝置，提高設(shè)備使用安全性 4.2主要技術(shù)參數(shù)生產(chǎn)能力(t/h): 采高(m):滾筒直徑(mm):臥底量(mm): 截深(m):滾筒轉(zhuǎn)速(r/min):適應(yīng)工作傾角(:370（滾筒0.76m時(shí)）0.8 1.27600.7393.78遼寧工程技術(shù)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 張帥：薄煤層滾筒采煤機(jī)總體方案設(shè)計(jì)與搖臂設(shè)計(jì) 適應(yīng)煤質(zhì)硬度：f 3牽引方式：液壓傳動(dòng)，擺線輪銷(xiāo)軌式無(wú)鏈牽引牽引力（kN）：150牽引速度（m/min）:05搖臂擺角（:-11.89

36、14.33控制方式：手動(dòng)芯線控制操縱方式：手動(dòng)、中間牽引和兩端調(diào)咼、停機(jī)拖動(dòng)電纜規(guī)格（mm2）：MCP-0.66/1.143 X95+ 1 X25+ 3X0 (660V 用)MCP-0.66/1.14 3 X70+1X25+7X3 (1140V用)拖動(dòng)冷卻噴霧水管規(guī)格：19降塵方式：內(nèi)外噴霧供水壓力（MPa）:4.5供水流量（l/min）:125供水管型號(hào)：KJR19裝機(jī)總功率（kW）:2X100+ 40牽引電機(jī)型號(hào)：YBRB-40功率（kW）40電壓（V）1140轉(zhuǎn)速(r/mi n)1470截割電機(jī)型號(hào)：YBCS3-100 (A)功率（kW）100電壓（V）1140轉(zhuǎn)速(r/mi n)147

37、0電壓（V）:1140外形尺寸（長(zhǎng)X寬x高）mm:7108X1883X760機(jī)重（T ）：12配套運(yùn)輸機(jī)：SGZ-630/110 特制5搖臂裝機(jī)功率的確定雙滾筒裝機(jī)功率：設(shè)以V=2.0 m/min速度牽引，截割中硬度（截割阻抗 =250kgf/cm）煤質(zhì)計(jì)算功率。此 時(shí)采煤機(jī)裝機(jī)功率Q裝=60 H T V -r（ 5-1）=601.20.7 32.01.3 5=14 1 .9 12式中 H米高（m）;T截深（m）;V牽引速度（m/min）;r,裝機(jī)功率N裝煤質(zhì)實(shí)體容積(t/m3);DDQ 雙H WBX1-H WBXNHHK 2( 5-2)式中D-HDH-滾筒直徑與米咼的比值0.76=0.631

38、.2H WBX前滾筒截割阻抗AX = 250 kgf / cm煤質(zhì)的比能耗H WB XAx250二 Hwb0.4 40.5 5 kw h /1A200H WBX后滾筒截割同樣煤質(zhì)的比能耗H WBX=K 3 -H WB = 10.44 = 0.44kw h /1= 7 6.0 8HWB-查表其 0.44 kw h /1系數(shù)K3，當(dāng)后滾筒在煤層下部逆后旋轉(zhuǎn)時(shí)，取 K3=1Ki功率利用系數(shù)，單擊驅(qū)動(dòng)Ki=1K2功率水平系數(shù)，查表，取K 2 =0.95雙滾筒采煤機(jī)的裝機(jī)功率D(D、1Q雙|H WBX + 1 1 H WBX1 H丿一KE1 41 .9 1 20.630.550.370.4410.95=

39、 76.08從以上結(jié)果看，該薄煤層采煤機(jī)裝機(jī)功率為100kw是合理的，能夠滿足截割部系數(shù)f 2.5煤質(zhì)的需要。由裝機(jī)功率估算出，截割部驅(qū)動(dòng)功率為100kw，由此選出防爆電機(jī)型號(hào)為 YBCS3-100查表，知：功率（kW） 100; 電壓（V） 1140;轉(zhuǎn)速（r/min） 1470。滾筒轉(zhuǎn)速93.78r/min。遼寧工程技術(shù)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文) 張帥：薄煤層滾筒采煤機(jī)總體方案設(shè)計(jì)與搖臂設(shè)計(jì) 6傳動(dòng)齒輪設(shè)計(jì)6.1確定總傳動(dòng)比及分配傳動(dòng)比由電機(jī)轉(zhuǎn)速1470 r/min和滾筒轉(zhuǎn)速93.78r/min得知:總傳動(dòng)比1 470i1 5.6 793.7 8該薄煤層采煤機(jī)經(jīng)過(guò)二級(jí)直齒輪和一級(jí)行星齒輪傳動(dòng)逐級(jí)

40、減小。各級(jí)傳動(dòng)比分配如下：h =2.1i2 =1.67i3 =4.476.2各軸轉(zhuǎn)矩0軸：0軸即電動(dòng)機(jī)軸P。二 p二 1oo kwn0 二 1470 r/min3P0100 X1 0T0 = 9.55- =9.55649.66 N *mn01470I軸：I軸即減速器高速軸P P0 01 = P0 齒=1 000.9 7 = 97 kw山=n =1470 r/min3 TOC o 1-5 h z P1971 江 0-T1 =9.55 =9.55630 N mn11470U軸：u軸即減速器中間軸P2- 0P1 -齒-惰 =9 70.970.9 7 = 91.2*w1470/.n 2700 r/mi

41、ni12.13P291.27103 K1T2 =9.55 - =9.551 .251 0 N mn2700川軸：川軸即減速器低速軸P3 =P2 3 = P2 齒惰 1.2 70.970.9 7= 8 5.8kW TOC o 1-5 h z n2700,.n3-419.16 r/mini21 .673P38 5.8 8漢 1 03 K1T3 =9.55 = 9.551 .961 0N Jmn34 19.16行星傳動(dòng)機(jī)構(gòu)P4=P3 04=P3 齒齒 =85.8 8 0.9 7 0.97= 80. kW TOC o 1-5 h z n3419.16,.n4393.77 r/mini34.4 73P4

42、80.8 X103T4 =9.55- = 9.558.231 0 N m4n493.776.3中速軸齒輪模數(shù)的確定及校核6.3.1選擇齒輪材料查參考文獻(xiàn)1表8-17小齒輪選用30CrM nTi滲碳淬火大齒輪選用30 CrM J滲碳淬火6.3.2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Vt =(0.0130.022)6 3 pn 2估取圓周速度v =4m/s,查參考文獻(xiàn)1表8-14，表8-15選取 公差組8級(jí)小輪分度圓直徑d2，由下式得d2(6-1)齒寬系數(shù):d查參考文獻(xiàn)1表8-23按齒輪相對(duì)軸承為非對(duì)稱(chēng)布置，取 =0.8小輪齒數(shù)Z1，選取Z1 =18大輪齒數(shù)Z2Zi2二 乙=1.67

43、 18 =30.06圓整取Z 2 =30齒數(shù)比 uuZ二 2 Z = 30/1 8 = 1.67傳動(dòng)比誤差 iu/uAu/u= 1 . 6 7 -)1 . 6 7= / 1誤差在05%范圍內(nèi)，合適小輪轉(zhuǎn)矩T由公式得6f66(6-2)(6-3)T2 =9.55 1 0 P2 . n2 = 9.55 1 09 1.2 7 / 70=0 1.2 5 110 mm載荷系數(shù)K由公式得K 二 KKAKKv:.使用系數(shù)ka，查參考文獻(xiàn)1表8-20得k A =1.75動(dòng)載荷系數(shù)Kv查參考文獻(xiàn)1圖8-57得初值KVt KVt=1.18齒向載荷分布系數(shù)k查參考文獻(xiàn)1圖8-60 k -.=1.07齒間載荷分配系數(shù)k

44、.由公式（及1=0得.88_3.2 丄丄.1.6|J830(6-4)查表8-21并插值 k . =1.1則動(dòng)載荷系數(shù)K的初值K t =1.751 .1 81 .071.1 = 2.43彈性系數(shù)Ze查參考文獻(xiàn)1表8-22 Ze = 189.8 N mm2節(jié)點(diǎn)影響系數(shù)Zh查參考文獻(xiàn)1圖8-64：=0, X1=X2=0 Zh =2.5重合度系數(shù)Z ；查參考文獻(xiàn)1圖8-65;，0 Z =0.87許用接觸應(yīng)力鳥(niǎo)1由公式得(6-5)九.Igm咎* H接觸疲勞極限應(yīng)力查參考文獻(xiàn)1圖8-69=585 N mm遼寧工程技術(shù)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文) 張帥：薄煤層滾筒采煤機(jī)總體方案設(shè)計(jì)與搖臂設(shè)計(jì) 遼寧工程技術(shù)大學(xué)畢業(yè)設(shè)

45、計(jì)（論文） 應(yīng)力循環(huán)次數(shù)由公式得8N 1 =60njLh = 604201(83008) = 4.81 0N2 =小.九=4.81 08； 2.1 = 2.29108(6-6)則，查參考文獻(xiàn)1圖8-70得接觸強(qiáng)度的壽命系數(shù)Zn1,Zn2 （不允許有點(diǎn)蝕）硬化系數(shù)Zw查參考文獻(xiàn)1圖8-71及說(shuō)明 Zw =1接觸輕度安全系數(shù)Sh查參考文獻(xiàn)1表8-27，按一般可靠度查乂“ =1.01.1取Sh =1.1PH 1- 58511.j .1 = 531 .82 N mm故d2的設(shè)計(jì)初值d2為d2t 一 3262 2.43 1.25 1 01 .67 1189.8 2.5 0.87= 194.220.81

46、.67531.82齒輪模數(shù)mm =d1t/Z1 -1 94.22 /110.8查參考文獻(xiàn)1表8-3 m=11mm小輪分度圓直徑的參數(shù)圓整值d1t =Z1m =1811 = 1 98 m m圓周速度v 二二d“n1 =蔥叭 98700/ 60000 = 7.25Kv =7.25, K 二 Kt 二 2.43小輪分度圓直徑d d1t = 1 98 m m大輪分度圓直徑 d2 = mZ2 =1 1303= 30 m m中心距am ZZ 21 118 - 30a = = = 26 4 mm2 2齒寬 b b =利 d1tmin =0.81 94.22 =155.38 mm大輪齒寬 b2 =b =155

47、 mm小輪齒寬 6=匕2亠|510 =158 mm6.3.3齒根彎曲疲勞強(qiáng)度校核計(jì)算由公式2 KT2r ,SaF- YYaY Sa 乞山(6-7)齒形系數(shù)YFa查參考文獻(xiàn)1圖8-67 小輪Y- =2.60應(yīng)力修正系數(shù)大輪 YFa2=2.20查參考文獻(xiàn)1圖8-67 小輪Ys” =1.60大輪 Ysa2 =1.77重合度系數(shù)丫由公式Y(jié) ； = 0.25 0.7 5/=0.25 0 .75 / 1.6 = 0. 72(6-8)許用彎曲應(yīng)力fe,1由公式0F 】=% YnxYS/(6-9)彎曲疲勞極限Fh查參考文獻(xiàn)1圖 8-720Flim1 =460N/mm ：F =390 N m m $Flim 2

48、lF|im 2彎曲壽命系數(shù)Yn查參考文獻(xiàn)1圖8-73Yn1 =Yn2 =1尺寸系數(shù)Y查參考文獻(xiàn)1圖8-74Y =1安全系數(shù)S查參考文獻(xiàn)1表8-27sf =1.31Y x1 / S 4 6 011 / 1.M 35 3.8Nmmbd1八2Yx2/Sf= 39011 /1.3 =300 N6 TOC o 1-5 h z 22.431.2 51 0-2,X2.6x：1.6 0 x：0.6 9= 50.67N/m 55F14 31 .2510.2,2.61 .6 00.6 5 1.65 N .mm :- |j. F 21 551 981 1齒根彎曲強(qiáng)度滿足。6.4高速軸齒輪模

49、數(shù)的確定6.4.1選擇齒輪材料查參考文獻(xiàn)1表8-17小齒輪選用30 CrM nTi滲碳淬火大齒輪選用30 C r M nT匚滲碳淬火6.4.2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Vt =(0.0130.022)6 3 pn 2估取圓周速度v =4m/s,查參考文獻(xiàn)1表8-14，表8-15選取 公差組8級(jí)小輪分度圓直徑d2，由公式(6-1)得2U 1 ZeZhZ；U.S 1齒寬系數(shù):d查參考文獻(xiàn)1表8-23按齒輪相對(duì)軸承為非對(duì)稱(chēng)布置，取 =0.8小輪齒數(shù)乙，選取乙=20大輪齒數(shù) Z2Z 2 =Z- 2.1 204二 2 取 Z2 =42齒數(shù)比 uuZ=:遼 =42 /202= .1

50、傳動(dòng)比誤差 九/u.-：u /u二2.1 一 2.1 / 2.1= 0誤差在_5%范圍內(nèi)，合適小輪轉(zhuǎn)矩 T 由式(6-2)得= 9.55106卩仁 m = 9.551 0697 /1 470 = 6.3105 N mm載荷系數(shù)K由式（6-3）得k二KKKKv: 一.使用系數(shù)k A，查參考文獻(xiàn)1表8-20得k A =1.75動(dòng)載荷系數(shù)Kv查參考文獻(xiàn)1圖8-57得初值Kvt Kvt=1.18齒向載荷分布系數(shù)k查參考文獻(xiàn)1圖8-60 k -. = 1.07齒間載荷分配系數(shù)k _由式（6-4）及一。得rrL查參考文獻(xiàn)1表8-21并插值 k . =1.1則動(dòng)載荷系數(shù)K的初值匚=仁751.1 81.071

51、.1 = 2.43彈性系數(shù)Ze查參考文獻(xiàn)1表8-22 Ze = 189.8 _ N mm2節(jié)點(diǎn)影響系數(shù)ZH查參考文獻(xiàn)1圖8-64- - 0，x =x2 =0 ZH =2.5重合度系數(shù)Z .查參考文獻(xiàn)1圖8-65;Z =0.87許用接觸應(yīng)力L-H 1由式（6-5）得 1-5Z2NSHI i m接觸疲勞極限應(yīng)力 久im查參考文獻(xiàn)1圖8-69 lim =585N/mm2 應(yīng)力循環(huán)次數(shù)由式（6-6）得8 TOC o 1-5 h z N 1 =60njLh = 604201（83008） = 4.81 08 f8= 4.81 0 . 2.1 = 2.2910則，查圖8-70得接觸強(qiáng)度的壽命系數(shù)Zn1,Z

52、n2（不允許有點(diǎn)蝕）Z N 1= Z N 2= 1硬化系數(shù)Zw查參考文獻(xiàn)1圖8-71及說(shuō)明 Zw =1接觸輕度安全系數(shù)Sh查參考文獻(xiàn)1表8-27,按一般可靠度查Sh i =1.01.1取Sh =1.1|- 585111.1 二5 3 1.82 N故d2的設(shè)計(jì)初值d2為52x2.43x6.3x102.1+1 18 9.8沢 2.5漢 0 .8 7 、= 1 50.56 mm0.82.1531.82齒輪模數(shù) m m =d1t / Z1 =1 50.56 / 20 = 7.5查參考文獻(xiàn)1表8-3 m=8mm小輪分度圓直徑的參數(shù)圓整值d“ = Z1m =20 8 =160 m m圓周速度 v 二二16

53、01 470 / 60000 =1 2.3K v =12.3, K = K t 二 2.43小輪分度圓直徑d =d1t =160 mm大輪分度圓直徑 d 2 = m Z 2 = 8 江 4 23= 36 m m中心距am Z1 Z 282042a = = = 248 mm2 2齒寬 b b = d gtmin = 0.81 50.56二 1 2 0.4mm大輪齒寬 b2 = b =120 m m小輪齒寬d = b2亠j51 0 =125 mm6.5行星齒輪設(shè)計(jì)計(jì)算6.5.1選取行星齒輪傳動(dòng)的傳動(dòng)類(lèi)型根據(jù)該采煤機(jī)的結(jié)構(gòu)緊湊外廓尺寸小得特點(diǎn)，選取2Z-X(A)型行星傳動(dòng)較合理。6.5.2配齒計(jì)算根

54、據(jù)傳動(dòng)比 i=4.47，n=4，查表 3-2 Za =17 Zc=21 Zb=596.5.3初步計(jì)算齒輪的主要參數(shù)按齒輪接觸強(qiáng)度初算小齒輪分度圓直徑di小齒輪分度圓直徑di的初算公式為di 73TiKaKh申S2d 1H lim(6-10)式中Kd 算式系數(shù)，對(duì)于鋼對(duì)鋼配對(duì)的齒輪副，直齒輪傳動(dòng)k d =768.Ti嚙合齒輪副中小齒輪的名義轉(zhuǎn)矩，= 490 N mKa 使用系數(shù)，查參考文獻(xiàn)3表6-7，K A =1.75Kh綜合系數(shù)，查參考文獻(xiàn)3表6-5，Kh=2.5k hp計(jì)算機(jī)接觸強(qiáng)度的行星輪載荷分布不均勻系數(shù)，k hp =1.4d 小齒輪齒寬系數(shù)，查參考文獻(xiàn)3表6-6 =0.75u齒數(shù)比，u

55、 = Z2 遼 =591 7 = 3.4 7:-H l i m試驗(yàn)齒輪的接觸疲勞極限，查參考文獻(xiàn)3表6-14，Hlim =1600Nfmm2 將各數(shù)值帶入上式中（4 9 01 . 752 . 51.4+3 . 4 71d7 6 8 32= 9 7 .mm0.7 51 6 0 03.4 7齒輪模數(shù) mm =d1 / Z1 =97.0 3 / 17 =5.7 查參考文獻(xiàn)3表 8-3 m=6 mm齒寬 bb = d dmin = 0.7 5 97.0 3 = 72.7 8 mm大輪齒寬 b2 = b = 73 m m小輪齒寬 bz = b2 + （5 1 0 ）= 78 m m6.5.4嚙合參數(shù)計(jì)算

56、在2個(gè)嚙合齒輪副a-c、b-c中，其標(biāo)準(zhǔn)中心距a為11aac m za zc61721=114 mm221 1abcm zab Zc659 2 1=1 1 4 mm由此可見(jiàn)，兩各齒輪副的標(biāo)準(zhǔn)中心距均相等。因此該行星輪傳動(dòng)滿足非變位的同心條件6.5.5幾何尺寸計(jì)算分度圓直徑da =Za m =1 76 =1 02 mmd c = Z c m =216=1 26 mmdb=Zbm=596=3 5n4n6.5.6齒輪強(qiáng)度驗(yàn)算由于2Z-X(A)的工作特點(diǎn)，只需按其齒根彎曲應(yīng)力的強(qiáng)度條件公式進(jìn)行校核計(jì)算,1 T - F P首先按公式計(jì)算齒輪的齒根應(yīng)力，即“foKaKvKKf：Kfp其中，齒根應(yīng)力的基本值

57、 ?？砂垂接?jì)算，即: J F 0Ftb mYFaYsaY Y許用齒根應(yīng)力Kfp可按公式計(jì)算，即FP-：F “m 丫ST Y NT.r elT RrelTSF iF m in即(6-11)(6-12)(6-13)(6-14)現(xiàn)將該2Z-X(A)行星傳動(dòng)按照兩個(gè)齒輪副a-c、b-c分別驗(yàn)算如下6.5.6.1 a-c 齒輪副1)名義切向力Ft中心輪a的切向力Ft二Ftca可按公式計(jì)算;已知 Ta =1 96 0 n mrip =4,Z11 7da = 2 a = 2 匯 1 14 漢=1 02 mmz2 +z2 1+17則得(6-15)遼寧工程技術(shù)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 張帥：薄煤層滾筒采煤機(jī)總體方

58、案設(shè)計(jì)與搖臂設(shè)計(jì) 2000T2000 X1 9603Fta9.6 1 0 N（6-16）npda41022）有關(guān)系數(shù)a）使用系數(shù)Ka，查參考文獻(xiàn)3表6-7, ka =1.75b）動(dòng)載荷系數(shù)Kv =1.3C）齒向載荷分布系數(shù)K，按公式，kf 一 4 -1 （6-17）計(jì)算，查參考文獻(xiàn)3圖6-7 （b）得，f =1，由圖6-8得二b=1.3，代入上式得，-：=1 1.3 -11 =1.3d）齒間載荷分配系數(shù)K.，由參考文獻(xiàn)3表6-9可查得k =1.1e）行星輪間載荷分配系數(shù)Kfp，按公式計(jì)算Kfp =1 1.5 （Khp -1） ,（6-18）己取 Khp =1.4，貝U得 Kfp =1 - 1.

59、5（1.4 -1） =1.6f）齒形系數(shù)YFa，查參考文獻(xiàn)3圖6-22得YFa1 =2.5 8丫尸玄2 = 2 . 3 3g）應(yīng)力修正系數(shù)Ysa由參考文獻(xiàn)3圖6-24得Ysa1 =1.6 3 Ysa2 =1 . 7 3h）重合度系數(shù)Y；按公式計(jì)算，即0.7 50.7 5sY =0.2 50.2 50.7 8（6-19）名Sac1.4i）螺旋角系數(shù)Y ，查參考文獻(xiàn)3圖6-25得丫 1=1因?yàn)樾行禽哻不僅與中心輪a嚙合，且同時(shí)還與內(nèi)齒輪b嚙合，故取齒寬b=73mm。3）計(jì)算齒根彎曲應(yīng)力:F按公式計(jì)算齒根彎曲應(yīng)力:-F，即FtbmKKVYFaYsaY YK96002.5 81.6 30.7 811.

60、51.0 61.31.11.6 = 261.5 5736(6-20)96002.3 31.7 30.7 811.51.0 61.31.11.6736=250.7取彎曲應(yīng)力 * =262 N / m m 24）計(jì)算許用齒根應(yīng)力.FP 按公式計(jì)算齒根應(yīng)力:，F(xiàn)P，即- f lim y y y y yST NT . re lT RrelT XSFli F lim(6-21)已知齒根彎曲疲勞極限-f lim =340 N /mm由參考文獻(xiàn)3表6-11查得最小安全系數(shù)Sf min =1.6式中Yst 應(yīng)力系數(shù)YsT，按所給定的lim區(qū)域圖取lim時(shí)，取sT =2Ynt壽命系數(shù)，Ynt =0.89Yr e