懸臂式半煤巖掘進(jìn)機(jī)行走機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)說明書

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1、 中國礦業(yè)大學(xué)2005屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 89 頁 1 緒論 懸臂式掘進(jìn)機(jī)作業(yè)線主要由主機(jī)與后配套設(shè)備組成。主機(jī)把巖石切割破落下來，轉(zhuǎn)運(yùn)機(jī)構(gòu)把破碎的巖渣轉(zhuǎn)運(yùn)至機(jī)器尾部卸下，由后配套轉(zhuǎn)載機(jī)、運(yùn)輸機(jī)或梭車運(yùn)走。懸臂式掘進(jìn)機(jī)的切割臂可以上下、左右自由擺動，能切割任意形狀的巷道斷面，切割出的表面精確、平整，便于支護(hù)。履帶式行走機(jī)構(gòu)使機(jī)器調(diào)動靈活，便于轉(zhuǎn)彎、爬坡，對復(fù)雜地質(zhì)條件適應(yīng)性強(qiáng)。懸臂式巷道掘進(jìn)機(jī)具有掘進(jìn)速度快,巷道成形好,便于與其它設(shè)備配套組成綜掘作業(yè)線以及成本較為合理等優(yōu)點(diǎn), 因而應(yīng)用廣泛。近年來掘進(jìn)機(jī)不僅廣泛

2、用于煤及軟巖道的掘進(jìn),在中等硬度的半煤巖巷道掘進(jìn)中也獲得良好的技術(shù)經(jīng)濟(jì)效果。國外的某些重型掘進(jìn)機(jī)已能切割抗壓強(qiáng)度達(dá)170MPa 的硬巖。據(jù)統(tǒng)計(jì),目前國外各主要產(chǎn)煤國采用掘進(jìn)機(jī)掘進(jìn)的巷道占采準(zhǔn)巷道的40%以上。而我國綜掘比率為8%左右,與國外先進(jìn)水平相比尚存在很大差距, 與我國煤炭生產(chǎn)的需要, 特別是現(xiàn)代化高產(chǎn)高效礦井建設(shè)的需要也是極不相適應(yīng)的, 因此, 我國掘進(jìn)機(jī)的研制開發(fā)以及推廣應(yīng)用, 還需作大量工作。 1.1國外掘進(jìn)設(shè)備及綜掘技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀- 1.1.1　切割能力穩(wěn)定提高 掘進(jìn)機(jī)經(jīng)歷了切割軟煤、硬煤及半煤巖的過程。近期一些重型掘進(jìn)機(jī)已能切割硬巖。目前國外礦山應(yīng)用的各種型號的懸臂式掘進(jìn)機(jī)

3、約4 000余臺。一般來說，這類懸臂式掘進(jìn)機(jī)的重量為20～160t，最大切割功率已達(dá)408kW，切割巖石的抗壓強(qiáng)度最高可達(dá)170MPa。據(jù)報(bào)道, 日本成功地使用TM 60K 型掘進(jìn)機(jī)掘進(jìn)全巖巷引水隧道, 巖石硬度高達(dá)170～200M Pa。目前最大的WAV 408 型掘進(jìn)機(jī)重達(dá)160 t, 切割功率可達(dá)408 kW , 定位切割斷面可達(dá)87.5。 1.1.2 機(jī)器的可靠性高 先進(jìn)的制造技術(shù)為基礎(chǔ), 從原材料質(zhì)量到零部件的加工精度都能嚴(yán) 格控制, 又有優(yōu)越的國際協(xié)作條件, 選購?fù)赓復(fù)鈪f(xié)件的范圍寬廣, 有效地保證了主機(jī)的質(zhì)量水平。此外, 近年來廣泛地采用了可靠性技術(shù), 其突出表現(xiàn)為簡化機(jī)械結(jié)

4、構(gòu)、采用降額設(shè)計(jì)。在齒輪傳動、機(jī)械聯(lián)接及液壓傳動方面盡量減少串聯(lián)系統(tǒng), 有的地方以嵌裝式結(jié)構(gòu)代替螺栓組結(jié)構(gòu)。既簡化了結(jié)構(gòu), 又大大提高了可靠性 1.1.3　采用機(jī)電一體化技術(shù) 國外新型掘進(jìn)機(jī)均配備有完善的工況監(jiān)測和故障診斷系統(tǒng), 從而可早期發(fā)現(xiàn)故障, 快速排出故障, 大大減少停機(jī)時(shí)間。有些重型掘進(jìn)機(jī)還可配置自動控制系統(tǒng), 可以使機(jī)器的生產(chǎn)率提高30% 左右, 還可以保證切割機(jī)構(gòu)的負(fù)載平穩(wěn),避免由于人工操作不當(dāng)引起的尖峰負(fù)荷,從而延長機(jī)器的使用壽命約20%。 1.1.4　發(fā)展采掘錨機(jī)組 采掘錨機(jī)組, 實(shí)現(xiàn)了掘進(jìn)與支護(hù)平行作業(yè), 為快速掘進(jìn)巷道開辟了新的途徑。主要形式有兩種: 一種為連續(xù)采

5、煤機(jī)與液壓錨桿鉆機(jī)相結(jié)合; 另一種為在懸臂式掘進(jìn)機(jī)上加裝液壓錨桿鉆機(jī)。前者因?yàn)榍懈钚矢?在快速掘進(jìn)方面更為優(yōu)越。 1.1.5　配套設(shè)備多樣化 支護(hù)、運(yùn)輸和除塵所需的配套設(shè)備是保證綜掘效益的必備條件。國外綜掘效率高的煤礦多采用機(jī)載錨桿支護(hù)或配套專用的錨桿鉆車,與掘進(jìn)機(jī)交替工作,架棚則采用托梁裝置或架棚機(jī), 后配套運(yùn)輸采用橋式、懸臂式轉(zhuǎn)載機(jī)及膠帶輸送機(jī)、梭車等,輔助材料的運(yùn)輸則有單軌吊、卡軌車等,除塵主要靠大抽出量的除塵風(fēng)機(jī),輔以內(nèi)外噴霧除塵裝置、風(fēng)簾等,可有效地降低工作面粉塵含量。 1.1.6 新技術(shù)、新結(jié)構(gòu)、新機(jī)型的應(yīng)用 以往的全斷面掘進(jìn)機(jī)對掘進(jìn)彎曲巷道的適應(yīng)性差，現(xiàn)在通過完善方向控

6、制系統(tǒng)，機(jī)組已能實(shí)現(xiàn)彎道掘進(jìn)。如瑞士日內(nèi)瓦一地下工程，主體是直徑為8.4m的環(huán)形巷道。巷道掘進(jìn)斷面直徑為4.5m,成巷直徑為3.8m。設(shè)計(jì)規(guī)定，整個(gè)巷道任一處斷面中心的偏離度，理論值不得大于80mm。采用英國ZED控制系統(tǒng)，掘出的巷道斷面中心實(shí)際偏離度僅30mm，巷道掘進(jìn)速度平均達(dá)到22.3～28.2m/d。 阿特拉斯—科普科—賈瓦M(jìn)K12型掘進(jìn)機(jī)，當(dāng)裝上一臺推力自動控制系統(tǒng)后，可在很短的時(shí)間內(nèi)控制和調(diào)整推力，使掘進(jìn)機(jī)的扭矩實(shí)現(xiàn)最佳匹配，從而可保證最高掘進(jìn)效率，并防止電動機(jī)超負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)。 德國培森掘進(jìn)技術(shù)研究所采取將高壓水噴嘴裝到德馬克6.5m直徑的掘進(jìn)機(jī)的中心刀和邊刀位置上，不

7、僅使推力節(jié)省了10%，而且還減少了刀具數(shù)量。 法國布依格公研制出了在掘進(jìn)機(jī)頭部安裝有3～4個(gè)鉸接搖臂的新型全斷面掘進(jìn)機(jī)。其機(jī)頭部的所有鉸接搖臂端部都裝有一把滾刀，掘進(jìn)時(shí)利用這些滾刀來破巖，推力可大為減少。因主機(jī)重量輕、長度短，所以允許掘轉(zhuǎn)彎半徑小，拆裝運(yùn)輸方便。這種掘進(jìn)機(jī)能掘進(jìn)硬度20～2 000kg/cm的巖石，在地質(zhì)條件復(fù)雜、惡劣的情況下也能順利掘進(jìn)。平均月進(jìn)尺可達(dá)200m，最高進(jìn)尺達(dá)到500m。采用這種掘進(jìn)機(jī)，已掘進(jìn)地下巖石巷道(隧道)30km 1.1.7 遙控和自動化 目前，掘進(jìn)綜合機(jī)械化已是成熟的技術(shù)。微處理器、計(jì)算機(jī)和專家系統(tǒng)的應(yīng)用，以及巖層控制理論和技術(shù)的完善，進(jìn)一步提高了

8、作業(yè)安全性和生產(chǎn)效率。英、德、美等國在井下作業(yè)的遙控和自動化方面進(jìn)行了大量的研究工作，最終目標(biāo)是實(shí)現(xiàn)不經(jīng)常有人的自動化采掘工作面。 目前，將井下傳感器測得的數(shù)據(jù)傳輸?shù)降孛嬗?jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的多功能井下 環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)，已推廣應(yīng)用。掘進(jìn)機(jī)、膠帶輸送機(jī)等單臺設(shè)備的遙控和自動化技術(shù)日趨成熟。整個(gè)掘進(jìn)工作面的遙控和自動化已取得明顯進(jìn)展，英國開發(fā)的天然放射性煤巖分界傳感器已對外出售300多個(gè)，自動化掘進(jìn)工作面的問世已經(jīng)為期不遠(yuǎn)。在設(shè)備工況和健康監(jiān)測的基礎(chǔ)上，已開發(fā)出以微處理和微機(jī)為基礎(chǔ)的礦井全過程監(jiān)控系統(tǒng)。英國的MINOS系統(tǒng)已成功地用于許多礦井。 1.2 我國掘進(jìn)機(jī)發(fā)展概況及存在的問題 1.2.1　發(fā)展

9、概況 我國于1962 年開始掘進(jìn)機(jī)的研制工作,最初是仿蘇聯(lián)產(chǎn)品, 機(jī)身輕、功率小、性能差, 未廣泛應(yīng)用。八十年代與國外公司合作制造了AM-50 及S100 型掘進(jìn)機(jī), 這兩種機(jī)型現(xiàn)已成為國內(nèi)市場主導(dǎo)產(chǎn)品。同時(shí), 國產(chǎn)掘進(jìn)機(jī)研制步伐也在加快, 先后研制出EL-90、ELMB-55、EBJ-65/48 等機(jī)型。其中ELMB-55 得到較大規(guī)模的應(yīng)用。上述產(chǎn)品主要適用于煤巷掘進(jìn), 對于硬煤及半煤巖巷道適應(yīng)性差, 機(jī)器振動過大, 故障率高。 進(jìn)入九十年代后, 發(fā)展重點(diǎn)轉(zhuǎn)向半煤巖巷道掘進(jìn)機(jī)。先后研制了EBJ-132、EBH-132、EBJ -160 等機(jī)型, 機(jī)重為36～ 50 t, 切割功率達(dá)16

10、0 kW。同時(shí), 機(jī)重20 t 的煤巷掘進(jìn)機(jī)也在改進(jìn)提高, 由ELM 系列發(fā)展創(chuàng)新的ELMB-75B 型掘進(jìn)機(jī)在技術(shù)指標(biāo)與經(jīng)濟(jì)合理性方面結(jié)合得較好, 近幾年來銷售勢頭看好。 圖1-1. 煤科總院太原分院研發(fā)的EBJ-120TP型掘進(jìn)機(jī) 1.2.2　國產(chǎn)掘進(jìn)機(jī)存在的主要問題 (1) 產(chǎn)品設(shè)計(jì)水平偏低目前國內(nèi)應(yīng)用最多的幾種機(jī)型中AM -50 和S100 是國外七十年代研制的產(chǎn)品, 除切割硬度偏低之外, 內(nèi)噴霧系統(tǒng)及防碰撞裝置實(shí)際上不起作用, 許多電氣保護(hù)工作不可靠, 普遍存在用戶甩保護(hù)現(xiàn)象, 電控系統(tǒng)抗振性差。國內(nèi)自行研制的機(jī)型如EL -90、ELM 系列等結(jié)構(gòu)比較雜亂, 體積龐大, 總

11、體設(shè)計(jì)造形很差。新近研制的EBJ -132、EBH -132、EBJ-160 、EBJ-120等較多地吸收了國外八十年代產(chǎn)品的技術(shù), 總體設(shè)計(jì)水平有很大提高, 主要表現(xiàn)為結(jié)構(gòu)緊湊、造形簡潔、重心降低, 選用外購元件性能及質(zhì)量有較大幅度提高, 安全保護(hù)更為完善, 代表了我國掘進(jìn)機(jī)最新技術(shù)水平。但與國外新型掘進(jìn)機(jī)相比, 仍存在約10 a 的差距。 (2) 技術(shù)引進(jìn)缺少創(chuàng)新 我國引進(jìn)技術(shù)生產(chǎn)的機(jī)型生產(chǎn)多年改進(jìn)不大, 尤其是不能結(jié)合我國制造、使用水平進(jìn)行改進(jìn), 逐漸暴露出許多缺點(diǎn)。 (3) 制造質(zhì)量較差 國產(chǎn)掘進(jìn)機(jī)在使用中普遍存在聯(lián)接螺栓易松動或斷裂、液壓系統(tǒng)泄漏嚴(yán)重、機(jī)電保護(hù)裝置易失靈以及溜

12、槽、齒座等耐磨性差的現(xiàn)象。特別是引進(jìn)技術(shù)生產(chǎn)的掘進(jìn)機(jī), 因部分元部件質(zhì)量較差影響整機(jī)性能, 有些液壓電氣元件壽命比國外進(jìn)口件差很多, 形成強(qiáng)烈對比。 (4) 配套設(shè)備不足 配套設(shè)備不足主要表現(xiàn)在支護(hù)、轉(zhuǎn)載、輔助材料運(yùn)輸及通風(fēng)除塵等方面。如支護(hù)方面尚無適用的架棚機(jī), 運(yùn)輸方面缺少轉(zhuǎn)載機(jī), 通風(fēng)除塵缺少風(fēng)機(jī)等。 1.3 我國掘進(jìn)機(jī)的發(fā)展方向 1.3.1　煤巷掘進(jìn)仍然是主力軍 我國統(tǒng)配煤礦采準(zhǔn)巷道絕大部分為煤巷, 巷道斷面多在7～12范圍內(nèi)。國內(nèi)外經(jīng)驗(yàn)表明: 用于此范圍的煤巷掘進(jìn)機(jī)以重量20～25 t、切割功率55～ 75 kW 為最適宜, 這樣的機(jī)型能達(dá)到必要的切割硬度和生產(chǎn)效率, 而且

13、體積小、輕便靈活、成本低, 最易于大面積推廣。另一類功能較強(qiáng)的煤巷掘進(jìn)機(jī)應(yīng)以重30 余t、切割功率100 kW 左右為宜。這類機(jī)型可具有較強(qiáng)的切割硬煤及夾矸能力, 機(jī)器的功能成本比適中, 是百萬噸以上的大型和特大型礦井的主力機(jī)型。但這兩類機(jī)型遠(yuǎn)未達(dá)到完善程度, 應(yīng)針對不同工況進(jìn)一步研制多種機(jī)型, 以提高綜掘應(yīng)用率。另外, 考慮到我國煤礦經(jīng)濟(jì)效益差, 職工文化技術(shù)水平較低的狀況, 在今后相當(dāng)長的時(shí)期內(nèi)難有根本性改變, 設(shè)計(jì)此類機(jī)型不宜追求過多的功能及復(fù)雜完備的監(jiān)測、保護(hù), 而應(yīng)突出價(jià)格低廉、結(jié)構(gòu)簡單牢固、易于操作及維護(hù)的特點(diǎn) 1.3.2　半煤巖巷道掘進(jìn)機(jī)應(yīng)推廣提高 隨著開采深度的加大及薄煤層

14、開采的需要, 切割煤巖的硬度及半煤巖巷道的掘進(jìn)量將會相應(yīng)增長。我國現(xiàn)已研制出了EBJ -132、EBH-132、EBJ -160 、EBJ-120等幾種掘進(jìn)機(jī), 其中EBH-132、EBJ -160 已經(jīng)試驗(yàn)證明能 圖1-2. 煤科總院太原分院研發(fā)的EBZ-H132型掘進(jìn)機(jī) 夠勝任半煤巖巷道掘進(jìn)。但這些樣機(jī)尚存在一些薄弱環(huán)節(jié), 某些元部件與整機(jī)性能不夠協(xié)調(diào), 應(yīng)抓緊時(shí)間改進(jìn)完善, 以期盡快形成批量。預(yù)計(jì)今后幾年半煤巖巷道掘進(jìn)機(jī)產(chǎn)量將穩(wěn)步增長。按煤礦需求及經(jīng)濟(jì)承擔(dān)能力估計(jì), 達(dá)到總產(chǎn)量的10% 是必要的和可能的。 1.3.3　機(jī)器的重型化有必要進(jìn)一步發(fā)展 根據(jù)國外使用情況看, 半

15、煤巖巷道掘進(jìn)機(jī)適用機(jī)型重量約45 ～ 90 t。切割巖石抗壓強(qiáng)度以不大于80 MPa 為宜。用于80 ～ 100 MPa 的巖石, 機(jī)器重量及切割功率還需增大, 才能獲得較高的技術(shù)經(jīng)濟(jì)效果。EBJ-160在切割局部硬巖時(shí), 出現(xiàn)強(qiáng)烈的振動, 表明50 t 的重量還不是足夠的。經(jīng)常處于此工況,機(jī)器壽命必將大大縮短。如果說國外的LH1300 重50 t 是適當(dāng)?shù)脑? 考慮到我國在原材料與制造精度等方面與先進(jìn)國家比尚存在一定差距, 則以60～ 70 t 重的機(jī)型相似工況, 可以使機(jī)器振動減輕, 機(jī)器零件壽命延長, 總體上經(jīng)濟(jì)效果必然會更好。 1.3.4　采掘錨機(jī)組和連續(xù)采煤機(jī) 采掘錨機(jī)組解決了切

16、割與支護(hù)平行作業(yè)的難題, 極大地提高了掘進(jìn)速度, 國外現(xiàn)已進(jìn)入推廣應(yīng)用階段。錨桿支護(hù)適合于中等穩(wěn)定的煤層頂板, 而我國中等穩(wěn)定的煤層頂板占50% 以上。因此, 采掘錨機(jī)組在我國具有廣闊前景, 特別是對于現(xiàn)代化高產(chǎn)高效礦井,這是一種理想的快速掘進(jìn)設(shè)備。 1.3.5　發(fā)展多品種綜掘配套設(shè)備 當(dāng)前配套設(shè)備品種、規(guī)格少, 性能及質(zhì)量水平不高仍是造成綜掘效益不高、適應(yīng)范圍不廣的重要原因。建議有關(guān)設(shè)計(jì)及制造單位對配套設(shè)備給予足夠重視, 花大力氣研制出一批先進(jìn)、實(shí)用的配套設(shè)備。下列設(shè)備與工藝可作為近期研究重點(diǎn): (1) 可沿頂梁導(dǎo)軌移動或放置在掘進(jìn)機(jī)上的輕便、簡易的架棚機(jī)。 (2) 吊掛式、龍門式膠

17、帶轉(zhuǎn)載機(jī), 這兩種設(shè)備可解決后配礦車的轉(zhuǎn)載運(yùn)輸問題, 有利于掘進(jìn)機(jī)向大型基建礦井及不具備連續(xù)運(yùn)輸設(shè)備的礦井和隧道工程推廣。 (3) 逐步推廣單軌吊, 其前提條件是采用金屬棚及擴(kuò)大巷道斷面, 這是提高綜合機(jī)械化水平的方向。 (4) 體積小、移動方便的除塵器。 (5) 研究綜合防塵措施, 采用加強(qiáng)通風(fēng)、外噴霧或局部防護(hù)的方法減少煤塵的危害。 (6) 提高電壓等級, 解決長距離供電問題。 2 總體方案的確定 本說明書主要是對EBJ-120掘進(jìn)機(jī)的截割部、裝載部分、中間傳輸部分、行走部、整機(jī)的液壓系統(tǒng)等，以

18、及整體布局以及整體參數(shù)進(jìn)行了設(shè)計(jì)。 2.1總體布置的原則及注意的問題 2.1.1 總體布置的原則是: 保證整機(jī)的穩(wěn)定性; 結(jié)構(gòu)緊湊, 并有較高的傳動效率; 便于操作和維修; 工作安全可靠; 外形平整美觀。 在掘進(jìn)機(jī)總體布置時(shí), 需注意以下問題: (1) 工作機(jī)構(gòu)減速器的進(jìn)、出軸盡量同軸線。 (2) 注意懸臂與鏟板的尺寸關(guān)系,既要有利于裝載，又要避免截割鏟板。 (3) 懸臂的水平和垂直擺動中心的位置可以重合,也可以不重合; 從增加機(jī)器的穩(wěn)定性考慮, 擺動中心的高度應(yīng)盡量降低。在保證懸臂擺動不受其它機(jī)構(gòu)干涉的條件下, 擺動中心的位置應(yīng)盡可能靠后, 但必須保證其在機(jī)器的縱向?qū)ΨQ平面內(nèi)

19、。 (4) 總體設(shè)計(jì)時(shí), 一般只需估算機(jī)器重心的縱向位置, 即求 式中: X — 機(jī)器重心的縱向坐標(biāo)；—第i 個(gè)部(組)件的重力；—第i 個(gè)部(組) 件的縱向坐標(biāo)。當(dāng)各主要部件設(shè)計(jì)出來后, 應(yīng)進(jìn)行校核, 使重心位于稍偏靠履帶中心、且小于1/6接地長度的范圍內(nèi)。此外, 還要求重心位置在截割機(jī)構(gòu)回轉(zhuǎn)臺的中心線之后。 (5) 總體布置應(yīng)盡量使機(jī)器兩側(cè)的質(zhì)量相等(對稱) , 并要考慮工作習(xí)慣和便于操作。 (6) 操縱臺的位置要適當(dāng), 應(yīng)保證司機(jī)操作方便、省力。儀表顯示裝置的位置要便于司機(jī)觀察, 且不分散其正常操作的注意力。 2.1.2 各部機(jī)構(gòu)的布置 考慮截割機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)緊湊的

20、要求, 通常將工作機(jī)構(gòu)的減速器設(shè)在懸臂內(nèi), 作為懸臂的組成部分。裝載部三爪轉(zhuǎn)盤減速器需裝在尺寸有限的鏟板下部, 設(shè)計(jì)空間較小, 工作條件惡劣, 減速器經(jīng)常浸泡在煤漿泥水中, 卡料時(shí)易過載, 若轉(zhuǎn)盤與輸送機(jī)構(gòu)采用機(jī)械傳動,由于電動機(jī)尺寸較大,一般在鏟板上部兩側(cè)安裝兩臺電動機(jī), 作為裝載部轉(zhuǎn)盤、輸送機(jī)構(gòu)的共同動力, 這就使得減速器的尺寸增大, 不便在鏟板下布置。而采用液壓馬達(dá)傳動, 因尺寸小、質(zhì)量輕,可使裝載機(jī)構(gòu)與輸送機(jī)構(gòu)分別傳動,從而簡化了傳動裝置, 便于在鏟板下面布置, 便于設(shè)計(jì)密封效果好的機(jī)械密封或?qū)p速器與鏟板分離。 履帶行走機(jī)構(gòu)可采用低速小扭矩馬達(dá)(如齒輪馬達(dá)) 驅(qū)動, 可以方便地將馬

21、達(dá)、減速器、液壓制動閥、緊鏈裝置布置在履帶架中間。這種方式在技術(shù)上優(yōu)于機(jī)械傳動, 在經(jīng)濟(jì)上優(yōu)于低速大扭矩馬達(dá)傳動。這時(shí), 行走機(jī)構(gòu)的調(diào)速可采用并流方式實(shí)現(xiàn)。因?yàn)橐獙?shí)現(xiàn)快速的前進(jìn)或者后退時(shí)，裝載機(jī)構(gòu)會停止工作，鏟板升起。所以當(dāng)裝載機(jī)構(gòu)的轉(zhuǎn)盤不轉(zhuǎn)的時(shí)候，供裝載回路的泵將自動并入行走回路，實(shí)現(xiàn)快速行走。 2.2 總體參數(shù)的選擇 2.2.1 機(jī)型大小 掘進(jìn)機(jī)的性能、外形、結(jié)構(gòu)和質(zhì)量應(yīng)能很好地適應(yīng)煤巖的性質(zhì)和巷道的尺寸。掘進(jìn)機(jī)的機(jī)型可分為3種。第一種用以掘進(jìn)煤巷,適于截割硬度f ≤4的巖石, 可掘斷面6～14,機(jī)器質(zhì)量16～25 t, 其特點(diǎn)是經(jīng)濟(jì)、靈活、方便, 在截割巷道斷面尺寸方面有較大的適應(yīng)

22、性；第二種以掘進(jìn)半煤巖巷為主, 適于截割f = 4～6的巖石, 可掘斷面為8～20, 機(jī)器質(zhì)量25～40 t, 要求在截割巖石的硬度方面適應(yīng)性較強(qiáng), 但機(jī)器設(shè)計(jì)不宜過于笨重和龐大, 在使用時(shí)有較大的覆蓋面；第三種適于截割f = 6～8的巖石, 截割巷道斷面為10 ～28,機(jī)器質(zhì)量40～75 t。由所給的條件和所要工作的環(huán)境，所以選用第二中型號的機(jī)型比較合適。 2.2.2 機(jī)器外形尺寸 掘進(jìn)機(jī)外形尺寸受巷道斷面和空間的限制。通常,其高度越小越好, 但由于離地最小間隙和龍門高度的要求, 機(jī)器不可能太低, 一般小斷面掘進(jìn)機(jī)應(yīng)在1.17 m以下, 而較大斷面的掘進(jìn)機(jī)應(yīng)低于2 m。其寬度要與巷道寬度

23、相適應(yīng), 其兩側(cè)距巷道兩幫應(yīng)保持適當(dāng)?shù)木嚯x,以便人員通過和材料的搬運(yùn)。通常應(yīng)大于500 mm。由老師具體的技術(shù)參數(shù)，和技術(shù)要求大體上確定機(jī)器的外型尺寸為： 機(jī)長機(jī)寬機(jī)高 = （不含轉(zhuǎn)載機(jī)的長度）。2.2.3　可掘斷面 機(jī)器的規(guī)格和質(zhì)量主要取決于巷道斷面的大小,設(shè)計(jì)時(shí), 應(yīng)把滿足巷道斷面要求作為一個(gè)主要依據(jù)。即保證巷道斷面介于機(jī)器可掘最小與最大斷面之間。懸臂式掘進(jìn)機(jī)可掘斷面的大小, 取決于懸臂的長度和回轉(zhuǎn)角度。目前, 懸臂的長度一般為2500～ 4000mm , 上擺角< 45°, 下擺角< 35°, 水平擺角≤45°。懸臂過長會影響機(jī)器的穩(wěn)定性, 且不利于裝載； 如果太短,要掘出較大的斷面

24、, 將需較大的擺角, 以致于可能影響其它機(jī)構(gòu)的布置。因此, 在滿足可掘巷道斷面要求的范圍內(nèi), 本機(jī)懸臂的長度大體上確定為3200左右。上、下、左、右的擺角分別為、、、。 2.2.4　生產(chǎn)率 掘進(jìn)機(jī)的生產(chǎn)率包括截割生產(chǎn)率Q 截、裝載生產(chǎn)率Q 裝、中間輸送機(jī)生產(chǎn)率Q 運(yùn)和轉(zhuǎn)載生產(chǎn)率Q 轉(zhuǎn)。它們之間應(yīng)滿足以下關(guān)系: Q 截< Q 裝< Q 運(yùn)< Q 轉(zhuǎn)。為了保證各部之間的協(xié)調(diào)工作, 一般應(yīng)遞增15％～ 20％。 2.2.5　通過性 掘進(jìn)機(jī)的通過性能指機(jī)器通過彎道、各種底板和障礙物以及坡道的能力, 是其重要的使用性能之一。掘進(jìn)機(jī)在井下行走, 應(yīng)具有通過枕木、軌道等障礙物的能力。一般取其離地最小

25、間隙為150～300 mm。可通過巷道最小半徑是掘進(jìn)機(jī)可以轉(zhuǎn)彎的最小彎道半徑(或適應(yīng)巷道的最小曲率半徑) , 該值大小與機(jī)器的各部長度和鉸點(diǎn)位置有關(guān)。設(shè)計(jì)掘進(jìn)機(jī)時(shí), 通過控制固定部分的長度來保證機(jī)器對彎道的通過性能。通常, 掘進(jìn)機(jī)可通過巷道的最小半徑為6 ～ 10 m , 所以機(jī)器固定部分的長度應(yīng)控制在7m 左右。適應(yīng)巷道坡度是指掘進(jìn)機(jī)在上山(或下山) 能正常工作時(shí)的巷道最大坡度, 一般掘進(jìn)機(jī)適應(yīng)巷道的坡度應(yīng)≥10°, 通常為12～16°。如果巷道坡道較大, 可在行走減速器中采用具有自鎖作用的蝸桿傳動機(jī)構(gòu), 或設(shè)輔助牽引裝置和制動裝置。巷道底板的性質(zhì)決定著掘進(jìn)機(jī)的運(yùn)行工況, 是設(shè)計(jì)其行走機(jī)構(gòu)的

26、一個(gè)依據(jù)。為了保證掘進(jìn)機(jī)能正常運(yùn)行和工作, 其接地比壓應(yīng)與底板的許用比壓相適應(yīng)。對于遇水軟化的底板, 履帶的接地比壓應(yīng)≤49 kPa；對于不太軟的底板, 應(yīng)≤137 kPa；而對于煤巖底板, 應(yīng)≤167～189 kPa。通常, 部分?jǐn)嗝婢蜻M(jìn)機(jī)的接地比壓為100～130 kPa, 重型掘進(jìn)機(jī)取較大的值。 2.3 EBJ-120TP型半煤巖掘進(jìn)機(jī)簡介 2.3.1概述 EBJ-120TP型掘進(jìn)機(jī)為懸臂式部分?jǐn)嗝婢蜻M(jìn)機(jī)。該機(jī)裝機(jī)功率190KW,截割功率120KW，適應(yīng)巷道斷面9～18、坡度、可經(jīng)濟(jì)切割單向抗壓強(qiáng)度的煤巖，屬于中型懸臂式掘進(jìn)機(jī)。該機(jī)的主要特點(diǎn)是：結(jié)構(gòu)緊湊、適應(yīng)性好、機(jī)身比較矮、中

27、心低、操作簡單、檢修比較方便。 EBJ-120TP型懸臂式掘進(jìn)機(jī)主要是為煤炭綜采以及高檔普采工作面采準(zhǔn)巷道掘進(jìn)服務(wù)的機(jī)械設(shè)備。主要適應(yīng)于煤及半煤巖巷的掘進(jìn)，也適用于條件類似的其它礦山及工程巷道的掘進(jìn)。該機(jī)可切割單向抗壓強(qiáng)度MPa的煤巖，可掘進(jìn)巷道最大寬度（定位時(shí)）5m，最大高度3.75m，可掘進(jìn)任意斷面的形狀的巷道，可適應(yīng)巷道坡度。該機(jī)配套轉(zhuǎn)載運(yùn)輸設(shè)備可采用橋式膠帶轉(zhuǎn)載機(jī)和可伸縮式帶式輸送機(jī)，實(shí)現(xiàn)連續(xù)運(yùn)輸，以利于機(jī)器效能的發(fā)揮。 該掘進(jìn)機(jī)所采用的是KXJ250/1140EB型隔爆兼本質(zhì)安全型掘進(jìn)機(jī)用電控箱、CZD24/8型礦用隔爆型掘進(jìn)機(jī)電控箱，符合我國煤礦保安規(guī)格，防爆規(guī)程和有關(guān)規(guī)定，可

28、在具有爆炸性氣體和煤塵中使用。并可在海拔不超過2000m、周圍環(huán)境溫度在～、無破壞絕緣的氣體和蒸氣的環(huán)境中使用。但是與掘進(jìn)機(jī)垂直面的安裝傾斜度不能超過，并且不能在連續(xù)滴水的地方使用。 2.3.2 主要技術(shù)參數(shù) 1 總體參數(shù)： 機(jī)長： 8.6m 機(jī)寬： 2.1m 機(jī)高： 1.55m 地隙： 250mm 截割臥底深度； 240mm 接地比壓： 0.14MPa 機(jī)重：

29、 35t 總功率： 225KW 可經(jīng)濟(jì)截割煤巖單向抗壓強(qiáng)度：60MPa 可掘巷道斷面： 9～18 最大可掘高度： 3.75m 最大可掘?qū)挾龋ǘㄎ唬? 5.0m 適應(yīng)巷道坡度： 機(jī)器供應(yīng)電壓： 660/1140V 2 截割部 電動機(jī)： 型號 YBUS3-120 功率 120KW

30、 轉(zhuǎn)速 1470r/min 截割頭： 轉(zhuǎn)速 55r/min 截齒 鎬型 3 裝載部 裝載形式： 三爪卡盤 裝載能力： 180/h 產(chǎn)板寬度： 2.5m 產(chǎn)板臥底深度： 250mm 產(chǎn)板抬起： 360mm 轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)速： 30r/min 3

31、刮板輸送機(jī) 運(yùn)輸形式： 邊雙鏈刮板 槽寬： 510mm 龍門高度： 350mm 鏈速： 0.93m/s 錨鏈規(guī)格： 18mm 張緊形式： 黃油缸張緊 4 行走部 行走形式： 履帶式 行走速度： 工作1.5m/

32、s 、調(diào)動3m/s 接地長度 2.46m 履帶板寬度： 500mm 張緊形式： 黃油缸張緊 5 液壓系統(tǒng) 系統(tǒng)額定壓力： 油缸回路 16MPa 行走回路 16MPa 裝載回路 14MPa 輸送機(jī)回路

33、 14MPa 轉(zhuǎn)載機(jī)回路 10MPa 錨桿鉆機(jī)回路 MPa 系統(tǒng)總流量： 450L/min 泵站電動機(jī)： 型號 YB280M-4 功率 90KW 轉(zhuǎn)速 1470r/min 泵站三聯(lián)齒輪泵流量

34、 50/50/40ml/r 泵站雙聯(lián)齒輪泵流量 63/40ml/r 錨桿泵站電動機(jī)： 型號 YB160L-4 功率 15KW 轉(zhuǎn)速 1470r/min 油缸數(shù)量： 8個(gè) 油箱： 有效容積 610L

35、 冷卻方式 板翅式水冷卻器 6 電氣系統(tǒng) 供電電壓 660/1140V 總功率 190KW 防爆形式 隔爆兼本質(zhì)思安全型 控制箱 本質(zhì)安全型 7 噴霧冷卻系統(tǒng) 滅塵形式 內(nèi)噴霧、外噴霧 供水壓力 3MPa 外噴霧壓力 1.5MPa

36、 流量 63L/min 冷卻部件 切割電動機(jī)、油箱 2.4 主要結(jié)構(gòu)和工作原理 EBJ-120TP型掘進(jìn)機(jī)主要有截割部、裝載部、刮板輸送機(jī)、行走部和機(jī) 架和回轉(zhuǎn)臺、液壓系統(tǒng)、水系統(tǒng)及電氣系統(tǒng)等部分組成，參見圖2-1。 1- 截割機(jī)構(gòu) 2- 回轉(zhuǎn)臺 3- 裝載部 4- 刮板輸送機(jī) 5- 履帶行走部 6- 油箱 7- 操作臺 8- 泵站 9- 電控箱 10- 護(hù)板總成 圖2-1 3 傳動系統(tǒng)的方案及總體設(shè)計(jì) 3.1 傳動系統(tǒng)的方案 EBJ-120TP型掘進(jìn)機(jī)采用履

37、帶式行走機(jī)構(gòu)。左右履帶行走機(jī)構(gòu)對稱布置，分別驅(qū)動。各由水平和垂直止口并通過10個(gè)高強(qiáng)度螺栓(M302、10.9級)與機(jī)架相聯(lián)。左、右履帶行走機(jī)構(gòu)各由液壓馬達(dá)經(jīng)三級圓柱齒輪和二級行星齒輪減速后，將動力傳給主動鏈輪，驅(qū)動履帶運(yùn)動。 現(xiàn)以左行走機(jī)構(gòu)為例，說明其結(jié)構(gòu)組成及傳動系統(tǒng)。如圖3-1、圖3-2所示， 左行走機(jī)構(gòu)主要由導(dǎo)向張緊裝置、左履帶架、履帶鏈、左行走減速器、液壓馬達(dá)、摩擦片式制動器等組成。摩擦片式制動器為彈簧常閉式，當(dāng)機(jī)器行走時(shí)，泵站向行走液壓馬達(dá)供油的同時(shí)，向摩擦片式制動器提供壓力油推動活塞，壓縮彈簧，使摩擦片式制動器解除制動。 圖3-1 1. 導(dǎo)向張緊裝置 2. 履帶架 3.

38、 履帶鏈 4.行走減速器 5. 液壓馬達(dá) 6. 離合制動器 本機(jī)工作行走速度為1.5 m/min，調(diào)動行走速度為3 m/min。通過使用黃油槍向安裝在導(dǎo)向張緊裝置油缸上的注油嘴注入油脂，來完成履帶的張緊，調(diào)整完畢后，裝入適量墊板及一塊鎖板，擰松注油嘴螺塞，泄除油缸內(nèi)壓力后再擰緊該螺塞，使張緊油缸活塞桿不承受張緊力。 圖3-2. 左履帶行走減速機(jī)構(gòu) 3.2 履帶行走機(jī)構(gòu)功率的確定 本掘進(jìn)機(jī)機(jī)重35 t，履帶鏈中心距寬 B=1600 mm,履帶接地長度 L=2460 mm,行走速度 V=3 m/min =0.05 m/s。 單邊履帶的牽引力：

39、 N KN 單邊行走的輸入功率： KW 電機(jī)總功率： KW 行走機(jī)構(gòu)采用液壓馬達(dá)傳動，行走回路由雙聯(lián)齒輪泵的前泵向兩個(gè)液壓馬達(dá)供油，驅(qū)動機(jī)器行走。系統(tǒng)工作壓力為16 MPa。整機(jī)泵站系統(tǒng)的電機(jī)功率為55 KW，可以滿足行走機(jī)構(gòu)總功率的要求。初選馬達(dá)為斜軸式柱塞馬達(dá) A2F—45W6.1A1。 產(chǎn)品型號 ?排量 （mL/r） 額定 壓力 (MPa) 最高 壓力 (MPa) 最高轉(zhuǎn)速 （r/min） 最大功率 （kW） 額定 扭矩 （N.m） （開式） （閉式） （開式） （閉式） A2F45 45 35

40、 40 3750 2500 97 75 38 3.3 傳動比的分配 馬達(dá)轉(zhuǎn)速 r/min 驅(qū)動輪的轉(zhuǎn)速 r/min 系統(tǒng)總的傳動比 由傳動方案知， 此傳動系統(tǒng)有5級減速，3級直齒圓柱齒輪和2級行星齒輪。所以分配傳動比時(shí)可視為兩部分和。 根據(jù)行星輪和直齒輪分別的傳動能力和效果，將總傳動比初步分配如下： ； 再根據(jù)圓柱齒輪減速器的傳動比的分配規(guī)律，將 分配如下： ； ； 再行星輪減速器的傳動比的分配規(guī)律，將 分配如下： ； 掘進(jìn)機(jī)的作業(yè)環(huán)境的

41、特殊，強(qiáng)調(diào)了其尺寸設(shè)計(jì)的重要。所以，設(shè)計(jì)過程中對行走機(jī)構(gòu)尺寸的把握是相當(dāng)重要的。如何做到保證足夠的扭矩傳遞，又使其能夠有較小的外尺寸，也是在設(shè)計(jì)中需要解決的問題。. 4 減速機(jī)構(gòu)傳動零件的設(shè)計(jì)計(jì)算 4.1 直齒圓柱齒輪部分的設(shè)計(jì)計(jì)算 4.1.1 直齒圓柱齒輪傳動部分運(yùn)動和動力參數(shù)計(jì)算 圓柱齒輪減速器部分的傳動比的分配由前邊的計(jì)算可知， 分配如下： ； ； 對圓柱齒輪減速器部分進(jìn)行運(yùn)動和動力參數(shù)計(jì)算，各軸的轉(zhuǎn)速，功率和轉(zhuǎn)矩計(jì)算如下： 0軸（液壓馬達(dá)軸）： r/min

42、 kW Nm 1軸（減速機(jī)構(gòu)高速軸）： r/min kW Nm 2軸（減速機(jī)構(gòu)中間軸）： r/min kW Nm 3軸（減速機(jī)構(gòu)中間軸）： r/min kW Nm 4軸（減速機(jī)構(gòu)低速軸）： r/min kW Nm 4.1.2 減速器直齒

43、輪傳動的設(shè)計(jì)計(jì)算 1. 高速級齒輪傳動的設(shè)計(jì)計(jì)算 1) 選擇材料及熱處理 按文獻(xiàn)[3]中表3-4，小齒輪選用45號鋼，調(diào)質(zhì)HBS=245 ～ 275; 大齒輪選用45號鋼，正火HBS=210 ～ 240 。 2) 確定許用接觸應(yīng)力和 由文獻(xiàn)[3]中式3-23 MPa 按文獻(xiàn)[3]中圖3-29 (c) 和 (b)，取接觸疲勞極限應(yīng)力 MPa ， MPa 。 根據(jù)接觸應(yīng)力變化總次數(shù) = > > 按文獻(xiàn)[3]中圖3-30，取接觸強(qiáng)度計(jì)算壽命系數(shù) ，。 因一對齒輪均為軟齒面，故工作硬化系數(shù) 。

44、 一般設(shè)計(jì)中取潤滑系數(shù) 。 按文獻(xiàn)[3]中表3-8，當(dāng)失效概率低于時(shí)，取接觸疲勞最小安全系數(shù)。 將以上數(shù)值代入許用接觸應(yīng)力計(jì)算公式 MPa MPa 3) 按齒面接觸強(qiáng)度條件計(jì)算中心距 由文獻(xiàn)[3]中式3 – 40 mm 理論傳動比 大齒輪轉(zhuǎn)距 Nm 齒寬系數(shù) 初取載荷系數(shù) 彈性系數(shù) 節(jié)點(diǎn)區(qū)域系數(shù) 初取重合度系數(shù)

45、 將以上數(shù)值代入中心距計(jì)算公式 = = 93.8 mm 按表4-2 ，取減速器標(biāo)準(zhǔn)中心距 mm 。 4) 確定主要參數(shù)和計(jì)算主要尺寸 (a) 模數(shù) m 按經(jīng)驗(yàn)公式，(0.01～0.02)= (0.01～0.02)95 = 0.95～1.9 mm ，要求～2 mm,且此機(jī)構(gòu)屬礦山機(jī)械類，模數(shù)應(yīng)該取的盡量大些。故按文獻(xiàn)[3]中表3-2，取標(biāo)準(zhǔn)模數(shù) mm 。 (b) 齒數(shù) 和 經(jīng)圓整后取 ，。 實(shí)際傳動比 (c) 分度圓直徑 和 mm

46、 mm (d) 齒寬 和 mm mm (e) 齒根彎曲疲勞強(qiáng)度校核計(jì)算 由文獻(xiàn)[4] 式8-66 齒形系數(shù) 查文獻(xiàn)[4]圖 8-67 小輪 大輪 應(yīng)力修正系數(shù) 查文獻(xiàn)[4]圖 8-68 小輪 大輪 重合度系數(shù) 由文獻(xiàn)[4] 式8-67 許用彎曲應(yīng)力 由文獻(xiàn)[4] 式8-71 彎曲疲勞極限 查文獻(xiàn)[4] 圖8-72 N/mm N/mm 彎曲壽命系數(shù) 查文獻(xiàn)[4]

47、圖8-73 尺寸系數(shù) 查文獻(xiàn)[4] 圖8-74 安全系數(shù) 查文獻(xiàn)[4] 表8-27 則 N/mm N/mm 故 N/mm< N/mm< 齒根彎曲強(qiáng)度滿足要求。 2．中間級齒輪傳動的設(shè)計(jì)計(jì)算 1) 選擇材料及熱處理 按文獻(xiàn)[3]中表3-4，小齒輪選用45號鋼，調(diào)質(zhì)HBS=245 ～ 275 ； 大齒輪選用45號鋼，正火HBS=210 ～ 240。 2) 確定許用接觸應(yīng)力和 由文獻(xiàn)[3]中式3-23 MPa 按文

48、獻(xiàn)[3]中圖3-29 (c) 和 (b)，取接觸疲勞極限應(yīng)力 MPa ， MPa 。 根據(jù)接觸應(yīng)力變化總次數(shù) => > 按文獻(xiàn)[3]中圖3-30，取接觸強(qiáng)度計(jì)算壽命系數(shù) ，。 因一對齒輪均為軟齒面，故工作硬化系數(shù) 。 一般設(shè)計(jì)中取潤滑系數(shù) 。 按文獻(xiàn)[3]中表3-8，當(dāng)失效概率低于時(shí)，取接觸疲勞最小安全系數(shù)。 將以上數(shù)值代入許用接觸應(yīng)力計(jì)算公式 MPa MPa 3) 按齒面接觸強(qiáng)度條件計(jì)算中心距 由文獻(xiàn)[3]中式3 – 40 mm 理論傳動比

49、 大齒輪轉(zhuǎn)距 Nm 齒寬系數(shù) 初取載荷系數(shù) 彈性系數(shù) 節(jié)點(diǎn)區(qū)域系數(shù) 初取重合度系數(shù) 將以上數(shù)值代入中心距計(jì)算公式 = = 140.3 mm 按表4-2 ，取減速器標(biāo)準(zhǔn)中心距 mm 。 4) 確定主要參數(shù)和計(jì)算主要尺寸 (a) 模數(shù) m 按經(jīng)驗(yàn)公式，(0.01～0.02)= (0.01～0.02)132 = 1.32～2.64 mm ，要求～2 mm,且此

50、機(jī)構(gòu)屬礦山機(jī)械類，模數(shù)應(yīng)該取的盡量大些。故按文獻(xiàn)[3]中表3-2，取標(biāo)準(zhǔn)模數(shù) mm 。 (b) 齒數(shù) 和 經(jīng)圓整后取 ，。 實(shí)際傳動比 傳動比誤差 ％ (誤差在％范圍內(nèi)) (c) 分度圓直徑 和 mm mm (d) 齒寬 和 mm mm 為了使減速機(jī)構(gòu)的尺寸盡量的小一些，使整機(jī)的尺寸得到控制?？稍趶?qiáng)度允許的范圍內(nèi)，適當(dāng)?shù)臏p小齒輪的齒寬。 故取 mm mm (

51、e) 齒根彎曲疲勞強(qiáng)度校核計(jì)算 由文獻(xiàn)[4] 式8-66 齒形系數(shù) 查文獻(xiàn)[4]圖 8-67 小輪 大輪 應(yīng)力修正系數(shù) 查文獻(xiàn)[4]圖 8-68 小輪 大輪 重合度系數(shù) 由文獻(xiàn)[4] 式8-67 許用彎曲應(yīng)力 由文獻(xiàn)[4] 式8-71 彎曲疲勞極限 查文獻(xiàn)[4] 圖8-72 N/mm N/mm 彎曲壽命系數(shù) 查文獻(xiàn)[4] 圖8-73 尺寸系數(shù) 查文獻(xiàn)[4] 圖8-74 安全系數(shù) 查文獻(xiàn)[4] 表8-27

52、 則 N/mm N/mm 故 N/mm< N/mm< 齒根彎曲強(qiáng)度滿足要求。 3．低速級齒輪傳動的設(shè)計(jì)計(jì)算 1) 選擇材料及熱處理 按文獻(xiàn)[3]中表3-4，小齒輪選用45號鋼，調(diào)質(zhì)HBS=245 ～ 275 ； 大齒輪選用45號鋼，正火HBS=210 ～ 240 。 2) 確定許用接觸應(yīng)力和 由文獻(xiàn)[3]中式3-23 MPa 按文獻(xiàn)[3]中圖3-29 (c) 和 (b)，取接觸疲勞極限應(yīng)力 MPa ， MPa 。 根據(jù)接觸應(yīng)力變化總次數(shù)

53、 => > 按文獻(xiàn)[3]中圖3-30，取接觸強(qiáng)度計(jì)算壽命系數(shù) ，。 因一對齒輪均為軟齒面，故工作硬化系數(shù) 。 一般設(shè)計(jì)中取潤滑系數(shù) 。 按文獻(xiàn)[3]中表3-8，當(dāng)失效概率低于時(shí)，取接觸疲勞最小安全系數(shù)。 將以上數(shù)值代入許用接觸應(yīng)力計(jì)算公式 MPa MPa 3) 按齒面接觸強(qiáng)度條件計(jì)算中心距 由文獻(xiàn)[3]中式3 – 40 mm 理論傳動比 大齒輪轉(zhuǎn)距 Nm 齒寬系數(shù) 初取

54、載荷系數(shù) 彈性系數(shù) 節(jié)點(diǎn)區(qū)域系數(shù) 初取重合度系數(shù) 將以上數(shù)值代入中心距計(jì)算公式 = = 192.2 mm 按表4-2 ，取減速器標(biāo)準(zhǔn)中心距 mm 。 4) 確定主要參數(shù)和計(jì)算主要尺寸 (a) 模數(shù) m 按經(jīng)驗(yàn)公式，(0.01～0.02)= (0.01～0.02)190 = 1.9～3.8 mm ，要求～2 mm,且此機(jī)構(gòu)屬礦山機(jī)械類，模數(shù)應(yīng)該取的盡量大些。故按文獻(xiàn)[3]中表3-2，取標(biāo)準(zhǔn)模數(shù) mm 。 (b) 齒數(shù) 和

55、 經(jīng)圓整后取 ，。 實(shí)際傳動比 傳動比誤差 ％ (誤差在％范圍內(nèi)) (c) 分度圓直徑 和 mm mm (d) 齒寬 和 mm mm 為了使減速機(jī)構(gòu)的尺寸盡量的小一些，使整機(jī)的尺寸得到控制。可在強(qiáng)度允許的范圍內(nèi)，適當(dāng)?shù)臏p小齒輪的齒寬。 故取 mm mm (e) 齒根彎曲疲勞強(qiáng)度校核計(jì)算 由文獻(xiàn)[4] 式8-66 齒形系數(shù) 查文獻(xiàn)[4]圖 8-67

56、 小輪 大輪 應(yīng)力修正系數(shù) 查文獻(xiàn)[4]圖 8-68 小輪 大輪 重合度系數(shù) 由文獻(xiàn)[4] 式8-67 許用彎曲應(yīng)力 由文獻(xiàn)[4] 式8-71 彎曲疲勞極限 查文獻(xiàn)[4] 圖8-72 N/mm N/mm 彎曲壽命系數(shù) 查文獻(xiàn)[4] 圖8-73 尺寸系數(shù) 查文獻(xiàn)[4] 圖8-74 安全系數(shù) 查文獻(xiàn)[4] 表8-27 則 N/mm N/mm 故 N/

57、mm< N/mm< 齒根彎曲強(qiáng)度滿足要求。 4.2行星輪減速部分的設(shè)計(jì)計(jì)算 4.2.1高速級行星減速部分的設(shè)計(jì)計(jì)算 1) 配齒計(jì)算 查文獻(xiàn)[5]表14-5-4選擇行星輪數(shù)目，由于 距可能達(dá)到的傳動比極限植較遠(yuǎn)，所以可不檢驗(yàn)鄰接條件。確定各輪齒數(shù)，按 第3節(jié)中配齒公式進(jìn)行計(jì)算。 采用不等角變位，可取。 取，則，由文獻(xiàn)[5]中圖14-5-4可查出適用的嚙合角在，。 2)

58、 按接觸強(qiáng)度初算 A- C 傳動的中心距和模數(shù) 輸入轉(zhuǎn)矩 Nm 設(shè)載荷不均勻系數(shù) 在一對 A—C 傳動中，小輪(太陽輪)傳遞的轉(zhuǎn)矩 Nm 齒數(shù)比 太陽輪和行星輪的材料用滲碳淬火，齒面硬度60～62HRC(太陽輪)和56～58HRC(行星輪) N/mm, N/mm 取齒寬系數(shù) ，載荷系數(shù) 按文獻(xiàn)[5]中第一章8.3.1齒面強(qiáng)度計(jì)算公式計(jì)算中心距 mm 模數(shù) 取 則A—C傳動的未變位時(shí)的中心距： mm 按預(yù)取嚙合角 ，可得A-C傳動的中心距變動系數(shù)

59、 則中心距 mm 取實(shí)際中心距(圓整值) mm 3) 計(jì)算A-C傳動的實(shí)際中心距變動系數(shù) 和嚙合角 4) 計(jì)算A-C傳動的變位系數(shù) 用文獻(xiàn)[5]中圖14-1-4校核，，在許用區(qū)內(nèi)，可用。 用文獻(xiàn)[5]中圖14-1-4分配變位系數(shù)， 得， 5) 計(jì)算C-B 傳動的中心距變位系數(shù) 和嚙合角 C-B傳動的未變位時(shí)的中心距： mm 則 6) 計(jì)算C-B傳動的變位系數(shù) 用文獻(xiàn)[5]中圖14-

60、1-4校核，，在許用區(qū)內(nèi)，可用。 用文獻(xiàn)[5]中圖14-1-4分配變位系數(shù)， 得 7) 幾何尺寸的計(jì)算 按文獻(xiàn)[5]表14-1-8中的公式分別計(jì)算A，C，B輪的分度圓直徑、齒頂圓直徑、和齒根圓直徑等相關(guān)的參數(shù)。 分度圓 齒頂圓 齒根圓 基圓直徑 齒根高系數(shù)： 太陽輪、行星輪、內(nèi)齒輪—— 頂隙系數(shù)： 內(nèi)齒輪—— 將數(shù)據(jù)代入以上的公式進(jìn)行計(jì)算： 太陽輪A mm mm mm mm mm mm mm 行星輪C mm

61、 mm mm mm mm mm mm 內(nèi)齒輪B mm mm mm mm mm mm mm 齒寬b mm 為了使整機(jī)的尺寸盡量的小，可在強(qiáng)度允許的范圍內(nèi)適當(dāng)?shù)臏p小齒寬，取 b=70 mm 。太陽輪、行星輪和內(nèi)齒圈的受力簡圖如下： x x y O O y x y 8) A-C齒輪接觸強(qiáng)度驗(yàn)算 齒輪強(qiáng)度驗(yàn)算按文獻(xiàn)[6]第 5 章中的有關(guān)公式和

62、圖表進(jìn)行。 確定和所用的圓周速度用相對于行星架的圓周速度 m/s (式中為A輪的分度圓直徑) 由文獻(xiàn)[5]中式(14-5-12) 和式(14-5-13)確定和 由文獻(xiàn)[5]中圖14-15-12得，==1 由文獻(xiàn)[5]中圖14-5-13得， 其他系數(shù)，參數(shù)的確定由前面的計(jì)算可知。 計(jì)算齒面接觸應(yīng)力的基本值 < N/mm 強(qiáng)度滿足要求。 9) A-C齒輪彎曲疲勞強(qiáng)度驗(yàn)

63、算 計(jì)算齒根彎曲應(yīng)力： 計(jì)算齒根彎曲應(yīng)力基本值： 許用彎曲應(yīng)力： 相關(guān)數(shù)據(jù)可查文獻(xiàn)，得 MPa MPa MPa 強(qiáng)度滿足要求。 10) C-B齒輪接觸強(qiáng)度驗(yàn)算 其他系數(shù)，參數(shù)的確定由前面的計(jì)算可知。 計(jì)算齒面接觸應(yīng)力的基本值 N/mm < N/mm 強(qiáng)度滿足要求。 11) C-B齒輪彎曲疲勞強(qiáng)度驗(yàn)算 計(jì)算齒根彎曲應(yīng)力：

64、 計(jì)算齒根彎曲應(yīng)力基本值： 許用彎曲應(yīng)力： 相關(guān)數(shù)據(jù)可查文獻(xiàn)，得 MPa MPa MPa 強(qiáng)度滿足要求。 4.2.2 低速級行星輪減速部分的設(shè)計(jì)計(jì)算 1) 配齒計(jì)算 查文獻(xiàn)[5]表14-5-4選擇行星輪數(shù)目，由于 距可能達(dá)到的傳動比極限植較遠(yuǎn)，所以可不檢驗(yàn)鄰接條件。確定各輪齒數(shù)，按 第3節(jié)中配齒公式進(jìn)行計(jì)算。

65、 采用不等角變位，可取。 取，則，由文獻(xiàn)[5]中圖14-5-4可查出適用的嚙合角在，。 2) 按接觸強(qiáng)度初算 A- C 傳動的中心距和模數(shù) 輸入轉(zhuǎn)矩 Nm 設(shè)載荷不均勻系數(shù) 在一對 A—C 傳動中，小輪(太陽輪)傳遞的轉(zhuǎn)矩 Nm 齒數(shù)比 太陽輪和行星輪的材料用滲碳淬火，齒面硬度60～62HRC(太陽輪)和56～58HRC(行星輪) N/mm, N/mm 取齒寬系數(shù) ，載荷系數(shù) 按文獻(xiàn)[5]中第一章8.3.1齒面強(qiáng)度計(jì)算公式計(jì)算中心距

66、 mm 模數(shù) 取 則A—C傳動的未變位時(shí)的中心距： mm 按預(yù)取嚙合角 ，可得A-C傳動的中心距變動系數(shù) 則中心距 mm 取實(shí)際中心距(圓整值) mm 3) 計(jì)算A-C傳動的實(shí)際中心距變動系數(shù) 和嚙合角 4) 計(jì)算A-C傳動的變位系數(shù) 用文獻(xiàn)[5]中圖14-1-4校核，，在許用區(qū)內(nèi)，可用。 用文獻(xiàn)[5]中圖14-1-4分配變位系數(shù)， 得， 5) 計(jì)算C-B 傳動的中心距變位系數(shù) 和嚙合角 C-B傳動的未變位時(shí)的中心距： mm 則 6) 計(jì)算C-B傳動的變位系數(shù) 用文獻(xiàn)[5]中圖14-1-4校核，，在許用區(qū)內(nèi)，可用。 用文獻(xiàn)[5]中圖14-1-4分配變位系數(shù)， 得 7) 幾何尺寸的計(jì)算 按文獻(xiàn)[5]表14-1-8中的公式分別計(jì)算A，C，B輪的分度圓直徑、齒頂圓直徑、和齒根圓直徑等相關(guān)的參數(shù)。 分度圓 齒頂圓 齒根圓