掘进机截齿三向力测试实验台设计论文【通过答辩毕业论文+CAD图纸】

买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 专业论文设计图纸资料在线提供，优质质量，答辩无忧 摘 要 本论文为掘进机截齿三向力测试实验台，其主要目的是研究如何测试三个方向的力的机械测试方法。本次设计主要包括动力传动设计和如何检测三个方向的力。其工作原理主要是结构控制工作台的不同运动方向和工作头的旋转截割，把实际复杂的运动受力分解成三个方向的力，然后再进行信号收录、还原、分析，做进一步检测。 本次设计的主要目的在于如何设计出三个方向分析的机械检测设备，为大型大量的实际施工设备、操作，收集和积累实验数据和必要的参数。 关键词 掘进机；截齿；三向力 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 专业论文设计图纸资料在线提供，优质质量，答辩无忧 is to to of to of is of of of in of of is to a of of 文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 专业论文设计图纸资料在线提供，优质质量，答辩无忧 1. 绪言 掘进机分为两种：开膛式掘进机和护盾式掘进机。主要由行走机构、工作机构、装运机构和转载机构组成。随着行走机构向前推进，工作机构中的切割头不断破碎岩石，并将碎石运走。截齿是一种加工的道具，主要用于煤矿开采和巷道、隧道、地面开沟等工程的掘进。是掘进机上易破损的主要部件，需要测量截齿在工作时所承受的力。 本课题是掘进机截齿三向力测试实验台用来测试截齿在 工作过程中所承受的力，对于改进截齿的形状和材质以及刚度、强度的要求以及收集整理数据都有一定的作用。 近年来，随着我国煤炭行业的快速发展，与之唇齿相依的煤机行业也日益受到重视。在煤炭行业纲领性文件关于促进煤炭工业健康发展的若干意见中，在全国煤炭工业科学技术大会上以及国家发改委出台的煤炭行业结构调整政策中，都涉及到发展大型煤炭井下综合采煤设备等内容。 掘进和回采是煤矿生产的重要生产环节，国家的方针是：采掘并重，掘进先行。煤矿巷道的快速掘进是煤矿保证矿井高产稳产的关键技术措施。采掘技术及其装备水平直接关系 到煤矿生产的能力和安全。高效机械化掘进与支护技术是保证矿井实现高产高效的必要条件，也是巷道掘进技术的发展方向。随着综采技术的发展，国内已出现了年产几百万吨级、甚至千万吨级超级工作面，使年消耗回采巷道数量大幅度增加，从而使巷道掘进成为了煤矿高效集约化生产的共性及关键性技术。 我国煤巷高效掘进方式中最主要的方式是悬臂式掘进机与单体锚杆钻机配套作业线，也称为煤巷综合机械化掘进，在我国国有重点煤矿得到了广泛应用，主要掘进机械为悬臂式掘进机。 我国煤巷悬臂式掘进机的研制和应用始于 20 世纪 60 年代，以 30 50小功率掘进机为主，研究开发和生产使用都处于试验阶段。 80 年代初期，我国淮南煤机厂（现重组为凯盛重工）引进了奥地利奥钢联公司 掘进机、佳木斯煤机厂（现隶属于国际煤机）引进了日本三井三池制作所 掘进机，通过对国外先进技术的引进、消化、吸收，推动了我国综掘机械化的发展。但当时引进的掘进机技术属于 70 年代的水平，设备功率小、机重轻、破岩能力低及可靠性差，仅适合在条件较好的煤巷中使用，加之国产机制造缺陷，在使用中暴露了很多问题。国内进一步加强对引进机型的消化吸收工作，积极研制开发 了适合我国地质条件和生产工艺的综合机械化掘进装备。经过近 30 年的消化吸收和自主研发，目前，我国已形成年产 1000 余台的掘进机加工制造能力，研制生产了 20 多种型号的掘进机，其截割功率从 30 200初步形成系列化产品，尤其是近年来，我国相继开发了以 掘进机为代表的替代机型，在整体技术性能方面达到了国际先进水平。基本能够满足国内半煤岩掘进机市买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 专业论文设计图纸资料在线提供，优质质量，答辩无忧 场的需求，半煤岩掘进机以中型和重型机为主，能截割岩石硬度为 f 6 8，截割功率在 120上，机重在 35t 以上。煤矿现用主流半煤 岩巷悬臂式掘进机以煤科总院太原研究院院生产的 、 及佳木斯煤机厂生产的 三种机型为主，占半煤岩掘进机使用量的 80以上。 然而，国内目前岩巷施工仍以钻爆法为主，重型悬臂式掘进机用于大断面岩巷的掘进在我国处于试验阶段，但国内煤炭生产逐步朝向高产、高效、安全方向发展，煤矿技术设备正在向重型化、大型化、强力化、大功率和机电一体化发展，新集能源股份公司、新汶矿业集团、淮南矿业集团及平顶山煤业集团公司等企业先后引进了德国 地利 国 重型悬臂式掘进机。全岩巷重型悬臂式掘进机代表了岩巷掘进技术今后的发展方向。 虽然三一重装去年推出了国内第一台 硬岩掘进机，但国产重型掘进机与国外先进设备的差距除总体性能参数偏低外，在基础研究方面也比较薄弱，适合我国煤矿地质条件的截割、装运及行走部载荷谱没有建立，没有完整的设计理论依据，计算机动态仿真等方面还处于空白；在元部件可靠性、控制技术、在截割方式、除尘系统等核心技术方面有较大差距 。 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 专业论文设计图纸资料在线提供，优质质量，答辩无忧 2.计任务 掘进机属于多功能的煤矿井下重大设备，广泛用于煤矿巷道 、城市地下隧道和多种采掘工作面的掘进。截割头是掘进机直接 参与截割的工作装置，是整机工作性能的综合体现，是直接决定整机工作的可靠性、经济效益和生产率。 本次设计主要完成研究掘进机截割装置的基本结构和工作原理。完成测试实验台。 务分析 由任务书的设计任务可知，本设计为自主设计，只有大概的方向，没有具体的细节束缚。 截齿有刀型齿和镐型齿之分。本设计选择对镐型齿进行分析设计。选择的镐型齿型号为 验 台可以参照 龙门刨床改制，因为 本设计的实验台的结构和龙门刨床的结构十分类似。 截割实验用的煤样从露天矿采集后，用石蜡、石膏封闭，然后加工成外形尺寸为 500 400 400 的试块（尺寸大小不固定，相差不太大即可）。 案设计 方案如图 2示： 图 2文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 专业论文设计图纸资料在线提供，优质质量，答辩无忧 此方案为安龙门铣床修改后的工作方案，分为三个部分传动，分别用三个电动机带动三个方案的运动传动彼此之间互不干扰，各自为政。上部为工作头的工作传动，由电动机 减速器 工作头截齿。此为三向 力之一的旋转方向运动。 由四个支架固定在 实验台移动板上，随着移动板一起移动。中间为升降运动，由电动机 滚动丝杠 升降机构。此为三向力之一的上下方向运动。把升降机构安装在移动板上，随移动板一起运动。下部为移动板带动整体的水平方向移动，由电动机 滚动丝杠 移动板。此运动为三向力之一的水平运动。 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 专业论文设计图纸资料在线提供，优质质量，答辩无忧 动机选择 在实际的掘进机工作过程中，截 齿是通过截齿座安装在掘进机工作头上的，所以截齿工作时的截割工作力是通过掘进机工作头的旋转而形成的，所以本设计的实验台夹持截齿的中线和旋转中心存在着偏心。用来模拟实际的工作运动过程。根据实际的工作，所选的截齿 际的工作转速大致在 1000r/所以工作头的动力选择 动机即可， 次电动机的功率为 15可以带动工作的运动，选择 减速器，这样可以模拟掘进机工作过程中的实际运动受力情况。 升降部分和水平移动部分的电动机选择 ，功率为 可以实现实验 台的升降和移动运动。 定架选择 考虑到经济性的问题，本设计选择的固定架为平常生活中经常可以遇到的部件。支撑工作头的支架，选择用角钢，把角钢 安 设计的尺寸 ，用螺纹组装成角钢框，在上面安装上固定板。用螺纹把工作头安装到支架上，安情形需要，可以在直接外围用铁皮装裱上，显得美观。下面用螺纹安装到移动板上。 升降台也用角钢用螺纹组装成框架式，中间用角钢加固，同是把法兰盘安在这段固定角钢上，这样可以把和丝杠螺母连接出的升降延伸部分安装到一起，以实现升降的运动。 板的选择 选择钢板用来做底座 、移动板和上面放置夹持煤样座的平板，平板选择在 25间的钢板，在市场上很容易找到。 杠选择 为实现水平运动和上下的升降运动，选择滚动丝杠和丝杠螺母 ，加上滑块在固定导轨上来实现直线运动。 的选择设计 设计的轴如图 3示： 图 3文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 专业论文设计图纸资料在线提供，优质质量，答辩无忧 4 轴的校核 轴的校核 由图 轴的受力简化图 图 轴简化图 带轮轴的功率 1 7 31 4 8 0 小齿轮分度圆直径 49o o st 检验轴的最小直径 8 2300 设计中取主要轴径处为 40 所以该轴校核必然合格。 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 专业论文设计图纸资料在线提供，优质质量，答辩无忧 轴的校核 由图 轴的受力简化图 图 轴简化图 曲轴大齿轮直径 348 受力分析 9 7 1 240 o o st 2300 所以 45 44寸合格 弯矩图与扭距图 如图 文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 专业论文设计图纸资料在线提供，优质质量，答辩无忧 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 专业论文设计图纸资料在线提供，优质质量，答辩无忧 图 矩图和扭矩图 三支撑可设中间支撑 求其约束反力（用变形法） 0)()( 2 5 0 5 9 86250)( 5 0 5 9 82506046046250)( 0文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 专业论文设计图纸资料在线提供，优质质量，答辩无忧 213321 03解得 8 1 7 3 31 由图可知： t 7 0 7 3 0 2 4 960 0 0 0 0 0 0 4 8 3 . 9 2 9 8 9 0 a t 2r 3r 2r 1强度校核： 由弯矩图知 截面 安全系数校核计算 弯曲应力幅 M P 7 0 7 3 3m a x 对称循环弯曲应力 平均应力 0m由 剪应力幅 M P 轴 面的安全系数 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 专业论文设计图纸资料在线提供，优质质量，答辩无忧 故 s s 该州 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 专业论文设计图纸资料在线提供，优质质量，答辩无忧 5 轴承的寿命验算 轴轴承的寿命验算 轴的轴承有 成对角接触球轴承 7006 沟球轴承 6007； 调心滚子轴承 22207； 对轴进行受力分析 受力 简化图如 图 知： 计算轴承支反力： 水平方向反力：受力简化如图 垂直方向支反力：受力简化如图 由买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 专业论文设计图纸资料在线提供，优质质量，答辩无忧 合成支反力： 查轴承手册 22207的轴承各参数 7006 C 轴承的各参数 ： 所以： 轴承的轴向载荷 计算轴承的当量动载荷 P 由 011 1 由 6 922 01 22 查表 9 0.2 mm 2)(222222111111买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 专业论文设计图纸资料在线提供，优质质量，答辩无忧 4806010)(60101101033616 所以 轴承 22207 适用 06010)(60102101033616 所以 轴承 7006 C 适用 轴轴承的寿命验算 轴上采用滑动轴承， 选取原则有两条 其一：轴承的载荷方向应该在轴中心线左、右 35度的范围内。 其二：轴承允许通过轴肩承受不大的轴向 载荷，当轴肩直径不小于轴瓦肩不外经时，允许轴承的轴向载荷不大于最大径向载荷的30%。 有上述原则选取型号为 20/50的滑动轴承。 滑动轴承的验算： 压强的验算： 由前面进行的轴的校核可知 8 1 7 3 21 压强 P： M P 查表 滑动轴承的材料性能 查得： 0所以 21压强验算合格 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 专业论文设计图纸资料在线提供，优质质量，答辩无忧 查表 滑动轴承的材料性能 查得： 12)( (21 验算合格 圆周速度验算： 0060 40501 0 0060 查表 滑动轴承的材料性能 查得： 8所以 算合格 所以滑动轴承选取合格。 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 专业论文设计图纸资料在线提供，优质质量，答辩无忧 6 键的校核 轴上键的校核 由轴的精度为 8 级，由较高的对 中性，故要求选用平键连接。又因为是静连接，选用平头键。由 d=20手册的键的剖面尺寸为 b h=6 6，参考轮毂长度选键长为 16的材料选用 45号钢， 键连接的强度计算 连接的主要失效形式是键，轴和轮毂三个零件中材料较弱的一个的工作表面被压溃。由于，轮毂材料是铸铁，实效发生在轮毂上，故按轮毂进行挤压强度进行计算。 查表的铸铁的许用挤压应力 2/8070 键的有效工作长度 0616 由式 / 344 2 pp 故所用的键连接强度足够 轴上键的校核 由轴的精度为 8 级，由较高的对中性，故要求选用平键连接。又因为是静连接，选用平头键。由 d=45手册的键的剖面尺寸为 b h=14 9，参考轮毂长度选键长为 36的材料选用 45号钢， 键连接的强度计算 连接的主要失效形式是键，轴和轮毂三个零件中材料较弱的一个的工作表面被压溃。由于三个零件都是 45号钢，故按 45号钢进行挤压强度进行计算。 查表的 45 号钢的许用挤压应 力 2/150125 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 专业论文设计图纸资料在线提供，优质质量，答辩无忧 键的有效工作长度 21436 由式 / 1244 2 pp 故所用的键连接强度足够 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 专业论文设计图纸资料在线提供，优质质量，答辩无忧 本次设计为掘进机截齿三向力测试实验台，通过把实际复杂的运动形式简单的分解成三个方向的受力，从而把复杂的运动化为简单的运动，通过实验仪器分析运动受力形式，以此解决实际生产生活中遇到的问 题。 本次设计的结构不是很复杂，用基本的结构实现设计的要求，所选择的设计材料经济适用，安装、批量生产也十分容易。 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 专业论文设计图纸资料在线提供，优质质量，答辩无忧 8. 设计体会 本次设计是在纪玉杰老师的悉心指导