掘进机毕业设计说明书.doc

摘 要ebz55型掘进机是一种悬臂式掘进机，主要用于中型煤巷及半煤岩巷的掘进作业。它结构紧凑、适应性好、机身矮、重心低、操作简单、检修方便。本设计主要针对掘进机的整机进行方案设计，对截割部进行结构及传动等相关设计。ebz55型掘进机截割部驱动动力由截割电机提供，为实现较强的连续过载能力，适应复杂多变的截割载荷，并利用喷雾水加强冷却效果，悬臂式掘进机多采用防爆水冷式电动机来驱动截割头。在截割部传动设计中用2k-h行星减速器。设计中对2k-h型行星减速器进行了优化配齿，采用高度变位，并做了相应的校核。关键词：悬臂式掘进机 ；截割部分 ；行星减速器 abstractthe medium-size ebz55 type tunnelling road-header is mainly used in tunnelling operations of the medium coal lane and the half coal crag lane digging the tunnels,.it marks by features of compact construction , good adaptability, a short body and a low center of gravity ,it is also easy to operate and convenient to overhaul. this paper is mainly make a design for the overall machine and something else relevant to the structure and transmission of the cutting unit.the cutting unit driving force of ebz55 is provided by the cutting motor。tunneling road-header normally adopt explosion-proof water-cooled electric motors to drive the cutting head, using water spray to strengthen the cooling effect, for improve the ability of continuous overloading and adapt to the complex and volatile cutting load. based on the theory of 2k-h type planetary reducer, this paper design a appropriate 2k-h type planetary reducer which can be use in cutting unit. the design of 2k-h type planetary reducer has optimize the selective gear. keywords：cantilever tunneling machine ；cutting unit ；planet reduction gear70目 录摘 要iabstractii第1章 绪论31.1 设计背景和目的31.2 掘进机的分类31.3 国外悬臂式重型掘进机的发展41.4 国内重型掘进机的发展概况51.5 国内外重型掘进机的发展趋势61.6 ebz-55型掘进机简介71.6.1 产品特点及用途71.6.2 使用环境条件71.6.3 产品型号名称及外形7第2章 总体设计82.1 总体参数82.1.1 截割部92.2 掘进机截割部各组成部分设计92.2.1 截割部92.2.2 装载部112.3 刮板输送机122.4 行走部132.5 机架和回转台132.6 液压系统142.7 电气系统15第3章 截割机构设计163.1 截割头163.2 截割减速器173.3 电动机173.4 悬臂伸缩装置173.5 回转台17第4章 减速器结构设计和校核184.1 减速器概述184.2 减速器级齿轮设计184.2.1 齿轮材料热工艺处理及制造工艺选定184.2.2 减速器原理图194.2.3 确定各主要参数194.2.4 行星齿轮强度验算27第5章 减速器低速级齿轮设计355.1 确定各主要参数355.1.1 齿数确定355.2.1 a-c传动365.2.2 传动365.3 计算几何尺寸375.4 齿轮啮合要素计算385.5 齿轮强度验算385.6 行星齿轮强度验算425.7 减速器其他零件校核505.7.1 输入轴校核505.7.2 轴承校核535.7.3 键的校核54第6章 掘进机的检修及维护保养566.1 机器的日常维护保养566.2 机器的定期维护保养576.3 润滑576.4 液压系统用油586.5 电气59第7章 机器常见故障原因及处理方法597.1 截割部597.2 装运部59第8章 安全保护条件61第9章 安全保护629.1 安装与检查629.2 维护、修理与故障排除639.3 包装及保管63结 论64致 谢65参考文献66第1章 绪论此次设计的掘进机机型适用于截割的煤岩普氏硬度f5，主要适用于煤及半煤岩巷的掘进，亦可用于条件类似的其它非煤矿山及工程巷道的掘进。是普采、综采的采准巷道机械化掘进的主要设备。1.1 设计背景和目的随着煤炭工业的发展。目前我国的矿井设计逐渐采用一井一面布置的采煤方法，其开采强度提高，推进速度增快，从而带来采掘机械化比例失调，采掘矛盾日益彰显。另外对于一些开采年限较长的矿井，易采的中厚煤层资源日益减少，而薄煤层的开采比例逐年增加，在全部采准巷道中,半煤岩巷的比例已经达到25%，但这些巷道中的90%仍旧采用着传统的炮掘作业，劳动强度大，安全性差。目前，我国大部分煤矿使用的主要机型多是二十世纪六、七十年代设计的，这些原有的设计理念逐渐陈旧、零部件可靠性较差、开机率低、维护量大，而且机重偏轻、截割功率小、过断层和截割岩石的能力差，不能适应较复杂煤层的要求。 因此开发研制综合性能好、适应范围广的新型掘进机已经成为当务之急，用于解决掘进机更新换代的问题，缓解采掘矛盾的紧张局面。1.2 掘进机的分类目前国内外研制和使用的掘进机按所掘断面的形状可分为全断面掘进机和分断面掘进机。全断面掘进机通过截割机构的旋转和连续推进，将整个巷道断的煤岩破碎。根据巷道断面的尺寸，把刀具布置于工作机构上，通过刀具破落岩，完成装载、转载、支护等多种工序作业。因其功率大，破岩硬度高、尺寸机重大，主要用于开掘岩石巷道、隧道，掘出的巷道断面形状为圆形。部分断巷道掘进机截割机构的刀具仅能作用于工作面煤岩巷道的局部断面上，为了掘所要求的巷道断面尺寸，破落整个工作面的煤岩，必须依靠截割机构进行多次割，平行于掘进断面的工作面连续移动，刁一能达到整个断面的掘进。部分断面进机主要适用于煤及半煤岩巷道掘进，其工作方式灵活，对巷道的形状和煤岩赋存情况适用性强，外形尺寸和重量小，生产效率高，便于巷道支护，能耗低可以得到矩形、拱形、梯形等多种断面形状的巷道。其可分为悬臂式、冲击圆盘滚刀式掘进机和连续采煤机四种。其中悬臂式掘进机在煤矿中得到普遍的用。悬臂式掘进机的分类6:1.1.1按截割头布置方式的不同可以分为两种: 纵轴式掘进机一截割头的旋转轴线与悬臂的轴线相重合,横轴式掘进机一截割头的旋转轴线与悬臂的轴线相垂直2按截割对象可分为三种:3煤巷悬臂式掘进机一截割的煤岩硬度f4;(1)岩巷悬臂式掘进机一截割的煤岩硬度f8。(2)按机器的驱动方式可分为两种:(3)电力驱动悬臂式掘进机一由电动机驱动机构的运动;电一液驱动悬臂式掘进机一由电动机和液压共同驱动机构的运动。1.3 国外悬臂式重型掘进机的发展国外掘进机的发展最早在19世纪70年代，英国为了修建海底隧道，第一次生产并使用了带有截齿的旋转式截割机构的掘进机，由于设计上有很多缺陷，并没有得到广泛的应用。直到1949年匈牙利制造出fz型悬臂式掘进机，此后英、德、日等国相继开始对掘进机进行研制和开发。1956年前苏联在匈牙利f4型掘进机的基础上，研制开发出nk一3型掘进机，从而形成了集截割、装运和行走于一体的掘进机雏形;随着掘进机适用范围的扩大，到上世纪80年末期半煤岩掘进机的设计已经非常成熟，切割能力有很大提高，机重达到50t左右，可靠性也大幅度提高，并开始向重型掘进机发展;从80年代末至今，重型掘进机进一步发展，截割硬度达到了100mpa，机重达到70t，采用了高科技技术，功能更加完善，并出现了集切割与支护操作的掘锚综合机组，大幅度提高了巷道的掘进速度。目前国外生产悬臂式掘进机的公司主要有奥地利的奥钢联、前苏联的雅西诺瓦斯克机械制造厂、英国的anderson公司和dosco公司、德国的阿特拉斯科普柯一埃可霍夫掘进机技术公司(atlaseopeo一eiek一hoffroadheadingtechbiegmbh简称ac一e)和威斯特伐利亚吕恩公司、日本三井三池制作所等。这些公司生产出来的掘进机工作稳定性好、适用范围大、适应坡度逐步增大、安全性高、掘进断面增大、功能性多、先进的自控技术、截割能力增强，代表了国外掘进机的发展特点和技术现状”这些公司典型的掘进机机型如下表1:1.4 国内重型掘进机的发展概况20世纪60年代我国对悬臂式掘进机的研制和应用，最初以nk一30小功率掘进机为主，通过消化和改进多种小型掘进机，于1975年由太原煤研所等单位并由佳木斯煤矿机械有限公司生产出中国第一台自行研制的掘进机一五入了一30型掘进机。由于当时条件的限制，只能定型生产几种机型的掘进机，却为我国以后自行研制悬臂式掘进机奠定了技术基础。80年代初期，为适应煤巷的需要，从国外引进了am一50型、s一100型两种具有代表性的掘进机机型，对发展我国综掘机械化起到了重要作用。通过国内外的合作，提高设计水平，使我国自行设计了多种悬臂式掘进机。“八五”后期由煤科总院太原分院与佳木斯煤矿机械有限公司共同研制出石丑了一160重型掘进机，并在井下试验成功。为了加快我国重型悬臂式掘进机的发展，积极研制开发综合机械化掘进装备，于1998年由佳木斯煤矿机械有限公司承担了ebz200m重型掘进机的研制，并在岩石硬度为f=6一7的半煤岩中获得试验成功。在进入“九五”后期以后，我国开展了对重型掘进机的研发，通过产学研联合开发，重型掘进机的设计和制造水平已相当先进。重型掘进机已进入快速发展阶段，并先后生产出ebz160、ebz200、ebz23o、ebz300等重型掘进机，在半煤岩和岩巷巷道中得到广泛应用。2009年由凯盛重工有限公司、安徽理工大学、国投新集能源股份有限公司协作研发的五召2255重型硬岩掘进机在淮南矿业集团丁集矿和国投新集煤矿获得工业性试验成功，填补了国内煤机产品的空白。在我国的大型煤矿中，除了煤巷需要掘进外，还有大量的全岩和半煤岩巷道需要掘进，因此，采用重型化、大功率、大质量的重型掘进机为主。国内主要有万召2200(万)、ebz23o、五召2255、ebz26o、ebz300、甜2318等重型掘进机机型。 目前，我国重型掘进机一般应用于岩石分化大、节理发育好的情况，硬度在f=6一8之间的岩巷巷道掘进，机重约60一125t、总功率290一624k砰，月进尺在150以上。当截割岩石硬度f8时，不仅截齿磨损比较大，而且掘进机的截割效率低、设备消耗大;同样，即使截割节理发育不好，岩石硬度f6的岩巷巷道消耗也很大，设备利用率也很低。目前我国从事悬臂式重型掘进机设计生产的主要有煤炭总院太原研究院、上海研究院、天地上海分公司、凯盛重工有限公司、佳木斯煤矿机械有限公司等。主要系列为ebj系列型、ebz系列型、s系列型等。我国对重型掘进机的研制工作虽然取得了一定的成效，在吸收国外技术的同时，积极创新，设计水平不断提高，主要表现在机器的性价比较高、造型简洁、结构比较紧凑、机器重心降低、元件性能及安全保护更加完善。但是与其他先进国家还是存在一定的差距，比如掘进机总体性能参数偏低、缺乏完整的设计理论依据、基础研究方面也较薄弱、没有建立适合我国煤矿巷道地质条件的截割、装运及行走部的载荷谱，计算机动态仿真方面还处于起步阶段;整机的可靠性、遥控技术、工况的检测、截割方式、故障的诊断等核心技术方面有待于提高1.5 国内外重型掘进机的发展趋势结合国内外悬臂式掘进机的使用情况，可以总结出悬臂式重型掘进机具有以下发展趋势（l)研究新型刀具，改善截割技术。为了提高掘进机截割岩石的能力，需要对截割刀具进行深入的研究，大量试验表明，制约重型硬岩掘机的主要因素是截齿，截齿的好坏与使用寿命的长短直接影响掘进机的经济性，应努力改善刀具的外形结构，采用新材料，使刀具传递给岩石得力达到最大值。研究新的截割技术或破岩方法，目前很多国家采用高压水射流辅助切割，这样在掘进机的截割过程中，不但降低了截齿的温度，而且也降低了粉尘的生成量、提高了截齿的截割能力、降低了截齿的消耗。（2)采用矮型化、紧凑化设计，提高工作稳定性和可靠性。针对掘进机在工作过程中地质条件复杂多变，使截割机构承受冲击载荷，由于工作臂长度的限制，截割反力比较大，机器工作不稳定。同时空间小、环境也比较恶劣，对机器的维修也不方便。因此，要采用矮型化、紧凑化的设计、先进的制造技术、完善的维护方式，并在掘进机的两侧增设稳定器，从而提高掘进机的可靠性和稳定性。（3)应用高科技，发展自动控制技术。采用计算机进行优化设计，完善激光导向、遥控操作、各功率自动调节、截割断面的监控系统和工况检测及故障诊断系统，通过对电压、油压、温差、油液污染等的监测，对机组的运行状况进行监控，保证机器在最佳状态下工作，从而及早发现故障，并尽快排除，缩短停机时间，从而延长掘进机的使用寿命，提高生产率。目前，研制全自动无人操作值守掘进机是各国更大的前景目标。（4)发展掘锚机组，实现巷道快速掘进。传统的掘进机不能满足支护作业与掘进作业的同步，这是制约掘进技术发展的关键，降低了掘进效率。集切割、装运、行走、锚杆支护、机载、除尘等功能为一体的掘锚机组，既能实现巷道的快速掘进，又能安装锚杆、支护顶板和侧帮，一次成巷大大提高了掘进速度和工作效率所以掘锚机组是实现巷道快速掘进实现高产高效工作面比较理想的作业方式。1.6 ebz-55型掘进机简介1.6.1 产品特点及用途ebz55 掘进机是集连续切割、装载运输和行走于一体的综合掘进设备，该机适用于煤岩硬度5的煤巷或半煤岩巷以及软岩的巷道掘进，截割岩石最大抗压强度可达50mpa。该机采用了电气和液压混合传动方式，操作简便、可靠，运转平稳。机器配有内外喷雾，可有效地抑制截割产生的粉尘，改善工作环境。ebz55 掘进机属于悬臂式纵向截割断面的掘进机，有提高机器稳定性的支撑装置，第一运输机和铲板部均采用低速大扭矩液压马达直接驱动，减少故障环节，行走部采用液压马达驱动，刮板链采用弹簧与丝杠组合的涨紧装置，电气系统采用集成电路控制。1.6.2 使用环境条件ebz55掘进机在下列条件下可正常工作(1). 海拔不超过2000m；(2). 环境温度-20+40；(3). 周围空气相对湿度不大于90%(+25)；(4). 在有. 无长期连续漏水的地方；(8). 污染等级：3级；(9). 安装类别：iii类；瓦斯、煤尘后其他爆炸性气体环境矿井中；(5). 与垂直面的安装斜度不超过16；(6). 无破坏绝缘的气体或蒸汽的环境中；1.6.3 产品型号名称及外形产品型号、名称为ebz-55型掘进机，外形参见图l。产品ebz-55的含义。1-截割部 2-装载部 3-刮板输送机 4-机架和回转台 5-履带行走部 6-油箱 7-操作台 8-泵站 9-电控箱 10-护板总成 图1 ebz-55型掘进机第2章 总体设计2.1 总体参数机 长 7.4m机 宽 2m机 高 1.5m地 隙 250mm截割卧底深度 240mm接地比压 0.14mpa机 重 15.6t总功率 190kw可经济截割煤岩硬度 60mpa可掘巷道断面 918m2最大可掘高度 3.5m最大可掘宽度 4.2m适应巷道坡度 160机器供电电压 660l140v2.1.1 截割部电动机 型号 ybus3-55 功率 125kw 转速 1470 r/min截割头 转速 46 r/min截齿 镐形最大摆动角度 上 420下 3l0左右各3902.2 掘进机截割部各组成部分设计2.2.1 截割部截割部又称工作机构，结构如图2所示，主要由截割电机、叉形架、二级行星减速器、悬臂段、截割头组成。 1-截割头 2-悬臂段 3-二级行星减速4-齿轮联轴节 5-叉形架 6-截割电机 7-电机护板 截割部为二级行星齿轮传动。行星减速器结构如图3所示，由125kw的水冷电动机输入动力，经齿轮联轴节传至二级行星减速器，经悬臂段，将动力传给截割头，从而达到破碎煤岩的目的。图2 ebz55截割机构 整个截割部通过一个叉形框架、两个销轴铰接于回转台上。借助安装于截割部和回转台之间的两个升降油缸，以及安装于回转台与机架之间的两个回转油缸，来实现整个截割部的升、降和回转运动，由此截割出任意形状的断面。图3 二级行星减速器2.2.2 装载部装载机构包括装载部件和铲板两部分。掘进机的装载部件有双环形刮板链式、螺旋式、耙爪式和星轮式等几种，由于受煤岩块度大小等因素的影响，该执行元件受载荷冲击较大，工作环境恶劣。目前通常采用两种装载方式:即星轮式和蟹爪式。蟹爪式装载机构是普遍采用的一种型式，属于四连杆机构，其基本形式有曲柄、摇杆和曲柄导杆机构，左右两蟹爪以180的相位交替工作，两者尖端的运动轨迹为双腰形曲线。本次设计是采用的铲板。如图2.1所示：装载部安装于机器的前端。通过一对销轴和铲板的左右升降油缸铰接于主机架上，在铲板油缸的作用下，铲板绕销轴上下摆动。当机器截割煤岩时，应使铲板前端紧贴底板，以增加机器的截割稳定行。 图2.12.3 刮板输送机刮板输送机结构如图2.2，主要由机前部、机后部、驱动装置、边双链刮板、张紧装置和脱链器等组成。是一种有挠性牵引机构的连续运输机械。 图2.2刮板输送机结构刮板输送机位于机器中部，前端与主机架和铲板铰接，后部托在机架上。机架在该处设有可拆装的垫片，根据需要，刮板输送机后部可垫高，增加刮板输送机的卸载高度。刮板输送机适用于煤炭倾斜角不超过25的才没工作面，但对于以兼作采煤机运行轨道与机组配合的刮板输送机，当工作面倾斜角超过10时，要采取防滑措施，在采煤工作面的下顺和联络眼，也可以使用刮板输送机。2.4 行走部履带行走部是悬臂式掘进机整机的支承座，用来支承掘进机的自重、承受切割机构在工作过程中所产生的力，并完成掘进机在切割、装运及调动时的移动。履带行走机构包括左右行走机构、并以掘进机纵向中心线左右对称。履带行走机构包括导向轮、张紧装置、履带架、支重轮、履带链及驱动装置等部件。当驱动轮转动时，与驱动轮相啮合的履带有移动的趋势。但是，因为履带下分支与底板间的附着力大于驱动轮、导向轮和支重轮的滚动阻力，所以履带不产生滑动，而轮子却沿着铺设的滚道滚动，从而驱动整台掘进机行走。掘进机履带行走机构的转弯方式一般有2种： 一侧履带驱动，另一侧履带制动；两侧履带同时驱动，但方向相反。现在设计将支重轮作成和机架一体的结构，这样的结构简单，而且在井下的环境中它比支重轮可靠性能更高。由于没有了支重轮，所以履带的磨损比较严重，要采用更好的耐磨合金钢。掘进机部在掘进作业时。它承受切割机构的反力、倾覆力矩及动载荷。腰带机构的设计对整机正常运行、通过性能和工作稳定性具有重要作用。履带机构设计要求：具有良好的爬坡性能和灵活的转向性能；两条履带分别驱动，其动力可选用液压马达或电动机；履带应有较小的接近角和离去角。以减少其运行阻力；要注意合理设计整机重心位置。使履带不出现零比压现象；履带应有可靠的制动装置，以保证机器在设计的最大坡度工作不会下滑。其示意图见图2.32.5 机架和回转台机架是整个机器的骨架，它承受来自截割、行走和装载的各种载荷。机器中的各个部件均用螺栓、销轴及止口与机架联接，机架为组焊件。回转台主要用于支承，联接并实现切割机构的升降和回转运动。回转台座在机架上，通过大型回转轴承用于止口、36个高强度螺栓与机架相联。工作时，在回转油缸的作用下，带动切割机构水平摆动。截割机构的升降是通过回转台支座上左、右耳轴铰接相连的两个升降油缸实现的。 图2.3履带行走机构2.6 液压系统液压系统是由若干液压元件与管路组合起来能完成一定动作的整体。液压系统一般由动力机构、操纵机构、执行机构、辅助装置和液压油组成。动力机构，也就是通常说的主油泵,是把机械能传给液体，造成液体压力能的机构。操纵机构，是控制和调节液压油的压力、流量及方向，以满足机器的工作性能要求，并实现各种不同工作循环的机构。常用的液压元件是控制油液的流量、压力、流动方向的流量控制阀、压力控制阀及方向控制阀，以满足系统所要求的运动规律和运动参数。辅助装置，是为了改善液压系统的工作条件、确保液压系统正常工作所必须的辅助部件,包括过滤器、油箱、管路、蓄能器和冷却器等。执行机构，是把油液的压力能转化为机械运动能，输出到机器工作部件上去的机构。应用在巷道掘进机液压系统中的执行机构，可分为两类。一类是具有往复运动的液压缸，通过铰链连结组成摆缸机构；另一类是具有旋转运动的油马达，作为掘进机部分组件的动力源。采用这两类执行机构的液压系统，通常称为油泵-油缸系统和油泵-油马达系统。xk15型巷道掘进机借助于油泵-油缸系统，可实现截割机构的推进、升降和回转运动；装载机构铲板的升降和回转运动；转运机构卸载断的升降和回转运动；机体的支撑起重。巷道掘进机在井下存在大量煤尘、岩粉和污水的恶劣条件下工作；地质条件复杂多变；工作面的空间很小；掘进机的调动较困难；掘进工作的工序衔接对掘进效率影响很大，所有这些因素，都对巷道掘进机的工作适应性和可靠性提出了较高的要求。因此巷道掘进机的液压传动系统应满足以下主要要求：2） 液压传动系统的工作可靠性要高。2） 要有灵敏的过载保护装置，以防止掘进机和液压元件的损坏。2） 要能适应负载变化大的特点，过载能力高。同时要易于无级调速。2） 传递功率要大，结构紧凑，重量轻。2） 控制方式简便集中，便于使用、维护和检修。掘进机液压系统图如图2.4所示：2.7 电气系统电气系统由前级馈电开关、kxj250/1140eb型隔爆兼本质安全型掘进机用电控箱、czd14/8型矿用隔爆型掘进机电控箱用操作箱、xefb36/150隔爆型蜂鸣器、dgy60/36型隔爆照明灯、la8101型隔爆急停按钮、kdd2000型瓦斯断电仪以及驱动掘进机各工作机构的防爆电动机和连接电缆组成。图2.4掘进机液压系统第3章 截割机构设计3.1 截割头截割头是掘进机上直接切割破碎煤岩的旋转部件，其形状、尺寸和切齿的排列分布方式对掘进机的工作性能都有很大的影响。切割头主要由截割头体，旋转叶片和截齿座等组成。在截齿座里装有截齿，叶片（或头体）上焊有安装内喷雾嘴用的喷嘴座。截割头体有横轴式和纵轴式两种，本次设计的截割头体为纵轴式截割头体，如图3.2所示。纵轴式截割头（图3.2）的头体为组焊式结构，在头体上焊有截齿座和喷嘴座，头体内设有内喷雾水道，截割头通过见与减速器的输出轴相联结。截割头有球形、球柱形、球锥形和球锥柱形四种形式，本次设计的是球柱形球体直图3.2 截割头径为840mm，柱形352mm420mm420mm。截齿的分布方式为对截齿、截割头乃至整机的影响都比较大。纵轴式截割头的截齿均按螺旋线方式分布在头体上，螺旋线一般有2-3条。截距对截割效果有较大的影响，较大的截距可以增加单齿截割力，但截齿的磨损也会相应增大，因此两者应兼顾。在选择截距时，还应考虑到截割头上不同部位的截齿所受的负荷不同有所区别，力求个截齿的负荷均匀，以减小冲击载荷和截齿的磨损。掘进机所采用的截齿和采煤机一样有扁形和锥形两种。在截割硬岩时锥形截齿的寿命比扁形长，本次采用的是扁形（半煤岩）。3.2 截割减速器作时应承受较大的冲击载荷，因此要求减速器的可靠性高，过载能力大；其箱体作为悬臂的一部分，应有较大的刚性；联结螺栓、螺钉应有可靠的防松装置。本次采截割减速器的作用是将电动机的运动和动力传递到截割头上。由于截割头工用的传递形式为2k-h二级行星传动。3.3 电动机为实现较强的过载能力，适应复杂多变的截割载荷，并利用喷雾水加强冷却效果，悬臂式掘进机多采用防爆水冷式电动机来驱动截割头。根据所给设计要求（截割功率：125kw、额定电压：1140/660v）选用ybk2序列煤矿井下防爆电动机。机座号为315m。3.4 悬臂伸缩装置掘进机掘进时，截割头切入煤岩的方式一种是利用行走机构向前推进，使截割头切入，这种方式的截割头不能伸缩，结构比较简单，但行走机构移动频繁；另一种是截割头悬臂可以伸缩，一般利用液压缸的推力使截割头沿悬臂上的导轨移动，使截割头切入煤壁，履带不需要移动。有内伸缩和外伸缩两种，本次设计采用的是内伸缩形式。内伸缩悬臂主要由花键套内外伸缩套，保护套主轴等组成。截割减速器的输出轴上连接有内花键套，主轴右端开有花键槽，并插入花键套内。主轴右端通过花键和定位螺钉与截割头相连接，使减速器的输出轴驱动截割头旋转。保护套和内伸缩套同截割头相连接，但不随截割头转动。外伸缩套则和减速器箱体相连接。推进液压缸的前端和保护套相连接，后端和电动机相连接，并在其作用下，保护套带动截割头、主轴和内伸缩套相对于外伸缩套前后移动，实现悬臂的伸缩。这种悬臂结构尺寸小，移动部件的重量轻，移动阻力小，有利于机器的稳定。但需要较长的花键，加工较难，结构也比较复杂。3.5 回转台回转台是悬臂支撑机构中的主要部件，位于机器的中央。它连接左右履带架，支撑悬臂，实现悬臂的回转、升降运动，承受着复杂的交变冲击载荷。回转台同时也是一个将悬臂工作机构和其他机构（装载、行走机构）相连得连接部件，其机构是否合理，对机器的性能、可靠性、整体结构和高度尺寸有重大影响。对回转台有如下基本要求：1 承载能力大，耐冲击振动；2 惯性小，运动平稳，噪音低；3 机构紧凑，高度尺寸小4 回转力矩变化小第4章 减速器结构设计和校核4.1 减速器概述减速机构是用来让截割电机的速度减小，增大扭矩的，本次设计的截割机构的减速机构是采用直联电动机的方式，考虑到要采用有限的空间布置，就选用2k-h型减速器。该减速器如图4.1所示. 其结构特点是：内齿圈固定，太阳轮围绕中心轴旋转，行星轮围绕行星轮轴旋转，为2k-h传动。在机械传动中，它已经获得了较为广泛的应用。2k-h传动的传动比范围为=20500，其传动效率为0.80.9。4.2 减速器级齿轮设计4.2.1 齿轮材料热工艺处理及制造工艺选定太阳轮和行星轮材料为20crni2mo,表面渗碳处理，表面硬度为57hrc。实验齿轮齿面接触疲劳强度为实验齿轮齿根弯曲疲劳极限：太阳轮行星轮齿形为渐开线直齿。最终加工为磨齿，精度等级为7级。内齿圈的材料为42crmo，调质处理，硬度为262-302hbs实验齿轮的接触疲劳极限实验齿轮的弯曲疲劳极限齿形的最终加工为插齿精度等级为7级4.2.2 减速器原理图a-高速级太阳轮 b-高速级内齿轮 c-高速级行星轮a1-低速级太阳轮 b1-低速级级内齿轮 c1-低速级行星轮 图4.1 2k-h行星减速器传动示意图4.2.3 确定各主要参数减速器设计确定各主要参数（1) 高速级传动部 减速器的总传动比令低速级传动比固定高速传动比行星轮数目 查表以及根据传动比，取载荷不均衡系数高速级采用太阳轮浮动和行星浮动的均载机构，取太阳轮齿数， 取内齿圈齿数行星轮齿数齿轮模数和中心距a按照推荐公式计算太阳轮分度圆直径： 式中 代入 模数， 取则 则取 a = 125 mm b = 65 mm计算变位系数传动啮合角因为 所以变位系数和中心距变动系数齿顶降低系数分配变位系数：查设计手册， 传动因啮合角为 式中 代入 所以变位系数和中心距变动系数齿顶降低系数分配变位系数：因所以， 几何尺寸计算分度圆直径 齿顶圆直径 齿根圆直径 基圆直径 齿顶高系数：太阳轮、行星轮- 内齿轮 顶隙系数：太阳轮、行星轮 内齿轮代入上组计算公式计算如下：太阳轮 行星轮 内齿轮 齿轮啮合要素计算a-c传动端面重合度顶圆齿形曲率半径 齿轮强度验算齿轮强度验算公式按第二版机械传动手册相关公式进行传动太阳轮啮合强度验算确定计算负荷名义转矩名义圆周力（1）应力循环系数式中 （2）接触强度计算a. 使用系数 根据对磨机使用的实测与分析，查表取b. 动载系数 查表先计算传动精度,对于太阳轮，,算得 故取c. 齿轮载荷分布系数、 对于计算的齿轮查表得, 故取,而,故得小齿轮结构尺寸系数，所以，固按公式得 式中是由公差表差得7级精度齿轮的齿向误差。取 则计算啮合刚度：由于，所以,又，,， 算得则由公式算得式中d. 齿间载荷分布系数、 由公式取，查表 计算出,故取 同样可以计算出e. 节点处计算接触应力基本值式中 式中 直齿轮，查表取 又有 ，得到又有 则得到f. 计算接触应力查表得到： g. 许用接触应力式中 ，因,取()-润滑油膜系数，查表取（）=0.92，则有：h. 接触强度计算安全系数 （3）弯曲强度计算a. 系数,这些在上面已经算出。b. 齿根应力基本值式中 前面已经给出，齿形系数按照如下公式计算其它系数：则有：c. 许用齿根应力式中 ，; ，； ，； ，； ，； ，。则有：d. 弯曲强度计算安全系数4.2.4 行星齿轮强度验算（1）确定计算负荷名义转矩名义圆周力1. 应力循环系数 其中 （2）接触强度计算a. 使用系数 根据对磨机使用的实测与分析，查表取b. 动载系数 查表先计算传动精度,对于太阳轮，,算得故取c. 齿轮载荷分布系数、 对于计算的齿轮查表得, 故取,而,故得小齿轮结构尺寸系数，所以，查齿轮公差，则有固按公式得 式中是由公差表差得7级精度齿轮的齿向误差。取 则计算啮合刚度：对于内齿轮 ,又，,，算得则由公式算得式中d. 齿间载荷分布系数、 由公式取，查表 计算出,故取 同样可以计算出e. 节点处计算接触应力基本值式中 ，查表取 又有 ，得到又有 则得到 f. 计算接触应力查表得到： g. 许用接触应力式中 ，因,取()-润滑油膜系数，查表取（）=0.85，则有：h. 接触强度计算安全系数 （3）弯曲强度计算e. 系数,这些在上面已经算出。f. 齿根应力基本值式中 前面已经给出，齿形系数按照如下公式计算其它系数：则有：g. 许用齿根应力式中 ，; ，； ，； ，； ，； ，。则有：h. 弯曲强度计算安全系数 c-g传动 此段仅列出相啮合的内齿轮啮合强度计算过程，行星轮的强度较高，故计算从略。（1）确定计算负荷名义转矩名义圆周力应力循环系数式中 接触强度计算 使用系数 根据对磨机使用的实测与分析，查表取 动载系数 查表先计算传动精度,对于太阳轮，,算得 故取 齿轮载荷分布系数、 对于计算的齿轮查表得, 故取,而,故得小齿轮结构尺寸系数，所以，固按公式得 式中是由公差表差得7级精度齿轮的齿向误差。取 则计算啮合刚度：由于，所以,又，,，算得则由公式算得 式中 齿间载荷分布系数、 由公式取，查表 计算出,故取 同样可以计算出 节点处计算接触应力基本值式中 式中 直齿轮，查表取 又有 ，得到又有 则得到 计算接触应力查表得到： 许用接触应力式中 ，因,取()-润滑油膜系数，查表取（）=0.92，则有： 接触强度计算安全系数 弯曲强度计算系数,这些在上面已经算出。 齿根应力基本值式中 前面已经给出，齿形系数按照如下公式计算其它系数：则有： 许用齿根应力式中 ，; ，； ，； ，； ，； ，。则有： 弯曲强度计算安全系数第5章 减速器低速级齿轮设计5.1 确定各主要参数5.1.1 齿数确定（1) 低速级传动部 减速器的总传动比令低速级传动比固定高速传动比行星轮数目 查表以及根据传动比，取载荷不均衡系数高速级采用太阳轮浮动和行星浮动的均载机构，取（2）太阳轮齿数，取（3）内齿圈齿数（4）行星轮齿数取(5)模数和中心距a 取 m = 7mm 则取 a=128mm b=100mm（6） 计算变位系数5.2.1 a-c传动啮合角因为 所以变位系数和中心距变动系数齿顶降低系数分配变位系数：因为所以取则， 5.2.2 传动啮合角因为 式中所以变位系数和中心距变动系数齿顶降低系数分配变位系数：查设计手册， 5.3 计算几何尺寸分度圆直径 齿顶圆直径 齿根圆直径 基圆直径 齿顶高系数：太阳轮、行星轮- 内齿轮 顶隙系数：太阳轮、行星轮 内齿轮代入上组计算公式计算如下：太阳轮 行星轮 内齿轮 5.4 齿轮啮合要素计算a-c传动端面重合度顶圆齿形曲率半径 5.5 齿轮强度验算齿轮强度验算公式按第二版机械传动手册相关公式进行。传动太阳轮啮合强度验算确定计算负荷名义转矩名义圆周力（1）应力循环系数式中 （2）接触强度计算i. 使用系数 根据对磨机使用的实测与分析，查表取j. 动载系数 查表先计算传动精度,对于太阳轮，,算得 故取k. 齿轮载荷分布系数、 对于计算的齿轮查表得, 故取,而,故得小齿轮结构尺寸系数，所以，固按公式得 式中是由公差表差得7级精度齿轮的齿向误差。取 则计算啮合刚度：由于，所以,又，,， 算得则由公式算得式中l. 齿间载荷分布系数、 由公式取，查表 计算出,故取 同样可以计算出m. 节点处计算接触应力基本值式中 式中 直齿轮，查表取 又有 ，得到又有 则得到n. 计算接触应力查表得到： o. 许用接触应力式中 ，因,取()-润滑油膜系数，查表取（）=0.92，则有：p. 接触强度计算安全系数 （3）弯曲强度计算i. 系数,这些在上面已经算出。j. 齿根应力基本值式中 前面已经给出，齿形系数按照如下公式计算其它系数：则有：k. 许用齿根应力式中 ，; ，； ，； ，； ，； ，。则有： l. 弯曲强度计算安全系数5.6 行星齿轮强度验算（1）确定计算负荷名义转矩名义圆周力2. 应力循环系数 其中 （2）接触强度计算i. 使