连续式装煤机的设计

ZMY100M/45 连续式装煤机设计11、前言11 课题的来源及意义随着现代科技的不断发展、进步，矿用机械的科技水平也有了进一步的提高。连续型履带式装煤机就是近几年发展起来的新型矿用装煤机械，主要用于煤矿井下的坡度不大于16 o 的煤及半煤岩巷道中作业。连续型履带式装煤机适用于煤矿炮掘工作面、地面煤场的矿物装载、转运和露天煤矿开采。ZMY100/45M 连续型履带式是集装载、运输、行走于一体的全液压装载设备。可进行连续的作业，还可与矿车、刮板输送机和带式输送机配套使用。即可在有瓦斯、煤尘或其他爆炸性混合气体的巷道中作业使用，也可用于地面煤场做装载和露天煤矿开采。由于露天煤业具有生产效率高、开采成本低、安全性高、全部机械化开采的特点，因此露天煤业得到了蓬勃发展，霍林河 、伊敏、元宝山、准格尔和平朔已是我国建立的五大露天煤矿基地，而连续型履带式装煤机是露采的重要设备之一，目前我国煤矿煤巷掘进装载机械化水平还较低，因而该机组具有较大的推广应用前景；特别是该机功能齐全它能保证机器工作安全性，可在煤及瓦斯突出和瓦斯突出危险区安全使用，故完全可替代耙斗装载机。按目前市场预测年需量约 100 台。连续型履带式装煤机操纵灵便，具有良好的适应性和过载保护能力；机载电气起动器具有多项保护功能和显示。除必备功能外还设有开机预警，前后照明，装、卸载点喷雾降尘，液压系统可为液压锚杆铝机提供动力源等。在矿山生产过程中，采掘作业循环包括钻孔、爆破、通风、装载和运输等工序，其中装载工做最繁重、费时间最多，对采掘生产率的影响很大，是采掘工作中最重要的一个环节。据统计，在掘进工作循环中，消耗于这一工序上的劳动量，占掘进循环总劳动量的 4070%，时间一般占总循环时间的3040% 。在井下回采工作中，装载作业也占很大的比重。所以就需要装载机械配套使用，来解决这一问题。装煤机的出现对解决装煤问题有很大的帮助。12 装煤机种类及各自优点 装煤机按作业过程的特点分为间歇动作式和连续动作式两大类。间歇式的主要有耙斗式、后卸式、侧卸式和铲斗式装煤机等；连续动作的有星轮式、扒爪（蟹爪）式、立爪式、扒立爪式和振动式装煤机等。现就几种典型的装煤机做简单的介绍。一、耙斗式装煤（岩）机该机适用于矿山平巷和倾角 30以下的斜井巷道和拐弯巷道，也适用于巷道断面 816 平方米的双轨道巷道，装载能力一般为 15200m3/h，配以矿车或箕斗进行装煤( 岩) 。按驱动方式可分为电动、气动和液动。按装载方式分为料槽式、刮板装载ZMY100M/45 连续式装煤机设计2机式。按行走方式分为轨轮式、履带式和雪橇式。工作时，用于平巷中，耙斗斗齿插入物料的耙角一般为 500550 用于倾角小于 20斜井时，耙角约为 6575；用于倾角大于 20斜井时，耙角约为 7075。特点：耙斗式装岩机，适用性强，具有良好的工艺性。能进行平行作业，打眼和装岩两道工序可以同时进行。价格低、装载效率高。缺点：使用耙斗装岩机的工作面一般很杂乱且具有较大的人工辅助工作量，装岩机及调车盘的移动也费时费力。该机不能与先进的液压钻车相配套，造成钻眼机械化程度不高，钻眼工序劳动强度大。耙爪装在装煤机铲板的两侧，由于铲板的尺寸小，安装空间的限制，考虑到结构紧凑，运动轨迹理想，机构不出现死点三方面因素，将耙爪机构设计成由四杆机构转化 的具有直线导槽的耙爪机构。机构运转平稳，耙爪装载能力强。二、连续式装煤机该机式一种集装载、运输、行走于一体的全液压装载设备。主要用于煤矿井下在坡度不大于 16的煤及半煤岩巷道中工作，可与矿车、刮板运输机和带式运输机配套使用。也可以用于地面煤场做装载。适合在又瓦斯、煤尘或其他爆炸性混合气体的巷道中作业，也适用于其他工程巷道中。一般生产能力为200t/h该机特点：装载部采用液压马达直接驱动，取消了装载部的减速器，使装载部结构紧凑，布置方便，减少了故障。星轮式机构零件数少，制造工艺简单，成本低，维修方便，由于转速恒定，工作状态具有连续性，冲击载荷相对较小，可靠性提高，装载能力大。缺点：铲板宽度部、不允许改变，当煤岩装载条件差或有水时，装载能力会下降，适用能力差。三、铲斗装煤（岩）机该机适用于有瓦斯、煤尘爆炸危险的矿井中掘进平巷时进行装煤（岩）要求巷道的高度不小于 2.5m，宽度在 3m 以上。用于中小断面巷道掘进的装载作用，生产能力一般为 15140m 3/h。按装卸方式不同分为后卸式、前卸式和侧卸式三种。后卸式和侧卸式使用较多，按装载方式分为直接装载和带装载机式两种，煤矿主要使用直接卸载式。前者体积小、机动灵活，使用方便。后者装载机下方可容纳大吨位矿车。该机结构主要由行走机构、提升机构、回转机构、工作机构、操纵机构、电气机构等组成。这种机型研制较早、使用广泛。其工作机构多为气动和振动。缺点：噪声大，装载宽度受到限制，装载宽度以外的煤，要靠手工清理、劳动强度大；装载方式多为抛卸式，装载动作耗能多，且为间歇装载，效率低。这种机械的工作原理不够合理，调车、铺轨等辅助作业多，所以国内外这类装载机的发展处于停滞状态。四、侧卸式装煤机ZMY100M/45 连续式装煤机设计3该机主要用于矿山平巷和倾角 18以下的斜巷，适合低矮巷道中使用，以及其他矿山工程中铲装破落的松散岩石，也可作为材料和设备的短途运输设备。侧卸式装载机适用的巷道断面，取决于机器自身的最大宽度、卸载时的最大高度以及配套设备，与刮板输送机等转载设备配套使用，最小适用断面约为6 平方米，与矿车配套时，巷道断面不小于 10 平方米。按行走驱动方式分为气动、电动和电液动三种，按铲斗臂的结构形式分为固定斗臂、伸缩斗臂和摆动斗臂，大多数侧卸式装岩机采用固定式斗臂结构。该机特点：铲斗容量大，装岩效率高，调动灵活，耗能少装载宽度不受限制，能适应底板的高低不平，并能产生较大的推力，可以装岩不留死角，铲斗的升降和翻转行程较短，有利于提高生产率，安全可靠，铲斗可用于处理危石、安装锚杆和运转材料，实现一机多用。制造简单、成本低，维修方便，应用范围广。五、蟹爪（扒爪）式装煤机该机主要用于巷道掘进中装载爆落的煤岩，装载能力一般为 35200m3/h,适用于断面 5 平方米、高度 1.3m 以上、倾角小于 12的巷道中，不适合装载中硬以上的岩石。该机特点：能够连续装载，生产效率高，机器高度低，履带行走机构灵活，装载面宽。装岩块度在 100mm 以内时，机器的装载效率最高，煤岩块度不能超过 300mm，否则会影响机器的生产效率。 该机缺点：虽然装煤块效果好，但岩石过硬蟹臂容易折断，可靠性差，属于上世纪 70 年代的技术。装硬岩时运输机常被卡住，式刮板变形弯曲、链条崩断或扒爪曲柄轴因漏进岩粉而过早磨损。扒爪装煤机按转载运输机形式分为整体式（多为刮板输送机）和分段式（前段是多为刮板输送机，后段多为带式输送机）两种。1.3 装载机发展过程、发展方向和趋势：由于装载作业的工作环境恶劣，任务繁重，机器的有效利用率较低，生产不高，还有很大部分繁重的手工劳动，所以，如何有效提高现有的装载机械的生产能力，缩短装载作业时间，提高装载作业的机械化程度，研制并推广新的高效的先进装载机械，无疑对加快采掘速度，提高采矿生产效率，降低成本，改善劳动条件，有着很重要的作用。装载作业是整个采掘过程中最繁重、最费工时的工序。装载机械化的水平，将直接影响采矿生产效率和矿石的开采成本，也关系到工人的劳动强度、作业条件及安全。世界各国都很重视井下矿用装载机的研究和发展。20 世纪初，美英等国开始使用装载机代替手工作业，50 年代，装载机以大量推广并发展成若干品种。比如：后卸式装载机和扒爪装载机。70 年代后，随着巷道断面的增大，侧卸式装载机迅速发展。国外发展较早，种类很多，有 17 种基本类型，近 5000 多种型号及规格。ZMY100M/45 连续式装煤机设计4广泛使用的有 15 种形式，大致有蟹爪式、铲斗式、耙斗式、星轮式、滚筒式等。近年来大都集中发展耙斗式、铲斗后卸式、侧卸式及星轮式。德国是生产装载机械的主要国家。沙土基打（salzgiter）公司的侧卸式装煤（岩）机品种最多，共 16 种，有气动系列、EL 系列电动系列、TL 电动伸缩系列，其最大斗容量 1.8 立方米，最大卸载高度 2m，该公司还生产 7 种规格的HL、EL 系列铲斗式装载机；日本生产铲斗式装（煤）岩机较多，有 13 个系列45 种规格。太空机械株式会社生产的太空型装岩机有500、600、700、800、950 系列 14 个规格；英国以生产扒爪式装载机最多，计39 种规格，Anderson Mavor 公司生产 SM7、MC3LT 等 9 种规格，JOY 公司生产 12BU 型计 20 多种蟹爪式装岩机；法国是制造和使用耙斗式装煤机较多的国家，SACE 公司生产 C2 型， SA-BES 公司生产 SABE 型，SAMiiA 公司生产 TS型，法国也是铲运机的主要国家；瑞典是生产立爪式装岩机的主要国家，赫格隆德公司生产 7HR 等型号的立爪式装岩机；俄罗斯生产的转载机械较多。亚斯诺格尔斯基机械制造厂生产HB-3K 型扒爪式装岩苏联矿山机械科学设计所研究的铲运机耙斗装岩机、振动装岩机、铲斗式装岩机等。近年来，各国主要生产和使用的有铲斗（后卸）式、铲斗侧卸式、扒爪式（包括蟹爪式、立爪式） 、耙斗式和铲运机。我国于 50 年代初期使用侧卸式装载机和扒爪装载机，60 年代研制耙斗装载机，70 年代初，研制成功侧卸式装载机构，与凿岩台车配套使用。装载机的发展与掘进断面的大小及被装物料的特性密切相关。跟随着掘进断面的增大，在大断面的巷道中，多采用侧卸式铲斗装载机；且有大功率、大容量的方向发展，对于中小断面掘进的装载机，则着眼于提高其机械性能和工作可靠性，并使其更方便灵活。此外，正在探索装载机械向一机多能方向发展，如：在装煤机上增加钻臂，铲斗臂上增设可拆卸工作台。提高煤矿的机械化程度是首要问题，但煤矿施工最重要的式安全，但是现在的煤矿作业的特点式多工种，多电作业，战线长，没有保护措施是不行的，未来的装煤机械应具有高可靠性，便于维护、操作，各项费用降到最低，成本低，具有良好的配套性，便于其他高新技术配合使用，有效提高生产率。1、4 行走部的作用、分类及结构组成形式在行走装备中兼有装煤机的支撑和运行两大功能，因此装煤机行走装置尽量满足以下要求：1.应有较大的驱动力，是装煤机在软湿或高低不平巷道路面上行走时具有良好的通过性能、爬坡性能和转向性能2.在不增大行走装置高度的前提下使装煤机具有较大的离地间隙，提高其不平地面的越野性能3.行走装置具有较大的路面支撑面积和较小的接地比压，以提高装煤机的稳定性，ZMY100M/45 连续式装煤机设计54.装煤机在斜坡下行时不发生下滑或超速溜坡现象，以提高的安全性。5、行走装置的外形尺寸应符合巷道运输的要求。液压挖掘机的行走装置，按结构可分为履带式和轮胎式两大类。履带式行走装置的特点是，驱动力大,通常每条履带的驱动力可达机重的35% 45%，接地比压小（40150kPa） ，因此越野性能及稳定性好、爬坡能力大（一般为 50%80% ，最大的可达 100%） ，而且转弯半径小，灵敏性好。 但履带式行走装置制造成本高，运行速度低，运行和转向时功率消耗大，零件磨损快。轮胎式行走装置与履带式相比，优点是运行速度快、机动性好，运行时轮胎部损坏路面，因此轮胎式在地面中受到欢迎，缺点是接地比压大，爬坡能力小。考虑到装煤机的实际工况因此在此次设计中，装煤机行走选取履带行走方案。行走部组成:履带式行走装置由“四轮一带”即驱动轮、导向轮、支撑轮、拖轮、履带，张紧装置和缓冲弹簧、行走机构行走架（底架横梁履带架） 。装煤机运行时驱动轮在履带的紧边产生拉力驱动段及接地段，企图把履带从支重轮下拉出，由于支重轮下的履带与地面间有足够的附着力，阻止履带的拉出，迫使驱动轮卷动履带，导向轮在把履带铺设在地面上，从而使装煤机支重轮沿着履带轨道向前运行。液压传动的履带行走装置，装煤机转向时由安装在两条履带上、分别由两台液压泵供油的行走马达（用一台油泵供油采取专用的控制阀来操作）通过对油路的控制，很方便的实现转向和转弯，以适合挖装煤机在各地面、巷道上运动。ZMY100/45M 型装煤机行走部由左右两个结构相同、完全对称的行走机构组成，如图 1 所示左行走机构，行走形式为履带式，主要由行走架 8，张紧装置 4、导向装置 7、主动链轮 18、履带 7 和行走马达 12 组成。ZMY100M/45 连续式装煤机设计6图 1 左行走架左右行走机构通过螺栓与主机架联在一起。保证行走机构与主机架成为一体。行走部速度采用双速、正常工作速度 6.5m/min，提高效率，在左右装载部不运行的条件下，通过液压回路汇流，实现调动速度为 10m/min。1.5 本设计的主要内容装煤机行走部设计的成功与否有许多因素。其中最重要的是行走马达的选型、行走变速器的设计、履带及其辅助装置的设计，因此本设计主要涉及以下内容：1、根据装煤机生产能力、整机重量和巷道工况条件，研究装煤机履带行走装置行驶力学，计算出装煤机工作阻力；以及提供的使用的电机类型、提供所用的行走泵的型号，选取满足整机动力性要求、稳定性要求的行走马达的型号、主要参数。2、根据装煤机行走速度、巷道的地面条件的要求，设计满足整机稳定性要求及具有良好通过性的行走装置结构方式及参数。包括:履带条数及履带布置方式;履带行走装置轨距、前后履带中心距、履带接地长度及履带驱动轮、导向轮间距离;履带驱动轮齿数、履带节距;履带板宽度;支重轮数量、直径及间距;托带轮数量、直径及间距。根据行走马达和行走装置的综合要求，设计满足传动速度转化、传动扭矩转化的行走减速器。ZMY100M/45 连续式装煤机设计7包括：传动比的计算；减速器类型的确定；所选传动类型的各主要参数。 ZMY100M/45 连续式装煤机设计82、总体设计要求与原始数据2.1 总体设计要求1.设计总则：（1）要符合煤矿和设计标准；（2）煤矿生产，安全第一；（3）满足矿用需求，能与矿车、刮板输送机等运输设备配套使用； （4）保证机器质量；2、设计要求：本设计是对 ZMY100/45M 型装煤机行走部进行设计。2.2 原始设计参数1、总体生产能力 100t/h总功率 45KW适应巷道断面 5爬坡能力 16外形尺寸（长宽高） 900021002400机器调动速度 10m(min)整机重量 9.5t供电电压 660V/1140V左右偏转角度 42机器左右偏转宽度(刮板机中心线) 1.6m机器升降高度 7001621mm2、行走部行走形式 履带行走速度 10m/min平均接地比压 0.1Mpa液压系统泵站动率 45KW系统总流量 180.5L/min系统压力装载回路 14Mpa运输回路 14Mpa行走回路 14Mpa油缸回路 14Mpa电气系统ZMY100M/45 连续式装煤机设计9供电电压 660V/1140V总功率 45KW防爆形式 隔爆型ZMY100M/45 连续式装煤机设计103、装煤机履带行走装置行驶力学连续式装煤机双履带行走装置在行驶时，必须克服以下一些阻力:1 装煤机运行时履带挤压土壤的阻力 FP; 2 坡道阻力 Fs, 3 运行时的风阻力 Fu; 4 惯性阻力 Fi; 5 转向阻力 Fr, 6 行走装置的内阻力 Ff等。在上述阻力中，F P和 Ff 两项阻力的大小在很大程度上根据土壤性质的不同而有很大变化。而履带装置运行时的内部阻力以行走机构的效率来考虑。3.1 土壤变形阻力 Fp履带行走装置运行时引起支承面土壤压实而变形。支承面越松软，重型机器通过时土壤的变形越大，行走消耗的功也大。换言之，运行阻力也越大。贝克(Bekker)通过试验研究，提出了较为准确的地面沉陷深度 Z 与对地比压 p 的关系式:ncRbz1/式中 n土壤变形指数载荷面的短边内聚和摩擦变形模量c、各种均质土壤中，压力与沉陷量的关系曲线近似为不同斜率的直线。可近似地用简单的线性式来代替。opz式中 p0使单位支承面下沉单位沉度的力。根据式(3-2)推导出双履带行走装置运行时的土壤的变形阻力为:bpF02式中 b履带宽度一般工程计算采用经验公式:Fp=.W根据表 3-11 可知：ZMY100M/45 连续式装煤机设计70可知 w=0.075Fp=.W=0.0759.3110 4=6982.5N3.2 坡道阻力 Fs装煤机在斜坡上因自重分力而引起的阻力。设坡角为 a，则坡度阻力Fs为Fs=Wsin aW=9.510009.8=931000Na=16Fs=9.31104sin16o =25661.8378N3.3 风阻力 Fu装煤机必须克服和运动方向相反的风阻力 Fw。ApFwuA=1.8504=7.4m2式中:A 为行走方向的迎风面积;P 为动态风压，p w = V2w / 1.6 Vw为风速。pw=82/1.6=40PaFu=7.440=296N3.4 惯性阻力 Fi履带装置为两条履带分别驱动，起动时间 t=3sgtvFi2式中:V 履带行走装置的速度;Fi=(29.311040.16)/9.83 =1013NFp=6982.5NW=93100Na=16Fs=25661.8378NA=7.4m2pw=40PaFu=296NFi=1013NZMY100M/45 连续式装煤机设计713.5 转向阻力 Fr履带行走装置在转向时所受到的阻力包括履带板与地面的摩擦阻力、履带板侧面剪切土壤的阻力等。当履带接地长度 L 与履带宽度 b 之比 i5 时，通过对履带与地面相互作用的各单元面积上摩擦力沿纵轴线积分，可得到双履带转弯摩擦阻力矩力:LWM41式中 履带与地面的擦摩系数，一般地面可取 0. 450. 65;当 itk。当由于磨损而履带增长时具有这种特有的关系。驱动轮下部的一个齿处于啮合状态，当下一个齿进入啮合时，履带向前移动一下，移动量为 tr-tk，并按非正多边形绕在驱动轮上；3).tr=tk，有 m 个齿处于啮合状态取各齿上的力按比级数分部qTTknhkh.21ZMY100M/45 连续式装煤机设计79式中 Th1为第一个销轴紧边拉力，T k1为第一个销轴松边拉力，并认力Th1=tk1即前一个销轴上的松边拉力等于后一个销轴上的紧边拉力，同时认为对每个销轴其松边拉力与紧边拉力的比值相等。在现代代结构中，广泛采用这种具有过渡工作阶段的 tr=tk啮合形式，即当履带拉伸后过到 trtk情况下工作。主动链轮齿形的设计方法很多，本次设计采用的是直线齿型，下面绐出具有 tr=tk 啮合的齿形研究方法，如下图所示:其步骤如下：1)取绕置在驱动轮上的履带板数为 m3和驱功轮齿数为 z3。对于中等功率装煤机 m3=1014，z 3=m3(这样可以当一组轮齿磨损后换用另一组轮齿而使轮子的工作寿命增加） 。为了两组轮交换地工作，轮齿的齿数是奇数。此时包在链轮上的履带板数将是奇数。考虑到装煤机实际的工作状况，因此：m3=11Z3=112)确定中心角 =360/m 3和围绕驱动轮上履带铰链所构成的圆周直径（节圆）D 3画出铰链圆周的直径并连接覆盖履带板的多边形。=360/m 3=360/11=33由公式3WcDm3=11Z3=11=33D3=221.96mmZMY100M/45 连续式装煤机设计80式中: D 3为所需节圆的直径，mW 为装煤机的重量，kNCD3为节圆回归系数，根据 4-2 表所示。D3=0.06431.9=0.22196m3、确定松边张紧力 To和紧边张紧力 TH,T 为由张紧装置决定的张紧力，Th=（A+1）T。系数 A 在极限范围下选取：TwWPXsSp2)(minmaxax式中 P pmax最大牵引力：研究空载时等于总阻力ws 装煤机使用重量；f滚功阻力系数。一般在 04065X直线运动时取扭矩传递系数 x 等于 05075Amax=0.6（28.207+0.593.1）/5200=0.008626Amin=0.593.1/(25200)=0.004476因此：T HMAX=（1+0.008626）5200=5244.8552NmmTHMin=（1+0.004476）5200=5223.2752Nmm4、求沿轮齿分布的力的等比级数公比：mAqin1max21式中指数 m 表示传力的轮齿数等于m=0.5m3-2Amax=0.008626Amin=0.004476THMAX=5244.8552NmmTHMin=5223.2752NmmZMY100M/45 连续式装煤机设计81=0.511-2=3.55.30.47611q=0.99875.30.86212q=0.99755、确定啮合角：根据 q1、q 2值按下列公式求出在驱动轮工作中对应上述两种工况的最小啮合角 1和最大啮合角 2cosintan1q因此最大啮合角：tan 1= 3cos987.0in=3.3489 1=arctan3.3489=73.3742cos1intan22q因此最小啮合角：tan 2= 3cos975.01in=0.2858 2=arctan0.2858=15.94996、求其他齿形参数由保留一定间隙的条件取得齿的厚度，此间隙防止履带伸长 l 后齿反面卡住履带。对加工的销轴取伸长率：t=23，对非加工的具有磨损的销轴取 t=69%。m=3.5q1=0.9987q2=0.9975 1=73.3742 2=15.9499ZMY100M/45 连续式装煤机设计82间隙的中心角 为：2tantan因此：tan=20.025 3ta=0.01481=arctan0.01481=0.8485齿尖角 为：=2（ 1+）=2（73.3742+0.8485）=148.44547、作齿形过任意一销轴中心，以与履带板平面形成的啮合角 1 与 2 向内引两射线，其与销轴半径 R 所形成的圆相交，该段圆弧即驱动轮的啮合区段，然后作与 1 角射线相垂直的线，即形成驱动轮齿形的直线区段。然后平分相邻铰链间的角为 2，由驱动轮中心作射线与 /2的平分线成 角，此射线通过驱动轮中心与齿顶，即为齿形的对称轴。延长齿形的直线区段与对称轴相交，并由此交点对称地作出齿形的另外一半。再以 rB=(101103)R 为半径，从 1 角的交点开始，连接齿沟圆与齿形。rB=10219=19.34mm最后，以 0.5DH=0.5D3+0.75R 为为半径，作出驱动轮的外圆。DH=234.8762mm8、确定驱动链轮轮齿的宽度驱动链轮轮齿的宽度 b 可按下式计算：yWpykPS22max=0.8485=148.4454R=19mmrB=19.3mmDH=235mmb=40mmZMY100M/45 连续式装煤机设计83式中 Py-齿面许用单宽压力 Py=30004000N/cmb= 4021.935.4=39.6875mm9、确定驱动链轮材料考虑到链轮在实际运行中的可靠性，选用 40Cr，进淬火后的硬度达：HBS270320。因此设计出的驱动链轮如下图所示：4.1.5 支重轮组件的设计支重轮应保证装煤机沿履带轨道滚动而不从履节上滑脱，具有较小的滚动阻力以及在泥泞和水中工作时具有较高的寿命。支重轮按结构可分为单轮缘和双轮缘、采用滑动轴承和滚动轴承两类。ZMY100M/45 连续式装煤机设计84图上为一种具有双轮缘和滑动轴承的支重轮。具有两个轮缘的滚轮7 借套筒与油封座 3 之间用螺钉紧固在一起，油封座上压有衬套(滑动轴承)。支重轮轴 1 以双支点形式固定在主车架上轴盖 8 中，并用销钉防止转到。轴的中部带有轴肩，用以承受支重轮的轴向力，轴承采用稀油润滑，润滑油从螺栓 4 处压入并充满于储油腔 6 中。为了密封，在轴的两端装有浮动油封 2并由油封座与台车架上轴盖构成防止泥污进入的尘封。浮动油封由两个“O”形橡胶圈和两个金属密封环组成。密封环一各固定，一个随同支重轮旋转，由它们相贴合的锥面构成密封面，锥面之间以 300600N 的力相互压紧，这个力是由“o”型橡胶圈的弹性变形产生的。密封环使用硬度为 HB6570 的耐磨合金钢制成密封面经过研磨抛光。这种浮动油封，可保证支重轮在大修前不用换油与加油，并可使滑动轴承的寿命提高到一万二千小时。1、支重轮直径根据大量履带行走装置结构参数的统计，履带行走装置中支重轮组件支重轮直径为：34DWcD4=120mmZMY100M/45 连续式装煤机设计85式中: D 4为所要设计的支重轮直径，mW 为装煤机的重量，kNCd4为回归系数，根据 4-2 表所示。D4=0.02631.9=0.11784参考文献 1 以支重轮直径 120mm 为依据，设计的支重轮如下图所示：支重轮的轮缘都经过调质处理，其硬度达 HB270320，其与链轨的接触宽度为 35mm2、支重轮的个数表面淬火时，轮缘的轮压 qok应为在 230N/cm2，并符合下列公式：nbDwqsok4/.3式中 b-与链轨的接触面宽，mmD4-支重轮半径 mmn-支重轮个数Ws-整机使用重量，N应此可知：支重轮的个数计算公式为：243.okSqbDWn223015.9.b=35mmn=8Zkmax=480500Nlk=35mmZMY100M/45 连续式装煤机设计86=7.8563考虑到必须要使 qok在 230N/cm2以下，因此选择支重轮组件单侧个数为：n=8 3、支重轮校核支重轮弯曲验算公式如下所示：skdhwlZmax式中 Zkmax-支重轮所受的最大垂直载荷，对半刚性悬架，可取Zkmax=0.5W,对弹性悬架，可取 Zkmax=0.25WKd-动载荷系数，可取 Kd=2lk-弯曲力臂，对双支点轴，取两轮缘中点间距离 1/4；对悬臂轴，取支重外缘中点到轴插入处的距离，因此：Z kmax=0.5W=0.5931000=480500Nlk=35mm h= 825.69340=0.4817kN/cm2考虑到实际工作的工况，选择安全系数为 =1.5 h=0.4817=0.86652kN/cm 2查阅文献 1 得许用应力为 h为 1.31.7kN/cm2显然 h350,则取 30.a按接触强度初算中心距 a 公式(mm)32lim)1(48 uKTuaHaIA32056.1.04)56.(810模数 CAIZam2m1462.0195.6.3 行星传动中各齿轮参数设计=78.0041mI=4.1462mmaAGI=78mmYAGI=0aAC=20aGBI=82mmZMY100M/45 连续式装煤机设计92(1) 计算 A-G 传动的实际中心距和啮合角 AC取模数 ，则实际中心距mI4mZaGAIAGI 78)2019()(2因是直齿轮高变位，则.71275485.0IAAGImY考虑到实际的加工精度，可以通过加大装配中心距的方式把 YAGI的值抵消，得到所要的设计传动比，而不增加加工成本。因此：Y ACI=0 20cos78coscosaAGI20AC(2)计算 G-B 传动的中心距和啮合角 CB实际中心距 )(2GBIGBIZmam820614因为中心距变动系数 574.04821.ICBGBIaY考虑到实际的加工精度，可以通过减小装配中心距的方式把 YAGI的值抵消，得到所要的设计传动比，而不增加加工成本。同上， 20,cossGBGB（3） 几何尺寸计算按高变位齿轮传动的几何 A、G、B 三轮的几何尺寸1）分度圆直径 mZdAII 76194CIGI 8023mBII2）齿顶高=-0.5745GBIY20GBdAI=76mm=80mmGI=244mmBIdhaAI=5.6mmhaGI=5.6mmhaBI=3.4621mmhfAI=3.4mmhfBI=3.4mmZMY100M/45 连续式装煤机设计92采用高变位，因 ，所以太阳轮和行星轮取正变位，内齿轮435.BAXi取正变位，即 125.0,BGmmhIAaAI 6).1()(* XICGI .4IBaaBI )(*式中， BaZh2*1(5.709476.61)5.(.2mhaBI 21.3).0947.(3）齿根高 IAafAI mXc)(*4.3.0251IGafGIch)(*m.IBafBIXc)(*5.412.05.4)齿高 mhfAIaIAI 0.936.fGIIGI 45fBIaIBI 621.821.5)齿顶圆直径 mhdaAIIaAI 5.7GIIGI 906280aBIIaBI 241.3hfBI=5.5mmhAI=9.0mmhGI=9.0mmhBI=8.9621mmdaAI=86.5mmdaGI=90.5mmdaBI=256mmbAI=61mmbGI=60mmbBI=75mmVx=0.2121m/sKv=1.0186ZMY100M/45 连续式装煤机设计926)齿宽 AIdIb为齿宽系数，齿轮相对轴承为对称布置，查得 8.0dmAI 8.607.bIGI591BI.6.4 验算行星轮传动的接触强度和弯曲强度1）验算 A-G 传动的接触强度和弯曲强度强度计算所用公式同定轴线比较传动，但确定 和 所用的圆周速度VKZ用相对于行星架的圆周速度 )(6014smindVIAIx= s21.0.7动载系数 93.1AVZuK0186./956.速度系数 查得，VZ0V（1）确定计算公式中的其它系数使用系数 1AK齿间载荷分布系数 FH,弯曲强度计算时， Fb)1(接触强度计算时， HHK式中， 和 -齿轮相对于行星架的圆周速度 及大齿轮齿面硬度FXV对 的影响系数， 及 按表选取2HBHF75.0HF齿宽和行星轮数目对 和 的影响系数对与圆柱直齿或人字齿bK1AK=0.3079d1HKaa1=34.34aa2=33.83ZMY100M/45 连续式装煤机设计92轮行星传动，如果行星架刚性好，行星轮对称布置或者行星轮采用调位轴承，则使太阳轮和行星轮的轴线偏斜可以忽略不计。3079.68.0AIad由图查得 15.)1(, FbK75.0)1(H齿间载荷分布系数 及 也用上节中的公式计算出，但算出的数值HF可能偏高，另外 NGW 型和 NW 型行星齿轮传动的内齿轮宽度与行星轮分度圆直径的比值小于或等于 1 时，可取 及HKF求齿间载荷分配系数 及 ，先求端面重合度HKF )tan(t)tan(t21221 zz式中 347.5.86907rcossarco1aAId 819.rrs2aCIa则 )20tan3(ta20)tn3.4(t19 a= 697.697820=1.9381因为是直齿轮，总重合度 ，所以r2501.938.1645.0.rFHK节点区域系数 HZ)(.式中 2)71.0(84YCACAZXY0)29().(所以 53.28(3.71.084HZ=19381aKHa=KFa=1.25Y=0ZH=2.53ZE= 28.19mNZZ=0.828711minHSZMY100M/45 连续式装煤机设计92弹性系数 EZ28.19)3.0(261)(2 mNr接触强度计算的重合度系数 7.4.4Z接触强度计算的螺旋角系数 10cosZ接触强度计算的寿命系数 VZ因为当量循环次数 则75eN1N最小安全系数 minHS取 1minH润滑剂系数 ，考虑用 N46(30 号)机械油作为润滑冷却剂，按表 6-LZ10，取 . 930粗糙度系数 R齿面工作硬化系数 ：取 ；WZ1接触强度计算的尺寸系数 ：X（2）A-G 传动接触强度验算计算接触应力 HZKubdFEHVAtH 111827.01953.21086.0526.163.07852 )(4.92mN=494.4452N/mm2HZMY100M/45 连续式装煤机设计92计算许用接触应力 HPXWRVLHNPZSZminl及强度条件 limin HXRVLNH则 lim2786.5419.03.1452HN计算结果，接触强度通过。使用 渗碳淬火钢制造，安全裕度0CrMnTi更好。（3）A-G 传动弯曲强度验算齿根应力为 )(2YKbFSaFFVAMnt 式中， 齿形系数；查得 ；FaY72.1aY53.2a应力修正系数 ；查得 ；S 5S61S弯曲强度计算的重合度系数， K 65.08.725.0.2.0弯曲强度计算的螺旋角系数因为是直齿，取Y 1Y65.0217.0.13.021 amdTAIF= 1.485.776=383.78782N考虑到行星轮齿受力可能出现不均匀性，齿根最大应力 )(5.74.178.35.12max mNF由强度条件 maxFP即 axminlFSTPY则 2iaxli 5.402.157mNST20CrMnTi 调质，表面渗碳淬火， 。A-G 传动改用材2li6F=383.7878F2mN=290.6108HCB2mN=limH2548.32NZMY100M/45 连续式装煤机设计92质后，弯曲强度验算也通过。2）验算 G-B 传动的接触强度和弯曲强度1）根据 A-G 传动的 来确定 G-B 传动的接触应力HHCB因为 C-B 传动为内啮合，所以05.326GBZu26.1.HCB2108.905.30549 mN2）核算内齿轮材料的接触疲劳极限 liH由 ，有HCBPminlimHXWRVLNSZ2548.3219.053.16182mN35CrMn 调质钢 ，则内齿轮用2lim.NH35CrMn 调质钢，调质硬度 ，接触强度符合要求。07B2）弯曲强度的验算只对内齿轮进行验算，计算齿根应力，其大小和 A-G 传动的外啮合一样，即 278.3NF2max5.74NF由强度条件 axFP得 2minaxlim5793.16YSTF35CrMn 号调质钢 ，所以 G-B 传22li 5793.160 mNNF动中的内齿轮弯曲强度也符合要求。=limF25793.16N li因此弯曲符合要求ZMY100M/45 连续式装煤机设计926.5 行星齿轮减速器主要零件设计a) 行星架设计行星架是行星传动装置中的主要构件之一，行星架的结构设计和制造对行星轮间的载荷分配以及传动装置的承载能力、噪声和振动等有很大影响。行星架的合理结构应该是重量轻，刚性好，便于加工和装配。在此选用双侧板整体式结构，材料选用 ZG270，整体铸造，经退火和调质处理后，链连接出进行淬火，硬度 HB220 270。:参考文献 ，表 2-99 铸件最小允许壁厚取 C1=C2=16mm，为保证装配4要求，取 ，mdLaAIC8378 mRLaGIb40103为了减轻重量两侧板做成六边形，中间连接部分为 T 形。应此设计的行星架如下所示：b) 行星架轴的计算行星架输出轴通过花键于驱动轴连接，并将输出转矩传递给驱动。该轴传递的扭矩为：ZMY100M/45 连续式装煤机设计92246105.9inPTj = .Nm632.08517.按转矩估算法， 3.2jTdb上式中， 材料的许用剪应力空心轴的计算系数，取b0.6代入以上各数据，可得 md5149.3860.452.3817考虑传动效率与安全系数以及轴承选用的影响，取 md40in由于 Lb=102mm因此设计的行星轮轴如下所示：6.6 行星轮齿轮传动齿轮总汇通过前部设计计算，为了方便后期作图，装配应此将行星轮传动中，行星轮 G，太阳轮 A,内齿圈 B 的设计图纸，和主要参数汇总，如下所示：1、行星轮 G 的设计图纸：ZMY100M/45 连续式装煤机设计922、太阳轮 A 的设计图纸：3、内齿圈 B 的设计图纸：4、A、G、B 的主要参数齿轮 ZA齿轮 G齿轮 ZB模数 4 4 4齿数 19 20 61压力角 20 20 20齿顶高系数 1 1 1ZMY100M/45 连续式装煤机设计92顶隙系数 0.25 0.25 0.25传动比 1.0526 3.05 4.21径向变位系数 0.4 0.4 0.124分度圆直径 76 80 244齿顶高 9.0 9.0 8.9621齿根高 3.4 3.4 5.5齿顶圆直径 86.5 90.5 256齿宽 61 60 75ZMY100M/45 连续式装煤机设计927.关键零部件的设计与选型7.1 轴的设计与校核轴是组成机械的一个重要零件。它支撑着其他转动件回转并传动扭矩，同时它又通过轴承和机架联接。所有轴上零件都围绕轴心作回转运动，形成了一个以轴为基准的组合体-轴系部件。所以，在轴的设计中，不能只考虑轴本身，还必须和轴系零、部件的整体结构密切联系在一起。考虑到在整个连续装煤机行走部设计中，关键的轴设计与校核主要由以下三个部分：1、 驱动轴的设计与校核；2、 导向轮轴的设计与校核；3、 支重轮轴的设计与校核7.1.1 驱动轴的设计与校核1.驱动轴的设计a. 初步估算轴的直径选取 45 号钢作为轴的材料，调质处理3min5Td式中， T 为驱动轴的传动扭矩，T=1352Nm=1352000Nmm为轴的许用转应力 Nmm-1,常见的零件的许用应力值如下所示:表 7-1轴的材料 Q235,20 35 45 Cr18Ni9Ti40Cr 35SiMn, 38SiMnMo2Cr13, 42SiMn, 20CrMnTi2mN1220 2030 3040 1525 4052A 160135 135118 1118107 148125 100.798T=1352000Nmmdmin=55.2877mmd1=60mmZMY100M/45 连续式装煤机设计92因此：d min =55.2877mm340152考虑到此轴在整个行走部的重要作用，为了满足较高的安全性，因此确定；d1=60mm b.初步确定轴的结构方案c确定各轴段的直径和长度1 段：直径取轴的最小直径 md601由于是轴端因此要安装轴承，由于此空间的限制，和较高的扭矩，因此选用滑动轴承，根据 GB/T2509-81,由直径为 60mm 设计的滑动轴承如下所示：64mm1l72mm2d70mm2lmd753ZMY100M/45 连续式装煤机设计92长度等于滑动轴承的宽度，但是考虑到轴承安装精度，因此设计 1 段的略于轴承宽度，轴承宽度 mB65所以， l416512 段：为花键轴，安装主驱动链轮，由链轮花键的相关参数可知，链轮花键的大径为 72mm，因此为了与链轮相配合，传动扭矩，因此直径 md722长度等于链轮花键的宽度，但是为了让链轮不会产生轴向运动，因此在链轮的左端加入以个止推垫，宽度为 B2=10mm；所以 Bl 7016223 段：取止推垫左端定位轴肩高度 ，则轴直径为mh3。由于此空间的限制，和较高的扭矩，因此选用滑动轴承，md75根据 GB/T2509-81,由直径为 75mm 设计的滑动轴承如下所示：所以三段的长度就等于此滑动轴承的长度因此： ml843ml843md784l504mNT.150473216716.0778N1tFNt57.89621r4052rF.ZMY100M/45 连续式装煤机设计924 段：为花键轴，与行星轮减速器的行星架相配合，把减速器的扭矩传递给链轮，取滑动轴承的左端高 3mm，所以直径 md78354长度由行星架可知：l042驱动轴的校核a. 求作用在齿轮上的力转矩 mNT.1504732圆周力 NdFt 078.168150471Tt 529.322径向力 tr 4.tan.6an1 NFtr 78517892