采煤机牵引部

1、 中国矿业大学2009届本科生毕业设计 第 93 页目 录1 绪论1.1 概述11.2采煤机概述 11.2.1采煤机发展史11.2.2采煤机的配套设备21.2.3采煤机的组成及总体结构31.2.4滚筒采煤机的工作原理52 2*132/630-WD采煤机2.1 2*132/630-WD采煤机概述72.2 2*132/630WD采煤机的设计参数 72.3 2*132/630WD采煤机的设计特点 73 2*132/630采煤机牵引传动设计 3.1 牵引部概述 9 3.2 牵引部传动方案93.2.1设计总则 93.2.2传动方案的确定103.2.3牵引电机的选择123.2.4传动比的分配133.2.5

2、传动装置运动参数的计算143.3渐开线圆柱齿轮承载能力校核计算 153.3.1末级行星机构的计算与校核153.3.2高速级行星机构的计算与校核253.3.3第一级直齿传动的计算与校核323.3.4第二级直齿传动的计算与校核353.4 轴与轴承的校核计算 383.4.1牵一轴组的校核383.4.2牵二轴组的校核423.4.3惰轮轴组的校核463.4.4牵三轴组的校核513.4.5高速行星轴组的校核513.4.6低速行星轴组的校核533.5 渐开线花键的校核计算 543.5.1牵一轴组花键联接的校核543.5.2牵二轴组花键联接的校核553.5.3牵三轴组花键联接的校核553.5.4高速行星花键联

3、接的校核563.5.5低速行星花键联接的校核564 牵引部总体 4.1机械传动系统 574.2牵引电动机 584.3牵引减速箱 594.4液压制动器 624.4.1液压制动器的安装634.5调高油缸 634.6滑靴组件 634.7液压螺母 645 维护与检修 5.1 采煤机的安装与调试 65 5.1.1井上检查与试运转 655.1.2采煤机的入井和运输 655.1.3井下安装与试验655.2采煤机的维护 665.3采煤机的检修 66小结 67参考文献 68附录： 牵引部柔性装置的探讨71翻译部分英文原文 74中文译文 82致谢 1 绪论1.1概述随着我国市场经济的快速发展，能源的使用量正在急剧

4、加大，我国不仅是全世界最大的煤炭生产国，也是世界上最大的煤炭消费国，煤矿的高产高效化是煤炭行业发展的必由之路。作为煤矿生产最为主要的设备之一，采煤机的发展直接影响着煤矿的产量及效率，决定着煤矿高产高效化和进程。1.2采煤机概述1.2.1采煤机发展史机械化采煤开始于本世纪40年代，是随着采煤机械的出现而开始的。40年代初期，英国、苏联相继生产了采煤机，使工作面落煤、装煤实现了机械化。但当时的采煤机都是链式工作机构，能耗大、效率低，加上工作面输送机不能自移，所以生产率受到定的限制。50年代初期，英国、联邦德国相继生产出了滚筒式采煤机、可弯曲刮板输送机和单体液压支柱，从而大大推进了采煤机械化技术的发

5、展。滚筒式采煤机采用螺旋滚筒作为截割机构，当滚筒转动并切人煤壁后，通过安装在滚筒螺旋叶片上的截齿将煤破碎，并利用螺旋叶片把破碎下来的煤装入工作面输送机。但由于当时采煤机上的滚筒是死滚筒，不能实现调高，因而限制了采煤抓的适用范围，我们称这种固定滚筒采煤机为第一代采煤机。60年代是世界综采技术的发展时期。第二代采煤机单摇臂滚筒采煤机的出现、解决了采高调整问题，扩大了采煤机的适用范围。这种采煤机的滚筒装在可以上下摆动的摇臂上，通过摆动摇臂来调节滚筒的截割高度，使采煤机适应煤层厚度变化的能力得到了大大加强。1964年，第三代采煤机双摇臂滚筒采煤机的出现，进一步解决了工作面自开切口问题。另外，液压支架和

6、可弯曲输送机技术的不断完善，把综采技术推向了一个新水平，并在生产中显示了综合机械化采煤的优越性高效、高产、安全和经济，因此各国竞相采用综采。进入70年代，综采机械化得到了进一步的发展和提高，综采设备开始向大功率、高效率及完善性能和扩大使用范围等方向发展，相继出现了功率7501000kW的采煤机，功率为9001000kW、生产能力达1500th的刮板输送机，以及工作阻力达1500kN的强力液压支架等。1970年采煤机无链牵引系统的研制成功以及l976年出现的第四代采煤机电牵引采煤机，大大改善了采煤机的性能，并扩大了它的使用范围。世界上第一台直流电牵引(他励)采煤机是由西德艾柯夫公司1976年研制

7、的EDW-150-2L型采煤机。该采煤机首次使用就显示出电牵引的优越性，即效率高、产量大、可靠性高，其故障率只是液压牵引采煤机的15。同年，美国久益公司研制出了1LS直流(串励)电牵引采煤机，以后陆续改进发展为2LS、3LS、4LS系列；1996年生产的6LS05型采煤机，其总装机功串为1530kW，是目前世界上功率最大的采煤机。英国于1924年生产了第一台ELECTRA550直流(复励)电牵引采候机，其后生产的ELECRRA1000型采煤机在1994年创下了年产408万t商品煤的世界最高纪录，其截煤牵引速度达25mmin。在电牵引采煤机的发展中，世界上许多国家先是发展直流电牵引，而后逐步发展

8、交流调速电牵引。1986年日本三井三池制作所研制出世界上第一台交流电牵引采煤机(MCL400-DR6868)。直流电牵引技术能满足采煤机牵引特性(恒扭短-恒功率)的要求，调速平稳，能四象限运行，适应大倾角工作面的运行，系统简单，但存在着火花、炭扮、更换电刷和换向器、过载能力较低以及机身较宽、较长等缺点。而交流调速电牵引采煤机的电动机结构简单、体积小、重量轻、坚固耐用、运行可靠、维护方便，无电刷和换向器，无火花和炭粉，耐振动、过载能力大。因此，交流调速电牵引采煤机已成为今后的发展方向，交流伺服系统已成为目前发展的主流方向。现在电牵引采煤机已是国际主导机型，不仅可控硅控制调速的直流电机牵引已发展成

9、系列产品，而且已经开发出了多款交流调频电牵引采煤机。技术发展的趋势是电牵引采煤机将逐步替代液压牵引采煤机。我国也已研制成功了MG344-PWD型交流电牵引爬底板薄煤层采煤机和MGA463DW型直流电牵引采煤机等。进一步发展电牵引采煤机已列入我国重要科技攻关计划。电牵引采煤机既可以实现采煤机要求的工作特性，而且更容易实现监测和控制自动化，又可以克服液压牵引采煤机加工精度要求高、工作液体易被污染、维修较困难以及工作可靠性较差和传动效率较低等缺点，还便于实现工况参数显示和故障显示。今后采煤机械化的发展方向是：不断完善各类采煤设备，使之达到高产、高效、安全、经济；向遥控及自动控制发展，逐步过渡到无人工

10、作面采煤；提高单机的可靠性并使之系列化、标准化和通用化；研制厚、薄及急倾斜等难采煤层的机械化设备；解决端头技术，研制工作面巷道与工作面端部连接处的设备等等，以进一步提高工作面产量和安全性。1.2.2采煤机的配套设备 一、普采工作面采煤机的配套设备 普通机械化采煤工作面的配套设备主要由单滚筒采煤机(或双滚筒采煤机)、刮板输送机及支护设备组成。支护设备用金属摩擦支柱时，称普采工作面；支护设备采用单体液压支柱时，称高档普采工作面。 单滚筒采煤机坐在刮板输送机上，并以输送机导向，沿工作面移动进行落煤和装煤。用金属支柱和金屑铰接顶梁支护裸露出的顶板。当采煤机采装完煤以后，用千斤顶把刮板输送机推向煤壁一个

11、步距。推移步距等于采煤机的截深，即滚筒的宽度。推溜完毕后应立即架设支架。当工作面控顶距离达到一定值后，在采空区不再需要支护的地方，应将金属支柱和顶粱拆除回收，使顶扳岩石冒落下来，称为回往放顶。沿工作面全长采完一刀，工作面推进一个步距，称为完成一个循环。 二、综采工作面采煤机设备配套 在使用双滚筒采煤机的综采工作面中，主要配套的设备有采煤机、可弯曲刮板输送机和自移式液压支架；另外，在工作面运输巷内还有桥式转载机和可伸缩带式输送机。综合机械化采煤，就是通过以上设备相互配合和协调动作，实现落煤、装煤、运煤、支护、顶板管理以及工作面巷道运输等生产工序的全部机械化。综合机械化采煤工作面的配套设备及工作面

12、布置是采煤机、刮板输送机和液压支架用来组成工作面设备。端头支架用来推移输送机机头、机尾并支护端头空间。桥式转载机与刮板输送机搭接，用来将工作面运来的煤转载到可伸缩带式输送机上运出。乳化浓泵站用来为液压支架提供压力液。设备列车用来安放移动变电站、乳化液泵站、集中控制台等设备。喷雾泵用来为采煤机提供喷雾冷却用的压力水。液压安全绞车用于当煤层倾角大于16时防止采煤机断链下滑。集中控制台用于控制刮板输送机、桥式转载机、带式输送机及通讯等。1.2.3采煤机的组成及总体结构1）采煤机的组成采煤机的类型很多，但基本上以双滚筒采煤机为主,其基本组面成部分也大体相同。各种类型的采煤机一般都由下列部分组成： 1.

13、截割部 截割部包括摇臂齿轮箱(对整体调高采煤机来说，摇臂齿轮箱和机头齿轮箱为整体)、机头齿轮箱、滚筒及附件。截割部的主要作用是落煤、碎煤和装煤。 2.牵引部 牵引部由牵引传动装置和牵引机构组成。牵引机构是移动采煤机的执行机，又可分为链牵引和无链牵引两类。牵引部的主要作用是控制采煤机，使其按要求沿工作面运行，并对采煤机进行过载保护。 3.电气系统 电气系统包括电动机及其箱体和装有各种电气元件的中间箱(联接筒)。该系统和主要作用是为采煤机提供动力，并对采煤机进行过载保护及控制其动作。 4.辅助(附属)装置 辅助装置包括挡煤扳、底托架、电缆拖曳装置、供水喷雾冷却装置以及调高、调斜等装置。该装置的主要

14、作用是同各主要部件一起构成完整的采煤机功能体系，以满足高效、安全采煤的要求。此外，为了实现滚筒升降，机身调斜以及翻转挡煤板，采煤机上还装有辅助液压装置。2）采煤机的总体结构图1.1 双滚筒纵向单电机采煤机1-电动机；2-牵引部；3-牵引链；4-截割部减速箱；5-摇臂；6-滚筒；7-弧形挡煤板；8-底托架；9-滑靴；10-调高油缸；11-调斜油缸；12-拖缆装置；13-电气控制箱长壁回采工作面采煤机多用水平螺旋滚筒，通常采用双滚筒。两个滚简一般对称地布置在机器的两端，采用摇臂调高。这样布置不但有较好的工作稳定性，对顶板和底板的起伏适应能力强，而且只要滚筒具有横向切人煤壁的能力，就可以自开工作面切

15、口。这一类采煤机的截割部多采用齿轮传动，并且为了加大调高的范围，多采用惰轮以增加摇臂的长度；电动机和采煤机的纵轴相平行，采用单电机驱动时，穿过牵引部通常会有一根长长的过轴；采煤机的牵引部和截割部通常各自独立，用底托架作为安装各部件的基体，如图1.1所示。电动机1是采煤机的动力部分，它通过两端出轴驱动滚筒和牵引部。牵引部2通过其主动链轮与固定在工作面两端的牵引链3相啮合，使采煤机沿工作面移动，因此牵引部是采煤机的行走机构。左、右截割部减速箱4将电动机的动力经齿轮减速传到摇臂5的齿轮，以驱动滚筒6。滚筒6是采煤机直接进行落煤和装煤的机构，称为采煤机的工作机构。滚筒上焊有端盘及螺旋叶片，其上装有截煤

16、用的截齿，由螺旋叶片将落下的煤装到刮板输送机中。为了提高螺旋滚筒的装煤效果，滚筒侧装有弧形挡煤板7，它可以根据不同的采煤方向来回翻转180度。底托架8用来固定整个采煤机，并经其下部的4个滑靴9使采煤机骑在刮板输送机的槽帮上。采空区侧2个滑靴套在输送机的导向管上，以保证采煤机的可靠导向。底托架内的调高油缸10用来升降摇臂，以调整采煤机的采高。调斜油缸11用来调整采煤机的横向倾斜度，以适应煤层沿走向起伏不平时的割煤要求。采煤机的电缆和供水管靠拖缆装置12夹持，并由采煤机托着在刮板输送机的电缆槽中移动。电气控制箱13内装有各种电控元件，以实现各种控制及电气保护。为降低电动机和牵引部的温度并提供喷雾降

17、尘用水采煤机上还设有专门的供水系统和内、外喷雾系统。1.2.4滚筒采煤机的工作原理图1.2 滚筒采煤机的工作原理 采煤机的割煤是通过螺旋滚筒上的截齿对煤壁进行切割实现的。 采煤机的装煤是通过滚筒螺旋叶片的螺旋面进行装载的，将从煤壁上切割下的煤运出，再利用叶片外缘将煤抛到刮板输送机溜槽内运走。 单滚筒采煤机(图1.2a、b)的滚筒一般位于采煤机下端，以使滚筒割落下的煤不经机身下部运走，从而可降低采煤机机面(由底板到电动机上表面)高度。单滚筒采煤机上行工作(图l.2a)时，滚筒割顶部煤并把落下的煤装入刮板输送机，同时跟机悬挂铰接顶梁，割完工作面全长后，将弧形挡煤板翻转180度；接着，机器下行工作(

18、因1.2b)，滚筒割底部煤及装煤，并随之推移刮板输送机。这种采煤机沿工作面往返一次进一刀的采煤法叫单向采煤法。 双滚筒采煤机(图1.2c)工作时，前滚筒割顶部煤，后滚筒割底部煤。因此，双滚筒采煤机沿工作面牵引一次，可以进一刀；返回时，又可进一刀，即采煤机往返一次进二刀，这种采煤法称为双向采煤法。 必须指出，为了使滚筒落下的煤能装入刮板输送机，滚筒上螺旋叶片的螺旋方向必须与滚筒旋转方向相适应。对顺时针旋转(人站在采空区侧看)的滚筒，螺旋叶片方向必须右旋；逆时针旋转的滚筒，其螺旋叶片方向必须左旋。或者归结为“左转左旋，右转占旋”，即人站在采空区侧从上面看滚筒，截齿向左的用左旋滚筒，向右的用右旋滚筒

19、。2 2*132/630-WD采煤机2.1 2*132/630-WD采煤机概述2 *132/630-WD型采煤机是一种多电机驱动、电机横向布置，采用非机载交流变频调速装置的电牵引采煤机。本机型适用于煤层厚度1.2-2.1米，工作面倾斜角小于，煤质硬度f <3.5的煤层中使用，可双向采煤。该采煤机的电气设备符合矿用防爆规程的要求，可在有瓦斯或煤尘爆炸危险的矿井中使用，并可在海拔不超过2000m、周围介质温度不超过40，空气湿度不大于95%(在+25时)的情况下可靠地工作。该采煤机适用于与相应的液压支架，各种型号工作面运输机配套，实现综合机械化采煤或放顶煤综采。 型号含义:（MG）2 *13

20、2/630-WD M一采煤机 G一滚筒式 2 * 132一每个摇臂有两个电机，单个截割电机功率132kW 630一装机总功率630kW W一无链牵引 D一电牵引2.2 2*132/630WD采煤机的设计参数采高 1.2-2.0m截深 0.8m煤层倾角 30 滚筒直径 1.15m 滚筒转速 60r/min牵引力 450KN牵引速度 09m/min无链电牵引机面高度 860mm卧底量 176mm装机功率 630KW截割功率 4*132KW牵引功率 2*40KW泵站功率 20KW2.3 2*132/630WD采煤机的设计特点主要特点 1、机身矮，装机功率大。本机型采煤机机面高度不超过过860mm，而

21、装机功率达到了630KW，对于薄煤层采煤非常有利: 2、机身分三段，取消底托架，左右牵引箱和电控箱三段间用高强度液压螺栓和两销联接，简单可靠、拆卸方便; 3、主要部件都可以从机身的采空侧抽出，容易更换，维修方便，设备利用率高; 4,整体弯摇臂结构，刚性好。为了改善装煤效果，滚筒转向采用正向对滚，煤从摇臂前端面装出。这种工作方式一般前滚筒起落煤与装煤作用，后滚筒截割余煤但不装煤; 5、采用多电机驱动，截割电机横向布置在摇臂上。摇臂与机身通过链轴铰接，没有动力传递，全部采用正齿轮传动，结构简单; 6、在保证较大截割功率的前提下，为了有效压缩摇臂外形尺寸，每个摇臂并列布置了两个截割电机; 7、所有的

22、切割反力、调高油缸支承反力和牵引的反作用力均由牵引减速箱箱体承受，受力状况好，可靠性高: 8、液压泵箱采用集成阀块结构，管路少，维修方便，液压元件选用成熟的产品; 9、采用交流变频调速技术，实现牵引速度无级变速。电牵引传动体积小、效率高、牵引力大，本采煤机最大牵引力为2 *225kN，适用于大倾角的煤层中使用; 10、设有内、外喷雾装置，冷却、降尘效果好; 11、通过冷却水的内部循环，冷却煤壁侧大端盖，更有效冷却摇臂齿轮传动箱。3 2*132/630采煤机牵引传动设计3.1牵引部概述 采煤机的牵引部是采煤机的重要组成部件，它不但负担采煤机工作时的移动和非工作时的调动，而且牵引速度的大小直接影响

23、工作机构的效率和质量，井对整机的生产能力和工作性能产生很大影响。牵引部由传动装置和牵引机构两大部分组成。传动装置的重要功能是进行能量转换，即将电动机的电能转换成传动主链轮或驱动轮的机械能。牵引机构是协助采煤机沿工作面行走的装置。传动装置装于采煤机本身为内牵引，装在采煤工作面两端为外牵引。绝大部分采煤机为内牵引，仅在薄煤层中为了缩短机身长度才采用外牵引。随着高产高效工作面的出现以及采煤机功率和牵引力的增大，同时，为了工作面更加安全可靠，无链牵引机构方式已逐渐取代了有链牵引。3.2 牵引部传动方案3.2.1设计总则 一般对牵引部的要求都有：(1)传动比大。在液压传动或机械传动的牵引部中，因为采煤机

24、牵引速度一般为v0-10mmin，所以传动装置的总传动比在300左右。如果采用可调速的电动机，则传动比可相对减小。 (2)牵引力大。随着工作面生产能力的提高，采煤机必须具有很大的牵引力。为了提高牵引力，在液压牵引方式中常采用双牵引方式，即液压泵向2个液压马达同时供油的方式，但牵引速度随之下降；而在电牵引采煤机中则无此问题，牵引力最大可达950KN。 (3)能实现无级调速。随着采煤机外载荷的不断变化，要求牵引速度能随着载荷的变化而变化。在液压牵引采煤机中通过控制变量泵的流量来实现；在电牵引采煤机中则通过控制牵引电动机的转速来实现。 (4)能实现正反向牵引和停止牵引。在液压牵引采煤机中常采用单电动

25、机即截割和牵引共用1台电动机，因此牵引方向的改变或停止牵引是通过按压泵供油方向的改变或停止供油来实现的。电牵引采煤机采用多电动机，截割电动机和牵引电动机是分开的，因此易于实现牵引部正反向牵引和停止牵引，而且在采煤机各种工况下的操作方法也大为简化。 (5)有完善可靠的安全保护。在液压牵引采煤机中主要根据电动机的负荷变化和牵引阻力的大小来实现自动调速或过载回零(停止牵引)，先进的采煤机中还设有故障监测和诊断装置。在电牵引采煤机中主要是对牵引电动机的控制来保证牵引部的安全可靠运行。 (6)操作方便。牵引部应有手动操作、离机操作及自动调速等装置。(7)零部件应有高的强度和可靠性。虽然牵引部只消耗采煤机

26、装机功率的10-15但因牵引速度低、牵引力大、零部件受力大，所以必须要有足够的强度和可靠性。3.2.2传动方案的确定纵观近几年来国内外多电机横向布置电牵引采煤机发展模式，牵引部结构类型大致有以下三种:(l)整体式结构以美国Joy机械制造公司生产的LS系列电牵引采煤机、德国艾柯夫公司生产的EDW一SL系列电牵引采煤机和我国煤科总院上海分院自行研制MG20O/500、MG25O/60O系列电牵引采煤机为代表。这种结构是把采煤机牵引传动箱体与底托架合二为一，铸造成一个整体，布置在采煤机两端。其传动部一般采用2-3级直齿传动及1-2级行星齿轮传动(图3.l)，摇臂、调高油缸直接支承于该箱体上。图3.1

27、 整体式结构(2)整体框架式结构以英国Electro系列电牵引采煤机为代表，这种结构是把牵引传动部设计成独立的整体减速箱，通过键和螺栓等连接件安装在焊接结构的大框架内(图3.2).焊接大框架兼有底托架和功能，摇臂和调高油缸直接支承于框架上。图3.2 整体框架式结构1-框架 2-行走传动部 3-牵引电机(3)分体框架式结构以英国薄煤层电牵引采煤机和我国煤科总院上海分院自行研制的MG400/920、MG450/1020型系列电牵引采煤机为代表。该结构与整体框架式结构的不同之处是把牵引传动部减速箱一分为二，设计成二个独立的小减速箱，一个是二级直齿传动减速箱，另一个是二级行星传动减速箱，两者分别通过止

28、口螺栓、稳钉等连接件，固定于焊接结构的大框架内，框架结构可以分段，也可以整段(图3.3)。图3.3 分体框架式结构1-牵引电机 2-直齿传动箱 3-行星齿轮传动箱 4-框架对比以上三种结构的组成和特点可得出以下结论：(1)整体式结构牵引传动部结构简单，井下运输较方便。但采煤机整体连接强度欠佳，不利于采煤机系列化设计，左、右牵引传动部不能互换，井下维修困难。此种结构较适合于中、小功率采煤机。(2)采用整体框架式结构牵引传动部的采煤机整体强度好，框架焊接加工简单，制造周期短，生产成本低。有利于采煤机系列化设计，左、右牵引传动箱通用，井下维修方便，但与框架连接较复杂，影响可靠性。(3)分体框架式结构

29、行走传动部具有图2的结构优点，且牵引传动部与框架连接简单、可靠，装拆维修方便，此种结构适合于大功率电牵引采煤机。结合设计任务为了井下运输较方便，左、右牵引传动部能互换，井下维修方便。可选取各种结构的优点。采用左、右牵引传动部能互换的二个减速器，牵引传动箱体与底托架合二为一，铸造成一个整体的形式。具体传动形式为两级直齿传动和两级行星传动。其机械传动系统如图3.4所示。图3.4 传动原理图3.2.3牵引电机的选择1)电动机输出功率计算牵引部的功率消耗为：采煤机的总牵引阻力，N 采煤机的牵引速度，m/S 牵引部总效率。采煤机总牵引阻力的计算：式中:k采煤机移动时在导向部分产生的附加阻力系数，k=1.

30、31.5;M采煤机质量，M-=30000kg;g重力加速度，g=9.8m/S:;a煤层倾角，a= J摩擦系数，f = 0.180.25R一每个滚筒的总平均牵引阻力，类比同等功率的采煤机可取R=48000 N所以有 F= kMg(Sin a + f cosa)+2R=1.330000*9.8(sin+0.2*cos)+2*48000 390又有初始设计数据:采煤机最大牵引速度为9m/min 得采煤机牵引部的功率消耗为2）确定电动机型号取功率储备系数K=1.2,有电动机所需额定功率有 PK=1.2*32.37=38.84选取电动机的额定功率为40，根据目前比较常用的调速系统有直流调速系统、交流变频

31、调速系统和开关磁阻调速系统。和直流调速系统相比，交流变频调速可达更高的转速和更大的功率。而开关磁阻调速系统既有交流变频调速电机结构简单坚固、无刷无整流子的优点,又有直流调速系统调速性能好,控制电路简单、廉价等优势,尤其是开关磁阻电机具有起动转矩大,起动电流小,“堵转”不烧电机、效率高、节能等优点,非常适合在煤矿井下采掘机械中使用。优先选取开关磁阻电机，但发现开关磁阻的安装尺寸过大，不利于控制机面高度。故最终选取矿用防爆异步电机。最终选取的电动机型号及主要参数如下：型号：YBQYS-40型隔爆异步电机功率：40, 转速：1477 r/min效率：89%， 功率因数：0.85电流：76A， 电压：

32、380V重量：415， 冷却方式：水冷3.2.4传动比的分配（1）总传动比已知电动机满载转速为n=1477r/min,牵引部固定箱出轴一般转速为=10r/min，有总传动比为（2）传动比分配按最小等效转动惯量原则，总传动比传动级数取4考虑到采煤机机面高度的限制,牵引部的体积不能太大,故选取传动效率高而体积又小的行星传动和结构简单的直齿传动的结合.总体传动方案选取为前级为直齿后两级为行星传动.因牵引部的尺寸在很大程度上取决于最后一级传动齿轮的尺寸,故最选取最后一级的传动比,类比同类型近似功率的采煤机选择最后一级传动比为,再依据相邻两级行星齿圈直径比常用范围为: .取第一级行星的传动比为,前两级直

33、齿按等接触强度分配传动比:当两级齿轮材质相同时，齿宽系数相等时，得，则总实际传动比为传动比误差为在误差范围内.3.2.5传动装置运动参数的计算从电动机出轴开始各轴命名为、轴（1）各轴转速计算（2）各轴功率计算（3）各轴扭矩计算（4）将以上计算数据列表表3-1 传动装置运动参数表轴号转速输出功率输出扭矩传动比效率147738.84251.1321.870.9879038.06460.0922.610.98302.837.31176.4035.430.9855.736.566268.3665.60.989.9535.8334389.63.3渐开线圆柱齿轮承载能力校核计算3.3.1末级行星机构的计算

34、与校核一般先从低速级算起(它对减速器的外形影响最大，在一定程度上也决定了减速器的规格大小)，最后计算高速级尺寸，在主要尺寸确定以后可以进行较为准确校核计算，并作出适当的调整和必要的计算。1）齿轮材料、热处理工艺及制造工艺的选足太阳轮和行星轮 材料为表面渗碳淬火处理，表面硬度为5862HRC。 试验齿轮齿面接触疲劳极限 1650 MPa 试验齿轮齿根弯曲疲劳极限 太阳轮520 MPa 行星轮520 0.7MPa364 MPa(对称载荷) 齿形为渐开线直齿。最终加工为磨齿，精度为6级。内齿圈材料为42CrMo，调质处理，硬度为280320HBS。 试验齿轮的接触疲劳极限 800MPa 试验齿轮的弯

35、曲疲劳极限 300 MPa齿形的终加工为插齿，精度为7级。2）确定各主要参数在行星齿轮传动中，应用较多的是角度变位中的正传功()；采用角度变位正传动的主要目的在于：凑合中心距，避免轮齿根切，减小齿轮机构的尺寸；减少齿面磨损和提高使用寿命以及提高其承载能力等。由于采用正变位，可使齿轮副中的小齿轮的齿数Z1Zmin，而仍不产生根切，从而可使齿轮传动的尺寸减少。由于啮合齿轮副中的两齿轮均可以采用正变位，即x10和x20从而增大了其啮合角和轮齿的齿根厚度以及使轮齿的齿根高减小。这样不仅可以改善其耐磨损情况，还能提高其强度，因此，也就提高了其承载能力。一般在渗碳前即须做适度的预先例角(最好是圆角)，否则

36、在渗碳过程中极易造成棱边处的氧化和脱碳,在淬火时存在尖角同样是不利的。对于硬齿面齿轮来说，加工方面的某些缺陷，有时候也会严重影响到齿轮工作的可靠性，如齿根部存在加工凸台会加剧弯曲疲劳应力集小。 当齿轮的工作速度铰高，或者需要改善承载能力，提高工作质量指标时，在改善制造精度的同时采取合理的轮齿修形其效果是十分显著的，也可说是项必要的技术措施。行星减速器(增速器)常见的修形情况如下：对太阳轮进行齿长修形、对行星轮进行的齿廓修绿(齿顶和齿根)。齿轮修形时一般采用以下的计算载荷：修形计算功率(或转矩)(0.7-0.8)×工作机械的实际计算功率(或转矩)载荷折算系数()l。 行星轮数目:取 载

37、荷不均匀系数。 配齿计算, = =26即=15 =69 =26 齿轮模数m和中心距a 在一对传动中，小齿轮（太阳轮）传递的扭矩 。全为硬齿面的外啮合，在对称、中等冲击载荷时：6级精度，取使用的综合系数K=1.6齿数比 齿宽系数 。按接触强度初算中心距a公式： 计算中心距 （内啮合用“”）:（mm）模数 取= 6齿宽,取=80 计算变位系数A-C传动:原中心距,调整为=128则啮合角 得= = 变位系数和 中心距变动系数 齿顶降低系数 分配变位系数:查表得,则C-B传动:原中心距,调整为=128则啮合角 得= = 变位系数和 中心距变动系数 齿顶降低系数 所以 验算齿数条件1、 传动比条件 ,因

38、,满足2、 邻接条件 , ,满足3、 同心条件 ,经计算 ,满足4、 装配条例 , 也满足几何尺计算分度圆直径: 齿顶圆 齿根圆 基圆直径 齿顶高系数: 太阳轮、行星轮1 内齿轮=0.8 顶隙系数： 内齿轮0.25代入上组公式计算： 太阳轮: 行星轮 内齿轮 啮合要素验算A-C传动端面重合度顶圆齿形曲率半径太阳轮 行星轮 端面啮合长度 式中” ” 号正号为外啮合，负号为内啮合; 端面节回啮合角直齿轮=端面重合度同理C-B传动端面重合度顶圆齿形曲率半径行星轮 内齿轮 端面重合度3）齿轮强度验算1A-C传动(1)确定计算负荷,名义圆周力(2) 确定强度计算中的各种系数,使用系数,载荷折算系数()l

39、齿间载荷分布系数及,因N/mm, 精度6级，硬齿面直齿轮,查表得=,=1.0(3) 节点区域系数(4) 弹性系数,查表得(5) 载荷作用齿顶时的齿形系数,根据和,查表得(6) 载荷作用齿顶时的应力修正系数,查表得(7)重合度系数、(8) 螺旋角系数、因 得=1 得=1(9)齿数比计算接触应力的基本值接触应力弯曲应力的基本值齿根弯曲应力(10)确定计算许用接触应力时的各种系数寿命系数查表取，润滑系数取， 速度系数取粗糙度系数取，工作硬化系数，尺寸系数许用接触应力 接触强度安全系数 (11) 确定计算许用弯曲应力时的各种系数试验齿轮的应力修正系数 ，寿命系数 ，相对齿根圆角敏感系数，齿根表面状况系

40、数尺寸系数许用弯曲应力 弯曲强度安全系数2C-B传动(1)名义圆周力(2) 确定强度计算中的各种系数,使用系数,载荷折算系数()l齿间载荷分布系数及,因N/mm, 精度7级，非硬齿面直齿轮,查表得=,=1.0(3) 节点区域系数(4) 弹性系数,查表得(5) 载荷作用齿顶时的齿形系数,根据和,查表得(6) 载荷作用齿顶时的应力修正系数,查表得(7)重合度系数、(8) 螺旋角系数、因 得=1 得=1(9)齿数比计算接触应力的基本值接触应力弯曲应力的基本值齿根弯曲应力(10)确定计算许用接触应力时的各种系数寿命系数查表取，润滑系数取，速度系数取粗糙度系数取 ，工作硬化系数，尺寸系数许用接触应力 接

41、触强度安全系数 (11) 确定计算许用弯曲应力时的各种系数试验齿轮的应力修正系数 ，寿命系数 ，相对齿根圆角敏感系数 ，齿根表面状况系数尺寸系数许用弯曲应力 弯曲强度安全系数3.3.2高速级行星机构的计算与校核1、 齿轮材料、热处理工艺及制造工艺的选足太阳轮和行星轮 材料为表面渗碳淬火处理，表面硬度为5761HRc。 试验齿轮齿面接触疲劳极限 1450 MPa 试验齿轮齿根弯曲疲劳极限 太阳轮400 MPa 行星轮40 0.7MPa280 MPa(对称载荷) 齿形为渐开线直齿。最终加工为磨齿，精度为6级。内齿圈材料为42CrMo，调质处理，硬度为262302HB5。 试验齿轮的接触疲劳极限 7

42、50MPa 试验齿轮的弯曲疲劳极限 280 MPa齿形的终加工为插齿，精度为7级。2、 确定各主要参数 高速行星齿轮传动中，强度要求相对要低故可以采用变位传动中的高变位. 其变位系数和为0，亦称等移距变位。采用高度变位的主要目的在于：避免根切、减小机构的尺寸和重量；改善齿轮副的磨损情况，以及提高其承载能力。（1）配齿计算取行星齿轮数目，过多会使其载荷均衡困难，过少又发挥不了行星齿轮传动的优点，由于=5.43距可能达到的传动比极限值较远，所以可不检验邻接条件。各齿轮数按公式 进行配齿计算，计算中根据并适当调整，使c等于整数，再求出，应尽可能取质数，并使整数。 则 =19 所以 =14 =-= 采

43、用高变位，因=5.434,所以太阳轮取正变位，行星轮和内齿轮取负变位，即 。（2）按接触强度初算传动的中心距a和模数m 输入转矩因传动中有一个或两个基本构件浮动作为均载机构，且齿轮精度低于6级，所以取载荷不均匀系数。在一对传动中，小齿轮（太阳轮）传递的扭矩(按齿轮修形后计算) 。全为硬齿面的外啮合，在对称、中等冲击载荷时：7级精度，使用的综合系数K=2.0-2.8;取K=2.0。齿数比 齿宽系数b/a (GB 10090-88) 规定为：0.22、0.25、0.3、0.35、0.4、0.45、0.5、0.6。因齿面硬度HB>350,则取0.60。按接触强度初算中心距a公式： 计算中心距

44、（内啮合用“-”）:（mm）模数 取 （3）计算A-C传动的实际中心距和啮合角取模数=5mm，则实际中心距 （mm）因是直齿轮高变位，则 所以 （4）计算C-B传动的中心距和啮合角实际中心距： (mm)因为中心距变动系数, 所以啮合角。（5）几何尺寸计算按高变位齿轮传动的几何计算A、C、B三轮的几何尺寸。1）分度圆直径 （mm）（mm） （mm） 2) 齿顶高 （mm） （mm） 式中 ; （mm）。3）齿根高 4) 齿高 5) 齿顶圆直径 6) 齿根圆直径 （6）验算A-C传动的接触强度和弯曲强度 强度计算所用公式同定轴线齿轮传动，但确定和所用的圆周速度用相对于行星架的圆周速度 则 动载系数

45、速度系数由查表得=0.95 1） 确定计算公式中的其他系数 使用系数.5齿间载荷分布系数、：齿轮经过修形计算时载荷折算系数()l 齿间载荷分布系数、：先求端面的重合度：其中 则因为直齿的重合度，所以节点区域系数： 式中 所以查表得弹性系数：接触强度计算的重合度系数：接触强度计算的螺旋角系数：接触强度计算的寿命系数：因为当量循环次数，则。最小安全系数：取。润滑剂系数考虑用N32机械油作为润滑冷却剂，取。粗糙度系数，取。齿面工作硬化系数：。接触强度计算的尺寸系数：。2）A-C传动接触强度验算计算接触应力计算许用接触应力,按下式： 及强度条件： 则 计算结果，接触强度通过。 3） A-C传动弯曲强度

46、验算齿根应力为 式中 -齿形系数，由查图取为=2.55，=3.18； -应力修正系数，由查图取为=1.648，=1.45； -弯曲强度计算的重合度系数， -弯曲强度计算的螺旋角系数，因为是直齿，取=1。 考虑到行星轮轮齿受力可能出现不均匀由强度条件 则 A-C传动弯曲强度验算也通过。 （7）验算C-B传动的接触强度和弯曲强度 1） 根据A-C传动的来确定C-B传动的接触应力,因为C-B传动的内啮合，所以 2）核算内齿轮材料的接触疲劳和弯曲强度42CrMo钢调质处理 ，则内齿轮用42CrMo号钢调质钢，调质硬度262302HBS，接触材料符合强度要求。3）弯曲强度的验算只对内齿进行验算，计算齿根应力，其大小和A-C传动的外啮合一样即，由强度条件得 （ ）42CrMo钢调质双向承载，。C-B传动中内齿轮弯曲强度验算合格。3.3.3第一级直齿传动的计算与校核因前两级受力相对小，而且电动机与最后两面级行星轮之间要保持有一定的空间以