采煤机牵引部的运动仿真

摘要MG300/720-AWD型采煤机是一种多电驱动，横向布置的交流电牵引采煤机。该机功率大，多电横向布置，整机结构紧凑，采用交流变频调速系统，变频调速采用机载式。截割电机、牵引电机等主要元部件均可从采空区抽出，容易更换，方便维修。牵引电机输出的转矩经三级圆柱齿轮和二级行星齿轮减速器减速后，由行星架输出，通过驱动轮与行走轮相啮合，再由行走轮与工作面刮板输送机上的齿轨啮合使采煤机来回行走，同时制动轴输出轴通过键与制动器相连，实现电牵引部的制动。左右牵引部，中间电控箱的联结螺柱，定位销，摇臂与左右电牵引部铰接销轴四组，这些装置将采煤机各大部件连接成一个整体，起到紧固及连接的作用。牵引部与行走部做成一体，使机身整体尺寸紧凑，缩小了机身宽度。MG300/720-AWD型采煤机，操作方便，可靠性高，事故率低，开机效率高，可满足高产高效工作面的需要。关键词：采煤机；牵引部；行星齿轮IABSTRACTTheMG300/720-AWDcoalminingmachineismorethanonekindofmotor-driven,crosswisearrangementalternatingcurrenthaulingcoalminingmachine.Thismachinepowerisbig,themulti-electricalmachinerycrosswisearrangement,thecompletemachinestructureiscompact,usestheexchangefrequencyconversionvelocitymodulationsystem,thefrequencyconversionvelocitymodulationusesaircraft-borne-like.Cutstheelectricalmachinery,thepullingmotorandsoonmainparttobepossibletoextractfromtheworked-outsection,easytoreplace,facilitatestheservice.Thepullingmotoroutputstorquedeceleratesafterthethird-levelcylindricalgearsandthesecond-levelplanetgearreductiongear,bytheplanetcarrieroutputs,withwalksliningonthefeetandpalmsofbuddhameshingthroughthedrivinggear,bywalksagainroundandonworkingsurfacescraperconveyer’srackrailmeshingcausesthecoalminingmachinebackandforthtowalk,simultaneouslythebrakespindleoutputshaftisconnectedthroughthekeyandthebrake,realizestheelectricityhaulingdepartmentbrake.Aboutthehaulingdepartment,themiddleelectricallycontrolledbox’sjointstud,thepositioningpin,therockingshaftsellstheaxisfourgroupswithaboutelectricityhaulingdepartmenthinge,theseinstallmentsjoincoalminingmachinevariousmajorassembliesawhole,playsthefasteningandtheconnectionrole.Thehaulingdepartmentwithwalkstomakeabody,causedthefuselageoverallsizetobecompact,reducedthefuselagewidth.TheMG300/720-AWDcoalminingmachine,theeaseofoperation,thereliabilityishigh,theaccidentrateislow,thestartingefficiencyishigh,maysatisfythehighproductionhighlyeffectiveworkingsurfacetheneed.Keywords:Thecoalminingmachine;Thehaulingdepartment;Planetgear.II目录摘要............................................................IABSTRACT........................................................II1绪论...........................................................11.1引言......................................................11.2采煤机械概述..............................................11.2.1采煤机械化的发展.....................................11.2.2机械化采煤的类型.....................................21.3采煤机简述................................................31.3.1采煤机的分类和组成...................................31.3.2滚筒采煤机的工作原理.................................31.3.3滚筒采煤机的特点.....................................41.3.4煤机与刨煤机的比较...................................42MG300/720－AWD型采煤机........................................62.1概述......................................................62.2主要用途及适用范围........................................62.3型号的组成及其代表的含义..................................62.4使用环境条件..............................................63MG300/720－AWD型采煤机牵引部的设计............................83.1牵引部概述................................................83.2牵引部传动总体方案........................................83.2.1设计总则.............................................83.2.2已知条件.............................................93.2.3牵引机的选择.........................................93.2.4传动比的分配.........................................93.2.5传动装置运动参数的计算..............................103.3.1第一级行星机构的计算与校核..........................113.3.2第二级行星机构的计算与校核..........................214MG300/720－AWD型采煤机其他部件及系统简介....................314.1辅助液压系统概述.........................................314.2辅助装置.................................................314.2.1滑靴组件............................................314.2.2拖缆装置............................................314.2.3喷雾冷却系统........................................314.3.电气部分.................................................315MG300/720－AWD型采煤机维护与检修.............................345.1井上检查与试运行.........................................345.2采煤机的操作.............................................345.3采煤机的注油.............................................355.4采煤机的维护检修.........................................35结论..........................................................37致谢..........................................................38参考文献........................................................39II中国矿业大学绪论1.1 引言我国是产煤大国，煤炭也是我国最主要的能源，是保证我国国民经济飞速增长的重要物质基础。煤炭工业的机械化是指采掘、支护、运输、提升的机械化，其中采掘包括采煤和掘进巷道。随着采煤机械化的发展，采煤机是现在最主要的采煤机械。 20世纪70年代我国主要靠进口采煤机来满足生产需要，现今，国产采煤机几乎占领我国的整个采煤机市场。依靠科技进步，推进技术创新，开发高效矿井综合配套技术是我国煤炭科技发展的主攻方向，我国的采煤机现在已经进入了自主研发，标准化，系列化阶段。1.2 采煤机械概述 采煤机械化的发展机械化采煤开始于上世纪 40年代，是随着采煤机械（采煤机和刨煤机）的出现而开始的。40年代初期，英国、苏联相继生产了采煤机，联邦德国生产了刨煤机，使工作面落煤，装煤实现了机械化。但是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，所以生产率受到一定的限制。年代初期，英国、联邦德国相继生产了滚筒采煤机、可弯曲刮板输送机和单体液压支柱，大大推进了采煤机械化的发展。由于当时采煤机上的滚筒是死滚筒，不能实现调高，因而限制了采煤机械的适用范围，我们称这种固定滚筒的采煤机为第一代采煤机。因此，50年代各国的采煤机械化的主流还只是处于普通水平。虽然在 1954年英国已经研制出了液压自移式支架，但是由于采煤机和可弯曲刮板输送机尚不完善，综采技术仅仅处于开始试验阶段。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，解决了采高调整的问题，扩大了采煤机的适用范围；特别是 1964年第三代采煤机——双摇臂采煤机的出现，进一步解决了工作面自开缺口问题；再加上液压支架和可弯曲刮板输送机的不断完善，滑行刨的研制成功等，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技术。进入70年代，综采机械化得到了进一步发展和提高，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，相继出现了功率为 750～1000KW，生产率达1500T/H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 1976年出现的第四代采煤机—电牵引采煤机，大大改善了采煤1采煤机牵引部的运动仿真机的性能，并扩大了它的使用范围。目前，各主要产煤国家已基本上实现了采煤机械化。衡量一个国家采煤机械化水平的指标是采煤机械化程度和综采机械化程度。采煤机械化的发展方向是：不断完善各类采煤设备，使之达到高效、高产、安全、经济；向遥控及自动控制发展，并逐步过渡到无人工作面采煤；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设备。 机械化采煤的类型长壁采煤工作面的采煤过程主要包括：落煤、装煤、工作面运煤、顶板支护及处理采空区五个工序，按照这些工序来分有两种机械化采煤方式：1）普通机械化采煤（普采）利用采煤机械（刨煤机或采煤机）来实现落煤和装煤，工作面输送机运煤，并用单体液压（或金属磨擦）支柱及金属铰接梁来支护顶板的采煤法称普通机械化采煤。2）综合机械化采煤（综采）用大功率采煤机来实现落煤装煤，刮板输送机运煤，自移式液压支架来支护顶板而使工作面采煤过程完全实现机械化的采煤法称综合机械化采煤。综采工作面主要是三机配合，如图 1-1所示。图1-1 三机配合图1.采煤机 2.刮板输送机 3.液压支架2中国矿业大学1.3 采煤机简述 采煤机的分类和组成采煤机有不同的分类方法，一般我们按照工作机构的形式进行分类， 可分为：滚筒式、钻削式和链式采煤机；现在我们所说的采煤机主要是指滚筒采煤机， 这种采煤机适用范围广，可靠性高，效率高，所以现在使用很广泛。滚筒采煤机的组成如图 1-2所示。现代采煤机基本上都使用模块化设计， 采用多电机横向布置，结构取消了螺旋伞齿轮，各主要部件通过高强度液压螺栓联接，之间没有动力传递，结构简单，传动效率高，传动可靠，维修和检查方便；采煤机的牵引部分也采用了无链牵引，牵引啮合效率高，不会出现断链事故工作更安全。图1-2双滚筒采煤机左滚筒2.左摇臂3.左牵引部4.中间控制箱5.右牵引部6.右摇臂7.右滚筒 滚筒采煤机的工作原理第四代采煤机研发成功后，现代采煤机基本上都传承了他们的特点。机械电子的飞速发展，对采煤机产生了很大的影响，现在采煤机是集电子系统，液压系统，机械传动系统于一身的复杂系统。现代的采煤机基本上都取消了底托架，全部采用双滚筒结构。双滚筒采煤机工作时，前滚筒割顶煤，后滚筒割底部煤并清理浮煤。 （双滚筒采煤机的工作原理如图 1-3所示）因此双滚筒采煤机沿工作面牵引一次， 可以进一次刀；返回时，又可以进一刀，即采煤机往返一次进两次刀，这种采法称为双向采煤法。必须指出的是，为了使滚筒落下的煤能装入刮板输送机，滚筒上的螺旋叶片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。或者形象的归结为“左转左旋；3采煤机牵引部的运动仿真右转右旋”，即人站在采空区从上面看滚筒，截齿向左的用左旋滚筒，向右的用右旋滚筒。双滚筒采煤机有自开缺口的能力，当采煤机割完一刀后，需要重新将滚筒切入一个截深，这一过程称为进刀。常用的进刀方式有两种：1．端部斜切法利用采煤机在工作面两端约 25～30m的范围内斜切进刀称端部斜切进刀法；2．中部斜切法（半工作面法）利用采煤机在工作面中部斜切进刀称为中部斜切法。图1-3双滚筒采煤机工作原理 滚筒采煤机的特点使用范围广滚筒采煤机对煤层地质条件的要求较低，对于地板起伏不平、层厚变化大、煤粘顶、有落差不大的断层以及不同性质的顶板等煤层条件，采煤机都能适应；2．调高方便，免开缺口；3．功率大、生产率高、工作可靠；4．操作方便并有完善的保护、监测系统；5．向标准化、系列化、通用化发展。但是采煤机也有其缺点：结构复杂，价格昂贵；割落的煤块度小，尘含量多，因而破碎单位体积煤的能量消耗大。 煤机与刨煤机的比较刨煤机是仅次于滚筒采煤机应用较多的一种采煤机械。它们两者的主要区别在于：刨煤机较采煤机截深浅，它能有效的利用煤壁的压酥作用，刨下的煤块大，能耗低，产生的粉尘少，但是也正因为如此它的产量较采煤机而言低了很多；4中国矿业大学刨煤机传动装置位于输送机两端，刨头靠输送机导向，因此包头可做的很矮，适合在薄煤层开采；刨煤机的使用条件比采煤机高，故使用范围受到一定限制，特别是硬煤，粘煤的开采不宜用刨煤机；刨煤机调整采高较困难，因为刨头高度不能随时调整，所以要求煤层不能粘顶及厚度不能过大；刨煤机不能自开缺口，工作面两端需人工开缺口，工作量大；刨煤机消耗在刨头与输送机及底板之间的摩擦功率大，用于采煤的有效功率占采煤机械总功率较少。滚筒式采煤机正是因为它的适应性强，生产产量大，机械化程度高，截割效率高等优点得到了飞跃的发展。5采煤机牵引部的运动仿真2MG300/720－AWD型采煤机2.1 概述MG300/720－AWD交流变频电牵引采煤机，装机总功率 700KW，截割功率 2 300KW，牵引功率2 50KW，调高电机功率 15KW，采用开关磁阻电机调速系统来控制采煤机牵引速度。MG300/720－AWD交流变频电牵引采煤机，采用多电机驱动、截割电机横向布置、无链牵引方式，适应煤层倾角小于等于 15°2.2 主要用途及适用范围MG300/720－AWD交流变频电牵引采煤机一般适用于中厚煤层的开采， 倾角小于15度，煤质中硬或中硬以上，含有少量夹矸的长壁式工作面。2.3 型号的组成及其代表的含义MG 300 720 - AWD无链电牵引分隔符：右边无编号时不标出装机总功率（ KW）分隔符：代表多电机横向布置方式截割电机功率（ KW）采煤机代号： M-采煤机G-滚筒式2.4 使用环境条件1、可在周围空气中的甲烷、煤尘、硫化氢、二氧化碳等不超过《煤矿安全规程》中所规定的安全含量的矿井中使用。2、海拔高度小于 200m。3、周围介质温度不超过＋ 40摄氏度、不低于-10摄氏度。4、环境温度为＋25摄氏度时，周围空气湿度不大于 97％。6中国矿业大学5、周围介质中无足以腐蚀和破坏绝缘的气体和导电尘埃。7采煤机牵引部的运动仿真3MG300/720－AWD型采煤机牵引部的设计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的内牵引，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的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。本次设计主要的工作是 MG300/720-AWD采煤机牵引部行星齿轮传动的设计。3.2 牵引部传动总体方案 设计总则1、煤矿生产，安全第一；2、面向生产，力求实效，以满足用户最大实际需求；3、贯彻执行国家、部、专业的标准及有关规定；4、技术比较先进，在一般设计中进行改进，要求性能和寿命能有显著的提高。制动器电机图3-1牵引机构传动系统图8中国矿业大学 已知条件采高范围1.4m～3.0m；煤层倾角≤15°；截割功率2300KW；滚筒转速41.5r/min；摇臂形式采用整体，左右可互换直摇臂；摇臂摆角：上摆：32°；下摆:11.5°（设计后有所调整）设计寿命：5000h。 牵引机的选择选取的电动机型号及主要参数如下：型号：BQYS2-50隔爆型三相异步电机功率：50kW，转速：1450r/min；压力角：20°，电压：380V；牵引速度：0~9.34~18.7m/min，冷却方式：水冷 传动比的分配总传动比已知电动机满载转速为 n=1450r/min，牵引部固定箱输出轴一般转速为 n`=10r/min，有总传动比i=n/n`=1450/10=145.0按最小等效传动惯量原则，总传动比50~60≤i≤200~300，传动级数n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 i4=4,再依据相邻两级行星齿圈直径比常用范围为： Kd=1.2~1.4.取第一行星的传动比为 i3=4，前两级直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，i1 1.3~1.5i，得i1=2.9；i2=3.2则综实际传动比为 i=2.9×3.2×4×4=148.489采煤机牵引部的运动仿真传动比误差为i148.48145在误差范围内。i0.24%1453.2.5传动装置运动参数的计算从电动机出轴开始各轴命名为I、II、III、IV、V轴（1）各轴转速计算nI1450(r/min)nIInI1450i1500(r/min)2.9nIIInII500i2156.25(r/min)3.2nIVnIII156.25i339.06(r/min)4nVnIV39.06i49.77(r/min)4（2）各轴功率计算PIp35.4(kW)PIIpI135.40.98=34.69(kW)PIIIpII234.690.98=34.00(kW)PIVpIII334.000.98=33.32(kW)PVpIV433.320.98=32.65(kW)（3）各轴扭矩的计算T1=9550PI/n1955035.4/145233.152(Nm)TII=9550PII/nII955034.69/500662.58(Nm)TIII=9550PIII/nIII955034.00/156.252078.08(Nm)TIV=9550PIV/nIV955033.32/39.068146.59(Nm)TV=9550V/nV955032.65/9.7731914.79()PNm10将以上数据列表：轴号 转速n(r/min)I 1450

中国矿业大学表3-1传动装置运动参数输出功率P输出扭矩T（kW）（N·m）35.4233.152

传动比i 效率n2.9 0.98II50034.69662.58III156.25342078.08IV39.0633.328146.59V9.7732.6531914.79

3.2 0.984 0.984 0.98 第一级行星机构的计算与校核第一级行星齿轮的设计计算一、齿轮材料、热处理工艺及制造工艺的选定太阳轮和行星轮 材料为18Cr2Ni4WA。表面渗碳淬火处理，表面硬度为 56-61HRC。试验齿轮齿面接触疲劳极限Hlim1600MPa试验齿轮齿根弯曲疲劳极限太阳轮Flim400MPa行星轮Flim4000.7MPa280MPa（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 280-320HBS。试验齿轮的接触疲劳极限试验齿轮的弯曲疲劳极限

limFlim

MPa280MPa齿形的最终加工为插齿，精度为 7级。确定各主要参数传动比i=4②行星轮数目np=4③载荷不均衡系数 Kp取kHP KFP 1.15④配齿计算Za 15;Zb 24;Zc 6311采煤机牵引部的运动仿真⑤齿轮的模数m和中心距a模数m取m=4，a1mZaZb14152478mm022取a80mm计算变位系数①a-b传动啮合角abcosaba0cos78cos20a80ab23.623变位系数xZaZbinvabinv2tanx1524inv23.623inv20=1.372tan20x中心距变动系数yaa08078，取y=0.5m4齿顶降低系数yyxy=1.37-0.5=0.87分配变位系数：因为x=0.87＞0.5所以取xa=1.37；xco②b-c传动啮合角agcosbca0cos78cos20a80bc23.623变位系数xZbinvbcinvZc2tanx6324inv23.623inv20x=1.22 tan20中心距变数系数 yy a a0 80 78，y0.5m 4齿顶降低系数yyxyy0.7分配变位系数：因为x1.2＞0.5所以取xc1.2；xb012中国矿业大学几何尺寸计算分度圆直径dmz齿顶圆直径dad2mhaxy齿根圆直径dfd2mhacx基圆直径dbdcos齿顶高系数ha1内齿轮0.8顶隙系数c0.4内齿轮0.25太阳轮：da415,da60mmdaa6024100,daa68mmdfa6024（00),dfa52mm1dba60cos20,dba56.38mm行星轮：dc424,dc96mmdac9624100,dac104mmdfc9624（00),dfc88mm1dbc96cos20,dbc90.21mm内齿轮：db463,db252mmdaa25224100,daa260mmdfa25224（00),dfa244mm1dba252cos20,dba236.8mm齿宽B12m48取齿宽为50mm啮合要素计算（1）a-b传动端面重合度 ac221)顶圆齿形曲率半径adadb2213采煤机牵引部的运动仿真22a16856.38,a1222210490.21a22,a22

19.01mm25.88mm1）端面啮合长度ca a1 a2 asin t19.0125.8878sin23.623,ca13.63mm2）重合度abcacosπmncost13.63cos01.153.1416,ab4cos20（2）b-c传动端面重合度 bc1）顶圆齿形曲率半径22260236.853.68mma3a3222）端面啮合长度caa2a3asint25.8853.6878sin23.6233.46mm3）合度bccacosπmncost3.46 cos03.1416 4 cos20齿轮强度校核（1）a-b传动

bc 0.291）确定计算负荷名义转矩TkpT1.159550300T=1647N·mnpa4500名义圆周力2000t20001647,Ft54900NFtd602）应力循环次数14中国矿业大学nan1500r/mini1naHnanH500156.25343.75Na60Hnpt60343.7541647Na1.36108naNC60naHZat60343.75151647Zc24NC2.11073）确定强度计算中的各种系数1.使用系数kaka取1.752.动负荷系数kv圆周速度vπdnaH3.1460343.75v取1.0860601000齿向载荷分布系数kH,kFkH1kH01kHwkHekF1kF01kHwkHe式中：kH0据d0.79取kH01.25kHw据v2.53取kHw0.68kF0F1.15据b/m15取kkF取v2.85取kF0.90kHe与均衡系数有关的系数取 kHe 0.7kFe与均衡系数有关的系数取kFe0.85kH1(1.251)0.680.7kH1.12则1(1.151)0.90.85kF1.11kFkH 1.04）齿间载荷分布系数 kH及kFkF 1.0因为kaFt/b 1.75 54900/50 1921.5N/m15采煤机牵引部的运动仿真5）节点区域系数2cosbcost2cos0cos23.6232.28ZHcos220,ZHcos2tsintsin23.6236）弹性系数ZF查表取ZF189.8MPa7）载荷作用齿顶时齿形系数 YF,YF1 2.55YF2 2.60据Za 15;x1 0.128Zb 24;x2 08）载荷作用齿顶是的应力修正系数YS1，YS11.57YS21.539）重合度系数Z,YZ441.720.8733,ZY0.250.750.250.75,Y0.691.7210）螺旋角系数Z14.齿数比uZb24，u=1.6Za155.计算接触应力的基本值H0，H0801.4H0ZHZFZZFtu1d1bu2.84189.80.871549001.612557.3MPa60501.6,H06.接触应力HH0kAkVkHkH2557.31.751.051.121.0H1H27.弯曲应力基本值F0F0FtYFYSYYbm

3669MPa3669MPa16中国矿业大学54900F0481.68MPa502.551.750.691,48.齿根弯曲应力 FF F0kAkvkF kF481.68 1.75 1.05 1.11 1.0, F 982.45MPa确定计算需用接触应力Hp时的各种系数1）寿命系数ZNY,ZNT 1.02）润滑系数ZL,ZL 1.053）速度系数Zv,Zv 0.964）粗糙度系数ZR,ZR 0.905）工作硬化系数Zw,Zw 1.0尺寸系数Zx,Zx1.010.许用接触应力HpHpHlimZNTZLZVZRZWZX16001.01.050.960.91.01.0,Hp1451.52MPa接触强度安全系数SHHp1451.52,SH0.40H366911.确定计算许用弯曲应力Fp时的各种系数1）试验齿轮的应力修正系数YST,YST2.02）寿命系数YNT,YNT0.83）相对齿根圆角敏感系数 YrelT，YrelT 0.954）齿根表面状况系数 YRrelT，YRrelT 0.9255）尺寸系数Yx,Yx 0.9712.许用弯曲应力 Fp17采煤机牵引部的运动仿真Fp FlimYSTYNTYrelTYRrelTYxFp14002.00.80.950.9250.97,Fp1546MPaFp20.74002.00.80.950.9250.97,Fp2382MPaSF1Fp15460.56,SF1弯曲强度安全系数F982.45382SF2Fp20.39,SF2F982.45（2）b-c传动1）确定计算负荷名义圆周力Ft2000t20001647,Ft54900Nd602）应力循环次数Nb60naHnpt60455.1416471.801083）确定强度计算中的各种系数使用系数ka,ka1.75动负荷系数kv,kv1.05齿向载荷分布系数kH,kFkH1kH01kHwkHekF1kF01kHwkHe式中：kH0取kH01.11kHw取kHw0.35kF0取kF01.12kF取kF0.5kHe与均载系数有关的系数取 kHe 0.7kFe与均载系数有关的系数取 kFe 0.85kH1(1.111)0.350.7kH1.03则1(1.121)0.50.85kF1.05kF18中国矿业大学4）齿间载荷分布系数kH及kF，kH1.0，kF1.0因为kaFt/b1.7554900/501921.5N/m5）节点区域系数ZH2cosbcost2cos0cos23.623,ZH5.18cos2tsintcos220sin23.6236）弹性系数zE查表取，zE189.8MPa7）载荷作用齿顶时齿形系数YF，YF2.0538）载荷作用齿顶时的应力修正系数YS，YS2.659）重合度系数z,Y441.41z0.93z33Y0.250.750.250.75Y0.781.4110）螺旋角系数，z11）齿数比uZc63Za154.2计算接触应力的基本值H0Ftu1H0zHzEzzud1b2.25189.80.93549004.211504.2,H01482.99MPa603)接触应力HH0kAkvkHkH1482.99 1.75 1.05 1.03 1.0, H 2040.19MPa弯曲应力基本值F0F0FtYFYSYYbm19采煤机牵引部的运动仿真549002.052.650.641,F0954.4MPa5045)齿根弯曲应力FF F0kAkvkF kF954.4 1.75 1.05 1.00 1.0, F 1753.7MPa确定计算许用接触应力Hp时的各种系数寿命系数zNT,zNT0.8润滑系数zL,zL1.04速度系数zv,zv0.95粗糙度系数zR,zR0.8工作硬化系数zw,zw1.11尺寸系数zx,zx0.96许用接触应力HpHpHLimzNTzLzvzRzwzx16000.81.040.950.81.110.96,Hp1078.1MPa接触强度安全系数SHHp1078.1,SH0.53H2040.198)确定计算许用弯曲应力Fp时的各种系数试验齿轮的应力修正系数YST,YST2.0寿命系数YNT,YNT0.83.相对齿根圆角敏感系数YrelT,YrelT1.064.齿根表面状况系数YRrelT,YRrelT0.925尺寸系数Yx,Yx0.982许用弯曲应力Fp20中国矿业大学Fp FLimYSTYNTYrelTYRrelTYxFp 280 2.0 0.81.06 0.925 0.982, Fp 431.4MPaFp1弯曲强度安全系数 SFF

431.40.251753.7 第二级行星机构的计算与校核第二级行星齿轮的设计计算一、齿轮材料、热处理工艺及制造工艺的选定太阳轮和行星轮 材料为18Cr2Ni4WA。表面渗碳淬火处理，表面硬度为 58-62HRC。试验齿轮齿面接触疲劳极限Hlim1600MPa试验齿轮齿根弯曲疲劳极限太阳轮Flim400MPa行星轮Flim4000.7MPa280MPa（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 262-302HBS。试验齿轮的接触疲劳极限试验齿轮的弯曲疲劳极限

limFlim

MPa280MPa齿形的最终加工为插齿，精度为 7级。确定各主要参数传动比i=4②行星轮数目np=4③载荷不均衡系数 Kp取kHP KFP 1.15④配齿计算za16;zb26;zc68;⑤齿轮的模数m和中心距a模数m取m=4，a01mZaZb14162684mm22取a90mm计算变位系数21采煤机牵引部的运动仿真（1）a-b传动啮合角 abcosaba0cos84cos20a90ab28.71变位系数xZaZbinvinv2tanx1626inv28.71inv20x=0.522tan20中心距变动系数yaa09084，取y1.5m4齿顶降低系数yyxy=0.0505分配变位系数：因为x=0.52＞0.5所以取xa=0.52；xco（1）b-c传动啮合角bccosa0cos84cos20bca90bc28.71变位系数xZbZcinvaginv2tanx6826inv28.71inv202tan20x=0.5609中心距变数系数yaa09084ym41.5齿顶降低系数yyxyy=0.0609分配变位系数：因为x=0.5609＞0.5所以取xc0.5609；xb0几何尺寸计算分度圆直径dmz齿顶圆直径da d 2mha x y齿根圆直径df d 2mha c x22中国矿业大学基圆直径db dcos齿顶高系数ha1内齿轮0.8顶隙系数c0.4内齿轮0.25太阳轮：da416,da64mmdaa6424100,daa72mmdfa6424（00),dfa56mm1dba64cos20,dba60.14mm行星轮：dc426,dc104mmdac10424100,dac112mmdfc10424（00),dfc96mm1dbc104cos20,dbc97.73mm内齿轮：db468,db272daa27224100,daa280mmdfa27224（00),dfa264mm1dba272cos20,dba255.60mm齿宽B=12m=48取齿宽为50mm啮合要素验算（1）a-b传动端面重合度 ab221)顶圆齿形曲率半径dadba2222a17260.14,a12222a211297.73,a222

19.79mm27.35mm3）端面啮合长度ca a1 a2 asin t19.79 27.35 90 sin28.71,ca 3.91mm23采煤机牵引部的运动仿真4）重合度abcacosπmncost3.91cos00.333.1416,ac4cos20（2）b-c传动端面重合度bc1）顶圆齿形曲率半径22280255.6a357.16a3222）端面啮合长度caa2a3asint27.3557.1690sin28.7113.42mm3）合度bccacosπmncost13.42 cos03.1416 4 cos20齿轮强度校核

cb 1.141）a-b传动1）确定计算负荷名义转矩TkpT1.159550300,T=1647N·mnpa4500名义圆周力2000t20001647,Ft51468.75NFtd642）应力循环次数nan1500r/mini1naHnanH500156.25343.75Na60Hnpt60343.7541647Na1.36108naNCHZat60343.751660naZc164726NC2.011073）确定强度计算中的各种系数24中国矿业大学1.使用系数kaka取1.75动负荷系数kv圆周速度vπdnaH3.1464343.75v取1.1560601000齿向载荷分布系数kH,kFkH1kH01kHwkHekF1kF01kHwkHe式中：kH0据d0.79取kH01.4kHw据v2.27取kHw0.68kF0据b/m15取kF1.15kF取v2.27取kF0.90kHe与均衡系数有关的系数取 kHe 0.7kFe与均衡系数有关的系数取kFe0.85kH1(1.41)0.680.7kH1.19则1(1.151)0.90.85kF1.11kF4）齿间载荷分布系数kH及kFkH1.0kF1.0因为kaFt/b1.7554900/501921.5N/m5）节点区域系数ZH2cosbcost2cos0cos28.71cos2tsintcos220,ZH2.03sin28.716）弹性系数ZF查表取ZF189.8MPa7）载荷作用齿顶时齿形系数YF,YF12.55YF22.60据Z116;x10.128Z226;x2025采煤机牵引部的运动仿真8）载荷作用齿顶是的应力修正系数YS1，YS11.57YS21.539）重合度系数Z,YZ441.72,Z0.8733Y0.250.750.250.75,Y0.691.7210）螺旋角系数 Z 14.齿数比uZb26，u1.625Za165.计算接触应力的基本值H0，H0801.4H0ZHZFZZFtu1d1bu2.84189.80.871549001.6251,H02468.78MPa64501.6256.接触应力HH0kAkVkHkH2468.781.751.051.121.0H1H2

3541.6MPa3541.6MPa弯曲应力基本值F0F0FtYFYSYYbm54900481.68MPa2.551.750.691,F04齿根弯曲应力FF F0kAkvkF kF481.68 1.75 1.05 1.11 1.0, F 982.45MPa确定计算需用接触应力Hp时的各种系数1）寿命系数ZNY,ZNT 1.02）润滑系数ZL,ZL 1.0526中国矿业大学3）速度系数Zv,Zv 0.964）粗糙度系数ZR,ZR 0.955）工作硬化系数Zw,Zw 1.0尺寸系数Zx,Zx1.010.许用接触应力HpHpHlimZNTZLZVZRZWZX16001.01.050.960.951.01.0,Hp1532MPa接触强度安全系数SHHp15320.43,SHH3541.611.确定计算许用弯曲应力Fp时的各种系数1）试验齿轮的应力修正系数YST,YST2.02）寿命系数YNT,YNT0.83）相对齿根圆角敏感系数 YrelT，YrelT 0.954）齿根表面状况系数 YRrelT，YRrelT 0.9255）尺寸系数Yx,Yx 0.97许用弯曲应力FpFp FlimYSTYNTYrelTYRrelTYxFp14002.00.80.950.9250.97,Fp1546MPaFp20.74002.00.80.950.9250.97,Fp2382MPaSF1Fp1546,SF10.56弯曲强度安全系数F982.45382,SF2SF2Fp20.39F982.452）b-c传动1）确定计算负荷27采煤机牵引部的运动仿真名义圆周力Ft2000t20001647,Ft51468.75Nd642）应力循环次数Nb60naHnpt60343.75416471.41083）确定强度计算中的各种系数使用系数ka,ka1.75动负荷系数kv,kv1.05齿向载荷分布系数kH,kFkH1kH01kHwkHekF1kF01kHwkHe式中：kH0取kH01.11kHw取kHw0.35kF0取kF01.12kF取kF0.5kHe与均载系数有关的系数取kHe0.7kFe与均载系数有关的系数取kFe0.85则kH1(1.111)0.350.7kH1.03kF1(1.121)0.50.85kF1.054）齿间载荷分布系数kH及kF，kH1.0，kF1.0因为kaFt/b1.7551468.75/501801.4N/m5）节点区域系数2cosbcost2cos0cos28.714.14ZHtsincos220,ZHcos2tsin28.716）弹性系数zE查表取，zE189.8MPa7）载荷作用齿顶时齿形系数YF，YF2.05328中国矿业大学8）载荷作用齿顶时的应力修正系数 YS，YS 2.659）重合度系数z,Y441.410.93zz33Y0.250.750.75Y0.780.251.4110）螺旋角系数Zc682.621）齿数比u26Zb计算接触应力的基本值H0Ftu1H0zHzEzzud1b2.25189.80.931549002.621,H01294.54MPa64502.623)接触应力HH0kAkvkHkH1294.541.751.051.031.0,H1780.93MPa弯曲应力基本值F0F0FtYFYSYYbm54900 2.05 2.65 0.64 1, F0 954.38MPa4齿根弯曲应力FF F0kAkvkF kF954.38 1.75 1.05 1.00 1.0, F 1753.67MPa确定计算许用接触应力Hp时的各种系数寿命系数zNT,zNT0.9润滑系数zL,zL1.0429采煤机牵引部的运动仿真速度系数zv,zv0.95粗糙度系数zR,zR0.8工作硬化系数zw,zw1.11尺寸系数zx,zx0.96许用接触应力HpHpHLimzNTzLzvzRzwzx7500.81.040.950.91.110.96,Hp568.6MPa接触强度安全系数SHHp568.60.32,SHH1780.938)确定计算许用弯曲应力Fp时的各种系数试验齿轮的应力修正系数YST,YST2.0寿命系数YNT,YNT0.83.相对齿根圆角敏感系数YrelT,YrelT1.064.齿根表面状况系数YRrelT,YRrelT0.925尺寸系数Yx,Yx0.982许用弯曲应力FpFp FLimYSTYNTYrelTYRrelTYxFp 280 2.0 0.81.06 0.925 0.982, Fp 431.4MPaFp1弯曲强度安全系数 SFF

431.40.251753.6730中国矿业大学MG300/720－AWD型采煤机其他部件及系统简介4.1 辅助液压系统概述采煤机辅助液压系统的原理如图4-1。该系统包括两部分：1.调高油缸；2.制动回路。由调高泵箱，机外管路，左右调高油缸和液压制动器等组成。左、右调高油缸和液压制动器均匀布置在牵引减速箱内。调高泵箱由调高电机，调高泵，高、低压溢流阀，粗、精过滤器，压力表，手液动换向阀，刹车电磁阀，阀块，阀体，接头排座等组成。各部件可以从老塘侧抽出，维修方便。调高回路功能：（1）满足采煤机卧底量要求；（2）适应采高的要求。调高回路的动力由调高电机提供。在调高时，调高油缸的阻力较大，为防止系统油压过高，损坏油泵及附件，在齿轮泵出口出设有一高压溢流阀作为安全阀， 调定压力为25MPa,可以满足调高要求。4.2 辅助装置 滑靴组件采煤机依靠左、右行走箱上的两只导向滑靴和煤壁的两组滑靴组件骑在工作面上的刮板输送机的销轨和铲煤板上，由于本机无底托架，两组滑靴组件分别只直接联接在左右牵引减速箱的煤壁侧。 拖缆装置拖缆装置如图4-2所示，由拖缆架，销，电缆夹板等组成，当采煤机沿工作面运行时，拖拽并保护电缆和水管，使其在拖拽时平缓过渡，不会因受力而损坏，拖缆装置固定在中间控制箱的右上部，在电缆槽内需装夹板的电缆长度应比工作面长度的一半略长。 喷雾冷却系统采煤机工作时，滚筒在截割和装煤过程中将产生大量的煤尘，这不仅降低了工作面的能见度，影响正常生产，而且对安全生产和工人的健康也会产生严重的影响。因此必须及时降尘，最大限度地降低空气中的含尘量，同时采煤机在工作时，各主要部件如电机、电控变压器、摇臂等产生大量的热量，须及时进行冷却以保证采煤机正常工作。喷雾冷却系统如图4-3所示，由水阀、安全阀、节流阀、喷嘴、高压软管等组成，来自喷雾泵站的水由送水管经电缆槽，拖缆装置进入水阀，再有水分配阀用于冷却。喷雾降尘水源通，断时由开关来完成的，当大开时，压力水进入过滤器过滤，然后分为六路，其中两路用于左右滚筒的内喷雾；另外两路用于左右截割电机及左右摇臂水套；另外一路用于电控箱及调高电机；最后一路用于左右牵引电机。各水路水量可由相应的节流阀调节，整个系统调定压力为1.5MPa。注意事项：定期检查喷雾泵站至采煤机输水管连接口是否密封，不得由渗漏水现象。定期检查清洗水阀内的过滤器。随时注意喷嘴运行情况，如有堵塞，应及时疏通。随时注意冷却水路中的安全阀，如产生释放现象，应及时检查原因。采煤机开机前必须先通水，当喷雾泵站停止供水时，应立即停止电机运行；4.3电气部分本型号采用目前国际上最为新型的开关磁组电动机调速技术，依据煤矿井下具体的工31采煤机牵引部的运动仿真矿条件，设计制作了可靠的控制、传输、保护等元部件。该系统时一项机电一体化的高薪技术产物。开关磁阻电动机调速系统（简称：“SRD”），它的新颖的电动机结构－开关磁阻电动机（简称：“SR”）与现代电力电子技术、电气控制技术为一体，兼有异步电动机变频调速系统和直流电动机调速系统的有点，但又不同于交流变频调速与直流调速。普通电动机时电能－磁场－感应电流－磁场－机械能的转化过程， 而SRD系统时利用磁场和磁场力所具有的特性，直接将磁场力转换成机械能的过程。因此它具有交流变频调速系统及直流调速系统不可比拟的优势。图4-1辅助液压系统图4-2拖缆装置32中国矿业大学图4-3喷雾冷却系统33采煤机牵引部的运动仿真5MG300/720－AWD型采煤机维护与检修5.1 井上检查与试运行采煤机在出厂前已做过部件和整机的出厂试验，运抵煤矿后无特殊原因不要重新拆装。由于经过途中运输和搁置过程，必须经过地面运转后方可投入井下生产。地面检查的注意内容有：检查机器各部件是否正常，完整无损，各部件连接部位有无松动；外接管路是否挤压，碰撞损坏，接头是否拧紧；各油池、润滑点是否按润滑系统图要求的油质和油位注油，有无从渗漏现象；操作手把是否灵活可靠；机内变压器、调速装置是否完好。整机地面试运转：辅设刮板运输机，将采煤机骑在输送机上。按正常井下操作顺序接上符合要求的泵、电后，进行整机空载运行。并检查各运转部分的声音是否正常，有无异常的发热和渗漏现象，再操作各电控按钮和手把，检查动作是否灵活、可靠。内、外喷雾是否正常，采煤机与输送机配套是否合适。5.2 采煤机的操作采煤机在井上检查与试运转正常后，即可送下井。运送时，要根据矿井的具体条件将机器解体成几部分。整机解体一般可分为几大件：中间箱、左右行走部、左右摇臂、左右滚筒。对解体后外露的空、腔必须严密封闭；