2×132630-WD采煤机可调行走箱设计

要2×132/630-WD箱设计。箱牵引部部分担负着作用既受井下工作面狭小空间约束又要适应恶劣工作条件所以箱要求要比分配、齿轮设计校核、花键和轴设计校核最后从力学方面对轮和基础。关键词：；ABSTRACTHaulagemechanismofsheareristheexecutivedevicefortheAndassoonasitfailstooperate,shearerwillstopworking,whichdefinitelyaffectsregularproductionandoperationofshearer.Sothispaperstudiessomepreliminarycausesforimproperfailureanddamageofthehaulagemechanism.Thepaperbridflyexpoundsinthedesignofthedepartmentofwalkingboxof2×132/630-WDShearer．Therunningboxisapartoftractionofshearer,whichisusedformovingtheshearer.TheShearernotonlyislimitedtonarrowspacebyundergroundmining,butalsohastoadapttobadworkingconditions．Therefore,theofthewalkingboxshouldbeassmallaspossible,anditmustmeettherequiredstrengthbearingconditions.Themaincontentsaredistributingthedriveratioandthedesigningandcheckingofgears,splineandshaft.Thelastpartofthispaperisaboutforceanalysisoftheengagementbetweensprocketandpin-rail,whichmainlystudiesbendingstrengthandcontactstrengthbythemethodofFEA.guidingshoesofwhicharethekeypartsofitshaulagemechanism,aresimplyanalyzedfortheirforceanalysisunderdifferentworkingconditions.Bytheoverallstudy,theboxofshearersoverallstructureisworkedout,somepreliminarycausesfortheimproperfailureanddamageofhaulagemechanismaregiven,whichwillprovideusefulreferenceforfurtherdesignandoptimization.Keywords：Shearer；haulagemechanism；bendingstrength；pin-rail112344466710101212121313131313141527绍 272728力 303636414143474749505255566061采煤机总 结 参考文献 66翻译部英文原文 68中文译文 77致 谢 8420092009PAGE2页1 1.1 前言在能源竞争日趋激烈的当今世界，被称为工业的粮食的煤炭在石油能源性基础能源目前在我国仍然占有以上的比例，是保证我国国民经济飞速增长的重要物质基础。发展，采煤机是现在要的采煤机械。世要采煤机，科技，技术，开发高矿井综合技术是我国煤炭科技的发展的方向。1.2 采煤机概述1.2.1采煤机发展史机械化采煤开上世，是采煤机械（采煤机和煤机）的现开的。 的。，国国生产采煤机，能实现高，采煤机械的用，我称的采煤机为第一采煤机， 国的采煤机械化的由采煤机和机，综采技术开。是世界综采技术的发展采煤机——摇臂采煤第三采煤机——双摇臂采煤机的一解决工作面自开缺问和机的断的成功等，把综采技术向一个综合机械化采煤的优越性——高校安全和经济，此国竞采用综采。～大 大的它目前各主要家已基上实衡量个家水平指标是程度程度。展是：不断各类之达安全经济；遥控自动控展逐过渡人面；单可靠并之列标准通；后薄急倾斜难层122 主要法壁式体法般长面其主要特征量约占我有重点上随着层厚度倾角不同技术法会有所区别对于~煤整层整层或分层依据不同倾角按面推又可分走长壁倾斜长壁两种类型上述每类型法在于不同ft地质条件技术条件时又有很多变厚层特厚层时层厚度超过 场空间护技术装目前分层法又可分倾斜分层水平分层斜切分层三种。法法。优点 投资少套柱式价格长壁分之便于维护护简单可锚杆护顶缺点 区低般~ 风条件差漏风条件：深度较浅般不宜超过 ~ ；顶较稳定薄厚层；123 达机、关磁阻称、磁转差离合器原理都可部和部这技术由于具诸多优点应已趋向成熟并已成方式其特点启动性能可直接实启动属转差故效高技术应虽然步动结、刷子优点直性能路启动转矩、启动这方式一旦解决噪声题和位置传感器可靠性适合井掘械展技术特点和展趋势表几个方面方式新特别基都方式。断增断提高截割通常在已达 动均甚至到通常超过 高已达 度、力幅提高度普遍达~ 力到成方式由于具技术先、可靠性高维护管理和价格低廉等特点几展很快正逐步替代直成今展方向普遍高压供由于幅提高及工作面断加长个工作面供电容量超过 。监保护智能着应新具建立微处理基础智能监、监测和保护可实、远近控制、无线电随遥控、工况监测及状态显示、数据采集存储及传输、故障诊断及预警、自动控制等多种功能以保证采煤机具有最低的维修量和最高的利用率。内外采煤工况检测、故障诊断技术差距外微控制内微控制或 控制但信息量要少得多。外传感器多信息量内传感器少信息量小。外有数字和内只有数字和汉字。外具有强服务功能、非常直观的内只有字和简单图形显示界面。1.2.4 内电牵引采煤的应用前景目前我煤使用电牵引采煤数量有增加的趋势带动了煤制造的技术更新换代亦带动了煤备的技术进步但是量的电牵引采煤取代液压牵引采煤在煤普及使用近几年内可能性不因为我煤综采产使用液压牵引采煤已有 年的历史场培养锻炼了一批熟悉液压传动技术的职工有效地维护着备的正常运行。而电牵引采煤则要求工程技术员尤其是场维护员要有扎实良好的电子技术知识只有当场员掌握了电牵引的技术原理才可能真正用好管好这种新备才能得到广泛的应用而且有煤目前经营状况十分困难产更新资金极度短缺在此环境条件下也不可能拿出量资金进行规模备更新换代于是就滞后了这类新型备在煤的量使用。此外电牵引采煤的价格偏高同样采高的电牵引采煤是液压牵引采煤价格的 ~ 倍煤用户会用价值观念来衡量去购买液压牵引采煤用以解决产备的不产厂家应努力降低成降低电牵引采煤的售价使其能在煤煤技术进步。就目前我所产的电牵引采煤械传动部件、结构件等械类产品的型应采用载变频电控装置的形的应用使工作面产机简述131采煤的分类和组成采煤有不同的分类方法，一般我们按照工作构的形进行分类，可分为：滚筒、钻削和链采煤；在我们所说的采煤主要是指滚筒采煤在使用很广泛。、、及附件主要作用是落、碎装牵引部牵引牵引传动装置牵引构牵引构是移动执行牵引主要作用是控制使其按要求沿工作面运行并进行过载保护。电气系统电动及其装有各种电气元件间连接该系统主要作用是提供动力并进行过载保护及控制其动作。辅助装置功能系以满足效、安全要求。辅助液压装置。现代基上使用模块化用多电横向布置结构取消结构简单传动效率传动可靠维修检查方便；牵引也用了无链牵引牵引啮合效率不会出现断链事故工作更安全。132滚筒采煤机的特点（）使用范围广能适应；（）调高方便，免开缺口；（）功率大、生产率高、工作可靠；（）操作方便并有完善的保护、监测系统；（）向标准化、系列化、通用化发展。量多，因而破碎单煤的能量大。33 滚筒采煤机的工作第采煤机发功，采煤机的设计本的特的采煤机以采煤机的的，采用滚筒设计。滚筒采煤机工作，滚筒割顶煤，滚筒割煤，并煤。（滚筒采煤机的工作因滚筒采煤机工作可以采煤机，采向采煤。使滚筒落的煤能板的方向滚筒方向（采的滚筒，方向；的滚筒，其方向。的结“；采区从滚筒，截齿向的用滚筒，向的用滚筒。滚筒采煤机的工作筒切入一个截深，这一过程称为进刀。常用的进刀方式有两种：．端部斜切法 利用采煤机在工作面两端约 ～ 的范围内斜切刀称端部斜切进刀法；．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。2 .1 也发生了巨大的变化。我国于年在原苏联的大力援助下制造出中国第一台仿“顿巴斯”行走部的行走机采用筒牵引行走；年代，在引进采煤机，过为在工作面的（进为年代我国制筒采煤行走机要在下的：（）牵引在牵引力的作用下了大的，一发生断（（、动大，从了截、筒行走部的。年代采煤机的行走机发生了有牵引到无牵引（式行走机，即行走动采用行走——行走，特院与联合设计发的国内第一台交流电气调速采煤机－型薄煤层强力爬底板采煤机于年通过部级鉴定，标志着我国电气调速采煤部牵引机要分为下三类（）驱动—条统利用行走部的驱动与刮板输送机条相啮合移动的挠曲适应刮板输送机的弯曲的牵引机典型结有—销排式、—条式、—条利用牵引部出轴驱轮带封闭的无极与刮板输送机上的齿轨啮合而移强度低、移速度不均匀磨损效率低。液压缸推进系统利用两个液压缸交替推移前进而使机器移卡爪和导轨磨损经过多年的实际使用考核，销轮——齿轨已被淘汰，齿轨——销轨式被量推广使用，且多次改进，销轨的销齿形状已经由圆销形改进为多段曲牵引即使现代的2.2 采煤机行走部的作用是使采煤机沿工作面刮板输送机的部槽导向行轮与铺在工作面刮板输送机承受部分采煤的载荷。采煤机行走机构的核心部件为行走轮和销排销轨目前采煤机常用的行小节距销排节距为 或 或 和节距销排节距为图 图 。20092009届本科生毕业设计（论文）第10页2.3达到 以上，单行走功率达到 ，牵引力达到 。采煤机可以说到目前为止作为采煤重点设备之一的采煤机已发展到了比较智要做，还需要提高。下面图为行走轮断齿情况；图为导向滑靴撕为行走轮的磨损情况。 图24 齿 图25 裂 图26 2.4 义机型与目前国外最先进的电牵引采煤机相比在总体参数性能方面已接近国相比还有一的。在我国一些煤煤采其部的中煤期及采以工面的接有的能一些煤。大煤矿中、煤的采来以煤的采已制适我国国的煤的煤提高煤采煤的工是。在能的能和高的采能已十分断提高我国采煤机的性能国外的先进水平和高的采掘业。后国内电牵引采煤机的方向应以几方面进一步完善和提高牵引的完善和提高的和性能的机电控制提高采煤机电控的、应的能。电控故障诊断与电的电测与、自动高。以的。向电设的型功的、设的体相应机的进一步提高采煤机煤的适电设型的。2.5 × 采煤机行走箱设计是采煤机总体成的一部20092009PAGE12页有了基本了解，以上条件满足课题的完成。

32*132/630-WD型电牵引采煤机 按用途采煤机可分为牵引机构截割机构、电气控制设备、液压调高系统，喷雾系统所成。按构，、牵引，、截割和，电控所成。本采煤机用了 电机截割电机、牵引电机、调高电动机。采煤机整煤的件和作的导分别支在工作机上。牵引中的行机相，当行，完成煤煤作业。主要技术参数表 型采煤机特征目采高围～煤°机功率截割功率牵引功率≤过煤高度下切深度直径Φ速截深摇臂摆中心摇臂型式整弯摇臂摇臂长度牵引力牵引速度～44 443.3.1 围 ～° ≤质硬度 f≤43.3.2 总体要求装功率）面度 ≤摇臂回转心距摇臂回转心距底板度 4滚筒水平过度卧底量摇臂摆° 上 ；.4 与运用了错形轨占用身部分空间，油缸位进入运外槽下。身为底部间为，部件间使用度 形位，使为体。为身体，用了 4，过率，拖二级，且有四象限运行功能。4左、右截割部可单独分别启动，便于故障处理，同时减小因启动网冲击。为解决身薄与装功率矛盾，截割部用双驱动械传动链有扭矩轴过保护装；低用四行星双浮动，牵部械传动用双行星双浮动形，用过驱动，牵驱动与运轨传动，不但增了过空间，还省去了行走部，使为简化，同时小了部体身度将随运界3.5 件周空气甲烷、尘、硫氢、二氧碳等超过《安全规程》所规安全含量井使海拔小于 。周介质温超过0o低于0o。5o97%。周介质无足以腐蚀破坏绝缘气体导电尘埃。4采煤机行走箱设计基本参数计算11 电选择牵引部行走速0-9m/min。由公： PF v得牵引部输出最240kW

P45

0.67.5选取电BQYS34其参数如下：0额V76A： 412 传效率算各传件效率为：滚轴承效率圆柱齿轮传总传效率为：牵引部输出

=0.98；1=0.98；12P36.89kW输出轴转速为 413 传比及配齿情况电KCB2-4额3801472/mi。GB3836ExdⅠ。合，根据号小和总结构使摆线行走轮和I销齿如图1R 5啮 ,合，P取9-18齿 选Z 93

t125mmtm 39.7t

d Z3

m

4-1销齿d d ~da3 3

~

(446.11~457.11)mm取d 。a3齿根圆直径：d df3 3

2(h*c*)ma

346.635mm

n

100= 91000

=8r/min总传比

3 d3

3.14358.11n n 10i 1 = =1.25n n 83 3414 花键连接械损失可忽略不对I轴：PP

36.15kW1 1nn1

10r/minTP/

NmII

1 1 1PP2 2 1 1 2n n /i

10 2 1 1

1.25TP/n 34/8

m2 2 2设计项目及说明（1）设计项目及说明（1）结果1许用接触应力2HHHlimSH2为：2LhZ，LhhNNN=60njL由公式11 h6010110000N61NN 10622 1ZZ和ZN1 N2Z接触强度最小安全系数SHminS2ζ 1.38/1H1

H2

N/mm2ζ 1.42/1H2

2HF

2-56

ζFlim1

2ST ζY ST F SFmin

Y Y YX

ζ N/mm2Flim2Y ζ FlimYSTYNT

STY Y δrelT

YδrelT

Y RrlT

YRrlT

Y XYX

S Fmin

SFmin

2F1

2111

F12F2

F22111

8级v31 1 1v t

d1d (

ZZ E H

2KT)2

(u1 3 uH d dz1z2

dz1z i

12

z 2 1 2

u15/12

u1.25u/uu/u/1.25

0合适

z z n *z min

z min

minx3x

x0.31 2T1

1x 2

KKKK

T

NmmA V 1KAVK VK KK

K AK VK K KKKKKA V

K1.9Z E

Z 189.8 2EZHZ

0.80.92

Z HZ d1

3( )2×207021.93

d310.3mm1mmd/z310.3/12

1 1d1

m25mmd1

mz

d mm1vdn

/

10/

v0.157m/s11a

与估取相近am(zz)/2/21 2齿宽b

a337.5mmb dd 1

90mm

b 90mm轮齿宽b2小轮齿宽b

bb2bb

~10)

2b100mm11 1 2齿根弯曲疲劳强校核由公式

KT2 1Y Y 2

F bdm1

Sa F

Y

Y 小轮Y

Fa1Fa Fa1

大轮Y2Y 查表 小轮Y

Y Fa2Y Sa重合度

Sa1大轮YSa2

Sa1Y Sa2 1))

a1 2 a21 300cos20

2

225)20) a375cos20 15225)20)故

Y 0.75/ a

Y 21.9F1

F1

2 2F2

F2

2ST sFlimY Y Y Y ST

齿根弯曲强度满足F T T Fs2111F1 605.66s63021110.8

1.661.87

S SFFF2 538.368 齿轮其它主要尺寸计算大轮分度圆直径d2

d mm2

d 2 df

d df1 1

2hf

2

d mmf1df2d

d 2h2

2

d mmf2ad d

2

d mma1 1d da2 2

a2ha

2

a1d mma2dbd d1d d

300cos20cos20

d b1d b2 21)

b2intSS intS

intSint

SSmin1S

2Smin2

MT

atT XMT

100

LXfainT

L40T (G21TT —G相应1TNmυ ——润滑油在40时名义运动粘40mm2/sX L以Θ XL

T =238.464Nm1Tυ =100mm240X =1.0L CMT 1000.02flaintT

X T

Θ =47.7C140XQ

flaintTX Qεfε。a z1

d a1

1'

1 d t b1 1 z2

d a

2 1'

22 d t b2 则εεε=εf 2 a 1ε 1.5εf a2-108取得X Q

X 1QXcaX ca弹性变形引起有效修缘量C 实际修缘量

X 1ca。C eff。aX 值根据和最值和算ca 1 2修缘量C查取。a对低精规X 等于1.caXX

将假定全部作于小时局部瞬时温升 折算成沿线积分平均flaE温升 。flaE于 1 2 1 1a 1 2 1 21X21

0.70221 2

12

Xεa1XwrelTX wrelTWX =XWwXWT

X wrelTX WTX W

X WTX X WαβX αβ20X αβ

X X MX M 2

1 1uX M 1212 1 2E E1 2

B 1B 1M1 M2 u

y1't；1 2EE1 2——参；B B ——；MM1 2MM ——任意y1212 M 0.25BMB cM Mvλ

Mc 3.8N/ mm2v

,E2及0.3X MS

N0.75s0.5m-0.5mmXE

30R

X N0.75s0.5m-0.5MSX 11 aE E

redC

X 1E 1 0E Emc K

0.2 0.045mc

Bt v v

0.05X Xoil R L

C redCv ——节点线速度和；Cv 2v'C t t'；t ——油温下动力黏度oil

v C ，redC

soilredC

u1u

asin'tcostb

redCu——齿——压力角；——基圆螺旋角；b ——齿轮载荷，Btt KKK K Ft

Bt A V B B bBtK ——使用系数；AK ——动载系数；VK ——胶合承载能力算的齿向载荷系数，BK K ；B HK ——胶合承载能力算的齿间载荷系数，BK K ；HF——分度圆上名义切向载荷；tb——齿宽，取小轮或轮的较小值；X ——粗糙度系数，R

X 08124aX 2.2 Ra

0.25 RR

redcR 05R R a 1 a2

R 053aR——算术平均粗糙度；aR 、R ——小轮与轮在加工过的新齿面上测量1 a

的齿面粗糙度值；

X 1LX ——润滑剂系数。L

0128由以上各式得

0128 mc11

flaE u X X

07505 XE

1355CflaEflaE M

a025

X XQ u ——平均摩擦因数；mcX ——热闪系数；MX ——小齿齿顶系数；X——压力角系数；

mcX KN5s5m5MX BEKB

X 1K 1B ——单位齿宽载荷；va——心距；EX ——跑合系数；EXQ——啮入系数；X

Btv0.157m/saX 1EX 1QX 1数X BEz

E2uu

X BEX BE

2 u1z2

E1E1 E

E1 E1

d2d2a1 b1

E2 a'E2 t E1

d a1d a1d b1

d b1体温度ΘM CX XMC 1 S1nX mp 2

X 1mpΘ ——工作温度；oilC——加权系数，取C=0.7;

C0.711 1X mpn——同时啮合的齿轮的数量；pX——润滑方系数，用来考虑润滑方对传S

X 1S热的影响，有实验得出：喷油润滑XXS SX。SΘ flaint温升沿啮合线的积分平均值，Θ =Θ XεXε以 Θ M-C

CflaintXε C

Θint

intΘ =Θ ΘM 2

C

ΘintS

intSΘ =Θ ?C?Θ2 安全系数取SSmin

217.12S intS

int

130.77

S SminS SS S满足胶合承载能力要求校核计算431 运动轨迹(4-2)可以曲也可以直来说构其圆直径可以任意。传动具有如下特点:(1)能实现定传动比传动。(2)啮合廓凸凹接触故接触面积接触应力小。面磨损小磨损比较均匀。啮合一弧长重合度传动平稳。在节点处啮合时压力故对轴承作用力小。4-2滚动圆运动轨迹(6)最少数小6可实现较传动比。(9)4.3.2 受力析4-3直圆柱受力情况T1主动传给从动。若忽略面间摩擦力Fn方向始终沿啮合。FnFnPtT·m；dm；α角压角。433 销接触应接触问题先是z他出接触体之间起接触表应变形常赫兹接触应公式nnF 111121221E1E22HEE材料弹性模量1 2、材料泊松比；1 2接触长度；曲率半径；1 2赫兹zPca PcaH E 1 2 2 1PN/mmca——两啮合齿在啮合点处的综合曲率半径，mmZ ——材料弹性影响系数E由可知，轮齿接触应力的小与接触点处齿廓曲率半径的小有关，且与综合曲率半径成反比。摆线齿轮节圆以内为内摆线，节圆以外为外摆线，曲率半径分别为：2Rr

sin

R2r aaa R2r 1a2rR2r1R2r1fa

R2r ff、 ——外、内摆线的曲率半径，mma fr、r ——外内摆线的发圆半径a fR——摆线齿轮的分度圆半径，mm、 ——外、内摆线的发参数，rada f摆线齿啮合时一齿之齿根内摆线发圆半径必与另一外摆线发圆半径相等或反之。由摆线齿轮齿廓曲线的成可知，摆线发参数在动力传动用齿轮不会于2HertzHertz公的假条件。综合曲率半径亦为零，Hertz公不能给出确定的值。因此，摆线齿轮的接触强度难Hertz434Pro/EMechanicaPro/EPro/E使者来说容易上Mechanica作能够直调用建参进优化这其他软做到摆线由于转动啮合各个位置不同且内摆线连处奇点从理上讲所取排啮合时建立4）图4-4 Pro/E体步骤下：建立；划网格;定义;定义面；给定必须边界；定载荷；建立/研究；。建好模型后，打开应用程序菜单Mechanica析模块，然后为模型要求前提尽量划少一点，Pro/E可以自动划网格，划后网4-5所示。可以通过连接功能自动检测接触。4-5网格模型划分网格划分uMuEntitiesCreated:Beam:0Edge:345Tri:0Face:423u0Face-FaceLink:0Tetra:168Edge-FaceLink:0Wedge:0Brick:0给定模型材质后给模型施加约束和载荷，为了模拟实际工况，约束销排载荷加接触面相对另一面几节点上。知道扭矩T节圆半可以求得加上226682.5加好载荷及模型如图4-6所示。4-6加上载荷有限元模型4-7诊断对话框一切置好以后打开Mechanica分析研究对话框建立静态分析模型y10错误进修改假如出错将得到运结果。诊断对话框如图4-7所示图4-8可以知道没有出现错误运过程一切正常得到运结果。20092009PAGE33页4-8 下组所示4-9 轮齿应力云图 4-10 轮齿应变云图图 4-124-14-1/MPa1224775.1/mm0.30360.03671

2

2

1/222e 2

1 2 2 3 3 1 ——别一二三主。1 2 3对强度校核是四强度即：1

2

2

1/222

2

1 2 2 3 3 1 bS——材料许用；20092009PAGE35页——材料的极限应力；bS——安全系数。这种材料，＝1270MPa1.25时，由上式可得其许用应力为 b＝1016MPa。4-13所示图单位均为千克力MISES应力。由应力图可见，最应力位于靠近接触位1218MPa，断裂其根原因，则需要对齿轨接触作进一步的分析。4-13应变图综合以上分析算结果可得如下结：赫兹公式算法求出的接触应力不是很适合行走轮和销齿这种接触类型的算。极限，已经进入塑性变形阶段。可以预见，在轮齿的边缘将产裂纹，并且不断的扩展，导致最终发轮齿断裂。除了接触区域外，部分结构的应力都比较小，轮齿根部的应力也比产生裂纹后，可能会加速裂纹的扩展。采煤机行走轮所受的最大接触应力均已超过材料的许用应力（[σ]＝1016MPa，这是在销齿末修成鼓型且工况理想的情况下得出的数据，但实齿轨间接触力中，纵向、横向摩擦力相对较小，向力在接触力中起导齿轨间比较大的向力导致接触表面的磨损。行走轮接触而引起的应变不是大。因，最齿轨及断裂，面应对齿，行设计，以小齿轨间的接触应力。分析计算441 齿根弯计算齿轮在受力齿根的弯最。对的齿轮在齿啮合对齿啮合，最。但对行走轮而，和销齿齿啮合，加上相对较及用，实际上在齿啮合是最不的工况。，用齿计齿根的弯。，采用这，轮齿的弯比较，这合煤矿机的设计要求。采煤机行走轮采用，数已在上面中出。齿轮的材料采18Cr2Ni4WA,E≈2.02e11Pa，泊松比μ≈0.273。如图420092009届本科生毕业设计（论文）PAGE37页图4-14切线方向 图4-15压力角方向似，可以认为是合理的。齿轮计算模型边界范围的划分对有限元的计算结果毫无疑问是有影响了大，这中，大的点是定理，结论有较大。对连续体S 6m S31.6m4中m 为齿轮模，S、S3 4

4-16所示。践证明，这样的处理结果对少，一般为～13。行走轮的际结形参照文献【2.3为：S6.057m1 S 2.235m2S 2.440m3S 2.235m4中SSSS1 2 3

如4-17图。 4-16 型 4-17Mechanica1

2

2

1/222e 2

1 2 2 3 3 1 ——分别一三主。1 2 3对强度校核理是四强度理即：1

2

2

1/222

2

1 2 2 3 3 1 bS——材料许用；b——材料极；S——安全系数。对 这种材料b＝ 取安全系数时由可得许用a。下变矢量位移。图4-18 切线方向应力云图 图4-19 切线方向应变云图图4-20 压力角方向应力云图 图4-21 压力角方向应变云图图 切线方向矢量位移图 图4-23 压力角方向矢量位移图20092009PAGE46页4243表4-3 上分析算结果总结4-4MP） MP） mm）663.4663.40.5088651.9651.90.51251016MP化目内轴的设计4.51 花键轴与校核轴参数PP36.89kw

36.15kw1 1n=n=10r/min1TP/n

Nm1 1 1p3nd p3nmin

A=98dmin

A3

p 98 310131011取d 155mmmin花键花键轴选调质处理花键模数取m=5取为 D529Db

5

125.6mmD m(zei

5

152.5mmD D ii FC FD 2

)2(0.5Dsin

hs

0.5esvtanD)2Femax

b D sinD(0.5125.6)2(0.5125.6)2(0.51450.53.00)20.5D 2Femax139.4mmD ii

2；D m(zee

5

；D m(zie

5

；p

zhldm取.～ ;z——齿数；h——齿侧面的工作高mmh5Ddc，D和d别为轴的和c为齿顶的倒半对渐开线mm；d ——的平均mm。对矩形dm

5Dd对渐开dm

ddpl12～p0.75pzm

25145

10.2MPapp pp452 1FF4-24t r4-24Ft dF Ftg F r t F n tconT·m；dm；α——啮合角压力角。TP/

Nm1 1 1F2TF1d1

234523.251000300

230155NF Fr1

83769.57NTP/

34/8

m2 2 2F

21000

226676.16Nt2 2d2

358.11F Fr2 t2

83503.38NFFFn t2

241223.73N(2)根据轴的机构图作出轴的算简图，根据轴的算简图作出轴的弯4-25所示,由于轴上套有轴承轴上的扭矩忽略不。4-25弯矩图由算得R1R 23

1M3M3314d直径，mmM——在Nm d

d——

与外径1

之比， 1d——许用应力，固定载荷平稳=；载荷变化d1=，转动= 0 1 、、 ——许用曲应力mm2手1 0 1册查表6-1-1。材料为M ，淬火渗碳。查相关资料r o

=1100N/mmb

2，则取

d 2， =180N/mm2， 1

0.27b 0b dM22003.14Nm所以 d=107.6mm取dmm当量矩M McaM M 22003.141000 ca 165.3N/mm2W 3 0.111032S

S M Z ——材料的弯曲疲劳极限，m21M

d3 Z

cm3。

14——疲劳强度的许用安全系数，见机械6-1-23，取1.3——从标准试件的疲劳极限到零件的疲劳极限的换算系数合零件边缘的值见机械手册表6-1-27 ——弯曲时平均应力折合为应力幅的等效系数，其值如下：2

=0.15 =0.2 =0.25 2 所以S

1 M

S4 Z

1305：sMsMT2Z 3 2Zp

Ss sM 、T ，NmZ、Z p

cm3——材料的屈服极限，N/mm2ss引起严重事故，Ss

值应适当加，从表4-5 取表4-5

S=2.0。ssbs

0.41.2～1.5

>0.55～

1.7～2.2

铸造轴1.6～2.5如最载荷只能近似求得及应力无法准确s。

之值应增20～轴径尺寸及改用较好的材料等措施，以提高轴的静强度安全系数。sMT2ZsMT2Z 3 2ZpssS 6.5 S满足要求4.6 各轴承的设计校核计算461滚动轴承校核概述滚动轴承是现代机器多已自动调心性能，轴承可分为调心轴承和非调心轴承。题主要有：123在112一般来说深沟价格最比价格前提下尽地降成动见失效形式主下几种：疲劳点蚀 在正条下动体套在互表层内产脉动循环经过一定次数循环后此就导致零前表层见失效形式。塑变形 在过静下动体套道上出现均匀塑变形凹坑这种情况多发在摆动磨损 动在密封靠及多尘运条下易发磨粒磨损越磨损越严重。裂纹断裂 由于材料缺陷热处理配过盈量组。算。24小时连续工作的ft机械，所以选用圆柱滚子轴承5000h左右。462花键轴上轴承校核算花键轴上轴承所承A0径向载荷R水平支反力R 15508H1力

R NH2R N，R NV1 V2合成支反力R2R2R2H VR2H1 VRR2H1 VR21 1

155086.6 5438 165036.7R2H2 VR2H2 VR2749134272 2

2

62 9719.7算当量动载荷轴承1型号为圆柱滚子轴承42136，其额定动载荷为C r

C N0r轴承工作时有等冲击，载荷系数取f pPf

198044Np 1轴承2型号为圆柱滚子轴承42136，其额定载荷为C r

，C 0rf pPf

95662.8Np 2Lh106 fCL ( t )h 60n P不高滚子10/3

f1tL

106

1( )10/3

5607.8h1 6010 16

285000hL 6h

( 10/310 79719.7

116442.8合格46心向A0径向R水平支反R 3400.4H3

R NH4R 1252.5V3合成支反

R NV4合力R R2R2H VR2H3 VRR2H3 VR23400141253 3

2

5.

6235.1R R24

R24 V 4

192674.7 7077.9 N05332.4由于每处放相同两个则R18117.55N3R N423EC r

NC0r

220000Nf pPf

21741.06Np 34EC r

NC0r

220000Nf pPf

123199.44Np 4Lh106 fCL ( t )h 60n P不高10/3

f1tL

106

1295000( )10/3

1240000h3 8 16

295000hL 6h

( 10/38 123199.4

38265合格4.7 采工作高产、高效急需解决的一个问题。提高采煤机轴承使用寿命的若干措施如下：（）改进轴提高计寿命采煤机轴承的一般设计寿命都低于 齿轮设计寿命，有的只有～ 而国外则高达 ～ 可见差距之大在采煤机设计时对重要轴承可用进口产品一般应优先采用改进后的加强型的轴承如，用 型比原先增大滚子直径、长度和数量以及采用对数母线变曲率凸度滚子，沿滚子轴向接触应力合理分布。这些措施使轴承额定动负荷比旧轴承平均提高 ～ 轴承计算寿命相应提高 ～ 倍如比额定动负荷约提高，计算寿命提高倍。又如，调导和应力分布及滚子与内外滚道的吻合率，使额定动负荷能力平均提高，计算寿命提高～倍如比。额定动负荷约提高，计算寿命提高倍。（）摇臂支承采用专用的滑动轴承一般采煤机多用调心滚子轴承和短圆柱滚子轴承，使用中发轴承早期损坏，造成机壳变形，滚子散落进入机壳，将齿轮挤坏。目前解决办法是采用向心关节球轴承和三层复合材料制成的滑动轴承。（）研制矿用重载轴承轴承用高碳铬锰轴承钢材料经整体淬火处理表硬度高要求 ～金钢如， ， 等渗碳悴火表硬度也可达 达对其抗冲击见表动负荷动负荷力提率）材质调滚子圆柱滚子圆锥滚子真空脱气钢电渣重熔钢改进润滑和密封从而延长寿命采煤机润滑用油一般为极措施有速油封通过改进密封材料、结构以提其使用寿命；摇臂回转用油脂 锉基脂润滑并用油封把它与固定箱油池隔开；对低速浮动油封向径向偏斜不敏感煤粉泥浆条件下密封。踪和检测，以保证轴承的质量要求。（）提高轴承组件的制造和安装质量既使轴承本身精度高，质量优，但由于其组件的制造和安装误差及间隙调整不当，仍会使轴运转不平稳，产生附加载荷，影响轴承的正常使用。使径间隙变，内产生。过。直径内内过早损和坏。轴和壳孔配合不直及配合不轴误差使轴承内过调以调整度轴承，轴承容试运转，检查温升、运转噪音及空载功率，以考核齿轮和轴承安装质量。加强轴承使用中的维护和保养良好的维护和保养，使轴承于最佳工要求做到型号油混用；扫盖和加油时，要防止煤尘，水等杂质进入，以防油质坏，加剧摩擦面的粒损和锈蚀。如发现油脏，及时放油并进行清洗再加新油。在机器运转定时间，出现异常噪音、振，往往是由于螺栓（母）松轴承本身损轴承间隙加大，而使轴和齿轮发生轴窜撞击，要及时扭（母测出撞击大程度、损和润状况，加强轴承工作的监视，有助于及时并准确判断和理故障。4.8 栓的校核计算TFrFr

Frs11

s22

szzF F

Fszrrr1 1 zz85 得级σ σF SFp dL0

pF4FSd2mS0

F；Sd0mm；m——抗面数目；L ；min；p。s

/S p

/SPS

P

——螺栓许用安全系数。取S

4

SP

2s

/S p

/Ppσ pτ 满足要求49 分析导向滑靴的材料为 在相应的热处理工艺下其σ ＝根据经验和要求取安全系数所以σ ＝ 。下表面面为内侧左表面面为内侧上表面面为内侧右表面。图、 正时，表明表压右压和后摩擦，即 面和 同时；对应右正、 ，表明上表面持和后摩擦同时表压和后的即 和 同时。对整采煤机来讲，从采空侧来看，此种侧；、 支持右压和后摩擦，即 和同时；对应右、 ，表明表和 同时。对整采煤机来讲，从采空侧来看，此种采煤机前端被压去、后端被抬起，前端被推煤壁侧、后端被推采空侧；、 持力、正明下面下侧。已知采煤机整机总重牵引小可以利用 有限元分析立分析模型模型分析步骤：；；；；划分好网格以将上销轴孔圆柱完全固定约束，再将算所得载荷假均布加在相内侧假均布于两个上进行静分析算得变图如图 图 图 图 变图选择销轴孔内圆柱进行 ：表上可知，导向滑靴的最为 ，最位移为。导向滑靴的材料为 在相应的热处理工艺下其σ＝ 根据经验和要求取安全系数为，σ ＝ 所以足要求。4.10 功率采煤机导向滑靴的加工产的顺利进行。1功率采煤机导向滑靴应用反变形法4-29:4-29导向滑靴零件图导向滑靴的材料是 热处理要求为整体淬火安装行走轮组件的孔径尺寸较，两行孔间空档距离，尺寸为。针对该零件的结构特点进行工艺性分析该零件的行孔及空档在一次装夹加工完，其它加①轴采用幢削将由图纸要求～ 控制～ ②值由控制～ 。程材料是 采用铸造铸退消除铸造应按线找正刨好右侧干面作为基准。座右侧太平面按线找正刨好左侧面及导向槽。划线。按线找正轴按～ 镗好寸按～镗好。领411 20092009PAGE62页图、轴承座、导向滑靴、花键轴、驱动调整后的位置可以达到调整机高度的作用。和分别为的三维装配和透视。由于采用齿轮销轨式无链牵引故牵引力、制动力较导向较可靠。 图4-31 行走箱装配图 图4-32 行走箱透视图3，水平弯曲1，靴齿轨轮。5 采煤机的与机器工作可性和使用是非的，一、周、季和大。建立行之有效的规章制度制定计划。填写查理记录单。采煤机在井下进行和人员必须严格遵守井下安全操作规程。、在现场必须做好有效支，保证人员安全。、必须断电并挂警示牌，并设有专人看管。、锁住运输机闭锁旋钮。20092009PAGE64页、禁止带电开启所有防爆电气备盖板。采煤机在井下进行维护和检修时，维修人员必须严格遵守井下安全操作规程。、在维修现场必须做好有效支护，保证维修人员安全。、必须断电并挂警示牌，并有专人看管。、锁住运输机闭锁旋钮。、禁止带电开启所有防爆电气备盖板。日检检查所有联接紧固件是否完整、紧固齐全，发现松动要及时紧固。电缆、水管、油管有无挤压和破损。各操作手把、按钮动作是否灵活可靠和准确。各部油位是否符合要求，各润滑点应按时注油。喷嘴有无堵塞或损坏，水过滤器是否堵塞，水量和压力是否符合要求。截齿、齿座有无损坏和丢失，若有应及时更换和补齐。导向滑靴磨损情况，如行走轮与销轨的啮合不正常，应更换导向滑靴。各仪表是否完好并工作正常。各部运转有无异常音响、温升和振动。周检检查并清洗液压传动粗过滤器。取样化验各工作油液油质是否符合要求。检查和处理日检不能处理的问题，对整机的致运行情况做好记录。检查司机对采煤机的日常维护情况。季检月检除周检内容外，对周检处理不了的问题进行维护和检修，并对采煤机司机的日检、周检的工作进行检查。修采煤机在采完一个工作面后应升井修要求对采煤机进行解体清总 结阶段总说也是有所程常遇到不同问题由于所部件总体上说不算难图量也不但没有前人所以可以借鉴并不是很多也常遇到问题但自己努力同时老师和同都给予很多帮助内容可调行走箱和一般使用采煤机相比创新点就是可调虽然采煤机调高是由摇臂完成但行走箱调整采煤机整体高度，由此可以适应不同煤层达到要求拟定种不同方案通指导老师指点和对不同方案进行比较选取一种相对合理方案。程是对四年以所知识一综合应用程它不但们提供一应用以前所知识机会而且还给们动手实践机会程让们发现自身不足使自己能不断去完善和提高自己能力会如何去获取自己所需要信息提高独立习能力相信些对们以后工作习都会有很帮助。由于自己所知识和能力有限肯定会有许多不足之处因此恳请各位老师能给批评指证！参考文献））、使用）周有提高摆线针齿星传承载能力探讨单摆线齿轮传报杨华有限元法在算齿根应力和轮齿变形）张升杜长龙辉装置）占权术 ）升讨 础【】玉造 ）统报 ）形 报）广讨 ）华题 ）景 ）理 ））三化工三三化工俊编 野火应用清华朱孝录传动化工译分英文原文CoalFaceWirelessSensorNetworkPhysicalLayerDesignBasedOnUWBTechnologyAbstractIntoguaranteethesafetyofcoalfaceproduction,itisnecessarytomonitorandsurveillancefaceShearer,scrapertransportplanes,support,transportmachines,brokenmachinesetc.Atpresent,itisdifficultforthecabletransmissionmodetoadapttochangesintheworksiteofthecoalface.Transmissionlinesareoftendamagedandsnappedforvariousfactors,weusewirelesssensornetwork(WSN),whichistobeplacedandtoresolvethisproblem.ThispaperdiscussthedesignoftheWSNtransceiverforcoalfacewithUWBThiskindoftransceiverhassomeusefuladvantagesuchaslowcost,lowpowerconsumption,simplestructure,easytoimplementthedesignofthehardware,noneedtoestimatethecoalfaceChannelcharacteristics.However,detectionefficiencyisslightlylower,buttheerrorratecanmeettherequirement.IntroductionCoalfacemustfacethecomplicatedgeologicalconditionsandpoorworkingconditions.ordertoensurethesafetyofproductioninthecoalface,itisnecessarytomonitorreal-timethefaceShearer,scrapertransportmachine,support,reprintmachine,brokenmachinesandotherlargeequipments.Inaddition,wemustmonitorthegroundpressure,gas,carbondustandotherenvironmentalparameters.Atthesametime,mobilevoiceandimagecommunicationsisrequired.Atpresent,thesignalmonitoredandderivedfromthecoalfaceistransmittedbycable.Asthefaceismovingconstantlyandgoingofthecoalminingprocess,allkindsoflarge-scaleironandsteelequipmentsinthecoalfaceneedtobeboostedcircularlyandTmunicationincableisdifficulttobeapplicablewiththeworkingscenechanging,sotransmissionlinesisdamagedorsnappedfrequently,andthecoalfacemobilevoiceandimagecommunicationisimpossible.AlltheseissuescausemanylatenttroubletotheSafetyoftheproduction.Wethinkwirelesssensornetwork(WSN)isfeasibletoimplementmonitoringandsurveillancetothecoalface,forithassomeusefulcharactersofplacingflexibly,expandingsimply,movingeasilyandself-organization.WSNarchitectureinthecoalfaceThesensornetworksystemstructureoftheminingCoalfaceisshowninFigure1.InthisFigure,thesensornodessendtheinformationofacquistionthroughoneormorejumpstotheclusternode,thebasestation(sinknode)isresponsibleforthecollectionofdata,andtransmitthemtotaskmanagementnodethroughup-slotnetwork,taskmanagementNodeisresponsiblefortheintegratedprocessthedataandalsoissuedinstructiontosensornetworks.Thetunnelofcoalfaceisalimitedspace.Bracket,shearer,transportandotherlargemetalequipmentsarelayoutandcoal,rocksandothermediaisanon-uniformrestrictedspace,whichallmakethetransmissionchannelmorecomplex,fadingandmulti-pathphenomenamoreseriousinthetransmissionofwirelesssensornodessignal.Thesearedifferentfromsensornetworksontheground.Therefore,thedesignoftransceivernodeofitisparticularlyimportant.Atpresent,therearethreemaintechnologiesofthephysicallayerinwirelesssensornetworks:narrow-bandmodulationtechnology,spreadspectrumtechnologyandultra-wideband(UWB)technology.WhileUWBtechnologypossessessomeattractiveadvantagessuchaslowpowerspectrumdensity,low-complexitysystem,Lowsensitivitytothechannelfading,bettersecurityandsoon.Consideringtheadvantagesandthecharacteristicsofcoalfacenaturally,wehaveadoptedImpulseradioultra-wideband(IR-UWB)technology,andthereasonsarefollowed:1)UWBtechnologyconsumeslowerpowerandhaslowerpowerspectrum.Lowpowerconsumption,low-costandsmallarethemostimportantfeatureofwirelesssensornetworknodes.Narrow-bandmodulationtechnology,spreadspectrummodulationtechnologygenerallyusesinecarrier,IFandRFcircuitsexistinthesystems,soconsumingmorepowerthantheUWBtechnologywithnocarrier.Transmissionmediuminthecoalfaceisnon-uniform,whichleadingtomoretransmissionlossthanwirelesscommunicationssystemsontheground.Thereforelowpowerconsumptionbecomesparticularlyimportant.Inthecoalface,asWSNnodepresentszonaldistribution,nodesjustneedtocommunicatewithneighbor-nodes.TheWSNsystembasedonUWB,consuminglowertransmissionpower,canmeettherequirementsandavoidtheinterferencewitheachotherinthenarrow-bandcommunicationsnode.Inaddition,thelowpowerconsumptionandhighpenetratingpowerhelptodesignsafeequipmentandtransmitdisasterreliefsignal.2)Stronganti-interferenceability.Inthecoalface,electricalandmechanicalequipmenthasnarrowdistribution.Whenequipmentstartsorstop,electricalsparklemaycausealotofelectromagneticinterference.Sogoodanti-interferencecapabilityisstronglyrequiredinthewirelesscommunication.3)GoodAnti-interferencetomulti-pathability.Coalfacehassomeinherentcharacters,suchasnarrowspace,moretypesofmedia,amulti-pathintensivechannel,whileIR-UWBcanbeappliedtothiscomplicatedenvironmentwithitsadvantages:narrowPulsewidth,smallpulsedurationratio,highmulti-pathresolution,stronganti-multi-pathandfadingCapacity.4)Simplestructure.ThecharactersofIR-UWB,suchasnomodulationandup/downconversingfrequency,simpletransmitterstructure,lowerpowerconsumption,makeitmoreacceptable.Accordingtothecomplexityofthenodeandpowerconsumptionintoconsiderations,IR-UWBtechnologyisveryapplicabletothedesignofthewirelesssensornetworkphysicallayer.Therefore,comparedtonarrow-bandmodulationtechnology,spreadspectrumtechnology,thewirelesscommunicationsystembasedontheUWBtechnologypresentagoodperformanceontheenergyconsumption,robustness,anti-multi-pathandanti-noise,andsoon.ThemodulationofIR-UWBaremainlyPAM(OOK), PPMandBPM(Bi-PhaseModulation),butthepresenceoflinesspectruminPAMandPPMnotonlymakeultra-widebandpulsesignaldifficulttomeetacertainspectrumRequirements,butalsoreducethepowerutilization,therebyitincreasesenergyconsumption.SeveralIR-UWBsignalsinthefrequencyspectrumareshowninFigure2andFigure3.AsWSNsystemrequireslowpowerconsumption,PAMmodulationoftenuseOOKmethod,whichhassimplestructure.ButOOKhaspoorperformanceontheBER(BitErrorRate),anti-noiseperformanceofBPMmodulationsuchasanti-Jitternoiseisbetter.ISIwouldbeintensifiedifweadoptedPPMundertheconditionsofintensivemulti-pathenvironmentinthecoalface.Therefore,weuseBPMformsinthetransceiversystemofthecoalface.ThedesignoftransmittingsystemThetransmitterwhichadoptsBPMformsisshowninFigure4.Thesignaldistortion,interferenceandnoisebroughtbythespecialenvironmentincoalfaceneedencodedprotectionthroughchannelcodinginterweavemodule.Datarateoftheoriginalinformationislower,whichmakeitdifficulttomeettherequirementsofFCCintheabsenceofmodulation.Weneedtousespreadspectrumcodetransformtheoriginalinformationwhichhasalargerdurationratiointoasmallerdurationratio(nanosecond).ThenwecangenerateBPMpulsesignalthroughthepulseformationcircuit,whichcanmeettherequirementofFCC.FinallyusefilterstooptimizeBPMsignalfurthertoenlargethespectrumandsenditoutfromtheantenna.TheusesGaussianpulsetobetheformofUWBsignal.awavetransmittedisthefirstorderderivativepulse,thesignalaftersendingoutthroughtheantennaistransformedtobethesecondorderderivativeoftheGaussianpulseinidealcircumstances.Inaddition,thelowertheorderoftheGaussianpuls