采煤機牽引部總體設(shè)計

摘要本文是新型采煤機牽引部整體設(shè)計的說明書。設(shè)計通過參考大量產(chǎn)品資料和指導老師的指導，分析以往典型采煤機在薄煤層開采中的液壓部分存在的問題，利用多種方法改進，權(quán)衡許多重要參數(shù)最終將牽引部定為由液壓裝置提供動力，鏈輪牽引的基本形式，將采煤機的直線行走運動性能十分穩(wěn)定。本文主要是關(guān)于牽引部的整體設(shè)計，主要闡述牽引部各軸、齒輪以及軸承等的選型及選型和改進措施，其中以動力傳動的確定為主。還有關(guān)于牽引部的總體傳動系統(tǒng)的傳動比的計算。最后，為牽引部的生產(chǎn)和使用中遇到的實際問題以及問題的解決提了一些要求和建議，幫助用戶能更好的使用機器。設(shè)計說明書中不易表達出來的地方還配有圖紙來說明。關(guān)鍵詞：采煤機；牽引部；牽引機構(gòu)；摘要 11緒論 51.1采煤機械的技術(shù)現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢 51.1.1采煤機械發(fā)展的歷史 51.1.2國外采煤機的發(fā)展狀況 61.1.3國內(nèi)采煤機的發(fā)展狀況 81.2中國煤炭開采的重要性 111.3煤炭行業(yè)機械化發(fā)展是國家的政策 111.4結(jié)語 121.5設(shè)計意義及需解決的問題 122.牽引部的整體方案 132.1牽引形式的選擇 132.2牽引機構(gòu)的選擇 152.2.1鏈牽引機構(gòu) 152.3牽引部的組成及特點 182.4牽引機構(gòu)結(jié)構(gòu)和動力設(shè)計方案的確定 202.4.1牽引部與行走箱一體設(shè)計 202.4.2牽引部和行走箱獨立箱體設(shè)計 202.5此種設(shè)計對牽引部的要求 202.6牽引阻力的確定 212.7減速機構(gòu)的選用 222.7.1減速器的概述 222.7.2主要減速器特點比較及選擇 232.8潤滑方式及齒輪油的確定 232.9密封形式的確定 243.牽引部的主要技術(shù)參數(shù)及傳動比的設(shè)定 253.1牽引部的主要技術(shù)參數(shù) 253.2牽引機構(gòu)傳動方案的設(shè)計 253.2.1傳動比的計算 253.2.2確定齒輪模數(shù)和齒數(shù) 263.2.3確定各軸輸入扭矩、轉(zhuǎn)速、輸入功率 274.行走箱的設(shè)計 304.1直齒輪傳動設(shè)計 304.1.1齒輪設(shè)計 304.1.2齒輪的變位及尺寸計算 334.1.3齒輪接觸強度修正校核 364.1.4齒根彎曲疲勞強度校核計算 364.2花鍵軸的設(shè)計計算及軸承的選型與壽命的計算 374.2.1花鍵軸的設(shè)計計算 374.2.2軸承的選型及壽命的計算 414.3牽引部機箱體的設(shè)計思路 425安裝、檢測維修與故障處理 445.1采煤機牽引部的安裝與調(diào)試 445.2牽引部的維修與檢修 445.2.1牽引部的維護 445.2.2牽引部的檢修 455.3采煤機牽引部的故障分析和處理 465.3.1故障分析處理的原則依據(jù) 465.3.2處理故障的步驟 465.3.3常見故障分析與處理 475.3.4磨損檢測 495.3.5采煤機井下操作 495.3.6操作注意事項 51結(jié)語參考文獻1緒論1.1采煤機械的技術(shù)現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢1.1.1采煤機械發(fā)展的歷史目前國內(nèi)使用的采煤機械主要是可調(diào)高的雙牽引部液壓采煤機，這種經(jīng)過改進的液壓牽引采煤機，可追溯到長臂截煤機，是早期用于煤層底部掏槽的采煤機械。最早的滾筒采煤機是在截煤機的基礎(chǔ)上，將減速箱部分改成允許安裝一根水平軸和截割滾筒而演變成的。這種滾筒采煤機與可彎曲輸送機配套，奠定了煤炭開采機械化的基礎(chǔ)。早期的滾筒采煤機主要存在2個問題，截煤滾筒的安裝高度不能在使用中調(diào)整（即所謂的固定滾筒），對煤層厚度及變化適應(yīng)性差；截煤滾筒的裝煤效果不佳（即所謂的圓形滾筒），限制了采煤機生產(chǎn)率的提高。20世紀60年代，英國、德國、法國和前蘇聯(lián)等先后對采煤機的截割滾筒做出兩項改進。一是截煤滾筒可以在使用中調(diào)整其高度，完全解決對煤層賦存條件的適應(yīng)性；二是把圓形滾筒改進成螺旋葉片截煤滾筒，極大地提高了裝煤效果。這兩項改進使?jié)L筒式采煤機成為現(xiàn)代化采煤機械的基礎(chǔ)。在滾筒采煤機發(fā)展的同時，還研制出用刨削方式落煤的刨煤機、以鉆削方式落煤的鉆削式采煤機，以及螺旋鉆式采煤機?，F(xiàn)代滾筒采煤機均為可調(diào)高搖臂滾筒采煤機，其發(fā)展是從有鏈到無鏈；由機械牽引到液壓牽引再到電牽引；由單機縱向布置驅(qū)動到多機橫向布置驅(qū)動；由單滾筒到雙滾筒，且向大功率、遙控、遙測、智能化發(fā)展，其性能日臻完善，生產(chǎn)率和可靠性進一步提高，工況自動監(jiān)測、故障診斷以及計算機數(shù)據(jù)處理和數(shù)顯等先進的監(jiān)控技術(shù)已在采煤機上得到應(yīng)用。1.1.2國外采煤機的發(fā)展狀況(1)牽引方式向電牽引方式發(fā)展。傳統(tǒng)的液壓牽引采煤機在國外仍然在生產(chǎn)和使用中，但已不占主導地位，由于電牽引采煤機的諸多優(yōu)點，國外目前開發(fā)的采煤機，特別是大功率采煤機基本上都是采用電牽引方式。(2)裝機總功率不斷增大。為適應(yīng)煤礦生產(chǎn)實現(xiàn)高產(chǎn)高效，國外采煤機的功率在不斷提高，電機截割功率通常在400kw以上，最新報道已達850kw。牽引電機功率均在40kw以上，大的甚至達到125kw，總裝機功率通常超過1000kw，如EL3000型采煤機總裝機功率高達2000kw，7LS5型采煤機達1940kw。牽引速度、牽引力也大幅提高，目前大功率電牽引采煤機的牽引速度普遍達到15-25m/min，最大牽引速度達50m/min，最大牽引速度達50m/min，牽引力高達1000KN。牽引速度的加快，支架隨記支護的實現(xiàn)，使工作而頂板空頂時間縮短，為加大支架步距和滾筒截深創(chuàng)造了條件。采用大截深滾筒以成為提高采煤機生產(chǎn)能力的重要途徑，目前普遍采用的截深為1000-1200mm，個別已達1500mm。元部件可靠性大幅提高。為提高采煤機的可靠性，減少故障率，采煤機齒輪的設(shè)計壽命以提高到2000h以上，軸承的壽命提高到3000h以上，并且還有進一步提高的趨勢。液壓泵和液壓馬達的壽命已達10000h。電牽引方式趨向交流變頻調(diào)速。電牽引采煤機的牽引方式按牽引電機的類型可分為直流牽引和交流牽引。由于交流變頻調(diào)速電牽引系統(tǒng)具有技術(shù)先進可靠、維護管理簡單、價格低廉等特點，近幾年發(fā)展很快。20世紀90年代中后期研制的大功率電牽引采煤機均采用交流變頻調(diào)速牽引系統(tǒng)。交流牽引正逐步替代直流牽引。成為今后電牽引采煤機的發(fā)展方向。早期的交流電牽引均采用一個變頻器拖動兩臺牽引電機，變頻器對電機的性能參數(shù)難以準確檢測，控制和保護功能無法完全發(fā)揮。德國在開發(fā)SL300時，采用兩個變頻器分別拖動兩臺牽引電機的牽引系統(tǒng)，使牽引的控制和保護性能更加完善。這種一拖一的牽引系統(tǒng)也正被逐步的采用，成為電牽引技術(shù)發(fā)展的又一個特點。無鏈牽引向齒輪一齒軌式演變。隨著牽引力不斷增大，銷輪一齒軌式無鏈牽引已近淘汰，齒輪一齒軌式無鏈牽引已使用不多，正逐步趨向于采用齒輪一齒軌式無鏈牽引。這是一種從齒輪一銷軌式演變而來的無鏈牽引結(jié)構(gòu)，圓柱銷被齒軌所取代，焊接結(jié)構(gòu)改成了整體精密鑄造或鍛造，寬度增大，節(jié)距由125mm增加到175mm。無鏈牽引的優(yōu)缺點無鏈牽引機構(gòu)取消了固定在工作面兩端的牽引鏈，而采用采煤機上的驅(qū)動輪與輸送機上的齒條等相嚙合的方式來移動機器。無鏈牽引具有一系列優(yōu)點：①采煤機移動平穩(wěn)、搬動小，因而載荷均勻，延長了機器的使用壽命，故障率也大減小。②可利用無鏈雙牽引傳動將牽引力提高400-600kN，以適應(yīng)采煤機在大傾角（最大達54°）條件下工作，利用制動器還可以使機器的防滑問題得到解決。③可以實現(xiàn)工作面多臺采煤機同時工作，提高工作產(chǎn)量。④嚙合效率高，可將牽引力有效地用在割煤上。因它沒有原來鏈牽引的鏈條通過三個鏈輪時產(chǎn)生的圍繞折曲嚙合損失，所以噪聲也有所降低。⑤消除了牽引鏈帶來的斷鏈、反鏈敲缸等事故，大大提高了安全性。無鏈牽引的缺點是：①隊輸送機的彎曲和起伏不平的要求較高，對煤層地質(zhì)條件的適應(yīng)性較差，因底板及輸送機起伏度太大，會影響無鏈牽引機構(gòu)的嚙合，造成傳動件的損壞事故。②無鏈牽引機構(gòu)使機道寬度增加約100mm，所以提高了對支架控頂能力的要求。普遍采用中、高壓供電。由于裝機功率大幅度提高以及工作面的不斷加長（達到300m），整個工作面供電容量超過5000kW。為了減少輸電線路損耗，保證供電質(zhì)量和電機性能，新研制的大功率電牽引采煤機幾乎都采用中、高壓供電。主要供電等級有2300，3300，4160，5000V等。監(jiān)控保護系統(tǒng)的智能化。新型的電采煤機具有建立在微處理機基礎(chǔ)上的智能監(jiān)控、監(jiān)測和保護系統(tǒng)，可實現(xiàn)交互式人機對話、遠近控制、無線電隨機遙控、工況監(jiān)測及狀態(tài)顯示、數(shù)據(jù)采集存儲及傳輸、故障診斷及預(yù)警、自動控制等多種功能，以保證采煤機具有最低的維修量和最高的利用率；并可實現(xiàn)采煤機滾筒沿工作面煤層自動調(diào)節(jié)采高等控制功能。1.1.3國內(nèi)采煤機的發(fā)展狀況新設(shè)計的滾筒采煤機幾乎都采用多電機橫向布置；取消底托架；各大部件間采用液壓螺栓、啞鈴銷、偏心鎖緊螺母等連接，以構(gòu)成采煤機的機身、左、右搖臂通過銷軸鉸接在機身的兩端。大力開發(fā)電牽引采煤機。裝功率1000kW以下的電牽引采煤機已逐步走向成熟，且形成系列，裝機功率1800kW電牽引采煤機在研制中。目前國內(nèi)使用的交流電牽引采煤機的電牽引調(diào)速系統(tǒng)主要有三種：即交流變頻調(diào)速系統(tǒng)、電磁轉(zhuǎn)差離合器調(diào)速系統(tǒng)和開關(guān)磁阻電機調(diào)速系統(tǒng)（簡稱SRD）。在這3種交流電牽引調(diào)速系統(tǒng)中，交流變頻調(diào)速技術(shù)在采煤機的應(yīng)用已逐步走向成熟并具有發(fā)展?jié)摿?；電磁轉(zhuǎn)差離合器調(diào)速技術(shù)本身比較成熟，但是在采煤機的應(yīng)用存在低速性能等問題，從目前來看，交流變頻調(diào)速技術(shù)和SRD技術(shù)應(yīng)該是未來采煤機應(yīng)用的主要方向。我國經(jīng)濟型綜采和高檔普采的主要機型是MG200，目前在冊近千臺，該機型由于功率偏小、過斷層能力差、結(jié)構(gòu)上的局限性等，而需要改進以至換代。為此，近年來進行了MG200采煤機的換代設(shè)計。現(xiàn)已完成的MG150/375w型及MG160/375w采煤機均可作為MG200的換代產(chǎn)品，使用中已取得良好效果。該換代產(chǎn)品在配套尺寸不變的情況下，將裝機功率由200kW提高到375kW，其結(jié)構(gòu)更為簡單，即三個電機橫向布置，150（160）kW的左右截割電機分別布置在左右搖臂內(nèi)，兩段或三段式機身通過液壓螺栓聯(lián)為一體，左、右截割部通過銷軸鉸接在左、右牽引行走箱上，其生產(chǎn)效率截割能力大大提高，使用更為方便。特殊機型采煤機的發(fā)展及應(yīng)用。如天地科技股份有限公司上海分公司開發(fā)的MG250/300.NWD型電牽引短壁采煤機，可用于急傾斜特厚煤層水平分層放頂煤開采：“三下一上”采煤；煤柱和邊角媒回收；短臂工作面雙巷或單巷開采；長壁面開機窩；煤巷掘進等。再如，新汶礦業(yè)集團從烏克蘭引進的螺旋鉆式采煤機已成功用于難采煤層，一臺螺旋鉆機僅需3-4名工人在工作面回采巷道內(nèi)操作，月產(chǎn)6000t以上，實現(xiàn)了真正的無人工作面安全生產(chǎn)。1.1.4MG300/675-W采煤機介紹MG300/675-W型采煤機是一種多電機驅(qū)動，電機橫向布置無鏈雙驅(qū)動液壓牽引采煤機。本機總裝機功率375(475)KW，機面高度1100mm,適用于采高1.5～2.95m，傾角的中厚煤層綜采或高檔普采工作面。要求頂板中等穩(wěn)定，底板起伏不大，不過于松軟，煤質(zhì)硬或中硬，也能截割一定的矸石夾層。工作面長度以100～200m為宜。該采煤機的電氣設(shè)備符合礦用防爆規(guī)程的要求，可在有瓦斯或煤塵爆炸危險的礦井中使用。并可在海拔不超過1000米、周圍介質(zhì)不超過35攝氏度，空氣濕度不大于97%（在25攝氏度時）的情況下可靠地工作。該采煤機可與相應(yīng)的液壓支架、運輸機配套，實現(xiàn)綜合機械化采煤或放頂煤綜采，亦可用于可彎曲刮板運輸機、單體液壓支架、長鋼梁或金屬鉸接梁配套實現(xiàn)“新高檔普采”。MG300/675-W型采煤機主要部件是：左牽引部、右牽引部、左搖臂、右搖臂、泵箱、電控箱、左行走箱、右行走箱、機身聯(lián)接、冷卻噴霧、電氣外部聯(lián)接、拖纜裝置和左、右滾筒。機身中段為泵箱和電控箱，在泵箱內(nèi)部的一個干腔內(nèi)集中安裝著液壓傳動系統(tǒng)全部液壓元件。泵電機橫向布置裝在泵箱內(nèi)左側(cè)，液壓油箱設(shè)在泵箱右側(cè)，給牽引液壓系統(tǒng)和調(diào)高液壓系統(tǒng)提供液壓油。搖臂采用彎搖臂結(jié)構(gòu)型式，較直搖臂有更大的裝煤口，提高裝煤率增加塊煤。搖臂長度為1830mm,輸出端采用340340mm的方形出軸與滾筒聯(lián)接，滾筒直徑為1800mm。葉片上裝有截齒，滾筒旋轉(zhuǎn)時邊牽引邊靠截齒落煤，再通過螺旋葉片將煤輸送到工作面刮板運輸機上。機器的操作部位在中部電控箱、泵箱和采煤機兩端頭，以實現(xiàn)機器的開停機、左、右牽引、搖臂升降及停運輸機。機器的啟動只能在電控箱上手動完成。采煤機的結(jié)構(gòu)取決于：（1）礦山地質(zhì)條件的多樣性。這表現(xiàn)在煤層厚度的變化(從0.5至5米)，煤層傾角的變化(從0至90°)，煤質(zhì)堅硬度的變化(從50至350公斤力／厘米)，圍巖穩(wěn)定性和煤層中夾石堅硬度的變化；（2）采煤機的工作位置不固定。它在工作過程中要經(jīng)常沿工作面移動，并需周期地橫向移動；（3）需與其它機械配合工作。因而它們需互相協(xié)調(diào)；（4）在井下使用。其工作環(huán)境具有瓦斯和煤塵爆炸危險，離開起重和運輸設(shè)備很遠，也遠離修配車間，因而不能就地進行金屬加工或焊接作業(yè)，給維修機器帶來困難，并使維修質(zhì)量降低。MG300/675-W新型液壓牽引采煤機采用多電機傳動，電機全部橫向布置的總體設(shè)計，整機結(jié)構(gòu)簡單可靠，各大部件間只有聯(lián)接關(guān)系，無傳動環(huán)節(jié)。有如下優(yōu)點：（1）所有電機均為圓形電機，橫向裝入各獨立的機箱孔內(nèi)，易于折裝、維護、檢修方便。（2）采用新型液壓傳動系統(tǒng)和干式泵箱，液壓油池與所有液壓元件相分離，避免油液污染；主要液壓元部件選用進口件，采用集成泵和集成馬達，并設(shè)置在主泵、馬達內(nèi)腔自動清洗系統(tǒng)，主泵、馬達壽命長，泵箱結(jié)構(gòu)簡單，維修方便。（3）可以實現(xiàn)電牽引和液壓牽引互換，能方便地改為電牽引采煤機。（4）采煤機機身由四段組成，四段機身用液壓拉杠聯(lián)接，無底托架，機身矮，增加了過煤高度，聯(lián)接簡單可靠、拆裝方便。（5）采用彎搖臂，加大了裝煤空間，搖臂行星頭用四個行星輪的行星減速機構(gòu)，行星總頭的外徑小，適合與小滾筒配套。（6）搖臂設(shè)有齒式離合器和扭矩軸機械過載保護。（7）搖臂行星油池與臂身油池相隔離。保證了滾筒在任何位置，行星頭均有良好的潤滑。1.2中國煤炭開采的重要性從資源上看，我國富煤貧油，一次能源以煤為主。在探明的化石能源中，煤炭占94.3%，石油天然氣僅占5.7%；其中煤炭探明可采儲量1145億噸，按同等發(fā)熱量計算，相當于目前已探明石油和天然氣總和的17倍。煤炭提供了78%的發(fā)電能源、70%的化工原料和60%民用商品能源；國家的資源條件決定了我國在未來相當長的一段時間內(nèi)，只能選擇以煤為主的一次能源結(jié)構(gòu)。從經(jīng)濟上來看，煤炭與其他能源相比具備明顯的優(yōu)勢，按同等發(fā)熱量比較，煤炭價格僅相當于石油的1/3，電里的1/7,天然氣的1/4，對于我國這樣一個經(jīng)濟上還欠發(fā)達的國家來說，煤炭是我國目前最經(jīng)濟、最現(xiàn)實的能源。從環(huán)保來看，煤炭通過發(fā)展?jié)崈裘杭夹g(shù)，經(jīng)過潔凈加工后可減少煤的硫分、灰分，通過潔凈燃燒可顯著減排大量的SO2和一定量的CO2，通過轉(zhuǎn)化可把煤變?yōu)榍鍧嵉囊后w、氣體燃料，使煤炭得到清潔的利用。因此可以說，未來的煤炭工業(yè)將完全有可能是一個潔凈的新型的工業(yè)。從需求前景來看，我國人均能源消費量不足世界人均能源消費水平（2.4噸標準煤）的一半，僅為發(fā)達國家的1/10-1/5。經(jīng)濟快速發(fā)展和人民生活水平的不斷提高，將使得我國人均能源消費量和能源消費總量長期保持著高增長態(tài)勢。預(yù)計“十一五”期間，我國煤炭需求量年均增長增長2000萬噸左右，到2010年煤炭需求總量將超過12億噸。1.3煤炭行業(yè)機械化發(fā)展是國家的政策我國政府對煤炭行業(yè)的結(jié)構(gòu)調(diào)整和產(chǎn)業(yè)升級十分重視，按照煤炭工業(yè)“十一五”規(guī)劃，到2010年，我國大型煤礦采掘機械化程度達到95%以上，中型煤礦達到70%以上，，小型煤礦機械化、半機械化開始起步。大中型煤礦科技進步貢獻率達到60%以上，通過采用高新技術(shù)和先進適用技術(shù)，在礦井開發(fā)、煤炭加工、安全生產(chǎn)和信息管理等領(lǐng)域提高技術(shù)和裝備水平，是增強煤炭工業(yè)發(fā)展的后勁、實現(xiàn)煤炭產(chǎn)業(yè)全面升級的有效途徑。國家在《“十一五”計劃綱要》中提出，要用高新技術(shù)和先進適用技術(shù)提升傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)，振興裝備制造業(yè)，開發(fā)制造大型、高效和先進成套設(shè)備。1.4結(jié)語目前，有關(guān)部門的科研人員正在從事著采煤機技術(shù)領(lǐng)域的多項科研課題的研究，例如：適應(yīng)有夾矸煤層的半煤巖的采煤機的研制；增大塊煤率的滾筒無級調(diào)速研究；液壓牽引采煤機和無線遙控技術(shù)的應(yīng)用研究；電牽引采煤機水介質(zhì)調(diào)高系統(tǒng)的研究；包括利用工作面的乳化液作為傳動介質(zhì)的調(diào)高系統(tǒng)的研究；特殊條件下開采的采煤設(shè)備的研究。如螺旋鉆式采煤機的開發(fā)；故障診斷、工況監(jiān)測、顯示及自動控制和自動調(diào)高系統(tǒng)的研究；大功率電牽引采煤機（1000kW以上）的研制等。相信通過這些內(nèi)容的研究，將使我國采煤機械的性能更為完善，適應(yīng)范圍更廣，效率更高，從而使我國采煤機械的技術(shù)達到國際先進水平。1.5設(shè)計意義及需解決的問題面對煤炭需求量的不斷增加，采煤的機械化和自動化是煤炭工業(yè)高產(chǎn)高效，增強競爭力的必有之路。機械化作業(yè)對于提高勞動生產(chǎn)率，改善勞動條件和環(huán)境，降低工人的勞動強度，實現(xiàn)安全文明生產(chǎn)有著非常積極的意義。而且隨著煤炭工業(yè)的高速發(fā)展，現(xiàn)場對安全可靠的采煤機的需求顯得非常的迫切。從50年代滾筒式采煤機的出現(xiàn)到現(xiàn)在經(jīng)歷了幾次的改進，從最初的機械牽引到液壓牽引直至今天的電氣牽引傳動方面的設(shè)計技術(shù)已經(jīng)非常的成熟，現(xiàn)在的設(shè)計主要是增加自動控制和檢測裝置，改進設(shè)備的密封性等，解決實際使用中遇到的問題。2.牽引部的整體方案采煤機的牽引機構(gòu)是采煤機的重要組成部件，它不但負擔采煤機的移動和非工作時的調(diào)動，而且牽引速度的大小直接影響工作機構(gòu)的效率和質(zhì)量，并對整機的生產(chǎn)能力和工作性能產(chǎn)生很大影響。因此，此設(shè)計應(yīng)首先確定牽引部的整體方案。牽引部包括牽引機構(gòu)及傳動裝置兩部分。牽引機構(gòu)是直接移動機器的裝置，它分為鋼繩牽引、鏈牽引及無鏈牽引等幾種。傳動裝置是用來驅(qū)動牽引機構(gòu)的，按傳動類型有機械傳動、液壓傳動及電傳動等幾種。傳動裝里位于采煤機上的稱為內(nèi)牽引，位于工作面兩端的稱為外牽引。大部分采煤機都采用內(nèi)牽引，只有在某些薄煤層采煤機中，為了充分利用電動機功率來割煤并縮短機身，才采用外牽引。2.1牽引形式的選擇采煤機牽引部傳動裝置的功用是將電動機的能量傳到主動鏈輪或驅(qū)動輪，并滿足牽引部的要求?，F(xiàn)有的牽引部傳動裝置分為機械牽引、液壓牽引、電氣牽引三種。1)機械牽引具有純機械傳動裝置的牽引部簡稱機械牽引。其特點是工作可靠，但只能有級調(diào)速且結(jié)構(gòu)復(fù)雜，目前己很少應(yīng)用。這種機械牽引系統(tǒng)為了實現(xiàn)調(diào)速、停止、換向、保護過載等，軸和齒輪非常多，外加離合器、制動閘等，結(jié)構(gòu)非常復(fù)雜，并且在工作時，能得到的工作速度非常有限。因此不采用此種牽引裝置。2)液壓牽引液壓傳動的牽引部具有無級調(diào)速特性，且換向、停止、過載保護易于實現(xiàn)，及實現(xiàn)根據(jù)負載自動調(diào)運，保護系統(tǒng)比較完善，因而獲得廣泛應(yīng)用。其缺點是：油液容易污染，致使零部件容易損壞，使用壽命較低。牽引部都采用容積調(diào)速，并且都采用變量泵一定量馬達系統(tǒng)。其主回路有開式系統(tǒng)及閉式系統(tǒng)兩種。（1）開式系統(tǒng)液壓泵從油箱吸油，向液壓缸或液壓馬達供油，其回油直接回油箱的主回路稱為開式系統(tǒng)。開始系統(tǒng)主要配備換向閥、安全閥、和采用變量主液壓泵，就可以實現(xiàn)牽引部換向、安全保護和調(diào)速的基本功能。換向閥和安全閥都附設(shè)在液壓馬達的殼體上。整流閥組則附設(shè)在液壓泵內(nèi)，所以液壓系統(tǒng)的外部管路很簡單，在液壓泵和液壓馬達之間只有一根軟管，安裝比較方便。開式系統(tǒng)的優(yōu)點是：系統(tǒng)較簡單散熱條件好；其缺點是需要大量的油池，油池中的臟物和空氣較容易進入液壓系統(tǒng)，使系統(tǒng)受到污染，使得工作條件惡化，并且工作時的穩(wěn)定性差，不適合傳動要求高的機械中。（2）閉式系統(tǒng)閉式系統(tǒng)中主液壓泵排出的油直接向液壓馬達供應(yīng)，而液壓馬達的回油又直接返回主液壓泵的吸油口，大部分油液進行著油液的內(nèi)循環(huán)，由于：（1）壓力油的作用，哥液壓元件均有泄漏損失，因此，液壓馬達排出的油量就不夠主液壓泵所吸入的吸油量，會造成主液壓泵的吸空；（2）主回路油液量減少，油液不斷的循環(huán)工作，摩擦發(fā)熱，使系統(tǒng)油溫不斷升高，油液粘度降低，液膜變薄而且強度降低，從而使各元件的工作條件惡化，容易磨損（3）主回路建立不起所需的背壓，因此主回路必須增加補油和熱交換回路，這樣的主回路系統(tǒng)才能正常的工作，因此閉式系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜。在閉式系統(tǒng)中，油箱容積較小、結(jié)構(gòu)緊湊；由于油液不同空氣接觸且油管中的壓力高于大氣壓力，空氣和污染物不易進入系統(tǒng)；主回路低壓側(cè)低壓側(cè)因有一部分背壓，故運轉(zhuǎn)比較平穩(wěn)；通常閉式系統(tǒng)均采用雙向變量液壓泵，其換向和調(diào)速均由主泵控制因而沒有過剩的流量，效率較高，所以閉式系統(tǒng)適于大功率和換向頻繁的設(shè)備，液壓牽引采煤機的牽引部就經(jīng)常采用此種牽引系統(tǒng)，因此本設(shè)計將液壓系統(tǒng)采用鄙視液壓牽引系統(tǒng)。3)電氣牽引用可控硅整流器供給直流電，即電子控制的調(diào)節(jié)系統(tǒng)來實現(xiàn)牽引直流電動機調(diào)速的牽引部稱為電牽引。具有電牽引部的采煤機稱為電牽引采煤機，它是1976年開始發(fā)展起來的新一代采煤機。牽引電動機可以是他激直流電機，也可以是串激直流機。要想改變電動機轉(zhuǎn)速，可以通過以下方法達到：(1)保持激磁電流JB不變(在額定值)，即磁通Φ不變，采用可控硅觸發(fā)電路來改變電扼電壓U，可以得到恒轉(zhuǎn)矩調(diào)速段；(2)保持電樞電壓不變(額定位)，而減小激磁電流IB(即減小磁通Φ)，使轉(zhuǎn)矩減小，速度增大，以得到恒功率調(diào)速段。當然也可以同時用調(diào)節(jié)電樞電壓與磁場強度的辦法來達到調(diào)速。電牽引采煤機的優(yōu)點是：調(diào)速性能好；因采用固體元件，所以抗污染能力強，除電刷和整流子外無易損件，因而壽命和效率高，維修工作量?。灰螂娮涌刂频捻憫?yīng)快，所以易于實現(xiàn)各種保護、檢測和顯示；結(jié)構(gòu)簡單，機身長度可大大縮短，提高廠采煤機的通過性能和開砍口效率。所有這些優(yōu)點，使液壓牽引大為遜色。盡管電氣牽引裝置存在很多優(yōu)點，但是在實際應(yīng)用中技術(shù)還不太成熟，在井下很難以實現(xiàn)，因為井下瓦斯的存在使使用電氣裝置受到一定的限制，因此本設(shè)計采用液壓閉式系統(tǒng)作為采煤機的牽引形式。2.2牽引機構(gòu)的選擇2.2.1鏈牽引機構(gòu)鏈牽引機構(gòu)包括礦用圓環(huán)鏈、鏈輪和鏈接頭三種形式。鏈傳動的缺點且鏈速不均勻。當平環(huán)進入嚙合區(qū)α角范圍內(nèi)時，鏈輪與平環(huán)開始嚙合，鏈輪窩稽推功平環(huán)，牽引速度變化很快。因此工作時很不穩(wěn)定，不宜用于采煤機的牽引裝置中。必須指出，采用緊夠裝置時，應(yīng)保證其有足夠的行程或壓縮量，避免松邊緊鏈裝置在工作過程中因收縮頂死而呈剛件固定。為此，應(yīng)當估計采煤機工作時牽引鏈中的最大的彈性伸長量。表4—5列出了兩種圓環(huán)鏈的彈件伸長量．可供估算時參考。2.2.2無鏈牽引機構(gòu)1)無鏈牽引的優(yōu)缺點隨著采煤機向強力、重型化及大傾角的方向發(fā)展，其電動機功率已逐漸增大到450一750kw，牽引力己達到400一600KN。對于這樣大的牽引力，目前的圓環(huán)鏈傳動的強度已不能滿足實際需要，牽引鏈極易拉斷，而且拉斷時，牽引鏈儲存的巨大彈性能被釋放，將造成嚴重傷害。因此，七十年代以來，無鏈牽引采煤機得到了大力發(fā)展。無鏈牽引機構(gòu)取消了固定在工作面兩端的牽引鏈．而采用采煤機上的驅(qū)動輪與輸送機上的齒條等相嚙合的方式來移動機器。無鏈牽引具有一系列優(yōu)點：(1)采煤機移動平穩(wěn)、振動小，因而裁荷均勻，延長了機器的使用壽命，故障率也大大減少。(2)可利用無鏈雙牽引傳動將牽引力提高到400一600kN，以適應(yīng)采煤機在大傾角(最大達54°)條件下工作，利用制動器還可使機器的防滑問題得到解決。(3)可以實現(xiàn)工作面多臺采煤機同時工作，提高工作面產(chǎn)量。(4)嚙合效率高，可將牽引力有效地用在割煤上。因它沒有原來鏈牽引的鏈條通過三個鏈輪時產(chǎn)生的圍繞折曲嚙合合損失，所以噪聲也有降低。(5)消除了牽引鏈帶來的斷鍍、反鏈敲缸等事故，大大提高了安全性。無鏈牽引的缺點是： ①對輸送機的彎曲和起伏不平的要求較高，對煤層地質(zhì)條件變化的適應(yīng)件較差，叛及輸送機起伏太大，會影響無鏈牽引機構(gòu)的嚙合，造成傳動件的損壞事故。②無鏈牽引機構(gòu)使機道寬度增加了約100mm，所以提高了支架控頂能力的要求。因此，此采煤機的牽引結(jié)構(gòu)采用有鏈牽引。2.3牽引部的組成及特點牽引機構(gòu)由牽引部和行走箱組成，其中牽引部由機殼、牽引馬達、液壓制動器、馬達齒輪軸、惰輪組、牽引軸、中心齒輪組、行星減速器及油微側(cè)標尺等主要零部件組成。行走箱由機殼、驅(qū)動輪、行走輪組成。該牽引部有以下特點：牽引力大，是機器重量的1.4倍。制動器采用液壓制動，制動力大，使采煤機在較大傾角條件下采煤時，有了可靠的防滑措施。采用雙極行星減速機構(gòu)，減速比大，結(jié)構(gòu)簡單。行星減速器采用四行星輪減速機構(gòu)使軸承的壽命和齒輪的強度裕度大，可靠性高。行星減速機構(gòu)為雙浮動機構(gòu)即太陽輪、行星架浮動，以補償制造和安裝誤差，使各行星輪均勻承擔載荷。平滑靴支撐耳及油缸連接耳的設(shè)計均考慮了升高機面高度的配蘇要求，使機器適應(yīng)面更廣。行走箱與牽引部獨立箱體設(shè)計，使采煤機可以在改變行走箱的條件下改變機面高度，以適應(yīng)不同的采高?；喕剞D(zhuǎn)中心與行走輪中心軸同軸，保證行走輪與銷軌的正常嚙合。左右兩個牽引部采用對稱設(shè)計。機殼設(shè)計采用可焊鑄銅制造，強度高。圖2—1齒輪銷排式無鏈牽引機構(gòu)2.4牽引機構(gòu)結(jié)構(gòu)和動力設(shè)計方案的確定2.4.1牽引部與行走箱一體設(shè)計牽引部與行走箱設(shè)計在一個箱體內(nèi)部，既不利于防塵，同時制造出的機箱的總體積也較大，不便于維修，互換性比較差。最重要的是這種箱體內(nèi)部結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜質(zhì)量過于集中，對軌道的壓力過于集中。2.4.2牽引部和行走箱獨立箱體設(shè)計牽引部和行走箱獨立箱體設(shè)計，這樣的設(shè)計對配不同槽寬的運輸機或不同的牽引形式時只需要改變行走箱，其他主機箱不變，配套適應(yīng)性強。兩個牽引部和行走箱左右對稱分布在兩側(cè)，由兩個液壓馬達分別經(jīng)牽引不減速驅(qū)動實現(xiàn)雙牽引。采用現(xiàn)在國內(nèi)不常使用的銷軌式牽引系統(tǒng)，導向滑靴和行走輪中心合一騎在運輸機銷軌上，一是保證采煤機不掉道，同時還能保證行走輪和銷軌柱銷有較好的嚙合性能。因此，箱體設(shè)計采用牽引部和行走箱獨立箱體設(shè)計。2.5此種設(shè)計對牽引部的要求（1）足夠大的牽引力為在困難條件下割煤，采煤機應(yīng)有足夠大的牽引力。常見采煤機牽引力如表2—1。2—1采煤機牽引力的參數(shù)匹配（單位為kW/kN）采煤機電動機功率～50100150200300牽引力～100100～120160～180200～220250～300由于無鏈牽引采煤機可用在大傾角(40。一50。)中，因而—一般采用雙牽引傳動。采用這種雙牽引，牽引力較上定位增大一倍，但牽引速度降低一倍。目前采煤機的最大牽引力達2×310kN。（2）總傳動比大牽引速度一舷為v9＝0一10m／min，因此傳動裝置的總傳動比應(yīng)大于300。（3）總傳動比要能在工作過程中隨時調(diào)節(jié)，并且最好能無級調(diào)節(jié)，這是因為沿工作面煤質(zhì)的變化及夾矸、硬夾雜物的分布是隨機的，必須根據(jù)煤質(zhì)軟硬來調(diào)節(jié)牽引速度的大小。（4）要在電功機轉(zhuǎn)向不變的條件下能反向牽引和停止牽引采煤機上行、下行割煤時，電動機方向是一定的，為改變牽引方向，傳動鏈中應(yīng)有相應(yīng)措施；為避免電動機帶負荷起動，采煤機停機前應(yīng)先停止牽引，使主油條回到零位。此外，在更換救齒和滾筒凋高、調(diào)斜等操作中，常需要采煤機停止牽引．同時又要開動電動機來供油并使?jié)L筒轉(zhuǎn)動．這就要求牽引部設(shè)置離合器及調(diào)速手把的正確零位位置。（5）牽引部應(yīng)有可靠、完善的自動調(diào)速系統(tǒng)和完善的保護裝置應(yīng)根據(jù)電動機負荷、牽引力大小來實現(xiàn)自動調(diào)速及過載保護，還應(yīng)設(shè)置油濕、油質(zhì)保護和防止機器下滑的裝置。（6）操作方便牽引部應(yīng)有手動操作、離機操作及自動調(diào)度等裝置。（7）零部件應(yīng)有高的強度和可靠性：顯然本引部只消耗采脫機裝機功率的10～15%，但因牽引速度低，牽引力大，零部件受力大，所以必須要有足夠的強度和可靠性。2.6牽引阻力的確定牽引阻力是采煤機沿工作面割煤時需要克服的移動阻力。以雙滾筒無鏈鏈牽引采煤機上行采煤為例，說明本引阻力的確定。采煤機騎在刮板輸送機上靠兩個滑靴A、B支承在工作面例槽華上，兩個滑靴C、D支承在采空區(qū)測槽幫上，并靠導向管導向。牽引鏈兩端固定在張緊裝置上，后者固定在杏輸送機的機頭和機尾上。采煤機上行割煤時，滾筒上作用的外阻力有：推進阻力、垂直底板阻力、及側(cè)向力。根據(jù)滾筒上每個齒的受力情況，不難確定以上諸力的大小和作用位置。在外力及機器員力6的作用下，四個滑靴A、B、C及D上的支撐反力和相應(yīng)的摩擦力，它們可根據(jù)空間力系求得。因滾筒側(cè)向力較小，且對牽引阻力影響不大，故在計算時忽略不計。對無鏈牽引采煤機通常按傾角18°來確定牽引力，所以在傾角α＞16-18°時，必須設(shè)置液壓安全絞車；對無鏈牽引采煤機，則應(yīng)按最大傾角來選擇牽引力和相應(yīng)的制動力矩。鏈牽引采煤機靠牽引部主動鏈輪纏繞兩端固定在輸送機上的牽引鏈而移動。牽引鏈一邊緊．一邊松。為了順利吐鏈并消除卡鏈事故，松動鏈必須靠緊鏈裝置來保證一定的頂緊力。牽引部產(chǎn)生的牽引力應(yīng)大于牽引阻力，并應(yīng)滿足（2-1）式中P2牽引鏈緊邊植力；P1牽引鏈松邊拉力。而鏈牽引的牽引力則由實際工作的情況可以靈活設(shè)計與并且改動要比鏈牽引容易的多。2.7減速機構(gòu)的選用2.7.1減速器的概述減速器是原動件和工作機之間的獨立閉式傳動裝置，用來降低轉(zhuǎn)速和增大轉(zhuǎn)矩以滿足各種工作機械的需要。減速器的種類很多，按照傳動的形式的不同可分為齒輪減速器，蝸桿減速器，和行星減速器；按照齒輪傳動的級數(shù)又可分為單機和多級減速器，按照傳動的形式又可分為展開式，分流式和同軸式減速器。這里僅討論齒輪傳動、蝸桿傳動以及由他們組成的減速器。若按傳動和結(jié)構(gòu)特點來劃分，這類減速器主要有六種，他們分別是：齒輪減速器、蝸桿減速器、行星減速器、蝸桿齒輪減速器及齒輪我感減速器、擺線針輪減速器、諧波齒輪減速器。這六種減速器均有標準系列產(chǎn)品，使用時只需結(jié)合所需傳動功率、轉(zhuǎn)速、傳動比、工作條件和機器的總體布置等具體要求，從產(chǎn)品目錄中或相關(guān)手冊上選擇即可。2.7.2主要減速器特點比較及選擇1)齒輪減速器的特點齒輪減速器的特點是效率及可靠性高，工作壽命長，維護簡便，應(yīng)用范圍較廣，此類減速器按其齒輪的級數(shù)可分為單級、兩級、三級和多級的；按其軸在空間的布置可分為立式與臥式；按其運動簡圖的特點可分為展開式、同軸式和分流式等。2)蝸桿減速器蝸桿減速器的特點是在外廓尺寸不太大的情況下，可獲得較大的傳動比，工作平穩(wěn)，噪聲較小，但效率比較低。其中，應(yīng)用最廣的是單級蝸桿減速器，兩級蝸桿減速器則應(yīng)用較少。3）行星減速器行星減速器由于具有減速比大、體積小、重量輕。效率高等優(yōu)點在很多情況下可代替二級、三級以及普通齒輪減速器和蝸桿減速器。參照機械設(shè)計書中表18-4可知：行星齒輪的結(jié)構(gòu)可以使牽引部的整體尺寸減小，重量減輕，盡管制造精度較高，機構(gòu)較為復(fù)雜但是由于牽引部要的動力傳動要求結(jié)構(gòu)緊湊，根據(jù)牽引部傳動裝置的要求，結(jié)合減速器的效率、外哭尺寸和質(zhì)量等要求，我們綜合分析比較，我們參照機械設(shè)計書中表18-1，18-2，18-3，18-4，四個表中各種減速器的適用場合、推薦的傳動比以及使用特點，牽引部的減速機構(gòu)采用兩級行星減速器作。2.8潤滑方式及齒輪油的確定良好的潤滑對于采煤機的使用壽命和傳動效率有著很重要的要求。目前，國內(nèi)外采煤機減速器的潤滑方式有三種：飛濺潤滑、強迫潤滑和定期注油或脂潤滑。目前大多數(shù)的采煤機均采用飛濺潤滑。飛濺潤滑的潤滑強度高工作零件散熱快，而主要優(yōu)點是簡單，對潤滑油雜質(zhì)和粘度降低較不敏感，并且要求搖臂的結(jié)構(gòu)簡單。較小的齒輪靠較大的齒輪帶油并送到嚙合處進行潤滑。軸承是靠足夠的油面高度或濺油潤滑的。當傳動零件轉(zhuǎn)速相當高時，這種方法可以使位于不同水平面的傳動件得到良好的潤滑。綜合考慮潤滑的要求和攪動產(chǎn)生的能耗，本設(shè)計采用飛濺潤滑，注油高度為距機殼上平面290mm～320mm，在牽引部頂端設(shè)有油位側(cè)標尺，可觀察油面高度，每周檢查一次，根據(jù)實際情況更換新油。齒輪油的選用，齒輪傳動系統(tǒng)的用油與所受的載荷、油池的散熱條件有著密切的關(guān)系，減速器的傳動件一般都進行滲碳淬火或滲氨，考慮一般牽引截割速度為7.75m/s左右，因此根據(jù)文獻[8]選用N220工業(yè)極壓齒輪油作為牽引部內(nèi)的齒輪的潤滑油。2.9密封形式的確定對密封裝置的要求主要有：（1）在一定壓力下，具有良好的密封性；（2）相對運動件間，因密封引起的壓力應(yīng)較?。唬?）結(jié)構(gòu)簡單，易于制造，成本低、壽命長，使用維護簡便。采煤機牽引部采用的密封件主要有O型密封圈、墊圈、旋轉(zhuǎn)唇形密封、無骨架密封、迷宮密封和浮動密封這五種。因為齒輪的潤滑裝置采用采用飛濺潤滑，因此對于箱體的密封要求很高，因此，在惰輪軸及軸承蓋的安裝時使用O形圈進行密封；而在螺栓連接面使用矩形橡膠墊圈密封；在一般的軸孔相對運動處采用旋轉(zhuǎn)唇形密封和無骨架密封；在行星機構(gòu)輸出軸處同時使用迷宮密封和浮動密封，以上密封裝置均能滿足采煤機牽引部的設(shè)計要求。故按以上的密封裝置對牽引部進行密封。3.牽引部的主要技術(shù)參數(shù)及傳動比的設(shè)定3.1牽引部的主要技術(shù)參數(shù)牽引部機構(gòu)運動參數(shù)要求由于工作面狹窄，不安全因素多，負載變化大，采煤機牽引速度低，（一般都小于10r/min），結(jié)合本設(shè)計要求，牽引速度的大小約為7.7r/min。液壓馬達由泵箱設(shè)計提供，采用EATON54型定量斜盤式軸向柱塞馬達。該馬達的主要技術(shù)參數(shù)：理論排量：/r允許最大轉(zhuǎn)速：3720r/min實際使用轉(zhuǎn)速：約1105r/min允許最大工作壓力：41.5MPa實際工作壓力：20.7MPa3.2牽引機構(gòu)傳動方案的設(shè)計3.2.1傳動比的計算1）由牽引速度和液壓馬達的轉(zhuǎn)速可計算總傳動比：（3-1）EQ2）確定各級傳動比：傳動比分配的原則是：(1)各級傳動比應(yīng)在合理范圍內(nèi)；(2)應(yīng)該使大齒輪大致相近，以便有相同的浸油深度，保證各級齒輪傳動具有良好的飛濺；(3)設(shè)計的齒輪應(yīng)該防止發(fā)生干涉。因此，參考文獻[10]初選傳動比：采煤機身高度受到嚴格控制，一般齒輪傳動每級傳動比小于4，行星機構(gòu)的傳動比為4-6，初定時：首先，參考其他采煤機的參數(shù)，結(jié)合本機的特點，采用兩級直齒輪和兩級行星機構(gòu)減速，確定各級傳動比分配如下：直齒輪減速：i1=1.27i2=3.455傳動系統(tǒng)的傳動簡圖如圖3-1所示：3.2.2確定齒輪模數(shù)和齒數(shù)前二級直齒輪的齒數(shù)估算，為了防止過多的嚙合，盡量考慮選用配對的齒輪不存在公約數(shù)，同時參考無錫采煤機廠的采煤機，選取實數(shù)如下：第一級傳動：Z1=37,Z2=47第二級傳動：Z3=22,Z4=76估算一軸的轉(zhuǎn)矩為T1=252.172×0.99=249.65Nm，因此根據(jù)文獻[10]，根據(jù)轉(zhuǎn)矩查表選取第一級的模數(shù)為4mm，第二級模數(shù)為5mm。然后，估算齒數(shù)及中心距，考慮到箱體壁厚，及箱體內(nèi)部空間結(jié)構(gòu)和保持箱體體積等因素，發(fā)現(xiàn)必須在第一級和第二級之間加入惰輪，參考其他采煤機的設(shè)計，和以上設(shè)計中遇到的問題，加入惰輪，惰輪的模數(shù)保持和第一級模數(shù)一致，取模數(shù)為4mm。圖3-1傳動系統(tǒng)的傳動簡圖-3.2.3確定各軸輸入扭矩、轉(zhuǎn)速、輸入功率由公式(2-2)各軸輸入轉(zhuǎn)速：各軸的輸入功率：各軸的轉(zhuǎn)矩：以上部分計算對于以后的設(shè)計是個參考，因此不在說明書中詳細列出。4.行走箱的設(shè)計4.1直齒輪傳動設(shè)計直齒輪傳動設(shè)計包括主要包括行一軸系、從動軸系，有兩個齒輪，以及花鍵軸和軌輪軸以及一系列支撐軸承。4.1.1齒輪設(shè)計齒輪設(shè)計參考《機械設(shè)計工程學Ⅰ》，輸入端為花鍵軸輸入，輸入軸轉(zhuǎn)速為7.75r/min，設(shè)計為每天兩班，每班8小時，每年工作300天，預(yù)期壽命5年，先按齒輪接觸疲勞強度計算，然后再進行齒輪的校核。齒輪材料熱處理工藝和制造工藝的選定查《機械設(shè)計工程學Ⅰ》表8-17，大小齒輪均采用20CrMnTi,滲碳淬火，強度極限為σb=1080N/mm2，屈服極限σs=835N/mm2，齒面硬度HRC85-92，淬火滲碳后變形較大，需進行磨齒等精加工?；ㄦI齒輪和軌道輪：兩齒輪材料均為20CrMnTi，表面滲碳淬火處理，表面滲碳淬火處理，表面硬度58-62HRC，試驗齒輪面接觸疲勞極限，齒型為漸開線直齒，最終加工為磨齒，精度為6級。兩齒輪內(nèi)圈：材料為，調(diào)質(zhì)處理，硬度為262-302HBS試驗齒輪的接觸疲勞極限試驗齒輪的彎曲疲勞極限（2）按齒輪的疲勞強度設(shè)計計算花鍵軸傳遞功率為25.35KW，確定齒輪傳動的精度等級，按照公式（3-1）估取主動軸齒輪的速度為Vt=1.55m/s，參考表8-14，8-15選?、蚬罱M7級精度。EQ(4-1)小輪分度圓直徑d1，由下式得：（4-2）齒輪的寬度ψd通過查表8-23查得：按齒輪相對于軸承的分布為對稱分布，硬齒面取，因此，取；花鍵輪上的齒輪齒數(shù)Z1=8；導軌輪上的齒輪齒數(shù)Z2=10；齒數(shù)比u為：且傳動比誤差在±5%范圍內(nèi)，合適。齒輪的轉(zhuǎn)矩T1：載荷系數(shù)K，由式8-55得：使用系數(shù)KA通過查表8-20，取KA=1；動載荷系數(shù)KV=1.19，齒向載荷分布系數(shù)Kβ=1.03齒向載荷分配系數(shù)由式8-55及β=0得；Kα=1.11，那么，載荷系數(shù)K的初值Kt為：彈性系數(shù)ZE，查表8-22，取ZE=189.8MPa；節(jié)點影響系數(shù)ZH，查表8-64，取ZH=2.5；重合度系數(shù)Zε，查圖8-65，取Zε=0.88;許用接觸應(yīng)力[σH]，由機械設(shè)計手冊中公式（8-69），[σH]=σHlimZNZW/SH接觸疲勞極限應(yīng)力σHlim1、σHlim2，查圖8-69，得σHlim1=σHlim2=1300N/mm2；應(yīng)力循環(huán)次數(shù)由機械設(shè)計手冊中公式（8-70），得則查圖8-70得，接觸強度的ZN1ZN2（不允許有點蝕），ZN1=ZN2=1,硬化系數(shù)Zw查圖8-71及說明取Zw=1。接觸強度安全系數(shù)SH，查表8-27，按較高可靠度查得SHmin=1.25-1.3，故取SHmin=1.3：故d1的設(shè)計初值d1t為:齒輪的模數(shù)m1，m1=d1t/Z1=310.58/8=38.82，因而取模數(shù)m1=40；則小齒輪分度圓直徑的參數(shù)d1t’為：圓周速度v，（4-3）與估取值0.1相近，對Kv值影響不大，不必修正Kvt，則Kv=Kvt=1.19，K=Kt=2.381;花鍵軸上齒輪分度圓直徑d1=d1tZ1=320mm;軌輪軸上齒輪分度圓直徑d2=m1Z2=40×10=400mm（4-4）中心距α齒寬b所以軌輪軸上齒輪b2=b=160mm花鍵軸上齒輪齒寬b1=b+（5～10）=165mm4.1.2齒輪的變位及尺寸計算已知Z1=8，Z2=10，ha*=1，C*=0.25,m=40(1)齒輪的變位計算①第一級傳動中小齒輪和惰輪的變位選擇《機械設(shè)計手冊(第三卷)》中的齒根與齒面承載能力大的P7線，按Z1+Z2=37+37=74，得出x∑=0.97.按表14-1-10計算：（4-5）查表得α′=27°23′中心距變動系數(shù)y：（4-6）中心距α′:（4-7）因此取中心距α′=360mm?？偟淖兾幌禂?shù)x2,(4-8)代入各個參數(shù)求得：由及決定坐決定坐標點通過點引與其他相鄰的L線與S線，過Z1作垂線，由Z1=8得：x1=0，所以，x2=x∑-x1=0-0=0齒頂變位系數(shù)Δy（2）齒輪的尺寸計算根據(jù)機械原理書中表10-2中的公式可得：齒頂高ha分度圓直徑d齒根高hf齒全高h齒頂圓直徑da齒根圓直徑df齒厚sS=160mm⑧重合度εα（4-9）由及查圖可分別得和，所以4.1.3齒輪接觸強度修正校核齒輪進行變位以后影響了節(jié)點影響系數(shù)ZH，查圖可知ZH=2.27，所以（4-10）接觸強度能滿足要求。4.1.4齒根彎曲疲勞強度校核計算由式（4-19）對行走箱內(nèi)部的齒輪進行校核。（1）花鍵輪與軌輪使用系數(shù)KA查表8-20，液壓馬達驅(qū)動，取KA=1.75；動載荷系數(shù)Kv查圖8-57得初值KVt=1.19；齒向載荷分布系數(shù)Kβ查圖8-60，Kβ=1.03；齒向載荷分配系數(shù)Kα由式（8-55）及β=0得查表8-21并取Kα=1.1;則載荷系數(shù)KK=1.75×1.19×1.03×1.1=2.358；齒形系數(shù)YFa由x1=0.48，x2=0.49查圖8-67，小輪YSa1=1.77，惰輪YSa2=2.16。應(yīng)力修正系數(shù)YSa由x1=0.48，x2=0.49查圖8-68，小輪YSa1=1.77，YSa2=1.82。重合度系數(shù)YεYε=(0.25+0.75)/1.707=0.689許用彎曲應(yīng)力[σF]由式（8-71），[σF]=σFlimYNYx/SF彎曲疲勞極限σFlim查圖8-72，得σFlim=650N/mm2彎曲壽命系數(shù)YN查圖8-73，得YN1=YN2=1尺寸系數(shù)Yx查圖8-74，得Yx=0.99安全系數(shù)SF查表8-27，SFmin=1.6所以[σF1]=[σF2]=650×1×0.99/1.6=402.1875N/mm2，故4.2花鍵軸的設(shè)計計算及軸承的選型與壽命的計算4.2.1花鍵軸的設(shè)計計算花鍵軸輸入轉(zhuǎn)速為n=7.75r/min，傳遞功率為P=25.35kW，設(shè)計為空心軸，中間為內(nèi)花鍵，與扭矩軸的外花鍵聯(lián)結(jié)，用來傳遞扭矩，軸的兩肩對稱的布置兩個支撐軸承。由于第一級傳動中的小齒輪尺寸比較小，因此牽一軸設(shè)計成齒輪軸。（1）求輸出軸的轉(zhuǎn)矩T1（2）求作用在齒輪上的力花鍵軸齒輪的分度圓直徑為d1=m1z1=40×8=320mm圓周力Ft徑向力Fγ：該齒輪為直齒，所以不受徑向力。（3）確定花鍵軸的最小直徑軸的材料為20CrMnTi，滲碳淬火處理。由以下公式估算，其中A為考慮了變矩影響的設(shè)計系數(shù)，由表查得A=107～98，取A=105,β為空心軸的內(nèi)外徑之比，通常取β=0.5~0.6，在此取β=0.6。為保證強度，所以取最小軸承為105mm。（4）軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計因為花鍵軸的嚙合勻載的，因此嚙合力成一閉環(huán)，力相互平衡，該軸只承受轉(zhuǎn)矩，確定最小軸徑（參考行星傳動效率為0.98）：D217.2（4-11）=17.2=151.501mm因為該軸根據(jù)設(shè)計出軸跟行走箱聯(lián)結(jié)為內(nèi)花鍵聯(lián)結(jié)，所以加粗取180mm。先擬合安裝：軸段1為主要輸出軸花鍵，用來傳遞轉(zhuǎn)矩，因此花鍵取最小直徑為d1=115mm,花,齒數(shù)為18，矩形花鍵。長度由下面的計算確定：（4—12）其中為載荷分布不均勻系數(shù)，取=0.7；Z為花鍵齒數(shù)；h為花鍵側(cè)面的工作高度，對于漸開線花鍵h=m（m為花鍵模數(shù)）；rm為花鍵半徑，對于漸開線花鍵取rm=df/2（df為花鍵分度圓直徑）；花鍵齒面經(jīng)過熱處理，去許用擠壓應(yīng)力[]p=40N/mm.所以，可靠性分析，適當增加花鍵的安全系數(shù)，取。軸段2主要用于定位，因此取長度，直徑應(yīng)該大于花鍵的大徑，所以。軸段3取軸肩為10mm，所以，在15mm出開一槽，因此取長度。軸段4取一臺階放定位塊，因此，取取軸肩為2.5mm，所以。（5）軸的強度校核首先根據(jù)軸的結(jié)構(gòu)作出軸的計算簡圖，支反力計算水平面垂直面彎矩MH和MV合成彎矩M扭矩TT=3.13×107N·mm當量彎矩Mｃα=6.238×106軸的材料為20CrMnTi，滲碳淬火處理。由表可查得σB=1080N/mm2,則[σB]=0.09-0.1σB,即97.2-108，軸的應(yīng)力為：（4-13）根據(jù)計算結(jié)果可知，該軸滿足強度要求。4.2.2軸承的選型及壽命的計算軸承的壽命計算（4-14）式中n為軸承內(nèi)外圈的相對速度，n=7.75r/min：Cr為軸承的額定載荷，其值見下表參數(shù)；P為軸承承受的當量載荷；ft為溫度系數(shù)，取ft=1.0；e-壽命系數(shù)，取e=10/3；fp為溫度系數(shù)，根據(jù)工作條件，取fp=1.5?；ㄦI軸與軌道軸上共有有兩個支撐軸承，分別為圓柱滾子軸承42132E和3003124E，主要參數(shù)如下：代號d（mm）D（mm）B（mm）Cr（kN）42132E160240381003003124E12018046132同樣的軌輪上軸承的壽命為4.3牽引部機箱體的設(shè)計思路箱體的設(shè)計原則機座和箱體等零件工作能力的主要指標是剛度，其次是強度和抗震性能，對于具體的機械，還應(yīng)滿足具體的要求，并力求具有良好的工藝性。機座和箱體的結(jié)構(gòu)形狀和尺寸大小，決定于安裝在它的內(nèi)部和外部的零件的尺寸及其相互配置。受力運動的情況等。設(shè)計時，應(yīng)使所裝的零件和部件便于裝拆和操作。機座和箱體的一些結(jié)構(gòu)，如壁厚、凸緣寬度、、肋板厚度等，對機座和箱體的工作能力、材料消耗、成本和質(zhì)量，均有重大影響。但是由于這些部分的零部件的分布情況和應(yīng)力分配的復(fù)雜性，大多數(shù)設(shè)計均是由經(jīng)驗公式。經(jīng)驗數(shù)據(jù)比對進行的，略去剛度和強度的校核。對一些不重要的場合是可行的，但卻帶有很大的盲目性。因而對重要的機座和箱體，考慮到上述設(shè)計方法的不足，或者資料不夠成熟，還常用模型或?qū)嵨镞M行試驗，以便按照測定的數(shù)據(jù)進行進一步修改結(jié)構(gòu)和尺寸，從而彌補經(jīng)驗設(shè)計的不足。但是，隨著科技的不斷進步與發(fā)展，現(xiàn)在已有條件采用的精確的數(shù)值計算方法（如有限元法）來決定一系列的結(jié)構(gòu)尺寸。關(guān)于增強機座和箱體剛度的辦法，除了前述選用的完全封閉或僅一面敞開的空心矩形截面及采用斜肋板等較好的結(jié)構(gòu)外，還可以采用盡量減少與其他機件的聯(lián)接面數(shù)；使連接面垂直于作用力；使相連接的各機件間相互連接牢固并固定并靠緊；盡量減小機座和箱體的內(nèi)應(yīng)力以及選用彈性模量較大的材料等一系列的措施。設(shè)計機座和箱體時，為了機器裝配、調(diào)整、操縱、檢修及維護等的方便，應(yīng)在適當?shù)奈恢迷O(shè)有大小適宜的孔洞。金屬切削機床的機座還應(yīng)就具有便于迅速清除切削或邊角料的可能。各種機座均應(yīng)有方便、可靠的與地基相連的裝置。箱體零件上必須鏜磨孔數(shù)及各孔位置的相關(guān)影響應(yīng)盡量減少。位于同一軸線上的各孔直徑最好相同或順序遞減。在不太大重要的場合，按照經(jīng)驗設(shè)計決定減速器箱體具體尺寸的方法。當機座和箱體的質(zhì)量很大時，應(yīng)設(shè)有便于起吊的裝置，如吊裝孔、吊鉤或吊環(huán)等。如需要繩索捆綁時，必須保證捆吊時具有足夠的剛度，并考慮在放置平穩(wěn)后，繩索易于解下或抽出。至于箱體的實際尺寸則根據(jù)工廠實習及工廠的參考資料在零件圖中具體表示。5安裝、檢測維修與故障處理5.1采煤機牽引部的安裝與調(diào)試牽引部的安裝步驟如下：（1）側(cè)立箱體，清潔箱體內(nèi)壁，并清洗要安裝的零件。（2）各大齒輪從端蓋孔放入箱內(nèi)，滾入要安裝的地方。（3）將各軸通過端蓋孔穿入，并在兩端安裝密封、軸承、檔圈，而最后上端蓋。（4）馬達齒輪出軸安裝液壓制動器。（5）牽引部與行走箱用對聯(lián)好。（6）用吊車吊起，正方，安裝行星機構(gòu)，保證活動靈活，無卡死。（7）用液壓螺栓把牽引部跟電控箱和泵箱連接好。維修時的拆卸與此相反。安裝好后和其他部件組裝成采煤機，并注入油脂至規(guī)定要求，啟動采煤機，檢驗把手和其他部件的靈活性和可靠性。同時對牽引部進行性能試驗和牽引部正反方向的移動試驗。5.2牽引部的維修與檢修為保證采煤機的正常運轉(zhuǎn)和設(shè)備的完好，充分發(fā)揮采煤機的效能和延長機器的使用壽命，因此必須加強對采煤機的維護和檢修。維護主要是“四檢”和“三修”，即：班檢、日檢、周檢和月檢，小修、中修和大修。5.2.1牽引部的維護牽引部的維護主要是對液壓制動器的維護。如果油壓較高或操作頻繁、活塞處可能發(fā)生少量漏油現(xiàn)象。液壓制動器每周檢查一次。卸下底部的螺釘，如有漏損，則說明活塞密封損壞，必須更換，同時要檢查油封有無損壞。5.2.2牽引部的檢修檢修必須嚴格執(zhí)行，定期強制檢修。小修是在工作運行期間，維持采煤機牽引部的正常運行和完好。主要包括更換個別小零件和注油。包括采煤機其他部分的檢修為一個月。中修是在完成一個工作面以后，整機上井定期檢查和調(diào)試。對牽引部進行解體、清洗、檢驗和換油。根據(jù)磨損情況更換密封圈和零件；一般為四到六個月。采煤機運行2-3年產(chǎn)煤80-150萬噸以后，如果其主要部位磨損超限，整機性能普遍下降，并且具有修復(fù)價值和條件的，可以進行以恢復(fù)其主要性能為目的的整機大修，大修周期為2-3年。1)日檢在日常使用中，應(yīng)及時維護檢修以下各項：（1）電機、磁力啟動器、電控箱、電纜等電氣部分運行是否正常，接地是否正常，托纜架裝置是否完好。（2）機器溫升、噪聲、傳動件、各把手、壓力表等是否正常。（3）連接及緊固件是否松動、開焊、脫位等。特別是齒軌組連接是否牢固，齒軌的注銷是否開焊。（4）各水、油管路、接頭、法蘭、接合面、出軌處等是否有滲漏，各油位油面是否正常，各潤滑點是否按規(guī)定注油。各過濾器是否堵塞。（5）截齒磨損及丟失情況，及時更換磨損嚴重者和補裝丟失，驅(qū)動輪和齒軌輪的潤滑情況。（6）噴霧、噴嘴是否通暢。（7）應(yīng)特別注意保護液壓油箱內(nèi)腔清潔，注意傳動油不被污染、弄臟，定期更換濾芯和油液。2)月檢：除按日常檢查項目進行外，還包括打開大蓋，檢查所有機件，察看運轉(zhuǎn)件磨損情況，應(yīng)特別注意仔細檢查：各液壓件及管路、接頭漏損情況，但檢查前必須采取有效措施，防止煤塵及污物進入油池。否則，不準打開蓋板。3)季檢：除按日常及月檢項目進行外，還包括易損件、換油，檢查各傳動間隙磨損情況，電機絕緣情況等。4)采完一個工作面后應(yīng)整機升井大修。5)采煤機是采煤工作面關(guān)鍵設(shè)備之一，它的運行狀況直接影響采煤工作面的生產(chǎn)。采煤機的可靠性除了與設(shè)計、制造質(zhì)量有關(guān)外，日常使用和維護保養(yǎng)狀況，對機器的可靠性也有重要影響，因此，必須對采煤機進行精心維護。5.3采煤機牽引部的故障分析和處理5.3.1故障分析處理的原則依據(jù)由于檢查不周、維護不良、違章操作等各種原因，均會導致采煤機許多意想不到的故障，如何正確判斷這些故障并及時排除，對發(fā)揮機器的效能關(guān)系很大。要正確處理故障，首先，要認真閱讀有關(guān)的技術(shù)資料，弄清結(jié)構(gòu)原理；然后，了解表現(xiàn)形式，據(jù)此分析故障產(chǎn)生的原因；依據(jù)由表及里，由外到內(nèi)的原則，制定出排除故障的順序，并依次檢查各元件直道最后查出故障的部位。排除故障要遵循既要恢復(fù)主要性能，不影響機器正常工作同時也要考慮經(jīng)濟的原則。5.3.2處理故障的步驟1）了解故障的表現(xiàn)和發(fā)生經(jīng)過對于故障的情況可以直接觀察了解也可以借助各種儀器進行檢查測試。取得確定的數(shù)據(jù)資料，以便進行分析研究。.2）分析故障原因分析故障原因時，要在熟悉機器的結(jié)構(gòu)和動作原理的基礎(chǔ)上，結(jié)合有關(guān)故障的具體情況來分析可能的原因，最后作出判斷。采煤機的故障可能發(fā)生在機械部分，也可能發(fā)生在液壓部分還可能發(fā)生在或冷卻、噴霧部分機械方面的故障可能是屬于連接件方面的，如因聯(lián)接松動、聯(lián)接件斷裂或脫落引起相關(guān)機件相對位置的變化而造成的故障，這是最為主要的，也有可能是連接件的或潤滑粉那個面導致的問題等等。液壓部分的故障可能是機械方面的故障，如機件松動磨損、粘結(jié)、變形或斷裂等也可能是液壓傳動方面的問題，如因密封失效而漏油、串油或進氣，以致壓力上不去，導致流量不夠或運轉(zhuǎn)不穩(wěn)定等情況；當然還有可能是液壓油方面的故障。電器氣件的故障可能是電氣元件的機構(gòu)的失靈或機件損壞；也可能是電氣元件的絕緣失效、短路、接地等；還有可能是主回路控制回路內(nèi)的接點接觸不良，或斷線、脫焊等等。3）做好排除故障前的準備工作排除故障前，要先把情況了解詳細，原因分析清楚，并把需要的工具、備件和材料準備齊全，同時還要把場地周圍和其他準備工作做好。4）故障排除故障排除時，要牢記機件的拆裝位置和拆裝順序。安裝時要注意機件位置是否正確，連接是否牢固，連接件是否齊全等。作業(yè)中要注意環(huán)境清潔，嚴防雜物落入箱內(nèi)。各種故障應(yīng)當根據(jù)實際情況具體分析處理。5.3.3常見故障分析與處理常見故障及其可能原因及處理方法見表5-1表5-1液壓牽引采煤機牽引部常見故障判斷細則故障現(xiàn)象可能原因處理方式牽引速度低管路漏油油馬達或主油泵泄露主油泵調(diào)節(jié)機構(gòu)不正確過濾器堵塞擰緊或更換更換重調(diào)至要求清洗或更換高壓表頻繁跳動主泵柱塞卡死,復(fù)位彈簧斷裂更換補油回路泄油背壓閥整定值低管油漏油重調(diào)至要求擰緊或更換工作油溫