薄煤层采煤机截割部的设计

薄煤层采煤机截割部的设计 XXXX大学毕 业 设 计 说 明 书学生姓名 学 号 学 院 专 业 题 目 薄煤层采煤机截割部的设计 指导教师 职称 职称 20年12月5日开题报告一选题的目的意义和研究现状在市场竞争日益激烈的今天产品的创新设计能力已经成为企业成败的关键因素随着全球经济的不断发展与融合产品竞争日趋国际化产品类型日趋多样化和个性化从而要求企业以更高的创新性和更快的市场反应速度制造出满足客户需求的产品公司迫切需要一种更先进的设计制造技术来提高企业的市场竞争能力关于采煤机的产品中许多大型采煤机已经数控自动化但对于一些中小型采矿公司大型的自动化采煤机并不一定适合更需要一些耗费量小节省劳动力的产品我选这个题目的目的一是为了检测自己的创新能力二是为了设计出一台经济适度的产品三是为了更深一步研究制造工艺选题的意义减少工人的劳动强度节省公司的经济损耗采煤机器的研究现状随着数控技术及液压比例技术的发展电液伺服技术已广泛应用于采煤机大型采煤机也不例外地采用了该项成熟技术由于电液伺服技术的出现很好地解决了两油缸的同步和行程终点的精确定位问题因而大大降低了大型采煤机的开发设计难度也使得采煤机的市场竞争日趋白热化它标志着我们采煤机的发展进入了一个新的阶段而我所要设计的采煤机主要是应用在矿下二研究方案及预期结果设计方案分析 对要设计的采煤机的截割部进行分析搞清楚所设计的截割部所需要的零件及其尺寸确1着手于截割部的总体设计2具体尺寸设计3零件选择作图 元件设计完毕根据尺寸进行CAXA作图尺寸精确布局合理作出总图及零件图验证 根据机械系统的传动机理对所设计的机械系统进行验证设置运动环境运动的动力源初始位置和状态等约束机械的运动极限分析运动机械装配分析速度分析静态分析运动分析等获取分析结果二主要解决的问题 在于正确获取各零件的形状结构尺寸和公差等装配是运动仿真的前提保障要确保装配关系的正确正确的分析出机械系统的运动原理进行正确的装配分析速度分析静态分析运动分析等三研究理论 是基于机械传动原理及机械的装配原理四主要方法 是从网络书籍论文等方面查找相关内容在脑中构思然后通过理论计算最后验证理论分析从而完成设计任务五预期结果能够顺利的设计出采煤机的截割部并且能够成功的应用于实际工作当中起到相应的作用提高生产率和产品质量减轻工人劳动强度为公司降低生产成本三研究进度14周进行社会生产实习56周 查找相关书籍及相关资料进行总体分析78周 根据所收集的资料及所学的相关知识进行采煤机截割部总体设计910周 绘制装配图和零件图1112周 画出整体联系尺寸图 1316周检查错误进行修改完善设计内容17周上交图纸准备答辩18周答辩四主要参考文献1 蔡春源新编机械设计实用手册M北京学苑出版社19922 巩云鹏 田万禄 张祖立 黄秋波机械设计课程设计M辽宁东北大学出版社20003 李贵轩 李晓豁采煤机设计M辽宁辽宁大学出版社20004 牛维麟采煤机M北京煤炭工业出版社20005 饶振纲行星齿轮传动设计M北京北京工业出版社20036 唐大放 冯晓宁机械设计工程学M北京中国矿业大学出版社20017 甘永立 几何量公差与检测M 第五版 上海上海科学技术出版社20018 何存兴 液压元件M 北京机械工业出版社19819 彭建声秦晓 模具技术问答M 第二版 北京机械出版社200310 路甬祥 液压气动技术手册M 北京机械工业出版社200211 徐政坤 冲压模具设计与制造M 北京化学工业出版社200312 机械设计师手册编写组 机械设计师手册M 北京机械工业出版社198913 官忠范 液压传动系统M 北京机械工业出版社198914 甘永立 几何量公差与检测M 第五版 上海上海科学技术出版社200115 FitchE C Hydraulic Failure-Analysis Prevention StillwaterOKUSAFESInc1984AbstractI design is the subject of the shearer cutting design the cutting of the design Chinas current mining technology has made certain development and the growing trend of automation Teachers through the mandate was issued My initial understanding of my design of the shearer cutting unit uses - for the underground mining work Through the analysis of this topic and a number of related books and literature search Cutting the Ministry of design should focus on the transmission arm of the design The design of the main contents include the source of the subject the purpose of topics and the cutting of the development of the situation at home and abroad and the problems related to the exposition Shearer cutting some of the general structure according to the needs of their own selection of appropriate structural components Master some basic concepts features applications and basic processes thereby mining technology analysis of the status and direction of development This will enable everyone to have mining technology overall awareness Grasp the key - right arm of the Department of transmission design Analyze the edge of the drive Then cutting the Department of Technical Analysis and lay the foundation for the design Finally the Ministry of cutting drive overall design drawn assembly Finally the design of data collation and checking Keywords Shearer Cutting Department Transmission Rocker Motor 谢谢朋友对我文章的赏识充值后就可以下载说明书我这里还有一个压缩包里面有相应的word说明书附带开题报告外文翻译和CAD图纸共计3张图纸需要压缩包的朋友请联系客服11459919609或客服21969043202下载后我可以将压缩包免费送给你需要其他设计题目直接联系 目 录前言11 绪论211 课题的设计目的及意义212 与课题相关国内外研究现状分析2com 采煤机在国内的发展情况2com 国外采煤机的发展3com 对采煤机在国内发展的建议513 设计内容和预期结果7com 设计内容7com 预期结果72 采煤机的概述83 截割部的整体设计931 截割部的组成9com 截割部主要作用932 采煤机的主要工作参数9com 采高9com 截深9com 截割速度10com度10com 牵引力11com 生产能力11com 装机功率1133 齿型选择13com 截齿13com 截齿的几何参数13com 截齿的分类14com 截齿伸出长度16com 截齿的失效形式与寿命16com 截齿的材料1734 滚筒设计17com结构参数17com 滚筒宽度1935 螺旋滚筒的运动参数22com 滚筒的旋转方向23com 滚筒的转速2436 截齿配置2537 电动机的选择计算25com 选择电动机的转速25com 选择电动机的转速范围2638 所需电动机的输出功率26com 工作机的功率26com 传动装置的总效率26com 所需电动机的输出功率26com 选择电动机的型号2739 传动装置的运动和动力参数计算27com 分配传动比27com 功率转速和转矩的计算274 传动零件的设计计算2841 圆柱齿轮传动的设计计算28com 高速级齿轮传动计算28com 其他齿轮的参数选择325 轴的设计3351 选择轴的材料33com 初步估算轴外伸段直径33com 选择联轴器设计轴的结构初选滚动轴承33com 轴各部尺寸选取33com算简图35com面内的支承反力作垂直面内的弯矩图35com面内的支承反力作水平面内的弯矩图36com弯矩作合成弯矩图37com图37com弯矩M作当量弯矩图38com核轴的强度386 低速轴滚动轴承的选择3961 选择轴承类型及初定型号39com 计算轴承的受力39com 计算当量动载荷40com 计算轴承寿命407键联接的选择和验算4171 轴组件齿轮内腔花键4172 轴组件内花键4173 轴组件内花键4174 行星轮减速器内花件418 经济性分析429 结论43致谢44参考文献45附录A46附录B50前言 我国现行采煤机摇臂壳体的设计基本上都采用传统的设计方法根据经验和以往设计实例设计人员在纸面上设计所需的产品根据小功率采煤机摇臂尺寸适当加大来设计更大功率的采煤机摇臂如果出现问题或不满足预定设计要求的情况就要修改设计这在现实设计中确实出现了许多的问题随着采煤机装机功率越来越大单纯依靠经验根据小型机器设计大功率机器和加大安全系数的方法往往使设计产品的尺寸越来越大结构的应力分布变形分布内力分布也很难得到合理保证然而通过对采煤机摇臂进行有限元分析可以得出采煤机摇臂壳体在不同位置不同工况的应力应变规律摸清其危险截面极限工况极限载荷和极限应力提出摇臂承载能力的优化方案同时还可以对摇臂壳体固有频率各阶振型动力性能进行探索性分析研究应用该技术可以在产品设计阶段预测产品质量使产品在投入生产之前进行优化以提高产品质量从而缩短产品开发周期进而降低开发成本提高市场竞争力当今全球制造业企业之间的竞争越来越激烈企业要赢得竞争就要以市场为中心就要以用户为中心快速地响应市场的需求快速地满足用户的需要换句话说就是要以最短的产品开发时间Time最优的产品质量Quality最低的成本Cost和最的服务Service既TQCS去赢得用户和市场随着机控制系统的发展功能越来越齐全操作越来越方便但这些消耗的成本较高固我们采取的设计结构这样不但能满足生产条件还能节省资金随着近年来我国煤炭行业的快速发展与之唇齿相依的煤机行业也日益受到重视从去年出台的煤炭行业纲领性文件关于促进煤炭工业健康发展的若干意见到去年召开的全国煤炭工业科学技术大会再到近日的国家发改委出台的煤炭行业结构调整政策都涉及到发展大型煤炭井下综合采煤设备等内容有关人士指出大型煤炭井下综合采煤设备走进人们的视野这是煤机行业发展的必然趋势加快发展煤机制造业意义重大我国是世界煤炭第一生产和消费大国由于我国富煤少油所以煤炭在我国的一次能源中占有极其重要的地位近年来国际油价高企这在某种程度上更加凸显了我国煤炭资源的战略意义建设强大的煤炭工业须有强大的煤矿机械制造能力作为后盾然而生产技术总体水平落后正在制约着煤炭工业的快速发展据统计目前全国采煤机械化程度仅为42众多小煤矿仍沿用传统落后的开采方式为解决这一矛盾国家提出了加快提升煤炭生产和设备制造技术水平的战略目标根据十一五煤炭行业结构调整的主要目标到2010年全国大中型煤矿采煤机械化程度要分别达到95和80以上据有关专家介绍大型煤炭井下综合采掘设备等重大专项主要是面向煤矿高产高效集约化生产及其配套的设备和技术包括年产600万1000万吨厚煤层综采成套技术装备研制年产150万200万吨薄煤层自动化综采成套技术装备研制年产100万吨以上短壁综采成套技术装备研制巷道快速综掘成套技术装备研制等有关业内人士指出我国发展大型煤炭井下综合采煤设备不仅是为了解决煤炭行业发展的设备需求也不仅是间接地为提高我国煤机行业技术水平提供难得的发展机遇更重要的是它将为我国重要能源资源开采提供有力保障制约因素加大综合差距煤机行业的发展并非一帆风顺在经过多年的低谷期后虽然近年来市场逐步转暖但在其自身发展中仍有诸多制约因素诸如基础技术及基础元器件发展滞后国产原材料不能满足要求企业数量多规模小且分散重复科技开发投入少技术创新能力弱等目前煤机全行业最突出的问题之一就是成套能力薄弱市场竞争力不强据了解改革开放以来在煤炭专用设备研制和国产化工作上取得了巨大成就但是由于体制和机制的制约在煤炭专用设备研制和国产化工作中力量主要集中在提高单机的设计制造能力和水平上因而煤炭专用设备的系统开发系统设计系统成套及系统服务则显得十分薄弱同时由于煤炭装备制造业发展滞后产品的性能和可靠性难以满足高产高效矿井要求导致企业在市场竞争中缺乏竞争力另据了解目前国内仅有山西焦煤集团和中国煤炭机械工程装备集团具有综合煤机制造实力种种制约因素及行业技术创新能力不足造成目前我国煤机制造业与国际水平相比存在很大差距专家建议根据目前行业的具体情况行业创新路线还需要引进和自主研发相结合专家指出在全球产业结构调整和转移的浪潮中以及诸多制约因素前提下我国煤炭装备制造业面临着重组和规模经营的新趋势今年4月份全球最大的煤炭开采设备生产商之一的JoyGlobalInc JOYG 获得了其在华建厂的首张执照这家坐落在天津市的工厂预计将于2007年年初投产实际上此次建厂正是JoyGlobal提高在华销量计划的一部分公司的目标是2010年将在华销售额从2005年的17亿美元提升至5亿美元面对中国不断扩大的采矿设备市场许多外国公司都在跃跃欲试JoyGlobal并不是唯一的一家德国的DBTGroupEickhoffCorp瑞典的SandvikMiningandConstructionLtd及其他一些大型国际采煤设备生产商都已设法进入了中国市场煤矿伤亡事故频发及采煤效率低下问题引起了中国政府的担忧目前中国国内正积极地推进煤炭行业的改革重组未来几年中国将关闭更多能效低下且存在安全问题的小型煤矿转而组建一些大型煤炭生产集团在这样的背景下对于高端采矿设备的需求也在相应上升而国内的相关设备供应商却无法满足此类需求这就给海外生产商提供了抢占市场立足点的机会美国驻中国使馆事务处 ChinabranchoftheUSCommercialService 的一位资深商务专家梅报春表示从开采效率设备质量对矿山的环境保护及安全和健康等方面来考虑中国的主要采煤设备普遍落后其他国家10-15年虽然中国是全球最大的煤炭生产国2005年的煤炭总产量达211亿吨但中国煤矿的安全纪录则非常糟糕几乎每天都有因煤矿爆炸透水和塌方导致矿工丧生的报导2005年中国共有5986名煤炭工人在事故中丧生中国的煤矿数量接近25万座其中90以上是村镇所有的小型煤矿高端采矿设施需求强劲目前中国煤矿的机械化程度平均为42小型煤矿的机械化程度则更低极低的自动化和机械化水平意味着煤炭采出率少得可怜中国煤矿目前的平均采出率仅为35左右小型煤矿的采出率更是不到10煤炭行业的数据显示中国约五分之二煤矿的年产量均不到3万吨除了关闭安全状况差及非法的煤矿此类煤矿使用的一般都是小型采矿设备外中国还将在2010年前建立13个大型煤炭生产基地并组建5-7家年产量超过1亿吨的大型煤炭生产商在2010年年底前国有大中型煤矿的机械化程度将从目前75的平均水平分别提高至95和80不过凯基证券 KGISecurities 分析师张伟 AaronZhang 表示国产的采煤设备已经过时而且主要是在小型煤矿中使用实际上刨煤机综掘机和支架等一些关键的井下采煤设备还需依赖进口中国90的煤矿都属于井下作业JoyGlobal的一位管理人士表示该公司在中国最畅销的产品是连续采煤机这种设备已在美国和其他发达国家的大型煤矿中得到了普遍使用这位不愿透露姓名的管理人士称到目前为止中国的生产商已生产出几台类似的样机但还远没有达到真正的商业化水准中国市场吸引全球关注过去几年来外国采煤设备生产商亲眼目睹了在华销售额的大幅增长2003年JoyGlobal在中国的销售额仅为5000万美元但2004年很快激增至14亿美元2005年为17亿美元今年有可能达到2亿美元其他外国公司当然也没有袖手旁观2005年末德国DBT集团与中国的煤炭公司达成了三笔大宗合同这使其中国客户的数量在不到18个月的时间里由5个增加到11个其中有一份合同就是和中国煤炭产量最大的生产商神华集团有限责任公司 ShenhuaGroupCorp简称神华集团 签定的这也是DBT有史以来签订的最大的一笔订单该公司在新闻稿中称合同履行完成后DBT对神华集团的支架交货量将达到2700架不仅是采煤设备生产商一些投资公司也开始进入了这片市场6月14日总部在纽约的投资公司JordanCo旗下InternationalMiningMachineryLtd宣布已向国有黑龙江煤矿机械集团有限公司收购了鸡西煤矿机械有限公司和佳木斯煤矿机械有限公司的全部股权上述交易在国内遭到激烈的批评一些业内人士指出当地政府不应该把一切都卖给海外公司因为这两家采煤设备制造企业生产的综掘机和支架各占到国内销量的近40JoyGlobal的一位管理人士表示当前最大的挑战是中国政府正在不断要求煤炭企业购买国产设备该管理人士称除民族主义情绪外价格也是一个问题进口采煤设备通常比国产设备贵2-3倍 连日以来关于煤炭行业整顿整合的声音不绝于耳6月初温家宝总理在参观神华集团神东矿区的时候曾指出要通过煤矿的兼并重组建几个亿吨级的大型煤矿基地实现煤矿生产的规模化现代化把煤炭企业办成现代企业此后不久发改委便做出了详尽规划力争在十一五期间建5-7个年产5000万吨的大型煤矿集团同时国家将重点建设神东晋北晋东蒙东东北云贵河南鲁西晋中两淮黄陇华亭冀中宁东陕北等13个大型煤炭基地力争使前6位的煤炭开采企业的产量达到全国总产量的60实现煤炭行业的有序竞争以及煤炭资源的合理开发6月22日国家安全生产监督管理总局局长李毅中在山西晋城召开的全国煤矿瓦斯治理和利用工作现场会上表示将采取三步走的战略争取用3年左右的时间解决小煤矿问题逐步关闭不符合安全生产条件以及资源环保和煤炭产业政策的小煤矿力争近两年内消灭年产3万吨以下的小煤矿种种迹象表明在安全生产事故频出煤炭资源无序开发屡禁不止的情况下政府已经开始全力着手整顿煤炭行业煤炭行业规模化现代化的方针已基本形成煤炭行业的规模化重组将对我国的煤机生产企业带来巨大的冲击首先煤炭行业的重组直接带来煤矿机械消费结构的变化原有的小煤矿大多使用成本低效率低自动化程度低的小型采煤机这也构成了国内多数煤机生产企业的主要市场使它们丧失了技术创新的动力重组后的煤炭企业将对大型成套采煤设备有更高的需求从而带来市场偏好的变化而国内恐怕只有为数不多的煤机生产企业如张家口鸡西西安等煤机生产厂能够在技术上达标其次消费结构的变化使得国外的煤机供应商获得更为广阔的市场国内企业的生存环境会愈加困难根据中国国际招标网的数据显示现有的煤机消费市场呈现两极化的趋势以神华晋煤为代表的大型煤炭生产企业主要使用综合成套设备进行开采主要包括大型采煤机重型刮板运输机以及液压支架三部分由于国内企业在这方面生产能力得欠缺在采购时主要面向国外企业以国际招标形式为主包括德国艾科夫美国久益以及英国DBT在内的国际知名矿山机械巨头就成了它们的主要供应商而另一级则是中小煤矿与国内的煤机生产企业所构成的供应链尽管在生产能力安全设计工作效率方面都有很大的差距但由于成本较低正好满足小煤矿的消费偏好两极化的市场分割态势使得国内外煤机生产企业都有生存的空间而在煤炭规模化重组之后小煤矿数量的减少将直接导致国内煤机生产企业市场的萎缩而大型煤炭企业的形成则会给国外的煤机企业带来更多的订单最后在技术水平上国内煤机企业难以同国外竞争对手相比根据中国国际招标网的历史招标资料显示凡是生产能力在1000th以上的采煤机都要采用国际招标的形式向国外企业采购足见国内企业技术水平上的差距而国产的采煤机的生产能力大多在200-400th徘徊不但难以同国外对手抗衡就连本土的市场需求都无法满足概而言之原有的煤炭产业结构成就了煤机企业的今天为它们提供了广阔的市场但也束缚它们的成长道路使其丧失了学习创新的动力如今煤炭产业整合的大幕已经拉开随着众多小煤矿的关停并转国内的煤机企业未来的发展道路恐怕也会愈加艰难能够设计出一台满足并能提高一定的生产率和产品质量减轻工人劳动强度降低生产成本采煤机是一个集机械电气和液压为一体的大型复杂系统工作环境恶劣如果出现故障将会导致整个采煤工作的中断造成巨大的经济损失随着煤炭工业的发展采煤机的功能越来越多其自身的结构组成愈加复杂因而发生故障的原因也随之复杂双滚筒采煤机综合了国内外薄煤层采煤机使用经验针对我国具体国情而设计的新型大功率薄煤层采煤机采煤机主要技术参数1适用煤层 采高085-16m 倾角30 煤质硬度f3 2生产能力 最大理论生产能力528th 经济生产能力249th 3截割部 滚筒转速7562rpm 滚筒直径85010001200 调高方式液压调高4牵引部 牵引方式液压无级调速摆线齿轮销排无链牵引 最大牵引力20t 牵引速度0-55mmin 5电动机 牵引电机不宜小于采煤机最小采高的 采煤机的最大采高H和最大卧底深度X的关系式sin 3-1 3-2 式中 A机身上部距底板的距离 C机身箱体厚度 L摇臂回转中心到滚筒轴心的长度 摇臂相对机身水平上摆动最大角度摇臂相对机身水平下摆动最大角度D滚筒直径com 截深定义采煤机截割部机构每次切入煤体内的深度B称为截深截深是决定采煤机功率和生产率的主要因素截深范围在厚煤层中由于受到输送机的能力和顶板易冒顶片条件的限制宜用较小的截深当用单体支柱护顶板时金属顶梁的长度为采煤机截深的整数倍滚筒采煤机的截深一般小于1m多采用大功率采煤机可取075mcom 截割速度概念滚筒上截齿齿尖的圆周切线速度称为截割速度它取决于截割部传动比滚筒直径滚筒转速截割速度一般取新型采煤机直径左右的滚筒转速多为左右直径小于的滚筒转速可高达com度牵引速度越大单位时间内的产煤量越大但电动机的负荷和牵引力也相应增大牵引速度是无级的至少是多级的目前双滚筒的采煤机的最大截割牵引速度可达有的采煤机最大牵引速度高达截煤时牵引速度一般不超过采煤机的生产能力计算 3-3 式中 H采煤机采高 B采煤机截深 采煤机平均牵引速度 煤的密度 一般为对于一定的滚筒转速和允许的截齿切削厚度可用下面公式计算允许工作的牵引速度 3-4 式中t采煤机允许的截割切屑厚度m滚筒每一截线上的截齿数n滚筒转速com 牵引力牵引力由外载荷决定因此精确计算采煤机所需要的牵引力既不可能也没必要据统计装机功率P不超过的链牵引采煤牵引力约为无链牵引采煤机牵引力约为装机功率P超过300kw有链和无链牵引采煤机的牵引力分别为1P和2P牵引力和牵引速度的关系为 3-5 式中C牵引阻力的不变分量k系数取决于煤质及压张程度com 生产能力 3-6 采煤机的生产能力主要取决于牵引速度而牵引速度的提高就要求采煤机的装机功率和牵引力加大com 装机功率采煤机所装备的电动机的总功率称为装机功率 装机功率越大采煤机可采越坚硬的煤层生产能力越高原煤炭工业部标准MT484规定采煤机电动功率系列为100150170200300和375KW 滚筒采煤机总消耗率P包括截煤功率装煤功率和牵引功率三部分对于双筒采煤机 3-7 滚筒截煤时消耗的功率为 3-8 式中滚筒总平均截割阻力N截割速度截割部总传动效率滚筒装煤的功率为 3-9 式中滚筒装煤的阻力牵引部的功率消耗为 3-10 式中F采煤机的总牵引阻力牵引部的总效率由于等式右边各项均受牵引速度影响所以 3-11 式中采煤机空载消耗功率K系数工程上一般采用单位比能消耗法来确定采煤机的消耗功率 3-12 式中H采用m采煤单位能耗考虑到功率储备采煤机的装机功率一般为 3-13 式中功率储备系数33 齿型选择com 截齿截齿是采煤机上直接用来落煤的刀具对截齿的主要要求是 1 耐磨性和强度要求 2 几何参数合理能适合不同煤质的截割工程 3 固定可靠拆装方便com 截齿的几何参数截割刀具的主要参数有如图3-1Cutting Tool is the main parameters 1截角刀头前面与刀尖运动轨迹的切线之间的夹角2前角刀头前面与刀尖运动轨迹的法线之间的夹角3后角硬质合金片端面与刀尖运动轨迹的法线之间的夹角4倒角刀头侧角与前面法线之间的夹角5刀尖角刀头侧角与前面法线之间的夹角6截刃宽度b刀头前面与端面所形成的切削刃的宽度7前面宽度B刀头前面的最大宽度截角常用前角与截角互余后角常用侧角一般用截刃宽度对截割阻力和单位能耗影响很大当10mm时由于截槽的崩裂角逐渐减小因而摩擦阻力增大使截割阻力和单位能耗加大因此一般b10mmcom 截齿的分类扁形截齿径向截齿图3-2Pick a flat shape radial Pick 根据扁形截齿前面形状的不同分为平前面截面图1-3a和屋脊状前面截齿平前面截面图3-3aPing front section屋脊状前面截齿图3-3bRoof-ahead Pick平面截齿结构简单但生产时煤粉多刀具受力大适用于中硬及夹石较少且节理发达的煤层屋脊状前面截齿的强度高生产时产生的煤粉少受阻力相对也小多用于韧性夹石多的硬煤层2镐形截齿圆锥形截齿 3-4a Conical Pick 带刃扁截齿 3-4b Band-edge Pick com 截齿伸出长度截齿径向伸出长度应大于工作时的最大煤屑厚度 3-14 式中 储备系数可取螺旋滚筒的径向截齿切向截齿对钻削头 3-15 式中最大牵引速度 滚筒转速 同一截线上截齿数com 截齿的失效形式与寿命一般规定截齿尖的硬质合金磨去或于煤的接触面积大于时应及时更换截齿com 截齿的材料为了保证截齿的强度和耐磨性截齿齿身常用或刚制成并调质处理齿头镶嵌化钨硬质合金核或片34 滚筒设计滚筒的结构螺旋滚筒的作用是落煤和装煤它是由螺旋叶片端盘齿座喷嘴及筒毂等部分组成端盘上截齿截出的宽度滚筒和滚筒轴的联接结构有锥形轴端和平键联接内齿轮副与锥形盘复合联接轴端突缘与楔块联结和方头联结com结构参数 滚筒的三个直径滚筒直径D螺旋叶片外缘直径及筒毂直径 1滚筒直径D截齿齿尖处的直径对于薄煤层双滚筒采煤机或一次采全高的单滚筒采煤机 3-16 式中最小厚度 选考虑到割煤后顶板的下沉量用以防止采煤机返回装煤时滚筒截割顶梁 对于中厚煤层用的单滚筒采煤机滚筒直径为 式中最大煤层厚度双滚筒采煤机的滚筒直径应略大于最大采高的一半或者根据两个滚装 煤量相等的原则来选取 设滚筒直径D与采高H之比为螺旋滚筒的装煤效率为则 上滚筒截煤的厚度 下滚筒截煤的厚度 下滚筒除了要装卸所剩下的厚度为H-D的煤处还要负担上滚筒留下的当量厚度 为的煤根据两个滚筒装煤量相等得 3-17 式中螺旋滚筒的装煤效率 将代入中得到相应的值对于小直径滚筒 于是滚筒直径D H 滚筒直径系列尺寸为 2螺旋叶片的外缘直径叶片外缘指齿座突出的最大直径 式中截齿径向伸出长度 滚筒割煤时煤壁上残留锯齿状煤槽图1-5的槽高取决于滚筒上截齿最大截距并有以下关系 3-18 式中截齿的最大截距 截刃宽度煤的崩裂角煤壁残留煤槽图3-5Coal wall residual coal chutes为防止叶片边缘及齿座与这些煤槽碰挤而增大摩檫阻力叶片边缘直径应满足 3-19 3在满足结构的前提下滚筒直径应尽可能小一般对大直径滚筒对小直径滚筒常用的滚筒筒毂直径与叶片外缘直径之比在之间com 滚筒宽度滚筒宽度B是滚筒边缘到端盘最外侧截面齿齿尖的距离但滚筒的实际截深小于滚筒宽度我国滚筒的宽度系列为近年来多采用的截深com 螺旋叶片的参数 1螺旋叶片的升角 螺旋升角是指螺旋线的切线与垂直螺旋轴心平面的交角 3-20 是将一个双右旋叶片外缘直径内缘直径内缘直径及任意直径展开得 外缘 3-21 内缘 3-22 任意 3-23 3-24 若有一块煤落在叶片上任意处当滚筒转动时叶片带动煤块沿轴移动其移动速度 3-25 式中L螺旋导程 v滚筒转速 实验表明螺旋叶片外缘升角在效果较好 2螺旋叶片的导程和头数Z 导程是指螺线旋转一周的轴向距离 若螺旋头数为Z则有S为螺距 螺旋叶片的导程应不小于叶片宽度 但在时螺旋头数Z必须满足否则滚筒圆周上将有一部分没叶片使螺旋叶片头数选择图3-6aHelical Blade first few choices滚筒无法顺利装煤图1-6a满足上式的螺旋滚筒 图1-6b 当时圆周上布满叶片合理通常螺旋叶片头数为 以双头螺旋叶片用省得最多三四头螺旋叶片一般用于直径较大的滚筒和开采硬煤层螺旋叶片头数选择 3-6b Helical Blade first few choices3螺旋叶片的螺距S 螺距是相邻两螺线之间的轴向距离 3-26 确定了导程和头数以后螺距即可求得 为使两叶片之间的空间够大不至于被大块煤片卡住 另外螺距与叶片深度之比应满足 3-27 4螺旋叶片在筒毂上的总包角包角是叶片围绕筒毂转过的角度1导程等于叶片宽度图1-7a故总包角 rad这种螺旋叶片的特点导程升角都符合上述要求但工作平稳性差截割阻力常从滚筒一侧向另一侧变换 因此规定图18两相邻叶片之间相互搭接叶片在筒毂上的总包角为每条叶片的包角叶片总包角比较图3-8Angle leaves the total package comparison对双头螺旋叶片三头四头这时叶片外缘升角为 3-28 式中叶片总包角 叶片头数内缘外角为 3-29 35 螺旋滚筒的运动参数运动参数包括滚筒的旋转方向和转速com 滚筒的旋转方向1滚筒截煤时分逆转和顺转两种情况 1逆转是刀具截煤方向与碎煤落下的方向相反图1-9a逆转时即使不用挡煤板也有较好的装煤效果 2顺转是刀具截煤方向与碎煤落下的方向相同图1-9b顺转必须用挡煤板否则工作面浮煤较厚 滚筒的顺转图3-9a 滚筒的逆转图13-9bded with the drum Drum reversal2采煤机滚筒转向 对单滚筒采煤机图1-10滚筒转向必须上行时顺转图aShearer single-and double-drum shearer drum shift com 滚筒的转速 每一截齿的最大切屑厚度 3-31 由上式可知在牵引速度v和每一截线上截齿数m已定的情况下滚筒转速越高截齿的切削厚度越小反之滚筒转速越低切削厚度越大在确定滚筒转速时以切削厚度不超出截面齿伸出齿座的径向长度为原则一般认为不超过截齿伸出齿座长度的为宜目前各种双滚筒采煤机径向截齿伸出齿座的长度一般为有的大功率可达到左右在滚筒转速一定的情况下滚筒的直径越大截割速度越大根据实际使用经验截割速不宜超过因此目前趋向采用较低的截割速度一般在最低可达36 截齿配置螺旋滚筒上截齿的排列规律称为截齿配置螺旋滚筒工作机构的截齿配置图是滚筒截齿齿尖所在圆柱面的展开图图1-11截齿配齿图图3-11Pick Distribution Tooth Chart 37 电动机的选择计算com 选择电动机的转速截割滚筒的转速范围即选卷筒直径Dmcom 选择电动机的转速范围 因为出轴转速为又因为滚筒转速为所以截割部的总传动比为 3-32 38 所需电动机的输出功率com 工作机的功率已知截割滚筒的所需有效功率P 300kwcom 传动装置的总效率传动装置总功率按机械设计课程设计表42-9取联轴器效率0995齿轮啮合效率齿轮精度为8级098滚动轴承效率099传动装置总效率 09950980990913com 所需电动机的输出功率 3-33 电机选择功率为327kwcom 选择电动机的型号通过比较选择电动机型号为其主要性能数据如下表型号功率KW 电冷却方式3701400定子水冷39 传动装置的运动和动力参数计算com 分配传动比1总传动比2各级传动比的分配由得 根据滚筒转速需求和所选电机转速则有 25 com 功率转速和转矩的计算0轴电动机轴n1400rminT 955Pn 9553268101400com4 传动零件的设计计算41 圆柱齿轮传动的设计计算com 高速级齿轮传动计算 1 选择材料及热处理方法 查表8-17p174小齿轮 45号钢 调质HBS1 217-255大齿轮 45号钢 正火HBS2 162-217 2 按齿根弯曲疲劳强度设计计算采用斜齿圆柱齿轮传动按V 00120021 估取圆周速度1034ms 参考教材表8-148-15选取第公差组7级小齿轮分度圆直径由式8-77得 4-1 齿宽系数查表8-23按齿轮相对轴非对称布置取 08小齿轮齿数 按推荐值2040中选 32大齿轮齿数 i 2530 80传动比 8032 25传动比误差 25-25 25 000误差在5范围里小轮转矩 955 9551032681400 222924286 Nmm载荷系数K K KKKK动载荷系数K初值查图8-57K 110使用系数 K 查表8-20 K 100齿向载荷分布系数 查图8-60得 112齿间载荷的初值在推荐值 中选值初选 由式8-55和8-56得 188-3211COS tan 171191 362查表8-21得载荷系数K初值K 1110112125 154弹性系数查表8-22得节点影响系数Z查图8-64X X 0得Z 242重合度系数查图8-65 077螺旋角系数Z Z 098许用接触应力由式 ZZS 4-2 接触疲劳极限应力查图8-69580 N470 N应力循环次数由式8-70得N 60nj 6014001830081613 4-3 N N1613627 257 4-4 查图8-70接触强度寿命系数Z ZZ Z 1硬化系数Z查图8-71及说明Z 115接触强度安全系数S查表8-27按一般可靠度S 1011取 S 11 580111511606 Nmm 470111511491 Nmm的设计初值12452法面模数m 12452cos1432 403 圆整取模数m 4中心距a m 2cos 41122cos14 2309 cosm 2a cos41122450 小轮分度圆直径的计算 mcos 432cos143 1319圆周速度V 60000 31412371147260000 953ms与估取的值1034ms相近对K取值影响不大不必修正取K K 110齿间载荷K由式8-55和8-56得为 188-3211COS1tan 188-32 1301188 cos14413008tan144 171191 362查表8-21得K 128载荷系数 K 1110112128 158小轮分渡圆直径 12371 12477mm取 12477mm大轮分度圆直径 mcos 480 cos144 3268mm齿宽 08123711 985 大齿轮齿宽b圆整取齿宽100 小齿轮宽 b510 10010 110校核 ZZZZ 1889242077098 46037 Nmm 46037 Nmm 1889242077098 36536 Nmm 36536 Nmm合格按齿根弯曲疲劳强度校核计算 Y YY 4-4 齿形系数Y 由当量齿数Z Zcos 30 309 4-5 Z Z 309627 1937 4-6 查图8-67得与250217应力修正系数Y查图8-68 163182重合修正系数Y由式8-67得Y025075 025075171 069 所以Y 069 4-7 螺旋角系数Y由式8-78中的说明 1781取1得Y 1-120 1-1144120 088 4-8 许用弯曲应力由式8-71计算 4-9 弯曲疲劳极限查图8- 72 470 N 400N弯曲疲劳强度得寿命系数查图8-73查得 10尺寸系数Y 查图8-74Y 10安全系数S 查表8-27 则S 13 4701113 36154N 4001113 30769N故 21582229242862501630690881051247734 146031N 21582229242862171820690881001247734 149423N满足要求合格com 其他齿轮的参数选择 5 轴的设计51 选择轴的材料45 com 初步估算轴外伸段直径d 0810 d 0810 50 4050com 选择联轴器设计轴的结构初选滚动轴承计算转矩为名义转矩 T 955 4-10 工作情况系数 K 12515 取K 14T KT 1417508 com查表47-2 HL7 T 6300NmT 27248 Nm n 2240rmin600 rmin 轴孔直径d 70 d 110若取减速器高速轴外伸轴径d 110可选联轴器轴孔d d 110mm d d 100mm 选取HL7型com 轴各部尺寸选取如图轴的第1段安装轴承及挡油盘所以由它们的宽度决定第1段轴的高度半径根据第2段安装齿轮段确定大齿轮宽度已知既能确定3段为过度轴长度起调整作用4段安装轴承和挡油盘同第1段5段为过度部分各轴半径关系由各轴作用及相关尺寸确定既如轴段起自由作如轴段起定位作用一般来说小半径轴的直径比大半径轴直径小 图如图轴段1安装轴承高度由轴承确定轴段2为过度部分起调节轴整体作用轴段3安装大齿轮高度与齿轮高度有关轴段4为齿轮轴由计算可知齿轮轴的宽度既为轴段4的高度轴段5安装轴承和挡游盘尺寸由它们确定图com算简图轴的计算简图Axis of calculating diagram求输出轴的转矩T3Ft 4-11Fr Ft 116370 43548 4-12Fa Fttan 1com 27809 4-13T 193826