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购买设计文档后加 费领取图纸 购买设计文档后加 费领取图纸 题目： 100/460采煤机截割部结构设计 专业： 班级： 姓名： 指导教师： 购买设计文档后加 费领取图纸 购买设计文档后加 费领取图纸 毕业设计任务书 学生姓名： 任务下达日期： 年 月 日 设计开题日期： 年 月 日 设计开始日期： 年 月 日 中期检查日期： 年 月 日 设计完成日期： 年 月 日 一、设计题目： 60采煤机截割部结构设计 二、设计的主要内容： 1、中英文摘要，要求按四要素（目的、 方法、结果、结论）撰写； 2、采煤机截割部的总体设计； 3、采煤机截割部主要零部件的设计计算及强度校核； 4、其它部分结构设计； 5、绘制总装图、各部件图等合计 2 张 纸； 6、撰写设计说明书一份 。 三、设计目标： 设计完成一种采煤机截割部结构设计，其采高范围： 煤机行走部到地面距离约 筒直径 割部电机功率 100臂摆角小于 30，滚筒转速为 指 导 教 师： 院（系）主管领导： 年 月 日 购买设计文档后加 费领取图纸 购买设计文档后加 费领取图纸 本科毕业设计开题报告 题 目： 60采煤机截割部结构 设计 院 （系）： 班 级： 姓 名： 学 号： 指导教师： 教师职称： 购买设计文档后加 费领取图纸 购买设计文档后加 费领取图纸 题 目 60来源 工程实际 1、研究目的和意义 随着 我 国经济 的迅速 发 展， 对能 源的需求 量将会 日益增加。而作 为 我国 传统 能源的煤炭 是 推 动 我 国经济 持 续 健康 发 展的重要能源保障。我 国 目前煤 矿 大部分都已 经经过了 多年的 开 采，而对一些薄煤矿由于技 术 的原因 我们 的 开 采 还 不到位， 潜力 很大，因此 对薄煤层 采煤机的需求量很大。所以 说 研制 开发薄煤层 采煤机有 着长远 的社 会 效益。 【 4】 而目前我国的 薄煤层 采煤机并不 能 满 足 实际 工 况 的需要，其中一 个 主要的原因是由于其截割部的设计并不是很完善，而 该设计 正是在 这样 一 个 背景下 进 行的， 对薄煤层 采煤机截割部的 设计 就是 为 了 满 足 实际 工 况 的需求，使其 发挥 更大的作用。 为适应薄煤层煤层的开采，研究设计 60采用了当今国内外的一些比较先进的技术，如变频调速，机载操作站操作和无线电离机遥控操作等等，可以说是代表了当前世界的一流水平，在国内投入使用，设备运行状态的监测，检测及有关参数的显示使用中文。 【 3】 这款采煤机的设计生产及使用，能大大的提高采煤的效率，对降低 工人工作强度，提高年产量都有很大的帮助。通过对截割部设计的完善，从整体上提高我国对薄煤层开采的效率。 2、国内外发展情况 最早的滚筒采煤机出现在英国，它是把截煤机的减速箱部分改成允许安装一根横轴和截割滚筒。由于其水平轴截割滚筒的设计优于截煤机，因此其改进型比刨煤机更适宜英国开采条件，但在 20世纪 50年代这种采煤机并非是唯一应用的采煤设备。另外有一种有竞争的采煤机是钻削式采煤机。这种采煤机配有一个按螺钻原理设计的主 购买设计文档后加 费领取图纸 购买设计文档后加 费领取图纸 截割部，其应用范围主要局限与薄煤层。 【 3】 滚筒采煤机经过多次改进设计而得到不断的发展。最早 设计的滚筒采煤机仅能单向采煤，输送机和液压支架在向前推移之前，留在轨道上采出的煤在回空段被装载。后来又研发了双向采煤的滚筒采煤机。然而由于这种采煤机受到调向的限制，加之固定滚筒缺乏自由性，因此摇臂滚筒采煤机应运而生。 【 5】 20 世纪 60 年代末，久益公司生产出 1011列的连续采煤机，它是现代这种机型的雏形。到 70 年代末，在 11基础上又生产出 12列连续采煤机。经过对 12列连续采煤机的不断改进、完善和提高，生产出适用于开采中硬煤层的 1210B、 1210型机 ，以及适用于特别坚硬煤层的 12型机。 80年代后期至今连续采煤机在采煤业中得到了广泛的应用，并且得到了长足的发展。我国对这种连续型采煤机的应用始于 70 年代中期。那时主要靠引进外国的产品， 80 年代以前主要是引进单机。随着国内采煤机技术的发展到了 90 年代变成以配套引进为主。目前国内在采煤机研发和设计方面和国外有很大的差距。 随着科技的进步，开发高产高效矿井综合配套设备已成为我国煤炭科技发展的主流：大功率，大截深电牵引采煤机被广泛的开发和使用，一些世界前沿的先进技术也被用到了采煤机的开发应用中，如变 频调速技术，远程监控，无线遥控等等，为更好的服务我国煤矿事业奠定了坚实的基础。 【 9】 采煤机发展到现在，随着各项技术的掌握，我国将在以下方面进行攻关研究，力争赶上世界先进水平： （ 1） 大功率、大截深电牵引采煤机的进一步研究 （ 2） 大功率采煤机的工况监制，故障诊断于控制系统的研究 （ 3） 为最大限度的利用我国能源，着力研制发展薄煤层采掘机械 购买设计文档后加 费领取图纸 购买设计文档后加 费领取图纸 （ 4） 应用高新技术，严格管理，提高可靠性 国外采煤机的发展趋势是 （ 1）装机功率增大，性能参数大幅提高 （ 2）普遍采用中高压供电 （ 3）监控保护系统智能化 （ 4）牵引系统向交流调速发展 （ 5）总体结构向模块化多电机横向布置 【 7】 3、研究 /设计的目标： 在综合参考了国内外各种适于中薄煤层开采的采煤机的基础上，对其截割部细致分析，研究设计出 60其更加适合薄煤层较硬煤质的截割。 设计目标： 根据所给设计参数和工作环境的要求，设计 60其达到预期的设计要求和工作要求。即采高范围适应 、设计方案（研究 /设计方法、理论分析、计算、实验方法和步骤等）： 60煤机截割部要满足以下要求：有很高的强度、刚度和可靠性，良好的润滑、密封、散热条件和高的传动效率等。 （ 1）研究内容： 截割部的传动方案，齿轮的设计计算与校核，轴的设计计算与校核，电动机、轴承等零件的合理选用。 拟解决的问题： 截割部的传动系统的设计，截煤部工作 载 荷大， 条 件 恶 劣，外形尺寸受到 严格 限 购买设计文档后加 费领取图纸 购买设计文档后加 费领取图纸 制，要 满 足很高的可靠性。同时要保证设计合理，降低成本。 （ 2）设计方案（须有文字和示意简图说明） 截割部传动方式 1、电动机 (两个 ) 2、摇臂 3、行星齿轮机构 4、滚 筒 截割部的传动方式为：电动机 摇臂 行星齿轮传动 滚筒，采用纵向出轴的两个电动机，使电动机轴与滚筒轴平行。 采用独立摇臂，其本身就是个单独的减速箱，进出油口都密封。 截割部的减速器用飞溅润滑。 【 6】 （ 3）设计计算步骤： 采煤机截割部结构总体方案设计 传动装置的选择 传动装置的几何参数的确定 主要零部件的强度校核 购买设计文档后加 费领取图纸 购买设计文档后加 费领取图纸 主要零部件的零件图绘制 总装配图绘制 说明书的编写 5、方案的可行性分析： 1）潜在趋势 现在以及以后很长一段时间，我国都将是经济高速增长的国家，对能源的需求 可想而知。而我国的主要资源则是矿产，因此对采煤机的需求量很大，限于我国薄煤层地带很多，为了合理利用资源，我国越来越重视对薄煤层的开采，因此适用于薄煤层开采的采煤机在市场上很是走俏。同时随着国家对煤矿技术的投入，各类新型采煤机应运而生，诸如一些能很好的降低劳动强度，提高劳动效率的大功率电牵引采煤机等很适合薄煤层的开采。因此该产品上市一定会有广阔的销路，有很大的市场开发潜力。 2）该设计的特点 （ 1）用于煤层高度 （ 2）机载交流变频调速，齿轮销轨行走 （ 3）机载操作站操作和 无线电离机遥控操作 （ 4）加大装机功率，截割部采用双电机遥控操作 该 采煤机采高范 围 滚 筒直 径 较大，采煤效率较高， 经济 成本 较 低。 3）初步经济效益预测 该设计中的大部分零件都有工厂批量生产，降低了外购的成本，该采煤机性能更好，成本更低，投入市场会大受欢迎，经济前景看好。 购买设计文档后加 费领取图纸 购买设计文档后加 费领取图纸 6、该设计的创新之处 采用一级行星减速，使得截割部结构更加紧凑，传动比分配更加合理。适应薄煤层狭窄空间中截煤的需要。 7、设计产品的主要用途和应用领域： 采煤机直接用于煤炭的地下开采，是煤炭生产中最重要的 机械设备之一。60煤层综 采或普采工作面，可采 较 硬煤 质 。 8、时间进程 第四周 对前三周得到的资料进行整理、写开题报告及相关的实习总结 第五周 采煤机截割部结构总体方案设计 第六周 传动装置的选择、传动装置的几何参数的确定 第七周 主要零部件的强度校核 第八周 体） 第九周 体） 第十周 体） 第十一周 图修改） 第十二周 件 图） 第十三周 整理说明书及图纸、检查错误之处 第十四周 整理说明书及图纸、检查错误之处 第十五周 对论文及图纸进行修改 第十六周 进行答辩 购买设计文档后加 费领取图纸 购买设计文档后加 费领取图纸 9、参考文献 简明机械设计手册，第二版 海科学技术出版社， 2002 机械设计手册 行本） 学工业出版社， 2004 劲松，石立忠等 . 滚筒式采煤机电控技术现状与发展 . 煤矿自动化， 1998（ 3） :10 12 枢 . 薄煤层采煤机的发展状况及趋势 . 煤矿机械， 2002(6):7 滚筒采煤机在“三下”采煤中的应用前景 . 煤炭科学技术， 2003 (1): 4 5 滚筒式采煤机理论设计基础 国矿业大学出版社， 1） :1永峰，潘晓恒 . 滚筒采煤机在我国的发展前景 . 煤矿开采，1996(5):26芬，田小明 . 滚筒采煤机在神府矿区的应用前景 . 煤矿设计， 1996 (12):17 我国短壁综合机械化技术与装备发展前景 . 煤矿机电， 2003(5):16 滚筒采煤机开采 工艺在上湾矿井中的使用煤炭工程， 煤炭工程， 2002 (4):3泽霖，马占清 . 滚筒采煤机施工煤平巷经济效益浅析 1999 (3):81983, 2005， 110（ 购买设计文档后加 费领取图纸 购买设计文档后加 费领取图纸 3of 1984:11, 983： 29 A. 977： 7导教师意见 教师签字： 年 月 日 购买设计文档后加 费领取图纸 购买设计文档后加 费领取图纸 开题答辩小组意见： 组长签字： 成员签字： 年 月 日 毕业设计领导小组意见 : 组长签字： 年 月 日 购买设计文档后加 费领取图纸 I 摘 要 我国中薄煤层储碳量丰富，对适合于薄煤层开采的采煤机的需求量很大。而炮采安全性比较低，生产率也比较低；综采对设备要求较高，而且投资费用比较大。所以对中薄煤层来说开发适应高档普采的采煤机是非常必要的，而 该设计 正是针对中薄煤层适 应高普而进行的设计。 主要从机械传动的角度对电牵引薄煤层采煤机的摇臂进行了设计，采取双电机横向布置， 截割 电机容量为 2100开采含有夹矸等较硬煤质的综合机械化采煤工作面，可靠性高，性能先进 。采煤机摇臂工作时由扭矩轴驱动，能量逐级传递，三轴起均载作用，四轴和五轴构成齿轮的变速级，末级为四行星减速器用以降低速度。并对各级齿轮及相应的传动轴进行了设计计算和校核，设计计算结果满足设计要求。 关键词 ： 采煤机；摇臂；传动系统；行星机构 购买设计文档后加 费领取图纸 n of of of of is is in of is is in of of s to 100of by by of to of to 购买设计文档后加 费领取图纸 目 录 摘要 I 1 章 绪论 1 选题背景 1 国内外采煤机发展及使用状况 1 采煤机在我国的使用情况 1 采煤机在 国外的发展和使用 2 本文的主要内容 2 设计意义 2 第 2 章 截割部传动总体设计 3 60煤机主要参数 3 总体方案确定 3 摇臂长度及电机的确定 4 总传动比的计算与分配 5 总传动比的计算 5 总传动比的分配 5 截割部的运动和动力参数计算 6 第 3 章 截割部系统传动设计 8 齿轮设计 8 12,轮 )齿轮设计与校核 8 3核 16 45, 22 67,轮 )齿轮设计与校核 29 购买设计文档后加 费领取图纸 8 36 ,A C 41 轴的设计校核及轴承寿命计算 50 轴的设计校核及轴承寿命计算 50 轴的设计校核及轴承寿命计算 55 行星轮系太阳轴的设计校核及轴承寿命计算 60 结论 63 致谢 64 参考文献 65 购买设计文档后加 费领取图纸 I 1 1 at 1 1 in of 2 2 of 2 of 3 60 3 to 3 4 of 5 of 5 of 5 of 6 8 8 12, 8 3 16 45, 22 67, 29 8 36 购买设计文档后加 费领取图纸 ,A C Za 41 50 50 55 60 63 64 65 购买设计文档后加 费领取图纸 1 第 1 章 绪论 选题背景 20 世纪 90 年代，电牵引采煤机全面发展起来，国产电牵引采煤机虽然发展很快，但在性能和可靠上与世界先进国家相比还存在较大的差距。与目前国外的电牵引采煤机相比，国内电牵引采煤机在总体参数性能、加工制造和材质性能等尚有不足，需要我们投入更多的力量来改变现状。 60电牵引采煤机是在广泛吸收国内外现有电牵引采煤机先进技术的基础上，针对我国目前煤机市场最新变化和需求而 进行 开发研制的，是较薄煤 层采煤机更新换代的理想机型。 国内外采煤机发展及使用状况 采煤机在我国的使用情况 我国 20 世纪 80 90 年代曾引进国外液压牵引采煤机，通过引进消化再创新，于 90 年代掌握了国际先进的交流变频电牵引采煤机技术， 2005 年初步掌握了大功率大采高采煤机技术。 2001 年大倾角电牵引采煤机和 2002 年短臂电牵引采煤机标志着我国采煤机总体设计技术接近国际先进水平。 2001 年能量回馈四象限交流变频技术、 2002 年中压开关磁阻调速、 2005 年中压交流变频调速技术标志着我国采煤机电器调速技术接近国际先进 水平 2。 西安煤矿机械制造厂 1995 年在原 液压牵引采煤机基础上，改装成第一台 直流电牵引采煤机，保留纵向布置方式 1。 太原矿山机器厂在与煤科总院上海分院合作将 压牵引采煤机改造成 30交流电牵引采煤机后，与兖州矿务局合作，研制了交流电牵引采煤机。采用 为控制核心，具有运行参数显示、故障诊断记忆及保护等功能 5。 鸡西煤矿机械制造厂在与煤科总院上海分院合作将 00液压牵 购买设计文档后加 费领取图纸 2 引采煤改造成 80交流电牵引采煤机后，研制了 63 型交流电牵引采煤机。具有运行参数显示、故障诊断及以保护等功能 2。 采煤机在国外的发展和使用 20 世纪 70 年代中期，德国 司和美国 司相继研制出最早的直流电牵引采煤机。此后世界上个主要采煤机研究制造公司均对电牵引采煤机进行了大量的研究开发 3。 80 年代后期涌现了大量电牵引采煤机机型，并出现了交流电牵引采煤机。 90 年代开发出集电子电力、微电子、信息管理以及计算机智能技术于一体的大功率电牵 引采煤机。如美国 司的 列，英国 司的 L 系列，德国 司的 列、 列，日本的三井三池制作所的 列等电牵引采煤机。电牵引采煤机以其性能参数优、可靠性高、自动化程度高、操作方便、控制灵敏、监控保护及监测公能完善和经济效益等众多优点在国际上被迅速推广使用 4。 本文的主要内容 本文从机械传动角度对 60电牵引采煤机摇臂的设计分章节展开了详细的介绍，包括绪 论、主参数的计算、圆柱齿轮几何参数的计算、圆柱齿轮接触强度计算、圆柱齿轮齿根弯曲强度计算、轴的强度校核、设计的技术合理性分析及等主要内容。 设计意义 本文 所设计的 60电牵引采煤机是针对我国目前煤机市场的最新变化和发展趋势而研制出一种适合开采薄煤层的综合机械化机型。它具有 双 电机横摆、结构先进、运行可靠、爬坡能力强等特点。 采用了先进的控制技术，可靠性高，性能先进，是目前较薄煤层实现综合机械化采煤的理想机型。采煤机截割电机容量为 210060采煤 机正是针对中薄煤层的开采进行的设计，它的设计将有着重大的意义。 购买设计文档后加 费领取图纸 3 第 2 章 截割部传动总体设计 60煤机主要参数 截割部 装机功率 2100高 作转速 55 65r/深 0.6 m 倾角 30o 采用弯摇臂形式，在滚筒直径 ，卧底量大于 142滚筒变速可实现两档位条件下，进行采煤机截割部结构设计。 总体方案确定 综合参考 国内外各种采煤机的结构方案，同时类比相似型号的采煤机的截割部传动方案，初步定出 260煤机截割部若干传动方案如下： 方案一 图 2方案一传动简图 此方案的宽度尺寸较小，适于在井下的狭窄空间中使用，但是锥齿轮的加工比较困难，增加了采煤机的成本，所以此方案不宜采用。 购买设计文档后加 费领取图纸 4 方案二： 因截割部输入功率较大，为提高稳定性，同时为使整体结构更加紧凑，而且有效的摇臂长度，在第一级和第三级传动的大小齿轮之间各加以惰轮。 因电机功率较大，若 采用单电机驱动，电机尺寸过大，影响截煤，而且不适于在采煤面的狭窄空间中工作，所以拟采用双电机驱动，为使两电机转向相同，用一惰轮把两电机串联起来，因此最后确定的方案如下图： 图 2方案二传动简图 摇臂长度及电机的确定 所设计采煤机截割部的最大牵引力为 360高为 臂摆角小于三十度 ,采煤机行走部距地约 筒转速为 过几何计算得该截割部的摇臂长度约为 1800 图 2摇臂长度计算示意图 购买设计文档后加 费领取图纸 5 该截割部的最大输出功率为： 5 7 . 93 6 0 0 . 4 1 3 8 . 9 6 k v F r 出 各传动轴及齿轮的传动及啮合效率取为 效率 1 总由以上条件可知，预选电动机的功率为 1 3 8 . 9 6 1 7 3 . 7 k 8 出总。由于给定100动机，按总体设计方案的要求，选择两个功率各为 100电动机。 查阅资料，根据抚顺电机厂的技术资料查得其主要技术参数如下表 表 2电机特征 电机型号 功率 (转速 (r/电压（ V） 100 100 1470 1140 总传动比的计算与分配 总传动比的计算 电动机已确定，根据截割部电动机的满载转速 470 和所设计的滚筒转速 ，可算得截割部总传动比为 0 总i。 总传动比的分配 本采煤机截割部传动装置采用三级直齿传动和一级行星传动，行星传动的目 的是快速降速。所以传动比最大处在行星减速器上，取行星减速器的传动比为 级直齿传动比分别取 则总传动比： 购买设计文档后加 费领取图纸 6 高速 1 2 3 1 . 7 6 1 . 3 3 2 . 0 5 4 . 9 4 2 3 . 7 9 6i i i i i 总 行 星； 低速 1 2 3 1 . 7 6 1 . 4 2 2 . 0 5 4 . 9 4 2 5 . 3 9 8i i i i i 总 行 星。 所以输出转速（即滚筒转速） : 高速 1470 6 1 . 7 7 5 r / m i . 7 9 6n 高低速 1470 5 7 . 8 7 9 r / m i . 3 9 8n 低输出转矩 (行星减速器输出端 ): 高速 9 5 5 0 1 7 3 . 79 5 5 0 2 6 . 8 5 k N . 7 7 5 高低速 9 5 5 0 1 7 3 . 79 5 5 0 2 8 . 6 6 k N . 8 7 9 截割部的运动和动力参数计算 1. 各轴的转速 1 = 1 4 7 0 / m i nn n r 电 机 轴m i n/m m m 04 m i n/ 各轴位置见下图： 购买设计文档后加 费领取图纸 7 图 2传动简图 2. 各轴的功率 1 2 0 0 k 电 机 轴 3354 1 8 4 . 4 0 . 9 8 1 7 3 . 5 6 k 2231 2 0 0 0 . 9 8 1 9 2 k 2265 1 7 3 . 5 6 0 . 9 8 1 6 6 . 6 9 k 2243 1 9 2 0 . 9 8 1 8 4 . 4 k 2276 1 6 6 . 6 9 0 . 9 8 1 6 0 . 0 9 k 3. 各轴转矩 2 9 9 4 9111 电机轴 T 1 3 99 5 4 9555 或T T 2 9 09 5 4 9777 或 购买设计文档后加 费领取图纸 8 第 3 章 截割部系统传动设计 齿轮设计 12,轮 )齿轮设计与校核 预选名义传动比 u . 选择齿轮材料 大、小齿轮： 20炭 +淬火 +低温回火，表面硬度： 56 62部硬度： 240 300. 初步确定主要参数 按接触强度初步确定装配中心距： a 13 21 ( m m ) （ 3 式中： K 载荷系数常用值 2K ； 钢对钢配对的齿轮副的值查文献 6表 13直齿轮 483a 对中心矩的齿宽系数0 1)da u 按文献 6表 13整， 尺宽系数d=a=整取 ； 许用接触应力 2(N/ ， 9H P H 试验齿轮的接触疲劳极限 2(N/ ，见文献 6图 13b) 购买设计文档后加 费领取图纸 9 l i m 1 1 6 5 0 M P ，li m 2 1 6 5 0 M P ， 20 . 9 1 6 5 0 1 4 8 5 ( N / m m ) 1 = 9 5 4 9 / = 9 5 4 9 2 0 0 / 1 4 7 0 1 2 9 9 N N 将以上系数代入式（ 3 a 322 1 2 9 94 8 3 (1 . 6 1 ) 1 5 9 . 4 7 m 3 5 1 . 6 1 4 8 5 ，取 a 165， 对硬齿面（ 350）的外 啮合闭式传动，可按下式初选模数 m ( 0 . 0 1 6 0 . 0 3 1 5 ) 6m ， 由公式 2 2 1 6 5 2 1 . 1 5(1 ) 6 (1 . 6 1 )az ，取1 21z ， 21 2 1 1 . 6 3 3 . 6z z u 取2 34z 。 实际传动比： 20 1 34 1 . 6 1 921zi z 啮合角 ： 12 7c o s ( ) c o s 2 0 ( 2 1 3 4 ) c o s 2 0 c o s 2 02 2 1 6 5m 齿宽 b ： 0 . 3 5 1 6 5 5 7 . 7 5ab a m m 取 b 60设计的圆柱齿轮传动的主要参数如下表： 表 3圆柱齿轮传动主要参数 项目 代号 数值 啮合角 20 齿顶高系数 *1 顶隙系数 *c 数 m 6 购买设计文档后加 费领取图纸 10续表 齿数 z 1z=21 2z=34 齿宽 b 60数比 u 度圆螺旋角 0 3. 1Z，2 小齿轮分度圆直径： 11d 6126齿轮（惰轮）分度圆直径： 22d 6204际中心距： 122 165际中心距 a 装配中心距 a ，齿轮采用高变位，查文献 6图 1312x x x -0.
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