中国矿业大学毕业论文任务书
学院应用技术学院专业年级机自04-2班学生姓名甘龙兵任务下达日期：2008年03月16日
毕业论文日期：2008年3月17日至2008年6月10日
毕业论文题目：中厚煤层采煤机截割部的设计
毕业论文专题题目：
毕业论文主要内容和要求：
设计参数：
总装机功率：900 KW
适应煤质硬度：f 4
截割部功率：400 KW
采高范围：2.2～3.5m
滚筒截深：800 mm
滚筒转速：40 r/min
电机转速：1470 r/min
额定电压：1140 V
要求：
（1）完成采煤机总体方案设计。
（2）对截割部的传动及结构进行设计。
（3）设计完成截割部的组件、零件工作图设计。
（4）编写完成设计计算说明书。
1、左截割部
2、右截割部
3、左行走部
4、右行走部
5、左旋滚筒
6、右旋滚筒
7、液压传动
8、电控部
第二章总体方案的确定
2.1 MG400/900-
3.3D型采煤机简介
MG400/900-WD型机载交流电牵引采煤机，该机装机功率900KW，截割功率2×400KW,牵引功率
该采煤机使用的电气控制箱符合矿用电气设备防爆规程的要求，可在有瓦斯或煤层爆炸危险的矿井中使用，并可在海拔不超过2000m、周围介质温度不超过＋40℃或低于－10℃、不足以腐蚀和破坏绝缘的气体与导电尘埃的情况下使用。
2.1.2主要技术参数
该机的主要技术参数如下：
2.1.3MG400/900-WD型采煤机采用多电机横向布置方式，截割部用销轴与牵引部联结，左、右牵引部及中间箱采用高强度液压螺栓联结，在中间箱中装有泵箱、电控箱、水阀和水分配阀。该机具有以下特点：
1．截割电机横向布置在摇臂上，摇臂和机身连接没有动力传递，取消了纵向布置结构中的螺旋伞齿轮和结构复杂的通轴。
2．主机身分为三段，即左牵引部、中间控制箱、右牵引部，采用高度液压螺栓联结，结构简单可靠、拆装方便。
2.2 摇臂结构设计方案的确定
由于煤层地质条件的多样性，煤炭生产需要多种类型和规格的采煤机。利用通用部件，组装成系列型号的采煤机，可以给生产带来很多方便。系列化、标准化和通用化是采掘机械发展的必然趋势。所以，这里把左右摇臂设计成对称结构。
2.3 截割部电动机的选择
由设计要求知，截割部功率为400×2KW，即每个截割部功率为400KW。根据矿下电机的具体工作情况，要有防爆和电火花的安全性，以保证在有爆炸危险的含煤尘和瓦斯的空气中绝对安全;而且电机工作要可靠，启动转矩大，过载能力强，效率高。据此选择由抚顺厂生产的三相鼠笼异步防爆电动机YBC3─400,其主要参数如下：
额定功率：400KW；额定电压：1140V
额定电流：296A; 额定转速：1470P/m
额定频率：50HZ; 绝缘等级：H
接线方式：Y 工作方式：S1
质量：1502KG 冷却方式：外壳水冷
该电机总体呈圆形, 其电动机输出轴上带有渐开线花键，通过该花键电机将输出的动力传递给摇臂的齿轮减速机构。
2.4传动方案的确定
2.4.1 传动比的确定
滚筒上截齿的切线速度，称为截割速度，它可由滚筒的转速和直径计算而的，为了减少滚筒截割产生的细煤和粉尘，增大块煤率，滚筒的转速出
现低速化的趋势。滚筒转速对滚筒截割和装载过程影响都很大；但对粉尘生成和截齿使用寿命影响较大的是截割速度而不是滚筒转速。 总传动比总i
753640
1470n n I ．＝＝
＝
滚
总
n ——电动机转速 r/min 滚n ——滚筒转速 r/min 2.4.2 传动比的分配
在进行多级传动系统总体设计时，传动比分配是一个重要环节，能否合
理分配传动比，将直接影响到传动系统的外阔尺寸、重量、结构、润滑条件、成本及工作能力。多级传动系统传动比的确定有如下原则：
1．各级传动的传动比一般应在常用值范围内，不应超过所允许的最大值，以符合其传动形式的工作特点，使减速器获得最小外形。
2.各级传动间应做到尺寸协调、结构匀称；各传动件彼此间不应发生干涉碰撞；所有传动零件应便于安装。
3．使各级传动的承载能力接近相等，即要达到等强度。
4．使各级传动中的大齿轮进入油中的深度大致相等，从而使润滑比较方便。
由于采煤机在工作过程中常有过载和冲击载荷，维修比较困难，空间限制又比较严格，故对行星齿轮减速装置提出了很高要求。因此，这里先确定行星减速机构的传动比。
本次设计采用NWG 型行星减速装置，其原理如图所示：
a-太阳轮 b-内齿圈 g-行星轮 x-行星架
NWG行星机构
该行星齿轮传动机构主要由太阳轮a 、内齿圈b 、行星轮g 、行星架x 等组成。传动时，内齿圈b 固定不动，太阳轮a 为主动轮，行星架x 上的行星轮g —面绕自身的轴线ox —ox 转动，从而驱动行星架x 回转，实现减速。运转中，轴线ox —ox 是转动的。
这种型号的行星减速装置，效率高、体积小、重量轻、结构简单、制造方便、传动功率范围大，可用于各种工作条件。因此，它用在采煤机截割部最后一级减速是合适的，该型号行星传动减速机构的使用效率为0.97～0.99,传动比一般为2.1～13.7。如上图所示，当内齿圈b 固定，以太阳轮a 为主动件，行星架g 为从动件时，传动比的推荐值为2.7～9。查阅文献[4],采煤机截割部行星减速机构的传动比一般为4～6。这里定行星减速机构传动比
.5i b
ag
=
则其他三级减速机构总传动比
总I I =÷=b
ag
i 36.75÷5.747=6.39 由于采煤机机身高度受到严格限制，每级传动比一般为
;
4~3≤j i 根据
前述多级减数齿轮的传动比分配原则和摇臂的具体结构，初定各级传动比
为：
,79.1i 1= ,56.1i 2= 29.2i 3= 以此计算，四级减速传动比的总误差为：
79.175.36(-=δ×1．56×2．29×5．747）÷36．75＝0．2‰ 在误差允许范围5﹪内，合适。
第三章 传动系统的设计
截割部传动系统图
3.1各级传动转速、功率、转矩的确定
各轴转速计算：
从电动机出来，各轴依次命名为Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ、Ⅵ、Ⅶ、Ⅷ轴。 Ⅰ轴 14701=n /r min
Ⅲ轴 min /2.82179.1/14703r n ==
Ⅳ轴 43.52656.1/2.821/234==i n n ＝min /r Ⅵ轴 min /88.22929.2/43.526/346r i n n ==＝ 各轴功率计算： Ⅰ轴 400
3
1=?η
＝P P ×0.99=396kW
Ⅱ轴 396
2
1
212=??ηη＝P P ×0.98×0.992=384.2kW
Ⅲ轴 2.3841
2
23=??ηη＝P P ×0.98×0.99=372.75kW
Ⅳ轴 75
.3723
1234=???η
η
η
＝P P ×0.98×0.99×0.99=358kW
Ⅴ轴 358
3
1
2
45=???η
ηη＝P P ×0.98×0.99×0.99=343.9kW
Ⅵ轴 9.3431
256=??ηη＝P P ×0.98×0.99=333.6kW
Ⅶ轴 6.3333
1267=???ηηη＝P P ×0.98×0.99×0.99=320.5kW
Ⅷ轴 5
.3203
1278=???η
η
η＝P P ×0.98×0.99×0.99=307.8kW
各轴扭矩计算:
Ⅰ轴 9550
9550
111==n P T ×
m
N ?=65.25721470
396
Ⅲ轴 9550
9550
333==n P T ×
m
N ?=9.43582.82175.372
Ⅳ轴 9550
9550
444==n P T ×
m
N ?=23.6698143.526358
Ⅶ轴 9550
9550
7
77==n P T ×
m
N ?=137928
.2295.320
将上述计算结果列入下表,供以后设计计算使用
运动和动力参数
3.2 齿轮设计及强度效核：
这里主要是根据查阅的相关书籍和资料，借鉴以往采煤机截割部传动系统的设计经验初步确定各级传动中齿轮的齿数、转速、传动的功率、转矩以
及各级传动的效率，进而对各级齿轮模数进行初步确定，具体计算过程级计算结果如下：统的设计经验初步确定各级传动中齿轮的齿数、转速、传动的功率、转矩以及各级传动的效率，进而对各级齿轮模数进行初步确定，截割部齿轮的设计及强度效核，具体计算过程及计算结果如下：
齿轮1和惰轮2的设计及强度效核
齿轮4和齿轮5设计及强度效核：
由于齿轮的强度效核方法都是相似的，因而对其它齿轮的强度效核过程安排在设计说明书以外的篇幅中进行，并全部强度验算合格。
3.3 轴的设计及强度效核
先确定Ⅲ轴
3.3.1 选择轴的材料
选取轴的材料为45钢，调质处理 3.3.2 轴径的初步估算
由表4－2取A ＝115， 可得mm
n p A d 4.882
.82175.3721153
3
3
31=?=?≥
3轴示意图
3.3.3 求作用在齿轮上的力
Ⅲ轴上大齿轮分度圆直径为： mm mZ d 3403=＝Ⅲ 圆周力t F ，径向力r F 和轴向力αF 的大小如下
N
d T F t 25636306
4358000
222
31=?=
=
N
F F n t r 933120tan 25636tan 1=?=?=α
小轮分度圆直径为： mm d 2644=
N d T F t 6.16.33207
4358000
224
32=?=
=
N F F n t r 1201720tan 6.31411tan 2=?=?=α
3.3.4 轴的结构设计
1）拟定轴向定位要求确定各轴段直径和长度
Ⅰ段安装调心滚子轴承。轴承型号22219c ，尺寸
36
15085??=??B D d
取轴段直径mm d 851=