毕业论文：采煤机截割部的设计

调高油缸可使摇臂连同滚筒升降，以调节采煤机的采高。

调斜油缸用于调整采煤机的纵向倾斜度，以适应煤层沿走向起伏不平时的截割要求。

电气控制箱内部装有各种电控元件，用于采煤机的各种电气控制和保护。

此外，为降低电动机和牵引部的温度并提供内外喷雾降尘用水，采煤机设有专门的供水系统。

采煤机的电缆和水管夹持在拖缆装置内，并由采煤机拉动在工作面输送机的电缆槽中卷起或展开。

截割部结构及技术特征截割部传动方式确定截割部传动装置的功用是将电动机的动力传递到滚筒上，以满足滚筒工作的需要。

同时，传动装置还应适应滚筒调高的要求，使滚筒保持适当的工作高度。

由于截割消耗采煤机总功率的，因此要求设计出的截割部传动装置具有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。

采煤机截割部都采用齿轮传动，常见的传动方式有以下几种图图截割部传动方式电动机固定减速箱摇臂滚筒行星齿轮传动泵箱机身及牵引部电动机固定减速箱摇臂滚筒图。

这种传动方式的特点是传动简单，摇臂从固定减速箱端部伸出，支承可靠，强度和刚度好。

但摇臂下降的最低位置受输送机限制，故卧底量较小。

型采煤机均采用这种传动方式。

电动机固定减速箱摇臂行星齿轮传动滚筒图。

这种方式在滚筒内装了行星传动，故前几级传动比减小，简化了传动系统，但筒壳尺寸却增大了，故这种传动方式适用于中厚煤层采煤机，如在和系列等型采煤机中采用。

电动机减速箱滚筒图。

这种传动方式取消了摇臂，靠由电动机减速箱和滚筒组成的截割部来调高称为机身调高，使齿轮数大大减少，机壳的强度刚度增大，且调高范围大，采煤机机身也可缩短，有利于采煤机开缺口工作。

电动机摇臂行星齿轮传动滚筒图。

这种传动方式的电动机轴与滚筒轴平行，取消了容易损坏的锥齿轮，使传动更加简单，而且调高范围大，机身长度小。

新的电牵引采煤机都采取这种传动方式。

对比以上传动方式，我设计的截割部传动方式为电动机摇臂行星齿轮传动滚筒如图。

该截割部采用销轴与牵引部联结，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。

ⅠⅡⅢⅤⅥ图截割部传动系统图该截割部有以下特点电机横向布置，机械传动都是直齿传动故传动效率高，容易安装和维护。

截割电机采用旋转开关控制外，其余控制如牵引速度调整方向设定左右摇臂的升降，急停等操作均由设在机身两端操作站的按钮进行控制，操作简单方便。

液压系统设计合理，采用集成阀块结构，管路少，连接可靠经常调整的阀设在液压箱体外，便于检修和更换。

截割机械传动链设有扭矩轴过载保护装置，并可设有强制润滑冷却系统，提高了传动件，支承件的使用寿命。

截割部采用四行星单浮动结构，承载能力大，减小了结构尺寸。

采用大角度弯摇臂设计，加大过煤空间，提高装煤效果，卧底量大调高油缸与调高液压锁采用分离布置，液压锁置于壳体空腔内，打开盖板即可取出液压锁，方便井下查找故障和更换调高油缸液压锁等维修工作。

电动机的选择由设计要求知，截割部功率为，根据矿井电机的具体工作环境情况，电机必须具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。

所以选择三相鼠笼异步防爆电动机，型号为，其主要参数如下额定功率额定电压满载电流额定转速满载效率绝缘等级满载功率因数接线方式质量冷却方式外壳水冷该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。

第二章传动参数的确定总传动比的计算本次设计选用带离合防爆型异步电动机，电机功率为，转速，滚筒转速。

根据上述就可以求出总的传动比总电机输入转速滚筒输出转速。

传动比较大时通常采用多级传动，若传动装置由多级串联而成，则必须使各级传动比的乘积和总传动比相等。

传动比的分配分配原则由高速级至低速级逐渐增大传动比。

由于该截割部要求传动比大，空间体积小，如果在高速级分配较大传动比，随着传动比和模数的增大，齿轮的直径将变得很大，不宜满足空间体积的要求。

通过总体预算具体分配各级传动比。

由于分配传动比时首先要考虑总体设计结构，然后在给定的中心矩范围内分配各级传动比，因而必须先进行总体预算，并经过不断的调整，最后得到合适的传动比轴材料是钢，查表取弯曲等效系数，扭转等效系数。

只考虑弯矩作用的安全系数，由式得由式计算安全系数取，所以该截面安全。

Ⅱ轴的结构设计及其强度校核根据机械传动方案整体布局，拟定轴上零件的装配方案。

拟定不同装配案进行分析比较，选用下图所示的装配方案。

选择轴的材料轴的材料选钢，调质处理。

其力学性能由表查得，，，，。

根据表，取。

图求轴的功率，转速和转矩由可知初步估算轴的直径由式初步估算轴的最小直径为轴的结构设计如图按弯扭合成强度条件计算此轴为惰轮轴，通过轴承与齿轮相连，只起传动作用。

这里为安全起见，假设齿轮上的力传动到轴上，对起进行受力分析计算和强度校核。

由所确定的结构图图可确定出简支梁的支撑距离，，据此求出齿轮宽度所在的中点所在的截面的值。

画出轴的计算简图如图为计算方便，将轴上的作用力分解到水平面和垂直面内计算。

取集中力作用于轴上零件的中点。

计算轴上外力齿轮的圆周力齿轮的径向力求支反力水平面内支反力同理垂直面支反力同理计算轴的弯矩，并画弯矩图水平面弯矩垂直面弯矩合成弯矩画转矩图图图进行强度校核进行校核时，通常只校核轴上承受最大弯矩及扭矩的截面的强度。

由式得所以轴的强度足够。

按疲劳强度的安全系数校核计算判断危险截面危险截面的位置应是弯矩和转矩较大及截面面积较小且应力集中较严重处。

当在统截面处有几个应力集中源时，取各源所引起的应力集中的最大值。

根据轴的结构尺寸及弯矩图转矩图，靠齿轮右边的截面上弯矩最大，截面处有齿轮配合和花键引起的应力集中，都应进行疲劳强度的安全系数计算，以截面处进行校核。

在较细轴的端截面处疲劳强度安全系数校核抗弯截面系数抗扭截面系数弯曲应力幅弯曲平均应力扭转切应力幅按脉动循环变应力计算扭转平均切应力按附图按附图查得，由，按附图查得尺寸系数，由于轴精车加工，按附图查得表面质量系数。

按式和式计算可得综合影响系数值为轴材料是钢，查表取弯曲等效系数，扭转等效系数。

只考虑弯矩作用的安全系数，由式得由式计算安全系数取，所以该截面安全。

Ⅲ轴的结构设计及其强度校核根据机械传动方案整体布局，拟定轴上零件的装配方案。

拟定不同装配方案进行分析比较，选用如图所示的装配方案。

选择轴的材料轴的材料选钢，调质处理。

其力学性能由表查得，，，，。

根据表，取。

求轴的功率，转速和转矩由可知图初步估算轴的直径由式初步估算轴的最小直径为轴的最小直径是按安装轴承处的直径，为了使轴与所选用的滚动轴承的内圈直径相适应，且根据轴的受力情况，选用滚动轴承，其基本尺寸为。

则轴的最小直径取。

轴的结构设计图按弯扭合成强度条件计算由所确定的结构图图可确定出简支梁的支撑距离，，据此求出齿轮宽度所在的中点所在的截面的值。

画出轴的计算简图如图为计算方便，将轴上的作用力分解到水平面和垂直面内计算。

取集中力作用于轴上零件的中点。

计算轴上外力齿轮的圆周力齿轮的径向力求支反力水平面内支反力同理垂直面支反力同理计算轴的弯矩，并画弯矩图图水平面弯矩垂直面弯矩合成弯矩画转矩图图计算并画当量弯矩图图转矩按脉动循环变化计算，取得进行校核时，通常只校核轴上承受最大弯矩及扭矩的截面的强度。

由式得由于此处为齿轮轴，因此取齿轮的齿根圆直径，因为是直齿圆柱齿轮，正常齿制，，，则所以轴的强度足够。

图按疲劳强度的安全系数校核计算判断危险截面危险截面的位置应是弯矩和转矩较大及截面面积较小且应力集中较严重处。

当在统截面处有几个应力集中源时，取各源所引起的应力集中的最大值。

根据轴的结构尺寸及弯矩图转矩图，靠大齿轮左边截面处弯矩最大，截面处有齿轮配合和花键引起的应力集中，都应进行疲劳强度的安全系数计算，以截面处进行校核。

在较细轴的端截面处疲劳强度安全系数校核抗弯截面系数抗扭截面系数弯曲应力幅弯曲平均应力扭转切应力幅按脉动循环变应力计算扭转平均切应力按附图按附图查得，由，按附图查得尺寸系数，由于轴精车加工，按附图查得表面质量系数。

按式和式计算可得综合影响系数值为轴材料是钢，查表取弯曲等效系数，扭转等效系数。

只考虑弯矩作用的安全系数，由式得由式计算安全系数取，所以截面安全。

Ⅳ轴的结构设计及其强度校核根据机械传动方案整体布局，拟定轴上零件的装配方案。

拟定不同装配方案进行分析比较，选用下图所示的装配方案。

图选择轴的材料轴的材料选钢，调质处理。

其力学性能由表查得，，，，。

根据表，取。

求轴的功率，转速和转矩由可知初步估算轴的直径由式初步估算轴的最小直径为轴的最小直径是按安装轴承处的直径，为了使轴与所选用的滚动轴承的内圈直径相适应，且根据轴的受力情况，选用调心滚子轴承，其基本尺寸为