（终稿）掘进机行走机构的结构设计（全套完整有CAD）

.设计计算对比计算结果，由齿面接触疲劳强度计算的模数大于由齿根弯曲强度计算的模数由于齿轮模数的大小主要取决于齿面接触疲劳强度计算的模数，而齿根弯曲强度所决定的承载能仅与齿轮直径即模数与齿数的乘积有关。

可取由齿面接触疲劳强度计算出的模数.，并就近取.。

按齿面接触强度计算得的分度圆直径.，算出小齿轮齿数，取，取。

几何尺寸计算计算分度圆直径小齿轮大齿轮计算齿顶圆直径小齿轮大齿轮计算齿根圆直径小齿轮大齿轮计算齿宽小齿轮大齿轮验算经过比较符合设计要求。

.行星齿轮传动的设计计算说明行星齿轮传动的概述行星齿轮传动是种具有动轴线的齿轮传动，可用于减速增速和差动装置。

它般是由太阳轮也称中心轮内齿圈行星轮和行星架等组成。

传动时，内齿圈固定，太阳轮主动，行星架上的行星轮面绕自身的轴线转动，同时绕太阳轮的轴线传动，从而驱使行星架回转，实现减速。

传动过程中，行星轮的轴线是运动的。

行星齿轮传动和普通齿轮传动相比具有重量轻体积小传动比大效率高等优点缺点是结构复杂精度要求较高。

行星齿轮传动不仅可做定传动比传动减速器，也可发作为速度合成或分解的装置的选择输出扭矩计算式中每台液压马达分担的最大牵引力，.行走机构的驱动轮直径，液压马达输出轴至齿轮的总传动比，柱塞初选传动比液压马达输出轴至齿轮的总传动效率，取为.牵引机构啮合的效率，取为.。

则马达的输出转矩，带入公式得•液压马达排量计算式中液压马达的有效工作压力，液压马达进口压力，取液压马达出口压力，取液压马达的机械效率，般柱塞液压马达为，取.带入数值得根据上述要求选择型液压马达。

查阅有关资料，型液压马达的技术参数如下，见表。

表液压马达技术参数型号排量额定压力峰值压力额定扭矩•额定转矩最高转速最大功率重量液压马达最大实际转速根据液压马达的实际输出扭矩确定实际压差。

.重轮的设计计算目前国内外履带工程机械支重轮结构形式主要有直轴式和凸肩式两种，直轴式结构简单，零件少，工艺性好，但承受轴向力稍差凸肩式能承受较大的轴向力和冲击载荷，但结构较前者复杂。

本设计采用的直轴式。

由四轮带统图可以选择支重轮的参数如下支重轮凸缘工作宽度支重轮轴长，允许制造.误差，与履带接触轮宽，支重轮直径，支重轮个数个，其安装尺寸见参考资料.支重轮强度计算为减少支重轮的磨损，轮缘对履带的接触应力按下式计算式中轮缘对履带的接触应力，支重轮轮缘工作宽度，支重轮半径，支重轮个数，许用接触应力，。

.由上述计算可以得知支重轮能够满足设计要求。

.张紧装置张紧装置主要由叉形臂，涨紧油缸，推杆，缓冲弹簧，以及其各自的支座等组成。

由于涨紧油缸是能过黄油喷嘴注油的，履带的张紧程度在缓冲弹簧预紧力定的情况下，是由缸内黄油量决定的，这取决于机器工作前的检查，如果履带过紧，可以由工人依据工作经验放出些油，来调节履带张紧度，因此本计算主要是对弹簧进行计算缓冲弹簧必须有定的预压缩量，以使履带产生定的张紧力，其作用是前进时不因稍受外力，即松弛而影响履带销和驱动轮的啮合，倒退时能保证产生足够的牵引力而保持履带销和驱动轮的正常啮合。

预紧力不能过大，当履带和各轮之间卡入坚硬的石块时或当前方受支较大的冲击力时，缓冲弹簧应能进步压缩，以保护行走系各零件不致损坏。

缓冲弹簧预紧力式中机器重量。

取缓冲弹簧工作行程终了时的压缩力取第章行走减速器的设计张紧轮的作用是张紧履带，以及导向。

.张紧轮.驱动轮.减速器.液压马达.支重轮.履带组图掘进机行走部.行走机构的型式选择行走型式的选择掘进机的行走机构有迈步式导轨式和履带式几种。

.迈步式该种行走机构是利用液压迈步装置来工作的。

采用框架结构，使人员能自由进出工作面，并可越过装载机构到达机器的后面。

使用支撑装置可起到掩护顶板临时支护的作用。

但由于向前推进时，支架反复交替地作用于顶板，掘进机对顶板的稳定性要求较高，局限性较大，所以这种行走机构主要用于岩巷掘进机，在煤巷半煤岩巷中也有应用。

.导轨式将掘进机用导轨吊在巷道顶板上，躲开底板，达到冲击破碎岩石的目的。

这就要求导轨具有较高的强度。

这种行走机构主要用于冲击式掘进机。

.履带式适用于底板不平或松软的条件，不需修路铺轨。

具有牵引能力大，机动性能好工作可靠调动灵活和对底板适应性好等优点。

但其结构复杂零部件磨损较严重。

掘进机大多数都采用履带行走机构，其优点是接地压比小，对巷道底板适应性强，牵引力和爬坡能力大，调节灵活。

在传动方式上有液压传动和机械传动两种。

本设计采用的是履带式结构，因为其机身重量比较大，工作阻力比较大，需要大功率的行走机构配合其在煤巷中的掘进行走。

.行走机构的设计计算履带节距的计算式中为机器自重，。

因此根据国家煤炭行业标准中相关规定及节距范围，选择标准节距为的履带。

履带牵引力的计算每条履带的驱动力式中履带滚动阻力系数，煤底板取.机器重量，转向阻力系数，煤底板取.履带接地长度，机器重心的纵向偏移距离，履带接地宽度，。

带入公式得履带功率计算每条履带的功率式中工作条件恶劣补偿系数，般取.行走减速器效率，为.履带传动效率，取为.履带行走速度.。

坡度范围更大的行走机构，并会完善前后配套的转载装运等设备，实现集约化功能，进步发挥其效能，提高劳动生产率。

.提高元部件的可靠性和寿命现在新机型行走机构的关键元部件大都选用国外的知名品牌，这虽然可提高整机的性能，但使得国产机型在元部件的配置上高低不质量不等，为使用维护和更新机型带来了许多困难，随着我国在掘进机元部件研究上的突破，这种状况会很快改变。

.个性化开发机型煤矿在开采过程中会碰到各种不同的生产条件，如煤层变化水瓦斯煤岩硬度不等，这些特殊的情况必然要求机组具有不同的功能和整体参数的合理匹配，今后的机型将会根据不同的要求进行不同的性能配置，实现设计和制造个性化和多元化。

第章方案论证方案Ⅰ采用液压马达驱动级直齿圆柱齿轮及二级行星齿轮传动如图所示图方案Ⅰ方案Ⅱ采用电动机驱动直齿圆柱齿轮及级行星齿轮传动如图所示图方案Ⅱ.驱动方式的分析液压驱动液压驱动行走机构的特点是统了动力源，液压马达体积小，驱动机构便于合理布置，适合与行走部的频繁启动。

目前，掘进机行走机构液压驱动形式通常又分为中，高速马达带减速器驱动和低速液压马达直接驱动三种形式。

.高速马达减速器驱动这种驱动形式的马达多采用齿轮马达。

其优点是结构简单，工作可靠，抗污染性强，价格低廉等。

但它最大的缺点是运转段时间后，其内部摩擦副磨损严重，间隙增大，效率很快下降，而且与之配套的减速器要求传动比要大，结构也相应复杂，所以这种形式应用极少。

.中速马达减速器驱动这种驱动形式的马达多采用柱塞马达。

中速马达具有体积小，效率高，寿命长，售价低等特点，且减速器的机构形式国内外以趋于系列化，因此这种驱动形式应用很多。

.低速液压马达直接驱动该驱动形式的马达输出轴直接带动主链轮，从而达到驱动履带的目的。

马达大都采用多作用内曲线径向柱塞式液压马达。

其特点是结构形式简单成本低传动扭矩大低速稳定性好启动效率高。

但马达体积大，难以保证地隙，制动装置不易处理，只适合与中小型掘进机。

电驱动行走机构采用电驱动的特点是启动力矩大效率高维修简单运行可靠。

液压驱动由于液压元件制造精度要求较高，加工工艺复杂，维修较困难，使用当中“跑冒滴漏”现象屡有发生，增加了液压用油量，而采用电驱动可明显降低材料消耗量。

但电驱动形式结构庞大，电动机易潮湿，且频繁启动增加了电动机及其供电系统的故障率。

构行走机构和转载机构，根据所掘断面的形状分为全断面掘进机和部分断面掘进机。

前者适用于直径般为.的全岩巷道岩石单轴抗压强度的硬岩巷道，可次截割出所需断面，且断面形状多为圆形，主要用于工程涵洞几隧道的岩石掘进后者般适用于单轴抗压强度小于的煤煤岩软岩水平巷道，但大功率掘进机也可用于单轴抗压强度达的硬岩巷道，次仅能截割断面部分，需要工作机构多次摆动，逐次截割才能掘进所需断面，断面形状可以是矩形梯形拱形等多种形状，在煤矿生产中普遍使用悬臂式掘进机。

.国内外发展状况国内掘进机发展概况与现状我国的悬臂式掘进机的发展主要经历了三个阶段。

第阶段年代初期到年代末，这阶段主要是以引进国外掘进机为主，也定型生产了几种机型，在引进的同时进行消化吸收，主要以切割煤的轻机型为主。

主要以当时煤炭科学研究总院太远分院研制的型型和型为代表，为我国悬臂式掘进机第二阶段的发展打下了良好的技术基础。

这阶段掘进机的主要特点是重量轻体积小截割能力弱技术含量偏低，适应煤巷掘进。

第二阶段年代末到年代初，为消化吸收阶段。

这阶段我国不但从英国奥地利等国引进掘进机进行消化吸收，同时还与国外合作生产了几种悬臂式掘进机并逐步地实现了国产化，其典型的代表是与奥地利日本合作生产的型及型，其后，我国自行设计制造了几种悬臂式掘进机，其典型代表是型及型。

这阶段悬臂式掘进机的特点是可靠性较高，已能适应我国煤巷掘进的需要半煤岩巷的掘进技术已达到相当的水平出现了重型机，中型掘进机型号日趋齐全。

第三阶段由年代初至今，为自主研发阶段。

这阶段中型悬臂式掘进机发展日趋成熟，重型机型大批出现，悬臂式掘进机的设计与制造水平已相当先进，并且具备了根据矿井条件实现个性化设计的能力，这阶段的代表机型较多，主要有型型及型。

这阶段悬臂式掘进机的特点是设计水平较为先进，可靠性大幅提高，功能更加完善，功率更大，些高新技术已用于机组的自动化控制并逐步发展全岩巷的掘进，。

经过三阶段的发展，我国悬臂式掘进机的设计生产使用进入了个较高的水平，已跨入了国际先进行列，可与国外的悬臂式掘进机媲美。

国外掘进机发展概况与现状早在上世纪年代，德国前苏联英国美国等就开始了煤矿巷道掘进机的研究。

年代生产了世界上第台悬臂式掘进机，年代初现代掘进机雏形出现，代表就是匈牙利研制的采用履带行走机构的型悬臂式掘进机，这种机型除采用横轴截割方式和调动灵活的铲板和星轮转载机构，并采用了刮板运输机转运物料。

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