MG200-475-W型采煤机设计-图纸CAD文档全套
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中国矿业大学2007届毕业设计 第3页第1章 绪论1.1引言我国是产煤大国,煤炭也是我国最主要的能源,是保证我国国民经济飞速增长的重要物质基础。煤炭工业的机械化是指采掘、支护、运输、提升的机械化。其中采掘包括采煤和掘进巷道。随着采煤机械化的发展,采煤机是现在最主要的采煤机械。20世纪70年代主要靠进口采煤机来满足我国生产的需要,到今天几乎是我国采煤机占领我国的整个采煤机市场,依靠科技进步,推进技术创新,开发高效矿井综合配套技术是我国煤炭科技的发展的主攻方向,我国的采煤机现在已经进入了自主研发,标准化,系列化阶段。1.2采煤机械概述1.2.1采煤机械化的发展机械化采煤开始于上世纪40年代,是随着采煤机械(采煤机和刨煤机)的出现而开始的。40年代初期,英国、苏联相继生产了采煤机,联邦德国生产了刨煤机,使工作面落煤,装煤实现了机械化。但是当时的采煤机都是链式工作机构,能耗大、效率低,加上工作面输送机不能自移,所以生产率受到一定的限制。50年代初期,英国、联邦德国相继生产力滚筒采煤机、可弯曲刮板输送机和单体液压支柱,大大推进了采煤机械化的发展。由于当时采煤机上的滚筒式死滚筒,不能实现跳高,因而限制了采煤机械的适用范围,我们称这种固定滚筒的采煤机为第一代采煤机。这样,50年代各国的采煤机械化的主流还只是处于普通机械化水平。虽然载1954年英国已经研制出了液压自移式支架,但是由于采煤机和可弯曲刮板输送机尚不完善,综采技术仅仅处于开始试验阶段。60年代是世界综采技术的发展时期。第二代采煤机单摇臂滚筒采煤机的出现,解决了采高调整的问题,扩大了采煤机的适用范围;特别式1964年第三代采煤机双摇臂采煤机的出现,进一步解决了工作面自开缺口问题;再加上液压支架和可弯曲刮板输送机的不断完善,滑行刨的研制成功等,把综采技术推向了一个新水平,并在生产中显示了综合机械化采煤的优越性高校、高产、安全和经济,因此各国竞相采用综采。进入70年代。综采机械化得到了进一步发掌和提高,综采设备开始向大功率、高效率及完善性能和扩大使用范围等方向发掌,相继出现了功率为7501000KW,生产率大1500T/H的刮板输送机,以及工作阻力大1500KN的强力液压支架等。1970年采煤机无链牵引系统的研制成功以及1976年出现的第四代采煤机电牵引采煤机,大大改善了采煤机的性能,并扩大了它的使用范围。目前,各主要产煤国家已基本上实现力采煤机械化。衡量一个国家采煤机械化水平的指标是采煤机械化程度和综采机械化程度。采煤机械化的发展方向是:不断完善各类采煤设备,使之达到高效、高产、安全、经济;向遥控及自动控制发展,以逐步过渡到无人工作面采煤;提高单机的可靠性,并使之系列化、标准化和通用化;研制后、薄及急倾斜等难采煤层的机械设备。1.2.2机械化采煤的类型长壁采煤工作面的采煤过程主要包括:落煤、装煤、工作面运煤、顶板支护及处理采空去五个工序,按照这些工序来分有两种机械化采煤方式:1、普通机械化采煤(普采)利用采煤机械(刨煤机或采煤机)来实现落煤和装煤,工作面输送机运煤,并用单体液压(或金属磨擦)支柱及金属铰接梁来支护顶板的采煤法称普通机械化采煤。2、综合机械化采煤(综采)用大功率采煤机来实现落煤装煤,刮板输送机运煤,自移式液压支架来支护顶板而使工作面采煤过程完全实现机械化的采煤法称综合机械化采煤。综采工作面主要是三机配合。如下图1-1所示:1.3采煤机简述1.31采煤机的分类、组成和工作原理采煤机有不同的分类方法,一般我们按照工作机构的形式进行分类,可分为:滚筒式、钻削式和链式采煤机;现在我们所说的采煤机主要是指滚筒采煤机,这种采煤机适用范围广,可靠性高,效率高,所以现在有很广泛的使用。滚筒采煤机的组成如图1-2 所示:现代采煤机的设计基本上都是使用模块化设计,电机横向布置,采用模块化设计使各主要部件分开,特别是传动部件的分离使传动效率更高,传动更可靠,维修和检查方便;采煤机的牵引部分也采用了无链牵引,牵引啮合效率高,不会出现断链事故使之更安全。1.32滚筒采煤机的工作原理第四代采煤机研发成功后,现在采煤机的设计基本上传承了他们的特点,随着机械电子的飞速发展,对采煤机产生了很大的影响,现在采煤机是集电子系统,液压系统,机械传动系统于一身的复杂的系统。在机械传动部分现代的采煤机去掉了以前采煤机的的托架,全部采用双滚筒设计。双滚筒采煤机工作时,前滚筒割顶煤,后滚筒割底部煤,并清理浮煤。(双滚筒采煤机的工作原理如图1-3所示)因此双滚筒采煤机沿工作面牵引一次,可以进一次刀;返回时,又可以进一刀,即采煤机往返一次进两次刀,这种采法称双向采煤法。必须指出的是,为了使滚筒落下的煤能装入刮板输送机,滚筒上的螺旋叶片螺旋方向必须与滚筒旋转方向相适应:对顺时针旋转(人站在采空侧看)的滚筒,螺旋叶片方向必须右旋;逆时针旋转的滚筒,其螺旋叶片方向必须左旋。或者形象的归结为“左转左旋;右转右旋”,即人站在采空区从上面看滚筒,截齿向左的用左旋滚筒,向右的用右旋滚筒。双滚筒采煤机有自开缺口的能力,当采煤机割完一刀后,需要重新将滚筒切入一个截深,这一过程称为进刀。常用的进刀方式有两种:1端部斜切法:利用采煤机在工作面两端约2530m的范围内斜切进刀称端部斜切进刀法;2中部斜切法(半工作面法):利用采煤机在工作面中部斜切进刀称为中部斜切法。1.33滚筒采煤机的特点1、使用范围广滚筒采煤机对煤层地质条件的要求较低,对于地板起伏不平、层厚变化大、煤粘顶、有落差不大的断层以及不同性质的顶板等煤层条件,采煤机都能适应;2、调高方便,免开缺口;3、功率大、生产率高、工作可靠;4、操作方便并有完善的保护、监测系统5、向标准化、系列化、通用化发展。但是采煤机也有其缺点:结构复杂,价格昂贵;割落的煤的块度小,粉尘含量多,因而破碎单位体积煤的能量消耗大。1.34煤机与刨煤机的比较刨煤机是仅次于滚筒采煤机而应用的较多的一种采煤机械。它们两者的特点区别在于:1、刨煤机较采煤机截深浅,它能有效的利用煤壁的压酥作用,刨下的煤块大,能耗低,产生的粉尘少,但是也正因为如此它的产量较采煤机而言低了很多;2、刨煤机传动装置位于输送机两端,刨头靠输送机导向,因此包头可做的很矮,适合在薄煤层开采;3、刨煤机的使用条件壁采煤机高,故使用范围受到一定限制,特别是硬煤,粘煤不宜用刨煤机;4、刨煤机调整采高较困难,因为刨头高度不能随时调整,所以要求不能粘顶及厚度不能过大;5、刨煤机不能自开缺口,工作面两端需人工开缺口,工作量大;6、刨煤机消耗在刨头与输送机及底板之间的摩擦功率大,用于采煤的有效功率占采煤机械总功率较小。第2章 MG200/475W型采煤机2.1概述MG200/475W型薄煤层液压牵引采煤机,为多电机横向布置液压无链牵引采煤机,该机装机总功率435KW,截割功率2 X 200KW,牵引功率45KW,采用液压无级调速系统来控制采煤机牵引速度。MG200/475W采煤机,主机身采用整体结构形式,取消了长螺柱及传统意义上的螺栓联接。此结构简单、可靠,且尺寸小,大大的降低了采煤机的机身高度,适用薄煤层开采。多电机驱动采用横向布置形式,拆装方便。在主机箱中部横向装有牵引电机,通过牵引机构为采煤机提供300KN的牵引力。主机箱分为四个隔腔,从左到右分别为左固定箱、电控部分、液压泵箱和右固定箱。采煤机控制面板位于电控隔腔内,除油马达外,所有液压元件都安装在液压泵箱内。液压调高手把设在主机箱右侧,控制采煤机左、右摇臂的升降。2.2主要用途及适用范围MG200/475W液压牵引采煤机一般适用于中厚煤层的开采,倾角小于25度,煤质中硬或中硬以上,含有少量夹矸的长壁式工作面。2.3型号的组成及其代表的含义2.4 使用环境条件1、可在周围空气中的甲烷、煤尘、硫化氢、二氧化碳等不超过煤矿安全规程中所规定的安全含量的矿井中使用。2、海拔高度小于200m。3、周围介质温度不超过40摄氏度、不低于-10摄氏度。4、环境温度为25摄氏度时,周围空气湿度不大于97。5、周围介质中无足以腐蚀和破坏绝缘的气体 2.5安全警示1、该产品必须取得矿用产品安全标志后方可下井使用。2、该产品的电控腔急接线腔的箱盖严禁在带电的情况下打开。该产品在箱盖的显著位置已标有“严禁带电开盖”的字样。3、用的隔离开关“QS”严禁带电离合。4、该产品的电路严禁乱拆乱调。5、该产品开机前必须先通水,后开机,当喷雾泵站停止供水时,应立即停止电机运行。6、随时注意冷却水路中的安全阀,如产生释放现象,应及时检查原因。7、定期检查清洗水阀内的过滤器。8、随时注意各喷嘴运行情况,如有堵塞,应及时疏通。9、定期检查喷雾泵站至采煤机输水管各连接口是否密合,不得有渗透水现象。第3章 MG200/475W型采煤机截割部的设计3.1 截割部传动总体方案3.1.1 设计总则1、煤矿生产,安全第一。2、面向生产,力求实效,以满足用户最大实际需求。3、贯彻执行国家、部、专业的标准及有关规定。4、技术比较先进,在一般设计中进行改进,要求性能和寿命能有显著的提高。3.1.2 已知条件1. 采高范围1.3m2.5m;2. 煤层倾角;3. 截割功率;4. 滚筒转速 5. 设计寿命:5000h3.1.3 截割电动机的选择电机型号: YBC200额定功率(kw): 200 kw额定电压(V): 1140 V额定电流(A): 123 A额定转速(r.p.m): 1480 r.p.m外形尺寸(mm): 693550615电动机的转距: T= 3.1.4 计算传动效率各传动件的效率为:传动件的效率: 3.1.5 传动比的分配及配齿情况总传动比等于截割电动机的转速与滚筒的转速比值:电动机转速: 1480转/分 滚筒转速: 总传动比: 采煤机摇臂传动齿轮传动比的分配与一般减速器传动比的分配有所不同,摇臂要求所有大齿轮尽量的一样大,这样设计出的摇臂才能紧凑小巧,根据以上原则齿轮的齿数与模数定为上表中所示的参数。3.2 截割部传动系统齿轮的校核计算3.2.1 Z1与Z2啮合参数及强度计算1、齿轮参数、材料、热处理工艺及制造工艺的选定齿轮采用20CrMnTi,表面渗碳淬火处理。试验齿轮齿面接触疲劳极限为试验齿轮齿根弯曲疲劳极限齿形为渐开线直齿。最终加工为磨齿,精度6级。齿轮2为惰轮,其受到循环弯曲应力,所以上述参数中齿轮2的试验轮齿根弯曲疲劳极限乘了一个修正系数0.8。2、几何尺寸计算:分度圆直径:;齿顶圆直径:;齿根圆直径:;其中:1,0.25;3、啮合要素的验算:1和2 的重合度;顶圆齿形曲率半径:;端面重合度:所以;4、齿轮强度验算采煤机用的齿轮的接触和弯曲强度按照驱动电机的额定全功率验算,因为滚筒截割硬煤或夹矸时可能受到很大的尖峰负载。设计时间按T20000h1200000min计算。 (1)圆周速度:(2)名义转矩:(3)名义圆周力:(4)应力循环次数(5)确定强度计算中的各种系数接触应力强度系数1)使用系数2)动负载荷系数3)齿向载荷分布系数4)齿间载荷分布系数则载荷系数K的初值,5)弹性系数6)节点影响系数7)重合度系数齿根弯曲疲劳强度计算各系数8)齿形系数9)应力修正系数10)重合度系数(6)计算接触应力的基本值接触应力:(7)弯曲应力基本值:齿根弯曲应力(8)确定计算许用接触应力时的各种系数1)寿命系数2)润滑系数3)速度系数4)粗糙度系数5)工作硬化系数6)尺寸系数许用接触应力(9)接触强度安全系数(10)确定计算许用弯曲应力时的各种系数1)寿命系数2)齿根表面状况系数3)尺寸系数许用弯曲应力(11)齿根弯曲强度安全系数3.2.2 Z2与Z3啮合参数及强度计算1、齿轮参数、材料、热处理工艺及制造工艺的选定齿轮采用20CrMnTi,表面渗碳淬火处理。试验齿轮齿面接触疲劳极限为试验齿轮齿根弯曲疲劳极限齿形为渐开线直齿。最终加工为磨齿,精度6级。2、几何尺寸计算:分度圆直径:;齿顶圆直径:;齿根圆直径:;其中:1,0.25;3、啮合要素的验算:2和3 的重合度;顶圆齿形曲率半径:;其中正号为外啮合,负号为内啮合端面重合度:;4、齿轮强度验算采煤机用的齿轮的接触和弯曲强度按照驱动电机的额定全功率验算,因为滚筒截割硬煤或夹矸时可能受到很大的尖峰负载。设计时间按T20000h1200000min计算。 (1)圆周速度(2)确定计算负载名义转矩:名义圆周力:(3)应力循环次数 (4)确定强度计算中的各种系数接触应力强度系数1)使用系数2)动负载荷系数3)齿向载荷分布系数4)齿间载荷分布系数则载荷系数K的初值,5)弹性系数6)节点影响系数7)重合度系数齿根弯曲疲劳强度计算各系数8)齿形系数 ;9)应力修正系数10)重合度系数(5)计算接触应力的基本值(6)接触应力:(7)弯曲应力基本值:(8)齿根弯曲应力:(9)确定计算许用接触应力时的各种系数1) 寿命系数2) 润滑系数3) 速度系数4) 粗糙度系数5) 工作硬化系数6) 尺寸系数(10)许用接触应力(12)接触强度安全系数(13)确定计算许用弯曲应力时的各种系数1) 寿命系数2) 齿根表面状况系数3) 尺寸系数许用弯曲应力齿根弯曲强度安全系数3.2.3 Z4与Z5啮合参数及强度计算说明:本校核只计算传动比最大的一对齿轮,这对齿轮也是这二对中受力最大的一对。1、齿轮参数、材料、热处理工艺及制造工艺的选定(1)齿轮采用20CrMnTi,表面渗碳淬火处理。试验齿轮齿面接触疲劳极限为试验齿轮齿根弯曲疲劳极限齿形为渐开线直齿。最终加工为磨齿,精度6级。(2)变位系数的选取及几何尺寸计算:标准中心距;取240;啮合角;变位系数 ;中心距变动系数 ;齿顶降低系数;分配变位系数:;取分度圆直径:;齿顶圆直径:;齿根圆直径:;其中:1,0.25;2、啮合要素的验算:4和5 的重合度;顶圆齿形曲率半径:;其中正号为外啮合,负号为内啮合端面重合度:;3、齿轮强度验算采煤机用的齿轮的接触和弯曲强度按照驱动电机的额定全功率验算,因为滚筒截割硬煤或夹矸时可能受到很大的尖峰负载。设计时间按T20000h1200000min计算。 (1)圆周速度(2)确定计算负载名义转矩:名义圆周力:(3)应力循环次数(4)确定强度计算中的各种系数接触应力强度系数1)使用系数2)动负载荷系数3)齿向载荷分布系数4)齿间载荷分布系数则载荷系数K的初值,5)弹性系数6)节点影响系数7) 重合度系数齿根弯曲疲劳强度计算各系数8)齿形系数9)应力修正系数10)重合度系数(5)计算接触应力的基本值(6)接触应力:(7)弯曲应力基本值:(8)齿根弯曲应力(9)确定计算许用接触应力时的各种系数1)寿命系数2)润滑系数3)速度系数4)粗糙度系数5)工作硬化系数6)尺寸系数(10)许用接触应力(11)接触强度安全系数(12)确定计算许用弯曲应力时的各种系数1)寿命系数 2)齿根表面状况系数3)尺寸系数(13)许用弯曲应力 (14)齿根弯曲强度安全系数3.2.4 Z6与Z7啮合参数及强度计算1、齿轮参数、材料、热处理工艺及制造工艺的选定(1)齿轮采用20CrMnTi,表面渗碳淬火处理。试验齿轮齿面接触疲劳极限为试验齿轮齿根弯曲疲劳极限齿形为渐开线直齿。最终加工为磨齿,精度6级。(2)几何尺寸计算:分度圆直径:齿顶圆直径:;齿根圆直径:其中:1,0.25;2、啮合要素的验算:1和2 的重合度;顶圆齿形曲率半径:;其中正号为外啮合,负号为内啮合端面重合度:;3、齿轮强度验算采煤机用的齿轮的接触和弯曲强度按照驱动电机的额定全功率验算,因为滚筒截割硬煤或夹矸时可能受到很大的尖峰负载。设计时间按T20000h1200000min计算。 (1)圆周速度(2)确定计算负载名义转矩:名义圆周力:(3)应力循环次数(4)确定强度计算中的各种系数接触应力强度系数1)使用系数2)动负载荷系数3)齿向载荷分布系数4)齿间载荷分布系数)则载荷系数K的初值5)弹性系数6)节点影响系数 7)重合度系数齿根弯曲疲劳强度计算各系数8)齿形系数9)应力修正系数10)重合度系数(5)计算接触应力的基本值(6)接触应力:(7)弯曲应力基本值:(8)齿根弯曲应力(9)确定计算许用接触应力时的各种系数1)寿命系数2)润滑系数3)速度系数4)粗糙度系数5)工作硬化系数6)尺寸系数(10)许用接触应力(11)接触强度安全系数(12)确定计算许用弯曲应力时的各种系数1)寿命系数2)齿根表面状况系数3)尺寸系数(13)许用弯曲应力(14)齿根弯曲强度安全系数3.2.5 Z8与Z9啮合参数及强度计算1、齿轮参数、材料、热处理工艺及制造工艺的选定(1)齿轮采用30CrMnTi,表面渗碳淬火处理,表面硬度可达5661HRC。试验齿轮齿面接触疲劳极限为试验齿轮齿根弯曲疲劳极限齿形为渐开线直齿。最终加工为磨齿,精度6级。(2)几何尺寸计算:分度圆直径:;齿顶圆直径:;齿根圆直径:;其中:1,0.25;2、啮合要素的验算:1和2 的重合度;顶圆齿形曲率半径:;其中正号为外啮合,负号为内啮合端面重合度:;3、齿轮强度验算采煤机用的齿轮的接触和弯曲强度按照驱动电机的额定全功率验算,因为滚筒截割硬煤或夹矸时可能受到很大的尖峰负载。设计时间按T20000h1200000min计算。 (1)圆周速度(2)确定计算负载名义转矩:名义圆周力:(3)应力循环次数(4)确定强度计算中的各种系数接触应力强度系数1)使用系数2)动负载荷系数3)齿向载荷分布系数4)齿间载荷分布系数)则载荷系数K的初值5)弹性系数6)节点影响系数7)重合度系数齿根弯曲疲劳强度计算各系数8)齿形系数9)应力修正系数10)重合度系数(5)计算接触应力的基本值(6)接触应力:(7)弯曲应力基本值:(8)齿根弯曲应力(9)确定计算许用接触应力时的各种系数1)寿命系数2)润滑系数3)速度系数4)粗糙度系数5)工作硬化系数6)尺寸系数(10)许用接触应力(11)接触强度安全系数(12)确定计算许用弯曲应力时的各种系数1)寿命系数2)齿根表面状况系数3)尺寸系数(13)许用弯曲应力(14)齿根弯曲强度安全系数3.2.6行星传动齿轮参数及强度计算行星轮的设计与校核参考渐开线齿轮行星传动得设计与制造(渐开线齿轮行星传动的设计与制造编委会著,机械工业出版社出版)其中参数的选择与查取大部分在上书中查出,但有些经过了简化或从设计手册中查取。行星齿轮的设计计算1、齿轮材料、热处理工艺及制造工艺的选定太阳轮和行星轮从用20CrMnTi,表面渗碳淬火处理。试验齿轮齿面接触疲劳极限为试验齿轮齿根弯曲疲劳极限齿形为渐开线直齿。最终加工为磨齿,精度6级。2、确定各主要参数(1)传动比i5;(2)行星轮数目np3;(3)载荷不均衡系数Kp(4)配齿计算Za取(5)齿轮的模数m和中心距a 模数m取m7,取(6)计算变位系数 1)a-g传动啮合角 变位系数中心距变动系数y 齿顶降低系数 分配变位系数:因为所以取2)g-b传动啮合角 变位系数中心距变动系数y齿顶降低系数 分配变位系数:因为所以取3、几何尺寸计算太阳轮:行星轮:内齿轮:齿宽取齿宽为1004、啮合要素验算(1)a-g传动端面重合度 1)顶圆齿形曲率半径 2)端面啮合长度 3)重合度 (2)g-b传动端面重合度 1)顶圆齿形曲率半径2)端面啮合长度 3)重合度 5、齿轮强度校核 (1)a-g传动 1)确定计算负荷 名义转矩 名义圆周力 2)应力循环次数3)确定强度计算中的各种系数使用系数动负荷系数圆周速度齿向载荷分布系数 式中:据取 据 取 据取 据 取 与均载系数有关的系数取 与均载系数有关的系数取 则齿间载荷分布系数及因为节点区域系数弹性系数查表取载荷作用齿顶时齿形系数 载荷作用齿顶时的应力修正系数重合度系数4)齿数比5)计算接触应力的基本值 6)接触应力 7)弯曲应力基本值 8)齿根弯曲应力 9)确定计算许用接触应力时的各种系数寿命系数润滑系数速度系数粗糙度系数工作硬化系数尺寸系数10)许用接触应力 接触强度安全系数11)确定计算许用弯曲应力时的各种系数试验齿轮的应力修正系数寿命系数相对齿根圆角敏感系数齿根表面状况系数尺寸系数12)许用弯曲应力弯曲强度安全系数(2)g-b传动 1)确定计算负荷 名义圆周力2)应力循环次数3)确定强度计算中的各种系数使用系数动负荷系数圆周速度齿向载荷分布系数式中:取 取 取 取 与均载系数有关的系数取 与均载系数有关的系数取则齿间载荷分布系数及因为 节点区域系数弹性系数查表取载荷作用齿顶时齿形系数 据取载荷作用齿顶时的应力修正系数重合度系数螺旋角系数4)齿数比5)计算接触应力的基本值 6)接触应力 7)弯曲应力基本值 8)齿根弯曲应力 9)确定计算许用接触应力时的各种系数寿命系数润滑系数速度系数粗糙度系数工作硬化系数尺寸系数10)许用接触应力 接触强度安全系数11)确定计算许用弯曲应力时的各种系数试验齿轮的应力修正系数寿命系数相对齿根圆角敏感系数齿根表面状况系数尺寸系数12)许用弯曲应力弯曲强度安全系数3.3 截割部传动系统各传动轴、轴承的校核计算3.3.1截一轴轴、轴承的校核计算 1、确定轴的最小直径选取轴的材料为20CrMnTi,调质渗碳处理。按机械设计工程学24-2查表取 A=100可得: 考虑到轴中空取:d=80mm2、轴的强度校核作出轴的结构图,弯矩图,扭矩图如下,从图中可以看出,C截面的弯矩最大,是轴的危险截面。计算C截面处的MH、MV、M、Mca。(1) 轴的载荷 圆周力:轴向力:支反力:水平面 垂直面 弯矩: 水平面 垂直面 合成弯矩:当量弯矩:(2)校核轴的强度轴的材料为20CrMnTi,调质渗碳处理,查得,为,取,轴的计算应力为:所以强度满足强度要求(3)轴承强度的校核1)查机械设计手册圆柱滚子轴承的主要性能参数: 2)计算轴承支反力1水平支反力 2垂直支反力 3合成支反力 3)轴承的当量载荷 即: 4)轴承的寿命因为=,固都可以,由机械设计工程学2表5-9 ,5-10 查得: 按式5-5采煤机的轴承寿命要求为:10000-30000所以满足要求3.3.2惰一轴轴、轴承的校核计算1、确定轴的最小直径选用材料:20CrMnTi,HRC60。按机械设计工程学24-2查表取 A=100可得:考虑到轴为心轴:取 d=80mm2、轴的强度校核作出轴的结构图,弯矩图,扭矩图如下,从图中可以看出,C截面的弯矩最大,是轴的危险截面。计算C截面处的MH、MV、M、Mca。1)轴的载荷 圆周力: 轴向力:支反力:水平面 垂直面 弯矩: 水平面 垂直面 合成弯矩:当量弯矩:2)校核轴的强度轴的材料为20CrMnTi,调质渗碳处理,查得,为,取,轴的计算应力为:所以强度满足强度要求3、轴承强度的校核(1)查机械设计手册调心滚子轴承的主要性能参数: (2)计算轴承支反力水平支反力 垂直支反力 合成支反力 (3)轴承的当量载荷 即: (4)轴承的寿命因为=,固都可以,由机械设计工程学2表5-9 ,5-10 查得: 采煤机的轴承寿命要求为:10000-30000完全满足要求3.3.3截二轴轴、轴承的校核计算1、选取轴的材料为20CrMnTi,调质渗碳处理。按机械设计工程学24-2查表取 A=100可得:选2、轴的强度校核作出轴的结构图,弯矩图,扭矩图如下,从图中可以看出,C截面的弯矩最大,是轴的危险截面。计算C截面处的MH、MV、M、Mca。(1)轴的载荷 圆周力: 轴向力:支反力: 水平面 垂直面 弯矩: 水平面 垂直面 合成弯矩:当量弯矩:(2)校核轴的强度轴的材料为20CrMnTi,调质渗碳处理,查得,为,取,轴的计算应力为:所以强度满足强度要求3、轴承强度的校核查机械设计手册调心圆柱滚子轴承的主要性能参数: 1)计算轴承支反力水平支反力 垂直支反力 合成支反力 2)轴承的当量载荷 即: 3)轴承的寿命因为,由机械设计工程学2表5-9 ,5-10 查得: 按式5-5采煤机的轴承寿命要求为:10000-30000 所以满足要求 采煤机的轴承寿命要求为:10000-30000显然合格3.3.4 截三轴轴、轴承的校核计算1、第三根轴选用材料与齿轮三所用的材料一致:选用材料:20CrMnTi,HRC60取许用剪应力系数A100,可得该轴的最小直径:选2、轴的强度校核作出轴的结构图,弯矩图,扭矩图如下,从图中可以看出,C截面的弯矩最大,是轴的危险截面。计算C截面处的MH、MV、M、Mca。(1)轴的载荷 圆周力: 轴向力: 支反力: 水平面 垂直面 弯矩: 水平面 垂直面 合成弯矩:当量弯矩:(2)校核轴的强度轴的材料为20CrMnTi,调质渗碳处理,查得,为,取,轴的计算应力为:所以强度满足强度要求3、轴承强度的校核 查机械设计手册圆柱滚子轴承的主要性能参数: (1)计算轴承支反力水平支反力 垂直支反力 合成支反力 (2)轴承的当量载荷 即: (3)轴承的寿命因为,由机械设计工程学2表5-9 ,5-10 查得: 按式5-5采煤机的轴承寿命要求为:10000-30000 所以满足要求 3.3.5 惰二轴轴、轴承的校核计算1、确定轴的最小直径选取轴的材料为20CrMnTi,调质渗碳处理。按机械设计工程学24-2查表取 A=100可得:选2、轴的强度校核作出轴的结构图,弯矩图,扭矩图如下,从图中可以看出,C截面的弯矩最大,是轴的危险截面。计算C截面处的MH、MV、M、Mca。(1) 轴的载荷圆周力: 轴向力: 支反力: 水平面 垂直面 弯矩: 水平面 垂直面 合成弯矩:当量弯矩:(2)校核轴的强度轴的材料为20CrMnTi,调质渗碳处理,查得,为,取,轴的计算应力为:所以强度满足强度要求3、轴承强度的校核(1)查机械设计手册与圆柱滚子轴承的主要性能参数: (2)计算轴承支反力水平支反力 垂直支反力 合成支反力 (3)轴承的当量载荷 即: (4)轴承的寿命因为=,固都可以,由机械设计工程学2表5-9 ,5-10 查得: 按式5-5采煤机的轴承寿命要求为:10000-30000所以满足寿命要求3.3.6 惰三轴轴、轴承的校核计算与惰二轴相同。3.3.7 截四轴轴、轴承的校核计算1、确定轴的最小直径选取轴的材料为20CrMnTi,调质渗碳处理。按机械设计工程学24-2查表取 A=100可得:选2、轴的强度校核作出轴的结构图,弯矩图,扭矩图如下,从图中可以看出,C截面的弯矩最大,是轴的危险截面。计算C截面处的MH、MV、M、Mca。(1) 轴的载荷圆周力: 轴向力: 支反力: 水平面 垂直面 弯矩: 水平面 垂直面 合成弯矩:当量弯矩:(2)校核轴的强度轴的材料为20CrMnTi,调质渗碳处理,查得,为,取,轴的计算应力为:所以强度满足强度要求3、轴承强度的校核(1)查机械设计手册圆柱滚子轴承22224CC/W33 120x215x58的主要性能参数: (2)计算轴承支反力 水平支反力 垂直支反力 合成支反力 (3)轴承的当量载荷 即: (4)轴承的寿命因为=,固都可以,由机械设计工程学2表5-9 ,5-10 查得: 按式5-5 采煤机的轴承寿命要求为:10000-30000所以满足寿命要求3.3.8太阳轮轴轴、轴承的校核计算1、确定轴的最小直径 选取轴的材料为20CrMnTi,调质渗碳处理。按机械设计工程学24-2查表取 A=100可得: 考虑到轴中空取:d=70mm2、轴的强度校核轴所受力矩太阳轮剪切应力,合格3.3.9行星轮轴轴、轴承的校核计算1、确定轴的最小直径行星轮轴采用45号钢调质,考虑到可能的冲击振动,取安全系数S2.0,则许用弯矩应力:故行星轮轴直径:故取2、轴的强度校核因为行星轮轴受力较小,且轴径取值较大,所以不许校核既可满足需要。3、轴承强度的校核 (1)查机械设计手册调心滚子轴承的主要性能参数: (2)计算轴承支反力水平支反力 垂直支反力 合成支反力 轴承的当量载荷即: (3)轴承的寿命因为=,固都可以,由机械设计工程学2表5-9 ,5-10 查得: 采煤机的轴承寿命要求为:10000-30000完全满足要求3.4各轴花键的设计与校核3.4.1截一轴花键设计计算1、传递扭矩2、花键材料轴材料选20CrMnTi调质处理,花键模数取;齿数取;渐开线齿形,平根,压力角为30度。3、分度圆直径 ;基圆直径 ;4、内花键大径基本尺寸:;内花键小径基本尺寸:; ;5、外花键大径基本值:;外花键小径基本值:;6、花键强度验算:强度合格。3.4.2 截二轴花键设计计算1、传递扭矩2、花键材料轴材料选20CrMnTi调质处理,花键模数取;齿数取;渐开线齿形,平根,压力角为30度。3、分度圆直径;基圆直径;4、内花键大径基本尺寸:;内花键小径基本尺寸:; ;5、外花键大径基本值:;外花键小径基本值:;花键强度验算:强度合格。3.4.3 截三轴花键设计计算1、传递扭矩2、花键材料轴材料选20CrMnTi调质处理,花键模数取;齿数取;渐开线齿形,平根,压力角为30度。3、分度圆直径 ;基圆直径 ;4、内花键大径基本尺寸:;内花键小径基本尺寸:; ;5、外花键大径基本值:;外花键小径基本值:;6、花键强度验算:强度合格。3.4.4截四轴花键设计计算1、传递扭矩2、花键材料选20CrMnTi调质处理,花键模数取;齿数取;宽度B110;渐开线齿形,平根,压力角为30度。3、分度圆直径;基圆直径;4、内花键大径基本尺寸:;内花键小径基本尺寸:; ;5、外花键大径基本值:;外花键小径基本值:;6、花键强度验算:强度合格。3.4.5输出轴花键设计计算1、传递扭矩2、花键材料选20CrMnTi表面淬火,花键模数取;齿数取;宽度取B150;渐开线齿形,平根,压力角为30度。3、分度圆直径;基圆直径;4、内花键大径基本尺寸:;内花键小径基本尺寸:; ;5、外花键大径基本值:;外花键小径基本值:;花键强度验算:强度合格。总结在大学的学习的最后阶段,通过一个学期的毕业设计,我在不少方面都获益匪浅。通过收集一些资料,对各种采煤机的工作原理和优缺点有了基本的了解,并对MG200/475型采煤机有了初步的设计思路。设计中,我学习和巩固了学多机械传动等方面的知识点,开阔了思路。在这过程中,我遇到了许多未接触的问题,通过老师的指导、查阅资料这些问题都得到了解决,并使我学习到了很多东西。在完成设计的过程中,使我感到书本知识与实际的距离,深刻体会到理论联系实际的重要性。想要成为一名优秀的设计者,必须通过现场的培养才能设计出更可靠、高效的产品。设计过程中指导老师不论是在生活上还是在学习上,都给予我莫大的期望、激励和关怀,使我能够更好的完成毕业设计。衷心的感谢所有给我帮助和支持的老师和同学们。 最后,由于本人知识水平所限,设计中难免出现一些疏漏和错误之处,恳请各位老师批评指正。参考文献1 王启广,李炳文,黄嘉兴.采掘机械与支护设备.徐州:中国矿业大学出版社,2005,2 中国矿业大学机械制图教材编写组.画法几何及机械制图. 徐州:中国矿业大学出版社,20023 王洪欣,李木,刘秉忠. 机械设计工程学1. 徐州:中国矿业大学出版社20014 唐大放,冯晓宁,杨现卿. 机械设计工程学2. 徐州:中国矿业大学出社,20015 张永茂,马卫东. 中文版AutoCAD 2005实战指导.北京:中国铁道出版社,20056 成大先等. 机械设计手册第三版.北京:化学工业出版社,19927 吴宗泽. 机械设计师手册上册.北京:机械工业出版社,20028 吴宗泽. 机械设计师手册下册.北京:机械工业出版社,20029 吴宗泽,罗胜国. 机械设计课程设计手册第二版. 北京:高等教育出版社,199210 吴宗泽. 机械设计实用手册第二版.北京:机械工业出版社,200311 单辉祖. 材料力学. 北京:高等教育出版社,200412 甘永立. 几何量公差与检测.上海:上海科学技术出版社,2001。13 何新铭. 机械制图. 北京:高等教育出版社,199714 朱真才,韩振铎.采掘机械与液压传动.徐州:中国矿业大学出版社,2005,15 机械零部件手册 选型.设计.指南。余梦生,吴宗泽。机械工业出版社199516 机械设计手册电子版3.017 刘小年等.机械设计制图简明手册.机械工业出版社,200018 施高义等.联轴器.北京:人民邮电出版社19 马先贵.润滑与密封.北京:机械工业出版社20 束德林.金属材料性能.北京:机械工业出版社,199921 李宜民,王慕龄,宫能平. 理论力学. 徐州:中国矿业大学出版社,1996。22 O.Simon,P.Guigon,Interaction between feeding and compaction during lactose compaction in a laboratory roll press,Kona 18(2000)131-13823 O.Simon,P.Guigon,Correlation between powder packing properties and roll pressed compact heterogeneity, 7th Internatioal Symposium on Agglomeration,May,29-31,Albi,2001
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