1、1MG900/2210-WD型采煤机牵引部设计 毕业设计题目： MG900/2210-WD型采煤机 牵引部设计 设计者： 指导老师：2一、采煤机的设计参数 采煤机主要技术参数要求采煤机主要技术参数要求： 1.最大计算生产能力：5000 t/h 2. 采高： 2.705.50 m 3装机功率： 2900+2110+40+150kW 4牵引力 ： 1000 kN 5牵引速度： 011.523 m/min 3二、采煤机总体方案的确定根据采煤机的采高，最大产量等条件确定与之配套的刮板输送机和液压支架型号为：SGZ1000/1050-W ZY108002863D 4三、采煤机牵引部的传动系统图5四、采煤
2、机牵引部的特点及设计创新点n1）牵引行星减速器采用双级行星减速机构并采用等强度设计,第一级为三个行星轮，第二级为四个行星轮, 这样使整个减速机构齿轮和轴承的寿命一致 。 6n2）第一级行星架和太阳轮采用浮动结构，行星架两端用摩擦环来代替轴承支承。第一级行星架的浮动形式第一级太阳轮的浮动形式7 第二级太阳轮和内齿圈采用浮动结构，这种双浮动结构具有良好的均载特性，运动受力时可自动补偿偏载，使各齿轮受力均恒，有利于提高零部件寿命。第二级内齿圈的浮动形式第二级太阳轮的浮动形式8n3） 行走机构花键轴上开有扭矩槽，当实际载荷大于额定载荷的2.3倍时，花键轴从扭矩槽处断裂，对采煤机机械传动件起到保护作用。
3、 n4）导向滑靴和齿轨轮中心重合骑在运输机销轨上，可保证采煤机不掉道，同时保证齿轨轮和销轨柱销有良好的啮合性能。9n5）行走机构左、右各一组，行走机构箱体牢固地固定在左、右牵引部箱体上，通过两个止口与牵引部箱体定位联接，承受剪力 。10 驱动机构 行走机构11n6）行走机构箱体和牵引部箱体的连接方式：用10条高强度螺栓和液压螺母以及6只高强度螺钉，将行走机构箱体与牵引部箱体紧固成一刚性整体。 12五、采煤机牵引部齿轮轮强度计算n齿轮变位方式的选取：对于承受低速重载的齿轮传动齿轮变位方式的选取：对于承受低速重载的齿轮传动必需采用变位齿轮。其中行星轮的变位方式为内啮合必需采用变位齿轮。其中行星轮的
4、变位方式为内啮合角度变位，外啮合高度变位。行走箱的三个轮子采用角度变位，外啮合高度变位。行走箱的三个轮子采用角变位。但由于行走箱的驱动轮，惰轮，齿滚轮组成角变位。但由于行走箱的驱动轮，惰轮，齿滚轮组成了带一个中间惰轮的角变位齿轮传动模型，因此齿滚了带一个中间惰轮的角变位齿轮传动模型，因此齿滚轮的变位系数由驱动轮和惰轮确定。轮的变位系数由驱动轮和惰轮确定。n齿轮强度校核方法的选取：由于采煤机的牵引力达到齿轮强度校核方法的选取：由于采煤机的牵引力达到1000KN。所以在校核齿轮的弯曲强度和接触强度时采。所以在校核齿轮的弯曲强度和接触强度时采用简化算法不太适宜。因此在对采煤机牵引部的核心用简化算法不
5、太适宜。因此在对采煤机牵引部的核心部件行星齿轮组按部件行星齿轮组按GB3480-83渐开线圆柱齿轮承载渐开线圆柱齿轮承载能力计算方法能力计算方法进行了精确计算。进行了精确计算。13六、采煤机牵引部的密封、润滑n牵引部的密封件主要选取两种密封件：牵引部的密封件主要选取两种密封件：o型密封圈和外型密封圈和外露骨架旋转唇形密封圈。其中外露骨架旋转唇形密封露骨架旋转唇形密封圈。其中外露骨架旋转唇形密封圈主要用在油池里的油容易外泄的地方。主要用在下圈主要用在油池里的油容易外泄的地方。主要用在下面两处面两处:牵引电机与油池的连接处，牵引部油池与行走牵引电机与油池的连接处，牵引部油池与行走箱的衔接处，因为这
6、两处最容易漏油。行走机构里的箱的衔接处，因为这两处最容易漏油。行走机构里的齿轮都是开式齿轮传动且转速很低，用齿轮都是开式齿轮传动且转速很低，用o型密封圈足够型密封圈足够了。了。n润滑方式也有两种：密封驱动机构中的闭式齿轮飞溅润滑方式也有两种：密封驱动机构中的闭式齿轮飞溅润滑。行走机构开式齿轮的脂润滑。润滑。行走机构开式齿轮的脂润滑。14 专题部分摆线行走轮运动学分析及强度研究n从实际采煤机的使用来看，行走机构行走轮很容易发从实际采煤机的使用来看，行走机构行走轮很容易发生的弯曲疲劳破坏。原因是多方面的：煤矿井下环境生的弯曲疲劳破坏。原因是多方面的：煤矿井下环境十分的恶劣，行走轮由于和销齿的间隙引
7、起载荷的冲十分的恶劣，行走轮由于和销齿的间隙引起载荷的冲击或是由于行走轮与销齿中心距超过了允许值而导致击或是由于行走轮与销齿中心距超过了允许值而导致整个采煤机的牵引力由单个行走轮来承受等等这些因整个采煤机的牵引力由单个行走轮来承受等等这些因素都会使行走轮发生折断。素都会使行走轮发生折断。n对于对于MG900/2210-WD型采煤机，其牵引力更是达到了型采煤机，其牵引力更是达到了1000KN，因此有必要对其摆线行走轮与销齿的啮合情，因此有必要对其摆线行走轮与销齿的啮合情况进行运动分析和强度校核。况进行运动分析和强度校核。 引言引言15一、行走轮与销齿啮合的运动学分析n销齿的齿廓由半径为销齿的齿廓
8、由半径为80mm的圆弧和的圆弧和15斜线组成。斜线组成。要在理论上精确求出行走轮轮齿齿廓具体在什么位置要在理论上精确求出行走轮轮齿齿廓具体在什么位置开始由销齿齿廓的一种齿形向另一齿形过渡、及具体开始由销齿齿廓的一种齿形向另一齿形过渡、及具体那一段行走轮轮齿齿廓对应那一段销齿齿廓是极其困那一段行走轮轮齿齿廓对应那一段销齿齿廓是极其困难的，所以对行走轮和销齿啮合的运动学进行了几何难的，所以对行走轮和销齿啮合的运动学进行了几何分析。几何分析的具体做法是：让行走轮旋转某一固分析。几何分析的具体做法是：让行走轮旋转某一固定的角度（定的角度（3）和销排销齿的齿廓接触相切，然后测）和销排销齿的齿廓接触相切，
9、然后测量行走轮在旋转过程中前进的距离；每旋转一次测量量行走轮在旋转过程中前进的距离；每旋转一次测量一次，要求至少完成一个轮齿的啮入和脱出，再向整一次，要求至少完成一个轮齿的啮入和脱出，再向整个周期拓展。同时这一步也是进行强度分析的必要条个周期拓展。同时这一步也是进行强度分析的必要条件。用件。用CAD绘制的图如下绘制的图如下: 16ABACACBAC行走轮与销齿几何运动的CAD模拟17n几何分析结果：几何分析结果：na，销齿节距取，销齿节距取147mm时设计的摆线轮并不会与销齿时设计的摆线轮并不会与销齿发生齿廓干涉，所以摆线轮齿形的设计是满足几何要求发生齿廓干涉，所以摆线轮齿形的设计是满足几何要
10、求的。的。nb ，几何分析表明，对摆线齿廓来讲，其参与啮合的主，几何分析表明，对摆线齿廓来讲，其参与啮合的主要为外摆线，只有较少一部分内摆线也参与了啮合。要为外摆线，只有较少一部分内摆线也参与了啮合。nc 几何分析表明，牵引速度变化最大的地方出现在前一几何分析表明，牵引速度变化最大的地方出现在前一齿脱离啮合、后一齿进入啮合的旋转瞬间，摆线轮受到齿脱离啮合、后一齿进入啮合的旋转瞬间，摆线轮受到很大的冲击作用。此时最容易因弯曲强度不足而折断。很大的冲击作用。此时最容易因弯曲强度不足而折断。并且发现，此时基本在由半径为并且发现，此时基本在由半径为80mm圆弧啮合向圆弧啮合向15度斜线啮合的过渡处；度
11、斜线啮合的过渡处；18二、行走轮与销齿啮合的强度分析n1.摆线行走轮的摆线行走轮的Pro/E建模建模 n2.摆线行走轮的悬臂梁模型求解摆线行走轮的悬臂梁模型求解 19n3.摆线行走轮的有限元分析 平行载荷图 压力角载荷图单元：单元：solid45实体单元实体单元齿轮材料：齿轮材料：18Cr2Ni4WA 许用应力：许用应力：1016MPa1）载荷图）载荷图20n2）网格图单元类型的选则：8节点三自由度实体单元solid45213)Von Mises应力云图平行载荷作用下齿轮应力云图压力角载荷作用下齿轮应力云图22单齿承受全载时的Von Mises应力云图平行载荷时轮齿变形图4)应力应变图235)
12、行走轮计算结果分析na a 载荷作用线附近出现了特别高的应力值，这是由于载荷作用线附近出现了特别高的应力值，这是由于将载荷假设为集中线载荷所致，因此，离载荷施加位将载荷假设为集中线载荷所致，因此，离载荷施加位置较远位置的解才是准确的。置较远位置的解才是准确的。nb b 按两种方向加额定载荷，齿根危险截面的位置几乎按两种方向加额定载荷，齿根危险截面的位置几乎不变，并且齿根最大压应力几乎总是大于或至少等于不变，并且齿根最大压应力几乎总是大于或至少等于最大拉应力的。额定载荷下摆线轮齿根最大应力值变最大拉应力的。额定载荷下摆线轮齿根最大应力值变化范围基本在化范围基本在600600900MPa900MP
13、a。而所用材料的许用应力为。而所用材料的许用应力为1016MPa1016MPa，满足静强度要求。由于行走轮通常情况下转，满足静强度要求。由于行走轮通常情况下转速较低，所以没有考虑其弯曲疲劳强度。速较低，所以没有考虑其弯曲疲劳强度。nc c 当行走轮所受的载荷为其额定载荷的两倍时，对于当行走轮所受的载荷为其额定载荷的两倍时，对于摆线行走轮，其所受的弯曲应力均超过了所用材料的摆线行走轮，其所受的弯曲应力均超过了所用材料的许用应力，甚至极限应力。所以应该极力避免这种情许用应力，甚至极限应力。所以应该极力避免这种情况，但是由于采煤机的井下工作环境条件十分的恶劣，况，但是由于采煤机的井下工作环境条件十分
14、的恶劣，应多置一个牵引轮做为储备以避免因牵引轮的轮齿折应多置一个牵引轮做为储备以避免因牵引轮的轮齿折断而造成的经济损失。断而造成的经济损失。24需要进一步完善的工作由于本人能力和时间的的限制，以下工作需要完善由于本人能力和时间的的限制，以下工作需要完善1 1）在进行采煤机牵引部多级传动系统总体设计时，传动）在进行采煤机牵引部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。因此，进行传动比分配的优化件、成本及工作能力。因此，进行传动比分配的优化设计是十分有必要的。但是优化过程是多级传动系统设计是十分有必要的。但是优化过程是多级传动系统且与刮板输送机，液压支架都有关系，所以问题很复且与刮板输送机，液压支架都有关系，所以问题很复杂。杂。 2 2）虽然行走轮作为一种开式齿轮传动，其失效的主要形）虽然行走轮作为一种开式齿轮传动，其失效的主要形式是轮齿折断。但是，应该对行走轮进行接触应力的式是轮齿折断。但是，应该对行走轮进行接触应力的分析，专题部分并没有做这方面的工作。分析，专题部分并没有做这方面的工作。谢谢各位答辩老师！
