摘要連續(xù)采煤機是實現(xiàn)綜合機械化采煤或巷道掘進的主要采掘設(shè)備。本次設(shè)計介紹了連續(xù)采煤機的主要結(jié)構(gòu)和工作原理，分析了它的截割部尤其是減速器部分傳動狀況。對減速器裝置的設(shè)計方法進行了理論研究，得到了齒輪、花鍵、軸承等的設(shè)計方法及強度校核公式。繪制了連續(xù)采煤機總裝配圖、截割部圖和減速器圖。用到了材料力學(xué)、理論力學(xué)、金屬工藝學(xué)、CAXA繪圖軟件等。設(shè)計目的一方面在于對連續(xù)采煤機進行更好的優(yōu)化結(jié)構(gòu)設(shè)計，使其在工作中可以取得更好的經(jīng)濟效益。另一方面對截割部傳動部分進行了細致地分析和計算，使其傳動零件壽命更長和傳動更加高效。關(guān)鍵詞連續(xù)采煤機；截割部；減速器；傳動零件。ABSTRACTTHECONTINUOUSCOALMININGMACHINEISTHEMAINEQUIPMENTFORTHEMECHANIZATIONOFCOALMININGORROADWAYDRIVINGTHISDESIGNINTRODUCESTHEMAINSTRUCTUREANDWORKINGPRINCIPLEOFTHECONTINUOUSCOALMININGMACHINE,ANDANALYZESITSCUTTINGPART,ESPECIALLYTHETRANSMISSIONOFTHEREDUCERTHEDESIGNMETHODOFTHEREDUCERDEVICEISSTUDIED,ANDTHEGEARS,INTENSITYVERIFICATIONANDBEARINGSAREGOTTHEDESIGNMETHODANDSTRENGTHCHECKFORMULATHETOTALASSEMBLYDRAWING,CUTTINGPARTCHARTANDREDUCERCHARTOFTHECONTINUOUSMINERAREDRAWNUSEOFMATERIALMECHANICS,THEORETICALMECHANICS,METALTECHNOLOGY,CAXAGRAPHICSSOFTWARE,ETCTHEAIMOFTHEDESIGNISTOOPTIMIZETHESTRUCTUREOFCONTINUOUSCOALMININGMACHINE,SOTHATITCANGETBETTERECONOMICBENEFITSINTHEWORKONTHEOTHERHAND,THETRANSMISSIONPARTSOFCUTTINGPARTAREANALYZEDANDCALCULATEDINDETAIL,MAKEITSTRANSMISSIONPARTSLONGERANDMOREEFFICIENTDRIVEKEYWORDSCONTINUOUSMINERTUNNELBORINGMACHINE；CUTTINGMECHANISMTRANSMISSIONPARTS目錄1緒論111連續(xù)采煤機的基本概況1111連續(xù)采煤機的發(fā)展歷程1112連續(xù)采煤機的發(fā)展前景2113連續(xù)采煤機的國內(nèi)外應(yīng)用312設(shè)計的主要內(nèi)容52連續(xù)采煤機總體方案設(shè)計621連續(xù)采煤機方案初選622連續(xù)采煤機方案選擇623連續(xù)采煤機各部件的結(jié)構(gòu)型式的設(shè)計7231截割機構(gòu)的型式設(shè)計8232裝載運輸機構(gòu)的型式設(shè)計11233行走機構(gòu)的型式設(shè)計12234冷卻、除塵系統(tǒng)的型式設(shè)計13235電控系統(tǒng)型式設(shè)計14236液壓系統(tǒng)型式設(shè)計1424總體參數(shù)確定153截割部減速器的選用與設(shè)計1731減速器的型式設(shè)計1732減速器行星齒輪部分設(shè)計時的注意事項1833傳動裝置總傳動比的確定及各級分傳動比的分配18331分配傳動比18332傳動裝置參數(shù)計算1934四級減速器的具體設(shè)計計算21341計算第一級圓柱齒輪傳動21342計算第二級圓錐齒輪傳動25343計算雙級NGW行星齒輪傳動33344軸的設(shè)計51345軸承的壽命校核57346鍵的校核584結(jié)論60致謝61參考文獻62附錄A譯文63附錄B（原文）671緒論11連續(xù)采煤機的基本概況111連續(xù)采煤機的發(fā)展歷程按照截割工作機構(gòu)來劃分，連續(xù)采煤機的發(fā)展大體經(jīng)歷了以下幾個階段1第一階段20世紀40年代以利諾斯公司的CM28H型和久益機械制造公司JOYMANUFACTURINGCOMPANY的3JCM型和6CM型為代表的截鏈?zhǔn)竭B續(xù)采煤機，主要用于開采煤炭、鉀堿礦、鋁土礦、頁巖以及永凍土等資源。該型連續(xù)采煤機的生產(chǎn)能力不高，且結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜，裝煤效果不好；第二階段50年代以久益公司的8CM型為代表的擺動式截割頭連續(xù)采煤機，生產(chǎn)能力較高，裝煤效果較好，但機器運行時振動大，維護費用高；第三階段60年代至今滾筒式連續(xù)采煤機高速發(fā)展，并逐漸成熟。從上世紀80年代開始至今，隨著斷壁開采技術(shù)的發(fā)展和開采條件的提高，連續(xù)采煤機逐漸向大功率、多功能、系列化和自動化方向發(fā)展，使其適用性和智能性加強，日趨成為先進產(chǎn)煤大國的主要采煤設(shè)備。第三代滾筒式連續(xù)采煤機，集破煤、落煤、裝運、行走、電液系統(tǒng)及輔助裝置為一體，表現(xiàn)了很高的制造水平，其中久益公司的12CM型、14CM型和17CM型系列產(chǎn)品代表了目前國際先進水平圖11所示。1992年，奧地利奧鋼聯(lián)VAI初次研制出了集安全、環(huán)保和人類工程學(xué)于一體的ABM20型錨桿機和連續(xù)采煤機一體化機械。2000年久益公司開發(fā)的連續(xù)采煤機增加了機器的質(zhì)量和功率，提高了技術(shù)性能，使其強度增加，并且提高了運行速度，降低了噸煤成本。這種采煤機帶有故障診斷裝置并且實現(xiàn)了部件結(jié)構(gòu)的標(biāo)準(zhǔn)化，有助于在生產(chǎn)過程中使停工事故減少到最低程度。2003年美國菲爾奇公司又研發(fā)了一種F525型連續(xù)采煤機錨桿機一體機，集采、掘、落、裝、行、鉆眼和支護等功能集于一體，使連續(xù)采煤機的使用實現(xiàn)了重大突破。圖11美國JOY14CM型連續(xù)采煤機圖FIG1114CMJOYCONTINUOUSMINER圖12美國菲爾奇公司F525型連續(xù)采煤機錨桿機一體機圖FIG12F525AMERICACOMPANYCONTINUOUSMININGMACHINEBOLTINGMACHINE112連續(xù)采煤機的發(fā)展前景我國煤炭資源分布范圍廣，地質(zhì)狀況復(fù)雜多樣。經(jīng)過30多年的綜采工作面機械化開采，適合長壁開采的規(guī)則煤田越來越少，“三下”壓煤、殘留煤柱和不規(guī)則煤的煤炭儲藏量多達上百億噸，長壁開采難以進行，但是不開采又必將對國內(nèi)煤炭資源造成極大的浪費。并且這類“三下”煤層問題的突出影響表現(xiàn)在影響礦區(qū)的使用壽命和工作服務(wù)年限，在具體生產(chǎn)過程中會產(chǎn)生很大的外部性，一方面可能造成國家資源的浪費，而且還會對環(huán)境和人居產(chǎn)生極大的影響。另一方面廠區(qū)還受許多因素的影響，比如殘采區(qū)、不規(guī)則采區(qū)等情形，造成傳統(tǒng)的正規(guī)長臂綜采并不能完全得到應(yīng)用，詳細操作過程中還包括礦井邊界以及斷層等地點。而且隨著礦井服務(wù)年限的增加，礦井的儲量會逐漸下降，所以會出現(xiàn)增加不適用于長臂綜采的采掘面數(shù)量等問題。解決這一問題的關(guān)鍵在于斷壁開采技術(shù)，但是連續(xù)采煤機其配套設(shè)備全部進口，截齒、滾筒等易磨易損件更需要大量進口，這必然要造成生產(chǎn)效率下降、增加噸煤成本。雖然國內(nèi)的普通滾筒采煤機研制技術(shù)相對成熟，但對于連續(xù)采煤機的研制仍處于起步階段，缺乏必要的基礎(chǔ)性研究。目前為止，連續(xù)采煤機在國內(nèi)的使用情況范圍還很窄，其主要原因有兩方面，其一是國外的連續(xù)采煤機并不能很好地適用我國的地質(zhì)狀況及煤炭賦存狀況，其二為我國當(dāng)下的技術(shù)水平限制了國產(chǎn)連續(xù)采煤機的研發(fā)與生產(chǎn)。連續(xù)采煤機短壁機械化開采是現(xiàn)有“三下”采煤和邊角煤回采技術(shù)中最先進、最高效的一種開采技術(shù),只要有“三下”煤層和邊角煤，就有連續(xù)采煤機的廣闊的應(yīng)用前景。不過現(xiàn)今連續(xù)采煤機主要適用于煤層埋深較淺,頂?shù)装宸€(wěn)定,傾角不超過10的中厚煤層。今后,連續(xù)采煤機必然要適用大多數(shù)煤層實際工況,而且相關(guān)方面的研究要向掘、錨、采一體,集中控制、程序控制的方向深入。大體發(fā)展方向如下1）發(fā)展新的連續(xù)采煤機品種以適用薄煤層和大傾角煤層；2）增加整機功率,研制高強度截割滾筒以適應(yīng)半煤巖煤層；3）優(yōu)化整機結(jié)構(gòu),便于解體及組裝,以適用煤層埋深較深的豎井下井運輸；4）增強錨護功能,向掘、錨、采一體發(fā)展,以適用頂、底板不穩(wěn)定的煤層；5）集中控制、程序控制、故障診斷自主性加大，朝著智能化方向發(fā)展。113連續(xù)采煤機的國內(nèi)外應(yīng)用1）連續(xù)采煤機國內(nèi)應(yīng)用國內(nèi)連續(xù)采煤機的使用主要可分為兩個階段。（1）世紀80年代以單機引進為主,我國先后引進100多套連續(xù)采煤機進行了試驗使用。在這一時期里，使用連續(xù)采煤機取得最好成績的是大同礦務(wù)局大斗溝煤礦，使用JOY12CM9B型連續(xù)采煤機曾創(chuàng)造了月進2187M單巷掘進的全國記錄；山西雁北馬口礦應(yīng)用連續(xù)采煤在小窖破壞區(qū)回收煤柱，當(dāng)時年產(chǎn)量達到7萬噸；山西大同市姜家灣煤礦應(yīng)用JOY12CM9B型連續(xù)采煤機斷壁開采技術(shù)，實現(xiàn)最高月產(chǎn)達267萬噸。這一時期里，連續(xù)采煤機主要使用在頂板穩(wěn)定，適合錨桿支護的長壁回采工作面煤層平巷以及地方煤礦房柱式開采。由于沒有考慮設(shè)備的成套性，雖然連續(xù)采煤機體現(xiàn)了采掘合一、機動靈活的特點，但大多數(shù)設(shè)備使用效果不好,逐漸退役。220世紀90年代以配套引進為主。這一時期，由于國內(nèi)外高效、高產(chǎn)礦井的迅速發(fā)展，煤層平巷的機械化掘進滯后問題引起了國內(nèi)外的重視。1995年起始，神東礦區(qū)使用連續(xù)采煤機及配套設(shè)備進行巷道掘進和短壁開采，通過幾年的實踐形成了具有神東特色的連續(xù)采煤機短壁機械化開采方式，完成了煤巷快速掘進，工作面落煤、運輸及回收煤柱等各工序的機械化作業(yè)，為短壁機械化開采的煤礦提供了一種安全、高效的采煤方法。2002年神東礦區(qū)上灣礦運用連續(xù)采煤機短壁化開采技術(shù)實現(xiàn)年產(chǎn)量達220萬噸，現(xiàn)僅神東礦區(qū)在用連續(xù)采煤機臺數(shù)30多臺。2）連續(xù)采煤機在國外的應(yīng)用到目前為止使用連續(xù)采煤機最多、使用效果最好的國家是美國。全國各大煤炭公司共有1600多臺連續(xù)采煤機，其利用短壁機械化采煤技術(shù)的煤產(chǎn)量在井工采煤中一直處于領(lǐng)先地位，從上世紀80年代中期占井工產(chǎn)量的70以上。近年來，由于長壁綜采的發(fā)展，導(dǎo)致連續(xù)采煤機開采的產(chǎn)量有所回落，不過1999年產(chǎn)煤量為221億噸，仍占井工煤炭總產(chǎn)量的53。在美國使用連續(xù)采煤機屢創(chuàng)高產(chǎn)高效記錄，連續(xù)采煤機掘進平均班進尺60M，日產(chǎn)煤2000噸，有些高產(chǎn)工作面日進尺可達100M，月產(chǎn)量達10萬噸。英國是以長壁采煤法為主的國家之一，巷道掘進主要靠懸臂式掘進機，不過自從80年代后期使用連續(xù)采煤機開采和錨桿支護技術(shù)取得良好的效益以來，運用連續(xù)采煤機掘進已經(jīng)成為英國國內(nèi)煤巷掘進的主要方法之一，約占總掘進量的65以上。南非和澳大利亞兩國依據(jù)本國的煤層地質(zhì)條件，以傳統(tǒng)的房柱式開采的基礎(chǔ)成功地研發(fā)出了旺格維利和西格瑪兩種高效短壁采煤方法，增大了連續(xù)采煤機的使用范圍，提高了資源回收率。其中，南非全國約有230多臺連續(xù)采煤機在房柱式開采過程中被應(yīng)用，產(chǎn)量約占井工總產(chǎn)量的90。12設(shè)計的主要內(nèi)容以神東大柳塔煤礦煤巷地質(zhì)概況為設(shè)計條件來設(shè)計符合要求的連續(xù)采煤機及其截割部。神東大柳塔煤巷基本地質(zhì)概況1）煤層頂、底板煤層工作面?zhèn)雾敒槟鄮r或炭質(zhì)泥巖，厚度為0069M；直接頂以中、粉、細砂巖為主，泥質(zhì)膠結(jié)，厚度為065604M；老頂以中、粗、細砂巖為主體，部分地段為細、粉砂巖或砂質(zhì)泥巖為主體，厚度463M；直接底以粉、細砂巖為主，部分地段為泥巖，厚度為045364M。2煤層的特征煤層厚度總體沿掘進方向呈變薄趨勢。分布在沖刷帶的煤層厚度可急劇變薄為140M,最大煤層達到6M。工作面地層平穩(wěn)，傾角06。3）煤層的參數(shù)掘進區(qū)域內(nèi)煤層有沖刷砂巖帶及層滑面變薄帶部分地段的砂巖為菱鐵質(zhì)膠結(jié)，硬度較大，普氏系數(shù)大于等于5，巖石的研磨系數(shù)小于等于MG15地質(zhì)條件較為復(fù)雜。能夠在煤層、半煤層下施工，切割煤巖最大單向抗壓強度可達60MPA。4）水文地質(zhì)情況煤層的局部地段中含有少量裂隙水。在順槽的近斷層處巷道頂板的淋水偏大，但工作面一般用水量不大于5M3/H。5）機高大于1M小于2M，機重大于45T；2連續(xù)采煤機總體方案設(shè)計21連續(xù)采煤機方案初選適應(yīng)條件地質(zhì)條件連續(xù)采煤機很大程度上適用于煤巷掘進，空頂距要求嚴格（一般不低于15M），不適用于頂板穩(wěn)定性極差或“三軟”巷道施工，過斷層能力差。巷道斷面連續(xù)采煤機掘進的巷道，高度可由用戶根據(jù)煤層厚度的厚度在施工中選擇調(diào)整，而寬度由連續(xù)采煤機橫軸截割頭的寬度決定，不能隨時調(diào)整，并形成矩形斷面。掘進的巷道頂板平直、斷面規(guī)整。掘進效率連續(xù)采煤機一次成巷，在頂板條件好的煤巷中，掘進速度快、效率高。根據(jù)設(shè)計的主要內(nèi)容，神東大柳塔煤巷具體參數(shù)范圍如下表表21煤巷具體參數(shù)表TABLE21SPECIFICPARAMETERSOFCOALLANE技術(shù)參數(shù)單位煤巷參數(shù)工作最大坡度（絕對值）（）6可掘巷道斷面M616機重（不包括裝載機）T45切割煤巖最大單向抗拉強度MAPS60煤M/MIN08生產(chǎn)能力煤夾矸M/MIN05切割機構(gòu)功率KW9020022連續(xù)采煤機方案選擇方案一多鏈截盤式連續(xù)采煤機這種機器的優(yōu)點是比較機動靈活,不僅可設(shè)風(fēng)障和風(fēng)簡,而且能適應(yīng)各種開采條件,采煤時進行打頂板錨桿孔操作比其他機器容易,可以馬上安上錨桿。缺點是結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜,維護任務(wù)量大,裝煤效果差,采的煤塊度太小,使煤塵和瓦斯問題太過突出。方案二鉆削式連續(xù)采煤機鉆削式連續(xù)采煤機的優(yōu)點是切割下來的煤塊度大,造成煤塵和瓦斯大大降低。缺點一是體積太大,很難保持工作面良好的通風(fēng)；二是履帶牽引,不能在機上同時打錨桿孔,并且與頂板的間隙過小,在頂、底板有下沉或上鼓趨勢時,機頭所受擠壓較大。方案三螺旋鉆式連續(xù)采煤機由于它有螺旋葉起運煤作用,這種連續(xù)采煤機主要使用于薄煤層。方案四剪刀式連續(xù)采煤機此連續(xù)采煤機與蘇聯(lián)的KH型開切眼掘進機類似。有兩種不同型式,一種是喬埃公司1960年制造的CU43皮爾赫格型采煤機,其切割頭與螺旋鉆式相似另一種利用三個裝于立軸的轉(zhuǎn)動的切割盤來實現(xiàn)切割煤巖的目的。方案五滾筒式連續(xù)采煤機這種采煤機的優(yōu)點是保留了截盤式結(jié)構(gòu)的靈活性,而生產(chǎn)能力和可靠性都較高。缺點是機器切割靠履帶推進,還不能在采煤時在機上同時打錨桿孔。以上五種連續(xù)采煤機,其中滾筒式是主要的,也是大量使用的一種連續(xù)采煤機。而且本次設(shè)計所選煤層硬度較大，故本次設(shè)計選擇方案五滾筒式連續(xù)采煤機采煤機，并根據(jù)煤層相關(guān)參數(shù)選擇中型滾筒式連續(xù)采煤機。23連續(xù)采煤機各部件的結(jié)構(gòu)型式的設(shè)計連續(xù)采煤機主體部分由截割機構(gòu)、裝載運輸機構(gòu)、行走機構(gòu)、液壓系統(tǒng)、電控系統(tǒng)、冷卻噴霧除塵系統(tǒng)及安全保護裝置等部分組成。231截割機構(gòu)的型式設(shè)計截割機構(gòu)的主要形式1）截鏈?zhǔn)皆摻Y(jié)構(gòu)滾筒寬度較窄，截割煤體面積小，生產(chǎn)能力較小，但工作能力比較穩(wěn)定。2）三滾筒式該結(jié)構(gòu)滾筒寬度大，截割煤體面積寬，落煤能力較強，生產(chǎn)能力較大，持續(xù)工作能力較強。本次設(shè)計主要選擇三滾筒式截割機構(gòu)。具體結(jié)構(gòu)選擇1）截割滾筒選擇截割滾筒由左右兩個外側(cè)截割滾筒和一個中間截割滾筒（內(nèi)滾筒代替中間截割鏈）組成。由于所選煤層較寬，盡量選擇大滾筒。因此選擇截割滾筒截齒的直徑為1118MM，總寬度3302MM。圖21截割滾筒結(jié)構(gòu)圖FIG21CUTTINGDRUMSTRUCTUREDIAGRAM滾筒采用雙螺旋葉片，齒座與葉片分別焊接在滾筒體外殼上。葉片高度較小，其螺線方向由內(nèi)滾筒中間左右兩側(cè)按反方向布置。截齒一線一齒棋盤方式配置，總共73個鎬形截齒，其中內(nèi)滾筒33個，兩側(cè)外滾筒各20個。外滾筒端盤部分有10個齒，其中2個負角度齒，3個零度齒，5個角度齒。圖22棋盤式截齒排列圖FIG22THEARRANGEMENTOFTHECHESSBOARDTYPE2）截割臂布置及聯(lián)接分析選擇截割臂的布置一般有底部懸掛和頂部懸掛兩種形式截割臂底部懸掛形式主要是截割臂的回轉(zhuǎn)點位于機身下側(cè),截割臂的升降油缸置于機身上側(cè)。截割臂頂部懸掛形式是截割臂的回轉(zhuǎn)點位于機身上側(cè),截割臂的升降油缸置于機身下側(cè)。圖23為同樣長度截割臂割出的迎頭形狀,由圖可看出,在截高較大時,截割臂底部懸掛式割出的形狀是一個倒圓弧,并且是一種不穩(wěn)定形狀,相比而言頂部懸掛式割出的形狀則緩和得多。因此大截高的滾筒式連續(xù)采煤機多采用頂部懸掛式。連續(xù)采煤機割煤時,經(jīng)常抬起懸臂到巷道頂部,然后機器行走切入約滾筒半徑深,截割臂油缸推動截割臂向下,使?jié)L筒割出整個斷面。因為是從上往下切,沉重的滾筒和截割臂的自重形成截割推力的一部分,另一部分推進力來自截割油缸支撐力。截割部底部懸掛式的油缸在截割臂上方布置,滾筒向下截割時,油缸向外推出,是大端工作,有利于較大提高截割推力。在最大截高不太大的情況下采用這種結(jié)構(gòu)是合理的。因此在當(dāng)前煤層特征本次設(shè)計主要選擇截割頂部懸掛方式。圖圖23截割剖面圖FIG23CUTTINGSECTION3截割臂與機架的聯(lián)接和油缸與機架和截割臂的聯(lián)接通常都是銷軸聯(lián)接,銷軸的軸向固定方式多種多樣,相對簡單有效的有圖2所示的幾種形式。圖2A是在銷軸大端銑出一缺口,然后利用固定在聯(lián)接件上的小板壓住,這種銷一般是有肩銷軸,被固定后的銷軸不能轉(zhuǎn)動,因此在受力側(cè)受到非常大的磨損,圖2B的銷軸端開有一個小環(huán)槽,壓板被卡入槽中,壓板固定后銷軸不能軸向竄動,但能轉(zhuǎn)動,是較多采用的一種銷軸聯(lián)接方式。圖2C所示的銷軸在螺釘固定后也可以轉(zhuǎn)動,圖2D與圖2A相似,只是壓板與銷軸焊為一體,造成銷軸不能轉(zhuǎn)動,在磨損偏心后,銷軸會產(chǎn)生較大轉(zhuǎn)矩,會造成切斷固定螺釘。通過上述分析本次設(shè)計主要選擇圖2B銷軸聯(lián)接形式。圖24銷軸聯(lián)接形式圖FIG24PINAXISCONNECTIONFORM4截割滾筒轉(zhuǎn)速選擇大多數(shù)連續(xù)采煤機的滾筒轉(zhuǎn)速一般為35R/MIN70R/MIN之間，考慮本次設(shè)計所選用的煤巖地質(zhì)狀況，本次設(shè)計選取滾筒轉(zhuǎn)速為50R/MIN。232裝載運輸機構(gòu)的型式設(shè)計1）裝載機構(gòu)的主要形式A單/雙環(huán)形刮板鏈?zhǔn)絾?環(huán)形刮板鏈?zhǔn)窖b載機構(gòu)制造簡單，但由于單向裝載，在裝載邊緣易形成煤巖堆積，從而會造成卡鏈和斷鏈的發(fā)生。由于刮板鏈易磨損，功率消耗大，使用效果較差。B螺旋式是掘進機上使用的一種裝載機構(gòu)，它運用左右兩個截割頭旋向相反的截割頭，可將煤巖由中間推入輸送機構(gòu)，這種機構(gòu)現(xiàn)今使用很少。C耙爪式（蟹爪式）此種方式結(jié)構(gòu)較為簡單、工作非?？煽俊⑼庑纬叽缧?、裝載效果好，現(xiàn)今使用很普遍。但這種裝載機構(gòu)寬度受限制，為增加裝載寬度，可讓鏟板連同整個耙爪機構(gòu)一起水平擺動或設(shè)計成雙耙爪機構(gòu)，以達到擴大裝載范圍的目的。D星輪式（撥盤式）這種機構(gòu)比耙爪式更為簡單、強度更高、工作更可靠，但是裝大塊物料的能力相對較差。通常，應(yīng)選擇耙爪式裝載機構(gòu)，但考慮到裝載寬度，可選擇雙耙爪機構(gòu)，也可設(shè)計成耙爪與星輪可互換的裝載機構(gòu)。本次設(shè)計選用撥盤式裝載機構(gòu)。裝載機構(gòu)可以采用電動機驅(qū)動，也可采用液壓馬達驅(qū)動。但考慮工作環(huán)境潮濕、有泥水，選擇液壓馬達驅(qū)動更好。2中間刮板運輸機主要形式刮板運輸機應(yīng)滿足連續(xù)采煤機整機布局以及作業(yè)要求，包括運輸機升降功能，后溜槽左右擺動功能，運料等功能要求；運輸機寬度應(yīng)小于本體部內(nèi)寬且要盡量大，以增加運輸能力；運輸機上升角度不應(yīng)太大，避免煤在運輸過程中滑落，一般上升角度設(shè)計值不大于16；根據(jù)工況要求，運輸機后溜槽可實現(xiàn)左右擺轉(zhuǎn)，根據(jù)井下條件，擺轉(zhuǎn)角度一般為40；運輸機的運輸能力應(yīng)不小于鏟板部星輪的裝載能力，避免出現(xiàn)堆料現(xiàn)象。根據(jù)以上刮板運輸機設(shè)計要求我們選擇采用單鏈刮板輸送機。單鏈刮板輸送機的動力由左右裝在機構(gòu)減速器的輸出軸經(jīng)聯(lián)軸器共同帶動五齒鏈輪軸旋轉(zhuǎn)，傳動刮板鏈條輸送物料。刮板鏈條為套筒滾子鏈，節(jié)距（6667MM）、刮板間距為（400MM）、刮板寬（69532MM）。底板呈直線形，保證運輸順暢，提高溜槽及刮板使用壽命。利用兩個液壓馬達直接來驅(qū)動鏈輪，帶動刮板鏈組實現(xiàn)物料運輸。233行走機構(gòu)的型式設(shè)計連續(xù)采煤機的行走機構(gòu)實現(xiàn)有邁步式、導(dǎo)軌式和履帶式幾種1邁步式該種行走機構(gòu)是采用液壓邁步裝置來工作的。采用框架結(jié)構(gòu)，使人員能自由進出工作面，并可越過裝載機構(gòu)到達機器后面。利用支撐裝置可起到掩護頂板、臨時支護的作用。但由于向前推進時，支架反復(fù)交替地作用于頂板。2導(dǎo)軌式將連續(xù)采煤機通過導(dǎo)軌吊在巷道頂板上，躲開底板，達到?jīng)_擊破碎巖石的目的，而采用這種導(dǎo)軌式行走機構(gòu)，就需要導(dǎo)軌具有較高的強度。此種行走機構(gòu)主要用于沖擊式連續(xù)采煤機。3履帶式。適用于底板不平或松軟的煤巷，不需修路鋪軌。具有牽引能力大，機動性能優(yōu)良（不受軌道限制）、工作穩(wěn)定、調(diào)動靈活和對底板有較大適應(yīng)性等優(yōu)點。但其結(jié)構(gòu)復(fù)雜、零部件磨損嚴重。履帶式行走機構(gòu)可在底板不平或者松軟的條件下工作，不需要修路等，牽引力大，機動性能好，工作可靠，調(diào)動靈活和對底板適應(yīng)性好等特點。故本次設(shè)計采用履帶式行走機構(gòu)。履帶式行走機構(gòu)的驅(qū)動方式有三種液壓傳動、直流傳動、和交流傳動，它們的性能比較如表21所示。表21連續(xù)采煤機行走驅(qū)動性能比較TABLE21DRIVINGPERFORMANCECOMPARISONOFCONTINUOUSCOALMINER項目液壓傳動直流傳動交流傳動系統(tǒng)實現(xiàn)難較難容易無極調(diào)速無極調(diào)速無極調(diào)速調(diào)速性能調(diào)速范圍窄調(diào)速范圍較窄調(diào)速范圍寬維護量大較大小效率低較高小系統(tǒng)體積大較大小從表21可看出,連續(xù)采煤機行走驅(qū)動系統(tǒng)采用液壓傳動方式會造成系統(tǒng)實現(xiàn)困難、管路相對復(fù)雜、易于發(fā)熱和行走速度慢等問題,已經(jīng)逐漸被淘汰；而采用直流傳動方式則會造成體積和維護量大、高速實現(xiàn)困難等問題,在近幾年新型產(chǎn)品設(shè)計中已不再采用。交流電動機相對于直流電動機具有結(jié)構(gòu)較簡單、運行可靠、維護方便和價格便宜等優(yōu)點,變頻調(diào)速以其優(yōu)異的調(diào)速和啟動、制動性能,高效率、高功率因數(shù)和節(jié)電效果,已成為連續(xù)采煤機行走驅(qū)動的主要方式。故本次設(shè)計選用交流傳動方式來實現(xiàn)連續(xù)采煤機行走驅(qū)動。234冷卻、除塵系統(tǒng)的型式設(shè)計存在的主要形式連續(xù)采煤機的除塵方式有噴霧式和抽出式兩種1噴霧式利用噴嘴把一定壓力的水高度擴散、霧化，利用粉塵附在霧狀水珠表面沉降下來。該除塵方式有以下兩種外噴霧降塵。是在工作機構(gòu)的懸臂上加裝噴嘴，朝截割頭噴射壓力水，將截割頭包圍。這種方式結(jié)構(gòu)簡單、工作可靠、使用壽命長。由于噴嘴距粉塵源較遠，粉塵容易擴散，除塵效果較差；內(nèi)噴霧降塵。噴嘴在截割頭上按螺旋線布置，壓力水對著截齒噴射。由于噴嘴距截齒近，除塵效果好，耗水量小，沖淡瓦斯、降低截齒溫度和撲滅火花的效果也較好。但噴嘴容易堵塞和損壞，供水管路比較復(fù)雜，活動聯(lián)接處密封較困難。為提高除塵效果，一般采用內(nèi)外噴霧相結(jié)合的辦法，并且和截割電機、液壓系統(tǒng)的冷卻結(jié)合起來考慮，將冷卻水由噴嘴噴出降塵。2抽出式常用吸塵裝置是集塵器。它是運用風(fēng)機使集塵器內(nèi)產(chǎn)生負壓，并將工作面含塵空氣由吸風(fēng)口吸入后，使用濕式或干式除塵。集塵器主要有一下幾種濕式旋流集塵器，濕式風(fēng)機集塵器，濕式文丘里集塵器，濕式纖維集塵器，布袋集塵器。本次設(shè)計主要采用內(nèi)外噴霧式來冷卻，降塵系統(tǒng)由一套主噴霧系統(tǒng)和一套相配合的抽出式風(fēng)機系統(tǒng)共同組成。235電控系統(tǒng)型式設(shè)計電控系統(tǒng)通常包括動力部分、控制部分和檢測部分，電控系統(tǒng)必須遵循煤礦井下防爆原則來設(shè)計、制造、檢測，而且必須符合GB38362000標(biāo)準(zhǔn)中的有關(guān)規(guī)定和要求。以增強連續(xù)采煤機在作業(yè)時的安全性，操作的靈活性以及機械傳動部分的故障診斷及監(jiān)控功能為目的，從安全和實用角度考慮，裝設(shè)必須要安裝離機遙控裝置、測控壓力、溫度、液位及關(guān)鍵部位的故障診斷裝置。236液壓系統(tǒng)型式設(shè)計具體結(jié)構(gòu)選擇系統(tǒng)設(shè)置泵源為一臺雙聯(lián)齒輪泵,主泵通過一組六聯(lián)多路換向閥向截割臂、鏟板、刮板輸送機、穩(wěn)定靴液壓缸和自動補油回路供壓力油,還向輔助油路中的電磁閥及多路換向閥的電液閥供先導(dǎo)控制油。泥漿泵的排污由附泵單獨提供壓力油,其開閉由電磁閥控制。齒輪泵是由110KW電機驅(qū)動的，將壓力油按比例多路分別送到各個執(zhí)行元件。設(shè)計機型共有8個油缸，截割頭升降缸、運輸機升降缸、穩(wěn)定靴升降缸和運輸機擺動均設(shè)有安全型平衡閥。通過對連續(xù)采煤機的截割機構(gòu)、裝載運輸機構(gòu)、行走機構(gòu)、液壓系統(tǒng)和電氣系統(tǒng)型式的優(yōu)化選擇設(shè)計，我們完成對整體連續(xù)采煤機優(yōu)化設(shè)計。使設(shè)計完成的連續(xù)采煤機比傳統(tǒng)機型更加高效、節(jié)能和低故障率。整體采煤機型式如下圖1截割部2搖臂3裝載機構(gòu)4刮板輸送機5機架6左行走機構(gòu)7右行走機構(gòu)8電動機9電氣系統(tǒng)10駕駛座11液壓系統(tǒng)12支撐防護總成圖25連續(xù)采煤機總裝配圖FIG25TOTALASSEMBLYOFCONTINUOUSCOALCUTTER23總體參數(shù)確定根據(jù)以上設(shè)計思想及設(shè)計結(jié)果進行連續(xù)采煤機的總體參數(shù)確定。連續(xù)采煤機的總體參數(shù)，是指主要性能參數(shù)。它表示了連續(xù)采煤機特性指標(biāo)。連續(xù)采煤機的總體參數(shù)有機重、外形尺寸、挖底量、截深、擺動速度、切割力等。1總體參數(shù)采高0965365總裝機功率664KW挖底量213MM質(zhì)量499T截深559MM裝載機構(gòu)形式圓盤2截割滾筒滾筒轉(zhuǎn)速50R/MIN寬度3302MM直徑1118MM電機轉(zhuǎn)速1470R/MIN3刮板輸送機鏈速236M/S槽寬762MM最小卸載高度662MM最大卸載高度1886MM4履帶行走機構(gòu)牽引速度41M/MIN調(diào)動速度2135M/MIN5機器外形尺寸長度10789M寬度3302M高度1346M3截割部減速器的選用與設(shè)計31減速器的型式設(shè)計機械傳動裝置系統(tǒng)的兩大任務(wù)是保證工作裝置實現(xiàn)預(yù)期的運動要求和傳遞動力。如工作機上現(xiàn)有的機器，則傳動裝置系統(tǒng)的設(shè)計任務(wù)僅在于選擇一個合理的傳動裝置，使動力機的輸出與工作機的輸入相匹配即可。如設(shè)計任務(wù)上實現(xiàn)執(zhí)行機構(gòu)與動力機的匹配，則傳動裝置系統(tǒng)的設(shè)計就更為復(fù)雜，需要分析執(zhí)行機構(gòu)件的運動要求行程、速度、加速度、調(diào)速范圍、實現(xiàn)急回要求、位置要求、軌跡要求、停歇要求、相互間動作配合要求；以及動力要求，力、轉(zhuǎn)矩和功率等。在選定動力機后，根據(jù)運動和動力的要求來確定傳動系統(tǒng)方案并進行具體的設(shè)計，這時，傳動系統(tǒng)就可能包含連桿機構(gòu)，凸輪機構(gòu)和間歇機構(gòu)等。選擇傳動類型時，應(yīng)綜合滿足下列條件1工作機或執(zhí)行機構(gòu)的工況運動和動力方面等；2動力機的機械特性和調(diào)速性能；3對傳動的布置、重量和尺寸方面的要求；4工作環(huán)境如對多塵、高溫、潮濕、腐蝕、易燃、易爆等惡劣環(huán)境的適應(yīng)性，噪聲的限度等5經(jīng)濟性如工作壽命、傳動效率、制造費用、運轉(zhuǎn)費用和維修費用等；6操作和控制方式；7其他要求如國家的技術(shù)政策、現(xiàn)場的技術(shù)條件、環(huán)境保護等。上述條件矛盾時，應(yīng)按具體的情況全面分析考慮后，解決主要矛盾。在所設(shè)計的傳動裝置中，由于工作狀況要求傳動比較大，傳動功率和力矩較大，外形尺寸有較小，所以選擇了四級減速器。齒輪傳動是傳遞機器動力和運動的一種主要形式，與帶、鏈、摩擦、液壓等機械傳動相比時，它具有功率范圍大，傳遞效率高，傳動比準(zhǔn)確，使用壽命長，安全可靠等特點。而且具有瞬時傳動比恒定，工作平穩(wěn)性高，傳動不大，范圍廣，維護方便等優(yōu)點。但是，齒輪傳動中有振動、沖擊與噪聲，并會產(chǎn)生一定的動載荷；且無過載保護作用。圖32截割部傳動系統(tǒng)圖FIG32CUTTINGDRIVESYSTEMDIAGRAM32減速器行星齒輪部分設(shè)計時的注意事項在進行減速器設(shè)計時要同時考慮傳動比要求，和外形尺寸要求。由于減速器的主體部分是要嵌在截割滾筒內(nèi)部的，所以行星齒輪的內(nèi)齒圈尺寸不易過大，并且兩級NGW行星二級減速器的內(nèi)齒圈尺寸應(yīng)該相近，以便便于齒輪的裝配和和減速器箱體的制造加工。在行星齒輪的齒數(shù)配比計算過程中要同時滿足傳動比條件、同心條件、裝配條件和鄰接條件。另外，減速器的整體結(jié)構(gòu)是有一根輸出軸有兩個NGW行星齒輪在中心輪和大圓錐齒輪中心穿過的。所以兩個行星輪的中心輪必須要大些。33傳動裝置總傳動比的確定及各級分傳動比的分配331分配傳動比總的傳動比滾147050294預(yù)計分別采用一級圓柱齒輪傳動、一級圓錐齒輪傳動和雙級NGW行星齒輪傳動進行四級減速。由于一級直齒輪傳動只傳遞功，不改變傳動比，所以取。預(yù)設(shè)大小圓1錐齒輪的傳動比，所以雙級NGW行星齒輪傳動的傳動比2雙2942147下面計算雙級NGW行星輪各級的傳動比用角標(biāo)表示高速級的參數(shù)，表示低速級的參數(shù)。設(shè)高速級與低速級外嚙合齒輪材料、齒面硬度相同，則取，（31）103186182222221861813348式中實驗齒輪的接觸疲勞極限；工作硬化系數(shù)當(dāng)時，；時，；47010動載系數(shù)??；接觸強度計算的齒向載荷分布系數(shù)取；1使用系數(shù)?。?接觸強度計算的壽命系數(shù)。,查機械設(shè)計手冊得，333481033365842，1474235332傳動裝置參數(shù)計算1）各級傳動的轉(zhuǎn)速、功率、轉(zhuǎn)矩軸高速軸軸小圓錐齒輪所在軸軸大圓錐齒輪所在軸軸雙級NGW的第一級行星輪的H軸軸雙級NGW的第二級行星輪的H軸2）各軸轉(zhuǎn)速計算軸1470/軸1470/軸14702735/軸73542175/軸1753550/3）各軸的輸入功率（）軸的輸入功率1700991683軸的輸入功率1168309809816164軸的輸入功率21616409609815207軸的輸入功率31520709809809914458軸的輸入功率41445809809813885式中聯(lián)軸器傳動效率099；圓柱齒輪傳動效率（七級）098；1雙列滾柱軸承傳動效率098；圓錐齒輪傳動效率（八級）096；2NGW行星輪傳動效率098；3NGW行星輪傳動效率098；4花鍵連接傳動效率098。4）各軸扭矩計算軸的扭矩9550995016831470109338軸的扭矩95509950161641470105011軸的扭矩9550995015207735197588軸的扭矩9550955014458175788994軸的扭矩955099501388550265203534四級減速器的具體設(shè)計計算341計算第一級圓柱齒輪傳動1）選擇齒輪材料（1分析機械手冊表8295選取選取兩齒輪材料均為40GR合金結(jié)構(gòu)鋼，且經(jīng)調(diào)質(zhì)及表面淬火，齒面硬度為4855HRC，齒輪選取7級精度。計算兩圓柱齒輪1,2由于這一級傳動不改變轉(zhuǎn)速，又因為，所以取1224按齒面接觸強度設(shè)計由設(shè)計計算公式進行計算即（32）1232312（2確定公式內(nèi)的各計算數(shù)值試選；13計算齒輪1上傳遞的轉(zhuǎn)矩95509950168314701093381093380計算齒輪2上傳遞的轉(zhuǎn)矩955099501616414701050111050110因齒輪均為硬齒面，故宜選取稍小的齒寬系數(shù)08分析機械設(shè)計手冊表8264可知彈性系數(shù)18981/2分析機械設(shè)計手冊表8216查得按齒面硬度查得齒輪1和齒輪2的接觸疲勞極限為121100分析機械設(shè)計手冊式827計算應(yīng)力循環(huán)次數(shù)1260160147013830031905109由查機械設(shè)計手冊取接觸疲勞壽命系數(shù)12090計算接觸疲勞需用應(yīng)力取失效概率為1，安全系數(shù)，由下式計算公式得1111091100990222091100990許用接觸應(yīng)力2）參數(shù)計算（1計算齒輪1分度圓直徑，由計算公式12323122323131093380081111898990211771（2計算圓周速度11601000117711470601000906/（3計算齒寬108117719417MM（4）計算齒寬和齒高之比模數(shù)111177135336MM225225336756MM94177561246（5計算載荷系數(shù)依據(jù),齒輪七級精度。906/分析機械設(shè)計手冊表8242查得動載系數(shù)；1175分析機械設(shè)計手冊表8239查得使用系數(shù)；175分析機械設(shè)計手冊表8250查得插值法；12557分析機械設(shè)計手冊表821查得；130分析機械設(shè)計手冊表8260查得。12故載荷系數(shù)175117512130320775（6依據(jù)實際的載荷系數(shù)校核所算得的分度圓直徑由公式得1131177133207751315906MM（7）計算模數(shù)111590635454MM3）依據(jù)齒根彎曲強度設(shè)計由公式（33）32121確定計算參數(shù)計算載荷系數(shù)175117512130321機械設(shè)計手冊查得，,；12452259機械設(shè)計手冊查得,。1165,2160計算齒輪1、2的并比較分析機械設(shè)計手冊表8229查得1、2的彎曲疲勞極限12620分析機械設(shè)計手冊取彎曲疲勞壽命系數(shù)取安全系數(shù)由公式得121108562014376431112451653764300107422225916037643001099齒輪2的數(shù)值大（2）設(shè)計計算321232320775109338100000109908352428MM通過對比計算結(jié)果，由于齒面接觸疲勞強度計算的法面模數(shù)大于齒根彎曲疲勞強度計算的法面模數(shù),取足以滿足彎曲強度。但是為了同時滿足接觸疲勞強度，需要按接觸疲勞強度算出的分度圓直徑來計算應(yīng)有的齒數(shù)。于是由115906MM111590653181取12324幾何尺寸計算取1,02520計算兩齒輪的分度圓直徑MM121325160計算中心距122323252160MM計算齒輪寬度108160128MM計算齒頂高12155MM計算齒根高1210255625MM計算齒全高122256251125MM計算齒頂圓直徑1222216025170MM計算齒根圓直徑1222216026251475MM計算基圓直徑122COS160COS2015035MM計算齒距3145157MM計算基圓（法向）齒距157COS201475MM計算分度圓齒槽寬12053145785MM計算分度圓齒厚12053145785MM342計算第二級圓錐齒輪傳動材料選擇。選取大小圓錐齒輪材料均為合金結(jié)構(gòu)鋼，且經(jīng)調(diào)質(zhì)及表面淬火，40齒面硬度為，齒輪選取7級精度4855初步設(shè)計公式（34）11951321）計算參數(shù)1載荷系數(shù),??；1218172齒數(shù)比；23估算時的齒輪需用接觸應(yīng)力121100估算時的安全系數(shù)1111001110004估算結(jié)果11951321951317197588210002231902）幾何計算（1）齒數(shù),1212122142（2）分錐角1TAN12TAN05265652TAN21TAN263435（3）大端模數(shù)1123190211104查表?。?）大端分度圓直徑1121122522242125045外錐距12SIN12522SIN2656528175（6）齒寬系數(shù)??；03（7）齒寬03281758453MM取85實際齒寬系數(shù)852817503017MM（8）中點模數(shù)10512105030171019（9）中點分度圓直徑111052521050301721399221055041050301742797（10）由機械設(shè)計手冊查得切向變位系數(shù)；120（11）分析機械設(shè)計手冊846查得變位系數(shù)；1035,2035（12）頂隙021224MM（13）大端齒頂高111103512162MM21210351278MM（14）大端齒根高11110203512102MM2121020351286MM（15）全齒高220212264MM（16）齒根角1TAN1TAN10228175207332TAN2TAN86281751748317根錐角11126565207332449172226343517483616867（18）齒頂角1TAN1TAN16228175329082TAN2TAN782817515858（19）頂錐角11126565329082985582226343515858650208（20）大端齒頂圓直徑1121COS12522162COS2656528098MM2222COS2504278COS6343552098MM（21）冠頂?shù)捷喒诘木嚯xA1RCOS11COS128175SIN26565162SIN2656524476MMA2RCOS22COS228175SIN6343578SIN634351190MM（22）大端分度圓弧齒厚10521TAN112052035TAN2002191MM211221911577MM（23）大端中點分度圓弦齒厚111126122191121912625222188MM221226221577115772650421447MM（24）大端分度圓弦齒高1112COOS2656542521663MM2222COS1427815772COS63435450478MM25當(dāng)量齒數(shù)11COS121COS26565234822COS242COS634359393（26）當(dāng)量齒輪分度圓直徑112121399221223925MM2212223925957MM（27）當(dāng)量齒輪頂圓直徑1122392521226325MM212957212981MM（28）當(dāng)量齒輪根圓直徑11COS23925COS2022482MM22COS957COS2089929MM（29）當(dāng)量齒輪傳動中心距0512052392595759813MM（30）當(dāng)量齒輪基圓齒距3141019COS203007MM（31）嚙合線長度05