采煤机牵引部设计

李建国

摘 要：本设计的目的是设计出强度满足理论要求、结构符合实际情况的电牵引采煤机牵引部。在设计中，首先对牵引部进行了传动装置的总体设计与相关运动参数的计算，然后依据有关公式和标准，对各级齿轮传动、轴与轴承分别进行了设计和校核，对行星结构的相关齿轮、轴和轴承进行了简单计算。

关键词：牵引部；传动比；轴

中图分类号：TD421.6 文献标志码：A 文章编号：2095-2945（2017）27-0103-03

1 概述

1.1 选型研究的意义

随着科学技术的发展，工业技术的改革，不可避免的在工业的各个方面来实现机械的综合化。采煤机直接用与煤炭的地下开采，是煤炭生产中最主要的机械设备之一。而牵引部是采煤机的重要组成部分，担负着移动采煤机，并使工作机构落煤或进行调动的任务。因此，对采煤机牵引部结构设计是一个应用前景和市场前景都非常好的研究项目。

1.2 设计的内容

查阅MG2X300-W采煤机的原始资料，对其牵引部进行改造，将其液压牵引改造成电牵引采煤机。采煤机的主要技术参数的选择、牵引部传动方案的确定和设计、牵引部传动参数的确定及分配、齿轮的设计和强度的校核、轴的设计和强度校核、辅助液压系统的设计、喷雾冷却系统的设计。

2 传动方案的确定

2.1 传动方案的设计

选择由南阳生产的三相鼠笼异步防爆电动机，型号为YB2-225M-4-55KW，其主要参数如下：

2.2 传动方案的比较及确定

比较以上三个方案：方案一有行星机构传动，简化了传动系统，但筒壳增大了，结构不够紧凑，所以此方案也不宜采用。方案二无惰轮调节中心距，且转速发生变化，横向齿轮大，造成径向负荷增大，使轴承使用寿命缩短。方案三是通过惰轮调节中心，使齿轮结构紧凑，齿轮传动，体积小，效率高，用于大功率的转动装置。

3 传动参数的确定

确定每一根轴的转速n、功率p、转矩T

4 齿轮的设计

4.1 第一轴上齿轮的设计

4.1.1 选精度等级、材料及齿数

（1）选用斜齿圆柱齿轮传动。

（2）根据工作条件，选用7级精度。

（3）选择齿轮材料为40Cr调质处理，硬度为300HBS，小齿轮z1=30，z2=i×z1=3.5×30=105

（4）初选螺旋角？茁=14°。

4.1.2 按齿面接触强度设计

按《机械设计书》式（10-21）试算，即

（1）确定公式内的各计算值

f.由《机械设计书》表10-7选取齿宽系数？准d=1。

g.由《机械设计书》表10-6查得材料弹性影响系数ZE=189.8MPa

h.由《机械设计书》式10-31计算应力循环次数

（2）计算

a.试算小齿轮的分度圆直径d1t，由计算公式得，

b.计算圆周速递

c.計算齿宽b及模数mnt

d.计算纵向重合度

e.计算载荷系数K

已知使用系数KA=1，根据v=5.89m/s，7级精度，由《机械设计书》式中图10-8查得动载系数Kv=1.13，由表10-4查得KHB的值与直齿轮的相同，故KHB=1.42，由《机械设计书》图10-13查得KFB=1.35，由《机械设计书》表10-3查得KH？琢=KF？琢，故动载系数

f.按实际的载荷系数校正所算的分度圆直径，由《机械设计书》式（10-10a）得

g.计算模数mn

4.2 第一轴上齿轮的强度校核

4.2.1 按齿根弯曲强度校核

由《机械设计书》式（10-17）

（1）确定计算参数

a.计算载荷系数

b.根据纵向重合度？着？琢=1.59，从《机械设计书》图10-28查得螺旋角影响系数Y？茁=0.88

c.计算当量齿数

大齿的轮数值大

（2）设计计算

由

则z1=30，则z2=u·z1=30×3.5=105。

4.2.2 几何尺寸计算

（1）计算中心距

将中心距圆整为207mm。

（2）按圆整后的中心距修正螺旋角

（3）计算大小齿轮的分度圆直径

（4）计算齿轮齿宽

圆整后取

5 轴的设计

5.1 第一轴的结构设计

（1）求作用在齿轮上的力因已知低速级小齿轮的分度圆

（2）初步确定轴的最小直径

选取齿轮材料为40Cr，根据相关资料，取A0=112，于是得

5.2 第一轴的强度校核

5.2.1 求轴上的载荷

在确定轴承的支点位置时，应从手册中查取？琢值。对于7315C型轴承，由于手册中查得？琢=29mm

对A点取矩

5.2.2 合成相应应力校核轴的强度

式中：-齿轮在计算截面C上的工作应力，MPa；W-轴的抗弯截面系数W=≈0.1d3mm3，d为截面C处的直径；M-齿轮在计算截面C上的合成弯矩，N·mm；？琢-根据切应力或轴向应力变化性质而定的校正系数，？琢=0.6；由相关资料查得[？滓-1]=70MP，因此，？滓ca<[？滓-1]故安全。

6 结束语

为了完成此设计，我借阅了采煤机设计的相关文献，并就相关内容做了笔记。为我能成功完成设计打下了基础。采煤机的先进程度也是衡量一个国家工业发展程度的重要指标。希望同行们能不断改进采煤机，为我国采煤事业做出一定贡献。

参考文献：

[1]纪名刚.机械设计[M].北京：高等教育出版社，2001.

[2]李晓豁.采掘机械[M].北京：冶金工业出版社，2011.

[3]李昌盛.采煤机[M].北京：煤炭工业出版社，1998.

[4]谢锡纯.矿山机械与设备[M].徐州：中国矿业大学出版社，1995.

[5]王启广.采掘机械的控制[M].徐州：中国矿业大学出版社，1994.endprint