1、中国矿业大学 2008 届本科生毕业设计 第 1 页1 概述全套图纸，加 1538937061.1 刮板输送机的机构与作用刮板输送机是一种有挠性牵引机构的连续输送机械。它的牵引构件是刮板链，承载装置是溜槽。在综采工作面，为了与采煤机、液压支架配合使用，在溜槽的采空区侧设有挡煤板及挡煤板座、导向管（链牵引采煤机用） 、齿条、销轨或埋链（无链牵引采煤机用） 。刮板输送机在综采工作面中起着承载、运煤和采煤机导向以及液压支架推移支承等作用，是整套综采设备的“中坚” ，其性能、可靠程度和寿命是综采工作面正常生产和取得良好技术经济效果的重要保证。1.2 输送机的发展概况自世界上第一台刮板输送机诞生以来，经
2、历了半个多世纪的不断研究、试验、改进，刮板输送机已成为煤矿运输的主要设备。目前世界上生产刮板输送机的国家主要有德国、美国、英国、澳大利亚、日本等。机型从轻型、中型到重型、超重型装机功率已发展到 3700kW。保护形式有：弹性联轴器、限矩型液力耦合器、双速电机、调速型液力耦合器、软启动(CST 可控传动装置、阀控调速型液力耦合器、交流电机变频调速技术三种软启动装置)等等。我国综采机械化的应用始于 20 世纪 70 年代末，经过 20 多年的发展目前我国中、小功率刮板输送机已具备成型技术并有成熟的制造能力，完全能够满足国内市场的需求。大功率刮板输送机通过成套引进国外的装备和技术，成功地进行了国产化
3、研制工作并相继推出了一些产品。从总体水平上看我国刮板输送机发展现状与国外相比还存在一些差中国矿业大学 2008 届本科生毕业设计 第 2 页距，主要表现在：基础研究薄弱。缺少强有力的理论支持，计算少，靠经验取值多，缺乏专门的开发分析软件；受基础工业水平的制约，国产输送机制造质量不稳定。元部件的可靠性还有待提高：大功率刮板输送机的关键部件仍需进口，有待进一步研发并国产化；安全性和可靠性的不稳定。直接制约了煤矿的生产效率，从而不能从根本上降低使用成本；煤矿管理水平落后，资金不足矿工不按操作规程操作等，也间接增加了输送机发生故障的机会从而不能最大限度地发挥设备的设计能力。1.3 国内外刮板输送机的技
4、术特点及趋势1.3.1 先进产煤国家刮板输送机的技术发展一、先进产煤国家刮输送机的技术发展（一）发展重点与代表机型在不断提高工作面单产和效率的总要求下，80 年代初期，主要是对工作面刮板输送机的结构进行改进。如采用双中心链、侧卸机头、封底溜槽和双速电动机，增大溜槽、牵引链条等组件的强度及传动功率等都有效地提高了刮板输送机的运输能力和可靠性。80 年代后期以来，工作面刮板输送机技术发展可概括为“三大（大运量、大运距、大功率） 、二重（重型溜槽、重型链条） 、一新（自动监测等新技术） ”。以德国 DBT 公司制造的MTA4231000 型软起动刮板输送机为例，其装机容量为3750KW，双中心链 2
5、 42 /46mm，溜槽为轧焊结构，溜槽能力可达4500t/h，在美国科罗拉多州塞浦露斯 20 英里矿与朗艾道公司制造的EL3000 型安德森电牵引采煤机配合，于 1997 年 6 月创造月产 990361t 洁净的世界纪录。其它如美国的朗艾道公司、久益公司、德国的哈尔巴赫布朗公司和DBT 公司等，都在 80 年代至 90 年代推出了新型强力工作面刮板输送机。(二 )已达到的主要技术指标进入 80 年代以后，代表工作面刮板输送机技术发展水平的主要指标为：1.大运量70 年代末，工作面刮板输送机运量能力一般小于 1000t/h，80 年代中期达 2000t/h，80 年代末 90 年代初达到 2
6、5003500t/h，目前已出现运量达到4000 t/h 以上的重型刮板输送机。相应的溜槽宽度从 730764mm 增大9801100mm 以上，链上 1m/s 左右提高到 1.31.4m/s 以上，最高链速已达中国矿业大学 2008 届本科生毕业设计 第 3 页1.78m/s 。2.长运距70 年代末期，一般工作面刮板输送机长度不超过 200mm（只有德国在1979 年平均长度达到 223m） ；80 年代逐步增长到 250m 长的采煤工作面刮板输送机平均长度为 244m.目前美、英、德均已有超过 300m 长的采煤工作面和刮板输送机，最长的工作面直径从 2630mm 增大到 3442mm，
7、目前已出现 4652mm 的链子。国外专家研究分析认为，从设备投资、运营成本、掘进通风、维修搬家等因素综合考虑，工作面及刮输送机长度在250 左右时，技术经济指标最为合理。3.大功率70 年代末期，刮板输送机驱动电动机单台功率 Nd200KW，最大装机功率为 2200KW，80 年代初期为（23 ）（250315 ）KW 。目前实际运行的刮板输送机单台电动机最大功率已达到或超过 700KW，减速器传动比 i=1： 40。相应地，对于功率大于 250300KW 电动机的供电电压也从1000V 左右升高到 2300V、3300V、4160V 或 5000V。4.长寿命与高可靠性70 年代，工作面刮
8、板输送机过煤量约为 100 万 t， 80 年代初期为 200 万吨。目前重型刮板输送机整机（大修周期）过煤量已达到 400600 万 t（相当于运行 34 年） ；组件工作寿命，30mm 以上链条为 200300 万 t（相当于运行 12 年） ，链轮为 100150 万 t（约运行 1 年左右） ，减速器设计寿命为1250015000h，接链环的疲劳寿命达到 70000 次以上。1.3.2 我国刮板输送机的技术改进方向1技术先进性。随着科学技术的进步和市场的发展，输送机的国际竞争将越来越激烈，对输送机的设计水平和生产能力要求也越来越高，不仅要求造型科学、配套合理，在技术上不断创新、完善，去
9、适应不断变化着的使用条件，而且关键部件( 如刮板链、减速器、保护装置等)的设计或选用，要求与国际接轨，实现标准化。2性能可靠性。设备的可靠性是进行高效作业的根本保证。井下受场地、灯光等条件的限制，维修条件较差有些高瓦斯矿井基本不具备现场维修的条件，一旦出现故障就会严重影响安全生产。因此，输送机各部分的结构型式、传动方式、使用材料等，不仅要求设计合理，还要建立在实践验证的基础上。中国矿业大学 2008 届本科生毕业设计 第 4 页3设备安全性。安全性是至关重要的环节。是所有设备必须具备的性能，同样也贯穿在输送机的设计、制造、使用过程中。目前国家高度重视煤矿安全生产，引起煤矿井下事故的除了瓦斯爆炸
10、、透水、冒顶等之外设备事故也会引起人员伤亡和财产损失。因此，输送机各部件的防护装置应设计合理、安装完备，在易发生事故的部位尤其要加强防护防止因断链、飞溅、高温等引发人员伤亡事故。4机电液一体化趋势明显。随着实用型新技术的发展，大功率输送机控制系统与保护装置的机电液一体化趋势越来越明显。主要表现为：机头部与机尾部功率分配、顺序启动，电机保护除过流保护、过热保护外增加过压保护，阀控充液型液力耦合器的推广使用。链条张力监控及工况检测和故障诊断等。虽然还有部分技术的实现与应用尚需时日，但输送机机电液一体化的发展趋势不会变。随着当今世界综采技术的发展和设计思路的不断创新、高产高效工作面的相继投产，大功率
11、刮板输送机的研制与开发已势在必行，要加强计算机辅助设计、模拟工况、仿真等技术的应用。对此，应该抓紧机遇一方面提高现有机型的可靠性、安全性，降低事故发生率；另一方面要研制开发国产大功率刮板输送机尽快投入市场，提高与国外同类产品的竞争力，以适应我国煤炭工业迅猛发展的需要。1.4 刮板输送机类型及组成刮板输送机的类型很多，可按刮板链型式、卸载方式、中部槽结构、采煤机牵引方式、电动机类型、承载重类型、整机适用条件分类。按刮板链型式分为中单链型刮板输送机、边双链型刮板输送机、中双链型刮板输送机、准边双链型刮板输送机。按卸载方式分为端卸式刮板输送机、侧卸式刮板输送机、直弯式刮板输送机、交叉侧卸式刮板输送机
12、，现在重型、超重型刮板输送机多用于交叉侧卸式刮板输送机。按中部槽结构分为开底式刮板输送机、封底式刮板输送机、分体中部槽刮板输送机、整体焊接中部槽刮板输送机、框架式中部槽刮板输送机、铸造式中部槽刮板输送机。按采煤机牵引方式分为有链牵引采煤机用的刮板输送机和无链牵引采煤机用的刮板输送机。按电动机类型分为单速电动机刮板输送机和双速电动机刮板输送机。按承重类型分为轻型刮板输送机、中型刮板输送机、重型刮板输送机、超重型刮板输送机。按整机适用条件分为缓倾斜中厚煤层刮板输送机、缓倾斜薄煤层刮板输送机、缓倾斜厚煤层大采高刮板中国矿业大学 2008 届本科生毕业设计 第 5 页输送机、缓倾斜三软煤层刮板输送机、
13、中厚煤层大倾角刮板输送机、急倾斜厚煤层水平分段放顶煤及“三下”综采刮板输送机。1.5 刮板输送机总体方案的确定采用单速电机驱动，机头双传动装置、机尾单传动装置，交叉侧卸机头，液压锁伸缩机尾，1750mm 长铸焊封底中部槽，147mm 节距整体锻造销轨，48152mm 紧凑型中双链，48152mm 链轮组件，4000KN 中部哑铃联接。是比较理想的更新换代机型。1.5.1适用范围SGZ1000/3000 型刮板输送机适用于缓倾斜中厚煤层，长壁式回采工作面输送煤炭。本机与滚筒采煤机、液压支架、转载机、破碎机、工作面运输巷可伸缩带式输送机及电控装置相配套，实现综合机械化采煤。1.5.2主要技术参数主
14、要技术参数及配套设备：1.出厂长度-400m2.输送量-3000t/h3.装机功率-31000KW4.电动机（1）型号-YBSS2-1000（2）额定功率-1000KW（3）额定电压-3300V（4）冷却方式- 水冷5.中部槽（1）规格（长内宽高）-1750 1000372（2）结构形式- 铸焊封底（3）联接方式- 哑铃销（4）联接强度-4000KN6.刮板链（1）型式-矿用高强度圆环链（中双链）（2）规格-48152 紧凑链（3）链中心距-280mm（4）刮板间距-6152mm7.卸载方式-交叉侧卸8.紧链方式-液压马达紧链、液压伸缩机尾辅助紧链中国矿业大学 2008 届本科生毕业设计 第
15、6 页1.5.3 整机主要部分输送机的组成，输送机主要由机头传动部、机尾传动部、中部槽、变线槽、电缆槽、刮板链、液压张紧装置、伸缩机尾控制装置、减速器综合监控系统及工具等组成1.5.4 输送机的传动系统及组成输送机的传动系统包括单速电动机、阀控充液式液力偶合器，液压张紧装置、减速器等，单速电动机通过阀控充液式液力偶合器将动力传递给减速器输入轴；再由减速器输出轴传递给链轮组件；链轮驱动封闭的刮板链按需要的方向运行，完成输送煤炭的任务。输送机主要零部件的结构特点及作用。（1）机头传动部机头传动部与机尾部为输送机的驱动装置。机头传动部主要由机头架、齿轮联轴器、联接垫架、传动装置、链轮组件、拨链器、舌
16、板组件等组成。其中传动装置有平行布置和垂直布置各一个，并可根据工作面的实际情况分别安装在机头架的两侧。1）机头架该机所采用的机头架为交叉侧卸式，是用来安装、支撑传动装置、链轮组件、舌板组件、拨链器等部件的架体；两侧均安装传动装置。中板组件及下中板等形成了输送机与转载机相互独立的刮板链运行轨道。机头架为左、右对称结构，以适应左、右工作面的互换。机头架上面设有可拆卸的机头盖板，前端设有可拆卸的前端板。在机头盖板、端面板上所设的孔是用来联接犁煤板、转载机尾过渡挡板的。在前端板上设盖板，以观察链轮与链条的运行状况。2）机头传动装置平行布置的传动装置，减速器由自己设计，抚顺 YBSS21000 型电动机
17、、福伊特阀控高速型液力偶合器 562DTPKWL2，液压张紧装置等组成。垂直布置的传动装置主要由德国 PW 公司的 PSPL65Z/B 型减速器、抚顺 YBSS21000 型电动机、562DTPKWL 阀控充液式液力偶合器等组成。3）机头链轮组件链轮组件安装于机头架上，链轮组件采用从机头架一侧穿入的安装方法。链轮组件为双伸结构，两侧均通过齿轮联轴器和传动装置联接。链轮组件采用远程注油方式，润滑油为 GB59031995 工业闭式齿轮油 LCKD等品 460，油箱注满为止，每季更换润滑油一次。拆卸链轮组件可中国矿业大学 2008 届本科生毕业设计 第 7 页在不拆传动装置的情况下进行。七齿链轮与
18、渐开线内花键孔滚筒焊接，构成链轮轴。链轮由优质合金钢锻造而成，齿形部分经电解加工成型，链窝及齿形表面经淬火处理。滚筒上的内花键用来与减速器输出轴联接。链轮轴上的轴承、轴承座、套及密封装置为对称布置。在传动部一侧安装右透盖、右端盖和一组浮封环，在另一侧安装左透盖和左端盖。4）拨链器安装拨链器时拨叉插入链轮齿的沟槽内，由舌板组件将其固定在安装位置，当需要更换拨链器时，拆卸舌板组件，即可更换。拨链器的作用是：使刮板链的链条与链轮能顺利的啮合和分离，当链轮组件与啮合的圆环链脱开时，防止链环卡在链轮沟槽内而不能在正常分离点脱开。5）转载机尾本输送机为交叉侧卸式，故转载机尾安装于输送机机头架上。转载机尾包
19、括机尾架、链轮组件、舌板组件、盖板组件、端板、卡板、销轴等。机尾架是支撑链轮组件的架体。将转载机机尾架上的联接耳插入输送机机头架的槽内，并通过圆柱销将转载机尾和输送机机头架联为一体。（3）机尾传动部主要由机尾传动装置、伸缩机尾架、伸缩油缸、链轮组件、舌板组件、拨链器和机尾左、右油缸护罩等组成。1）传动装置机尾传动部为平行布置，机尾传动部中除机尾架、减速器、左、右压链块、联接垫板、盖板外，其余零部件均与机头传动部相同。2）机尾架机尾架由左、右侧板、中板组件等焊接而成。机尾架上用于安装链轮组件、舌板、拨链器以及和过渡槽联接的结构与机头架相同。3）伸缩机尾架、机尾伸缩液压控制系统伸缩机尾架由固定架体
20、和活动机架组成，活动架体主要用来安装、支撑传动装置、链轮组件、舌板、拨链器等部件，固定架体、活动机架通过伸缩油缸联为一体。伸缩油缸工作的作用是使机尾架活动机架伸出或缩回。操纵机尾伸缩液压控制系统使伸缩油缸动作以实现机尾架活动机架的伸出或缩回，配合液压张紧装置完成输送机刮板链的张紧。伸缩机尾辅助紧链可有效地减少输送机紧链次数，工作过程：当输送中国矿业大学 2008 届本科生毕业设计 第 8 页机刮板链松驰时，操纵机尾伸缩液压控制系统将伸缩油缸缸体伸出（机尾架活动机架伸出） ，液压锁自动锁定，完成伸缩机尾的伸出动作；当油缸行程达到时或机尾架活动机架需要缩回时，操纵液控系统将伸缩油缸缸体缩回（伸缩机
21、尾活动架体缩回） ，操纵输送机液压张紧装置及阻链器等，张紧输送机刮板链。4）机尾左、右油缸护罩机尾左、右油缸护罩用于井下输送机运行时保护油缸及和油缸相联接的接头和高压软管等。5）机尾链轮组件链轮组件安装于机尾架上，结构等和机头链轮组件一样。（4）中部槽、变线槽（抬高槽）本输送机采用铸焊封底式溜槽，槽间采用锻造哑铃销联接。本输送机机头部分、机尾部分各设有 4 节抬高变线槽，保证输送机的卸载高度及采煤机的卧底量，便于采煤机自开缺口、沿工作面顺利落煤。（5）刮板链输送机刮板链为 48152 紧凑型中双链；刮板通过螺栓固定在圆环链的平环上；链段之间用接链环联接，接链环必须远离刮板。刮板链出厂发货时除整
22、条圆环链外，还带 3、5、7、9 环长的链条，用以调节输送机整链的长度。圆环链出厂时经过严格的配对，安装时必须配对组件，不得混装。2 传动部的设计及计算刮板输送机是综采工作面中工况条件恶劣、负载状况复杂的关键运输设备。由于难起动，负载变化剧烈，多机驱动中各电机负载分配失衡和负载振荡等问题，造成刮板输送机传动系统和链条组件中应力过大，受冲击厉害使溜槽磨损严重甚至电机烧毁损坏，直接影响刮板输送机的可靠性及寿命。驱动装置是刮板输送机的心脏，其性能的好坏和功能的完善程度与刮板输送机整机的运行品质、可靠性和寿命密切相关。我国综采工作面刮板输送机自 70 年代中期开发以来，取得了长足的进步，其驱动装置从性
23、能和可靠性等各方面都有了大幅度的提高。80 年代后期，我国成功地开发研制了双速电机驱动装置，有效地解决了刮板输送机难起动的问题，降低了链条、链轮及溜槽的磨损，延长了刮板输送机的使用寿命。但是，与国外先进水平相比，还存在着很大差距。近十年来，国外各先进的采煤国家，为适应国际市场的需要，不断加大刮板输送机的功率，改进驱动技术，完中国矿业大学 2008 届本科生毕业设计 第 9 页善了双速电机驱动装置，并开始采用可控软起动技术，使刮板输送机的输送能力不断增加，技术性能日趋完善，可靠性及寿命大幅度提高。鉴于国产刮板输送机驱动装置技术性能还比较落后，功能还不够完善，严重制约着我国刮板输送机整机性能的提高
24、。因此。结合我国国情和需要，找出差距，充分吸收、借鉴国外先进技术，尽快完善现有技机研究开发中的重要任务。2.1 电动机的选择设计要求传动部功率为 31000KW，根据矿井电机的具体工作环境情况，电机必须具有防爆和电火花的安全性，以保证在有爆炸危险的含煤尘和瓦斯的空气中绝对安全，而且电机工作要可靠，启动转矩大，过载能力强，效率高。所以选择由抚顺厂生产的三相异步防爆电动机，型号为YBSS2-1000 ；其主要参数如下：额定功率：1000KW ；额定电压：3300V；额定转速：1475r/min；满载效率：0.920；绝缘等级： H；满载功率因数：0.85；接线方式：Y；质量： 1380KG；冷却方
25、式：外壳水冷该电动机输出轴连接阀控充液式力偶合器将动力传递给减速器输入轴；再由减速器输出轴传递给链轮组件。2.2 总传动比及传动比的分配2.2.1 刮板输送机的选型计算1.刮板输送机输送能力，按连续运行方式进行计算，其公式为 )/(360htVFQ式中： 货载最大横断面积， 2m5.21372.0hbF中国矿业大学 2008 届本科生毕业设计 第 10 页23.05212tgtbF货载在溜槽中的动堆积角，对原煤 30货载的装满系数，9.6.货载的散集容重，对原煤 .18503mt刮板输送机链速，smsFQ/8.1905.6.03602.估算减速器的输出转速已知 、sm/8.1342.8.2DR
26、、60输 出 转 速nwcossw式中： 链轮节圆的半径；R链轮旋转的角速度；相遇点轮齿的圆周速度；水平线的夹角；v链条水平运动的瞬时速度。角的大小等于相遇点轮齿的半径与链轮纵轴线的夹角，这个夹角随链轮的旋转而变化，从相遇点刚开始啮合时的 逐渐减小到 0，再逐渐增2a加到 。链轮继续旋转，另一个轮齿在相遇点与链轮条啮合，链条的速2a度就随这个新的相遇点轮齿的运动而变化。据此，式中 的变化范围为2a式中： 为一个链节所对应的链轮圆心角。a中国矿业大学 2008 届本科生毕业设计 第 11 页链速的变化范围为：Rwva2cos故 min52rn输 出 转 速3.减速器的选用设计本传动部所用的减速器
27、为圆锥圆柱行星轮减速器，这种传动装置承载能力大，结构紧凑，体积小，重量轻，传动比大，效率高，传动平稳，噪音小，便于实现大功率传动，亦利于运输巷道布置及工作面端头顶板维护，且易于实现工作面刮板输送机机头架与运输巷转载机整体快速推移。2.2.2 总传动比的确定滚筒上截齿的切线速度，称为截割速度，它可由滚筒的转速和直径计算而得，为了减少滚筒截割产生的细煤和粉尘，增大块煤率，滚筒的转速出现低速化的趋势。滚筒转速对滚筒截割和装载过程影响都很大；但对粉尘生成和截齿使用寿命影响较大的是截割速度而不是滚筒转速。总传动比 总i 36.285147链niA电动机满载转速 r/min链轮转速 r/min链2.2.3
28、 传动比的分配在进行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。多级传动系统传动比的确定有如下原则：1.各级传动的传动比一般应在常用值范围内，不应超过所允许的最大值，以符合其传动形式的工作特点，使减速器获得最小外形。2.各级传动间应做到尺寸协调、结构匀称；各传动件彼此间不应发生干涉碰撞；所有传动零件应便于安装。3.使各级传动的承载能力接近相等，即要达到等强度。4.使各级传动中的大齿轮进入油中的深度大致相等，从而使润滑比较方便。由于刮板运输机在工作过程中常有过载和冲击载荷，维修比较困难，中国矿业大学
29、2008 届本科生毕业设计 第 12 页空间限制又比较严格，故对行星齿轮减速装置提出了很高要求。因此，这里先确定行星减速机构的传动比。设计采用 NGW 型行星减速装置，其工作原理如下图所示（图 2.1）：a 太阳轮 b 内齿圈 c 行星轮 x 行星架图 2.1 NGW 型行星机构该行星齿轮传动机构主要由太阳轮 a、内齿圈 b、行星轮 c、行星架 x等组成。传动时，内齿圈 b 固定不动，太阳轮 a 为主动轮，行星架 x 上的行星轮 c 绕自身的轴线 oxox 转动，从而驱动行星架 X 回转，实现减速。运转中，轴线 oxox 是转动的。这种型号的行星减速装置，效率高、体积小、重量轻、结构简单、制造
30、方便、传动功率范围大，可用于各种工作条件。因此，它用在采煤机截割部最后一级减速是合适的，该型号行星传动减速机构的使用效率为0.970.99,传动比一般为 2.113.7。如图 2.3，当内齿圈 b 固定，以太阳轮a 为主动件，行星架 c 为从动件时，传动比的推荐值为 2.79。所以这里先定行星减速机构传动比：57.3baci则其他两级减速机构总传动比：94.7.628bacAi根据前述多级减速齿轮的传动比分配原则及齿轮不发生根切的最小齿数为 17 为依据，另参考刮板运输机传动部各齿轮齿数分配原则，初定齿数及各级传动比为： 3.21i45中国矿业大学 2008 届本科生毕业设计 第 13 页57
31、.3i2.3 传动部传动计算2.3.1 各级传动转速、功率、转矩各轴转速计算：从电动机出来，各轴依次命名为、轴。第一轴的转速 min14751rin第二轴的转速 i3.6.212i第三轴的转速 in8.54.23 rin各轴功率计算：第一轴的功率 KwP2.970.01211 第二轴的转速 68313第三轴的转速 .4.21式中 联轴器效率 =0.9812闭式圆柱齿轮效率 =0.972 2滚动轴承 =0.9933各轴扭矩计算:第一轴的功率 mNnPT63.281475.9095011第二轴的转速 .4.322中国矿业大学 2008 届本科生毕业设计 第 14 页第三轴的转速 mNnPT7.45
32、968.195033将上述计算结果列入下表（表 2.1）：轴号 输出功率 P（kW） 转速 n(r/min) 输出转矩 T/(Nm) 传动比轴 970.2 1475 6281.63 2.3轴 931.68 641.3 13874.23轴 894.69 185.88 45966.7 3.452.3.2 传动部圆锥齿轮设计计算具体设计参数及结果见下表，介绍齿轮传动部分的设计方法和步骤。设计项目及说明 结果a、高速级直齿锥齿轮传动设计已知参数： 、 KwP2.9701min/1475rn、 、mNT63.281 3i3.62已知：两锥齿轮轴交角 ，小齿轮悬臂布置，大齿轮两端支承，长期工作，闭式锥齿轮
33、传动，先按接触疲劳强度计算，再按接触疲劳强度和抗弯强度校核计算。i、接触强度估算：（1）选材料、热处理方法、定精度等级。大、小齿轮均采用 20CrMnMo，合金渗碳钢，采用渗碳淬火，低温回火，由图查得， ，MpaH150lim；采用 6 级精度，即：6CGB11365,MpaF380lim齿面粗糙度 ,R8.021paH13509.limKwP2.9701min/45rNT63.81i/2rnMpaH150limF38lipaH1350中国矿业大学 2008 届本科生毕业设计 第 15 页应力循环次数 NhjLn601=6014751(335020)=1.8585109 次=1.8585109
34、 次1Ni22=1.8585109/4.5=4.13108 次=4.13108 次2Ni33=4.13108/2.74=1.507108 次式中：齿轮转速,nmin/r齿轮每转一圈时同一齿面的啮合次数j齿轮的工作寿命,hhL（2）初步估算选用直齿圆锥齿轮，按接触强度进行初步设计，即 3 22211 5.0965HRuKTd载荷系数 得 .=1.858109 次1N=4.13108 次2N=1.507108 次35.1K中国矿业大学 2008 届本科生毕业设计 第 16 页齿数比 u 3.26417521ni齿宽系数 取R3.0R材料配对系数 mC估算大端分度圆直径 muKTdHR45.2013
35、500513628.965223 2211（3）主要几何尺寸计算齿数 ， 取1Z2197.43.22uZ实际齿数比 .19分锥角 356.24arctnarct21 Z.69.302大端模数 m7.10945.1Zd按标准取 2分度圆直径 1,dmmZ2819.0R1mCmd45.20191Z圆整成整数 42356.214m12d8152中国矿业大学 2008 届本科生毕业设计 第 17 页mmZd528412变位系数 x0ttx01x齿宽中点分度圆直径mdRm 8.935.01285.0142外锥矩 356.2sin8sin11dm562.87中锥距 R)35.01(562.87).01(
36、Rm2437齿宽 bmR2687.4.375.0大端齿顶高 21,hmx2大端齿根高 21,fhmxf 151 f2大端齿顶圆直径: 21,d356.2cos8cos1hdmd8.19342mR562.87mR24.37圆整为b8mh12mhf15f2mda035.21中国矿业大学 2008 届本科生毕业设计 第 18 页m035.2 64.cos128cos2hd14.7齿根角 2,f986.25.871arctnarct11Rhff 96.21ff齿顶角 ,a8.21fa96f顶锥角 21,a3416.298.35.a 06422a根锥角 1,f369.28.35.ff 546422ff冠
37、顶距 1,kA36.2sin158sin21hdkm4.594.i2i212Ak83.0安装距，考虑齿轮结构情况，以及轮冠距 H 的mda514.372986.21ff986.21a3416.21a09369.201f584f mAk248.591k3.02中国矿业大学 2008 届本科生毕业设计 第 19 页测量方便，取mA248.719352轮冠距 ，1H2mAK15248.9.7411 038522大端分度圆齿厚 21,SmxmSt 8496.1tan2111 8496.大端分度圆弦齿厚 21,S2211 8649.849.6dSm8. 222 58649.1849.6dS845.1大端
38、分度圆弦齿高 21,h84356.cos96.4cos121 dShm357.52846.cos9.24cos22 dShmA248.719352mH1502mS8496.12mS82.1S8456.12mh357.12h067.12中国矿业大学 2008 届本科生毕业设计 第 20 页m067.12当量齿数 ，1vZ2cosv22当量齿轮分度圆直径 ,1vd2mdmv 0968.cos15322齿宽中点齿顶高 ,1amhbham7309. 986.2tan7tn1aa. .t12t22 当量齿轮顶圆直径 ,1vad2mhdmva586.3021a472齿宽中点模数 mmRm 2.1056.2
39、87.1当量齿轮基圆直径 ,vbdadvb3.19cos182062啮合线长度 vag21vZmdv0968.2153mham7309.1a.2mdva586.3014722.10mdvb361.981202中国矿业大学 2008 届本科生毕业设计 第 21 页madddg vvbavbava4902. 697.2)8.4051.7(sin 0852.13.).63.1.198520( sin).221221 端面重合度 va6.120cos.1049cosgmvva（4）校核接触强度强度条件 H计算接触应力 HVAeHmtkEH KubdFZ121式中：(查图 8-3-36) 4.2H（查图
40、 8-3-34）MPaZE8.19（查图 8-3-13）0（查图 8-3-13）（见表 8-3-102）85.kZNdTFmt 9.64825.1932021（见表 8-3-102）mgva4902.6.1va4.2ZMPaE8.190Z85.kNFmt9642beH95.731AK中国矿业大学 2008 届本科生毕业设计 第 22 页(见表 8-3-102)mbeH95.738.05.（查表 8-3-31）1AK（见表 8-3-103）Nv式中：219.013.27.48.21uVZmt)/9.06(1smndVmt 23.01.057.9.6481)()312VeHtAapCbFKyf此式
41、中： （查表 8-3-112）mfpt(查图 8-3-35)6.1ay（见表 8-3-103）)4NC57.012V3则 05.1.9.VK87251H（见表 8-3-102 和 8-3-104）219.0N23.0Kmfpt16.ay)(4NC57.012V3.VK8751H中国矿业大学 2008 届本科生毕业设计 第 23 页1HK则 MPaKubdFZHVAeHmtkEH72.106 1875.013.95.83451 122 许用接触应力 RVLXHZSminl式中：（查图 8-3-23）1XZ（选 100 号轮油，运动黏度975.0L，查图 8-3-19）smV/240（查图 8-3
42、-20）48.VZ（查图 8-3-21）061（查表 8-3-102）minHS则MPaZSRVLXH148068.194.75.0minl结论： ，满足接触强度H（5）齿根弯曲强度校核强度条件 FMPa72.1061XZ975.0L948.0VZ61minHSMPaH148中国矿业大学 2008 届本科生毕业设计 第 24 页计算齿根应力 KsaFmnetFaVAF YbK式中：（见表 8-3-102）875.1FP（见表 8-3-105）aK（见表 8-9.3.0.beF3-102）（查图 8-3-37）16.2,85.1FaFaY（查图 8-3-38）96ss（查图 8-3-39）7.0
43、（查图 8-3-14）1Y（查图 8-3-106）K9.)35.01(2)5.0( Rmn则 67.28.9.736418.31FMPa9.52 MPaYsaFF 0.4562.18.5211 许用接触应力 XtRretFstYS1minl式中：MPaF380li875.1FPKa9.3eFb8521aY6.F9.,21sasa7.0Y1K.mnPaF9.5281064PaF380lim4.1liS中国矿业大学 2008 届本科生毕业设计 第 25 页（见表 8-3-106）4.1limFS（见表 8-3-106）2TY06.1re（查图 8-3-26）TRr（查图 8-3-24）XY则：MP
44、aYSXtRretFst18.5402.9301minl结论： ，满足齿根弯曲强FF2,度。2STY06.1reTRrXYMPaX18.542.3.3 传动部圆柱齿轮设计计算具体设计参数及结果见下表，介绍齿轮传动部分的设计方法和步骤。设计项目及说明 结果已知参数如下： 45.32i KWP68.9312mn/3.6412rn（1）选择齿轮材料,确定 和 及精度limHliF等级参考表 8-3-24 和表 8-3-25 选择两齿轮材料：大、小齿轮均采用 18Cr2Ni4WA，渗碳淬火 ,精度等级为 6 级。（2）按齿面接触强度设计计算45.32iKP6891min/.2rn中国矿业大学 2008
45、 届本科生毕业设计 第 26 页确定齿轮传动精度等级，按302.1. nPVt估取圆周速度smt /4.93618.93.6410. 小轮分度圆直径，由式得:321 )(uKTZddH齿宽系数 查表 6.9 按齿轮相对轴承为非d对称布置，取 =0.6（硬齿面）小轮齿数 在推荐值 2040 中选取=271Z大轮齿数 , 2 15.93274.12Zi齿数比 u8传动比误差 误差在 5%07.45.38.u 范围内，合适小轮转矩 ,得2TmN1387420.6.93105.62载荷系数 , KKVA使用系数 ，查表 6-3，得 A动载荷系数 ，由推荐值 1.051.4，得初值Vin/4.9rVt=0.6d271Z圆整 94mNT138742021A中国矿业大学 2008 届本科生毕业设计 第 27 页2.1VK齿向载荷分布系数 ，由推荐值 1.01.2，K得 .齿向载荷分布系数 ，由推荐值 1.01.2，得 1.K载荷系
