摘 要
采煤机是煤矿生产中的移动设备，是综合机械化采煤配套设备之一。随着采煤机械化程度的提高，对采煤机的设计研究越来越深入，尤其是电牵引采煤机的研制。摇臂是滚筒采煤机的重要组成部分。它的结构设计优劣直接关系着采煤机的采高适应性和采煤机滚筒的转速及载荷要求。本文是针对横式布置滚筒采煤机摇臂进行设计。具体的设计内容包括：摇臂结构设计方案的拟订、齿轮传动比分配、圆柱齿轮的设计及校核、行星齿轮的设计及校核、输入轴结构设计及强度校核以及轴承选择和寿命计算、润滑与密封形式的确定。所设计的摇臂满足采煤机整体的设计要求。
关键词 滚筒式采煤机 摇臂 设计
I
Abstract
Shearer is a coal production of mobile devices and one of integrated mechanized mining equipment．With the mechanization of coal mining improved and the design research of shearer increasingly，especially electro-haulage traction shearer development shearer rocker is an important component．Its merits of the structural design is directly related to the adoption of high Shearer，the shearer drum speed and load requirements．This paper aims to cross-layout Rocker layout design．The specific design elements include: rocker structure design for the preparation，distribution gear transmission ratio，gear design and check，the planetary gear design and check，inputting shaft structure design and strength check of choice and bearing life calculation，lubrication and seal the forms identified．Rocker designed to meet shearer overall design requirements．
Key words Drum shearer Rocker Design
II
目 录
摘 要 ....................................................... I Abstract ................................................... II
第1章 绪 论 ................................................ 1
1.1 问题的提出 ..................................................................................... 1 1.2 设计的目的及意义 ......................................................................... 1 1.3 采煤机的发展趋势 ......................................................................... 2
1.3.1 国外采煤机械的发展趋势 .................................................. 2 1.3.2 电牵引采煤机发展情况 ...................................................... 3 1.4 采煤机摇臂结构形式的发展现状 ................................................. 5 第2章 MG200-WD型采煤机摇臂总体方案设计 .................... 8
2.1 结构设计方案的拟定 ..................................................................... 8 2.2 结构设计方案的确定 ..................................................................... 9 第3章 摇臂齿轮传动系统设计 ................................ 10
3.1 原始数据 ....................................................................................... 10 3.2 齿轮传动系统传动比分配 ........................................................... 10 3.3 直齿圆柱齿轮的设计及校核 ....................................................... 10
3.3.1 材料的选择 ........................................................................ 10 3.3.2 直齿圆柱齿轮的设计计算 ................................................ 11 3.4 行星齿轮的设计及校核 ............................................................... 17
3.4.1 配齿计算 ............................................................................ 17 3.4.2初步计算齿轮主要参数 ..................................................... 18 3.4.3 齿轮变位计算 .................................................................... 19 3.3.4 几何尺寸计算 .................................................................... 22 3.4.5 重合度计算 ........................................................................ 22 3.4.6 齿面疲劳强度校核 ............................................................ 22 3.5 滚筒尺寸的校核 ........................................................................... 29 第4章 轴的结构设计校核及轴承寿命的计算 .................... 31
4.1 输入轴的结构设计 ....................................................................... 31
4.1.1 按转矩初步估算轴的直径 ................................................ 31 4.1.2 轴的各部尺寸确定 ............................................................ 31
III
4.2 轴的校核 ....................................................................................... 32
4.2.1 轴的受力分析 .................................................................... 32 4.2.2 轴的强度校核 .................................................................... 34 4.3 轴承的寿命校核 ........................................................................... 35 第5章 采煤机的润滑、密封及降温 ............................ 36
5.1 采煤机的润滑 ............................................................................... 36 5.2 采煤机的泄露及密封形式的选择 ............................................... 36 5.3 采煤机截割部温升过高现象及解决方法 ................................... 37 结 论 ...................................................... 39 致 谢 ...................................................... 40 参考文献 ................................................... 41 附录 1 ..................................................... 43 附录 2 ..................................................... 50
IV
第1章 绪 论
1.1 问题的提出
现代采煤机都采用螺旋滚筒，兼有破煤和装煤两种功能。滚筒安装在机械传动装置的输出轴上，机械传动装置把动力传递给螺旋滚筒。滚筒采煤机还需具有随时调整滚筒截割高度（又称调高）的功能，以适应煤层厚度的变化及底板的起伏，这是通过摇臂来完成的。摇臂是采煤机的重要组成部分，从最初的截割部与摇臂作为一个整体进行调高到后来的两者分开摇臂也随着采煤机的发展不断的进化。本文就是要设计一种采煤机的摇臂，采用电动机轴与滚筒轴平行布置，电动机放置在固定箱中使摇臂调高时轴所承受的力减小，使摇臂的占地面积减小重量减轻。可通过增加惰轮来增加摇臂的长度来达到调高的目的。电动机单独放置便于维修，各机械传动系统各自独立。
1.2 设计的目的及意义
早期的滚筒采煤机主要存在两个问题：
⑴截煤滚筒的安装高度不能再使用中调整（即所谓的固定滚筒）对煤层厚度及变化的适应性能差。
⑵截煤滚筒的装煤效果不佳（即所谓的圆形滚筒），限制了采煤机生产率的提高。
上述情况的发生会导致采煤机的采高适应性不好或影响采煤机滚筒的转速及载荷要求。因此若使采煤机有高的生产效率，必须使滚筒采煤机摇臂结构更加合理。
我国经济发展对煤炭的需求量逐年增加，良好的采煤设备对于提高煤炭的生产率起到非常关键的作用。目前，煤矿生产的安全性要求日益受到国家安全生产管理局的重视。因此，大力发展“综采设备”是当前和今后的主流。设计和生产经济合理的滚筒采煤机不但保证煤炭生产率，而且保证安全生产的重要方面。设计的目的是通过设计熟悉采煤机摇臂的结构，掌握采煤机摇臂的设计规律，更好地为煤炭生产服务。中厚煤层的煤炭储量占80%，设计和生产中厚煤层的采煤机很有现实意义。
此次设计意义是：
⑴中型功率采煤机机动性能较好，便于中厚煤层的开采。 ⑵这种采煤机摇臂结构简单，减少了它的尺寸。
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