1、 中國礦業大學2010屆本科生畢業設計 第86頁1. 前言1.1. 在我國發展連續采煤機的必要性及其所具有的特點1) 在我國發展連續采煤機的必要性在我國的一些城市和村鎮建筑物下、鐵路下、水體下貯藏的煤量很大，據統計,僅生產礦井“三下”壓煤量就已達到 137.9 億噸，其中建筑物下壓煤約 87.7 億噸，占“三下”壓煤量的 60左右，可供28個年產量 500 萬噸的大型礦井開采 100 年。“三下”壓煤問題造成回采工作面接續緊張、 縮短礦區生產服務的年限，使礦區過早的就進入到衰老報廢期，這樣不但對國家造成極大浪費， 還必將對整個社會的可持續發展 產生很大的影響。 除“三下”壓煤外，在礦井中還存在

2、許多不規則的塊段以及殘采區，而這樣的煤層區不能采用正規的長壁綜采進行開采，包括在正規綜采工作面回采后局部留下的一些不規則 區段，位于礦井邊界以及斷層等地方所構造的附近煤炭。隨著礦區開采的不斷進行，煤炭資源總量和適于長壁開采的儲量比例在不斷的減少。利用連續采煤機配套運輸設備的短壁機械化開采技術來解決“三下”采煤和邊角煤回采問題是一條很好的技術途徑，因此，在我國煤礦中具有很廣泛的應用前景，這必將產生極大的經濟和社會效益。2) 連續采煤機特點a) 連續采煤機是集截割、裝運和行走于一體的大型連續采掘一體設備,用于長壁工作面煤巷快速掘進和短壁工作面煤層的機械化開采。b) 連續采煤機主要由截割機構、裝運機

3、構、履帶行走機構、液壓系統、電控系統、除塵系統及安全保護裝置組成。 c) 連續采煤機采掘合一，既可用于長壁 工作面煤巷快速掘進又可用于短壁工作面煤 層的機械化開采，一機多用，投資少，效率高。d) 連續采煤機及配套設備行走自如、能 快速移動，采煤工作面布置機動靈活，適用于“三下”開采和不適宜布置長壁綜采面的區域 回采。1.2. 國內外連續采煤機使用狀況 1) 國內連續采煤機的使用主要分為兩個階段。(1) 上世紀 80 年代,我國先后引進了 30 多 套連續采煤機進行了試驗。大同礦務局大斗 溝煤礦使用 JOY12CM-9B 型連續采煤機曾 創造了月進 2187m 單巷掘進的全國記錄；山 西雁北馬口

4、礦使用連續采煤機在小窖破壞區 回收煤柱，當時年產達到 7 萬噸；山西大同市姜家灣煤礦使用 JOY12CM-9B 型連續采煤 機采煤，最高月產達 2.67 萬噸。由于沒有考 慮設備的成套性，雖然連續采煤機體現了采 掘合一、機動靈活的特點，但大多數設備使用 效果不好,逐漸退役。(2) 1995 年起，神東礦區應用連續采煤機 及配套設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采煤 機短壁機械化開采模式，實現了煤巷快速掘 進，工作面落煤、運輸及回收煤柱等各工序的 機械化作業，為不適合長壁機械化開采的煤 礦提供了一種安全、高效的采煤技術。2002年 神東礦區上灣礦連續采煤機短壁化

5、開采工作 面年產達220 萬噸，現僅神東礦區在用連續采 煤機臺數 30 多臺。2) 國外連續采煤機使用狀況 連續采煤機短壁機械化開采技術于1948年首先在美國應用。在美國，采用連續采機短壁機械化采煤法的產量一直在井工采煤中領先,20世紀80年代中期占井下產量的 70 以上。近年來,隨著高產高效綜采技術的發展， 短壁機械化開采的產量有所下降，但 1999 年 美國采用短壁機械化采煤采出的煤量為 2.2 億噸，仍占井下煤產量的 53。目前,除美國 外還有澳大利亞、南非、印度及加拿大等國廣泛采用連續采煤機短壁機械化采煤,取得了較 好的經濟效益。1.3. 國內外連續采煤機技術現狀及發展趨勢分析1) 國

6、外連續采煤機技術現狀目前,美國為世界上連續采煤機研制水平最高的國家,連續采煤機的發展已有數十年的 歷史, 擁有 12CM15 、12CM18 、12CM27 等 眾多適用于中厚煤層的機型,機器均為全遙控 控制，技術水平成熟。但是現有機型主要用于 煤層埋深較淺,頂底板穩定,傾角小于 10°的 中厚煤層,尚不能適應我國大多數的煤層賦存條件。我國連續采煤機的研制尚處于起步階段，已取得了一定的研究成果，石家莊煤礦機械有限責任公司、三一重裝、太原煤科院均已有適用于中厚煤層的產品投入市場。2) 連續采煤機發展趨勢分析連續采煤機目前主要用于煤層埋深較淺, 頂底板穩定,傾角小于 10°的中

7、厚煤層，尚不能適應我國大多數的煤層賦存條件。今后,連續采煤機必然要適應大多數煤層實際條件,并 朝著掘、錨、采一體,集中控制、程序控制的方向發展。 (1) 發展新的連續采煤機品種以適應薄煤層和大傾角煤層。(2) 加大整機功率,研制高強度截割滾筒以 適應半煤巖煤層。(3) 改進整機結構,便于解體及組裝,以適 應煤層埋深較深的豎井下井運輸。(4) 增加錨護功能, 向掘、錨、采一體發 展, 以適應頂、底板不穩定的煤層。(5) 集中控制、程序控制、故障診斷，朝 著自動化方向發展。3) 連續采煤機在我國的應用前景與意義目前, 我國連續采煤機的應用還不夠廣泛,這其中的原因除原有國外連續采煤機不煤機短壁機械化

8、開采是現有的“三下”采煤和邊角煤回采技術中最先進、最高效的一種開采技術。隨著國家能源的日趨緊張，只要有“三下”煤層和邊角煤，就有連 續采煤機的用武之地。而龐大的“三下”壓煤 量和大量的殘采及邊角煤必然要開采, 因此連續采煤機在我國的應用前景將非常廣泛且具有極大的經濟效益和社會效益。1.4. 連續采煤機行走機構型式的選擇 該種連續采煤機的行走機構有邁步式、導軌式和履帶式幾種：1) 邁步式。該種行走機構是利用液壓邁步裝置來工作的。采用框架結構，使人員能自由進出工作面，并可越過裝載機構到達機器的后面。使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，支架反復交替地作用于頂板，掘進機對頂板

9、的穩定性要求較高，局限性較大，所以這種行走機構主要用于巖巷掘進機，在煤巷、半煤巖巷中也有應用。2) 導軌式。將連續采煤機用導軌吊在巷道頂板上，躲開底板，達到沖擊破碎巖石的目的。這就要求導軌具有較高的強度。這種行走機構主要用于沖擊式連續采煤機。3) 履帶式。適用于底板不平或松軟的條件，不需修路鋪軌。具有牽引能力大，機動性能好、工作可靠、調動靈活和對底板適應性好等優點。但其結構復雜、零部件磨損4) 較嚴重。目前，連續采煤機通常采用履帶式行走機構。由于其工作環境差，用電動機驅動易受潮燒毀，最好選用液壓馬達驅動。1.5. 連續采煤機的基本結構特點：連續采煤機按截割煤層厚度可分為薄、中、厚三種。按截割煤

10、的軟硬程度又可分為中等、堅硬和特堅硬三種。它們的共同特點歸納如下：1) 多電動機獨立驅動;2) 連續采煤機采用橫軸式較長的截割滾筒;3) 截割滾筒的截齒布置較簡單，截線距離較大;4) 增強截割硬煤和夾矸的能力;5) 裝運機構的傳動布置已定型化，輸送機鏈條結構均已標準化;6) 采用啟動扭距高的直流串激電動機驅動行走履帶機構;7) 連續采煤機的各主要傳動系統多采用電動機驅動;8) 液壓系統采用了齒輪油泵，多液壓缸開式系統;9) 機器的自動控制、自動檢測、安全裝置較完善。結語連續采煤機短壁機械化開采技術是解決我國“三下”采煤和邊角煤回采問題的一條很好的技術途徑，在我國煤礦具有廣泛的應用前景。因此應加

11、大力度開發和推廣具有當代先進水平、適應國內煤層賦存條件的連續采煤機，為實現煤炭行業科技發展，解決國內能源緊張問題做出應有的貢獻。2. 設計任務及相關的參數本設計的參考機型為久益公司的12CM27型連續采煤機 1 設計任務本題目要求設計者認真查找該機的有關資料，學習、了解連續采煤機的工作條件；工作方法。掌握該機的工作原理；結構組成特點，以12CM15、12CM27型連續采煤機為參考，以其主要參數為設計指標進行本課題的設計；完成連續采煤機的總體設計（對參考的機型要有改進）；對連續采煤機行走機構（行走履帶、減速裝置、等）進行設計；單獨對減速裝置進行結構設計；有能力可對減速裝置進行有限元強度分析；2

12、設計時所采用12CM27的參數：1) 行走速度 低4.6m/min 中9.1m/min 高18.3m/min2) 行走部減速器直流串激電機的功率 37KW3 設計時所參考的參數12CM27與其前身12CM12一樣，適合同等的巷道尺寸，兩種機型外觀尺寸一樣，不同之處在于12CM27功率增大、重量增加，由于其功率和重量增大，牽引力更好，切割性能得以改進。大功率的12CM27裝有較大的切割電機，提供了開采硬煤所要求的功率，其速度更快、且更穩。1) 一般規格尺寸 5000001714裝煤率 17-32MT/min截割頭直徑 1367mm2) 總體尺寸機 長： 11005mm機 寬： 3505mm機 高

13、: 2657mm總 功 率： 748kW可經濟截割煤巖硬度： 最大切割高度： 5052mm最大可掘寬度： 3505m適應巷道坡度： ±15°3) 輸送機 寬度 965mm 機架高度 305mm 鏈條間距 82mm4) 履帶鏈條 寬度 560mm 間距 184mm5) 切割滾筒 切割寬度 3505mm對地比壓 234kPa總機重量 74.7MT最大切割高度 3765mm 最小切割高度 1560mm（無除塵裝置）基礎機架高度 1371mm對地間隙 305mm切入速度范圍 0-7.6m/min行走速度 低 4.6m/min 中 9.1m/min 高 18.3m/min切割速度 5

14、0HZ 46r/min齒尖速度 50HZ 3.15m/s電機（水冷式） 3300伏，50HZ切割-2 205KW（260、235）泵-1 40KW裝載部電機-2 45KW 牽引電機-2 37KW集塵器風機 26KW注意：1) 機器生產能力：生產能力是在標準輸送機速度和輸送機低端槽棒高度時正常獲得的滿截面平均值，在選擇高鏈速和輸送機高端槽幫高度時為最大值，根據不同條件實際性能有所差別。2) 最小截割高度：在此高度下，由于機器無切割間距，實際開采高度總要高一點，該值依除塵裝置選擇也不同。3) 功率：為了達到最佳狀態，在兩倍于電機標定的額定負荷上應不低于90%的額定電壓。3. 連續采煤機的總體設計3

15、.1. 連續采煤機的概述1.特點：12CM27連續采煤機的總體布局設計具有便于維護、運行可靠的特點。具體表現為將各機構的電機、減速器及其控制裝置全部安設在機架外側，便于維護檢修；將工作機構及其驅動系統分開，構成簡單獨立的模塊式組合件，便于設備的拆運、安裝、維護及故障處理，可以縮短停機時間，也有利于采煤機實現自動監控和故障診斷，使設備的運行可靠性得到提高。連續采煤機的行走及裝運機構連續采煤機一般只適用于煤巷的矩形斷面的掘進，而此種懸臂式連續采煤機不僅可在煤巷中掘進，而且還可以在普氏系數f=68級半煤巖巷中掘進。2.主要用途、適用范圍：連續采煤機用于房柱式采煤方法的開采，也可作為工作面運輸、通風巷

16、道的快速掘進設備。20世紀40年代出現的截鏈式連續采煤機，采用截鏈式落煤機構和螺旋清煤裝置，結構復雜，裝煤效果差，截割頭寬度窄，生產能力低。50年代出現了擺動式截割頭連續采煤機，采用帶23個截齒環的擺動式截割頭落煤機構和裝煤臂清煤裝置，生產能力高該連續采煤機主要是為我國神東大柳塔礦地質條件而生產的一種機械設備。此種機型的連續采煤機還適用于條件類似的其它礦山及工程巷道的開采。可采任意斷面形狀的巷道，適應巷道坡度±15°。該機后配套轉載運輸設備可采用橋式膠帶轉載機和可伸縮式帶式輸送機，實現連續運輸，以利于機器效能的發揮。3.2. 連續采煤機的組成12CM27連續采煤機由截割機構

17、、裝運機構、牽引機構、電氣系統、液壓系統、冷卻噴霧除塵系統等六個單元組成，總體布置如圖所示，其總長度為11005毫米，總寬度為3300毫米，機器總重量為58.3噸。1) 截割機構12CM27型連續采煤機的截割機構是有左右兩臺電動機、兩套機械保護裝置、兩臺減速器、左、中、右截割滾筒和截割臂等組成。兩臺260千瓦帶限矩器的電動機對稱縱向布置在截割臂上方的左右兩側，將動力傳送到減速器，帶動左、中、右截割滾筒的運動。截割臂是鋼板焊接構件，前端支撐固定電動機、減速器、左、中、右截割滾筒；后端與采煤機的機身鉸接；底部裝有升降液壓缸，可使截割臂上下擺動，實現截割滾筒采煤動作。其截割滾筒直徑1367毫米，截割

18、寬度3505毫米，最大截割高度為5052毫米。減速箱采用了一級直齒輪、一級錐齒輪及一級行星齒輪三級減速。12CM27連采機的兩臺交流電動機分別通過減速機構，驅動左右及中間滾筒的轉動，而截割臂則是由兩個液壓缸驅動，實現截割滾筒上下運動，最終完成落煤的全過程。2) 連續采煤機的裝運機構主要由裝載機構和運輸機兩部分組成。運輸機是較長的構件，它由前、后兩個運輸槽組成，中間采用銷軸鉸接起來。裝載機構的機架與主機架是采用銷套鉸接連接。在鏟板的外兩側還分別裝有扭力臂，其兩端分別與機架和鏟板鉸接，用來共同支撐整個裝載機構。鏟板是與機架和機架上的左右兩側液壓缸鉸接，從而實現鏟板的升降或浮動運動。注意：在安裝時必

19、須將兩個鉸接點保持在同一中心線上。3) 連續采煤機的行走機構主要是由左右對稱的兩條履帶組成。它們在直流串激電動機和減速器的作用下，實現對整機的前、后行走及左、右轉向運動的控制。連續采煤機的直流控制系統是通過機載固定可控硅整流器，來實現對串激速度的調節。連續采煤機的反饋控制系統是通過截割電機負載電流的反饋，對行走電動機輸入電壓的控制。黨截割電動機的電流增大時，行走電動機的輸入電壓逐漸減小，推動行走機構的推進速度下降，從而實現通過截割電動機負荷的變化來調整履帶行走的速度。電氣系統部件有電控箱、電機和液晶顯示屏組成。機器輸入電壓為交流3300v，總機容量為748千瓦。電氣控制系統以PLC可編程序控制

20、器為控制核心，保證了電氣控制的可靠性。牽引部分采用直流電牽引，以雙6SCR可控硅整流器控制系統和以微處理機為基礎的觸發控制單元為控制核心，保證了牽引起動等高扭矩和超強過載能力。在兩臺直流電機與截割機構電機之間還裝有閉環自動調節行走速度的控制系統，其作用是黨截割電機的負載變化時，自動反饋控制行走機構的直流電機，以便在不同硬度煤層條件下獲得最佳截割效能。另外，各種電氣保護齊全，也保證了機器的正常運行。4) 12CM27型連續采煤機的液壓系統是一個多缸并列的雙泵開式系統。雙聯齒輪泵的一聯向截割臂、鏟板運輸機、穩定靴液壓缸和自動補油賄賂提供壓力油同時向水閥、除塵電子閥以及主操縱閥提供先導控制油。雙聯齒

21、輪泵的另一聯向水閥、除塵電子閥、除塵器泥漿泵的驅動液壓馬達提供控制油或壓力油。冷卻噴霧系統是由水過濾器、減壓閥、液控水閥、過濾器、流量/壓力組合開關溢流閥噴霧裝置及連接管等元件組成。主要起到冷卻電動機、牽引電控箱、液壓油；進行噴霧除塵、并向濕式除塵器提供水源的作用。5) 水路除塵系統是由吸塵風筒、噴霧桿、過濾網、除霧器、泥漿泵、電動機和風機等元件組成。主要對風筒、風罩進行噴霧和泥漿泵提供潔凈水，以達到稀釋煤泥的作用。3.3. 連續采煤機的工作原理和作業循環連續采煤機主要是圍繞落煤和裝煤，來實現割煤和裝煤兩個功能的。連續采煤機就是以“切槽額采垛”工序來完成巷道的掘進工作。無論是切槽還是采垛，連續

22、采煤機截割時都要遵循“升刀、掃頂、進刀、割煤、拉底”這幾道工序。通常情況下，把連續采煤機從“頂板底板頂板”這一過程稱為一個截割循環。連續采煤機在截割時，落煤被鏟入鏟板，耙爪連續運轉，將落煤裝入中部運輸機。由于連續采煤機的截割臂只能上下運動，所以它一次只能截割3505mm的寬度。對礦井來說，最有效的采煤作業循環取決于工作面的煤層高度和開采的具體條件，梭車到達后，只進行限量的截割就可以將物料裝滿梭車，其作業的具體步驟如下：第一步：讓鏟板位于下壓缺口或浮動位置，截割臂位于半高位置，把連續采煤機向前開，使滾筒接觸到迎頭。把截割臂升高到所需位置，然后打開噴水閥，啟動截割電機，如果連續采煤機上裝有除塵器，

23、就打開除塵器。第二步：降下穩定靴，提高連續采煤機的穩定性。把連續采煤機向前推進使截割頭切入煤壁。通過操作采煤機的控制桿來使截割頭下降，使截割頭掃到底。第三步：收回穩定靴，把截割頭稍微抬起，然后把連續采煤機往后退，再把截割頭緩緩下落直到剛剛接觸到底板，然后再前進進行掃底，這樣可以使地板連續平滑。第四步：底拉完后再把截割頭升高到頂板，進行掃頂。其操作方法和掃底一樣，同樣也是為了頂板平滑，掃完后將截割頭稍微下落切入煤壁，再往下掃到大約煤壁的中間。第五步：將連續采煤機退出煤壁，當梭車對準運輸機機尾后，啟動截割電機。向前開動連續采煤機，再降下穩定靴，往下掃煤壁，直到割完迎頭為止。當梭車裝滿后，停止運輸機

24、，提起穩定靴，退出連續采煤機，此時截割頭掃平底板。然后再將截割臂抬起，依次循環。第六步：連續采煤機轉彎截割橫貫，通過逐步斜切來完成作業循環。3.4. 連續采煤機的電氣系統1) 12CM27型連續采煤機，是美國久益公司生產的滾筒式連續采煤機，總計容量為748千瓦。器電氣控制系統主要有以下特點。(1) 以PLC可編程控制器為控制核心，提高了控制系統等可靠性。(2) 牽引采用直流電牽引，牽引以雙6SCR可控硅整流器控制系統及以微處理機為基礎的觸發控制單元為控制核心，提供連續采煤機調動速度段及截割速度段直流電動機所必須的電壓和頻率，便于調節最大割煤速度和調動速度。(3) 保護齊全，運行可靠。2) 12

25、CM27連續采煤機主要由主控制臺、截割電控箱、牽引電控箱、斷路器箱組成。分別由截割機構、裝運機構、液壓機構、牽引機構及除塵系統的8臺電機，為整機提供動力，以實現落煤、裝運、除塵機及機器行走等功能。此機型的連續采煤機是一種高效連續采煤機。總機容量為748千瓦。系統供電電壓為交流50HZ，3300伏。采用雙6SCR型電氣系統來控制行走電動機。(1) 一臺3300v/1020v,211v/300kva隔離變壓器,分別為泵電動機、運輸機電動機和風機電動機、牽引行走提供交流1050v和211v電源；(2) 一臺交流3300v/110v,24v控制變壓器,分別向各控制回路和機器照明回路提供交流110v和交

26、流24v的電壓。(3) 機器3300v交流動力電源，采用機器主隔離開關和截割部隔離開關作為機器的饋電開關。(4) 機器交流1050v和211v動力電源，采用空氣開關作為饋電開關。3) 連采機所使用的安全標識牌，即：象形圖安全標志。它根據危險程度不同可劃分為“危險”、“警告”、“當心”三種形式。(1) 在沒有切斷機器電源前，絕對不允許打開控制箱內部進行操作。(2) 一定要切斷機器電源并且讓截割頭落地或用物體支撐住截割頭，方可進行工作。(3) 當電源沒有斷開和運輸機沒有固定在位前，禁止在運輸機上面或下面進行工作。進入運輸機下方以前，必須先斷電，并支護號機器。(4) 在沒有松開張緊機構前，絕對不能對

27、運輸機零部件進行檢修。(5) 在進行拆裝液壓油管之前，一定要關掉油泵，并且釋放掉系統壓力。(6) 在拆卸扭矩軸之前，一定要記得把油堵拆下來，并且做好防護。(7) 當機器行走或手動操作機器時，身體絕對不允許伸出機器外，并且保證任何時間內身體、頭和四肢都應該保持在司機艙內。(8) 在工作時間內，人不允許站在機器與煤壁之間。4) 操作檢查(1) 檢查工作面頂板和支護情況，嚴格執行敲幫問頂制度，確認工作面安全可靠以后，才能進行生產。(2) 確認在連續采煤機的工作范圍內沒有人和障礙物的存在。(3) 檢查設備緊固件是否有短缺或松動的現象；更換損壞的截齒；檢查照明設施是否齊全；檢查噴嘴是否暢通。(4) 檢查

28、郵箱中的油位，如缺油應該立即進行補油操作。(5) 檢查各操作旋鈕和手把是否在“OFF”斷開的位置。(6) 檢查電纜、水管是否完好，其位置是否正確，并且能否隨即進行延伸操作。(7) 檢查運輸機鏈、履帶鏈是否調整到了適當位置。檢查負荷鎖定閥有無泄漏現象。3.5. 液壓控制裝置手動操作是指通過主控換向閥的操作手柄，來實現對連續采煤機的液壓控制。主控換向閥上共有以下5個液壓缸操作手柄：1) 截割臂升降液壓缸操作手柄：該手柄主要是控制截割臂的升降。手柄向上使截割臂升起；手柄向下使截割臂下降；松開手柄則自動恢復中位，截割臂鎖定。2) 穩定靴升降液壓缸操作手柄：該手柄主要控制穩定靴的升降。手柄向上使連采機后

29、部上升；手柄向下使連采機下降；松開手柄則恢復中位，穩定靴鎖定。3) 鏟板升降液壓缸操作手柄：該手柄主要控制鏟板的升降和浮動。手柄向上使鏟板上升；手柄向下使鏟板下降，直到觸地后保持浮動狀態；放置中位，鏟板鎖定。4) 運輸機升降液壓缸操作手柄：該手柄主要控制運輸機機尾的升降。手柄向上使運輸機機尾上升；手柄向下使運輸機機尾下降；松開手柄，運輸機機尾鎖定。5) 運輸機機尾擺動液壓缸操作手柄：該手柄主要控制運輸機機尾的水平擺動。手柄向上使運輸機機尾向右擺；向下使運輸機機尾向左擺；放置中位，運輸機機尾鎖定。另外，液壓系統還有一個二位二通手動旁通閥，該閥主要是用來控制截割臂前部的上升。將操作手柄向里推，旁通

30、閥接通，截割液壓缸的活塞迅速回油，使截割臂的前部抬起；松開操作手柄，旁通閥關閉。4. 傳動系統的設計4.1. 電機的選擇由于連續采煤機的行走機構在作業過程中工作條件十分惡劣，起動頻繁，經藏處于沖擊、超載的工況，所以采用左右兩條履帶獨立驅動的工作方式，選用起動扭矩高、過載能力強的直流串激電機驅動。12CM27連續采煤機的行走機構采用37KW的直流電動機驅動。直流電動機的特性1. 直流電機的選擇直流電動機的型號： Z4-180-111) 基本參數：型號: Z4-180-11額定功率/kW: 37KW額定電壓/V: 440V額定轉速/(r/min): 1500 r/min額定電流/A: 95.4A2

31、)外形尺寸：3) 外形尺寸數據： A=279mmB=436 mmC=121 mmD=55 mmE=110 mmF=16 mmH=180 mmK=15 mmAC=390 mmAD=305 mmHD=731 mmL=794 mm 4.2. 直流串激電動機的特性1) 直流電動機的優點：(1) 優良的調速特性，調速平滑、方便，調速范圍廣，調速比可達1:200。(2) 過載能力的，軋鋼用直流電動機短時過載轉矩可達到額定轉矩的2.5倍以上， 特殊要求的可以達到10倍，并能在低速下連續輸出額定轉矩。(3) 能承受頻繁的沖擊性負載。(4) 可實現頻繁的無級快速啟動、制動和反轉。(5) 能滿足生產過程自動系統各

32、種不同的特殊運行要求。2) 直流串勵電動機的特性與用途(1) 啟動轉矩很大，可達到額定轉矩的5倍左右。(2) 短時過載轉矩可達到轉矩的44.5倍左右。(3) 轉速變化率很大，空載轉速極高。(4) 用外接電阻與串勵繞阻串聯或并聯；或將串勵繞阻串聯或并聯連接起來實現調速。調速范圍較寬。(5) 用于要求很大的啟動轉矩，轉速允許有較大變化的負載，如蓄電池供電車、起貨機、起錨機、電車、電力傳動機車等。4.3. 直流串勵電動機輸出轉速的確定直流串激電動機電路圖如右圖所示：1) 已知所選電機型號的參數： 靜特性下電壓與轉速之間的關系式： 2) 確定電動機的輸出轉速連續采煤機的截割頭不運行時，所提供給行走部減

33、速器直流電機的三個電壓 提供的的電壓所對應的轉速 連續采煤機的截割頭運行時，所提夠給行走部減速器直流電機的兩個電壓提供的的電壓所對應的轉速 電動機的參數截割頭是否運轉電動機輸入電壓電動機輸出轉速不運行運行3)減速器輸出轉速的確定連續采煤機三個行走速度： 鏈輪的基本參數： 鏈輪的分度圓直徑 由可得減速機的三個輸出轉速： 基本尺寸履帶的行走速度鏈輪的轉速4.4. 傳動系統的總體設計1. 總傳動比 2.傳動比的分配及各軸轉速與功率的確定傳動系統傳動比的分配：各軸的轉速1)各軸的功率2)各軸扭矩的計算軸號轉速輸出功率輸出轉矩傳動比電機軸936.1427.19277.381936.1426.38269.

34、112.046457.5525.6534.322228.7724.591026.512114.3923.621971.955257.19322.23706.924.512.7120.4815388.1984.5. 減速器的具體設計及計算4.5.1. 鏈輪的設計與計算1) 鏈輪的基本參數鏈輪的齒數：配用履帶的節距：履帶板的厚度及滾之直徑：齒寬： 2) 鏈輪的幾何參數(1) 分度圓直徑： (2) 齒頂圓直徑： (3) 齒根圓直徑 (4) 分度圓弦齒高 (5) 齒側半徑 (6) 齒溝圓弧半徑 (7) 齒溝半角 (8) 工作段圓弧中心的坐標 (9)工作段圓弧半徑(10)齒頂圓弧中心坐標(11) 齒形半

35、角 (12) 齒頂圓弧半徑 (13)工作段直徑部分長度(14)e至齒溝圓弧中心連線的距離H4.5.2. 第一對齒輪傳動的設計計算1) 選擇齒輪的材料，確定許用應力 小齒輪 退火+調質 大齒輪 調質 許用接觸應力，由式 接觸疲勞極限，查圖表6-4可得 接觸強度系數，應力循環次數N，由式 查圖6-5得 接觸強度最小安全系數 則 許用彎曲應力，由式 彎曲疲勞極限，查圖6-7，雙向傳動乘0.7 彎曲強度壽命系數，查圖6-8, 彎曲強度尺寸系數，查圖6-9(設模數小于5) 彎曲強度最小安全系數， 則 2) 齒面接觸疲勞強度設計計算 確定齒輪傳動精度等級，按 估取圓周速度 ，參考表6.7，表6.8選取 級

36、公差組7級 小輪分度圓直徑d_1，由下式可得 齒寬系數，查表6.9，按齒輪相對于軸承為非對稱布置 小輪齒數在推薦值中選取 大輪齒數 齒數比 傳動比誤差 小齒輪轉矩 載荷系數K 查表6.3, 由推薦值 由推薦值 由推薦值 載荷系數K， 材料彈性系數，查表6.4, 節點區域系數，查圖6-3, 重合度系數 ，由推薦值故 齒輪模數m 按表6.6圓整 分度圓直徑 圓周速度V 與估取速度接近 標準中心距a 齒寬b 大輪齒寬 小輪齒寬 齒根彎曲疲勞強度校核計算 由式6-10 ， 齒形系數 ，查表6.5 ， 小輪 大輪 應力修正系數，查表6.5 ，小輪 大輪 重合度 重合度系數 故 齒根彎曲強度滿足齒輪其他主

37、要尺寸計算 大輪分度圓直徑 根圓直徑 頂圓直徑 4.5.3. 第二對齒輪傳動的設計計算（錐齒輪）1) 選擇齒輪的材料，確定許用應力 小齒輪 退火+調質 大齒輪 調質 許用接觸應力，由式 接觸疲勞極限，查圖表6-4可得 接觸強度系數，應力循環次數N，由式 查圖6-5得 接觸強度最小安全系數 則 許用彎曲應力，由式 彎曲疲勞極限，查圖6-7，雙向傳動乘0.7 彎曲強度壽命系數，查圖6-8, 彎曲強度尺寸系數，查圖6-9(設模數小于5) 彎曲強度最小安全系數， 則 2) 齒面接觸疲勞強度設計計算 確定齒輪傳動精度等級，按 估取圓周速度 ，參考表6.7，表6.8選取 級公差組7級 小輪分度圓直徑d_1

38、，由下式可得 齒寬系數，查表6.9，按齒輪相對于軸承為非對稱布置 小輪齒數在推薦值中選取 大輪齒數 齒數比 傳動比誤差 小齒輪轉矩 載荷系數K 查表6.3, 由推薦值 由推薦值 載荷系數K， 材料彈性系數，查表6.4, 節點區域系數，查圖6-3, 重合度系數 ，由推薦值故 齒輪模數m 按表6.6圓整 分度圓直徑 小輪平均分度圓直徑 圓周速度V 齒寬b 齒根彎曲疲勞強度校核計算 由式6-10 ， 當量齒數 齒形系數 ，查表6.5 ， 小輪 大輪 應力修正系數，查表6.5 ，小輪 大輪 故 齒根彎曲強度滿足齒輪其他主要尺寸計算 大輪分度圓直徑 錐距 小輪大端頂圓直徑 小輪大端頂圓直徑 4.5.4.

39、 第三對齒輪傳動的設計計算3) 選擇齒輪的材料，確定許用應力 小齒輪 調質 大齒輪 調質 許用接觸應力，由式 接觸疲勞極限，查圖表6-4可得 接觸強度系數，應力循環次數N，由式 查圖6-5得 接觸強度最小安全系數 則 許用彎曲應力，由式 彎曲疲勞極限，查圖6-7，雙向傳動乘0.7 彎曲強度壽命系數，查圖6-8, 彎曲強度尺寸系數，查圖6-9(設模數小于5) 彎曲強度最小安全系數， 則 4) 齒面接觸疲勞強度設計計算 確定齒輪傳動精度等級，按 估取圓周速度 ，參考表6.7，表6.8選取 級公差組7級 小輪分度圓直徑d_1，由下式可得 齒寬系數，查表6.9，按齒輪相對于軸承為非對稱布置 小輪齒數在

40、推薦值中選取 大輪齒數 齒數比 傳動比誤差 小齒輪轉矩 載荷系數K 查表6.3, 由推薦值 由推薦值 由推薦值 載荷系數K， 材料彈性系數，查表6.4, 節點區域系數，查圖6-3, 重合度系數 ，由推薦值故 齒輪模數m 按表6.6圓整 分度圓直徑 圓周速度V 與估取速度接近 標準中心距a 齒寬b 大輪齒寬 小輪齒寬 齒根彎曲疲勞強度校核計算 由式6-10 ， 齒形系數 ，查表6.5 ， 小輪 大輪 應力修正系數，查表6.5 ， 小輪 大輪 重合度 重合度系數 故 齒根彎曲強度滿足齒輪其他主要尺寸計算 大輪分度圓直徑 根圓直徑 頂圓直徑 4.5.5. 第四對齒輪傳動的設計計算1) 選擇齒輪的材料

41、，確定許用應力 小齒輪 調質 大齒輪 調質 許用接觸應力，由式 接觸疲勞極限，查圖表6-4可得 接觸強度系數，應力循環次數N，由式 查圖6-5得 接觸強度最小安全系數 則 許用彎曲應力，由式 彎曲疲勞極限，查圖6-7，雙向傳動乘0.7 彎曲強度壽命系數，查圖6-8, 彎曲強度尺寸系數，查圖6-9(設模數小于5) 彎曲強度最小安全系數， 則 2) 齒面接觸疲勞強度設計計算 確定齒輪傳動精度等級，按 估取圓周速度 ，參考表6.7，表6.8選取 級公差組7級 小輪分度圓直徑d_1，由下式可得 齒寬系數，查表6.9，按齒輪相對于軸承為非對稱布置 小輪齒數在推薦值中選取 大輪齒數 齒數比 傳動比誤差 小齒輪轉矩 載荷系數K 查表6.3, 由推薦值 由推薦值 由推薦值 載荷系數K， 材料彈性系數，查表6.4, 節點區域系數，查圖6-3, 重合度系數 ，由推薦值故 齒輪模數m 按表6.6圓整 分度圓直徑 圓周速度V 與估取速度接近 標準中心距a 齒寬b 大輪齒寬 小輪齒寬 齒根彎曲疲勞強度校核計算 由式6-10 ， 齒形系數 ，查表6.5 ， 小輪 大輪 應力修正系數，查表6.5 ， 小輪 大輪 重合度 重合度系數 故 齒根彎曲強度滿足齒輪其他主要尺寸計算 大輪分度圓直徑 根圓直徑 頂圓直徑 4.5.6. 行走部行星齒輪設計