采煤機(jī)的截割部的設(shè)計(jì)【含CAD圖紙?jiān)次募?/h1>
采煤機(jī)的截割部的設(shè)計(jì)【含CAD圖紙?jiān)次募?含CAD圖紙?jiān)次募?采煤,截割部,設(shè)計(jì),CAD,圖紙,源文件
本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）開 題 報(bào) 告
題 目 采煤機(jī)截割部設(shè)計(jì)
指 導(dǎo) 教 師
院（系、部）
專 業(yè) 班 級(jí)
學(xué) 號(hào)
姓 名
日 期
教務(wù)處印制
一、選題的目的、意義和研究現(xiàn)狀
在市場競爭日益激烈的今天，產(chǎn)品的創(chuàng)新設(shè)計(jì)能力已經(jīng)成為企業(yè)成敗的關(guān)鍵因素。隨著全球經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展與融合,產(chǎn)品競爭日趨國際化,產(chǎn)品類型日趨多樣化和個(gè)性化。從而要求企業(yè)以更高的創(chuàng)新性和更快的市場反應(yīng)速度制造出滿足客戶需求的產(chǎn)品,公司迫切需要一種更先進(jìn)的設(shè)計(jì)制造技術(shù)來提高企業(yè)的市場競爭能力。
關(guān)于采煤機(jī)的產(chǎn)品中,許多大型采煤機(jī)已經(jīng)數(shù)控自動(dòng)化,但對(duì)于一些中小型采礦公司,大型的自動(dòng)化采煤機(jī)并不一定適合,更需要一些耗費(fèi)量小,節(jié)省勞動(dòng)力的產(chǎn)品.我選這個(gè)題目的目的:一是為了檢測自己的創(chuàng)新能力;二是為了設(shè)計(jì)出一臺(tái)經(jīng)濟(jì)適度的產(chǎn)品;三是為了更深一步研究制造工藝。
選題的意義減少工人的勞動(dòng)強(qiáng)度,節(jié)省公司的經(jīng)濟(jì)損耗。
采煤機(jī)器的研究現(xiàn)狀:隨著數(shù)控技術(shù)及液壓比例技術(shù)的發(fā)展,電液伺服技術(shù)已廣泛應(yīng)用于采煤機(jī)。大型采煤機(jī)也不例外地采用了該項(xiàng)成熟技術(shù)。由于電液伺服技術(shù)的出現(xiàn),很好地解決了兩油缸的同步和行程終點(diǎn)的精確定位問題,因而大大降低了大型采煤機(jī)的開發(fā)設(shè)計(jì)難度。也使得采煤機(jī)的市場競爭日趨"白熱化"。。它標(biāo)志著我們采煤機(jī)的發(fā)展進(jìn)入了一個(gè)新的階段。
而我所要設(shè)計(jì)的采煤機(jī)主要是應(yīng)用在礦下。
二、研究方案及預(yù)期結(jié)果
一． 設(shè)計(jì)方案
1. 分析 對(duì)要設(shè)計(jì)的采煤機(jī)的截割部進(jìn)行分析，搞清楚所設(shè)計(jì)的截割部所需要的零件及其尺寸，確定各零件的形狀、結(jié)構(gòu)、尺寸和公差等，掌握機(jī)械系統(tǒng)各零件之間的裝配關(guān)系以及運(yùn)動(dòng)部位的運(yùn)動(dòng)機(jī)理。
2. 計(jì)算 根據(jù)給出數(shù)值，來計(jì)算基本要求尺寸和公差等，并得出相應(yīng)的結(jié)果。
3. 設(shè)計(jì) 1.著手于截割部的總體設(shè)計(jì);2.具體尺寸設(shè)計(jì);3.零件選擇。
4. 作圖 元件設(shè)計(jì)完畢，根據(jù)尺寸進(jìn)行CAXA作圖，尺寸精確，布局合理，作出總圖及零件圖。
5. 驗(yàn)證 根據(jù)機(jī)械系統(tǒng)的傳動(dòng)機(jī)理，對(duì)所設(shè)計(jì)的機(jī)械系統(tǒng)進(jìn)行驗(yàn)證，設(shè)置運(yùn)動(dòng)環(huán)境（運(yùn)動(dòng)的動(dòng)力源，初始位置和狀態(tài)等）、約束機(jī)械的運(yùn)動(dòng)極限、分析運(yùn)動(dòng)機(jī)械（裝配分析，速度分析，靜態(tài)分析，運(yùn)動(dòng)分析等）、獲取分析結(jié)果。
二．主要解決的問題 在于正確獲取各零件的形狀、結(jié)構(gòu)、尺寸和公差等。裝配是運(yùn)動(dòng)仿真的前提保障，要確保裝配關(guān)系的正確。正確的分析出機(jī)械系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)原理，進(jìn)行正確的裝配分析、速度分析、靜態(tài)分析、運(yùn)動(dòng)分析等。
三．研究理論 是基于機(jī)械傳動(dòng)原理及機(jī)械的裝配原理。
四．主要方法 是從網(wǎng)絡(luò)、書籍、論文等方面查找相關(guān)內(nèi)容，在腦中構(gòu)思，然后通過理論計(jì)算，最后驗(yàn)證理論分析，從而完成設(shè)計(jì)任務(wù)。
五．預(yù)期結(jié)果
能夠順利的設(shè)計(jì)出采煤機(jī)的截割部，并且能夠成功的應(yīng)用于實(shí)際工作當(dāng)中，起到相應(yīng)的作用，提高生產(chǎn)率和產(chǎn)品質(zhì)量,減輕工人勞動(dòng)強(qiáng)度,為公司降低生產(chǎn)成本。
三、研究進(jìn)度
1～4周：進(jìn)行社會(huì)生產(chǎn)實(shí)習(xí)。
5～6周： 查找相關(guān)書籍及相關(guān)資料,進(jìn)行總體分析。
7～8周： 根據(jù)所收集的資料及所學(xué)的相關(guān)知識(shí)進(jìn)行采煤機(jī)截割部總體設(shè)計(jì)
9～10周： 繪制裝配圖和零件圖。
11～12周： 畫出整體聯(lián)系尺寸圖。
13～16周：檢查錯(cuò)誤，進(jìn)行修改，完善設(shè)計(jì)內(nèi)容。
17周：上交圖紙，準(zhǔn)備答辯。
18周：答辯。
四、主要參考文獻(xiàn)
[1] 蔡春源.新編機(jī)械設(shè)計(jì)實(shí)用手冊(cè)[M].北京：學(xué)苑出版社，1992.
[2] 鞏云鵬 田萬祿 張祖立 黃秋波.機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)[M].遼寧：東北大學(xué)出版社，2000.
[3] 李貴軒 李曉豁.采煤機(jī)設(shè)計(jì)[M].遼寧：遼寧大學(xué)出版社，2000.
[4] 牛維麟.采煤機(jī)[M].北京：煤炭工業(yè)出版社，2000.
[5] 饒振綱.行星齒輪傳動(dòng)設(shè)計(jì)[M].北京：北京工業(yè)出版社，2003.
[6] 唐大放 馮曉寧.機(jī)械設(shè)計(jì)工程學(xué)[M].北京：中國礦業(yè)大學(xué)出版社，2001.
[7] 甘永立. 幾何量公差與檢測[M]. 第五版. 上海:上海科學(xué)技術(shù)出版社,2001.
[8] 何存興. 液壓元件[M]. 北京:機(jī)械工業(yè)出版社,1981.
[9] 彭建聲,秦曉. 模具技術(shù)問答[M]. 第二版. 北京:機(jī)械出版社,2003.
[10] 路甬祥. 液壓氣動(dòng)技術(shù)手冊(cè)[M]. 北京:機(jī)械工業(yè)出版社,2002.
[11] 徐政坤. 沖壓模具設(shè)計(jì)與制造[M]. 北京:化學(xué)工業(yè)出版社,2003.
[12] 機(jī)械設(shè)計(jì)師手冊(cè)編寫組. 機(jī)械設(shè)計(jì)師手冊(cè)[M]. 北京:機(jī)械工業(yè)出版社,1989.
[13] 官忠范. 液壓傳動(dòng)系統(tǒng)[M]. 北京:機(jī)械工業(yè)出版社,1989.
[14] 甘永立. 幾何量公差與檢測[M]. 第五版. 上海:上?？茖W(xué)技術(shù)出版社,2001.
[15] Fitch,E. C. Hydraulic Failure-Analysis & Prevention. Stillwater,OK,USA:FES,Inc.1984.
五、指導(dǎo)教師意見
指導(dǎo)教師簽字：
前言
我國現(xiàn)行采煤機(jī)搖臂殼體的設(shè)計(jì)基本上都采用傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法:根據(jù)經(jīng)驗(yàn)和以往設(shè)計(jì)實(shí)例設(shè)計(jì)人員在紙面上設(shè)計(jì)所需的產(chǎn)品,根據(jù)小功率采煤機(jī)搖臂尺寸適當(dāng)加大來設(shè)計(jì)更大功率的采煤機(jī)搖臂,如果出現(xiàn)問題或不滿足預(yù)定設(shè)計(jì)要求的情況,就要修改設(shè)計(jì),這在現(xiàn)實(shí)設(shè)計(jì)中確實(shí)出現(xiàn)了許多的問題。隨著采煤機(jī)裝機(jī)功率越來越大,單純依靠經(jīng)驗(yàn),根據(jù)小型機(jī)器設(shè)計(jì)大功率機(jī)器和加大安全系數(shù)的方法,往往使設(shè)計(jì)產(chǎn)品的尺寸越來越大,結(jié)構(gòu)的應(yīng)力分布、變形分布、內(nèi)力分布也很難得到合理保證。然而通過對(duì)采煤機(jī)搖臂進(jìn)行有限元分析,可以得出采煤機(jī)搖臂殼體在不同位置、不同工況的應(yīng)力、應(yīng)變規(guī)律,摸清其危險(xiǎn)截面、極限工況、極限載荷和極限應(yīng)力,提出搖臂承載能力的優(yōu)化方案。同時(shí)還可以對(duì)搖臂殼體固有頻率、各階振型、動(dòng)力性能進(jìn)行探索性分析研究。應(yīng)用該技術(shù)可以在產(chǎn)品設(shè)計(jì)階段預(yù)測產(chǎn)品質(zhì)量,使產(chǎn)品在投入生產(chǎn)之前進(jìn)行優(yōu)化以提高產(chǎn)品質(zhì)量,從而縮短產(chǎn)品開發(fā)周期,進(jìn)而降低開發(fā)成本,提高市場競爭力。
1 緒論
1.1 課題的設(shè)計(jì)目的及意義
當(dāng)今全球制造業(yè)企業(yè)之間的競爭越來越激烈。企業(yè)要贏得競爭，就要以市場為中心，就要以用戶為中心，快速地響應(yīng)市場的需求，快速地滿足用戶的需要。換句話說，就是要以最短的產(chǎn)品開發(fā)時(shí)間（Time）、最優(yōu)的產(chǎn)品質(zhì)量（Quality）、最低的成本（Cost）和最佳的服務(wù)（Service），既“TQCS”，去贏得用戶和市場。
隨著采煤機(jī)控制系統(tǒng)的發(fā)展，它的功能越來越齊全，操作越來越方便。雖然以數(shù)控系統(tǒng)為控制系統(tǒng)的采煤機(jī)生產(chǎn)效率會(huì)很高，而且質(zhì)量也非常好，但這些消耗的成本較高，固我們采取常用的設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)。這樣不但能滿足生產(chǎn)條件還能節(jié)省資金。
1.2 與課題相關(guān)國內(nèi)外研究現(xiàn)狀分析
1.2.1 采煤機(jī)在國內(nèi)的發(fā)展情況
隨著近年來我國煤炭行業(yè)的快速發(fā)展，與之唇齒相依的煤機(jī)行業(yè)也日益受到重視。從去年出臺(tái)的煤炭行業(yè)綱領(lǐng)性文件《關(guān)于促進(jìn)煤炭工業(yè)健康發(fā)展的若干意見》，到去年召開的全國煤炭工業(yè)科學(xué)技術(shù)大會(huì)，再到近日的國家發(fā)改委出臺(tái)的煤炭行業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整政策，都涉及到發(fā)展大型煤炭井下綜合采煤設(shè)備等內(nèi)容。有關(guān)人士指出，大型煤炭井下綜合采煤設(shè)備走進(jìn)人們的視野，這是煤機(jī)行業(yè)發(fā)展的必然趨勢。
加快發(fā)展煤機(jī)制造業(yè)意義重大
我國是世界煤炭第一生產(chǎn)和消費(fèi)大國。由于我國富煤少油，所以煤炭在我國的一次能源中占有極其重要的地位。近年來，國際油價(jià)高企，這在某種程度上更加凸顯了我國煤炭資源的戰(zhàn)略意義.
建設(shè)強(qiáng)大的煤炭工業(yè)須有強(qiáng)大的煤礦機(jī)械制造能力作為后盾。然而，生產(chǎn)技術(shù)總體水平落后正在制約著煤炭工業(yè)的快速發(fā)展。據(jù)統(tǒng)計(jì)，目前全國采煤機(jī)械化程度僅為42%。眾多小煤礦仍沿用傳統(tǒng)落后的開采方式。
為解決這一矛盾，國家提出了加快提升煤炭生產(chǎn)和設(shè)備制造技術(shù)水平的戰(zhàn)略目標(biāo)。根據(jù)“十一五”煤炭行業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整的主要目標(biāo)，到2010年，全國大、中型煤礦采煤機(jī)械化程度要分別達(dá)到95%和80%以上。
據(jù)有關(guān)專家介紹，大型煤炭井下綜合采掘設(shè)備等重大專項(xiàng)，主要是面向煤礦高產(chǎn)、高效集約化生產(chǎn)及其配套的設(shè)備和技術(shù)。包括年產(chǎn)600萬~1000萬噸厚煤層綜采成套技術(shù)裝備研制；年產(chǎn)150萬~200萬噸薄煤層自動(dòng)化綜采成套技術(shù)裝備研制；年產(chǎn)100萬噸以上短壁綜采成套技術(shù)裝備研制；巷道快速綜掘成套技術(shù)裝備研制等。
有關(guān)業(yè)內(nèi)人士指出，我國發(fā)展大型煤炭井下綜合采煤設(shè)備，不僅是為了解決煤炭行業(yè)發(fā)展的設(shè)備需求，也不僅是間接地為提高我國煤機(jī)行業(yè)技術(shù)水平提供難得的發(fā)展機(jī)遇，更重要的是，它將為我國重要能源資源開采提供有力保障.
制約因素加大綜合差距
煤機(jī)行業(yè)的發(fā)展并非一帆風(fēng)順。在經(jīng)過多年的低谷期后，雖然近年來市場逐步轉(zhuǎn)暖，但在其自身發(fā)展中仍有諸多制約因素。諸如基礎(chǔ)技術(shù)及基礎(chǔ)元器件發(fā)展滯后、國產(chǎn)原材料不能滿足要求、企業(yè)數(shù)量多規(guī)模小且分散重復(fù)、科技開發(fā)投入少、技術(shù)創(chuàng)新能力弱等。
目前，煤機(jī)全行業(yè)最突出的問題之一就是成套能力薄弱，市場競爭力不強(qiáng)。據(jù)了解，改革開放以來，在煤炭專用設(shè)備研制和國產(chǎn)化工作上取得了巨大成就.
但是，由于體制和機(jī)制的制約，在煤炭專用設(shè)備研制和國產(chǎn)化工作中，力量主要集中在提高單機(jī)的設(shè)計(jì)制造能力和水平上。因而，煤炭專用設(shè)備的系統(tǒng)開發(fā)、系統(tǒng)設(shè)計(jì)、系統(tǒng)成套及系統(tǒng)服務(wù)，則顯得十分薄弱。同時(shí)，由于煤炭裝備制造業(yè)發(fā)展滯后，產(chǎn)品的性能和可靠性難以滿足高產(chǎn)、高效礦井要求，導(dǎo)致企業(yè)在市場競爭中缺乏競爭力。另據(jù)了解，目前國內(nèi)僅有山西焦煤集團(tuán)和中國煤炭機(jī)械工程裝備集團(tuán)具有綜合煤機(jī)制造實(shí)力。種種制約因素及行業(yè)技術(shù)創(chuàng)新能力不足，造成目前我國煤機(jī)制造業(yè)與國際水平相比存在很大差距。專家建議，根據(jù)目前行業(yè)的具體情況，行業(yè)創(chuàng)新路線還需要引進(jìn)和自主研發(fā)相結(jié)合。專家指出，在全球產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整和轉(zhuǎn)移的浪潮中，以及諸多制約因素前提下，我國煤炭裝備制造業(yè)面臨著重組和規(guī)模經(jīng)營的新趨勢。
1.2.2 國外采煤機(jī)的發(fā)展
今年4月份，全球最大的煤炭開采設(shè)備生產(chǎn)商之一的Joy?Global?Inc.?(JOYG)獲得了其在華建廠的首張執(zhí)照。
?這家坐落在天津市的工廠預(yù)計(jì)將于2007年年初投產(chǎn)。實(shí)際上，此次建廠正是Joy?Global提高在華銷量計(jì)劃的一部分，公司的目標(biāo)是2010年將在華銷售額從2005年的1.7億美元提升至5億美元。
?面對(duì)中國不斷擴(kuò)大的采礦設(shè)備市場，許多外國公司都在躍躍欲試，Joy?Global并不是唯一的一家。德國的DBT?Group、Eickhoff?Corp.、瑞典的Sandvik?Mining?and?Construction?Ltd.及其他一些大型國際采煤設(shè)備生產(chǎn)商都已設(shè)法進(jìn)入了中國市場。
煤礦傷亡事故頻發(fā)及采煤效率低下問題引起了中國政府的擔(dān)憂，目前中國國內(nèi)正積極地推進(jìn)煤炭行業(yè)的改革重組。未來幾年，中國將關(guān)閉更多能效低下且存在安全問題的小型煤礦，轉(zhuǎn)而組建一些大型煤炭生產(chǎn)集團(tuán)。
?在這樣的背景下，對(duì)于高端采礦設(shè)備的需求也在相應(yīng)上升。而國內(nèi)的相關(guān)設(shè)備供應(yīng)商卻無法滿足此類需求，這就給海外生產(chǎn)商提供了搶占市場立足點(diǎn)的機(jī)會(huì)。
美國駐中國使館事務(wù)處(China?branch?of?the?U.S.?Commercial?Service)的一位資深商務(wù)專家梅報(bào)春表示，從開采效率、設(shè)備質(zhì)量、對(duì)礦山的環(huán)境保護(hù)及安全和健康等方面來考慮，中國的主要采煤設(shè)備普遍落后其他國家10-15年。
雖然中國是全球最大的煤炭生產(chǎn)國，2005年的煤炭總產(chǎn)量達(dá)21.1億噸，但中國煤礦的安全紀(jì)錄則非常糟糕。幾乎每天都有因煤礦爆炸、透水和塌方導(dǎo)致礦工喪生的報(bào)導(dǎo)。2005年，中國共有5,986名煤炭工人在事故中喪生。
中國的煤礦數(shù)量接近2.5萬座，其中90%以上是村鎮(zhèn)所有的小型煤礦。
高端采礦設(shè)施需求強(qiáng)勁
目前，中國煤礦的機(jī)械化程度平均為42%，小型煤礦的機(jī)械化程度則更低。極低的自動(dòng)化和機(jī)械化水平意味著煤炭采出率少得可憐。
中國煤礦目前的平均采出率僅為35%左右，小型煤礦的采出率更是不到10%。煤炭行業(yè)的數(shù)據(jù)顯示，中國約五分之二煤礦的年產(chǎn)量均不到3萬噸。
除了關(guān)閉安全狀況差及非法的煤礦（此類煤礦使用的一般都是小型采礦設(shè)備）外，中國還將在2010年前建立13個(gè)大型煤炭生產(chǎn)基地，并組建5-7家年產(chǎn)量超過1億噸的大型煤炭生產(chǎn)商。
在2010年年底前，國有大中型煤礦的機(jī)械化程度將從目前75%的平均水平分別提高至95%和80%。
不過，凱基證券(KGI?Securities)分析師張偉(Aaron?Zhang)表示，國產(chǎn)的采煤設(shè)備已經(jīng)過時(shí)，而且主要是在小型煤礦中使用。實(shí)際上，刨煤機(jī)、綜掘機(jī)和支架等一些關(guān)鍵的井下采煤設(shè)備還需依賴進(jìn)口。中國90%的煤礦都屬于井下作業(yè)。
Joy?Global的一位管理人士表示，該公司在中國最暢銷的產(chǎn)品是連續(xù)采煤機(jī)，這種設(shè)備已在美國和其他發(fā)達(dá)國家的大型煤礦中得到了普遍使用。
這位不愿透露姓名的管理人士稱，到目前為止，中國的生產(chǎn)商已生產(chǎn)出幾臺(tái)類似的樣機(jī)，但還遠(yuǎn)沒有達(dá)到真正的商業(yè)化水準(zhǔn)。
中國市場吸引全球關(guān)注
過去幾年來，外國采煤設(shè)備生產(chǎn)商親眼目睹了在華銷售額的大幅增長。2003年，Joy?Global在中國的銷售額僅為5,000萬美元，但2004年很快激增至1.4億美元，2005年為1.7億美元，今年有可能達(dá)到2億美元。
其他外國公司當(dāng)然也沒有袖手旁觀。2005年末，德國DBT集團(tuán)與中國的煤炭公司達(dá)成了三筆大宗合同，這使其中國客戶的數(shù)量在不到18個(gè)月的時(shí)間里由5個(gè)增加到11個(gè)。其中有一份合同就是和中國煤炭產(chǎn)量最大的生產(chǎn)商神華集團(tuán)有限責(zé)任公司(Shenhua?Group?Corp.，簡稱：神華集團(tuán))簽定的，這也是DBT有史以來簽訂的最大的一筆訂單。
該公司在新聞稿中稱，合同履行完成后，DBT對(duì)神華集團(tuán)的支架交貨量將達(dá)到2,700架。
不僅是采煤設(shè)備生產(chǎn)商，一些投資公司也開始進(jìn)入了這片市場.
?6月14日，總部在紐約的投資公司Jordan?Co.旗下International?Mining?Machinery?Ltd.宣布，已向國有黑龍江煤礦機(jī)械集團(tuán)有限公司,收購了雞西煤礦機(jī)械有限公司和佳木斯煤礦機(jī)械有限公司的全部股權(quán)。
上述交易在國內(nèi)遭到激烈的批評(píng)，一些業(yè)內(nèi)人士指出，當(dāng)?shù)卣粦?yīng)該把一切都賣給海外公司，因?yàn)檫@兩家采煤設(shè)備制造企業(yè)生產(chǎn)的綜掘機(jī)和支架各占到國內(nèi)銷量的近40%。
Joy?Global的一位管理人士表示，當(dāng)前最大的挑戰(zhàn)是中國政府正在不斷要求煤炭企業(yè)購買國產(chǎn)設(shè)備。
?該管理人士稱，除民族主義情緒外，價(jià)格也是一個(gè)問題，進(jìn)口采煤設(shè)備通常比國產(chǎn)設(shè)備貴2-3倍。
1.2.3 對(duì)采煤機(jī)在國內(nèi)發(fā)展的建議
連日以來，關(guān)于煤炭行業(yè)整頓整合的聲音不絕于耳，6月初，溫家寶總理在參觀神華集團(tuán)神東礦區(qū)的時(shí)候曾指出，要通過煤礦的兼并重組建幾個(gè)億噸級(jí)的大型煤礦基地；實(shí)現(xiàn)煤礦生產(chǎn)的規(guī)模化、現(xiàn)代化，把煤炭企業(yè)辦成現(xiàn)代企業(yè)。此后不久，發(fā)改委便做出了詳盡規(guī)劃，力爭在十一五期間建5-7個(gè)年產(chǎn)5000萬噸的大型煤礦集團(tuán)，同時(shí)，國家將重點(diǎn)建設(shè)神東、晉北、晉東、蒙東（東北）、云貴、河南、魯西、晉中、兩淮、黃隴（華亭）、冀中、寧東、陜北等13個(gè)大型煤炭基地，力爭使前6位的煤炭開采企業(yè)的產(chǎn)量達(dá)到全國總產(chǎn)量的60%，實(shí)現(xiàn)煤炭行業(yè)的有序競爭，以及煤炭資源的合理開發(fā)。
6月22日，國家安全生產(chǎn)監(jiān)督管理總局局長李毅中在山西晉城召開的全國煤礦瓦斯治理和利用工作現(xiàn)場會(huì)上表示，將采取“三步走”的戰(zhàn)略，爭取用3年左右的時(shí)間解決小煤礦問題。逐步關(guān)閉不符合安全生產(chǎn)條件、以及資源、環(huán)保和煤炭產(chǎn)業(yè)政策的小煤礦，力爭近兩年內(nèi)消滅年產(chǎn)3萬噸以下的小煤礦。種種跡象表明，在安全生產(chǎn)事故頻出、煤炭資源無序開發(fā)屢禁不止的情況下，政府已經(jīng)開始全力著手整頓煤炭行業(yè)，煤炭行業(yè)規(guī)?；?、現(xiàn)代化的方針已基本形成。
煤炭行業(yè)的規(guī)模化重組將對(duì)我國的煤機(jī)生產(chǎn)企業(yè)帶來巨大的沖擊。首先，煤炭行業(yè)的重組直接帶來煤礦機(jī)械消費(fèi)結(jié)構(gòu)的變化。原有的小煤礦大多使用成本低、效率低、自動(dòng)化程度低的小型采煤機(jī)，這也構(gòu)成了國內(nèi)多數(shù)煤機(jī)生產(chǎn)企業(yè)的主要市場，使它們喪失了技術(shù)創(chuàng)新的動(dòng)力。重組后的煤炭企業(yè)將對(duì)大型成套采煤設(shè)備有更高的需求，從而帶來市場偏好的變化，而國內(nèi)恐怕只有為數(shù)不多的煤機(jī)生產(chǎn)企業(yè)（如張家口、雞西、西安等煤機(jī)生產(chǎn)廠）能夠在技術(shù)上達(dá)標(biāo)。
其次，消費(fèi)結(jié)構(gòu)的變化使得國外的煤機(jī)供應(yīng)商獲得更為廣闊的市場，國內(nèi)企業(yè)的生存環(huán)境會(huì)愈加困難。根據(jù)中國國際招標(biāo)網(wǎng)的數(shù)據(jù)顯示，現(xiàn)有的煤機(jī)消費(fèi)市場呈現(xiàn)兩極化的趨勢。以神華、晉煤為代表的大型煤炭生產(chǎn)企業(yè)主要使用綜合成套設(shè)備進(jìn)行開采，主要包括大型采煤機(jī)、重型刮板運(yùn)輸機(jī)以及液壓支架三部分。由于國內(nèi)企業(yè)在這方面生產(chǎn)能力得欠缺，在采購時(shí)主要面向國外企業(yè)，以國際招標(biāo)形式為主，包括德國艾科夫、美國久益以及英國DBT在內(nèi)的國際知名礦山機(jī)械巨頭就成了它們的主要供應(yīng)商。而另一級(jí)則是中小煤礦與國內(nèi)的煤機(jī)生產(chǎn)企業(yè)所構(gòu)成的供應(yīng)鏈，盡管在生產(chǎn)能力、安全設(shè)計(jì)、工作效率方面都有很大的差距，但由于成本較低，正好滿足小煤礦的消費(fèi)偏好。兩極化的市場分割態(tài)勢使得國內(nèi)外煤機(jī)生產(chǎn)企業(yè)都有生存的空間，而在煤炭規(guī)?；亟M之后，小煤礦數(shù)量的減少將直接導(dǎo)致國內(nèi)煤機(jī)生產(chǎn)企業(yè)市場的萎縮，而大型煤炭企業(yè)的形成則會(huì)給國外的煤機(jī)企業(yè)帶來更多的訂單。
最后，在技術(shù)水平上，國內(nèi)煤機(jī)企業(yè)難以同國外競爭對(duì)手相比。根據(jù)中國國際招標(biāo)網(wǎng)的歷史招標(biāo)資料顯示，凡是生產(chǎn)能力在1000t/h以上的采煤機(jī)，都要采用國際招標(biāo)的形式向國外企業(yè)采購，足見國內(nèi)企業(yè)技術(shù)水平上的差距。而國產(chǎn)的采煤機(jī)的生產(chǎn)能力大多在200-400t/h徘徊，不但難以同國外對(duì)手抗衡，就連本土的市場需求都無法滿足。
概而言之，原有的煤炭產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)成就了煤機(jī)企業(yè)的今天，為它們提供了廣闊的市場；但也束縛它們的成長道路，使其喪失了學(xué)習(xí)創(chuàng)新的動(dòng)力。如今，煤炭產(chǎn)業(yè)整合的大幕已經(jīng)拉開，隨著眾多小煤礦的“關(guān)停并轉(zhuǎn)”，國內(nèi)的煤機(jī)企業(yè)未來的發(fā)展道路恐怕也會(huì)愈加艱難。
1.3 設(shè)計(jì)內(nèi)容和預(yù)期結(jié)果
1.3.1 設(shè)計(jì)內(nèi)容
1） 采煤機(jī)的總體設(shè)計(jì);2）采煤機(jī)截割部3）;行星減速器的設(shè)計(jì);4）控制系統(tǒng)概述設(shè)計(jì)
1.3.2 預(yù)期結(jié)果
能夠設(shè)計(jì)出一臺(tái)滿足生產(chǎn)要求的采煤機(jī)，并能提高一定的生產(chǎn)率和產(chǎn)品質(zhì)量，減輕工人勞動(dòng)強(qiáng)度，降低生產(chǎn)成本。
2 采煤機(jī)的概述
采煤機(jī)是一個(gè)集機(jī)械、電氣和液壓為一體的大型復(fù)雜系統(tǒng),工作環(huán)境惡劣,如果出現(xiàn)故障將會(huì)導(dǎo)致整個(gè)采煤工作的中斷,造成巨大的經(jīng)濟(jì)損失.隨著煤炭工業(yè)的發(fā)展,采煤機(jī)的功能越來越多,其自身的結(jié)構(gòu)、組成愈加復(fù)雜,因而發(fā)生故障的原因也隨之復(fù)雜。雙滾筒采煤機(jī)綜合了國內(nèi)外薄煤層采煤機(jī)使用經(jīng)驗(yàn)，針對(duì)我國具體國情而設(shè)計(jì)的新型大功率薄煤層采煤機(jī)。采煤機(jī)主要技術(shù)參數(shù)
1、適用煤層 采高 0.85-1.6m 傾角 ≤30° 煤質(zhì)硬度 f≤3
2、生產(chǎn)能力 最大理論生產(chǎn)能力 528t/h 經(jīng)濟(jì)生產(chǎn)能力249t/h
3、截割部 滾筒轉(zhuǎn)速：75.62rpm 滾筒直徑：Φ850、Φ1000、Φ1200 調(diào)高方式：液壓調(diào)
高
4、牽引部 牽引方式：液壓無級(jí)調(diào)速、擺線齒輪、銷排無鏈牽引 最大牽引力：20t 牽引速度：0-5.5m/min
5、電動(dòng)機(jī) 牽引電機(jī)??
3. 截割部的整體設(shè)計(jì)
3.1 截割部的組成：
搖臂齒輪箱，機(jī)頭齒輪箱，滾筒及附件.
3.1.1 截割部主要作用：
落煤，碎煤，裝煤.
3.2 采煤機(jī)的主要工作參數(shù)
3.2.1 采高：
采煤機(jī)實(shí)際高度.
注意事項(xiàng)：煤層厚度一般不宜超過采煤機(jī)的最大采高的，不宜小于采煤機(jī)最小采高的 。
采煤機(jī)的最大采高H和最大臥底深度X的關(guān)系式：
sin （3-1）
(3-2)
式中： A—機(jī)身上部距底板的距離
C—機(jī)身箱體厚度
L—搖臂回轉(zhuǎn)中心到滾筒軸心的長度
—搖臂相對(duì)機(jī)身水平上擺動(dòng)最大角度
—搖臂相對(duì)機(jī)身水平下擺動(dòng)最大角度
D—滾筒直徑
3.2.2 截深
定義：采煤機(jī)截割部機(jī)構(gòu)，每次切入煤體內(nèi)的深度B，稱為截深。
截深是決定采煤機(jī)功率和生產(chǎn)率的主要因素。截深范圍（）。在厚煤層中，由于受到輸送機(jī)的能力和頂板易冒頂片條件的限制，宜用較小的截深。當(dāng)用單體支柱護(hù)頂板時(shí)，金屬頂梁的長度為采煤機(jī)截深的整數(shù)倍。滾筒采煤機(jī)的截深一般小于1m，多采用，大功率采煤機(jī)可取0.75m。
3.2.3 截割速度
概念：滾筒上截齒齒尖的圓周切線速度，稱為截割速度。
它取決于截割部傳動(dòng)比，滾筒直徑，滾筒轉(zhuǎn)速。截割速度一般取。新型采煤機(jī)直徑左右的滾筒轉(zhuǎn)速多為左右，直徑小于的滾筒轉(zhuǎn)速可高達(dá)。
3.2.4牽引速度
牽引速度越大，單位時(shí)間內(nèi)的產(chǎn)煤量越大。但電動(dòng)機(jī)的負(fù)荷和牽引力也相應(yīng)增大。牽引速度是無級(jí)的，至少是多級(jí)的。
目前，雙滾筒的采煤機(jī)的最大截割牽引速度可達(dá),有的采煤機(jī)最大牽引速度高達(dá)。截煤時(shí)，牽引速度一般不超過。
采煤機(jī)的生產(chǎn)能力計(jì)算：
（） (3-3)
式中： H—采煤機(jī)采高
B—采煤機(jī)截深
—采煤機(jī)平均牽引速度
—煤的密度 一般為
對(duì)于一定的滾筒轉(zhuǎn)速和允許的截齒切削厚度，可用下面公式計(jì)算允許工作的牽引速度：
（） (3-4)
式中：t—采煤機(jī)允許的截割切屑厚度
m—滾筒每一截線上的截齒數(shù)
n—滾筒轉(zhuǎn)速
3.2.5 牽引力
牽引力由外載荷決定，因此精確計(jì)算采煤機(jī)所需要的牽引力既不可能，也沒必要。據(jù)統(tǒng)計(jì)，裝機(jī)功率P不超過的鏈牽引采煤牽引力約為,無鏈牽引采煤機(jī)牽引力約為，裝機(jī)功率P超過300kw，有鏈和無鏈牽引采煤機(jī)的牽引力分別為1P和2P。
牽引力和牽引速度的關(guān)系為：
(3-5)
式中：C—牽引阻力的不變分量
k—系數(shù)，取決于煤質(zhì)及壓張程度
3.2.6 生產(chǎn)能力
(3-6)
采煤機(jī)的生產(chǎn)能力主要取決于牽引速度，而牽引速度的提高就要求采煤機(jī)的裝機(jī)功率和牽引力加大。
3.2.7 裝機(jī)功率
采煤機(jī)所裝備的電動(dòng)機(jī)的總功率，稱為裝機(jī)功率。
裝機(jī)功率越大，采煤機(jī)可采越堅(jiān)硬的煤層，生產(chǎn)能力越高。原煤炭工業(yè)部標(biāo)準(zhǔn)MT4—84規(guī)定采煤機(jī)電動(dòng)功率系列為：100，150，170，200，300和375KW。
滾筒采煤機(jī)總消耗率P包括截煤功率，裝煤功率和牽引功率三部分。對(duì)于雙筒采煤機(jī)：
(3-7)
滾筒截煤時(shí)消耗的功率為：
(3-8)
式中：—滾筒總平均截割阻力N
—截割速度
—截割部總傳動(dòng)效率
滾筒裝煤的功率為：
(3-9)
式中：—滾筒裝煤的阻力
牽引部的功率消耗為：
(3-10)
式中：F—采煤機(jī)的總牽引阻力
—牽引部的總效率
由于等式右邊各項(xiàng)均受牽引速度影響
所以
(3-11)
式中：—采煤機(jī)空載消耗功率
K—系數(shù)
工程上，一般采用單位比能消耗法來確定采煤機(jī)的消耗功率。
(3-12)
式中：H—采用m
—采煤單位能耗
考慮到功率儲(chǔ)備，采煤機(jī)的裝機(jī)功率一般為：
(3-13)
式中：—功率儲(chǔ)備系數(shù)
3.3 齒型選擇
3.3.1 截齒
截齒是采煤機(jī)上直接用來落煤的刀具。
對(duì)截齒的主要要求是：(1)耐磨性和強(qiáng)度要求。(2)幾何參數(shù)合理，能適合不同煤質(zhì)的截割工程。(3)固定可靠，拆裝方便。
3.3.2 截齒的幾何參數(shù)
截割刀具的主要參數(shù)有（如圖3-1）
Cutting Tool is the main parameters
（1）截角：刀頭前面與刀尖運(yùn)動(dòng)軌跡的切線之間的夾角。
（2）前角：刀頭前面與刀尖運(yùn)動(dòng)軌跡的法線之間的夾角。
（3）后角：硬質(zhì)合金片端面與刀尖運(yùn)動(dòng)軌跡的法線之間的夾角。
（4）倒角：刀頭側(cè)角與前面法線之間的夾角。
（5）刀尖角：刀頭側(cè)角與前面法線之間的夾角。
（6）截刃寬度b：刀頭前面與端面所形成的切削刃的寬度。
（7）前面寬度B：刀頭前面的最大寬度。
截角常用，前角與截角互余，后角常用，側(cè)角一般用。
截刃寬度對(duì)截割阻力和單位能耗影響很大，當(dāng)10mm時(shí)，由于截槽的崩裂角逐漸減小，因而摩擦阻力增大，使截割阻力和單位能耗加大。因此一般b10mm。
3.3.3 截齒的分類
扁形截齒（徑向截齒）（圖3-2）
Pick a flat shape (radial Pick)
（1） 根據(jù)扁形截齒前面形狀的不同分為平前面截面（圖1-3a）和屋脊?fàn)钋懊娼佚X
平前面截面（圖3-3a）
Ping front section
屋脊?fàn)钋懊娼佚X（圖3-3b）
Roof-ahead Pick
平面截齒結(jié)構(gòu)簡單，但生產(chǎn)時(shí)煤粉多，刀具受力大。適用于中硬及夾石較少且節(jié)理發(fā)達(dá)的煤層。
屋脊?fàn)钋懊娼佚X的強(qiáng)度高，生產(chǎn)時(shí)產(chǎn)生的煤粉少，受阻力相對(duì)也小，多用于韌性，夾石多的硬煤層。
（2）鎬形截齒
圓錐形截齒(3-4a)
Conical Pick
。
帶刃扁截齒(3-4b)
Band-edge Pick
3.3.4 截齒伸出長度
截齒徑向伸出長度應(yīng)大于工作時(shí)的最大煤屑厚度
(3-14)
式中： —儲(chǔ)備系數(shù)，可?。郝菪凉L筒的徑向截齒。切向截齒，對(duì)鉆削頭。
(3-15)
式中：—最大牽引速度
—滾筒轉(zhuǎn)速
—同一截線上截齒數(shù)
3.3.5 截齒的失效形式與壽命
一般規(guī)定截齒尖的硬質(zhì)合金磨去或于煤的接觸面積大于時(shí)，應(yīng)及時(shí)更
換截齒。
3.3.6 截齒的材料
為了保證截齒的強(qiáng)度和耐磨性，截齒齒身常用或剛制成，并調(diào)質(zhì)處理。齒頭鑲嵌化鎢硬質(zhì)合金核或片。
3.4 滾筒設(shè)計(jì)
滾筒的結(jié)構(gòu)：
螺旋滾筒的作用是落煤和裝煤。它是由螺旋葉片，端盤，齒座，噴嘴及筒轂等部分組成。端盤上截齒截出的寬度。滾筒和滾筒軸的聯(lián)接結(jié)構(gòu)有：錐形軸端和平鍵聯(lián)接，內(nèi)齒輪副與錐形盤復(fù)合聯(lián)接軸端突緣與楔塊聯(lián)結(jié)和方頭聯(lián)結(jié)。
3.4.1滾筒的結(jié)構(gòu)參數(shù)：
滾筒的三個(gè)直徑：滾筒直徑D，螺旋葉片外緣直徑及筒轂直徑。
（1）.滾筒直徑D：截齒齒尖處的直徑，對(duì)于薄煤層雙滾筒采煤機(jī)或一次采全高的單滾筒采煤機(jī)：
(3-16)
式中：—最小厚度
選—考慮到割煤后頂板的下沉量，用以防止采煤機(jī)返回裝煤時(shí)滾筒截割頂梁。
對(duì)于中厚煤層用的單滾筒采煤機(jī)，滾筒直徑為：
式中：—最大煤層厚度
雙滾筒采煤機(jī)的滾筒直徑應(yīng)略大于最大采高的一半或者根據(jù)兩個(gè)滾裝
煤量相等的原則來選取。
設(shè)滾筒直徑D與采高H之比為，螺旋滾筒的裝煤效率為，則：
上滾筒截煤的厚度：。
下滾筒截煤的厚度：。
下滾筒除了要裝卸所剩下的厚度為H-D的煤處，還要負(fù)擔(dān)上滾筒留下的當(dāng)量厚度 為的煤，根據(jù)兩個(gè)滾筒裝煤量相等，得：
(3-17)
式中：—螺旋滾筒的裝煤效率
將代入中得到相應(yīng)的值，對(duì)于小直徑滾筒，
=，于是滾筒直徑D=H。
滾筒直徑系列尺寸為：
（2）.螺旋葉片的外緣直徑，葉片外緣指齒座突出的最大直徑。
式中：—截齒徑向伸出長度。
滾筒割煤時(shí)，煤壁上殘留鋸齒狀煤槽（圖1-5）的槽高取決于滾筒上截齒最大截距，并有以下關(guān)系：
(3-18)
式中：—截齒的最大截距
—截刃寬度
—煤的崩裂角
煤壁殘留煤槽（圖3-5）
Coal wall residual coal chutes
為防止葉片邊緣及齒座與這些煤槽碰擠而增大摩檫阻力，葉片邊緣直徑應(yīng)滿足：
(3-19)
（3）.筒轂直徑，在滿足結(jié)構(gòu)的前提下，滾筒直徑應(yīng)盡可能小，一般：
（對(duì)大直徑滾筒）
（對(duì)小直徑滾筒）
常用的滾筒筒轂直徑與葉片外緣直徑之比在之間。
3.4.2 滾筒寬度
滾筒寬度B是滾筒邊緣到端盤最外側(cè)截面齒齒尖的距離，但滾筒的實(shí)際截深小于滾筒寬度。
我國滾筒的寬度系列為：，近年來，多采用的截深。
3.4.3 螺旋葉片的參數(shù)：
（1）螺旋葉片的升角：
螺旋升角是指螺旋線的切線與垂直螺旋軸心平面的交角。
(3-20)
是將一個(gè)雙右旋葉片外緣直徑，內(nèi)緣直徑，內(nèi)緣直徑及任意直徑展開，得：
（外緣） (3-21)
（內(nèi)緣） (3-22)
（任意） (3-23)
(3-24)
若有一塊煤落在葉片上任意處，當(dāng)滾筒轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，葉片帶動(dòng)煤塊沿軸移動(dòng)，其移動(dòng)速度：
(3-25)
式中：L—螺旋導(dǎo)程
v—滾筒轉(zhuǎn)速
實(shí)驗(yàn)表明，螺旋葉片外緣升角在效果較好。
（2）.螺旋葉片的導(dǎo)程和頭數(shù)Z
導(dǎo)程是指螺線旋轉(zhuǎn)一周的軸向距離。
若螺旋頭數(shù)為Z，則有（S為螺距）
螺旋葉片的導(dǎo)程應(yīng)不小于葉片寬度（）
但在時(shí)，螺旋頭數(shù)Z必須滿足，否則滾筒圓周上將有一部分沒葉片，使
螺旋葉片頭數(shù)選擇（圖3-6a）
Helical Blade first few choices
滾筒無法順利裝煤（圖1-6a）滿足上式的螺旋滾筒(圖1-6b)，當(dāng)時(shí)，圓周上布滿葉片，合理。通常螺旋葉片頭數(shù)為 ，以雙頭螺旋葉片用省得最多，三，四頭螺旋葉片一般用于直徑較大的滾筒和開采硬煤層。
螺旋葉片頭數(shù)選擇(3-6b)
Helical Blade first few choices
（3）.螺旋葉片的螺距S
螺距是相鄰兩螺線之間的軸向距離：
(3-26)
確定了導(dǎo)程和頭數(shù)以后，螺距即可求得：
為使兩葉片之間的空間夠大不至于被大塊煤片卡住。
另外，螺距與葉片深度之比應(yīng)滿足：
(3-27)
（4）.螺旋葉片在筒轂上的總包角，包角是葉片圍繞筒轂轉(zhuǎn)過的角度。
1.導(dǎo)程等于葉片寬度（圖1-7a），故總包角(rad）這種螺旋葉片的升角和兩葉片間距小，不滿足上述要求。
2.螺距等于葉片寬度（圖1-7b），包角，這種螺旋葉片的特點(diǎn)，導(dǎo)程，升角都符合上述要求，但工作平穩(wěn)性差，截割阻力常從滾筒一側(cè)向另一側(cè)變換。
因此規(guī)定（圖1—8），兩相鄰葉片之間相互搭接，葉片在筒轂上的總包角為：
每條葉片的包角
葉片總包角比較（圖3-8）
Angle leaves the total package comparison
對(duì)雙頭螺旋葉片，三頭，四頭。
這時(shí)，葉片外緣升角為：
(3-28)
式中：—葉片總包角
—葉片頭數(shù)
內(nèi)緣外角為：
(3-29)
3.5 螺旋滾筒的運(yùn)動(dòng)參數(shù)
運(yùn)動(dòng)參數(shù)包括滾筒的旋轉(zhuǎn)方向和轉(zhuǎn)速。
3.5.1 滾筒的旋轉(zhuǎn)方向
1.滾筒截煤時(shí)分逆轉(zhuǎn)和順轉(zhuǎn)兩種情況：
（1）逆轉(zhuǎn)是刀具截煤方向與碎煤落下的方向相反（圖1-9a），逆轉(zhuǎn)時(shí)，即使不用擋煤板，也有較好的裝煤效果。
（2）順轉(zhuǎn)是刀具截煤方向與碎煤落下的方向相同（圖1-9b），順轉(zhuǎn)必須用擋煤板，否則工作面浮煤較厚。
滾筒的順轉(zhuǎn)（圖3-9a） 滾筒的逆轉(zhuǎn)（圖13-9b）
ded with the drum Drum reversal
2.采煤機(jī)滾筒轉(zhuǎn)向
對(duì)單滾筒采煤機(jī)（圖1-10），滾筒轉(zhuǎn)向必須上行時(shí)順轉(zhuǎn)（圖a），下行時(shí)逆轉(zhuǎn)(圖c)。所以在左工作面時(shí)滾筒順時(shí)針轉(zhuǎn)，用右旋滾筒。右工作面時(shí)，滾筒逆時(shí)針轉(zhuǎn)，用左旋滾筒。
這樣正確轉(zhuǎn)向的原因是：1.有利于裝煤 2.機(jī)器受翻轉(zhuǎn)力矩小，從（圖b,d）可以看出，若滾筒轉(zhuǎn)向改為逆時(shí)針時(shí)，則煤流斷面被搖臂擋住，裝煤口尺寸減小，不合理。
對(duì)雙滾筒采煤機(jī)，滾筒的轉(zhuǎn)向分兩種：
反向?qū)L和正向?qū)L。
單滾筒采煤機(jī)和雙滾筒采煤機(jī)的滾筒轉(zhuǎn)向（圖3-10）
Shearer single-and double-drum shearer drum shift
3.5.2 滾筒的轉(zhuǎn)速
每一截齒的最大切屑厚度：
(3-31)
由上式可知，在牽引速度v和每一截線上截齒數(shù)m已定的情況下，滾筒轉(zhuǎn)速越高，截齒的切削厚度越小。反之，滾筒轉(zhuǎn)速越低，切削厚度越大。
在確定滾筒轉(zhuǎn)速時(shí)，以切削厚度不超出截面齒伸出齒座的徑向長度為原則（一般認(rèn)為不超過截齒伸出齒座長度的為宜）目前，各種雙滾筒采煤機(jī)徑向截齒伸出齒座的長度一般為，有的大功率可達(dá)到左右。
在滾筒轉(zhuǎn)速一定的情況下，滾筒的直徑越大，截割速度越大。根據(jù)實(shí)際使用經(jīng)驗(yàn)，截割速不宜超過。因此，目前趨向采用較低的截割速度，一般在，最低可達(dá)。
3.6 截齒配置
螺旋滾筒上截齒的排列規(guī)律稱為截齒配置。
螺旋滾筒工作機(jī)構(gòu)的截齒配置圖是滾筒截齒齒尖所在圓柱面的展開圖。（圖1-11）
截齒配齒圖（圖3-11）
Pick Distribution Tooth Chart
3.7 電動(dòng)機(jī)的選擇計(jì)算
3.7.1 選擇電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速
截割滾筒的轉(zhuǎn)速范圍
,即，選。
卷筒直徑D＝m
3.7.2 選擇電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速范圍
因?yàn)槌鲚S轉(zhuǎn)速為，又因?yàn)闈L筒轉(zhuǎn)速為，所以截割部的總傳動(dòng)比為：
(3-32)
3.8 所需電動(dòng)機(jī)的輸出功率
3.8.1 工作機(jī)的功率
已知：截割滾筒的所需有效功率:P=300kw
3.8.2 傳動(dòng)裝置的總效率:
傳動(dòng)裝置總功率
按《機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)》表4.2-9?。郝?lián)軸器效率＝0.995
齒輪嚙合效率（齒輪精度為8級(jí)）＝0.98
滾動(dòng)軸承效率＝0.99
傳動(dòng)裝置總效率=0.995×0.98×0.99＝0.913
3.8.3 所需電動(dòng)機(jī)的輸出功率
(3-33)
電機(jī)選擇功率為327kw
3.8.4 選擇電動(dòng)機(jī)的型號(hào)
通過比較選擇電動(dòng)機(jī)型號(hào)為：
其主要性能數(shù)據(jù)如下表
型號(hào)
功率KW
電壓V
轉(zhuǎn)速
冷卻方式
370
1400
定子水冷
3.9 傳動(dòng)裝置的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力參數(shù)計(jì)算
3.9.1 分配傳動(dòng)比
1、總傳動(dòng)比:
2、各級(jí)傳動(dòng)比的分配，由，，得：，
根據(jù)滾筒轉(zhuǎn)速需求和所選電機(jī)轉(zhuǎn)速則有：=2.5 .
3.9.2 功率、轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)矩的計(jì)算
0軸（電動(dòng)機(jī)軸）：
n＝1400r/min
T=9.55P/n=9.55×326.8×10/1400＝2229.24N.m
4 傳動(dòng)零件的設(shè)計(jì)計(jì)算
4.1 圓柱齒輪傳動(dòng)的設(shè)計(jì)計(jì)算
4.1.1 高速級(jí)齒輪傳動(dòng)計(jì)算
(1)選擇材料及熱處理方法 查表8-17（p174）
小齒輪： 45號(hào)鋼 調(diào)質(zhì)HBS1=217-255
大齒輪： 45號(hào)鋼 正火HBS2=162-217
(2)按齒根彎曲疲勞強(qiáng)度設(shè)計(jì)計(jì)算:
采用斜齒圓柱齒輪傳動(dòng)，按V=(0.012～0.021)=0.015 估取圓周速度10.34m/s ,參考教材表8-14，8-15選取第Ⅱ公差組7級(jí)
小齒輪分度圓直徑由式8-77得
(4-1)
齒寬系數(shù)查表8-23按齒輪相對(duì)軸非對(duì)稱布置取=0.8
小齒輪齒數(shù) 按推薦值20—40中選=32
大齒輪齒數(shù)=i×=2.5×30=80
傳動(dòng)比= / =80/32=2.5
傳動(dòng)比誤差 =(2.5-2.5)/2.5=0.00誤差在5%范圍里
小輪轉(zhuǎn)矩=9.55/=9.55×10×326.8/1400=2229242.86 N.mm
載荷系數(shù)K K=KKKK
動(dòng)載荷系數(shù)K初值查圖8-57K=1.10
使用系數(shù) K 查表8-20 K=1.00
齒向載荷分布系數(shù) 查圖8-60得=1.12
齒間載荷的初值在推薦值（=～）中選值初選=
由式8-55和8-56得
=+=[1.88-3.2（1/+1/）]COS+()tan
=1.71+1.91=3.62
查表8-21得
載荷系數(shù)K初值K=1×1.10×1.12×1.25=1.54
彈性系數(shù)查表8-22得
節(jié)點(diǎn)影響系數(shù)Z查圖8-64（X=X=0）得Z=2.42
重合度系數(shù)查圖8-65=0.77
螺旋角系數(shù)Z Z==＝0.98
許用接觸應(yīng)力[]由式
[]=.ZZ/S (4-2)
接觸疲勞極限應(yīng)力、查圖8-69
＝580 N/㎜，＝470 N/㎜
應(yīng)力循環(huán)次數(shù)由式8-70得
N=60nj=60×1400×1×8×300×8＝16.13× (4-3)
N= N/＝16.13×/6.27=2.57× (4-4)
查圖8-70接觸強(qiáng)度壽命系數(shù)Z Z
Z = Z=1
硬化系數(shù)Z查圖8-71及說明Z=1.15
接觸強(qiáng)度安全系數(shù)S查表8-27按一般可靠度S=1.0～1.1取 S=1.1
[]=580×1×1.15/1.1＝606 N/mm
[]=470×1×1.15/1.1＝491 N/mm
的設(shè)計(jì)初值
124.52㎜
法面模數(shù)：m=. / =124.52cos14/32=4.03 圓整取模數(shù)m=4
中心距a=m(+)/2cos=4×112/2cos14=230.9㎜ 圓整取231㎜
分度圓螺旋角=cos[m(+)/2a]=cos[4×112/（2×450）]=
小輪分度圓直徑的計(jì)算
= m/cos=4×32/cos14.3=131.9㎜
圓周速度V=/60000=3.14×123.71×1472/60000=9.53m/s與估取的值10.34m/s相近對(duì)K取值影響不大不必修正取K=K=1.10
齒間載荷K由式8-55和8-56得
為=+=[1.88-3.2（1/+1/）]COS+1/tan
=[1.88-3.2(1/30+1/188)] cos14.4+1/×30×0.8×tan14.4
=1.71+1.91=3.62
查表8-21得K=1.28
載荷系數(shù) K=1×1.10×1.12×1.28=1.58
小輪分渡圓直徑=123.71×=124.77mm
取==124.77mm
大輪分度圓直徑=m/cos=4×80/ cos14.4=326.8mm
齒寬==0.8×123.711=98.5㎜
大齒輪齒寬＝b圓整取齒寬＝100㎜
小齒輪寬=b+（5～10）=100+10=110㎜
校核=ZZZZ[]
=188.9×2.42×0.77×0.98× =460.37 N/mm
=460.37 N/mm
=188.9×2.42×0.77×0.98×
=365.36 N/mm
=365.36 N/mm，合格
按齒根彎曲疲勞強(qiáng)度校核計(jì)算
=Y YY[] (4-4)
齒形系數(shù)Y 由當(dāng)量齒數(shù)
Z=Z/cos=30/=30.9 (4-5)
Z= Z.=30.9×6.27=193.7 (4-6)
查圖8-67得與
＝2.50
＝2.17
應(yīng)力修正系數(shù)Y查圖8-68
＝1.63
＝1.82
重合修正系數(shù)Y由式8-67得
Y＝0.25+0.75/=0.25+0.75/1.71=0.69 所以Y=0.69 (4-7)
螺旋角系數(shù)Y由式8-78中的說明=1.781取1得
Y=1-×/120=1-1×14.4/120=0.88 (4-8)
許用彎曲應(yīng)力[]由式（8-71）計(jì)算
(4-9)
彎曲疲勞極限查圖（8- 72）
=470 N/㎜
=400N/㎜
彎曲疲勞強(qiáng)度得壽命系數(shù)查圖8-73查得
=1.0
尺寸系數(shù)Y 查圖8-74
Y=1.0
安全系數(shù)S 查表8-27 則
S=1.3
[]=470×1×1/1.3=361.54N/㎜
[]=400×1×1/1.3=307.69N/㎜
故
=2×1.58×2229242.86×2.50×1.63×0.69×0.88/（105×124.773×4）=146.031N/㎜
=2×1.58×2229242.86×2.17×1.82×0.69×0.88/（100×124.773×4）=149.423N/㎜
滿足要求，合格
4.1.2 其他齒輪的參數(shù)選擇：
5 軸的設(shè)計(jì)
5.1 選擇軸的材料
45＃
5.1.1 初步估算軸外伸段直徑
d=(0.8～1.0)d=(0.8～1.0)×50=40～50㎜
5.1.2 選擇聯(lián)軸器，設(shè)計(jì)軸的結(jié)構(gòu)，初選滾動(dòng)軸承
計(jì)算轉(zhuǎn)矩為：
名義轉(zhuǎn)矩 T=9.55 （4-10）
工作情況系數(shù) K=1.25～1.5 取K=1.4
T=KT=1.4×175.08=2724.8N.m
查表4.7-2 HL7： T=6300N.mT=2724.8 N.m [n]=2240r/min600 r/min 軸孔直徑d=70 d=110
若取減速器高速軸外伸軸徑d=110㎜可選聯(lián)軸器軸孔d= d=110mm d=d=100mm 選取HL7型
5.1.3 軸各部尺寸選?。?
如圖Ⅰ，軸的第1段安裝軸承及擋油盤，所以由它們的寬度決定第1段軸的高度，半徑根據(jù)第2段安裝齒輪段確定，大齒輪寬度已知，既能確定，3段為過度軸，長度起調(diào)整作用，4段安裝軸承和擋油盤同第1段，5段為過度部分。各軸半徑關(guān)系由各軸作用及相關(guān)尺寸確定，既：如軸段起自由作，
如軸段起定位作用，，一般來說，小半徑軸的直徑比大半徑軸直徑小。
（圖Ⅰ）
如圖Ⅱ，軸段1安裝軸承，高度由軸承確定。軸段2為過度部分，起調(diào)節(jié)軸整體作用。軸段3安裝大齒輪，高度與齒輪高度有關(guān)。軸段4為齒輪軸，由計(jì)算可知齒輪軸的寬度既為軸段4的高度。軸段5安裝軸承和擋游盤，尺寸由它們確定。
，
（圖Ⅱ）
5.1.4軸的計(jì)算簡圖
軸的計(jì)算簡圖
Axis of calculating diagram
1） 求輸出軸的轉(zhuǎn)矩T3
Ft= （4-11）
Fr=Ft=11637.0=4354.8 （4-12）
Fa=Fttan=11637.0tan13.44=2780.9 （4-13）
2） T=1938260
l=121
l=158
l=47.5
5.1.5求垂直面內(nèi)的支承反力，作垂直面內(nèi)的彎矩圖
解：對(duì)D點(diǎn)取矩
F×47.5-R×205.5=0
R=2689.80N
R=8947.20N
解得M=424988.4N.㎜
垂面內(nèi)彎矩圖
Vertical plane moment map
5.1.6求水平面內(nèi)的支承反力，作水平面內(nèi)的彎矩圖
解 對(duì)B點(diǎn)取矩：F×333/2-F×158+R×205.5=0
R=-1095.8N
R=5450.6N
M=-52050.5N.㎜
M=861194.8N.㎜
平面內(nèi)彎矩圖
Plane moment map
5.1.7求合成彎矩，作合成彎矩圖
M==428163.9N.㎜
M==960349.7N.㎜
查表得[]=[]=1.7[] []=0.1[]
扭矩T=1938260N， T=0.6×1938260＝1162956N
合成彎矩圖
Synthesis moment map
5.1.8作轉(zhuǎn)矩圖
轉(zhuǎn)矩圖
Torque Chart
5.1.9求當(dāng)量彎矩M，作當(dāng)量彎矩圖
M===1239270.3N.㎜
M===1508223.5N.㎜
= M/w= M/（-bt×(d-t)/2d）=19.05N.㎜[]=60N.㎜
式中 b=16 ㎜ t=5.5㎜ d=92㎜
當(dāng)量彎矩圖
Equivalent moment map
5.1.10精校核軸的強(qiáng)度
1）判斷危險(xiǎn)截面
C處為危險(xiǎn)截面
2）計(jì)算危險(xiǎn)截面：
截面右側(cè)彎矩M為：M=960349.7×（158-21.5）/158=829669.2N.㎜
截面上扭轉(zhuǎn)矩T T=1938260N.㎜
抗彎截面系數(shù) W=0.1d=0.1×92=77868.8㎜
抗扭截面系數(shù) W=0.2d=0.2×92=155737.6㎜
截面上的彎曲應(yīng)力 =M/W=829669.2/77868.8=10.65N/㎜
截面上的扭轉(zhuǎn)剪應(yīng)力 =T/W=1938260/155737.6=12.45N/㎜
彎曲應(yīng)力幅 ==10.65N/㎜
彎曲平均應(yīng)力 =0
扭轉(zhuǎn)剪應(yīng)力幅與平均應(yīng)力相等：即==/2=6.23N/㎜
3）確定影響系數(shù)：
軸為45#調(diào)質(zhì)處理由表4-1得600N/㎜，＝275 N/㎜=140 N/㎜軸肩圓角處有小應(yīng)力集中系數(shù)KK根據(jù)r/d=2.0/92=0.022 D/d=100/92=1.08 查表4-4插值法：K=1.40 K=1.14
尺寸系數(shù)據(jù)軸截面圖為圓截面查圖4-18：=0.71=0.78
表面質(zhì)量系數(shù)根據(jù)=600N/㎜和表面加工方法精車查圖4-19得==0.88
材料彎曲扭轉(zhuǎn)特性系數(shù) 取=0.1 =0.05
S=/（K+）=275/1.40×10.65=18.44
S=/（K+）=140/（1.14×10.65+0.05×10.65）=11.05
S= S.S/=9.48
查表4-4 [S]=1.5 S[S] 合格
6 低速軸滾動(dòng)軸承的選擇
6.1 選擇軸承類型及初定型號(hào)
選用圓錐滾子軸承，摘自GB/T297-94,型號(hào)為：30216
6.1.1 計(jì)算軸承的受力
1）水平支反力: R=2689.8N R=8947.2N
2）垂直支反力: R=5450.6N R=1095.8N
3）合成支反力:R1==6078.2N
R2==9014.0N
6.1.2 計(jì)算當(dāng)量動(dòng)載荷:
1）軸承的派生軸向力: 查《機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)》表4.6-3得 Y=1.4,e=0.42 ＝150800N
=
=
2）軸承所受的軸向載荷
因，由《機(jī)械設(shè)計(jì)工程學(xué)》（5-10）得
3) 軸承的當(dāng)量動(dòng)載荷
① 因,查《機(jī)械設(shè)計(jì)工程學(xué)》表5-12得
由式（5-7）:
② 因,查《機(jī)械設(shè)計(jì)工程學(xué)》表5-12得
由式（5-7）：
6.1.3 計(jì)算軸承壽命
軸承壽命：因，故按計(jì)算，由機(jī)《機(jī)械設(shè)計(jì)工程學(xué)》表5-9、5-10查得 ，按式（5-5）計(jì)算
7、鍵聯(lián)接的選擇和驗(yàn)算
7.1 Ⅰ軸組件齒輪內(nèi)腔花鍵：
矩形花鍵: 查GB114-87 規(guī)：10×82×92×12 由《機(jī)械設(shè)計(jì)工程學(xué)》=0.8 h＝(D-d)/2－2c c為倒角尺寸c＝0.6 ＝（D+d）/2 T3=1966910N.mm d=92 []=100～140N.㎜
根據(jù)式：=2T3/Nhl=2×1966910/0.8×10×3.8×37×87=40.2N.㎜
[]
7.2 Ⅱ軸組件內(nèi)花鍵：
A型:l=L-b k=h/2 L=80 b×h=20×14 T3=1966910N.mm d=70 []=120～150N.㎜
根據(jù)式：=2T3/dkl=2×1966910/70×7×(80-20)=133.8N.㎜
[]
7.3 Ⅲ軸組件內(nèi)花鍵：
A型: l=L-b k=h/2 L=70 b×h=12×8 T=174200N.㎜d=40 []=120～150N.㎜
根據(jù)式：=2T/dkl=2×174200/40×4×(70-12)=37.5N.㎜[]
7.4 行星輪減速器內(nèi)花件：
A型: l=L-b k=h/2 L=50 b×h=16×10 T＝641340N