横轴式掘进机行走机构方案设计及其减速器设计.doc

1、摘 要掘进机是一种较先进的井下掘进设备。行走机构由履带、支重轮、托链轮、引导轮、驱动轮、张紧装置、行星齿轮减速器、液压马达和履带架等部分组成。按照掘进机行走部及行走减速器的工作原理进行初步设计。在此基础上通过对此题目的分析以及对一些相关书籍和文献的查阅，进一步研究掘进机行走部的设计及行走减速器的设计原理。设计重点应在于行走部的履带行走机构设计及行走减速器的行星传动设计。首先阐述行走部的履带行走机构的一般结构，简易的叙述总体方案设计，其次对减速器进行细致的设计，包括行星减速器的选择、计算、校核。通过研究掘进机行走部及行走减速器的基本原理，获得了大量有关设计掘进机行走部及行走减速器的要领。关键词：

2、掘进机；行走机构；减速器IAbstract Machine is a kind of more advanced tunneling of the equipment. Walking by the crawler, roller, chain wheel, guide wheel, driving wheel, tensioning device, the planetary gear reducer, hydraulic motor and crawler frame parts. According to the machine walking and walking speed red

3、ucer of the principle for preliminary design. On this basis, through the analysis of this subject and some related books and literature consult, further study of walking machine design and walking speed reducer design principle. Design should focus lies in the design of the department the crawler wa

4、lking mechanism of walking and walking speed reducer planetary transmission design. First in this paper, the general structure of the crawler walking mechanism of walking, overall design simple narrative, second gear reducer for detailed design, including the selection of planetary gear reducer, cal

5、culation and checking. By studying the walking walking machine and the basic principle of gear reducer, won a large number of relevant design machine walking and walking speed reducer of the point. Key words：Heading machine; Travel Mechanism; ReducerI目录1绪 论11.1掘进机的国内外研究11.1.1 我国的掘进机发展概述11.1.2 国外掘进机的

6、研究概况11.2 我国煤矿机械化综采水平的发展趋势11.2.1我国煤矿行业在“十五”、“十一五”期间的总体发展概述11.2.2 我国部分断面悬臂式掘进机的发展趋势21.3 我国煤矿主力机型简介21.4 横轴掘进机行走机构特点32行走机构的总体方案设计52.1 传动方案的确定52.2 履带行走装置的确定52.3履带行走装置参数的确定62.3.1行走机构设计所需已知参数62.3.2驱动轮直径的计算72.3.3履带的接地长度计算72.3.4.履带节距72.3.5 支重轮直径和轮距82.3.6 托轮的个数82.3.7平衡梁的布置82.3.8链轮的设计82.3.9 行走功率计算93 行走机构结构的设计计

7、算103.1 行走机构驱动形式的选择和计算103.1.1 行走机构的原理103.1.2 行走机构驱动类型分析103.1.3 行走系统压力计算103.1.4 行走动力马达的计算113.1.5 轴1的输入转速和输入转矩的计算113.2行走减速器的设计123.2.1行走减速器初始设计参数123.2.2减速器的基本动力参数计算123.2.3第一级齿轮结构参数设计133.2.4 第二级齿轮结构参数设计173.3 轴的结构设计203.3.1 I轴设计203.3.2 轴的设计223.3.3 轴的设计243.4按弯扭合成应力校核轴的强度263.4.1 轴承的校核263.5行星轮减速器的设计283.5.1确定行

8、星轮个数 283.5.2齿数选择293.6 行星轮减速器齿轮的设计303.6.1 强度校核343.7 普通平键联接的选择和验算36结 论37致 谢74参 考 文 献75附录A 译文76附录B 外文文献761绪 论悬臂式掘进机是煤矿井下巷道施工的主要掘进设备，根据截割头与截割臂的结构形式，掘进机可分为两类：纵轴式掘进机和横轴式掘进机。纵轴式掘进机是一种部分断面隧道掘进机，在工作时，它的截割臂可以上下及左右自由摆动，能截割任意断面形状的隧道，并且可以前进、倒退及转向，截割下来的石碴由装碴和输送机构送到机器尾部，装到有轨小车或自卸汽车上运送到洞外，纵轴式掘进机主要由截割装置、截割臂、回转台及输送装置

9、等组成。横轴式掘进机主要由截割头、工作臂、装碴铲板、回转台、驾驶室、中间输送机、行走机构、液压系统、电气系统和喷雾降尘系统等组成，横轴式掘进机在工作时，其截割臂可以作上下及左右摆动，由于横轴式掘进机在工作中良好的截割性能、整机调运灵活及可截割不同巷道面等优点，故在煤矿及隧道等工程中得到了广泛的应用。1.1掘进机的国内外研究1.1.1 我国的掘进机发展概述我国悬臂式掘进机的发展是从引进奥地利Alpine Equipment Corporation 公司有AM系列掘进机技术开始的,并于二十世纪八十年代中期开始批量生产,随后佳木斯煤矿机械厂也从日本三井公司引进了S系列掘进机。当时主要的生产厂家有淮南

10、煤矿机械厂、佳木斯煤矿机械厂和南京晨光集团。内蒙古北方重工业集团有限公司（以下简称北方重工）于八十年代末期，同唐山煤科院合作并开发、研制了EBZ75型半煤岩横轴式截割头悬臂式掘进机，而此时的合作是由唐山煤科分院提供设计资料，由北方重工进行生产，当时我国的掘进机的生产领域只能说是刚刚起步，对掘进机的理论研究处于空白阶段。进入二十世纪九十年代中期，北方重工开始与唐山煤科院进行实际意义上的共同开发、研制、生产掘进机，推选出了EBZ90型半煤岩横轴式截割头悬臂式掘进机。我国掘进机的研究开发和应用经历了两个阶段：第一阶段是由开始封闭式研制阶段走向引进消化使用和研制阶段，这是一个认识上的飞跃，它使我国的掘

11、进机使用和研制技术提高到一定的水平，避免了不少弯路，如 AM-50、S100 机型的引进；第二阶段是由国外机型移植仿制阶段向自立开创、系列设计发展的突破阶段，如 EBJ-120TP、EBH-120、EBZ-160HN 中重型机型的成功研发，使我国掘进机研究制造水平和综采机械化水平均迈上了新的台阶。由此开始了我国掘进机技术的自主发展。目前国内煤矿用机型，中型机以 AM-50、S100、EBH-120、EBJ-120TP 为代表，其截割功率为 100120 kW，机重 2530 t；重型机以 EBH132 (截割功率 132 kW、机重 36 t)、 EBZ-160HN (截割功率 160kW、机

12、重 50 t ) 为代表，已初步形成系列，基本满足国内市场的需要。到2004年底为止，我国已累计生产、销售掘进机达550余台，主要用于煤矿井下的巷道掘进作业。其中北方重工生产销售半煤岩横截割头悬臂式掘进机的数量达140余台。由西安科技大学毛开友教授与俄罗斯图拉国立大学及南京晨光机器厂三方合作，试制出了国内第一台振动式掘进机样机，并于1997年十月进行地面试验获得成功。1998年3月下井进行工业试验，结果令人欣喜。煤炭科学研究总院太原分院和佳木斯煤矿机械厂联合研制的EBJ-160型掘进机是我国独立研制开发的重型掘进机，各项性能均达到国际先进水平。1.1.2 国外掘进机的研究概况 国外掘进设备可分

13、为两类：一类是欧洲国家普遍使用的悬臂式掘进机，它适应范围广，但掘进、支护不能平行作业，掘进效率低；另一类是以美国和澳大利亚为代表的连续采煤机和掘锚机组，可实现煤巷的快速掘进，掘进效率高。随着掘进机使用范围的日益增大，对其截割能力的要求也不断提高。在提高掘进机的截割能力方面，利用振动截割技术无疑是一种新型而有效的方法，国外学者对此作了一定的研究。早在五十年代，前苏联就试制了振动冲击式掘进机的样机，试验结果表明，利用此方法提高了生产效率及降低比能耗。1990年，俄罗斯图拉工学院开始研制惯性冲击式掘进机，并在一些掘进机上进行试验，结果证明在提高破岩能力、提高生产效率及降低比能耗的同时机器运行仍平稳。

14、对于截割法，其破碎只能有效地用于f56 的低磨蚀性岩石，但当岩石坚硬度大时，截齿磨损严重，寿命短。而冲击法可应用于任意坚硬的岩石，但是，功率大的振动器结构复杂。因此，采用截割与冲击相结合的破碎方法更为有效，生产效率更高。科罗拉多州矿业大学EMI实验室已经开发出一种刀具，叫做小圆盘切割器，用以改善掘进机和其它挖掘装置截割头的硬岩截割能力。在标准横截割头上的实验表明，这种小圆盘切割器不仅可以提高掘进机挖掘硬岩的能力，而且还可以减少截割头的更换及维修，对提高掘进机硬岩可经济截割能力大有前途。高压水射流助切技术于20世纪70年代在美国应用到悬臂式掘进机上，作为辅助式切割。它采用高达200MPa的高压水

15、射流冲击煤岩，以达到切割煤岩的目的。由于技术原因，这项技术还在发展之中，一旦成熟，将极大提高切割煤岩的效率。1.2 我国煤矿机械化综采水平的发展趋势1.2.1我国煤矿行业在“十五”、“十一五”期间的总体发展概述在我国，煤矿非机械化采煤占60以上，大中型矿井生产设备老化，小型矿井生产技术装备水平极低，煤矿用人多，效率低。乡镇煤矿生产工艺落后，破坏和浪费现象十分严重。到“十五”末期，煤矿生产技术和装备水平进一步改善，安全生产可靠性明显增强。大型煤矿采掘机械化程度达到90以上，中型煤矿达到60以上，小型煤矿机械化、半机械化开始起步。根据煤炭行业“十一五”发展规划的相关内容，“十一五”期间，我国将新建煤矿规模3亿吨左右，其中投产2亿吨，结转“十二五”1亿吨。此外，国家将在“十一五”期间，对煤炭行业的工业结构进行调整，大力整合、改造、关闭小煤矿，同时适度加快大型煤炭基地的建设，开工一批现代化大型煤矿，置换落后的生产能力，通过新建和老井技术改造，全国将建成300处高产高效矿井，而高产高效矿井产量将占到全国总产量的50左右。根据发展目标，“十一五”期间，煤炭工业的生产技术水平明显提高，其中，大、中型煤矿采煤机械化程度分别达到95%和80%以上，小型煤矿机械化、半机械化