SL750采煤机摇臂传动系统分析.pdf

0前言 摇臂是采煤机中的重要部件之一，担负着截煤 及装煤的功能，摇臂能否正常工作，对整个采煤机 起到相当重要的作用。 摇臂齿轮传动系统负责将截 割电机产生的扭矩传递到滚筒。 摇臂传动系统的减 速效果，将直接影响滚筒的转速和装煤效果。 SL750采煤机摇臂传动系统是由两级直齿传动 和1个两级行星减速传动组成，最终将动力传递到 滚筒。 冷却水通过位于摇臂内上下位置的冷却管， 并通过行星减速的中心水管， 冷却行星减速箱，而 后从滚筒喷出，起到降尘的作用。 1SL750的摇臂传动系统 SL750的摇臂传动系统如图1所示， 其行星头 处的直径为800 mm。 其中z2、z5、z6、z7、z8为惰轮，z10、 z14为两级太阳轮，z11、z15为两级行星轮，z12、z13为两 级内齿圈。 截割电机的输出转速为1 480 r/min，其 各级齿轮的齿数、模数和转速如表1所示。 图1SL750摇臂传动系统示意图 1.滚筒2.减速齿轮3.扭矩轴4.截割电机5.离合器 表1SL750摇臂齿轮参数表 2齿面接触强度校核 （1）计算接触应力 σH1ZBσH0kAkVkHβkHα姨 σH2ZDσH0kAkVkHβkHα姨 式中kA使用系数； kV动载系数； kHβ接触强度计算的齿向载荷分布系数； kHα接触强度计算的齿间载荷分配系数； ZB、ZD小轮及大轮单对齿啮合系数； σH0节点处计算接触应力的基本值，MPa。 （2）计算接触应力的基本值 σH0＝ZHZEZεZβ Ft（u1） d1bu姨 式中Ft端面内分度圆上的名义切向力，N； b工作齿宽，mm； d1小齿轮分度圆直径，mm； u齿数比； ZH节点区域系数； ZE弹性系数，MPa姨； Zε重合度系数； Zβ螺旋角系数。 （3）许用接触应力 σHP σHG SHmin 齿轮的接触极限应力 σHGσH1minZNTZLZVZRZWZX 式中σH1min试验齿轮的接触疲劳极限，MPa； ZNT接触强度计算的寿命系数； ZL润滑剂系数； ZV速度系数； ZR粗糙度系数； ZW工作硬化系数； 煤矿机械 Coal Mine Machinery Vol.33No.06 Jun. 2012 第33卷第06期 2012年06月 SL750 采煤机摇臂传动系统分析 贺声阳 1， 关鹏姝2， 朱 涛 1， 刘金荣1 （1.三一重型装备有限公司， 沈阳110027；2.华晨汽车工程研究院， 沈阳110141） 摘要 对SL750采煤机摇臂传动系统的结构特点进行了分析， 计算出了各齿轮的转速及滚 筒转速。 通过对传动系统中各齿轮接触强度及弯曲强度的计算，分析出摇臂中强度薄弱的环节。 关键词 摇臂； 传动； 分析 中图分类号TD421.6文献标志码A 文章编号1003 － 0794（2012）06 － 0120 － 02 Analysis of SL750 Shearer Ranging Arm Transmission System HE Sheng-yang1，GUAN Peng-shu2，ZHU Tao1，LIU Jin-rong1 （1. Sany Heavy Equipment Co., Ltd., Shenyang 110027, China；2. Brilliance Auto Engineering Research Institute, Shenyang 110141, China） Abstract Analyzed the structure characteristics of SL750 shearer ranging arm transmission system. The speed of gear and drum is calculated. Based on the transmission system of the gear contact strength and bending strength calculation. The ranging arm strength weak link is found. Key words ranging arm；transmission system；analysis 滚筒转速34 齿轮 z1 z2 z3 z4 z5 z6 z7 z8 z9 z10 z11 z12 z13 z14 z15 齿数 19 27 29 20 29 28 29 28 30 26 31 88 86 26 29 模数/mm 9 9 9 9 9 9 9 9 9 6 6 6 7.5 7.5 7.5 转速/rmin-1 1 480 1 041 970 970 669 693 669 693 646 646 419 0 0 147 101 1 2 3 4 5 （nA） z11 z9z8z7z6z5z4z10 z12 z14 z15 z13z 3z2z1 120 ZX接触强度计算的尺寸系数。 （4）计算安全系数 SH σHG σH 3齿轮弯曲强度校核 （1）计算齿根应力 σFσF0KAKVKFβKFα 式中KFβ弯曲强度计算的齿向载荷分布系数； KFα弯曲强度计算的齿间载荷分配系数； σF0齿根应力的基本值，MPa。 （2）齿根应力的基本值 σF0＝ Ft bmn YFYSYβ 式中mn法向模数，mm； YF载荷作用于单对齿啮合区外界点时的 齿形系数； YS载荷作用于单对齿啮合区外界点时的 应力修正系数； Yβ螺旋角系数。 （3）许用齿根应力 σFP＝ σFG SFmin 式中σFG计算齿轮的弯曲极限应力，MPa； SFmin弯曲强度的最小安全系数。 （4）计算安全系数 SF＝ σFG σF 4相关参数的选取及计算 齿轮的材料和热处理方式选择为渗碳淬火钢， 采取齿向倒坡修形，其设计寿命为10 000 h。SL750 的截割电机功率为620 kW， 一级直齿传动的齿宽 b185 mm，二级直齿传动的齿宽b2100 mm ，第 1级 行星传动的齿宽b395 mm， 第2级行星传动的齿宽 b4175 mm。 取使用系数kA1.75，动载系数kV1.065， 实验齿轮接触疲劳极限σHlim1 500 MPa，实验齿轮 弯曲疲劳极限σFlim400 MPa。 经过计算得出的 SL750采煤机摇臂中各级齿轮接触应力及接触强度 安全系数如表2所示；计算得出的各级齿轮的齿根 应力及弯曲强度安全系数如表3所示。 表2SL750接触强度计算汇总 表3SL750弯曲强度计算汇总 5结语 （1）在整个摇臂传动系统中，有些齿轮的接触 强度安全系数及弯曲强度安全系数＜1，其安全系数 并不高； （2 ）第 2级直齿轮的第1个齿轮以及惰轮的接 触强度比较低， 在整个传动系统中是薄弱环节，要 关注其运行状况； （3）由于行星头处的直径仅为800 mm，限制了 行星传动齿轮模数、齿数及齿宽的选取，在使用时 要特别注意行星轮的工作状况，在大修时应及时进 行更换。 参考文献 ［1］成大先.机械设计手册［K］.北京化学工业出版社，2004. ［2］李辉，王义亮，杨兆建.采煤机摇臂减速箱齿轮传动系统动力学 仿真［J］.煤矿机械，2011，32（8）40-42. ［3］李炳文，王启广.矿山机械［M］.徐州中国矿业大学出版社，2007. 作者简介 贺声阳（1980-），辽宁抚顺人，硕士，2009年毕业于 太原理工大学机械设计专业，现从事煤矿机械的设计工作，电子信 箱 23860335. 责任编辑于秀文收稿日期2011－12－13 第33卷第06期Vol.33 No.06SL750采煤机摇臂传动系统分析贺声阳，等 一级直齿传动 19-27-29；b185 二级直齿传动 20-29-30；b2100 第一级行星传动 26-31-88；b395 第二级行星传动 26-29-86；b4175 计算接触应力/MPa 计算接触强度安全系数SH 计算接触应力/MPa 计算接触强度安全系数SH 计算接触应力/MPa 计算接触强度安全系数SH 计算接触应力/MPa 计算接触强度安全系数SH 1 487.92 0.916 1 583.15 0.864 1 368.610 0.982 1 456.960 0.937 1 415.44 0.952 1 512.35 0.895 1 355.170 1.031 1 424.530 1.004 1 276.150 1.087 1 373.250 1.013 756.79 1.116 931.11 0.919 数值状态 一级直齿传动 19-27-29；b185 二级直齿传动 20-29-30；b2100 第一级行星传动 26-31-88；b395 第二级行星传动 26-29-86；b4175 计算齿根应力/MPa 计算弯曲强度安全系数SF 计算齿根应力/MPa 计算弯曲强度安全系数SF 计算齿根应力/MPa 计算弯曲强度安全系数SF 计算齿根应力/MPa 计算弯曲强度安全系数SF 396.39 1.727 475.65 1.452 457.930 1.546 524.410 1.362 394.61 1.725 475 1.446 509.810 0.949 567.040 0.870 382.600 1.807 459.330 1.518 464.39 1.362 615.54 1.036 数值状态 新巨龙公司每月30万元 奖励创新人员 “我们每月拿出30万元，奖励技术创新、管理创新和小改、小革、小发明，提升了部门和职工的创造积极性，每年促成数百 项创新项目，直接及间接经济效益过亿元。 ”日前，山东能源新矿集团新巨龙公司科技环保部主任刘善勇接受采访时说。 新巨龙公司是山东省首家单井单生产面煤炭产量突破600万t的企业，在建井和生产过程中，遇到特厚表土层、高地温、高 地压、大涌水等难题。 通过攻关，新巨龙公司形成了国际先进的厚冲积层深立井千万吨工作面成套生产核心技术，同时也奠定 了崇尚自主创新的企业氛围。 近年来，新巨龙公司针对新井、新技术、新装备、新工艺带来的人才短缺、管理不足问题，建立科技创新机制，提升技术实力 和自主研发水平，打造与将来千万吨矿井硬件相匹配的核心竞争力。 他们充分发挥“两站两基地一中心”（中国矿大研究生工作 分站、教学实验基地和集团公司博士后工作分站、三级员工安全培训中心和实训基地）平台作用，推动重点专业人才技能晋位、 学历升级。 目前已同中国矿大合作开设在职本科班、硕士研究生班。 同时，组织人员赴德国、瑞典、奥地利等学习降温制冷、自动 化等技术。 重用高技术专长人才，对连续三年评上“科技标兵”的人员特聘为“内部专家”，并纳入后备人才库，实行政治待遇、物 质激励双倾斜。 新巨龙公司整合各方专家资源，围绕制约矿井安全高效的突出问题，实行“假日院士（专家）”计划，对技术难题攻关，建立 了矿井自动化、冲击地压、制冷降温、防灭火4个课题的博士后工作站，组建了千万吨工作面成套设备应用等8大技术课题攻 关小组，实现产学研一条龙，在解决难题的同时，培养了自己的人才。 去年，新巨龙公司有32名30岁以下青年被提拔为中层管 理人员和区队技术员，累计获得国家专利授权20 项。 （周 峰，郭立众，左丰岐） 121