掘进机装载机构及其减速器的设计毕业设计(编辑修改稿)

掘进机装载机构及其减速器的设计毕业设计(编辑修改稿)内容摘要：

1OB= （ 24） 可求得 1OB=200mm. 3750123456789O 21 1/1 09 1 2/1/1 0E 9E8E 7E 6E 5E 4E 3E 2E 1E 1 2E 1 1E 1 0O/1dddd 图 21 曲柄摇杆机构图释 本科生毕业设计（论文） 8 b、确定两个曲柄的固定支点 1O 和 2O 如图 21 所示，在图纸上先选定直角坐标系 xy 和比例 RM。 两个曲柄固定支点 1O 和 2O 的位置，可分别用尺寸 1a 和 2a 确定： 1a （ ~)d mma 13001  （ 25） 2a  (~)d mma 8002  （ 26） 式中 ， 1a 为 两曲柄圆盘的中心距，即 两固定支点间的距离， mm； 2a 为 O1与 1O 距铲板前缘的距离， mm。 由于 2a 的大小与铲板的长度和倾角有关，受工作机构传动装置的结构和布置影响较大，故在初步设计时，应先估计工作机构传动装置的外廓尺寸，然后确定铲板的长度，最后再确定 2a 的值。 转载运输机的受料口，通常与联线 11OO 近于平齐。 （ 2）摇杆长度 O2C 及其固定支点 2O 位置的确定： 摇杆长度亦即圆弧导杆的圆弧半径 O2C，按下式计算： O2C=(~)d=270mm （ 27） 摇杆固定支点，即圆弧导杆的导向滚子中心 O2的位置，初步设计可取： O1O2 d， b2 (~)d mmb 3702  式中 ， O1O2 为 曲柄固定支点与摇杆固定支点的中心距， mm； b2为 O2点至O1O1’的距离， mm。 （ 3）连杆长度 BC，耙爪长度 BE 及夹角  的确定 连杆 BC 和耙爪 BE 为一刚体，实际上是一个  CBE= 的折杆。 初步设计，如图先把曲柄圆十二等分。 并令等分点 1 为 B 点，则连杆长度可取为： BC=（ ~） d （ 28） 本科生毕业设计（论文） 9 自 B 点向 x 轴引垂线并截取耙爪长度为： BE= 2a （ 50~100） （ 29） 夹角  直接在图中量取  CBE 的大小而得到。 （ 4）转载运输机宽度 b1的确定： b1 取 b1=800mm （ 5）铲板宽度 b 及其对地面的倾角  的确定： 铲板宽度 b 通常取为： b 2d+ b1取 b=2020mm 铲板对地面的倾角  直接影响插入力、耙爪长度和铲板下面的空间尺寸。 当铲板长度一定时，倾角小则插入阻力小，但铲板下面的空间也将变小，给传动装置的设计带来困难。 若即要减小倾角，又要增大铲板下面的空间，则必须加长铲板；这势必造成耙爪过长而使受力状况恶化。 故通常取  =20o~25o。 取 =23o。 （ 6）耙爪高度 hp 和耙爪次数 N 的确定： 耙爪高度一般取为： hp=(31 ~21 )d （ 210） 对于轻型装载， hp=100~150mm；对于重型装载， hp=200~250mm。 取hp=230mm。 经验证明，增加 单个耙爪每分钟的耙取次数 N，可以提高装载的生产率。 但是不能期望无限制地增加耙取次数 N 来提高生产率，因为耙爪在一个耙取物料的周期内做变速运动，随着耙取次数的增加，工作机构的动载荷也将急剧增高。 试验证明： N 增加 3 倍时，耙尖切向惯性力增加 10~11 倍。 当 N 超过 45/分时，由于太快的耙爪运动，物料被抛出而不能被正常耙取，每个耙爪的一次耙取体积 V急剧减少。 参考国内外所生产的类型，耙爪次数一般为 N=30~45 次 /分。 因此可取 N=40 次 /分。 本科生毕业设计（论文） 10 铲板的结构设计 铲板的结构设计包括前缘（即前刃）形状的选择和有关几何 尺寸的确定。 铲板前缘的形状目前有如下五种形式 [5]： （ 1） 直线形前缘：适用于底板比较平坦的情况下，装载块度小且不坚硬的物料。 （ 2） 锯齿形前缘：适用于底板不太平坦的情况下，装载大块，坚硬的物料。 缺点是有时发生 “卡齿 ”现象。 而当齿槽被坚硬物料卡住时，将使插入阻力显著增大，插入深度减小，引起生产率下降。 （ 3） 曲线形前缘：铲板前缘为两段与爪尖运动轨迹相似的曲线形，可以减小耙爪的 “死区 ”面积，降低播入阻力。 （ 4） 凸刃形前缘：用于装载大块、坚硬的物料。 凸刃能较好的松动料堆，有利于铲板顺利插入料堆。 （ 5） 三齿 形前缘：比凸刃形前缘能更有效地预先松动料堆，大大减少插入阻力，而且不会出现锯齿形前缘的 “卡齿 ”现象。 三齿形前缘制造也比较简单，是一种比较理想的前缘形式。 从上面的分析结合实际情况铲板前缘采用三齿形前缘。 再有铲板前缘的两边角都必须倒角，这会改善铲板的工作条件，降低插入阻力。 铲板宽度 b： b （ 211） 式中 ， d 为 曲柄圆盘直径， mm。 取 b=2020mm。 铲板的倾角  与插入料堆的阻力、耙爪工作长度、铲板下面安装传动部件所需的空间有关，由前面所述，取  =23o。 本科生毕业设计（论文） 11 10311d30176。 h 图 22 铲板的结构简图 装载机构生产率的确定 生产率有理论生产率、技术生产率、实际生产率三种。 （ 1）理论生产率 Qt 理论生产率即装载机的设计生产能力，是指在耙爪完全耙满的理想情况下，机器连续作业一小时的装载能力。 其计算式为： Qt=60ZNV （ 212） 式中 ， Qt 为 机器理论生产率， m3/h； Z 为 耙爪数， Z=2； N 为 每个耙爪每分钟的工作循环次数； V为 每个耙爪每次耙取物料的理想体积， m3。 V=1/2 bah （ 213） 式 中， b 为 承载板前沿宽度， m。 a 为 耙爪耙取深度，即耙爪前端耙取段轨迹和返回段轨迹之间的距离，其值可取曲 柄长度的 ～ 倍计算， m。 由前面求得的曲柄长度计算取 a=350mm； h 为 被耙取物料层的平均高度。 对块状物料， h可取耙爪高度的 2 倍计算；对细粒物料， h 等于耙爪高度， m。 由前面求得的耙爪高度结合实际情况取 h=2hp=460mm。 由上面所求数据可求得 V=；因此求得理论生产率 Qt= m3/h。 本科生毕业设计（论文） 12 显然，理论生产率 Qt 随耙爪每分钟的耙取次数 N 的增多而增大，同时也与工作机构的有关尺寸成正比。 N 值的选取与被装载物料的性质有关。 （ 2）技术生产率 Qs 技术生产率是指在理论生产率的基础上考虑了 耙满程度和装载难易程度时，机器连续作业一小时的装载能力。 其计算式为： Qs=KcKnQt (214) 式中 ， Qs 为 技术生产率， [Qs]为 m3/h； Kc 为 理想耙取体积的充满系数，一般取 Kc=； Kn 为 耙取难度系数，见表 21 表 21 耙取难度系数 平均块度 [mm] 100～ 200 200～ 300 300～ 400 Kn 因此可求得技术生产率 Qs= m3/h； (3)实际生产率 Qp 实际生产率是考虑了司机操作水平和调车、维修与交接班等时间损失，机器在一个工作班内，平均作业一小时的实际装载能力。 其计算式 为： Qp=KsQ s (215) 式中 ， Qp 为 机器实际生产率， m3/h； Ks 为 时间利用系数，可通过实测取值，一般， Ks =~。 蟹爪式装载机的技术生产率也可按下列经验公式计算： Qp=KEb pa (hp+ap) δ1KgN(εb+S) (216) 本科生毕业设计（论文） 13 式中 ， Qp 为 技术生产率， m3/min； KE为 制动系数，机器有制动装置时， KE =1；机器无制动装置时 ， KE =；取 KE=； bpa为 两个耙爪运动的最大宽度，一般可取 bpa =b=2020mm。 b 为 承载板宽度， m。 hp 为 耙爪工作部分高度， m,一般取hp =。 (d—曲柄圆盘直径 ),hp=160mm。 ap 为 物料平均块度， m。 取 ap=350mm。  1为 耙尖夹角， ra d。  1=。 Kg 为 料堆高度影响系数；查表得 Kg=； N 为耙爪每分钟耙取次数； S 为 耙爪伸出承载板前缘的长度， m。 ε——铲取系数。  m a x3 bFc ap (217) 式中 ， Fcmax为 机器最大插入力， N；  为 铲板倾角，（ o）。    s i nc o sm a x  GnFc (218) 式中 ， Gn为 机器粘着重力， N；  为 履带粘着系数，  =~；  为 机器行走阻力系数，  =~；  为 工作面底板倾角，  =50~6o。 由此可求得实际生产率 Qp= m3/h. 蟹爪机构运动参数的计算 求解各部分的运动参数可用复数向量的方法，如下图为蟹爪机构原理图 [6]。 图中 O 为曲柄中心，曲柄长度 OA=a； D 为摇杆摆动中心，摇杆长度 DB=c；再设 BA=b。 OD=d； AP=l。 BAP 为连杆，连杆长度为 b+l,工作时左右怕抓位置相差180o。 本科生毕业设计（论文） 14 BX/DO Y/XAPYX/O Y/AXDYBP 图 23 蟹爪机构原理 （ 1） 求连杆、摇杆的角位移  和 。 在上图中，把四杆机构 OABD 看成由两个封闭向量三角形 OAB 和 ODB 组成， OB 是公共向量，向量方程为： a+b=c+d (219) 任何向量 A 的复数几何表达式为 A=x+yi,其中 x 为向量 A 在 x 轴的分向量，yi 为 A 在 y 轴的分向量。 则式（ 219）可表示为： aei +bei =cei +d, (220) 式中 ， a、 b、 c、 d 分别为 向量 a、 b、 c、 d 的模，为正值；  、  、  分别为 向量 a、 b、 c、 d 与 x 轴正方向夹角，即副角。 根据复数等式两边相等的条件可得 bcos =ccos +dacos (221) bsin =csin asin (222) 本科生毕业设计（论文） 15 将式（ 221）、（ 222）平方后相加，并设 M= sin ， N= cos ad ，K= ac dcba 2 2222  cd cos 同时将半角三角函数关系代入，则得     02t a n22t a n 2  KNMKN  式中， 2tan 的解： 2tan = KN KNMM   222 (223) 则。