楊琳琳

摘要：機(jī)械化文明發(fā)展的較為普遍的情況下，各種機(jī)械承擔(dān)著不同的功用，在多種多樣的機(jī)械結(jié)構(gòu)中，機(jī)械傳動機(jī)構(gòu)和減速結(jié)構(gòu)占了相當(dāng)一部分比重。對采煤機(jī)來說，機(jī)械的減速機(jī)械結(jié)構(gòu)和運(yùn)動傳遞結(jié)構(gòu)也是重要的組成部分?？梢哉f如果沒有機(jī)械傳動就沒有現(xiàn)在發(fā)達(dá)的社會生產(chǎn)力，在現(xiàn)今情況下減速大多依靠減速機(jī)來實現(xiàn)，作為一種相對精密的機(jī)械結(jié)構(gòu)，減速機(jī)構(gòu)承擔(dān)著不同于機(jī)械傳動的任務(wù)：傳遞并增加扭矩降低轉(zhuǎn)速，從而達(dá)到降低速度的目的。

關(guān)鍵詞：采煤機(jī)；減速機(jī)械結(jié)構(gòu)；運(yùn)動傳遞結(jié)構(gòu)

1 引言

作為機(jī)械化設(shè)備出現(xiàn)的最主要的意義，運(yùn)動的傳遞與功的轉(zhuǎn)化是為機(jī)械的意義，公元前，在巴勒斯坦地區(qū)的猶太人建立了杰里科城，城市首次出現(xiàn)了，最早的機(jī)械—車輪或許是此時誕生的。車輪是人類最為重要的發(fā)明之一，正是由于車輪的產(chǎn)生，才令車成為人類最主要的交通工具。到近代瓦特的蒸汽機(jī)讓機(jī)械化展現(xiàn)在人類眼前。機(jī)械的發(fā)展就像人類文明的進(jìn)步歷史，每一次巨大的進(jìn)步都是由于人類對于機(jī)械的理解進(jìn)一步深化。因此，研究采煤機(jī)機(jī)械的減速機(jī)械結(jié)構(gòu)和運(yùn)動傳遞結(jié)構(gòu)，可以幫助采煤機(jī)更好地進(jìn)行結(jié)構(gòu)的完善，提高工作效率。

2 采煤機(jī)機(jī)械的減速機(jī)械結(jié)構(gòu)

行星減速機(jī)構(gòu)是一種動力傳遞裝置，可以在有限的空間內(nèi)實現(xiàn)降低輸入轉(zhuǎn)速的目的，具有結(jié)構(gòu)緊、傳動比大，傳動效率高及輸出扭矩大等優(yōu)點(diǎn)。這些優(yōu)點(diǎn)恰好迎合了采煤機(jī)井下有限、惡劣的工作條件，因此行星減速機(jī)構(gòu)在采煤機(jī)械中被大量使用。由于采煤機(jī)井下工作環(huán)境較為復(fù)雜，采煤機(jī)截割部行星機(jī)構(gòu)承受著較大的沖擊和振動作用，在惡劣的工作環(huán)境中行星減速機(jī)構(gòu)極易發(fā)生損壞，造成采煤機(jī)無法進(jìn)行截割作業(yè)。

其基本傳動結(jié)構(gòu)分為四個部分：太陽齒輪、行星齒輪（組合于行星架）、內(nèi)齒輪環(huán)、電機(jī)經(jīng)過多級直齒輪傳動，齒輪九經(jīng)由內(nèi)花鍵和行星減速器的太陽輪的一端相聯(lián)接，進(jìn)而為行星減速器輸入轉(zhuǎn)矩；在行星減速器中太陽輪的轉(zhuǎn)動，既能夠使行星輪環(huán)繞本身的軸線自轉(zhuǎn)，同時能夠通過行星軸帶動行星架沿著行星架中心軸線轉(zhuǎn)動，通過行星架輸出端的外漸開線花鍵和方頭的聯(lián)接，能夠?qū)⑤敵鲛D(zhuǎn)矩傳遞到滾筒。該行星減速器主要零部件由一個太陽輪、四個行星輪、一個行星架、一個內(nèi)齒輪構(gòu)成。

行星減速器作為截割部傳動系統(tǒng)的重要組成部分，一旦損壞將會影響采煤機(jī)的正常工作。采煤機(jī)過巖石斷層時，驗證行星減速器的關(guān)鍵部件能否正常工作，首先需要建立太陽輪、行星輪、內(nèi)齒圈、行星架的三維模型，其次對關(guān)鍵零部件做受力分析，在本章需要計算出行星軸作用在行星架左右側(cè)板上的載荷以及太輪、行星輪、內(nèi)齒圈的切向力、徑向力、法向力。齒輪類零件主要做彎曲應(yīng)力分析與接觸應(yīng)力分析，所以對太陽輪、行星輪、內(nèi)齒圈做彎曲應(yīng)力分析和接觸應(yīng)力分析。太陽輪、行星輪、行星架是旋轉(zhuǎn)部件，故須對其做模態(tài)分析以及疲勞分析。行星架體積小受力大是易損部件，故對其做應(yīng)力分析。

對行星架、太陽輪、行星輪、內(nèi)齒圈做受力分析計算出作用在行星架左右側(cè)板行星軸孔的載荷及太陽輪、行星輪、內(nèi)齒圈上的法向力、切向力、徑向力。對太陽輪、行星輪、內(nèi)齒圈做彎曲應(yīng)力，其彎曲應(yīng)力強(qiáng)度滿足工作要求；將太陽輪、行星輪、內(nèi)齒圈裝配成行星機(jī)構(gòu)對其做接觸應(yīng)力分析與接觸應(yīng)力疲勞分析，其接觸應(yīng)力強(qiáng)度與壽命均滿足要求；對太陽輪、行星輪做模態(tài)分析，其一階頻率均高于工作頻率，不會受到共振的破壞；對行星架做應(yīng)力分析、模態(tài)分析、疲勞分析，其強(qiáng)度、頻率滿足要求，工作壽命低于其設(shè)計壽命。

3 采煤機(jī)機(jī)械的運(yùn)動傳遞結(jié)構(gòu)

采煤機(jī)的截割部主要由滾筒、搖臂、液壓油缸和機(jī)身四部分組成。在截割部安裝過程中，液壓油缸安設(shè)在機(jī)身下部底托架內(nèi)，截割部與牽引部之間通過高強(qiáng)度液壓螺栓連接。截割部主要利用液壓缸作為動力裝置帶動搖臂上下擺動來調(diào)整滾筒的高度，以提高對不同煤層厚度變化的適應(yīng)性。

采煤機(jī)的截割部裝有電動機(jī)，電動機(jī)通過兩端的輸出軸實現(xiàn)輸出動力的目的。截割部是工作機(jī)構(gòu)及其機(jī)械傳動或驅(qū)動裝置的總稱。當(dāng)截割部由專用電動機(jī)驅(qū)動時，截割部也包括截割電動機(jī)。工作機(jī)構(gòu)是直接實現(xiàn)截割、破碎等主要功能的部件。其上裝有截齒，截齒將煤從煤體上破落下來。有些采煤機(jī)的工作機(jī)構(gòu)為了形成所要求的截割斷面形狀，除了一個主要工作機(jī)構(gòu)外，還有一個或幾個輔助工作機(jī)構(gòu)。工作機(jī)構(gòu)往往兼有把破落下來的煤塊裝入工作面輸送機(jī)的功能，使用這類工作機(jī)構(gòu)的采煤機(jī)就不再需要單獨(dú)的裝載部。機(jī)械傳動裝置用來將動力傳輸給工作機(jī)構(gòu)，以滿足其運(yùn)動方式、運(yùn)動方向和截割速度大小的要求。機(jī)械傳動裝置通常采用齒輪傳動，一般在使用過程中不能變速，但備有專門的換速齒輪副，供安裝時更換，以滿足截割速度的要求。機(jī)械傳動裝置根據(jù)結(jié)構(gòu)需要可由一個或多個箱體組成。截割部由傳動裝置和工作機(jī)構(gòu)組成，傳動裝置起傳動、減速及改變采高的作用，工作機(jī)構(gòu)主要用于輸煤、落煤。

工作機(jī)構(gòu)以及驅(qū)動工作機(jī)構(gòu)的減速器等共同組成了采煤機(jī)的截割部，雙滾筒采煤機(jī)的電機(jī)與滾筒之間是傳動裝置，其位于采煤機(jī)搖臂中。傳動裝置的主要作用是傳遞動力，通過位于搖臂內(nèi)的傳動裝置能夠?qū)㈦妱訖C(jī)的輸出功率傳遞到滾筒。截割部作為采煤機(jī)的主要工作結(jié)構(gòu)，截割部消耗掉的功率占到了采煤機(jī)總消耗功率的80%—90%，在工作中有很大的沖擊載荷與負(fù)載作用在截割部上。所以截割部傳動裝置需要有高可靠性、高強(qiáng)度的性能而且能夠長時間處于安全穩(wěn)定的工作狀態(tài)才能使采煤機(jī)長時間安全、高效的工作。

采煤機(jī)截割部的傳動特點(diǎn)如下：

⑴通常情況下，采煤機(jī)的截割部傳動系統(tǒng)含有3-5級齒輪傳動減速

⑵當(dāng)電動機(jī)在采煤機(jī)中的布置方式為縱向布置時，電動機(jī)的軸心與滾筒軸心相互垂直，所以需要將錐齒輪設(shè)置為軸心方向。通過將錐齒輪放置在靠近電動機(jī)的高速級一端能夠保障錐齒輪的工作壽命和減小作用在錐齒輪的載荷。

⑶在一臺電動機(jī)驅(qū)動牽引部與截割部的情況下，當(dāng)對采煤機(jī)截割部的傳動進(jìn)行檢修時需要將電動機(jī)和滾筒間的動力傳遞斷開，通過這種方式能夠保障安全，所以還需要在傳動系統(tǒng)中安裝離合器。一般在高速級設(shè)置離合器能夠減小尺寸而且便于操作。

⑷通過在截割部設(shè)置變速齒輪，能夠使?jié)L筒變換多種轉(zhuǎn)速，故而能夠適應(yīng)不同的煤質(zhì)。也可以通過設(shè)置變換齒輪的方式，滿足多轉(zhuǎn)速的要求。

4 結(jié)語

通過對采煤機(jī)機(jī)械的減速機(jī)械結(jié)構(gòu)和運(yùn)動傳遞結(jié)構(gòu)的研究分析，發(fā)現(xiàn)原有結(jié)構(gòu)存在的問題，并提出了相應(yīng)的解決方案，有效地保證采煤機(jī)工作的順利開展，延長了其使用壽命，從而提高了采煤機(jī)的穩(wěn)定性和可靠性，保障工作效率。

參考文獻(xiàn)：

[1]毛君，劉曉寧，陳洪月，宋秋爽.采煤機(jī)截割部傳動系統(tǒng)建模與動力學(xué)分析[J].機(jī)械強(qiáng)度，2019，41（01）：125-132.

[2]趙麗娟，范佳藝，李明昊，李惠.采煤機(jī)截割部行星架可靠性設(shè)計[J/OL].機(jī)械工程學(xué)報：1-9[2019-02-13].

（作者單位：三一重型裝備有限公司）