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1、摘 要挖掘机是大多数露天矿必不可少的生产设备，是工程机械中最重要的采掘设备，在冶金、能源、矿山等方面有广泛的应用。矿用挖掘机是露天矿间断式开采的主要设备,它可以实现完全机械化,具有机械化自动化程度高、斗容量大、环保性能好、挖掘效率高、进度快、机动性能好等优点。由于常常在野外和露天作业，工作环境十分恶劣，要求挖掘机的各个装置既要结构合理,性能安全可靠又要尽可能降低成本。推压机构作为挖掘机的主要的工作部件，它的性能直接影响挖掘机的整体工作性能。本文通过对挖掘机的四种工况进行分析，确定推压机构的计算载荷，确定推压机构所需的功率，确定传动方案，设计推压机构。本文还介绍了挖掘机国内外发展的现状、挖掘机的
2、结构组成及工作过程，以及本论文需要应用的理论基础和应用的工具，并使用AutoCAD2004软件绘制推压机构总装及零部件的二维图纸。关键词：矿用挖掘机 推压机构 二级减速器 有限单元法AbstractExcavator is necessary producing equipment for lots of strip mine, and it is the most excavating equipment of engineering machine which is broadly used in metallurgy, energy sources, mine etc. Large mi
3、ning excavator is the main equipment when exploiting strip mine. It can achieve completely mechanization. It has the characteristic of high automatization, good property of environmental protection, the efficiency of excavation is high, and progress is rapid, quality is reliable,and maneuverability
4、is good. Due to work outside frequently, working environment is very bad. Which needs excavator not only has reasonable configuration, safe and reliable performance, but also has lower cost. pushing mechanism is excavators leading working parts, whose performance can directly influence excavators wo
5、rking performance.Based on the four excavators working conditions,we analyse and determine assumed load ,pushing power and driving scheme of pushing mechanism, then design the pushing mechanism. This paper describes the status of the development of domestic and foreign excavators, the structure and
6、the work process of excavators, the excavatorspushing mechanism theory and application tools are introduced in this paper, and mapping two-dimensional Drawings of assembly and parts of excavatorspushing mechanism by AutoCAD 2004 software. Keywords: mining excavator pushing mechanism secondary reduci
7、ng device FEA目 录摘 要IAbstractII第一章 绪论11.1机械式挖掘机概述11.2 国内外机械式挖掘机发展21.2.1国内机械式挖掘机发展概况21.2.2国外机械式挖掘机发展概况31.3 本设计的研究内容5第二章 推压机构构造与工作原理62.1 机械式挖掘机结构62.2 机械式挖掘机工作原理62.3 动臂结构原理介绍72.3.1动臂整体概述72.3.2 动臂各部分功能概述72.4 推压传动机构的构造和特点102.3.1减速器的主要参数112.3.2减速器的推压工作状态13第三章 工况分析及传动方案的确定143.1工况分析143.1.1推压力计算163.1.2确定电机163
8、.2 确定传动方案和传动比17第四章 推压机构零件设计及校核204.1高速级齿轮设计及校核204.2低速级齿轮设计及校核224.3中间轴的设计及校核254.4轴承的选择及校核304.5键的设计及校核31总 结33参考文献34致谢35III第一章 绪论1.1机械式挖掘机概述机械式单斗挖掘机是一种重要的工程机械，它利用单个铲斗挖掘和铲装土壤和石块，被广泛地应用于土方施工中的挖土工作，矿山工程中的剥离表土工作，以及采掘矿石和装载工作中。它对于减轻繁重的体力劳动、加快施工速度、提高劳动生产率能够起到很大作用。1 矿用挖掘机是具有悠久历史的采装设备，其特点是斗容量大，作业效率非常高。自从1877年开始应
9、用于露天采矿作业以来，经过一百多年的研究改进，在动力源方式，各部分机械结构以及控制操纵方面都有重大的改进。但是，就基本结构与工作特性来看，仍不失其原来的基本形态。由于矿用挖掘机具有较大的挖掘铲装能力以及作业上的稳定性，可靠和显著的生产效益，到目前为止仍然是露天采矿中最主要的挖掘装载设备。 露天采矿是当今世界上许多国家普遍采用的一种采矿方式，由于可以采用大型采矿设备,故产量很大,适应对矿物日益增长的需求量的要求;露天开采比井下开采效率高 510 倍,而成本仅相当于井下开采的 1/21/4;基本建设速度比井下开采快1倍,容易实现自动化采矿,生产安全，回采率高，经济效果好。 我国是一个矿产资源相当丰
10、富的国家,而且我国的矿藏多适合于露天开采。仅以铁矿藏这一项为例，就有 65适用于露天矿开采。其余如煤矿，有色金属矿藏等莫不如此。伴随着几十年国民经济的发展，我国原有的富矿资源越来越少，现在我国开发的重点正在转向过去不重视的许多低品位尚未开发的矿藏上。这种开采自然条件适合采用用露天开采的方式,所以近些年来露天开采发展非常迅速。目前，我国有色金属矿石露天开采量和露天煤矿煤炭产量占全国总产量的比重相比较于发达国家都要低很多,所以我国在对有色金属和煤炭资源进行露天开采方面的潜力非常大。 我国目前露天矿开采规模不够大,技术水平不够高。这与我国飞速发展的国民经济的需要根本不相适应，我国的有色金属及煤矿的产
11、量必须提高，这就需要新建，扩建和改建许多大型的矿山，从而需要较多大斗容的挖掘机。但是,我国挖掘机生产能力现在还不能够满足这个要求。我国挖掘机行业和工程技术人员,必须从产品质量,技术水平和产量上提供更多合格的产品,这就需要我们做出很大的努力。根据我国“七五”规划，新建、扩建后露天开采的六大煤矿、四大煤矿和两个同矿工需要机械式单斗挖掘机812立方米的41台，16立方米的23台，26立方米的26台，14立方米正铲液压挖掘机12台，其它配套有自卸汽车68108t的141台，154t自卸汽车251台。但是，当时我国挖掘机生产能力远远不能满足这一要求。近几十年我国过挖掘机行业和工程技术人员作出了巨大的努力
12、，取得了很大的成就。露天煤矿开采配套设备中挖掘机是主要设备，在设备投资，经济效益上都起主导作用。机械式单斗挖掘机是一种重要的工程机械，它利用单个铲斗挖掘和铲装土壤和石块，被广泛地应用于土方施工中的挖土工作，矿山工程中的剥离表土工作，以及采掘矿石和装载工作中。它对于减轻繁重的体力劳动、加快施工速度、提高劳动生产率能够起到很大作用。 矿用挖掘机是具有悠久历史的采装设备，其特点是斗容量大，作业效率非常高。1.2 国内外机械式挖掘机发展1.2.1国内机械式挖掘机发展概况1954年我国试制成功第一台斗容量为1m3的机械传动式正铲挖掘机，开始了我国挖掘机的生产。1977年研制出WK-10（斗容量为8-12
13、 m3），WD-2000（斗容量为10-15 m3），才使大型矿用挖掘机生产有了新的突破。WK-10机械式单斗挖掘机是太原重型机械厂生产的。斗容量为8 m3，10 m3和12 m3三种，它适应挖掘矿石、软岩及煤炭。WD-2000是抚顺挖掘机厂生产的机械式单斗挖掘机，主要部分与美国280-D相似。随着采矿工业的发展，我国从美国P& H公司引进技术，生产了斗容量为16 m3和23 m3的P& H -2300XP和P& H-2800XP两种大型挖掘机，并投入矿山使用。这两种挖掘机的试制成功，标志着我国的挖掘机制造技术又前进了一大步。目前我国有挖掘机制造厂20多家，生产有30多个品种的各类挖掘机。2面
14、对外资咄咄逼人的竞争态势，徐挖努力加强与国内同行彼此间的交流和合作，同时不断从国外引进世界尖端研发技术和研发手段，并与著名大学不断合作研发，在挖掘机技术发展上作出了不少成果。太重作为我国最早生产制造大型矿用挖掘设备的企业，其大型挖掘机的研发经历了原始创新、合作制造和引进消化吸收再创新三个阶段，发展步伐一直在国内的前列。2006年以来太重成功的研制了具有完全知识产权的20m 、27m的挖掘机，并在神华准格尔能源有限公司投入使用，打破了国外公司在大型矿用机械的产品和技术垄断，也使公司成为世界上少数几个自主生产大型矿用机械的企业之一。虽然我国的挖掘机制造业在不长的时间内有了较快的发展，但仍存在一些问
15、题。如品种、规格、质量上满足不了国内的市场需要。产品的技术水平，可靠性，制造质量与国外挖掘机相比还有较大差距，对大中型挖掘机尚处在经验设计阶段，满足不了国民经济重点工程的需要。因此我国在未来20年里，我国采矿工艺仍将是矿山机械化主导作用，而辅以自动化。【2】 近一，二十年来，随着液压传动技术在工程机械上的广泛使用，液压挖掘机有了迅速发展。CAD技术在国内发展也有十几年的历史，如挖掘机的仿真，挖掘图谱的绘制，反铲装置的计算机辅助技术。而机械式挖掘机当前沿用的仍是50年代前苏联学者提出的挖掘机理论。 WK-10B矿用挖掘机主要性能参数标准斗容 12m3 主电机功率 750kW提升速度 1m/s 最大挖掘半径 18.9m推压速度 0.65m/s 最大挖掘高度 13.63m行走速度 0.69km/h 最大卸载半径 16.35m最大提升力 1029kN 最大卸载高度 8.45m最大推压力 617kN 挖掘深度 3.4m最大爬坡角度 13度 工作重量 459t平均比压 225kPa
