刨煤机输送系统与滑架设计【毕业论文+CAD图纸全套】

买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 1 引言 刨煤机是集采煤和运输于一体的开采装备“从技术角度看 ,它是最适合于薄煤层的采运装备，其开采技术不仅可用于普采，而且可用于综采，如今刨煤机自动化综采已是很现实的技术”现代刨煤机集合了机械、液压、电子、网络控制等多学科专业领域的科技成果，技术含量高，但研制难度很大“我国在刨煤机产品开发和制造方面虽然取得了某些研究成果，但总体进步缓慢，大约每隔十年才产生一种新的机型，与国际先进水平相比差距很大”目前，自动化刨煤机组是国外厂商的一统天下，国产刨煤机总体技术仅相当于国外上个世纪 80 年代的水平“为了实现我国煤炭行业 的可持续发展，解决薄煤层作为保护层 (解放层 )开采难题，实现高瓦斯薄煤层的安开采，加强国产刨煤机研究创新工作 ,开发具有先进水平的国产刨煤机组具有重大的现实意义”。 刘东敏：刨煤机输送系统设计及滑架设计 2 1 绪论 煤机采煤应用现状分析及发展前景 国薄煤层现存及开采技术现状 我国薄煤层储量为 吨，其中山西、河北、四川、煤炭是我国的第一能源，占70%以上。我国内蒙、贵州、东煤和重庆公司，薄煤层储量达 探明储量约为 7700 亿吨。但煤 99 亿吨。另外，大同，开滦、徐州 、平顶山等矿区炭赋存状况也多种多样，有薄煤层、中厚煤层和厚薄煤层储量达 吨。煤层，煤层倾角变化也很大，从近水平煤层到倾斜所以薄煤层开采一直是摆在各级领导面前的煤层到急倾斜煤层。这些资源是国家的宝贵财重要课题，开采条件与经济效益的统一，一直在困富，也是不能再生的一次资源。扰着各级生产指挥者与决策者。如何寻找一种适薄煤层分布广泛，在全国 95个重点矿务局中合于薄煤层开采的机械化采煤工艺是众望所盼之有 80 个局 455 处矿井都赋存有薄煤层，薄煤层储事，刨煤机机械化采煤化目前仍是一种较理想的量占总可采诸量的 全国国有重点煤矿薄煤层采煤工艺。 表 1 所示 我国部分省区薄煤层储量 of 区 河北 山西 内蒙 辽宁 吉林 黑龙江 徐州 山东 大屯 湖南 贵州 安徽 河南 四川 薄煤层储量 (亿吨 ) 煤层所占比重 % 4 2 国外刨煤机采煤应用情况 德国、法国、比利时的薄煤层广泛应用刨煤机采煤，美国刨煤机产量占总产量的 15%,德国刨煤机产量占总产量的 62%，法国占其 30%，捷克占 12%，波兰占 11%。特别是德国，买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 3 可称得起是刨煤机的故乡，通过使用刨煤机采煤，使生产率大幅度提高。德国从 1955 年就开始使用刨煤机，八十年代末刨煤机采煤机械化程度达到 95%以上，其产量占德国全国煤炭产量的 51%, 1974 年至 1984 年期间采用刨煤机采煤技术使煤层可采厚度下降 最小可采厚度达到 有效开机时间提高了 19%。刨煤机采煤工作面推进面积增大了45,/c，使商品煤产量增加了 30% 。刨煤机产品系列也在不断更新和扩大，不但有拖钩刨系列，滑行刨系列，而且还研制出滑行拖钩刨系列，紧凑型刨煤机等，并向动力刨、全自动化大功率型刨煤机方向发展。德国威斯伐利亚贝克瑞特公司研制了 x 400拖钩刨，还有 朗公司最近生产的 海茨漫公司生产的 前世界刨煤机采煤技术呈现出以下两大特点 :一是刨煤机的装机动率越来越大，以德国为代表， 80年代中期最大功率也只有 ，目前已达到 800，其体积向着紧凑型方向发展，可靠性更高，自动化控制程度更高。由于功率的增大，使刨煤机的生产能力，刨削硬煤的能力有了明显提高，适应性增强，使工作面过小地质构造能力增强，给生产管理带来方便。其二是刨煤机的适用范围不断扩大，刨煤机不但用于采煤，还用型滑行刨和少量的刮斗刨等，在徐州，丰城、邯郸 、于开采油母页岩等其他有用矿物，并取得较好效果。 我国刨煤机开采水平还十分落后，基本上是五、六十上代的水平。以 M 拖钩刨为例，该产品 1984年通过产品鉴定，定型生产，但装机功率只有 80千瓦，仅为当时德国平均装机功率的四分之一，而牵引速度仅为德国产品的三分之一，刨链的破断力也仅为德国的二分之一，其结构性能不理想，不能有效地保证刨深，且运行阻力大，无刨体水平控制气置，当发生飘刀或啃底时就很难调整。产量和适用范围受到限制。 从 60年度中期起我国先后引进了德国莱斯哈肯 茄 3968年在平一矿煤厚平均 板较破碎的条件下使用，取得了年产 ，平均月产超过 3 万吨，工效达 的好成绩。 1967年引进米茄 3得了良好的效果。 1979年我国引进 8徐州矿务局旗山矿 81年下半年平均月产达 30656 吨， 82年上半年平均月产 34357吨。徐州矿务局夹河矿同期也使用了引进刨煤机，同样取得了较好的效果。 刘东敏：刨煤机输送系统设计及滑架设计 4 煤机开采特点及前景 刨煤机与其他薄煤层机组相比较具有很多特 点 : 滚筒采煤机复杂的牵引部，也没有复杂的液压系统和液压元件，因此制造容易，使用维修方便，工人容易掌握。 是静力刨，因而产生的粉尘少。据现场实测，当刨速为 0. 42m/S,切削产生的粉尘浓度为 20，而在相同条件下炮采为 衬，所以刨煤机工作面工作环境好，防尘系统简单。 的块度大，有利于增加矿井的块煤率，提高矿井的效益。 上下端头的电机牵引，因而工作面不需敷设高压电缆 ，即电缆不进工作面，比较安全简单。 推进度可达 4作面产量和生产效率高。 人少，劳动强度小，避免了工人在较小工作空间里往返爬行，比滚筒采煤机更适用于薄煤层开采。 次暴露的顶板面积小，又是静力落煤，对顶板震动小，有利于顶板管理和矿压控制，工作面顶板安全情况明显好转。 安全有利。 煤机输送系统（刮板输送机）的发展 就世界范围而言 ,刮板输送机的发 展大体经历了 4 个阶段 第一阶段是在本世纪初 ,英国最先研制了刮板输送机 ,其特点是单链条 !小功率 第二阶段是 4050年代初 ,随着刨煤机和深截式采煤机的出现 ,煤矿生产进入了机械化时代 为了适应这种情况 ,刮板输送机也发展为沿水平方向和垂直方向可以弯曲 ,为采煤机提供运输轨道 ,双链牵引 ,多电机驱动 ,并能随着采煤机的运行及时推移 第三阶段从 50 年代初开始 ,英国研制出浅截式滚筒采煤机和自移式液压支架 ,煤矿生产实现了综合机械化 与综采设备相适应 ,要求采用高效重型可弯曲刮板输送机 ,其结构向着短机头 !大功率 !高链速 !高强度的中 部槽和链条等方向发展 ,运量不断增大 ,可靠性不断提高 第四阶段是 80年代中后期 ,英国的米柯 !道梯 !美国的长壁和德国的布朗等公司 ,纷纷推出全新的大功率工作面输送机 ,即高产高效输送机 ,从而使该阶段的输送机具有如下特点 :大功率 !大运量 !长运距 !高可靠性 !长寿命 ,其功率和运量比买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 5 第三阶段增大 23倍 国产刮板输送机的研制及使用起步较晚 建国初期 ,当国外已经开始进入综采机械化时 ,我国的煤矿机械刚刚走出仿制阶段 ,但它的发展非常迅速 多年来 ,我国自行研制和仿制的刮板输送机品种多达几十种 ,就其发展的过程而言 ,也大体上经历了同 世界刮板输送机相同的前三个阶段 第一阶段的代表产品有 第二阶段的代表产品有 第三阶段是综采机械化阶段 ,70年代初我国从国外引进了一批刮板输送机 ,主要机型有波兰萨姆逊 !英国道梯 )麦柯 190!道梯 )麦柯 250!西德潘瑟国道梯 本 产品 这些设备的引进 ,对我国煤炭生产综采机械化的发展起到积极的推动作用 ,经消化 !吸收 ,并加以改进 ,发展了我国的刮板输送机 目前 ,我国尚没有自己的第四阶段产品 ,高产高效 工作面的配套设备还只能依靠进口 近年来 ,我国的刮板输送机发展很快 ,已经由普通的端卸式发展到了侧卸式 ;由只适应于中厚煤层发展到特厚和薄煤层的各种机型 ;由单一的边双链发展到目前的既有边双链 !中双链 ,又有介于两者之间的准边链 功率档次越来越大 ,已经由最初的整机功率 150展到目前的500板厚度不断增加 ,链条直径不断加粗 ,从而使设备的寿命得到较大的提高 目前 ,我国综采工作面的重型刮板输送机的主要生产厂家是张家口煤矿机械厂和西北煤矿机械一厂 其 产 品 的 主 要 型 号 有 :64 型 !64 型 !64型 !20型 !00 型 !00 型等 我国刮板输送机使用现状 我国从 1973 年开始研制普通综采工作面刮板输送机 ,1974 年在阳泉四矿使用 中重型刮板输送机已经形成了 2 个系列的多种产品 这些产品为我国的煤炭生产发挥了巨大作用 ,取得了显著的经济效益 但同时我们也应当清醒认识到 ,我国目前的重型刮板输送机的技术水平只相当于 80 年代初期的国际水平 ,落后于国际先进水平1015a其主要原因有 : (1)事故率高 开机率平均只有 17%,年产百万吨综采队平均开机率也只有 35%;而美国平均开机率为 82%,最高可达 95%影响开机率的主要因素为综采设备的事故较多 ,其中尤以刮板输送机的事故最多 ,可占总事故的 50%以上 (2)寿命短 我国目前中重型刮板输送机的中部槽中板厚度一般为 2025质为16度等级为 30过煤量一般在 100万 t 以下 ,煤质较硬 !煤矸石较多时仅为 60万刘东敏：刨煤机输送系统设计及滑架设计 6 过渡槽的寿命更低 ,一般过煤量不足 40万 t圆环链在使用 3 个月后断链事故明显增多 减速箱轴过煤量仅 3040 万 t国产刮板输送机寿命较短的主要原因是材质较差 !制造工艺达不到要求 (3)装机功率不足 由于功率较小 ,刮板输送机实际铺设长度普遍达不到设计长度 ,一般在 150m 左右 如果铺设过长则会出现启动困难 !断链事故增多 !电机事故增多等问题 工作面长度较短 ,直接影响了回采工作面的效率 (4)运量较低 目前国内生产的重型刮板输送机最大运输量只能达到 1000t/h,而国外重型设备的运量普遍在 20002500t/h 国产刮板输送机的主要问题 国外几家著名公司现在生产的重型刮板输送机一般都可以整机无故障过煤 600万 有些可达 1200 万 t而国产刮板输送机的过煤量是很低的 故提高国产设备的可靠度 ,是刮板输送机发展的主要问题 。 目前国内重型刮板输送机的驱动系统有两种 , 一是单速电机配液力偶合器 ,二是双速电机直接驱动 液力偶合器能改善鼠笼式电动机的启动特性 ,当输送机被突然卡住时可以有效地保护电机 ,故在我国得到广泛应用 但是对于大功率电机驱动 ,它就表现出某些不足 由于液力偶合器的输出转矩为 直径大 ,不适合在工作面使用 ,而且散热面积也不够 ,造成散热不良 ,温升过高 因此 ,液力偶合器已经不再适应大功率电机驱动 双速电机具有 4个优点 :低速启动 ,有效地增大了启动转矩 ;较低的启动电流有效地降低了启动过程中的电网电压降 ;由于没有滑差损失 ,输出力矩和输送机速度略有增加 ;省去了液力偶合器 ,因此也省掉了向工作面输送工作液等过程 ,减少了 材料消耗和对环境的污染 ,没有因密封漏油而失效的问题 但也存在一些影响双速电机的另外一些因素 :双速电机双机驱动存在负载分配严重不平衡 ,两电机间负载不平衡可高达50%;由低速转为高速后 ,难以达到全速运行 ;保护性差 刮板链的强度问题一直是困扰国产刮板输送机的大问题 由于磨损 !疲劳 !自身质量差 !锈蚀等 原因 ,使新链条在使用 3 个月后断链事故明显增多 国产刮板输送机的联接螺栓可靠性普遍较差 ,机头 !机尾推移部上的联接螺栓经常出现拉断现象 ,造成推移困难 ;铲煤板和刮板上的螺栓经常出现松动 !脱落 ,造成零件丢失 ,影响铲煤和运煤效果 影响中部槽的可靠性和寿命的主要原因是中板的磨损和联接头强度不足 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 7 刮板输送机是以刮板链为牵引构件和溜槽为支承机构的连续运输机械。常见的可弯曲刮板输送机其主要组成部分及工作原理如下： 机头部由机头架、传动装置和链轮组件等部件组成。机头架的作用除卸载外，还对传动装置、链轮组件、盲轴和其它附属件等 起支承作用。传动装置包括电动机、减速器和液力联轴器，电动机均采用三相异步防爆电动机，减速器己大量采用大功率行星减速器，当前多数刮板输送机采用液力偶合器作为联轴器。现在双速电机的应用也越来越广，与之配套的是弹性联轴器。链轮组件多由牵引链轮和采煤刮板输送机挡板槽帮的拓扑优化分析盲轴组成。 对于无传动装置的机尾部只有机尾架和机尾导向链轮。对于有传动装置的机尾部，则包括有机尾架、传动装置和链轮组件，除机尾架在结构上与机头架有所不同外，其它部分与机头部基本相同且可互换使用。中间部土要由溜槽和刮板链组成，当前刮板输 送机的溜槽包括中部槽、过渡槽、开口槽。刮板链由刮板、圆环链和联接环等组成，其结构形式可分为单链、双边链和双中链几种形式。 刮板输送机优缺点 刮板输送机之所以能在国民经济生产中得到广泛的应用，是因为它存在着与其它设备无法相比的优点，土要表现在： 1适应性好，对环境的要求不高。适应在煤矿井下及其它工作条件恶劣的场所正常工作。 适应综合采煤机械化的需要，在机身上设有供采煤机牵引和导向的装置、与支架的连接装置和挡板槽帮、电缆槽及铲板槽帮等，日前刮板输送机发展到了随着工作面 的推进不需拆卸的整体推移，向着人功率、高强度和短而低的机头及机尾方向发展。 适应 _在一定的范围内做弯曲。 经得住碰撞和冲击。 用新研制的碳化硼药皮耐磨堆焊焊条，在矿用刮板输送机的中部槽中板表面堆焊一层耐磨合金层，使中板的强度得到加强，中部槽的使用寿命大幅度提高，使用寿命提高 3倍以上， 着重型刮板输送机的发展，装机功率越来越 大，大的刮板输送机总刘东敏：刨煤机输送系统设计及滑架设计 8 功率达 1400 但是刮板输送机在使用过程中，也有它的缺点及局限性，土要表现在 : 板链质量大，刮板与中板摩擦向前推进，物料也通过刮板的推动作用向前推进，使得电机 30%多的功率浪费在空载运行上。因此如何降低空载功率，提高运煤有效功率是刮板输送机的一个很关键的课题。 个问题是刮板输送机很难解决的问题。刮板输送机在输送物料的过程中需要较高的启动力矩，启动过载系数通常为 此满载启动难的问题很难解决。刮板输送机的主要特点是频繁启动 和过载启动，且负载在空载、满载、超载甚至严重超载之间不断变化且持续时间无规律，这样在静态设计中，圆环链的安全系数设计得很高，电机的功率选取也较大，使资源造成很大的浪费。 板输送机具有较大的动负荷，动负荷的产生一般跟自身结构和工作环境有关，而环境的不确定性使得这个问题很难解决。 刮板输送机的发展趋势 近儿年综采技术发展非常快，以后将继续向着高产、高效、自动化的方向发展。工作面刮板输送机必然随着综采技术的发展而继续发展，其发展趋势是川 : 机功率为 2 X 800 800送能力为 2500h ,输送距离为 300条规格为。 48- 0 52部槽内宽为 13001500mm o 可靠性方向发展。减速器耐久性试验指标应通过 1500送机中部槽过煤量大于 6障率小于 3%a 动化方向发展。采用 控驱动装置和 动调链装置及况监测系统等。 范化方向发展。输送机零部件普遍标准化、规范化，使设计更加简单，免 去不同产品中基本零件的设计，同时加质量也更加有保证 应不同综采工艺的工作面刮板输送机将会继续发展，如综放 煤机用输送机等继续得到发展。 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 9 2 刮板输送机总体设计方案及链条的力学计算 板输送机的输送能力计算 连续运动的刮板输送机输送能力 6 0 （ 2 式中： q 输送机每米 长度 kg/m； V 刮板链运行速度 m/s； F 输送机溜槽装载断面面积 Y 负载集散密度 t/ ； 当货载沿溜槽均匀分布，连续不断地匀速运行，由上式计算的刮板输送机 输送能力是正确的。货载连续不断地运行有赖于刮板间距的正确选择，货载块 度大，刮板间距大，向下倾斜运煤刮板间距比 向上倾斜运煤刮板间距允许大， 刮板高度值大允许间距大。这和煤本身的内摩擦角、刮板高弯度及刮板链的加 速度有关。 板输送机运行阻力，链条张力计算 板输送机运行中的阻力 刮板输送机工作中要克服以下阻力：货载及刮板链在上链的移动阻力， 倾 斜运输时负载的自重分力，刮板链在回空段上的移动阻力，刮板链绕过机头， 机尾链轮链条弯曲阻力，传动装置阻力。输送机存在弯曲时的弯曲附加阻力的 计算，输送机起动、闭锁时的链条的拉力的计算。 刘东敏：刨煤机输送系统设计及滑架设计 10 分析最大负载情况需要计算输送机的链条的张力情况，链条的张力与电机 的布置 、阻力系数、铺设倾角有关，其张力分布随其位置的不同而不同。 力系数分析 输送机的阻力系数包括上侧阻力系数0送机上侧的阻力系数用作链条与溜槽摩擦系数 、煤与溜槽摩擦系数 、煤与侧边 挡煤板摩擦系数 、煤与 煤摩擦系数 的当量摩擦系数，这些摩擦系数是 装载槽断面、输送机结构、被运物料及链条速度的一个函数。 输送机运行过程中煤与挡板及煤与煤的当量摩擦系数的确定：假设输送机 是水平铺设的且装载的表面是水平的。由于受到两个侧边的限制，即受到挡煤 板和在机道中的煤的限制，所以阻碍了煤的外溢，产生这种现象的原因是由于 侧边挡煤板和在机道上的煤给输送机中的煤施加的有一种反作用力，同时在每 侧还产生一个相应的摩擦力。 假设挡煤板或机道中的煤向煤壁侧有一个微小的推移量，则得到的受力 情 况如下图所示： 图（ 2滑煤体受力分析示意图 2in 输送机的铺设倾角为零度，装载表面水平。由于煤体可视为松散物料， 为了确定滑移角 2a 的大小，需要对楔形煤进行受力分析，当楔形煤的体积达到 最大值时，即煤体不再滑落时的倾角 2a 为滑移角的数值，此时挡煤板的侧压力 取得最大值。为了计算 2a 的买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 11 大小需要给出 1a ，即煤与煤的摩擦角数值。对楔形 煤进行受力分析，楔形煤所受到的重力，挡板对楔形煤的侧压力，未滑移的煤 体对楔形煤的作用力，三力平衡。得到侧压力与楔形煤所受重力的关系式： )( 12 （ 2 )90(2/1 22 （ 2 代入式中得到： )(2/1 1222 （ 2 对上式两边对 2a 求导，令导数为零，可知当 )90(2/1 12 时，侧压力取 得最大值，将 )90(2/1 12 代入侧压力公式中的到： )90(2/1)90(2/12/1 112 （ 2 化简得： )90(2/12/1 122 （ 2 令 )s i )s i 90(2/1 2112 称其为压力系数 或侧压系数。当链条与溜槽摩擦系数 、煤与溜槽摩擦 系数 、煤与侧边挡煤板摩擦系数 、煤与煤摩擦系数 为已知时，得 到输送机上侧的当量摩擦系数表达式。 )/()0 （ 2 为了分析当量摩擦系数与输送机的运行速度的关系，需要了解输送机的速 度对链条与溜槽摩擦系数 、煤与溜槽摩擦系数 的关系，以及 的关 系。借鉴古德尔的试验结果得到：速度对钢与钢的摩擦系数 = 煤与钢的摩擦系数 = 而由许纳耶格尔的研究得煤与煤的摩 擦系数 = 与钢静摩擦系数： 与煤的静摩擦系数： 量摩擦系数的表达式： )/()0 0 6 2 2/1()3 7 220 （ 2 刘东敏：刨煤机输送系统设计及滑架设计 12 当量摩擦系数与输送机的停机时间有关，停机时间越长阻力系数有增大的 趋势。如下图所示： 1标准特性曲线 2输送机停车时间 2 小时 3输送机停车时间 20 小时 4输送机停车时间 68 小时 5输送机停车时间 68 小时 图（ 2送 机的起动特性曲线图 12068 5 - 682送机在运行过程中底板和中板会出现堆煤现象，这时输送 机下侧的阻力 系数 有所增大。产生大的阻力系数的原因由于当堆煤量很多时导致溜槽侧 边受到煤的挤压，这个压力导致中板和煤之间产生附加的摩擦力。为了分析这 个摩擦力的大小由莫尔应力图可知，如果在变形体受到某个方向的应力，则在 其垂直方向受到的应力可由莫尔应力圆来确定。如果在 z 轴的方向出现反作用 应力 z ，那么在 x 轴方向承受应力 x 。反作用应力 z 是由底板和中板施加的， 根据莫尔应力图得到，应力 x 和应力 z 的关系 （ 2 式中 : 输送机下侧链拉力的关系式为： 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 13 （ 2 解得： （ 2 代入拉力公式： （ 2 式中： 每个口袋的拉力 输送机的槽宽 m ； 中板和底板之间的距 离 m ； 减压系数； 当“口袋”数为 m 时，链条的总拉力是： （ 2 式中： 钢与钢的摩擦系数； 链条的线密度 m ； 输送机的底部链条的总长 m ； 煤与煤的摩擦系数； 煤与钢的摩擦系数； “口袋”的装煤长度 m ； 当量摩擦系数为： （ 2 刘东敏：刨煤机输送系统设计及滑架设计 14 减压系数的分析，应力 z 不能扩展到整个“口袋”长度 x 上，为了确定减 压系数的大小，一般通过试验来测定。当使用的输送机的长度为 227 米长时减 压系数为 果在特定条件下，两个刮板之间的“棱柱体”可能被夹得过 紧的话， z 按照相应得摩擦力大小分布在刮板之间得整个长度上，如果从 x 作 为内应力的话，那么当量摩擦系数公式为： （ 2 只有当“棱柱体”长度 x 等于刮板间距 t 时，才会产生应力 x ，所以上式中没有参量 x。经试验测定，使用的输送机长度为 227 米，链条线密度为 192 牛顿每米，当输送机无底煤时得到 输送机工作以后，刨煤机从主传动部到辅助传动部完成一次行程之后，摩擦系 数增加到 时的减压系数为 以在测量链拉力时当量摩擦系数应不小于 了进一步了解“棱柱体”的长度对当量摩擦系数的影响，图 给出了其关系。图中两条曲线的含义是 1 表示摩擦力仅仅是由“棱柱体”的重量引起的，曲线 2 反映出阻碍“棱柱体”垂直扩展的情形。 试验中使用的一条链条，其刮板节距为 1 米，但是不能说减压系数不再是 刮板节距的函数，也不能说减压系数不再是可能以各种形式出现的内应力的函 数。只能说当 x 时， 0，当 x 0时， 0。 1没有 阻碍垂直扩展的情况 2阻碍垂直扩展的情况 图（ 2“棱柱体”长度 x 的函数关系 12Cu x 析：当 达式的分母趋于零，则 于无穷；此时链拉力趋于无穷。如果刮板间距达到 ，就会出现这种情况。在这种情况下，由于“自行封闭”就会产生类似风力充填“堵塞 ”时所见到的那样效果。在这种情况下，就产生输送机的制动现象，根买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 15 据制动位置的不同，几乎就不可避免地产生断链现象。虽然 达式的分母是有限的，同样会产生链条过载现象。这是因为尚不了解的过程使“口袋”中产生一个内应力，因而使当量摩擦系数表达式的分子被相应地扩大了。如果不考虑后者，则可以选择尽可能小的刮板间距以避免输送机下侧的链条断链。当刮板间距为 1 米时， 227 米长的输送机链条拉力总计为 291420 牛顿，这时链速为 1 米每秒，上侧同样的装载量时仅产生 57580 牛顿的链拉力。为何下侧链容易断掉，因 为当输送机下侧产生“自行闭塞”效应而出现制动时，链条不仅仅承受两个电机的传动力，而且更主要的还是承受电机、联轴节、变速箱等等的制动惯性力。 输送机负载的分析计算 链条重量和负载的确定，为了确定链条拉力，除了需要阻力系数外，还需要了解链条重量和负载重量，链条及刮板的重量容易确定。为了分析负载重量已知条件有煤层厚度，截深 S ，采煤机和输送机的速度，使用滚筒采煤机时，滚筒的宽度即是截深，这时用两个滚筒采全高。在滚筒采煤机工作面中，输送机的速度比采煤机的速度大。但是刨煤机工作面中则存在各种不同的 情况，在以前的刨煤机工作面中刨煤机的速度约等于输送机的一半。 60 年代以后，刨煤机的速度则比输送机的速度大，这种刨煤成为超速刨煤法。测定每米负载重量的目的是为了确定在采煤过程中输送机的最大负载量，从而能够确定所产生的最大链拉力。在使用刨煤机时，刨煤机的上行和下行的情况是不同的，如果已知刨煤机的速度等于输送机的速度的若干倍。如果 FH 那么上行每米装载量是：（ 2 下行的每米装载量为： （ 2 当刨煤机从工作面端部到达工作面的 x 位置时，输送机上的煤量为： （ 2 如下图所示： 刘东敏：刨煤机输送系统设计及滑架设计 16 图（ 2用普通的刨削法时输送机的装载情况示意图 2an of 行时存在两个装载断面见上图。第一个断面：由前一次上行过程留在输送机上的装载断面，第二个断面 ,下行过程中，刨煤机刨下的煤并装入输送 机的装载断面。刨煤机下行到达位置 x 时，下行装载断面前端至主传动部的距离是： （ 2 当刨煤机位置在 x = l 和 x = 0之间时可使用这个关系式。 图（ 2用普通刨削方法，刨煤机上行和下行时的最大装载量示意图 2of of 果刨煤机的速度比输送机的速度快，则 n 大于 1，当刨煤机已经完成一次上行切割和一次下行切割并接着进行第二次下行切割以及第三次上行切割和第三次下行切割时，买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 17 输送机才会产生最大的装载量。刨煤机完成第一次的上行切割和下行切割后的状况来进行分析。 刨煤机上行时输送机每米长度的煤量： （ 2 刨煤机下行时产生的每米长的煤量： （ 2 刨煤机上行切割又下行切割时输送机的每米装载量为： （ 2 第一次上行时输送机上的装载量为 : （ 2 上行再下行时输送机上的装载量为 : （ 2 在下面分析中，刨煤机上行和下行时，刨煤机速度和输送机的速度不变。而且 n 以整数来计算。如下图所示，可以计算输送机的装载量。 刘东敏：刨煤机输送系统设计及滑架设计 18 上行时： 下行时： 图（ 2板输送机装载量示意图 2行时： 下行时： 图（ 2板输送机装载量示意图 2这些前提下，可以得到刨煤机在各个行程时输送机的装载量。同时，上图可以得到买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 19 刨煤机在各个行程时，装 载断面后边至主传动部的距离。第二次上行时： 1；第二次下行时： )( 21；第三次上行时： )( 21;第三次下行时： )( 321；当 n 3 时，重复出现第二次上行和下行时的负载状况，当 n 5 时，重复出现第三次上行和下行时的负载状况。首先分析 n 3 时的情况： 这时，可把总负载 Q 看作为刨煤机位置 x 的函数，因而可以确定所产生的最大负荷。 在第二次上行 时： （ 2 第二次下行时： （ 2 因为无论上行还是下行，当 n 3 时， x 前面的系数都等于零，所以，刨煤机无论在任何位置装载量都是相同的。在这两个走行方向时装载量的最大值为： 1m 所以每米载重量为： 当 n=5时： 则第三次上行时的装载量为： （ 2 第三次下行时的装 载量为： （ 2 因为无论是上行还是下行，当 n 5 时， x 的系数都等于零，所以刨煤机无论在任何位置装载量都是相等的。在这两个走行方向时，最大装载量为： 1m 所以每米载重量为： 于是利用C， 确定最大的链条拉力1使用单机驱动时，。 用示意图表示其变化关系更直观，下图是输送机在水平布置情况下机头驱动、机尾驱刘东敏：刨煤机输送系统设计及滑架设计 20 动、双机驱动的链拉力的示意图： 1机尾驱动； 2双机驱动； 3机头驱动 图（ 2送机水平布置时不同驱动方式对链拉力示意图 1232at of to 看作为安全负载的力 F 还要乘以负荷倍数 个负荷倍数 自输送机的负载不均匀性，加速力，冲击负荷等等，对 取值一般选取 6，如果测定的负荷是冲击式负荷，那么这个数值要在疲劳极限范围内。除了确定负荷倍数 还要确定防止断链的安全系数 j。链条要承受一个拉伸力，所以在以后的负载 到达这个负荷之前，链条变形与拉力成虎克定律关系。破断力与拉伸力之比通常为 果根据链条的负载加大 后不应该超过具有安全性的虎克范围的要求，那么安全系数应该等于 些生产厂家选择 据以上这些考虑，链条的破断力应满足： （ 2 制动状态下的起动 为了确定链条的基本几何尺寸需要进行制动状态的起动试验。进行这个试验时应该这样选择链条的强度和电机的功率，使得输送机在制动时不会使链条伸长超过虎克范围，否则链条和链轮之间 就不能达到良好的间距配合。如果使用液力联轴节那么在制动状态下，当电机达到最大的驱动力矩力，即达到颠覆力矩时，电机通过变速箱以相应的力来拖动链条。如果颠覆力矩为 机与链轮之间的传动比为 I，链轮的半径为 r，那么，得出链轮传动给链条的拉力： 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 21 （ 2 为了防止制动状态下起动时链条产生塑性伸长，链条的破断力应等于试验力的 。达到颠覆力矩时的电机功率相当于额定功率。在输送机的链条中，这 个功率又相当于拉力 输送机的速度 乘积，电机传递到链条时的功率损失忽略不计。计算链条要经受的拉力关系式： 化简得： （ 2 链条预紧力的分析计算 如果链条横断面积为 A，弹性模量为 E ，长度为 l 得一节链条或一根棒料承受的拉力为 F ,负荷是在链条弹性极限范围内，则链条的伸长量为：；此式的应用前提是每个断面的拉力是不变的。当拉力随着长度的变化而变化，那么对拉力进行长度方向的积分得： （ 2 式中： A 链条横断面积 2m ； E 链条弹性模量； 如果拉力与链条长度是线性关系则有： （ 2 同样得到： 刘东敏：刨煤机输送系统设计及滑架设计 22 （ 2 则得出 总的伸长量为： （ 2 在链条得规定负载范围内，伸长量会导致链条的悬松，这种悬松链会导致运行故障，如导致链条纽结现象，为了排除这种故障，必须拆除一节链条，长度相当于伸长量；或使输送机伸长链条伸长量的一半。这两种措施与采用一个恒定不变的预紧力 效果是一样的。预紧力分布在整个链条上，它将产生相同的链条伸长量。 确定预紧力的公式为： （ 2 得到： （ 2 同样根据拉力分布曲线的 4 个数值得到的平均值。如果链条预紧力尽可能小的话，那么必然有利于链条的寿命，而且大的链条预紧力使链条链轮的传动效率显著降低。如果链条预紧力是根据已有的负荷进行自行条件的，那么无论负荷多大，好总是等于零。刮板链条是一个弹性体，在牵引力作用下产生弹性伸长，其微元伸长量与链条张力，链条微元长度，链条刚度 E。等之间的关系服从虎克定律。刮板链条在额定负载下工作，其弹性伸长量（ i 刮板链条股数） （ 2 伸长量 L 导致链条悬松，堆积，甚至使链条扭结产生运行故障，为此必须拆除伸长量 L ，或使输送机伸长 2/L ，这两种办法与整个刮板链条上分布一恒定预紧力并产生相同变形量 L 是同样的效果。 输送机驱动装置不同的布置，四个特殊点的张力是不一样的，因而刮板链条所需予紧力大小也是不等的。初张力太小，最小张力点处链条松弛 ，带有不安全隐患，初张力太大，最小张力点张力和其他各点张力也大，不但增加运行阻力，也影响刮板链的使用寿命。根买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 23 据最小张力点张力等于零的原则，来确定刮板链的预紧力和紧链力。 实际上紧链过程中链条在溜槽内要克服很大的移动摩擦阻力，所以实际的初张力应按下面的方法计算：如设固定端张力为 拉紧端应加的应力为 如下图： 图（ 2板链受力图 2by 2 式中： 1q 刮板链条单位长度质量 m ； 1W 刮板链在溜槽中的运行阻力系数； g 重力加速度 2/ 输送机铺设倾角 ； 在 作用下，刮板链的特性伸长量为： （ 2 紧链时的伸长量应与理想伸长量 L 相等。 由于波形底板和输送机弯曲产生的附加阻力负荷 当输送机产生垂直的或水平的弯曲时，链条要围绕这些弯曲角运行，而且根据这些弯曲角的大小和链条中存在的拉力大小，产生相应的附加摩擦力，此摩擦力会导致链条负载的增加。下图是输送机的弯曲情况简图，图中采用 5 节溜槽 作为例子进行分析。 刘东敏：刨煤机输送系统设计及滑架设计 24 图（ 2送机溜槽弯曲情况示意图 2of 图中所示得到第一节溜槽端部处的拉力为： （ 2 式中： 送机每米载重量； 条每米重量； 输送机溜槽长度； 12F 第一节溜槽端部处的拉力； 0c阻力系数； 如果弯曲角用 1表示，根据 式，得出计算拉力的公式是： （ 2 令 则 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 25 （ 2 式中： 21F 第二节溜槽与第一节溜槽连接出的链拉力； 第二节溜槽部处的拉力 22F 为： （ 2 式中： 22F 第二溜槽与第三节溜槽连接处的拉力； 这样得到一个递推公式，则第 5 节溜槽端部处的拉力为： （ 2 如果每节溜槽的偏转角相同，或者至少可以作为一个不变的平均值来加以引用，那么上式可化为： （ 2 当溜槽节数比较多时用上式计算起来还是很麻烦的，为了进一步简化计算，可以把一段弯曲的输送机理解成弯曲为圆弧形，根据任意点所受力矩之和为零的原理，对于无穷小的弯曲段 ； r 弯曲半径； 弯曲中心角；有下列公式： （ 2 式中： r 弯曲半径； 弯曲中心角； 弯曲径向力； 刘东敏：刨煤机输送系统设计及滑架设计 26 （ 2 则： （ 2 当取极限时： 所以有： （ 2 解得： 令： ； 微分得： 将其代入上式并求定积分得： （ 2 因而积分得到： （ 2 代入 z 值后得到： （ 2 解得： （ 2 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 27 （ 2 上链 x 位置处的拉力为： （ 2 式中： （ 2