矿山机械毕业论文-ZMZ蟹爪式装煤机设计

河北工程大学毕业设计（论文） - I -I 摘要摘要 ZMZ 蟹爪式装煤机是一种全液压式装煤机，是一种集装载、运输、行走于一体的液压 传动装载机械化设备，适用于港道断面尺寸（宽高）18001400mm 的煤矿企业的炮 采采煤工作面和掘进工作面。特别适用于半岩巷掘进装运。可与矿车、刮板输送机、带式 输送机等配套使用， 亦可用于地面煤场的装载。 本装煤机的装载能力为每小时一百立方米， 装机功率为 45 千瓦。 ZMZ 蟹爪式装煤机行走灵活，可原地转弯，操作方便，运行平稳。其采煤和掘进效率 高，使用安全。 改进后的装载机，装载部机头架能起落，可实现铲板抬起高度 324mm，铲板卧底深度 213mm，装载部采用蟹爪式，工作时两蟹爪交替运动，实现连续作业，运输部设有回转台， 可实现转载机头的左右摆动角度4338，同时还设有升降液压缸，可实现转载机构的升 降。 通过试验表明：ZMZ 蟹爪式装煤机设计合理，电气、液压系统性能稳定可靠，适应性 强，并具备操作简单，故障率低等优点。 关键字：ZMZ 蟹爪式装煤机液压行走灵活改进安全 河北工程大学毕业设计（论文） - II -II Abstract ZMZ crab claw type pack is a species of full hydraulic pressure plow, is a type of outfit of plow integrating loading, transportation, walk in the integration of hydraulic drive loading mechanization equipment,Applicable to port road section size (wide x high) p 1800 1400mm of a coal mining enterprise (the coal face and heading face directing. Especially suitable for half rock heading shipment. But with harvesters, scraper conveyor, belt conveyor and other supporting use, It is also used for the loading coal ground. This outfit for the loading capacity plow hundred cubic meters per hour for 45 kilowatts of power installed。 ZMZ crab claw type can be installed where plow, turning to walk flexible, convenient operation, stable operation. Its mining and tunneling efficiency is high, the use of safe. The improved loaders, Loading department head frame can rise and fall, Can realize 324mm shovel board up height, 213mm shovel board undercover depth, Loading department adopts crab claw type, working with two crab claw alternating movement, to achieve continuous operation, Department of transportation with rotating table, can realize the swingingAngle nose reprinted 38, and plus or minus 43 DHS has also lifting hydraulic cylinder, which can realize reproduced institutions fluctuation. The experiments indicate that: ZMZ crab claw type pack reasonable design, 河北工程大学毕业设计（论文） - III -III electrical, plow hydraulic system performance is stable and reliable, strong adaptability, and has the advantages such as simple operation, the failure rate key words：ZMZ crab claw type pack the plowhydraulic pressure Hydraulic walk flexibleimprovementsafety 河北工程大学毕业设计（论文） - IV -IV 目录目录 摘要摘要.I AbstractAbstract.II 第第 1 1 章绪论章绪论1 1.1 装煤机种类及各自优点1 1.1.1 耙斗式装煤（岩）机.2 1.1.2 连续式装煤机.3 1.1.3 铲斗装煤（岩）机4 1.1.4 侧卸式装煤机.4 1.1.5 蟹爪（扒爪）式装煤机 5 1.2 装载机发展过程、发展方向和趋势6 1.3 研究内容.7 第第 2 2 章章 蟹爪式装煤机的主要组蟹爪式装煤机的主要组成9 2.1 概述9 2.2 主要组成.9 2.3运输机构主要技术参数. 13 2.4 机械传动简介13 2.5 装载部、运输机传动系统14 第第 3 3 章章刮板输送机的计算刮板输送机的计算 15 3.1 圆环链链轮传动设计计算17 3.1.1 圆环链概述.17 3.1.2 圆环链链轮的尺寸计算18 3.2 液压马达的设计23 3.2.1 液压马达的方案比较.23 3.2.2 马达的选型.23 3.3 液压缸设计24 3.3.1 升降液压缸参数计算.24 3.3.2 输送机回转液压缸参数计算27 3.4 机头部弹簧的设计.28 3.4.1 根据工作条件选择材料并确定其许用应力.29 3.4.2 根据强度条件计算弹簧丝直径 30 3.4.3 弹簧圈数 n 的计算. 30 3.5 验算31 3.5.1 弹簧初压力的验算. 31 3.5.2 工作应力的验算31 3.5.3 极限工作载荷的验算.31 3.6 运输机基本尺寸的设计.32 河北工程大学毕业设计（论文） - V -V 第第 4 4 章章 结论结论. 33 参考文献参考文献34 致谢致谢 35 河北工程大学毕业设计（论文） 第 1页 第第 1 章绪论章绪论 1.1 装煤机种类及各自优点装煤机种类及各自优点 煤炭工业作为我国国民经济的主要支柱产业，在未来 50 年内，煤炭仍是主要的能源 和战略物质，具有不可替代性，是国民经济和社会发展的保证。随着国民经济的快速发展， 以及中国加入 WTO 后，煤炭工业现代化的步伐也在加快。目前，国内煤炭巷道掘进面的装 载机发展水平相对落后，巷道掘进成为煤矿发展的一个瓶颈，制约着煤炭工业的高产与发 展。当前我国各类井下矿在巷道中主要采用有轨运输方式，轨轮式电动和气动装岩机和装 载机仍然是应用最为广泛的装载设备，由于多年来一直没有进行大的、突破性的改进，以 不能很好的满足高效掘进的要求。轮胎式、轨道式装载机由于其体积大，且轮轨式装载机 行走受轨道的限制，存在工作时调车困难等因素；电动装载机有电动机提供动力，其安全 性一般较差，电气装置易发生故障，作业时拖带的输电缆线使行走不便；气动式装载机 一 压气作为动力，其总效率低，且体积大，而机器作业时也要拖带输气管线使行走不便；内 燃装载机利用内燃机作为动力，虽然具有能源独立，不需要拖带能源输送线等辅助设备， 但在井下作业时需要解决废气净化等问题。因此，研制一种先进性、可靠性、适应性和高 效性的掘进装载机以成为煤机市场的一种需求。 随着现代科技的不断发展、进步，矿用机械的科技水平也有了进一步的提高。连续型 履带式装煤机就是近几年发展起来的新型矿用装煤机械，主要用于煤矿井下的坡度不大于 16o 的煤及半煤岩巷道中作业。 连续型履带式装煤机适用于煤矿炮掘工作面、地面煤场的矿物装载、转运和露天煤矿 开采。ZMY100/45M 连续型履带式是集装载、运输、行走于一体的全液压装载设备。可进行 连续的作业，还可与矿车、刮板输送机和带式输送机配套使用。即可在有瓦斯、煤尘或其 他爆炸性混合气体的巷道中作业使用，也可用于地面煤场做装载和露天煤矿开采。 由连续型履带式装煤机操纵灵便，具有良好的适应性和过载保护能力；机载电气起动 器具有多项保护功能和显示。除必备功能外还设有开机预警，前后照明，装、卸载点喷雾 降尘，液压系统可为液压锚杆铝机提供动力源等。 在矿山生产过程中，采掘作业循环包括钻孔、爆破、通风、装载和运输等工序，其中 装载工做最繁重、费时间最多，对采掘生产率的影响很大，是采掘工作中最重要的一个环 节。 据统计， 在掘进工作循环中， 消耗于这一工序上的劳动量， 占掘进循环总劳动量的 40 河北工程大学毕业设计（论文） 第 2页 70%，时间一般占总循环时间的 3040%。在井下回采工作中，装载作业也占很大的比重。 所以就需要装载机械配套使用，来解决这一问题。装煤机的出现对解决装煤问题有很大的 帮助。 装煤机按作业过程的特点分为间歇动作式和连续动作式两大类。间歇式的主要有耙斗 式、后卸式、侧卸式和铲斗式装煤机等；连续动作的有星轮式、扒爪（蟹爪）式、立爪式、 扒立爪式和振动式装煤机等。 现就几种典型的装煤机做简单的介绍。 1.1.1 耙斗式装煤（岩）机耙斗式装煤（岩）机 该机适用于矿山平巷和倾角 30以下的斜井巷道和拐弯巷道，也适用于巷道断面 8 16 平方米的双轨道巷道，装载能力一般为 15200m3/h，配以矿车或箕斗进行装煤(岩)。 按驱动方式可分为电动、气动和液动。按装载方式分为料槽式、刮板装载机式。按行 走方式分为轨轮式、履带式和雪橇式。 工作时，用于平巷中，耙斗斗齿插入物料的耙角一般为 500550 用于倾角小于 20 斜井时，耙 角约为 65 75；用于 倾 角 大 于 20 斜 井 时，耙角约 为 70 75。 特点： 耙斗式装岩 机，适用性 强，具有良 好 的 工 艺 性。能进行平行作业，打眼和装岩两道工序可以同时进行。价格低、装载效率高。缺点： 使用耙斗装岩机的工作面一般很杂乱且具有较大的人工辅助工作量，装岩机及调车盘的移 动也费时费力。该机不能与先进的液压钻车相配套，造成钻眼机械化程度不高，钻眼工序 河北工程大学毕业设计（论文） 第 3页 劳动强度大。 耙爪装在装煤机铲板的两侧，由于铲板的尺寸小，安装空间的限制，考虑到结构紧凑， 运动轨迹理想，机构不出现死点三方面因素，将耙爪机构设计成由四杆机构转化 的具有 直线导槽的耙爪机构。机构运转平稳，耙爪装载能力强。 1.1.2 连续式装煤机连续式装煤机 该机式一 种集装载、运 输、行走于一 体的全液压装 载设备。主要 用于煤矿井下 在坡度不大于 16的煤及 半煤岩巷道中 工作，可与矿 车、刮板运输 机和带式运输 机配套使用。 也可以用于地 面 煤 场 做 装 载。适合在又瓦斯、煤尘或其他爆炸性混合气体的巷道中作业，也适用于其他工程巷道中。 一般生产能力为 200t/h 该机特点：装载部采用液压马达直接驱动，取消了装载部的减速器，使装载部结构紧 凑，布置方便，减少了故障。星轮式机构零件数少，制造工艺简单，成本低，维修方便， 由于转速恒定，工作状态具有连续性，冲击载荷相对较小，可靠性提高，装载能力大。缺 点：铲板宽度部、不允许改变，当煤岩装载条件差或有水时，装载能力会下降，适用能力 差。 河北工程大学毕业设计（论文） 第 4页 1.1.3 铲斗装煤（岩）机铲斗装煤（岩）机 该机适用于于瓦斯、煤尘爆炸危险的矿井中掘进平巷时进行装煤（岩）要求巷道的高 度不小于 2.5m， 宽度在 3m 以上。 用于中小断面巷道掘进的装载作用， 生产能力一般为 15 140m3/h。 按装卸方式不同分为后卸式、前卸式和侧卸式三种。后卸式和侧卸式使用较多，按装 载方式分为直接装载和带装载机式两种，煤矿主要使用直接卸载式。前者体积小、机动灵 活，使用方便。后者装载机下方可容纳大吨位矿车。 该机结构主要由行走机构、提升机构、回转机构、工作机构、操纵机构、电气机构等 组成。这种 机型研制较 早、使用广 泛。其工作 机构多为气 动和振动。 缺点：噪声 大，装载宽 度 受 到 限 制，装载宽 度 以 外 的 煤，要靠手 工清理、劳 动强度大；装载方式多为抛卸式，装载动作耗能多，且为间歇装载，效率低。这种机械的 工作原理不够合理，调车、铺轨等辅助作业多，所以国内外这类装载机的发展处于停滞状 态。 1.1.4 侧卸式装煤机侧卸式装煤机 该机主要用于矿山平巷和倾角 18以下的斜巷，适合低矮巷道中使用，以及其他矿山 工程中铲装破落的松散岩石，也可作为材料和设备的短途运输设备。 侧卸式装载机适用的巷道断面，取决于机器自身的最大宽度、卸载时的最大高度以及 配套设备，与刮板输送机等转载设备配套使用，最小适用断面约为 6 平方米，与矿车配套 河北工程大学毕业设计（论文） 第 5页 时，巷道断面不小于 10 平方米。按行走驱动方式分为气动、电动和电液动三种，按铲斗 臂的结构形式分为固定斗臂、伸缩斗臂和摆动斗臂，大多数侧卸式装岩机采用固定式斗臂 结构。 该机特点：铲斗容量大，装岩效率高，调动灵活，耗能少装载宽度不受限制，能适应 底板的高 低不平， 并 能产生较 大的推力， 可以装岩 不留死角， 铲斗的升 降和翻转 行程较短， 有利于提 高生产率， 安全可靠， 铲斗可用 于处理危石、安装锚杆和运转材料，实现一机多用。制造简单、成本低，维修方便，应用 范围广。 1.1.5 蟹爪（扒爪）式装煤机蟹爪（扒爪）式装煤机 该机主要用于巷道掘进中装载爆落的煤岩，装载能力一般为 35200m3/h,适用于断面 5 平方米、 高 度 1.3m 以 上、倾角小 于 12的巷 道中，不适 合装载中硬 以 上 的 岩 石。 该机特 河北工程大学毕业设计（论文） 第 6页 点：能够连续装载，生产效率高，机器高度低，履带行走机构灵活，装载面宽。装岩块度 在 100mm 以内时，机器的装载效率最高，煤岩块度不能超过 300mm，否则会影响机器的生 产效率。 该机缺点：虽然装煤块效果好，但岩石过硬蟹臂容易折断，可靠性差，属于上世纪 70 年代的技术。装硬岩时运输机常被卡住，式刮板变形弯曲、链条崩断或扒爪曲柄轴因漏进 岩粉而过早磨损。 扒爪装煤机按转载运输机形式分为整体式（多为刮板输送机）和分段式（前段是多为 刮板输送机，后段多为带式输送机）两种。 1.2 装载机发展过程、发展方向和趋势：装载机发展过程、发展方向和趋势： 由于装载作业的工作环境恶劣，任务繁重，机器的有效利用率较低，生产不高，还有 很大部分繁重的手工劳动，所以，如何有效提高现有的装载机械的生产能力，缩短装载作 业时间，提高装载作业的机械化程度，研制并推广新的高效的先进装载机械，无疑对加快 采掘速度，提高采矿生产效率，降低成本，改善劳动条件，有着很重要的作用。 装载作业是整个采掘过程中最繁重、最费工时的工序。装载机械化的水平，将直接影 响采矿生产效率和矿石的开采成本，也关系到工人的劳动强度、作业条件及安全。世界各 国都很重视井下矿用装载机的研究和发展。 20 世纪初，美英等国开始使用装载机代替手工作业，50 年代，装载机以大量推广并 发展成若干品种。比如：后卸式装载机和扒爪装载机。70 年代后，随着巷道断面的增大， 侧卸式装载机迅速发展。 国外发展较早，种类很多，有 17 种基本类型，近 5000 多种型号及规格。广泛使用的 有 15 种形式，大致有蟹爪式、铲斗式、耙斗式、星轮式、滚筒式等。近年来大都集中发 展耙斗式、铲斗后卸式、侧卸式及星轮式。 德国是生产装载机械的主要国家。沙土基打（salzgiter）公司的侧卸式装煤（岩）机品 种最多，共 16 种，有气动系列、EL 系列电动系列、TL 电动伸缩系列，其最大斗容量 1.8 立方米，最大卸载高度 2m，该公司还生产 7 种规格的 HL、EL 系列铲斗式装载机；日本 生产铲斗式装（煤）岩机较多，有 13 个系列 45 种规格。太空机械株式会社生产的太空型 装岩机有 500、600、700、800、950 系列 14 个规格；英国以生产扒爪式装载机最多，计 39 种规格，Anderson Mavor 公司生产 SM7、MC3LT 等 9 种规格，JOY 公司生产 12BU 型 计 20 多种蟹爪式装岩机；法国是制造和使用耙斗式装煤机较多的国家，SACE 公司生产 C2 型，SA-BES 公司生产 SABE 型，SAMiiA 公司生产 TS 型，法国也是铲运机的主要国 家； 瑞典是生产立爪式装岩机的主要国家， 赫格隆德公司生产 7HR 等型号的立爪式装岩机； 俄罗斯生产的转载机械较多。 亚斯诺格尔斯基机械制造厂生产HB-3K 型扒爪式装岩苏联 矿山机械科学设计所研究的铲运机耙斗装岩机、振动装岩机、铲斗式装岩机等。 近年来，各国主要生产和使用的有铲斗（后卸）式、铲斗侧卸式、扒爪式（包括蟹爪 式、立爪式） 、耙斗式和铲运机。 河北工程大学毕业设计（论文） 第 7页 我国于 50 年代初期使用侧卸式装载机和扒爪装载机，60 年代研制耙斗装载机，70 年 代初，研制成功侧卸式装载机构，与凿岩台车配套使用。 装载机的发展与掘进断面的大小及被装物料的特性密切相关。跟随着掘进断面的增 大，在大断面的巷道中，多采用侧卸式铲斗装载机；且有大功率、大容量的方向发展，对 于中小断面掘进的装载机，则着眼于提高其机械性能和工作可靠性，并使其更方便灵活。 此外，正在探索装载机械向一机多能方向发展，如：在装煤机上增加钻臂，铲斗臂上 增设可拆卸工作台。 提高煤矿的机械化程度是首要问题，但煤矿施工最重要的式安全，但是现在的煤矿作业的 特点式多工种，多电作业，战线长，没有保护措施是不行的，未来的装煤机械应具有高可 靠性，便于维护、操作，各项费用降到最低，成本低，具有良好的配套性，便于其他高新 技术配合使用，有效提高生产率 1.3 研究内容研究内容 ZMZ100/45 蟹爪式装煤机是一种全液压式装煤机，是一种集装载、运输、行走于 一体的液压传动装载机械化设备，是目前中国装载机市场所需的一种产品。适用于港道断 面尺寸（宽高）18001400mm 的煤矿企业的炮采采煤工作面和掘进工作面。特别适用 于半岩巷掘进装运。本装煤机的装载能力为每小时一百立方米，装机功率为 45 千瓦，行 走灵活，可原地转弯，操作方便。其采煤和掘进效率高，使用安全，大大的降低了采煤工 的工作强度，减少掘进头的用工人数。 本论文主要分析研究了 ZMZ 蟹爪式装煤机的装载、行走、转运、电气、液压系统， 并重点介绍装载机的运输部分，借鉴国内外成熟技术，结合国内生产实际，进行优化设计， 设计后达到如下要求： 1、 装载部机头架能起落， 可实现铲板抬起高度 324mm， 铲板卧底深度213mm。 2、装载部采用蟹爪式，工作时两蟹爪交替运动，实现连续作业。 3、运输部设有回转台，可实现转载机头的左右摆动角度4338 4、运输部设有升降液压缸，可实现转载机构的升降。 5、行走部采用履带式行走机构，可前进后退，也可原地转弯，行走灵活，操作方便。 6、配备水泵喷务系统，可有效的抑制装载产生的粉尘火花，提高工作环境的安全性。 7、采用直动与先导相结合的操作方式，通过合理选用先导阀、多路换向阀、梭阀等 液压元件，满足装载机各种功能要求。 8、具有温度、漏电、欠电压、过流、过压、缺相等保护功能。 9、设有报警装置，可实现装载机启动、行走报警功能。 河北工程大学毕业设计（论文） 第 8页 毕业设计（论文）任务书毕业设计（论文）任务书 学生姓名： 孙鹏永专业：机械设计制造及其自动化 设计（论文）题目： 蟹爪式装载机 设计方案及参数： 运输机部件设计 运输机形式：中间圆环链刮板式 圆环链规格1450-c 机头回转角度4338 机头链轮中心距底版高度7502050mm 刮板链速1.25(0.86)m/s 运输机槽宽420mm 设计内容设计内容 1、运输机部件设计（包括总图及剖面图，外形尺寸，主要零件结构及尺寸、 设备各个功能结构等） ；完成 A0 图纸 2 张； 2、 机头部部件装配图， 与其他部件的连接方式， 设计参数计算及强度校核等） ； 完成 A0 图纸 1 张； 3、主动链轮传动部件装配图； 4、代表性零件如齿轮、齿条、轴、推杆等等零件图；完成 A1 图纸 3 张； 指指 导导 教教 师师 系、部系、部 主任主任 教教 学学 院院 长长 河北工程大学毕业设计（论文） 第 9页 第第 2 章章 蟹爪式装煤机的主要组成蟹爪式装煤机的主要组成 2.1 概述概述 ZMZ 蟹爪式装煤机是一种全液压式装煤机，是一种集装载、运输、行走于一体的液压 传动装载机械化设备，适用于港道断面尺寸（宽高）18001400mm 的煤矿企业的炮采 采煤工作面和掘进工作面。特别适用于半岩巷掘进装运。可与矿车、刮板输送机、带式输 送机等配套使用，亦可用于地面煤场的装载。本装煤机的装载能力为每小时一百立方米， 装机功率为 45 千瓦。 ZMZ 蟹爪式装煤机行走灵活，可原地转弯，操作方便，运行平稳。其采煤和掘进效率 高，使用安全。 电控系统采用典型的模拟控制继电器控制 在温度控制电路中，油泵、电机往往由于启动、超负荷、缺相及机械传动部分发生故 障等原因造成绕组发热，当温度升高到超过电机允许的最高温度时，将会使电机烧坏。因 此， 采用正温度系数的 PTC 热敏电阻组成的电路产生温控信号去控制油泵与装载电机回路， 从而避免电动机温度过高，产生事故。 装载机的液压系统是一个开式回路系统，系统由两台三联齿轮泵供油，输出压力油分 别提供给左右行走马达、装载马达、喷雾马达及液压油缸回路。在每个回路的油泵出口处， 都装有一个溢流阀，对系统进行安全保护。 改进后的装载机，装载部机头架能起落，可实现铲板抬起高度 324mm，铲板卧底深度 213mm，装载部采用蟹爪式，工作时两蟹爪交替运动，实现连续作业，运输部设有回转台， 可实现转载机头的左右摆动角度4338，同时还设有升降液压缸，可实现转载机构的升 降。 通过试验表明：ZMZ 蟹爪式装煤机设计合理，电气、液压系统性能稳定可靠，适应性 强，并具备操作简单，故障率低等优点。 2.2 主要组成主要组成 ZMZ 蟹爪式装载机外形如图 2-1 所示。主要由装载机构、行走机构、运输机构、液压 系统、电气系统组成，并通过主体部将各执行机构有机的组合于一体。本文重点介绍运输 部分。 河北工程大学毕业设计（论文） 第 10页 ZMZ100/45M A 装载部装载部 机器工作时，机头液压马达通过减速器内的伞齿轮带动偏心盘转动，两个耙爪在偏心 盘的带动下，交替作有规律的耙取运动，将铲板上的煤块耙到刮板运输机上。在进行装载 工作时，内喷雾压力水通过中心水管输送至喷嘴喷射出来，达到降尘的目的。 装载部的所有部件均安装在机头架上。机头架是机头部分的骨架。机头架采用型钢焊 接而成。在机头架的端部，用螺栓把铲板紧固在机头架上，便于磨损后更换。机头架本身， 是通过回转轴支撑在机器两侧操纵箱的壁板上 的。机头架可以起落，它的起落是借助固定在履 带架上的升降油缸的作用实现的。这样，可以保 证机器在倾斜不平的地面上也能正常工作。 左、右蟹爪减速器装于机头两侧的装载耙下 河北工程大学毕业设计（论文） 第 11页 面。由三个螺旋伞齿轮组成的两对齿轮副及一对直齿轮副，机壳和偏心盘等组成。 装载部运动机构的形式为曲柄遥杆机构，它由装载耙爪、偏心圆盘、连杆、遥杆组成。 蟹爪装在曲柄遥杆机构的遥杆上，遥杆分别与偏心盘和连杆铰接，铲板就是固定杆，连杆 安装在铲板上，遥杆一端与连杆铰接，另一端安装在偏心圆盘上，蟹爪则按适合装载工作 要求的规律运动。其结构如图 2-2 所示。 对称布置的左、右装载耙爪与相应的主动偏心圆盘和连杆组成柄遥杆机构。两个主动 圆盘相向回转的驱动两个装载耙在铲板表面上作平面复合运动，两个装载耙的运动相位差 为 180。当一个装载耙在耙取铲板上的煤块时，另一个装载耙处于返回行程。因此，左、 右装载耙交替地耙取煤块，使工作连续进行。转载前端装有可更换的耙爪，以便磨损后能 更换。 为了保证左、右两个耙爪相互错开 180相位工作，耙爪减速机内一对伞齿轮及圆柱齿 轮副同时用连轮轴把两侧的耙爪减速机的动力相互连接起来，组成刚性联接传动系统。 行走部行走部 行走机构安装在主体部的左右两侧，有液压马达驱动，通过一级直齿轮，两级行星减 速，将动力传到驱动链轮上，驱动链轮带动履带转动，从而实现装载机的各种动作。根据 需要，操作控制系统可实现装载机的前进、后退及左右转弯等动作。 运输部运输部 运输部由刮板运输机组成，安装在主体部的中间。运输部动力来源于装载部的液 压马达，直接带动耙爪运动，在驱动刮板链轮转动。耙爪将铲板上的煤块耙装到刮板输送 机上，并通过后配的转载机将煤运出巷道。 在刮板运输机的中后部设有回转台，用来实现，当装载机在较大的巷道工作时，后配矿车 不在装载机纵向中心线的后面，装载机不作整机转向移动也能扩大它的装载范围，使装载 机左、右摆尾的性能。同时，刮板运输机还设有升降油缸，以适应不同地面都能转载的能 力。 液压泵站液压泵站 液压泵站主要由油箱和泵站传动两部分组成，本转载机均由液压驱动，动力来源于液 压泵站。通过弹性连轴节将动力传递传动箱，在传递给两台三联齿轮泵。油箱采用封闭结 图 2-2 转载部蟹爪机构 河北工程大学毕业设计（论文） 第 12页 构，主要由吸油过滤器、回油过滤器、液位控制器等组成，并设有液位显示，精滤芯堵塞 发讯功能。 操纵箱操纵箱 操纵箱安装在主体部右部，集中了该机大部分的功能阀组和所有的液压操纵手柄、电 气操作按钮。 主体部主体部 主体部是各主要不件的载体，其由钢板、型钢等焊接而成，基本结构如图 2-3 所示。 中间设为空壳，用作油箱，前部安装装载部，底部左、右两侧安装行走机构，左部装有泵 站，右部装有泵站传动部，右后部装有操纵台及电气控制箱，尾部装有转载机架以连接转 载机。 图 2-3 主体部焊件 液压系统液压系统 本机所有系统均采用液压传动，除满足主机传动需要外，还可以为外接统提供一组油 路的液压油，当不用外接其它系统时，则将此油路堵上，主机性能不受影响。 喷雾及液压油冷却系统喷雾及液压油冷却系统 喷雾系统主要是为了整机有效的抑制装载、装载时产生的粉尘和火花，提高工作的 安全性，由内喷雾、外喷雾及冷却水三个回路组成。 本机在主体部焊件的内腔装置 CL.L-L-2M2 列管式油冷却器，该冷却器在主体部焊件 外部有上下水口法兰结构，下方水口法兰为接近水，上方水口法兰为接出水，供水压力应 河北工程大学毕业设计（论文） 第 13页 小于 1.6Mpa，从而对液压油进行水循环式冷却。 电气系统电气系统 主要电器设备为电机、启动器、照明灯、连击电铃、甲烷、断电仪和开关等，均为 使用于煤矿井下的隔爆型或隔爆兼本安型。一根四芯电缆连接电源和启动器，由另一根四 芯电缆连接启动器和电机，其它控制电缆均为二芯电缆。 起动器性能参数起动器性能参数 本机器所用的 BQD20-120D 型起动器是与装煤机配套使用的专用设备，作控制电动机、 照明灯、连击电铃用，主要性能参数为： a、 起动器具有过载反时限保护，端相保护、过流、短路保护、失控保 护、失压保护和漏电保护等功能。 b、 具有过载、过流、断相、漏电闭锁、过热、短路闭锁等故障显示功 能。 c、 起动器过流保护具有记忆功能，需复位才能起动。 d、 起动器工作制分反复短时工作制或连续长时工作制（八小时工作 制） ，操作功率为 300 次/小时。 e、 在电源电压为额定值得 75 110的范围内系统能可靠工作。 2.3运输机构主要技术参数运输机构主要技术参数 运输机形式中间圆环链刮板式 圆环链规格1450-c 机头回转角度4338 机头链轮中心距底版高度7502050mm 刮板链速1.25(0.86)m/s 运输机槽宽420mm 2.4 机械传动简介机械传动简介 如图 2-2 所示：泵站 9 通过传动箱 8 驱动两台双联齿轮泵 6、7，通过操作操纵台 11 中的操纵手柄分别向耙爪马达 3、行走马达 13、三组液压缸及外接系统供油，以实现 河北工程大学毕业设计（论文） 第 14页 耙爪、输送机、刮板链、行走部、履带、各液压及外接系统的运动。 图 2-2传动系统示意图 2.5 装载部、运输机传动系统装载部、运输机传动系统 机器工作时，铲板借助机器牵引力插入料堆，耙爪马 3 通过耙爪减速器 1 内的伞齿轮 传动传动带动偏心盘转动，动力通过偏心盘传给耙爪，使其作有规律的耙取运动。将铲板 上的煤耙到运输机上。左、右两台减速器分别由一台 BM-E500 耙爪马达驱动，且通过另另 一对伞齿轮，由输送机主动链轮轮轴 2 把它们相互联 3 了输送机,输送机上的主动链轮 2 的转动使刮板链 4 沿溜槽上移动，从而将煤转运走。 （下文主要为蟹爪式装载机运输部的设计） 河北工程大学毕业设计（论文） 第 15页 第第 3 章章刮板输送机的计算刮板输送机的计算 在现代化的各种工业企业中，运输机是生产过程中组成有节奏的流水作业运输线所不 可缺少的组成部分，使用这些设备时，除去进行纯粹的物料输送外，还可以与各工业企业 的生产流程中的工艺过程的要求相配合；它既可以进行成件物品的输送，也可以进行散粒 物料的输送，它可以是固定式的，也可以装在运行式的设备上。 连续运输机的分类如表 3-1 表 3-1连续运输机分类表 河北工程大学毕业设计（论文） 第 16页 本设计中的输送机为刮板输送机，它将装载部中蟹爪所挖上的煤输送到装煤机尾部， 通过小车将煤运走，其主要原理为：马达带通过减速器带动链轮转动，链轮上套有圆环链， 在牵引构件（矿用高强度圆环链）上固定着刮板，刮板沿着料槽运动从而使物料进行运移。 在刮板运输机的中后部设有回转台，用来实现，当装载机在较大的巷道工作时，后配 矿车不在装载机纵向中心线的后面，装载机不作整机转向移动也能扩大它的装载范围，使 装载机左、右摆尾的性能。同时，刮板运输机还设有升降油缸，以适应不同地面都能转载 的能力。 刮板运输机由运输机槽体、刮板链、回转油缸、驱动装置、张紧装置等部件组成。其 结构如图 3-2 所示 河北工程大学毕业设计（论文） 第 17页 图 3-2输送机示意图 在这章设计中设计内容主要包括 （1） 圆环链链轮的传动设计计算； （2） 驱动马达的选择； （3） 运输机基本尺寸的计算。 3.1 圆环链链轮传动设计计算圆环链链轮传动设计计算 主要参数： 生产率：Q=100 吨/小时 刮板链速 v=1.25m/s 链条规格： 5014 圆环链 倾角 24 要设计的链轮的齿数为 5z ，所设计输送机总长为 8 米 3.1.1 圆环链概述圆环链概述 3.1.1.13.1.1.1 圆环链的特点圆环链的特点 在煤矿机械中，圆环链多用来牵引负载或输送煤炭，同钢丝绳摩擦牵引相比，圆环链 的特点是： 钢丝绳和卷筒的摩擦较严重，而圆环链与链轮的摩擦较小； 圆环链的破断拉力比钢丝绳的破断拉力大，承载能力较高； 圆环链牵引依靠链轮齿与链环相啮合， 工作较可靠， 能适用于倾斜煤层的运输和牵引； 圆环链牵引的非工作边可以不预先施加很大的初拉力，有利于提高链的牵引能力和寿命； 河北工程大学毕业设计（论文） 第 18页 圆环链的弹性小，如果发生断链亦不会造成伤亡事故，使用安全； 此外，圆环链的挠性好，链轮的齿数少，即直径较小，结构紧凑。 因此，圆环链在刮板输送机、滚筒采煤机、刨煤机、板式输送机、转载机、仓式列车 以及钻装机等许多煤矿机械中获得日益广泛的应用。 3.1.1.23.1.1.2 圆环链的加工工艺过程圆环链的加工工艺过程 3.1.2 圆环链链轮的尺寸计算圆环链链轮的尺寸计算 已知圆环链规格为 5014 ，经查表得： 链环的节距 mmt50 链环棒料直径 mmd14 圆环内宽为 mma17 外宽为 mmb48 3.1.2.13.1.2.1 节圆直径节圆直径D 2 2 180 sin 180 cos dt z z dtdt D （3.1） 其中 t链环的节距； d链环棒料直径 z链轮的齿数 mmt50 ， mmd14 ， 5z 所以： 2 2 1450 5 180 sin 5 180 cos14501450 D 下料编链整形焊接热处理 河北工程大学毕业设计（论文） 第 19页 mm425.162 取 mmD162 3.1.2.23.1.2.2 平环底到链轮中心的垂直距离平环底到链轮中心的垂直距离 P H z d z t HP 90 tan1 290 tan2 （3.2） 则： 5 90 tan1 2 14 5 90 tan2 50 P H mm648.67 3.1.2.33.1.2.3 立环底到链轮中心的垂直距离立环底到链轮中心的垂直距离 t H 2 90 tan 290 tan2 b z d z t Ht （3.3） 则： 2 48 5 90 tan 2 14 5 90 tan2 50 t H mm198.55 3.1.2.43.1.2.4 顶部齿廓圆弧中心的坐标顶部齿廓圆弧中心的坐标x， y tx5 . 0（3.4） 查表得5 . 3， 则：35.23x， dHy p 5 . 0（3.5） 145 . 0648.67y 648.74 河北工程大学毕业设计（论文） 第 20页 3.1.2.53.1.2.5 顶部齿廓圆弧半径顶部齿廓圆弧半径 1 R 2 ) 2 ( 180 cos)2( 22 1 dd z dllR （3.6） 145 . 0648.67 5 . 314505 . 0 tan 5 . 0 )(5 . 0 tan 11 dH dt P “493824 “ “ 493824sin 493824 2 180 sin 5 . 31450 sin ) 2 180 sin( )( dtl mm888.31 则： 2 14 )5 . 3 2 14 ( 5 180 cos)5 . 3214(888.31888.31 22 1 R mm29 3.1.2.63.1.2.6 立槽根圆直径立槽根圆直径 g D sb z d z t Dg2 90 tan 90 tan （3.7） （s 为立环底与立槽根部的径向间隙，取 2s=510） 则： sdDg248 5 90 tan 5 90 tan 50 mm846.100846.95 取 mmDg100 3.1.2.73.1.2.7 链轮齿顶圆直径链轮齿顶圆直径 d D dDDd)32(（3.8） 河北工程大学毕业设计（论文） 第 21页 则 14)32(162Dd mm204190 取 mmDd190 3.1.2.83.1.2.8 根部齿廓圆弧半径根部齿廓圆弧半径 2 R dR5 . 0 2 （3.9） 则：mmR7145 . 0 2 3.1.2.93.1.2.9 链窝端部圆弧半径链窝端部圆弧半径 3 R 5 . 205 . 0 3 bR（3.10） mmR5 .26245 . 20485 . 0 3 取mmR25 3 3.1.2.103.1.2.10 立槽宽度立槽宽度k dk35. 1（3.11） mmk9 .181435. 1 取20k 3.1.2.113.1.2.11 链轮齿肩宽度链轮齿肩宽度 dl5 . 1（3.12） mm888.52145 . 1888.31 取mm53 3.1.2.123.1.2.12 立槽底部圆弧半径立槽底部圆弧半径 4 R kR5 . 0 4 （3.13） 则：mmR10205 . 0 4 河北工程大学毕业设计（论文） 第 22页 3.1.2.133.1.2.13 链窝两侧圆弧半径链窝两侧圆弧半径 5 R dR5 . 0 5 （3.14） mmR7145 . 0 5 3.1.2.143.1.2.14 顶部齿廓弧的实际半径顶部齿廓弧的实际半径 1 R cos1 31 1 RRR（3.15） “403423 25 10 sin 2 sin 1 3 1 R k 则： “ 1 403423cos12529 R 087.31087. 229 设计结果如图 3-2： 图 3-2链轮示意图 河北工程大学毕业设计（论文） 第 23页 3.2 液压马达的设计液压马达的设计 3.2.1 液压马达的方案比较液压马达的方案比较 液压马达是液压系统的执行元件，它将液压泵提供的液体压力能转变为其输出轴的机 械能，液压马达按其结构可分为： 齿轮式液压马达 齿轮式液压马达所要求的输入压力不高，输出转矩较小，且扭矩和转速都是随齿轮的 啮合而脉动，所以齿轮式液压马达用于较高转速，小扭矩的场合， 叶片式液压马达 叶片式液压马达在结构上也可分为双作用式和单作用式两种，双作用叶片马达具有体 积小，转动惯量小，输出扭矩均匀等优点。因此动作灵敏，适用于高频快速的换向传动系 统，但由于容积效率较低，不适用于低速大扭矩的工作要求。 柱塞式液压马达 柱塞式液压马达也是一种低速大扭矩马达。其特点是结构简单，制造容易，价格较低， 但启动性和低速性差。 在实际工作中，人们常把输出扭矩 mNT.1500 、输出转速 min/200150rn 的液压 马达称为高速小扭矩马达；输出扭矩 mNT.1500 、输出转速 min/200150rn 的液压马 达称为低速大扭矩马达； 3.2.2 马达的选型马达的选型 由链条的速度 rv （3.17） 得： r v 已知原始数据 smv/25. 1 经前面计算得出链轮分度圆直径 mmD162 得出 m D r081. 0 2 河北工程大学毕业设计（论文） 第 24页 所以： srad r v /4 .15 081. 0 25. 1 （3.18） 据 n2 得： min/147/45. 2 14. 32 4 .15 2 rsrn 因为马达转速与输出轴链轮的转速比为 1：1 所以选用马达的转速为 147r/min 在本设计中，齿轮式液压马达较为合适。 查机械设计手册综合考虑选用 BME-500 齿轮马达 其具体数值为： 排量：496ml/r额定转矩：1000N.m 转速：200r/min额定压差：14MPa 额定流量：100L/min额定输出功率：22KW 复算刮板链速： sradr/ 3 20 min/200 （3.19） smrv/7 . 1081. 0 3 20 3.3 液压缸设计液压缸设计 液压缸是液压系统中的液压执行元件，它是将液压能转变为机械能做直线往复运动的 能量转换装置，液压缸结构简单，工作可靠，在液压系统中得到了广泛的应用。 液压缸与主机及主机的工作机构有着直接的联系。不同的机型和工作机构对液压缸有不同 的工作要求。因此在设计液压缸前，应掌握主机的用途和工作条件，工作机构的结构特点， 负载值、速度、行程大小和动作要求，液压系统所选定的工作压力和流量等。 3.3.1 升降液压缸参数计算升降液压缸参数计算 考虑该装煤机的工作条件，需要对运输机进行必要的升高和降低，以满足工作需要， 所以要设计有运输机构升降装置， 布置一个液压缸来支撑运输机的升降， 要求其坚固可靠， 安装、修理、更换方便。 河北工程大学毕业设计（论文） 第 25页 1、运输机升降液压缸的工作负载 液压缸的工作负载 R 是指工作机构在满负荷的情况下，以一定加速度启动时，对液压 缸产生的总阻力，它包括 IR 工作机构的荷重及自重产生的作用力, mR 工作机构在满载荷启 动的静摩擦力， gR 工作机构在满载启动的惯性力。 A、求工作机构的荷重及自重产生的作用力 IR ： 对运输机回转部分进行受力分析如图（5-3） ： 液压缸缸杆 图（3-3）运输机升降过程受力分析图 根据数学和力学知识得： 其总重力 G 为煤的重力 G 和自身重力的和： 2.8 () 7 GGG煤（13575.3+4841.4） 0.4=7366.7N 2.8 2 38.2 0.27 G RIKN B、求工作机构在满载荷启动的静摩擦力 mR 考虑多种多种摩擦离，取总的静摩擦因素为 0.5 0.57366.7 0.53683.4RmGN C、求工作机构在满载启动的惯性力 Rg 在一般工程机械,液压缸进给速度一般取(0.10.4)m/s,在这里取 0.3m/s,从启动到预 定速度所需时间取 0.2s，则则 7366.70.3 1127.6 9.80.2 gRmaN 382003683.4 1127.643ImgRRRRKN 河北工程大学毕业设计（论文） 第 26页 2、计算输送机升降液压缸的内径 max 2 43 4608.32 22 14 33 s F Amm P 2 44 4608.32 76.6 A Dmm 根据机械设计手册将其圆整成标准值为：80mm 当活塞杆受压时 (0.5 0.7)dD ，取 55dmm 3、计算输送机升降液压缸的缸筒壁厚 14 80 4.4 650 2.33 14 5 mm 取标准壁厚：5mm 4、计算输送机升降液压缸的缸筒外径 输送机升降液压缸的外径为 12805 290DDmm 5、计算输送机升降液压缸的缸底厚度 使用公式（34）得： 铲板升降液压缸的缸底厚度为： 1 14 0.5(80 13)11.5