毕业设计（论文）-刮板输送机机头传送部及其监控系统设计.docx

中 国 矿 业 大 学本科生毕业设计全套图纸加扣 3012250582姓 名： XXX 学 号： 03111021学 院： 机电学院 专 业： 机械电子 设计题目： 刮板输送机机头传送部及其监控系统设计 专 题： 指导教师： XXX 职 称： 副教授 二O一五年 六 月 徐州中国矿业大学毕业设计任务书学院 机电学院 专业年级 机自11-4班 学生姓名 XXX 任务下达日期： 2015年3月毕业设计日期： 2015年6月毕业设计题目：刮板输送机机头传送部及其监控系统设计毕业设计专题题目： 毕业设计主要内容和要求：1. 刮板输送机的基础计算及其说明书的完成2. 刮板输送机的总装图3. 减速器的部件图4. 链轮的零件图5. 监控系统的PLC原理接线图主要参数：铺设长度输送量中部槽规格刮板链形式250m900t/h1500x764x300中双链减速器传动比电动机功率电动机转速电动机电压1:392x250kw1475r/min1140v院长签字： 指导教师签字： 中国矿业大学毕业设计指导教师评阅书指导教师评语（基础理论及基本技能的掌握；独立解决实际问题的能力；研究内容的理论依据和技术方法；取得的主要成果及创新点；工作态度及工作量；总体评价及建议成绩；存在问题；是否同意答辩等）：成 绩： 指导教师签字： 年 月 日中国矿业大学毕业设计评阅教师评阅书评阅教师评语（选题的意义；基础理论及基本技能的掌握；综合运用所学知识解决实际问题的能力；工作量的大小；取得的主要成果及创新点；写作的规范程度；总体评价及建议成绩；存在问题；是否同意答辩等）：成 绩： 评阅教师签字： 年 月 日中国矿业大学毕业设计答辩及综合成绩答 辩 情 况提 出 问 题回 答 问 题正 确基本正确有一般性错误有原则性错误没有回答答辩委员会评语及建议成绩：答辩委员会主任签字： 年 月 日学院领导小组综合评定成绩：学院领导小组负责人： 年 月 日摘 要刮板输送机是一种有挠性牵引机构的连续运输机械，是为采煤工作面和采区巷道运煤的机械，与滚筒采煤机和输送机推移装置配套，实现落煤、装煤、运煤以及推移输送机的机械化。本设计中分析了刮板输送机的发展概况以及发展趋势，介绍了刮板输送机的结构的组成以及特点，对刮板输送机的运输能力、运行阻力、轴承的强度、电动机功率等进行了计算与校核。对刮板输送机的链轮组件、中部槽以及减速器进行了结构的设计计算。本设计中的刮板输送机中部槽采用了分体式，即把易磨损的中部槽做成活的，用螺栓与下槽体固定，下槽体把铲煤板、挡煤板座焊接在一起，增加了中部槽的刚性、强度及可靠性，也取消了溜槽与其附件的连接螺栓，因此减少了输送机的维修工作量。采用垂直布置式、三级传动的圆柱齿轮减速器。减速器是根据矿用输送机的传动要求而设计的，具有寿命长、齿轮精度高、中硬齿面传递扭矩大、结构紧凑、工作平稳、噪音低等特点。关键词：刮板输送机 减速器 链轮 中部槽AbstractScraper conveyor it is a flexible traction for the transport machinery , for the coal face and roadway coal mining area of machinery, and the rollerconveyorgoes Shearer and supporting devices, and loading of coal , with coal,Coalconveyor and the passage of mechanization.The design of the scraper conveyor Development and trend of development , introduced a scraper conveyor structure of the composition and characteristics of the scraper conveyor transport capacity, running resistance, scraper chain tension,such as electrical power was calculated and check. A structural designcalculation in scraper conveyor of the central trough, the sprocket and its components with reducer is made.The design of the scraper conveyor separated by the central trough , that is easy to wear and tear on the central shafts made of live, with bolts and fixed the next slot in the next slot of the shovel coal plates, blocked coal-Block, welded to- ogether, an increase of the rigidity of the central trough, the strength and reliabili- ty, but also cancelled the chute and its annex to the bolt , thereby reducing the co- nveyor maintenance workload. The design adopts perpendicularstyle layout, three transmission of the cylinder gear reducer . Reducer in accordance with the mines conveyor drive designed specifically request , a compact , high precision gears, hardened transfer torque , working stable, low noise, long life and other characteristics. Key words：scraper conveyor reducer sprocket components central groove目录第一章 绪论11.1前言11.2刮板输送机的简介11.2.1刮板输送机的工作原理11.2.2刮板输送机的性能特点11.2.3刮板输送机的主要优缺点11.3刮板输送机与运输设备的配套关系21.3.1工作面刮板输送机与采煤机的配套要求21.3.2刮板输送机与液压支架的配套要求21.3.3工作面刮板输送机与顺槽转载机的配套要求21.4刮板输送机的发展趋势31.5我国刮板输送机的技术改进方向31.6刮板输送机的类型及组成41.6.1刮板输送机的类型41.6.2刮板输送机的组成41.2本次设计的任务41.2.1刮板输送机机头部设计方案确定41.2.2监控系统的设计方案确定5第二章 刮板输送机基本参数的确定62.1电机的选择62.2液力偶合器的选择62.3中部槽62.4刮板链的选取62.5刮板机的紧链装置6第三章 刮板输送机的结构及运行参数的计算73.1已知参数73.2中部槽的设计73.3运输能力的计算73.4运行阻力的计算83.4.1直线段运行阻力的计算83.4.2曲线段运行阻力的计算93.5电动机的选择113.5.1电动机功率的验算113.5.2电动机台数的选择113.6刮板链各点张力的计算及强度的验算113.6.1最小张力点的确定113.6.2各点张力的计算123.6.3刮板链强度验算123.7刮板链的预紧力和紧链力133.8链轮组件的计算133.8.1确定圆环链轮的尺寸133.8.2链轮轴结构的设计计算14第4章刮板输送机减速器的设计计算184.1传动系统的总体设计184.1.1传动比的分配184.1.2传动系统各轴的转速及转矩计算184.2齿轮传动的设计计算194.2.1高速级齿轮传动的设计计算194.2.2中速级齿轮传动的设计计算234.2.3低速级齿轮传动的设计计算274.3轴的结构设计计算314.3.1初定轴的跨距314.3.2轴结构的设计计算314.3.3轴结构的设计计算354.3.4轴结构的设计计算394.3.5轴结构的设计计算43第五章 刮板输送机电气控制系统475.1 概述475.2组合开关475.3PLC的介绍485.3.1 PLC的特点485.3.2 S7-300的介绍485.4 PROFIBUS的介绍505.5传感器的介绍505.5.1传感器的特性50结论52致谢53参考文献54外文翻译55中国矿业大学2015届本科生毕业设计(论文) 第59页第一章 绪论1.1前言 刮板输送机在当前矿井生产中是不可缺少的工作面运输设备。在综合机械化采煤过程中，刮板输送机不但是不可缺少的运输工具，而且还是采煤机移动的轨道，因此成为采煤机、液压支架、刮板运输机三者不可分割的综合机械化采煤设备，是在采掘工艺中不可缺少的组成部分。使用在工作面的刮板输送机能保持安全运转，采掘下来的煤或者其它有用矿物，只有几十运出矿井才有使用价值；否则，整个工作面就要停产，人员窝工，生产中断，采煤任务就不能完成。因此，运输是煤炭生产过程中非常重要的一部分。刮板输送机是煤炭装运的第一环节，因此，刮板输送机的输送能力在很大程度上决定了采煤工作面的生产能力和效率。然而，井下运输在工作面和巷道中进行，巷道是根据煤层条件，按开采方法的需要，综合各种要求，在煤层或岩石中开凿出的。因此，井下运输条件的特点是：在有限断面的巷道内运行；线路是水平和倾斜交错连接；运输的货载品多种多样；装载点常常变更，有的线路需要经常延长或缩短；机械化采煤连续生产、小时生产率高；环境湿度大，有的工作地点有沼气或煤尘。由此可见，作为为采煤工作面和采区巷道运煤的机械-刮板输送机在使用中，要承受拉、压、弯曲、冲击、摩擦和腐蚀等多种作用，必须要有足够的强度、刚度、耐磨和耐腐蚀性。由于它的运输方式是物料和刮板链都在槽内滑行，运行阻力和磨损都很大。但是，在采煤工作面运煤，目前还没有更好的机械可以代替。只能从结构上、强度上和制造工艺上不断研究改进，使它更加完善、耐用。由此可见，刮板输送机是煤炭等矿物运输中不可少的运输机械。1.2刮板输送机的简介1.2.1刮板输送机的工作原理 用刮板链牵引，在槽内运输散料的输送机叫刮板输送机。 刮板输送机的工作原理是，将敞开的溜槽，作为煤炭、矸石或物料等的承受件，将刮板固定在链条上（组成刮板链），作为牵引构件。当机头传动部启动后，带动机头轴上的链轮旋转，使刮板链循环运行带动物料沿着溜槽移动，直至到机头部卸载。刮板链绕过链轮作无级闭合循环运行，完成物料的输送。1.2.2刮板输送机的性能特点 刮板输送机主要用于水平输送，也可以用于150度以内的倾斜输送，输送过程中可实现多点进料和多点出料。 刮板输送机的结构简单、尺寸小，输送量大，输送过程稳定可靠，能源消耗少，物料损伤率低。 刮板输送机可设计为密闭的料槽结构，用于输送各种有毒有害、易燃易爆、易飞扬的物料，避免以上物料对环境和人员造成伤害。1.2.3刮板输送机的主要优缺点优点：1、 结构坚实。能承受住煤炭、矸石或其他物料的冲、撞、砸、压等外力作用。2、 能适应采煤工作面底板不平、弯曲推移的需要，可以承受垂直或水平方向弯曲。3、 机身矮，便于安装。4、 能兼作采煤机运行的轨道。5、 可反向运行，便于处理底链事故。6、 能作液压支架前段的支点。7、 结构简单，在输送长度上可任意点进料或卸料。8、 机壳密闭，可以防止输送物料时粉尘飞扬而污染环境。9、 当其尾部不设置机壳，并将刮板插入料堆是，可自行取料输送。缺点：1、 空载功率消耗大，为总功率的30%左右。2、 不宜长距离输送。3、 易发生掉链，跳链事故。4、 消耗钢材多，成本大。1.3刮板输送机与运输设备的配套关系 采煤设备的配套和选用一般是根据煤层的地质条件确定的，综合机械化采煤是指采煤的全部生产过程，包括落煤、装煤、运煤、支护、顶板管理以及顺槽运输等全部实现机械化。综合机械化工作面是指用大功率的采煤机或刨煤机、液压支架、强力运输机以及其他附属设备进行配套生产的工作面。综采机械化采煤具有高产、高效、安全、生产集中等优点，能根本上改变煤矿生产的面貌，改善劳动条件，是采煤技术的发展方向，也是煤矿现代化的重要标志。 普通机械化采煤工作面是用功率较大的采煤机或刨煤机采煤，用刮板输送机运煤，并用单体液压支架和金属铰接顶梁支护来实现机械化采煤。从而可以看出采煤机械化已经使输送机、采煤机、液压支架、以及单体液压支架构成了不可分割的整体，无论在结构上或运转上都是相互关联又相互制约的。1.3.1工作面刮板输送机与采煤机的配套要求1、刮板输送机的输送能力必须与采煤机或刨煤机的生产能力相匹配。应使输送机的输送能力等于或者大于采煤机或者刨煤机的生产能力。但工作面输送机的输送能力和采煤机的生产能力也要与采取顺槽、运输大巷以及整个矿井的运输提升相匹配。要防止工作面产量过大，而采取顺槽及大巷的运输能力不够而出现“卡脖子”现象。2、刮板输送机的机构形式及附件必须能密切与采煤机结构相配套。如采煤机的牵引机构、行走以及导向机构，底托架及滑靴的结构，电缆以及水管的拖移方法，是否要求自开切口，是否往复采煤以及是否连锁控制等。1.3.2刮板输送机与液压支架的配套要求1、刮板输送机的型号及溜槽结构要与液压支架的架型相匹配。2、刮板输送机的溜槽长度要与液压支架的宽度相匹配。3、刮板输送机的溜槽与液压支架的推溜千斤顶连接装置的间距和配套结构要匹配。1.3.3工作面刮板输送机与顺槽转载机的配套要求 1、刮板输送机的输送能力要与顺槽转载机的输送能力相匹配。一般转载机的输送能力要稍大于工作面输送机。为此，多采用增大溜槽断面、增大链速或缩短刮板间距等措施，这可根据具体条件采取适当措施。2、顺槽转载机的传动装置均布置在机头部，应根据运量大小和运距的长短来确定电动机的功率和台数，应优先选用单电机传动，当运量较大和运距较长时，可选用双电机传动。其传动装置应尽量与工作面刮板输送机的传动装置相同，以便通用。3、顺槽装载机的机尾与工作面输送机的连接处要配套。有搭接式及非塔接式两种型式，无论哪种结构都应保证工作面刮板输送机机头有一定的卸载高度，以避免工作面输送底链回煤。4、顺槽转载机是工作输送机与顺槽可伸缩带式输送机的中间转载设备，因此宜采用桥式结构。5、顺槽转载机的零部件与工作面输送机的零部件应尽可能通用，以利于备件供应和维修。6、顺槽可伸缩带式输送机，其输送能力要与转载机相匹配。可伸缩带式输送机的机尾受载部的长度和结构形式要与转载机桥身部重叠长度以及行走部结构型式相匹配。7、破碎机安装在转载机中部落地段，以便破碎大块煤，并防止直接砸到带式输送机的输送带上。1.4刮板输送机的发展趋势1、向大型化发展。2、向高耐久性，高可靠性发展。3、向智能自动化方向发展。采用CST可驱动装置和ACTS自动调链装置及工况检测系统等，增设自动紧链和工况检测显示，传输及报警系统，为双高工作面进一步扩大发展创造条件。4、向标准化、规范化方向发展。输送机零部件普遍标准化，规范化，保证设计、加工质量和水平。5、向高适应性发展。适应不同综采工艺的工作面刮板输送机将会继续发展。6、减少各种输送机在作业时所产生的粉尘、噪声和排放的废气。7、链条将普遍采用强化链，既有利于降低机身高度，增大装煤量，又有足够强度。同时，随着链环强度的提高，单链重型刮板输送机将得到很大发展。8、扩大输送机的使用范围。发展能在高温、低温条件下、有腐蚀性、放射性、易燃性物质的环境中工作的，以及能输送炽热、易爆、易结团、粘性的物料的输送机。9、降低能量消耗以节约能源，已成为输送技术领域内科研工作的一个重要方面。已将1吨物料输送1公里所消耗的能量作为输送机选型的重要指标之一。10、大功率电动机。电动机的功率已发展到单速电机达525kW，双速电机500/250kW。1.5我国刮板输送机的技术改进方向1、技术先进性。 随着科学技术的进步和市场的发展 ，输送机的国际竞争将越来越激烈，对输送机的设计水平和生产能力要求也越来越高 ，不仅要求造型科学、 配套合理 ，在技术上不断创新、完善，去适应不断变化着的使用条件 ，而且关键部件（如刮板链、减速器、保护装置等 ）的设计或选用，要求与国际接轨 ，实现标准化。 2、性能可靠性。 设备的可靠性是进行高效作业的根本保证。井下受场地、灯光等条件的限制 ，维修条件较差 ，有些高瓦斯矿井基本不具备现场维修的条件 ，一旦出现故障就会严重影响安全生产。因此 ，输送机各部分的结构型式、传动方式、使用材料等 ， 不仅要求设计合理 ，还要建立在实践验证的基础上。 3、设备安全性。 安全性是至关重要的环节 ，是所有设备必须具备的性能 ，同样也贯穿在输送机的设计、制造、使用过程中。目前国家高度重视煤矿安全生产 ，引起煤矿井下事故的除了瓦斯爆炸、透水、冒顶等之外 ，设备事故也会引起人员伤亡和财产损失。 因此，输送机各部件的防护装置应设计合理、安装完备 ，在易发生事故的部位尤其要加 强防护 ，防止因断链、飞溅、高温等引发人员伤亡事故。4、机电液一体化趋势明显。 随着实用型新技术的发展，大功率输送机控制系统与保护装置的机电液一体化趋势越来越明显。主要表现为：机头部与机尾部功率分配、顺序启动，电机保护除过流保护、过热保护外，增加过压保护，阀控充液型液力耦合器的推广使用，链条张力监控及工况检测和故障诊断等。虽然还有部分技术的实现与应用尚需时日，但输送机机电液一体化的发展趋势不会变。1.6刮板输送机的类型及组成1.6.1刮板输送机的类型刮板输送机的类型有多种，可以根据不同的用途进行分类，由于使用条件、使用空间、煤层厚度不同，对输送能力和铺设长度等要求也各不相同，因此，国内外生产和使用的刮板输送机类型很多。刮板输送机的分类如下：1、按中部槽的布置方式和结构分，有重叠式和并列式两种，而重叠式中部槽又分为开底式和封底式两种。2、按牵引链的结构分，有片式套筒链、可拆模锻链和焊接圆环链3种，现在一般都采用圆环链制成的刮板链。3、按链条数量和布置方式分，有单链、双边链、双中链和三链。4、按传动动力类型分，有电力传动(电动机)和液压传动。5、按电动机传动装置的数量和布置方式分，有单电动机传动和双电动机传动两种，双电动机传动装置的布置方式又分为并列式(平行式)、垂直式和复合式。6、按传动电动机的功率分，有轻型、中型、重型和超重型。1.6.2刮板输送机的组成各种类型的刮板输送机的主要结构和组成的部件基本是相同的，它由机头、中间部和机尾部等三个部分组成。此外，还有供推移输送机用的液压千斤顶装置和紧链时用的紧链器等附属部件。机头部由机头架、电动机、液力偶合器、减速器及链轮等件组成。中部由过渡槽、中部槽、链条和刮板等件组成。机尾部是供刮板链返回的装置。重型刮板输送机的机尾与机头一样，也设有动力传动装置，从安设的位置来区分叫上机头与下机头。1.2本次设计的任务1.2.1刮板输送机机头部设计方案确定 机头传动装置由电动机、液力偶合器、减速器、机头架、链轮组件、盲轴、推移梁、压链块组成。电机功率55KW配液力偶合器。采用液力偶合器，减速器可不设防电机过载装置。井下使用的液力偶合器其工作介质现在都改为水或是高含水难燃液，其平均无故障工作时间不得少于2000H。与轻型刮板输送机配套的液力偶合器已经系列化，其结构为限矩型动压泄液式，通过设置易熔塞、易爆塞来防止电机过载。机头传动装置为并列式布置，电机轴与传动链轮轴垂直，采用三级圆锥（第一级）-圆柱（第二、三级）齿轮减速器。第一对齿轮为收缩齿圆弧锥齿轮。第二第三对为斜齿圆柱齿轮，根据需要更换第二队齿轮，可使刮板链获得两种不同的速度。 减速器靠空气自然冷却和齿轮带动箱内油液飞溅润滑轴承。减速器上、下箱体为对称结构，以适应左右工作面和机头、机尾使用。箱体侧帮上有四个孔，用方头螺栓将减速器固定到机头架侧板上。减速器靠输入轴一端箱体上有法兰盘，用螺栓连接联轴节的联接罩。连接罩另一端用螺栓连接电机，使整个传动装置悬挂在机头上。减速器第二轴不靠机头架端设有紧链器。减速器第四轴出轴联接方式为花键加平键，22-55kw边双链刮板机减速器常用链轮组件由链轮、部分式滚筒组成。链轮内圈为花键孔，两端链轮分别为减速器输出轴及盲轴用花键连接。两个半滚筒用螺栓连成一体。滚筒两端扣环分别扣在两个链轮的环槽内，防止轴向串动，并起到密封作用。滚筒通过平键分别与减速器输出轴及盲轴连接，使链轮组件连成一个整体，滚筒与链轮同步旋转。设计时必须保证两个链轮各对应轮齿在相同的相位角上，以保证与刮板链正常啮合运行。盲轴安装在无传动装置一侧的机头架侧板上，由轴承座、调心轴承、花键轴、端盖等组成。花键轴一端用调心轴承支撑，中间用花键同链轮相连，另一端结构同匹配减速器第四轴输出端一样。1.2.2监控系统的设计方案确定 系统通过检测刮板输送机机头链轮分离点链条悬垂量，通过悬垂量来间接得到该点链条张力的大小，来自机头的悬垂量信号经过传感器采集之后传至PLC分析装置内，分析装置按照事先设计好的程序，对信号进行分析、处理，并发出控制信号控制液压系统的电磁阀，使伸缩油缸伸出或缩入，从而使可伸缩机尾动作达到调节张力到理想状态的目的。第二章 刮板输送机基本参数的确定2.1电机的选择 因为设计的要求是500KW，所以选择两台以下型号的电动机型号：YBSS-250功率：2250kW转速：1475r/min额定电压：1140V2.2液力偶合器的选择电动机与减速器的连接，有弹性联轴器和液力耦合器两种。在本设计中采用单速电动机驱动，用液力耦合器进行连接。用液力耦合器有以下优点：有过载保护功能；能减缓传动系统的冲击和振动；使电动机可以轻载起动；多电机驱动能使各电机的负荷较均匀；如果与电动机的特性匹配得当，能增大驱动装置的启动力矩。根据设计参数要求，本设计选用YOX600型液力耦合器。2.3中部槽中部槽是刮板机的机身，由中板、槽帮钢等组成，上槽是装运煤炭承载槽，下槽供刮板链的返程用。为了便于安装和搬运，故设计成一节一节的，每节长度一般为1500mm 。溜槽的高度和宽度随输送量的增大而加大。本设计中部槽的长度取为1500mm，宽度为764mm,高度为300mm。中部槽为分体式形式，每节之间采用哑铃板连接。2.4刮板链的选取刮板链由链条和刮板组成，是刮板输送机的牵引机构。刮板的作用是刮推槽内的物料。本设计中采用中双链，两条圆环链在刮板中部用E型螺栓固定在刮板上，链条的中心距不大与中部槽宽的20%。由于链条不在槽帮刚内运行，连环直径不受限制，从而可以增加链条的强度，因此，可适用于重型刮板输送机。缺点是运行阻力较高。中双链采用长链段，两条链子必须配对使用，以保证其长度有较小的偏差，减少受力不均现象。链条采用30108 mm C级圆环链，经计算满足要求。2.5刮板机的紧链装置刮板输送机紧链装置的种类有棘轮紧链器、闸带紧链器、闸盘紧链器、液压马达紧链器、液压缸紧链器。本设计中采用的是闸盘紧链器。闸盘紧链器的特点为：1.闸盘紧链器由夹钳制动装置和闸盘组成；2.闸盘装在减速器的一轴上，制动装置安在连接筒上；3.紧链时，先将刮板链一端固定，然后反转开动电动机，链轮反转，刮板链逐渐被拉紧，到电动机堵转为止；4.立即扳动手轮，用钳臂将闸盘闸住，同时切断电动机电源，拆去多余链段，接好链子，反转手轮松开钳臂。 第三章 刮板输送机的结构及运行参数的计算3.1已知参数表3-1已知设计参数输送量设计长度圆环链规格900t/h250m30108 mm C级运行方式链条形式中部槽规格下 运中双链1500764300长宽高 （mm）3.2中部槽的设计中部槽应该具有的装载面积为 式中采煤机的生产能力，；货载满载系数，取=0.8； 煤的散集容量，对原煤=0.851.0,取=1.0； 刮板链运行速度， =0.93； 采煤机的牵引速度，=6。当采煤机的运行方向与刮板链相同时取“”号，反之取“”号；若是两向装煤时取“”号。本设计采煤机运行方向与刮板链相同，故取“”号。式中 煤层的厚度，； 煤的实体比重，； 采煤机滚筒截深，。 根据此面积选取槽宽为764mm的中双链型的中部槽。3.3运输能力的计算刮板输送机是连续动作式运输设备，其输送能力式中输送机实际运输能力，；物料的断面积，与中部槽的规格及其承载能力有关,如图4-1所示。式中挡板高度，；中部槽宽度，；运煤宽度，；，导向装置及有链牵引轨道宽度和高度，,，;满足运输要求。图3-1中部槽挡物料断面图3.4运行阻力的计算3.4.1直线段运行阻力的计算重段直线段运行的总阻力，包括煤和刮板链的运行阻力，计算式为空段直线段只有刮板链的运行阻力，其计算式为式中，货载、刮板链在溜槽中的运行阻力系数，见表3-2； 刮板输送机的铺设长度，； 刮板输送机的铺设角度，； 重力加速度，； 刮板链单位长度的质量，；刮板输送机单位长度上的货载质量，； 、中“”号的选择原则：刮板链向上运行取“+”，向下运行取“”。因此，、中的“”号总是相反的。本设计中重段刮板链向下运行，空段刮板链向上运行，则中取“”，中取“+”。表3-2 运行阻力系数阻力系数输送机类阻力系数输送机类型 单链刮板输送机双链刮板输送机取， ，所以 3.4.2曲线段运行阻力的计算综采工作面的刮板输送机与采煤机配套运输时，其机身中部槽将产生平面弯曲，如图3-2所示。在弯曲段，刮板链沿槽帮滑行，相当于牵引链绕固定的圆弧导向体。弯曲段的中心角，弯曲段的半径可以通过几何关系求出。如图3-2所示，图(a)为在工作面内弯曲段的相关尺寸；图(b)为刮板链的运行系统；图(c)为弯曲段的几何关系。图3-2 机身弯曲段及其几何关系由图3-2(d)得所以式中相邻两节溜槽的最大偏转角,，； 每节溜槽的长度，；弯曲段曲率半径，。由图3-2(c)中的COD得：所以 由ABE可得：所以式中机身推移距离，；弯曲段长度，。所以重段和空段两个弯曲段的附加阻力 式中重段弯曲段的附加阻力，；空段弯曲段的附加阻力，；， 图3-2(b)各点的张力，； 刮板链与槽帮间的摩擦因数，。弯曲段的总附加阻力刮板链绕经两个链轮的阻力转动阻力 对于驱动链轮，其阻力, N; 对于从动链轮，其阻力, N。式中、刮板链在所设计计算链轮的相遇点，分离点处的张力，N。当、还未知时，以上运行阻力亦可按重段阻力和空段阻力之和的10%考虑，即 总运行阻力 3.5电动机的选择3.5.1电动机功率的验算式中电动机轴上的功率，kW； 传动装置的效率，。综合机械化采煤工作面与采煤机配合工作的可弯曲刮板输送机，货载长度随着采煤机的移动而变化，因此，电机负载也是变化的，即：式中满载时最大电机功率，。式中空载时最小电机功率，。式中电动机的等效功率，。电动机容量3.5.2电动机台数的选择所选的电动机容量为250，小于，所以选择两台电动机，两端驱动。3.6刮板链各点张力的计算及强度的验算3.6.1最小张力点的确定本设计的刮板输送机是双机驱动，考虑到双机驱动时，两端使用的电动机功率和特性都相同，为简化分析可以认为两端各承受总牵引力的一半，即将，代入上式，并整理得 因此判断出刮板链最小张力点在“1”点。从理论上讲，刮板链的最小张力为零最好，但是由于某些原因，最小张力为零是很难保证的，为了安全起见，一般设计时都大于零。根据经验数据取。3.6.2各点张力的计算在连续动作式运输机械中，牵引机构在沿程各点所受的张力是不同的。为了进行各点张力的计算，特别是导向体的两侧，应利用逐点张力法进行计算，即牵引机构某一点的张力，等于沿其运行方向后一点的张力与这两点之间的运行阻力之和。用公式表示为本设计中，按弯曲段工段面上端，工作面长度,刮板链与溜槽间的摩擦系数，各点张力计算如下3.6.3刮板链强度验算刮板链强度的验算，以安全系数来衡量式中安全系数，刮板输送机要求；一条刮板链的破断力，；最大静张力，；双链负荷不均匀系数，取。由计算结果知，所选用的圆环链满足要求。3.7刮板链的预紧力和紧链力预紧力近似按下式计算 紧链力的计：一条C级的圆环链的刚度式中紧链力，N; 多拉伸段的长度，m，取。3.8链轮组件的计算原始数据：圆环链公称直径，圆环链公称节距，链环内宽，链环外宽。由于链轮的齿数过多会增加链轮的整体尺寸；链轮的齿数太少，会增加刮板链在运行中的动负荷。目前链轮的齿数以68个居多，因此选取齿数。3.8.1确定圆环链轮的尺寸(1) 链轮节距角 (2) 链轮节圆直径 取(3) 链轮中心至链窝底平面的距离(4) 链窝中心距离取 (5) 链轮立环立槽直径：30108圆环链取(6) 链轮立环立槽宽度 30108圆环链(7) 齿根圆弧半径(8) 链窝长度取(9) 链窝平面圆弧半径 取(10) 短齿厚度 取=111(11) 齿形圆弧半径(12) 立环槽圆弧半径(13) 短齿根部圆弧半径3.8.2链轮轴结构的设计计算选择轴的材料及热处理初选轴的材料为,调质，硬度为207269HBS。轴的受力分析图3-3 轴的受力简图图中：。轴传动的转矩： 链轮上的圆周力:轴所受到链轮的径向力:轴上的轴向力:求水平面的支撑反力，作水平面内的弯矩图轴在水平面内的受力简图如图图3-4 轴在水平面内的受力简图式中轴在水平面内的A处所受的力，。轴在水平面内的B处所受的力，。式中轴在水平面内的A处所受的弯矩，；轴在水平面内的B处所受的弯矩，。式中轴在水平面内的C处所受的弯矩，。图3-5 轴在水平面内的弯矩图求轴在垂直面内的支撑反力，作垂直面内的弯矩图图3-6 轴在垂直面内的受力简图式中轴在垂直面内的A处所受的力，；轴在垂直面内的B处所受的力，。式中轴在垂直面内的A处所受的弯矩，；轴在垂直面内的B处所受的弯矩，。式中轴在水平面内的C处所受的弯矩，。图3-7 轴在垂直面内的弯矩图求支撑反力，作轴的合成弯矩图和转矩图图3-8 轴的合成弯矩图图3-9 轴的合成转矩图轴的初步计算式中将转矩折算成当量弯矩的折算系数，；轴材料的许用弯曲应力，。按弯曲合成应力校核轴的强度因为故安全。花键强度校核本设计中，联轴器与链轮轴采用矩形花键连接，联轴器为内花键，链轮轴为外花键，其花键的标注为。式中传递转矩，；各齿间载荷不均系数，；齿数，；齿的接触长度，；齿的工作高度，：平均直径，：所以花键的选择符合要求。图3-10 轴的结构图第4章刮板输送机减速器的设计计算4.1传动系统的总体设计图4-1 刮板输送机传动系统简图刮板输送机传动系统的总传动比式中电动机的满载转速，；工作机输入轴的转速，。4.1.1传动比的分配由传动方案可知 高速级齿轮传动的传动比为：中速级齿轮传动的传动比为：低速级齿轮传动的传动比为：4.1.2传动系统各轴的转速及转矩计算0轴的转速和转矩的计算0轴转速 0轴转矩式中电动机功率，。1轴的转速和转矩的计算1轴的转速1轴的传动效率式中液力耦合器的效率，。1轴的转矩2轴的转速和转矩的计算2轴的转速2轴的传动效率 式中滚动轴承效率，；闭式圆柱齿轮传动效率，。2轴的转矩3轴的转速和转矩的计算3轴的转速3轴的传动效率 3轴的转矩 4轴的转速和转矩的计算4轴的转速4轴的传动效率4轴的转矩4.2齿轮传动的设计计算4.2.1高速级齿轮传动的设计计算选择材料及热处理高速级小齿轮：调质，硬度320340HBS；高速级大齿轮; 调质，硬度280300HBS。 高速级小齿轮材料的接触疲劳极限应力高速级大齿轮材料的接触疲劳极限应力高速级小齿轮材料的弯曲疲劳强度高速级大齿轮材料的弯曲疲劳强度许用接触应力式中最小安全系数，按接触强度初步确定中心距，并初选主要参数。式中载荷系数，；高速级齿数比，；齿宽系数，；圆整后取 按经验公式，法向模数安全考虑取初取螺旋角高速级小齿轮的齿数取，则高速级大齿轮的齿数精求螺旋角 则端面模数高速级小齿轮分度圆直径 高速级大齿轮分度圆直径 高速级大齿轮的宽度 高速级小齿轮的宽度 取。校核齿面接触疲劳强度式中高速级小齿轮分度圆上的圆周力，；使用系数，；动载系数，式中高速级小齿轮圆周速度，；系数，；系数，。齿向载荷分布系数；=1.29；齿间载荷分配系数，取；节点区域系数，取；材料弹性系数，取；重合度及螺旋角系数，取。=计算安全系数高速级小齿轮安全系数式中高速级小齿轮的寿命系数，取；润滑油膜影响系数，取；工作硬化系数，取；尺寸系数，取。高速级大齿轮的安全系数 式中高速级大齿轮的寿命系数，取。因所以安全。校核齿根弯曲疲劳强度高速级小齿轮的齿根弯曲疲劳强度式中载荷分布系数，；载荷分配系数，；高速级小齿轮复合齿形系数，取；弯曲强度计算的重合度与螺旋角系数，取。高速级大齿轮的齿根弯曲疲劳强度 式中高速级大齿轮复合齿形系数，取。安全系数高速级小齿轮安全系数式中高速级小齿轮寿命系数，取；相对齿根圆角敏感系数，取；相对齿根表面状况系数，取；尺寸系数，取。高速级大齿轮安全系数式中高速级大齿轮寿命系数，取；相对齿根圆角敏感系数，取；最小安全系数因所以安全。主要几何尺寸计算，；高速级小齿轮齿顶圆直径 圆整得式中齿顶高，。高速级大齿轮齿顶圆直径 圆整得中心距高速级小齿轮齿宽，高速级大齿轮齿宽4.2.2中速级齿轮传动的设计计算选择材料及热处理中速级小齿轮：调质，硬度320340HBS；中速级大齿轮：调质，硬度280300HBS。 中速级小齿轮材料的接触疲劳极限应力中速级大齿轮材料的接触疲劳极限应力中速级小齿轮材料的弯曲疲劳强度中速级大齿轮材料的弯曲疲劳强度许用接触应力式中最小安全系数，按接触强度初步确定中心距，并初选主要参数。式中载荷系数，；中速级齿数比，；齿宽系数，；圆整后取 按经验公式，法向模 安全考虑取初取螺旋角中速级小齿轮的齿数取，则中速级大齿轮的齿数精求螺旋角则端面模数中速级小齿轮分度圆直径中速级大齿轮分度圆直径中速级大齿轮的宽度中速级小齿轮的宽度取。校核齿面接触疲劳强度式中中速级小齿轮分度圆上的圆周力，；使用系数，；动载系数，式中中速级小齿轮圆周速度，；系数，； 系数，。齿向载荷分布系数； =1.31；齿间载荷分配系数，取；节点区域系数，取；材料弹性系数，；重合度及螺旋角系数，取。=计算安全系数中速级小齿轮安全系数式中中速级小齿轮的寿命系数，取；润滑油膜影响系数，取；工作硬化系数，取；尺寸系数，取。中速级大齿轮的安全系数式中中速级大齿轮的寿命系数，取。因所以安全。校核齿根弯曲疲劳强度中速级小齿轮的齿根弯曲疲劳强度式中载荷分布系数，；载荷分配系数，；高速级小齿轮复合齿形系数，取；弯曲强度计算的重合度与螺旋角系数，取。中速级大齿轮的齿根弯曲疲劳强度 式中中速级大齿轮复合齿形系数，取。安全系数中速级小齿轮安全系数式中中速级小齿轮寿命系数，取；相对齿根圆角敏感系数，取；相对齿根表面状况系数，取；尺寸系数，取。中速级大齿轮安全系数式中中速级大齿轮寿命系数，取；相对齿根圆角敏感系数，取；最小安全系数因所以安全。主要几何尺寸计算，；中速级小齿轮齿顶圆直径式中齿顶高，。 圆整得中速级大齿轮齿顶圆直径 圆整得中心距中速级小齿轮齿宽，中速级大齿轮齿宽4.2.3低速级齿轮传动的设计计算选择材料及热处理低速级小齿轮：渗碳、淬火、回火，硬度5662HV；低速级大齿轮; 调质渗碳，硬度4751HV。根据参考文献10图16.2-17和图12.2-26查得低速级小齿轮材料的接触疲劳极限应力低速级大齿轮材料的接触疲劳极限应力低速级小齿轮材料的弯曲疲劳强度低速级大齿轮材料的弯曲