机械毕业设计（论文）-连续式履带装煤机装运部设计【全套图纸】.doc

中国矿业大学2008届本科生毕业设计 第 98 页1 绪论全套图纸，加1538937061.1矿山装载作业现状在矿山生产过程中，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4070%，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。1. 2装煤机的分类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）铲斗式装煤（岩）机铲斗式装煤机适用于有瓦斯煤尘爆炸危险的矿井中使用。要求巷道的高度不小于2.5米，宽度在3米以上，其主要结构由行走机构、提升机构、 回转机构、工作机构、操作机构、电气机构等六部分组成。用于中小断面巷道掘进的装载作用，生产能力一般为15140t/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。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。（2）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816平方米的双轨道巷道，装载能力一般为15200 m3/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5055用于倾角小于20斜井时，耙角约为6575；用于倾角大于20斜井时，耙角约为7075。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。（3）星轮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200 t/h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。（4）侧卸式装煤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。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。（5）蟹爪（扒爪）式装煤机主要用于巷道掘进中装载爆落的煤岩，装载能力一般为35200 m3/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。特点：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。 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。1.3装载机械的发展史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。1.4装载机械的发展趋势近年来，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。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。2 总体设计2.1 设计总则（1）要符合煤矿和设计标准。（2）煤矿生产，安全第一。（3）满足矿用需求，能与矿车、刮板输送机等运输设备配套使用。（4）保证机器质量。2.2设计要求本设计是对ZMY100/45M型装煤机装运部进行设计。2.2.1总体生产能力 100 t/h总功率 45 KW适应巷道断面 5爬坡能力 16外形尺寸（长宽高） 900*2100*2400机器调动速度 10m(min)整机重量 9.5 t供电电压 660V/1140V机器左右偏转角度 36机器左右偏转宽度(刮板机中心线) 1.45m机器升降高度 700-1621mm2.2.2装载部铲板顶尖抬起 350mm铲板顶尖卧底 200mm装载形式 星轮星轮转速 48（40）r.p.m2.2.3运输部运输机形式 单中圆环链刮板式刮板链规格 1450圆环链运输机槽宽 420 mm链速 0.94（0.77）m/s运输能力 100 t/h2.2.4液压系统泵站动率 45 KW系统总流量 180.5 L/min系统压力装载回路 14Mpa运输回路 14Mpa行走回路 14Mpa油缸回路 14Mpa电气系统2.2.5供电电压 660V/1140V总功率 45 KW防爆形式 隔爆型2.3主要结构及工作原理2.3.1用途及适用范围挖斗式装煤机是集装载、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。即可在井下使用，也可用于地面煤场做装载。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。本机主要由耙斗装置、装载、运输、行走三大机构和液压、电气二大系统组成，由液压执行元件完成全部所规定的动作，进而完成机器的作业。见图2-1。2.3.2耙斗装置工作时，通过手动控制三位六通阀操纵安装在门架上的液压缸动作，使耙斗装置能够在装载机构的前方28范围内左右摆动，便于耙装两侧的物料，然后通过操纵耙斗装置上的三个液压缸带动大臂、中臂及耙斗工作，将装载部前方两侧的物料扒到装载部正前方，便于装载输送出去。2.3.2耙斗装置工作时，通过手动控制三位六通阀操纵安装在门架上的液压缸动作，使耙斗装置能够在装载机构的前方28范围内左右摆动，便于耙装两侧的物料，然后通过操纵耙斗装置上的三个液压缸带动大臂、中臂及耙斗工作，将装载部前方两侧的物料扒到装载部正前方，便于装载输送出去。2.3.3装载部装载部又称装载机构，工作时，铲板借助于机器牵引力插入料堆，将被落下来的煤岩装载到机器的刮板运输机内，装载部采用星轮式装载形式。见图2-2。 1、左星轮 2、铲板 3、右星轮图2-2 装载部装载部由主铲板，左、右星轮组成。星轮的转动靠液压马达直接驱动，完成物料的装载。主铲板通过一对销轴铰接于主体部上，在铲板油缸作用下，装载部可绕销轴上下300mm摆动，使主铲板前沿更好紧贴巷道底板。其结构见图2。液压马达及传动装置安装在主铲板内，左、右两组星轮分别传动，装载星轮采用2台NHM11-900型液压马达直接驱动，取消了装载减速器，使装载部结构紧凑，布置方便，减少故障。2.3.4装运部星轮传动装置装载部及运输部采用的是锥齿轮进行传动：见图2-3。 图2-3 星轮传动装置2.3.5 运输部运输部的型式为刮板输送机，是单中圆环链刮板式，主要由机架5（包括过渡槽，中机架，机头架）、从动轮1、刮板链6、主动轮7、液压马达8等组成，刮板链条的松紧可以通过张紧装置9调整。见图2-4。1、 从动轮 2、拨链板 3、主铲板 4、压链板 5、机架6、刮板链 7、主动轮 8、液压马达 9、张紧装置图2-4 运输机构（刮板输送机）刮板运输机的动力单独来自机头部2台NHM3-350液压马达直接驱动主动链轮，减少了运输机的功率，使刮板输送机运转平稳均衡，结构更紧凑。刮板输送机由于与之配套的二次输送机型式不同，如矿车、刮板输送机、带式输送机等，因此要求刮板输送机必须上、下卸料高度可以调整，左、右卸料宽度可以调整，本刮板输送机藉升降油缸可作上、下高度调整，同时藉回转油缸可作左右36的偏转，卸料宽度达1.45米，满足了井下不同输送方式的要求。2.3.6主体部主体部是装煤机的骨架，耙斗装置、装载部、运输部、行走部、液压系统、电气系统等均装于其上，本主体部空间又是作为液压系统的油箱，其容积为700升，本主体部采用钢板焊接结构，保证了主体部有足够强度与刚度，主要结构见图2-5。图2-5 主体部2.3.7 液压系统本机所有动作全部采用液压传动。液压系统动力由一台45KW电机供给，通过泵站传动部驱动二台CBY20/20/20型三联齿轮泵，分别向六个独立的液压回路（左、右装载，左、右行走，刮板机，油缸）供油。本液压系统操纵部分采用集成化设计，由换向阀组、平衡阀组、制动阀组、操纵阀板等组成，所有换向阀均采用板式连接，简化管路，方便拆装和维修。(1) 装载回路动力由CBY20/20/20型三联齿轮泵供给，二只020油泵分别供给左、右星轮的二台NHM-900液压马达，调定压力为16Mpa。装载机构换向阀组安装在操纵阀板上，由二个SDLSG3-5-LG手动换向阀和二个XDYF20-02溢流阀组成。装载部左、右星轮二台液压马达不工作时，其油液往手动换向阀直接向行走回路供油，实现掘进机的快速行走。(2) 运输回路动力由CBY20/20/20型三联齿轮泵供给，020油泵供给刮板运输机二台NHM-350液压马达，调动压力为16Mpa。运输机换向阀组安装在操纵阀板上，由一个SDSG-3-5-G手动换向阀和一个XDYF20-02溢流阀组成。一般来说，当运输机工作时，油缸回路油不工作，其油液经手动换向阀直接向运输机回路供油，满足运输机链速1.09M/S要求。(3) 行走回路动力为CBY20/20/20型三联齿轮泵二台排量020油泵供给，齿轮泵输出的油通过手动换向阀组控制左右行走机构的两台斜轴式液压马达（A2FE63）分别运转，调动压力为16Mpa。行走机构换向阀组安装在操纵阀板上，由二个SDST-3-4-T板式手动换向阀和二个XDYF20-02溢流阀组成。当装煤机正常装煤时，行走回路仅由二台020油泵供油，装煤机属慢速行走，当装煤机不装煤时，需单独行走，此时装载部不工作，装载部的油液通过手动换向阀P2口向行走回路供油，行走回路由四台020油泵供油，实现掘进机快速行走。达到装煤机快速调动的要求。2.4 设计步骤（1）装载部的总体设计。（2）装载部星轮的设计。（3）刮板输送机的设计。（4）液压马达的选用和传动系统设计。（5）主要部件的强度校核。2.5主要部件设计方案装运部有装载部和运输部两部分组成，装载部采用星轮装载形式，运输部采用刮板输送机形式。2.5.1装载部星轮设计方案装载机构执行元件的作用是将铲板上的煤收集起来，装载到输送机机上，由于受煤岩的块度影响，该执行元件受的冲击载荷较大，工作环境恶劣。目前通常采用两种装载方式：星轮式和蟹爪式。本机选用星轮式进行装载，与蟹爪式相比，它具有以下优点：（1）星轮式机构的零件数较少，制造工艺简单，制造成本低，维修方便。（2）蟹爪机构在每个工作循环，由于是四连杆机构的不均匀性，产生较大的周期性惯性阻力，并有重载行程和空载行程两种受力状态，使零件受复杂的交变载荷，容易造成疲劳损坏。星轮式机构由于转速恒定，工作状态具有连续性，冲击载荷相对较小，有利于提高传动件的可靠性。（3）为了避免左右蟹爪互相干涉，采用蟹爪机构时，装载机构左右侧的传动齿轮箱必须采用联轴节刚性连接。而星轮式机构则无需连接。（4）蟹爪式机构工作时震动大，减速机容易损坏。（5）蟹爪机构须采用柱塞式马达，但国产柱塞马达性能不好，多选用国外进口的，这就增加了成本。而星轮式机构不需要柱塞式马达，使用的效果还比蟹爪的要好。2.5.2运输部设计方案运输部采用刮板输送机运输。因为输送机要根据巷道的情况做左右方向的偏转，这就需要刮板链能水平方向偏转，故采用单中链。在输送能力上，刮板输送机的输送能力要大于装载部的输送能力，要留有一些余量，否则，会出现大量的煤堆积在刮板输送机上的现象。也就是说实际的运输能力要大于100 t/h 。2.6主要部件外形尺寸的估算（长宽高） （1）装载部：21002050550（2）主体部：201012781303（3）左右行走机构：21501040550（4）刮板输送机：53041040550（5）操纵台：19216501681（6）泵站传动箱：4906952360（7）电控箱：8005704903 装载部设计3.1星轮机构的特点星轮式机构的零件数较少，制造工艺简单，制造成本低，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，有利于提高传动件的可靠性；装载机构左右两侧的传动箱无需采用联轴节刚性连接。星轮机构的装载能力较大。但是铲板宽度不能改变，当煤岩发粘或遇水较多时，其装载能力会有所下降，适应能力不强。见下图3-1.3. 2星轮外形尺寸的确定1、星轮的外径 D：星轮的外径与铲板的尺寸有关，铲板尺寸初步估计为：21002050556（长宽高）综合铲板尺寸，星轮的外径定为：D=1000 mm2、星轮的内径 d： 综合铲板的外形尺寸和驱动装置的尺寸要求，星轮的内径为：d=396 mm3、星轮的内径高度 H：根据铲板的尺寸和驱动装置及装载部总体尺寸的要求，来确定。改高度不易过高，应尽量降低其高度 则：H=132 mm4、星轮爪子数量N及宽度M、长度L：如图所示星轮爪子。在本设计中，为使结构简单，星轮的爪子数取 N=3爪子根部宽度： = 164 mm爪尖的宽度为： = 30 mm爪子的长度： = 290 mm如下图3-2所示：5、星轮座板的尺寸：根据星轮爪子的长度来确定座板的长度：= 319.5 mm 座板的高度定位：h= 30 mm 为满足设计需求，提高装载能力，故星轮爪子设计成弧行面，则星轮座板也应为弧形面，以配合爪子的外形。 经过受力分析，座板内侧的弧度为：R = 140 mm座板外侧的弧度为：R = 160 mm座板根部的弧度为：R = 210 mm 如图3-3所示： 6、爪子的高度h：爪子的高度要根据星轮的外径、内径、星轮转速和星轮的装载能力要求及装载机构整体尺寸来确定。 星轮的外径： D = 1000 mm 星轮的内径： d = 396 mm 装载能力A： A= 装载系数 取1.5 n 星轮转速 rpm S 星轮爪子的面积 mm h = = 32 mm 则 爪子的高度 h = 32 mm 星轮的爪子应该采用弧形面，以便于装载，提高生产率。3.3星轮转速的确定星轮的转速取决于装煤时，星轮的爪子所受到的各种阻力 F 。取一星轮爪子做力学的受力分析。首先,假设星轮所装煤的质量为m,煤在星轮处的半径为 r ，角度忽略不计。如下图3-4 所示：（1）星轮转动时，煤会受到离心力F的作用 F = （2） 将离心力F分解为：水平方向的力 F和垂直于爪面的力 F 沿爪面的水平分力 F= 垂直于爪面的分力 F= （3） 铲板与煤之间的摩擦力为 F ： F= 其中 g 重力加速度 取 10 f 摩擦系数 取 0.7（4） 装煤时，煤受到的垂直于爪面的力 F ： F= F- F= -（5） 装煤过程中，煤与爪面之间形成的摩擦力 F ： F= 通过上述分析，可知，要将煤装到刮板输送机上，就必须克服各种摩擦力和阻力，故星轮的转速为： = = 30 rpm转速 30 rpm只是星轮转速的临界值，星轮的实际转速要结合实际的状况来决定。从实际出发，星轮的转速要考虑到马达的选型，现在市场上是否有满足需求的马达。星轮的装载方式有两种，一种是将煤推移到刮板输送机上，还有就是利用离心力将煤甩到输送机上。在装载过程中，煤在星轮处的半径r越小，所需转速越大，但如果转速过大，会把煤甩出装载范围，大大降低了装载速度，所以转速不能过大。根据力学分析和本次设计的要求，根据计算出的临界值来确定星轮的实际转速应取 n = 48 rpm 来满足装载需求。3.4星轮装载所需功率的计算 星轮装煤时，一是将煤推移到刮板输送机上，二是将煤沿爪面借助离心力甩到刮板输送机上。所以，要计算出星轮装载时所需的功率，首先，就是要算出在推移过程中，煤与铲板间的摩擦力所消耗的功率 ,其次就是星轮在推煤时所消耗的功率 。其他阻力或摩擦力所消耗的功率，由保险系数 =（1.3-1.6）来保证其功率。（1） 星轮克服摩擦力消耗的功率 ： = KW 其中 = = 装载能力 摩擦系数 取0.7 星轮转速 rpm 重力加速度 取 10 星轮外径 mm= = 1.94 KW（2）星轮在推煤时所消耗的功率 ： = 装载能力 星轮自重的当量质量 = 0.1 星轮转速 rpm 星轮外径 mm = = 6.2 KW因此 装载部星轮工作时所需功率为： N = + = 8.14 KW（3）装载部马达的输出功率应为 N：N= 保险系数 取 1.6 传动系数 取 0.95 所以 马达的输出功率为 N= = 13.7 KW4 运输部的设计运输部的形式为刮板输送机，是单中圆环链刮板式，主要由机架（包括过渡槽，机头架，机尾架）、主动轮、刮板链等组成，刮板链条的松紧可以通过张紧装置调整。刮板输送机是本机中的运输部分，在设计时要注意与装载部各部件相配合的问题，此刮板输送机的速度要满足装载部的运输速度。在输送能力上，刮板输送机的输送能力要大于装载部的输送能力，要留有一些余量，否则，会出现大量的煤堆积在刮板输送机上的现象。4.1输送能力计算Q 用连续运输的计算公式来计算其输送能力： Q = 式中：Q 刮板输送机的运输能力。 F 中部槽运输物料的断面积。 装载系数 （0.91） 物料（煤）的散碎密度 （0.851） V 刮板链速 中部槽应具有的装在面积为： F = = = 0.035 刮板运输机的理论运输能力： = 100 装载部的运输能力也为 100 ，考虑到刮板输送机的输送能力要大于装载部的输送能力，并留有一定的余量，所以，刮板机的实际输送能力Q应为：Q = 120 在矿山运输机械中 查表3-1：选出中部槽 宽为：420 长为：160 选圆环链为中单链型。 规格为：1450 中单链。根据以上数据，刮板输送机选用SGD420/30型与装载部进行配套使用。4.2运行阻力 刮板输送机的运行阻力分为直线段和曲线段两部分进行计算，但在本机中，曲线段接近直线段，所以只按直线段进行计算。 重段直线运行的阻力： 刮板链在空段直线段的运行阻力为： 式中 ： 重段直线段的总阻力。 N 空段直线段的总阻力。 N 中部槽单位长度上的装煤量。 刮板链单位长度的质量。 刮板输送机的长度 M 煤在槽中运行的阻力系数 刮板链在槽中运行的阻力系数g 重力加速度 倾斜角度其中： L = 5.164 m = 24圆环链为中单链，根据表3-6 选出： = 0.6 = 0.4中部槽的单位长度装煤量： q = = = 35.5 刮板链单位长度上的装煤量 = 18 = （35.50.6+180.4）5.16410cos24+（35.5+18）5.16410sin24 = 2468.2 N = 185.16410(0.4cos24+ sin24) = 717.7 N总阻力： + = 2468.2+717.7 = 3185.9 N4.3刮板链张力刮板链张力，用逐点计算法求解如图，确定刮板链的最小张力设最小张力在1点，最小张力为0. = 0 = + = 2468.2 N = = + = 2468.2+717.7= 3185.9 N4.4刮板输送机所需功率 （电动机功率）理论上动力装置所需功率：P 牵引力 NU 牵引构件的运行速度 其中 ：牵引力 P = - = - 相遇点张力 N 分离点张力 N P = -= 3185.9 N 理论所需功率： = = 2.99 kw 实际所需功率: 备用量取20%计入传动系统损失= 0.85 4.22 kw 所以实际所需功率：N = 4.22 kw4.5刮板链的预紧力和紧链力在本设计中，刮板输送机采用中单链。 圆环链规格：1450 中单链实际运输能力：Q = 120 刮板链工作时因受力而产生很大的弹性伸长，会在驱动链轮分离点处松弛，甚至形成堆积导致发生事故。为防止这种状态的出现，安装时给刮板链施加一定的张紧力，使之有预紧力的弹性伸长，如果这个伸长量与额定负荷下所产生的伸长量相等，就会避免松弛。 预紧力： = 2030.5 N 设紧链时使链条比预加弹性伸长多拉长的量为： 将全长为2L的刮板链拉伸长所需的张力 为： = 由此可见，紧链操作时，在拉紧一端应给刮板链加的紧链力为： 式中： 预紧力 多拉伸段的长度，一般数值为链环节距的0.50.6 紧链力的计算：一条1450 圆环链的刚度 EA= N 取= 0.650 = 2030.5+516418100.4+0.650 = N 4.6 刮板链的安全系数 单链： 式中： 链条的安全系数 链条的破断拉力 刮板链的最大静张力 查表得 1450（C级）圆环链的破断拉力为：250 KN = 65.4 所以刮板链可以在给定的条件下使用。4.7主动链轮 （1）链轮公称直径：d= 14 公称节距：P= 50 链轮齿数：N= 5 链轮节距角： 链轮节圆直径： = = 162.5 取整：= 162 （2）链轮外径：= = 190 （3）链轮轮槽直径 ： = 100 （4）链轮立槽宽度 M ： M = = 20 齿根圆弧半径： = 7 链窝长度: L = 1.075P + 2 = 81.8 圆整：L= 82 （5）链轮中心至链窝底平面距离： H = = = 23.85 圆整：H = 24 链窝平面圆弧半径： = 7+24 = 31 链窝中心距： a = 1.075P + d = 1.07550+4 = 67.5 短齿厚度： W = = = 104 齿轮圆弧半径： 50-1.514 = 29 立环槽圆弧半径： 7 短齿根部圆弧半径： 7 链轮转速： rpm 链轮厚度： H = 75 4.8刮板输送机主动链轮的主要尺寸：节圆直径= 162 链轮轮槽直径= 100 齿根圆弧半径= 7 链窝平面圆弧半径= 31 齿轮圆弧半径= 29 立环槽圆弧半径7 短齿根部圆弧半径 7 链窝中心距a = 67.5 链轮转速 rpm短齿厚度W = 104 链轮厚度H = 75 5 驱动装置设计5.1液压马达的选型 装载部的装载回路压力为：14 MPa运输部的运输回路压力为：14 Mpa马达的输出分为：（1）刮板输送机部分：= 4.22 KW（2）装载部星轮部分：= 13.7 KW 考虑到使用时的安全问题，所以要选出安全系数： S= 1.2 来保证使用安全。 则：S(+)= 1.2(4.22+13.7)= 21.5 KW在本机中，马达是通过锥齿轮将动力传给星轮，星轮的转速为48 rpm，为了使得结构简单、紧凑，保证星轮和刮板输送机的同步工作，刮板输送机的主动链轮的动力也由马达提供，主动链轮的转速为 110 rpm。根据设计要求，对马达进行选型。通过比较，选取型号为：BME500K3A的液压马达为星轮和运输机提供动力。表5-1 （BME500型马达的技术参数：）型号排量额定压力MPa最高压力MPa额定转速rpm最高转速rpmBM-E5004961624200200额定流量功率kw总效率质量额定转速rpm1002280%3241752301120实际流量： 110496 = 54.6 实际输出功率： P = = 115 KW马达输出扭矩 T： T = NM5.2 星轮、刮板输送机的传动装置设计5.2.1传动方案设计：星轮和刮板输送机的动力都来源于两台BME500K3A型液压马达，马达直接驱动星轮和刮板机的主动链轮。 刮板输送机的主动链轮转速： rpm 星轮转速： rpm 采用锥齿轮进行传动，马达上的锥齿轮定位： 星轮上的锥齿轮定为： 刮板输送机链轮轴上的锥齿轮：传动装置简图：如图5-1所示实际上，本传动装置是三个锥齿轮之间的动力传递。在工作中，马达上的齿轮和刮板机上轴齿轮，同时与星轮上的齿轮相啮合，所以，、的模数相同，转速也相同，但由于是从动力装置上传递过来的功率，要大于的功率。5.2.2锥齿轮的计算 相关计算公式，步骤出自机械设计和机械设计手册 1）齿轮材料的选择 由表6-2选出 小齿轮：204A 硬度 5662HEC大齿轮：204A 硬度 5662HEC 2）按齿面接触疲劳强度设计计算： 确定齿轮传动精度等级 按 估取圆周速度 =（0.931.45） 查表 6.7、表6.8 取 = 1.3 查机械设计手册参考表8-14，表8-18选取公差组等级为9级 3）小轮分度圆直径 ： 齿宽系数，查表8-23，取 = 0.3 小轮齿数：= 17 (在推荐值1640中选取) 大轮齿数：38.9 圆整 = 39 齿数比u : u=2.294传动比误差: 小轮转矩 : = = 1000 NM载荷系数K： K= -使用系数，查表8-20 取=1 -动载系数，查图8-57 取=1.1 齿向载荷分布系数，由推荐值1.01.2中选 取=1.15K = = 11.11.15= 1.265材料弹性系数 : 查表8-22 =189.8节点系数 : 查图 8-64 = 2.5许用接触应力 := 接触疲劳极限 查图 8-69 小齿轮：=1100 大齿轮：=1350 接触寿命系数: 应力循环次数 N 式中： n 齿轮转速 j 同一齿面啮合次数 L 齿轮寿命=601101（88300） = 查表8-70得：1 硬化系数 ,查图8-71 =1 接触安全系数 , 查表 8-27 =1.2 则： = 917 = 1125 根据 可算出： = 128 4）齿轮模数m ：m= 7.56 圆整：m= 8 5）大轮大端分度圆直径 为： = =817= 136 小轮平均分度圆直径： = 116.9 6）圆周速度： = = 0.672 7）动载荷系数 K , K=11.151.14= 1.311 8）小轮分度圆直径 ： = 129.6 所以，取 = 136 9）大轮大端分度圆直径 ：839 = 312 10）锥距 R ： R = = = 170 11）齿宽 b ： b = = 0.3170 = 51 5.2.3 齿根弯曲疲劳校核计算：1