毕业设计（论文）-刮板输送机的选型及减速器设计.doc

完整CAD设计文件，资料加153893706第一章 概述1.1刮板输送机的简介目前刮板输送机是长壁采煤工作面唯一的运输设备。虽然其组成部件和类型多种多样，但基本构成与工作原理相同。主要组成部分有：机头部、中间部、机尾部、附属装置及供给移动输送机使用的推移装置。1.2刮板输送机的分类1） 按机头卸载方式和结构分为端卸式、侧卸式和90转弯刮板输送机。2） 按溜槽布置方式和结构分为重叠式和并列式、敞底式与封底式刮板输送机。3） 按刮板链的数目和布置方式分为中单链、边双链和中双链刮板输送机。4） 按单电动机功率大小分为轻型、中型、重型刮板输送机。1.3目前刮板输送机存在的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t以上，有些可达1200万t。而国产的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。刮板链的强度问题是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。国产的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。影响中部槽的寿命和可靠性的主要原因是中板的磨损和联接头强度不足。1.4刮板输送机的改进及发展方向1）技术先进性。 伴随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随着越来越高 ，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 ，如果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制造、设计、使用过程中。目前国家高度重视煤矿的安全生产 ，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、高温等引起人员的伤亡等事故。 4）机电液一体化趋势明显。 随着实用型新技术的发展，大功率的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。 第二章 刮板输送机的结构及工作原理2.1机头部机头部是刮板输送机的传动部件，具有传动、卸载、紧链、锚固和固定采煤机牵引链等功能。机头部由链轮、机头架、盲轴、减速器、液力耦合器和电动机组成。电动机和减速器外壳均带有法兰盘，通过液力耦合器外罩把三者连成一个刚性的整体，以保证减速器输入轴、电动机轴和液力耦合器之间的同心度。减速器用螺栓固定在机头架上。2.1.1机头架机头架是机头部的骨架，应该具有足够的刚度和强度，由厚的钢板焊接而制成，其共同特点为：两侧对称，可在一侧安装减速器，用以适应左、右工作面需要；链轮是由减速器伸出轴和盲轴支撑连接的，这种连接的方式，是为了方便在井下拆装；前横梁上固定有拔链器和护轴板，以防止链轮在与刮板链的分离点处，被齿轮带动卷入链轮。 2.1.2链轮组件链轮组件是由连接筒和链轮组成。链轮是传动部件，同样也是易损件，在运转中除了受静载荷外，还受脉冲和冲击载荷。2.1.3减速器减速器是刮板输送机传递电机运动和动力，使刮板链条运动的关键传动装置。有圆锥圆柱齿轮传动、圆锥行星齿轮传动和行星齿轮传动三种结构型式，根据输入轴与头架的位置，分为平行布置式和垂直布置式两种型式。近年来，出现了可控软驱动的多功能传动装置，改善了刮板输送机的启动、过载、功率均衡及紧链性能，目前处于试验和试用阶段。2.1.4联轴器联轴器位于电机与减速器之间，是传递扭矩的联接装置。有柱销联轴器、弹性联轴器和液力偶合器三种类型。近几年，还成功研制限矩联轴器，且得到了迅速推广和使用。液力耦合器具有过载保护的作用。当外负载增加时，输出轴的转速下降，泵轮和透平轮的转速差增大。当外负荷继续增大时，工作液将被挤向泵轮轮壁，经溢流孔进入辅助室。此时，工作腔内液体减少，再加上泵轮和透平轮的转速差继续增大，则工作液温度会升高。当工作液的温度升至额定值时，易熔合金塞熔化，液体喷出，电动机带着泵轮及外壳空转，保护了电动机。液力耦合器的主要缺点有两点：一是较其他联轴器的结构复杂、成本高、效率低、使用与维护要求高；二是过去多采用油质工作液，喷液后容易烧伤人员和发生火灾。为避免发生事故，近些年除了少量早期生产的液力耦合器使用油质工作液外，大部分采用难燃工作液和水质工作液。中型和重型的刮板输送机都采用液力耦合器。2.2机尾部机尾部分为无驱动装置和有驱动装置两种。有驱动装机尾部，由于机尾不需卸载高度，除机尾架比机头架短矮外，其他的部件与机头部相同。无驱动装置的机尾部，尾架上只有供刮板链改向用的机尾轴部件，机尾轴上的链轮也能用滚筒代替。2.3溜槽及附件溜槽是刮板输送机的主体，用于承载和作为采煤机的轨道。溜槽有中部槽、调节槽、连接槽（或过渡槽）等类型。工作面的刮板输送机溜槽靠采空侧安装挡煤板，以提高装载力；靠煤壁侧安装挡煤板，以清扫机道，便于输送机推至煤壁。挡煤板和采煤板属于附件。2.3.1中部槽中部槽由槽帮钢、中板、端头、支座焊接而成。中部槽外侧焊有支座，用以固定档板和产煤板，槽帮两端焊有高锰钢制成的凸端头和凹端头，在中板上堆焊耐磨合金粉块。2.3.2挡煤板和铲煤板挡煤板装在溜槽靠采空区一侧的槽帮钢上。挡煤板有三个作用：一是增加溜槽上的货载断面积，提高输送机输送能力；二是防止采煤机装煤时，将煤抛撒到采空区；三是它上面可以安装电缆槽和水管等。为了将刮板输送机移到紧靠煤壁和防止输送机横向倾斜，在溜槽靠煤壁侧的槽帮钢上装有铲煤板，以便在推移输送机时先清除机道上的浮煤。铲煤板安装后，上缘应该低于槽帮，下缘应超出槽底，宽度方向应与采煤机滚筒有一定间隔。铲煤板刃口应该有足够大的强度。铲煤板固定在中部槽支座上，用于推移中部槽时清理工作面浮煤。2.4刮板链刮板链条由刮板、矿用圆环链(少数为套筒滚子链或可拆模锻链)、接链环及螺栓等组成，它是刮板输送机连续输送物料的牵引构件和承载构件。根据链条的数量和与刮板的相互位置不同，有中双链、中单链、边双链和准边双链四种型式。2.5紧链装置紧链装置是拉紧链条，使链条具有一定预紧力，以便刮板链条正常运行的装置，有闸带式、闸盘式和液压马达式三种形式。液压马达的紧链装置由液压马达提供动力，通过主、辅减速器和链轮慢速反向旋转，张紧链条。液压马达紧链装置一般都由液压传动部分、机械传动部分、电气和机械闭锁保护装置组成。优点有:紧链可靠、安全，紧链力和预张力数值准确，且可通过辅助电机低速运转是重型的刮板输送机优选的新型紧链器。2.6推移装置推移装置是在采煤工作面内把刮板输送移向煤壁的推移装置。综采工作面用液压支架上自带推移千斤顶，非综采工作面用单体液压推溜器或手动液压推溜器。液压推移装置主要由设在顺槽中的泵站和沿工作面布置的油管及液压千斤顶组成。千斤顶是推动刮板输送机的，装在输送机靠采空区一侧，在输送机机头、机尾处分别安装23个，中间溜槽每隔6米布置1个，每个千斤顶均由单独的操纵阀控制。控制操纵阀的位置，可使用泵站通过油管来送来的高压油进入千斤顶液压缸的前部或者后部使千斤顶的活塞伸出或缩回，从而推动输送机向前移动。对于综采工作面，推动刮板输送机和移动液压支架是紧密地联系在一起的。操纵控制阀也在一起，一般把输送机的液压千斤顶推移装置包括在液压支架中。2.7锚固装置锚固装置由单体液压支柱及锚固架组成，机头架架和机尾架与锚固架连接。它是刮板输送机处于倾角较大时的工作面工作，有可能下滑时，用以固定，防止其下滑的装置。第三章 刮板输送机的选型设计在矿井设计时或在生产现场，工作面运输设备的选择，基本是根据刮板输送机产品系列及制造厂产品说明书介绍的技术特征及其适用条件来选择型号，并决定其使用台数。但产品说明书中所列铺设长度一般均为水平长度或一定倾角煤层（如10倾角）向下运煤时的，实际上铺设长度和工作面长度和煤层倾角，煤层厚度等条件各不相同，所以需要验算所选刮板输送机运输能力、电动机的功率和刮板链的强度，并确定应铺设几台刮板输送机，每台刮板输送机应安装几台电动机。根据原始数据：输送能力：；工作长度；倾角：1炮采工作面选型的要求。工作面要根据煤层的厚薄选用轻型的刮板输送机。顶板较好的工作面，可选用轻型可弯曲刮板输送机，以便整体移设，缩短回采作面的非生产时间。顶板较差的工作面，应选用中部槽较窄，可分解移设的刮板输送机，以适应工作面的顶板管理，确保安全地生产。2采煤机械化对刮板输送机的要求采煤机械化特别是综合机械化，已经使刮板输送机、采煤机及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。为了实现机械化，要求刮板输送机不但要完成运煤，清理机道浮煤外，还要作为采煤机或刨煤机运行的轨道，以及液压支架向前移动的支点。此外，还要求能在输送机上设置存放电缆，水管和通讯系统的装置；采取使用无链牵引采煤机方法的时候，刮板输送机上还应设有采煤机行走用的齿条，链滚和链环等装置。3刮板输送机与采煤机的配合原则。1）刮板输送机的输送能力必须与采煤机或刨煤机自身生产能力相匹配，应该输送机的能力大于等于采煤机或刨煤机的能力。2）刮板输送机的结构形式及附件必须能密切与采煤机机构相配套，如采煤机牵引机构，行政及导向机构，底托架及滑靴机构，电缆及水管的移动方法，是否要求自开切口，是否往更多采煤以及是否连锁控制等。4刮板输送机与液压支架的配合原则刮板输送机中部槽的结构要与支架的架型相互匹配。 中部槽的长短要与支架宽度相适应。中部槽挡煤板座要与支架推溜千斤顶连接装置相配套。根据这四项基本原则及原始条件，我们选择了SGZ-880/800型刮板输送机。3.1运输生产能力的计算表3.1 技术特征Form3.1 The technical features项目单位数值设 计 长 度m250 出 厂 长 度m250输 送 量th1500刮板链速度ms1.2电 动 机 型 号-YBSD-400/200-4/8额 定 功 率KW4002额定转速 rmin740/1480额定电压V1140减 速 器 速 比-1：21刮 板 链 型 式-中 双 链圆环链规格mm34126-2刮 板 间 距mm1024 刮板链间距 mm160中 部 槽 规 格(长宽高)(mm)1500880344紧 链 装 置-闸盘紧链卸 载 方 式-端卸式刮板输送机是连续式输送设备，其每秒钟运输能力为Q=qv（公斤/秒）（3-1）式中v刮伴链运行速度（米/秒）q输送机上单位长度货载量（公斤/米）每小时输送能力为Q=3.6qv（吨/小时）（3-2） 刮板输送机在工作时，货载沿溜槽连续均匀分布，被刮板链拖带而沿溜槽移动，所以q值与溜槽中货载断面积有关。Q=1000F（公斤/米）（3-3）式中F刮板输送机的溜槽中和载断面积（m） 货载的散集容量（吨/m）（对于煤炭=0.851.0吨/m）刮板输送机装运和载的最大横截面积与溜槽的结构形式及结构尺寸有关，还与松散煤的堆及角（安息角）有关。货载的实际断面为（3-4）F货载的最大断面积（m）。F货载的实际横断面积（m）。货载的装满系数。一般=0.650.9，根据不同工作条件（如工作面倾角，煤的硬度，块度和湿度，刮板输送机的溜槽及挡煤板的结构形式等）和使用寿命来选取。煤堆积角（安息角）=3040所以q=1000F(公斤/米)刮板输送机的小时输送的能力为：Q=3600Fv（吨/小时）根据实验考察结果我们知道，该刮板输送机的货载最大横向断面积F=0.45m根据工作条件，工作倾角煤的硬度以及块度和湿度等，我们取=0.85货栽的散集容量去=0.9t/m刮板链的运行速度为：刮板输送机的小时输送能力为Q=36000.450.850.91.2=1487吨/小时Q=1000吨/小时选SGZ-880/800型刮板输送机 第四章 刮板输送机的机头部和机尾部的设计在机械化的采煤工作面，为了减少或取消工作面两端人工开缺口，尽量实现采煤 自开缺口，要求刮板输送机的机头部、机尾部队的长度短、高度低。因此，应尽量做到：适当减少链轮齿数；降低减速比，提高链速，以缩小减速器体积；采用多电机传动。用这些方法来减少传动装置的结构尺寸。机头部通常机是刮板输送的驱动部分，传动型刮板机的机尾部也有传动装置。因此，除机头架需要一定的卸载高度，并且比机尾架略高，略长一些外，其他精简的机构形式你本相同。根据采煤工作面的生产工艺和条件，在设计机头和机尾部时，应满足以下这些技术要求：1、机头，机尾部的外廓尺寸及结构形式要适合采煤工作面端头机械化作业，即要求长度短，高度低。2、机头，机尾架两侧要保证传动装置安装的互换性，以适应调换工作面。3、考虑井下工作条件，传动装置部件（减速器，电动机，联轴器）必须结构紧凑，体积小，安装方便。4、机头架要有足够的卸载高度，一般为600900 mm.5、要有紧链装置的固定位置和适合机头机尾部推移，调长等要求的结构。6、所有组成部分的要求标准化，系列化，以便减少品种数量，增大使用范围和互换性。同时，要求个部件强度，刚度足够。便于井下拆装和维护。机头，机尾部的长短高低与运行阻力；链轮直径；卸载高度等有关而链轮的几何尺寸又与链轮，减速器传动比等参数有关。如果链轮直径较大，减速器外廓尺寸较大，都会导致机头机尾部的高度和长度增加。如果链轮直径过小（尺寸过小），则会降低链速和链条使用寿命。为此在设计中，机头机尾部的尺寸必须全面、综合地考虑，合理的选择各零部件的参数，达到较好的整体效果。4.1机头部、机尾部结构组成及功能分析各种类型的刮板输送机的组成部件的型式和布置方式不完全相同，但主要结构和基本组成部件是相同的。刮板输送机一般是由机头部、机身部和机尾部三部分组成。刮板输送机组成部件：1、机头部：由机头架和安装其上的链轮组件、减速箱、液力耦合器和电动机组成。2、机尾部：机尾架、链轮组件、液力耦合器、减速箱、电动机。3、机身部：中部槽、刮板链、铲煤板、挡煤板。SGZ-880/800型刮板输送机机头部主要由机头架，传动装置、链轮组件等部件组成。传动装置中采用液力耦合器，可使电动机启动平稳，降低启动时的电流，并对电动机和输送机构件起保护作用。连接罩将电动机和减速器连成一体，便于安装并使电机轴与减速器输入轴对中；它同时又担任液力耦合器的安全保护罩的功能，联接梁，推移横梁，推移梁将机头连成一体，便于推移并与机头锚固装置相联接。拨链器使绕过链轮的链子迅速脱离链轮，避免链轮继续拖卷推积并卡住链子，造成断链或打牙等事故。舌板处于机头架溜槽卸载端，与刮板链之间摩擦力大，磨损快。它以16MN钢制成，用埋头螺栓固定于机头架上，磨损后便于更换，并且卸下舌板就可以检修和拆换拨链器，而且不必拆卸链轮。压链块安装在进入机头的链道端部。防止链子在改变运行角度时发生飘链，使刮板输送机能平稳运行，与传动链轮正常啮合。4.2减速器 减速器是指原动机和工作机之间独立闭式传动装置，用来降低转速并相应地增大转距。此外，在某些场合，也有用作增速的装置，并称为增速器。减速器种类很多，按传动和结构特点来划分，这类减速器有下述六种：1）齿轮减速器主要有圆柱齿轮减速器、圆锥齿轮减速器和圆锥-圆柱齿轮减速器。2）蜗杆减速器主要有圆柱蜗杆减速器、环面蜗杆减速器和锥蜗杆减速器。3）蜗杆-齿轮减速器及齿轮-蜗杆减速器。4）行星齿轮减速器5）摆线针轮减速器6）谐波齿轮减速器减速器所有零部件都安装在球墨铸铁的减速箱壳体内，上下箱壳为对称结构，以适应左右工作面和机关，机尾使用。但冷却水管和泵组必须根据其工作位置事先安装好。上下箱体间用螺栓连接。箱体侧帮上有两个孔，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，用螺栓连接液力连轴器的连接罩。连接罩另一端用螺栓连接电动机，使整个传动装置悬挂在机头上。减速器的轴端形式，按配套需要选用，输入轴有渐开线花键和圆头平键三种。减速器的适用条件为：齿轮圆周速度小于等于10m/s;安装角度为0+-25输入轴的转速不大于1500r/min;工作环境温度为-2035。能用于正反向运转，由于传动装置采用并列式布置，所以必须有一级锥齿轮传动。有因刮板输送机的载荷比较大，故采用圆弧锥齿轮。圆弧锥齿轮具有承载的能力大，传动平稳，噪音小的优点。适用于重载高速传动，因此作为第一级传动。第二级采用圆柱齿轮，第三级采用圆柱齿轮减速器。4.3链轮组件的几何尺寸及齿形计算链轮组件主要是由链轮滚筒组成，它是刮板输送机中重要组件。刮板链由链轮驱动运行，链轮轴是整个输送机承受扭矩最大的零件。刮板输送机的运输能力愈大，铺设长度愈长，链轮传递的力矩也愈大。因此，要求链轮具有耐磨性能和较高的强度，还应具备一定的韧性。能够承受工作中的脉动载荷和附加冲击载荷。所以，链轮选用优质钢材料制造，一般，SGZ-880/800型的刮板输送机的传动链轮用钢制造。为了使刮板链与链轮正确啮合运行，减少磨损，延长使用寿命，要求链轮有合理的几何尺寸和较高加工精度。滚筒使两个链轮组成一体，它只是传递扭矩，不与刮板链啮合摩擦，一般均用钢制造。SGZ-880/800型的刮板输送机的链轮组件的两端有七个齿的链轮。链轮齿面淬火硬度，链轮调度硬度.链轮内圈为花键孔，两端链轮分别为盲轴和减速器的输出轴用花键连接。两个半滚筒用八个螺栓连在一起。滚筒两端扣环分别扣在连个链轮的环槽内，防止轴向窜动，并起密封作用。滚筒通过平键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。在安装时一定保证两链轮各对应轮齿在一样的相位角上，一保证与刮板链正常啮合运行。4.3.1 圆环链链轮的主要技术要求）链轮的齿形和几何尺寸都具有高的啮合效率。目前刮板输送机传动率不断的增加，链速已增加至以上，链环在受力和磨损后允许链环节距在一定范围内增大。在以上条件下，要保证链轮和链条的正常啮合，链轮必须具有能满足上述要求的齿形和几何尺寸。2） 要有较高的使用寿命。链轮是刮板输送机的易损件之一，它的寿命过短，不但影响输送机正常运转，而且能影响与别的圆环链的使用寿命。所以在结构和工艺上要保证链轮有足够的硬度、强度、耐磨性和抗挤压变形强度。3） 链轮的结构要便于安装与拆卸。4.3.2 链轮的几何尺寸及齿形计算1 链轮的几何尺寸和齿形结构计算链轮的每一齿距内有两个链环.其中,平卧于齿轮间链窝里的称为平环;松卡在齿宽中间立槽内的称为立环.链窝的形状与链环的外形相适应,其长度应比链环略长; 立槽的宽度L,也比链环棒料的直径稍大. 链轮的齿廓为两段圆弧,顶部齿廓圆弧的半径为R1,根据齿廓圆弧的半径为R2.当圆环链的规格D*P和链轮齿数N选定后, 链轮的各部分几何尺寸可计算如下:1) 基本参数链轮齿数N确定条件,主要是根据刮板输送机链速的大小,减速器的传动比的配合和机头部的结构而选择的, 刮板输送机的链轮齿数一般为412齿.圆环链的结构如图示,链环棒料的直径d节距p宽度a和b园弧半径r等基本参数见表4.1表4.1 圆环链的本参数Form4.1 Basic parameters of ring chain成品链环直边直径d节距p宽度圆弧半径r公称尺寸极限偏差公称尺寸极限偏差最小内宽a最大外宽b公称尺寸极限偏差100.4400.5123415+20140.4500.5174822+20180.5640.6216028+20220.7860.9267434+20圆环链轮几何尺寸和齿形计算中,一部分参数是由几何分析,结合工作要求而推导出的计算公式;另一部分是根据经验确定.如表4.2表4.2 圆环链轮的几何尺寸和齿形计算公式表Form4.2 Circle the geometry size of the chain pulley and calculation formula of tooth profile table名称符号计算公式链轮节距角链轮节圆直径D链轮园弧半径外径链轮立环槽直径链轮立环槽宽度l齿跟园弧半径R链窝长度L链窝平面园弧半径RR的值为扁平连接链环圆弧部分的最大外圆半径链轮中心至链窝底平面的距离H短齿厚度W链窝中心距离A齿形园弧半径R立环槽园弧半径R 短齿跟部园弧半径R链窝间隙T限制W的最大值，保证圆环链在链窝中得到足够的支撑。4.4 运动阻力与牵引力的计算刮板输送机的运行阻力按直线段及曲线段分别计算。倾斜运行的刮板输送机的重段直线段，运行时除了要克服煤的阻力和刮板链重力引起的阻力外，还需要克服煤和刮板链重力引起的下滑力，通常将它们一起计为总运行阻力。在重段直线段运行的阻力位： (4-4-1)刮板链在空段直线段的运行阻力为： (4-4-2)式中，、货载、刮板链在溜槽中的运行阻力系数；Q每米长度的货载的质量， ；L输送机的铺设长度， ；输送机的铺设倾角 ；G重力加速度， ；-刮板链单位长度的质量，。已知，q=344kg/m；q=；L=；将以上数据带入公式=（3440.7+290.3）2209.8cos10-（344+292209.8sin10） =390104N =292209.8(0.3cos10+sin10） =考虑曲线段阻力及弯曲段的附加阻力，则总牵引力为=1.1（+）式中，附加的阻力系数；已知，=1.1；将以上数据带入公式（+） =1.11.1（390104+29329） =4.5 电动机功率的计算与验算电动机功率的计算根据上述方法算出的刮板输送机的运行阻力和主动链轮的牵引力，可以计算出电动机功率为 (4-5-1)式中，刮板输送机的总牵引力，；V-刮板链条速度，传动装置的总效率，取 将上述数据带入公式 = 电动机的验算 由于前面选的电动机型号为YBSD-400/200-4/8，他的额定功率为 4002=800kw761kw所以所选电动机符合要求。4.6刮板链的强度验算验算刮板链强度，需先算出链条最大张力点张力值，此张力值的确定按逐点张力法进行计算。得到刮板链的最大静张力后，为保证刮板链工作中的可靠性，必须以链条的工作中所承受的最大张力验算强度。刮板链的抗拉强度以安全系数表示。对于双链的刮板输送机，应满足 (4-6-1)式中，K刮板链抗拉强度安全系数； 单条刮板链子的破断拉力； 双链负荷不均匀系数，对于圆环链，取 。对于两端驱动类型刮板输送机，其刮板链上最小张力点位置，要根据不同情况进行分析，如图（4-2）所示，当重段阻力为正值时，每一传动装置主动链轮的相遇点的张力均大于其他分离点处的张力。因此，最小张力点主动轮的分离点3，由“逐点张力法”得 图（4.2）刮板链运行阻力计算示意图Picture4.2 Calculation diagram of running resistance of scraper chain 对于双链刮板输送机，取最小张力点张力 取 则 因此 已知 ，；带入公式 因此，链子强度足够。4.7 刮板输送机水平弯曲段集合参数的计算工作面上的刮板输送机，随着采煤机的移动，需要整体逐段向煤壁推移，使工作面上的刮板输送机呈蛇形弯曲状态。4.7.1弯曲段曲率半径R的计算弯曲段曲率半径： (4-7-1)式中 R弯曲段曲率半径，m； 相邻溜槽间的偏转角度，； -每节溜槽的长度，m。则 m4.7.2 弯曲段长度的计算弯曲段长度： (4-7-2)式中 弯曲段长度，； a-刮板输送机一次推移步距，一般a=0.60.8m。已知 ，a=0.7m。将以上数据带入公式得m。实用中要确保刮板输送机的弯曲段长度不小于Lw=8.93m的计算值。4.7.3弯曲段对应的中心角0的计算弯曲段对应的中心角： (4-7-3)式中 弯曲段对应的中心角，一般用弧度表示（rad）。（rad）4.7.4弯曲段的溜槽数N的计算弯曲段的溜槽数N： (4-7-4)式中弯曲段所需溜槽数量，输送机整体推移时； 弯曲段对应的中心角（）。 (4-7-4)第五章 减速器的设计5.1 传动系统的确定根据查阅相关资料与书籍，借鉴以往刮板输送机的传动系统的设计经验，初步确定传动系统为：三级圆锥-圆柱-圆柱齿轮三级减速器。高速齿为弧齿锥齿轮，中速齿为圆柱齿轮，低速级为圆柱齿轮。5.2 总传动比及传动比分配5.2.1 总传动比传动比计算公式如下： ()式中 P-矿用圆环链节距，； Z-链轮的齿数； n-电动机转速，； V-刮板链速度，。所以，总的传动比为5.2.2 传动比分配总传动比等于各级传动比的连乘积，即为保证减速器尺寸最小，各传动比分配如下：，5.3 传动装置运动参数的计算从减速器高速轴开始各轴命名为1轴，2轴，3轴，4轴。5.3.1 各轴转速的计算1轴转速2轴转速3轴转速4轴转速 即 输出轴的转速。5.3.2 各轴功率的计算1轴功率 = =2轴功率 = =3轴功率 = =4轴功率 = =式中 P电动机功率 液力耦合器传动效率，=0.96 轴承的效率， 圆锥齿轮传动的效率， 圆柱齿轮传动效率，5.3.3 各轴扭矩的计算1轴扭矩 2轴扭矩 3轴扭矩 4轴扭矩 = 5.3.4 将以上数据列表5.1 表5.1 计算数据列表Form5.1Calculate data list轴号转速n（）输出功率P/输出扭距T/Nm电动机轴轴1轴2轴3输出轴5.4 齿轮设计5.4.1 圆锥齿轮的传动设计计算已知 ；1） 选择齿轮的材料根据机械设计手册 选取小齿轮20CrMnTi 渗碳淬火HRC=58-62大齿轮20CrMnTi 渗碳淬火HRC=58-62许用接触应力 由文献2式6-6得 许用应力，查表得计算应力循环的次数：查文献2图6-5,得接触强度最小安全系数（） 取则 许用弯曲应力弯曲疲劳极限，查图文献26-7得=弯曲强度寿命系数，查文献2图6-8得 弯曲强度尺寸系数，查文献2图6-9得 弯曲最小安全系数则2) 按齿面接触强度确定齿轮传动精度等级0.022）估取参考文献2表6-7，表6-8选取公差组7级小齿轮的分度圆直径取小齿轮 ，取88，并初步选定传动比误差齿宽系数取载荷系数取确定公式中的各计算数值370mm。则法面模数 （圆整）。3） 几何尺寸的计算下列计算中的下标，1为小齿轮，2为大齿轮。分度圆的直径 分锥角大端锥距 大端齿距 齿顶高 工作齿高、顶隙系数、齿顶高系数得； 齿顶间隙 全齿高 齿根高 齿根角 顶锥角 根锥角 齿顶圆直径 冠顶距 =524.6mm =192.2mm4） 强度计算计算弯曲应力式中 圆周力 N、与前面相同。 弯曲计算用的几何系数，按，由文献得 计算弯曲应力 校核计算弯曲应力故两齿轮的弯曲强度能够通过。5.4.2 直齿圆柱齿轮的传动设计已知参数：原动机为电动机，齿轮传递功率，小齿轮转速为，传动比，工作平稳，寿命为小时。1） 选择材料热处理的方式根据工作的条件与已知条件知道减速器采用闭式软齿面直齿圆柱齿轮计算说明查参考文献机械设计手册得小齿轮调质处理大齿轮正火因软齿面闭式传动常因点蚀而失效，故先按照齿面接触强度设计公式确定传动的尺寸，然后验算齿轮弯曲强度。许用接触应力查文献，得齿轮接触应力=800N/mm，大齿轮的为=650 N/mm计算应力循环次数：查文献,得接触强度最小安全系数（） = 许用弯曲应力弯曲疲劳极限查文献 弯曲强度寿命系数，查文献 弯曲强度尺寸系数，查文献 弯曲最小安全系数=2) 按齿面接触强度计算确定齿轮传动的精度等级估取参考文献2表6-7，表6-8选取公差组7级小齿轮的分度圆直径确定公式中的各计算数值因为齿轮分布非对称，齿宽的系数查文献表6.9 取小齿轮，则，=322.75=88，取=88,=88/32=2.75传动比误差为0载荷系数 使用系数，查文献2表6.3 动载系数，推荐值 齿间载荷分配系数，推荐值 齿向载荷分配系数，推荐值 载荷系数由文献2表10-6查得材料的弹性系数Z=189.8MPa重合度系数，推荐值节点区域系数,查图6.3（=0，1=2=0） 螺旋角系数故 初选模数。圆整取中心距小齿轮的分度圆直径圆周速度齿宽圆整大齿轮齿宽小齿轮齿宽3） 按齿根弯曲疲劳强度设计由齿形系数 由文献表6-5查得应力修正系数 由文献表6-5 查得重合度/(2） 重合度系数故 = 4)齿轮其他尺寸计算大齿轮的分度圆直径根圆直径 顶圆直径 5.4.3 三级圆柱齿轮传动设计已知参数：齿轮传递功率,小齿轮转速,传动比，工作平稳，寿命为小时。设计方法与上一步基本一致。许用接触应力查文献，得齿轮接触应力=800N/mm，大齿轮的为=计算应力的循环次数：查文献,得接触强度最小的安全系数（） 650许用弯曲应力弯曲疲劳极限，查文献 弯曲强度寿命系数，查文献 弯曲强度尺寸系数，查文献 弯曲最小安全系数=1）按照齿面接触强度计算确定齿轮传动精度等级估取参考文献2表6-7，表6-8选取公差组7级小齿轮的分度圆直径确定公式中的各计算数值因为齿轮分布非对称，齿宽系数查文献2表6.9 取小齿轮，则，=322.86=91.52，取=92,=92/32=2.87载荷系数 使用系数，查文献2表6.3 动载系数，推荐值 齿间载荷分配系数，推荐值 齿向载荷分配系数，推荐值 载荷系数由文献2表10-6查得材料的弹性影响系数Z=189.8MPa重合度系数，推荐值节点区域系数,查图6.3（=0，1=2=0） 螺旋角系数故= 初选模数。圆整取中心距小齿轮的分度圆直径圆周速度齿宽圆整大齿轮的齿宽小齿轮齿宽2）按齿根弯曲疲劳强度设计由齿形系数 由文献表6-5查得应力修正系数 由文献表6-5 查得重合度/(2） 重合度系数故 = 3）齿轮其他尺寸计算大齿轮的分度圆直径根圆直径 顶圆直径 5.5 轴的设计5.5.1输入轴的设计已知现有参数为：轴传递功率，转速，齿轮的中点直径，压力角，载荷平稳，双向传动。1）求作用在齿轮上的力 圆周力F N 由文献3得，径向力F N 由文献3得，轴向F N上式中 小轮的节锥角，； 压力角，； 螺旋角，上两式计算出的结果为“+”代表轴向力离开圆锥顶点；“-”代表轴向力指向圆锥顶点。2）初步估计轴的直径通常轴的材料选取45号钢调质处理计算轴的最小直径加大3%以考虑键槽的影响。查文献2表8.6，取A=100则 圆整3) 轴的结构设计 确定轴的结构方案右轴承从轴的右端装入，靠轴套使右轴承左端面得到定位，右端面靠圆螺母固定。左轴承从轴的右端装入，靠轴套使左轴承右端面得到定位，左端面靠轴肩固定。锥齿轮右端靠轴间定位，左端靠螺钉定位，采用普通平键得到周向定位。确定各轴段长度和直径1根据最小直径d圆整。 2为使联轴器定位，那么轴肩高度h=c+(2)mm孔的c取3mm（GB6403.486），且符合标准密封内径（JB/2Q460686）。取端盖宽度40mm，端盖外端面与联轴器右端面37mm，则 3为便于加工螺纹及安装圆螺母，选用120mm，根据GB/T812-88，圆螺母选用M120X2，宽度为22mm，圆螺母右端留取18mm的余量，则 4为便于拆装轴承内径，且符合标准的轴承内径。查（GB/T2971994）暂选滚动轴承型号为32026，综合衡量考虑各种因素，5为便于装拆轴承内径，且符合标准轴承内径。查（GB/T2831994）暂选滚动轴承型号为NF2228，宽度T=68mm，为了轴承定位，应该比T短13mm，则 6该段为轴间，则 7该段安装齿轮，根据齿轮的尺寸，则 4）确定轴承及齿轮作用力位置如图5-1、5-2所示，为静不定支承结构，由6.1得圆锥滚子轴承的支撑点到圆柱滚子轴承的支撑点距离为198mm。圆柱滚子轴承的支撑点到锥齿轮的作用点距离147mm。1绘制轴的扭矩图和弯矩图求轴承支反力H水平面 垂直面 求圆柱滚子轴承处弯矩H水平面垂直面合成弯矩 扭矩T齿轮处弯矩H水平面垂直面合成弯矩5）按弯矩合成强度校核轴的强度当量弯矩，取折合系数，则当量弯矩图见图5-2轴的材料为45号钢，调制处理，由文献2表8.2查的，由表8.9查的材料许用应力计算满足要求的轴最小直径=89.7mm6) 校核轴的疲劳强度(1)轴的细部结构设计圆角半径:各轴间处圆角半径见零件图。（2）选择危险截面轴肩截面均有应力集中源，选择其中应力集中最大的截面。（3）计算危险截面工作应力选择圆柱滚子轴承处的轴肩截面截面弯矩：M=截面扭矩：T=抗弯截面系数：W=抗扭截面系数：WT=截面上弯曲应力：截面上扭剪应力：弯曲应力幅：弯曲平均应力:扭切应力幅和平均应力(4)确定轴材料机械性能查文献2表8.2，弯曲的疲劳极限,剪切疲劳极限碳钢材料特性系数，（5）确定综合影响系数轴肩圆角处有效应力集中的系数，根据，由文献2表8.9插值计算得表面状态系数 由文献表8-2查出尺寸系数 由文献表8-12查出轴肩处综合影响系数为：(6)计算安全系数由文献2表8-13取需用安全系数S= 疲劳强度安全。 图5.1 轴的受力弯矩图Picture5.1 Stress moment diagram of shaft5.5.2中间轴的设计已知参数：轴传递功率,转速，载荷平稳，双向传动。1）求作用在齿轮上的力(1)作用在锥齿轮上的力。由输入轴可知 圆周力 径向力 轴向力(2)作用在直齿轮上的力 圆周力 径向力 2）初步估计轴直径选取45号钢作为轴的材料，调质处理。查文献2表8.6，取A=100则 圆整3)轴结构的设计确定轴的结构方案左轴承从轴的左端装入，靠轴套使左轴承右端面得到定位，左端面靠轴承端盖固定。右轴承从轴的右端装入，靠轴套使右轴承左端面得到定位，右端面靠箱体固