刮板输送机毕业设计.pdf

安徽矿业职业技术学院 李飞 毕业论文设计安徽矿业职业技术学院 李飞 毕业论文设计 1 前言前言 刮板输送机是矿山运输机械的重要组成部分 刮板输送机的设计制造 涵盖了运动转换 动力传输 变速机构 铸锻件结构设计等机械设计与制 造工艺内容 经过分析 选择刮板输送机作为我们的毕业设计选题 能够 比较全面的运用所学习知识和技能 综合应用机械设计的分析计算 结构 选择 绘图技能和机械制造基础知识 对我们的所学知识进行概括总结 对我们的综合应用知识能力进行一次强化训练并获得提升 都是有益的 本设计以煤矿实际运输条件为依据 以训练提高综合设计能力为目 的 在设计中尽可能采用新的设计思想和设计方法 选择更加合理的结构 和技术参数 力争提高刮板输送机质量 降低生产成本 在充分吸收学习 现有的刮板输送机设计经验的基础上 参考有关设计资料 查阅 机械设 计手册 等工具书 按照机械工程设计程序 方法和技术规范进行设计 主设计主要研究问题有 矿用刮板输送机的型式与性能比较 矿用刮 板矿输送机的整体选型 减速器的优化 刮板链的设计 液力耦合器的选 型等 设计出具有实际应用要求的产品 通过这次设计 锻炼了自己调研 分析 加工与整理 运用工具手册的能力 初步掌握了机械工程设计程序 方法和技术规范 提高工程设计计算 理论分析 图表绘制 技术文件编 写的能力 安徽矿业职业技术学院 李飞 毕业论文设计安徽矿业职业技术学院 李飞 毕业论文设计 2 目录目录 1 1 概述概述 1 1 1 刮板输送机的工作原理与基本结构组成 1 1 2 刮板输送机的使用范围和主要类型 系列 2 1 3 刮板输送机的发展 3 1 4 刮板输送机的主要特点 4 2 2 刮板输送机的选型设计计算刮板输送机的选型设计计算 5 2 1 设计原始参数和要求 6 2 2 运输生产能力计算 8 2 3 最大铺设长度 14 3 3 刮板输送机机头刮板输送机机头部部和机尾和机尾部部的设计的设计 15 3 1 机头部和机尾部结构组成及功能分析 16 3 2 减速器 17 3 3 链轮的几何尺寸及齿形计算 19 3 4 机头架和机尾架 25 3 5 紧链装置 26 4 4 减速器的设计计算减速器的设计计算 27 4 1 三级齿轮减速器的优化设计 27 4 2 机械传动装置的传动方案的设计 28 4 3 计算传动装置的运动 动力参数 30 4 4 锥齿轮的设计 校核 31 4 5 斜齿轮的设计 校核 37 4 6 轴的结构设计 校核 43 安徽矿业职业技术学院 李飞 毕业论文设计安徽矿业职业技术学院 李飞 毕业论文设计 3 4 7 减速器的箱体结构形式及尺寸 47 5 5 刮板输送机机身刮板输送机机身部部的设计计算的设计计算 50 5 1 溜槽的结构及受力分析 51 5 2 溜槽联接结构的分析 52 5 3 圆环链的结构特点分析及强度校核 52 6 6 液力耦合器的选型设计液力耦合器的选型设计 5 55 5 7 7 技术经济分析技术经济分析 5 57 7 8 8 刮板输送机的刮板输送机的安装 运转安装 运转 5757 9 9 刮板输送机的日常维护刮板输送机的日常维护 5 59 9 参考文献参考文献 5 56 6 致谢致谢 6161 安徽矿业职业技术学院 李飞 毕业论文设计安徽矿业职业技术学院 李飞 毕业论文设计 1 1 概述概述 煤矿井下运输机械工作任务繁重 工作条件恶劣 特别是采掘工作面 的运输机械 要求其主要运动部件和工作机构 牵引机构及承载机构 强 度高 刚度大 韧性好 耐磨损 抗腐蚀 根据这些要求 使用链条作为 输送机的牵引机构比较合适 啮合驱动链牵引的连续动作式煤矿运输机械主要有 用于采掘工作面 及采区巷道的刮板输送机和板式输送机 主要用于采区巷道及运输大巷的 平面可弯曲带式输送机 刮板输送机是一种重要的矿山运输机械 由于它结构简单 使用寿命 长 运转可靠性高 节能高效 输送距离长 密封性能好且维修方便 在 冶金 建材 化工 火电 矿山等行业里广泛使用 这次我们进行刮板输送机的选型设计 概括起来有以下几方面 1 了解了刮板输送机的发展概况 生产目的 生产程序及产品供求情 况 2 了解了刮板输送机的生产方法和技术路线的选择 工艺条件的确定 以及流程的编制原则 3 了解了刮板输送机的质量标准 技术规格 包装和使用要求 4 在企业员工的指导下 见习生产流程及技术设计环节 锻炼自己观 察能力及知识运用能力 5 在指导老师的帮助下独立的进行刮板输送机的简单的设计 1 11 1 刮板输送机的工作原理和刮板输送机的工作原理和基本结构组成基本结构组成 刮板输送机是一种有挠性牵引机构的连续运输机械 溜槽是煤炭的承 载机构 其牵引推运机构是绕过机头链轮和机尾链轮 或滚筒 而进行循 安徽矿业职业技术学院 李飞 毕业论文设计安徽矿业职业技术学院 李飞 毕业论文设计 环运动的无极闭合的刮板链 起动电动机 经液力联轴器 减速器传动链 轮而驱动刮板链连续运转 将装在溜槽中的煤炭推运到机头处卸载转运 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 在部件组成内容中加作用与功能的内容简介 刮板输送机的组成部件 1 机头部 由机头架和安装其上的链轮组件 联轴器 减速箱和电动 机组成 2 机尾部 机尾架 链轮组件 联轴器 减速箱 电动机 3 机身部 中部槽 刮板链 铲煤板 挡煤板 4 辅助装置 主要包括紧链装置 推移装置 和锚固定装置 1 1 2 2 刮板输送机的刮板输送机的使用范围和主要类型 系列使用范围和主要类型 系列 刮板输送机适用于煤层倾角不超过 25 度的采煤工作面 但对于间作 采煤机轨道与机组配合工作的刮板输送机 适用的煤层角度一般不超过 10 度 煤层倾角大时 要采用防滑措施 此外 在采煤工作面下顺槽和 联络眼都可以使用刮板输送机运送煤炭 目前 采煤工作面多使用可弯曲 刮板输送机 以适应机械化 综合机械化采煤的需要 与相应的采煤机 金属支架或自移式液压支架配套使用 刮 板 输 送 机 的 电 动 机 功 率 从7 5KW 1000KW输 送 能 力 从 30t h 3000t h 之间 常用的分类方式有以下几种 1 按牵引的条数和布置方式 可分为单中链 边双联和中双链及 三链型刮板输送机 按溜槽的布置方式 可分为重叠式和并列式溜槽刮板输送机 按溜槽的结构 可分为开底式和封底式溜槽刮板输送机 安徽矿业职业技术学院 李飞 毕业论文设计安徽矿业职业技术学院 李飞 毕业论文设计 按卸载方式 可分为端卸式和侧卸式刮板输送机 按功率大小 可分为轻型 单电动机额定功率小于或等于 KW 中型 大于 KW 小于等于 KW 和重型 大于 KW 刮板输 送机 刮板输送机的发展 刮板输送机的发展 刮板输送机的发展大致经历了三个阶段 第一阶段 二十世纪初叶 在英国常壁式采煤工作面首先使用单链刮 板输送机 由于适应工作面的运输条件而得到很大的发展和广泛的使用 第二阶段 四十年代初 德国制造了可弯曲刮板输送机与刨煤机或深 截式采煤机配合工作 使工作面实现了机械落煤 装煤和运煤 进入了机 械化采煤的新阶段 可弯曲刮板输送机可作为采煤机的运行轨道 能沿垂 直和水平方向有小角度 2 4 弯曲 随着采煤机的工作和移动 刮板输 送机及时推移到紧靠煤壁处 为采煤机下一循环截落煤准备好机道 并缩 短控顶距 有利于顶板管理 第三阶段 五十年代初 由于机械化采煤工作面运输量大大增加 要 求提高刮板输送机牵引链强度和电动机功率 出现了双链牵引和多电动机 传动 也相应的使用了适应多电动机传动的液力耦合器 中部槽也有了较 大的改进 随着综合机械化采煤生产能力的不断提高 刮板输送机主要的发展趋 势是 1 大输送量 世界上已出现日产 12000 吨的综合工作面 刮板输送机的 生产能力已达到每小时 2000 吨 2 长输送距离 为了加长采区阶段开采 刮板输送机的长度已打 300 米 3 大直径圆环链 为了增加刮板链的强度 已制出 38 137mm 的圆环链 其破断强度达 1820KN 安徽矿业职业技术学院 李飞 毕业论文设计安徽矿业职业技术学院 李飞 毕业论文设计 4 大中部槽 边双链中部槽高度为 268mm 中单链和中双链中部槽高度 为 255mm 槽宽达 930 1030mm 中板厚度达 30mm 槽间联结强度达 3000KN 长使用寿命 大运量 600 吨 时 中部槽的过煤量在 200 万吨以上 中运量 300 600 吨 时中部槽的过煤量为 150 万吨左右 减速器设 计寿命 10000 小时 整机大修寿命 3 年以上 采用封底 和可更换中板及 上链道的中部槽 随着我国煤炭工业的迅速发展 煤矿机械化程度也不断提高 我国缓 倾斜煤层工作面较多 刮板输送机的应用极广 数量颇大 又由于我国煤 炭资源丰富 分布宽广 地质条件多变 为适应不同条件 需要多种型号 的刮板输送机 历年来 我国使用 仿制及自行设计的刮板输送机 据不 完全统计 品种多达 30 余种 这些产品均不外乎上述三个发展阶段的类 型 如 SGB 13 型 SGD 20 型等刮板输送机 即属于第一阶段的产品类型 SGW 44 型和 SGW 80 型可弯曲刮板输送机属于第二阶段的产品类型而 SGW 150 型和 SGW 250 型可弯曲刮板输送机则属于第三阶段的产品类型 1 1 4 4 刮板输送机的主要特点 刮板输送机的主要特点 刮板输送机的主要特点 1 优点 由于它机身低矮 可以弯曲 运输能力大 结构强度高 能适应采煤 工作面较恶劣的工作条件 并可作为采煤机运行轨道 有时还作为移置液 压支架的支点 在推移刮板输送机时 铲煤板可自动清扫机道浮煤 挡煤 板后面有安全电缆 水管的槽架 并对电缆 水管起保护作用 推移输送 机时 电缆 水管随着同时移动 所以刮板输送机现在仍是缓倾斜长臂式采煤工作面唯一的煤炭运输 安徽矿业职业技术学院 李飞 毕业论文设计安徽矿业职业技术学院 李飞 毕业论文设计 设备 2 缺点 运行阻力大 耗电量高 溜槽磨损严重 使用维护不当时易出现掉链 漂链 卡链 甚至断链等事故 影响正常运行 2 刮板输送机的选型设计计算刮板输送机的选型设计计算 在矿井设计时或在生产现场 工作面运输设备的选择 一般是根据刮 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 输送机的运输能力 电动机功率和刮板链强度 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 我国刮板输送机的型号较多 无论是炮采 机采或综合机械化采煤 都有适应的刮板送机 基本上能满足各种条件下的使用 刮板输送机选型 得当是刮板输送机安全使用的第一步 1 炮采工作面选型的要求 炮采工作面要根据煤层的厚薄选用轻型刮板输送机 顶板较好的工作 面 可选用轻型可弯曲的刮板输送机 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 为实现机械化 要求刮板输送机除了要完成运煤 清理机道浮煤 安徽矿业职业技术学院 李飞 毕业论文设计安徽矿业职业技术学院 李飞 毕业论文设计 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 采用 无链牵引采煤机时 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的生产能力相匹配 应该输送机的能力等于或大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 如采煤机的牵引机构 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 1 刮板输送机中部槽的结构要与支架的架型相匹配 2 中部槽的长短要与支架宽度相适应 3 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和实地考察 并综合老师及工厂师傅的建议 我 们选择了 SGW 150C 型刮板输送机的设计计算 2 12 1 设计设计原始原始参数参数和要求和要求 原始参数是机械设计的依据 不论是结构形式的选择 还是理论分析 计算 它都起着决定性的作用 对于刮板输送机的设计 其主要原始参数 如下 安徽矿业职业技术学院 李飞 毕业论文设计安徽矿业职业技术学院 李飞 毕业论文设计 1 设计生产率和运输距离 这是刮板输送机运输能力和铺设长度的 设计依据 2 输送对象的物理性质 主要是指物料的动堆积角 松散容量 阻 力系数等 无论何种设计 都要求技术上 经济上的合理性是相对性的 而比较 的条件就是工作需要 即对所设计的设备的技术要求 刮板输送机一般是 应用在采煤工作面 根据采煤工作面的基本条件和工艺要求 其结构有如 下基本要求 1 左右工作面能通用 能正反方向运行 2 便于井下拆装 运输和稳定 且操作方便简单 3 同类型零部件能通用互换 并有足够的刚度 强度和耐磨性 4 具有适合配套设备工作要求的附属装置及相应的结构形式 5 能适合采煤面的生产条件 刮板输送机主要用于缓倾斜工作面的运煤 有时 也用作采区顺槽及 安徽矿业职业技术学院 李飞 毕业论文设计安徽矿业职业技术学院 李飞 毕业论文设计 上 下山的运煤设备 在地面生产系统和选煤厂中 固定式的刮板输送机 可用来向各个煤仓配煤 技术特征表见表 2 1 2 2 2 2 运输生产能力计算运输生产能力计算 表 2 1 技术特征 项 目 单 位 数 值 设 计 长 度 m 150 出 厂 长 度 m 100 输 送 量 t h 150 刮板链速度 m s 0 93 电 动 机 型 号 YBS 160 额 定 功 率 KW 2 160 额定转速 r min 1480 额定电压 Y V 660 1140 减 速 器 速 比 1 24 44 刮 板 链 型 式 中 双 链 圆环链规格 mm 18 64 刮 板 间 距 mm 1024 刮板链间距 mm 1 104 中 部 槽 规 格 长 宽 高 mm 1500 620 180 紧 链 装 置 磨擦紧链 卸 载 方 式 端卸式 安徽矿业职业技术学院 李飞 毕业论文设计安徽矿业职业技术学院 李飞 毕业论文设计 煤的堆积角 安息角 30 40 安徽矿业职业技术学院 李飞 毕业论文设计安徽矿业职业技术学院 李飞 毕业论文设计 安徽矿业职业技术学院 李飞 毕业论文设计安徽矿业职业技术学院 李飞 毕业论文设计 安徽矿业职业技术学院 李飞 毕业论文设计安徽矿业职业技术学院 李飞 毕业论文设计 安徽矿业职业技术学院 李飞 毕业论文设计安徽矿业职业技术学院 李飞 毕业论文设计 安徽矿业职业技术学院 李飞 毕业论文设计安徽矿业职业技术学院 李飞 毕业论文设计 2 2 3 3 最大铺设长度计算最大铺设长度计算 SGW 150C 型刮板输送机的最大铺设长度 vqqKK N L cos2sincos 1020 021 2 5 其中 工作倾角 1 K 考虑刮板链绕过两端链轮的附加阻力系数 1 K 1 1 2 K 考虑输送机水平弯曲时刮板链与溜槽侧帮之间的附加阻力系数 2 K 1 1 N 电动机功率 Kw v 刮板输送机刮板链的速度 总传动效率 q 单位长度煤的重力mN 安徽矿业职业技术学院 李飞 毕业论文设计安徽矿业职业技术学院 李飞 毕业论文设计 Q 刮板输送机的额定生产能力hN 0 q 单位长度刮板链的重力mN 煤与溜槽间的摩擦系数 0 4 0 5 刮板链与溜槽之间的摩擦系数 0 25 0 4 L 刮板输送机的铺设长度 SGW 150C 型刮板输送机的最大铺设长度 L 86 010cos3 0188210sin10cos6 080715 11 1 15085 01020 000 266m 根据采煤量以及传动功率 我们选定使用工作面长度为 200m 3 刮板输送机机头刮板输送机机头部部和机尾和机尾部部的设计的设计 在机械化采煤工作面 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 要求刮板输送机机头部 机尾部的长度短 高度低 因此 应尽量做到 适当减少链轮齿数 刮板输送机传动链轮一般为七齿 或八齿 现出现五齿或六齿的 机尾回转链轮采用四齿或用回转滚筒 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 法来减少传动装置结构尺寸 机头部通常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基本相同 根据采煤工作面生产工艺和条件 在设计机头和机尾部时 应满足以 下技术要求 1 机头 机尾部的外廓尺寸和结构形式要适应采煤工作面端头机械化 作业 即要求长度短 高度低 安徽矿业职业技术学院 李飞 毕业论文设计安徽矿业职业技术学院 李飞 毕业论文设计 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 600 700 mm 5 要有紧链装置的固定位置和适合机头机尾部 固 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 扩大使 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 减速器的传动比等参数有关 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的使用寿命 因此在设 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 3 3 1 1 机头部和机尾部结构组成机头部和机尾部结构组成及功能分析及功能分析 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 刮板输送机的组成部件 1 机头部 由机头架和安装其上的链轮组件 联轴器 减速箱和电动 机组成 2 机尾部 机尾架 链轮组件 联轴器 减速箱 电动机 安徽矿业职业技术学院 李飞 毕业论文设计安徽矿业职业技术学院 李飞 毕业论文设计 3 机身部 中部槽 刮板链 铲煤板 挡煤板 SGW 150C 型刮板输送机机头部主要由机头架 传动装置 链轮组件 盲轴 拨链器 舌板 压链块 联梁 推移横梁及推移梁等部件组成 传 动装置中采用液力联轴器 可使电动机启动平稳 降低启动电流 并对电 动机和输送机构件起保护作用 连接罩将电动机与减速器连成一体 便于 安装并使电机轴与减速器输入轴对中 它同时又是液力联轴器的液力联轴 器的安全保护罩 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 头螺栓固定在机头架上 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 使刮板输送机平稳运行 与传动链轮正 常啮合 SGW 150C 刮板输送机为短机头鸡头中板倾角为 12 13 由于 机头斑倾角大 链子作用在压链块上的接触压力亦较大 采用较长的压链 块可以减小单位面积上的接触压力 减少磨损 压链块以 ZG45MN 制造 刮板链与压链块间为滑动摩擦 故接触压力较大时 摩擦阻力亦大 刮板链 运行时要在此消耗一部分功率 3 3 2 2 减速器减速器 减速器是指原动机与工作机之间独立的闭式传动装置 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 减速器的种类很多 按传动和结构特点来划分 这类减速器有下述六 种 安徽矿业职业技术学院 李飞 毕业论文设计安徽矿业职业技术学院 李飞 毕业论文设计 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 减速器是刮板输送机的主要传动部件之一 根据电动机的转速 链速 和齿轮的合理传动比 通常采用三级齿轮传动 箱体采用部分对称结构 为是刮板输送机能紧帖煤壁 驱动装置多为平行布置形式 根据 刮板输 送机减速器标准 MT148 88 为适应不同的需要 三级齿轮传动的减速 器有三种装配形式 一型的第二轴装有紧链机构 第四轴 或第一轴 装 有断销过载保护装置 这种形式用于 30KW 以下的减速器 二型的第二轴 装有紧链机构 过载保护由液力耦合器来实现 单机功率为 40 75KW 的减 速器多采用这种形式 三形适用于单机功率 90KW 以上的减速器 紧链机 构装在第一轴上过载保护由液力耦合器来实现 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头 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 安徽矿业职业技术学院 李飞 毕业论文设计安徽矿业职业技术学院 李飞 毕业论文设计 键三种 减速器的适用条件为 齿轮圆周速度不大于 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 20 35 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 三级采用斜齿轮或直齿圆柱齿轮 通过更换第二 级齿轮 可得到不同的传动比 减速器的传动形式如图 3 1 图 3 1 减速器的传动形式 3 3 3 3 链轮组件的几何尺寸及齿形计算链轮组件的几何尺寸及齿形计算 链轮组件主要是有链轮滚筒组成 它是刮板输送机的重要组件 刮板 链有链轮驱动运行 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 链轮具有较高的强度 和耐磨性能 还要具有一定的韧性 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 型的刮板输送机传动链轮用 钢制造 为了使刮 安徽矿业职业技术学院 李飞 毕业论文设计安徽矿业职业技术学院 李飞 毕业论文设计 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 几何尺寸和较高的加工精度 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 型的刮板输送机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 两端链轮分别为减速器输出轴和盲轴用花键连接 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 在安装时必须保 证两个链轮各对应轮齿在相同的相位角上 一保证与刮板链正常啮合运 行 链轮是刮板输送机的只要传动部件之一 它的结构是否合理和质量优 劣直接影响输送机的正常工作和链条的使用寿命 降低链条的冲击负荷 改善链条的受力状态 减少链环的磨损 合理的几何尺寸即使链条受力节 距伸长后 在允许的范围内 也能保持正确的啮合 并具有高的啮合传 动效率 减少电动机功率消耗 3 3 3 3 1 1 圆环链链轮的主要技术要求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 刮板输送机的传 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 在上述条件下 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 不但影响输送机的正常运转 而且能影响与之别和的圆环链的使用寿 命 所以 在结构和工艺上要保证链轮有足够的强度 硬度 耐磨性和抗 挤压变形强度 安徽矿业职业技术学院 李飞 毕业论文设计安徽矿业职业技术学院 李飞 毕业论文设计 3 链轮的结构要便于安装与拆卸 3 3 3 3 2 2 链轮的几何尺寸及齿形计算链轮的几何尺寸及齿形计算 2 链轮的几何尺寸和齿形结构计算 圆环链链轮的齿形结构和尺寸如图 3 2 所示 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想适应 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 图 3 2 圆环链链轮的齿形结构 1 基本参数 链轮齿数 N 确定 主要是根据刮板输送机的链速的大小 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 4 12 齿 安徽矿业职业技术学院 李飞 毕业论文设计安徽矿业职业技术学院 李飞 毕业论文设计 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 3 1 表 3 1 圆环链的本参数 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 10 0 4 40 0 5 12 34 15 2 0 14 0 4 50 0 5 17 48 22 2 0 18 0 5 64 0 6 21 60 28 2 0 22 0 7 86 0 9 26 74 34 2 0 2 圆环链轮的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 如图 3 2 表 3 2 圆环链轮的几何尺寸和齿形计算公式表 名称 符号 计算公式 链轮节距角 N2 3600 安徽矿业职业技术学院 李飞 毕业论文设计安徽矿业职业技术学院 李飞 毕业论文设计 链轮节圆直径 D 2 0 2 0 0 90 cos 90 sin N d N p D 链轮园弧半径外径 e D dDDe2 0 链轮立环槽直径 Di b N d N p Di 0 0 90 tan 90 tan 链轮立环槽宽度 l dl 齿跟园弧半径 R2 dR5 0 2 链窝长度 L dpL2075 1 链窝平面园弧半径 R3 R3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 b N d N p H5 0 90 tan 90 tan 5 0 0 0 短齿厚度 W b N A N dHW5 0 180 cos 180 sin 2 00 链窝中心距离 A dpA 075 1 齿形园弧半径 R1 dpR5 1 1 立环槽园弧半径 R4 dR5 0 4 短齿跟部园弧半径 R5 dR5 0 5 链窝间隙 T 限制 W 的最大值 保证圆环链在链窝中 安徽矿业职业技术学院 李飞 毕业论文设计安徽矿业职业技术学院 李飞 毕业论文设计 得到足够的支撑 也能保证开口式连接 环和刮板在链窝中有足够的间隙 1 节圆半径 2 0 2 0 0 90 cos 90 sin N d N p D 288 36mm 取 0 D 288mm 2 顶圆直径 De D0 2d 188 2 18 324mm 3 链轮立环的立槽直径 b N d N p Di 0 0 90 tan 90 tan 210 5mm 取 i D 210 mm 其中 对 18 64 的链条为 14mm 4 链轮立环的立槽宽度 dl 25mm 其中 对 18 64 的链条 为 7mm 5 齿根圆弧半径dR5 0 2 9mm 6 链窝圆弧半径R 3 在连接链环圆弧部分最大外圆半径对 18 64 的链条 事 R 3 30mm 7 链轮中心至链窝平面的距离d N d N p H5 0 90 tan 90 tan 5 0 0 0 129mm 8 链窝长度dpL2075 1 104 8 取 L 105 mm 9 链窝中心距dpA 075 1 86 8mm 取 A 87mm 安徽矿业职业技术学院 李飞 毕业论文设计安徽矿业职业技术学院 李飞 毕业论文设计 10 短齿厚度d N A N dHW 00 180 cos 180 sin 2 60mm 11 齿形圆弧半径 R1 p 1 5d 37mm 12 立槽圆弧半径 R4 0 5d 9mm 13 短齿根部圆弧半径 5 R0 5d 9mm 3 3 4 4 机头架及机头架及机尾架机尾架 机头架是支承和装配机头传动装置 电动机 液力联轴器 减速器 链轮组件 盲轴以及其他附属装置的构件 SGW 150 型刮板输送机的机 头架是一个焊接组件 侧板中板底板构成机头架的主体 均用 16Mn 钢制 造 传动装置固定在机头架侧板上 为增加板的强度和刚度 在卸载端侧 板上焊有横垫和立板 不增强机头架横身刚度 在底板前端有圆钢横梁 为了耐磨 在圆钢上两端链道处有半圈高锰钢堆焊接层 在中板前端下方 焊着连接两侧板及中板的前梁及加强板 固定架用螺栓固定在前梁上 舌 板和拨链器安装在固定架上 耐磨板焊接在中板后部两侧链道弯折处 作 用相当于上链的压链块 其材质为 ZG13Mn 此处与下股回空链接触压力 大 磨损较严重 为增强与联接溜接头处的强度及耐磨性能 机头架后端 侧板上焊有高锰钢端头 为缩短机头长度 中板倾角较大 链道弯折处磨 损较严重 所以此机头架在易磨损部位的零件均采用耐磨材料及便于拆换 的结构 根据国外同类输送机使用经验 这些零件需要经常检查更新 机尾架与机头架的不同点为 1 不需要卸载高度 底板是近似水平 的 故机尾架较短 较矮 2 传动装置装配轴线向上翘起 与机尾底板水 平线成 3 夹角 因为工作面刮板输送机总是沿煤层底板铺设 倾斜向下 运输 机尾位置较高 机尾传动装置上翘 可抵消输送机沿工作面倾斜铺 安徽矿业职业技术学院 李飞 毕业论文设计安徽矿业职业技术学院 李飞 毕业论文设计 设的一部分影响 使减速器内油面趋于水平 有利于齿轮和轴承的润滑 3 机尾锚固装置安装位置与机头处不同 故机尾架端部侧板上焊有立板 和筋板 便安装横梁 横梁与机尾锚固装置用销轴联接 3 3 5 5 紧链装置紧链装置 刮板输送机在安装或运转中 当链条松弛时 都需进行拉紧 并调整 其长度 在调整刮板链长度时 必须先张紧整台刮板输送机的绝大部分刮 板链而在松弛段内拆开链条 调整长度 在行连接 投入运转 各种刮板 输送机均利用紧链器来张紧刮板链 目前 国产可弯曲刮板输送机的紧链器有棘轮紧链器和液压紧链器两 种 SGW 150 型刮板输送机使用棘轮紧链器 棘轮紧链器安装在减速器第二 轴靠采空区一侧的伸出端上 主要有底座 棘轮 插爪 导向杆及扳手等 零件组成 紧链时先将两条紧链挂钩的一端分别插在机头架左右侧板的圆孔内 另一端分别插在两根链条的立环中 然后将紧链器扳手扳到紧链位置 使 插爪与棘轮啮合 再反方向 与刮板输送机转动方向相反 断续开动电动 机 使传动装置处的底链通过链轮向上运行 而上链的一端已被紧链挂钩 固定 当链条张紧到一定程度时即停车 这时由于插爪插在棘轮齿槽中使 输送机减速器制动住 被张紧的链条不会放松 而在机头链轮与紧链挂钩 固定链条处之间的链条处于松弛状态 可在此松弛链段内拆除多余的链子 并重新接好 再将紧链器手把扳到运行位置使插爪与棘轮脱离 如被顶紧 而难脱开 可再点动电机开反车 同时扳手把脱出插爪 然后正向点动电 机 放松紧链挂钩 将紧链挂钩取下 即完成紧链的操作 刮板链的张紧 程度 以其运转时在机头链轮下方稍有下垂为宜 紧链时 应严格按上述操作程序进行 特别注意紧链器扳手的位置 否则会发生拉断链条或烧毁电机 损坏减速器等事故 安徽矿业职业技术学院 李飞 毕业论文设计安徽矿业职业技术学院 李飞 毕业论文设计 4 减速器的设计计算减速器的设计计算 4 4 1 1 三级齿轮减速器的优化设计三级齿轮减速器的优化设计 减速器的设计是机械传动设计中的一部分 首先 根据原参数选择合 适的电动机 分配各级传动比并进行传动装置运动参数计算 求得减速器 各轴的输入功率 转矩及转速 考虑装配关系和润滑 然后进行传动部件 齿轮 轴 滚动轴承 联轴器 箱体尺寸等设计计算 减速器的主要组成部分为箱体 齿轮 轴和轴承等 因箱体要保证齿 轮的安装 因此对减速器的优化 实际上是对齿轮的优化 鉴于第一级弧 齿伞齿轮改变加工工艺比较复杂 因此只对第二和第三级圆柱斜齿轮的几 何参数进行优化 优化的目的 在保证齿轮强度及总传动比不变的情况下 对两对斜齿 轮进行优化 使其中心距最大 也即减速器最小 在刮板输送机的设计中三级齿轮减速器的优化设计是一个主要的部 分因为减速器是刮板输送机的主要传动部件之一 根据电动机的转速 链 速和齿轮的合理传动比 通常采用三级齿轮传动 箱体采用部分对称结构 为是刮板输送机能紧帖煤壁 驱动装置多为平行布置形式 根据 刮板输 送机减速器标准 MT148 88 为适应不同的需要 三级齿轮传动的减速 器有三种装配形式 一型的第二轴装有紧链机构 第四轴 或第一轴 装 有断销过载保护装置 这种形式用于 30KW 以下的减速器 二型的第二轴 装有紧链机构 过载保护由液力耦合器来实现 单机功率为 40 75KW 的减 速器多采用这种形式 三形适用于单机功率 90KW 以上的减速器 紧链机 构装在第一轴上过载保护由液力耦合器来实现 SGW150 型刮板输送机的减速器的齿轮分配为 第一对齿轮为收缩尺 圆弧锥齿轮 圆弧锥齿轮具有传动平稳 承载能力大噪音小 能改变传动 安徽矿业职业技术学院 李飞 毕业论文设计安徽矿业职业技术学院 李飞 毕业论文设计 轴方向而且传动比较大等优点 特别适合于高速重载传动 第二对和第三 对齿轮均为斜尺圆柱齿轮 根据需要更换第二对齿轮 可使刮板链获得两 种不同的链速 为了改善减速器的工作条件 在下箱体内设有循环水冷却 装置 在上箱体设有润滑一轴轴承的柱塞试油泵 该油泵由二轴上的偏心 套驱动 减速器连续运转 环境温度为 20 左右时 在水冷装置流量 5 5 升 分的冷却条件下 减速器外壳温度不得超过 90 减速器内油温不超 过 100 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 齿轮圆周速度不大于 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 20 35 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 三级采用斜齿轮或直齿圆柱齿轮 通过更换第二 级齿轮 可得到不同的传动比 4 4 2 2 机械传动装置的机械传动装置的传动方案的设计传动方案的设计 合理的传动方案除了满足工作装置的功能外 还要求结构简单 制 造方便 成本低廉 传动效率高和使用维护方便 还应根据各种传动机构 的特点 选择一个合理的传动机构 本次课题的选题来自煤矿运输机械 刮板输送机的机头减速器 当前现场使用的 150T 刮板输送机 JS 型减速器具有以下缺点 1 体积大 且笨重 2 承载能力 使用寿命 传动效率较差 3 运行精度和质量不高 安徽矿业职业技术学院 李飞 毕业论文设计安徽矿业职业技术学院 李飞 毕业论文设计 4 结构设计不够合理 5 生产成本较高 市场竞争力不大 考虑 煤矿机械的市场竞争必须以质优价廉取胜 非常需要改进设计 新的减速器 改型减速器要减小体积和重量 必须使结构设计更加合理 精选材料 强化工艺 在技术参数选择和加工工艺上达到更高的水平 使 改型减速器的应用更上一个新台阶 JS 系列减速器的特点如下 1 齿轮 齿轮轴采用铸件 经渗碳 淬火 磨齿处理 零件的机械性 能和耐磨性能高 2 体积减小 重量减轻 3 提高了运行的精度和质量 降低生产成本 提高了市场竞争力 4 结构设计合理 拆装方便 易于维修 因此 本次设计改为锥齿轮 斜齿轮传动 锥齿轮加工困难 宜置于 高速级 以减小其直径和模数 斜齿轮传动较直齿轮平稳 应用于中 低 速级 为了能传递较大的力 选齿轮材料为 20CrMnTi 同时为了增强轴 的承载能力 其材料也为 20CrMnTi 轴的结构为阶梯轴 采用三级传动 传动方案如图 4 1 比较改进前后减速器的总体大小如表 4 1 图 4 1 传动方案 表 4 1 改进前后减速器的总体大小比较 安徽矿业职业技术学院 李飞 毕业论文设计安徽矿业职业技术学院 李飞 毕业论文设计 总长 总宽 总高 箱体外侧 与二轴中 心的距离 二轴 三 轴之间的 中心距 三轴 四 轴之间的 中心距 改进前 1175mm 535 5mm 497mm 285mm 232 95mm 231 9mm 改进后 549mm 246mm 279mm 116mm 107mm 130mm 通过比较 体积明显减小 减小约 40 进而所占用的空间减小 使用方 便 4 4 3 3 计算传动装置的运动 动力参数计算传动装置的运动 动力参数 一 传动装置的已知数据 已知电动机直接将功率 m P为 30 W K 同步转速n为 1500r min 满载转速 m n为 1440r min 输入到高速轴 一轴 总传动比为 总 i 20 35 各轴的传动比分别为 一级 1 i 3 二级 2 i 2 261 三级 3 i 3 二 计算各轴的转速 一轴转速 1 n m n 1440r min 二轴转速 2 n 1 n 1 i 1440 3 480r mi 三轴转速 3 n 2 n 2 i 480 2 261 212 3r min 四轴转速 4 n 3 n 3 i 212 3 3 70 77r min 安徽矿业职业技术学院 李飞 毕业论文设计安徽矿业职业技术学院 李飞 毕业论文设计 三 计算各轴的功率 查表得 一对锥齿轮传动的效率为 1 0 96 一对斜齿轮 传动的效率为 2 0 97 一对滚动轴承的效率 r 0 99 联轴 器效率 c 0 99 一轴功率 1 P m P c 30 0 99 29 7 W K 二轴功率 2 P 1 P 1 r 29 7 0 96 0 99 28 23 W K 三轴功率 2 P 2 r 28 23 0 97 0 99 27 11 W K 四轴功率 4 P 3 P 2 r 27 11 0 97 0 99 26 03 W K 四 计算各轴的转矩 一轴转矩 1 T 9550 1 1 n P 9550 1440 7 29 196 97MN 二轴转矩 2 T 9550 2 2 n P 9550 480 23 28 561 66MN 三轴转矩 3 T 9550 3 3 n P 9550 3 212 11 27 1219 5MN 四轴转矩 4 T 9550 4 4 n P 9550 77 70 03 26 3512 6MN 4 4 4 4 锥齿轮的设计 校核及绘制锥齿轮的设计 校核及绘制 一 已知数据 一级采用锥齿轮传动 大小齿轮材料均采用 20CrMnTi 热 处理方法为渗碳后淬火 强度极限为 B 1100Mpa 屈服极限为 安徽矿业职业技术学院 李飞 毕业论文设计安徽矿业职业技术学院 李飞 毕业论文设计 s 850Mpa 齿芯强度为 300HBS 齿面硬度 56 62HRC 二 按齿面接触疲劳强度设计主要尺寸 简化设计公式 2 2 12 5 01 1446 HRR u KT uR 式 4 1 1 小锥齿轮转矩 1 T 196 97MN 2 齿数比u 1 i 3 齿宽系数取3 0 R 3 载荷系数取8 1 k 4 许用应力 查表得Mpa H 1500 lim 因为 minH S在 1 1 5 之间 取 minH S 1 2 而取 XWLVRN ZZZZ 1 0 所以 Mpa S ZZZZ H XWLVRNH HH 1250 2 1 0 11500 min lim 21 式 4 2 将以上代入 式 4 1 计算 22 2 12503 3 05 01 3 0 97 1968 1 13466 R 103 72mm 取 R 105mm 5 选齿数 小齿轮 1 Z 17 大齿轮 2 Z u 1 Z 3 17 51 安徽矿业职业技术学院 李飞 毕业论文设计安徽矿业职业技术学院 李飞 毕业论文设计 实际齿数比u 1 2 Z Z 3 1 i 6 按经验公式选择模数 锥齿轮以大端模数为标准值 m 1 2 2 uZ R 1317 1052 2 3 69mm 式 4 3 取m 4mm 7 计算主要参数 分度圆直径 1 d m 1 Z 4 17 68mm 式 4 4 2 d m 2 Z 4 51 204mm 分锥角 1 51 17 arctanarctan 2 1 Z Z 18 43 845218 式 4 5 2 90 1 90 18 43 71 57 71 2143 式 4 6 锥矩 R 2 2 2 1 2 ZZ m 107 5 式 4 7 齿宽 b R R 0 3 107 5 32 25mm 式 4 8 取b 34mm 当量齿数 43 18cos 17 cos 1 1 1 Z ZV 17 92 式 4 8 2V Z 57 71cos 51 cos 2 2 Z 161 3 端面重合度 1292 17 20cos92 17 cos 2 cos cos 1 1 1 ar haZ Z ar V V a 32 29 式 4 9 安徽矿业职业技术学院 李飞 毕业论文设计安徽矿业职业技术学院 李飞 毕业论文设计 haZ Z ar V V a 2 cos cos 2 2 2 21 85 式 4 10 tan tan tan tan 2 1 2211 aVaVa ZZ 1 7144 式 4 11 齿宽中心点圆周速度Vm 10060 144068 3 05 01 100060 5 01 11 nd Vm R 4 35m s 式 4 12 平均分度圆直径 8 5768 3 0