新刮板输送机设计.doc

河北工程大学毕业设计摘要刮板输送机是综采工作面配套设备的重要组成部分,是煤炭装运的第一个环节。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，我国生产技术落后，目前设计生产的刮板输送机装机功率小,输送能力低,运输距离短，耐久性差,可靠性低，寿命短。综合分析我国刮板输送机的使用现状，设计制造高性能的刮板输送机迫在眉睫。本文首先综合比较了各种类型输送机的特点，根据实际情况选用了中单链型刮板输送机。而后，对中单链型刮板输送机进行了总体结构设计。对机头传动装置、过渡槽、中部槽、刮板链、刮板、链轮、机尾等主要部件进行了技术分析和结构设计，完成了中单链型刮板输送机的整体设计。此次设计的中单链型刮板输送机左右两侧对称，可以在两侧壁上安装减速器，以适应左、右采煤工作面的需要。另外，可以很容易将机尾改装成机头，而适应各种特殊情况。此次设计的中单链型刮板输送机的特点是结构简单,受力均匀,运行平稳,摩擦阻力小,溜槽利用率高，弯曲性能好,不易出现堵塞，具有很强的适应性。关键词：刮板输送机；中部槽；圆环链AbstractThe scraper conveyer is the synthesis picking work surface important constituent of the supplementary equipment. It is the first link of the coal shipping. Therefore, the scraper conveyer delivery capacity has decided the mining coal working surface productivity and the efficiency in a great degree; however, our country was lagged behind at present; the scraper conveyer installing equipment power is small. The delivery capacity is low; the transportation is away from short, the durability is bad; Reliability is low; and the life is short. The generalized analysis our country scraper conveyer use present situation, the design manufacture high performance scraper conveyer is imminent. This article first synthesized has compared each kind of type conveyer characteristic, has selected center simple chain according to the actual situation the scraper conveyer. But after, the scraper conveyer has carried on the overall structural design to center simple chain. To the nose transmission device, the aqueduct, the middle trough, the scraper chain, the scraper, the chain wheel, the airplane tail and other major component has carried on the technical analysis and the structural design, has completed center simple chain the scraper conveyer overall design. This design center simple chain about the scraper conveyer two sides are symmetrical, may install the reduction gear on two sidewalls, by left meets, the right mining coal working surface need. Moreover, it may very easily reequip the airplane tail the nose, but adapts each kind of peculiar circumstance. This design of center simple chain of the scraper conveyer characteristic includes: the structure is simple, the stress is even, moves steadily, the friction drag is small, the chute use factor high, the curving performance is good, It is not easy to appear stops up, has the very strong compatibility.Key Words: Scraper Conveyer; Middle Trough; Round Link Chain51目 录摘要 IAbstractII第1章 概述11.1 刮板输送机的工作原理和基本结构组成11.2 刮板输送机的使用范围和主要类型、系列21.3 刮板输送机的发展21.4 刮板输送机的主要特点3第2章 方案选定4第3章 刮板输送机的设计计算63.1 设计原始参数和要求73.2 运输能力73.3 运行阻力83.3.1 直线段的运行阻力83.3.2 绕经曲线段的阻力103.3.3 牵引链的动负荷133.3.4 总运行阻力153.4 电动机功率15第4章 传动系统17第5章 结构设计185.1 驱动装置位置的确定185.2 刮板输送机结构的基本要求215.3 机头部215.3.1 机头架215.3.2 减速器225.3.3 电动机与减速器的联接225.4 机尾部235.5 中部槽及附属部件235.6 紧链装置245.7 推移装置245.8 锚固装置25第6章 传动部件及其零件的设计266.1 圆环链链环的结构和规格266.2 圆环链接链环的结构型式266.3 圆环链的性能指标296.3.1 圆环链的损坏形式296.3.2 圆环链的强度指标296.3.3 圆环链的选择计算306.4 圆环链链轮的齿形参数和几何计算316.4.1 圆环链链轮的齿形参数316.4.2 圆环链链轮的齿型设计326.5 链轮连接376.6 圆环链和链轮的啮合特性376.6.1 圆环链和链轮的啮合分析376.6.2 圆环链和链轮的入点啮合特性386.6.3 圆环链和链轮的出点啮合特性396.6.4 实现入点啮合的设计要求396.7 圆环链链轮的技术条件406.7.1 圆环链链轮的材料和热处理406.7.2 圆环链链轮的工艺技术要求406.8 链轮轴的设计和计算406.8.1 选择轴的材料416.8.2 初步计算轴径416.8.3 轴的结构设计416.8.4 轴上受力分析426.8.5 轴的强度校核426.9 盲轴426.10 刮板426.10.1 刮板链的安全系数436.10.2 结构型式的确定436.10.3 外形尺寸的确定436.11 刮板的间距446.12 刮板与链条的连接44第7章 技术经济分析45第8章 结论46参考文献47附录49致谢51第1章 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毕业设计，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. 1.1刮板输送机的工作原理和基本结构组成 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。1.2 刮板输送机的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。（）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。.3 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。 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9301030mm，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（300600）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。1.4 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。 第2章 方案选定刮板输送机链条在溜槽内布置方式，常用的有中单链、中双链及边双链。其特点分别是：a. 中单链。刮板在溜槽内起导向作用，一条链条位于刮板中心。其特点是结构简单，弯曲性能好，链条受力均匀，溜槽磨损小。其缺点是过煤空间小，机头尺寸较大，能量消耗较大。b. 边双链。链条和连接环起向导作用，链条位于刮板两端。其特点是过煤空间大，消耗能量小。其缺点是水平弯曲时链条受力不均匀，溜槽磨损较大。c. 中双链。刮板在溜槽内起向导作用，两条链条在刮板中间，其间距不小于槽宽的20%，其特点是链条受力均匀，溜槽磨损小，水平弯曲性能好，机头尺寸较小，单股链条断时处理方便。缺点是过煤空间小，能量消耗大。综上，中单链刮板输送机的特点是结构简单,事故少,受力均匀,运行平稳,摩擦阻力小,溜槽利用率高和弯曲性能好,在输送机上不易出现堵塞。缺点是预张力较大。中单链可弯曲刮板输送机系列适用于厚度在0.8米以上，倾角在 10之间的缓倾斜工作面，也可用于顺槽及煤巷掘进面。本机主要适用于缓倾斜中厚煤层长壁式经济综采或高档普采的回采工作面，在放顶煤回采工作面应用也越来越多，可与采煤机、液压支架等设备配套，以实现回采工作面的落煤、装煤、运煤、支护和工作面的连续作业等。又考虑到所设计的刮板输送机的运输功率比较小和上述各种链型的特点，选用中单链型刮板输送机。目前，刮板输送机的机头、机尾部采用螺栓连接，而连接螺栓强度不足，容易断裂，可靠性不高，为此，本次设计机头、机尾部采用焊接板式，这样可以减少螺栓连接不但可以提高可靠性，而且可以减少孔和螺纹的加工而减少工序，降低成本。另外，考虑设计的输送机运输量较低，功率比较小，因此，即使重载启动需要的电动机转矩也不会太大，电动机和减速器用弹性联轴器连接就可以满足要求，这样不使用液力耦合器，不但可以减小机头的体积和重量，也省掉了向工作面输送工作液等过程,减少了材料消耗和对环境的污染,没有因密封漏油而失效的问题，从而可以降低成本，提高经济性。刮板链的强度问题一直是困扰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。为此，链条将采用圆环链，既有利于降低机身高度,增大装煤量,又有足够强度。国产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，使中部头强度不足。因此，中部槽采用整体铸造和轧制,尽量减少螺栓联接，为了减少空载功率消耗,中部槽采用封底结构取消铲、挡板的联接螺栓,提高工作可靠性。第3章 刮板输送机的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。 3.1设计原始参数和要求 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：1、设计运输高度5.5m，长度30m。可得刮板倾斜角度为10度。2、运送散装燃煤的堆积比重为1.2吨/立方米。3、每小时输送量30吨。 3.2 运输能力按连续运行的计算公式，其运输能力为 （3-1）式中运行物料的断面积F，与中部槽的规格及其承载能力有关。中部槽运行物料断面的上界限呈曲线形，形状与物料的性质、块度情况有关，需经实测确定，通常按等腰三角形计算，其底角取物料的堆积角，一般取2030计，按物料性质、块度情况选定。F按中部槽的尺寸由几何关系求得。由于刮板链占据一定空间，实际面积比F小一些，计算时要乘以小于1的装满系数。故运输能力按下式计算 （3-2）式中 刮板输送机的运输能力，t/h；中部槽物料运行时的断面积，；装满系数；物料的散碎密度，；刮板链速，。参考连续运输机设计手册取=0.63m/s，刮板输送机的运输能力Q=30t/h；装满系数取0.9，物料的散碎密度取1200。由式（3-2）可得根据所选链型，查刮板输送机中部槽尺寸系列，得中部槽尺寸3 运行阻力刮板输送机运行阻力按直线段和曲线段分别计算。3.3.1 直线段的运行阻力沿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和刮板链的运行阻力，还要克服煤和刮板链的重力。通常将它们一起计为总运行阻力。作为牵引构件的刮板链，在重段直线段运行的总阻力为 （3-3）刮板链在空段直线段的运行总阻力为 （3-4）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；煤在槽内运行的阻力系数；刮板链在槽内运行的阻力系数；重力加速度，；倾斜角度。“+”“-”号的选取，该段向上运行时取“+”，向下取“-”。阻力系数的数值，与煤的性质、刮板链型式、中部槽型式、安装条件等许多条件有关。准确值需由实验得到，通常计算时，单链w取0.40.6，w1=0.30.4。当机身在中部槽平面有弯曲段时，如图3-1。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。这种情况下应按式（附-1）式（附-2）另计弯曲段的附加阻力。工作面用可弯曲刮板输送机是在这种情况下运行。弯曲段的中心角可由几何关系求出。图3-1 机身弯曲段及其几何关系如图3-1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为弯曲段中线的几何关系。由图d得 （3-5） （3-6）由图c的得 （3-7） （3-8）由得 （3-9） （3-10）式中 相邻两节中部槽间的最大折曲角；标准中部槽长，m；R弯曲段的半径，m；机身推移距离，m；弯曲段全长，m；弯曲段中心角。空段和重段两个弯曲段的附加阻力，由式（附-2）得 （3-11） （3-12）式中 空段弯曲段的附加阻力；重段弯曲段的附加阻力；、图3-1b中各点的张力；刮板链与槽帮间的摩擦系数，可取为0.4；自然对数的底。由于按理论推导的公式计算麻烦，而且实际情况多变，所以经常按直线段阻力的10%记为弯曲段的附加阻力。即 （3-13）中部槽单位长度的装煤量取w=0.5,w1=0.35,查圆环链表得，L=40m,根据具体使用情况，取，由式（3-3）、（3-4）计算得。估算弯曲段的附加阻力为则直线段的运行总阻力3.3.2 绕经曲线段的阻力链条绕经链轮的阻力，由以下三部分组成：a. 在链条与链轮的相遇点，当它由直线变成弯曲时，因链条的转折所产生的阻力；b. 链轮转轴上的摩擦阻力；c. 在链条饶出链轮的分离点，当它由弯变成直时，因链条的转折所产生的阻力。如图3-2示，设链条的张力，在与链轮的相遇点为；与链轮的分离点为。在相遇点由直变弯绕进链轮时，链轴上的摩擦阻力为 （3-14）式中 相遇点链轴上的摩擦阻力，N链条在相遇点的张力，N链轴的摩擦系数。图3-2 链条绕经链轮的阻力 把这个作用于链轴上的摩擦力，变位到链轮的节圆周上，即为链条转折弯曲的摩擦力给链轮旋转增加的阻力。按作功相等的条件得 （3-15）将以公式（1-17）代入，整理得 （3-16）式中 链条由直变弯的阻力，N；链轴直径，mm；链轮直径，mm；链条绕进链轮时，相邻两链节转折的角度。同理可得，在分离点链条由弯变直，因链轴上的摩擦给链轮旋转增加的阻力为 （3-17）式中： 链条由弯变直的阻力，N；链条在分离点的张力，N。链轮转轴上的摩擦阻力，当链条的饶进和绕出两股平行时 （3-18）式中 链轮转轴上的摩擦阻力，N；链轮转轴的摩擦系数。把作用于链轮转轴上的摩擦阻力，变位到链轮节圆周上，即为转轴上的摩擦力给链轮旋转的阻力。按力矩相等的条件得 （3-19）将以公式（3-18）代入，整理得 （3-20）式中 链轮轴上的摩擦阻力，N；链轮转轴的直径，mm。由上分析得到，链条饶经链轮的阻力为 （3-21）令 （3-22）则 （3-23）由于公式计算复杂，使用中经常根据经验按直线段的运行总阻力的10%记为绕经曲线段的阻力，即 （3-24）则饶经曲线段的阻力为则刮板输送机运行总静负荷为3.3.3 牵引链的动负荷链啮合传动，是驱动链轮通过轮齿与链节的啮合，将链轮旋转的转矩，变成直线牵引力给牵引链。链条是由许多刚性链节组成，绕经链轮时呈多边形围绕，链条是间歇地随相遇点轮齿运动。当链轮作等速圆周运动时，链条是变速直线运动，并以链轮旋转一个链节所对应的中心角为周期。这种运动特性，可由下述分析看出。把链条当作刚体，设链轮节圆的半径为R，链轮旋转的角速度为，如图3-3a所示，为相遇点轮齿的圆周速度与水平线的夹角，为链条水平运动的瞬时速度，可以看出， （3-25）角的大小，等于相遇点轮齿的半径与链轮纵轴线的夹角，这个夹角随链轮的旋转变化，从在相遇点刚开始啮合时的，逐渐减小到0，再逐渐增加到。链轮继续旋转时，另一个轮齿在相遇点与链条啮合，链条的速度就随这个新的相遇点轮齿的运动而变化。据此，式（3-25）中的变化范围为式中为一个链节所对应的链轮的圆心角。图3-3 链传动的速度分析由此可知，即使链轮的角速度不变，链条的瞬时速度也是变化的，其速度特性如公式（3-25）所示，速度变化的周期为链轮旋转一个。链条速度变化曲线如图3-3b，链速的变化范围 由于链速的变化，链条运动中就有加速度，链条运动的加速度为 （3-26）链条运动的加速度也随角变化，其变化范围为加速度变化曲线见图图3-3b。可以看出，链条在相遇点啮合开始时的加速度最大，随链轮旋转，加速度逐渐减到0，然后达到最大负值，到另一个链轮啮合时，链条运行的加速度，由最大负值突变到正最大值。加速度变化周期也是链轮旋转一个角所需时间。最大加速度的绝对值为 （3-27）由链轮的几何关系得 （3-28）将式（3-28）代入式（3-27）得 （3-29）式中 链条最大加速度；链轮旋转的角速度；链节距；R链轮分度圆半径。有以上分析可知链条是作变加速运动的。有加速度就有惯性力，因此，链条在运动中，不仅受静负荷，还受有动负荷，并且是周期性动负荷。加速度为正，惯性力的方向相反，动负荷使链条的张力增加；加速度为负，惯性力的方向与运行方向相同，动负荷使链条的张力减小。由图3-3b可以看到，后一个轮齿开始啮合的瞬间，链条的加速度从-增到+，在这瞬间的加速度为2。如果参与这一加速度运动的质量为M，则链条所受的动负荷为2M。由于这一负荷是瞬间施加的，按力学原理，突加载荷在链条中产生的应力大一倍。这样，链条所受的动负荷应按4M计。考虑到这个变化瞬间，后一个轮齿啮合之前的加速度为，其惯性力与链条运动方向相同，因此，链条实际所受的最大动负荷按下式计算 （3-30）实际上，链条不是刚体，在张力作用下它有变形。刮板输送机用的圆环链，其刚度视不同规格为（26）N。作为弹性体的链条，链轮传给它的牵引力，不能同时作用在整条链子上，而有一定的传播速度，也不是整条链子都是一个相同的加速度，参与加速度运动的质量也不是整条链子及所带的负载。因此，式（3-30）只可用在链子很短的情况。对于弹性链，只要不在共振条件下运行，链条所受的最大动负荷，比用此式计算的要小。输送机的刮板链，在承载后被煤埋在槽内，沿槽底滑动运行，由于其工作条件复杂多变，虽已进行了许多研究，还不能准确的计算出其动负荷。所以目前近似的按静负荷的20%计算。则动负荷为3.3.4 总运行阻力综上可得总运行阻力为3.4 电动机功率P驱动轴上的功率为： （3-31）为传动装置效率，取0.8则计算得 考虑到采区的电压降以及难以准确计算的额外阻力，实际配备的电动机功率应比增加15%20%的备用量。则电动机功率又考虑有时可能倾角大于10度或其他原因使工作阻力偏大，固选择电动机功率为7.5KW。当刮板输送机的电动机不用液力耦合器时，都采用有双鼠笼转子，具有高起动转矩的隔爆型电动机。综上，查矿上运输机械手册，选用电动机型号为YB132M-4JB53381991。第4章 传动系统本设计总体设计传动原理图如图（4-1） 4-1 传动原理图1- 电动机；2-减速器；3-机头链轮；4-机尾链轮 本设计的传动原理主要是由电机产生动力，通过联轴器传递给减速器，其中减速器采用的是三级圆锥圆柱齿轮减速器，然后再由减速器通过小链轮传递带动大链轮，而主轴和大链轮相连，并且和头轮相连，这样一来，转速就由小链轮传递给大链轮，由大链轮带动主轴旋转，并且通过主轴带动头轮旋转，头轮则可带动链条，刮板连接在链条上，从而带动刮板进行输送运动。第5章 结构设计刮板输送机的基本组成如图4-1所示。装有刮板的链条2，围绕驱动链轮1接成封闭圆环。刮板链置于上、下溜槽3和4中，将刮板链连续循环运行，装入溜槽中的物料，被刮板链拖拉，在槽内滑动运行到一端卸下。图5-1 刮板输送机的基本组成 1- 尾部链轮；2-刮板链；3-上溜槽；4-下溜槽；5-驱动链轮 5.1 驱动装置位置的确定驱动装置应该设置在使牵引力构件的最大张力为最小，且所需张紧力最小的位置。有牵引构件的运输机械，驱动装置是通过牵引构件传递牵引力，以克服各种运行阻力 使机器运行。阻力愈大，牵引构件的张力增加也大。由于连续运输机械的运行阻力是沿途分布的，因而牵引构件的张力沿运行方向逐渐增加。牵引构件在各点的张力，用“逐点计算法”计算。逐点计算法，是计算牵引构件在运行时，其各点张力的方法。逐点计算法的规则是：牵引构件某一点上的张力，等于沿其运行方向后一点的张力与这两点间的运行阻力之和。用公式表达为 （5-1）式中 、分别为牵引构件上前后两点的张力；前后两点间的运行阻力。用逐点计算法求算牵引构件个点上的张力，可以从任意点开始，依次分别绕进和绕出驱动装置的相遇点和分离点进行。由于连续运行的运输机械对牵引构件的最小张力往往有一定的要求，所以，计算各点张力时，通常是从牵引构件的最小张力点开始。牵引构件运行时，最小张力点的位置，依运动方向、驱动装置和安装倾角的不同而异，在给定的工作条件下，按逐点计算规则，经比较确定。本次设计，向上运输物料，驱动装置在上端，最简单的线路如图图5-2示，用逐点计算法求各点张力的方法如下。图5-2 用逐点计算法求张力图 沿牵引构件的运行方向，将直线和曲线段的变换点逐点编号。据逐点计算法的规则，可写出下列各式。 （5-2） （5-3） （5-4）式中 、分别为牵引构件在各点的张力；空行程段（以后称空段）的运行阻力；承载段（以后称重段）的运行阻力；绕经上端曲线23的阻力。最小张力点的位置，按图5-2的条件，当倾角不大，0时，可以看出 （5-5）驱动装置的位置，对牵引构件的张力有影响。设置驱动装置的位置，如果没有其他条件限制，例如，供电是否方便；有无便于安装和维护的合适空间等，应该设置在使牵引力构件的最大张力为最小，且所需张紧力最小的位置。在不同位置时，牵引构件的最大张力可作如图图5-3的比较：图5-3 驱动装置位置不同的比较 按图a的位置时，最小张力在1点，设其张力值为，据逐点计算法的规则得 （5-6） （5-7）整理得 （5-8） （5-9）按图b的位置时，最小张力在点，其张力值也为，据逐点计算法的规则得 （5-10） （5-11）整理得 （5-12） （5-13）比较公式（5-9）和（5-13），因，得。由此可以看出，驱动装置按图a的位置安装，牵引构件的最大张力较小。因此，驱动装置位置布置如图a所示。5.2 刮板输送机结构的基本要求刮板输送机，按工作需要，对其结构有如下要求：a. 能用于左或右工作面；b. 各部件便于在井下拆装和运输；c. 同一型号的部件安装尺寸和连接尺寸应保证相同，同类部件应保证通用互换；d. 刮板链安装后，在正、反方向都能顺利运行；e. 有紧链装置，且操作方便、安装可靠；f. 能不拆卸用机械推移。为此，应具有便于安装推移装置的连接点；g. 要有足够的强度、刚度和耐磨性；h. 从端部卸载的刮板输送机，机头架应有足够的卸载高度，防止空股刮板链返程带回煤；i. 一般应有上链器。上链器是供刮板链在下槽脱出时通过它返回槽内的装置；j. 用于机械采煤的工作面刮板输送机，机头架的外廓尺寸和结构形式，应便于采煤机自开切口；k. 用于机械采煤的工作面刮板输送机，应结合技术上的需要，能装设下列部分或全部附属部件：1) 采煤机的导向装置；2) 铲煤机；3) 挡煤板；4) 无链牵引采煤机的齿规；5) 放置电缆、水管、乳化液管路的槽或支座；6) 在机头部和机尾部，能安装采煤机外牵引的传动装置、牵引链的固定安装或刨煤机的传动装置和控制保护装置；l. 用于综采工作面的刮板输送机，相关的外廓尺寸与采煤机和液压支架相配；m. 刮板输送机，沿倾斜铺设，在工作中有下滑可能时，应有防滑锚固装置。5.3 机头部机头部由机头架、链轮、减速器、盲轴、联轴器和电动机组成。是将电动机的动力传递给刮板链的装置。5.3.1 机头架机头架是机头部的骨架，应有足够的强度和刚度，由厚钢板焊接制成。各型机头部的共同点如下：a. 两侧对称，可在两侧壁上安装减速器，以适应左、右采煤工作面的需要；b. 链轮由减速器伸出轴和盲轴支撑连接，这种连接方式，便于在井下拆装；c. 拨链器和护轴板固定在机头架的前横梁上，它的作用是：防止刮板链在与链轮的分离点处，被轮齿带动卷入链轮，护轴板是易损部位，用可拆换的活板，既便于链轮和拨链器的拆装，又可更换；d. 机头架的易磨损部位采取耐磨措施，例如加焊高锰钢堆焊层或局部采用耐磨材料的可更换零件。5.3.2 减速器我国目前生产的刮板输送机减速器，多为平行布置式、三级传动的圆锥圆柱齿轮减速器。其中DB、DC型圆锥、圆柱齿轮减速器高速级为弧齿锥齿轮，中低速级为圆柱齿轮。这种减速器具有承载能力大、传动效率高、噪声低、体积小、寿命长的特点，用于输入轴与输出轴呈垂直方向布置的传动装置，如刮板输送机各种运输机械，也可用于煤炭、冶金、矿山等各种通用机械传动中。其使用条件为：齿轮圆周速度不大于18m/s；安装角度为025；高速轴的转速大于1500r/min；减速器工作的环境温度为-20+35；适用于正、反向运转。为适应不同的需要，三级传动的圆锥圆柱齿轮减速器有三种装配方式。型减速器的第二轴端装紧链装置，第四轴（或第一轴）装断销过载保护装置，这种形式用于单机功率为30KW以下的减速器；型减速器的第二轴端装紧链装置，利用液力耦合器实现过载保护，单机功率40-75KW的减速器采用这种形式；型减速器的第一轴端装紧链装置，利用液力耦合器实现过载保护，单机功率90KW以上的减速器采用这种形式。为适应左、右采煤工作面和在机头部、机尾部都能通用，刮板输送机减速器的箱体应上下对称。箱体的结构还应使刮板输送机在大倾角条件下工作时，各齿轮和轴承都能得到充分的润滑。为便于改变链速，减速器应能用更换第二对齿轮的办法，在一定范围内改变传动比。由此选取减速器为：DCZ160-20-S型。5.3.3 电动机与减速器的联接a. 联接形式的选择 电动机与减速器的连接，有弹性联轴器和液力耦合器两种。其中液力传动的主要缺点是较一般机械传动结构复杂、成本高、效率低。考虑设计的输送机运输量较低，功率比较小，因此，即使重载启动需要的电动机转矩也不会太大，电动机和减速器用弹性联轴器连接就可以满足要求，这样不使用液力耦合器，不但可以减小机头的体积和重量，也省掉了向工作面输送工作液等过程,减少了材料消耗和对环境的污染,没有因密封漏油而失效的问题，从而可以降低成本，提高经济性。b. 联轴器的选择计算 P=7.5KW电机转数n=960r/min 与联轴器相连的轴的直径为d=28mm,则转钜 查手册选用 5.4 机尾部机尾部采用与机头部基本相同的结构，这样可以很容易把机尾部改装成机头部，满足特殊场合的需要，增加其适应性。5.5中部槽及附属部件中部槽是刮板输送机的机身，由槽帮钢和中板焊接而成。上槽是装运物料的承载槽，下槽底部敞开供刮板链返程用。为减小刮板链返程的阻力，或在底部松软条件下使用时防止槽体下陷，在槽帮钢下加焊底板构成封底槽。使用封底槽安装下股刮板链和处理下股链事故较困难，可以间隔几节封底槽采用一节有可拆中板的封底槽的办法，以减小困难。用于机械采煤工作面的中部槽，除了运煤，还要承受采煤机骑在上面运行的负荷，垂直方向受采煤机的重压和滚筒切割煤层时的冲击、推、拉液压支架的侧向力和纵向力，使中板拱面受弯，连接件受拉、压和弯曲。大块煤岩卡死在槽中时，中板收压。中部槽的恶劣工作条件，造成它的损坏形式除了磨损还有槽体变形损坏。因此，中部槽应有足够的强度、刚度和耐磨性。中部槽的型式列入标准的有中单链型、边双链型、中双链型三种。除了用于轻型刮板输送机的中单链型采用冷轧槽帮钢外，其他都用热轧槽帮钢制成，其尺寸系列刮板输送机中部槽尺寸系列中有规定。中部槽除了标准长度的外，为适应采煤工作面长度变化的需要，设有500mm和1000mm长的调节槽。机头过渡槽和机尾过渡槽，是与机头架和机尾架连接的特殊槽。它的一端与中部槽连接，另一端与机头架或机尾架连接。为了使从下槽脱出的刮板链在运行中回到槽内，可在机尾过渡槽的下翼缘装设上链器。中部槽承受煤和刮板链的剧烈摩擦，是使用量和消耗量最大的部件。为提高中部槽的使用寿命，可以采用如下方法。如：将两端进行淬火处理，或加焊锰钢铸造端头；中板两端链道处用等离子喷焊耐磨合金；易磨损处堆焊硬质合金；加大中板厚度；改进槽帮钢的断面以增加强度和刚度。制造中部槽的槽帮钢已有定型标准，规定的型式有D型、E型和M型三种。D型为中单链刮板输送机用热轧槽帮钢，E型为中单链和中双链用，边双链也可使用，M型为边双链用的热轧槽帮钢。E型与M型相比不仅中板宽度减小从而增大了刚度，还增强了中板与槽帮钢的焊缝强度，便于焊接，链子不磨焊缝。因此，选用E型。5.6 紧链装置刮板链安装时，要给予一定的予紧力，使它运行在张力最小点不发生链条松驰或堆积。给刮板链施加予紧力的装置叫紧链装置。早期的轻型刮板输送机，用改变机尾轴位置的办法人力紧链。现在都采用定轴距紧链。目前应用的方法有三种，一种是将刮板链一端固定在机头架上，另一端