刮板输送机设计.doc

I 摘摘 要要 刮板输送机是一种挠性牵引的连续输送机械 是为采煤工作面和采区巷道运煤 布置的机械 它的牵引机构是刮板链 承载装置是中部槽 刮板链安装在中部槽的 槽面 中部槽沿运输路线全线铺设 刮板链绕经机头 机尾的链轮接成封闭形置于 中部槽中 与滚筒采煤机和输送机推移装置配套 实现落煤 装煤 运煤及推移输 送机械化 沿输送机全长都可向溜槽中装煤 装入中部槽中的煤被刮板链拖拉 在 中部槽内滑行到卸载端卸下 一般的刮板输送机能在 25 以下的条件使用 刮板输送机在使用中要受拉 压 弯曲 冲击摩擦和腐蚀等多种作用 因此 必须有足够的强度 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 因此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代替 只能从结构上 强 度上和制造工艺上不断研究 使它更加完善 耐用 刮板输送机是与大型综采工作面设备配套使用的液压支架 采煤机 完成把工 作面采煤机采下的煤输送 转运到后续运输设备上的任务 并提供相应的连接手段 设计要求与ZY2300转载机自移机尾配套 以实现在2 3米范围内整体移动而不必拆移 输送机 与ZY2300转载机自移机尾配合可更方便地调节皮带机 增强了输送机与转 载机配合的协调性 本刮板输送机与MG300 700 WD采煤机配套使用 运量可达 1000t h 技术先进 工作可靠 是大型综采配套设备的优秀机型 关键词 关键词 刮板输送机 减速器 机头部 机尾部 液力耦合器 II 目录目录 1 概 述 1 1 1 技术现状 1 1 2 刮板输送机的发展趋势 1 2 主要部件的结构和设计要求 3 2 1 机头部 3 2 1 1 机头架 4 2 1 2 链轮 5 2 1 3 减速器 5 2 1 4 盲轴 7 2 1 5 联轴器 7 2 1 6 电动机 8 2 2 机尾部 9 2 3 中部槽及附属部件 9 2 4 刮板链 11 2 5 紧链装置 13 2 6 推移装置 15 2 7 锚固装置 15 3 总体方案的确定 16 3 1 主要技术参数 16 3 2 电动机的选择 16 3 2 1 运输能力计算 17 按连续运行的计算公式为 17 3 3 总传动比及传动比的分配 17 3 3 1 总传动比的确定 17 3 3 2 传动比的分配 17 3 4 各级传动计算 18 3 4 1 各轴转速计算 18 3 4 2 各轴功率计算 18 3 4 3 各轴扭矩计算 19 III 3 5 轴的设计及强度校核 32 3 5 1 高速轴 轴的设计 32 3 5 2 轴的设计 35 3 5 3 轴的设计 36 3 5 4 输出轴的设计 37 4 减速器键 轴承的校核 39 4 1 减速器键的校核 39 4 1 1 轴键的校核 39 4 1 2 轴键的校核 39 4 1 3 轴键的校核 39 4 1 4 输出轴键的校核 39 4 2 减速器轴承的校核 40 4 2 1 验算 轴轴承寿命 40 4 2 2 验算 轴轴承寿命 41 4 2 3 验算 轴轴承寿命 41 4 2 4 验算输出轴轴承寿命 42 5 箱体及附件的设计校核 44 5 1 轴的强度校核 45 5 1 1 轴的受力分析 45 5 2 齿轮详细参数 48 6 液力联轴器概述 49 结 论 50 附 录 51 参考文献 53 致 谢 54 1 1 1 概概 述述 近年来随着高产高效集约化矿井的迅速发展 煤矿都在争取实现一矿一井一面 的高度集约化生产模式 作为长臂工作面的主要运输设备 刮板输送机的输送能力 主要由高产高效矿井的生产能力来决定 同时也决定了刮板输送机的发展趋势 1 11 1 技术现状技术现状 20 世纪 80 年代以来 国内外刮板输送机都在向大运量 长运距 大功率 高 强度 长寿命与高可靠性方向发展 目前 国外综采最大的工作面刮板输送机 去 运量已达 6000t h 装机功率 4 800kW 运距 450m 国内自主研发的刮板输送机运 量已达 3500t h 装机功率 3 700kW 运距 300m 随着神东等大型煤炭基地 400m 工作面的出现 国产刮板输送机将朝着更大型的方向发展 但是运量 运距和功率 的增大受到诸多因素的限制 首先 中部槽的高度不宜太高 否则会影响装煤效果 其次 输送机的长度也不宜太长 会降低推进速度 然后最主要的影响因素还在于 关键元部件的技术性能和寿命 所以 在刮板输送机向大型化发展的同时 高性能 元部件的研发将成为今后刮板输送机的发展重点 软启动技术 工况检测 运行状 态控制等机电一体化技术的运用将成为今后刮板输送机发展的重要标志 1 21 2 刮板输送机的发展趋势刮板输送机的发展趋势 刮板输送机是一种挠性牵引的连续输送机械 是为采煤工作面和采区巷道运煤 布置的机械 它的牵引机构是刮板链 承载装置是中部槽 刮板链安装在中部槽的 槽面 中部槽沿运输路线全线铺设 刮板链绕经机头 机尾的链轮接成封闭行置于 中部槽中 与滚筒采煤机和输送机推移装置配套 实现落煤 装煤 运煤及推移输 送机械化 烟输送机全长都可向溜槽中装煤 装入中部槽中的煤被刮板链拖拉 在 中部槽内滑行到卸载端卸下 一般的刮板输送机能在 25 以下的条件使用 刮板输送机在使用只能感要受拉 压 弯曲 冲击摩擦和腐蚀等多种作用 因此 必须有足够的强度 刚度 耐磨和 耐腐蚀性 由于它的运输方式是物料和刮板敛都在槽内滑行 因此运行阻力和磨损 都很大 但是 在采煤工作面运煤 目前还没有更好的机械可代替 只能从结构上 强度上和制造工艺上不断研究 使它更加完善 耐用 用刮板输送机运输散碎物料的方式 20 世纪初出现于工业发达的英国 早期的刮 板输送机长度只有几十米 功率小 牵引链的强度也不高 经过多年的改进和发展 2 目前综合采矿用的刮板输送机除了运煤之外 还有四中功能 给采煤机做运行轨道 为拉移液压支架作升缩油缸的固定点 清理工作面的浮煤 悬挂电缆 水管 乳化 液管等 挂板输送机在综合采煤工作面与采煤机和液压支架配套工作 刮板输送机在煤矿是使用量大 消耗多的重要设备 多年来 我国制造的刮板 输送机有几十种型号 目前 我国制造的最大的刮板输送机运输能力为 900t h 装 机总功率为 320kW 一条牵引链的破断负荷为 85t 沿水平线的运输距离为 150 米 整机全部重量为 204t 为使刮板输送机的生产达到标准化 系列化和通用化 提高产品的制造质量 我国于 1991 年制定并发布了 矿用刮板输送机型式与参数 MT15 1991 1993 年 制定并发布了 刮板输送机通用技术条件 MT105 1993 矿用刮板输送机型式与 参数 是产品系列的规划 是今后一个时期设计制造产品的依据 刮板输送机通用 技术条件 规定了刮板输送机的主要质量标准和技术要求 以提高产品质量 矿用刮板输送机按刮板链是形式分三种 中单链型 中双链型 边双链型 系 列型谱中的刮板输送机都采用以矿用高其强度圆环链制成的刮板链 刮板输 送机按功率大小分为轻 中 重型 刮板输送机配套单电动机设计额定功率为 40KW 及以下的为轻型 大于 40kW 小于等于 90kW 的为中型 大于 90kW 的为重型 系列型谱规定的刮板输送机产品型号编制方法如下 例如 中部槽槽宽为 630mm 配用电动机功率为 2 75KW 的边双链型矿用刮板输 送机的 型号表示为 SGB 630 150 SG 输送机代号 S 输送机 G 刮板式 B 型式代号 D 中单链 B 边双 链 Z 中单链 630 中部槽槽宽 mm 150 配有电动机总功率 kW 3 2 2 主要部件的结构和设计要求主要部件的结构和设计要求 矿用的刮板输送机 按工作需要 对其结构有如下要求 能用于左或右工作面 各部件便于在井下拆装和运输 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 刮板链安装后 在正 反方向都能顺利运行 有紧链装置 且操作方便 安全可靠 能不拆卸用机械推移 为此 应有便于安装推移装置的连接点 要有足够的强度 刚度 耐磨性 从端部卸载的 刮板输送机 机头架应有足够的卸载高度 防止空段刮板链返 程带回煤 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 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 煤机自切开口 用于采煤机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 采煤机的导向装置 铲煤板 挡煤板 无链牵引采煤机的齿轨 放置电缆 水管 乳化液管路的槽或支架 在机头部和机尾部能安装采煤机外牵引的传动部装置 牵引链的固定装置或 刨煤机机构传动装置和控制保护装置 用于综采工作面的刮板输送机 相关的外廓尺寸应与采煤机和液压支架相配 刮板输送机沿倾斜面铺设 在工作中有下滑可能时 应有防滑锚固装置 刮板输送机由机头部 机尾部 中部槽及附属部件 刮板链 紧链装置 推移 装置和锚固装置组成 下面分述其结构和技术要求 4 2 12 1 机头部机头部 随着综采工作面生产能力的迅速提高 刮板输送机端卸载已经难以满足要求 国内外大运量重型刮板输送机均采用交叉侧卸载机构 该机构经过几代改进 在卸 载能力 效率 寿命等方面都有了很大的提高 同时 卸载高度的降低也为综采配 套带来了便利 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 图 2 1 为一种轻型边双链式刮板输送机的机头部 图 2 1 边双链式刮板输送机的机头部 2 1 12 1 1 机头架机头架 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 两侧对称 两侧壁上都能安装减速器 以适应左 右采煤工作面的需要 链轮由减速器伸出和盲轴支承连接 这种连接方式 便于在井下拆装 拨链器和护轴板固定在机头架前梁上 它的作用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 有可更换 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 2 1 22 1 2 链轮链轮 链轮是一个组件 由链轮和连接筒组成 链轮是传力部件 也是易损部件 运 转中除受静载荷外 还有脉冲和冲击载荷 图 2 2 所示为边双链用的链轮连接筒用组件 采用部分式连接筒 连接筒两端 由环槽与链轮的环槽相连 内孔用平键分别与减速器伸出及盲轴连接 部分用螺栓 固接 链轮用花键与减速器是伸出轴和盲轴连接 安装时必须保证两个链轮的齿轮 在相同的相位角上 这种结构的有点是链轮磨损后可以只更换链轮 但是 连接筒 螺栓锈死时 很难拆卸 所以连接筒与链轮焊接成一体 连接筒两端的内花键分别 与减速器输出轴和盲轴连接 这种结构拆装维修方便 图 2 2 边双链用的链轮连接组件 链轮的齿形和基本尺寸参考 矿用圆环链链轮的齿形和基本尺寸计算 MT Z8 80 计算 链轮用优质钢铸造或锻造后 调质处理 链握和齿形表面经淬火处理 我国 矿用圆环链轮技术条件 MT Z9 80 规定了各项技术要求 为保证链轮的质量 刮板输送机通用技术条件 MT150 1993 中规定 轻型刮板输送机的链轮寿命 部低于以一年 中 重型刮板输送机的链轮寿命部低于一年半 2 1 32 1 3 减速器减速器 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 6 减速器 其适用条件为 齿轮圆周速度不大于 18m s 安装角度为 1 25 高速 轴的转速不大于 1500r min 减速器工作的环境温度为 20 C 35 C 适用于正 反两向运转 为适应不同需要 三级传动的圆锥圆柱出论减速器有三种装配形式 I 型减速 器的第二轴装配紧链装置 第四轴 或第一轴 装断销过载保护 这用形式用于 30kW 以下的减速器 II 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 单机功率为 40 75kW 的减速器多采用这用形式 III 型减速器的第一轴装紧 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 采用双速电动机时 不能用液力耦合器 因为液力耦合器不能在低速下工作 用双 速电机驱动 应采用适当的机械或电气过载保护装置 减速器的轴端形式按配套需要选用 输入轴端有圆头平键和渐开线外花键两种 输出轴端有矩形花键 渐开线内花键和渐开线外花键三种 为使同一型号减速器的安装尺寸和连接尺寸能通用互换 我国制定并发布了 刮板输送机减速器 标准 为使其在左右两种采煤工作面和机头部 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 中型和重型刮板输送机的减速器都采用圆弧锥齿轮 圆弧锥齿轮的承载能力大 传动平稳 噪音低 检修更换齿轮时 必须注意齿轮的齿制相同 并应成对更换 刮板输送机通用技术条件 对减速器的技术性能规定有具体指标 图 2 3 所示的减速器 第一对齿轮为圆弧锥齿轮 第二对为斜齿圆柱齿轮 第 三对为直齿圆柱齿轮 箱体用球墨铸铁制造 以保证强度 为使在倾斜状态下 第 一轴上球轴承也能得到良好的润滑 用挡环和油封隔成一个独立的油室 使润滑油 不会流入箱体油室内 为使在大倾角下锥齿轮也能得到润滑 在箱体的相应部位设 隔离油室 为防止工作时油过热 箱底部装有冷却水管 如果矿用刮板输送机的机头部装在平巷的位置 可采用圆柱齿轮减速器 行星齿轮减速器的体积 质量小 效率高 大功率的减速器采用它有利 7 2 1 42 1 4 盲轴盲轴 盲轴是装在机头架的不装减速器一侧 支承链轮的一个组件 盲轴组件是用于 与圆锥圆柱齿轮减速器的链轮连接组件相配的盲轴组件 其轴承座装在机头架侧板 的座孔内 用螺栓固定 图 2 3 圆锥圆柱齿轮减速器 2 1 52 1 5 联轴器联轴器 电动机与减速器的连接有弹性联轴器和液力耦合器两种 用液力耦合器有以下 有点 使电动机轻载保护功能 减缓传动系统的冲击和震动 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 中型和重型刮板输送机都采用液力耦合器 液力耦合器是一种液力传动器件 其主要组成部分由 1 泵轮 2 外壳 3 易熔 塞 4 涡轮 5 工作液 泵轮 1 和外壳 2 把涡轮 4 封在其中 并用螺栓紧密连接构成 密封的工作腔 泵轮的出轴与电动机连接 涡轮的出轴与减速器连接 泵轮与涡轮 上都有许多径向直叶片 两轮上的叶片数目不等 在工作腔内灌注一定量的工作液 体 电动机驱动泵轮旋转时 泵轮中的工作液体被叶片夹持着同泵轮一起旋转 产 生流向外缘的离心力就必定大于涡轮使工作液体产生的离心力压力 因此 泵轮内 的液体沿径向叶片之间的通道向外流动 并在泵轮外缘流入涡轮 同时 由于连续 性的缘故 在靠近联轴器轴线的泵轮内缘 工作液体又从涡轮流回泵轮 形成环流 8 于是 工作液体除了绕联轴器轴线进行旋转运动 牵连运动 之外 还要绕泵轮和 透平轮所组成的循环圆的中心进行环流运动 相对运动 因此 工作液体的绝对运 动的螺管状的复合运动 进入螺管运动的液体质点在泵轮被加速增压 泵轮的机械能转换成液体的动能 液体进入涡轮后 推动涡轮旋转 液体被减速降压 液体的动能转换成涡轮的机械 能而输出做功 由此可见 液力耦合器是依靠液体环流运动传递能量的 而产生环 流的先决条件是泵轮转速大于涡轮转速 即二者之间存在转速差 当二者转速相等 时 液体的环流运动消失 能量传递也停止了 根据液力转动的理论 液力耦合器所能传递的力矩 M 用下式计算 2 1 52D nM 式中 转矩系数 工作液体的重度 2 N m 泵轮的转速 r min n D 泵轮的有效直径 m 液力耦合器的工作液可用矿物油 水或难燃液 在矿井中采用矿物油作工作液 有引起火灾的危险 为防止油温过高 安全型液力耦合器的工作腔装有易溶塞 易 溶塞上有通孔 用专门配置的易熔合金封死 当过载时间较长 油温超过限定的温 度时易熔合金被融化 腔内有野喷出 泵轮与涡轮失掉液力连接从而保护了电机不 会长时间过载 链子不被拉断 也不致因油温过高而造成事故 2 1 62 1 6 电动机电动机 刮板输送机电动机不用液力耦合器时 采用双鼠笼转子并具有高启动转矩的隔 离防爆型电动机 采用液力耦合器时 对电动机的启动转矩无高要求 只是要求最 大转矩要高 因为用液力耦合器时 电动机是轻载启动 如果液力耦合器的输入特 性与电动机的特性匹配得当 则对负载的启动转矩可接近电动机的最大力矩 为解决刮板输送机的重载启动困难 德国和英国使用双速电动机 双速电动机是两种额定转速的鼠笼式感应电动机 它的定子上装有两套绕组 一套低转速绕组 一套高转速绕组 以低转速绕组运转时 能给出 3 倍以上额定转 矩的启动转矩 低速运行时的输出功率约为高速时的 1 2 启动电流比用高速绕组 的电流低得多 电压降低 使用双速电动机时 以低速绕组启动 达到一定转速时 换接高速绕组常态运转 9 采用双速电动机需要专门的控制开关 以低速启动运转到给定的时间 断开低 速绕组 间隔约 150ms 接通高速绕组运行 在环节的断电间隔中 电动机的转速因 负载不同约下降 50 250r min 即使时你 满载启动 高速绕组也不是从静止启动 的 因而高速启动的电流也不高 双速电机的运转特性使刮板输送机在重载下能平 稳启动 采用双速电动机与适用液力耦合器相比 因没有液力耦合器的滑差 不需经常 检查和补充工作液体 没有过载喷油之患 但是 也没有液力耦合器的几种有益功 能 双速电动机专用的控制开关中 必须要有完善可靠的电器保护装置 2 22 2 机尾部机尾部 机尾部分为有驱动装置和无驱动装置两种 有驱动装置的机尾部 因尾部不需 要卸载高度 除了尾部架与机头架有所不同外 其他部件与机头部相同 无驱动装 置的机尾部 尾部上只有供刮板链改向用的尾部轴部件 如图 2 4 所示为一种边双 链型的 尾部轴上的链轮也可用滚筒代替 图 2 4 机尾部滚筒 2 32 3 中部槽及附属部件中部槽及附属部件 中部槽的刮板输送机的机身 有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 或在底板松软的 条件下使用时防止槽体下陷 在槽帮钢下加焊接底板构成封底槽 使用封底槽安装 10 下股刮板链和处理下股链事故比较困难 可以用间隔几节封底槽装一节有可拆中板 的封底槽的办法 以减少困难 用于机械采煤工作面的中部槽 除了运煤外 还有承载采煤机骑在上面运行的 负荷 即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 向力和纵向里 使中板拱曲受弯 连接件受拉 压和弯曲 大块煤岩卡死在槽中时 中板受压 中部槽的恶劣工作条件 造成它的损失外还有槽体变形和连接件损坏 因此 中部槽应有足够的强度 刚度和耐磨性 为检测中部槽的质量 我国制定了 刮板输送机中部槽试验规范 MT102 85 此规范对试验项目 试验方法和强度 指标都有具体规定 中部槽的形式列入标准的有中单链 中双链 边双链型三种 中部槽除了标准长度以外 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 机头过度槽和机尾过度槽是机头架与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种回到槽 内 可在尾部过度槽的下翼缘装设上链器 中部槽受煤和刮板链的剧烈摩擦 是使用量和消耗量最大的部件 中部槽的井 下使用寿命 目前是按过媒量衡量 刮板输送机通用技术条件 种规定的过媒量列 于表 2 1 中 表 2 1 中部槽过煤量 槽宽 mm 280320420520 620 630730 764 830 轻型 6 8 12 20 30 40 中型 60 重型 120 180 为提高中部槽的使用寿命 目前采用的方法有多种 如 将两端进行淬火处理 或加焊高锰钢铸造端头 中板两端链道处于等离子喷焊耐磨合金 易磨损处堆焊硬 质合金钢 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有规定标准 规定的形式有 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 型为中单链和边双链用 边双链也可 11 以使用 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 而且还增大了中板与槽帮钢的焊接强度 便于焊接 链子不磨焊缝 中部 槽的擦帮刚中腰上的连接座供安装铲煤板 挡煤板和无链牵引齿条用 在综合工作 面使用中 液压支架上的推移千斤顶连接在挡煤板下部的长孔上 由于推移输送机 特别是拉移液压支架的阻力很大 致使支座的负荷特别大 如果焊接不牢会拉坏支 座 因此提高支座的可靠性是一个重要问题 中部槽的连接装置是将单个中部槽连接成刮板输送机机身的组件 它既要保证 对中性 使两槽之间上下 左右的错口量不超过规定 又要允许相邻两槽在平 竖 两个面内能折曲一定角度 使机身有良好的弯曲性能 还要求同一型号中部槽的安 装 连接尺寸相同 能通用互换 目前应用的有插销式 哑铃式 插入圆柱销式等 连接装置是中部槽的薄弱环节 目前还在不断改进 铲煤板在推移中部槽时用来清理工作面的浮煤 它固定在中部槽的支座上 安 装后上缘应低于槽帮 下缘要超出槽底 宽度方向与采煤机滚筒应有一间隔 铲煤 板的刃口应有足够的强度 机采矿用的挡煤板是一个有多种功能的组合件 其作用是防止煤向采空区洒落 以及为采煤机导向 放置电缆和水管 为千斤顶提供连接点等 挡煤板必须具有足 够的强度和刚度 因为它的变形和损坏会影响采煤机的运行 中部槽在弯曲状态下 挡煤板之间不仅不能互相干涉 还应使采煤机能正常运行 平巷中使用刮板输送机 时 挡煤板仅作增加装煤量和防止撒没之用 2 42 4 刮板链刮板链 刮板链有链条和刮板组成 是刮板输送机的牵引机构 刮板链的作用是刮推槽 内的物料 目前使用的有中单链 中双链 边双链三种 刮板链使用的链条 早期用板片链和可拆模锻链 现在都用圆环链 链条在运 行中不仅要承受很大的静负荷和动负荷 而且还要在受滑动摩擦作用的条件下运行 要受矿水的浸蚀 因此目前使用的圆环链都是用优质合金钢焊接而成的 并经热处 理和预拉伸处理 使之具有强度高 韧性大 耐磨和耐腐蚀等特性 圆环链已经标准化 矿用高强度圆环链 GB T12718 1991 对圆环链的形式 基本参数及尺寸 技术要求 试验方法及验收规则都作了规定 圆环链会歌是以连环棒料直径和链节距的毫米尺寸表示 标准的规格有七种 10 40 14 50 18 64 22 86 24 86 26 92 30 108 圆环链按强度划分 12 为 B C D 三个等级 各级的基础机械性能要求见表 2 2 GB T12718 1991 对圆环链的脉冲负荷寿命及弯曲绕度值都有规定 为保证链子 与链轮正常啮合 对圆环链尺寸公差也作了规定 刮板的形式的状态要能在运行时有刮底清帮 防止煤粉粘结和堵塞的作用 并 应尽量减小质量 刮板可用轧制异型钢或用锻造 铸造合金钢经韧化热处理制成 刮板了 链条不与中板接触 两侧与槽帮形状相同 刮底清帮效果好 表 2 2 机械性能要求 强度等级 项目 BCD 最小破断拉力 2 mmN 6308001000 破断最小伸长度 121212 试验应力 2 mmN 500640800 试验负荷下最大总伸长度 1 41 61 9 试验应力与最小破断应力之比 808080 挂不能的间距按所运物料的性质和煤块块度及安装倾角确定 刮板链切入物料 的阻力 应大于物料在槽内移动的阻力 刮板间距过大 不能带动物料运行 或只 能带动部分物料运行 刮板间距过小 加大了链子重力 曾加了运行阻力 让费了 材料 双链刮板链的刮板 还有制成两条链子使之保持中心距 并使绕经链轮的链 环与链窝能正常啮合的功用 因为刮板变形严重时 通过链轮时容易掉链 刮板与链条的连接 边双链式目前多采用 U 型连接环的两侧套入链环 然后用 螺栓与刮板连接 中单链刮板上有窝链 以此链窝与链条的平行环相配 用特制的 U 形螺栓和自锁螺母固定 中双链的刮板上有链窝 用卡链横梁和刮板夹保持平环 以螺栓和自锁螺母固定 目前使用的三种刮板链可作如下比较 边双链的拉煤能力强 特别适于拉大块 较多的硬煤 单边双链两条链受力不均匀 特别是中部槽在弯曲在状态下运行时更 为严重 中单链用大直径圆环链 强度很高且没有受力不均匀的问题 多练事故少 刮板遇到刮卡阻塞时可偏移通过 刮板变形时不会导致过链轮时跳链 中单链的缺 点是因链环尺寸大 所用链轮直径增大 机头 机尾的高度相应增加 拉煤能力不 如边双链 特别时对大块煤较多的硬煤 中双链能较好地克服边双链受力不均匀的 缺点 显示出它的优点 13 2 52 5 紧链装置紧链装置 刮板链安装时 要给予一定的预紧力 使它运行时在张力最小点不发生链条松 弛或堆积 给刮板链施加张紧力的装置叫紧链装置 早期是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 目前应用的方式有三种 一种是将刮板链一端固定在机头架上 另一端绕经 机头链轮 用机头部的电动机使链轮反转 将链条拉紧 电动机停止反转时 立即 用一种制动装置将链轮闸住 防止链条回松 另一种方式与目前一种基本相同 只 是不用电动机反转紧链 而用专设的液压马达紧链 第三种方式是采用专用的液压 缸紧链 第一种紧链方式使用的紧链器有三种 棘轮紧链器 摩擦轮紧链器 闸盘紧链 器 棘轮紧链器装在 I 型和 的减速器二轴的伸出端 棘轮固装在二轴端 手把在 运行位置时 弹簧顶杆使插爪脱离棘轮 棘轮任意转动 紧链时将紧链器把手扳到 紧链位置 插爪被弹簧顶入棘轮的齿跟 然后反向继续开动电机 使机头链轮反 转 因棘轮插爪的限制 电机停转时链条不能回松 当链条被拉伸到有足够拉力时 停止电动机 从链条自由端拆除多余的链段 将刮板链接在一起后 在启动电机使 链轮反转的同时 将手把复位到 运行位置 使插爪脱离棘轮 拆除紧链器挂钩即 可正常运行 棘轮紧链器机构简单 操作方便 适于轻型刮板输送机 因为用于功率较大的 刮板输送机时 紧链后棘轮与插爪之间的压力很大 搬开把手不安全 摩擦轮紧链器如图 2 5 所示 装在 I 型和 型减速器二轴的伸出端 制动轮固 定装在二轴端闸带环绕在制动轮外缘 制动时使用把手经凸轮和拉杆将闸带拉紧 在制动轮缘上产生摩擦制动力 该紧链操作与棘轮紧链器不同的是 紧链时需由两 人配合操作 一人开动电机 一人操作凸轮手把 断电时 立即扳动凸轮 用闸带 将制动轮闸住 紧链结束时 仅有一人扳转凸轮并松开闸带即可 摩擦轮紧链器比 棘轮紧链器操作安全 它在减速器的安装位置与棘轮紧链器相同 闸盘紧链器由闸盘和制动装置组成 闸盘装在 III 型减速器的一轴上 制动装 置安装在连接筒上 紧链时反转开动电机 链轮反转 刮板链逐渐拉紧到电机堵转为止 立即扳动 手轮 用夹钳将闸盘闸住 同时切断电机电源 由于夹钳对闸盘的制动力与刮板链 14 的张紧力有一定的比例关系 链条的张紧力显示在张力指示器上 慢慢反转手轮松 开夹钳 放松被拉紧的刮板链 到指示器显示出刮板链需要的张紧力为止 立刻将 闸盘闸死 手轮是利用螺旋副和杠杆夹紧或松开夹钳 张力指示器依靠螺旋副一端 的液压缸 通过液压作用显示处闸盘制动力或链条张紧力 图 2 5 摩擦轮紧链器 第二种紧链方式使用的液压你 马达按在连接筒上 减速箱一轴上装紧链齿轮 液压马达紧链装置的液压系统装置的液压系统及机械传动系统 紧链时 将操 作手把扳到 J 位 惰轮将主减速器一轴上的紧链齿轮与紧链减速器上的齿轮啮合 手动换向阀扳到紧链位置 压力液经梭阀进入液控腔 克服弹簧压力 时插爪从齿 槽中脱出 与此同时液压马达供压力液 液压马达带动机头链轮反转紧链 紧链力 的大小用溢流阀调节 有压力表上的读数经换算得到 紧链运转时 压力表上升到 规定的压力值 即表明已达到了规定的紧链力 将手动换向阀扳到中间位置 马达 停止 液控锁卸压 在弹簧作用下 插爪插入齿轮的齿槽 刮板链保持张紧状态 拆去多余的链段 接好链子后 将手动换向阀换到运转位置 液压马达带动接好的 刮板链运转 紧链挂钩松开后 停止马达运转 卸载紧链挂钩 将操作手把扳到 K 位 惰轮脱开紧链齿轮 关断截止阀 完成紧链操作 电气闭锁装置的作用是 当惰轮与紧链齿轮啮合时 切断主电机的电源 惰轮 脱开时主电机才能接通 以防止误操作 第三种紧链方式是使用单独的液压缸紧链器 这种紧链器是一个带增压缸的液 压千斤顶装置 由泵站供给压力液 紧链时需要将它抬到紧链位置使用 上述各种紧链装置中 棘轮紧链器和摩擦紧链器结构简单 使用方便 单它们 15 不能显示出链子张力的大小 其余三种都能显示和准确控制链子的张紧力 液压马 达紧链装置的操作简单 安全性高 液压缸紧链器使用虽不方便 但它可以移到任 何部位使用 2 62 6 推移装置推移装置 推移装置是在采煤工作面内将刮板输送机向煤壁推移的机械 综合工作面使用 液压支架上的推移千斤顶 非综合工作面用单体液压推溜器或手动液压推溜器 单体液压推溜器它实为一个液压千斤顶 为便于在采煤工作面使用 采用内回 液结构 即经活塞杆的心部回液 没有外露的回液管 使用时 将推溜器的活塞杆 插销连接在中部槽挡煤板上 再将其底座用支柱撑在顶板上 扳动操作阀 向活塞 一侧注入压力液 活塞杆就将中部槽推向煤壁 向活塞的另一侧注入压力液 缸体 和支座向前收回 单体液压缸推溜器在采煤工作面的布置 间隔一定距离装设一个推溜器 压力 液由设在平巷内的泵站经高低压管路循环 如采用外主式的液压推溜器 用注液枪 注液 不需要在推溜器上连接固定管路 液压推溜器使用的液体为含 35 乳化油的 中性水溶液 A B C 三种形式的区别在供液系统 A B 型都要高压供液管路 A 型的低压 液体用低压回液管返回油箱 B 型排到工作面 可在高压管路上连接注液枪 供外 注式液压支柱用液 C 型为外注式 与外注式单体液压支柱共用一套供液系统 用 注液枪供液 低压排到工作面 2 72 7 锚固装置锚固装置 锚固装置的刮板输送机在倾角较大的工作面工作有下滑可能时 用以固定 防 滑之用 它由单体液压支架和锚固架组成 锚固架与机头架 机尾架连接 使用液 压支架的泵站 16 河南理工大学成人高等教育毕业设计 论文 第三章 总体方案的确 定 17 3 3 总体方案的确定总体方案的确定 刮板输送机是与综采工作面的采煤机 液压支架设备配套使用 完成采区采煤 工作 并将采煤机采下的煤输送出去的设备 传动系统图如图 3 1 所示 图 3 1 传统系统图 3 13 1 主要技术参数主要技术参数 该机的主要技术参数如表 3 1 表 3 1 主要技术参数 设计长度m200 输送量t h1000 刮板链速m s 1 电动机功率kW160 3 23 2 电动机的选择电动机的选择 根据矿井电机的具体工作环境情况 电机必须具有防爆和电火花的安全性 以 保证在有爆炸危险的含煤尘和瓦斯的空气中绝对安全 而且电机工作要可靠 启动 转矩大 过载能力强 效率高 所以选择矿用防爆电动机 如图 3 2 所示 型号为 YZ400L1 10 其主要参数如下 功率 160kW 河南理工大学成人高等教育毕业设计 论文 第三章 总体方案的确 定 18 转速 587r min 电压 1140V 效率 91 5 功率因数 0 79 外形尺寸 1865 2120 855 950 重量 2400kg 3 2 13 2 1 运输能力计算运输能力计算 按连续运行的计算公式为 vAQ 6 3 式中 刮板输送机的运输能力 t h Q 中部槽物料运行时的断面积 A 2 m 为物料的散碎密度 kg m 3 转满系数 刮板链速 m sv vAQ 6 3 3 6 830 tan20 0 97 0 96 1 1013t h 1000t h 满足设计要求 3 33 3 总传动比及传动比的分配总传动比及传动比的分配 3 3 13 3 1 总传动比的确定总传动比的确定 总传动比 总 i 35 29 20 587 总 i 3 3 23 3 2 传动比的分配传动比的分配 在进行多级传动系统总体设计时 传动比分配是一个重要环节 能否合理分配 传动比 将直接影响到传动系统的外阔尺寸 重量 结构 润滑条件 成本及工作 能力 多级传动系统传动比的确定有如下原则 河南理工大学成人高等教育毕业设计 论文 第三章 总体方案的确 定 19 1 各级传动的传动比一般应在常用值范围内 不应超过所允许的最大值 以符 合其传动形式的工作特点 使减速器获得最小外形 2 各级传动间应做到尺寸协调 结构匀称 各传动件彼此间不应发生干涉碰撞 所有传动零件应便于安装 3 使各级传动的承载能力接近相等 即要达到等强度 4 使各级传动中的大齿轮进入油中的深度大致相等 从而使润滑比较方便 初定齿数及各级传动比为 3525 3 1 i 1755 3 2 i 757 2 3 i 3 43 4 各级传动各级传动计算计算 3 4 13 4 1 各轴转速计算各轴转速计算 从电动机出来 各轴依次命名为 轴 轴 r min587 1 n 轴 31 nn i 3525 3 587 r min 1 175 轴 432 nni 1755 3 1 175 r min14 55 轴 743 nni 757 2 14 55 r min 0 20 3 4 23 4 2 各轴功率计算各轴功率计算 轴 43211 pp 97 0 97 0 99 0 99 0 160 kw55 147 轴 43212 pp 河南理工大学成人高等教育毕业设计 论文 第三章 总体方案的确 定 20 97 0 97 0 99 0 55 147 kw44 137 轴 43223 pp 97 0 97 0 99 0 44 137 kW02 128 轴 43234 pp 97 0 97 0 99 0 02 128 kW25 119 式中 滚动轴承效率 0 99 1 1 闭式圆柱齿轮效率 0 97 2 2 花键效率 0 99 3 3 3 4 33 4 3 各轴扭矩计算各轴扭矩计算 轴 mN52 2400587 55 1479550 9550 111 nPT 轴 mN01 7496 1 175 44 1379550 9550 222 nPT 轴 mN 4 22068 4 55 02 1289550 9550 333 nPT 轴 mN 8 5694120 25 1199550 9550 444 nPT 将上述计算结果列入表 3 1 表 3 1 各轴参数 轴号输出功率 P kW 转速 n r min 1 输出转矩 T N m 传动比传动比 轴147 55147 555875872400 522400 523 3525 轴137 44137 44175 1175 17496 017496 013 1755 轴128 02128 0255 455 422068 422068 42 757 轴轴119 252056941 8 HRC 60 62 许用接触应力 由式 H N H H H Z S min lim 选择齿轮材料 查齿轮传动设计手册 两个齿轮都选用 18CrTi 渗碳淬火 河南理工大学成人高等教育毕业设计 论文 第三章 总体方案的确 定 21 1572N mm2 1572N mm 1limH 2limH 接触疲劳极限 limH 接触强度寿命系数ZN 应力循环次数N 由式 N1 1036020 15876060 1 h jLn 9 1034 2 N1 9 1034 2 N2 N1 i 89 1098 6 3525 3 1034 2 N2 8 1098 6 查得 1N Z 2N Z 1 1 05 1N Z 2N Z 接触强度最小安全系数 minH S 1 minH S 则 1 11572 1 H 1 05 1 1572 2 H 许用弯曲应力 由式 F F XN F F YY S min lim 弯曲疲劳极限 limF 2 1lim 1100mmN F 2 2lim 1100mmN F 弯曲强度度寿命系数 N Y YN1 YN2 1 弯曲强度尺寸系数YX 1 X Y 弯曲强度最小安全系数 minF S 1 4 minF S 则 N mm 7 7854 1 111100 1 F 785 7N mm 1F N mm 7 7854 1 111100 2 F 785 7N mm 2F 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 3 111 022 0 013 0 npnvt 选取m s9 t 公差组 8 级m s9 t 河南理工大学成人高等教育毕业设计 论文 第三章 总体方案的确 定 22 小轮分度圆直径 由式得 1 d 3 2 2 1 2 1 12 1 1 H HE d dm ZZZ u ukT u d 齿宽系数 查表 6 9 按齿轮相对轴承为非对称布置 取 dm 0 50 dm 小轮齿数 1 Z 20 1 Z 大齿轮齿数 2 Z67203525 3 12 ZIZ 齿数比 u u35 3 12 ZZ 传动比误差 误差在范围内0 uu 3 小轮转矩 1 T 1 6 1 1055 9 nPT 9 55587 55 147106 2 4 6 10 载荷系数 K KKKK VA 使用系数 查表 A K 动载荷系数 V K 由推荐值 1 05 1 4 1 2 Vt K 齿向载荷分布系数 K 由推荐值 1 0 1 2 1 1 K 河南理工大学成人高等教育毕业设计 论文 第三章 总体方案的确 定 23 则载荷系数的初值 K 1 12 11 k 材料弹性系数 E Z 查表 6 4 2 N mm 8 189 E Z 节点影响系数 H Z 故 3 2 26 2 1 1572 5 2 8 189 35 3 135 3 50 0 104 232 1 2 135 3 50 0 1 d 121 63mm 1 d 齿轮模数m m mm1 620 122 11 zd 按表 6 6 圆整 7mmm 小轮大端分度圆直径 1 d 207 11 mzd 140mm 1 d 小轮平均分度直径 1m d 135 3 50 0 1 140 1 1 22 1 11 u dd dm m mm122 1 m d 圆周速度 m 60000 58712260000 1 mm d 3 7497 m m s 齿宽 b 1mdmd b mm6112250 0 圆整 62bmm 齿根弯曲疲劳强度校核计算 由式 6 21 FSaFa dm F YY u mbd KT 2 2 1 1 1 1 2 河南理工大学成人高等教育毕业设计 论文 第三章 总体方案的确 定 24 当量齿数 Z 16 19 1 20cos 2 111 u u ZZ 18 6435 3 16 19 22 22 UZZ 齿行系数 查表 6 5 小轮 2 84 Fa Y 1Fa Y 1Fa Y 大轮 2 26 2Fa Y 2Fa Y 应力修正系数 查表得 Sa Y 小轮 1 54 1Sa Y 1Sa Y 大轮 1 74 2Sa Y 2Sa Y 故 54 184 2 135 3 50 0 1 714020 104 232 12 2 2 6 1 F 1257 1F 2 N mm 74 1 26 2 135 3 59 0 1 714020 104 235 1 2 2 2 6 2 F 1130 2F 2 N mm 齿轮其他主要尺寸计算 大端分度圆直径 2 d677 22 mzd mm469 2 d 分度圆锥角 17 1 arctan u 切向变位系数 t 12tt 径向变位系数x 小齿轮 当 0 42 时 1 2 11 cos cos 1469 0 13 u Z 大齿轮 12 河南理工大学成人高等教育毕业设计 论文 第三章 总体方案的确 定 25 齿顶高 a h 7mha 1 齿根高 f h 4 872 12 1 1 mhf 齿高h 75 15725 225 2 mh 齿根圆直径 f d 5 1227 5 220 5 2 mzd f 大端分度圆齿厚S 小齿轮 m 1 S 11tan 2 2 t xx 42 0 20tan42 0 2 2 7 15 82 大齿轮 6 16 12 SmS 锥距R 2 4691402 222 2 2 1 ddR R 244 7mm 小轮大端顶圆直径 958 0 72140cos2 111 mdda 154 6mm 1a d 大轮大端顶圆直径 286 0 72469cos2 222 mdda mm473 2 a d 直齿圆柱齿轮 选择齿轮材料 确定许用应力 由齿轮传动手册两个齿轮都选用 18CrTi 渗碳淬火 许用接触应力 H N H H H Z S min lim 接触疲劳极限 limH 1572N mm2 1limH 1572N mm 2limH 河南理工大学成人高等教育毕业设计 论文 第三章 总体方案的确 定 26 接触强度寿命系数 Z 应力循环次数 N 由式 6 7 N1 1036020 1 1 1756060 1 h jLn 8 10564 7 N2 N1 i 88 10382 2 1755 3 10564 7 查得 1N Z 2N Z 1 1N Z 1 05 2N Z 接触强度最小安全系数 minH S 1 minH S 则 1 11572 1 H 1572N mm2 1H 1 05 1 1572 2 H 1650 6N mm2 2H 许用弯曲应力 由式 F F XN F F YY S min lim 弯曲疲劳极限 limF 2 1lim N mm1100 F 2 2lim N mm1100 F 弯曲强度度寿命系数 N Y YN1 YN2 1 弯曲强度尺寸系数 X Y YX 1 弯曲强度最小安全系数 1 4 minF S minF S 则 2 1 N mm 7 7854 1 111100 F 2 2 N mm 7 7854 1 111100 F 确定齿轮传动精度等级 采用直齿圆柱齿轮传动按 0 013 0 22 t 估取圆周速度3 参考表 6 7 表 6 8 选取 3 111 npn t m s 公差组 8 级 小轮分度圆直径 1 d 3 1 2 1 12 u uKTZZZ d dH HE 齿宽系数 按齿轮相对轴承为非对称布置 d 0 8 d 河南理工大学成人高等教育毕业设计 论文 第三章 总体方案的确 定 27 小轮齿数 在推荐值 20 40 中选 1 Z 25 1 Z 大轮齿数 2 Z 2 Z25757 2 1 Z 70 2 Z 齿数比 u25 70 12 ZZu 8 2 u 传动比误差 0 误差在范围内uu 3 合适 小轮转距 9 55 1 T 1 T 6 10 1 nP 9 55 4 55 02 128106 2 2 1 T 7 10 载荷系数K KKKK VA 使用系数 A K 1 A K 动载荷系数 V K 由推荐值 1 05 1 4 1 2 Vt K 齿向载荷分布系数 K 由推荐值 1 0 1 2 1 1 K 则载荷系数的初值K 1 12 11 k K 1 32 材料弹性系数 E Z 2 8 189mmNZE 节点影响系数 H Z 2 5 H Z 重合度系数 由推荐值 0 85 0 92 Z 0 87