横轴式掘进机转运机构方案设计及其技术设计

中文题目横轴式掘进机转运机构方案设计及其技术设计外文题目THESCHEMEDESIGNOFHORIZONTALSHAFTTYPEMACHINETRANSFERMECHANISMANDITSTECHNICALDESIGN毕业设计（论文）共73页（其中外文文献及译文10页）图纸共4张完成日期2015年6月答辩日期2015年6月摘要刮板输送机是目前长壁采煤工作面唯一的运输设备。虽然其类型和组成部件的形式多种多样，但基本组成与工作原理相同。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。本设计要求为横轴式掘进机的掘进机的转运机构的设计，主要对转运机构的结构方案设计，参数确定，动力元件的选择，链轮的设计计算，链轮轴的设计计算刮板链及刮板的设计计算等进行设计计算。关键词刮板输送机；链轮；链轮轴；刮板链；刮板。ABSTRACTSCRAPERCONVEYORISTHELONGWALLCOALMININGFACETHEONLYTRANSPORTATIONEQUIPMENTALTHOUGHTHETYPEANDCOMPOSITIONOFCOMPONENTSINAVARIETYOFFORMS,BUTTHEBASICCOMPOSITIONANDWORKINGPRINCIPLEOFTHESAMETHEGENERALFUNCTIONOFSCRAPERCONVEYORAT25THEFOLLOWINGCONDITIONSOFUSESCRAPERCONVEYORINUSETOTENSION,PRESSURE,BENDING,IMPACTFRICTIONANDCORROSIONANDSOONTHEMANYKINDSOFFUNCTION,THEREFORE,MUSTHAVEENOUGHSTRENGTH,STIFFNESSANDWEARRESISTANCEANDCORROSIONRESISTANCEBECAUSEITISTHEMODEOFTRANSPORTATIONOFMATERIALSANDSCRAPERCHAININTHESLIDEGROOVE,SORUNNINGRESISTANCEANDWEARAREVERYBIGINCOALMININGWORKINGFACECOAL,HOWEVER,THEREISNOBETTERMECHANICALALTERNATIVES,ONLYFROMTHESTRUCTURE,INTENSITY,ANDCONTINUOUSRESEARCHONMANUFACTURINGPROCESS,MAKEITMOREPERFECTANDDURABLETHEDESIGNREQUIREMENTSFORTRANSPORTOFHORIZONTALSHAFTTYPEMACHINEMACHINEORGANIZATIONDESIGN,MAINSTRUCTUREDESIGNOFTRANSPORTMECHANISM,PARAMETERS,THECHOICEOFPOWERCOMPONENTS,SPROCKETDESIGNCALCULATION,DESIGNANDCALCULATIONOFTHESCRAPERCHAINSPROCKETWHEELSHAFTANDTHEDESIGNANDCALCULATIONOFTHESCRAPERETCDESIGNCALCULATIONKEYWORDSSCRAPERCONVEYORSPROCKETSPROCKETSHAFTSCRAPERCHAINSCRAPER目录1概述111掘进机发展现状1111纵轴式2112横轴式3113悬臂不可伸缩式4114悬臂可伸缩式412刮板输送机发展现状4121技术现状4122刮板输送机的发展趋势52主要部件的结构和设计要求721链轮822中部槽及附属部件923刮板链1224紧链装置1625设计任务及原始数据193总体方案的确定2131刮板输送机运输能力计算21311工作面刮板输送机的输送生产能力计算21312溜槽上物料段面积计算22313刮板输送机上的物料断面面积的计算2332刮板输送机运行阻力的计算23321每米长度上货载质量23322运行阻力2333刮板输送机链条张力和牵引力的计算及强度计算25331计算各特殊点张力25332刮板输送机两端链轮总牵引力26333圆环链的选择计算26334刮板链强度运算2734液压马达的选择28341刮板输送机满载运行时电机功率P的计算28342单向割煤采煤工作面刮板输送机电机功率的计算28S343液压马达的选定2935链条预张力和紧链力的计算30351链条预张力30352链条紧链力304传动部件及其零件的设计3241圆环链链环的结构和规格3242圆环链接链环的结构型式3343圆环链的性能指标35431圆环链的损坏形式35432圆环链的强度指标3644圆环链链轮的齿形参数和几何计算37441圆环链链轮的齿形参数37442链轮的几何尺寸计算3945刮板42451结构形式的确定43452外形尺寸的确定43453刮板的间距4446链轮轴的设计计算45461轴的结构设计45462链轮轴强度校核465经济技术分析486总结与体会49致谢50参考文献51附录A53附录B55附录C601概述21世纪的世界能源格局，煤炭依然在传统能源中占有主导地位，约为273。我国作为世界上最大的生产、消费国家，为了保障我国国民经济发展的需求，煤炭在一次能源的比重上，在2000年占70左右，在2010年占60左右，在2015占50左右。由此可见，在近期的发展中，煤炭仍将是世界各国的主要能源之一。在这种局势下我国煤炭工业依然要维持着巨大的生产规模。煤炭工业的根本出路在于信息化、机械化、自动化。因此，服务于煤炭生产的煤矿机械行业，面临着严峻的挑战，是推进我国煤炭工业发展现代化和技术进步的关键产业。11掘进机发展现状从20世纪40年代开始至今，悬臂式巷道掘进机已经拥有长达70多年的发展过程，而我国悬臂式掘进机的研制和应用真正开始是在20世纪70年代，比世界其它的先进国家大约晚1520年。但是，通过多年对该行业的技术攻关，尤其是近年来国家对煤炭行业的重视程度大大增加，在国家的大力支持下，使得我国悬臂式掘进机得到快速的发展。目前我国悬臂式掘进机的机型已从轻型发展到中、重型，截割对象也已经从煤层拓展到岩石的截割，截割功率和机重都大大增加，掘进能力也得到大幅度的提升。我国掘进机的发展过程主要经历了国外引进、分析学习和自主研制3个阶段。20世纪90年代以来是我国掘进机的自主研发阶段,这一过程中我国中型掘进机的生产制造技术已经达到一定的成熟，能够独立生产设计截割硬度80MPA，机重60T左右，截割功率160220KW的重型掘进机，并且已经具备了根据矿井的实际条件实现针对化设计的能力。与国外的先进水平相比，国内掘进机还是存在一定的差距，尤其是重型掘进机方面跟国外的差距较为严重。现代的掘进机，按照工作机构的不同可以分为摆动式、悬臂式、钻削式三种。而巷道掘进机主要就是有悬臂结构的部分断面掘进机。其主要组成由截割部、装载部、刮板输送机、机架、行走部、液压系统和喷雾冷却系统等组成，如图11所示。各机构分别完成巷道掘进的主要工作，即破碎煤岩、装载并转运至运输设备上、随巷道掘进向前推移整套掘进设备等。在掘进机的各个机构中，截割机构对整个掘进机的性能影响最大，并且用以区别各种机型。常见的截割机构有纵轴式和横轴式。图11掘进机的典型结构1截割悬臂；2回转台；3装载铲板；4转载机；5履带行走机机；6电控箱；7中间输送机；8液压装置111纵轴式纵轴式掘进机的截割机构特点是截割头的轴线和悬臂的轴线相重合，如图12所示。图12纵轴式截割机构1截割头；2截割悬臂它的特点是传动方式较为简单，截割头的钻逆较为容易，掘进巷道断面不受限制，可以用来开柱窝、挖水沟等，并且操作简单。但其排除废物能力较为困难，截割头受力情况不合理，当整机的重量较轻时，工作过程中产生振动较为严重。其截割头形状多为柱体和锥体，截齿形状多为径向安装的扁截齿，主要是截割岩体。而用来截割煤体的滚筒和截割头则安装镐形截齿。112横轴式横轴式截割机构的轴线与悬臂的轴线相互垂直，如图13所示。图13横轴式截割机构1截割头；2截割悬臂其特点是主要是对岩层表面的截割，对煤岩体表层的压张效应充分利用，截割阻力小，排屑也很方便，截割时产生的反力可被机体的自重平衡，机器工作时产生的振动较小，稳定性很好，但是在操作不是很方便，截割断面的形状也受到了一定的限制。截割头的形状大多为双半球体，一般采用切向安装的镐形截齿，可用来截割煤体或半煤岩体。按截割悬臂是否可伸缩又分为悬臂不可伸缩式和悬臂可伸缩式。113悬臂不可伸缩式截割悬臂是一长度固定的刚性结构。截割头在工作时是利用行走机构给的推力钻入煤壁。该种结构的特点1）截割机构的结构简单。2）截割头钻煤岩壁的阻力较大，履带易打滑加剧磨损，且要频繁开动履带。3）不能利用截割头挖水沟和开柱窝。114悬臂可伸缩式工作时，悬臂的长度可以改变。开始工作时，截割头借助工作臂的伸缩钻入煤岩，不需要开动履带行走机构。其特点为1）减少履带行走机构的升动次数，延长了行走机构的使用寿命；2）对掘进巷道的形状没有限制，可利用截割头开水沟和挖柱窝；3）便于检查引更换截齿，也可以及时支护巷道；4）截割硬度较大的煤岩时，掘进机（尤其是轻型掘进机）振动比较历害。可见，悬臂可伸缩式的掘进机具有较多的优点，因而获得了较多的应用。12刮板输送机发展现状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。121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4800KW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3700KW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。122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，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。刮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MT151991,1993年制定并发布了刮板输送机通用技术条件（MT1051993）。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。2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，如图21所示。下面分述其结构和技术要求。图21可弯曲刮板输送机1机头部；2机头支撑推移装置；3机头过渡槽；4挡刮板链；5铲煤板；6中部槽；7调节槽；8机尾过渡槽；9机尾因为本设计所设计的刮板输送机为掘进机上所使用，因此本刮板输送机只包含链轮，中部槽及附属部件，刮板链和紧链装置。21链轮链轮是一个组件，由链轮、连接筒组成。而链轮是传力部件，而且也是易损部件，在运转中除受到静载荷外，还有收到脉冲与冲击载荷。如图22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。安装时必须要保证这两个链轮的齿轮在相同相位角上。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22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/Z880）计算详见附录A。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（MT/Z980）规定了各项技术要求。为保证链轮术条件的质量，刮板输送机通用技（MT1501993）中规定轻型式刮板输术条件送机的链轮寿命部低于以一年，中、重型式刮板输送机的链轮寿命部低于一年半。22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（MT10285）。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。除了用于轻型刮板输送机的中单链采用冷压槽帮钢外，其它都用热扎槽帮钢制成。中部槽的断面形状三种形式如图23所示。图23中部槽的三种断面形状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煤量列于表21中。表21中部槽过煤量槽宽/MM280320420520620630730830764轻型6812203040中型60重型120180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。图24中部槽及其附件的连接1电缆槽；2挡煤板；3无缝牵引齿条；4导向装置；5千斤顶连接孔；6定位架；7中部槽；8采煤机导轨；9铲煤板23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/T127181991）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1040，1450，1864，2286，2486，2692，30108。圆环链按强度划分为B、C、D三个等级，各级的基础机械性能要求见表22。表22机械性能要求项目强度等级BCD最小破断拉力/2MN6308001000破断最小伸长度/121212试验应力/2500640800试验负荷下最大总伸长度/141619试验应力与最小破断应力之比/808080GB/T127181991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。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。图25,26,27分别为中单链、中双链、边双链三种刮板链的结构。图25中单链式刮板链1接链器；2开口销；3刮板；4U形螺栓；5自锁螺母；6圆环链图26中双链式刮板链1卡链横梁；2刮板；3螺栓；4螺母；5圆环链；6接链环图27边双链式刮板链1圆环链；2连接环；3刮板；4、5、6螺栓、螺母、弹簧垫圈24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。紧链常用的方法是链轮反转式，其原理如图28所示，紧链时先把刮板链一端固定在机头架上，另一端绕经机头链轮，反向点动电动机，待链条拉紧时立即用紧链器闸住链轮，拆除多余的链条，再接好刮板链。刮板链的张紧程度，以运转时机头下方下垂两个链环为宜。图28链轮反转紧链示意图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29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如图210所示，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29摩擦轮紧链器图210闸盘紧链器1减速器一轴；2夹钳式制动装置；3闸盘；4液力耦合器；5连接罩；6弹性联轴器第二种紧链方式使用的液压马达，安在联接筒上，减速箱一轴上装紧链齿轮。如图211所示。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。图211液压马达紧链装置1液压马达；2齿轮箱；3液控机械闭锁装置；4惰轮；5联接阀6减速器输入轴；7紧链齿轮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1）棘轮紧链器和摩擦紧链器结构简单，使用方便，单它们不能显示出链子张力的大小。2）其余三种都能显示和准确控制链子的张紧力。3）液压马达紧链装置的操作简单，安全性高。4）液压缸紧链器使用虽不方便，但它可以移到任何部位使用。25设计任务及原始数据横轴式掘进机转运机构方案设计及其技术设计毕业设计依据或原始条件、参数可截割硬度70MPA适用巷道断面20M2；机身高度185M；卧底深度250MM；龙门高度400MM；爬坡能力15；最小转弯半径7M；理论装运能力15。H/M33总体方案的确定31刮板输送机运输能力计算311工作面刮板输送机的输送生产能力计算刮板输送机的输送能力，是指输送机每小时运送货载的质量。它取决于输送机每米长度上的货载的质量和链速。即36QSQ36AS式中刮板输送机的运输能力，T/H；QSQ每米长度货载质量，KG/M；A中部槽物料运行时的断面积，；2M物料的散碎密度，KG/,对于煤；33/1083MKG刮板链速，M/S；由于刮板链占据一定空间和运输角度的影响，货载实际断面积比A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AQS63式中装满系数，水平及向下运输时，091；倾斜向上运输时0609（倾角15，06）。90312溜槽上物料段面积计算图31溜槽中货载最大断面积溜槽上物料段面积A4DHBC21HB212E0321式中单侧挡板溜槽上物料端面各部分的面积，；21、2M导向管断面面积，；3A2MB溜槽宽度；M；溜槽槽口高度，M；0H流槽槽口宽度，M；B刮板输送机工作时挡煤净高，M；1物料的动堆积角，取25；MB3502TAN0852640TANH121溜槽上框架宽度，M；溜槽距挡板的距离，M；2D导向管直径，M；转载系数。ECA056008709（064020085）0350158（）214071322M/601586036HTAQS313刮板输送机上的物料断面面积的计算当给定工作面刮板输送机的运输能力，验算溜槽最大物料断面面积A（）32013605AEQM所设计的刮板输送机中部槽尺寸满足生产能力需求。32刮板输送机运行阻力的计算运行阻力包括直线段运行阻力和曲线段运行阻力。321每米长度上货载质量MKGQQ/59431623S322运行阻力直线段运行阻力是指货载及刮板链在溜槽中运行时的阻力（摩擦阻力），以及倾斜运输时货载与刮板链的自重沿斜面的分力。运行阻力有重段阻力和ZHW空段阻力，即KWSINCOS11LQGLQGZHI1K式中重段阻力，N；ZHW空段阻力，N；KWG重力加速度，98M/2SQ每米长度货载质量，KG/M；刮板连每米质量，188KG/M；1QL输送机铺设长度，56M；输送机铺设倾角,15；货载及刮板链在溜槽内的阻力系数，见表32；1，对于重段，向上运行取“”，向下运行取“”；对于空段，符号与重段相反。表32煤及刮板链在溜槽中移动的阻力系数类型阻力系数1单链04060304双链06080304N16915SIN618945COS1654081548INCOS11LQGLQGWZH13215SINCO4058SINCOGQK总阻力是指直线段和曲线段运行阻力之和，其值为KZHFW10式中刮板输送机运行时的总阻力，N；0W附加阻力系数，11，输送机不弯曲时1。FFFN2061369110KZHF总阻力即为主动链轮的牵引力。33刮板输送机链条张力和牵引力的计算及强度计算331计算各特殊点张力因为本刮板输送机由一台NHM117001液压马达驱动，运输方式如图31所示。当传动装置一端布置时，且重端阻力0,时，按逐点计算法分析计算ZHW得出1点张力最小，即。MIN1F最小张力点的张力一般取302INNF6MI1WFNZHAK9721602643012最大张力点N6MAX式中最大张力点的张力，N；最小张力点的张力，N；MINFN链条数。图31各点张力计算图332刮板输送机两端链轮总牵引力刮板输送机两端链轮总牵引力WW12其中1）（3434F05F2）（121式中W刮板输送机两端链轮总牵引力，KN；头部链轮的牵引力，KN；1WW尾部链轮的牵引力，KN。2266229722005（266229722）187172（N161326000005（61326000）7386（N）2W1871727386194558（N）333圆环链的选择计算圆环链在工作时受拉伸和弯曲，环内应力状况复杂，理论计算较困难。因此，圆环链通常按最大牵引力选择，即MAXF单链牵引时MAXSDFKN双链牵引时2AXDSN式中圆环链的最小破断负荷，N；DS双链牵引时的不均匀系数，一般取；085安全系数，采煤机用的圆环链，可取；刮板输NK32KN送机用的圆环链，取。543NMAXDSFN则KN81962选择圆环链为B级。418334刮板链强度运算MAXFNKP式中K刮板链抗拉安全系数；N链条数，单链N1，双链N2；链条间负荷分配不均匀系数，单链1，双链085；一条刮板链的破断力，410000N。PF2462641085MAXFNKP所以刮板链强度足够。34液压马达的选择341刮板输送机满载运行时电机功率P的计算刮板输送机满载运行时，电机功率PKW式中K刮板输送机电机功率备用系数；F刮板输送机链轮总牵引力，KN；刮板输送机传动效率。P）（K78348014591342单向割煤采煤工作面刮板输送机电机功率的计算SP采煤机下放时，刮板输送机空载运行（Q0）的电机最小功率MIN）（KW10COS2MINLGQPFKWF078850110COS3246921IN单向割煤工作面采煤机割煤时，刮板输送机最大功率为MAXP）（K10MAXPW473285260AX刮板输送机电机的等效功率DP）（K602MINIAX2MDKWPPD320784276022MINIAX2M式中刮板输送机空载运行时电机最小功率；MINP刮板输送机空载运行时电机最大功率。AX考虑20的备用功率，电动机的设备功率为KWPPD7623012150343液压马达的选定液压马达的转矩和转速，根据公式TMNNP10953式中T液压马达的转矩，；P电机功率，KW；N液压马达的转速，R/MIN。可初步选定转矩为2667，转速为0400R/MIN的NHM11700I型曲MN轴连杆径向柱塞液压马达，其主要技术参数为型号NHM11700I排量682ML1R额定压力25MPA最高压力32MPA额定转矩2667MN单位理论转矩1141MPA转速范围4400R/MIN质量94KG35链条预张力和紧链力的计算351链条预张力由定义可知，链条预张力引起链条的弹性伸长量应等于链条在额定负YL载下的弹性伸长量，即。由胡克定律和上述张力代入该等式，可LY得KN）4321F4T式中T链条预张力，KN。（KN）192097660413352链条紧链力链条紧链力（KN）K1FWT式中T刮板输送机链条预张力，KN；紧链时低链移动阻力，KN；KW接连时链条松弛量（0506T）需要的附加牵引力，KN；按下F式计算（KN）3014PFLEA式中E刮板链条的弹性模量，取E206109（N/）；2M链条横断面积，；0A2MP圆环链链条的节距；L刮板输送机设计长度，M。（）42201095408134D2M（KN）836596F1211901323084324（KN）1T4传动部件及其零件的设计此次设计的刮板输送机最为重要的部件为刮板链传动部件，整台机器运行的质量直接取决于其传动部，为此特别把次部分及其零件详细设计以下目前,采煤机、刨煤机、刮板输送机、转载机、板式输送机、仓式列车及弯曲胶带输送机等许多矿山机械广泛采用圆环链牵引或传动。实践证明，这种传动或牵引方式结构简单、紧凑，工作可靠，牵引力大，寿命长，可弯曲，能充分适应矿山机械的特殊技术及安全要求和恶劣的工作条件。因此，本次设计的刮板输送机采用圆环链传动。41圆环链链环的结构和规格圆环链链段的结构如图41所示。链环的结构尺寸用棒料直径D、节距T和外宽B表示，圆环链的规格标记为DXT。每一链段由N个链环组成，链段长度为L0随着技术的发展，链段长度将逐步增加。矿用高度圆环链的规格和尺寸见部标MT3680中的规格。圆环链的链段长度及其公差为一般常用值，其链段长度及公差按下式确定105LNT式中T链环的节距，MMN链段的链环数。图41圆环链42圆环链接链环的结构型式为便于使用，圆环链应按不同的链段长度进行制造，各链段之间可用链环进行连接。制造接链环的常用材料有、35CRMNSIA20VB3CRMNTI及等，进行调质处理，硬度为HB320350。为提高接链环的强度40CRMO5N和耐磨性，加工后应进行等温淬火处理，硬度达HRC4250。接链环的结构型式有以下几种A凸缘式接链环如图图42所示，凸缘式接链环由两个半链环1、一个卡块2及一个弹性圆柱销3组成。半链环的结构如图43所示，右上方为一凸缘，左下方有一凸缘槽。安装时将两个半链环的凸缘和凸缘槽相嵌合，并从侧面嵌入卡块2，再从顶部装入弹性圆柱销3，便组成凸缘式接链环。整个接链环靠弹性圆柱销在销孔内的弹性变形实现自动锁紧。这种接链环的特点是破断拉力大、连接可靠，但制造较困难，主要用于采煤机、刨煤机和仓式列车中联结圆环链。图42凸缘式接链环图43凸缘式接链环1半链环；2卡块；3弹性圆柱销B开口式接链环如图44所示，开口式接链环由开口链环1、卡块2及两个弹性圆柱销3组成。开口链环1和卡块2的两端分别做有互相嵌合的头和槽。整个接链环靠弹性圆柱销在销孔内的弹性变形实现自动锁紧。这种接链环的破断拉力也很大，但制造困难，通常在刨煤机和输送机上使用。图44开口式接链环1开口链环；2卡块；3弹性圆拄销C铰链式接连环如图45所示，铰链式接连环由两端做有耳子的两个半链环1、销轴2、套筒3及钢丝4组成。整个接链环用钢丝4锁紧，靠销轴2、传递载荷。这种接链环的结构简单、工作可靠、制造方便、寿命长，在采煤机中应用较广。图45铰链式接连环1链环；2销轴；3套筒；4钢丝D双边链用接连环图46所示为用于可弯曲刮板输送机的双边链结构，两条圆环链1和刮板2用接连环3、螺栓4、螺母5及弹簧垫圈6相连接，被连接的圆环链规格为。接链环的结构和尺寸如图47所示。这种双链牵引用接链环的特点是1864牵引力大、工作可靠、装拆方便，在刮板输送机中应用广泛。图46双边链用接连环图47接链环的结构和尺寸1圆环链；2刮板；3接连环；4螺栓；5螺母；6弹簧垫圈接链环在工作时承受的负荷按大小和性质同被连接的圆环链是一样的。因此，为保证接链环使用可靠，新制的接链环同样需抽样进行拉伸试验，其破断力应不小于同规格圆环链的最小破断负荷，伸长率也不得超过规定值。综合比较以上形式的接连环，选用边双链用接链环。43圆环链的性能指标431圆环链的损坏形式矿用高强度圆环链的损坏形式主要有A静力断裂当链环承受的载荷超过静力破断负荷时，如启动状态或遇到严重刮卡，圆环链将产生断裂。为避免这种断裂，圆环链的最小破断负荷不得低于规定值。B疲劳断裂当链环受正常变负荷反复作用时，尽管实际应力远小于链环的破断应力，但如变应力的循环次数超过一定数值，链环仍可能产生断裂称为疲劳断裂。为避免过早地发生疲劳断裂，要求圆环链在变应力50250MPA的反复作用下能安全承受一定的循环次数（）。445107C冲击断裂冲击断裂分一次冲击断裂和多次冲击断裂两种。前者是由于链环材料脆性高、韧性低和冲击负荷大所造成的；后者介于疲劳断裂和一次冲击断裂之间，与链轮疲劳强度和冲击韧性的大小有关。为避免发生这种断裂，圆环链应具有足够的韧性、塑性和使用寿命。D不合格链环的断裂当链环未经充分预拉时，很难发现热处理及焊接缺陷。若把这种链环接入链条用来牵引负荷，一旦启动或遇到卡链很可能发生断裂。这种未经充分预拉的链环的断裂，称为不合格链环的断裂。为避免这种损坏，新制链条必须经预拉处理，预拉负荷约为破断负荷的8085。E伸长失效链条受载后将产生一定的弹性和塑性伸长。在额定极限负荷作用下，当链段的伸长量超过一定限度时，链条与链轮因不能正确啮合而无法正常工作。圆环链的这种失效形式称为伸长失效。432圆环链的强度指标矿用高强度圆环链多采用合金钢制造，调质处理。常用的材料20MNVK和20CRTI，拉伸强度限。为提高链条的强度和韧性，圆环链及其棒MPA10B料应进行热处理。圆环链制造的工艺程序分为下料、编链、整形、焊接及热处理等。为保证圆环链的制造质量，原棒料应有较好的冷弯性和焊接性，即冷弯时不容许出现局部收缩现象，焊接处不应有影响使用质量的夹渣和烧伤。当棒料直径较大时（），一般采用热弯。热弯效果比冷弯好，但弯曲表面同样不容许24DM产生任何裂纹或伤痕。为提高圆环链工作的可靠性和使用寿命，新制的圆环链需进行额定极限负荷实验、静拉伸破断试验、额定变负荷寿命试验及弯曲挠度试验等，以保证圆环链达到预定的强度指标要求。圆环链的的静力拉伸破断试验主要测定破断负荷和破断伸长率两项指标，反映圆环链抵抗静拉伸破断和冲击断裂的能力。额定极限静负荷试验主要测定圆环链受额定极限负荷作用时的试验应力和拉伸率，反映链段正常运转时的工作负荷，而接近于链段因启动或刮卡而超载时的最大负荷。显然，额定极限负荷代表使用负荷的极限值。因而，为充分利用链环的强度，理论上按链段的屈服限确定额定极限负荷，实际上通常取破断负荷的80作为额定极限负荷。额定变负荷寿命试验主要测定圆环链受变应力作用时发生疲劳破断前的试验应力循环次数。根据试验机的要求，额定变应力的最小值为50MPA，最大值为250MPA。圆环链发生疲劳破断前的试验应力允许循环次数（57）次。410试验指出，圆环链的疲劳强度主要取决于变应力幅度的大小。此外，链环破断负荷与破断伸长率的乘积（即链环抵抗冲击的能力）、棒料屈服限的大小，链环表面缺陷或焊接缺陷，棒料及其焊缝的晶粒粗细等，对链段的疲劳强度也有重要的影响。对圆环链的弯曲变形试验要求是，当链环的弯曲变形达到额定值时，试体不允许断裂或出现裂纹及其它缺陷，而且作用于链环上的弯曲负荷不得小于链环最小破断负荷的50。44圆环链链轮的齿形参数和几何计算441圆环链链轮的齿形参数圆环链与链轮属于一种具有多边形挠性作用的非共轭啮合齿轮传动。因此，圆环链与链轮要实现良好地啮合，合理选择链轮的齿廓曲线和正确设计链轮的齿形是链轮设计的关键问题之一。如图48所示，当圆环链与链轮啮合时，在链轮的每一齿距上都有两个链环链环1平卧于两齿间的链窝里，称为平环；链环2立卡在齿宽中部的窄槽内，称为立环。链轮上链窝的形状与平环外行基本一致，但为满足链环节距伸长的需要，链窝长度A应比链环长，即。此外，为减少立环的啮ADT合阻力，链轮齿宽中部的立槽宽度也应比链环棒料直径稍大些。L图48圆环链链轮的齿形结构和尺寸对于矿用高强度圆环链的链轮，其齿廓曲线和齿形参数的选择需满足以下要求A保证圆环链能顺利地进入和退出啮合；B保证链轮齿有较高地传递转矩的能