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输送 设计 cad

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刮板输送机设计

摘要：本次课题设计的题目是“刮板输送机的设计”。采用二维CAD软件—Auto CAD 进行结构设计。

本次的设计具体内容主要包括：刮板输送机传动总体设计；主要传动机构设计；主要零、部件设计；完成主要零件的工艺设计；设计一套主要件的工艺装备；撰写开题报告；撰写毕业设计说明书；翻译外文资料等。

对于即将毕业的学生来说，本次设计的最大成果就是：综合运用机械设计、机械制图、机械制造基础、金属材料与热处理、公差与技术测量、理论力学、材料力学、机械原理、计算机应用基础以及工艺、夹具等基础理论、工程技术和生产实践知识。掌握机械设计的一般程序、方法、设计规律、技术措施，并与生产实习相结合，培养分析和解决一般工程实际问题的能力，具备了机械传动装置、简单机械的设计和制造的能力。

关键词：刮板输送机；传动装置；设计；制造

内容简介：

毕业设计（论文）开题报告 题目 刮板输送机设计 2 一、 选题的依据及意义 : 煤炭作为我国主要战略性能源，在一次能源生产和消费构成中一直占 70%以上。尽管这一现实在一定程度上反映了我国能源结构上的不合理性，考虑环境污染和能源安全，我国能源政策会作出一定调整，但在可遇见的时期内，煤炭作为支撑我国经济发展的战略性第一能源的地位不会改变。由此可见，煤炭产业以及煤炭产业经济的良性发展对于我国的国民经济发展的重要意义。 我国煤矿采掘 机械化自 20 世纪 50 年代开始发展。 1974 年引进发展综合机械化采煤和装备。 1990 年统配煤矿的综合机械化程度只有 t/a，其中高产的百万吨工作面只有 30 余个。按全国煤炭总产量计算，全国采煤机械化程度和综合机械化程度大体只有统配的一半，所占比重很低。中国煤炭开发战略研究表明：今后随着国家经济实力、技术装备、人员素质的提高，机械化水平必将逐步提高。技术发展的整体趋向是国有重点煤矿跟踪世界发达国家，地方国有煤矿跟踪国有重点煤矿，乡镇煤矿跟踪地方国有煤矿，形成以现代化技术 为先导的多层次技术结构。 综采技术是长壁采煤系统、支护、采煤、装载、运输及整体推进等作业全部机械化的生产技术，在近半个世纪的发展历程中，它创造和保持了多项世界记录，是当今世界最先进的开采技术，近几年在新技术革命影响的牵动下，正发生着变革性的进步。目前全自动化无人采煤工作面的综采技术，是美、德等国科研工作的重要内容。综采设备是综采技术的核心部分，工作面刮板输送机是关键的综合设备之一。为迅速赶上世界综采工作面刮板输送机的现状，探讨其发展趋势，对促进工作面刮板输送机极其他综采设备的发展，有非常重要的意义。 综采刮 板输送机是综采工作面的主要配套设备之一。建设一批高产、高效的现代化矿区国产重型刮板输送机在我国综合机械化采煤技术中起主导作用，在我国煤炭开发战略中的地位日益重要，从保证国民经济发展对煤炭的需求以及发展煤炭主产地区域经济和促进社会稳定等角度出发，对我国煤炭产业经济的发展无疑具有重要的战略和现实意义。 3 二、 国内外研究概况及发展趋势（含文献综述）： 刮板输送机是一种重要的矿山运输机械， 不但担负着运煤的作用，还是采煤机的运行轨道以及液压支架的推移支 点。 在设备使用过程中还要悬挂工作面设备的电缆、水管等 。 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。 (1)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 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。 (2)国外刮板输送机的发展现状 自世界上第一台刮板输送机诞生以来， 经过半个多世纪的不断研究、试验、改进刮板 输 送机已成为煤矿运 输 、特别是长壁工作面运输不可取代的 输 送设备。 近年来 ， 以美国、澳大利亚等发达采煤国家为代表的集约化高产高效矿井的迅速发展， 带动了综采装备向机电一体化高端技术开拓，构建了生产能力大、自动化程度高、安全可盘 、 工作面单产和工效成倍提高的新一代高产高效综采工作面设备，实现和推动了一矿一井一面的高度 集约 化生产。 随着集约化高产高效长壁工作面综采装备技术不断向高端发展，为满足生产能力大、自动化程度高、安全可 靠 的生产要求， 国外几家有名的刮板输送机公司不仅注重提高 关键 元部件材质强度以提高其使用寿命，还非常注重刮板输送机软启动、过载保护以及带可伸缩机尾的链条自动张紧等装置的 开发，提高刮板输送机机电一体化控制水平。 现在各种 输 送机机型所采用的软启动和过载保护形式已有限矩形液力 耦 合器、 控传动装里、调速型液力藕合器、文流电机变频调速等，国外公司所研制的液压马达紧链和可伸缩机尾调整链条松紧度的紧链系统 ， 既能保证超重型工作面刮板输送机紧链作业安全、可靠和便于控制，又能根 4 据负载状况随时调节刮板链的松紧，保证了刮板链始终处于最佳运行状态， 避免 了因链条过松而造成的悬链和跳链事故。 (3)国内刮板输送机的发展现状 我国煤矿长壁综采机械化始于 20 世纪 70 年代末，随着不断推广和发展，已经具有一定研究 开 发、生产制造 输 送机的能力，并成功地开发研制出多系列适应我国国情的综采和综放工作面输送设备，基本满足国内市场的需求。现在我国中、小功率刮板输送机已具备成型技术 ， 并有成熟的制造能力，运输 量 小于 1500t/h、装机功率小于800中型和重型 输 送设备方面与国外的产品水平基本相当。近些年来通过对引进设备的消化、吸收和国产化举措，我国也研制开发了诸如 槽宽 机功率2输能力 2500t 的大功率刮板 输 送机，并已在一些大型矿井投人使用。 其中，各种规格 的交叉侧卸式机头、材质强度达 70 的铸造槽帮及中板以及超重型工作面刮板输送机所必需的一些结构部件也得到推广和应用。 (4)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 达 300 米。 (3)大直径圆环链。为了增加刮板链的强度，已制出 38*137圆环链，其破断强度达 1820 (4)大中部槽，边双链中部槽高度为 268单链和中双链中部槽高度为 255宽达 9301030板厚度达 30间联结强度达 3000 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 、 等刮板输送机，即属于第一阶段的产品类型； 和 可弯曲刮板输送机属于第二阶段的产品类型而 5 和 可弯曲刮板输送机则属于第三阶段的产品类型。 三、 研究内容及实验方案： 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。 本次设计主要研究内容有：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。 四、 目标、主要特色及工作进度： 1. 开题报告、查阅资料、外文翻译（ 6000 字符 ) 第 1 周 第 3 周 2. 刮板输送机的性能计算 第 4 周 第 6 周 3. 刮板输送机的动力学分析 第 7 周 第 9 周 4. 完成刮板输送机的总装图和零件图 第 10 周 第 13 周 5. 撰写毕业论文 第 14 周 第 16 周 6. 答辩准备及毕业答辩 第 17 周 五、 参考文献 1 成大先机械设计手册第四版 学工业出版社， 2002 2 李柱国机械设计与理论北京：科学出版社， 2003 3 邱宣怀机械设计 京：高等教育出版社， 1997 4 黄平，刘建素等 . 常用机械零件及机构图册 M. 北京 . 化学工业出版社 5 机械设计手册联合编写组编 中册 .M化学工业出版 6 申永胜 M清 华大学出版社 M6 7 机械制造工艺学机械工业出版社，主编：王先逵 8 机械制造技术机械工业出版社，主编：吉卫喜， 9 机械制造技术基础机械工业出版社，主编：卢秉恒 ,7 刮板输送机设计 摘要 ： 本次课题设计的题目是“刮板输送机的设计”。采用二维 件 行结构设计。 本次的设计具体内容主要包括：刮板输送机传动总体设计；主要传动机构设计；主要零、部件设计；完成主要零件的工艺设计；设计一套主要件的工艺装备；撰写开题报告；撰写毕业设计说明书；翻译外文资料等。 对于即将毕业的学生来说，本次设计的最大成果就是：综 合运用机械设计、机械制图、机械制造基础、金属材料与热处理、公差与技术测量、理论力学、材料力学、机械原理、计算机应用基础以及工艺、夹具等基础理论、工程技术和生产实践知识。掌握机械设计的一般程序、方法、设计规律、技术措施，并与生产实习相结合，培养分析和解决一般工程实际问题的能力，具备了机械传动装置、简单机械的设计和制造的能力。 关键词 ： 刮板输送机；传动装置；设计；制造 目录 第一章 绪论 . 2 . 2 第二章 刮板输送机的基本概述 . 5 . 5 . 9 第三章 刮板输送机的性能计算 . 14 送量的计算 . 14 板输送机输送能力的计算 . 15 板输送机的阻力计算 . 16 板输送机功率计算 . 17 板链张力的计算 . 18 轮的几何尺寸计算 . 20 他一些部件的选取 . 21 第四章 刮板输送机的动力学分析 . 24 板输送 机的物理模型 . 24 板输送机的数学模型 . 25 板输送机的动力学模型 . 30 小 结 . 37 参考文献 . 39 致 谢 . 40 2 第一章 绪论 煤炭作为我国主要战略性 能源，在一次能源生产和消费构成中一直占 70%以上。尽管这一现实在一定程度上反映了我国能源结构上的不合理性，考虑环境污染和能源安全，我国能源政策会作出一定调整，但在可遇见的时期内，煤炭作为支撑我国经济发展的战略性第一能源的地位不会改变。由此可见，煤炭产业以及煤炭产业经济的良性发展对于我国的国民经济发展的重要意义。 我国煤矿采掘机械化自 20 世纪 50 年代开始发展。 1974 年引进发展综合机械化采煤和装备。 1990 年统配煤矿的综合机械化程度只有 t/a，其中高产的百万吨工作面只 有 30 余个。按全国煤炭总产量计算，全国采煤机械化程度和综合机械化程度大体只有统配的一半，所占比重很低。中国煤炭开发战略研究表明：今后随着国家经济实力、技术装备、人员素质的提高，机械化水平必将逐步提高。技术发展的整体趋向是国有重点煤矿跟踪世界发达国家，地方国有煤矿跟踪国有重点煤矿，乡镇煤矿跟踪地方国有煤矿，形成以现代化技术为先导的多层次技术结构。 综采技术是长壁采煤系统、支护、采煤、装载、运输及整体推进等作业全部机械化的生产技术，在近半个世纪的发展历程中，它创造和保持了多项世界记录，是当今世界最先进的开采 技术，近几年在新技术革命影响的牵动下，正发生着变革性的进步。目前全自动化无人采煤工作面的综采技术，是美、德等国科研工作的重要内容。综采设备是综采技术的核心部分，工作面刮板输送机是关键的综合设备之一。为迅速赶上世界综采工作面刮板输送机的现状，探讨其发展趋势，对促进工作面刮板输送机极其他综采设备的发展，有非常重要的意义。 综采刮板输送机是综采工作面的主要配套设备之一。建设一批高产、高效的现代化矿区国产重型刮板输送机在我国综合机械化采煤技术中起主导作用，在我国煤炭开发战略中的地位日益重要，从保证国民经济发展对煤炭 的需求以及发展煤炭主产地区域经济和促进社会稳定等角度出发，对我国煤炭产业经济的发展无疑具有重要的战略和现实意义。 总体方案的确定 刮板输送机按卸载方式可分为：端卸式刮板输送机、侧卸式刮板输送机、直弯式刮板输送机和交叉侧卸式刮板输送机四种。端卸式刮板输送机： 刮板输送机呈直线 3 形，货载从输送机一端卸载，与输送机呈一直线，这种型式的输送机结构比较简单，当前大部分综采工作面使用这种型式的刮板输送机：它的缺点是空链易带回煤，增加功率消耗，卸煤有一定的高度，易产生煤尘。侧卸式刮板输送机： 刮板输送机呈直线形，机头 部搭在工作面运输巷转载机上，借助圆弧犁形卸煤板将煤从机头架主卸载斜板呈 90 度卸到转载机上，这是煤的主流，约占输煤量的 70% 75%；约有 15% 20%的煤从副卸载斜板卸到转载机上，这是副流；最后约有 5% 15%的粉煤绕过链轮通过底部卸入转载机。 这种输送机主要优点是： 平稳地滑入转载机中，避免了端卸式的堵塞堆积和煤尘的产生，改善了劳动环境；0 度，使其与转载机运行方向相同后再卸入转载机内连续运行，避免了端卸式煤流要停顿后再起动的 能量损失和对轻载机的冲击，从而降低了转载机的功率消耗，提高了传动件的可靠性和转载机的使用寿命；返回刮板链拉到转载机上方，从机头底槽的开口卸到转载机内，因此，减少了刮板输送机的回煤阻力； 需要卸载高度，因而机头高度可以降下，且伸到工作面运输巷中，采煤机可以行走到接近机头，便于自开切口。 直弯式刮板输送机：它把工作面刮板输送机与工作面运输巷转载机连成一体，把工作面的煤直接卸到工作面运输巷带式输送机上，取消了转载机。交叉侧卸式刮板输 送机：交叉侧卸式刮板输送机的机头与转载机的机尾做成一个整体。两个输送机的上、下链相互交叉穿过，从上向下的顺序是输送机上链，转载机上链，输送机下链、转载机下链。输送机机头上槽的煤通过弧形板转卸入转载机上槽，输送机下链带回的煤落入转载机下槽，由转载机下链带到机尾轮后翻到上槽运走，由于输送机的机头与转载机机尾是一个整体，所以，推移输送机机头时，转载机也必须随之移动。 交叉侧卸式刮板输送机的特点是机头架高度比普通侧卸式低，一般可降低 200 300于机头高度的降低，为采煤机自开切口创造更有利的条件。结合自己的设 计要求和以上各种机型的特点选定为段卸式刮板输送机。 板输送机结构方案的确定 一台刮板输送机主要包括：机头部及传动装置、机尾部和过度槽、中部槽极其附件和刮板链等五个部分。 机头部是将电动机的动力传递给刮板链的装置，它主要包括机头架、传动装置、 4 链轮组件、盲轴及电动机等组件。常用的机头部有端卸式和侧卸式，本设计采用端卸式。机头架是机头部支承安装链轮组件、减速器、过度槽等部件的框架式焊接结构，它由左侧板、右侧板和中板用较厚的钢板焊接制成，有足够的刚性和强度。为适应左、右采煤工作面 的需要，机头架的两侧对称，可在两侧安装减速器，本设计采用一侧安装。机头架的结构形式分为端卸式和侧卸式两种类型，本设计采用端卸式。传动装置由电动机，联轴器和减速器等部分组成。传动装置的布置方式有垂直式和平行式两种，本设计采用平行式。刮板输送机的电动机有单速和双速两种，本设计采用单速四级鼠笼矿用防爆电动机。由于采用的是单速电动机，所以减速器输出轴和电动机的连接时联轴器选用液力偶合器，而减速器输出轴与链轮轴的连接采用齿轮联轴器连接。对于减速器则采用外购的形式获得，选用刮板输送机专用减速器 综 采工作面刮板输送机一般功率较大，多采用机头和机尾双机传动方式。部分端卸式输送机的机头、机尾完全相同，并可以互换安装使用。因为机尾不卸载，不需要卸载高度，所以一般机尾部都比较低。为了减少刮板链对槽帮的磨损，在机尾架上槽两侧装有压链块，本设计采用机头和机尾双机传动方式。 过渡槽是机头和机尾与中部槽的连接溜槽，分别称为机头过渡槽和机尾过渡槽。它的特点是与中部槽连接端的高度与中部槽相同，而与机头架和机尾架连接的另一端较高。 中部槽是刮板输送机的机身，由槽帮钢、中板等件组成，上槽是装运 煤炭的承载槽，下槽供刮板链返程用。本设计采用敞底式中部槽， 刮板链的结构分为中单链、边双链、中双链和准边双链，本设计根据需要采用边双链，其优点是：链条和连接环在槽帮钢的槽内运行，刮板的空间较大，能输送较大的煤块，这种链子的预紧力较小，运行阻力小，适应性强，因此，得到广泛应用。 5 第二章 刮板输送机的基本概述 刮板输送机是以刮板链为牵引构件和溜槽为支承机构的连续运输机械，其组成部分如图 图 板输送机外形 1234567机头部由机头架、传动装置和链轮组件等部件组成机头架的作用除卸载外，还对传动装置、链轮组件、盲轴和其它附属件等起着支承和装配的作用。转动装置包括电动机、减速器和液力偶合器，电动机均采用三相异步防爆电动机，减速器已大量采用大功率行星减速器、当前多数刮板输送机采用液力偶合器作为联轴器。现在双速电机的应用也越来越广，与之配套的是弹性联轴器。链轮组件多由牵引链轮和盲轴组成。 于无传动装置的机尾部只有机尾架和机尾导向链轮 (1)对于有传动转动 装置的机尾架，则包括有机尾架，传动装置和链轮组件，除机尾架在结构上与机头架有所不同外，其它部分与机头部基本相同且可互换使用。 (2)中间部主要由溜槽和刮板链组成，当前刮板输送机的溜槽包括中部槽、过渡槽、开口槽。刮板链由刮板、圆环链和联轴环等组成，其结构形式可分为单链、边双链和中双链几种形式刮板输送机的型式。 6 刮板输送机的型式 按刮板链型式分 A、中单链型刮板输送机：刮板上的链条位于刮板中心，刮板在中部槽内起导向作用。这种刮板链的主要优点是： 1结构简单，便于维护，弯曲性能好，没有双链那种两条链受力不均的缺点 ，断链事故少 。 2能采用长链段圆环链，以减少链接头，可靠性高 。 3刮板变形不会引起链子在链轮上跳链 。 4链子不在槽帮的凹槽内，而采用两端形状与槽帮钢凹槽相配的刮板，清刮煤粉的效果好，减少运行阻力，在同样的输送能力下节省功率 。 中单链的缺点是： 1在底板不平的工作面使用时刮板容易出槽 。 2与双链相比，需用的链轮尺寸大，从而增加了机头和机尾的高度 。 3对煤质较硬、块度较大的煤，输送效果较差 。 4适用的煤层倾角小（与边双链比） 。 B、边双链型刮板输送机 刮板上的链条位于刮板两端，链条和连接环在中部槽内起导向作用。 这种刮板链的主要优点是：预紧力小，功率消耗少，适用的煤层倾角较大，煤层较薄以及运送大块硬煤的效果较好；缺点是两链受力不均，不能使用较大的圆环链，强度受到一定的限制 。 C、中双链型刮板输送机：刮板上的两股链条中心距不大于中部槽宽度的 20%，刮板在中部槽内起导向作用。这种刮板链的主要优点是：具有中单链的基本优点，克服了它的部分缺点，与边双链相比，两条链子受力的不均性要小，适用于重型刮板输送机，缺点是单位长度重量增加 。 D、准边双链型刮板输送机：刮板上的两股链条中心距不小于中部槽宽度的 50%，刮板在中部槽内起导向 作用。它具有边双链与中双链的优点，适用于较宽的中部槽 。 按卸载方式分 A、端卸式刮板输送机：刮板输送机呈直线形，货载从输送机一端卸载，与输送机呈一直线，这种型式的输送机结构比较简单，当前大部分综采工作面使用这种型式的刮板输送机：它的缺点是空链易带回煤，增加功率消耗，卸煤有一定的高度，易产生煤尘 。 7 B、侧卸式刮板输送机：刮板输送机呈直线形，机头部搭在工作面运输巷转载机上，借助圆弧犁形卸煤板将煤从机头架主卸载斜板呈 90 度卸到转载机上，这是煤的主流，约占输煤量的 70% 75%；约有 15% 20%的煤从副卸载斜板卸 到转载机上，这是副流；最后约有 5% 15%的粉煤绕过链轮通过底部卸入转载机 。 这种输送机主要优点是： 1侧卸式输送机卸载前由于弧形板的作用，煤平稳地滑入转载机中，避免了端卸式的堵塞堆积和煤尘的产生，改善了劳动环境 。 2 由于弧形板的作用将带有动量的大块煤扭转 90 度，使其与转载机运行方向相同后再卸入转载机内连续运行，避免了端卸式煤流要停顿后再起动的能量损失和对轻载机的冲击，从而降低了转载机的功率消耗，提高了传动件的可靠性和转载机的使用寿命 。 3从弧形板下被刮板链带走的煤粉经机头链轮卸到回煤罩内，由返回刮板链拉到转载机上方，从机头底槽的开口卸到转载机内，因此，减少了刮板输送机的回煤阻力 。 4由于煤流不在端头卸载，不需要卸载高度，因而机头高度可以降下，且伸到工作面运输巷中，采煤机可以行走到接近机头，便于自开切口 。 C、直弯式刮板输送机：它把工作面刮板输送机与工作面运输巷转载机连成一体，把工作面的煤直接卸到工作面运输巷带式输送机上，取消了转载机 。 D、交叉侧卸式刮板输送机：交叉侧卸式刮板输送机的机头与转载机的机尾做成一个整体。两个输送机的上、下链相互交叉穿过，从上向下的顺序是输送机上链，转载机上链，输送机下链、转载机下 链。输送机机头上槽的煤通过弧形板转卸入转载机上槽，输送机下链带回的煤落入转载机下槽，由转载机下链带到机尾轮后翻到上槽运走 。 由于输送机的机头与转载机机尾是一个整体，所以，推移输送机机头时，转载机也必须随之移动 。 交叉侧卸式刮板输送机的特点是机头架高度比普通侧卸式低，一般可降低 200300于机头高度的降低，为采煤机自开切口创造更有利的条件。 （三）按中部槽结构分 A、开底式刮板输送机：开底式刮板输送机就是中部槽的下槽为敞开式，目前使用较为普遍。这种中部槽的重量轻、结构简单，下槽发生故障便于处理；缺点 是刚度小，易磨损变形，阻力大，寿命短，不适合松软底板使用 。 B、封底式刮板输送机：封底式刮板输送机就是中部槽的下槽为封闭式。这种中 8 部槽刚度大，刮板链在下槽运行阻力小；由于封底与工作面低板接触面积大，适合松软底板使用。为了便于下链的检查修理，在每隔数节中部槽安装一节带检窗口的中部槽，窗口开在溜槽中部，尺寸以能修换链段和连接链环为度，窗口用活动盖板盖严 。 C、分体中部槽刮板输送机：分体中部槽刮板输送机就是把易磨损的上中部槽体做成活的，用螺栓与下槽体固定，下槽体把铲煤板、挡煤板、封底板焊成一体，提高了整机的刚性与 强度，且具有封底面槽的优点 。 D、整体焊接中部槽刮板输送机：整体焊接中部槽刮板输送机就是把溜槽两侧槽帮分别与铲煤板、挡煤板座焊接在一起，取消溜槽与其附件的连接螺栓，从而减少了 的维修工作量 。 E、框架式中部槽刮板输送机：框架式中部槽刮板输送机就是把普通中部槽置于一个铲煤板、挡煤板座、封底板焊在一起的框架中，用销子固定，整机具有较强的刚性与强度，提高了中部槽的可靠性；缺点是中部槽的重量增加幅度较大 。 F、铸造式中部槽刮板输送机：铸造式中部槽刮板输送机就是把中部槽槽帮钢与铲煤板、挡煤板铸造在一起，在焊上中板与底 板，从而实现中部槽无螺栓连接，这种刮板输送机具有框架式中部槽刮板输送机的各种优点，且减少了大量钢材的切割与焊接，降低了制造成本 。 （四）按采煤机牵引方式分 A、有链牵引采煤机用的刮板输送机：在输送机机头和机尾部装有采煤机牵引链的固定及张紧装置，沿输送机纵向中部槽的挡煤板侧装有采煤机导向管。 B、无链牵引采煤机用的刮板输送机：在输送机靠挡煤侧装有齿条或销轨或链轨，采煤机的行走齿轮与其啮合而实现牵引。 （五）按电动机类型分 A、单速电动机刮板输送机：配单速电动机驱动的刮板输送机称单速电动机刮板输送机。其电动机为 四级鼠笼型防爆电动机（同步转速为 1500r/并通过液力偶合器传动。其主要特点是空载起动平稳，过载保护及多电动机传动负载分配性能好：缺点是满载起动困难，传动效率较低，长期过载时液力偶合器要喷液。 B、单速电动机刮板输送机：配双速电动机驱动的刮板输送机称为双速刮板输送机。双速电动机是有两种额定转速的鼠笼式感应电动机，定子上有两套绕组，一组为用于起动的低速高转矩绕组，另一组为常态运转的高速绕组。专用的控制开关使电动机用低速绕组起动运转到给定时间断开低速绕组，间隔 150于双速电动 机以低速绕组起动，能给出 3倍以上额定转矩的起动转矩，因而能起动 9 满载的刮板输送机。低速运行的功率约为高速时的 1/2，起动电流比直接用高速起动要低得多，减小了对电网电压降的影响。在从低速向高速换接的断电间隔中，电动机的转速因负载不同下降 50 250%r/使是满载，高速绕组也不是从静止起动，起动高速绕组的电流也不高。采用双速电动机的刮板输送机，取消了液力偶合器，不存在液力偶合器的滑差，链速有所提高，但失掉了液力月；偶合器的特有的保护功能。 （六）按承重类型分 A、轻型刮板输送机：刮板输送机配套单电动机额 定功率 75用的中部槽宽为 280、 320、 420、 520、 630 B、中型刮板输送机：刮板输送机配套单电动机额定功率 75 110中型刮板输送机，使用的中部槽宽为 630 C、重型刮板输送机：刮板输送机配套单电动机额定功率 132 200重型刮板输送机，使用的中部槽宽为 730、 764和 830 D、超重型刮板输送机：刮板输送机配套单电动机额定功率大于 200超重型刮板输送机，使用的中部槽宽度为 830、 960、 1100、 1200 （七）按整机适用 条件分 A、缓倾斜中厚煤层刮板输送机： B、缓倾斜薄煤层刮板输送机； C、缓倾斜厚煤层大采高刮板输送机； D、缓倾斜三软煤层刮板输送机； E、中厚煤层大倾角刮板输送机； t F、急倾斜厚煤层水平分段放顶煤及“三下”综采刮板输送机。 缓倾斜中厚煤层综采工作面刮板输送机的结构特点与技术特征 这类刮板输送机的用途最广，品种最多，是工作面刮板输送机的基本型，其结构特点是： 输送机呈直线形，配用不同型式的机头时可装成端卸、侧卸或交叉侧卸式。 具有强度较高的中部槽与采煤机和液压支架配套。根据 中部槽的结构不同，可分为开底式、封底式、分体式、整体焊接式、框架式和铸造式。根据刮板链的结构不同，可分为中单链型、边双链型、中双链型、准边双链型。 配有不同型式的铲煤板，可供推溜时清扫浮煤，也可作采煤机支撑滑道。 在挡煤板侧设有导向管作为牵引采煤机滑道，或设有不同型式的齿轨或链轨供无 10 链牵引采煤机行走。 缓倾斜薄煤层综采工作面刮板输送机的结构特点 矮机身、短机头，适用于煤层厚度 角 0度 12度的缓倾斜工作面。机头部和机尾部高度为 700 架长度为 750 于拆装运输。 闸盘紧链装置 置于水平位置采空区侧，适应薄煤层紧链的需要。溜槽为封底开天窗结构，减少底链摩擦阻力和便于处理掉链事故。铲煤板上设有端面齿条，供无链牵引爬底板采煤机牵引齿轮啮合行走。刮板链采用准边双链（中边链），有利于硬煤和夹矸的运输。采用高 440 挡煤板并设有导向管，供爬底板采煤机行走导向和调斜。 缓倾斜厚煤层大采高综采工作面刮板输送机的结构特点： 为了配合大采高产量大的需要，输送机向大功率、大输送量的方向发展，目前国产刮板输送机最大功率为 3 400送量达 1500 t /h。 采用与各种无链牵引采煤机配套的结 构。 中部槽采用框架式、分体式整体焊接式或铸造式，增加了中部槽 的刚度、强度和可靠程度。 为了配合大功率的需要，已开始生产行星齿轮减速器，缩小了减速器的体积，减轻了减速器的重量。 三软煤层综采工作面刮板输送机的结构特点： 采用封底式中部槽与插腿式液压支架配套，增加与底板的接触面积，以适应与软底板想适应的结构特点。 中厚煤层大倾角综采工作面刮板输送机的结构特点： 一定间隔距离内用油缸 锚链将溜槽与支架锚固起来，防止输送机下滑。 采用封底溜槽，减少回空链的运行阻力和下槽掉链事故。 在减速器二轴轴端装有碟簧 摩擦 片制动装置，当链速超过额定速度 10%时，通过传感器元件切断电源，使制动器发生作用，防止刮板链下滑引起超速事故。 肿部槽采用 强度螺栓连接，螺栓强度为 390 铲煤板与铲煤板、挡煤板与挡煤板之间采用 16547 圆环链连接，强度可达1470 挡煤板可分成 3 个部件组装，便于拆卸运输。 放顶煤综采用刮板输送机的结构特点： 高位放顶煤液压支架只有 1台刮板输送机，其结构与缓倾斜中厚煤层刮板输送机 11 相同。 低位、中位放顶煤液压支架 2台刮板输送机，即工作面刮板输送机和 放顶煤刮板输送机。工作面刮板输送机的结构和其他综采工作面刮板输送机相同；放顶煤刮板输送机在采空区侧装有铲煤板，在煤壁侧装有一层钢板制作的简单形状的挡煤板。低位放顶煤刮板输送机在支架后部底板上拉移，中位放顶煤刮板输送机在支架后部架内拉移。 直弯式刮板输送机的结构特点： 直弯式刮板输送机就是中部槽呈 90 度拐弯的刮板输送机，它把刮板输送机与转载机连成一个整体，机头直接骑跨在带式输送机的机尾上，将采煤机割落的煤直接输送到带式输送机上，取消了输送机与转载机之间的卸煤环节，简化了工作面与工作面运输巷的空间，降低了工作面 端头卸煤的粉尘，改善了工作面的环境，并对工作面出口的顶板管理，提供了较好的条件。而且，采煤机可以切割整个工作面运输巷与回风巷巷道断面，有效得提高采煤工作面端头开采效率。 直弯式刮板输送机在拐弯部分设有回转盘，它由上下两组能自由旋转的滑轮组组成，上滑轮随输送机上链运动方向旋转，从而降低了刮板在拐弯部分的摩擦损失。 刮板输送机的优缺点： 刮板输送机的优点 : 刮板输送机之所以能在国民经济生产中得到广泛的应用，是因为它存在着与其它设备无法相比的优点。 应性好。对环境的要求不高。在煤矿井下及其它工作条件恶劣，运输负荷 变化较 大的场所把物料运输到条件好的场所。 协作性好。为适应综合采煤机械化的需要，在机身上设有供采煤机牵引和导向的 装置、与支架的连接装置和挡煤板、电缆槽及铲煤板等，目前刮板输送机发展到了随着工作面的推进不需拆卸的整体推移，向着大功率、高强度和短而低的机头几机尾方向发展。 可弯曲性好。为适应工作地点和作业条件的要求，能在一定的范围内做水平及垂 直方向的弯曲。 4) 机身的强度和刚度高，能经得住碰撞和冲击。 5) 耐磨性好。采用新研制的碳化硼药皮耐磨堆焊焊条，在矿用刮板输送机的中部槽中板表面堆焊一层耐磨合金层 ，是中板的强度得到加强，中部槽的使用寿命大幅度提高，使用寿命提高 3倍以上，同时并不增加输送机的拖动阻力以及刮板与链条的 12 磨损。 6) 功率大。随着重型刮板输送机的发展、装机功率越来越大，大的刮板输送机总功率达 2 700=1400 刮板输送机的缺点 : 1)空载阻力大。刮板链质量大，刮板与中板摩擦向前推进，物料也通过刮板的阻挡和中板摩擦向前推进，使得电机的 30%多的功率浪费在空载运行上。因此如何降低空载功率，提高运煤有效功率是刮板输送机的又一大课题。 2)启动难。这个问题是刮板输送机一直不好解决的问题。刮板 输送机在输送物料的过程中需要较高的启动力矩，启动过载系数通常为 此满载启动难的问题不能很好地解决。刮板输送机的主要特点是频繁启动和过载启动，且负载在空载、满载、超载甚至严重超载之间不断变化且持续时间无规律，这样在静态设计中，链子的安全系数确定很高，电机的功率选取也大，使得资源在不得己的情况下造成浪费。 3)动负荷大。刮板输送机具有较大的动负荷，动负荷产生的原因有自身结构和工作环境的原故。 刮板输送机圆环链传动的研究与应用特点 刮板输送机上的标准圆环链自五十年代初期开始采用以来，未见有很大的修 改，虽然对链环的热处理工艺不断有小的改进，但对圆环链作为整个系统的一部分研究，尤其是对圆环链传动中的动载问题的研究，以及由冲击动载引起的一系列问题尚需做很多的工作。刮板输送机是采煤工作面最主要的运输设备，工作面运输是采煤生产中的一个重要环节，工作面输送机能否正常运转直接影响工作面的生产能力。因此，改善工作面运输条件，对提高产量、加速煤炭工业的发展具有极为重要的意义。虽然国外各先进刮板输送机厂为了竞争市场，不断地开发新技术，研制新机型，他们虽在重大技术上尚无突破，但在结构、电控、检测、以及可靠性方面有了大幅度 的进展。但在国内外，把刮板输送机的传动系统作为一个整体去研究它的特性还是很肤浅的，对刮板输送机的整体作为一个系统研究它的动特性就更少了。鉴于目前国内外的发展状况，随着煤炭工业对运输设备的可靠性和工作性能上的要求不断提高，对圆环链传动中存在的一些问题应尽快加以改进，以便使圆环链传动更能发挥自身的优点。圆环链传动是一种具有中间挠性件的啮合传动，它即有齿轮传动的特点，也有带传动的特点，但与其比较还有它自身的特点。它的显着特点是 :a、圆环链传动的制造与安装精度要求低， b、链条对轴的作用力较小。 c、圆环链传动能有缓冲 与吸振性能。 d、它的传动比准确。 e、对环境适应能力强。因此它是刮板输送机的关键配件之一，它起到连 13 接各部件成为完整系统的同时，还承受很大的交变载荷。随着煤炭工业机械化的发展，大功率高效采煤机和长距离、大功率输送机迅速增加，对大规格的矿用高强度。圆环链需求量逐年增加。因此，研究圆环链传动对生产实践具有重要的意义。 大型刮板输送机带来的问题 随着开采技术的发展，工作面产量的不断增加，要求刮板输送机运输能力、铺设长度不断增加。这样虽大幅度地提高了生产力，但同时它也带来了一些问题。刮板输送机在生产中时常发生断链和烧毁 电机的事故。目前国内刮板输送机采用限矩型水介质液力偶合器近似地作为一种软起动装置在广泛地使用 :但由于偶合器自身的缺陷，双速电机在刮板输送机上被迅速推广使用。多机驱动系统双速电动机之间存在严重的负载不均衡是电动机出现故障的主要因素。安全保护和减小电动机本身尺寸又成为一个问题。在起动、制动过程中，由于刮板与中板、煤与中板、煤与煤之间存在摩擦。各部分加速度的大小以及速度的大小对刮板链应力波传播的影响，会导致许多问题。从经济方面考虑，刮板输送机系统投资大，进行经济合理的设计，对节省工程投资、降低运营费用极为重要。合 理的布置刮板阳间距，不仅能提高输送能力、降低刮板的数量、减少设备投资、减轻对刮板输送机的运行阻力，同时还能削弱输送机的共振问题。 14 第三章 刮板输送机的性能计算 送量的计算 知条件： 煤层厚度 ，倾斜角度 10 ，工作面长度 L=230m ，用浅截式康拜因割煤， 牵引速度 ，截深 。输送机为边双链 。 定输送量 k 定链速 中间槽断面形状及尺寸如下图 图 中间槽断面积 21 261 16 3 0 0 链速： 60 50603600 15 取 式中： 式中的符号当输送机输送方向与采煤机械牵引方向相同时取“ +”，反之取“ -” r 煤的松散容积比重 板 输送机输送能力的计算 用浅截式康拜因，刨煤机或装载机装煤时刮板输送机输送能力可按照下式计算： 13 60 式中： 1v 刮板链相对速度 式中： v 刮板链运行速度取 F 输送机溜槽装载断面面积 q 输送机每米长度 上货载重量 1v )(60 k 该式中符号，当采煤机械牵引方向与输送机输送方向相反时取“ -”号，反之相同取“ +”号。 v= 取 1v 为 板输送机的阻力计算 拆卸式刮板输送机的阻力计算 1：单位长度内煤的重量 q ； 16 0(81.7 2：刮板链移动阻力： 空段链子移动阻力： )s s( 1 q 重段链子移动阻力 )s i nc o s()s i nc o s( 1 z 式中 q 单位长度内煤的重量， q 刮板链每米重量， L 输送机长度， m 倾斜角度，（度） 1f 刮板链在槽内移动的阻力系数，见表 3 3力 系数 1f 值 取 1f 为 W 煤在槽内移动的阻力系数，见表 3 3力系数 /W 值 取 /W 为 板输送机结构形式 1f 单链 无导向装置 导向装置 链 无导向装置 导向装置 板输送机结构形式 /W 单链 工作链布置在回空链上面 作链与回空链在一个水平面 上 链 有导向装置，工作面底板较平直 导向装置，工作面底板起伏不平 17 因为 q 为 22 86圆环链，查表可知其参数为 22d ， q =2=18.8 2表示双链，所以乘以 2） )10s o = 10s i o i o = 1 2 5 4 6 3 0 2 = k 板输送机功率计算 （ 1）计算满载功率 = 2 0 7 4 = ：转动装置效率，取 2）计算空载功率021.1 板输送机的空载移动阻力 10c =所以 （ 3）计算平均功率 18 2m a a = 22 =134选取 220板链张力的计算 用两台电动机并分别方在两端的转动形式的静张力计算 图 张力布置图 S ， 34， 41 ， 12， 2 ， 所以 2 49 W=S 初张力，一般为 200 500取 300S 2 7 9 9 941 2 0 2 212 一般情况下，最大静张力4S 19 板链动张力 m a xm a x %20 SS d = 刮板链安全强度的核算 式中 n 安全系数，一般应大于 3 单根链子的破断拉力， 57000 焊接圆环链取 m a 链子内的最大总张力 m a xm a xm a x =以 3 87 9 9 9 25 70 0 n 所以刮板链的强度是够的。 轮的几何尺寸计算 因为圆环链已经选定，可知 22d ，节距 86p ，圆环链最大外宽 74b ， 选定该链轮的齿数为 6N 所以链轮节距角 N 2360 20 = 362360 链轮节圆直径 22 )90c o s ()90s ( =22690c o =333 链轮外径 =333+2 22 =377 链轮立环立槽直径 i )90()90( 因为该圆环链的规格为 22 86，所以 19 所以 1974)690(22)690(86 i =234 链轮立环立槽宽度 22+8=30 由于该链的规格查表的得 为 8 齿根圆弧半径 链窝长度 =136 链轮中心至链窝底平面的距离 H 0()90( ，该值精确到 21 90()690(86( 链窝平面圆弧半径3R，3心在接链环中心线上，此中心线平行链窝平面，距链轮中心的距离为 所以38 短齿厚 )1 8 0c o s ()1 8 0s i n ()2( = 22)61 8 0c o s ()61 8 0s i n () 62( A = 81 链窝中心距 =114045，取 114 齿形圆弧半径 R 立环槽圆弧半径 短齿根部圆弧半径 他一些部件的选取 板的选取 根据边双链选取，因链子的规格为 22 86，链条公称中心距为 600 ,式为 形，其图形及主要尺寸如下： 22 图 双链刮板 表 3 型刮板主要尺寸表（ 72 1998） 链条公称尺寸和节距 链条公称中心距 刮板全长B 孔中心距 C 孔直径 D 横向间隙E 刮板高F 中部厚 G 倒角位置J 纵向间隙 H 型 型 型 V型 型 型 2 86 600 508512 56 90 81 4 235 18 26 电动机的选取 根据计算出来的平均功率的大小，可以选取两台 110刮板输送机用电动机110 力偶合器的选取 根据所选电动机功率的大小 110并且根据说明书的要求可直接选取液力偶合器，其代号为 具体的尺寸有关数据可从综采技术手册中查得。 23 速器的选定 由于已有很多厂家生产该种减速器，所以采用外购形式取得该减速器，并根据电动机功率 的大小和传动比值，选取刮板输送机用减速器，其型号为 6110 24 第四章 刮板输送机的动力学分析 板输送机的物理模型 为了能把输送机的模型从众多复杂影响因素中抽象出来，在建模的过程中需要进行一些假设。本论文采用如下假设： A：链条沿输送方向上的力学性能相同，即链条被当成均质材料，不考虑接头处的特性变化 B：链条与链轮、溜槽的静摩擦系数在输送机运行过程中分别保持为常数 动系统的物理模型 驱动系统的组成如图 示 驱动系统包括电机、联轴装置、减速器、驱动链轮以及相关的控 制系统。驱动系统的工作性能主要由电机与联轴装置来决定，因此目前一些改善驱动性能的设计都集中在这两方面。 联轴装置用于电机输出轴与减速器输入轴之间的连接（在有些驱动装置中联轴器与减速器为一体结构）。其作用是对电机的输出特性作进一步调整改善，使从联轴装置输出的动力特性更有利于提高驱动链轮的工作性能。目前刮板输送机使用较多的联轴装置有液力偶合器（限矩型或调速型）、弹性联轴节和滑差离合器等液力动力传递机构。同驱动电机一样，联轴装置也可以通过一些控制系统调整其特性参数来满足不同的需要。 驱动电机监控系统联轴装置减速器监控系统2链轮与链条图 5 驱动系统结构图 刮板输送机中的减速器一般都是齿轮减速器，其动力特性对链条的特性影响不大，因为齿轮啮合过程中的振动频率远比链条高，且驱动链轮与机头架或机尾架的大惯性质量可以很好地平衡齿轮振动带来的动力波动。 的物理模型 链轮系统包括牵引链轮、导向链轮、育轴以及机头架、机尾架等链轮承载机构。链轮系统对输送机动态性能有影响的特性主要有 :链轮的齿数、节园直径、惯性矩、摩擦阻力 (包括静阻力与动阻力 )、机头架和机尾架的平动质量等。 条系统的物理模型 链条系统包括链条、所运物料以及装料与卸料的方式，链条本身的物理特性 (如弹性系数与粘性系数 )、物料的物理特性 (如比重、堆积角、分布系数等 )、装料与卸料的位置与装卸料方式对链条造成的冲击等，均对输送机的动态特性产生影响，这些因素都将在数学模型中予以考虑。 其它的输送机部件对其动态特性影响较小，可以忽略不计或在实地测量基础上以经验系数的形式给出。 板输送机的数学模型 在输送机