畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）-中單鏈刮板輸送機(jī)及傳動裝置設(shè)計(jì)

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1、遼寧工程技術(shù)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 前言 全套圖 紙加扣 3346389411或3012250582 采掘下來的煤或其它有用礦物，只有運(yùn)出礦井才有使用價(jià)值。因此，運(yùn)輸是煤炭生產(chǎn)過程中非常重要的一部分。刮板輸送機(jī)是煤炭裝運(yùn)的第一個(gè)環(huán)節(jié)，因此，刮板輸送機(jī)的輸送能力在很大程度上決定了采煤工作面的生產(chǎn)能力和效率。然而，井下運(yùn)輸在工作面和巷道中進(jìn)行，巷道是根據(jù)煤層條件，按開采方法的需要，綜合各種要求，在煤層或巖石中開鑿出的。因此，井下運(yùn)輸條件的特點(diǎn)是：在有限斷面的巷道內(nèi)運(yùn)行；線路是水平和傾斜交錯(cuò)連接；運(yùn)輸?shù)呢涊d品多種多樣；裝載點(diǎn)常常變更，有的線路需經(jīng)常延長或縮短；機(jī)械化采煤連續(xù)生產(chǎn)、小時(shí)

2、生產(chǎn)率高；環(huán)境濕度大，有的工作地點(diǎn)有沼氣或煤塵。由此可見，作為為采煤工作面和采區(qū)巷道運(yùn)煤的機(jī)械——刮板輸送機(jī)在使用中，要承受拉、壓、彎曲、沖擊、摩擦和腐蝕等多種作用，必須要有足夠的強(qiáng)度、剛度、耐磨和耐腐蝕性。由于它的運(yùn)輸方式是物料和刮板鏈都在槽內(nèi)滑行，運(yùn)行阻力和磨損都很大。但是，在采煤工作面運(yùn)煤，目前還沒有更好的機(jī)械可代替它。只能從結(jié)構(gòu)上、強(qiáng)度上和制造工藝上不斷研究改進(jìn)，使它更加完善、耐用。由此可見，刮板輸送機(jī)是煤炭等礦物運(yùn)輸中必不可少的運(yùn)輸機(jī)械。 然而，我國刮板輸送機(jī)的技術(shù)水平只相當(dāng)于80年代初期的國際水平,落后于國際先進(jìn)水平10～15年，與國外相比，我國刮板輸送機(jī)技術(shù)水平低，主要表現(xiàn)在：

3、 a. 裝機(jī)功率小,輸送能力低,運(yùn)輸距離短。 b. 我國工作面刮板輸送機(jī)ＣＳＴ可控驅(qū)動裝置、ＡＣＴＳ自動調(diào)鏈裝 和工況監(jiān)測系統(tǒng)等均為空白。 c．耐久性差,可靠性低，事故率高，壽命短。 近幾年綜采技術(shù)的發(fā)展速度很快，刮板輸送機(jī)必然隨著綜采技術(shù)的發(fā)展而繼續(xù)發(fā)展,其發(fā)展趨勢是: a. 向大型化發(fā)展。 b. 向高耐久性,高可靠性方向發(fā)展。 c. 向智能化自動化方向發(fā)展。采用ＣＳＴ可控驅(qū)動裝置和ＡＣＴＳ自動調(diào)鏈裝置及工況監(jiān)測系統(tǒng)等，增設(shè)自動緊鏈和工況監(jiān)測顯示,傳輸及報(bào)警系統(tǒng),為雙高工作面進(jìn)一步擴(kuò)大發(fā)展創(chuàng)造條件。 d. 向標(biāo)準(zhǔn)化、規(guī)范化方向發(fā)展。輸送機(jī)另部件普遍標(biāo)準(zhǔn)化,規(guī)范化,保證設(shè)計(jì)、

4、加工質(zhì)量和水平。 e. 向高適應(yīng)性發(fā)展。適應(yīng)不同綜采工藝的工作面刮板輸送機(jī)將會繼續(xù)發(fā)展。 f. 鏈條將普遍采用強(qiáng)化鏈,既有利于降低機(jī)身高度,增大裝煤量,又有足夠強(qiáng)度。同時(shí),隨著鏈環(huán)強(qiáng)度的提高,單鏈重型刮板輸送機(jī)將得到很大發(fā)展。 g. 長運(yùn)輸距離。為了減少采區(qū)階段煤柱的損失量，加大工作面的長度，刮板輸送機(jī)的長度應(yīng)加大。 h. 長壽命。由于使用大直徑圓環(huán)鏈，增加了刮板鏈的強(qiáng)度，延長了刮板輸送機(jī)的壽命。 然而，我國生產(chǎn)技術(shù)落后，目前設(shè)計(jì)生產(chǎn)的刮板輸送機(jī)裝機(jī)功率小,輸送能力低,運(yùn)輸距離短，耐久性差,可靠性低，壽命短，而刮板輸送機(jī)是綜采工作面配套設(shè)備的重要組成部分,是煤炭裝運(yùn)的第一個(gè)環(huán)節(jié),在很

5、大程度上決定了采煤工作面的生產(chǎn)能力和效率，因此，研究制造自己的高產(chǎn)高效輸送機(jī)迫在眉睫。本文首先綜合比較了各種類型輸送機(jī)的特點(diǎn)，根據(jù)實(shí)際情況選用了中單鏈型刮板輸送機(jī)的設(shè)計(jì)。而后，對中單鏈型刮板輸送機(jī)進(jìn)行了總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。對刮板輸送機(jī)機(jī)頭、機(jī)頭傳動裝置、過渡槽、中部槽、刮板鏈、刮板、鏈輪、機(jī)尾等主要部件進(jìn)行了技術(shù)分析和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，完成了中單鏈型刮板輸送機(jī)的整體設(shè)計(jì)。此次設(shè)計(jì)的中單鏈型刮板輸送機(jī)左右兩側(cè)對稱，可以在兩側(cè)壁上安裝減速器，以適應(yīng)左、右采煤工作面的需要。另外，可以很容易將機(jī)尾改裝成機(jī)頭，而適應(yīng)各種特殊情況。此次設(shè)計(jì)的中單鏈型刮板輸送機(jī)的特點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡單,受力均勻,運(yùn)行平穩(wěn),摩擦阻力小,溜槽利用率

6、高，彎曲性能好,不易出現(xiàn)堵塞，具有很強(qiáng)的適應(yīng)性。 1概述 1.1刮板輸送的用途 刮板輸送機(jī)是用無端循環(huán)運(yùn)動的刮板鏈條作為牽引力構(gòu)件，在多節(jié)可拆的散料的敞開料槽內(nèi)連續(xù)輸送散粒物料的輸送機(jī)械。它可輸送各種粉末狀、小顆粒狀和塊狀的流動性較好的散料物料，如礦石、煤炭、焦炭、砂子、石膏、水泥、谷物等，廣泛用于冶金、糧食、電廠、港口及煤礦、鹽礦、石膏礦等礦山井下場合，但不易輸送易破碎和易磨損的脆性物料。 1.2刮板輸送機(jī)的分類 刮板輸送機(jī)可根據(jù)工作環(huán)境、卸載方式、料槽類型、刮板鏈條形式和最大工作面載荷等不同進(jìn)行分類。 根據(jù)工作環(huán)境分為：通用刮板輸送機(jī)；礦用順槽轉(zhuǎn)載機(jī)；礦

7、用工作面刮板輸送機(jī)。 根據(jù)卸載方式分為：端卸式刮板輸送機(jī)；重疊側(cè)卸式刮板輸送機(jī)；交叉?zhèn)刃妒焦伟遢斔蜋C(jī)；拐彎式刮板輸送機(jī)（機(jī)頭位于順槽的刮板輸送機(jī)）。 根據(jù)料槽類型分為：鋼制型鎧裝料槽；鑄石料槽；搪瓷料槽。 根據(jù)刮板鏈條型式分為：礦用圓環(huán)鏈?zhǔn)?；套筒滾子鏈?zhǔn)?；可拆模鍛鏈?zhǔn)健? 根據(jù)鏈條最大工作面載荷分為：小型刮板輸送機(jī)；輕型刮板輸送機(jī)；中型刮板輸送機(jī)；重型刮板輸送機(jī)；超重型刮板輸送機(jī)。 1.3適用的地質(zhì)條件 刮板輸送機(jī)鋪設(shè)的底板應(yīng)具有一定的抗壓強(qiáng)度，并要求水平或傾角小于的緩傾斜底板，避免在松軟底板和凹凸不平的底板上鋪設(shè)。當(dāng)在傾角為的底板上鋪設(shè)時(shí)，要采取一定的防止下滑措施。 刮板輸送機(jī)由

8、于機(jī)身低矮、料槽為型槽幫鎧裝敞開式，且可彎曲橫向移動，因而特別適合煤礦井下采煤工作面輸送煤炭；當(dāng)料槽聯(lián)接由活動聯(lián)接變?yōu)楣潭?lián)接，且機(jī)身成架橋式布置時(shí)，即可整機(jī)縱向靈活移動，因而可與采煤工作面刮板輸送機(jī)配套，適合煤礦井下移動生產(chǎn)的順槽轉(zhuǎn)載作業(yè)。 2刮板輸送機(jī)的選型與計(jì)算 2.1刮板輸送機(jī)的選型 刮板輸送機(jī)鏈條在溜槽內(nèi)布置方式，常用的有中單鏈、中雙鏈及邊雙鏈。其特點(diǎn)分別是： a. 中單鏈。刮板在溜槽內(nèi)起導(dǎo)向作用，一條鏈條位于刮板中心。其特點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡單，彎曲性能好，鏈條受力均勻，溜槽磨損小。其缺點(diǎn)是過煤空間小，機(jī)頭尺寸較大，能量消耗較大。 b. 邊雙鏈。鏈條和連接環(huán)起向?qū)ё饔?，鏈條位于刮板

9、兩端。其特點(diǎn)是過煤空間大，消耗能量小。其缺點(diǎn)是水平彎曲時(shí)鏈條受力不均勻，溜槽磨損較大。 c. 中雙鏈。刮板在溜槽內(nèi)起向?qū)ё饔?，兩條鏈條在刮板中間，其間距不小于槽寬的20%，其特點(diǎn)是鏈條受力均勻，溜槽磨損小，水平彎曲性能好，機(jī)頭尺寸較小，單股鏈條斷時(shí)處理方便。缺點(diǎn)是過煤空間小，能量消耗大。 綜上，中單鏈刮板輸送機(jī)的特點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡單,事故少,受力均勻,運(yùn)行平穩(wěn),摩擦阻力小,溜槽利用率高和彎曲性能好,在輸送機(jī)上不易出現(xiàn)堵塞。缺點(diǎn)是預(yù)張力較大。中單鏈可彎曲刮板輸送機(jī)系列適用于厚度在0.8米以上，傾角在 ±15°之間的緩傾斜工作面，也可用于順槽及煤巷掘進(jìn)面。本機(jī)主要適用于緩傾斜中厚煤層長壁式經(jīng)濟(jì)綜采或

10、高檔普采的回采工作面，在放頂煤回采工作面應(yīng)用也越來越多，可與采煤機(jī)、液壓支架等設(shè)備配套，以實(shí)現(xiàn)回采工作面的落煤、裝煤、運(yùn)煤、支護(hù)和工作面的連續(xù)作業(yè)等。又考慮到所設(shè)計(jì)的刮板輸送機(jī)的運(yùn)輸功率比較小和上述各種鏈型的特點(diǎn)，選用中單鏈型刮板輸送機(jī)。 目前，刮板輸送機(jī)的機(jī)頭、機(jī)尾部采用螺栓連接，而連接螺栓強(qiáng)度不足，容易斷裂，可靠性不高，為此，本次設(shè)計(jì)機(jī)頭、機(jī)尾部采用焊接板式，這樣可以減少螺栓連接不但可以提高可靠性，而且可以減少孔和螺紋的加工而減少工序，降低成本。另外，考慮設(shè)計(jì)的輸送機(jī)運(yùn)輸量較低，功率比較小，因此，即使重載啟動需要的電動機(jī)轉(zhuǎn)矩也不會太大，電動機(jī)和減速器用彈性聯(lián)軸器連接就可以滿足要求，這樣不

11、使用液力耦合器，不但可以減小機(jī)頭的體積和重量，也省掉了向工作面輸送工作液等過程,減少了材料消耗和對環(huán)境的污染,沒有因密封漏油而失效的問題，從而可以降低成本，提高經(jīng)濟(jì)性。 刮板鏈的強(qiáng)度問題一直是困擾國產(chǎn)刮板輸送機(jī)的大問題。由于磨損、疲勞、自身質(zhì)量差、銹蝕等原因,使新鏈條在使用3個(gè)月后斷鏈?zhǔn)鹿拭黠@增多。為此，鏈條將采用圓環(huán)鏈，既有利于降低機(jī)身高度,增大裝煤量,又有足夠強(qiáng)度。 國產(chǎn)刮板輸送機(jī)的聯(lián)接螺栓可靠性普遍較差,機(jī)頭、機(jī)尾推移部上的聯(lián)接螺栓經(jīng)常出現(xiàn)拉斷現(xiàn)象,造成推移困難，鏟煤板和刮板上的螺栓經(jīng)常出現(xiàn)松動、脫落,造成零件丟失,影響鏟煤和運(yùn)煤效果，使中部頭強(qiáng)度不足。因此，中部槽采用整體鑄造和軋制

12、,盡量減少螺栓聯(lián)接，為了減少空載功率消耗,中部槽采用封底結(jié)構(gòu)取消鏟、擋板的聯(lián)接螺栓,提高工作可靠性。 2.2刮板輸送機(jī)的整體設(shè)計(jì)計(jì)算 任務(wù)書要求： 設(shè)計(jì)長度：L=40m，運(yùn)輸能力：Q=30t/h，鏈速：V=0.63m/s 2.2.1 運(yùn)輸能力 按連續(xù)運(yùn)行的計(jì)算公式，其運(yùn)輸能力為 （2-1） 式中運(yùn)行物料的斷面積F，與中部槽的規(guī)格及其承載能力有關(guān)。中部槽運(yùn)行物料斷面的上界限呈曲線形，形狀與物料的性質(zhì)、塊度情況有關(guān)，需經(jīng)實(shí)測確定，通常按等腰三角形計(jì)算，其底角取物料的堆積角，一般取20～30°計(jì)，按物料性質(zhì)、塊度情況選定。

13、F按中部槽的尺寸由幾何關(guān)系求得。由于刮板鏈占據(jù)一定空間，實(shí)際面積比F小一些，計(jì)算時(shí)要乘以小于1的裝滿系數(shù)。故運(yùn)輸能力按下式計(jì)算 （2-2） 式中 ——刮板輸送機(jī)的運(yùn)輸能力，t/h； ——中部槽物料運(yùn)行時(shí)的斷面積，㎡； ——裝滿系數(shù)； ——物料的散碎密度，； ——刮板鏈速，。 由任務(wù)書知=0.63m/s，刮板輸送機(jī)的運(yùn)輸能力Q=30t/h；裝滿系數(shù)取0.9，物料的散碎密度取900。 由式（1-2）可得 根據(jù)所選鏈型，查《刮板輸送機(jī)中部槽尺寸系列》，得中部槽尺寸：1200280125。 2.2.2 運(yùn)行阻力

14、刮板輸送機(jī)運(yùn)行阻力按直線段和曲線段分別計(jì)算。 2.2.2.1直線段的運(yùn)行阻力 沿傾斜運(yùn)行的刮板輸送機(jī)的重段直線段。運(yùn)行時(shí)除了要克服煤和刮板鏈的運(yùn)行阻力，還要克服煤和刮板鏈的重力。通常將它們一起計(jì)為總運(yùn)行阻力。作為牽引構(gòu)件的刮板鏈，在重段直線段運(yùn)行的總阻力為 （2-3） 刮板鏈在空段直線段的運(yùn)行總阻力為 （2-4） 式中 ——重段直線段的總阻力，N； ——空段直線段的總阻力，N； ——中部槽單位長度上的裝煤量，； ——刮板鏈單位長度的質(zhì)量，； ——刮板輸送機(jī)的長度，m； ——煤

15、在槽內(nèi)運(yùn)行的阻力系數(shù)； ——刮板鏈在槽內(nèi)運(yùn)行的阻力系數(shù)； ——重力加速度，； ——傾斜角度。 “+”“-”號的選取，該段向上運(yùn)行時(shí)取“+”，向下取“-”。 阻力系數(shù)的數(shù)值，與煤的性質(zhì)、刮板鏈型式、腫部槽型式、安裝條件等許多條件有關(guān)。準(zhǔn)確值需由實(shí)驗(yàn)得到，通常計(jì)算時(shí)，單鏈w取0.4—0.6，w1=0.3—0.4。 當(dāng)機(jī)身在中部槽平面有彎曲段時(shí)，如圖2-1。在彎曲段，刮板鏈沿槽幫滑行，相當(dāng)于牽引鏈繞固定的圓弧導(dǎo)向體。這種情況下應(yīng)按式（附-1）式（附-2）另計(jì)彎曲段的附加阻力。工作面用可彎曲刮板輸送機(jī)是在這種情況下運(yùn)行。彎曲段的中心角可由幾何關(guān)系求出。 圖2-1 機(jī)身彎曲段及其幾

16、何關(guān)系 Figure 2-1 bending of the fuselage and its geometry 如圖2-1所示，圖a為在工作面內(nèi)彎曲段的相關(guān)尺寸；圖b為刮板鏈的運(yùn)行系統(tǒng)；圖c為彎曲段中線的幾何關(guān)系。 由圖d得 （2-5） （2-6） 由圖c的得 （2-7） （2-8） 由得 （2

17、-9） （2-10） 式中 ——相鄰兩節(jié)中部槽間的最大折曲角； ——標(biāo)準(zhǔn)中部槽長，m； R——彎曲段的半徑，m； ——機(jī)身推移距離，m； ——彎曲段全長，m； ——彎曲段中心角。 空段和重段兩個(gè)彎曲段的附加阻力，由式（附-2）得 （2-11） （2-12） 式中 ——空段彎曲段的附加阻力； ——重段彎曲段的附加阻力； 、、、圖圖3-1b中各點(diǎn)的張力； ——刮板鏈與槽幫間的摩擦系數(shù)，可取為0.4； ——自然對數(shù)的底。

18、 由于按理論推導(dǎo)的公式計(jì)算麻煩，而且實(shí)際情況多變，所以經(jīng)常按直線段阻力的10%記為彎曲段的附加阻力。即 （2-13） 中部槽單位長度的裝煤量 取w=0.5,w1=0.35,查圓環(huán)鏈表得，L=40m,根據(jù)具體使用情況，取 ，由式（3-3）、（3-4）計(jì)算得 。 估算彎曲段的附加阻力為 則直線段的運(yùn)行總阻力 2.2.2.2 繞經(jīng)曲線段的阻力 鏈條繞經(jīng)鏈輪的阻力，由以下三部分組成： a. 在鏈條與鏈輪的相遇點(diǎn)，當(dāng)它由直線變成彎曲時(shí)，因鏈條的轉(zhuǎn)折所產(chǎn)生的阻力； b. 鏈輪轉(zhuǎn)軸上的摩擦阻力； c. 在鏈條饒出鏈輪的分

19、離點(diǎn)，當(dāng)它由彎變成直時(shí)，因鏈條的轉(zhuǎn)折所產(chǎn)生的阻力。 如圖2-2示，設(shè)鏈條的張力，在與鏈輪的相遇點(diǎn)為；與鏈輪的分離點(diǎn)為。在相遇點(diǎn)由直變彎繞進(jìn)鏈輪時(shí)，鏈軸上的摩擦阻力為 （2-14） 式中 ——相遇點(diǎn)鏈軸上的摩擦阻力，N ——鏈條在相遇點(diǎn)的張力，N ——鏈軸的摩擦系數(shù)。 圖2-2 鏈條繞經(jīng)鏈輪的阻力 Figure 2-2 by the sprocket chain around the resistance 把這個(gè)作用于鏈軸上的摩擦力，變位到鏈輪的節(jié)圓周上，即為鏈條轉(zhuǎn)折彎曲的摩擦力給鏈輪旋轉(zhuǎn)增加的阻力。按作功相

20、等的條件得 （2-15） 將以公式（1-17）代入，整理得 （2-16） 式中 ——鏈條由直變彎的阻力，N； ——鏈軸直徑，mm； ——鏈輪直徑，mm； ——鏈條繞進(jìn)鏈輪時(shí)，相鄰兩鏈節(jié)轉(zhuǎn)折的角度。 同理可得，在分離點(diǎn)鏈條由彎變直，因鏈軸上的摩擦給鏈輪旋轉(zhuǎn)增加的阻力為 （2-17） 式中： ——鏈條由彎變直的阻力，N； ——鏈條在分離點(diǎn)的張力，N。 鏈輪轉(zhuǎn)軸上的摩擦阻力，當(dāng)鏈條的饒進(jìn)和繞出兩股平

21、行時(shí) （2-18） 式中 ——鏈輪轉(zhuǎn)軸上的摩擦阻力，N； ——鏈輪轉(zhuǎn)軸的摩擦系數(shù)。 把作用于鏈輪轉(zhuǎn)軸上的摩擦阻力，變位到鏈輪節(jié)圓周上，即為轉(zhuǎn)軸上的摩擦力給鏈輪旋轉(zhuǎn)的阻力。按力矩相等的條件得 （2-19） 將以公式（2-18）代入，整理得 （2-20） 式中 ——鏈輪軸上的摩擦阻力，N； ——鏈輪轉(zhuǎn)軸的直徑，mm。 由上分析得到，鏈條饒經(jīng)鏈輪的阻力為 （2-21） 令

22、 （2-22） 則 （2-23） 由于公式計(jì)算復(fù)雜，使用中經(jīng)常根據(jù)經(jīng)驗(yàn)按直線段的運(yùn)行總阻力的10%記為繞經(jīng)曲線段的阻力，即 （2-24） 則饒經(jīng)曲線段的阻力為 則刮板輸送機(jī)運(yùn)行總靜負(fù)荷為 2.2.3 牽引鏈的動負(fù)荷 鏈嚙合傳動，是驅(qū)動鏈輪通過輪齒與鏈節(jié)的嚙合，將鏈輪旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)矩，變成直線牽引力給牽引鏈。鏈條是由許多剛性鏈節(jié)組成，繞經(jīng)鏈輪時(shí)呈多邊形圍繞，鏈條是

23、間歇地隨相遇點(diǎn)輪齒運(yùn)動。當(dāng)鏈輪作等速圓周運(yùn)動時(shí)，鏈條是變速直線運(yùn)動，并以鏈輪旋轉(zhuǎn)一個(gè)鏈節(jié)所對應(yīng)的中心角為周期。這種運(yùn)動特性，可由下述分析看出。 把鏈條當(dāng)作剛體，設(shè)鏈輪節(jié)圓的半徑為R，鏈輪旋轉(zhuǎn)的角速度為，如圖圖2-3a所示，為相遇點(diǎn)輪齒的圓周速度與水平線的夾角，為鏈條水平運(yùn)動的瞬時(shí)速度，可以看出， （2-25） 角的大小，等于相遇點(diǎn)輪齒的半徑與鏈輪縱軸線的夾角，這個(gè)夾角隨鏈輪的旋轉(zhuǎn)變化，從在相遇點(diǎn)剛開始嚙合時(shí)的，逐漸減小到0，再逐漸增加到。鏈輪繼續(xù)旋轉(zhuǎn)時(shí)，另一個(gè)輪齒在相遇點(diǎn)與鏈條嚙合，鏈條的速度就隨這個(gè)新的相遇點(diǎn)輪齒的運(yùn)動而變化。據(jù)此，式

24、（2-25）中的變化范圍為 式中為一個(gè)鏈節(jié)所對應(yīng)的鏈輪的圓心角。 圖2-3 鏈傳動的速度分析 Figure 2-3 chain of transmission speed 由此可知，即使鏈輪的角速度不變，鏈條的瞬時(shí)速度也是變化的，其速度特性如公式（2-25）所示，速度變化的周期為鏈輪旋轉(zhuǎn)一個(gè)。鏈條速度變化曲線日圖圖2-3b，鏈速的變化范 由于鏈速的變化，鏈條運(yùn)動中就有加速度，鏈條運(yùn)動的加速度為 （2-26） 鏈條運(yùn)動的加速度也隨角變化，其變化范圍為 加速度變化曲線見圖圖2-3b?？梢钥闯?，鏈條在相遇點(diǎn)嚙合開始時(shí)的加

25、速度最大，隨鏈輪旋轉(zhuǎn)，加速度逐漸減到0，然后達(dá)到最大負(fù)值，到另一個(gè)鏈輪嚙合時(shí)，鏈條運(yùn)行的加速度，由最大負(fù)值突變到正最大值。加速度變化周期也是鏈輪旋轉(zhuǎn)一個(gè)角所需時(shí)間。最大加速度的絕對值為 （2-27） 由鏈輪的幾何關(guān)系得 （2-28） 將式（2-28）代入式（2-27）得 （2-29） 式中 ——鏈條最大加速度； ——鏈輪旋轉(zhuǎn)的角速度； ——鏈節(jié)距； R——鏈輪分度圓半徑。 有以上分析可知鏈條是作

26、變加速運(yùn)動的。有加速度就有慣性力，因此，鏈條在運(yùn)動中，不僅受靜負(fù)荷，還受有動負(fù)荷，并且是周期性動負(fù)荷。加速度為正，慣性力的方向相反，動負(fù)荷使鏈條的張力增加；加速度為負(fù)，慣性力的方向與運(yùn)行方向相同，動負(fù)荷使鏈條的張力減小。 由圖2-3b可以看到，后一個(gè)輪齒開始嚙合的瞬間，鏈條的加速度從負(fù)最大加速度增到正最大加速度，在這瞬間的加速度為兩倍的最大加速度。如果參與這一加速度運(yùn)動的質(zhì)量為M，則鏈條所受的動負(fù)荷為2Ma。由于這一負(fù)荷是瞬間施加的，按力學(xué)原理，突加載荷在鏈條中產(chǎn)生的應(yīng)力大一倍。這樣，鏈條所受的動負(fù)荷應(yīng)按4Ma計(jì)?？紤]到這個(gè)變化瞬間，后一個(gè)輪齒嚙合之前的加速度為最大值，其慣性力與鏈條運(yùn)動方向

27、相同，因此，鏈條實(shí)際所受的最大動負(fù)荷按下式計(jì)算 （2-30） 實(shí)際上，鏈條不是剛體，在張力作用下它有變形。刮板輸送機(jī)用的圓環(huán)鏈，其剛度視不同規(guī)格為（2～6）×N。 作為彈性體的鏈條，鏈輪傳給它的牽引力，不能同時(shí)作用在整條鏈子上，而有一定的傳播速度，也不是整條鏈子都是一個(gè)相同的加速度，參與加速度運(yùn)動的質(zhì)量也不是整條鏈子及所帶的負(fù)載。因此，式（2-30）只可用在鏈子很短的情況。對于彈性鏈，只要不在共振條件下運(yùn)行，鏈條所受的最大動負(fù)荷，比用此式計(jì)算的要小。 輸送機(jī)的刮板鏈，在承載后被煤埋在槽內(nèi)，沿槽底滑動運(yùn)行，由于其工作條件復(fù)雜多變，雖已進(jìn)行了許多研究，還不

28、能準(zhǔn)確的計(jì)算出其動負(fù)荷。所以目前近似的按靜負(fù)荷的20%計(jì)算。 則動負(fù)荷為 2.2.4 總運(yùn)行阻力 綜上可得總運(yùn)行阻力為 2.2.5電動機(jī)功率P 驅(qū)動軸上的功率為： （2-31） 為傳動裝置效率，取0.8 則計(jì)算得 考慮到采區(qū)的電壓降以及難以準(zhǔn)確計(jì)算的額外阻力，實(shí)際配備的電動機(jī)功率應(yīng)比增加15%—20%的備用量。 則電動機(jī)功率 又考慮有時(shí)可能傾角大于10度或其他原因使工作阻力偏大，固選擇電動機(jī)功率為7.5KW。 3刮板輸送機(jī)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

29、 刮板輸送機(jī)的基本結(jié)構(gòu)由機(jī)頭、機(jī)尾、刮板鏈條、過渡槽、中部槽（簡稱溜槽）和擋板組成。隨著使用場所和配套設(shè)備的不同，刮板輸送機(jī)性能和結(jié)構(gòu)也不相同。刮板輸送機(jī)的基本結(jié)構(gòu)平直鋪設(shè)在底板上，一般為固定安裝，運(yùn)行中不需移動。 3.1 刮板輸送機(jī)結(jié)構(gòu)的基本要求 刮板輸送機(jī)，按工作需要，對其結(jié)構(gòu)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裝和運(yùn)輸； c. 同一型號的部件安裝尺寸和連接尺寸應(yīng)保證相同，同類部件應(yīng)保證通用互換； d. 刮板鏈安裝后，在正、反方向都能順利運(yùn)行； e. 有緊鏈裝置，且操作方便、安裝可靠； f. 能不拆卸用機(jī)械推移。為此，應(yīng)具有便于安裝推移裝置的

30、連接點(diǎn)； g. 要有足夠的強(qiáng)度、剛度和耐磨性； h. 從端部卸載的刮板輸送機(jī)，機(jī)頭架應(yīng)有足夠的卸載高度，防止空股刮板鏈返程帶回煤； i. 一般應(yīng)有上鏈器。上鏈器是供刮板鏈在下槽脫出時(shí)通過它返回槽內(nèi)的裝置； j. 用于機(jī)械采煤的工作面刮板輸送機(jī)，機(jī)頭架的外廓尺寸和結(jié)構(gòu)形式，應(yīng)便于采煤機(jī)自開切口； k. 用于機(jī)械采煤的工作面刮板輸送機(jī)，應(yīng)結(jié)合技術(shù)上的需要，能裝設(shè)下列部分或全部附屬部件： 1) 采煤機(jī)的導(dǎo)向裝置； 2) 鏟煤機(jī)； 3) 擋煤板； 4) 無鏈牽引采煤機(jī)的齒規(guī)； 5) 放置電纜、水管、乳化液管路的槽或支座； 6) 在機(jī)頭部和機(jī)尾部，能安裝采煤機(jī)外牽引的傳

31、動裝置、牽引鏈的固定安裝或刨煤機(jī)的傳動裝置和控制保護(hù)裝置； l. 用于綜采工作面的刮板輸送機(jī)，相關(guān)的外廓尺寸與采煤機(jī)和液壓支架相配； m. 刮板輸送機(jī)，沿傾斜鋪設(shè)，在工作中有下滑可能時(shí)，應(yīng)有防滑錨固裝置。 3.2 機(jī)頭部 機(jī)頭由傳動裝置、頭架、鏈輪組件和底座組成。有驅(qū)動、卸載、連接機(jī)頭處錨固推移裝置（如機(jī)頭處液壓支架）、固定采煤機(jī)牽引導(dǎo)軌的功能。機(jī)頭的布置有并列式，垂直式和復(fù)合式三種型式。根據(jù)卸載方式的不同，分為端卸式機(jī)頭和側(cè)卸式機(jī)頭兩種型式。 并列式機(jī)頭，又稱平行布置式機(jī)頭。有單側(cè)平行布置式和雙側(cè)平行布置式。單側(cè)平行布置式，驅(qū)動裝置布置在工作面采空側(cè)，常用于工作面刮板輸送機(jī)上；雙側(cè)

32、平行布置式常用于順槽式轉(zhuǎn)載機(jī)上。 垂直式機(jī)頭，又稱T型和L型機(jī)頭。在交叉?zhèn)刃妒焦伟遢斔蜋C(jī)上常用“倒L”型垂直式機(jī)頭。復(fù)合式機(jī)頭，用在大功率交叉?zhèn)刃妒焦伟遢斔蜋C(jī)上，常采用一個(gè)平行布置的驅(qū)動裝置和一個(gè)垂直布置的驅(qū)動裝置的型式。 本次設(shè)計(jì)的機(jī)頭根據(jù)工作條件選用并列式單側(cè)平行布置式。 3.2.1 電機(jī)的選則 根據(jù)刮板輸送機(jī)所需的電動機(jī)功率確定電動機(jī)的型號；查連續(xù)輸送機(jī)械設(shè)計(jì)手冊，選用電動機(jī)型號為YB132M-4JB5338—1991該電動機(jī)具有高起動轉(zhuǎn)矩的隔爆型電動機(jī)。 3.2.2 電動機(jī)與減速器的聯(lián)接 a. 聯(lián)接形式的選擇 電動機(jī)與減速器的連接，有彈性聯(lián)軸器和液力耦合器兩種。其中液

33、力傳動的主要缺點(diǎn)是較一般機(jī)械傳動結(jié)構(gòu)復(fù)雜、成本高、效率低。考慮設(shè)計(jì)的輸送機(jī)運(yùn)輸量較低，功率比較小，因此，即使重載啟動需要的電動機(jī)轉(zhuǎn)矩也不會太大，電動機(jī)和減速器用彈性聯(lián)軸器連接就可以滿足要求，這樣不使用液力耦合器，不但可以減小機(jī)頭的體積和重量，也省掉了向工作面輸送工作液等過程,減少了材料消耗和對環(huán)境的污染,沒有因密封漏油而失效的問題，從而可以降低成本，提高經(jīng)濟(jì)性。 b. 聯(lián)軸器的選擇計(jì)算 P=5.04KW 電機(jī)轉(zhuǎn)數(shù)n=1500r/min 與聯(lián)軸器相連的軸的直徑為d=28 則轉(zhuǎn)鉅 （3-1） 查手冊選用 。

34、 3.2.3 減速器 我國目前生產(chǎn)的刮板輸送機(jī)減速器，多為平行布置式、三級傳動的圓錐圓柱齒輪減速器。其中DB、DC型圓錐、圓柱齒輪減速器高速級為弧齒錐齒輪，中低速級為圓柱齒輪。這種減速器具有承載能力大、傳動效率高、噪聲低、體積小、壽命長的特點(diǎn)，用于輸入軸與輸出軸呈垂直方向布置的傳動裝置，如刮板輸送機(jī)各種運(yùn)輸機(jī)械，也可用于煤炭、冶金、礦山等各種通用機(jī)械傳動中。其使用條件為：齒輪圓周速度不大于18m/s；安裝角度為0—25；高速軸的轉(zhuǎn)速大于1500r/min；減速器工作的環(huán)境溫度為-20—+35℃；適用于正、反向運(yùn)轉(zhuǎn)。 為適應(yīng)不同的需要，三級傳動的圓錐圓柱齒輪減速器有三種裝配方式。Ⅰ型減速器

35、的第二軸端裝緊鏈裝置，第四軸（或第一軸）裝斷銷過載保護(hù)裝置，這種形式用于單機(jī)功率為30KW以下的減速器；Ⅱ型減速器的第二軸端裝緊鏈裝置，利用液力耦合器實(shí)現(xiàn)過載保護(hù)，單機(jī)功率40---75KW的減速器采用這種形式；Ⅲ型減速器的第一軸端裝緊鏈裝置，利用液力耦合器實(shí)現(xiàn)過載保護(hù)，單機(jī)功率90KW以上的減速器采用這種形式。 為適應(yīng)左、右采煤工作面和在機(jī)頭部、機(jī)尾部都能通用，刮板輸送機(jī)減速器的箱體應(yīng)上下對稱。箱體的結(jié)構(gòu)還應(yīng)使刮板輸送機(jī)在大傾角條件下工作時(shí)，各齒輪和軸承都能得到充分的潤滑。 為便于改變鏈速，減速器應(yīng)能用更換第二對齒輪的辦法，在一定范圍內(nèi)改變傳動比。 由此選取減速器為：DCZ160-20

36、-ⅠS型。因此刮板輸送機(jī)傳動系統(tǒng)示意圖如下圖 圖3-1刮板輸送機(jī)傳動系統(tǒng)示意圖 Figure 3-1 scraper conveyor drive system diagram 1-電動機(jī)；2-減速器；3-機(jī)頭鏈輪；4-機(jī)尾鏈輪 3.2.4機(jī)頭架、過渡槽的尺寸的確定 （1） 卸載高度 　　　　　　　(3—2) 式中 Hd—底座高度，一般60~120mm —減速器高度； —安裝空間一般 —機(jī)頭架卸載高度 （2） 機(jī)頭架高度H

37、 （3） 過渡槽起始中板高度和中部槽高度，由溜槽規(guī)格給定。 （4） 機(jī)頭架總長度和過渡槽長度 式中 —機(jī)頭總長度，與過渡槽長度整體設(shè)計(jì)確定； —過渡槽長度，與機(jī)頭長度整體設(shè)計(jì)確定； —機(jī)頭鏈輪中心至卸載端長度，與減速器輸出中心至端部尺寸相同，或稍大15~20mm; —機(jī)頭鏈輪中心至過渡槽連接端的長度，由減速器輸出軸中心至輸入端長度、壓鏈塊、連接件安裝位置及液壓支架推移位置綜合設(shè)計(jì)確定； —過渡槽升角端水平長度；

38、 —過渡槽水平段長度，與端頭連接件位置和中板升角彎曲段至拐點(diǎn)的水平長度之和相當(dāng)。 （5） 機(jī)頭架和過渡槽內(nèi)寬和 式中 —機(jī)頭架內(nèi)寬；中小型刮板輸送機(jī)機(jī)頭架內(nèi)寬比中部槽大2~4mm; 重型輸送機(jī)機(jī)頭架內(nèi)寬與中部槽相同； —過渡槽內(nèi)寬； —中部槽內(nèi)寬，,即中部槽寬度規(guī)格B減去兩側(cè)槽幫厚度 （6） 機(jī)頭架和過渡槽的其余尺寸確定 機(jī)頭架的總寬度： 式中 —機(jī)頭架側(cè)板厚度， ，根據(jù)刮板輸送機(jī)輕、中、重型等不同載荷確定，輕型為25mm,重型

39、為30~50mm,重型為60mm以上，目前最大側(cè)板厚度為120mm; —過渡架或“三板式”的減速器連接立板至機(jī)頭架側(cè)板的寬度，“兩板式”時(shí)； —機(jī)頭架內(nèi)寬，由工式確定。 過渡槽總寬度； 式中 —過渡槽立板厚度，由設(shè)計(jì)選定，一般小于或等于機(jī)頭架側(cè)板厚度； —過渡槽內(nèi)寬，有公式確定。 過渡中板升角段長度: 式中 —過渡槽升角段水平長度，同上式意義和確定方法； —機(jī)頭架和過渡槽的中板升角； 機(jī)頭架中板（上中板）總長： 式中 —中板組件的上中板長度，有公式計(jì)算確定；

40、—位于鏈輪組件和中板組件之間的活中板理論長度，一般，r為鏈輪立環(huán)槽半徑，與撥鏈器、固定架配套設(shè)計(jì)確定，又稱為“舌板”長度； —過渡槽中板升角長度，由公式確定； 機(jī)頭架和過渡中板組件的下中板確定，一般按與上中板夾角為的水平板件設(shè)計(jì)。其中機(jī)頭下板長度與撥鏈器固定架的水平安裝長度之差；過渡槽下中板長度為300~500mm的彎曲過渡板。 機(jī)頭架是機(jī)頭部的骨架，應(yīng)有足夠的強(qiáng)度和剛度，由厚鋼板焊接制成。各型機(jī)頭部的共同點(diǎn)如下： a. 兩側(cè)對稱，可在兩側(cè)壁上安裝減速器，以適應(yīng)左、右采煤工作面的需要； b. 鏈輪由減速器伸出軸和盲軸支撐連接，這種連接方式，便于在井下拆裝； c.

41、撥鏈器和護(hù)軸板固定在機(jī)頭架的前橫梁上，它的作用是：防止刮板鏈在與鏈輪的分離點(diǎn)處，被輪齒帶動卷入鏈輪，護(hù)軸板是易損部位，用可拆換的活板，既便于鏈輪和撥鏈器的拆裝，又可更換； d. 機(jī)頭架的易磨損部位采取耐磨措施，例如加焊高錳鋼堆焊層或局部采用耐磨材料的可更換零件。 3.3 機(jī)尾部 機(jī)尾部采用與機(jī)頭部基本相同的結(jié)構(gòu)，這樣可以很容易把機(jī)尾部改裝成機(jī)頭部，滿足特殊場合的需要，增加其適應(yīng)性。 3.4 中部槽及附屬部件 中部槽是刮板輸送機(jī)的機(jī)身，由槽幫鋼和中板焊接而成。上槽是裝運(yùn)物料的承載槽，下槽底部敞開供刮板鏈返程用。為減小刮板鏈返程的阻力，或在底部松軟條件下使用時(shí)防止槽體下陷，在槽幫鋼下加焊

42、底板構(gòu)成封底槽。使用封底槽安裝下股刮板鏈和處理下股鏈?zhǔn)鹿瘦^困難，可以間隔幾節(jié)封底槽采用一節(jié)有可拆中板的封底槽的辦法，以減小困難。 用于機(jī)械采煤工作面的中部槽，除了運(yùn)煤，還要承受采煤機(jī)騎在上面運(yùn)行的負(fù)荷，垂直方向受采煤機(jī)的重壓和滾筒切割煤層時(shí)的沖擊、推、拉液壓支架的側(cè)向力和縱向力，使中板拱面受彎，連接件受拉、壓和彎曲。大塊煤巖卡死在槽中時(shí)，中板收壓。中部槽的惡劣工作條件，造成它的損壞形式除了磨損還有槽體變形損壞。因此，中部槽應(yīng)有足夠的強(qiáng)度、剛度和耐磨性。 中部槽的型式列入標(biāo)準(zhǔn)的有中單鏈型、邊雙鏈型、中雙鏈型三種。除了用于輕型刮板輸送機(jī)的中單鏈型采用冷軋槽幫鋼外，其他都用熱軋槽幫鋼制成，其尺寸

43、系列《刮板輸送機(jī)中部槽尺寸系列》中有規(guī)定。 中部槽除了標(biāo)準(zhǔn)長度的外，為適應(yīng)采煤工作面長度變化的需要，設(shè)有500mm和1000mm長的調(diào)節(jié)槽。 機(jī)頭過渡槽和機(jī)尾過渡槽，是與機(jī)頭架和機(jī)尾架連接的特殊槽。它的一端與中部槽連接，另一端與機(jī)頭架或機(jī)尾架連接。為了使從下槽脫出的刮板鏈在運(yùn)行中回到槽內(nèi)，可在機(jī)尾過渡槽的下翼緣裝設(shè)上鏈器。 中部槽承受煤和刮板鏈的劇烈摩擦，是使用量和消耗量最大的部件。為提高中部槽的使用壽命，可以采用如下方法。如：將兩端進(jìn)行淬火處理，或加焊錳鋼鑄造端頭；中板兩端鏈道處用等離子噴焊耐磨合金；易磨損處堆焊硬質(zhì)合金；加大中板厚度；改進(jìn)槽幫鋼的斷面以增加強(qiáng)度和剛度。 制造中部槽的

44、槽幫鋼已有定型標(biāo)準(zhǔn)，規(guī)定的型式有D型、E型和M型三種。D型為中單鏈刮板輸送機(jī)用熱軋槽幫鋼，E型為中單鏈和中雙鏈用，邊雙鏈也可使用，M型為邊雙鏈用的熱軋槽幫鋼。E型與M型相比不僅中板寬度減小從而增大了剛度，還增強(qiáng)了中板與槽幫鋼的焊縫強(qiáng)度，便于焊接，鏈子不磨焊縫。因此，選用E型。 3.5 緊鏈裝置 刮板鏈安裝時(shí)，要給予一定的予緊力，使它運(yùn)行在張力最小點(diǎn)不發(fā)生鏈條松馳或堆積。給刮板鏈?zhǔn)┘佑杈o力的裝置叫緊鏈裝置。 早期的輕型刮板輸送機(jī)，用改變機(jī)尾軸位置的辦法人力緊鏈?，F(xiàn)在都采用定軸距緊鏈。目前應(yīng)用的方法有三種，一種是將刮板鏈一端固定在機(jī)頭架上，另一端繞經(jīng)機(jī)頭鏈輪，用機(jī)頭部的電動機(jī)使鏈輪反轉(zhuǎn)，將鏈

45、條拉緊。電動機(jī)停止反轉(zhuǎn)時(shí)，立即用一種制動裝置將鏈輪閘住，防止鏈條回松。另一種方式與前種基本相同，只是不用電動機(jī)反轉(zhuǎn)緊鏈，而用專設(shè)的液壓馬達(dá)緊鏈。第三種是采用專用的液壓缸緊鏈。 第一種緊鏈方式使用的緊鏈器有三種：棘輪緊鏈器、摩擦輪緊鏈器、閘盤緊鏈器。 棘輪緊鏈器結(jié)構(gòu)簡單、操作方便，使用于輕型刮板輸送機(jī)。因?yàn)橛糜诠β瘦^大的刮板輸送機(jī)時(shí)，緊鏈后棘輪與插爪之間的壓力很大，搬開手把時(shí)不甚安全。 摩擦輪緊鏈器比棘輪緊鏈器操作安全。 閘盤緊鏈器由閘盤和制動裝置組成，閘盤裝在Ⅲ型減速器的一軸上，制動裝置安在聯(lián)接筒上。緊鏈時(shí)反轉(zhuǎn)開動電機(jī)，鏈輪反轉(zhuǎn)刮板鏈逐漸被拉緊，到電機(jī)堵轉(zhuǎn)為止，立即搬動手輪，用夾鉗將閘

46、盤閘住，同時(shí)切斷電機(jī)電源。由于夾鉗對閘盤的制動力與刮板鏈的張緊力有一定的比例關(guān)系，鏈條的張緊力顯示在張力指示器上。慢慢反轉(zhuǎn)手輪松開夾鉗，放松被拉緊的刮板鏈，到指示器顯出刮板鏈所需要的張緊力為止，立刻將閘盤閘死。拆去多余的鏈段，接好鏈子后，反轉(zhuǎn)手輪松開夾鉗。手輪是利用螺旋副和杠桿夾緊或松開夾鉗。張力指示器依靠螺旋副一端的液壓缸，通過液壓作用顯示出閘盤制動力或鏈條張緊力。 上述各種緊鏈裝置，棘輪緊鏈器和摩擦緊鏈器結(jié)構(gòu)簡單，使用方便，但它不能顯示出鏈子張力的大小，其余三種都能顯示和準(zhǔn)確控制鏈子的張力。由此可知閘盤緊鏈器不但結(jié)構(gòu)比較簡單，而且可以準(zhǔn)確控制鏈子的張力，所以選用閘盤緊鏈器。 3.6 推

47、移裝置 推移裝置是在采煤工作面內(nèi)將刮板輸送機(jī)向煤壁推移的機(jī)械。綜采工作面，使用液壓支架上的推移千斤頂；非綜采工作面用單體液壓推溜器或手動液壓推溜器。 3.8 錨固裝置 錨固裝置是刮板輸送機(jī)在傾角較大的工作面有下滑可能時(shí)，用以固定、防滑之用。它由單體液壓支架和錨固架組成，錨固架與機(jī)頭架、機(jī)尾架連接。使用液壓支架的泵站。 4 刮板鏈傳動部件及其零件的設(shè)計(jì) 此次設(shè)計(jì)的刮板輸送機(jī)最為重要的部件為刮板鏈傳動部件，整臺機(jī)器運(yùn)行的質(zhì)量直接取決于其傳動部，為此特別把次部分及其零件詳細(xì)設(shè)計(jì)以下: 目前,

48、采煤機(jī)、刨煤機(jī)、刮板輸送機(jī)、轉(zhuǎn)載機(jī)、板式輸送機(jī)、倉式列車及彎曲膠帶輸送機(jī)等許多礦山機(jī)械廣泛采用圓環(huán)鏈牽引或傳動。實(shí)踐證明，這種傳動或牽引方式結(jié)構(gòu)簡單、緊湊，工作可靠，牽引力大，壽命長，可彎曲，能充分適應(yīng)礦山機(jī)械的特殊技術(shù)及安全要求和惡劣的工作條件。因此，本次設(shè)計(jì)的刮板輸送機(jī)采用圓環(huán)鏈傳動。 4.1 圓環(huán)鏈鏈環(huán)的結(jié)構(gòu)和規(guī)格 圓環(huán)鏈鏈段的結(jié)構(gòu)如圖4-1所示。鏈環(huán)的結(jié)構(gòu)尺寸用棒料直徑d、節(jié)距t和外寬b表示，圓環(huán)鏈的規(guī)格標(biāo)記為dxt。每一鏈段由N個(gè)鏈環(huán)組成，鏈段長度為L0隨著技術(shù)的發(fā)展，鏈段長度將逐步增加。礦用高度圓環(huán)鏈的規(guī)格和尺寸見部標(biāo)MT36—80中的規(guī)格。圓環(huán)鏈的鏈段長度及其公差為一般常用值

49、，其鏈段長度及公差按下式確定： （4-1） 式中 t—鏈環(huán)的節(jié)距，mm N—鏈段的 鏈環(huán)數(shù)。 圖4-1 圓環(huán)鏈 Figure 4-1 linked ring 4.2 圓環(huán)鏈接鏈環(huán)的結(jié)構(gòu)型式 為便于使用，圓環(huán)鏈應(yīng)按不同的鏈段長度進(jìn)行制造，各鏈段之間可用鏈環(huán)進(jìn)行連接。制造接鏈環(huán)的常用材料有、、、及等，進(jìn)行調(diào)質(zhì)處理，硬度為HB320～350。為提高接鏈環(huán)的強(qiáng)度和耐磨性，加工后應(yīng)進(jìn)行等溫淬火處理，硬度達(dá)HRC42～50。 接鏈環(huán)的結(jié)構(gòu)型式有以下幾種： a. 凸緣式接鏈環(huán) 如圖4-2所示，凸緣

50、式接鏈環(huán)由兩個(gè)半鏈環(huán)1、一個(gè)卡塊2及一個(gè)彈性圓柱銷3組成。半鏈環(huán)的結(jié)構(gòu)如圖4-3所示，右上方為一凸緣，左下方有一凸緣槽。安裝時(shí)將兩個(gè)半鏈環(huán)的凸緣和凸緣槽相嵌合，并從側(cè)面嵌入卡塊2，再從頂部裝入彈性圓柱銷3，便組成凸緣式接鏈環(huán)。整個(gè)接鏈環(huán)靠彈性圓柱銷在銷孔內(nèi)的彈性變形實(shí)現(xiàn)自動鎖緊。這種接鏈環(huán)的特點(diǎn)是破斷拉力大、連接可靠，但制造較困難，主要用于采煤機(jī)、刨煤機(jī)和倉式列車中聯(lián)結(jié)圓環(huán)鏈。 圖4-2 凸緣式接鏈環(huán) 圖4-3凸緣式接鏈環(huán) Figure 4-2 flange of the link chain

51、Figure 4-3 flange of the link chain 1-半鏈環(huán)； 2-卡塊；3-彈性圓柱銷 b. 開口式接鏈環(huán) 如圖4-4所示，開口式接鏈環(huán)由開口鏈環(huán)1、卡塊2及兩個(gè)彈性圓柱銷3組成。開口鏈環(huán)1和卡塊2的兩端分別做有互相嵌合的 頭和 槽。整個(gè)接鏈環(huán)靠彈性圓柱銷在銷孔內(nèi)的彈性變形實(shí)現(xiàn)自動鎖緊。這種接鏈環(huán)的破斷拉力也很大，但制造困難，通常在刨煤機(jī)和輸送機(jī)上使用。 圖4-4 開口式接鏈環(huán) Figure 4-4 opening-the link chain

52、 1-開口鏈環(huán)；2-卡塊；3-彈性圓拄銷 c. 鉸鏈?zhǔn)浇舆B環(huán) 如圖4-5所示，鉸鏈?zhǔn)浇舆B環(huán)由兩端做有耳子的兩個(gè)半鏈環(huán)1、銷軸2、套筒3及鋼絲4組成。整個(gè)接鏈環(huán)用鋼絲4鎖緊，靠銷軸2、傳遞載荷。這種接鏈環(huán)的結(jié)構(gòu)簡單、工作可靠、制造方便、壽命長，在采煤機(jī)中應(yīng)用較廣。 圖4-5 鉸鏈?zhǔn)浇舆B環(huán)半 Figure 4-5 Hinged to a chain 1-鏈環(huán)；2-銷軸；3-套筒；4-鋼絲 d. 雙邊鏈用接連環(huán) 圖4-6所示為用于可彎曲刮板輸送機(jī)的雙邊鏈結(jié)構(gòu)，兩條圓環(huán)鏈1和刮板2用接連環(huán)3、螺栓4、螺母5及彈簧墊圈6相連

53、接，被連接的圓環(huán)鏈規(guī)格為。接鏈環(huán)的結(jié)構(gòu)和尺寸如圖4-7所示。這種雙鏈牽引用接鏈環(huán)的特點(diǎn)是：牽引力大、工作可靠、裝拆方便，在刮板輸送機(jī)中應(yīng)用廣泛。 圖4-6 雙邊鏈用接連環(huán) Figure 4-6 to bilateral links with chain 1-圓環(huán)鏈；2-刮板；3-接連環(huán)；4-螺栓；5-螺母；6-彈簧墊圈 圖4-7接鏈環(huán)的結(jié)構(gòu)和尺寸 Figure 4-7 to link the structure and size 接鏈環(huán)在工作時(shí)承受的負(fù)荷按大小和性質(zhì)同被連接的圓環(huán)鏈?zhǔn)且粯拥?。因此，為保證接鏈環(huán)使用可靠，新制的接鏈環(huán)同樣需抽樣進(jìn)行拉伸試驗(yàn)，其破斷力應(yīng)不小

54、于同規(guī)格圓環(huán)鏈的最小破斷負(fù)荷，伸長率也不得超過規(guī)定值。 綜合比較以上形式的接連環(huán)，選用鉸鏈?zhǔn)浇渔湱h(huán)。 4.3 圓環(huán)鏈的性能指標(biāo) 4.3.1 圓環(huán)鏈的損壞形式 礦用高強(qiáng)度圓環(huán)鏈的損壞形式主要有： a. 靜力斷裂 當(dāng)鏈環(huán)承受的載荷超過靜力破斷負(fù)荷時(shí)，如啟動狀態(tài)或遇到嚴(yán)重刮卡，圓環(huán)鏈將產(chǎn)生斷裂。為避免這種斷裂，圓環(huán)鏈的最小破斷負(fù)荷不得低于規(guī)定值。 b. 疲勞斷裂 當(dāng)鏈環(huán)受正常變負(fù)荷反復(fù)作用時(shí)，盡管實(shí)際應(yīng)力遠(yuǎn)小于鏈環(huán)的破斷應(yīng)力，但如變應(yīng)力的循環(huán)次數(shù)超過一定數(shù)值，鏈環(huán)仍可能產(chǎn)生斷裂稱為疲勞斷裂。為避免過早地發(fā)生疲勞斷裂，要求圓環(huán)鏈在變應(yīng)力的反復(fù)作用下能安全承受一定的循環(huán)次數(shù)（）。 c.

55、 沖擊斷裂 沖擊斷裂分一次沖擊斷裂和多次沖擊斷裂兩種。前者是由于鏈環(huán)材料脆性高、韌性低和沖擊負(fù)荷大所造成的；后者介于疲勞斷裂和一次沖擊斷裂之間，與鏈輪疲勞強(qiáng)度和沖擊韌性的大小有關(guān)。為避免發(fā)生這種斷裂，圓環(huán)鏈應(yīng)具有足夠的韌性、塑性和使用壽命。 d. 不合格鏈環(huán)的斷裂 當(dāng)鏈環(huán)未經(jīng)充分預(yù)拉時(shí)，很難發(fā)現(xiàn)熱處理及焊接缺陷。若把這種鏈環(huán)接入鏈條用來牽引負(fù)荷，一旦啟動或遇到卡鏈很可能發(fā)生斷裂。這種未經(jīng)充分預(yù)拉的鏈環(huán)的斷裂，稱為不合格鏈環(huán)的斷裂。為避免這種損壞，新制鏈條必須經(jīng)預(yù)拉處理，預(yù)拉負(fù)荷約為破斷負(fù)荷的80%～85%。 e. 伸長失效 鏈條受載后將產(chǎn)生一定的彈性和塑性伸長。在額定極限負(fù)荷作用下，

56、當(dāng)鏈段的伸長量超過一定限度時(shí)，鏈條與鏈輪因不能正確嚙合而無法正常工作。圓環(huán)鏈的這種失效形式稱為伸長失效。 4.3.2 圓環(huán)鏈的強(qiáng)度指標(biāo) 礦用高強(qiáng)度圓環(huán)鏈多采用合金鋼制造，調(diào)質(zhì)處理。常用的材料20MnVK和20CrTi，拉伸強(qiáng)度極限大于1000MPa.為提高鏈條的強(qiáng)度和韌性，圓環(huán)鏈及其棒料應(yīng)進(jìn)行熱處理。 圓環(huán)鏈制造的工藝程序分為：下料、編鏈、整形、焊接及熱處理等。為保證圓環(huán)鏈的制造質(zhì)量，原棒料應(yīng)有較好的冷彎性和焊接性，即冷彎時(shí)不容許出現(xiàn)局部收縮現(xiàn)象，焊接處不應(yīng)有影響使用質(zhì)量的夾渣和燒傷。當(dāng)棒料直徑較大時(shí)（），一般采用熱彎。熱彎效果比冷彎好，但彎曲表面同樣不容許產(chǎn)生任何裂紋或傷痕。 為提高

57、圓環(huán)鏈工作的可靠性和使用壽命，新制的圓環(huán)鏈需進(jìn)行額定極限負(fù)荷實(shí)驗(yàn)、靜拉伸破斷試驗(yàn)、額定變負(fù)荷壽命試驗(yàn)及彎曲撓度試驗(yàn)等，以保證圓環(huán)鏈達(dá)到預(yù)定的強(qiáng)度指標(biāo)要求。 新制圓環(huán)鏈的強(qiáng)度指標(biāo)分B、C、D三級，各級強(qiáng)度指標(biāo)的項(xiàng)目和數(shù)值列入表4-4-2。各種規(guī)格圓環(huán)鏈的靜力試驗(yàn)負(fù)荷及破斷負(fù)荷的額定值、疲勞試驗(yàn)負(fù)荷及其壽命的額定值和彎曲變形撓度的額定值分別列入表4-4-3～4-4-5。 圓環(huán)鏈的的靜力拉伸破斷試驗(yàn)主要測定破斷負(fù)荷和破斷伸長率兩項(xiàng)指標(biāo)，反映圓環(huán)鏈抵抗靜拉伸破斷和沖擊斷裂的能力。額定極限靜負(fù)荷試驗(yàn)主要測定圓環(huán)鏈?zhǔn)茴~定極限負(fù)荷作用時(shí)的試驗(yàn)應(yīng)力和拉伸率，反映鏈段正常運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)的工作負(fù)荷，而接近于鏈段因啟動

58、或刮卡而超載時(shí)的最大負(fù)荷。顯然，額定極限負(fù)荷代表使用負(fù)荷的極限值。因而，為充分利用鏈環(huán)的強(qiáng)度，理論上按鏈段的屈服限確定額定極限負(fù)荷，實(shí)際上通常取破斷負(fù)荷的80%作為額定極限負(fù)荷。 額定變負(fù)荷壽命試驗(yàn)主要測定圓環(huán)鏈?zhǔn)茏儜?yīng)力作用時(shí)發(fā)生疲勞破斷前的試驗(yàn)應(yīng)力循環(huán)次數(shù)。根據(jù)試驗(yàn)機(jī)的要求，額定變應(yīng)力的最小值為50，最大值為250。圓環(huán)鏈發(fā)生疲勞破斷前的試驗(yàn)應(yīng)力允許循環(huán)次數(shù)（5～7）次。試驗(yàn)指出，圓環(huán)鏈的疲勞強(qiáng)度主要取決于變應(yīng)力幅度的大小。此外，鏈環(huán)破斷負(fù)荷與破斷伸長率的乘積（即鏈環(huán)抵抗沖擊的能力）、棒料屈服限的大小，鏈環(huán)表面缺陷或焊接缺陷，棒料及其焊縫的晶粒粗細(xì)等，對鏈段的疲勞強(qiáng)度也有重要的影響。 對

59、圓環(huán)鏈的彎曲變形試驗(yàn)要求是，當(dāng)鏈環(huán)的彎曲變形達(dá)到額定值時(shí)，試體不允許斷裂或出現(xiàn)裂紋及其它缺陷，而且作用于鏈環(huán)上的彎曲負(fù)荷不得小于表4-4-2規(guī)定的鏈環(huán)最小破斷負(fù)荷的50%。 4.3.3 圓環(huán)鏈的選擇計(jì)算 圓環(huán)鏈在工作時(shí)受拉伸和彎曲，環(huán)內(nèi)應(yīng)力狀況復(fù)雜，理論計(jì)算較困難。因此，圓環(huán)鏈通常按最大牽引力選擇，即： 單鏈牽引時(shí) （4-2） 雙鏈牽引時(shí) （4-3） 式中 ——圓環(huán)鏈的最小破斷負(fù)荷，N； ——雙鏈牽引時(shí)的不均勻

60、系數(shù)，一般取； ——安全系數(shù)，采煤機(jī)用的圓環(huán)鏈，可取； 刮板輸送機(jī)用的圓環(huán)鏈，取。 由式（3-32）得 （4-4） 取 則 查表選擇圓環(huán)鏈為 B級 4.3.4 刮板鏈的安全系數(shù) 安全系數(shù)是鏈條破斷拉力與最大張力之比。則刮板鏈的安全系數(shù)為 單鏈 （4-5） 式中 n——鏈條的安全系數(shù)，一般n>3.5 查得 則

61、 4.4 圓環(huán)鏈鏈輪的齒形參數(shù)和幾何計(jì)算 4.4.1 圓環(huán)鏈鏈輪的齒形參數(shù) 圓環(huán)鏈與鏈輪屬于一種具有多邊形撓性作用的非共軛嚙合齒輪傳動。因此，圓環(huán)鏈與鏈輪要實(shí)現(xiàn)良好地嚙合，合理選擇鏈輪的齒廓曲線和正確設(shè)計(jì)鏈輪的齒形是鏈輪設(shè)計(jì)的關(guān)鍵問題之一。 圖4-8 圓環(huán)鏈鏈輪的齒形結(jié)構(gòu)和尺寸 Figure 4-8 ring chain sprocket size and structure of the tooth 如圖4-8所示，當(dāng)圓環(huán)鏈與鏈輪嚙合時(shí)，在鏈輪的每一齒距上都有兩個(gè)鏈環(huán)：鏈環(huán)1平臥于兩齒間的鏈窩里，稱為平環(huán)；鏈環(huán)2立卡在齒寬中部的窄

62、槽內(nèi)，稱為立環(huán)。鏈輪上鏈窩的形狀與平環(huán)外行基本一致，但為滿足鏈環(huán)節(jié)距伸長的需要，鏈窩長度A應(yīng)比鏈環(huán)長▽，即。此外，為減少立環(huán)的嚙合阻力，鏈輪齒寬中部的立槽寬度也應(yīng)比鏈環(huán)棒料直徑稍大些 對于礦用高強(qiáng)度圓環(huán)鏈的鏈輪，其齒廓曲線和齒形參數(shù)的選擇需滿足以下要求： a. 保證圓環(huán)鏈能順利地進(jìn)入和退出嚙合； b. 保證鏈輪齒有較高地傳遞轉(zhuǎn)矩的能力； c. 保證鏈窩的形狀和尺寸能適應(yīng)鏈環(huán)節(jié)距伸長的需要。 圓環(huán)鏈鏈輪的齒廓曲線，國外推薦采用的有：直線、圓弧線和直線-圓弧線三種。從加工制造和嚙合性能分析，直線齒廓加工簡單，但齒高不宜過大，否則嚙合時(shí)容易發(fā)生干涉；直線-圓弧線齒廓加工復(fù)雜，應(yīng)用較少；圓弧

63、線齒廓雖然加工也較復(fù)雜，但輪齒強(qiáng)度較高，齒高可適當(dāng)增大。所以，一般推薦采用圓弧線齒廓。 對于各種規(guī)格的圓環(huán)鏈，鏈輪齒形設(shè)計(jì)的主要問題是：合理選擇鏈輪齒數(shù)z、正確計(jì)算鏈輪節(jié)圓直徑和齒廓圓弧半徑等。 4.4.2 圓環(huán)鏈鏈輪的齒型設(shè)計(jì) a. 鏈輪齒數(shù)z 圓環(huán)鏈鏈輪的齒數(shù)一般取為z=4～12。當(dāng)圓環(huán)鏈規(guī)格dxt選定后，鏈輪齒數(shù)z可參考表4-4-7選擇。 b. 鏈輪節(jié)圓直徑 當(dāng)圓環(huán)鏈與鏈輪嚙合時(shí)，平環(huán)或立環(huán)在鏈輪上占有的內(nèi)邊距離稱為鏈輪的節(jié)距，以表示。顯然，鏈輪節(jié)距的理論值應(yīng)等于鏈環(huán)的節(jié)距，即。 當(dāng)平環(huán)臥于鏈窩位置時(shí)，在鏈輪齒寬中間的對稱剖面內(nèi)，經(jīng)平環(huán)兩端棒料中心的圓周稱為鏈輪的節(jié)圓，如圖

64、4-9所示。 根據(jù)我國使用經(jīng)驗(yàn)和國外研究成果，鏈輪節(jié)圓直徑推薦按下式計(jì)算： （4-6） 式中，值應(yīng)精確到小數(shù)點(diǎn)后兩位數(shù)字。 c. 鏈輪齒廓圓弧半徑 圓環(huán)鏈鏈輪的齒廓曲線一般推薦采用圓弧曲線。但是，鏈輪齒廓圓弧中心的位置和圓弧半徑的大小有幾種不同的設(shè)計(jì)方案，如圖4-9所示。圖中，曲線1和4為某些原蘇聯(lián)資料推薦采用的圓弧齒廓，曲線3為德國滾筒采煤機(jī)推薦采用的圓弧齒廓。實(shí)踐證明，用曲線3作為鏈輪齒廓效果較好。我國推薦采用近似曲線3的一種齒廓曲線，如圖中曲

65、線2所示。 圖4-9 圓環(huán)鏈鏈輪的齒廓曲線 Figure 4-9 ring chain sprocket tooth profile of the curve 對于我國推薦采用的齒廓曲線2，其圓弧中心點(diǎn)的坐標(biāo)取為： } （4-7） 式中 ——鏈輪中心至平環(huán)底面的垂直距離，由圖6-9中△aop得： （4-8） △ ——考慮鏈環(huán)節(jié)距伸長的鏈窩長度增量，△值按表4-4-8選擇。 由圖4-8知，在鏈輪齒寬的中間剖面上。齒廓圓弧半徑為： ;

66、 式中 ； 代入上式，經(jīng)整理后得： （4-9） 式中 。 實(shí)際上，由于鏈輪齒寬中部開有立槽，使齒寬中部剖面的齒廓不存在，而鏈輪齒面與立槽側(cè)面的交線便成為鏈輪中部的實(shí)際齒廓，如圖4-10所示。該實(shí)際齒廓的圓弧半徑按下式計(jì)算： } （4-10） 式中 —立槽寬度，mm，一般 取L=1.35d； —鏈窩端部圓弧半徑，mm，一般??； —鏈環(huán)外寬，mm。 圖4-10 圓環(huán)鏈鏈輪實(shí)際齒廓圓弧半徑 Figure 4-10 ring chain sprocket actual tooth profile radius 4.5 鏈輪連接 鏈輪是一個(gè)組件，由鏈輪和連接筒組成。鏈輪是傳力部件，也是易損件，運(yùn)轉(zhuǎn)中除受靜載荷外，還受有脈動和沖擊載荷。 此次設(shè)計(jì)的鏈輪連接采用整體的連接筒與鏈輪焊接成一體。連接筒兩端的內(nèi)花鍵，分別與減速器輸出軸和盲軸連接，這種結(jié)構(gòu)拆裝維修方便。 4.6 圓環(huán)鏈和鏈輪的嚙合特性 4.6.1 圓環(huán)鏈