水平刮板輸送機設計說明書正文

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哈爾濱理工大學學士學位論文 平刮板輸送機設計 摘 要 水平 刮板輸送機是一種在煤礦業(yè)運輸?shù)臋C械裝備，是一種能夠配合綜采設備這一整體的子裝備。刮板運輸機的工作主要是用于運送、轉運工作面采煤機已經(jīng)采取完成的煤炭的運輸工作 ,并且能夠連接整套的采煤裝配的連接 ,提高采煤的整體效率。刮板輸送機的設計主要包含了機械的運動轉換、速度調節(jié)、動力傳送、鑄造件的結構設計等機械設計和制造工藝的相關內容的知識。本刮板輸送機可與大型的采煤機配套使用，例如與00號的采煤機配套使用 ,其優(yōu)點主要是運輸量較大，壽命較長，工作可靠，工作效率高等，是大型綜采配套設備不可或缺的優(yōu)秀機型。 此次設計是以在煤炭實際運輸?shù)墓ぷ鳝h(huán)境為依據(jù)， 充分的介紹了世界各地的刮板輸送機概括以及刮板輸送機在未來的發(fā)展方向。 在通過科學的選擇之后選擇一個更加合理規(guī)范的結構和技術參數(shù)，爭取使水平刮板輸送機提高其制作質量 ,使生產成本達到最低，在充分了解吸收以及學習現(xiàn)有的刮板輸送機設計經(jīng)驗的基礎上，參考與之有關的設計資料，查閱《機械設計手冊》等設計方面的工具書，按照機械工程的專業(yè)的設計程序、方法和技術規(guī)范進行合理的 工程優(yōu)化 設計 。 關鍵詞 水平 刮板輸送機；礦山業(yè)運輸；工程優(yōu)化設計 哈爾濱理工大學學士學位論文 of is a of is to in of is of on to of of of so be as 00is of is on of in as as of a of so as to of to on a of of on to to 哈爾濱理工大學學士學位論文 爾濱理工大學學士學位論文 錄 摘要 ...................................................................................................................... I .............................................................................................................. 1 章 緒論 ......................................................................................................... 1 題來源與背景 ........................................................................................ 1 板輸送機簡介 ........................................................................................ 1 板輸送機概述 .................................................................................. 1 板輸送機組成部分 .......................................................................... 2 板輸送機的分類 .............................................................................. 3 內外刮板輸送機的發(fā)展 現(xiàn)狀 ................................................................ 3 外 發(fā)展現(xiàn)狀 ...................................................................................... 3 內 發(fā)展現(xiàn)狀 ...................................................................................... 5 內刮板輸送機在未來的技術改進方向 ................................................ 6 第 2 章 刮板 輸送機的 總體設計 ......................................................................... 7 板輸送機的工作原理 ............................................................................ 7 板輸送機的 總體方案設計 .................................................................... 7 章小結 .................................................................................................. 14 第 3 章 水平刮板輸送機的設計 ....................................................................... 15 輸能力 .................................................................................................. 15 條的選取和刮板的選取設計 .............................................................. 16 行阻力的計算 ...................................................................................... 20 平刮板輸送機運行阻力的計算 .......................................................... 22 機功率的確定與選擇 .......................................................................... 25 板鏈強度的驗算 .................................................................................. 26 平刮板輸送機驅動鏈輪的設計 .......................................................... 27 章小結 .................................................................................................. 29 第 4 章 傳輸系統(tǒng)的介紹與設計 ....................................................................... 30 統(tǒng)的結構及工作原理 ................................................................... 30 速器的選取 .......................................................................................... 33 章小結 .................................................................................................. 36 結論 ..................................................................................................................... 37 致謝 ..................................................................................................................... 38 參考文獻 ............................................................................................................. 39 附錄 A .................................................................................................................. 41 附錄 B .................................................................................................................. 47 哈爾濱理工大學學士學位論文 1章 緒論 題來源與背景 刮板輸送 機是 煤炭運輸?shù)闹饕\輸設備 ,在煤炭生產中起 到了十分 重要的作用 [1]。 其主要作用是用來運輸、運送煤炭。世界在進步，各行各業(yè)也都在迅速發(fā)展。煤炭行業(yè)的發(fā)展速度飛快。國內現(xiàn)有的刮板輸送機的總體設計、生產水平和國外同行業(yè)已經(jīng)快持平，但還有一定的差距。因此，加快對刮板輸送機的研發(fā)，研發(fā)出具有運輸量大、可靠性高、壽命長、效率高的機型更應加快腳步。 自二十世紀八十年代中期開始，全球的各個發(fā)達采煤國家都在刮板輸送機的研制上下了很大的努力，都希望能夠更早的設計出能夠具有大運量、可靠性高、壽命長、安全性能好、效率更高的刮板輸送機 [2]。經(jīng)過研究人員不懈的努力終于使刮板輸送機達到了一定的進步，在 原來的基礎上提高了高能 、高效化并且對工作面進行了強化處理，使采煤效率得到了很大的提升， 生產水平迅速提高。現(xiàn)在的中國已經(jīng)發(fā)展成為了產煤量最大的國家之一，在本世紀之初已經(jīng)在全國建立了達到 100 個以上的高能礦井，面對著這樣一個高速發(fā)展的社會，機械化的發(fā)展已經(jīng)非常迅速，歷史的潮流正將我們推向一個新的時代。國內 在 機械化 設備方面的 研究、設計一直沒有停止，此時正在努力學習研究國外更加發(fā)達的技術，日后必將研制出一套屬于我們自己的大型機械設備，設計出良好的性能和較長的使用壽命。 隨著當 今的科技技術的不斷發(fā)展，綜采工作面技術發(fā)展也有了特別大的進步，同時也通過運用更加先進、新穎的設計思想，開發(fā)設計研究的設備的效率已經(jīng)非常高能，性能優(yōu)異的 刮板輸送機已經(jīng)開始使用，一定會進行更大功率的刮板輸送機的設計和創(chuàng)新，更要加強使用計算機輔助設計、人工智能設計、以及互聯(lián)網(wǎng)＋的應用 。 因此，我們一定要把握住眼前的機遇努力的創(chuàng)造一個更加美好的時代，我們應該先著手于現(xiàn)有機型的安全性、真實性、把事故的發(fā)生概率降到最低，另一方面我們也要學習國外的一些先進的設計思路，先進的技術，使國內能夠設計出更大功率的刮板輸送機。爭取提 早進入市場，應加強與國外同行業(yè)的競爭意識，以適應中國的煤炭行業(yè)的高速發(fā)展的剛性需要。 板輸送機簡介 板輸送機概述 刮板輸送機是通過連續(xù)運輸?shù)膿闲誀恳龣C構實現(xiàn)運輸?shù)脑O備，其設備哈爾濱理工大學學士學位論文 要在采煤工作面以及采區(qū)巷道內運煤的機械 [3]。 分為水平運輸和傾斜運輸兩種運輸形式。其中當工作的方向 沿水平傾斜向下進行運輸時，傾斜角不能大于 25°，當向上進行運輸時，產生的傾斜角不能超過 20°，為了使其運輸更加高效，因此安裝了防滑裝置防止煤礦滑落?？蓮澢墓伟遢斔蜋C的活動范圍可以在水平和垂直方向進行 2°~4°的彎曲 [4]，如圖 1示。 圖 1板輸送機 板輸送機組成部分 刮板輸送機的重要組成部分是由機頭部、中間部分、機尾部、以及其他附屬裝置等相互組成。機頭部主要由機頭架、減速器、電動機、液力耦合器、鏈輪組件等所組成。中間部分分別包含了溜槽、刮板鏈、過度溜槽、組件等部分。機尾部、以及其他附屬裝置主就是要由連緊裝置、鏟煤板、電纜槽、擋煤板等部件所組成 [5]。其示意圖如圖 1示。1— 減速器； 2— 液力耦合器； 3— 電機； 4— 電纜槽； 5— 擋板； 6— 導向管； 7— 中槽部； 8— 刮板； 9— 接連環(huán)； 10— 刮板鏈； 11— 接連槽； 12— 鏟煤板； 13— 機頭架； 14— 壓鏈板； 15— 推移梁； 16— 護軸板； 17— 液筒； 18— 盲軸 哈爾濱理工大學學士學位論文 1平刮板輸送機示意圖 板輸送機的分類 迄今為止刮板輸送機的類型繁多。根據(jù)降落傘的安排，有并行和重疊的兩種；根據(jù)溜槽結構，平爐底型；根據(jù)牽引鏈的結構，分為芯片滾子鏈、焊接圓環(huán)鏈和脫模鍛造；根據(jù)外鏈的數(shù)量，一個單鏈，雙鏈，根據(jù)傳輸鏈雙邊和三；安排、平行型、垂直型和復合型；根據(jù)電動機的功率，分為低功率，中功率和大功率。 內外刮板輸送機的發(fā)展 現(xiàn)狀 外 發(fā)展現(xiàn)狀 1．國外 刮板輸送機的發(fā)展前景與趨勢 世界上第一臺刮板輸送機生產出來之后，經(jīng)歷不斷創(chuàng)新，發(fā)展，改進，檢測，刮板輸送機已成為煤炭運輸?shù)闹饕獧C械設備 [6]?，F(xiàn)階段主要有德國，英國，日本，美國，澳大利亞等發(fā)達國家生產先進的刮板輸送機，其型號有輕，中，重，超重型，最大功率已打 3×750護電動機的形式有：柔性聯(lián)軸器，極限液壓聯(lián)軸器，調速型液壓耦合器，軟啟動 （ 動控制裝置，交流電動機變頻控制技術，閥速控制液壓耦合器三軟啟動 ） 雙速電機等。從二十世紀八十年代中期以后，國外紛紛爭取更早的改善刮板輸送機的技術現(xiàn)狀，對刮板輸送機的性能進行改進同時提高零部件的可靠性，成功開發(fā)出多種大運載量，可靠性穩(wěn)定，強度高，長壽命的刮板運輸機，促進生產高效率，使日產煤量達數(shù)萬噸，生產效率、安全水平得到迅速提高。 隨著采煤量的日益增長致使刮板輸送機的工作面單產和效率繼續(xù)提高 ，二十世紀 80 年代早期，對刮板輸送機的結構進行了一定的改進。如采用雙心鏈、封底溜槽、側卸機頭、和雙速電機，牽引鏈條、擴大溜槽等部件的強度，傳動功率等措施后使得設備的運輸能力和可靠性有 了很大的提高。步入二十世紀 80 年代后期，刮板輸送機的技術主要可以概括為“一智能（自動監(jiān)測）、二重型（重型鏈條、重型溜槽）、三高能（高運距、高功率、高運量）”。 二十世紀 80 年代后期，國外刮板輸送機技術成長非常迅速，已經(jīng)達到了大功率、大運量、大運距、壽命周期長，可靠性能高等技術指標 [7]。 2．國外 刮板輸送機的新型結構與新型技術 (1)新型軋焊溜槽與重型鑄焊溜槽 自 1980 年，國外重型刮板輸送機的溜槽部主要使用鑄焊技術或采用先進的創(chuàng)新型軋焊結構。 采空側的槽幫和擋板煤板托架（包含推移耳板）、哈爾濱理工大學學士學位論文 壁這一側的槽幫與鏟板被鑄焊溜槽鑄造成一個整體，同時精密鑄造工藝也使啞鈴插頭、座窩與擋煤板通過螺栓連接在一起，再經(jīng)過焊接中板和封底版，最終形成整體的溜槽。軋焊溜槽是采用單獨軋制的上、下槽幫鋼與中板和底板再通過焊接而形成。 (2)大尺寸高強度鏈條組件 1980 年以后，國外的發(fā)達產煤國家以提高刮板鏈的抗拉強度、疲勞強度和刮板鏈的韌性為發(fā)展目標。使得鏈條的發(fā)展迅速，重型刮板輸送機鏈條是采用雙中鏈的基本型式。又因為雙中鏈可以自由的選取連環(huán)，不需要收到鏈道的限制，使受力更加 群云，所以可以承受更大的強度，剛度還有更好的韌性。在英國的科研人員用相同直徑的鏈子組合成了雙邊鏈條，強度較原始的組合提高了 10%以上。 由于新型鏈條的組合形式的出現(xiàn)更加激發(fā)了國外的一些鏈條公司，例如在這期間產生了扁圓鏈 （ 要材料是用扁圓鋼棒 ） 、緊湊鏈 （ 德國也研制出平肩長方形鏈環(huán)。這幾種鏈條的產生更加推動了剛度的增強速度，使鏈條能更大限度的發(fā)乎出作用，提高了刮板輸送機的效率。 (3)機頭、機尾裝置的改進 刮板輸送機發(fā)展到二十世紀，國外又以提高機架和鏈輪的壽 命、強度等指標進行了開發(fā)設計，最終通過 交叉?zhèn)刃兜姆绞綄崿F(xiàn)了提升。由于惻卸這一方式可以提高刮板輸送機的運輸能力，同時還可以消除在裝卸的過程中遇到的一些問題。由于這一發(fā)現(xiàn)， 機尾高度跟刮板輸送機的效率有一定的聯(lián)系因此美國朗艾道公司設計了機尾較矮的刮板輸送機，最終命名為矮機尾刮板輸送機。 (4)新型傳動裝置 隨著采煤量的日益增加，應該大力發(fā)展研發(fā)出集大功率、好的機動性并且具有能保護電動機、減速器的傳動裝置。近幾年國外已經(jīng)研制出雙速變級電動機的驅動設備。這種設備主要使用雙繞組 4/8 極與 4/12 極，外殼采用 水冷降 溫，法蘭相聯(lián)接。雙速電動機的功率最大可達到 1000為了使刮板輸送機重在啟動達到性能最優(yōu)化，運用提速啟動的多級對數(shù)繞組啟動，有效降低啟動電流同時也提高啟動轉矩，延長啟動時間相應 的減小動應力，實現(xiàn)保護的軟啟動 [8]。 減速器在未來的發(fā)展方向一定會是功率大、速度快、壽命長、重量輕。 國外的國家設計的刮板輸送機現(xiàn)在已經(jīng)能產生 250～ 335KN·m 的最大轉矩，其中如果速比 i=40:1 時就可實現(xiàn) 525重型減速器。不僅轉矩可以達到很大而且也具有很長的壽命。德國已經(jīng)研制除了平行軸行星輪減速器。此外還有一種新型的傳動裝置，這種裝置被稱為多用控制驅動裝置（又稱 其工作原理時利用傳動耦合將液力變矩器與莫測離合器共同來實現(xiàn)。 哈爾濱理工大學學士學位論文 5)90°轉彎刮板輸送機 隨著刮板輸送機的不斷更新，技術不斷創(chuàng)新。 20 世紀 70 年代中期德國的哈爾巴赫布朗公司研制除了世界第一臺可 90°彎曲的刮板輸送機。在此基礎上又設計成功了曲線轉盤刮板輸送機。幾年后克羅克納的背靠瑞特公司設計出更加先進的雙中鏈結合的曲線刮板輸送機，雖然在元件的可靠 性以及使用壽命還有一定的提高范圍，但是這一發(fā)現(xiàn)擴大了適用范圍。使刮板輸送機可以在一些比較狹窄的礦井工作面比較短的地方使用。 內 發(fā)展現(xiàn)狀 1． 國內刮板輸送機技術發(fā)展的歷史及發(fā)展情況 刮板輸送機自上世紀產生以后，我國一直在不斷地學習國外的先機技術，學習國外的優(yōu)秀的設計思想。經(jīng)過長時間的發(fā)展已經(jīng)取得了非常大的進步。國內從一開始產生的第一臺刮板輸送機到現(xiàn)在已經(jīng)可以實現(xiàn)大功率、長壽命、工作效率高、可以在面積很小的地方進行使用。隨著技術不斷地提高，對煤礦的需求也越來越大，因此國內的很多科研人員一直都在為實現(xiàn)更好的機型而努力。 在國內刮板輸送機的發(fā)展經(jīng)歷了四個階段： 第一階段是起于二十世紀的 30 到 40 年代，此時的刮板輸送機還很落后，只能直線進行工作，功率也比較小。機器的類型也比較單一，為可拆卸式的單鏈刮板輸送機。 第二階段是二十年代的中期，中國引進了并改進了原有的機型，成功設計出了可彎曲的刮板輸送機?？蓮澢墓伟遢斔蜋C是德國人最先設計并生產的。這一發(fā)現(xiàn)使刮板輸送機的工作范圍進行了更大的提高。打破了當時只能進行直線行駛的這一弊端，為刮板輸送機的發(fā)展奠定了良好的基礎。 第三階段始于 60 年代，當時出現(xiàn)了液壓支架，為了使采煤的效率迅速提升，刮板輸送機發(fā)展到了一個比較成功的時代，為市場做出了特別大的貢獻。 研究出來了功率大的可彎曲式刮板輸送機。 第四階段是 70 年代以后，我國刮板輸送機從國外引進了 100 多套的設計，這給了一次很好的研究與設計的機會，是國內提高刮板輸送機技術的關鍵時機。經(jīng)過大約 10 年的研究、學習。還沒有完全掌握國外的先進技術，總體水平的提高不是很大。輸送機的大約能運輸 600～ 800t/h，運輸?shù)木嚯x大約為 200m，功率大約為 2×（ 132～ 200） 輸重量僅為 100 萬噸。此外，刮板輸送機的安全率還不穩(wěn)定，有一定的安全隱患。 90 年代以后，國內的煤炭業(yè)以及煤炭科學研究院在刮板輸送機這一項目上投入了 大量的資金，以及提供了一定的研究人員去國外參觀并學習的機會。終于經(jīng)過了這些努力國家成功研發(fā)出了日產量達到 7000t 的高產能高效率綜采機械成套裝備。由煤炭科學研究院太遠分院設計出了 ×400 型交叉?zhèn)刃吨毓枮I理工大學學士學位論文 封底溜槽的中雙鏈刮板輸送機，此時的張家口的機械廠也傳來了好消息，研制成功了大功率的超重型刮板輸送機 00（ 750） [9]。這兩個無疑使我國的刮板輸送機邁向了新的技術臺階，實現(xiàn)了我國可以獨立自主的生產日產萬噸的刮板輸送機，也為我國以后的刮板輸送機的成功發(fā)展積累了經(jīng)驗，打開了邁向更高技 術的平臺。 2． 國內刮板輸送機與國外在技術以及其他方面的差異 經(jīng)過這么多年的努力，我國刮板輸送機已經(jīng)發(fā)展進步了很大，現(xiàn)在已經(jīng)可以進行多系列、多結構、大規(guī)模的制造生產水平，已經(jīng)和國外的一些發(fā)達國家的產品相差無幾。但是，還是與國外技術有一定的差距。我們更應該不斷地創(chuàng)新自己的技術水平，開發(fā)出新的機型，我國的刮板輸送機與國外輸送機的差距具體有以下方面： (1)輸送能力方面的差距； (2)技術性能差的距； (3)關鍵零部件壽命的差距。 內刮板輸送機在未來的技術改進方向 分析 了解并且綜合了國外刮板輸送機的具體狀況，未來我國的刮板輸送機一定會向著技術創(chuàng)新性、設備安全化、機械設備智能化、機械設備自動化、性能更加可靠、集所有先進技術為一體等方向進行設計。因此，我們應該為了這些而努力奮斗，揚長避短，汲取有用的技術發(fā)展出更加先進更加智能更加安全的刮板輸送機而努力。 哈爾濱理工大學學士學位論文 2章 刮板輸送機的 總體設計 板輸送機的工作原理 如圖 2示為水平刮板輸送機的工作原理示意圖。刮板輸送機是運用刮板鏈繞過機頭和機尾鏈組成一個閉合的刮板系統(tǒng)來作為刮板鏈的牽引機構，再通過上溜槽來運輸煤炭、礦石或其它一些物料。當開啟 機 頭部的啟動裝置，再經(jīng)過液力耦合器還有減速裝置來帶動傳動鏈輪使機頭部的旋轉鏈輪旋轉，最終刮板鏈進行循環(huán)運動，這樣就完成了機頭部的卸載任務。刮板輸送機的運輸是通過上述的無級閉合循環(huán)運動來完成物料的運輸 [10]。 1— 機頭鏈輪； 2— 機尾鏈輪； 3— 上、下溜槽； 4— 刮板 圖 2平刮板輸送機的工作原理示意圖 板輸送機的 總體方案設計 刮板輸送機有很多種類型， 是由于 刮板輸送機個部件之間的組合形式的差異 、布置方式 的不同 ，但是輸送機 的 基本結構及工作原理是一致的。刮板輸送機一般由機頭部、中部槽及附屬部件、刮板鏈、推移裝置、機尾部、緊鏈裝置、和錨固裝置 等 組 成 [11]。 1． 機頭部 刮板輸送機的機頭部可以說是輸送機的靈魂部位，因為機頭部一般有機頭架、減速器、電動機、盲軸、聯(lián)軸器等重要部件組成 [12]。其中減速器使用開控制輸送機速度的重要裝置，機頭部通過電動機把動力傳遞給其他部分，為刮板輸送機工作提供動力、此外還有卸載鏈接固定和推移的功能。如圖 2示為刮板輸送機的機頭部示意圖，回煤罩、傾斜中板、測斜擋板是刮板輸送機的重要組成部分 [13]。 哈爾濱理工大學學士學位論文 — 電動機； 2— 液力耦合器； 3— 減速器； 4— 鏈輪； 5— 輸出軸； 6— 墊塊； 7— 盲軸 ； 8— 滾筒組件 圖 2板輸送機 (側卸式 )的機頭部示意圖 (1)機頭架 機頭架在機頭部是起到支撐與鏈接鏈輪組件、驅動裝置和其他的附屬裝置的重要部件，并且機頭架是由厚鋼板材料焊接而成，具有很大的強度和剛度 [14]。機頭架的特點是兩側對稱布置，同時可以在兩側安裝上減速器，來達到兩側工作的要求。為了便于產狀鏈輪的安裝設計是由減速器所延伸出軸與盲軸支撐相連。為了防止刮板鏈和鏈輪發(fā)生分離是齒輪被帶動到鏈輪里損壞工件，于是將護板與撥鏈器安裝在機頭架的前橫梁上，護軸板得有優(yōu)點是方便拆卸，但是是一種易被破壞的構件。由于其可拆裝性，所以就便于撥鏈器和鏈輪的拆裝。 (2)鏈輪組件 鏈輪組件一般是連接筒和鏈輪合稱，鏈輪在鏈輪組中是傳力的部件。在工作中要受到許多的力如會受到脈沖載荷靜應力和沖擊載荷等，因此優(yōu)質的鏈輪的材料都應該是優(yōu)質鋼經(jīng)過鍛造調質處理，最后再經(jīng)淬火處理加工而成，這樣就具有很大的強度、剛度、耐磨性也要有很好的韌性。鏈輪筒和鏈輪被焊接到了一體，同時兩端分別與盲軸和減速器的輸出軸所連接。 哈爾濱理工大學學士學位論文 ． 減速器 現(xiàn)在世界上有很多種減速器，而且減速器的發(fā)展已經(jīng)比較成熟。目前國內所生產減速器類型比較多，其中平行布置式減速器三級傳動的圓錐圓柱齒輪減速器被用在刮板輸送機上。其工作的 條件為：齒輪的線速度低于 18m/s，高速軸角速度低于 1500r/裝角度為 1°工作環(huán)境適宜 ，正反轉都可以。 刮板箱體的上下在安裝時會保持上下對稱，這樣可以使機頭部、左右采煤的工作面和機尾部都能夠共同使用。此外，三級傳動減速器在不同的需求有三種不同的裝配的方法，如圖 2示， I 型減速器通過第一軸或第四軸裝斷銷過載保護。 I 型減速器使用液力耦合器進行過載保護 （ 第二軸裝緊鏈裝置 ） ； 減速器也是利用液力耦合器來進行過載保護，但是是通過第一軸裝緊鏈裝置。 減速器的第一軸裝緊鏈裝置，利用液力耦合器實現(xiàn)過載保護。 I 2速器的裝配形式 為了滿足當今社會的需要，越來越多的機械裝備都需要有高產高效的作用。因此生產出了大型、重型的機械裝備。但是物體的慣性跟重量有關系，重量越重慣性也就越大。就像重型刮板輸送機一樣。在啟動、停止的過程中動量載荷的問題需要克服，因為存在著這樣的問題會導致牽引部件中存才不穩(wěn)定的動張立和靜張力，這樣會使的設備的運行不穩(wěn)定，會產生強烈的振動同時也會帶來特別強烈的磨損，這樣會使設備的壽命以及工作效率下降很大，甚至嚴重時會使機器無法正常運行。因此為了確保重型刮板輸送機能工正常運行，必須采取一種啟動和停止的時候的過度過程，最好是 使設備實現(xiàn)軟啟動，這樣就可以讓設備的功能發(fā)揮到極致，同時也可以使各方面的設備都可以發(fā)揮出其應有的效果，保證設備的正常運行。在本次設計中為了達到上述敘述的要求，所以采用了可控制啟動傳輸系統(tǒng) （ 作為此次設計的減速器，簡稱 速器。如圖 2示，為 速器。第一級傳動使用圓錐齒輪傳動，第二、三級分別是圓柱齒輪傳動、行星輪系傳動 [15]。該減速器的優(yōu)點是能夠減少輸送機減少在工作時停機時間以及停機的次數(shù)，可是提高刮板輸送機的效率相應的提高了產量；同時哈爾濱理工大學學士學位論文 可以降低刮板鏈所受到的張力，可以減少發(fā)生故障的概率，提高了刮板輸送機的安全性能和壽命等。第四章還會對 速器進行詳細的介紹。 圖 2120 統(tǒng)主機結構 4． 聯(lián)軸器 聯(lián)軸器的作用是連接電動機和減速器，聯(lián)軸器彈性聯(lián)軸器和液力耦合器這兩種。 此次設計的為重型的水平刮板輸送機，因此采用液力耦合器。同時液力耦合器能使電動機實現(xiàn)輕載啟動，可以減輕傳動系統(tǒng)的沖擊和所引起的振動，還具有過載保護的功能。以及使的負載起到均勻分配的功能。 5． 機尾部 機尾部有兩種；一種是驅動裝置，另一種是無驅動裝置。由于機尾部不進行卸料，所以第一種具有驅動裝置的機尾部其他部分均和機頭部一樣，除了機頭架與機尾部有所差異。第二種的機尾部使用刮板鏈來改變方向的機尾軸的零件。本次設計使用可自動調鏈裝置，即為可伸縮式的機尾裝置。采用這一裝置的作用是使設備在運行中可以隨時的改變或 者調整刮板鏈的松緊，減小啟動時浪費的功率，調整刮板輸送機運行到最佳的運行效果。如圖 2示，是可伸縮機尾。這次設計中將機尾部的機架拆分為兩部分，一種是固定機架，另一部分是滑動機架。通過這兩部分機架的相互配合可以隨時調整刮板鏈的松緊程度。如圖 2示為刮板鏈的張緊自動控制系統(tǒng)，通過在刮板鏈的機頭、機尾部的鏈道下方安裝的張力傳感器，可以通過控張緊千斤頂?shù)幕钊麠U的伸縮來使鏈條保持一個穩(wěn)定的狀態(tài)。 哈爾濱理工大學學士學位論文 — 電動機； 2— 液力耦合器； 3— 液壓馬達； 4— 減速器； 5— 張緊行程； 6— 滑動機架； 7— 張緊千斤頂 圖 2伸縮機尾簡圖 1、 3— 傳感器； 2— 張緊千斤頂 圖 2板鏈的張緊自動控制系統(tǒng)工作原理示意圖 6． 溜槽及附件 溜槽在刮板輸送機中主要起到運載貨物和刮板鏈的支撐作用，是刮板輸送機的重要組成部分。刮板輸送機的溜槽裝載斷面起到運輸生產的主要作用，一般是溜槽的裝載斷面尺寸越大刮板輸送機運輸生產能力就越強。溜槽還是礦山中采煤機的運行軌道，因此溜槽具有很大的剛度、強度以及要具有良好的耐磨性。溜槽分為中部溜槽、調節(jié)溜槽、連接溜槽等。溜槽中的擋煤板起到提高裝載的作用，鏟煤板的作用是用來清理機道內的運料。溜槽有兩種結構類型；有一種是敞底式另一種是封底式。封底式的溜槽有點事穩(wěn)定性較好，可以減輕刮板鏈的運輸阻力。而敞底式溜槽的結構簡易， 維修起來比較方便，但是支撐面積過小，產生了很大的壓力，因此使槽幫沉入下底板，影響刮板鏈不能正常運行。因此本次設計中綜合考慮選擇使用封底式溜槽。 哈爾濱理工大學學士學位論文 1)中部溜槽 如圖 2示為封底式中槽部。中部溜槽與刮板輸送機通過槽幫鋼與中板焊接連接在一起，即是刮板輸送機的機身。上槽的作用是承載運物料，夏草則是供刮板鏈返程使用。因為封底式溜槽可以提高工作效率但是也存在了安裝和維修很困難的問題，因此，在一段封底溜槽中就安裝一個可拆卸的中板得辦法來解決這一問題。 1— 槽幫鋼； 2— 支座； 3— 耐磨板； 4— 中板； 5— 封底 板 圖 2底式中部槽 中部溜槽分為中單鏈型、中雙鏈型、邊雙鏈型三種類型。一般的槽幫材料都選用熱軋槽幫鋼來進行制造，但是重量較低的輕型中單鏈式刮板輸送機采取的材料為冷壓槽幫鋼。槽幫鋼可按照形狀分為 D、 E、M 三種，中單鏈的刮板輸送機采用 D 形槽幫鋼 [16]； E 形大多是中單鏈與雙鏈形使用，小部分也可以由邊雙鏈形的槽幫鋼。 M 形只能是邊雙鏈形所使用。 E 形與 M 形作比較， E 形比 M 形具有更大的剛度。 (2)調節(jié)溜槽、過度溜槽 調節(jié)槽與中部槽的結構基本一樣，作用是根據(jù)工作面長度的變化來調節(jié)輸送機的長度。 過度溜槽是起到將機頭架、中部溜槽與機尾架過度與連接成為一個整體的作用。 (3)擋煤板和鏟煤板 如圖 2示，為中槽部及其附件，即擋煤板與鏟煤板。擋煤板一般安裝在刮板輸送機的側幫鋼的支架上，它是一個多功能的組合件?？梢栽黾恿锊鄣呢洈嗝?，阻止煤塊撒落在采空區(qū)；此外也為采煤機提供了導向、敷設以及保護各種電纜線的作用，為推移的千斤頂提供了連接點。 鏟煤板安裝固定在中部溜槽的支架上，可以起到清理工作面浮煤的作用。 哈爾濱理工大學學士學位論文 — 鏟煤板； 2— 槽幫鋼； 3— 耐磨板； 4— 中部槽； 5— 定位架； 6— 無鏈牽引齒條； 7— 擋煤板； 8— 搭接板； 9— 千斤頂連接孔； 10— 封底板 圖 2部槽及附件的連接 7． 刮板鏈 刮板鏈是構成刮板輸送機的重要的零部件之一，同時也作為刮板輸送機的執(zhí)行機構。刮板鏈按照其形式劃分有三種類型，分別為中雙鏈、中單鏈以及邊雙鏈等三種類型 [17]。刮板鏈的作用是牽引物料，并且可以直接對物料進行輸運。刮板鏈由牽引鏈、刮板和接鏈環(huán)三部分組成。刮板主要起到退刮溜槽內的物料與在槽幫鋼內導向的作用，在工作時還會起到刮清幫、防止煤的粘合與堵塞的功能。因為鏈條工作的環(huán)境非常差，一般都是在潮濕的礦井下，而且還會在運行中產生滑動摩擦，所以鏈條要具有足夠的抗拉強度、韌性、沖擊力、剛度、和耐腐蝕性等性能?，F(xiàn)階段使用的圓環(huán)鏈采用優(yōu)質的合金鋼材料焊接而成，經(jīng)過熱處理、以及二次的拉伸處理?，F(xiàn)在已經(jīng)有了刮板鏈的國家標準 （ G B / T 1 2 7 1 8 2 0 0 1－ ） 簡稱國標。圓環(huán)鏈是用節(jié)距尺寸 （ mm ） 與圓環(huán)鏈棒料直徑表示它的規(guī)格。其標準的規(guī)格分別為 Φ42 152? ， Φ38 137? ， Φ34 126? ， Φ30 108? ， Φ26 92? ，Φ22 86? ， Φ18 64? ， Φ14 50? ， Φ10 40? 等。圓環(huán)鏈按照強度分為三個等級，分別為 B,C,D 三個等級， B 級強度最低，不同規(guī)格對應的各級強度及其抗破斷負載荷能力也不同。 現(xiàn)使用 的刮板輸送機的比較如下：中單鏈一般受力都比較均勻，但是缺點是整體的坡段強度不是很高，因此在大功率的刮板輸送機的應用方面有一定的限制；邊雙鏈的運輸能力很強，特別是對于那種體積比較大的硬煤，但是它的鏈條受力不均勻，尤其是中槽部在彎曲時進行運行更加嚴重；中雙鏈汲取了上兩種的優(yōu)點，即解決了在彎曲時受力不均勻的問題，又解決了鏈的強度不是很高的矛盾。因此本次設計選擇了圓環(huán)鏈為中雙鏈形式的，其尺寸規(guī)格為 Φ34 126? ，如下圖 2 哈爾濱理工大學學士學位論文 — 刮板； 2— 圓環(huán)鏈； 3— T 形螺栓 圖 2雙鏈式刮板鏈的示意圖 8．推移裝置 推移裝置的作用是運用液壓支架的推移缸來是刮板輸送機推向煤壁的裝置。 9．錨固裝置 錨固裝置是由單體液壓支柱組成，并且錨固架和機頭架所連接。它的作用是是刮板輸送機運行在傾斜角度比較大的時候用來固定和防滑。 章小結 本章主要介紹了刮板輸送機的工作原理及重要的組成部分，通過一段時間的了解讓我對刮板輸送有了一個全新的認識。讓我從之前的特別淺顯的認識，只知道刮板輸送機是煤礦業(yè)運輸?shù)闹匾\輸?shù)臋C械工具，到現(xiàn)在已經(jīng)了解到了刮板輸送機的工作原理。刮板輸送機是運用刮板鏈繞過機頭和機尾鏈組成一個閉合的刮板系統(tǒng)來作為刮板鏈的牽引機構，再通過上溜槽來運輸煤炭、礦石或其它一些物料。當開啟及頭部的啟動裝置，再經(jīng)過液力耦合器還有減速裝置來帶動傳動鏈輪使機頭部的旋轉鏈輪旋轉，最終刮板鏈進行循環(huán)運動，這樣就完成了機頭部的卸載任務。刮板輸送機的運輸是 通過上述的無級閉合循環(huán)運動來完成物料的運輸。 哈爾濱理工大學學士學位論文 3章 水平刮板輸送機的設計 刮板輸送機一般根據(jù)實際使用的條件來進行設計，一般分為兩種。一種是根據(jù)具體的條件來進行設計計算，另一種是一種普遍的通用型來進行設計，這種又稱為新機器的設計。本次設計采用后一種設計，即新機型的設計計算，所以按照通用型刮板輸送機的條件計算。 輸能力 刮板輸送機是一種持續(xù)進行運輸?shù)脑O備，如圖 3示，其運輸能力為。 kg/ (3式中 V— 刮板鏈工作時運行速度， m/s ，本設計中取 2 m/ ; q — 輸送機上的單位貨載質量， kg/m ; Q — 運輸能力，本設計中設 3200t/ 。 圖 3輸能力計算示意圖 單位時間的運輸能力 t/ (3由 (3，得 3200 6 6 7 k g / 6 3 . 6 2Qq v? ? ??刮板輸送機在進行工作時，貨載沿溜槽進行連續(xù)的均勻分布，同時被刮板鏈拖帶而沿著溜槽移動，所以單位貨載質量 q 和溜槽中的貨載斷面積大小有關 [18]。即： (3γ1000?哈爾濱理工大學學士學位論文 中 0F— 刮板輸送機溜槽中貨載的斷面積， 2m ； ? — 貨載的松散密度， 3t/m ，對于煤炭運輸中 ? ，此次設計取 刮板輸送機裝運貨載的最大橫斷面積和溜槽的構造形式以及結構尺寸以及海域松散煤的堆積角等因素有關 [19]?？紤]到上述因素，則： 3600F ψ V γ t / (3式中 F — 貨載最大橫斷面積， 2m ； ? — 貨載的滿載系數(shù)，通常取 次設計中選取 ? 。 由式 (3 3600???(3把已知數(shù)據(jù)代入式 (3 23200 0 . 8 7 ( m )3 6 0 0 0 . 9 1 . 5 0 . 8 5F ??? ? ? 條的選取和刮板的選取設計 查《礦用高強度圓環(huán)鏈》 12718G B / 1T 200－ 進行鏈條的選取，被設計所選用的鏈條規(guī)格為 Ф 3 4 1 2 6 1 2 6 2 7 8 D? ? ? ?。對其的解釋如下圖 3示。 圖 3環(huán)鏈的規(guī)格 哈爾濱理工大學學士學位論文 ．刮板選取設計 查《刮板輸送機通用技術條件》 M T /T 1 0 5 2 0 0 6－ 知溜槽寬長度為1250m，鏈條選取的尺寸規(guī)格是 126Ф34 ? 時，刮板的尺寸依次為 刮板寬度：0 1234b ?刮板高度： 012000 ?刮板厚度： ? 2 3 4 2 0 0 4 0?? 檢驗此次設計的刮板可否達到貨載最大橫截面的要求 ，如圖 3示。 圖 3槽中貨載量的最大斷面積 溜槽上物料斷面積 A： 4)(21211200321? ????????? (3式中 1A 、 2A — 單一側擋板溜槽上物料產生的斷面各部分的面積， 2m ； 3A— 導向管斷面面積， 2m ； b — 溜槽寬度 m ， 1b — 左側槽幫鋼上框架的寬度 m ，根據(jù)標準得到 b ； 2b — 擋煤板底座的寬度同時也是 溜槽距擋板的距離， m ，b ； 0h— 溜槽槽口高度， m ，有前面可知 h； 哈爾濱理工大學學士學位論文 b— 溜槽槽口寬度 ,m ，由前面可知 b； 1h — 工作時刮板輸送機檔煤凈高度， m ； ? — 安息角就是表示物料 的動堆積角，查《機械手冊》知煤炭安息角取值范圍通常在 30 ~ 40 ，本次設計中選取 34α? ； D— 導向管直徑， m ，由標準得 ? — 裝載系數(shù)，由前面可知 ? 。 1 2 1( ) t a n (1 . 5 0 . 2 5 0 . 1 2 5 ) t a n 3 4 1 . 1 mh b b b ?? ? ? ? ? ? ?把已知數(shù)據(jù)代入式 (3： 2220 . 8 7 ????????經(jīng)檢驗滿足要求。 0圓環(huán)鏈的質量與刮板的質量相構成，本設計中0 (1)板的質量計算 由《刮板輸送機通用技術條件》 1 0 5 6M T /T 200－ 知由于鏈條的結局和負載的不同會決定刮板輸送機兩相鄰的刮板距離不同，通常有三種安裝方式，分為 10、 12、 14 環(huán)。本次試驗中使用的安裝方式為 12 環(huán)，則距離為： S (3式中 N— 相鄰的兩個刮板之間的安裝環(huán)數(shù)，本次設計中選取 12N? ； P— 圓環(huán)鏈的節(jié)距，由前面可知 126P? ； 把已知數(shù)據(jù)代入 (3，得 1 2 6 1 2 1 5 1 2 m m 1 . 5 ? ? ? 所以在長度 (單程 ) 300所需要的刮板數(shù)目 n 為： 3中 L— 刮板輸送機的機身長度， m，此次設計中選取 200； S— 相鄰的兩個刮板之間的距離， m，由前面可知取得 。 把 已知數(shù)據(jù)代入 (3，得： 哈爾濱理工大學學士學位論文 00 1341 ? 每一塊刮板的體積： 00v b h d? (3式中 0b— 刮板寬度， m，由前面可知0 ； 0h— 刮板的高度， m，由前面可知 h； d — 刮板厚度， m ，由前面可知 ?d 。 把已知數(shù)據(jù)代入上式，得： - 2 31 . 2 3 4 0 . 2 0 . 0 4 1 0 ? ? ? 所以刮板的總體積總 3v N 1 0 2 0 0 2 ? ? ?總 (3所以刮板的質量為刮刮 總(3式中 ? — 刮板的密度， 3/由密度表可查得 33 /1016.5 ? ； 總v— 刮板的體積之和， 3m ，由前面可知 3v。 把已知數(shù)據(jù)代入式，得： 3 2 ????刮m(2)圓環(huán)鏈的質量 根查《礦用高強度圓環(huán)鏈》 12718G B / 1T 200－ 知該圓環(huán)鏈的單位長度質量 3kg/q ，故長度為 L 200m? 圓環(huán)鏈的質量為： 4 02 0 ??圓m 。 因為此次設計選用的是雙中鏈型的刮板鏈，即該部分的圓環(huán)鏈的質量由兩條鏈所構成。所以 8 04 5 4 022 ????圓圓 哈爾濱理工大學學士學位論文 以刮板鏈的單位長度的質量0 刮 ??0(3把已知數(shù)據(jù)代入 (3，得： 90 8010 3200 ???q 行阻力的計算 “ 刮板輸送機是運用在煤礦運輸?shù)臋C械設備，刮板輸送機的運行阻力由貨載以及刮板鏈在重載階段上產生的移動阻力、運輸時貨載的自身重力、刮板鏈位于回空段上產生的移動阻力、傳動裝置阻力和刮板鏈在繞過機頭機尾鏈輪鏈條的彎曲阻力所組成” [20]。 水平刮板輸送機的運行總阻力： )(??(3式中 刮板輸送機在重段的阻力， N; 刮板輸送機在回空段的阻力， N。 電動