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中 國 X X 大 學(xué)
本科生畢業(yè)設(shè)計
姓 名： 學(xué) 號：
學(xué) 院：
專 業(yè)：
設(shè)計題目： SGB630-220刮板輸送機設(shè)計
專 題：
指導(dǎo)教師： 職 稱：
20** 年 6 月
摘 要
刮板輸送機是一種撓性牽引機構(gòu)的連續(xù)輸送機械，是為采煤工作面和采區(qū)巷道運煤布置的機械。它的牽引機構(gòu)是刮板鏈，承載裝置是中部槽，刮板鏈安裝在中部槽的槽面。中部槽沿運輸路線全線鋪設(shè)，刮板鏈繞經(jīng)機頭、機尾的鏈輪接成封閉形置于中部槽中，與滾筒采煤機和輸送機推移裝置配套，實現(xiàn)落煤、裝煤、運煤及推移輸送機械化。沿輸送機全長都可向溜槽中裝煤，裝入中部槽中的煤被刮板鏈拖拉，在中部槽內(nèi)滑行到卸載端卸下。
一般的刮板輸送機能在25°以下的條件下使用。刮板輸送機在使用中要受拉、壓、彎曲、沖擊、摩擦和腐蝕等多種作用，因此，必須有足夠的強度、剛度、耐磨和耐腐蝕性。由于它的運輸方式是物料和刮板鏈都在槽內(nèi)滑行，因此運行阻力和磨損都很大。但是，在采煤工作面運煤，目前還沒有更好的機械可代替，只能從結(jié)構(gòu)上、強度上和制造工藝上不斷研究，使它更加完善、耐用。
刮板輸送機是與大型綜采工作面設(shè)備配套使用的液壓支架、采煤機，完成把工作面采煤機采下的煤輸送、轉(zhuǎn)運到后續(xù)運輸設(shè)備上的任務(wù)，并提供相應(yīng)的連接手段。本說明書主要介紹了輸送機傳動部的設(shè)計計算。SGB630/220型輸送機傳動部主要是由電動機、減速箱和液力耦合器組成，該輸送機內(nèi)橫向布置，電動機輸出的動力經(jīng)由三級圓錐圓柱齒輪的傳動，最后驅(qū)動鏈輪轉(zhuǎn)動。
此外，還對SGB630/220型輸送機的使用與維護進行了說明，以便能更好的發(fā)揮該輸送機的性能，達到最佳工作效果。
關(guān)鍵詞：刮板輸送機 ；減速器 ；機頭部 ；機尾部 ；液力耦合器。
ABSTRACT
Scraper Conveyor is a continuous flexible traction transport machinery for mining coal face and Roadway layout of machinery.?It's traction is the scraper chain, carrying equipment in the central trough, scraper chain installed in the central groove of the groove surface.?Central groove along the transportation routes across the board laying around by the nose scraper chain, sprocket tail then placed into a closed-shaped central slot, with the passage of Shearer and conveyor equipment necessary, to achieve loading of coal, coal loading,?over coal and transport mechanization.?Along the full can to the chute conveyor are installed with coal, the coal is loaded into the central tank scraper chain drag, slide in the central tank to remove the uninstall side.?
General Scraper Conveyor function of the following conditions in the use of 25 °.?Scraper conveyor in use are subject to tension, compression, bending, impact and corrosion and other effects of friction, therefore, must have sufficient strength, stiffness, wear and corrosion resistance.?Because of its mode of transport is the material and the scraper chain sliding in slots, so running resistance and wear are great.?However, coal in the coal face, There is no better machine can replace only from the structure, the intensity of ongoing research and manufacturing process to make it more perfect and durable.?
Reproduced large-scale machine is fully coal face with the equipment supporting the use of the Gate transmission, reproduced equipment, to complete the face conveyor sent to the coal transportation, transit facilities to follow up on the conveyor belt of tasks and to provide the appropriate means of connection. This manual introduces the conveyor drive on the design calculations.?SGB630/150C type conveyor unit of AC is mainly motor, gear box and hydraulic coupler component, the dual-head conveyor drive motor output of the power transmission through three gears, final drive sprocket rotation.
In addition, returning use for SGB630/220 scraper conveyor and maintenance proves, In order to be able to good full play performance of person who should mine, reach the best working result.
Key words：scraper conveyor; reducer; machine head; aircraft tail; hydraulic coupler.
目 錄
1 概述..............................................................1
1.1刮板輸送機的機構(gòu)與作用...........................................1
1.2刮板輸送機的技術(shù)現(xiàn)狀.............................................1
1.3刮板輸送機的發(fā)展趨勢.............................................1
1.4與國外刮板輸送機存在的差距.......................................2
1.4.1輸送能力方面的差距.............................................2
1.4.2關(guān)鍵零部件壽命差距.............................................2
1.4.3技術(shù)性能差距...................................................3
1.5未來刮板輸送機發(fā)展的趨勢.........................................3
1.5.1設(shè)備重型化.....................................................3
1.5.2設(shè)備自動化.....................................................3
1.5.3設(shè)備智能化.....................................................3
1.5.4開發(fā)薄煤層開采設(shè)備.............................................3
1.5.5刮板輸送機的技術(shù)改進方向.......................................4
1.6刮板輸送機類型及組成.............................................4
2 主要部件的結(jié)構(gòu)和設(shè)計要求..........................................5
2.1機頭部...........................................................5
2.1.1機頭架.........................................................6
2.1.2鏈輪...........................................................6
2.1.3減速器.........................................................7
2.1.4盲軸...........................................................8
2.1.5聯(lián)軸器.........................................................8
2.1.6電動機.........................................................9
2.2機尾部..........................................................10
2.3中部槽及附屬部件................................................10
2.4刮板鏈..........................................................11
2.5緊鏈裝置........................................................13
2.6推移裝置........................................................13
2.7錨固裝置........................................................15
3 總體方案的確定...................................................15
3.1主要技術(shù)參數(shù)....................................................15
3.2電動機的選擇....................................................15
3.3設(shè)計計算........................................................16
3.3.1運輸能力計算..................................................16
3.3.2鏈條和接鏈環(huán)的確定............................................16
3.3.3鏈條的確定....................................................19
3.3.4運行阻力......................................................19
3.3.5電動機功率....................................................20
3.3.6刮板鏈的強度驗算..............................................20
3.3.3液力耦合器的選擇..............................................21
3.4總傳動比及傳動比的分配..........................................21
3.4.1總傳動比的確定................................................21
3.4.2傳動比的分配..................................................22
3.5傳動部傳動計算..................................................22
3.5.1各軸轉(zhuǎn)速計算..................................................22
3.5.2各軸功率計算..................................................22
3.5.3各軸扭矩計算..................................................23
3.6傳動部圓錐圓柱齒輪設(shè)計計算......................................23
3.6.1直齒錐齒輪傳動設(shè)計............................................23
3.6.2直齒圓柱齒輪傳動設(shè)計..........................................30
3.5.3直齒圓柱齒輪傳動設(shè)計..........................................36
3.7軸的設(shè)計........................................................43
3.7.1高速軸Ⅰ軸的設(shè)計..............................................43
3.7.2Ⅱ軸的設(shè)計....................................................44
3.7.3Ⅲ軸的設(shè)計....................................................45
3.7.4輸出軸的設(shè)計..................................................46
4 減速器鍵、軸承及軸的校核.........................................47
4.1減速器鍵的校核..................................................47
4.1.1Ⅰ軸鍵的校核..................................................48
4.1.2Ⅱ軸鍵的校核..................................................48
4.1.3Ⅲ軸鍵的校核..................................................48
4.1.4輸出軸鍵的校核................................................48
4.2減速器軸承的校核................................................48
4.2.1驗算Ⅰ軸軸承壽命..............................................48
4.3Ⅰ軸的強度校核..................................................50
4.4液力耦合器......................................................52
5 刮板輸送機的使用與維護...........................................53
5.1注油及潤滑......................................................53
5.2刮板輸送機的安裝、運行與維護....................................53
5.2.1刮板輸送機的安裝與試運轉(zhuǎn)......................................53
5.2.2刮板輸送機的使用與維護........................................55
5.3刮板機的潤滑、故障預(yù)防及故障處理方法............................56
5.3.1輸送機的潤滑..................................................56
5.3.2輸送機的故障預(yù)防..............................................57
5.3.3輸送機的故障處理..............................................58
結(jié)論...............................................................61
參考文獻...........................................................62
英文翻譯...........................................................63
1英文原文..........................................................63
2中文翻譯..........................................................71
致謝...............................................................77
1 概述
近年來隨著高產(chǎn)高效集約化礦井的迅速發(fā)展，煤礦都在爭取實現(xiàn)一礦一井一面的高度集約化生產(chǎn)模式。作為長臂工作面的主要運輸設(shè)備，刮板輸送機的輸送能力主要由高產(chǎn)高效礦井的生產(chǎn)能力來決定，同時也決定了刮板輸送機的發(fā)展趨勢。
1.1刮板輸送機的機構(gòu)與作用
刮板輸送機是一種有撓性牽引機構(gòu)的連續(xù)輸送機械。它的牽引構(gòu)件是刮板鏈，承載裝置是溜槽。在綜采工作面，為了與采煤機、液壓支架配合使用，在溜槽的采空區(qū)側(cè)設(shè)有擋煤板及擋煤板座、導(dǎo)向管（鏈牽引采煤機用）、齒條、銷軌或埋鏈（無鏈牽引采煤機用）。
刮板輸送機在綜采工作面中起著承載、運煤和采煤機導(dǎo)向以及液壓支架推移支承等作用，是整套綜采設(shè)備的“中堅”，其性能、可靠程度和壽命是綜采工作面正常生產(chǎn)和取得良好技術(shù)經(jīng)濟效果的重要保證。
1.2刮板輸送機的技術(shù)現(xiàn)狀
20世紀(jì)80年代以來，國內(nèi)外刮板輸送機都在向大運量、長運距、大功率、高強度、長壽命與高可靠性方向發(fā)展。目前，國外綜采最大的工作面刮板輸送機，總運量已達6000t/h，裝機功率4×800Kw，運距450m。國內(nèi)自主研發(fā)的刮板輸送機運量已達3500t/h，裝機功率3×700Kw，運距300m。隨著神東等大型煤炭基地400m工作面的出現(xiàn)，國產(chǎn)刮板輸送機將朝著更大型的方向發(fā)展。但是運量、運距和功率的增大受到諸多因素的限制。首先，中部槽的高度不宜太高，否則會影響裝煤效果。其次，輸送機的長度也不宜太長，會降低推進速度。然后最主要的影響因素還在于元部件的技術(shù)性能和壽命。所以，在刮板輸送機向大型化發(fā)展的同時，高性能元部件的研發(fā)將成為今后刮板輸送機的發(fā)展重點，軟啟動技術(shù)、工況檢測、運行狀態(tài)控制等機電一體化技術(shù)的運用將成為今后刮板輸送機發(fā)展的重要標(biāo)志。
1.3刮板輸送機的發(fā)展趨勢
刮板輸送機是一種撓性牽引機構(gòu)的連續(xù)輸送機械，是為采煤工作面和采區(qū)巷道運煤布置的機械。它的牽引機構(gòu)是刮板鏈，承載裝置是中部槽，刮板鏈安裝在中部槽的槽面。中部槽沿運輸路線全線鋪設(shè)，刮板鏈繞經(jīng)機頭、機尾的鏈輪接成封閉形置于中部槽中，與滾筒采煤機和輸送機推移裝置配套，實現(xiàn)落煤、裝煤、運煤及推移輸送機械化。沿輸送機全長都可向溜槽中裝煤，裝入中部槽中的煤被刮板鏈拖拉，在中部槽內(nèi)滑行到卸載端卸下。
一般的刮板輸送機能在25°以下的條件使用。刮板輸送機在使用中要受拉、壓、彎曲、沖擊、摩擦和腐蝕等多種作用，因此，必須有足夠的強度、剛度、耐磨和耐腐蝕性。由于它的運輸方式是物料和刮板鏈都在槽內(nèi)滑行，因此運行阻力和磨損都很大。但是，在采煤工作面運煤，目前還沒有更好的機械可代替，只能從結(jié)構(gòu)上、強度上和制造工藝上不斷研究，使它更加完善、耐用。
用刮板輸送機運送散碎物料的方式20世紀(jì)初出現(xiàn)于工業(yè)發(fā)達的英國。早期的刮板輸送機結(jié)構(gòu)簡單輕便，僅用作運煤，需人工裝煤，運輸能力低，每小時最多只能運幾十噸；輸送機長度只有幾十米；功率小，牽引鏈的強度也不高。經(jīng)過多年的改進和發(fā)展，目前綜采礦用的刮板輸送機除了運煤之外，還有四種功能：給采煤機作運行軌道；為拉移液壓支架作伸縮油缸的固定點；清理工作面的浮煤；懸掛電纜、水管、乳化液管等。刮板輸送機在綜采工作面與采煤機和液壓支架配套工作。
刮板輸送機在煤礦是使用量大、消耗多的重要設(shè)備。多年來，我國制造的刮板輸送機有幾十種型號。目前，我國制造的最大的刮板輸送機運輸能力為900t/h；裝機總功率為320Kw；一條牽引鏈的破斷負(fù)荷為85t；沿水平線的運輸距離為150m；整機全部重量為204t。
為使刮板輸送機的生產(chǎn)達到標(biāo)準(zhǔn)化、系列化和通用化，提高產(chǎn)品的制造質(zhì)量，我國于1991年制定并發(fā)布了《礦用刮板輸送機型式與參數(shù)》(MT15-1991),1993年制定并發(fā)布了《刮板輸送機通用技術(shù)條件》（MT105-1993）?！兜V用刮板輸送機型式與參數(shù)》是產(chǎn)品系列的規(guī)劃，是今后一個時期設(shè)計制造產(chǎn)品的依據(jù)?！豆伟遢斔蜋C通用技術(shù)條件》規(guī)定了刮板輸送機的主要質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)和技術(shù)要求，以提高產(chǎn)品質(zhì)量。
礦用刮板輸送機按刮板鏈?zhǔn)切问椒秩N：中單鏈型、邊雙鏈型、中雙鏈型。系列型譜中的刮板輸送機都采用以礦用高其強度圓環(huán)鏈制成的刮板鏈。刮板輸送機按功率大小分為輕、中、重型。刮板輸送機配套單電動機設(shè)計額定功率為40Kw及以下的為輕型；大于40Kw，小于等于90Kw的為中型；大于90Kw的重型。
系列型譜規(guī)定的刮板輸送機產(chǎn)品型號編制方法如下：
例如，中部槽槽寬為630mm，配用電動機功率為275Kw的邊雙鏈型礦用刮板輸送機的型號表示為：SGB-630/150。
SG--------------------------輸送機代號：S-----輸送機；G----刮板式。
B---------------------------型式代號：
D---------中單鏈型；B-------邊雙鏈型；Z----------中雙鏈型。
630-------------------------中部槽槽寬，mm。
150-------------------------配有電動機總功率，Kw。
1.4與國外刮板輸送機存在的差距
1.4.1輸送能力方面的差距
上個世紀(jì)90年代后期，國外工作面刮板輸送機裝機功率達到3×700 Kw 3×855 Kw，現(xiàn)在已達到3×1 250 Kw，溜槽內(nèi)寬也由l 000 mm擴大到1 250 mm，鏈條直徑φ48～φ52，中板厚度50 mm以上，運輸能力達到4 500 t／h以上。
目前國內(nèi)使用的重型刮板輸送機裝機功率多為2×525Kw或2×700Kw，個別的使用2×855 Kw，溜槽內(nèi)寬1 000mm或1200mm，運輸能力達到2500t／h或3 000 t／h，鏈條多采用φ38～φ48，中板厚度為45mm。
1.4.2關(guān)鍵零部件壽命差距
我國生產(chǎn)的刮板輸送機的主要零部件壽命大都低于國外先進水平，其中關(guān)鍵零部件，如圓環(huán)鏈和中部槽。有資料表明：國外大于34的圓環(huán)鏈過煤量在200萬t，國內(nèi)同規(guī)格的圓環(huán)鏈過煤量100萬t左右。而且國外規(guī)格為φ42圓環(huán)鏈過煤量可達400～500萬t，國外重型刮板輸送機中部槽過煤量保證值為600萬t，最高壽命可達1 200萬t，而國產(chǎn)中部槽過煤量只有400～500萬t。
造成這種壽命差距的主要原因是國內(nèi)沒有研制、開發(fā)出生產(chǎn)這些關(guān)鍵零部件的材料，國內(nèi)重型刮板輸送機中部槽用的中板、鏈條等關(guān)鍵材料都是依靠進口，這樣造成國內(nèi)生產(chǎn)的產(chǎn)品總是滯后于國外產(chǎn)品。
1.4.3技術(shù)性能差距
20世紀(jì)末期以來，美、澳、英、德等先進采煤國家積極應(yīng)用機電一體化技術(shù)，研制、開發(fā)新型自動化運輸設(shè)備，這些設(shè)備采用計算機工況監(jiān)測監(jiān)控，在增加傳動功率，提高生產(chǎn)能力的同時，使設(shè)備的功能內(nèi)涵發(fā)生了重大突破。經(jīng)過十多年的努力，已經(jīng)研制出限矩摩擦離合器作為輸送機啟動或運行時的過載保護，利用調(diào)速耦合器實現(xiàn)輸送機的軟啟動和過載保護，通過鏈條張力自動調(diào)節(jié)裝置來實現(xiàn)刮板鏈隨運行工況變化以調(diào)節(jié)鏈條的張緊力。通過工況監(jiān)測和故障診斷系統(tǒng)，及時了解設(shè)備運行的工況，保證設(shè)備的安全運行。
國內(nèi)的輕型、中型刮板輸送機多采用液力耦合器或雙速電機來改善輸送機的啟動性能，重型刮板輸送機采用限矩摩擦離合器保護電機，雖然在個別輸送機上使用了調(diào)速耦合器和自動伸縮機尾可是由于不能準(zhǔn)確的對輸送機運行過程中的數(shù)據(jù)進行采集、分析，這些設(shè)備還不能達到自動控制的要求。
1.5 未來刮板輸送機發(fā)展的趨勢
綜合國內(nèi)外刮板輸送機的現(xiàn)狀，未來刮板輸送機的發(fā)展具有以下特點：
1.5.1設(shè)備重型化
設(shè)備重型化是煤炭集約化生產(chǎn)、高強度開采、單機單產(chǎn)不斷提高的要求，也是提高勞動生產(chǎn)率、節(jié)約投資、降低生產(chǎn)成本的重要途徑。重型化集中表現(xiàn)為生產(chǎn)能力大，裝機功率不斷增大，重量大，電壓高。未來幾年，國內(nèi)“一礦一面、一個采區(qū)、一條生產(chǎn)線”的礦區(qū)將逐漸增多，工作面長度300 m左右。這些工作面可將實現(xiàn)日產(chǎn)2～3萬t，年產(chǎn)5～10 Mt，這樣就需要刮板輸送機裝機功率2 000～3 000 Kw，輸送能力高達4 000t／h。
1.5.2設(shè)備自動化
設(shè)備自動化是提高勞動生產(chǎn)率、減輕勞動強度、保障安全的重要手段。刮板輸送機的自動化主要是根據(jù)刮板輸送機啟動、運行中的負(fù)載狀況、采煤機的截割速度、采煤機的位置隨時調(diào)整輸送機的運行參數(shù)，實現(xiàn)自我控制，保證設(shè)備的安全、可靠運行，以更好的發(fā)揮設(shè)備的效率。并且，對采煤機、液壓支架、刮板輸送機實現(xiàn)聯(lián)動作業(yè)，最終實現(xiàn)工作面自動化。
1.5.3設(shè)備智能化
設(shè)備智能化是通過一些監(jiān)測和監(jiān)控裝置，對刮板輸送機運行過程監(jiān)控，實現(xiàn)工況檢測和故障診斷。如通過對輸送機電機電壓、電流、功率及溫升等監(jiān)測以監(jiān)視多電機驅(qū)動時電動功率分配及供電系統(tǒng)的工況。通過對減速器油質(zhì)、油位、溫升、鏈輪軸組、刮板鏈的運行等進行過程控制，并對運行狀況進行預(yù)測，使設(shè)備維修可以從事前進行計劃，提高故障維修方法和處理方案，使排除故障的時間盡可能的減少。
1.5.4開發(fā)薄煤層開采設(shè)備
此外，統(tǒng)計資料表明，國內(nèi)薄和較薄煤層產(chǎn)量在整個煤炭產(chǎn)量中所占比重始終偏低，特別是近年來薄及較薄煤層的產(chǎn)量更是呈逐年下降的趨勢。通過對國內(nèi)煤炭生產(chǎn)企業(yè)的調(diào)查發(fā)現(xiàn)，國內(nèi)絕大多數(shù)礦區(qū)受經(jīng)濟驅(qū)使使采厚綜采設(shè)備薄現(xiàn)象十分普遍，受此影響，薄煤層綜采設(shè)備的發(fā)展緩慢。特別是厚度低于1.3米的及薄煤層，大多數(shù)都被丟棄。造成煤炭資源的極大消費。造成這種狀況的原因除經(jīng)濟利益外，同時也由于現(xiàn)有的國產(chǎn)技術(shù)設(shè)備無法滿足及薄煤層所占的比例越來越多。因此，為避免資源浪費，實現(xiàn)資源均衡開采，設(shè)計出結(jié)構(gòu)滿足極薄煤層采煤工藝要求的高產(chǎn)高效高可靠性的工作面刮板輸送機設(shè)備將越來越成為各礦局迫切的需求。而傳統(tǒng)的刮板輸送機多采用鑄焊結(jié)構(gòu)的中部槽，在應(yīng)用到極薄煤層工作面時，結(jié)構(gòu)形式都存在著以下不足。
1.5.5刮板輸送機的技術(shù)改進方向
1．技術(shù)先進性。
隨著科學(xué)技術(shù)的進步和市場的發(fā)展，輸送機的國際競爭將越來越激烈，對輸送機的設(shè)計水平和生產(chǎn)能力要求也越來越高，不僅要求造型科學(xué)、配套合理，在技術(shù)上不斷創(chuàng)新、完善，去適應(yīng)不斷變化著的使用條件，而且關(guān)鍵部件(如刮板鏈、減速器、保護裝置等)的設(shè)計或選用，要求與國際接軌，實現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)化。
2．性能可靠性。
設(shè)備的可靠性是進行高效作業(yè)的根本保證。井下受場地、燈光等條件的限制，維修條件較差．有些高瓦斯礦井基本不具備現(xiàn)場維修的條件，一旦出現(xiàn)故障就會嚴(yán)重影響安全生產(chǎn)。因此，輸送機各部分的結(jié)構(gòu)型式、傳動方式、使用材料等，不僅要求設(shè)計合理，還要建立在實踐驗證的基礎(chǔ)上。
3．設(shè)備安全性。
安全性是至關(guān)重要的環(huán)節(jié)。是所有設(shè)備必須具備的性能，同樣也貫穿在輸送機的設(shè)計、制造、使用過程中。目前國家高度重視煤礦安全生產(chǎn)，引起煤礦井下事故的除了瓦斯爆炸、透水、冒頂?shù)戎猓O(shè)備事故也會引起人員傷亡和財產(chǎn)損失。因此，輸送機各部件的防護裝置應(yīng)設(shè)計合理、安裝完備，在易發(fā)生事故的部位尤其要加強防護．防止因斷鏈、飛濺、高溫等引發(fā)人員傷亡事故。
4．機電液一體化趨勢明顯。
隨著實用型新技術(shù)的發(fā)展，大功率輸送機控制系統(tǒng)與保護裝置的機電液一體化趨勢越來越明顯。主要表現(xiàn)為：機頭部與機尾部功率分配、順序啟動，電機保護除過流保護、過熱保護外．增加過壓保護，閥控充液型液力耦合器的推廣使用。鏈條張力監(jiān)控及工況檢測和故障診斷等。雖然還有部分技術(shù)的實現(xiàn)與應(yīng)用尚需時日，但輸送機機電液一體化的發(fā)展趨勢不會變。隨著當(dāng)今世界綜采技術(shù)的發(fā)展和設(shè)計思路的不斷創(chuàng)新、高產(chǎn)高效工作面的相繼投產(chǎn)，大功率刮板輸送機的研制與開發(fā)已勢在必行，要加強計算機輔助設(shè)計、模擬工況、仿真等技術(shù)的應(yīng)用。對此，應(yīng)該抓緊機遇．一方面提高現(xiàn)有機型的可靠性、安全性，降低事故發(fā)生率；另一方面要研制開發(fā)國產(chǎn)大功率刮板輸送機．盡快投入市場，提高與國外同類產(chǎn)品的競爭力，以適應(yīng)我國煤炭工業(yè)迅猛發(fā)展的需要。
1.6刮板輸送機類型及組成
刮板輸送機的類型很多，可按刮板鏈型式、卸載方式、中部槽結(jié)構(gòu)、采煤機牽引方式、電動機類型、承載重類型、整機適用條件分類。
按刮板鏈型式分為中單鏈型刮板輸送機、邊雙鏈型刮板輸送機、中雙鏈型刮板輸送機、準(zhǔn)邊雙鏈型刮板輸送機。按卸載方式分為端卸式刮板輸送機、側(cè)卸式刮板輸送機、直彎式刮板輸送機、交叉?zhèn)刃妒焦伟遢斔蜋C，現(xiàn)在重型、超重型刮板輸送機多用于交叉?zhèn)刃妒焦伟遢斔蜋C。按中部槽結(jié)構(gòu)分為開底式刮板輸送機、封底式刮板輸送機、分體中部槽刮板輸送機、整體焊接中部槽刮板輸送機、框架式中部槽刮板輸送機、鑄造式中部槽刮板輸送機。按采煤機牽引方式分為有鏈牽引采煤機用的刮板輸送機和無鏈牽引采煤機用的刮板輸送機。按電動機類型分為單速電動機刮板輸送機和雙速電動機刮板輸送機。按承重類型分為輕型刮板輸送機、中型刮板輸送機、重型刮板輸送機、超重型刮板輸送機。按整機適用條件分為緩傾斜中厚煤層刮板輸送機、緩傾斜薄煤層刮板輸送機、緩傾斜厚煤層大采高刮板輸送機、緩傾斜三軟煤層刮板輸送機、中厚煤層大傾角刮板輸送機、急傾斜厚煤層水平分段放頂煤及“三下”綜采刮板輸送機。
2 主要部件的結(jié)構(gòu)和技術(shù)要求
礦用的刮板輸送機，按工作需要，對其結(jié)構(gòu)有如下要求：
（1）能用于左或右工作面；
（2）各部件便于在井下拆裝和運輸；
（3）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；
（4）刮板鏈安裝后，在正、反方向都能順利運行；
（5）有緊鏈裝置，且操作方便，安全可靠；
（6）能不拆卸用機械推移，為此，應(yīng)有便于安裝推移裝置的連接點；
（7）要有足夠的強度、剛度、耐磨性；
（8）從端部卸載的刮板輸送機，機頭架應(yīng)有足夠的卸載高度，防止空段刮板鏈返程帶回煤；
（9）一般應(yīng)有上鏈器，上鏈器是供刮板鏈在下槽脫出時通過它返回槽內(nèi)的裝置；
（10）用于機械采煤的工作面刮板輸送機，機頭架的外廓尺寸和結(jié)構(gòu)形式應(yīng)便于采煤機自切開口；
（11）用于機械采煤機的工作面刮板輸送機，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采煤機的導(dǎo)向裝置；
②鏟煤板；
③擋煤板；
④無鏈牽引采煤機的齒軌；
⑤放置電纜、水管、乳化液管路的槽或支座；
⑥在機頭部和機尾部能安裝采煤機外牽引的傳動部裝置，牽引鏈的固定裝置或刨煤機機構(gòu)傳動裝置和控制保護裝置；
（12）用于綜采工作面的刮板輸送機，相關(guān)的外廓尺寸應(yīng)與采煤機和液壓支架相配；
（13）刮板輸送機沿傾斜面鋪設(shè)，在工作中有下滑可能時，應(yīng)有防滑錨固裝置。
刮板輸送機由機頭部、機尾部、中部槽及其附屬部件、刮板鏈、緊鏈裝置、推移裝置和錨固裝置組成。下面分述其結(jié)構(gòu)和技術(shù)要求。
2.1機頭部
隨著綜采工作面生產(chǎn)能力的迅速提高，刮板輸送機端卸載已經(jīng)難以滿足要求，國內(nèi)外大運量重型刮板輸送機均采用交叉?zhèn)刃遁d機構(gòu)，該機構(gòu)經(jīng)過幾代改進，在卸載能力、效率、壽命等方面都有了很大的提高。同時，卸載高度的降低也為綜采配套帶來了便利。
機頭部由機頭架、鏈輪、減速器、盲軸、聯(lián)軸器和電動機組成，是將電動機的動力傳遞給刮板鏈的裝置。
2.1.1機頭架
機頭架是機頭部的骨架，應(yīng)有足夠的強度和剛度，由厚鋼板焊接制成，各型機頭部的共同點如下：
⑴兩側(cè)對稱，兩側(cè)壁上都能安裝減速器，以適應(yīng)左、右采煤工作面的需要；
⑵鏈輪由減速器伸出和盲軸支承連接，這種連接方式，便于在井下拆裝；
⑶撥鏈器和護軸板固定在機頭架前梁上，它的作用防止刮板鏈在與鏈輪的分離點處被輪齒帶動卷入鏈輪，護軸板是易損部位，用可拆換的活板，既便于鏈輪和撥鏈器的拆裝，有可更換；
⑷機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。
圖2-1 邊雙鏈機頭部
2.1.2鏈輪
鏈輪是一個組件，由鏈輪和連接筒組成。鏈輪是傳力部件，也是易損部件，運轉(zhuǎn)中除受靜載荷外，還有脈沖和沖擊載荷。
圖2-2所示為邊雙鏈用的鏈輪連接筒用組件，采用部分式連接筒，連接筒兩端由環(huán)槽與鏈輪的環(huán)槽相連，內(nèi)孔用平鍵分別與減速器伸出及盲軸連接，部分用螺栓固接。鏈輪用花鍵與減速器是伸出軸和盲軸連接。安裝時必須保證兩個鏈輪的齒輪在相同的相位角上。這種結(jié)構(gòu)的優(yōu)點是鏈輪磨損后可以只更換鏈輪。但是，連接筒螺栓銹死時，很難拆卸。所以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。
圖2-2 邊雙鏈用的鏈輪連接組件
鏈輪的齒形和基本尺寸參考《礦用圓環(huán)鏈鏈輪的齒形和基本尺寸計算》（MT/Z8--80）計算。
鏈輪用優(yōu)質(zhì)鋼鑄造或鍛造后，調(diào)質(zhì)處理，鏈窩和齒形表面經(jīng)淬火處理。我國《礦用圓環(huán)鏈輪技術(shù)條件》（MT/Z9--80）規(guī)定了各項技術(shù)要求。為保證鏈輪的質(zhì)量，《刮板輸送機通用技術(shù)條件》（MT150--1993）中規(guī)定：輕型刮板輸送機的鏈輪壽命部低于以一年，中、重型刮板輸送機的鏈輪壽命部低于一年半。
2.1.3減速器
我國目前生產(chǎn)的刮板輸送機減速器多為平行布置式、三級傳動的圓錐圓柱齒輪減速器。其適用條件為：齒輪圓周速度不大于18m/s；安裝角度為1°~ 25°；高速軸的轉(zhuǎn)速不大于1500r/min；減速器工作的環(huán)境溫度為-20°C ~ +35°C；適用于正反兩向運轉(zhuǎn)。
為適應(yīng)不同需要，三級傳動的圓錐圓柱齒輪減速器有三種裝配形式：I型減速器的第二軸裝配緊鏈裝置，第四軸（或第一軸）裝斷銷過載保護，這用形式用于30kW以下的減速器；II型減速器的第二軸端裝緊鏈裝置，利用液力耦合器實現(xiàn)過載保護，單機功率為40~75kW的減速器多采用這用形式；III型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，單機功率90kW以上的減速器采用這種形式。采用雙速電動機時，不能用液力耦合器，因為液力耦合器不能在低速下工作。用雙速電機驅(qū)動，應(yīng)采用適當(dāng)?shù)臋C械或電氣過載保護裝置。
減速器的軸端形式按配套需要選用。輸入軸端有圓頭平鍵和漸開線外花鍵兩種；輸出軸端有矩形花鍵、漸開線內(nèi)花鍵和漸開線外花鍵三種。
為使同一型號減速器的安裝尺寸和連接尺寸能通用互換，我國制定并發(fā)布了《刮板輸送機減速器》標(biāo)準(zhǔn)。
為使其在左右兩種采煤工作面和機頭部、機尾部都能通用，刮板輸送機減速器的箱體應(yīng)上下對稱。箱體的結(jié)構(gòu)還應(yīng)使刮板輸送機在大傾角條件下工作時，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。
中型和重型刮板輸送機的減速器都采用圓弧錐齒輪。圓弧錐齒輪的承載能力大，傳動平穩(wěn)，噪音低。檢修更換齒輪時，必須注意齒輪的齒制相同，并應(yīng)成對更換。
《刮板輸送機通用技術(shù)條件》對減速器的技術(shù)性能規(guī)定有具體指標(biāo)。
圖2-3所示的減速器，第一對齒輪為圓弧錐齒輪，第二對為斜齒圓柱齒輪，第三對為直齒圓柱齒輪。箱體用球墨鑄鐵制造，以保證強度。為使在傾斜狀態(tài)下，第一軸上球軸承也能得到良好的潤滑，用擋油環(huán)和油封隔成一個獨立的油室，使?jié)櫥筒粫魅胂潴w油室內(nèi)。為使在大傾角下錐齒輪也能得到潤滑，在箱體的相應(yīng)部位設(shè)隔離油室。為防止工作時油過熱，箱底部裝有冷卻水管。
如果礦用刮板輸送機的機頭部裝在平巷的位置，可采用圓柱齒輪減速器。
行星齒輪減速器的體積、質(zhì)量小，效率高，大功率的減速器采用它有利。
圖2-2圓錐圓柱齒輪減速器
2.1.4盲軸
盲軸是裝在機頭架的不裝減速器一側(cè)、支承鏈輪的一個組件。盲軸組件是用于與圓錐圓柱齒輪減速器的鏈輪連接組件相配的盲軸組件，其軸承座裝在機頭架側(cè)板的座孔內(nèi)，用螺栓固定。
2.1.5聯(lián)軸器
電動機與減速器的連接有彈性聯(lián)軸器和液力耦合器兩種。用液力耦合器有以下有點：使電動機輕載保護功能；減緩傳動系統(tǒng)的沖擊和震動；多電機驅(qū)動能使各電機的負(fù)荷較均勻；如果與電動機的特性匹配得當(dāng)，能增大驅(qū)動裝置的啟動力矩。
中型和重型刮板輸送機都采用液力耦合器。
液力耦合器是一種液力傳動器件，其主要組成部分由：1泵輪、2外殼、3易熔塞、4渦輪、5工作液。泵輪1和外殼2把渦輪4封在其中，并用螺栓緊密連接構(gòu)成密封的工作腔。泵輪的出軸與電動機連接，渦輪的出軸與減速器連接。泵輪與渦輪上都有許多徑向直葉片，兩輪上的葉片數(shù)目不等。在工作腔內(nèi)灌注一定量的工作液體，電動機驅(qū)動泵輪旋轉(zhuǎn)時，泵輪中的工作液體被葉片夾持著同泵輪一起旋轉(zhuǎn)，產(chǎn)生流向外緣的離心力就必定大于渦輪使工作液體產(chǎn)生的離心力壓力。因此，泵輪內(nèi)的液體沿徑向葉片之間的通道向外流動，并在泵輪外緣流入渦輪；同時，由于連續(xù)性的緣故，在靠近聯(lián)軸器軸線的泵輪內(nèi)緣，工作液體又從渦輪流回泵輪，形成環(huán)流。于是，工作液體除了繞聯(lián)軸器軸線進行旋轉(zhuǎn)運動（牽連運動）之外，還要繞泵輪和透平輪所組成的循環(huán)圓的中心進行環(huán)流運動（相對運動），因此，工作液體的絕對運動的螺管狀的復(fù)合運動。
進入螺管運動的液體質(zhì)點在泵輪被加速增壓，泵輪的機械能轉(zhuǎn)換成液體的動能，液體進入渦輪后，推動渦輪旋轉(zhuǎn)，液體被減速降壓，液體的動能轉(zhuǎn)換成渦輪的機械能而輸出做功。由此可見，液力耦合器是依靠液體環(huán)流運動傳遞能量的，而產(chǎn)生環(huán)流的先決條件是泵輪轉(zhuǎn)速大于渦輪轉(zhuǎn)速，即二者之間存在轉(zhuǎn)速差。當(dāng)二者轉(zhuǎn)速相等時，液體的環(huán)流運動消失，能量傳遞也停止了。
根據(jù)液力轉(zhuǎn)動的理論，液力耦合器所能傳遞的力矩M用下式計算：
(2-××)
式中 ——轉(zhuǎn)矩系數(shù)；
——工作液體的重度，；
——泵輪的轉(zhuǎn)速，r/min；
D——泵輪的有效直徑，m 。
液力耦合器的工作液可用礦物油、水或難燃液。在礦井中采用礦物油作工作液，有引起火災(zāi)的危險，為防止油溫過高，安全型液力耦合器的工作腔裝有易溶塞。易溶塞上有通孔，用專門配置的易熔合金封死。當(dāng)過載時間較長，油溫超過限定的溫度時易熔合金被融化，腔內(nèi)有野噴出，泵輪與渦輪失掉液力連接從而保護了電機不會長時間過載，鏈子不被拉斷，也不致因油溫過高而造成事故。
2.1.6電動機
刮板輸送機電動機不用液力耦合器時，采用雙鼠籠轉(zhuǎn)子并具有高啟動轉(zhuǎn)矩的隔爆型電動機。采用液力耦合器時，對電動機的啟動轉(zhuǎn)矩?zé)o高要求，只是要求最大轉(zhuǎn)矩要高。因為用液力耦合器時，電動機是輕載啟動，如果液力耦合器的輸入特性與電動機特性匹配得當(dāng)，則對負(fù)載的啟動轉(zhuǎn)矩可接近電動機的最大力矩。
為解決刮板輸送機重載啟動的困難，德國和英國使用雙速電動機。
雙速電動機是兩種額定轉(zhuǎn)速的鼠籠式感應(yīng)電動機，它的定子上裝有兩套繞組，一套低轉(zhuǎn)速繞組，一套高轉(zhuǎn)速繞組。以低轉(zhuǎn)速繞組運轉(zhuǎn)時，能給出3倍以上額定轉(zhuǎn)矩的啟動轉(zhuǎn)矩。低速運行時的輸出功率約為高速時的1/2，啟動電流比用高速繞組的電流低得多，電壓降低。使用雙速電動機時，以低速繞組啟動，達到一定轉(zhuǎn)速時，換接高速繞組常態(tài)運轉(zhuǎn)。
采用雙速電動機需要專用的控制開關(guān)，以低速啟動運轉(zhuǎn)到給定的時間，斷開低速繞組，間隔約150ms接通高速繞組運行。在換接的斷電間隔中，電動機的轉(zhuǎn)速因負(fù)載不同約下降50～250r/min，即使是滿負(fù)荷啟動，高速繞組也不是從靜止啟動的，因而高速啟動的電流也不高。雙速電機的運轉(zhuǎn)特性使刮板輸送機在重載下能平穩(wěn)啟動。
采用雙速電動機與適用液力耦合器相比，因沒有液力耦合器的滑差，不需經(jīng)常檢查和補充工作液體，沒有過載噴油之患。但是，也沒有液力耦合器的幾種有益功能。雙速電動機專用的控制開關(guān)中，必須要有完善可靠的電氣保護裝置。
2.2 機尾部
機尾部分為有驅(qū)動裝置和無驅(qū)動裝置兩種。有驅(qū)動裝置的機尾部，因尾部不需要卸載高度，除了尾部架與機頭架有所不同外，其他部件與機頭部相同。無驅(qū)動裝置的機尾部，尾部上只有供刮板鏈改向用的尾部軸部件。如圖2-3所示為一種邊雙鏈型的，尾部軸上的鏈輪也可用滾筒代替。
圖2-3機尾部滾筒
2.3中部槽及附屬部件
中部槽的刮板輸送機的機身，由槽幫鋼和中板焊接而成。上槽是裝運物料的承載槽，下槽底部敞開供刮板鏈返程用。為減小刮板鏈返程的阻力，或在底板松軟的條件下使用時防止槽體下陷，在槽幫鋼下加焊接底板構(gòu)成封底槽。使用封底槽安裝下股刮板鏈和處理下股鏈?zhǔn)鹿时容^困難，可以用間隔幾節(jié)封底槽裝一節(jié)有可拆中板的封底槽的辦法，以減少困難。
用于機械采煤工作面的中部槽，除了運煤外，還要承受采煤機騎在上面運行的負(fù)荷，即垂直方向受采煤機的重壓和滾筒切割煤層時的沖擊。推、拉液壓支架的側(cè)向力和縱向力，使中板拱曲受彎，連接件受拉、壓和彎曲。大塊煤巖卡死在槽中時，中板受壓。中部槽的惡劣工作條件，造成它的損壞形式除了磨損外還有槽體變形和連接件損壞。因此，中部槽應(yīng)有足夠的強度、剛度和耐磨性。為檢驗中部槽的質(zhì)量，我國制定了《刮板輸送機中部槽試驗規(guī)范》（MT102-85）。此規(guī)范對試驗項目、試驗方法和強度指標(biāo)都有具體規(guī)定。
中部槽的形式列入標(biāo)準(zhǔn)的有中單鏈型、中雙鏈型、邊雙鏈型三種。除了用于輕型刮板輸送機的中單鏈型采用冷壓槽幫鋼外，其他都用熱軋槽幫鋼制成。
中部槽除了標(biāo)準(zhǔn)長度以外，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。
機頭過度槽和機尾過度槽是機頭架與機尾架連接的特殊槽，它的一端與中部槽連接，另一端與機頭架或機尾部架連接。為了使從下槽脫出的刮板鏈在運行中回到槽內(nèi)，可在尾部過渡槽的下翼緣裝設(shè)上鏈器。
中部槽受煤和刮板鏈的劇烈摩擦，是使用量和消耗量最大的部件。中部槽的井下使用壽命，目前是按過煤量衡量。《刮板輸送機通用技術(shù)條件》種規(guī)定的過煤量列于表2-1中。
表2-1 中部槽過煤量
槽寬mm
280
320
420
520
(620)
630
730
764
830
輕型
≥6
≥8
≥12
≥20
≥30
≥40
中型
≥60
重型
≥120
≥180
為提高中部槽的使用壽命，目前采用的方法有多種。如：將兩端進行淬火處理，或加焊高錳鋼鑄造端頭，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；改進槽幫鋼的斷面以增加強度和剛度。
制造中部槽的槽幫鋼已有定型標(biāo)準(zhǔn)，規(guī)定的形式有D型、E型和M型三種。
D型為中單鏈刮板輸送機用熱軋槽幫鋼，E型為中單鏈和中雙鏈用，邊雙鏈也可以使用，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，而且還增強了中板與槽幫鋼的焊接強度，便于焊接，鏈子不磨焊縫。中部槽的槽幫鋼中腰上的連接座供安裝鏟煤板、擋煤板和無鏈牽引齒條用。在綜采工作面使用時，液壓支架上的推移千斤頂連接在擋煤板下部的長孔上，由于推移輸送機特別是拉移液壓支架的阻力很大，致使支座的負(fù)荷特別大，如果焊接不牢會拉壞支座。因此提高支座的可靠性是一個重要問題。
中部槽的連接裝置是將單個中部槽連接成刮板輸送機機身的組件，它既要保證對中性，使兩槽之間上下、左右的錯口量不超過規(guī)定，又要允許相鄰兩槽在平、豎兩個平面內(nèi)能折曲一定的角度，使機身有良好的彎曲性能，還要求同一型號中部槽的安裝、連接尺寸相同，能通用互換。目前應(yīng)用的有插銷式、啞鈴式、插入圓柱銷式等。連接裝置是中部槽的薄弱環(huán)節(jié)，目前還在不斷改進。
鏟煤板在推移中部槽時用來清理工作面的浮煤，它固定在中部槽的支座上，安裝后上緣應(yīng)低于槽幫，下緣要超出槽底，寬度方向與采煤機滾筒應(yīng)有間隔。鏟煤板的刃口應(yīng)有足夠的強度。
機采礦用的擋煤板是一個有多種功能的組合件，其作用是防止煤向采空區(qū)灑落，以及為采煤機導(dǎo)向、放置電纜和水管、為千斤頂提供連接點等。擋煤板必須具有足夠的強度和剛度，因為它的變形和損壞會影響采煤機的運行。中部槽在彎曲狀態(tài)下，擋煤板之間不僅不能互相干涉，還應(yīng)使采煤機能正常運行。平巷中使用刮板輸送機時，擋煤板僅作增加裝煤量和防止撒煤之用。
2.4刮板鏈
刮板鏈由鏈條和刮板組成，是刮板輸送機的牽引構(gòu)件。刮板的作用是刮推槽內(nèi)的物料。目前使用的有中單鏈、中雙鏈、邊雙鏈三種。
刮板鏈?zhǔn)褂玫逆湕l，早期用板片鏈和可拆模鍛鏈，現(xiàn)在都用圓環(huán)鏈，鏈條在運行中不僅要承受很大的靜負(fù)荷和動負(fù)荷，而且還要在受滑動摩擦作用的條件下運行，要受礦水的浸蝕，因此目前使用的圓環(huán)鏈都是用優(yōu)質(zhì)合金鋼焊接而成的，并經(jīng)熱處理和預(yù)拉伸處理，使之具有強度高、韌性大、耐磨和耐腐蝕等特性。
圓環(huán)鏈已經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)化，《礦用高強度圓環(huán)鏈》（GB/T1