上篇(第二章-刮板输送机)课件

大家好大家好1第二章第二章 刮板输送机刮板输送机第一节 概述第二节 刮板输送机结构特点及功能分析第二节 链啮合传动原理第四节 刮板输送机的选型计算 基本内容：基本内容：基本内容：基本内容：刮板输送机主要部件结构。刮板输送机主要部件结构。重点：重点：重点：重点：结构特征，工作原理，结构特征，工作原理，难点：难点：难点：难点：局部结构。局部结构。第一节概 述一、刮板输送机的组成部分、工作原理和使用范围 刮板输送机是一种具有绕性牵引机构的连续运输机。主要组成部分机头部分（机头部分（传动装置，传动装置，机头架、链轮组件等）机头架、链轮组件等）溜槽（溜槽（承载装置承载装置，分标准槽，分标准槽6、调节槽、调节槽7和连接槽和连接槽4）刮板链刮板链2（牵引机构牵引机构）机尾部分（机尾架、传动装置、链轮组件等）机尾部分（机尾架、传动装置、链轮组件等）挡煤板挡煤板8、铲煤板、铲煤板9防滑锚固装置防滑锚固装置1、12液压推移装置（与液压支架相连）液压推移装置（与液压支架相连）紧链装置（安装牵引链时使用）紧链装置（安装牵引链时使用）在回采工作面使用时，在回采工作面使用时，需增加的附属装置。需增加的附属装置。刮板输送机的牵引机构牵引机构是绕经机头链轮和机尾链轮(或滚筒)进行循环运动的无极闭合的刮板链，承载机构承载机构是溜槽。特点：强度高、机身矮、适合于恶劣环境工作。但摩擦力大，电机容量大。使用条件：煤层倾角250，煤层倾角100，需采取防滑措施。二、刮板输送机的主要类型和系列2、按牵引链、按牵引链链条数及布置方式分链条数及布置方式分单中链单中链双边链双边链双中心链双中心链三链三链结构分结构分焊接园环链焊接园环链可拆模锻式可拆模锻式片式套筒链片式套筒链1、按溜槽布置方式和结构分、按溜槽布置方式和结构分敞底式和封底式敞底式和封底式并列式和重叠式并列式和重叠式3、按刮板与链条的连接布置形式分、按刮板与链条的连接布置形式分对称式对称式中间式中间式悬臂式悬臂式4、按功率大小分、按功率大小分重型重型 90kW中型中型40kW,90kW轻型轻型40kW刮板输送机产品型号编制方法：刮板输送机产品型号编制方法：SGB630/150第二节 刮板输送机结构特点及功能分析一、机头部主要由机头架、链轮组件、减速器、盲轴、液力联轴器、电动机组成。是将电动机的动力传给刮板链的装置。1、机头架：机头架、连接罩(连接筒)、拨链器（月牙形）和护轴板（作用）。厚钢板焊接组成。2、链轮组件由链轮、传动件、连接筒组成。链轮由减速器伸出轴和盲轴连接，便于井下拆装安装时必须保证两个链轮的相位相同。连接筒是剖分式的，这种结构便于更换链轮。焊接链轮组件，便于拆装维修。链轮、减速器和盲轴（花键）链轮、连接筒（环槽)连接筒、减速器和盲轴（平键）链轮是刮板输送机传递扭矩最大的部件之一。对链轮的基本要求是：强度高，耐磨，能承受脉动载荷、冲击载荷，并具有一定的韧性；齿形尺寸参数设计准确、加工精度高，保证与链条进行良好的啮合；无论哪种结构的链轮，都要具备易于拆装的特点。链轮的齿数过多，会增加链轮的整体尺寸；链轮的齿数太少，会增加刮板链在运行中的动负荷。目前链轮的齿数以68个居多。一个轮齿对应两个连一个轮齿对应两个连环长度。环长度。对于单端传动的刮板输送机，不传递扭矩的机尾可采用4齿链轮或滚筒。I 型减速器的第二轴端装紧链装置，第四轴(或第一轴)装断销过载保护装置，这种形式用于30kW以下的减速器；型减速器的第二轴端装紧链装置，利用液力耦合器实现过载保护，单机功率为4075kW的减速器多采用这种形式；型减速器的第一轴装紧链装置，利用液力耦合器实现过载保护，单机功率90kW以上的减速器采用这种形式。3、减速器4、盲轴安装在机头架不装减速器的一侧、作用是与减速器出轴共同支承链轮。如果输送机为双侧传动，机头架两侧都有减速器，盲轴就不需要了。5、联轴器电动机与减速器的连接。弹性联轴器弹性联轴器液力偶合器液力偶合器液力偶合器优点：液力偶合器优点：电动机轻载启动；电动机轻载启动；过载保护；过载保护；吸收系统冲击；吸收系统冲击；多机驱动时能均载。多机驱动时能均载。6 6、电动机、电动机弹性联轴器：双速电动机弹性联轴器：双速电动机液力耦合器：双鼠笼转子高启动转矩的隔爆型电动机液力耦合器：双鼠笼转子高启动转矩的隔爆型电动机二、机尾部分类分类无驱动的机尾部无驱动的机尾部有驱动的机尾部（除不需要卸载高度，其余均与机有驱动的机尾部（除不需要卸载高度，其余均与机头部相同）头部相同）三、溜槽及附件（1）溜槽分为：中部中部溜槽(或称标准溜槽)、过渡过渡溜槽、调节调节溜槽。溜槽分为：焊接焊接溜槽、铸造铸造溜槽。中部溜槽由槽帮钢和中板焊接而成，标准长度1.5 m。调节槽长度为：0.5mm1m，以适应工作面长度的变化 溜槽作为刮板输送机的主要部件之一，通过其结构、性能反映出了输送机的某些特点：溜槽与溜槽之间靠插销式、哑铃式、螺栓式等联接装置联接起来，并保证两节溜槽上下、左右均有一定的活动量，形成刮板输送机的可弯曲性能；采煤机要求溜槽具有较高的强度，以便承受采煤机的重量以及液压支架的推移力（耳子分单、双耳，厚度为100mm-110mm）；刮板输送机的寿命以溜槽的耐磨性为主要指标(过煤量几百万吨)；刮板输送机的输送能力除了与刮板链速度有关外，主要取决于溜槽的宽度。图2-15 上链器1板翼；2板簧固定架 (2)附件 溜槽附件有上链器、支座、连接装置、挡煤板、电缆槽、铲煤板等。四、刮板链由刮板和链条组成，是刮板输送机的牵引构件。分为单中链、双边链、双中链、三链。单中链如下图示。双中链双边链具有以下特征：圆环链抗拉强度要高，耐磨性要好，耐疲劳性能要好，抗腐蚀性要强。刮板的形状要能在运行中有刮底清帮刮底清帮、防止煤粉粘结和堵塞的作用，并应尽量减小质量。刮板的间距，以所运物料的性质和块度而定。圆环链按强度化分为（低低B、C、D高高）三个等级。圆环链的规格：以棒料直径和链节距的毫米尺寸表示，分为七种。刮板链除了标准链段外，还应具有不同长度的调节链段。接链环是连接各链段的重要元件，同时也是保护圆环链的惟一元件。接链环强度低于标准链环。（连接作用、过载保护）接链环强度低于标准链环。（连接作用、过载保护）五、紧链装置 为使刮板输送机安全运行，刮板链内应具有一定的张力。施给刮板链张力的装置叫紧链装置。新安装或运行中新安装或运行中的刮板输送机均需要紧链。三种紧链方式：第一种紧链方式是电动机反转紧链方式 将刮板链的一端固定在机头架侧板上或阻链溜槽上，而另一端绕过机头链轮。紧链时电动机和链轮反转，刮板链随即被拉紧。当刮板链张力适当时，紧链装置将链轮制动住，防止刮板链回松。当将两个刮板链头接好后，紧链装置解除制动。目前大部分刮板输送机用的是这种紧链方式，其紧链器有棘轮紧链器、摩擦轮紧链器、闸盘紧链器等。第二种紧链方式是液压马达紧链器 液压马达紧链器安全、方便，紧链时链轮的反转动力与制动力均由液压马达紧链器提供，用于中、重型刮板输送机。第三种：采用液压缸紧链器，它可以在输送机长度上的任何一个位置进行紧链。这种紧链器可以随意搬动。将它放在两个链头中间，用液压缸紧链器两端的挂钩分别钩住两头的刮板，待液压缸收缩后将刮板链拉紧并接好。这种紧链器分低压大行程和高压小行程紧链两个过程。1.电动机反转紧链 这种紧链方式常用的紧链器有棘轮紧链器、摩擦轮紧链器、闸盘紧链器三种（1）棘轮紧链器（2）摩擦轮紧链器 摩擦轮紧链器也叫闸带紧链器。如图1-26所示，摩擦轮紧链器的制动轮安装在减速器的二轴的伸出端，闸带环绕在制动轮外缘。制动时使用手把经偏心轮、拉杆将闸带拉紧，在制动轮轮缘上产生摩擦制动力。紧链时，首先将刮板链的一端用两条紧链挂钩固定在机架上，然后将紧链器的手把扳到“运行位置”，即松闸状态。一人反向起动电动机，使机头链轮反转，将底链向上槽牵引，当链子拉紧到合适的张紧程度时，断电停车。另一人立即用手把搬动偏心轮至“紧链位置”，用闸带将制动轮闸住。然后把多余的链条拆掉并将刮板链两端接在一起。再正向起动电动机，取下紧链挂钩。1手把，2凸轮，3护罩，4套管，5闸带6制动轮拉杆，7弹簧，8套，9拉杆六.推移装置和锚固装置 推移装置是为满足工作面不断推进的需要，按步距推移输送机的装置。综采工作面使用液压支架的推移千斤顶,非综采工作面用单体液压推溜器。单体液压推溜器沿输送机全长隔4.5-均匀布置，在机头、机尾处布置间隔较小推溜器由乳化液泵站供液。液压推溜器实为一个液压千斤顶，工作时将推溜器的活塞杆用插销连到中部槽挡煤板上，再将其底座用支柱撑在顶板上。搬动操纵阀，向活塞一侧注入高压乳化液，活塞杆就将中部槽推向煤壁；向活塞另一侧注入高压乳化液缸体和底座向前收回。锚固装置是刮板输送机在大倾角工作时，防止上窜或下滑的固定设备。它由单体液压支柱和锚固架组成，锚固架与机头架和机尾架连接。由乳化液泵站供液。1-挡煤板；2-活塞杆接头；3-缸体；4-底座；5-斜撑支柱六、液力耦合器1、液力耦合器的结构特点液力传动装置液力传动装置液力偶合器，输出力矩不可变液力偶合器，输出力矩不可变液力变矩器，输出力矩可变液力变矩器，输出力矩可变 主要由泵轮、透平轮主要由泵轮、透平轮(涡轮）、涡轮）、外壳、注油塞、易熔合金塞组成。外壳、注油塞、易熔合金塞组成。液力偶合器外形和部件图2-14液力耦合器的部件左后辅助室外壳和泵轮；中透平轮；右外壳2、液力耦合器的工作原理电动机驱动泵轮转动透平轮转动减速器转动。而且泵轮转速透平轮转速。当发动机运转时，曲轴带动液力耦合器的壳体和泵轮一同转动，泵轮叶片内的液压油在泵轮的带动下随之一同旋转，在离心力的作用下，液压油被甩向泵轮叶片外缘处，并在外缘处冲向涡轮叶片，使涡轮在液压冲击力的作用下旋转；冲向涡轮叶片的液压油沿涡轮叶片向内缘流动，返回到泵轮内缘的液压油，又被泵轮再次甩向外缘。液压油就这样从泵轮流向涡轮，又从涡轮返回到泵轮而形成循环的液流。液力耦合器中的循环液压油，在从泵轮叶片内缘流向外缘的过程中，泵轮对其作功，其速度和动能逐渐增大；而在从涡轮叶片外缘流向内缘的过程中，液压油对涡轮作功，其速度和动能逐渐减小。液力耦合器要实现传动，必须在泵轮和涡轮之间有油液的循环流动。而油液循环流动的产生，是由于泵轮和涡轮之间存在着转速差，使两轮叶片外缘处产生压力差所致。如果泵轮和涡轮的转速相等，则液力耦合器不起传动作用。因此，液力耦合器工作时，发动机的动能通过泵轮传给液压油，液压油在循环流动的过程中又将动能传给涡轮输出。由于在液力耦合器内只有泵轮和涡轮两个工作轮，液压油在循环流动的过程中，除了受泵轮和涡轮之间的作用力之外，没有受到其他任何附加的外力。根据作用力与反作用力相等的原理，液压油作用在涡轮上的扭矩应等于泵轮作用在液压油上的扭矩，即发动机传给泵轮的扭矩与涡轮上输出的扭矩相等，这就是液力耦合器的传动特点。由于泵轮转速透平轮转速，工作液在泵轮中被泵轮中的叶片加速，增加动能，从泵轮的外缘流入透平轮，在透平轮中冲击透平轮叶片，减速减少动能，从透平轮内缘流入泵轮。在泵轮中加速，增加动能。将泵轮的转速和转矩传递给透平轮，实现机械能的传递。工作液在液力偶合器中作螺管运动。液力耦合器的特点：液力耦合器的特点：1）电动机轻载或空载起动,提高驱动装置的启动能力，改善启动能力；2）具有过载保护能力；3）“液体连接”,具有减震吸收冲击的作用；4）多机驱动能均载，多电动机同时驱动的设备中，可使各电动机的输出功率趋于平衡。第二节第二节 牵引链的啮合理论牵引链的啮合理论一、牵引链的啮合原理 链传动是轮齿与链节的相互啮合，使链轮的旋转运动变成了牵引链的直线运动。每个链环的节距都具有一定的长度，所以与之啮合的链轮将呈多边形形状。当链轮进行匀速旋转时，牵引链将作周期性的变速运动，且最小周期为转过一个轮齿所用的时间。设如图所示的四齿链轮，其节圆半径为R，每个轮齿所对应的中心角为a0。当链轮以角速度转动时，牵引链的切线速度为R，而水平运行速度为 轮齿的角位移是按周期性变化的。轮齿的半径线与垂线重合时，角位移为零。半径线在垂线左侧时，为负值；在右侧时，为正值。每转过一个轮齿，完成一个周期性的变化，即从 0 。当 时，当 时，当 时，可见，牵引链的水平运行速度是周期性变化的，变化范围是 由于牵引链的速度变化，就会出现加速度。牵引链的加速度等于其速度对时间的微分，因为当由 0 变化时，加速度a的变化范围为将 、代入式(6)，得式中 牵引链的平均运行速度；Z链轮的齿数；n链轮的转速；2 一个轮齿所对应的链节长度，即两倍的链环节距。可见，链速越大即转速越高，牵引链的加速度就越大，牵引链的动张力就越大可见，链速越大即转速越高，牵引链的加速度就越大，牵引链的动张力就越大，这就是啮合传动牵引机机构的牵引速度一般要比摩擦传动低的缘故。另，这就是啮合传动牵引机机构的牵引速度一般要比摩擦传动低的缘故。另外齿数越少，动张力越大外齿数越少，动张力越大。二、牵引链的动负荷 当前一个轮齿啮合完毕，后一个轮齿开始啮合的瞬间，牵引链的加速度由 突然增至 ，就会产生突加载荷，加速度增量为 ，牵引链的动负荷要增加一倍。因此，动负荷由 变成 ，这里的M是参与这个加速度运动的全部质量。但考虑到这一瞬间前，牵引链的加速度为负值，其惯性力的方向与牵引链的运行方向相同，牵引链的实际动负荷为 以上讨论均把牵引链看成了刚体。实际上，在张力的作用下，牵引链要产生弹性变形，尤其是现在使用的大功率、长距离刮板输送机更是如此。作为弹性体，链轮传给牵引链的力是以一定的传递速度逐渐向前传播的，而不是整条牵引链上都具有相同的加速度，参与加速运动的质量也不是整条牵引链及所带负荷的全部质量，因此，上式只适用于牵引链很短的情况。实践证明，对于弹性链，只要不在共振条件下运行，牵引链所受的动负荷要比上式小得多。动负荷一般按静负荷的20考虑。三、啮合传动的共振 刮板链的弹性振动是由强迫振动和自由振动组成的。当这两种振动的振动频率(或周期)相等时，就会发生共振现象共振现象，这时刮板链就要产生很大的动负荷1牵引链强迫振动时的扰动频率牵引链强迫振动时的扰动频率 2牵引链自由振动时的自振频率牵引链自由振动时的自振频率 式中 i为1、2、3等正整数；j弹性波的平均传播速度；E0牵引链的刚度；qo刮板链单位长度质量；q单位长度溜槽上的货载质量 S 货载参与周期性运动的系数，一般S0.30.5；L刮板输送机的铺设长度3共振速度和长度共振速度和长度 综上所述，为了减小刮板链的动负荷，应当避免共振现象的发生。欲使刮板链不在共振条件下工作，刮板输送机的链速和铺设长度应远离共振速度和共振长度。第三节刮板输送机的选型计算这里的设计计算是选型设计，是根据已给定的生产率、输送距离等条件选择刮板输送机，之后再进行验算输送能力、电动机功率、刮板链强度等内容，并确定输送机的安装台数以及每台安装的电动机数量。选型计算的主要内容为：运输能力的计算、运行阻力和电动机功率的验算、刮板链强度计算。一、运输能力（单位时间的运输量）计算一、运输能力（单位时间的运输量）计算每小时运输能力：Q 3.6A0 v （t/h）式中 A 0货载最大断面面积，m2；货载的装满系数（水平及向下运输时=0.91；倾斜向上运输时=0.60.9（倾角15，=0.6)货载的松散密度，kg/m3；v 刮板链的运行速度，m/s。中部槽物料断面若工作面的运输生产率为Qc，(1)非机械化作业的采煤工作面所需要的运输能力用下式计算：(2)采煤机或刨煤机作业的工作面所需要的运输能力用下式计算：由上述条件可得中部槽应具有的装载面积为：QQc 二、运行阻力的计算二、运行阻力的计算 刮板输送机的运行阻力包括：直线段阻力货载及刮板链在溜槽中运行时的滑动摩擦阻力；倾斜运输时，货载及刮板链的下滑分力。曲线段阻力刮板链绕经链轮时链条的弯曲阻力以及链轮的轴承阻力；可弯曲刮板输送机弯曲段的附加阻力。其它阻力传动装置的阻力；惯性力(动阻力)。以上阻力在以下计算中的不同位置分别计入。1、直线段运行阻力1）重段运行阻力2）空段运行阻力。式中，正负号的选择原则是，该段向上运式中，正负号的选择原则是，该段向上运行时取行时取“+”，向下运行时取，向下运行时取“”。2、曲线段运行阻力的计算（1）链轮轴承的转动阻力和刮板链绕经链轮时的弯曲阻力对于驱动链轮，其阻力对于从动链轮，其阻力 式中 Wzh重段直线段总运行阻力，N；Wk空段直线段总运行阻力，N；q 单位长度上的装煤量，kg/m；q l 刮板链单位长度的质量，kg/m；L 刮板输送机的长度，m；煤在槽内的运行阻力系数 l 刮板链在槽内的运行阻力系数 g 重力加速度，m/s2；刮板输送机的铺设倾角 阻力系数类型单链0.40.60.30.4双链0.60.80.30.4(2)弯曲段阻力 对于可弯曲刮板输送机弯曲段的附加阻力为直线段的10%。3总运行阻力总运行阻力F0为直线段阻力和弯曲段阻力之和 式中 Fy、Fl刮板链在所计算链轮的相遇点、分离点处的张力，（N）。当Fy、Fl还未知时，以上运行阻力亦可按下式考虑，即三、刮板链强度验算（按最大张力验算刮板链强度）三、刮板链强度验算（按最大张力验算刮板链强度）进行刮板链强度验算的一般步骤是，先判定最小张力点并确定最小张力点的张力，然后根据逐点张力计算法确定其他各点张力，最后找出最大张力点进行刮板链强度验算。1最小张力点张力的确定最小张力点张力的确定 从理论上讲，刮板链的最小张力点张力为零最好，但由于某些原因，最小张力为零很难保证。为了安全起见，最小张力点张力每条链子取 N 2.逐点法计算张力逐点法计算张力 在连续动作式运输机械中，牵引机构在沿程各点所受的张力不同。为了进行各点张力的计算，特别是导向体的两侧，应该利用下面的计算规则逐点张力计算法进行计算，即牵引机构某一点的张力，等于沿其运行方向后一点的张力与这两点之间的运行阻力之和。例题：例题：已知如图所示的运输系统，其重段阻力为Fzh，空段阻力为Fk，且知 试求l4点的张力Fi并画出张力图。解：通过分析，最小张力点在1点，且Fl=Fmin，应用逐点张力计算法，有牵引力 F0=F4-F1+kr（F4+F1）kr：阻力系数，0.030.053.最小张力点位置的确定最小张力点位置的确定1）单端驱动的刮板输送机当 Fzh 0 时，主动链轮的分离点处为最小张力点，即：F1 Fmin。当 Fzh 0 时，Fzh Fk,主动链轮的分离点处为最小张力点，F1 Fmin。Fzh Fk，主动链轮的相遇点处为最小张力点，F4 Fmin。当 Fk 0 时，主动链轮的分离点处为最小张力点，即：F1 Fmin。当 Fk 0 时，从动链轮的相遇点处为最小张力点，即：F2 Fmin。单端驱动刮板输送机计算图（向上）单端驱动刮板输送机计算图（向上）1342单端驱动刮板输送机（向下）单端驱动刮板输送机（向下）2)双端驱动的刮板输送机 对于双端驱动的运输机械，两个导向体的分离点都有可能是最小张力点。究竟是哪一个，有下面两种方法判定。方法一：此方法为假设法。任意设定两个分离点中的一个作为最小张力点，其张力等于Fmin。然后根据逐点张力计算法求出其它各点张力。如果另一个分离点的张力大于Fmin，说明最小张力点的假设是对的。否则，就是错的，应重新选择另一点为Fmin，再另行计算其他各点张力。此法也适合于单端驱动。方法二：此方法为数值判定法。双端驱动，两端的功率一般均相等，所以 F4-F1=F2-F3 F2=F1+Fk F4-F2=F1-F3 F4=F3+Fzh F4-F2=F3-F1+Fzh-Fk F1-F3=1/2(Fzh-Fk)可见，最小张力点的位置取决于Fzh、Fk的大小。当FzhFk时，F3F1，3点为最小张力点；当FzhFk时，F1F3，1点为最小张力点；当Fzh=Fk时，F1=F3，两点同为最小张力点。4 4刮板链强度验算刮板链强度验算以上求出了刮板链的各点张力，选其最大张力点进行刮板链强度验算。最大张力为最大静张力和动张力之和。动张力按最大静张力的20考虑。刮板链强度验算，以安全系数m来衡量 单链 双链 式中 m安全系数。刮板输送机要求 m35；FP条牵引链的破断力，N；Fmax最大静张力，N；双链负荷不均系数。双边链取0.85，中双链可以再大些。四、电动机功率校核四、电动机功率校核1.牵引力计算（1）简易计算法（2）逐点计算法2.电动机功率校核（1）对于炮采和人工装煤 对于炮采和人工装煤，刮板输送机一般为满载启动或近似满载起动其电动机功率为式中 F0刮板输送机的总牵引力，v 刮板链运行速度，m/s；N；k-电动机功率备用系数，1.151.2 传动效率，0.8 0.85 当采煤机在下部机头B处未采煤时（即输送机空载运转时），输送机的负荷最小。随着采煤机向上移动割煤，溜槽上的装煤长度不断增大，输送机负荷亦随之增大。当采煤机到达工作面上方机尾A处时，输送机的电动机负荷达到最大值。设T为输送机一个循环工作时间，在任意时刻t时的电动机功率为（2）对于机械化采煤 对于机械化或综合机械化采煤工作面与采煤机配套的可弯曲刮板输送机，其货载的装载长度随着采煤机的移动而变化，如图所示式中 Nmax 刮板输送机满负荷时电动机的最大功率，Nmin 刮板输送机空载时，电动机的最小功率，k备用系数，一般为1.151.20用以上功率Nd与刮板输送机的额定功率比较，使之不大于额定功率即可满足要求。在周期性负荷变化的情况下，电动机功率按等效功率即均方根功率来计算第四节 桥式转载机一、桥式转载机的组成及其功用1、机头部及机头小车2、中间悬桥部分3、爬坡段4、水平装载段和机尾部5、导料槽二、桥式转载机的推移