机械毕业设计（论文）-中双链型刮板输送机设计（全套图纸）

中国矿业大学成人教育学院2013届毕业设计目 录1概述11.1课题的目的和意义11.2 刮板输送机的机构与作用11.3输送机的技术现状11.4刮板输送机的发展趋势21.5国内外刮板输送机的技术特点及趋势31.5.1先进产煤国家刮板输送机的技术发展31.5.2我国刮板输送机的技术改进方向51.6刮板输送机类型及组成61.7刮板输送机工作原理和使用范围72 主要部件的结构和设计要求82.1矿用刮板输送机结构要求82.2机头部92.3机头架102.4链轮组件102.5减速器112.6盲轴122.7联轴器132.8电动机142.9 机尾部152.10中部槽及附属部件152.11刮板链182.12推移装置202.14锚固装置213 刮板输送机的计算223.1总体设计要求223.2总体方案的确定223.3 运输能力223.4 链条的选取和刮板的选取设计233.5运行阻力及牵引力的计算253.6 电动机功率的确定与选择283.7链轮的转速293.8 刮板链强度的验算294 减速器的设计304.1传动系统的确定304.2传动比的分配304.3各轴转速计算314.4各轴功率计算324.5各轴扭矩计算324.6齿轮的计算334.6.1 直齿圆锥齿轮计算334.6.2第一对直齿圆柱齿轮计算394.6.3第二对直齿圆柱齿轮计算454.7轴的设计及强度校核514.7.1 高速轴轴的设计514.7.2 轴的设计534.7.3 轴的设计544.7.4输出轴的设计555 减速器轴、键、轴承的校核565.1减速器键的校核565.1.1 轴键的校核565.1.2 轴键的校核565.2 减速器轴承的校核575.3减速器轴的校核596 刮板输送机的使用和维护626.1润滑及注油626.2重型刮板输送机的安装、运行与维护626.2.1重型刮板输送机的安装与试运转626.2.2刮板输送机的运行注意事项656.2.3常见故障及处理方法666.2.4刮板输送机的常规保养及维护67结束语70参考文献71致 谢733 1 概 述 1.1 课题的目的和意义 近年来，随着高产高效集约化矿井的迅速发展，煤矿都在争取实现一矿一井一面的高度集约化生产模式。采区运输是矿井生产的重要环节。由于矿井地质条件和开采方法等因素的影响，采区运输机械具有多种不同的类型，但使用最多的是刮板输送机。作为长臂工作面的主要运输设备，刮板输送机的输送能力主要由高产高效矿井的生产能力来决定，同时也决定了刮板输送机的发展趋势。全套图纸，加1538937061.2刮板输送机的机构与作用刮板输送机是一种有挠性牵引机构的连续输送机械。它的牵引构件是刮板链，承载装置是溜槽。在综采工作面，为了与采煤机、液压支架配合使用，在溜槽的采空区侧设有挡煤板及挡煤板座、导向管（链牵引采煤机用）、齿条、销轨或埋链（无链牵引采煤机用）。刮板输送机在综采工作面中起着承载、运煤和采煤机导向以及液压支架推移支承等作用，是整套综采设备的“中坚”，其性能、可靠程度和寿命是综采工作面正常生产和取得良好技术经济效果的重要保证。1.3输送机的技术现状20世纪80年代以来，国内外刮板输送机都在向大运量、长运距、大功率、高强度、长寿命与高可靠性方向发展。目前，国外综采最大的工作面刮板输送机，去运量已达6000t/h，装机功率4800kW，运距450m。国内自主研发的刮板输送机运量已达3500t/h，装机功率3700kW，运距300m。随着神东等大型煤炭基地400m工作面的出现，国产刮板输送机将朝着更大型的方向发展。但是运量、运距和功率的增大受到诸多因素的限制。首先，中部槽的高度不宜太高，否则会影响装煤效果。其次，输送机的长度也不宜太长，会降低推进速度。然后最主要的影响因素还在于关键元部件的技术性能和寿命。所以，在刮板输送机向大型化发展的同时，高性能元部件的研发将成为今后刮板输送机的发展重点，软启动技术、工况检测、运行状态控制等机电一体化技术的运用将成为今后刮板输送机发展的重要标志。1.4刮板输送机的发展趋势刮板输送机是一种挠性牵引的连续输送机械，是为采煤工作面和采区巷道运煤布置的机械。它的牵引机构是刮板链，承载装置是中部槽，刮板链安装在中部槽的槽面。中部槽沿运输路线全线铺设，刮板链绕经机头、机尾的链轮接成封闭行置于中部槽中，与滚筒采煤机和输送机推移装置配套，实现落煤、装煤、运煤及推移输送机械化。烟输送机全长都可向溜槽中装煤，装入中部槽中的煤被刮板链拖拉，在中部槽内滑行到卸载端卸下。一般的刮板输送机能在25以下的条件使用。刮板输送机在使用只能感要受拉、压、弯曲、冲击摩擦和腐蚀等多种作用，因此，必须有足够的强度、刚度、耐磨和耐腐蚀性。由于它的运输方式是物料和刮板敛都在槽内滑行，因此运行阻力和磨损都很大。但是，在采煤工作面运煤，目前还没有更好的机械可代替，只能从结构上、强度上和制造工艺上不断研究，使它更加完善、耐用。用刮板输送机运输散碎物料的方式20世纪初出现于工业发达的英国。早期的刮板输送机长度只有几十米；功率小，牵引链的强度也不高。经过多年的改进和发展，目前综合采矿用的刮板输送机除了运煤之外，还有四中功能：给采煤机做运行轨道，为拉移液压支架作升缩油缸的固定点；清理工作面的浮煤；悬挂电缆、水管、乳化液管等。挂板输送机在综合采煤工作面与采煤机和液压支架配套工作。刮板输送机在煤矿是使用量大、消耗多的重要设备。多年来，我国制造的刮板输送机有几十种型号。目前，我国制造的最大的刮板输送机运输能力为900t/h；装机总功率为320kW；一条牵引链的破断负荷为85t；沿水平线的运输距离为150米；整机全部重量为204t。为使刮板输送机的生产达到标准化、系列化和通用化，提高产品的制造质量，我国于1991年制定并发布了矿用刮板输送机型式与参数(MT15-1991),1993年制定并发布了刮板输送机通用技术条件（MT105-1993）。矿用刮板输送机型式与参数是产品系列的规划，是今后一个时期设计制造产品的依据。刮板输送机通用技术条件规定了刮板输送机的主要质量标准和技术要求，以提高产品质量。矿用刮板输送机按刮板链是形式分三种：中单链型、中双链型、边双链型。系列型谱中的刮板输送机都采用以矿用高其强度圆环链制成的刮板链。刮板输送机按功率大小分为轻、中、重型。刮板输送机配套单电动机设计额定功率为40kW及以下的为轻型；大于40kW，小于等于90kW的为中型；大于90kW的重型。系列型谱规定的刮板输送机产品型号编制方法如下：例如，中部槽槽宽为630mm，配用电动机功率为275KW的边双链型矿用刮板输送机的 型号表示为：SGB-630/150。SG输送机代号：S输送机 G刮板式。B型式代号：D中单链 B边双链 Z中双链。630中部槽槽宽，mm。150-配有电动机总功率，kW。1.5国内外刮板输送机的技术特点及趋势1.5.1先进产煤国家刮板输送机的技术发展 先进产煤国家刮输送机的技术发展 A 发展重点与代表机型在不断提高工作面单产和效率的总要求下，80年代初期，主要是对工作面刮板输送机的结构进行改进。如采用双中心链、侧卸机头、封底溜槽和双速电动机，增大溜槽、牵引链条等组件的强度及传动功率等都有效地提高了刮板输送机的运输能力和可靠性。80年代后期以来，工作面刮板输送机技术发展可概括为“三大（大运量、大运距、大功率）、二重（重型溜槽、重型链条）、一新（自动监测等新技术）”。以德国DBT公司制造的MTA4231000型软起动刮板输送机为例，其装机容量为3750KW，双中心链242 /46mm，溜槽为轧焊结构，溜槽能力可达4500t/h，在美国科罗拉多州塞浦露斯20英里矿与朗艾道公司制造的EL3000型安德森电牵引采煤机配合，于1997年6月创造月产990361t洁净的世界纪录。其它如美国的朗艾道公司、久益公司、德国的哈尔巴赫布朗公司和DBT公司等，都在80年代至90年代推出了新型强力工作面刮板输送机。B 已达到的主要技术指标进入80年代以后，代表工作面刮板输送机技术发展水平的主要指标为：1）大运量70年代末，工作面刮板输送机运量能力一般小于1000t/h，80年代中期达2000t/h，80年代末90年代初达到25003500t/h，目前已出现运量达到4000 t/h以上的重型刮板输送机。相应的溜槽宽度从730764mm增大9801100mm以上，链上1m/s左右提高到1.31.4m/s以上，最高链速已达1.78m/s 。2)长运距70年代末期，一般工作面刮板输送机长度不超过200mm（只有德国在1979年平均长度达到223m）；80年代逐步增长到250m长的采煤工作面刮板输送机平均长度为244m.目前美、英、德均已有超过300m长的采煤工作面和刮板输送机，最长的工作面直径从2630mm增大到3442mm，目前已出现4652mm的链子。国外专家研究分析认为，从设备投资、运营成本、掘进通风、维修搬家等因素综合考虑，工作面及刮输送机长度在250左右时，技术经济指标最为合理。3)大功率70年代末期，刮板输送机驱动电动机单台功率Nd200KW，最大装机功率为2200KW，80年代初期为（23）（250315）KW。目前实际运行的刮板输送机单台电动机最大功率已达到或超过700KW，减速器传动比i=1：40。相应地，对于功率大于250300KW电动机的供电电压也从1000V左右升高到2300V、3300V、4160V或5000V。4)长寿命与高可靠性70年代，工作面刮板输送机过煤量约为100万吨，80年代初期为200万吨。目前重型刮板输送机整机（大修周期）过煤量已达到400600万吨（相当于运行34年）；组件工作寿命，30mm以上链条为200300万吨（相当于运行12年），链轮为100150万吨（约运行1年左右），减速器设计寿命为1250015000h，接链环的疲劳寿命达到70000次以上。1.5.2我国刮板输送机的技术改进方向1）技术先进性随着科学技术的进步和市场的发展，输送机的国际竞争将越来越激烈，对输送机的设计水平和生产能力要求也越来越高，不仅要求造型科学、配套合理，在技术上不断创新、完善，去适应不断变化着的使用条件，而且关键部件(如刮板链、减速器、保护装置等)的设计或选用，要求与国际接轨，实现标准化。2)性能可靠性设备的可靠性是进行高效作业的根本保证。井下受场地、灯光等条件的限制，维修条件较差有些高瓦斯矿井基本不具备现场维修的条件，一旦出现故障就会严重影响安全生产。因此，输送机各部分的结构型式、传动方式、使用材料等，不仅要求设计合理，还要建立在实践验证的基础上。3)设备安全性安全性是至关重要的环节。是所有设备必须具备的性能，同样也贯穿在输送机的设计、制造、使用过程中。目前国家高度重视煤矿安全生产，引起煤矿井下事故的除了瓦斯爆炸、透水、冒顶等之外设备事故也会引起人员伤亡和财产损失。因此，输送机各部件的防护装置应设计合理、安装完备，在易发生事故的部位尤其要加强防护防止因断链、飞溅、高温等引发人员伤亡事故。4)机电液一体化趋势明显。随着实用型新技术的发展，大功率输送机控制系统与保护装置的机电液一体化趋势越来越明显。主要表现为：机头部与机尾部功率分配、顺序启动，电机保护除过流保护、过热保护外增加过压保护，阀控充液型液力耦合器的推广使用。链条张力监控及工况检测和故障诊断等。虽然还有部分技术的实现与应用尚需时日，但输送机机电液一体化的发展趋势不会变。随着当今世界综采技术的发展和设计思路的不断创新、高产高效工作面的相继投产，大功率刮板输送机的研制与开发已势在必行，要加强计算机辅助设计、模拟工况、仿真等技术的应用。对此，应该抓紧机遇一方面提高现有机型的可靠性、安全性，降低事故发生率；另一方面要研制开发国产大功率刮板输送机尽快投入市场，提高与国外同类产品的竞争力，以适应我国煤炭工业迅猛发展的需要。1.6刮板输送机类型及组成刮板输送机的类型很多，可按刮板链型式、卸载方式、中部槽结构、采煤机牵引方式、电动机类型、承载重类型、整机适用条件分类。按刮板链型式分为中单链型刮板输送机、边双链型刮板输送机、中双链型刮板输送机、准边双链型刮板输送机。按卸载方式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、交叉侧卸式刮板输送机，现在重型、超重型刮板输送机多用于交叉侧卸式刮板输送机。按中部槽结构分为开底式刮板输送机、封底式刮板输送机、分体中部槽刮板输送机、整体焊接中部槽刮板输送机、框架式中部槽刮板输送机、铸造式中部槽刮板输送机。按采煤机牵引方式分为有链牵引采煤机用的刮板输送机和无链牵引采煤机用的刮板输送机。按电动机类型分为单速电动机刮板输送机和双速电动机刮板输送机。按承重类型分为轻型刮板输送机、中型刮板输送机、重型刮板输送机、超重型刮板输送机。按整机适用条件分为缓倾斜中厚煤层刮板输送机、缓倾斜薄煤层刮板输送机、缓倾斜厚煤层大采高刮板输送机、缓倾斜三软煤层刮板输送机、中厚煤层大倾角刮板输送机、急倾斜厚煤层水平分段放顶煤及“三下”综采刮板输送机。1.7刮板输送机工作原理和使用范围刮板输送机是一种有扰性牵引机构的连续运送机械。牵引机构是刮板链，溜槽是它的承载装置，不同类型的刮板输送机，其各个组成部分的形式和布置方式是不尽相同的，但其主要结构和基本组成部件是相同的。现以SGZ-220型刮板输送机为例介绍其主要构成：机头部（包括机头架，传动装置、链轮组件等）；溜槽（分为中间标准溜槽、调节溜槽和连接槽）；刮板链；机尾部分（包括机尾架、传动装置、链轮组件等）。此外，对于各安装在采煤工作面的刮板输送机还在溜槽侧板上安装有挡煤板和铲煤板；机头、机尾各设有防滑瞄固装置；还有供移动输送机用的液压推移装置（与液压支架连在一起）和安装紧链时用的液压紧链器等附属装置。 刮板输送机的传动系统示意图如图1-1所示。驱动电动机经液力偶合器、减速器而驱动图1.1SGZ220型刮板输送机1电动机 2液力耦合器；3减速器4链轮组件；5盲轴；6刮板链绕过机头链轮与机尾链轮进行无极闭合循环运行的刮板链，将作为承载机构的溜槽中的煤炭推移到机头处的卸载点。其上部溜槽是重载工作溜槽，下部溜槽作为回空槽。刮板输送机在工作中要克服溜槽与刮板链及煤炭之间的滑动摩擦阻力，与相同运量和运距的带式输送机相比，刮板输送机的电机容量和电耗要大得多。但是它具有带式输送机没有的优点，如它的结构强度高，机身低矮，可以弯曲，能适应采煤机较恶劣的工作条件，并可作为采煤机的运行轨道，有时还作为移置液压支架的支点；在推移刮板输送机时，铲煤板可自动清扫机道浮煤；挡煤板后面有安装电缆、水管的槽架，并对电缆、水管起保护作用，推移输送机，电缆、水管同时移动。所以，刮板输送机现在仍是缓倾斜长壁式采煤工作面唯一的煤炭运输设备。2 主要部件的结构和设计要求2.1矿用刮板输送机结构要求能用于左或右工作面；各部件便于在井下拆装和运输同一型号的部件安装尺寸和连接尺寸应保证相同，同类部件应保证通用互换；刮板链安装后，在正、反方向都能顺利运行；有紧链装置，且操作方便，安全可靠；能不拆卸用机械推移，为此，应有便于安装推移装置的连接点；要有足够的强度、刚度、耐磨性；从端部卸载的 刮板输送机，机头架应有足够的卸载高度，防止空段刮板链返程带回煤；一般应有上链器，上链器是供刮板链在下槽脱出时通过它返回槽内的装置；用于机械采煤的工作面刮板输送机，机头架的外廓尺寸和结构形式应便于采煤机自切开口；用于采煤机的工作面刮板输送机，应结合技术上的需要，能装设下列部分或全部附属部件：采煤机的导向装置；铲煤板；挡煤板；无链牵引采煤机的齿轨；放置电缆、水管、乳化液管路的槽或支架；在机头部和机尾部能安装采煤机外牵引的传动部装置，牵引链的固定装置或刨煤机机构传动装置和控制保护装置；刮板输送机由机头部、机尾部、中部槽及附属部件、刮板链、紧链装置、推移装置和锚固装置组成。下面分述其结构和技术要求。2.2机头部随着综采工作面生产能力的迅速提高，刮板输送机端卸载已经难以满足要求，国内外大运量重型刮板输送机均采用交叉侧卸载机构，该机构经过几代改进，在卸载能力、效率、寿命等方面都有了很大的提高。同时，卸载高度的降低也为综采配套带来了便利。机头部由机头架、链轮、减速器、盲轴、联轴器和电动机组成，是将电动机的动力传递给刮板链的装置。图2.1 中双链式刮板输送机的机头部2.3机头架机头架是机头部的骨架，应有足够的强度和刚度，由厚钢板焊接制成，各型机头部的共同点如下：两侧对称，两侧壁上都能安装减速器，以适应左、右采煤工作面的需要；链轮由减速器伸出和盲轴支承连接，这种连接方式，便于在井下拆装；拨链器和护轴板固定在机头架前梁上，它的作用防止刮板链在与链轮的分离点处被轮齿带动卷入链轮，护轴板是易损部位，用可拆换的活板，既便于链轮和拨链器的拆装，有可更换；机头架的易磨损部位采取耐磨措施，例如加焊高锰钢堆焊层或局部采用耐磨材料的可更换零件。2.4链轮组件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。链轮的材料选用优质钢材，经铸造或锻造后，进行调质处理。练窝和齿形表面需经表面淬火处理。滚筒的内孔为内花键孔，一端与减速器输出轴相联接，另一端与盲轴联接，安装链轮时，应将花键表面擦洗干净并涂上黄油。如图所示：图2.2整体式链轮组件 1滚筒 2链轮2.5减速器我国目前生产的刮板输送机减速器多为平行布置式、三级传动的圆锥圆柱齿轮减速器。其适用条件为：齿轮圆周速度不大于18m/s；安装角度为1 25；高速轴的转速不大于1500r/min；减速器工作的环境温度为-20C +35C；适用于正反两向运转。为适应不同需要，三级传动的圆锥圆柱齿轮减速器有三种装配形式：I型减速器的第二轴装配紧链装置，第四轴（或第一轴）装断销过载保护，这用形式用于30kW以下的减速器；II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的减速器多采用这用形式；III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。采用双速电动机时，不能用液力耦合器，因为液力耦合器不能在低速下工作。用双速电机驱动，应采用适当的机械或电气过载保护装置。减速器的轴端形式按配套需要选用。输入轴端有圆头平键和渐开线外花键两种；输出轴端有矩形花键、渐开线内花键和渐开线外花键三种。为使同一型号减速器的安装尺寸和连接尺寸能通用互换，我国制定并发布了刮板输送机减速器标准。为使其在左右两种采煤工作面和机头部、机尾部都能通用，刮板输送机减速器的箱体应上下对称。箱体的结构还应使刮板输送机在大倾角条件下工作时，各齿轮和轴承都能得到充分的润滑。为便于改变链速，减速器应能用更换第二对齿轮的办法，在一定范围内改变传动比。设计的重型刮板输送机的减速器都采用直齿轮锥齿轮。直齿锥齿轮的承载能力大，传动平稳，噪音低。检修更换齿轮时，必须注意齿轮的齿制相同，并应成对更换。刮板输送机通用技术条件对减速器的技术性能规定有具体指标。图2-3所示的减速器，第一对齿轮为直齿锥齿轮，第二对为直齿圆柱齿轮，第三对为直齿圆柱齿轮。箱体用球墨铸铁制造，以保证强度。在倾斜状态下，第一轴上球轴承也能得到良好的润滑，用油润滑，为防止工作时油过热，箱底部装有冷却水管。如果矿用刮板输送机的机头部装在平巷的位置，采用圆柱齿轮减速器。行星齿轮减速器的体积、质量小，效率高，大功率的减速器采用它有利。设计的减速器如下图所示 图2-3减速器2.6盲轴盲轴是装在机头架的不装减速器一侧、支承链轮的一个组件。盲轴组件是用于与圆锥圆柱齿轮减速器的链轮连接组件相配的盲轴组件，其轴承座装在机头架侧板的座孔内，用螺栓固定。2.7联轴器电动机与减速器的连接有弹性联轴器和液力耦合器两种。用液力耦合器有以下有点：使电动机轻载保护功能；减缓传动系统的冲击和震动；多电机驱动能使各电机的负荷较均匀；如果与电动机的特性匹配得当，能增大驱动装置的启动力矩。中型和重型刮板输送机都采用液力耦合器。液力耦合器是一种液力传动器件，其主要组成部分由：1泵轮、2外壳、3易熔塞、4涡轮、5工作液。泵轮1和外壳2把涡轮4封在其中，并用螺栓紧密连接构成密封的工作腔。泵轮的出轴与电动机连接，涡轮的出轴与减速器连接。泵轮与涡轮上都有许多径向直叶片，两轮上的叶片数目不等。在工作腔内灌注一定量的工作液体，电动机驱动泵轮旋转时，泵轮中的工作液体被叶片夹持着同泵轮一起旋转，产生流向外缘的离心力就必定大于涡轮使工作液体产生的离心力压力。因此，泵轮内的液体沿径向叶片之间的通道向外流动，并在泵轮外缘流入涡轮；同时，由于连续性的缘故，在靠近联轴器轴线的泵轮内缘，工作液体又从涡轮流回泵轮，形成环流。于是，工作液体除了绕联轴器轴线进行旋转运动（牵连运动）之外，还要绕泵轮和透平轮所组成的循环圆的中心进行环流运动（相对运动），因此，工作液体的绝对运动的螺管状的复合运动。进入螺管运动的液体质点在泵轮被加速增压，泵轮的机械能转换成液体的动能，液体进入涡轮后，推动涡轮旋转，液体被减速降压，液体的动能转换成涡轮的机械能而输出做功。由此可见，液力耦合器是依靠液体环流运动传递能量的，而产生环流的先决条件是泵轮转速大于涡轮转速，即二者之间存在转速差。当二者转速相等时，液体的环流运动消失，能量传递也停止了。根据液力转动的理论，液力耦合器所能传递的力矩M用下式计算：式中 转矩系数； 工作液体的重度，； 泵轮的转速，r/min； D泵轮的有效直径，m 。液力耦合器的工作液可用矿物油、水或难燃液。在矿井中采用矿物油作工作液，有引起火灾的危险，为防止油温过高，安全型液力耦合器的工作腔装有易溶塞。易溶塞上有通孔，用专门配置的易熔合金封死。当过载时间较长，油温超过限定的温度时易熔合金被融化，腔内有野喷出，泵轮与涡轮失掉液力连接从而保护了电机不会长时间过载，链子不被拉断，也不致因油温过高而造成事故。2.8电动机刮板输送机电动机不用液力耦合器时，采用双鼠笼转子并具有高启动转矩的隔离防爆型电动机。采用液力耦合器时，对电动机的启动转矩无高要求，只是要求最大转矩要高。因为用液力耦合器时，电动机是轻载启动，如果液力耦合器的输入特性与电动机的特性匹配得当，则对负载的启动转矩可接近电动机的最大力矩。为解决刮板输送机的重载启动困难，德国和英国使用双速电动机。双速电动机是两种额定转速的鼠笼式感应电动机，它的定子上装有两套绕组，一套低转速绕组，一套高转速绕组。以低转速绕组运转时，能给出3倍以上额定转矩的启动转矩。低速运行时的输出功率约为高速时的1/2，启动电流比用高速绕组的电流低得多，电压降低。使用双速电动机时，以低速绕组启动，达到一定转速时，换接高速绕组常态运转。采用双速电动机需要专门的控制开关，以低速启动运转到给定的时间，断开低速绕组，间隔约150ms接通高速绕组运行。在环节的断电间隔中，电动机的转速因负载不同约下降50250r/min，即使时你、满载启动，高速绕组也不是从静止启动的，因而高速启动的电流也不高。双速电机的运转特性使刮板输送机在重载下能平稳启动。采用双速电动机与适用液力耦合器相比，因没有液力耦合器的滑差，不需经常检查和补充工作液体，没有过载喷油之患。但是，也没有液力耦合器的几种有益功能。双速电动机专用的控制开关中，必须要有完善可靠的电器保护装置。2.9 机尾部机尾部分为有驱动装置和无驱动装置两种。有驱动装置的机尾部，因尾部不需要卸载高度，除了尾部架与机头架有所不同外，其他部件与机头部相同。无驱动装置的机尾部，尾部上只有供刮板链改向用的尾部轴部件。2.10中部槽及附属部件中部槽的刮板输送机的机身，有槽帮钢和中板焊接而成。上槽是装运物料的承载槽，下槽底部敞开供刮板链返程用。为减小刮板链返程的阻力，或在底板松软的条件下使用时防止槽体下陷，在槽帮钢下加焊接底板构成封底槽。使用封底槽安装下股刮板链和处理下股链事故比较困难，可以用间隔几节封底槽装一节有可拆中板的封底槽的办法，以减少困难。用于机械采煤工作面的中部槽，除了运煤外，还有承载采煤机骑在上面运行的负荷，即垂直方向受采煤机的重压和滚筒切割煤层时的冲击。推、拉液压支架的侧向力和纵向里，使中板拱曲受弯，连接件受拉、压和弯曲。大块煤岩卡死在槽中时，中板受压。中部槽的恶劣工作条件，造成它的损失外还有槽体变形和连接件损坏。因此，中部槽应有足够的强度、刚度和耐磨性。为检测中部槽的质量，我国制定了刮板输送机中部槽试验规范（MT102-85）。此规范对试验项目、试验方法和强度指标都有具体规定。中部槽的形式列入标准的有中单链、中双链、边双链型三种。中部槽除了标准长度以外，为适应采煤工作面长度变化的需要，设有500mm和1000mm长的调节槽。机头过度槽和机尾过度槽是机头架与机尾架连接的特殊槽，它的一端与中部槽连接，另一端与机头架或机尾架连接。为了使从下槽脱出的刮板链在运行种回到槽内，可在尾部过度槽的下翼缘装设上链器。中部槽受煤和刮板链的剧烈摩擦，是使用量和消耗量最大的部件。中部槽的井下使用寿命，目前是按过煤量衡量。刮板输送机通用技术条件种规定的过煤量列于表2.1中。表2.1 中部槽过煤量槽宽/mm280320420520(620)630730764830轻型中型681220304060重型120180为提高中部槽的使用寿命，目前采用的方法有多种。如：将两端进行淬火处理，或加焊高锰钢铸造端头，中板两端链道处于等离子喷焊耐磨合金；易磨损处堆焊硬质合金钢；加大中板厚度；改进槽帮钢的断面以增加强度和刚度。制造中部槽的槽帮钢有规定标准，规定的形式有D型、E型和M型三种。D型为中单链刮板输送机用热轧槽帮钢，E型为中单链和中双链用，边双链也可以使用，M型为边双链用的热轧槽帮钢。E型与M型相比不仅中板宽度减小从而增大了刚度，而且还增大了中板与槽帮钢的焊接强度，便于焊接，链子不磨焊缝。中部槽的擦帮刚中腰上的连接座供安装铲煤板、挡煤板和无链牵引齿条用。在综合工作面使用中，液压支架上的推移千斤顶连接在挡煤板下部的长孔上，由于推移输送机特别是拉移液压支架的阻力很大，致使支座的负荷特别大，如果焊接不牢会拉坏支座。因此提高支座的可靠性是一个重要问题。中部槽的连接装置是将单个中部槽连接成刮板输送机机身的组件，它既要保证对中性，使两槽之间上下、左右的错口量不超过规定，又要允许相邻两槽在平、竖两个面内能折曲一定角度，使机身有良好的弯曲性能，还要求同一型号中部槽的安装、连接尺寸相同，能通用互换。目前应用的有插销式、哑铃式、插入圆柱销式等。连接装置是中部槽的薄弱环节，目前还在不断改进。铲煤板在推移中部槽时用来清理工作面的浮煤，它固定在中部槽的支座上，安装后上缘应低于槽帮，下缘要超出槽底，宽度方向与采煤机滚筒应有一间隔。铲煤板的刃口应有足够的强度。机采矿用的挡煤板是一个有多种功能的组合件，其作用是防止煤向采空区洒落，以及为采煤机导向、放置电缆和水管、为千斤顶提供连接点等。挡煤板必须具有足够的强度和刚度，因为它的变形和损坏会影响采煤机的运行。中部槽在弯曲状态下，挡煤板之间不仅不能互相干涉，还应使采煤机能正常运行。平巷中使用刮板输送机时，挡煤板仅作增加装煤量和防止撒没之用。图2.4 中部槽及其附件的连接1-电缆槽；2-挡煤板，3-无链牵引齿轨；4-导向装置；5-液压缸联接孔；6-定位架；7-中部槽；8-铲煤板2.11刮板链刮板链有链条和刮板组成，是刮板输送机的牵引机构。刮板链的作用是刮推槽内的物料。目前使用的有中单链、中双链、边双链三种。刮板链使用的链条，早期用板片链和可拆模锻链，现在都用圆环链，链条在运行中不仅要承受很大的静负荷和动负荷，而且还要在受滑动摩擦作用的条件下运行，要受矿水的浸蚀，因此目前使用的圆环链都是用优质合金钢焊接而成的，并经热处理和预拉伸处理，使之具有强度高、韧性大、耐磨和耐腐蚀等特性。圆环链已经标准化，矿用高强度圆环链（GB/T12718-1991）对圆环链的形式、基本参数及尺寸、技术要求、试验方法及验收规则都作了规定。圆环链会歌是以连环棒料直径和链节距的毫米尺寸表示，标准的规格有七种：1040，1450，1864，2286，2486，2692，30108。圆环链按强度划分为B、C、D三个等级，各级的基础机械性能要求见表2-2。GB/T12718-1991对圆环链的脉冲负荷寿命及弯曲绕度值都有规定。为保证链子与链轮正常啮合，对圆环链尺寸公差也作了规定。刮板的形式的状态要能在运行时有刮底清帮、防止煤粉粘结和堵塞的作用，并应尽量减小质量。刮板可用轧制异型钢或用锻造、铸造合金钢经韧化热处理制成。刮板了、链条不与中板接触，两侧与槽帮形状相同，刮底清帮效果好。表2-2机械性能要求项目强度等级BCD最小破断拉力/6308001000破断最小伸长度/ %121212试验应力/500640800试验负荷下最大总伸长度/ %1.41.61.9试验应力与最小破断应力之比/ %8080 80刮板链的间距按所运物料的性质和煤块块度及安装倾角确定。刮板链切入物料的阻力，应大于物料在槽内移动的阻力。刮板间距过大，不能带动物料运行，或只能带动部分物料运行；刮板间距过小，加大了链子重力，曾加了运行阻力，让费了材料。双链刮板链的刮板，还有制成两条链子使之保持中心距，并使绕经链轮的链环与链窝能正常啮合的功用，因为刮板变形严重时，通过链轮时容易掉链。刮板与链条的连接，边双链式目前多采用U型连接环的两侧套入链环，然后用螺栓与刮板连接；中单链刮板上有窝链，以此链窝与链条的平行环相配，用特制的U形螺栓和自锁螺母固定；中双链的刮板上有链窝，用卡链横梁和刮板夹保持平环，以螺栓和自锁螺母固定。目前使用的三种刮板链可作如下比较。边双链的拉煤能力强，特别适于拉大块较多的硬煤，单边双链两条链受力不均匀，特别是中部槽在弯曲在状态下运行时更为严重；中单链用大直径圆环链，强度很高且没有受力不均匀的问题，多链事故少，刮板遇到刮卡阻塞时可偏移通过，刮板变形时不会导致过链轮时跳链，中单链的缺点是因链环尺寸大，所用链轮直径增大，机头、机尾的高度相应增加，拉煤能力不如边双链，特别时对大块煤较多的硬煤；中双链能较好地克服边双链受力不均匀的缺点，显示出它的优点。 图2-5中双链式刮板链1刮板 2螺母 3圆环链4锯齿形接链环 5弹性垫圈 6E型螺栓2.12推移装置推移装置是在采煤工作面内将刮板输送机向煤壁推移的机械。综合工作面使用液压支架上的推移千斤顶，非综合工作面用单体液压推溜器或手动液压推溜器。单体液压推溜器它实为一个液压千斤顶。为便于在采煤工作面使用，采用内回液结构，即经活塞杆的心部回液，没有外露的回液管。使用时，将推溜器的活塞杆插销连接在中部槽挡煤板上，再将其底座用支柱撑在顶板上。扳动操作阀，向活塞一侧注入压力液，活塞杆就将中部槽推向煤壁；向活塞的另一侧注入压力液，缸体和支座向前收回。单体液压缸推溜器在采煤工作面的布置。间隔一定距离装设一个推溜器；压力液由设在平巷内的泵站经高低压管路循环。如采用外主式的液压推溜器，用注液枪注液，不需要在推溜器上连接固定管路。液压推溜器使用的液体为含35%乳化油的中性水溶液。A、B、C三种形式的区别在供液系统。A、B型都要高压供液管路，A型的低压液体用低压回液管返回油箱，B型排到工作面，可在高压管路上连接注液枪，供外注式液压支柱用液。C型为外注式，与外注式单体液压支柱共用一套供液系统，用注液枪供液，低压排到工作面。 图2-6 单体液压推溜器安装图1-挡煤板；2-活塞杆接头；3-缸体；4-底座；5-斜撑支柱2.14锚固装置锚固装置的刮板输送机在倾角较大的工作面工作有下滑可能时，用以固定、防滑之用。它由单体液压支架和锚固架组成，锚固架与机头架、机尾架连接，使用液压支架的泵站。3 刮板输送机的计算3.1总体设计要求 输送能力150t/h 设计长度100m 链速1.02m/s即：Q = 150 (t/h) V=1.02 m/s L=100 m3.2总体方案的确定 参照以上数据与SGZ764/220型刮板输送机相似。本课题的设计参照了SGZ764/220型刮板输送机的设计，采用了中双链，卸载方式为端卸式，中部槽采用开低式E型中部槽，电动机采用单速异步电动机，采用两端驱动。 刮板输送机计算内容包括：运输能力、运行阻力、电动机功率、刮板链强度验算。3.3 运输能力 如图3-1所示，刮板输送机是连续是运输设备，其每一秒钟运输能力 (3.1) 式中:v刮板链运行速度，本设计中取v=1.02; q输送机上单位长度货载质量，; Q运输能力，本设计中设Q=150。图3.1 运输能力计算示意图 每小时运输能力为 (3.2) 由3.1式，得 刮板输送机工作时，货载沿溜槽连续均匀分布，被刮板链拖带而沿溜槽移动，所以单位货载质量q与溜槽中货载断面积有关即 q=1000 (3.3) 刮板输送机装运货载的最大横断面积与溜槽的结构形式及结构尺寸有关，海域松散煤的堆积角有关。考虑到上述因素，刮板输送机的每小时运输能力为 (3.4) 得 式中： 货载最大横断面积， 货载的装满系数，货载的散集容重，对原煤 刮板输送机链速，根据所选链型，查刮板输送机中部槽尺寸系列，得中部槽尺寸：1500764222，圆环链为2692。3.4 链条的选取和刮板的选取设计 根据矿用高强度圆环链127182001标准选取链条，本设计中选用圆环链的规格为2692即标记为127182001 圆环链 2692刮板的选取设计 由刮板输送机通用技术条件1052006可知溜槽宽为764mm，链条规格为2692时，刮板尺寸为 刮板宽度：=710mm 刮板高度：=1001.0 刮板厚度：=1000.5 即刮板型号为710100100 检验该刮板是否满足货载最大横截面的要求，如图3-2所示图3-2 溜槽中货载最大断面积 溜槽上物料断面积A： (3.5) 式中： A1、A2单侧挡板溜槽上物料断面各部分的面积，m2； A3导向管断面面积，m2； b溜槽宽度1.5m， 左槽帮钢上框架宽度（m），查标准得； 挡煤板底座宽度即溜槽距挡板的距离，m，查标准得 ； h0溜槽槽口高度，m，有前面可知； b0溜槽槽口宽度,m，由前面可知； h1刮板输送机工作时档煤净高 安息角即物料的动堆积角，由机械手册中可知煤炭安息角息角在3040，本设计中取=34 D导向管直径，m，由标准得0.08m； 装载系数，由前面可知=0.9。 把已知数据代入式3.5得 所以满足货载最大横断面积要求3.5运行阻力及牵引力的计算沿倾斜运行的刮板输送机的重段直线段，运行时除了要克服煤和刮板链的运行阻力，还要克服煤和刮板链的重力。通常将它们一起计为总运行阻力。作为牵引构件的刮板链，在重段直线段运行的总阻力为 （3.6）刮板链在空段直线段的运行总阻力为 （3.7）式中 重段直线段的总阻力，N；空段直线段的总阻力，N；中部槽单位长度上的装煤量，； 刮板输送机的长度，m；煤在槽内运行的阻力系数；刮板链在槽内运行的阻力系数；重力加速度，；刮板输送机的铺设倾角“+”“-”号的选取，该段向上运行时取“+”，向下取“-”。阻力系数的数值，与煤的性质、刮板链型式、肿部槽型式、安装条件等许多条件有关。准确值需由实验得到，通常计算时，单链w取0.40.7，w1=0.30.4。 (3.8)中部槽单位长度的装煤量 (3.9) 取 w=0.7 w1=0.35查圆环链表得，两条链每米的质量为， 确定最小张力点的计算（采用逐点张力法）如图所示，机头机尾均安装驱动装置。图3-5 刮板输送机张力计算示意图刮板链条在运行路线上沿运行方向每一下行点的链张力等于其前一点的链张力与两点问运行阻力之和，即： (3.10)式中：、分别为牵引机构上前、后两点的张力； 前后两点间的运行阻力。由上图 可以得 (3.11)式中：为台电动机的驱动力。由于机头机尾均安装驱动，所以联立方程组得： (3.12)因为 ，所以;又因为,所以得：综述以上得，即最小张力点为输送机的刮板链，在承载后被煤埋在槽内，沿槽底滑动运行，由于其工作条件复杂多变，虽已进行了许多研究，还不能准确的计算出其动负荷。其总运行阻力为牵引力 N中部槽单位长度上的装煤量 kg/m刮板链单位长度的质量 kg/m重段直线段的总阻力 N空段直线段的总阻力 N煤在槽内运行的阻力系数刮板链在槽内运行的阻力系数倾斜角度 3.6 电动机功率的确定与选择功率增大20%，160（1+20%）=192据矿井电机的具体工作环境情况，电机必须具有防爆和电火花的安全性，以保证在有爆炸危险的含煤尘和瓦斯的空气中绝对安全，而且电机工作要可靠，启动转矩大，过载能力强，效率高。所以选择三相异步防爆电动机，型号为YB-315L-2/6 ；其主要参数如下：额定功率： 电机转速：2920r/min 额定电压：380V满载效率：0.920；绝缘等级： H；满载功率因数：0.85；接线方式：Y；冷却方式：外壳水冷3.7链轮的转速 根据查综采技术手册链条为中双链，链子选用2692，链子的每米质量为28kg/m,查表齿数为9，节圆直径为530mm,外径582mm式中; n链轮转速，链轮齿数，链轮节距， 刮板输送机链速， 链轮节圆直径所以总传动比为： 3.8 刮板链强度的验算 对于双链刮板输送机，应满足 (3.13) 式中：刮板链抗拉强度安全系数； 条链的破断拉力，N，由矿用高强度圆环链 查得： =1810; 双链负荷不均匀系数，对于圆环链=0.85. 把已知数据代入式3.13，得所以该圆环链满足强度要求。4 减速器的设计4.1传动系统的确定这里主要是根据查阅的相关书籍和资料，借鉴以往刮板输送机传动系统的设计经验，初步确定传动系统：传动装置为并列式布置（电动机轴与传动链轮轴垂直），故采用三级圆锥圆柱齿轮减速器。高速级为直齿锥齿轮，中速级为直齿圆柱齿轮，低速级为直齿圆柱齿轮。其传动结构简图如图4.1所示：图4-1三级圆锥圆柱齿轮减速器的传动结构简图1输入轴1；2直齿锥齿轮；3直齿圆柱齿轮；4轴2；5轴3；6轴4；7箱体；8直齿圆柱齿轮4.2传动比的分配在进行多级传动系统总体设计时，传动比分配是一个重要环节，能否合理分配传动比，将直接影响到传动系统的外阔尺寸、重量、结构、润滑条件、成本及工作能力。多级传动系统传动比的确定有如下原则：1.各级传动的传动比一般应在常用值范围内，不应超过所允许的最大值，以符合其传动形式的工作特点，使减速器获得最小外形。2.各级传动间应做到尺寸协调、结构匀称；各传动件彼此间不应发生干涉碰撞；所有传动零件应便于安装。3.使各级传动的承载能力接近相等，即要达到等强度。4.使各级传动中的大齿轮进入油中的深度大致相等，从而使润滑比较方便。总传动比为： 初定齿数及各级传动比为: 4.3各轴转速计算从电动机出来，各轴依次命名为、轴。轴 r/min轴 轴 轴 4.4各轴功率计算轴 轴 轴 轴 式中联轴器效率 =0.97 滚动轴承效率 =0.97 齿轮传动效率 =0.974.5各轴扭矩计算轴 轴 轴 轴 将上述计算结果列入表：表4.1各轴参数轴号输出功率P/kW转速n/rmin输出转矩T/Nm传动比轴97.388985944.223.4轴88.88289.72929.942.91轴81.1299.557781.982.71轴7436.819203.84.6齿轮的计算4.6.1 直齿圆锥齿轮计算A选择齿轮材料查齿轮传动设计手册 小齿轮选用20CrMnTi渗碳淬火，HRC 6062 ,大齿轮选用40Cr表面淬火， HRC 4855许用接触应力 由式，=1500N/mm2 =1200N/ mm2接触疲劳极限 接触强度寿命系数ZN 应力循环次数N 由式查表得、=1 =1接触强度最小安全系数=1则 许用弯曲应力 由式, 弯曲疲劳极限 弯曲强度度寿命系数 弯曲强度尺寸系数 =1弯曲强度最小安全系数=1.4则 500N/mm B按齿面接触疲劳强度设计计算确定齿轮传动精度等级，按估取圆周速度选取 公差等级为8级小轮分度圆直径，由式得齿宽系数：查表6.9按齿轮相对轴承为非对称布置，取0.6小轮齿数（20-40）： =21大齿轮齿数 齿数比 ：传动比误差 误差在范围内小轮转矩： 载荷系数：使用系数：查表 =1动载荷系数： 由推荐值1.05-1.4 12齿向载荷分布系数： 由推荐值1.0-1.2则载荷系数的初值 材料弹性系数： 查表6.4 得 节点影响系数=2.5故小轮分度圆直径： 齿轮模数m m=圆整取 =5小轮大端分度圆直径 小轮平均分度圆直径 圆周速度齿宽 圆整后 齿宽取54C 齿根弯曲疲劳强度校核计算由式6-21 当量齿数 齿行系数 查表得 小轮 =2.73 大轮 =2.1应力修正系数 查表得 小轮 =1.