刮板输送机设计.doc

设计任务书设计题目：刮板输送机的设计设计主要内容和要求：刮板输送机的总体结构图及传动装置的设计，刮板输送机的机头采用交叉侧卸式，机尾采用伸缩机尾，减速器采用三级传动结构，即锥齿轮圆柱齿轮行星齿轮传动结构。已知的设计参数是生产能力3000t/h；设计长度300m；刮板链的速度1.5m/s。通过这些参数以及查阅相关的资料，选择符合条件得电动机以及设计刮板输送机采用的结构。最后图纸必须包括输送机总体设计、传动装置设计、零件图设计。摘 要刮板输送机是一种具有挠性牵引机构的连续运输机械，主要供采煤工作面使用。在煤矿井下综采工作面中主要承担的任务是将采煤机采下的原煤连续不断地运往转载机，确保综采工作面的原煤连续运出。它要求机身高度小，便于装载；运输能力满足使用地点的生产需要；结构坚固，能抵抗压、砸和碰撞；变更运输距离时，加长和缩短方便；能够不拆卸用机械移置。根据所给设计参数和工作环境的要求，通过对刮板输送机的发展情况、发展趋势、结构组成、工作原理、种类及作用进行分析，对刮板输送机输送能力的计算、水平弯曲段几何参数的计算、运行阻力的计算、链条张力和牵引力的计算、电机功率的计算、溜槽推移阻力的计算、链条预张力和紧链力的计算及链条强度的计算等，完成刮板输送机结构改进，绘制了刮板输送机总图、机头传动装置等结构设计。完成了有关刮板输送机英文论文的翻译。关键词： 刮板输送机； 结构设计； 理论计算ABSTRACTScraper conveyor is a kind of flexible traction for the transport machinery, Primarily for the use of coal face. Fully mechanized coal mine in the coal face of the main tasks is to undertake the mining of coal Shearer continuously reproduced to the machine, Ensure that the fully mechanized coal face of the coal for export. It requires a high degree of the fuselage of small, easy loading; The use of transport capacity to meet the needs of production sites; Solid structure, can resist pressure, smashing and collision; Change the distance, the lengthening and shortening the convenience; can not demolished by mechanical removal.According to the design parameters and environmental requirements, the scraper conveyor through the development of the situation, the trend of development, structure, working principle, types and roles of the scraper conveyor transport capability of calculation , The level of the bending of the geometric parameters, the operation of the resistance, the chain tension and the traction, electrical power, the resistance to passage of the chute, the chain of pre-tension and tight links of the chain of calculation and the calculation of strength, to complete scratch Board conveyor structure improvement, drawn-scraper conveyor the map, the nose gear, such as structural design. a paper scraper conveyor English translation was Completed. Keywords：Scraper conveyor; Structural Design; heoretical calculations目 录第一章 概述11.1选题意义11.2刮板输送机的简介11.3刮板输送机的分类11.31按刮板链的形式11.32按卸载方式分类21.33按中部槽结构分类31.34按采煤机牵引方式分类31.4目前刮板输送机存在的问题41.5刮板输送机的改进及发展方向4第二章 刮板输送机的结构及工作原理52.1机头部52.11机头架52.12链轮组件62.13减速器62.14联轴器62.2机尾部72.3溜槽及附件72.31中部槽82.32挡煤板和铲煤板82.4刮板链92.5紧链装置102.6推移装置102.7锚固装置10第三章 刮板输送机的的设计计算113.1总体设计要求113.2主要计算内容113.3总体方案设计113.31运输能力计算113.32溜槽上物料断面积A的验算123.33运行阻力和牵引力的计算123.34电动机功率的计算与选型143.4刮板链强度验算143.5刮板输送机水平弯曲段几何参数的计算163.51弯曲段曲率半径R的计算163.52弯曲段长度Lw的计算173.53弯曲段对应的中心角0的计算173.54弯曲段的溜槽数N的计算17第四章 刮板输送机的选型184.1 整机型式的确定184.2 溜槽及联接件的选型184.3挡板、电缆槽、采煤机牵引装置的确定184.31档板和电缆槽的型式与尺寸的确定184.32采煤机牵引装置的确定184.4铲煤板的型式与结构的确定194.41铲煤板的型式确定194.42铲煤板的外形尺寸确定194.5联轴器的选用194.6链轮组件的确定194.61链轮组件型式和规格的确定194.62链轮的外形尺寸确定194.63滚简及链轮轴的确定204.64浮动密封的确定204.7机头架、机尾架、过渡槽及犁煤板的选型设计204.71机头架、机尾架的型式确定204.8推移和锚固装盘的确定20第五章 减速器的设计215.1传动系统的确定215.2总传动比及传动比分配215.21总传动比215.22传动比分配215.3传动装置运动参数的计算215.31各轴转速计算225.32各轴功率计算225.33各轴扭矩计算235.34将以上计算数据列表5-1。235.4 齿轮设计245.41弧齿圆锥齿轮的传动设计计算245.42直齿圆柱齿轮传动设计295.43行星齿轮传动设计325.5轴的设计375.51输入轴的设计375.52中间轴的设计425.52低速轴的设计465.6轴承寿命的校核计算485.61轴1处轴承寿命的校核485.62轴2处轴承寿命的校核495.7键的强度校核515.71轴1上的键强度校核515.72轴2上的键强度校核515.73轴3上的键强度校核525.8润滑方式、润滑油牌号及密封装置的选择535.9箱体及其附件的结构设计535.91减速器箱体的结构设计535.92、减速器附件的结构设计55第六章 限矩型液力耦合器566.1限矩型液力耦合器的选型566.11发热与散热计算56第七章 刮板输送机的运转587.1刮板输送机负载试运转587.2刮板输送机的负载运转587.3刮板输送机运转58第八章 刮板输送机的维护59总 结61参考文献62英文翻译63中文翻译68致 谢71第一章 概述1.1选题意义刮板输送机作为煤矿工作面运输设备，不但担负着运煤的作用，还是采煤机的运行轨道以及液压支架的推移支点。在设备使用过程中还要悬挂工作面设备的电缆、水管等。所以，刮板输送机的可靠、稳定、高效运行将直接影响着矿井的生产能力和煤矿企业的经济效益。中双连刮板输送机的特点是将两条相同直径的链条并列布置在溜槽中心，与双边链相比，这种结构形式的链子受力均匀 , 弯曲性能好，使用性能较好，是目前国内外大中型煤矿中普遍采用的设备，所以通过本次设计，完成中双链刮板输送机的结构设计具有很大的实用意义。1.2刮板输送机的简介刮板输送机是一种有挠性牵引机构的连续运输机械，是为采煤工作面和采区巷道运煤的机械。它的牵引构件是刮板链，溜槽是它的承载装置，刮板链在溜槽的底部。适用于缓倾斜中厚煤层高档普采工作面，与滚筒采煤机和输送机推移装置配套，实现落煤、装煤、运煤及推移输送机机械化。沿输送机全长都可向溜槽中装煤，装入溜槽中的煤，被刮板链拖拉，在溜槽内滑行到卸载端卸下。1.3刮板输送机的分类1.31按刮板链的形式1.中双链型刮板输送机中双链型刮板输送机的两条圆环链在刮板中部用E型螺栓固定在刮板上，链条的中心距不大于中部槽宽的20%。由于链条不在槽帮钢内运行，链环直径不受限制，从而可以增加链条的强度，因此，可以适用于重型和超重型刮板输送机。有链子受力较均匀，弯曲性能较好等优点，使用效果较好。缺点是运行阻力较高，并且在煤质较硬，煤的块度大的情况下，运输效果不佳，不宜采用。中双链链条采用长链段，两条链子必须配对出厂和使用，以保证其长度有较小的偏差，减少受力不均现象。2.边双链型刮板输送机边双链型刮板输送机的两条圆环链在刮板两端用连接环与刮板连接，每节链条的长度就是刮板的间距，因此，链条都是短节。链条和连接环在槽帮钢的槽内运行，刮板的空间较大，能运输较大的煤块，这种链子的预张力较小，运行阻力小，适应性强，因此，得到广泛应用。缺点是两条链子受力不均，刮板易歪斜；刮板中间受力大，易弯曲；由于链环与连接环在槽帮内运行，空间受到限制，不能使用较大的圆环链，强度受到限制。3.准边双链型刮板输送机准边双链型刮板输送机的两条圆环链在刮板中部连接，链条的中心距不小于中部槽宽的50%。它具有边双链和中双链的优点，适用于超重型刮板输送机。缺点是运行阻力高。准边双链链条也采用长链段，其要求同中双链。4.中单链型刮板输送机中单链型刮板输送机的圆环链在刮板中间用U型螺栓连接，刮板两端在槽帮内运行，这种链子结构简单，整体弯曲性能好，与边双链相比链子无受力不均现象。与中双链相比结构更简单，不存在链子受力不均现象，且弯曲性能更好些。缺点是一股链子强度受到限制，不适用于功率较大的输送机，且刮板两端磨损后，稍有歪斜就易出槽。运行阻力比边双链稍高。1.32按卸载方式分类1.端卸式刮板输送机刮板输送机呈直线形，货物从输送机一端卸载，与输送机呈一直线，这种型式的输送机结构比较简单，当前大部分综采工作面使用这种型式的刮板输送机；它的缺点是空链易带回煤，增加功率消耗，卸载有一定的高度，易产生煤尘。2.侧卸式刮板输送机刮板输送机呈直线形，机头部搭在工作面运输巷转载机上，借助圆弧犁形卸煤板将煤从机头架主卸载斜板呈90卸到转载机上，这是煤的主流，约占输煤量的70%75%；约有15%20%的煤从副卸载斜板卸到转载机上，这是副流；最后约有5%15%的粉煤绕过链轮通过底部卸入转载机。这种输送机主要优点是侧卸式输送机卸载前由于弧形板的作用，煤平稳地滑入转载机中，避免了端卸式时的堵塞堆积和煤尘的产生，改善了劳动环境；由于弧形板的作用将带有动量的大快煤扭转90，使其与转载机运行方向相同后再卸入转载机内连续运行，避免了端卸时煤流要停顿后再起动的能量损失和对轻载机的冲击，从而降低了转载机的功率消耗，提高了传动件的可靠性和转载机的使用寿命；从弧形板下被刮板链带走的粉煤经机头链轮卸到回煤罩内，由返回刮板链拉到转载机上方，从机头底槽的开口卸到转载机内，因此，减少了刮板输送机的回煤阻力；由于煤流不在端头卸载，不需要卸载高度，因而机头高度可以降下，且伸到工作面运输巷中，采煤机可以行走到接近机头，便于自开切口。3.直弯式刮板输送机把工作面刮板输送机与工作面运输巷转载机连成一体，把工作面的煤直接卸到工作面运输巷带式输送机上，取消了转载机。4.交叉侧卸式刮板输送机交叉侧卸式刮板输送机的机头与转载机的机尾做成一个整体。两个输送机的上、下链相互交叉穿过，从上向下的顺序是输送机上链、转载机上链、输送机下链、转载机下链。输送机机头上槽的煤通过弧形板转卸入转载机上槽，输送机下链带回的煤落入转载机下槽，由转载机下链带到机尾轮后翻到上槽运走。由于输送机的机头与转载机机尾是一个整体，所以，推移输送机机头时，转载机也必须随之移动。交叉侧卸式刮板输送机的特点是机头架高度比普通侧卸式低，一般可降低200300mm。由于机头高度的降低，为采煤机自开切口创造更有利的条件。1.33按中部槽结构分类1.开底式刮板输送机开底式刮板输送机就是中部槽的下槽为敞开式，目前使用较为普遍。这种中部槽的重量轻，结构简单，下槽发生故障便于处理；缺点是刚度小，易磨损变形，阻力大，寿命短，不适合松软地板使用。2.封底式刮板输送机封底式刮板输送机就是中部槽的下槽为封闭式。这种中部槽刚度大，刮板链在下槽运行阻力小；由于封底与工作面底板接触面积大，适合松软底板使用。为了便于下链的检查修理，在每隔数节中部槽安装一节带检窗口的中部槽，窗口开在溜槽中部，尺寸以能修换链段和连接链环为度，窗口用活动盖板盖严。3.分体中部槽刮板输送机分体中部槽刮板输送机就是把易磨损的上中部槽体做成活的，用螺栓与下槽体固定，下槽体把铲煤板、挡煤板、封底板焊成一体，提高了整机的刚性与强度，且具有封底面槽的优点。4.整体焊接中部槽刮板输送机整体焊接中部槽刮板输送机就是把溜槽两侧槽帮分别与铲煤板、挡煤板座焊接在一起，取消溜槽与其附件的连接螺栓，从而减少了输送机的维修工作量。5.框架式中部槽刮板输送机框架式中部槽刮板输送机就是把普通中部槽置于一个铲煤板、挡煤板座、封底板焊在一起的框架中，用销子固定，整机具有较强的刚性与强度，提高了中部槽的可靠性；缺点是中部槽的重量增加幅度较大。6.铸造式中部槽刮板输送机铸造式中部槽刮板输送机就是把中部槽槽帮钢与铲煤板、挡煤板铸造在一起，再焊上中板与底板，从而实现中部槽无螺栓连接，这种刮板输送机具有框架式中部槽刮板输送机的各种优点，且减少了大量钢材的切割与焊接，降低了制造成本。1.34按采煤机牵引方式分类1.有链牵引采煤机用刮板输送机在输送机机头和机尾部装有采煤机牵引链的固定及张紧装置，沿输送机纵向中部槽的挡煤板侧装有采煤机导向管。2.无链牵引采煤机用刮板输送机在输送机靠挡煤板侧装有齿条或销轨，采煤机的行走齿轮与其啮合而实现牵引。1.4目前刮板输送机存在的问题国外几家著名公司现在生产的重型刮板输送机一般都可以整机无故障过煤600万t以上，有些可达1200万t。而国产刮板输送机的过煤量是很低的。故提高国产设备的可靠度，是刮板输送机发展的主要问题。刮板链的强度问题是国产刮板输送机的大问题。由于磨损、疲劳、自身质量差、锈蚀等原因，使新链条在使用3个月后断链事故明显增多。国产刮板输送机的联接螺栓可靠性普遍较差，机头、机尾推移部上的联接螺栓经常出现拉断现象，造成推移困难;铲煤板和刮板上的螺栓经常出现松动、脱落，造成零件丢失，影响铲煤和运煤效果。影响中部槽的可靠性和寿命的主要原因是中板的磨损和联接头强度不足。1.5刮板输送机的改进及发展方向（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。 第二章 刮板输送机的结构及工作原理不同类型的刮板输送机，尽管组成部分的形式和布置方式不尽相同，但基本结构是相同的。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等组成。2.1机头部机头部主要由机头架、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，有驱动、卸载、连接与支撑机头锚固装置和推移装置、固定采煤机械牵引链的功能。图2-1所示是一种轻型中单链式刮板输送机机头部。图2-1 中单链刮板输送机机头部1垫块；2减速器；3盲轴；4链轮；5拨链器；6护轴板；7垫块；8紧链装置；9联轴器；10连接筒；11电动机；12机头架2.11机头架机头架是支承和装配机头传动装置（包括电动机、液力耦合器、减速器等）、链轮组件、盲轴以及其他附属装置的构件。它是由厚钢板焊接而成的，具有较高的强度和刚度。对机头架的基本结构要求是，两侧结构必须相同，便于左右工作面的交替使用和双侧传动。 2.12链轮组件链轮组件是传递减速器输出的运动和动力，使刮板链条进行无端封闭循环运动的构件，由链轮、滚筒、链轮轴、盲轴)、轴承及密封、润滑系统等件组成。根据刮板链条型式不同，有中单链型、中双链型、准边双链型和边双链型4种型式。图2-2所示为内置式中双链型。2.13减速器 减速器是刮板输送机传递电机运动和动力，使刮板链条运动的关键传动装置。有圆锥圆柱齿轮传动、圆锥行星齿轮传动和行星齿轮传动三种结构型式，根据输入轴与头架的位置，分为平行布置式和垂直布置式两种型式。近年来，出现了可控软驱动的多功能传动装置，改善了刮板输送机的启动、过载、功率均衡及紧链性能，目前处于试验和试用阶段。2.14联轴器联轴器位于电机和减速器之间，是传递扭矩的联接装置。有柱销联轴器、弹性联轴器和液力偶合器三种类型。近几年，还成功研制限矩联轴器，且得到了迅速推广和使用。液力耦合器的主要特点为：液力耦合器可以改善电动机的起动性能。输送机在起动时，由于液力耦合器的作用，可使电动机轻载或空载起动，然后负载再逐渐增加，这样，电动机的起动时间缩短了，起动电流也降低了。在多电动机同时驱动的设备中，采用液力耦合器，可使各电动机的输出功率趋于平衡。由于泵轮和透平轮之间为“液体连接”，故作用在输入、输出轴上的冲击载荷可以大大降低，延长了电动机和工作机构的使用寿命，这对处于恶劣工作条件下的煤碳机械尤为重要。液力耦合器具有过载保护作用。当外负载增加时，输出轴转速下降，泵轮和透平轮的转速差增大。当外负荷继续增大时，工作液将被挤向泵轮轮壁，经溢流孔进入辅助室。此时，工作腔内液体减少，再加上泵轮和透平轮的转速差继续增大，则工作液的温度迅速升高。当工作液的温度升至额定值时，易熔合金塞熔化，液体喷出，电动机带着泵轮及外壳空转，保护了电动机。液力耦合器的主要缺点有两点：一是较其他联轴器的结构复杂、成本高、效率低、使用与维护要求高；二是过去多采用油质工作液，喷液后容易烧伤人员和发生火灾。为了避免事故的发生，近些年除了少量早期生产的液力耦合器使用油质工作液外，大部分采用难燃工作液和水质工作液。中型和重型刮板输送机都采用液力耦合器。2.2机尾部机尾是使刮板链条返回运行组件的总成，有普通机尾和辅助驱动机尾两种型式。辅助驱动机尾有普通驱动机尾式、转接式和可伸缩式三种形式。可伸缩式机尾的尾架分为活动部分和固定部分，活动部分通过油缸的伸缩可沿底板上的导轨移动，使尾架伸缩达到调整刮板链条松紧的目的。其余结构与普通驱动式机尾相同。可解决重型刮板输送机停机紧链和不安全的突出问题。适用于高产高效工作面重型刮板输送机采用，使链条具有合理预张力，提高刮板链条运行的可靠性。其结构如图2-3所示。2.3溜槽及附件 溜槽是刮板输送机的主体，用于承载和作为采煤机的轨道。溜槽有中部槽、调节槽、连接槽（或过渡槽）等类型。工作面刮板输送机溜槽靠采空侧安装挡煤板，以提高装载力；靠煤壁侧安装挡煤板，以清扫机道，便于输送机推向煤壁。挡煤板和采煤板属于附件。2.31中部槽中部槽由槽帮钢、中板、端头、支座焊接而成。中部槽外侧焊有支座，用以固定档板和产煤板，槽帮两端焊有高锰钢制成的凸端头和凹端头，在中板上堆焊耐磨合金粉块。这两项措施用以增加中部槽的联接强度和耐磨性。如图2-4所示：图2-4中部槽2.32挡煤板和铲煤板挡煤板装在溜槽靠采空区一侧的槽帮钢上。挡煤板有三个作用：一是增加溜槽上的货载断面积，提高输送机的输送能力；二是防止采煤机装煤时，将煤抛撒到采空区；三是它上面可以安装电缆槽和水管等。为了将刮板输送机推移到紧靠煤壁和防止输送机横向倾斜，在溜槽靠煤壁侧的槽帮钢上装有铲煤板，以便在推移输送机时先清除机道上的浮煤。铲煤板安装后，上缘应低于槽帮，下缘要超出槽底，宽度方向应与采煤机滚筒有一定间隔。铲煤板的刃口应有足够的强度。铲煤板固定在中部槽支座上，用于推移中部槽时清理工作面浮煤。如图2-5所示为中部槽及其附件的连接。图2-5 中部槽及其附件的连接1电缆槽；2挡煤板；3无链牵引齿条；4导向装置；5千斤顶联接孔；6定位架；7中部槽；8铲煤板；9采煤机导轨2.4刮板链刮板链条由刮板、矿用圆环链(少数为套筒滚子链或可拆模锻链)、接链环及螺栓等组成，是刮板输送机连续输送物料的牵引构件和承载构件。根据链条的数量和与刮板的相互位置不同，有中单链、中双链、边双链和准边双链四种型式，如图2-6所示。图2-6刮板链条的型式(a)中单链;(b)中双链;(c)边双链;(d)准边双链。2.5紧链装置紧链装置是拉紧链条，使链条具有一定预紧力，以便刮板链条正常运行的装置，有闸带式、闸盘式和液压马达式三种紧链装置。液压马达紧链装置由液压马达提供动力，通过主、辅减速器和链轮慢速反向旋转，张紧链条。液压马达紧链装置一般都由液压传动部分、机械传动部分、电气和机械闭锁保护装置组成。优点有:紧链可靠、安全，紧链力和预张力数值准确，且可通过辅助电机低速运转是重型刮板输送机优选的新型紧链器。2.6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装置。综采工作面使用液压支架上的推移千斤顶，非综采工作面用单体液压推溜器或手动液压推溜器。液压推移装置主要由设在顺槽中的泵站和沿工作面布置的油管及液压千斤顶组成。千斤顶是推移刮板输送机的，装在输送机靠采空区一侧，在输送机机头、机尾处分别安装23个，中间溜槽每隔6米布置1个，每个千斤顶均由单独的操纵阀控制。控制操纵阀的位置，可使用泵站通过油管来送来的高压油进入千斤顶液压缸的前部或者后部使千斤顶的活塞伸出或缩回，从而推动输送机向前移动。对于综合机械化采煤工作面，推移刮板输送机和移动液压支架是紧密联系在一起的。操纵控制阀也在一起，一般把输送机的液压千斤顶推移装置包括在液压支架中。2.7锚固装置锚固装置由单体液压支柱和锚固架组成，锚固架与机头架、机尾架连接。它是刮板输送机在倾角较大的工作面工作而有可能下滑时，用以固定，防止其下滑的装置。第三章 刮板输送机的的设计计算3.1总体设计要求本次毕业设计要求设计包括三个方面：输送机总体设计，传动装置设计，零件图设计。设计参数如下：生产能力3000t/h；设计长度300m；刮板链速度1.5m/s。3.2主要计算内容 刮板输送机计算内容包括：运输能力、中部槽尺寸选择、运行阻力、电动机功率、刮板链强度验算、水平弯曲段几何参数的计算。3.3总体方案设计3.31运输能力计算刮板输送机输送能力按下式计算： =3.6A （3-3-1）式中 刮板物送机输送量(t/h)； 装满系数，水平及向下运输时=0.91；倾斜向上运输时=0.60.9，在本次设计中=0.95；A溜槽上物料装载断面(m); 刮板链条速度( m/s), =1.5m/s; 物料堆积密度(kg/m3)。对于煤=8301000kg/m3，在本次设计中=900kg/m3。已知=3000t/h，=1.5m/s。代入式3-3-2计算 A=3.6=30003.69001.50.95=0.65m2 （3-3-2）3.32溜槽上物料断面积A的验算图3-1 溜槽中货载最大断面积溜槽上物料断面积A： （3-3-3）式中 A1、A2单侧挡板溜槽上物料断面各部分的面积（m2）； A3采煤机五连牵引导轨断面（m2）；A3=0.040.128= 5.1210-3m B溜槽宽度（m）； h0溜槽槽口高度（m）； b0溜槽槽口宽度（m）； h1刮板输送机工作时档煤净高（m）； 物料的动堆积角，取=30； b1溜槽上框架宽度（m）； b2溜槽距挡板的距离（m）； Ce装载系数。采煤机单向割煤时Ce =1，双向割煤 Ce =0.9。将数据代入式（3-3-3）得A=10.119+0.50.91.1+0.21-0.050.727-5.1210-3 =0.652m20.65 符合要求中部槽选用规格为15001000355mm。3.33运行阻力和牵引力的计算刮板输送机运行阻力按直线段和曲线段分别计算。 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的阻力和刮板链重力引起的阻力外，还需要克服煤和刮板链重力引起的下滑力，通常将它们一起计为总运行阻力。 在重段直线段运行的阻力为: （3-3-4） 刮板链在空段直线段的运行阻力为: （3-3-5）式中 、货载、刮板链在溜槽中的运行阻力系数； 每米长度货载质量，kg/m； 输送机的铺设长度，m； 输送机的铺设倾角； 重力加速度，m/s； 刮板链单位长度的重量，kg/m。已知 kg/m ；kg/m ；m ； ；=0.3 ； 将以上数据代入式（3-3-4）计算，得 N 将数据代入式（3-3-5）计算，得 N考虑曲线段阻力及弯曲段的附加阻力，则总牵引力 （3-3-6）式中 附加阻力系数；已知；将以上数据代入式（3-3-6）计算，得 N3.34电动机功率的计算与选型（1）电动机功率的计算 根据上述方法算出了刮板输送机的运行阻力和主动链轮的牵引力，可以计算出电动机功率为 kW （3-3-7）式中 0刮板输送机总牵引力，;刮板链条速度( m/s), =1.5m/s；传动装置的总效率，取 将以上数据代入式（3-3-7）得 kW（2）电动机的选型 根据以上求得的电动机功率，选用2台YB-630M1-4型防爆电动机。电动机的具体参数如下： 额定转速 1470r/min 额定功率 1000kW 额定电流 434.2A 堵转转矩/额定转矩 2.1 堵转电流/额定电流 7.0 最大转矩/额定转矩 2.4 效率（%） 95.5 功率因数 0.90 噪声 101dB3.4刮板链强度验算验算刮板链强度，需先算出链条最大张力点的张力值，此张力值的确定按逐点张力法进行计算。得到刮板链的最大静张力后，为了保证刮板链工作的可靠性，必须以链条的工作中所承受的最大张力验算强度。刮板链的抗拉强度以安全系数表示。对于双链刮板输送机，应满足 （3-4-1）式中 刮板链抗拉强度安全系数； 单条刮板链子的破断拉力； 双链负荷不均匀系数，对于圆环链，取 。对于两端驱动的刮板输送机，其刮板链上最小张力点位置，要根据不同情况进行分析，如图（3-2）所示，当重段阻力 为正值时，每一传动装置主动链轮相遇点的张力均大于其他分离点的张力。因此，最小张力点是主动轮的分离点3 ，由“逐点张力法”得 图（3-2）刮板链运行阻力计算示意图 对于双链刮板输送机，取最小张力点张力 N 取 N 则 N N N因此 N已知 ，kN 代入式（3-4-1）计算，得链子强度系数 因而，链子强度足够。3.5刮板输送机水平弯曲段几何参数的计算工作面刮板输送机，随着采煤机的移动，需要整体逐段向煤壁推移，使工作面刮板输送机呈蛇形弯曲状态。如图3-3所示。图3-3 刮板输送机水平弯曲段示意图3.51弯曲段曲率半径R的计算弯曲段曲率半径R： （3-5-1）式中R弯曲段曲率半径（m）； 相邻溜槽间的偏转角度（）； l0每节溜槽长度（m）。(m)3.52弯曲段长度Lw的计算弯曲段长度Lw： （3-5-2）式中Lw弯曲段长度（m）； A刮板输送机一次推移步距（m）。一般0.8m已知；。将以上数据代入式（3-5-2）计算，得实用中要确保刮板输送机弯曲段长度不小于Lw=8.93m的计算值。3.53弯曲段对应的中心角0的计算弯曲段对应的中心角： (3-5-3)式中 弯曲段对应的中心角，一般用弧度表示（rad）。（rad）3.54弯曲段的溜槽数N的计算弯曲段的溜槽数N： (3-5-4)式中N弯曲段所需溜槽数量，输送机整体推移时； a0弯曲段对应的中心角（rad）。第四章 刮板输送机的选型4.1 整机型式的确定本课题的设计的刮板输送机采用了中双链型，紧链采用液压马达及伸缩机尾辅助紧链形式，卸载方式为交叉侧卸式，中部槽采用整体铸焊封底式中部槽，槽帮采用铸造型，电动机采用单速异步电动机，两端驱动。4.2 溜槽及联接件的选型根据刮板输送机的整机型式、工作载荷（重型）及使用环境等选用型，整体铸焊封底式（型）溜槽。参考文献1及有关标准溜槽的尺寸宽度为1200mm。4.3挡板、电缆槽、采煤机牵引装置的确定4.31档板和电缆槽的型式与尺寸的确定 (1) 刮板输送机整机型式确定之后，溜槽和挡板的型式也随之确定了，即简易挡板、转载机档板或工作面刮板输送机挡板。 (2) 根据溜槽规格和用式(3-3-2)计算求得货载断面,确定挡板的净高度尺寸。 (3) 不同型式的挡板外形尺寸有所不同。简易挡板及转载机挡板，长度与溜槽相同，高度为溜槽高度与挡板净高度之和，宽度随结构厚度而定;工作面刮板输送机挡板外形尺寸随配套采煤机及液压支架的要求确定，一般长度比中部槽(或其他专用摘)短10-40mm,以便溜槽活动.高度为底挡板和挡板联接后的总高度尺寸.挡板上宽为底挡板联接板宽度与电缆槽宽度之和，下宽为推溜千斤顶联接耳处的宽度最大宽度。 (4) 电缆槽由U型电缆槽及固定电缆架构成，电缆槽的外形尺寸棍据文献1和采煤机配套要求确定。 (5) 底挡板中部联接液压支架推溜千斤顶的联接根据配套要求确定。4.32采煤机牵引装置的确定 (1) 根据配套采煤机牵引型式确定刮板输送机上采煤饥牵引装置的型式，本机选用销轨牵引。(2) 牵引导轨的外形和基本尺寸，见表4-1。表4-1 无链牵引导轨基本尺寸（mm）导轨型式销轴数节距宽度高度销径销轨6125704555 (3) 牵引轨座是焊接在底挡板上、安装牵引导轨的构件，其型式和规格尺寸均由配套要求给定。4.4铲煤板的型式与结构的确定4.41铲煤板的型式确定 需支撑和导向采煤机滑靴的铲煤板，均选L型铲煤板，其余选三角式铲煤板的型式。L型铲煤板两端用套环联接。本机选用L型铲煤板。4.42铲煤板的外形尺寸确定 铲煤板的断面尺寸由配套工作面的顶板控顶距和采煤机要求确定，一般长度与挡板相同。高比溜槽上平面低525mm，底部根据底板硬度不同。有024mm的延伸量；宽度与采煤机、液压支架要求相适应。铲煤板侧面连接孔与溜槽侧联接孔位置相同。4.5联轴器的选用 当电机额定功率大于22 kW ,且为单速电机时，按功率大小分为轻、中、重型三档，分别确定液力偶合器为静压泄液式、动压泄液式、阀控延充式。轻型功率为2240 kW，中型功率为55110 kW,重型功率为132 kW以上。 根据传动功率，可进一步确定液压偶合器的具体刚号和连接尺寸。选用TVA866型液力偶合器。4.6链轮组件的确定4.61链轮组件型式和规格的确定 链轮组件的型式和规格，与刮板链条的型式和规格相同，本机采用外置式布置轴承的型式和浮动密封的型式。机头机尾的链轮组件型式和结构相同，呵以互换使用。4.62链轮的外形尺寸确定 根据给定链轮齿数L和链轮规格，查标准可确定单个链轮的外形尺寸。并将链轮外径改为采用节圆直径与棒料直径d之和的数值，利于防止“卷链”。根据链轮组件的型式，查表链条中心距A可确定双链型链轮的链距链条中心距离)，从而可确定双链链轮的外形尺寸。4.63滚简及链轮轴的确定 根据链轮组件轴承的密封形式，确定滚筒型式:如采用浮动机械封密时，选用整体式或分段套筒式。滚筒外形尺寸根据机头机尾架内宽、链轮厚度和立环槽直径配套设计确定。滚筒靠轴承端内圈设计浮封座尺寸。滚筒内腔设计要保证足够的油腔空间， 链轮轴根据传递扭矩大小设计。通过渐开线花键与链轮联接，轴伸端用渐开线花键与齿轮联轴器联接。链轮轴中心设计有长中心孔，便于润滑油流通。4.64浮动密封的确定链轮组件的型式和结构确定后，根据轴、轴承和滚筒的结构尺寸，查MT/T7841998可确定浮封环,O型圈和浮封座的结构尺寸。4.7机头架、机尾架、过渡槽及犁煤板的选型设计为保证刮板链条运行链道的连续性和光滑性，保证采煤机端头作业的切通性和卧底量，保证液压支架推移配套和布架合理，并具有足够的刚性、稳定性和可靠性.工作面刮板输送机的机头架、机尾架和过渡槽的选型设计，包括侧卸机头部的犁煤板设计，要整体进行设计。拨链器及固定架、机头机尾底座的设计按整休设计的要求进行。4.71机头架、机尾架的型式确定由刮板输送机的整机型式、机头的电机功率、机头驱动装置的布置型式、有无齿轮联轴器和配套设备的要求，可确定机头架的型式。本机采用交叉侧卸式机头架。机尾采用可伸缩式机尾。4.8推移和锚固装盘的确定综采工作面的推移和锚固装置，为工作面液压支架和端头液压支架，属综采工作面综采配套设备。根据上作面地质条件、顶板压力、底板强度、配套设备等要求，确定工作面液压支架和端头液压支架的型式。其推移千斤顶的长度按刮板输送机推移步即设计。当工作面倾角大于12时，加设中间锚固千斤顶和进行端头锚固设计，锚固力要大于下滑力。第五章 减速器的设计5.1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-行星齿轮减速器。高速级为弧齿锥齿轮，中速级为直齿圆柱齿轮，低速级为行星齿轮。5.2总传动比及传动比分配5.21总传动比传动比的计算公式如下： i=2PZn60 （5-2-1）式中 P矿用圆环链节距（m）；Z链轮齿数；电动机额定转速（r/min）；刮板链条速度（m/s）。故总传动比为 i=20.13781470601.5=35.85.22传动比分配总传动比等于各级传动比的连乘积，即 （5-2-2）为保证减速器的尺寸最小。各传动比分配如下 ，5.3传动装置运动参数的计算 从减速器的高速轴开始各轴命名为1轴、2轴、3轴、4轴。5.31各轴转速计算第1轴转速 r/min第2轴转速 r/min第3轴转速 r/min输出轴转速 r/min 5.32各轴功率计算第1轴功率 kW第2轴功率 kW第3轴功率 kW输出轴功率 kW以上式中 P 电动机功率，kW 液力耦合器的传动效率， 轴承的效率， 圆锥齿轮传动的效率， 圆柱齿轮传动的效率，5.33各轴扭矩计算第1轴扭矩 Nm第轴扭矩 Nm第轴扭矩 Nm输出轴扭矩 Nm5.34将以上计算数据列表5-1。 表5-1 计算数据列表轴号转速n（r/min）输出功率P/kW输出扭距T/Nm电动机轴1470871.5轴114708545548轴255782014059轴3204787.536866输出轴41733.61708755.4 齿轮设计5.41弧齿圆锥齿轮的传动设计计算 已知Nm ；r/min ；kW。1）、选择齿轮的材料 由文献2表6.2选 小齿轮20CrMnTi 渗碳淬火 HRC=5862 大齿轮20CrMnTi 渗碳淬火 HRC=5862许用接触应力 由文献2式6-6得 H= Hlim/SHmin查文献2图6-4得齿轮接触应力=800N/mm2大齿轮的为=650N/mm2计算应力循环次数：查文献2图6-5,得接触强度最小安全系数（11.5） H1= Hlim/SHmin=8001/1=800 N/mm2H2= Hlim/SHmin=6501/1=650 N/mm2许用弯曲应力FF=FlimSFminYNYX弯曲疲劳极限 Flim，查图文献26-7得 Flim1=700 N/mm2Flim1=600N/mm2弯曲强度寿命系数YN，查文献2图6-8得 YN1=YN2=1弯曲强度尺寸系数YX，查文献2图6-9得 YX1=YX2=0.95弯曲最小安全系数SFmin=1.4则F1=70010.951.4=475N/mm2F2=6000.9511.4=407N/mm22)、按齿面接触强度计算。确定齿轮传动精度等级V1=(0.0130.022)n13p/n1估取V1=15.6m/s参考文献2表6-7，表6-8选取公差组7级小齿轮分度圆直径d1(1+d2+1)3ZEZHH22KT1d 2+1 确定公式中的各计算数值a.因为齿轮分布非对称，齿宽系数d查文献2表6.9 d=0.4b. 取小齿轮=33，则=，=332.64=87.12，取=87并初步选定=87/33=2.636传动比误差=2.64-2.6342.64=310-40.05c.载荷系数K=KAKVKK KA使用系数，查表6.3