764 刮板轉(zhuǎn)載輸送機(jī)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)含開題及7張CAD圖
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摘要
作為我國(guó)最主要的能源之一的煤炭帶動(dòng)了各式各樣的采掘機(jī)械的發(fā)展，刮板轉(zhuǎn)載機(jī)逐漸成為煤礦生產(chǎn)運(yùn)輸?shù)闹匾M成部分。它能保證采煤機(jī)在工作面上的連續(xù)開采，實(shí)現(xiàn)綜采工作面的高產(chǎn)能高效率高強(qiáng)度作業(yè)。
刮板式轉(zhuǎn)載機(jī)是一種具有強(qiáng)度撓性和帶動(dòng)牽引作用功能的連續(xù)輸送機(jī)械之一,它的運(yùn)行長(zhǎng)度與其他物料運(yùn)輸設(shè)備相比也就是相比一般都較小,使得刮板式的轉(zhuǎn)載機(jī)能夠緊緊地跟隨采煤工作面的推進(jìn)以及膠帶式輸送機(jī)拉力伸縮而實(shí)現(xiàn)整體位移十分便捷,是為了給采區(qū)內(nèi)巷道運(yùn)煤及其他采煤工作面提供布局設(shè)計(jì)的儀表器。以刮板鏈作為其中部的牽引部件,中部槽和其作為承重設(shè)備,刮板鏈被安裝在中部槽的一個(gè)溝槽表面上。煤塊可以沿著輸送機(jī)的溜槽，移動(dòng)至中部槽后由刮板鏈條進(jìn)行牽引，從而移動(dòng)至卸料端進(jìn)行卸料。
本課題討論了刮板轉(zhuǎn)載機(jī)的發(fā)展歷程和設(shè)計(jì)方法，并對(duì)SZZ764/160型刮板轉(zhuǎn)載機(jī)進(jìn)行了設(shè)計(jì)計(jì)算。在本次畢業(yè)設(shè)計(jì)中，主要針對(duì)主要零部件進(jìn)行動(dòng)力學(xué)或運(yùn)動(dòng)學(xué)計(jì)算主要包括礦用電機(jī)，三級(jí)減速器與液力耦合器，并對(duì)其強(qiáng)度剛度校核的方向進(jìn)行論述，最后對(duì)轉(zhuǎn)載機(jī)提出維護(hù)保養(yǎng)方案。
關(guān)鍵詞：連續(xù)運(yùn)輸；刮板鏈；減速器；設(shè)計(jì)
ABSTRACT
Coal is not only the main energy source of our country, but also a very important chemical raw material. With the development of coal mining technology, scraper conveyor has gradually become an important part of coal mine production and transportation. It can ensure the continuous mining of the shearer on the working face and realize the high yield, high efficiency and high strength operation of the fully mechanized mining face.
Scraper reproduced machine is a kind of strength and promote flexible traction role function of continuous conveying machinery, one of its running length compared with other than material handling equipment is generally small, making the scraper reproduced machine can closely follow coal mining working face advancing and belt conveyor tension scaling and achieve overall displacement is very convenient, in order to to mining workings Gauges for layout design of coal and other coal mining faces. The scraper chain is installed on the surface of a groove in the middle groove with the scraper chain as the traction part of the middle groove and the middle groove and the scraper chain as the load-bearing equipment. Scraper chain and the head and tail of the sprocket phase winding, connected into a closed shape and placed in the middle of the trough, and conveyor pushing device and drum shearer supporting, so as to complete the coal drop, coal loading, coal transport and transport and a series of operations such as transport automation. The coal can be moved along the chute of the conveyor and pulled by the scraper chain after moving to the middle chute, so as to move to the unloading end for unloading.
In this graduation design manual mainly introduces the transfer machine transmission part of the design and calculation. SZZ764/160 type conveyor transmission part is mainly composed of mining motor, three speed reducer and hydraulic coupler, in this graduation design, mainly for the main parts of the dynamics or kinematics calculation, and the direction of the strength and stiffness of the check is discussed, finally, the transfer machine proposed maintenance program.
Keywords：Continuous transportation; Scraper chain; Retarder; Design
目 錄
摘要 I
ABSTRACT II
1 緒論 1
1.1 前言 1
1.2 刮板轉(zhuǎn)載機(jī)概述及其發(fā)展?fàn)顩r 2
1.2.1 研究背景目的以及意義 2
1.2.2 刮板轉(zhuǎn)載機(jī)的概述 2
1.2.3 刮板轉(zhuǎn)載機(jī)在國(guó)內(nèi)外發(fā)展概述 4
2 SZZ764/160刮板轉(zhuǎn)載輸送機(jī)總體設(shè)計(jì) 7
2.1 型號(hào)組成以及其代表意義 7
2.2 使用環(huán)境條件 7
2.3 該刮板轉(zhuǎn)載輸送機(jī)的產(chǎn)品特點(diǎn)以及工作原理 7
2.4 該刮板轉(zhuǎn)載輸送機(jī)主要用途及適用范圍 7
2.5 刮板轉(zhuǎn)載機(jī)與各輸送機(jī)的配套要求 7
2.5.1 刮板轉(zhuǎn)載機(jī)與輸送機(jī)的配套要求 7
2.5.2 刮板轉(zhuǎn)載機(jī)與破碎機(jī)的配套要求 8
2.5.3 刮板轉(zhuǎn)載機(jī)與自移皮帶機(jī)機(jī)尾的配套要求 8
2.6 在該設(shè)計(jì)說明書中的主要工作 8
2.7 SZZ764/160刮板轉(zhuǎn)載機(jī)主要部件結(jié)構(gòu)、特點(diǎn)以及作用 8
2.7.1 機(jī)頭部 9
2.7.2 機(jī)尾部 12
2.7.3 機(jī)身部 13
3 傳動(dòng)部的設(shè)計(jì)以及計(jì)算 16
3.1 結(jié)構(gòu)與傳動(dòng)系統(tǒng) 16
3.2 主要技術(shù)參數(shù) 16
3.3 電動(dòng)機(jī)的選擇 17
3.4 液力耦合器的選擇 17
3.5 運(yùn)輸能力計(jì)算 18
3.6 試算減速器的輸出轉(zhuǎn)速 19
3.7 刮板鏈強(qiáng)度校核 20
3.7.1 運(yùn)行阻力的計(jì)算 20
3.7.2 電動(dòng)機(jī)功率校核 22
3.7.3 刮板鏈強(qiáng)度計(jì)算 22
3.8 總傳動(dòng)比及傳動(dòng)比分配 22
3.8.1 總傳動(dòng)比的確定 22
3.8.2 傳動(dòng)比的分配 23
3.9 傳動(dòng)部傳動(dòng)計(jì)算 23
3.9.1 各軸轉(zhuǎn)速的計(jì)算 23
3.9.2 各軸的功率計(jì)算 24
3.9.3 各軸扭矩計(jì)算 24
3.9.4 第一級(jí)圓錐齒輪傳動(dòng)的計(jì)算 25
3.9.5 第二級(jí)圓柱齒輪傳動(dòng)的計(jì)算 29
3.9.6 第三級(jí)圓柱齒輪傳動(dòng)計(jì)算 35
3.10 軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與校核 40
3.10.1 提高軸的強(qiáng)度措施 40
3.10.2 Ⅰ軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及校核 41
3.10.3 Ⅱ軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及校核 43
3.10.4 Ⅲ軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及校核 46
3.10.5 Ⅳ軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及校核 48
3.11 鍵的設(shè)計(jì)與強(qiáng)度校核 51
3.11.1 普通平鍵 51
3.11.2 花鍵 52
4 刮板轉(zhuǎn)載機(jī)維護(hù)保養(yǎng)方案 54
4.1 刮板轉(zhuǎn)載機(jī)常見的故障及處理方法 54
4.2 刮板轉(zhuǎn)載機(jī)常規(guī)保養(yǎng)維護(hù) 55
5 總結(jié)與展望 58
5.1 總結(jié) 58
5.2 展望 58
參考文獻(xiàn) 59
VI
1 緒論
1.1 前言
目前我們邁入二十一世紀(jì)已有二十年有余，不論是在工業(yè)、農(nóng)業(yè)還說第三產(chǎn)業(yè)都正處在人類歷史上空前迅猛發(fā)展的階段。雖說新能源正在如火如荼的發(fā)展并出現(xiàn)在我們視線之內(nèi)，但是也仍然無法觸動(dòng)煤炭在我國(guó)能源結(jié)構(gòu)中的比重。在當(dāng)前的全球性能源體系架構(gòu)中,煤炭所占能源總量的比重也僅僅只是從當(dāng)前的26.47%左右逐漸下調(diào)至2025年的21.72%,由此可見,煤炭還是會(huì)作為我國(guó)和世界的主要能源。
能源現(xiàn)狀不斷督促著我國(guó)煤炭工業(yè)壯大自己的生產(chǎn)效率，從而不停地向著機(jī)械自動(dòng)化方向進(jìn)軍。因此，一直在為我國(guó)煤炭工業(yè)服務(wù)的礦山機(jī)械不得不面對(duì)著無以倫比的挑戰(zhàn)，為了能在在采煤過程中有效的減少膠帶機(jī)的伸縮與拆卸，我們常常用到刮板轉(zhuǎn)載機(jī)，它作為綜采生產(chǎn)工作面運(yùn)輸系統(tǒng)配套設(shè)備中不可缺少的機(jī)械之一，使得采煤工作面具有較快的推進(jìn)速度，從而實(shí)現(xiàn)了綜采工作面高產(chǎn)高效的運(yùn)行。
1-配套輸送機(jī) 2-配套采煤機(jī) 3-配套液壓支架 4-刮板轉(zhuǎn)載機(jī) 5-配套皮帶機(jī)
圖1-1 常見采煤工作面設(shè)備的布置圖
1.2 刮板轉(zhuǎn)載機(jī)概述及其發(fā)展?fàn)顩r
1.2.1 研究背景目的以及意義
刮板式轉(zhuǎn)載機(jī)主要是由刮板鏈作為承載物通過刮板鏈來進(jìn)行牽引和溜槽作為動(dòng)力傳遞的一種帶有撓度和牽引動(dòng)力的連續(xù)物料輸送。多用于工況惡劣、負(fù)載復(fù)雜的綜采工作面中。主要負(fù)責(zé)人員是對(duì)承載物料、輸送物料、采煤機(jī)引導(dǎo)以及對(duì)支承的推動(dòng)和液壓式支架進(jìn)行引導(dǎo),它們是全套綜采裝置的"骨干力量",它的各種性能以及它們的使用壽命都是綜采裝置在工業(yè)生產(chǎn)方面正常進(jìn)行的基礎(chǔ)上和取得良好的技術(shù)和經(jīng)濟(jì)效益的重要保障。礦井的生產(chǎn)力決定了一臺(tái)刮板式轉(zhuǎn)載輸送機(jī)的物料傳遞能力,也決定著轉(zhuǎn)載機(jī)的發(fā)展方向。
我國(guó)綜采轉(zhuǎn)載機(jī)自70年代中期開始投入生產(chǎn)研制以來,取得了長(zhǎng)足的工業(yè)發(fā)展和技術(shù)進(jìn)步,其所需要設(shè)備從機(jī)械性能和運(yùn)行可靠性等各個(gè)方面均已經(jīng)分別有了較大和小幅度的得到改善。80年代后期,我國(guó)成功設(shè)計(jì)開發(fā)和自主研制了一種用于雙速電機(jī)的驅(qū)動(dòng)設(shè)備,有效地解決了轉(zhuǎn)載機(jī)起動(dòng)的動(dòng)力問題,降低了對(duì)驅(qū)動(dòng)鏈條、驅(qū)動(dòng)鏈輪及帶滑溜槽的磨耗,延長(zhǎng)了各種刮式轉(zhuǎn)載機(jī)的連續(xù)使用壽命。然而,與國(guó)外的先進(jìn)工業(yè)技術(shù)水平國(guó)家相比,還是存在有很大的技術(shù)差距。所以。結(jié)合當(dāng)前現(xiàn)代我國(guó)的基本國(guó)情和實(shí)際應(yīng)用需要,找出自己的實(shí)際差距,充分地探索吸收、借鑒國(guó)外的先進(jìn)現(xiàn)代科學(xué)研究技術(shù),盡快地逐步完善當(dāng)前我國(guó)現(xiàn)有現(xiàn)代科學(xué)技機(jī)的基礎(chǔ)研究和技術(shù)開發(fā)應(yīng)用過程及其中的主要技術(shù)任務(wù)。
1.2.2 刮板轉(zhuǎn)載機(jī)的概述
刮板式轉(zhuǎn)載機(jī)是國(guó)內(nèi)外大型采煤工程系統(tǒng)中普遍采用的能進(jìn)行橫、縱向總成和整體位置移動(dòng)的輕便刮板式轉(zhuǎn)載機(jī)。大大提高了采煤工作面推進(jìn)速度,提高了煤礦的采掘效率,增加了煤炭的產(chǎn)量。
在煤礦采掘巷道中，刮板轉(zhuǎn)載機(jī)既可以作掘進(jìn)工作面輸送機(jī)，也可與可伸縮皮帶輸送機(jī)配套使用來輸送物料。當(dāng)刮板轉(zhuǎn)載機(jī)用在采掘運(yùn)輸巷時(shí)，掘進(jìn)完成后將直接轉(zhuǎn)作采煤工作面的順槽運(yùn)輸設(shè)備。綜上所述，在機(jī)械化采煤工作面中使用刮板轉(zhuǎn)載機(jī)可總結(jié)為以下三點(diǎn)作用：其一是改變了煤流的運(yùn)輸方向，刮板轉(zhuǎn)載機(jī)和采煤工作面的刮板轉(zhuǎn)載機(jī)垂直布置，讓煤流隨著順槽方向向外運(yùn)輸；其二是提高了煤塊的卸載點(diǎn)，使得刮板轉(zhuǎn)載機(jī)和順槽帶式輸送機(jī)的機(jī)尾精準(zhǔn)搭接；最后一點(diǎn)便是刮板轉(zhuǎn)載機(jī)通過被支撐小車?yán)瓌?dòng)的方式，減少了帶式輸送機(jī)的伸縮次數(shù)，提高勞動(dòng)生產(chǎn)率。
刮板轉(zhuǎn)載機(jī)根據(jù)鏈條在溜槽內(nèi)的布置方式的不同可分成單鏈、邊雙鏈和中雙鏈三種形式?？紤]到在本次畢業(yè)設(shè)計(jì)中所設(shè)計(jì)的刮板轉(zhuǎn)載機(jī)的運(yùn)輸功率比較大并結(jié)合所查閱的764刮板轉(zhuǎn)載機(jī)配套設(shè)備，故選用中雙鏈刮板轉(zhuǎn)載機(jī)進(jìn)行設(shè)計(jì)。它的結(jié)構(gòu)比較精簡(jiǎn)使其受力均勻，又因?yàn)樗哪ゲ磷枇π」势溥\(yùn)行十分平穩(wěn)，中部槽的利用率以及彎曲性能都將比之下十分良好，不容易在輸送機(jī)上出現(xiàn)堵塞的情況。缺點(diǎn)是能量消耗大。中雙鏈刮板轉(zhuǎn)載機(jī)一般用于在緩傾斜煤層、中厚煤層以及長(zhǎng)壁式回采工作面輸送物料。作為高產(chǎn)、高效工作面上極為理想的綜采輸送設(shè)備，它有著輸送量大、適用性強(qiáng)、強(qiáng)度高、壽命長(zhǎng)等特點(diǎn)，它和滾筒采煤機(jī)、液壓支架、破碎機(jī)、工作面運(yùn)輸巷可伸縮帶式輸送機(jī)及電控裝置相配套，實(shí)現(xiàn)綜合機(jī)械化采煤。
刮板轉(zhuǎn)載機(jī)常用的傳動(dòng)方式有以下幾種:
（1）輸入輸出軸垂直布置三級(jí)圓錐圓柱齒輪減速器，該減速器的第一級(jí)傳動(dòng)齒輪為圓弧錐齒輪；其余二級(jí)傳動(dòng)齒輪多為直齒圓柱齒輪。該減速器與轉(zhuǎn)載機(jī)機(jī)身平行，占用空間較小，被廣泛的應(yīng)用在各種刮板轉(zhuǎn)載機(jī)上。
（2）輸入輸出軸平行布置圓柱齒輪傳動(dòng)減速器，它的各級(jí)齒輪均為圓柱（斜齒或直齒）齒輪，故輸入軸與輸出軸互相平行。該減速器與刮板轉(zhuǎn)載機(jī)機(jī)身垂直，占用空間較大，多用于一些超重型刮板轉(zhuǎn)載機(jī)。
（3）輸入輸出軸垂直布置行星齒輪傳動(dòng)減速器，該減速器第一級(jí)傳動(dòng)齒輪為圓弧錐齒輪，第二級(jí)傳動(dòng)齒輪為斜齒圓柱齒輪，第三級(jí)傳動(dòng)齒輪為行星齒輪。
（4）輸入輸出軸平行布置行星齒輪傳動(dòng)減速器，該減速器第一、二級(jí)傳動(dòng)齒輪均為行星齒輪。
由以上敘述可以看出,本次設(shè)計(jì)的傳動(dòng)減速器應(yīng)當(dāng)采用的輸入輸出軸垂直布置的三級(jí)圓錐圓柱齒輪減速器。
刮板轉(zhuǎn)載機(jī)的結(jié)構(gòu)如圖所示：
圖1-2 刮板轉(zhuǎn)載機(jī)
SZZ764/160型刮板傳動(dòng)轉(zhuǎn)載物料輸送機(jī)通過一個(gè)橫梁和推移式小車搭接到一個(gè)可以自由伸縮的膠帶傳動(dòng)輸送電機(jī)尾部?jī)蓚?cè)的軌道上,并沿著該軌道向右進(jìn)行一個(gè)整體的移動(dòng);而刮板式轉(zhuǎn)載機(jī)的電動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)尾端又和水平裝載路線則沿著巷道的底板方向滑行。
1.2.3 刮板轉(zhuǎn)載機(jī)在國(guó)內(nèi)外發(fā)展概述
目前我國(guó)轉(zhuǎn)載機(jī)的主要性能如下：
表1-1 刮板轉(zhuǎn)載機(jī)性能
長(zhǎng)運(yùn)距
目前一般順槽刮板轉(zhuǎn)載機(jī)長(zhǎng)度不超過75mm，我國(guó)所用到的刮板轉(zhuǎn)載機(jī)平均長(zhǎng)度基本為40m與60m。通過分析可以從設(shè)備投資、運(yùn)營(yíng)成本、掘進(jìn)通風(fēng)、維修遷移等因素綜合考慮，刮板轉(zhuǎn)載機(jī)長(zhǎng)度在60m左右時(shí)，技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)最為合理。
大運(yùn)量
70年代末，順槽刮板轉(zhuǎn)載機(jī)運(yùn)量能力一般小于1000t/h，80年代中期達(dá)2000t/h，80年代末90年代初達(dá)到2500～3500t/h，目前已出現(xiàn)運(yùn)量達(dá)到4000 t/h以上的重型刮板轉(zhuǎn)載機(jī)。相應(yīng)的溜槽寬度從730～764mm增大980～1100mm以上，鏈上1m/s左右提高到1.3～1.4m/s以上，最高鏈速已達(dá)1.78m/s。
大功率
刮板轉(zhuǎn)載機(jī)驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)單臺(tái)功率Nd≤200kW，最大裝機(jī)功率為2×200kW，80年代初期為（2～3）×（250～315）kW。目前實(shí)際運(yùn)行的刮板轉(zhuǎn)載機(jī)單臺(tái)電動(dòng)機(jī)最大功率已達(dá)到或超過700kW，減速器傳動(dòng)比i=1：40。
長(zhǎng)壽命與高可靠性
70年代，順槽刮板轉(zhuǎn)載機(jī)過煤量約為100萬t，80年代初期為200萬噸。目前重型刮板轉(zhuǎn)載機(jī)整機(jī)（大修周期）過煤量已達(dá)到400～600萬t（相當(dāng)于運(yùn)行3～4年）；組件工作壽命，φ30mm以上鏈條為200～300萬t（相當(dāng)于運(yùn)行1～2年），鏈輪為100～150萬t（約運(yùn)行1年左右），減速器設(shè)計(jì)壽命為12500～15000h，接鏈環(huán)的疲勞壽命達(dá)到70000次以上。
目前我國(guó)的轉(zhuǎn)載機(jī)發(fā)展趨勢(shì)又可囊括為如下幾點(diǎn)：
表1-2 刮板轉(zhuǎn)載機(jī)發(fā)展
技術(shù)先進(jìn)性
隨著科學(xué)技術(shù)進(jìn)步以及市場(chǎng)的發(fā)展，輸送機(jī)的國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)將越來越激烈，對(duì)輸送機(jī)的設(shè)計(jì)水平和生產(chǎn)能力要求也越來越嚴(yán)格，關(guān)鍵部件(如刮板鏈、減速器、液力耦合器等設(shè)備)的設(shè)計(jì)或選用，要求與國(guó)際接軌，實(shí)現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)化。
性能可靠性
設(shè)備的可靠性是進(jìn)行高效作業(yè)的根本保證。井下受場(chǎng)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(chǎng)維修的條件，一旦出現(xiàn)故障就會(huì)嚴(yán)重影響安全生產(chǎn)。因此，輸送機(jī)各部分的結(jié)構(gòu)型式、傳動(dòng)方式、使用材料等，不僅要求設(shè)計(jì)合理，還要建立在實(shí)踐驗(yàn)證的基礎(chǔ)上。
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(jī)的設(shè)計(jì)、制造、使用過程中。目前國(guó)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(huì)引起人員傷亡和財(cái)產(chǎn)損失。因此，輸送機(jī)各部件的防護(hù)裝置應(yīng)設(shè)計(jì)合理、安裝完備，在易發(fā)生事故的部位尤其要加強(qiáng)防護(hù)．防止因斷鏈、飛濺、高溫等引發(fā)人員傷亡事故。
機(jī)電液一體化趨勢(shì)明顯
隨著實(shí)用型新技術(shù)的發(fā)展，大功率輸送機(jī)控制系統(tǒng)與保護(hù)裝置的機(jī)電液一體化趨勢(shì)越來越明顯。主要表現(xiàn)為：機(jī)頭部與機(jī)尾部功率分配、順序啟動(dòng)，電機(jī)保護(hù)除過流保護(hù)、過熱保護(hù)外．增加過壓保護(hù)，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(cè)和故障診斷等。雖然還有部分技術(shù)的實(shí)現(xiàn)與應(yīng)用尚需時(shí)日，但輸送機(jī)機(jī)電液一體化的發(fā)展趨勢(shì)不會(huì)變。隨著當(dāng)今世界綜采技術(shù)的發(fā)展和設(shè)計(jì)思路的不斷創(chuàng)新、高產(chǎn)高效工作面的相繼投產(chǎn)，大功率刮板轉(zhuǎn)載機(jī)的研制與開發(fā)已勢(shì)在必行，要加強(qiáng)計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)、模擬工況、仿真等技術(shù)的應(yīng)用。對(duì)此，應(yīng)該抓緊機(jī)遇．一方面提高現(xiàn)有機(jī)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(guó)產(chǎn)大功率刮板轉(zhuǎn)載機(jī)．盡快投入市場(chǎng)，提高與國(guó)外同類產(chǎn)品的競(jìng)爭(zhēng)力，以適應(yīng)我國(guó)煤炭工業(yè)迅猛發(fā)展的需要。
2 SZZ764/160刮板轉(zhuǎn)載輸送機(jī)總體設(shè)計(jì)
2.1 型號(hào)組成以及其代表意義
S Z Z – 764 / 160
電動(dòng)機(jī)功率（kW）
中部槽寬度（mm）
中雙鏈
轉(zhuǎn)載
輸送機(jī)
2.2 使用環(huán)境條件
1. 存放瓦斯、煤灰等氣體的環(huán)境；
2. 空氣濕度小于90%（在25℃），環(huán)境溫度20℃~40℃
2.3 該刮板轉(zhuǎn)載輸送機(jī)的產(chǎn)品特點(diǎn)以及工作原理
中雙鏈刮板轉(zhuǎn)載機(jī)主要適用于井下回采工作面中的順槽之中,在可伸縮性皮帶機(jī)與工作面刮板物料輸送機(jī)之間也起到了一種轉(zhuǎn)運(yùn)貨載的作用,該類型刮板轉(zhuǎn)載機(jī)的傳動(dòng)系統(tǒng)主要是由礦用電動(dòng)機(jī)輸出的動(dòng)力直接通過液力耦合器與三級(jí)圓錐圓柱齒輪減速器傳遞至鏈輪,再通過鏈輪直接傳遞到一條全開關(guān)或封閉式的刮板鏈,使得刮板鏈按照各個(gè)工作階段所需的位置和方向進(jìn)行運(yùn)轉(zhuǎn)以此方式來完成輸送煤炭。
2.4 該刮板轉(zhuǎn)載輸送機(jī)主要用途及適用范圍
本類轉(zhuǎn)載器一般應(yīng)用于機(jī)械化開發(fā)和采煤作業(yè)面中,用于實(shí)現(xiàn)高產(chǎn)、低效率的轉(zhuǎn)載運(yùn)輸煤炭。和SGZ730 可彎曲刮板輸送機(jī)、 PLM1000 型破碎機(jī)和 DSJ1000 型皮帶機(jī)配套。
2.5 刮板轉(zhuǎn)載機(jī)與各輸送機(jī)的配套要求
2.5.1 刮板轉(zhuǎn)載機(jī)與輸送機(jī)的配套要求
刮板式轉(zhuǎn)載機(jī)在輸送物料時(shí)的能力比一般工作表面上的輸送能力更強(qiáng);
刮板式轉(zhuǎn)載機(jī)在槽寬和槽高上需要充分考慮到輸送電動(dòng)機(jī)的運(yùn)行能力;
刮板式轉(zhuǎn)載器的刮板鏈要比輸送機(jī)的工作面刮板鏈要快。
2.5.2 刮板轉(zhuǎn)載機(jī)與破碎機(jī)的配套要求
破碎機(jī)的傳遞通過量要求大于相當(dāng)于轉(zhuǎn)載機(jī)的運(yùn)動(dòng)和輸送量;
刮板轉(zhuǎn)載機(jī)和破碎器的接口處應(yīng)保證平滑,尤其特別是中板要盡量避免較大的高度起伏,時(shí)刻保證平直；
2.5.3 刮板轉(zhuǎn)載機(jī)與自移皮帶機(jī)機(jī)尾的配套要求
刮合鋼板式皮帶轉(zhuǎn)載機(jī)的起重運(yùn)輸能力相當(dāng)大但要比皮帶式重型皮帶輸送機(jī)的重載運(yùn)輸能力小;
刮板式轉(zhuǎn)載機(jī)在刮板上的鏈路速度遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于皮帶機(jī)的帶速。
2.6 在該設(shè)計(jì)說明書中的主要工作
根據(jù)任務(wù)書確定已知參數(shù)如下：
運(yùn)輸能力（t/h）：900
設(shè)計(jì)長(zhǎng)度（m）：40
爬坡角度：10°
刮板鏈速（m/s）：1.46
刮板鏈條規(guī)格：2-Ф30×108-C
刮板鏈的破斷負(fù)荷（kN）：1130
傳動(dòng)方式：?jiǎn)嗡匐妱?dòng)機(jī)+液力耦合器+減速器
移動(dòng)方式：拉移裝置
本次設(shè)計(jì)的主要工作為：針對(duì)SZZ764/160刮板轉(zhuǎn)載輸送機(jī)，充分考慮它與SGZ730可彎曲刮板輸送機(jī)、DY1000皮帶自移機(jī)尾以及破碎機(jī)的搭接關(guān)系，再根據(jù)刮板轉(zhuǎn)載機(jī)的結(jié)構(gòu)與特點(diǎn)，分析其結(jié)構(gòu)要素、組成以及工作特性，擬定刮板轉(zhuǎn)載輸送機(jī)的結(jié)構(gòu)形式和傳動(dòng)方案，確定總體設(shè)計(jì)方案，設(shè)計(jì)其總體結(jié)構(gòu)。最后就轉(zhuǎn)載機(jī)的安裝潤(rùn)滑和故障診斷等方面提出了維護(hù)保養(yǎng)措施。
2.7 SZZ764/160刮板轉(zhuǎn)載機(jī)主要部件結(jié)構(gòu)、特點(diǎn)以及作用
2.7.1 機(jī)頭部
隨著綜采工作面生產(chǎn)能力的迅速增強(qiáng),刮板轉(zhuǎn)載機(jī)端卸料裝置的安全性和可靠性問題日益嚴(yán)重,國(guó)內(nèi)外各種大運(yùn)量的刮板轉(zhuǎn)載機(jī)都是使用交叉式雙向卸料裝置,該類轉(zhuǎn)載機(jī)構(gòu)歷經(jīng)幾代發(fā)展和改進(jìn),在其卸料能力、效率和使用壽命上都比較好。與此同時(shí),卸載高程的降低為綜采配套裝置帶來了方便。
圖2-1 機(jī)頭部
2.7.1.1 機(jī)頭架
機(jī)頭架構(gòu)是安裝在機(jī)頭部的主要支撐,應(yīng)有一個(gè)足夠的高強(qiáng)度和剛性,由厚質(zhì)鋼板焊接而成,各種類型的機(jī)頭部構(gòu)件共同特征介紹如下:
(1)鏈輪由自動(dòng)減速器的前端伸出與鏈輪盲軸上的支承相互連接,這種上下鏈輪的自動(dòng)連接安裝形式,便于井下人員進(jìn)行裝卸拆裝;
(2)對(duì)于機(jī)頭架易發(fā)生磨損的部分應(yīng)采取耐磨性保護(hù)措施,例如在機(jī)頭架上加焊一定量的高錳鋼堆焊涂層或者在局部使用耐磨材料時(shí)。
2.7.1.2 鏈輪
七齒鏈輪和漸進(jìn)展開線內(nèi)的滑動(dòng)花鍵和鉆孔滾筒相互嚙合焊接,構(gòu)成了七齒鏈輪的主軸。鏈輪鏈窩是由優(yōu)質(zhì)強(qiáng)度鋁鎂鎂合金鋼經(jīng)過制作和加工鍛造而得制成,齒形結(jié)構(gòu)部件經(jīng)過特殊高溫電解和熱加工工藝制作一體成型,鏈窩和鏈輪齒形部件外殼整體表面都做的是經(jīng)過高溫淬火后的加熱處理。滾筒上的內(nèi)置火花鍵按鈕是一個(gè)用于與自動(dòng)減速器的兩個(gè)輸出驅(qū)動(dòng)軸直接相連。
圖2-2 鏈輪
2.7.1.3 減速器
我國(guó)目前制造和設(shè)計(jì)的刮板式轉(zhuǎn)載機(jī)的減速器大都是采用平行布置式、三級(jí)傳動(dòng)圓錐形或半徑徑的齒輪式減速器。減速器在齒輪軸端部分的運(yùn)動(dòng)形式位置可以根據(jù)配套車的要求隨時(shí)進(jìn)行自由選擇。輸入輸出中心線按軸端類別分為漸變圓頭矩形平滑花鍵與漸變已開線內(nèi)部外花紋平鍵兩種;根據(jù)輸出中心軸的兩端類別分為漸變矩形四個(gè)花鍵,漸變已開線內(nèi)部四個(gè)花鍵,以及逐點(diǎn)自動(dòng)變形漸開線外部四個(gè)花鍵。
圖2-3 圓錐圓柱齒輪減速器
如圖2-2所示的曲軸是兩對(duì)齒輪減速器,第一對(duì)齒輪傳動(dòng)曲軸齒輪分別為小于圓弧形傳動(dòng)半徑的圓和錐齒輪,第二對(duì)齒輪傳動(dòng)曲軸齒輪分別為曲軸斜齒和小于圓柱形斜軸傳動(dòng)的錐齒輪,第三對(duì)齒輪傳動(dòng)曲軸齒輪分別為曲軸直徑大于圓柱形斜軸傳動(dòng)的錐齒輪。
2.7.1.4 盲軸
盲軸安裝在機(jī)頭架不裝減速器的那一側(cè)，是用來支承鏈輪的組件。盲軸組件是用于與減速器鏈輪聯(lián)接組件所配套的組件，其軸承座安裝在機(jī)頭架側(cè)板的座孔內(nèi)，并用螺栓固定。
2.7.1.5 聯(lián)軸器
電動(dòng)機(jī)和齒輪減速器之間的液力連接主要采用有兩種彈性液力聯(lián)軸器和彈性液力耦合器。用高壓液力耦合器主要必須具備以下幾個(gè)主要方面:使用即可輕松實(shí)現(xiàn)高壓電動(dòng)機(jī)的重重輕載高壓保護(hù)。減緩對(duì)動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)的外力沖擊和產(chǎn)生震動(dòng);多個(gè)動(dòng)力電機(jī)的高速驅(qū)動(dòng)組合可以直接使各個(gè)驅(qū)動(dòng)發(fā)電機(jī)的實(shí)際工作傳動(dòng)負(fù)荷比較均衡;同時(shí)若與各個(gè)電動(dòng)機(jī)的工作性能要求相匹配,則同樣可以大大增加電機(jī)驅(qū)動(dòng)發(fā)電設(shè)備的啟停力矩。
中型和重型刮板轉(zhuǎn)載機(jī)都采用液力耦合器。
根據(jù)高速液力耦合轉(zhuǎn)動(dòng)的力學(xué)原理,液力耦合器在高速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)受力所能作用產(chǎn)生的驅(qū)動(dòng)力矩m系數(shù)可以用如列下式方程來進(jìn)行計(jì)算：
M=λγn2D5
式中， λ——轉(zhuǎn)矩系數(shù)；
γ——工作液體的重度，；
n——泵輪的轉(zhuǎn)速，r/min；
D——泵輪的有效直徑，m 。
2.7.1.6 電動(dòng)機(jī)
YBS系列運(yùn)輸機(jī)用電動(dòng)機(jī)為煤礦井下專用防爆電機(jī)，外殼采用鋼板焊成。電動(dòng)機(jī)的隔爆性能符合Q/NF251-2006《隔爆型電機(jī)通用要求》的規(guī)定，是供在有甲烷或煤塵與空氣形成的爆炸性混合物的礦井中，如驅(qū)動(dòng)帶式運(yùn)輸機(jī)、刮板轉(zhuǎn)載機(jī)及所類似的采掘機(jī)械。該電動(dòng)機(jī)具有高效、節(jié)能、升溫裕度大及壽命長(zhǎng)、性能好、噪聲低、振動(dòng)小、可靠性高等特點(diǎn)。
2.7.2 機(jī)尾部
圖2-4 機(jī)尾部
機(jī)尾是由有驅(qū)動(dòng)器和無驅(qū)動(dòng)器兩種類型組成。有一個(gè)驅(qū)動(dòng)器安裝在機(jī)尾部,它的尾部架不一定需要承擔(dān)卸載高度,所以除了尾部支撐架與機(jī)頭支撐架的尺寸型號(hào)不一樣以外,其余零部件均與機(jī)頭部的零件相同。沒有齒輪驅(qū)動(dòng)器裝置的電動(dòng)機(jī)尾部,在底盤上只有一個(gè)供刮板鏈轉(zhuǎn)移使用的尾部主軸。
2.7.3 機(jī)身部
2.7.3.1 中部槽
中部槽的形式列入標(biāo)準(zhǔn)的有中單鏈、中雙鏈、邊雙鏈型三種。
中部鋼板槽內(nèi)通常承受著大量來自于用燃煤和砂石刮碎鋼板鏈的各種強(qiáng)力機(jī)械摩擦,它們通常是其中可以使用的電量與其他能源消耗最多的一部分。中部排水溝槽的井下能源利用率的壽命,目前主要是以通風(fēng)量為單位來衡量。《刮板轉(zhuǎn)載機(jī)通用技術(shù)條件》種規(guī)定的過煤炭產(chǎn)量系數(shù)列于表2-7-1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
2.7.3.2 刮板鏈
刮板鏈主要由一個(gè)鏈條和一塊刮板所組成,是用于驅(qū)動(dòng)刮板轉(zhuǎn)載機(jī)。刮板鏈在工件上的作用主要是通過向槽內(nèi)刮推物料。
GB/T12718-1991對(duì)于整個(gè)圓環(huán)鏈的每個(gè)脈沖驅(qū)動(dòng)負(fù)載及其使用壽命和彎曲部件纏繞度的相關(guān)數(shù)值均對(duì)此進(jìn)行了詳細(xì)規(guī)定。為了能夠保證圓環(huán)鏈子和整個(gè)鏈輪的正常緊密嚙合,對(duì)于各種圓環(huán)鏈的直徑尺寸和長(zhǎng)度公差等都做出了一套相應(yīng)的質(zhì)量規(guī)定。
圓環(huán)鏈?zhǔn)且赃B環(huán)棒料直徑和鏈節(jié)距的毫米尺寸表示，標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)格有七種：10×40，14×50，18×64，22×86，24×86，26×92，30×108。圓環(huán)鏈按強(qiáng)度劃分為B、C、D三個(gè)等級(jí)
表2-2 機(jī)械性能要求
項(xiàng)目
強(qiáng)度等級(jí)
B
C
D
最小破斷拉力/Nmm-2
630
800
1000
破斷最小伸長(zhǎng)度/ %
12
12
12
試驗(yàn)應(yīng)力/Nmm-2
500
640
800
試驗(yàn)負(fù)荷下最大總伸長(zhǎng)度/ %
1.4
1.6
1.9
試驗(yàn)應(yīng)力與最小破斷應(yīng)力之比/ %
80
80
80
2.7.3.3 緊鏈裝置
對(duì)于容易斷裂的刮板鏈在產(chǎn)品進(jìn)行加工安裝處理過程中,要對(duì)其內(nèi)部進(jìn)行一定的強(qiáng)度預(yù)緊固壓力,使其在較長(zhǎng)運(yùn)動(dòng)時(shí)間內(nèi)能夠始終保持在整體張力強(qiáng)度極限的一定地方從而不會(huì)輕易發(fā)生鏈條松弛又或者是板塊堆積。給刮板鏈?zhǔn)┘訌埦o力的裝置叫緊鏈裝置。
將刮板鏈條的一端直接固定在制動(dòng)機(jī)頭框架上,另一端圍繞著制動(dòng)機(jī)頭的鏈輪,用安裝在機(jī)頭部的一臺(tái)電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng),以便立即登記注冊(cè),使用一種高速制動(dòng)自鎖閉裝置把鏈輪高速地關(guān)閉并自動(dòng)鎖定,防止制動(dòng)機(jī)頭鏈條高速地返回而時(shí)時(shí)松動(dòng);另一種可以進(jìn)行緊鏈操作的辦法和加工方式與目前的一種操作辦法大致相同,只是不同于我們需要進(jìn)行加工的液壓馬達(dá)電動(dòng)機(jī),它可以通過逆向高速旋轉(zhuǎn)來進(jìn)行緊鏈,而用自己特別專設(shè)的液壓馬達(dá)來進(jìn)行緊鏈;第三個(gè)方法就是我們采取了專門為加工而使用的液壓馬達(dá)氣缸自動(dòng)加工所采取的手段。
2.7.3.4 推移裝置
單體電式液壓電動(dòng)推溜器它本身的其實(shí)為一種單體電動(dòng)液壓式的電動(dòng)千斤頂。為了同時(shí)便于保證采煤燃?xì)鈾C(jī)械的正常工作以及表面清潔使用,采取內(nèi)置式回液排氣結(jié)構(gòu),即通過排氣活塞桿和中心部氣管進(jìn)行向內(nèi)回液,沒有任何縫隙外露的臥式回液排氣管。
采煤機(jī)的兩個(gè)單體單缸液壓燃油氣缸裝有推力滑溜器。間隔一定的壓力距離后再重新裝設(shè)一個(gè)壓力推水式滑溜器;該泵的壓力液從原裝設(shè)于一個(gè)水平巷的壓力泵站內(nèi)部通過一個(gè)高低不同壓力的管道排出進(jìn)行壓力循環(huán)。若是直接采用新型外主式電動(dòng)液壓助滑推溜器,用電動(dòng)注液機(jī)直接噴射液體注液,不根據(jù)實(shí)際需要將液壓推滑助溜器上的注液管道進(jìn)行連接一直到固定的注液管路。
2.7.3.5 錨固裝置
錨固裝置是刮板式轉(zhuǎn)載機(jī)在一個(gè)傾角較高的工況下,當(dāng)具有下滑的可能性時(shí),用于機(jī)械固定、防滑，保證轉(zhuǎn)載機(jī)處在安全的環(huán)境中運(yùn)作。它由一個(gè)單體液壓支架和一個(gè)錨固式支撐機(jī)構(gòu)組成,錨固架和機(jī)頭架機(jī)尾架相互連接,使用這種液壓支撐機(jī)構(gòu)的泵站。
3 傳動(dòng)部的設(shè)計(jì)以及計(jì)算
本次項(xiàng)目設(shè)計(jì)的內(nèi)側(cè)自帶式煤炭刮板上風(fēng)轉(zhuǎn)載機(jī)主要設(shè)計(jì)任務(wù)之一的也便是將經(jīng)由運(yùn)輸綜采巷道工作面外側(cè)輸送機(jī)帶來的外側(cè)煤炭刮板轉(zhuǎn)載上風(fēng),作為經(jīng)由內(nèi)帶式煤炭運(yùn)輸綜采巷道內(nèi)側(cè)自帶式外側(cè)煤炭刮板輸送機(jī)與經(jīng)由綜采巷道工作面內(nèi)側(cè)外帶式煤炭刮板轉(zhuǎn)載輸送機(jī)之間相互銜接的重要可可組成組分部件。要求轉(zhuǎn)載機(jī)有著很好的裝卸貨載的能力。在本物料轉(zhuǎn)載機(jī)上也特別配備了一套有力的煤炭顆粒破碎機(jī),控制著物料運(yùn)送中的煤炭粒度,使其物料能夠順暢地在大型皮帶輸送機(jī)上移動(dòng)進(jìn)行煤炭運(yùn)輸。
3.1 結(jié)構(gòu)與傳動(dòng)系統(tǒng)
本次設(shè)計(jì)中的轉(zhuǎn)載機(jī)傳動(dòng)系統(tǒng)圖如下：
1-配套機(jī)頭鏈輪組件 2-設(shè)計(jì)減速器 3-選用液力耦合器 4-選用礦用電動(dòng)機(jī) 5-配套機(jī)尾鏈輪組件
圖3-1 傳動(dòng)系統(tǒng)圖
3.2 主要技術(shù)參數(shù)
該機(jī)的主要技術(shù)參數(shù)如表3-1所示：
表3-1 主要技術(shù)參數(shù)
設(shè)計(jì)長(zhǎng)度
m
40
輸送量
t/h
900
刮板鏈速
m/s
1.46
電動(dòng)機(jī)功率
kW
160
3.3 電動(dòng)機(jī)的選擇
該電機(jī)系統(tǒng)的基本設(shè)計(jì)原理需要使傳動(dòng)機(jī)的局部工作功率額定等級(jí)為160kw,根據(jù)各種類型礦井防爆電機(jī)的具體工作運(yùn)行原理工作環(huán)境條件和現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境變化狀態(tài),所以我們就挑選了一臺(tái)產(chǎn)品型號(hào)為YBS-160A的三相異步防爆電動(dòng)機(jī)。其主要參數(shù)如下：
額定功率：160kW；
額定電壓：1140V；
額定轉(zhuǎn)速：1475r/min；
滿載效率：0.935；
絕緣等級(jí)： H；
滿載功率因數(shù)：0.88；
接線方式：Y；
質(zhì)量： kg；
冷卻方式：外殼水冷
3.4 液力耦合器的選擇
通過查閱764刮板轉(zhuǎn)載機(jī)的配套設(shè)備，我選擇YOXD560液力耦合器，它是礦井中的一種十分常見的動(dòng)力傳動(dòng)裝置，是以液體為介質(zhì)的非剛性聯(lián)軸器。它有著可靠的工作性能，簡(jiǎn)單的總體結(jié)構(gòu)以及較長(zhǎng)的使用壽命。主要由泵輪、渦輪、殼體、聯(lián)結(jié)盤、小蓋與軸套組成。它作為礦用電動(dòng)機(jī)與三級(jí)減速器的中間連接件有著以下優(yōu)點(diǎn)：
1、提高了電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)能力，改善了啟動(dòng)性能，減少了沖擊
2、對(duì)電動(dòng)機(jī)和工作機(jī)械具有過載保護(hù)作用
3、在多機(jī)拖動(dòng)系統(tǒng)中能夠使得電機(jī)負(fù)荷分配均勻
3.5 運(yùn)輸能力計(jì)算
刮板轉(zhuǎn)載機(jī)的計(jì)算過程如下：
Q=3.6qv=3600FVγψ t/h
式中：
q —刮板轉(zhuǎn)載機(jī)上每米長(zhǎng)度上的貨載質(zhì)量 kg/m
v —轉(zhuǎn)載機(jī)刮板鏈的刮板鏈速 m/s
F —轉(zhuǎn)載機(jī)溜槽裝載斷面面積 m2
γ—貨載的散集比重 t/m3（煤一般取0.85~1）
ψ —轉(zhuǎn)載機(jī)溜槽裝滿系數(shù)（一般取0.65~0.9）
V —刮板鏈正常運(yùn)行時(shí)的速度即為煤流的平均速度
在實(shí)際運(yùn)煤工作中,采煤工作面輸送來的煤炭數(shù)量并不總是均勻,當(dāng)輸送到的煤炭數(shù)突然變得更多又或者還存在較大煤塊的情況下,會(huì)大幅度地超出了刮板式轉(zhuǎn)載機(jī)的額定輸送量,尤其是在凹槽和凸形的槽段非常容易發(fā)生擁擠現(xiàn)象而直接導(dǎo)致刮板式轉(zhuǎn)載機(jī)卡死。所以我們?cè)谠O(shè)計(jì)和確定刮板式轉(zhuǎn)載機(jī)過煤斷面的同時(shí),必須考慮到堆煤現(xiàn)象對(duì)于轉(zhuǎn)載機(jī)負(fù)荷的影響,并且保證留有足夠的余地。
圖3-2 貨載斷面示意圖
貨載斷面面積計(jì)算：
F=ab+cctg?21000000
式中：a—刮板轉(zhuǎn)載機(jī)溜槽內(nèi)寬 mm
b—刮板轉(zhuǎn)載機(jī)溜槽內(nèi)高 mm
c—鏟板槽幫內(nèi)側(cè)同電纜槽擋板距離 mm
?—煤的自然安息角 一般取20°~30°
查閱下表
表3-2 轉(zhuǎn)載機(jī)刮板槽相關(guān)數(shù)據(jù)
刮板轉(zhuǎn)載機(jī)機(jī)系列
槽寬（mm）
槽高（mm）
630
602
81
730
690
110
764
724
116
830
780
116
880
800
131
900
900
118
1000
1000
139
煤的自然安息角取25°
則有：
F=ab+cctg?21000000
=724×116+944×944×tg25°÷21000000
=0.291755767m2
代入數(shù)值計(jì)算：
Q=3600FVγψ
=3600×0.29×1.46×0.97×0.96×1
=1419 t/h＞900 t/h
由此可得設(shè)計(jì)滿足要求。
3.6 試算減速器的輸出轉(zhuǎn)速
已知v=1.46ms、R=D02=0.4922=0.246m
w=n輸出轉(zhuǎn)速60×2π、v=v0cosφ=Rw cosφ
式中： R —鏈輪節(jié)圓的半徑；
w —鏈輪旋轉(zhuǎn)的角速度；
φ —相遇點(diǎn)輪齒的圓周速度；
v0 —水平線的夾角；
v —鏈條水平運(yùn)動(dòng)的瞬時(shí)速度。
式中φ的變化范圍為
-a02≤φ≤a02
式中：a0為一個(gè)鏈節(jié)所對(duì)應(yīng)的鏈輪圓心角。
鏈速的變化范圍為：
Rwcosa02≤v≤Rw
由鏈輪的幾何關(guān)系式得：
sina02=l2R
φ=a02=arcsinl2R=arcsin0.0922×0.246=11.23°
式中 l—鏈節(jié)距
w=vRcosφ=1.460.246×cos11.23=6.05 rad/s
故 n輸出轉(zhuǎn)速=60w2π=57.80 r/min
3.7 刮板鏈強(qiáng)度校核
圖3-3 輸送帶計(jì)算示意圖
3.7.1 運(yùn)行阻力的計(jì)算
1、有載分支運(yùn)行阻力Wzh計(jì)算如下：
落地段：
Wzh1=gL1qω+q0ω0=79.04kN
爬坡段：
Wzh=q0ω0+qωLcosβ-q0+qLsinβg=31.86kN
架橋段：
Wzh3=gL2qω+q0ω0=52.69kN
故Wzh=Wzh1+Wzh2+Wzh3=163.59kN
2、空載分支運(yùn)行阻力Wk計(jì)算如下：
落地段：
Wk1=gL1ω0q0=2.67kN
爬坡段：
Wk2=q0gLω0cosβ+sinβ=0.49kN
架橋段：
Wk3=gL2ω0q0=1.78kN
故有Wk=Wk1+Wk2+Wk3=4.94kN
運(yùn)行總阻力計(jì)算：
W0=1.21×Wzh+Wk=183.7kN
對(duì)于各特殊點(diǎn)張力按兩端布置傳動(dòng)裝置分析，確定最小張力點(diǎn)位置
Wk-nAnW0=Wk-12W0
故最小張力點(diǎn)在1處
S1=Smin=4000N
S2=S1+Wk=173066N
S3=S2-W02=9476N
S4=S3+Wzh=8940N
3.7.2 電動(dòng)機(jī)功率校核
配合采煤機(jī)使用的刮板輸送機(jī)
采煤機(jī)下放時(shí)，刮板運(yùn)輸機(jī)空載運(yùn)行（q=0）的電機(jī)最小功率：
Pmin=1.1×2q0Lgω·cosβv1000η=65.1kW
采煤機(jī)工作時(shí)，刮板運(yùn)輸機(jī)滿載運(yùn)行的電機(jī)最大功率，即PMAX=1.2Pd
Pd=0.6Pmax2+PmaxPmin+Pmin2=118.8kW
Pmax=1.2Pd=142.6kW
所選電動(dòng)機(jī)的功率應(yīng)大于或等于Pmax。
Pmax＜160kW
由于選用礦用電動(dòng)機(jī)必須計(jì)算數(shù)值大于礦用電動(dòng)機(jī)理論功率值，故選用160kW的YBS-160A電動(dòng)機(jī)滿足設(shè)計(jì)要求。
3.7.3 刮板鏈強(qiáng)度計(jì)算
Smax=S2=173066N
最小破斷負(fù)荷計(jì)算：
Ta=ncTbka=2×1450×0.95=2755kN
強(qiáng)度系數(shù)計(jì)算：
k=2λSpSmax=9.21＞3.5
可得鏈條強(qiáng)度合格。
3.8 總傳動(dòng)比及傳動(dòng)比分配
3.8.1 總傳動(dòng)比的確定
總傳動(dòng)比i總
i總=147557.80=25.52
3.8.2 傳動(dòng)比的分配
(1)各級(jí)傳動(dòng)的傳動(dòng)比一般都應(yīng)在正常使用值的范圍內(nèi),不應(yīng)該超過正常使用值允許的最高位,以符合它們所傳動(dòng)方式的實(shí)際工作要求,使減速器能夠獲得最低的外形。
(2)各級(jí)傳動(dòng)之間的連接位置應(yīng)該盡量做到大小尺寸相適宜、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要合理；各個(gè)傳動(dòng)部件互相之間不能夠發(fā)生相互的干涉碰撞;所有的傳動(dòng)部件都要相對(duì)簡(jiǎn)單,而且要做到方便安裝與維修。
(3)使各級(jí)傳動(dòng)的承載能力接近相等,即要達(dá)到等強(qiáng)度。
(4)可以使各種高速傳動(dòng)裝置中的巨型齒輪在油中進(jìn)入輸送機(jī)中的速度與大小基本相等,這樣就可以使得潤(rùn)滑更加方便。
初定齒數(shù)及各級(jí)傳動(dòng)比為:
i1=2.2
i2=3.1
i3=3.0
3.9 傳動(dòng)部傳動(dòng)計(jì)算
3.9.1 各軸轉(zhuǎn)速的計(jì)算
從電動(dòng)機(jī)出來，將各軸依次，命名為Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ軸。
Ⅰ軸 n1=1475r/min
Ⅱ軸 n2=n1i1=14752.2=670.45r/min
Ⅲ軸 n3=n2i2=670.453.1=216.27 r/min
Ⅳ軸 n4=n3i3=216.273=72.09 r/min
3.9.2 各軸的功率計(jì)算
電動(dòng)機(jī)的額定功率Pd=160kW，滿載時(shí)效率為93.5%，故電動(dòng)機(jī)的實(shí)際功率為：Pi=160×93.5%=149.6kW
Ⅰ軸 P1=P×η1×η2×η3×η4
=160×0.97×0.97×0.97×0.97=141.647 kW
Ⅱ軸 P2=P1×η2×η3×η4
=141.647×0.97×0.97×0.97=129.277 kW
Ⅲ軸 P3=P2×η2×η3×η4
=129.277×0.97×0.97×0.97=117.988 kW
Ⅳ軸 P4=P3×η2×η3×η4
=117.988×0.97×0.97×0.97=107.684 kW
3.9.3 各軸扭矩計(jì)算
Ⅰ軸 T1=9550P1n1=9550×141.6471475=917.1Nm
Ⅱ軸 T2=9550P2n2=9550×129.277670.45=1841.44 Nm
Ⅲ軸 T3=9550P3n3=9550×117.988216.27=5210.09 Nm
Ⅳ軸 T4=9550P4n4=9550×107.68472.09=14265.25 Nm
綜上總結(jié)為下表：
表3-3 各軸參數(shù)
軸號(hào)
輸出功率
P/kW
轉(zhuǎn)速
n/rmin-1
輸出轉(zhuǎn)矩
T/Nm
傳動(dòng)比
Ⅰ軸
141.647
1475
917.1
2.2
Ⅱ軸
129.277
670.45
1841.44
3.1
Ⅲ軸
117.988
216.27
5210.09
3
Ⅳ軸
107.684
72.09
14265.25
3.9.4 第一級(jí)圓錐齒輪傳動(dòng)的計(jì)算
（一）齒輪材料的選擇
查閱機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)表6-2選出
小齒輪：20CrMnTi 滲碳淬火 硬度 58HRC
大齒輪：40Cr 表面淬火 硬度 55HRC
許用接觸應(yīng)力σH，有公式得：
σH=σHlimZNSHmin
接觸疲勞極限應(yīng)力σH lim1、σH lim2 查手冊(cè)可得：
σH lim1=1350Nmm2 故取 σH lim1=1350Nmm2
σH lim2=700Nmm2 故取 σH lim2=700Nmm2
應(yīng)力循環(huán)次數(shù)N由公式得：
預(yù)設(shè)刮板轉(zhuǎn)載機(jī)每天工作16小時(shí)，每年工作300天，預(yù)期壽命為10年。
N1=60n1jLh=60×1470×1×10×300×16=4.2336×109
N2=N1i1=4.2336×109÷3=1.41112×109
查閱手冊(cè)得出接觸疲勞強(qiáng)度壽命系數(shù)ZN1，ZN2;以及硬化系數(shù)ZW如下：
ZN1=1，ZN2=1，ZW=1
接觸強(qiáng)度安全系數(shù)SH，查表按照一般可靠度
查得SH min=1.0~1.5 故取SH min=1
有σH 1=1350Nmm2，σH 2=700Nmm2
許用彎曲應(yīng)力σF，由公式得：
σF=σF limYNYxSF lim
有σF lim1=1000Nmm2， σF lim2=800Nmm2
彎曲壽命系數(shù)YN，查圖可得：YN1=YN2=1
彎曲強(qiáng)度尺寸系數(shù)Yx，查圖得：Yx=1
安全系數(shù)SF lim，查圖得：SF lim=1.4
則有：
σF1=σF lim1YN1Yx1SF 1=1000×1×11.4=714.29Nmm2
σF2=σF lim2YN2Yx2SF 2=800×1×11.4=571.4Nmm2
（二）按齒面接觸疲勞強(qiáng)度設(shè)計(jì)計(jì)算：
確定齒輪傳動(dòng)精度等級(jí)
按vt=0.013~0.0222n13P1n1=0.013~0.0222×1475×3221.3231475
估取圓周速度為：vt=10.166~17.2ms
查手冊(cè)表6.7、6.8取vt=10ms
故選取公差等級(jí)為7級(jí)
小輪大端分度圓直徑d1，由下式列得：
d1≥1+ψdmu2+132KTψdmu2+1uZEZHσH2
齒寬系數(shù)，查表取 ψdm=0.5
小輪齒數(shù)：Z1=17，（在推薦值16~40中選取）
大輪齒數(shù)：Z2=Z1i1=17×2.2=37.4，取整則Z2=37
齒數(shù)比u：u=Z2Z1=37÷17=2.2
小輪轉(zhuǎn)矩T1:T1=9.55×106×Pn1=1437847Nmm
載荷系數(shù)K：K=KAKVKβ
KA—使用系數(shù) 查閱手冊(cè)表6.3，取KA=1.1
KV—?jiǎng)虞d系數(shù) 推薦1.05~1.4，取KV=1.2
Kβ—齒向載荷分布系數(shù) 推薦1.0~1.2，取Kβ=1.1
故有K=KAKVKβ=1.1×1.2×1.1=1.452
材料彈性系數(shù)ZE，查手冊(cè)表6.4，取ZE=189.8Nmm2
節(jié)點(diǎn)區(qū)域系數(shù)ZH，查手冊(cè)圖6.3，取ZH=2.5
代入數(shù)值計(jì)算：
d1≥1+ψdmu2+132KTψdmu2+1uZEZHσH2
=1+0.52.222+1×32×1.452×14378470.5×2.222+12.22×189.8×2.57002
=194.61mm
齒輪模數(shù) m=d1Z1=194.61÷17=11.45mm
按照手冊(cè)表6.6可將結(jié)果圓整為 m=12mm
小輪大端分度圓直徑 d1=mZ1=12×17=204mm
小輪平均分度圓直徑 dm1=d11+ψdmu2+1=168.6mm
圓周速度 vm=πdm1n160000=13.01ms，與估算值相近。
齒寬 b=ψdmdm1=0.5×168.6=84.3mm
（三）齒根彎曲疲勞強(qiáng)度校核計(jì)算
由公式得：
σF=2KT1bd1mYFaYSaYε1+ψdmu2+12≤σF
當(dāng)量齒數(shù)：
ZV1=Z1cosδ1=17×u2+1u=18.674
ZV2=ZV1u2=18.674×2.22=90.381
齒形系數(shù)YFa，查手冊(cè)表6.5可得：
小齒輪 YFa1=2.83
大齒輪 YFa2=2.15
應(yīng)力修正系數(shù)YSa，查手冊(cè)表6.5可得：
小齒輪 YSa1=1.52
大齒輪 YSa2=1.78
代入數(shù)值計(jì)算：
σF1=2×1.452×143784784.3×204×12×2.83×1.52×1+0.52.22+12
=116.575Nmm2
σF2=2×1.452×143784784.3×204×12×2.15×1.78×1+0.52.22+12
=113.370Nmm2
顯然σF1＜σF1， σF2＜σF2
故齒輪彎曲強(qiáng)度足夠。
（四）齒輪其他主要尺寸的計(jì)算
大輪大端分度圓直徑 d2=mZ2=12×37=444mm
錐距 R：
R=d12+d222=2042+44422=244.31mm
小輪大端頂圓直徑 dα1
dα1=d1+2mcosδ1=204+2×12×0.918=226mm
大輪大端頂圓直徑 dα2
dα2=d2+2mcosδ2=444+2×12×0.411=454mm
（五）圓錐齒輪主要數(shù)據(jù)如下：
表3-4 圓錐齒輪數(shù)據(jù)
齒輪Z1
齒輪Z2
模數(shù)
12
12
齒數(shù)
17
37
壓力角
20°
20°
齒頂高系數(shù)
1
1
頂隙系數(shù)
0.2
0.2
傳動(dòng)比
2.2
2.2
分度圓錐角
24.227°
65.772°
分度圓直徑
204
444
齒頂圓直徑
226
454
錐距
244.31
244.31
齒寬
84.3
84.3
3.9.5 第二級(jí)圓柱齒輪傳動(dòng)的計(jì)算
（一）齒輪材料的選擇
查閱機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)表6-2選出
小齒輪：20CrMnTi 滲碳淬火 硬度 58HRC
大齒輪：40Cr 調(diào)質(zhì) 硬度 241~286HBS
許用接觸應(yīng)力σH，有公式得：
σH=σHlimZNSHmin
接觸疲勞極限應(yīng)力σH lim1、σH lim2 查手冊(cè)可得：
σH lim1=1500Nmm2 故取 σH lim1=1500Nmm2
σH lim2=700Nmm2 故取 σH lim2=700Nmm2
應(yīng)力循環(huán)次數(shù)N由公式得：
N1=60n1jLh=60×490×1×10×300×16=1.4112×109
N2=N1i1=1.4112×109÷3=5.04×108
查閱手冊(cè)得出接觸疲勞強(qiáng)度壽命系數(shù)ZN1，ZN2
ZN1=1，ZN2=1
接觸強(qiáng)度安全系數(shù)SH，查表按照一般可靠度
查得SH min=1.0~1.5 故取SH min=1
有σH 1=1500Nmm2，σH 2=700Nmm2
許用彎曲應(yīng)力σF，由公式得：
σF=σF limYNYxSF lim
有σF lim1=1000Nmm2， σF lim2=600Nmm2
彎曲壽命系數(shù)YN，查圖可得：YN1=YN2=1
彎曲強(qiáng)度尺寸系數(shù)Yx，查圖得：Yx=1
安全系數(shù)SF lim，查圖得：SF lim=1.4
則有：
σF1=σF lim1YN1Yx1SF 1=1000×1×11.4=714.29Nmm2
σF2=σF lim2YN2Yx2SF 2=600×1×11.4=428.57Nmm2
（二）按齒面接觸疲勞強(qiáng)度設(shè)計(jì)計(jì)算：
確定齒輪傳動(dòng)精度等級(jí)
按vt=0.013~0.0222n23P2n2
=0.013~0.0222×668.18×3201.995668.18
估取圓周速度為：vt=5.4561~9.2336ms
查手冊(cè)表6.7、6.8取vt=7ms
故選取公差等級(jí)為7級(jí)
小輪大端分度圓直徑d1，由下式列得：
d1≥32KTψdmu+1uZEZHZεσH2
齒寬系數(shù)，查表取 ψdm=0.8
小輪齒數(shù)：Z1=19，（在推薦值16~40中選?。?
大輪齒數(shù)：Z2=Z1i1=19×3.1=58.9 互質(zhì)取59
齒數(shù)比u
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