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摘 要
刮板輸送機(jī)是礦山運(yùn)輸機(jī)械的重要組成部分。刮板輸送機(jī)的設(shè)計(jì)制造涵蓋了運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換、動(dòng)力傳輸、變速機(jī)構(gòu)、鑄鍛件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)等機(jī)械設(shè)計(jì)與制造工藝內(nèi)容。經(jīng)過分析，選擇刮板輸送機(jī)作為我們的畢業(yè)設(shè)計(jì)選題，能夠比較全面的運(yùn)用所學(xué)習(xí)知識(shí)和技能，綜合應(yīng)用機(jī)械設(shè)計(jì)的分析計(jì)算、結(jié)構(gòu)選擇、繪圖技能和機(jī)械制造基礎(chǔ)知識(shí)，對(duì)我們的所學(xué)知識(shí)進(jìn)行概括總結(jié)，對(duì)我們的綜合應(yīng)用知識(shí)能力進(jìn)行一次強(qiáng)化訓(xùn)練并獲得提升，都是有益的。
本設(shè)計(jì)以煤礦實(shí)際運(yùn)輸條件為依據(jù)，以訓(xùn)練提高綜合設(shè)計(jì)能力為目的，在設(shè)計(jì)中盡可能采用新的設(shè)計(jì)思想和設(shè)計(jì)方法，選擇更加合理的結(jié)構(gòu)和技術(shù)參數(shù)，力爭(zhēng)提高刮板輸送機(jī)質(zhì)量，降低生產(chǎn)成本，在充分吸收學(xué)習(xí)現(xiàn)有的刮板輸送機(jī)設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，參考有關(guān)設(shè)計(jì)資料，查閱《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》等工具書，按照機(jī)械工程設(shè)計(jì)程序、方法和技術(shù)規(guī)范進(jìn)行設(shè)計(jì)。
主設(shè)計(jì)主要研究問題有：礦用刮板輸送機(jī)的型式與性能比較、礦用刮板礦輸送機(jī)的整體選型、減速器的設(shè)計(jì)等，設(shè)計(jì)出具有實(shí)際應(yīng)用要求的產(chǎn)品。通過這次設(shè)計(jì)，鍛煉了自己調(diào)研分析、加工與整理、運(yùn)用工具手冊(cè)的能力，初步掌握了機(jī)械工程設(shè)計(jì)程序、方法和技術(shù)規(guī)范，提高工程設(shè)計(jì)計(jì)算、理論分析、圖表繪制、技術(shù)文件編寫的能力。
關(guān)鍵詞：
刮板輸送機(jī)；礦山運(yùn)輸機(jī)械；減速器設(shè)計(jì)。
ABSTRACT
Scraper conveyor transport Mine is an important component of the machinery. Scraper conveyor covers the design and manufacture of the campaign conversion, power transmission, speed, Zhu Duanjian structural design, and other mechanical design and manufacturing process elements. After analysis, the choice scraper conveyor as part of our graduation project topics, to a more comprehensive study by the application of knowledge and skills, comprehensive application of mechanical design analysis, the structure of choice, mapping skills and basic knowledge of machinery manufacturing, by our A summary of knowledge, to our knowledge of the comprehensive application of an enhanced capability to conduct training and enhanced, are all appropriate.
The mine design is based on the actual conditions of transport to training to increase the overall design capability for the purpose, as far as possible in the design of a new design concept and design, select a more reasonable structure and technical parameters, and strive to improve the quality scraper conveyor , access to "mechanical design manual" and other tools, mechanical engineering design in accordance with the procedures, practices and technical specifications The design.
The main design of the main research questions are: Mine scraper conveyor of the type and properties, mine ore scraper conveyor of the overall selection, the optimization reducer, scraper chain of design, coupled with the hydraulic selection, and so on . Through this design, training their own research analysis, processing and finishing, the ability to use manual tools, the initial grasp of the mechanical engineering design procedures, practices and technical specifications, improve engineering design, the theoretical analysis, mapping, technical papers prepared by the ability .
Keywords：
Scraper conveyer; Optimized design; Mine haulage machinery.
目 錄
第一章 概述 1
1.1刮板輸送機(jī)的簡(jiǎn)介 1
1.2刮板輸送機(jī)的分類 1
1.3目前刮板輸送機(jī)存在的問題 1
1.4刮板輸送機(jī)的改進(jìn)及發(fā)展方向 1
第二章 刮板輸送機(jī)的結(jié)構(gòu)及工作原理 2
2.1機(jī)頭部 2
2.1.1機(jī)頭架 2
2.1.2鏈輪組件 3
2.1.3減速器 3
2.1.4聯(lián)軸器 3
2.2機(jī)尾部 3
2.3溜槽及附件 4
2.3.1中部槽 4
2.3.2擋煤板和鏟煤板 4
2.4刮板鏈 4
2.5緊鏈裝置 4
2.6推移裝置 5
2.7錨固裝置 5
第三章 刮板輸送機(jī)的選型設(shè)計(jì) 5
3.1 運(yùn)輸生產(chǎn)能力計(jì)算 7
第四章 刮板輸送機(jī)機(jī)頭部和機(jī)尾部的設(shè)計(jì) 9
4.1機(jī)頭部和機(jī)尾部結(jié)構(gòu)組成及功能分析 10
4.2 減速器 10
4.3 鏈輪組件的幾何尺寸及齒形計(jì)算 11
4.3.1 圓環(huán)鏈鏈輪的主要技術(shù)要求 12
4.3.2 鏈輪的幾何尺寸及齒形計(jì)算 12
4.4 運(yùn)動(dòng)阻力與牽引力的計(jì)算 15
4.5 電動(dòng)機(jī)功率的計(jì)算與驗(yàn)算 16
4.6刮板鏈強(qiáng)度驗(yàn)算 17
4.7 刮板輸送機(jī)水平彎曲段集合參數(shù)的計(jì)算 18
4.7.1彎曲段曲率半徑R的計(jì)算 18
4.7.2 彎曲段長(zhǎng)度Lw的計(jì)算 19
4.7.3彎曲段對(duì)應(yīng)的中心角α0的計(jì)算 19
4.7.4彎曲段的溜槽數(shù)N的計(jì)算 19
第五章 減速器的設(shè)計(jì) 20
5.1 傳動(dòng)系統(tǒng)的確定 20
5.2 總傳動(dòng)比及傳動(dòng)比分配 20
5.2.1 總傳動(dòng)比 20
5.2.2 傳動(dòng)比分配 20
5.3 傳動(dòng)裝置運(yùn)動(dòng)參數(shù)的計(jì)算 21
5.3.1 各軸轉(zhuǎn)速的計(jì)算 21
5.3.2 各軸功率的計(jì)算 21
5.3.3 各軸扭矩的計(jì)算 22
5.3.4 將以上數(shù)據(jù)列表5-1 23
5.4 齒輪設(shè)計(jì) 23
5.4.1 圓錐齒輪的傳動(dòng)設(shè)計(jì)計(jì)算 23
5.4.2 直齒圓柱齒輪的傳動(dòng)設(shè)計(jì) 28
5.4.3 三級(jí)圓柱齒輪傳動(dòng)設(shè)計(jì) 33
5.5 軸的設(shè)計(jì) 38
5.5.1輸入軸的設(shè)計(jì) 38
5.5.2中間軸的設(shè)計(jì) 44
5.5.3 低速軸的設(shè)計(jì) 50
5.6軸承壽命的校核計(jì)算 51
5.6.1軸1處軸承壽命的校核 51
5.6.2軸2處軸承壽命的校核 54
5.7鍵的強(qiáng)度校核 56
5.7.1軸1上的鍵強(qiáng)度校核 56
5.7.2軸2上的鍵強(qiáng)度校核 56
5.7.3軸3上的鍵強(qiáng)度校核 57
5.8潤(rùn)滑方式、潤(rùn)滑油牌號(hào)及密封裝置的選擇 58
5.9箱體及其附件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 58
5.9.1減速器箱體的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 58
5.9.1減速器附件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 58
總結(jié) 60
致謝 61
參考文獻(xiàn) 62
附錄A 63
附錄B 66
4
第一章 概述
1.1刮板輸送機(jī)的簡(jiǎn)介
目前刮板輸送機(jī)是長(zhǎng)壁采煤工作面唯一的運(yùn)輸設(shè)備。雖然其組成部件和類型多種多樣，但基本構(gòu)成與工作原理相同。主要組成部分有：機(jī)頭部、中間部、機(jī)尾部、附屬裝置及供給移動(dòng)輸送機(jī)使用的推移裝置。
1.2刮板輸送機(jī)的分類
1） 按機(jī)頭卸載方式和結(jié)構(gòu)分為端卸式、側(cè)卸式和90°轉(zhuǎn)彎刮板輸送機(jī)。
2） 按溜槽布置方式和結(jié)構(gòu)分為重疊式和并列式、敞底式與封底式刮板輸送機(jī)。
3） 按刮板鏈的數(shù)目和布置方式分為中單鏈、邊雙鏈和中雙鏈刮板輸送機(jī)。
4） 按單電動(dòng)機(jī)功率大小分為輕型、中型、重型刮板輸送機(jī)。
1.3目前刮板輸送機(jī)存在的問題
國(guó)外幾家著名公司現(xiàn)在生產(chǎn)的重型刮板輸送機(jī)一般都可以整機(jī)無故障過煤600萬t以上，有些可達(dá)1200萬t。而國(guó)產(chǎn)的刮板輸送機(jī)的過煤量是很低的。故提高國(guó)產(chǎn)設(shè)備的可靠度，是刮板輸送機(jī)發(fā)展的主要問題。
刮板鏈的強(qiáng)度問題是國(guó)產(chǎn)刮板輸送機(jī)的大問題。由于磨損、疲勞、自身質(zhì)量差、銹蝕等原因，使新鏈條在使用3個(gè)月后斷鏈?zhǔn)鹿拭黠@增多。國(guó)產(chǎn)的刮板輸送機(jī)的聯(lián)接螺栓可靠性普遍較差，機(jī)頭、機(jī)尾推移部上的聯(lián)接螺栓經(jīng)常出現(xiàn)拉斷現(xiàn)象，造成推移困難;鏟煤板和刮板上的螺栓經(jīng)常出現(xiàn)松動(dòng)、脫落，造成零件丟失，影響鏟煤和運(yùn)煤效果。影響中部槽的壽命和可靠性的主要原因是中板的磨損和聯(lián)接頭強(qiáng)度不足。
1.4刮板輸送機(jī)的改進(jìn)及發(fā)展方向
1）技術(shù)先進(jìn)性。 伴隨科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步和市場(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)能力要求也隨著越來越高 ，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(hù)裝置等 ）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。
2） 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 ，如果出現(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。
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(jī)的制造、設(shè)計(jì)、使用過程中。目前國(guó)家高度重視煤礦的安全生產(chǎn) ，引起煤礦井下事故的除了瓦斯爆炸、透水、冒頂?shù)戎?，設(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、高溫等引起人員的傷亡等事故。
4）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，大功率的輸送機(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。
第二章 刮板輸送機(jī)的結(jié)構(gòu)及工作原理
2.1機(jī)頭部
機(jī)頭部是刮板輸送機(jī)的傳動(dòng)部件，具有傳動(dòng)、卸載、緊鏈、錨固和固定采煤機(jī)牽引鏈等功能。機(jī)頭部由鏈輪、機(jī)頭架、盲軸、減速器、液力耦合器和電動(dòng)機(jī)組成。電動(dòng)機(jī)和減速器外殼均帶有法蘭盤，通過液力耦合器外罩把三者連成一個(gè)剛性的整體，以保證減速器輸入軸、電動(dòng)機(jī)軸和液力耦合器之間的同心度。減速器用螺栓固定在機(jī)頭架上。
2.1.1機(jī)頭架
機(jī)頭架是機(jī)頭部的骨架，應(yīng)該具有足夠的剛度和強(qiáng)度，由厚的鋼板焊接而制成，其共同特點(diǎn)為：兩側(cè)對(duì)稱，可在一側(cè)安裝減速器，用以適應(yīng)左、右工作面需要；鏈輪是由減速器伸出軸和盲軸支撐連接的，這種連接的方式，是為了方便在井下拆裝；前橫梁上固定有拔鏈器和護(hù)軸板，以防止鏈輪在與刮板鏈的分離點(diǎn)處，被齒輪帶動(dòng)卷入鏈輪。
2.1.2鏈輪組件
鏈輪組件是由連接筒和鏈輪組成。鏈輪是傳動(dòng)部件，同樣也是易損件，在運(yùn)轉(zhuǎn)中除了受靜載荷外，還受脈沖和沖擊載荷。
2.1.3減速器
減速器是刮板輸送機(jī)傳遞電機(jī)運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力，使刮板鏈條運(yùn)動(dòng)的關(guān)鍵傳動(dòng)裝置。有圓錐－圓柱齒輪傳動(dòng)、圓錐―行星齒輪傳動(dòng)和行星齒輪傳動(dòng)三種結(jié)構(gòu)型式，根據(jù)輸入軸與頭架的位置，分為平行布置式和垂直布置式兩種型式。近年來，出現(xiàn)了可控軟驅(qū)動(dòng)的多功能傳動(dòng)裝置，改善了刮板輸送機(jī)的啟動(dòng)、過載、功率均衡及緊鏈性能，目前處于試驗(yàn)和試用階段。
2.1.4聯(lián)軸器
聯(lián)軸器位于電機(jī)與減速器之間，是傳遞扭矩的聯(lián)接裝置。有柱銷聯(lián)軸器、彈性聯(lián)軸器和液力偶合器三種類型。近幾年，還成功研制限矩聯(lián)軸器，且得到了迅速推廣和使用。
液力耦合器具有過載保護(hù)的作用。當(dāng)外負(fù)載增加時(shí)，輸出軸的轉(zhuǎn)速下降，泵輪和透平輪的轉(zhuǎn)速差增大。當(dāng)外負(fù)荷繼續(xù)增大時(shí)，工作液將被擠向泵輪輪壁，經(jīng)溢流孔進(jìn)入輔助室。此時(shí)，工作腔內(nèi)液體減少，再加上泵輪和透平輪的轉(zhuǎn)速差繼續(xù)增大，則工作液溫度會(huì)升高。當(dāng)工作液的溫度升至額定值時(shí)，易熔合金塞熔化，液體噴出，電動(dòng)機(jī)帶著泵輪及外殼空轉(zhuǎn)，保護(hù)了電動(dòng)機(jī)。
液力耦合器的主要缺點(diǎn)有兩點(diǎn)：一是較其他聯(lián)軸器的結(jié)構(gòu)復(fù)雜、成本高、效率低、使用與維護(hù)要求高；二是過去多采用油質(zhì)工作液，噴液后容易燒傷人員和發(fā)生火災(zāi)。為避免發(fā)生事故，近些年除了少量早期生產(chǎn)的液力耦合器使用油質(zhì)工作液外，大部分采用難燃工作液和水質(zhì)工作液。
中型和重型的刮板輸送機(jī)都采用液力耦合器。
2.2機(jī)尾部
機(jī)尾部分為無驅(qū)動(dòng)裝置和有驅(qū)動(dòng)裝置兩種。有驅(qū)動(dòng)裝機(jī)尾部，由于機(jī)尾不需卸載高度，除機(jī)尾架比機(jī)頭架短矮外，其他的部件與機(jī)頭部相同。無驅(qū)動(dòng)裝置的機(jī)尾部，尾架上只有供刮板鏈改向用的機(jī)尾軸部件，機(jī)尾軸上的鏈輪也能用滾筒代替。
2.3溜槽及附件
溜槽是刮板輸送機(jī)的主體，用于承載和作為采煤機(jī)的軌道。溜槽有中部槽、調(diào)節(jié)槽、連接槽（或過渡槽）等類型。工作面的刮板輸送機(jī)溜槽靠采空側(cè)安裝擋煤板，以提高裝載力；靠煤壁側(cè)安裝擋煤板，以清掃機(jī)道，便于輸送機(jī)推至煤壁。擋煤板和采煤板屬于附件。
2.3.1中部槽
中部槽由槽幫鋼、中板、端頭、支座焊接而成。中部槽外側(cè)焊有支座，用以固定檔板和產(chǎn)煤板，槽幫兩端焊有高錳鋼制成的凸端頭和凹端頭，在中板上堆焊耐磨合金粉塊。
2.3.2擋煤板和鏟煤板
擋煤板裝在溜槽靠采空區(qū)一側(cè)的槽幫鋼上。擋煤板有三個(gè)作用：一是增加溜槽上的貨載斷面積，提高輸送機(jī)輸送能力；二是防止采煤機(jī)裝煤時(shí)，將煤拋撒到采空區(qū)；三是它上面可以安裝電纜槽和水管等。
為了將刮板輸送機(jī)移到緊靠煤壁和防止輸送機(jī)橫向傾斜，在溜槽靠煤壁側(cè)的槽幫鋼上裝有鏟煤板，以便在推移輸送機(jī)時(shí)先清除機(jī)道上的浮煤。鏟煤板安裝后，上緣應(yīng)該低于槽幫，下緣應(yīng)超出槽底，寬度方向應(yīng)與采煤機(jī)滾筒有一定間隔。鏟煤板刃口應(yīng)該有足夠大的強(qiáng)度。
鏟煤板固定在中部槽支座上，用于推移中部槽時(shí)清理工作面浮煤。
2.4刮板鏈
刮板鏈條由刮板、礦用圓環(huán)鏈(少數(shù)為套筒滾子鏈或可拆模鍛鏈)、接鏈環(huán)及螺栓等組成，它是刮板輸送機(jī)連續(xù)輸送物料的牽引構(gòu)件和承載構(gòu)件。根據(jù)鏈條的數(shù)量和與刮板的相互位置不同，有中雙鏈、中單鏈、邊雙鏈和準(zhǔn)邊雙鏈四種型式。
2.5緊鏈裝置
緊鏈裝置是拉緊鏈條，使鏈條具有一定預(yù)緊力，以便刮板鏈條正常運(yùn)行的裝置，有閘帶式、閘盤式和液壓馬達(dá)式三種形式。
液壓馬達(dá)的緊鏈裝置由液壓馬達(dá)提供動(dòng)力，通過主、輔減速器和鏈輪慢速反向旋轉(zhuǎn)，張緊鏈條。
液壓馬達(dá)緊鏈裝置一般都由液壓傳動(dòng)部分、機(jī)械傳動(dòng)部分、電氣和機(jī)械閉鎖保護(hù)裝置組成。優(yōu)點(diǎn)有:緊鏈可靠、安全，緊鏈力和預(yù)張力數(shù)值準(zhǔn)確，且可通過輔助電機(jī)低速運(yùn)轉(zhuǎn)是重型的刮板輸送機(jī)優(yōu)選的新型緊鏈器。
2.6推移裝置
推移裝置是在采煤工作面內(nèi)把刮板輸送移向煤壁的推移裝置。綜采工作面用液壓支架上自帶推移千斤頂，非綜采工作面用單體液壓推溜器或手動(dòng)液壓推溜器。液壓推移裝置主要由設(shè)在順槽中的泵站和沿工作面布置的油管及液壓千斤頂組成。千斤頂是推動(dòng)刮板輸送機(jī)的，裝在輸送機(jī)靠采空區(qū)一側(cè)，在輸送機(jī)機(jī)頭、機(jī)尾處分別安裝2~3個(gè)，中間溜槽每隔6米布置1個(gè)，每個(gè)千斤頂均由單獨(dú)的操縱閥控制?？刂撇倏v閥的位置，可使用泵站通過油管來送來的高壓油進(jìn)入千斤頂液壓缸的前部或者后部使千斤頂?shù)幕钊斐龌蚩s回，從而推動(dòng)輸送機(jī)向前移動(dòng)。對(duì)于綜采工作面，推動(dòng)刮板輸送機(jī)和移動(dòng)液壓支架是緊密地聯(lián)系在一起的。操縱控制閥也在一起，一般把輸送機(jī)的液壓千斤頂推移裝置包括在液壓支架中。
2.7錨固裝置
錨固裝置由單體液壓支柱及錨固架組成，機(jī)頭架架和機(jī)尾架與錨固架連接。它是刮板輸送機(jī)處于傾角較大時(shí)的工作面工作，有可能下滑時(shí)，用以固定，防止其下滑的裝置。
第三章 刮板輸送機(jī)的選型設(shè)計(jì)
在礦井設(shè)計(jì)時(shí)或在生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)，工作面運(yùn)輸設(shè)備的選擇，基本是根據(jù)刮板輸送機(jī)產(chǎn)品系列及制造廠產(chǎn)品說明書介紹的技術(shù)特征及其適用條件來選擇型號(hào)，并決定其使用臺(tái)數(shù)。但產(chǎn)品說明書中所列鋪設(shè)長(zhǎng)度一般均為水平長(zhǎng)度或一定傾角煤層（如10°傾角）向下運(yùn)煤時(shí)的，實(shí)際上鋪設(shè)長(zhǎng)度和工作面長(zhǎng)度和煤層傾角，煤層厚度等條件各不相同，所以需要驗(yàn)算所選刮板輸送機(jī)運(yùn)輸能力、電動(dòng)機(jī)的功率和刮板鏈的強(qiáng)度，并確定應(yīng)鋪設(shè)幾臺(tái)刮板輸送機(jī)，每臺(tái)刮板輸送機(jī)應(yīng)安裝幾臺(tái)電動(dòng)機(jī)。
根據(jù)原始數(shù)據(jù)：?輸送能力：；?工作長(zhǎng)度；?傾角：
1．炮采工作面選型的要求。
工作面要根據(jù)煤層的厚薄選用輕型的刮板輸送機(jī)。頂板較好的工作面，可選用輕型可彎曲刮板輸送機(jī)，以便整體移設(shè)，縮短回采作面的非生產(chǎn)時(shí)間。頂板較差的工作面，應(yīng)選用中部槽較窄，可分解移設(shè)的刮板輸送機(jī)，以適應(yīng)工作面的頂板管理，確保安全地生產(chǎn)。
2采煤機(jī)械化對(duì)刮板輸送機(jī)的要求
采煤機(jī)械化特別是綜合機(jī)械化，已經(jīng)使刮板輸送機(jī)、采煤機(jī)及液壓支架構(gòu)成了不可分割的整體。無論在結(jié)構(gòu)上或運(yùn)轉(zhuǎn)上都是相互關(guān)聯(lián)又相互制約的。為了實(shí)現(xiàn)機(jī)械化，要求刮板輸送機(jī)不但要完成運(yùn)煤，清理機(jī)道浮煤外，還要作為采煤機(jī)或刨煤機(jī)運(yùn)行的軌道，以及液壓支架向前移動(dòng)的支點(diǎn)。此外，還要求能在輸送機(jī)上設(shè)置存放電纜，水管和通訊系統(tǒng)的裝置；采取使用無鏈牽引采煤機(jī)方法的時(shí)候，刮板輸送機(jī)上還應(yīng)設(shè)有采煤機(jī)行走用的齒條，鏈滾和鏈環(huán)等裝置。
3刮板輸送機(jī)與采煤機(jī)的配合原則。
1）刮板輸送機(jī)的輸送能力必須與采煤機(jī)或刨煤機(jī)自身生產(chǎn)能力相匹配，應(yīng)該輸送機(jī)的能力大于等于采煤機(jī)或刨煤機(jī)的能力。
2）刮板輸送機(jī)的結(jié)構(gòu)形式及附件必須能密切與采煤機(jī)機(jī)構(gòu)相配套，如采煤機(jī)牽引機(jī)構(gòu)，行政及導(dǎo)向機(jī)構(gòu)，底托架及滑靴機(jī)構(gòu)，電纜及水管的移動(dòng)方法，是否要求自開切口，是否往更多采煤以及是否連鎖控制等。
4刮板輸送機(jī)與液壓支架的配合原則
刮板輸送機(jī)中部槽的結(jié)構(gòu)要與支架的架型相互匹配。
中部槽的長(zhǎng)短要與支架寬度相適應(yīng)。
中部槽擋煤板座要與支架推溜千斤頂連接裝置相配套。
根據(jù)這四項(xiàng)基本原則及原始條件，我們選擇了SGZ-880/800型刮板輸送機(jī)。
3.1 運(yùn)輸生產(chǎn)能力的計(jì)算
表3.1 技術(shù)特征
Form3.1 The technical features
項(xiàng) 目
單 位
數(shù) 值
設(shè) 計(jì) 長(zhǎng) 度
m
250
出 廠 長(zhǎng) 度
m
250
輸 送 量
t／h
1500
刮板鏈速度
m／s
1.2
電 動(dòng) 機(jī) 型 號(hào)
--
YBSD-400/200-4/8
額 定 功 率
KW
400×2
額定轉(zhuǎn)速
r／min
740/1480
額定電壓
V
1140
減 速 器 速 比
--
1：21
刮 板 鏈 型 式
--
中 雙 鏈
圓環(huán)鏈規(guī)格
mm
￠34×126-2
刮 板 間 距
mm
1024
刮板鏈間距
mm
160
中 部 槽 規(guī) 格
(長(zhǎng)×寬×高)
(mm)
1500×880×344
緊 鏈 裝 置
--
閘盤緊鏈
卸 載 方 式
--
端卸式
刮板輸送機(jī)是連續(xù)式輸送設(shè)備，其每秒鐘運(yùn)輸能力為Q=qv（公斤/秒）（3-1）
式中v——刮伴鏈運(yùn)行速度（米/秒）
q——輸送機(jī)上單位長(zhǎng)度貨載量（公斤/米）
每小時(shí)輸送能力為Q=3.6qv（噸/小時(shí)）（3-2）
刮板輸送機(jī)在工作時(shí)，貨載沿溜槽連續(xù)均勻分布，被刮板鏈拖帶而沿溜槽移動(dòng)，所以q值與溜槽中貨載斷面積有關(guān)。
Q=1000F（公斤/米）（3-3）
式中F—刮板輸送機(jī)的溜槽中和載斷面積（m）
—貨載的散集容量（噸/m）
（對(duì)于煤炭=0.85—1.0噸/m）
刮板輸送機(jī)裝運(yùn)和載的最大橫截面積與溜槽的結(jié)構(gòu)形式及結(jié)構(gòu)尺寸有關(guān)，還與松散煤的堆及角（安息角）有關(guān)。
貨載的實(shí)際斷面為
（3-4）
F—貨載的最大斷面積（m）。
F—貨載的實(shí)際橫斷面積（m）。
—貨載的裝滿系數(shù)。
一般=0.65~0.9，根據(jù)不同工作條件（如工作面傾角，煤的硬度，塊度和濕度，刮板輸送機(jī)的溜槽及擋煤板的結(jié)構(gòu)形式等）和使用壽命來選取。
煤堆積角（安息角）=30~40
所以q=1000F(公斤/米)
刮板輸送機(jī)的小時(shí)輸送的能力為：
Q=3600Fv（噸/小時(shí)）
根據(jù)實(shí)驗(yàn)考察結(jié)果我們知道，該刮板輸送機(jī)的貨載最大橫向斷面積F=0.45m
根據(jù)工作條件，工作傾角煤的硬度以及塊度和濕度等，我們?nèi)?0.85
貨栽的散集容量去γ=0.9t/m
刮板鏈的運(yùn)行速度為：
刮板輸送機(jī)的小時(shí)輸送能力為Q=3600×0.45×0.85×0.9×1.2=1487噸/小時(shí)
Q=1000噸/小時(shí)選SGZ-880/800型刮板輸送機(jī)
第四章 刮板輸送機(jī)的機(jī)頭部和機(jī)尾部的設(shè)計(jì)
在機(jī)械化的采煤工作面，為了減少或取消工作面兩端人工開缺口，盡量實(shí)現(xiàn)采煤 自開缺口，要求刮板輸送機(jī)的機(jī)頭部、機(jī)尾部隊(duì)的長(zhǎng)度短、高度低。因此，應(yīng)盡量做到：適當(dāng)減少鏈輪齒數(shù)；降低減速比，提高鏈速，以縮小減速器體積；采用多電機(jī)傳動(dòng)。用這些方法來減少傳動(dòng)裝置的結(jié)構(gòu)尺寸。
機(jī)頭部通常機(jī)是刮板輸送的驅(qū)動(dòng)部分，傳動(dòng)型刮板機(jī)的機(jī)尾部也有傳動(dòng)裝置。因此，除機(jī)頭架需要一定的卸載高度，并且比機(jī)尾架略高，略長(zhǎng)一些外，其他精簡(jiǎn)的機(jī)構(gòu)形式你本相同。
根據(jù)采煤工作面的生產(chǎn)工藝和條件，在設(shè)計(jì)機(jī)頭和機(jī)尾部時(shí)，應(yīng)滿足以下這些技術(shù)要求：
1、機(jī)頭，機(jī)尾部的外廓尺寸及結(jié)構(gòu)形式要適合采煤工作面端頭機(jī)械化作業(yè)，即要求長(zhǎng)度短，高度低。
2、機(jī)頭，機(jī)尾架兩側(cè)要保證傳動(dòng)裝置安裝的互換性，以適應(yīng)調(diào)換工作面。
3、考慮井下工作條件，傳動(dòng)裝置部件（減速器，電動(dòng)機(jī)，聯(lián)軸器）必須結(jié)構(gòu)緊湊，體積小，安裝方便。
4、機(jī)頭架要有足夠的卸載高度，一般為600——900 mm.
5、要有緊鏈裝置的固定位置和適合機(jī)頭機(jī)尾部推移，調(diào)長(zhǎng)等要求的結(jié)構(gòu)。
6、所有組成部分的要求標(biāo)準(zhǔn)化，系列化，以便減少品種數(shù)量，增大使用范圍和互換性。同時(shí)，要求個(gè)部件強(qiáng)度，剛度足夠。便于井下拆裝和維護(hù)。
機(jī)頭，機(jī)尾部的長(zhǎng)短高低與運(yùn)行阻力；鏈輪直徑；卸載高度等有關(guān)而鏈輪的幾何尺寸又與鏈輪，減速器傳動(dòng)比等參數(shù)有關(guān)。如果鏈輪直徑較大，減速器外廓尺寸較大，都會(huì)導(dǎo)致機(jī)頭機(jī)尾部的高度和長(zhǎng)度增加。如果鏈輪直徑過小（尺寸過?。?，則會(huì)降低鏈速和鏈條使用壽命。為此在設(shè)計(jì)中，機(jī)頭機(jī)尾部的尺寸必須全面、綜合地考慮，合理的選擇各零部件的參數(shù)，達(dá)到較好的整體效果。
4.1機(jī)頭部、機(jī)尾部結(jié)構(gòu)組成及功能分析
各種類型的刮板輸送機(jī)的組成部件的型式和布置方式不完全相同，但主要結(jié)構(gòu)和基本組成部件是相同的。刮板輸送機(jī)一般是由機(jī)頭部、機(jī)身部和機(jī)尾部三部分組成。
刮板輸送機(jī)組成部件：
1、機(jī)頭部：由機(jī)頭架和安裝其上的鏈輪組件、減速箱、液力耦合器和電動(dòng)機(jī)組成。
2、機(jī)尾部：機(jī)尾架、鏈輪組件、液力耦合器、減速箱、電動(dòng)機(jī)。
3、機(jī)身部：中部槽、刮板鏈、鏟煤板、擋煤板。
SGZ-880/800型刮板輸送機(jī)機(jī)頭部主要由機(jī)頭架，傳動(dòng)裝置、鏈輪組件等部件組成。傳動(dòng)裝置中采用液力耦合器，可使電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)平穩(wěn)，降低啟動(dòng)時(shí)的電流，并對(duì)電動(dòng)機(jī)和輸送機(jī)構(gòu)件起保護(hù)作用。連接罩將電動(dòng)機(jī)和減速器連成一體，便于安裝并使電機(jī)軸與減速器輸入軸對(duì)中；它同時(shí)又擔(dān)任液力耦合器的安全保護(hù)罩的功能，聯(lián)接梁，推移橫梁，推移梁將機(jī)頭連成一體，便于推移并與機(jī)頭錨固裝置相聯(lián)接。撥鏈器使繞過鏈輪的鏈子迅速脫離鏈輪，避免鏈輪繼續(xù)拖卷推積并卡住鏈子，造成斷鏈或打牙等事故。舌板處于機(jī)頭架溜槽卸載端，與刮板鏈之間摩擦力大，磨損快。它以16MN鋼制成，用埋頭螺栓固定于機(jī)頭架上，磨損后便于更換，并且卸下舌板就可以檢修和拆換撥鏈器，而且不必拆卸鏈輪。壓鏈塊安裝在進(jìn)入機(jī)頭的鏈道端部。防止鏈子在改變運(yùn)行角度時(shí)發(fā)生飄鏈，使刮板輸送機(jī)能平穩(wěn)運(yùn)行，與傳動(dòng)鏈輪正常嚙合。
4.2 減速器
減速器是指原動(dòng)機(jī)和工作機(jī)之間獨(dú)立閉式傳動(dòng)裝置，用來降低轉(zhuǎn)速并相應(yīng)地增大轉(zhuǎn)距。此外，在某些場(chǎng)合，也有用作增速的裝置，并稱為增速器。
減速器種類很多，按傳動(dòng)和結(jié)構(gòu)特點(diǎn)來劃分，這類減速器有下述六種：
1）齒輪減速器
主要有圓柱齒輪減速器、圓錐齒輪減速器和圓錐-圓柱齒輪減速器。
2）蝸桿減速器
主要有圓柱蝸桿減速器、環(huán)面蝸桿減速器和錐蝸桿減速器。
3）蝸桿-齒輪減速器及齒輪-蝸桿減速器。
4）行星齒輪減速器
5）擺線針輪減速器
6）諧波齒輪減速器
減速器所有零部件都安裝在球墨鑄鐵的減速箱殼體內(nèi)，上下箱殼為對(duì)稱結(jié)構(gòu)，以適應(yīng)左右工作面和機(jī)關(guān)，機(jī)尾使用。但冷卻水管和泵組必須根據(jù)其工作位置事先安裝好。上下箱體間用螺栓連接。箱體側(cè)幫上有兩個(gè)孔，用方頭螺栓將減速器固定到機(jī)頭架側(cè)板上。減速器靠輸入軸一端箱體上有法蘭盤，用螺栓連接液力連軸器的連接罩。連接罩另一端用螺栓連接電動(dòng)機(jī)，使整個(gè)傳動(dòng)裝置懸掛在機(jī)頭上。
減速器的軸端形式，按配套需要選用，輸入軸有漸開線花鍵和圓頭平鍵三種。減速器的適用條件為：齒輪圓周速度小于等于10m/s;安裝角度為0~+-25°輸入軸的轉(zhuǎn)速不大于1500r/min;工作環(huán)境溫度為-20°~35°。能用于正反向運(yùn)轉(zhuǎn)，由于傳動(dòng)裝置采用并列式布置，所以必須有一級(jí)錐齒輪傳動(dòng)。有因刮板輸送機(jī)的載荷比較大，故采用圓弧錐齒輪。圓弧錐齒輪具有承載的能力大，傳動(dòng)平穩(wěn)，噪音小的優(yōu)點(diǎn)。適用于重載高速傳動(dòng)，因此作為第一級(jí)傳動(dòng)。第二級(jí)采用圓柱齒輪，第三級(jí)采用圓柱齒輪減速器。
4.3 鏈輪組件的幾何尺寸及齒形計(jì)算
鏈輪組件主要是由鏈輪滾筒組成，它是刮板輸送機(jī)中重要組件。刮板鏈由鏈輪驅(qū)動(dòng)運(yùn)行，鏈輪軸是整個(gè)輸送機(jī)承受扭矩最大的零件。刮板輸送機(jī)的運(yùn)輸能力愈大，鋪設(shè)長(zhǎng)度愈長(zhǎng)，鏈輪傳遞的力矩也愈大。因此，要求鏈輪具有耐磨性能和較高的強(qiáng)度，還應(yīng)具備一定的韌性。能夠承受工作中的脈動(dòng)載荷和附加沖擊載荷。所以，鏈輪選用優(yōu)質(zhì)鋼材料制造，一般，SGZ-880/800型的刮板輸送機(jī)的傳動(dòng)鏈輪用ＺＧ４５Ｍｎ鋼制造。為了使刮板鏈與鏈輪正確嚙合運(yùn)行，減少磨損，延長(zhǎng)使用壽命，要求鏈輪有合理的幾何尺寸和較高加工精度。滾筒使兩個(gè)鏈輪組成一體，它只是傳遞扭矩，不與刮板鏈嚙合摩擦，一般均用ＺＧ４５Ｍｎ鋼制造。
SGZ-880/800型的刮板輸送機(jī)的鏈輪組件的兩端有七個(gè)齒的鏈輪。鏈輪齒面淬火硬度ＨＲＣ４５－５０，鏈輪調(diào)度硬度ＨＢ２５０－２８０.鏈輪內(nèi)圈為花鍵孔，兩端鏈輪分別為盲軸和減速器的輸出軸用花鍵連接。兩個(gè)半滾筒用八個(gè)螺栓連在一起。滾筒兩端扣環(huán)分別扣在連個(gè)鏈輪的環(huán)槽內(nèi)，防止軸向竄動(dòng)，并起密封作用。滾筒通過平鍵與減速器輸出軸及盲軸連接，使鏈輪組件連成一個(gè)整體，滾筒與鏈輪同步旋轉(zhuǎn)。在安裝時(shí)一定保證兩鏈輪各對(duì)應(yīng)輪齒在一樣的相位角上，一保證與刮板鏈正常嚙合運(yùn)行。
4.3.1 圓環(huán)鏈鏈輪的主要技術(shù)要求
１）鏈輪的齒形和幾何尺寸都具有高的嚙合效率。目前刮板輸送機(jī)傳動(dòng)率不斷的增加，鏈速已增加至１ｍ／ｓ以上，鏈環(huán)在受力和磨損后允許鏈環(huán)節(jié)距在一定范圍內(nèi)增大。在以上條件下，要保證鏈輪和鏈條的正常嚙合，鏈輪必須具有能滿足上述要求的齒形和幾何尺寸。
2） 要有較高的使用壽命。鏈輪是刮板輸送機(jī)的易損件之一，它的壽命過短，不但影響輸送機(jī)正常運(yùn)轉(zhuǎn)，而且能影響與別的圓環(huán)鏈的使用壽命。所以在結(jié)構(gòu)和工藝上要保證鏈輪有足夠的硬度、強(qiáng)度、耐磨性和抗擠壓變形強(qiáng)度。
3） 鏈輪的結(jié)構(gòu)要便于安裝與拆卸。
4.3.2 鏈輪的幾何尺寸及齒形計(jì)算
1 鏈輪的幾何尺寸和齒形結(jié)構(gòu)計(jì)算
鏈輪的每一齒距內(nèi)有兩個(gè)鏈環(huán).其中,平臥于齒輪間鏈窩里的稱為平環(huán);松卡在齒寬中間立槽內(nèi)的稱為立環(huán).鏈窩的形狀與鏈環(huán)的外形相適應(yīng),其長(zhǎng)度應(yīng)比鏈環(huán)略長(zhǎng); 立槽的寬度L,也比鏈環(huán)棒料的直徑稍大. 鏈輪的齒廓為兩段圓弧,頂部齒廓圓弧的半徑為R1,根據(jù)齒廓圓弧的半徑為R2.當(dāng)圓環(huán)鏈的規(guī)格D*P和鏈輪齒數(shù)N選定后, 鏈輪的各部分幾何尺寸可計(jì)算如下:
1) 基本參數(shù)
鏈輪齒數(shù)N確定條件,主要是根據(jù)刮板輸送機(jī)鏈速的大小,減速器的傳動(dòng)比的配合和機(jī)頭部的結(jié)構(gòu)而選擇的, 刮板輸送機(jī)的鏈輪齒數(shù)一般為4—12齒.
圓環(huán)鏈的結(jié)構(gòu)如圖示,鏈環(huán)棒料的直徑d\節(jié)距p\寬度a和b\園弧半徑r等基本參數(shù)見表4.1
表4.1 圓環(huán)鏈的本參數(shù)
Form4.1 Basic parameters of ring chain
成品鏈環(huán)直邊直徑d
節(jié)距p
寬度
圓弧半徑r
公稱尺寸
極限偏差
公稱尺寸
極限偏差
最小內(nèi)寬a
最大外寬b
公稱尺寸
極限偏差
10
0.4
40
0.5
12
34
15
+2
0
14
0.4
50
0.5
17
48
22
+2
0
18
0.5
64
0.6
21
60
28
+2
0
22
0.7
86
0.9
26
74
34
+2
0
圓環(huán)鏈輪幾何尺寸和齒形計(jì)算中,一部分參數(shù)是由幾何分析,結(jié)合工作要求而推導(dǎo)出的計(jì)算公式;另一部分是根據(jù)經(jīng)驗(yàn)確定.如表4.2
表4.2 圓環(huán)鏈輪的幾何尺寸和齒形計(jì)算公式表
Form4.2 Circle the geometry size of the chain pulley and calculation formula of tooth profile table
名稱
符號(hào)
計(jì)算公式
鏈輪節(jié)距角
θ
鏈輪節(jié)圓直徑
D
鏈輪園弧半徑外徑
鏈輪立環(huán)槽直徑
鏈輪立環(huán)槽寬度
l
齒跟園弧半徑
R
鏈窩長(zhǎng)度
L
鏈窩平面園弧半徑
R
R的值為扁平連接鏈環(huán)圓弧部分的最大外圓半徑
鏈輪中心至鏈窩底平面的距離
H
短齒厚度
W
鏈窩中心距離
A
齒形園弧半徑
R
立環(huán)槽園弧半徑
R
短齒跟部園弧半徑
R
鏈窩間隙
T
限制W的最大值，保證圓環(huán)鏈在鏈窩中得到足夠的支撐。
4.4 運(yùn)動(dòng)阻力與牽引力的計(jì)算
刮板輸送機(jī)的運(yùn)行阻力按直線段及曲線段分別計(jì)算。
傾斜運(yùn)行的刮板輸送機(jī)的重段直線段，運(yùn)行時(shí)除了要克服煤的阻力和刮板鏈重力引起的阻力外，還需要克服煤和刮板鏈重力引起的下滑力，通常將它們一起計(jì)為總運(yùn)行阻力。
在重段直線段運(yùn)行的阻力位：
(4-4-1)
刮板鏈在空段直線段的運(yùn)行阻力為：
(4-4-2)
式中，、—貨載、刮板鏈在溜槽中的運(yùn)行阻力系數(shù)；
Q—每米長(zhǎng)度的貨載的質(zhì)量， ；
L—輸送機(jī)的鋪設(shè)長(zhǎng)度， ；
—輸送機(jī)的鋪設(shè)傾角 ；
G—重力加速度， ；
--刮板鏈單位長(zhǎng)度的質(zhì)量，。
已知，q=344kg/m；q=；L=；；；；；
將以上數(shù)據(jù)帶入公式
=（3440.7+290.3）2209.8cos10°-（344+292209.8sin10°）
=390104N
=292209.8(0.3cos10°+sin10°）
=
考慮曲線段阻力及彎曲段的附加阻力，則總牽引力為
=1.1（+）
式中，—附加的阻力系數(shù)；
已知，=1.1；；；
將以上數(shù)據(jù)帶入公式（+）
=1.11.1（390104+29329）
=
4.5 電動(dòng)機(jī)功率的計(jì)算與驗(yàn)算
電動(dòng)機(jī)功率的計(jì)算
根據(jù)上述方法算出的刮板輸送機(jī)的運(yùn)行阻力和主動(dòng)鏈輪的牽引力，可以計(jì)算出電動(dòng)機(jī)功率為
(4-5-1)
式中，—刮板輸送機(jī)的總牽引力，；
V-刮板鏈條速度，
—傳動(dòng)裝置的總效率，取
將上述數(shù)據(jù)帶入公式
=
電動(dòng)機(jī)的驗(yàn)算
由于前面選的電動(dòng)機(jī)型號(hào)為YBSD-400/200-4/8，他的額定功率為 4002=800kw761kw
所以所選電動(dòng)機(jī)符合要求。
4.6刮板鏈的強(qiáng)度驗(yàn)算
驗(yàn)算刮板鏈強(qiáng)度，需先算出鏈條最大張力點(diǎn)張力值，此張力值的確定按逐點(diǎn)張力法進(jìn)行計(jì)算。
得到刮板鏈的最大靜張力后，為保證刮板鏈工作中的可靠性，必須以鏈條的工作中所承受的最大張力驗(yàn)算強(qiáng)度。刮板鏈的抗拉強(qiáng)度以安全系數(shù)表示。
對(duì)于雙鏈的刮板輸送機(jī)，應(yīng)滿足
(4-6-1)
式中，K—刮板鏈抗拉強(qiáng)度安全系數(shù)；
—單條刮板鏈子的破斷拉力；
—雙鏈負(fù)荷不均勻系數(shù)，對(duì)于圓環(huán)鏈，取 。
對(duì)于兩端驅(qū)動(dòng)類型刮板輸送機(jī)，其刮板鏈上最小張力點(diǎn)位置，要根據(jù)不同情況進(jìn)行分析，如圖（4-2）所示，當(dāng)重段阻力為正值時(shí)，每一傳動(dòng)裝置主動(dòng)鏈輪的相遇點(diǎn)的張力均大于其他分離點(diǎn)處的張力。因此，最小張力點(diǎn)主動(dòng)輪的分離點(diǎn)3，由“逐點(diǎn)張力法”得
圖（4.2）刮板鏈運(yùn)行阻力計(jì)算示意圖
Picture4.2 Calculation diagram of running resistance of scraper chain
對(duì)于雙鏈刮板輸送機(jī)，取最小張力點(diǎn)張力
取
則
因此
已知 ，；帶入公式
因此，鏈子強(qiáng)度足夠。
4.7 刮板輸送機(jī)水平彎曲段集合參數(shù)的計(jì)算
工作面上的刮板輸送機(jī)，隨著采煤機(jī)的移動(dòng)，需要整體逐段向煤壁推移，使工作面上的刮板輸送機(jī)呈蛇形彎曲狀態(tài)。
4.7.1彎曲段曲率半徑R的計(jì)算
彎曲段曲率半徑：
(4-7-1)
式中 R—彎曲段曲率半徑，m；
—相鄰溜槽間的偏轉(zhuǎn)角度，°；
-每節(jié)溜槽的長(zhǎng)度，m。
則 m
4.7.2 彎曲段長(zhǎng)度的計(jì)算
彎曲段長(zhǎng)度：
(4-7-2)
式中 —彎曲段長(zhǎng)度，；
a-刮板輸送機(jī)一次推移步距，一般a=0.6～0.8m。
已知 ，a=0.7m。
將以上數(shù)據(jù)帶入公式得
m。
實(shí)用中要確保刮板輸送機(jī)的彎曲段長(zhǎng)度不小于Lw=8.93m的計(jì)算值。
4.7.3彎曲段對(duì)應(yīng)的中心角α0的計(jì)算
彎曲段對(duì)應(yīng)的中心角：
(4-7-3)
式中 —彎曲段對(duì)應(yīng)的中心角，一般用弧度表示（rad）。
（rad）
4.7.4彎曲段的溜槽數(shù)N的計(jì)算
彎曲段的溜槽數(shù)N：
(4-7-4)
式中 —彎曲段所需溜槽數(shù)量，輸送機(jī)整體推移時(shí)；
—彎曲段對(duì)應(yīng)的中心角（）。
(4-7-4)
第五章 減速器的設(shè)計(jì)
5.1 傳動(dòng)系統(tǒng)的確定
根據(jù)查閱相關(guān)資料與書籍，借鑒以往刮板輸送機(jī)的傳動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)，初步確定傳動(dòng)系統(tǒng)為：三級(jí)圓錐-圓柱-圓柱齒輪三級(jí)減速器。高速齒為弧齒錐齒輪，中速齒為圓柱齒輪，低速級(jí)為圓柱齒輪。
5.2 總傳動(dòng)比及傳動(dòng)比分配
5.2.1 總傳動(dòng)比
傳動(dòng)比計(jì)算公式如下：
()
式中 P-礦用圓環(huán)鏈節(jié)距，；
Z-鏈輪的齒數(shù)；
n-電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速，；
V-刮板鏈速度，。
所以，總的傳動(dòng)比為
5.2.2 傳動(dòng)比分配
總傳動(dòng)比等于各級(jí)傳動(dòng)比的連乘積，即
為保證減速器尺寸最小，各傳動(dòng)比分配如下：
，，
5.3 傳動(dòng)裝置運(yùn)動(dòng)參數(shù)的計(jì)算
從減速器高速軸開始各軸命名為1軸，2軸，3軸，4軸。
5.3.1 各軸轉(zhuǎn)速的計(jì)算
1軸轉(zhuǎn)速
2軸轉(zhuǎn)速
3軸轉(zhuǎn)速
4軸轉(zhuǎn)速 即 輸出軸的轉(zhuǎn)速。
5.3.2 各軸功率的計(jì)算
1軸功率
=
=
2軸功率
=
=
3軸功率
=
=
4軸功率
=
=
式中 P—電動(dòng)機(jī)功率
—液力耦合器傳動(dòng)效率，=0.96
—軸承的效率，
—圓錐齒輪傳動(dòng)的效率，
—圓柱齒輪傳動(dòng)效率，
5.3.3 各軸扭矩的計(jì)算
1軸扭矩
2軸扭矩
3軸扭矩
4軸扭矩
=
5.3.4 將以上數(shù)據(jù)列表5.1
表5.1 計(jì)算數(shù)據(jù)列表
Form5.1Calculate data list
軸號(hào)
轉(zhuǎn)速n（）
輸出功率P/
輸出扭距T/N﹒m
電動(dòng)機(jī)軸
軸1
軸2
軸3
輸出軸
5.4 齒輪設(shè)計(jì)
5.4.1 圓錐齒輪的傳動(dòng)設(shè)計(jì)計(jì)算
已知 ；；；
1） 選擇齒輪的材料
根據(jù)《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》 選取 小齒輪20CrMnTi 滲碳淬火 HRC=58-62
大齒輪20CrMnTi 滲碳淬火HRC=58-62
許用接觸應(yīng)力 由文獻(xiàn)[2]式6-6得
許用應(yīng)力，查表得
計(jì)算應(yīng)力循環(huán)的次數(shù)：
查文獻(xiàn)[2]圖6-5,得
接觸強(qiáng)度最小安全系數(shù)（）
取
則
許用彎曲應(yīng)力
彎曲疲勞極限，查圖文獻(xiàn)[2]6-7得=
彎曲強(qiáng)度壽命系數(shù)，查文獻(xiàn)[2]圖6-8得
彎曲強(qiáng)度尺寸系數(shù)，查文獻(xiàn)[2]圖6-9得
彎曲最小安全系數(shù)
則
2) 按齒面接觸強(qiáng)度
確定齒輪傳動(dòng)精度等級(jí)→0.022）
估取參考文獻(xiàn)[2]表6-7，表6-8選取
Ⅱ公差組7級(jí)
小齒輪的分度圓直徑
取小齒輪 ，，取88，并初步選定
傳動(dòng)比誤差
齒寬系數(shù)取
載荷系數(shù)取
確定公式中的各計(jì)算數(shù)值
370mm。
則法面模數(shù) （圓整）。
3） 幾何尺寸的計(jì)算
下列計(jì)算中的下標(biāo)，1為小齒輪，2為大齒輪。
分度圓的直徑
分錐角
大端錐距
大端齒距
齒頂高
工作齒高、頂隙系數(shù)、齒頂高系數(shù)得
；；
齒頂間隙
全齒高
齒根高
齒根角
頂錐角
根錐角
齒頂圓直徑
冠頂距
=524.6mm
=192.2mm
4） 強(qiáng)度計(jì)算
?計(jì)算彎曲應(yīng)力
式中 圓周力
N
、、、、與前面相同。
—彎曲計(jì)算用的幾何系數(shù)，按，由文獻(xiàn)得
計(jì)算彎曲應(yīng)力
?校核計(jì)算彎曲應(yīng)力
故兩齒輪的彎曲強(qiáng)度能夠通過。
5.4.2 直齒圓柱齒輪的傳動(dòng)設(shè)計(jì)
已知參數(shù)：原動(dòng)機(jī)為電動(dòng)機(jī)，齒輪傳遞功率，小齒輪轉(zhuǎn)速為，傳動(dòng)比，工作平穩(wěn)，壽命為小時(shí)。
1） 選擇材料熱處理的方式
根據(jù)工作的條件與已知條件知道減速器采用閉式軟齒面直齒圓柱齒輪
計(jì)算說明
查參考文獻(xiàn)《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》得
小齒輪 調(diào)質(zhì)處理
大齒輪 正火
因軟齒面閉式傳動(dòng)常因點(diǎn)蝕而失效，故先按照齒面接觸強(qiáng)度設(shè)計(jì)公式確定傳動(dòng)的尺寸，然后驗(yàn)算齒輪彎曲強(qiáng)度。
許用接觸應(yīng)力
查文獻(xiàn)，得齒輪接觸應(yīng)力=800N/mm，大齒輪的為
=650 N/mm
計(jì)算應(yīng)力循環(huán)次數(shù)：
查文獻(xiàn),得
接觸強(qiáng)度最小安全系數(shù)（）
=
許用彎曲應(yīng)力
彎曲疲勞極限查文獻(xiàn)
彎曲強(qiáng)度壽命系數(shù)，查文獻(xiàn)
彎曲強(qiáng)度尺寸系數(shù)，查文獻(xiàn)
彎曲最小安全系數(shù)=
2) 按齒面接觸強(qiáng)度計(jì)算
確定齒輪傳動(dòng)的精度等級(jí)
估取參考文獻(xiàn)[2]表6-7，表6-8選取
Ⅱ公差組7級(jí)
小齒輪的分度圓直徑
確定公式中的各計(jì)算數(shù)值
因?yàn)辇X輪分布非對(duì)稱，齒寬的系數(shù)查文獻(xiàn)表6.9
取小齒輪，則，=322.75=88，取=88,μ=88/32=2.75
傳動(dòng)比誤差為0
載荷系數(shù)
—使用系數(shù)，查文獻(xiàn)[2]表6.3
—?jiǎng)虞d系數(shù)，推薦值
—齒間載荷分配系數(shù)，推薦值
—齒向載荷分配系數(shù)，推薦值
載荷系數(shù)
由文獻(xiàn)[2]表10-6查得材料的彈性系數(shù)Z=189.8MPa
重合度系數(shù)，推薦值
節(jié)點(diǎn)區(qū)域系數(shù),查圖6.3（β=0，Χ1=Χ2=0）
螺旋角系數(shù)
故
初選
模數(shù)。圓整取
中心距
小齒輪的分度圓直徑
圓周速度
齒寬圓整
大齒輪齒寬
小齒輪齒寬
3） 按齒根彎曲疲勞強(qiáng)度設(shè)計(jì)
由
齒形系數(shù) 由文獻(xiàn)表6-5查得
應(yīng)力修正系數(shù) 由文獻(xiàn)表6-5 查得
重合度
/(2π）
重合度系數(shù)
故
=
4)齒輪其他尺寸計(jì)算
大齒輪的分度圓直徑
根圓直徑
頂圓直徑
5.4.3 三級(jí)圓柱齒輪傳動(dòng)設(shè)計(jì)
已知參數(shù)：齒輪傳遞功率,小齒輪轉(zhuǎn)速,傳動(dòng)比，工作平穩(wěn)，壽命為小時(shí)。
設(shè)計(jì)方法與上一步基本一致。
許用接觸應(yīng)力
查文獻(xiàn)，得齒輪接觸應(yīng)力=800N/mm，大齒輪的為
=
計(jì)算應(yīng)力的循環(huán)次數(shù)：
查文獻(xiàn),得
接觸強(qiáng)度最小的安全系數(shù)（）
650
許用彎曲應(yīng)力
彎曲疲勞極限，查文獻(xiàn)
彎曲強(qiáng)度壽命系數(shù)，查文獻(xiàn)
彎曲強(qiáng)度尺寸系數(shù)，查文獻(xiàn)
彎曲最小安全系數(shù)=
1）按照齒面接觸強(qiáng)度計(jì)算
確定齒輪傳動(dòng)精度等級(jí)
估取參考文獻(xiàn)[2]表6-7，表6-8選取
Ⅱ公差組7級(jí)
小齒輪的分度圓直徑
確定公式中的各計(jì)算數(shù)值
因?yàn)辇X輪分布非對(duì)稱，齒寬系數(shù)查文獻(xiàn)[2]表6.9
取小齒輪，則，=322.86=91.52，取=92,μ=92/32=2.87
載荷系數(shù)
—使用系數(shù)，查文獻(xiàn)[2]表6.3
—?jiǎng)虞d系數(shù)，推薦值
—齒間載荷分配系數(shù)，推薦值
—齒向載荷分配系數(shù)，推薦值
載荷系數(shù)
由文獻(xiàn)[2]表10-6查得材料的彈性影響系數(shù)Z=189.8MPa
重合度系數(shù)，推薦值
節(jié)點(diǎn)區(qū)域系數(shù),查圖6.3（β=0，Χ1=Χ2=0）
螺旋角系數(shù)
故
=
初選
模數(shù)。圓整取
中心距
小齒輪的分度圓直徑
圓周速度
齒寬圓整
大齒輪的齒寬
小齒輪齒寬
2）按齒根彎曲疲勞強(qiáng)度設(shè)計(jì)
由
齒形系數(shù) 由文獻(xiàn)表6-5查得
應(yīng)力修正系數(shù) 由文獻(xiàn)表6-5 查得
重合度
/(2π）
重合度系數(shù)
故
=
3）齒輪其他尺寸計(jì)算
大齒輪的分度圓直徑
根圓直徑
頂圓直徑
5.5 軸的設(shè)計(jì)
5.5.1輸入軸的設(shè)計(jì)
已知現(xiàn)有參數(shù)為：軸傳遞功率，轉(zhuǎn)速，齒輪的中點(diǎn)直徑，壓力角，載荷平穩(wěn)，雙向傳動(dòng)。
1）求作用在齒輪上的力
圓周力F
N
由文獻(xiàn)[3]得，徑向力F
N
由文獻(xiàn)[3]得，軸向F
N
上式中 —小輪的節(jié)錐角，；
—壓力角，；
—螺旋角，
上兩式計(jì)算出的結(jié)果為“+”代表軸向力離開圓錐頂點(diǎn)；“-”代表軸
向力指向圓錐頂點(diǎn)。
2）初步估計(jì)軸的直徑
通常軸的材料選取45號(hào)鋼調(diào)質(zhì)處理
計(jì)算軸的最小直徑加大3%以考慮鍵槽的影響。
查文獻(xiàn)[2]表8.6，取A=100
則 圓整
3) 軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
確定軸的結(jié)構(gòu)方案
右軸承從軸的右端裝入，靠軸套使右軸承左端面得到定位，右端面靠圓螺母固定。左軸承從軸的右端裝入，靠軸套使左軸承右端面得到定位，左端面靠軸肩固定。錐齒輪右端靠軸間定位，左端靠螺釘定位，采用普通平鍵得到周向定位。
確定各軸段長(zhǎng)度和直徑
1根據(jù)最小直徑d圓整。
2為使聯(lián)軸器定位，那么軸肩高度h=c+(2)
mm孔的c取3mm（GB6403.4—86），且符合標(biāo)準(zhǔn)密封內(nèi)徑（JB/2Q4606—86）。取端蓋寬度40mm，端蓋外端面與聯(lián)軸器右端面37mm，則
3為便于加工螺紋及安裝圓螺母，選用120mm，根據(jù)GB/T812-88，圓螺母選用M120X2，寬度為22mm，圓螺母右端留取18mm的余量，則
4為便于拆裝軸承內(nèi)徑，，且符合標(biāo)準(zhǔn)的軸承內(nèi)徑。查（GB/T297—1994）暫選滾動(dòng)軸承