中國礦業(yè)大學2011屆畢業(yè)設計PAGEPAGE641概述刮板輸送機是一種具有撓性牽引機構的連續(xù)運輸機械,是為采煤工作面和采區(qū)巷道運煤的機械.煤礦井下運輸機械工作任務繁重，工作條件惡劣。特別是采掘工作面的運輸機械，要求其主要運動部件和工作機構（牽引機構及承載機構）強度高、剛度大、韌性好、耐磨損、抗腐蝕。刮板輸送機在采煤工作面運煤，目前還沒有更好的機械可代替它。只能從結構上、強度上和制造工藝上不斷研究改進，使它更加完善、耐用。刮板輸送機是一種重要的礦山運輸機械。由于它結構簡單、使用壽命長，運轉可靠性高、節(jié)能高效、輸送距離長、密封性能好且維修方便。這次我們進行刮板輸送機的選型設計，概括起來有以下幾方面：

1.了解了刮板輸送機的發(fā)展概況，生產目的、生產程序及產品供求情況。

2.了解了刮板輸送機的生產方法和技術路線的選擇，工藝條件的確定以及流程的編制原則。

3.了解了刮板輸送機的質量標準、技術規(guī)格、包裝和使用要求。

4.在指導老師的幫助下獨立的進行刮板輸送機的簡單的設計.1.1刮板輸送機的發(fā)展及趨勢1.1.1我國刮板輸送機發(fā)展現(xiàn)狀我國綜采機械化的應用始于20世紀70年代末，經過20多年的發(fā)展，目前我國中、小功率刮板輸送機已具備成型技術，并有成熟的制造能力，完全能夠滿足國內市場的需求。大功率刮板輸送機通過成套引進國外的裝備和技術，成功地進行了國產化研制工作，并相繼推出了一些產品。從總體水平上看，我國刮板輸送機發(fā)展現(xiàn)狀與國外相比還存在一些差距，主要表現(xiàn)在：基礎研究薄弱，缺少強有力的理論支持，計算少，靠經驗取值多，缺乏專門的開發(fā)分析軟件；受基礎工業(yè)水平的制約，國產輸送機制造質量不穩(wěn)定，元部件的可靠性還有待提高；大功率刮板輸送機的關鍵部件仍需進口，有待進一步研發(fā)并國產化；安全性和可靠性的不穩(wěn)定，直接制約了煤礦的生產效率，從而不能從根本上降低使用成本；煤礦管理水平落后，資金不足，礦工不按操作規(guī)程操作等，也間接增加了輸送機發(fā)生故障的機會，從而不能最大限度地發(fā)揮設備的設計能力[1]。在上個世紀90年代后，在新技術革命的帶動下，煤礦開采技術與設備迅速發(fā)展，為適應市場需要，國內煤機制造廠家、煤礦生產企業(yè)和科研院所積極合作，通過借鑒和吸收國外先進的產品結構和工藝手段，應用機電一體化和自動化技術，開發(fā)新材料、新產品，研制、開發(fā)了高生產能力、高性能的工作面刮板輸送機逐漸形成了多系列、多結構類型的刮板輸送機產品。實現(xiàn)了礦井高產高效和集約化生產。20世紀50年代廣泛使用SGD-11、SGB-11型刮板輸送機，因不能橫向彎曲自移，工作面推進后要大拆大卸重新安裝，占用時間長，勞動強度大，再加上強度不足，功率小，即使沿工作面分段放炮，仍不斷發(fā)生超載事故。在逐步換用SGD-20型和SGD-30型刮板輸送機后，工作面的生產能力雖然有所提高，但仍不能彎曲自移，憑人力搬運十分笨重，而且輸送機與煤壁距離較遠，要人力攉煤[8]。到了70年代，隨著采煤機的大量應用，出現(xiàn)了SGW-40、SGW-44型可彎曲刮板輸送機，實現(xiàn)了不解體和不停運分段自移，運輸能力提高到200t/h。80年代以來，工作面運輸設備發(fā)展很快，由于各種新型采煤機的出現(xiàn)，刮板輸送機已大為改觀。因采煤機要在輸送機上行走，不僅要求輸送機強度大，保證采煤機工作穩(wěn)定，且要與采煤機生產能力相匹配，促使刮板輸送機不斷向重型化發(fā)展。代表機型有SGW-150和SGW-250型。隨著大功率采煤機的出現(xiàn)，一些刮板輸送機的功率已達800～900kW，運輸能力達2000～2500t/h，能適應工作面單產300～400萬t/a的生產規(guī)模要求[3]。90年代刮板輸送機的運輸能力以達到3500t/h，槽寬也相應的從730～760mm增大到980～1100mm，鏈速從1m/s左右增大到1.57m/s，刮板輸送機的功率已達1600kW。1.1.2國外刮板輸送機發(fā)展概況自世界上第一臺刮板輸送機誕生以來，經歷了半個多世紀的不斷研究、試驗、改進，刮板輸送機已成為煤礦運輸?shù)闹饕O備。目前世界上生產刮板輸送機的國家主要有德國、美國、英國、澳大利亞、日本等，機型從輕型、中型到重型、超重型，裝機功率已發(fā)展到3×700kW。保護形式有：彈性聯(lián)軸器、限矩型液力耦合器、雙速電機、調速型液力耦合器、軟啟動(CST可控傳動裝置、閥控調速型液力耦合器、交流電機變頻調速技術三種軟啟動裝置)等等[4]。上個世紀90年代后期，國外工作面刮板輸送機裝機功率達到3×700kW或3×855kW，現(xiàn)在已達到3×1250kW，溜槽內寬也由1000mm擴大到1250mm，鏈條直徑Φ48～Φ52，中板厚度50mm以上，運輸能力達到4500t/h以上[1]。目前，國外工作面輸送機的運輸能力最大可達2500t/h，水平運距可超過300m，鏈子直徑達到34mm，而且出現(xiàn)了比同直徑圓環(huán)鏈強度高的橢圓截面刮板鏈和采用新工藝生產的緊湊鏈等新型鏈子。使用電機單臺功率超過400kW，整機功率超過1000kW，減速箱、中部槽等部件采用了新的材料和制造工藝，因而使用壽命大大提高，減速箱整體大修壽命達3年以上，溜槽過煤量可超過200萬噸[5]。英國于1986年安裝了9臺雙中鏈側卸式刮板輸送機，溜槽制造工藝和材料都有一些突破，使用壽命大大提高。為解決液力聯(lián)軸器在過載或輸送機被卡死的情況下噴出高溫油而引起火災、瓦斯爆炸等事故問題，人們也研制成功了防火液力聯(lián)軸器。用水代替液壓油做媒介的新型液力聯(lián)軸器的研究工作亦有所進展。隨著綜合機械化采煤生產能力的不斷提高，刮板輸送機主要的發(fā)展趨勢是：大輸送量。世界上已出現(xiàn)日產12000噸的綜合工作面，刮板輸送機的生產能力已達到每小時2000噸。長輸送距離，為了加長采區(qū)階段開采，刮板輸送機的長度已打300米。大直徑圓環(huán)鏈。為了增加刮板鏈的強度，已制出38*137mm的圓環(huán)鏈，其破斷強度達1820KN。大中部槽，邊雙鏈中部槽高度為268mm，中單鏈和中雙鏈中部槽高度為255mm，槽寬達930~1030mm，中板厚度達30mm，槽間聯(lián)結強度達3000KN。長使用壽命：大運量（600噸/時）。中部槽的過煤量在200萬噸以上，中運量（300——600）噸/時中部槽的過煤量為150萬噸左右，減速器設計壽命10000小時，整機大修壽命3年以上（采用封底）和可更換中板及上鏈道的中部槽.隨著我國煤炭工業(yè)的迅速發(fā)展，煤礦機械化程度也不斷提高。我國緩傾斜煤層工作面較多，刮板輸送機的應用極廣、數(shù)量頗大；又由于我國煤炭資源豐富、分布寬廣，地質條件多變，為適應不同條件，需要多種型號的刮板輸送機。歷年來，我國使用、仿制及自行設計的刮板輸送機，據(jù)不完全統(tǒng)計，品種多達30余種。這些產品均不外乎上述三個發(fā)展階段的類型，如SGB-13型、SGD-20型等刮板輸送機，即屬于第一階段的產品類型；SGW-44型和SGW-80型可彎曲刮板輸送機屬于第二階段的產品類型而SGW-150型和SGW-250型可彎曲刮板輸送機則屬于第三階段的產品類型。1.2刮板輸送機的使用范圍和主要類型刮板輸送機適用于煤層傾角不超過25°的采煤工作面，但對于間作采煤機軌道與機組配合工作的刮板輸送機，適用的煤層角度一般不超過10度。煤層傾角大時，要采用防滑措施。此外，在采煤工作面下順槽和聯(lián)絡眼都可以使用刮板輸送機運送煤炭。目前，采煤工作面多使用可彎曲刮板輸送機，以適應機械化、綜合機械化采煤的需要，與相應的采煤機、金屬支架或自移式液壓支架配套使用。刮板輸送機的電動機功率從7.5KW-1000KW輸送能力從30t/h-3000t/h之間，常用的分類方式有以下幾種：（1）按牽引的條數(shù)和布置方式，可分為單中鏈、邊雙聯(lián)和中雙鏈及三鏈型刮板輸送機。、（２）按溜槽的布置方式，可分為重疊式和并列式溜槽刮板輸送機。（３）按溜槽的結構，可分為開底式和封底式溜槽刮板輸送機。（４）按卸載方式，可分為端卸式和側卸式刮板輸送機。（５）按功率大小，可分為輕型（單電動機額定功率小于或等于４０KW）、中型（大于４０KW,小于等于９０KW）和重型（大于９０KW）刮板輸送機。1.3刮板輸送機的主要特點：刮板輸送機的主要特點：1、優(yōu)點由于它機身低矮，可以彎曲，運輸能力大，結構強度高，能適應采煤工作面較惡劣的工作條件，并可作為采煤機運行軌道，有時還作為移置液壓支架的支點：在推移刮板輸送機時，鏟煤板可自動清掃機道浮煤；擋煤板后面有安全電纜、水管的槽架，并對電纜、水管起保護作用，推移輸送機時，電纜、水管隨著同時移動。所以刮板輸送機現(xiàn)在仍是緩傾斜長臂式采煤工作面唯一的煤炭運輸設備。2、缺點運行阻力大，耗電量高，溜槽磨損嚴重；使用維護不當時易出現(xiàn)掉鏈、漂鏈、卡鏈、甚至斷鏈等事故，影響正常運行。1.4刮板輸送機的工作原理和基本結構組成刮板輸送機是一種有撓性牽引機構的連續(xù)運輸機械。敞開的溜槽，作為煤炭、矸石或物料等的承受件,進入溜槽的物料受到刮板鏈條的牽引作用.當機頭傳動部啟動后，帶動機頭軸上的鏈輪旋轉，鏈條轉動時會帶動固定刮板運動，從而使刮板鏈循環(huán)運行帶動物料沿著溜槽移動，直至到機頭部卸載。刮板鏈繞過鏈輪作無級閉合循環(huán)運行，完成物料的輸送。各種類型的刮板輸送機的組成部件的型式和布置方式不完全相同，但主要結構和基本組成部件是相同的。刮板輸送機一般是由機頭部、；機身部和機尾部三部分組成。（在部件組成內容中加作用與功能的內容簡介）刮板輸送機的組成部件：1、機頭部：由機頭架和安裝其上的鏈輪組件、聯(lián)軸器、減速箱和電動機組成。2、機尾部：機尾架、鏈輪組件、聯(lián)軸器、減速箱、電動機。3、機身部：中部槽、刮板鏈、鏟煤板、擋煤板。4、輔助裝置：主要包括緊鏈裝置、推移裝置、和錨固定裝置。2刮板輸送機的選型設計計算在礦井設計時或在生產現(xiàn)場，工作面運輸設備的選擇，一般是根據(jù)刮板輸送機產品系列及制造廠產品說明書介紹的技術特征及其適用條件來選擇型號，并決定其臺數(shù)。但產品說明書中所列鋪設長度一般均為水平長度或一定傾角煤層（如10°傾角）向下運煤時的，實際上鋪設長度和工作面長度和煤層傾角，煤層厚度等條件各不相同，所以需要驗算所選刮板輸送機的運輸能力、電動機功率和刮板鏈強度，并確定應鋪設幾臺刮板輸送機，每臺刮板輸送機應安裝幾臺電動機。我國刮板輸送機的型號較多，無論是炮采，機采或綜合機械化采煤，都有適應的刮板送機，基本上能滿足各種條件下的使用。刮板輸送機選型得當是刮板輸送機安全使用的第一步。1．炮采工作面選型的要求。炮采工作面要根據(jù)煤層的厚薄選用輕型刮板輸送機。頂板較好的工作面，可選用輕型可彎曲的刮板輸送機，以便整體移設，縮短回采作面的非生產時間。頂板較差的工作面，應選用中部槽較窄，可分解移設的刮板輸送機，以適應工作面的頂板管理，確保安全生產.2采煤機械化對刮板輸送機的要求采煤機械化特別是綜合機械化，已經使刮板輸送機，采煤機，及液壓支架構成了不可分割的整體。無論在結構上或運轉上都是相互關聯(lián)又相互制約的。為實現(xiàn)機械化，要求刮板輸送機除了要完成運煤，清理機道浮煤外，還要作為采煤機或刨煤機運行的軌道，以及液壓支架向前移動的支點。此外，還要求能在輸送機上設置存放電纜，水管和通訊系統(tǒng)的裝置；采用無鏈牽引采煤機時，刮板輸送機上還應設有采煤機行走用的齒條，鏈滾和鏈環(huán)等裝置。3刮板輸送機與采煤機的配合原則。1）刮板輸送機的輸送能力必須與采煤機或刨煤機的生產能力相匹配，應該輸送機的能力等于或大于采煤機或刨煤機的能力。2）刮板輸送機的結構形式及附件必須能密切與采煤機機構相配套，如采煤機的牽引機構，行政及導向機構，底托架及滑靴機構，電纜及水管的移動方法，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刮板輸送機與液壓支架的配合原則刮板輸送機中部槽的結構要與支架的架型相匹配。中部槽的長短要與支架寬度相適應。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)這四項基本原則和實地考察，并綜合老師及工廠師傅的建議，我們選擇了SGW-150C型刮板輸送機的設計計算。2.1設計原始參數(shù)和要求原始參數(shù)是機械設計的依據(jù)，不論是結構形式的選擇，還是理論分析計算，它都起著決定性的作用。對于刮板輸送機的設計，其主要原始參數(shù)如下：1、設計生產率和運輸距離這是刮板輸送機運輸能力和鋪設長度的設計依據(jù)。2、輸送對象的物理性質主要是指物料的動堆積角、松散容量、阻力系數(shù)等。3、工作環(huán)境及生產工藝刮板輸送機的使用場地不同而結構要求不同。在采煤工作面，炮采和機采的工藝不同，其結構也不同。因此必須了解工作環(huán)境、生產工藝、鋪設傾角、運輸方向、和底版等情況。4、與配套設備相關的技術條件工作面和刮板輸送機主要與采煤設備和支護設備配套，而采煤設備有滾筒采煤機、刨煤機等。支護設備有液壓支架等。無論何種設計，都要求技術上，經濟上的合理性是相對性的。而比較的條件就是工作需要，即對所設計的設備的技術要求。刮板輸送機一般是應用在采煤工作面，根據(jù)采煤工作面的基本條件和工藝要求，其結構有如下基本要求：1、左右工作面能通用，能正反方向運行。2、便于井下拆裝、運輸和穩(wěn)定，且操作方便簡單。3、同類型零部件能通用互換。并有足夠的剛度、強度和耐磨性。4、具有適合配套設備工作要求的附屬裝置及相應的結構形式。5、能適合采煤面的生產條件。刮板輸送機主要用于緩傾斜工作面的運煤。有時，也用作采區(qū)順槽及上、下山的運煤設備。在地面生產系統(tǒng)和選煤廠中，固定式的刮板輸送機可用來向各個煤倉配煤。技術特征表見表2.12.2運輸生產能力計算表2.1技術特征項目單位數(shù)值設計長度m100出廠長度m80輸送量t／h80刮板鏈速度m／s0.88電動機型號--JDSB-30額定功率KW30額定轉速r／min1470額定電壓(Y／Δ)V660／1140減速器速比--1：22.24刮板鏈型式--邊雙鏈圓環(huán)鏈規(guī)格mm￠14×50刮板間距mm900刮板鏈間距mm中部槽規(guī)格

(長×寬×高)(mm)1200×420×150緊鏈裝置--磨擦緊鏈卸載方式--端卸式刮板輸送機是連續(xù)式輸送設備，其每秒鐘運輸能力為Q=qv（公斤/秒）（2.1）式中v——刮伴鏈運行速度（米/秒）q——輸送機上單位長度貨載量）（公斤/米）每小時輸送能力為Q=3.6qv（噸/小時）（2.2）刮板輸送機工作時，貨載沿溜槽連續(xù)均勻分布，被刮板鏈拖帶而沿溜槽移動，所以q值與溜槽中貨載斷面積有關。Q=1000F（公斤/米）（2.3）式中F——刮板輸送機溜槽中和載斷面積（m） ——貨載的散集容量（噸/m）（對于煤炭=0.85—1.0噸/m）刮板輸送機裝運和載的最大橫截面積與溜槽的結構形式及結構尺寸有關，還與松散煤的堆及角（安息角）有關。貨載的實際斷面為F=F（2.4）F——貨載的最大斷面積（m）。F——貨載的實際橫斷面積（m）。 ——貨載的裝滿系數(shù)。一般=0.65~0.9，根據(jù)不同的工作條件（如工作面傾角，煤的硬度，塊度和濕度，刮板輸送機溜槽及擋煤板的結構形式等）和使用壽命來選取。煤的堆積角（安息角）=30~40所以q=1000F(公斤/米)刮板輸送機的小時輸送能力為：Q=3600Fv（噸/小時）根據(jù)實驗考察結果我們知道，該刮板輸送機的貨載最大橫斷面積F=0.046m根據(jù)工作條件，工作傾角煤的硬度以及塊度和濕度等，我們取=0.65貨栽的散集容量去r=0.85t/m刮板鏈的運行速度為：v=0.88m/s刮板輸送機的小時輸送能力為Q=噸/小時Q=80噸/小時選 SGB-420型刮板輸送機圖2.12.3最大鋪設長度計算SGB-420型刮板輸送機的最大鋪設長度：（2.5）其中--工作傾角--考慮刮板鏈繞過兩端鏈輪的附加阻力系數(shù)=1.1--考慮輸送機水平彎曲時刮板鏈與溜槽側幫之間的附加阻力系數(shù)=1.1N—電動機功率（） --刮板輸送機刮板鏈的速度 --總傳動效率q--單位長度煤的重力Q--刮板輸送機的額定生產能力--單位長度刮板鏈的重力 --煤與溜槽間的摩擦系數(shù)=0.4-0.5--刮板鏈與溜槽之間的摩擦系數(shù)=0.25-0.4L--刮板輸送機的鋪設長度SGB-420型刮板輸送機的最大鋪設長度：L==121m根據(jù)采煤量以及傳動功率，我們選定使用工作面長度為100m2.4刮板輸送機水平彎曲段幾何參數(shù)的計算工作面刮板輸送機，隨著采煤機的移動，需要整體逐段向煤壁推移，使工作面刮板輸送機呈蛇形彎曲狀態(tài)。如圖4-2所示。圖4-2刮板輸送機水平彎曲段示意圖2.4.1彎曲段曲率半徑R的計算彎曲段曲率半徑R：（4-3）式中R——彎曲段曲率半徑（m）；α'——相鄰溜槽間的偏轉角度（?）；l0——每節(jié)溜槽長度（m）。(m)2.4.2彎曲段長度Lw的計算彎曲段長度Lw：式中Lw——彎曲段長度（m）；a——刮板輸送機一次推移步距（m）。（m）實用中要確保刮板輸送機彎曲段長度不小于Lw=6.04m的計算值。2.4.3彎曲段對應的中心角α0的計算彎曲段對應的中心角：(4-5)式中——彎曲段對應的中心角，一般用弧度表示（rad）。（rad）2.4.4彎曲段的溜槽數(shù)N的計算彎曲段的溜槽數(shù)N：(4-6)式中N——彎曲段所需溜槽數(shù)量，輸送機整體推移時；a0——彎曲段對應的中心角（rad）。2.5刮板輸送機運行阻力的計算2.5.1刮板輸送機每米長度物料質量q的計算刮板輸送機每米長度物料質量q：(kg/m)(4-7)式中Qe——刮板輸送機輸送量(t/h)。（kg/m）2.5.2刮板鏈條每米長度質量q0的計算刮板鏈條每米長度質量，與鏈條直徑、刮板鏈條形式及溜槽寬度等因素有關，其數(shù)值如表4-1所示。表4-1刮板鏈條每米長度質量q0鏈條直徑（mm）溜槽寬度（mm）刮板鏈條每米長度質量（kg/m）邊雙鏈中雙鏈（準邊雙鏈）單中鏈10280——5.214320—13.49.4420—15.211.3520—25.213.21862018.4——63019.2——2263031.435.228.176436.039.033.02673042.351.040.076447.458.643.030730—70.060.0764—72.063.030830—73.666.9880—78.071.034960—90.080.01000—98.082.0由表4-1查得（kg/m）2.5.3刮板輸送機有載分支的基本運行阻力Wzh的計算圖4-3刮板輸送機運行阻力計算圖刮板輸送機有載分支的基本運行阻力Wzh：（N）式中Wzh——刮板輸送機有載分支基本運行阻力（N）；L——刮板輸送機設計長度（m）；g——重力加速度，取g=10m/s2；β——刮板輸送機傾角（?）；q——刮板輸送機每米長度物料的質量（kg）；q0——刮板鏈條每米長度的質量（kg）；ω——物料在溜槽中移動的阻力系數(shù)；ω'——刮板鏈條在有載分支溜槽中移動時的阻力系數(shù)；“±”——根據(jù)刮板鏈條向上運輸時取“+”號；反之取“－”號。2.5.4刮板輸送機無載分支的基本運行阻力WK的計算刮板輸送機無載分支的基本運行阻力WK：（N）式中ω?——刮板鏈條在無載分支溜槽中移動時的阻力系數(shù)；WK——刮板輸送機無載分支基本運行阻力（N）。2.5.5刮板輸送機彎曲時有載分支運行阻力和無載分支運行阻力的計算刮板輸送機彎曲時有載分支運行阻力和無載分支運行阻力：（kN）（kN）式中k1——刮板輸送機彎曲運行時附加阻力系數(shù)。(kN)(kN)2.5.6刮板輸送機運行總阻力W的計算刮板輸送機運行總阻力W：（kN）式中k2——刮板鏈條繞上頭部、尾部鏈輪回轉時的附加阻力系數(shù)。（kN）2.6刮板輸送機鏈條張力和牽引力的計算2.6.1計算各特殊點的張力1.確定給定條件中最小張力點張力Smin如圖5-3比較1點和3點張力S1和S3：又設機頭、機尾所需功率相同，負荷均勻，每個鏈輪克服阻力為總阻力W的一半，即因為所以S1>S3S3=Smin圖4-4鏈條張緊力計算示意圖2.用逐點計算法計算鏈條各點張力，kNkNkNkN2.6.2刮板輸送機兩端鏈輪總牽引力刮板輸送機兩端鏈輪總牽引力F：其中式中F——刮板輸送機兩端鏈輪總牽引力（kN）；F1——頭部鏈輪的牽引力（kN）；F2——尾部鏈輪的牽引力（kN）。（kN）（kN）（kN）2.7鏈條預張力和緊鏈力的計算2.7.1鏈條預張力由定義可知，鏈條預張力引起鏈條的彈性伸長量?Ly應等于鏈條在額定負載下的彈性伸長量?L，即?Ly=?L。由虎克定律和上述張力代入該等式，可得（kN）式中T——鏈條預張力（kN）。（kN）2.7.2鏈條緊鏈力鏈條緊鏈力:（kN）式中T——刮板輸送機鏈條預張力（kN）；WK——緊鏈時底鏈移動阻力（kN）；F'——接鏈時鏈條松弛量（0.5～0.6t）需要的附加牽引力（kN），按下式計（kN）式中E——刮板鏈條的彈性模量，取E=206×109(N/m2)；A0——鏈條橫斷面積（m2）；p——圓環(huán)鏈條鏈環(huán)的節(jié)距；L——刮板輸送機設計長度（m）。（m2）（kN）（kN）2.7.3鏈條安全系數(shù)安全系數(shù)是鏈條破斷拉力與最大張力之比,鏈條安全系數(shù)為n式中n—為鏈條安全系數(shù)一般n>3.5查得Sdn=Sd2.8刮板輸送機電機功率的計算2.8.1刮板輸送機滿載運行時，電機功率P的計算刮板輸送機滿載運行時，電機功率P:（kW）式中k——刮板輸送機電機功率備用系數(shù)；F——刮板輸送機鏈輪總牽引力（kN）；η——刮板輸送機傳動效率。（kW）2.9刮板輸送機牽引機構強度的驗算刮板輸送機牽引鏈強度驗算：式中kmin——刮板輸送機鏈條最小安全系數(shù)，kmin≥2時滿足要求；Ta——刮板輸送機鏈條最小破斷載荷（kN）；Tm——刮板輸送機滿載啟動時鏈條最大拉力（kN）。（kN）式中Tb——刮板輸送機單股鏈條最小破斷力（kN）；nc——刮板輸送機鏈條根數(shù)；ka——刮板輸送機鏈條受力不均勻系數(shù)，中單鏈ka=1。（kN）式中nb——刮板輸送機電機啟動力矩系數(shù)；P——刮板輸送機電機總功率；η'——刮板輸送機啟動時總傳動效率；（kN）（kN）滿足要求3刮板輸送機機頭部和機尾部的設計在機械化采煤工作面，要求刮板輸送機機頭部、機尾部隊的長度短、高度低。因此，應盡量做到：適當減少鏈輪齒數(shù)（刮板輸送機傳動鏈輪一般為七齒或八齒，現(xiàn)出現(xiàn)五齒或六齒的；機尾回轉鏈輪采用四齒或用回轉滾筒）；降低減速比，提高鏈速，以縮小減速器體積；采用多電機傳動。用這些方法來減少傳動裝置結構尺寸。機頭部通常機是刮板輸送的驅動部分，傳動型刮板機的機尾部也有傳動裝置。因此，除機頭架需要一定的卸載高度，并且比機尾架略高，略長一些外，其他精簡的機構形式你本相同。根據(jù)采煤工作面生產工藝和條件，在設計機頭和機尾部時，應滿足以下技術要求：1、機頭，機尾部的外廓尺寸和結構形式要適應采煤工作面端頭機械化作業(yè)，即要求長度短，高度低。2、機頭，機尾架兩側要保證傳動裝置安裝的互換性，以適應調換工作面。3、考慮井下工作條件，傳動裝置部件（減速器，電動機，聯(lián)軸器）必須結構緊湊，體積小，安裝方便。4、機頭架要有足夠的卸載高度，一般為600——700mm.5、要有緊鏈裝置的固定位置和適合機頭機尾部固，推移，調長等要求的結構。6、所有組成部分的要求標準化，系列化，以便減少品種數(shù)量，擴大使用范圍和互換性。同時，要求個部件強度，剛度足夠。便于井下拆裝和維護。機頭，機尾部的長短高低與運行阻力；鏈輪直徑；卸載高度等有關而鏈輪的幾何尺寸又與鏈輪，減速器的傳動比等參數(shù)有關。如果鏈輪直徑較大，減速器外廓尺寸較大，都會導致機頭機尾部的高度和長度增加。如果鏈輪直徑過小（尺寸過?。瑒t會降低鏈速和鏈條的使用壽命。因此在設計中，機頭機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)，達到較好的整體效果。3.1機頭部和機尾部結構組成及功能分析各種類型的刮板輸送機的組成部件的型式和布置方式不完全相同，但主要結構和基本組成部件是相同的。刮板輸送機一般是由機頭部、；機身部和機尾部三部分組成。刮板輸送機的組成部件：1、機頭部：由機頭架和安裝其上的鏈輪組件、聯(lián)軸器、減速箱和電動機組成。2、機尾部：機尾架、鏈輪組件、聯(lián)軸器、減速箱、電動機。3、機身部：中部槽、刮板鏈。鏟煤板、擋煤板。SGB-420型刮板輸送機機頭部主要由機頭架，傳動裝置，鏈輪組件，盲軸，撥鏈器，舌板，壓鏈塊，聯(lián)梁，推移橫梁及推移梁等部件組成。連接罩將電動機與減速器連成一體，便于安裝并使電機軸與減速器輸入軸對中；聯(lián)接梁，推移橫梁，推移梁將機頭連成一體，便于推移并與機頭錨固裝置相聯(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。舌板處于機頭架溜槽卸載端，與刮板鏈之間摩擦力大，磨損快。壓鏈塊安裝在進入機頭的鏈道端部。防止鏈子在改變運行角度時發(fā)生飄鏈，使刮板輸送機平穩(wěn)運行，與傳動鏈輪正常嚙合。3.2減速器減速器是指原動機與工作機之間獨立的閉式傳動裝置，用來降低轉速并相應地增大轉距。此外，在某些場合，也有用作增速的裝置，并稱為增速器。減速器的種類很多，按傳動和結構特點來劃分，這類減速器有下述六種：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。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。蝸桿-齒輪減速器及齒輪-蝸桿減速器。行星齒輪減速器擺線針輪減速器諧波齒輪減速器減速器是刮板輸送機的主要傳動部件之一。根據(jù)電動機的轉速，鏈速和齒輪的合理傳動比，通常采用三級齒輪傳動，箱體采用部分對稱結構，為是刮板輸送機能緊帖煤壁，驅動裝置多為平行布置形式。根據(jù)《刮板輸送機減速器標準》（MT148-88）為適應不同的需要，三級齒輪傳動的減速器有三種裝配形式，一型的第二軸裝有緊鏈機構，第四軸（或第一軸）裝有斷銷過載保護裝置。這種形式用于30KW以下的減速器。二型的第二軸裝有緊鏈機構，過載保護由液力耦合器來實現(xiàn)，單機功率為40~75KW的減速器多采用這種形式。三形適用于單機功率90KW以上的減速器，緊鏈機構裝在第一軸上過載保護由液力耦合器來實現(xiàn)。減速器所有零部件都安裝在球墨鑄鐵的減速箱殼體內，上下箱殼為對稱結構，以適應左右工作面和機關，機尾使用。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。箱體側幫上有兩個孔，用方頭螺栓將減速器固定到機頭架側板上。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機，使整個傳動裝置懸掛在機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：齒輪圓周速度不大于10m/s;安裝角度為0~+-25°輸入軸的轉速不大于1500r/min;工作環(huán)境溫度為-20°~35°。能用于正反向運轉，由于傳動裝置采用并列式布置，所以必須有一級錐齒輪傳動。有因刮板輸送機的載荷比較大，故采用圓弧錐齒輪。圓弧錐齒輪具有承載能力大，傳動平穩(wěn)，噪音小的優(yōu)點。適用于重載高速傳動，因此作為第一級傳動。第二，三級采用斜齒輪或直齒圓柱齒輪，通過更換第二級齒輪，可得到不同的傳動比.3.3鏈輪組件的幾何尺寸及齒形計算鏈輪組件主要是有鏈輪滾筒組成，它是刮板輸送機的重要組件。刮板鏈有鏈輪驅動運行，鏈輪軸是整個輸送機承受扭矩最大的零件。刮板輸送機的運輸能力愈大，鋪設長度愈長，鏈輪傳遞的力矩也愈大。因此，要求鏈輪具有較高的強度。和耐磨性能，還要具有一定的韌性。能夠承受工作中的脈動載荷和附加沖擊載荷。所以，鏈輪選用優(yōu)質鋼材料制造，一般，SGB420型的刮板輸送機鏈輪組內圈為花鍵孔，兩端鏈輪分別為減速器輸出軸和盲軸用花鍵連接。兩個半滾筒用八個螺栓連在一起。滾筒兩端扣環(huán)分別扣在連個鏈輪的環(huán)槽內，防止軸向竄動，并起密封作用。滾筒通過平鍵分別與減速器輸出軸及盲軸連接，使鏈輪組件連成一個整體，滾筒與鏈輪同步旋轉。在安裝時必須保證兩個鏈輪各對應輪齒在相同的相位角上，一保證與刮板鏈正常嚙合運行。鏈輪是刮板輸送機的只要傳動部件之一，它的結構是否合理和質量優(yōu)劣直接影響輸送機的正常工作和鏈條的使用壽命，降低鏈條的沖擊負荷，改善鏈條的受力狀態(tài)，減少鏈環(huán)的磨損。合理的幾何尺寸即使鏈條受力節(jié)距伸長后（在允許的范圍內），也能保持正確的嚙合，并具有高的嚙合傳動效率，減少電動機功率消耗。3.4圓環(huán)鏈鏈輪的主要技術要求１）鏈輪的齒形和幾何尺寸都具有高的嚙合效率。目前，刮板輸送機的傳動率不斷的增加，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)距在一定范圍內增大。在上述條件下，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。鏈輪是刮板輸送機的易損件之一，它的壽命過短，不但影響輸送機的正常運轉，而且能影響與之別和的圓環(huán)鏈的使用壽命。所以，在結構和工藝上要保證鏈輪有足夠的強度、硬度、耐磨性和抗擠壓變形強度。鏈輪的結構要便于安裝與拆卸。3.5鏈輪的幾何尺寸及齒形計算2鏈輪的幾何尺寸和齒形結構計算圓環(huán)鏈鏈輪的齒形結構和尺寸如圖3.2所示,鏈輪的每一齒距內有兩個鏈環(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的稱為立環(huán).鏈窩的形狀與鏈環(huán)的外形想適應,其長度應比鏈環(huán)略長;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算如下:圖3.2圓環(huán)鏈鏈輪的齒形結構基本參數(shù)鏈輪齒數(shù)N確定,主要是根據(jù)刮板輸送機的鏈速的大小,減速器的傳動比的配合和機頭部的結構而選擇的,刮板輸送機的鏈輪齒數(shù)一般為4—12齒.圓環(huán)鏈的結構如圖示,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3.1表3.1圓環(huán)鏈的本參數(shù)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寬a最大外寬b公稱尺寸極限偏差100.4400.5123415+20140.4500.5174822+20180.5640.6216028+20220.7860.9267434+20圓環(huán)鏈輪的幾何尺寸和齒形計算中,一部分參數(shù)是由幾何分析,結合工作要求而推導出的計算公式;另一部分是根據(jù)經驗確定.如圖3.2表3.2圓環(huán)鏈輪的幾何尺寸和齒形計算公式表名稱符號計算公式鏈輪節(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鏈窩長度L鏈窩平面園弧半徑RR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，也能保證開口式連接環(huán)和刮板在鏈窩中有足夠的間隙1節(jié)圓半徑=288.36mm取=288mm2頂圓直徑De=D0+2d=188+2*18=324mm3鏈輪立環(huán)的立槽直徑=210.5mm取=210mm其中對1864的鏈條為14mm4鏈輪立環(huán)的立槽寬度=25mm其中對1864的鏈條為7mm5齒根圓弧半徑=9mm6鏈窩圓弧半徑在連接鏈環(huán)圓弧部分最大外圓半徑對1864的鏈條事R=30mm7鏈輪中心至鏈窩平面的距離=129mm8鏈窩長度=104.8取L=105mm9鏈窩中心距=86.8mm取A=87mm10短齒厚度=60mm11齒形圓弧半徑R=p-1.5d=37mm12立槽圓弧半徑R=0.5d=9mm13短齒根部圓弧半徑=0.5d=9mm3.6機頭架及機尾架機頭架是支承和裝配機頭傳動裝置（電動機、液力聯(lián)軸器、減速器）、鏈輪組件、盲軸以及其他附屬裝置的構件。SGB-420型刮板輸送機的機頭架是一個焊接組件。側板中板底板構成機頭架的主體，均用16Mn鋼制造。傳動裝置固定在機頭架側板上。為增加板的強度和剛度，在卸載端側板上焊有橫墊和立板；不增強機頭架橫身剛度，在底板前端有圓鋼橫梁。為了耐磨，在圓鋼上兩端鏈道處有半圈高錳鋼堆焊接層；在中板前端下方焊著連接兩側板及中板的前梁及加強板。固定架用螺栓固定在前梁上，舌板和撥鏈器安裝在固定架上。耐磨板焊接在中板后部兩側鏈道彎折處，作用相當于上鏈的壓鏈塊，此處與下股回空鏈接觸壓力大，磨損較嚴重。為增強與聯(lián)接溜接頭處的強度及耐磨性能，機頭架后端側板上焊有高錳鋼端頭。為縮短機頭長度，中板傾角較大，鏈道彎折處磨損較嚴重，所以此機頭架在易磨損部位的零件均采用耐磨材料及便于拆換的結構。根據(jù)國外同類輸送機使用經驗，這些零件需要經常檢查更新。機尾架與機頭架的不同點為：1）不需要卸載高度，底板是近似水平的，故機尾架較短，較矮。2）傳動裝置裝配軸線向上翹起,與機尾底板水平線成3°夾角。因為工作面刮板輸送機總是沿煤層底板鋪設，傾斜向下運輸，機尾位置較高，機尾傳動裝置上翹，可抵消輸送機沿工作面傾斜鋪設的一部分影響，使減速器內油面趨于水平，有利于齒輪和軸承的潤滑；3）機尾錨固裝置安裝位置與機頭處不同，故機尾架端部側板上焊有立板和筋板，便安裝橫梁，橫梁與機尾錨固裝置用銷軸聯(lián)接。3.7緊鏈裝置刮板輸送機在安裝或運轉中，當鏈條松弛時，都需進行拉緊，并調整其長度。在調整刮板鏈長度時，必須先張緊整臺刮板輸送機的絕大部分刮板鏈而在松弛段內拆開鏈條，調整長度，在行連接，投入運轉。各種刮板輸送機均利用緊鏈器來張緊刮板鏈。目前，國產可彎曲刮板輸送機的緊鏈器有棘輪緊鏈器和液壓緊鏈器兩種。SGB-420型刮板輸送機使用棘輪緊鏈器。棘輪緊鏈器安裝在減速器第二軸靠采空區(qū)一側的伸出端上，主要有底座、棘輪、插爪、導向桿及扳手等零件組成。緊鏈時先將兩條緊鏈掛鉤的一端分別插在機頭架左右側板的圓孔內，另一端分別插在兩根鏈條的立環(huán)中。然后將緊鏈器扳手扳到緊鏈位置，使插爪與棘輪嚙合。再反方向（與刮板輸送機轉動方向相反）斷續(xù)開動電動機，使傳動裝置處的底鏈通過鏈輪向上運行，而上鏈的一端已被緊鏈掛鉤固定。當鏈條張緊到一定程度時即停車。這時由于插爪插在棘輪齒槽中使輸送機減速器制動住，被張緊的鏈條不會放松，而在機頭鏈輪與緊鏈掛鉤固定鏈條處之間的鏈條處于松弛狀態(tài)?？稍诖怂沙阪湺蝺炔鸪嘤嗟逆溩硬⒅匦陆雍谩Ｔ賹⒕o鏈器手把扳到運行位置使插爪與棘輪脫離。如被頂緊而難脫開，可再點動電機開反車，同時扳手把脫出插爪。然后正向點動電機，放松緊鏈掛鉤，將緊鏈掛鉤取下，即完成緊鏈的操作。刮板鏈的張緊程度，以其運轉時在機頭鏈輪下方稍有下垂為宜。緊鏈時，應嚴格按上述操作程序進行，特別注意緊鏈器扳手的位置，否則會發(fā)生拉斷鏈條或燒毀電機，損壞減速器等事故。4減速器的設計計算4.1三級齒輪減速器的優(yōu)化設計減速器的設計是機械傳動設計中的一部分。首先，根據(jù)原參數(shù)選擇合適的電動機。分配各級傳動比并進行傳動裝置運動參數(shù)計算，求得減速器各軸的輸入功率，轉矩及轉速，考慮裝配關系和潤滑，然后進行傳動部件（齒輪，軸）。滾動軸承，聯(lián)軸器。箱體尺寸等設計計算。減速器的主要組成部分為箱體，齒輪，軸和軸承等。因箱體要保證齒輪的安裝，因此對減速器的優(yōu)化，實際上是對齒輪的優(yōu)化。鑒于第一級弧齒傘齒輪改變加工工藝比較復雜，因此只對第二和第三級圓柱斜齒輪的幾何參數(shù)進行優(yōu)化。優(yōu)化的目的：在保證齒輪強度及總傳動比不變的情況下，對兩對斜齒輪進行優(yōu)化，使其中心距最大，，也即減速器最小。在刮板輸送機的設計中三級齒輪減速器的優(yōu)化設計是一個主要的部分因為減速器是刮板輸送機的主要傳動部件之一。根據(jù)電動機的轉速，鏈速和齒輪的合理傳動比，通常采用三級齒輪傳動，箱體采用部分對稱結構，為是刮板輸送機能緊帖煤壁，驅動裝置多為平行布置形式。根據(jù)《刮板輸送機減速器標準》（MT148-88）為適應不同的需要，三級齒輪傳動的減速器有三種裝配形式，一型的第二軸裝有緊鏈機構，第四軸（或第一軸）裝有斷銷過載保護裝置。這種形式用于30KW以下的減速器。二型的第二軸裝有緊鏈機構，過載保護由液力耦合器來實現(xiàn)，單機功率為40~75KW的減速器多采用這種形式。三形適用于單機功率90KW以上的減速器，緊鏈機構裝在第一軸上過載保護由液力耦合器來實現(xiàn)。SGB420型刮板輸送機的減速器的齒輪分配為：第一對齒輪為圓弧錐齒輪，圓弧錐齒輪具有傳動平穩(wěn)，承載能力大噪音小，能改變傳動軸方向而且傳動比較大等優(yōu)點，特別適合于高速重載傳動。第二對和第三對齒輪均為斜尺圓柱齒輪。根據(jù)需要更換第二對齒輪，可使刮板鏈獲得兩種不同的鏈速。為了改善減速器的工作條件，減速器外殼溫度不得超過90℃，減速器內油溫不超過100℃。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：齒輪圓周速度不大于10m/s;安裝角度為0~+-25°輸入軸的轉速不大于1500r/min;工作環(huán)境溫度為-20°~35°。能用于正反向運轉，由于傳動裝置采用并列式布置，所以必須有一級錐齒輪傳動。有因刮板輸送機的載荷比較大，故采用圓弧錐齒輪。圓弧錐齒輪具有承載能力大，傳動平穩(wěn)，噪音小的優(yōu)點。適用于重載高速傳動，因此作為第一級傳動。第二，三級采用斜齒輪或直齒圓柱齒輪，通過更換第二級齒輪，可得到不同的傳動比。4.2機械傳動裝置的傳動方案的設計合理的傳動方案除了滿足工作裝置的功能外，還要求結構簡單，制造方便，成本低廉，傳動效率高和使用維護方便。還應根據(jù)各種傳動機構的特點，選擇一個合理的傳動機構。本次課題的選題來自煤礦運輸機械——刮板輸送機的機頭減速器。當前現(xiàn)場使用的刮板輸送機為JS型減速器具有以下缺點：體積大，且笨重。承載能力，使用壽命，傳動效率較差。運行精度和質量不高。結構設計不夠合理。生產成本較高，市場競爭力不大?？紤]，煤礦機械的市場競爭必須以質優(yōu)價廉取勝，非常需要改進設計新的減速器。改型減速器要減小體積和重量，必須使結構設計更加合理，精選材料，強化工藝，在技術參數(shù)選擇和加工工藝上達到更高的水平，使改型減速器的應用更上一個新臺階。JS系列減速器的特點如下：齒輪，齒輪軸采用鑄件，經滲碳，淬火，磨齒處理，零件的機械性能和耐磨性能高。體積減小，重量減輕。提高了運行的精度和質量，降低生產成本，提高了市場競爭力。結構設計合理，拆裝方便，易于維修。因此，本次設計改為錐齒輪，斜齒輪傳動，錐齒輪加工困難，宜置于高速級，以減小其直徑和模數(shù)。斜齒輪傳動較直齒輪平穩(wěn)，應用于中，低速級。為了能傳遞較大的力，選齒輪材料為20CrMnTi，同時為了增強軸的承載能力，其材料也為20CrMnTi，軸的結構為階梯軸。采用三級傳動。傳動方案如圖4.1,比較改進前后減速器的總體大小如表4.1：圖4.1傳動方案表4.1改進前后減速器的總體大小比較總長總寬總高箱體外側與二軸中心的距離二軸，三軸之間的中心距三軸，四軸之間的中心距改進前1175mm535.5mm497mm285mm232.95mm231.9mm改進后549mm246mm279mm116mm107mm130mm通過比較，體積明顯減小，減小約40%，進而所占用的空間減小，使用方便。4.3計算傳動裝置的運動、動力參數(shù)一、傳動裝置的已知數(shù)據(jù)已知電動機直接將功率為30，同步轉速為1500r/min,滿載轉速為1440r/min，輸入到高速軸（一軸）?？倐鲃颖葹?20.35各軸的傳動比分別為：一級=3二級=2.261三級=3二、計算各軸的轉速一軸轉速==1440r/min二軸轉速=/=1440/3=480r/mi三軸轉速=/=480/2.261=212.3r/min四軸轉速=/=212.3/3=70.77r/min三、計算各軸的功率查表得：一對錐齒輪傳動的效率為=0.96，一對斜齒輪傳動的效率為=0.97，一對滾動軸承的效率=0.99，聯(lián)軸器效率=0.99。一軸功率==300.99=29.7二軸功率==29.70.960.99=28.23三軸功率=28.230.970.99=27.11四軸功率==27.110.970.99=26.03四、計算各軸的轉矩一軸轉矩=9550=9550=196.97二軸轉矩=9550=9550=561.66三軸轉矩=9550=9550=1219.5四軸轉矩=9550=9550=3512.64.4錐齒輪的設計、校核及繪制一、已知數(shù)據(jù)一級采用錐齒輪傳動，大小齒輪材料均采用20，熱處理方法為滲碳后淬火。強度極限為=1100，屈服極限為=850，齒芯強度為300，齒面硬度56~62。二、按齒面接觸疲勞強度設計主要尺寸簡化設計公式（式4.1）小錐齒輪轉矩=196.97齒數(shù)比==3齒寬系數(shù)取載荷系數(shù)取許用應力查表得因為在1~1.5之間，取=1.2而取=1.0，所以（式4.2）將以上代入（式4.1）計算=103.72取R=105選齒數(shù)小齒輪=17大齒輪==317=51實際齒數(shù)比==3=按經驗公式選擇模數(shù)。錐齒輪以大端模數(shù)為標準值 ==3.69（式4.3）取=4mm計算主要參數(shù)分度圓直徑==417=68（式4.4）==451=204分錐角==18.43=（式4.5）=90-=90-18.43=71.57=71（式4.6）錐矩==107.5（式4.7）齒寬==0.3107.5=32.25（式4.8）取=34當量齒數(shù)=17.92（式4.8）==161.3端面重合度=32.29（式4.9）21.85（式4.10）=1.7144（式4.11）齒寬中心點圓周速度=4.35m/s（式4.12）平均分度圓直徑（式4.13）中心分度圓模數(shù)（式4.14）齒頂高（式4.15）齒根高（式4.16）齒頂角（式4.17）頂錐角（式4.18）根錐角（式4.19）齒頂圓直徑（式4.20）齒根圓直徑（式4.21）分度圓弧齒厚（式4.22）三、校核齒面接觸疲勞強度齒面接觸疲勞許用應力查得壽命系數(shù)潤滑油膜影響系數(shù)尺寸系數(shù)大小齒輪均為硬齒面取取許用應力齒面接觸疲勞應力圓周力查表得使用系數(shù) 動載系數(shù)齒間載荷分布系數(shù)齒向載荷分布系數(shù)彈性系數(shù)節(jié)點區(qū)域系數(shù)錐齒輪系數(shù)，因齒根未修緣（3）強度校核因為所以滿足齒面接觸疲勞強度要求。四、校核齒根彎曲疲勞強度齒根彎曲疲勞許用應力查表得應力修正系數(shù)壽命系數(shù)=1.0齒根圓角敏感系數(shù)表面狀況系數(shù)尺寸系數(shù)最小安全系數(shù)齒根彎曲疲勞極限應力許用應力齒根彎曲疲勞應力查得強度校核因為所以滿足齒根彎曲疲勞強度要求。錐齒輪設計圖如圖4.2：4.5斜齒輪的設計、校核及繪制一、已知數(shù)據(jù)二級采用斜齒輪傳動，大小齒輪材料均選20CrMnTi,熱處理方法為滲碳后淬火。硬度為56-62HRC查得==1500MPa==440Mpa錐齒輪設計圖如圖4.2二、按齒面接觸疲勞強度設計主要尺寸簡化設計公式a476(u1)小齒輪轉矩齒數(shù)比u=齒寬系數(shù)，通用減速器為載荷系數(shù)K=1.2--2.0取K=1.6許用應力取a取a=160mm按經驗公式選取模數(shù) 取(7）計算主要幾何參數(shù)一般取取精確計算螺旋角取分度圓直徑 齒頂圓直徑 齒根圓直徑 （8）齒寬 取 （9）當量齒數(shù) 重合度 （11）計算圓周速度 三、校核齒面接觸疲勞許用應力查得 齒面接觸疲勞應力切向力查得四、校核齒根彎曲疲勞強度齒根彎曲疲勞許用應力取 （2）齒根彎曲疲勞應力強度校核因為所以滿足齒根彎曲疲勞強度要求斜齒輪（一）的設計圖如4.3圖4.3斜齒輪的設計圖斜齒輪（二）的設計、校核及繪制雷同省略4.6輸入軸的結構設計，校核僅以輸出軸為例，其他三軸設計、校核過程雷同一、已知數(shù)據(jù)輸出軸上的功率、轉速和轉矩。P=29.7kwn=1440r/minT=196970N.mm二、求作用在錐齒輪上的力已知錐齒輪平均分度圓直徑為61.2mmＦ=2T/d=2×196970/61.2=6436.93NF=Ft×tan20°/cos18.43°=6057.14×0.3640/cos18.43°=2222.69NF=Fttan20sin18.43°=780.73N三、初步確定軸的最小直徑齒輪的材料為20CrMnTi,滲碳淬火。查得A=104于是最小直徑dmin=A03=104×=28.52mm因輸入軸最小直徑按在聯(lián)軸器處，為使兩者相適應故同時選聯(lián)軸器。聯(lián)軸器的計算轉距T=JT1查表得K=1.3T=KT=1.3196970=256061Nmm按計算轉距T應小于聯(lián)軸器公稱轉距的條件，查手冊得選用HL2型彈性柱銷聯(lián)軸器。其公稱轉距為315Nm孔徑d=30mm故dmin=d=30mm半聯(lián)軸器長度L=82mm半聯(lián)軸器與軸配合的轂孔長度為L1=60mm四、軸的結構設計（1）確定各軸的直徑及長度1、為滿足半聯(lián)軸器的軸向定位要求，Ⅰ-Ⅱ軸段左端需制出一軸肩故dⅡ-Ⅲ=38mm,右端用軸端擋圈定位，按軸端直徑取軸承擋圈直徑D=40mm,因L1=60mm為保證軸端擋圈只壓在半聯(lián)軸器上故LⅠ-Ⅱ=58mm2、選滾動軸承，因同時承受徑向力與軸向力，故選用角接觸球軸承7208CJ（GB/292-93）dDB=408018mm故dⅥ-Ⅶ=dⅢ-Ⅳ=40mm而LⅢ-Ⅳ=34mm,LⅥ-Ⅶ=24mm3、因錐齒輪分度圓直徑為d=68mm為保證軸齒輪強度足夠采用齒輪軸。取H故齒定b=34mm,取LⅦ-Ⅷ=37mm4、半聯(lián)軸器與軸的配合公差為H7/K6，軸承處為K65、軸端倒角為1.545°，軸肩處的圓角半徑為1.5mm五、求軸上載荷軸受力分析如下：（式4.1）（式4.2）由（式4.1），（式4.2）得：Fy2==16864.8N所以Fr=FZ1+FZ2Fr59=FZ225+MaMa===28106.28Nmm（式4.5）由（式4.3，4.4，4.5）得 六、按彎扭合成應力校核軸的強度進行校核時，只校核軸承受最大彎距和扭距的截面（既危險截面）的強度即可。如圖4.4===47.2查得20CrMnTi的=98Mpa因此<,故安全圖4.4軸的強度校核5減速器的箱體結構形式及尺寸箱體是減速器的一個重要零件，它用于支持和固定減速器中的各種零件，并保證傳動件的嚙合精度，使箱內零件具有良好的潤滑和密封。箱體的形狀較為復雜，其重量約占整臺減速器總重量的一半，所以箱體結構對減速器的工作性能，加工工藝，材料消耗，重量及成本等有很大影響，因此，對箱體設計必須給予足夠重視。5.1箱體的結構形式減速器箱體根據(jù)其毛坯制造方法和箱體剖分與否分為：鑄造箱體和焊接箱體，剖分式箱體和整體式箱體。本次設計采用鑄造箱體。減速器箱體用HT200灰鑄鐵鑄造而成。鑄造箱體剛性好，易獲得合理和復雜的外形，用灰鑄鐵制造的箱體易切削加工，但工藝復雜，制造周期長，重量大，適合于成批生產。5.2箱體的尺寸(1)箱座壁厚對于齒輪減速器0.25a+=9.875a取195因此取=10(2)箱蓋壁厚對于齒輪減速器0.85=8.5取=10(3)箱座，箱蓋，箱座底凸緣厚度：bb1b2b=1.5=15b1=1.5=15b2=2.5=25(4)地腳螺栓直徑及數(shù)目dfna<250時n=6df=0.04x195+8=15.8取df=16(5)軸承旁聯(lián)接螺栓直徑d1d1=0.75df=11.85取d1=12(6)箱蓋，箱座聯(lián)接螺栓直徑d2d2=(8~9.6)df=2取d2=12(7)軸承端蓋螺釘直徑d3軸1軸承座孔（外圈）直徑D=80d3=10螺釘數(shù)目4軸2軸承座孔（外圈）直徑D=75d3=10螺釘數(shù)目4軸3軸承座孔（外圈）直徑D=90d3=10螺釘數(shù)目4軸4軸承座孔（外圈）直徑D=125d3=12螺釘數(shù)目6(8)檢查孔蓋螺釘直徑d4取d4=(0.3~0.4)df=4.8~6.4取d4=6(9)df,d1,d2至箱外壁距離dfd2至凸緣距離螺栓直徑M10C1min=16C2min=14D0=24R0max=5rmax=3M12C1min=18C2min=16D0=28R0max=5rmax=3(10)軸承座外徑D2D2=D+（5~5.5）d3D——軸承外圓直徑軸1D2=130軸2D2=125軸3D2=140軸4D2=185(11)軸承旁聯(lián)接螺栓距離S以Md1螺栓和Md3螺釘互不干涉為準盡量靠近，一般取S=D2(12)軸承旁凸臺半徑R1R1=C2(13)軸承旁凸臺高度h根據(jù)低速軸軸承座外徑D2和Md1扳手空間C1的要求由結構確定(14)箱外壁至軸承座端面距離L1L1=C1+C2+（5~8）=18+16+4=44(15)箱蓋，箱座筋厚m1mm1>8.5m>0.85取m1=m=10箱體外型如圖6刮板輸送機機身部的設計計算6.1溜槽的結構及受力分析溜槽是刮板輸送機機身的主體，是貨載和刮板連的支撐機構，所以這是刮板輸送機的重要組成部分。刮板輸送機的生產能力和中部槽裝在斷面尺寸成正比關系，在機采和綜采工作面，刮板輸送機中部槽還作為采煤機的運行導軌，故要求中部槽具有一定的強度、剛度以及較高的耐磨性能。刮板輸送機的中部槽每節(jié)長度一般為1.2米，在安裝和使用刮板輸送機的過程中，為適應工作面運轉條件而調節(jié)刮板輸送機鋪設長度時使用調節(jié)槽。調節(jié)槽長度有１米及０.5米兩種，在安裝調整時根據(jù)需要選用。對于國產SGB－42０型可彎曲刮板輸送機采用高度為15０毫米的槽幫鋼，其斷面形狀如圖5.1圖5.1中部溜槽斷面形狀圖

SGB-420型刮板輸送機采用開底式中部槽，由左右型槽幫鋼3（24MnK），中板5（16Mn），高錳鋼凸端頭1.2凸端頭6.7（2G6Mn）及供安裝擋煤板鏟煤板用的支坐4（Mn）組成。對于SGB-420型的這些設計改進主要是為了減小中部槽對工作面底版的壓強和增加采煤機運行軌道的強度和剛度，槽幫下翼緣增長，上翼緣加厚，中部突出且較厚，槽幫自成鏈道，鏈子運行時不與溜槽中板接觸摩擦，以延長溜槽使用壽命，中部突出部分頂端有臺階，便于焊接中板時定位，保證溜板平直，使用這種槽幫鋼，使中部槽工作性能大大改善，壽命延長。SGB-420型刮板輸送機中部槽槽幫鋼兩端不焊高錳鋼端頭，而在槽幫兩端鏈道處用高錳鋼焊條堆焊厚2mm的耐磨層。相臨溜槽間用銷軸，螺栓連接，用水平和垂直方向均可偏轉3左右。6.2溜槽聯(lián)接結構的分析中部槽聯(lián)接結構的失效是工作面刮板輸送機普遍存在的問題。由于工作環(huán)境惡劣、點多線長，給搬遷拆卸和維修工作帶來一定困難，影響設備的正常發(fā)揮。聯(lián)接部件的失效主要是其強度不適應，可靠性差與本身的結構形式有直接關系。聯(lián)結部件的結構形式大體可分為兩大類：一是螺栓聯(lián)結，二是無螺栓連接機構。螺栓聯(lián)接螺栓聯(lián)接機構是一種出現(xiàn)交早，目前在使用的聯(lián)接方式。螺栓聯(lián)結插入中部槽接頭的聯(lián)結銷孔中，用螺母結。為了使相臨的中部槽有一定的偏轉角度，兩中部槽見有一定的間隙。這種聯(lián)結方式的主要問題是螺栓易彎曲變形，螺母易銹死等。無螺栓聯(lián)接聯(lián)結機構無螺栓化是刮板輸送機的性能要求的指標之一。因此，各國都在研究高強度、高可靠性、拆卸方便的無螺栓聯(lián)結機構。圓柱銷與彈性U行卡聯(lián)接。啞鈴板聯(lián)接。7液力耦合器的選型設計液力耦合器的選型設計是為了和動力機與工作機進行匹配,.一般是參照同類產品按推薦的型號進行選擇,首先選擇結構形式,以滿足工作機與動力機匹配的性能要求,然后選擇液力耦合器的有效直徑,以滿足載荷力矩的要求,并進行匹配計算。動力機、液力耦合器的工作機一起構成整套機器設備。如何使工作機進行滿足生產要求、使動力機功率充分發(fā)揮，從而獲得良好的技術經濟效果一個重要的因素是液力耦合器選型合適和匹配合理。不同的工作機有不同的載荷特性。載荷特性指的是載荷力矩M2與轉速n2的關系。通常載荷力矩M2包括與轉速基本無關和與轉速有函數(shù)關系的兩部分。M20——與轉速基本無關的載荷。對于汽車、電動車等，車輪的運行阻力、上坡時重力分量所造成的阻力，均可認為與速度無關。而車輛行駛的空氣阻力，則與速度平方成正比關系。對于帶式輸送機、刮板輸送機在穩(wěn)態(tài)運行中，其載荷力矩可認為是常數(shù)。在實際運行中，影響工作機載荷特性的因素很多，但每種載荷均有其基本特征。按力矩與轉速關系可分成三種典型特性的載荷。力矩與轉速的平方成正比。透平式風機、水泵的載荷屬于這種情況。力矩與轉速成正比關系。例如壓力不變的活塞式發(fā)動機的增壓器的載荷。力矩與轉速無關。這是恒力矩特性載荷，常用的刮板輸送機、帶式輸送機、恒壓定量容積式泵的載荷都屬此類。工作機載荷特性是選擇液力耦合器結構形式的主要因素，同時也必須考慮工作機的調速、啟動和過載保護等方面的要求。對啟動過載系數(shù)無嚴格要求，僅對啟動平穩(wěn)，減緩沖擊有要求，又不需要調速的工作機，可選用普通型耦合器。例如塔式起重機行走的機構，龍門起重機行走機構和各種壓力機等的傳動系統(tǒng)，它們均為恒力矩載荷。普通型耦合器結構簡單，成本低廉，而且效率較高，通常應優(yōu)先選用此種類型液力耦合器。載荷基本上是恒力矩類型，而且對過載保護和啟動平穩(wěn)均要求較高的工作機，應選用限矩型耦合器。例如叉車，破碎機、攪拌機、各類連續(xù)輸送機、車床等。其中，帶式輸送機和刮板輸送機對液力耦合器特性要求較高，以選用動壓傾瀉式限矩型耦合器為宜。對于力矩和轉速平方成正比的載荷，而且在運轉中又要求調速的工作機，應選用調速型耦合器。采用調速型耦合器與廉價的交流異步電動機相匹配可滿足工作機的調速要求。與其它調速方式相比，設備簡單，成本低，易于維護，并節(jié)能。以上所述，僅為對液力耦合器的初步選型。對于具體設備。還須結合其他要求來分析、考慮。8技術經濟分析刮板輸送機是礦山運輸機械的重要組成部分。它直接影響企業(yè)的生產效率和生產成本。本次設計的刮板輸送機在減少材料、提高效率、減輕重量等方面做了改進。在保證機械結構強度和使用性的同時對很多以往設計中的不合理處做了改進。減速器的設計是機械傳動設計中的一部分。首先，根據(jù)原始參數(shù)選擇合適的電動機，分配各級傳動比并進行傳動裝置運動參數(shù)的計算。減速器主要組成部分為箱體、齒輪、軸和軸承等。因箱體要保證齒輪的安裝，因此對減速器的優(yōu)化，實際上是對齒輪的優(yōu)化。鑒于第一級弧齒傘齒輪改變加工工藝比較復雜，所以只對第二級和第三級圓柱斜齒輪的幾何參數(shù)進行優(yōu)化。優(yōu)化的結果是：在保證齒輪強度及總傳動比不變的情況下，對兩對斜齒輪進行優(yōu)化，使其中心距最小，也即減速器最小。從而達到減少材料并優(yōu)化、提高效率、減輕重量等目標。使減速器技術有了發(fā)展經濟性有了提高。9刮板輸送機的安裝、運轉（1）安裝前，應對各個零、部件進行檢查、清點、分類、妥善保管，不得露天堆放，以免腐蝕損壞。發(fā)現(xiàn)有零部件缺損、不符合要求，應清洗更換或維修。（2）輸送機鋪設要平，過多的彎曲使兩條鏈子受力不均，并加速鏈子及溜槽的磨損，可能導致卡住或拉斷鏈子、底鏈掉道等事故，。相鄰溜槽的端頭應靠緊，搭接平整無臺階。由于溜槽本身結構的限制，只能允許相鄰溜槽接口處在垂直方向有3°至4°的偏轉。所以工作面底板有局部凸起時應整平，機道上的積煤及木頭、石塊等雜物應清除。輸送機鋪設平直，有利于刮板鏈正常運轉工作、減少磨損和功率消耗。（3）運轉中要使輸送機機身正確地彎曲。在推移輸送機的過程中輸送機的彎曲長度更適宜，應使輸送機彎曲段不小于八節(jié)溜槽長度。推移時要注意前后液壓千斤頂動作相互配合，避免出現(xiàn)急彎，以免引起溜槽錯口而發(fā)生斷鏈或底鏈掉道事故。（4）刮板鏈必須嚴格按出廠時的配對鏈條進行組裝，鏈條不得有扭轉現(xiàn)象：刮板、鏈條、接手及接鏈環(huán)安裝位置與方向均應符合設計圖紙要求。（5）刮板輸送機安裝好后，應進行全面檢查并開動刮板機試運轉:1、設備安裝后必須進行空運轉，空運轉不得少于1小時。2、開機前應認真檢查設備各個傳動部位，清理雜物，加潤滑油脂。3、空運轉時，出現(xiàn)異常響聲應立即停機檢查。4、運轉中檢查刮板鏈條是否有跑偏、卡碰現(xiàn)象，并進行調節(jié)。5、運轉數(shù)小時后，檢查軸承是否發(fā)熱，鏈條運行是否平穩(wěn)，齒輪、鏈條嚙合情況，有問題及時調整處理。（6）刮板輸送機安裝好后投入運轉的最初兩星期中，應特別注意刮板鏈的松緊程度。因為刮板輸送機在運轉過程中，相鄰溜槽接頭趨于緊靠，間隙減小，鏈環(huán)磨損，節(jié)距增大，而使鏈條松弛。刮板鏈在松弛狀態(tài)下運轉，會使鏈子堵塞在鏈輪拔鏈器處，出現(xiàn)卡鏈、跳鏈現(xiàn)象，損壞鏈條和鏈輪，發(fā)生斷鏈或底鏈掉道等事故。所以在刮板輸送機工作過程中，必須經常檢查和緊鏈，使刮板鏈經常在合適的張緊狀態(tài)下運行。檢查鏈條松緊程度最好的辦法是，點動機尾傳動裝置，拉緊鏈條，作數(shù)機尾處上松弛鏈環(huán)數(shù)。當出現(xiàn)兩個以上完全松弛的鏈環(huán)時，則須用緊鏈器進行緊鏈，拆鏈減環(huán)，調整長度，然后重新接連運行。我國許多煤礦對刮板輸送機的運轉積累了豐富的經驗，可概括為“平、直、彎、鏈”四個字，這是保證刮板輸送機正常運行的關鍵。平—輸送機鋪得平；直-工作面成直線；彎-輸送機緩慢彎曲，呈S形，避免急彎；鏈-鏈條裝配正確、張緊適度，避免過緊過松。經常檢查刮板鏈的工作狀況，發(fā)現(xiàn)問題及時處理，防患于未然。10小結以上就是本次設計計算的全過程。這次設計不僅使我對所設計的設備有了更深的了解，還使我學到了許多在書本上學不到的東西，這對我以后走上社會，走向工作崗位都有十分重要的意義。畢業(yè)設計是綜合運用所學知識進行設計實踐的環(huán)節(jié)，這對我們在生產實際中進行調查研究的能力、觀察問題、分析問題能力的培養(yǎng)至關重要。同時，本次設計對我來說是一次全新的挑戰(zhàn)。這次課題涉及了機械設計、機械原理、機械制造技術基礎、材料力學……多方面知識。通過畢業(yè)設計的鍛煉，我們運用所學知識的能力、解決問題的能力、創(chuàng)新設計的能力都得到了很好的鍛煉和加強。畢業(yè)設計使我學到了不少新知識和研究方法，完善了知識結構，它使我在大學里所學的基礎理論知識、專業(yè)技術知識得到了融會貫通。通過做水平刮板輸送設備，使我增強了解決實際生產問題的能力，讓我深刻認識到了理論與實踐相結合的重要性。畢業(yè)設計使我感悟甚深：首先，讓我了解到理論與實踐相結合的重要性。以前在學習理論課、基礎課的時候，自己不十分注意理論聯(lián)系實際，眼高手底，忽略了很多問題。通過畢業(yè)設計使我認識到只有把所學知識運用到實踐中去才能發(fā)揮知識的最大魅力。畢業(yè)設計運用到了以前所學基礎理論知識和專業(yè)知識，使得我們對自己所欠缺的部分得到了補充，因此畢業(yè)設計也是對以前所學知識的總結。其次，團隊協(xié)作精神。我們組每個人的設計任務是不相同的，但是所運用到的知識還是有共同之處的。我們在一起的時候經常交流自己設計部分的進展情況，互相提供有用的資料。在相互幫助中，我們也解決了許多難題，可以說每個人的設計部分都和其他人的幫助使分不開的。小組成員集體討論對我?guī)椭卮?，讓我深深感到團隊的力量，培養(yǎng)了我的團隊、協(xié)作精神，它將對我以后的學習和生活產生深遠影響。再次，獨立思考問題、解決問題的能力。小組集體討論固然重要，但個人的獨立思考問題、解決問題的能力也必不可少。在做畢業(yè)設計期間，從方案的論證到具體的設計，查閱了很多的資料，豐富了自己的知識面。同時通過畢業(yè)設計使我掌握做好一個設備的流程和所需考慮的主要問題，為以后的工作奠定了基礎。在那上面。畢業(yè)設計讓我從傳統(tǒng)的被動性學習，轉變?yōu)橹鲃有詫W習；從閉門讀書、死記硬背模式學習，轉變?yōu)檠芯啃?、合作性學習；使工作、學習、生活步入系統(tǒng)化流程等，我認為這種改變是質的飛躍。經過一個多月的磨練和奮斗，感覺自己進步很大，發(fā)現(xiàn)了自己的能力和未被挖掘的潛力。畢業(yè)設計不僅使我完善和復習了以前所學知識，同時從老師和同組同學那里學到了在課本上學不到的知識。它們將對我以后的工作、學習和生活產生深遠影響。總之，一句話，畢業(yè)設計使我受益匪淺！然而這次設計中也存在著少許不足：由于時間倉促以及其他事情干擾，本次設計并沒有做的十分完美。對于我所設計的設備的一些原理還不是很了解，另外就是感覺學校給的時間太短只能把本次設計做完，而不能利用畢業(yè)設計的機會把大學以來所學知識系統(tǒng)復習。13參考文獻[1].成大先.機械設計手冊[M].北京.化學工業(yè)出版社.2002[2].張瑩.機械設計基礎[M].北京.機械工業(yè)出版社.1997.7[3].梁德本，葉玉駒.機械制圖手冊[M].北京.機械工業(yè)出版社.2002[4].黃平，劉建素等.常用機械零件及機構圖冊[M].北京.化學工業(yè)出版社.1999[5].申永勝.機械原理教程[M].北京.清華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