刮板輸送機(jī)選型設(shè)計

1、刮板輸送機(jī)選型設(shè)計（Lm，=*。）學(xué)號：_班級：_姓名：_指導(dǎo)老師：_時 間：_ 前言刮板輸送機(jī)是綜采工作面配套設(shè)備的重要組成部分,是煤炭裝運的第一個環(huán)節(jié)。因此，刮板輸送機(jī)的輸送能力在很大程度上決定了采煤工作面的生產(chǎn)能力和效率。然而，我國生產(chǎn)技術(shù)落后，目前設(shè)計生產(chǎn)的刮板輸送機(jī)裝機(jī)功率小,輸送能力低,運輸距離短，耐久性差,可靠性低，壽命短。綜合分析我國刮板輸送機(jī)的使用現(xiàn)狀，設(shè)計制造高性能的刮板輸送機(jī)迫在眉睫。本文首先綜合比較了各種類型輸送機(jī)的特點，根據(jù)實際情況選用了邊雙鏈型刮板輸送機(jī)。而后，對邊雙鏈型刮板輸送機(jī)進(jìn)行了總體結(jié)構(gòu)設(shè)計。對機(jī)頭傳動裝置、過渡槽、中部槽、刮板鏈、刮板、鏈輪、機(jī)尾等主要部件

2、進(jìn)行了技術(shù)分析和結(jié)構(gòu)設(shè)計，完成了邊雙鏈型刮板輸送機(jī)的整體設(shè)計。此次設(shè)計的邊雙鏈型刮板輸送機(jī)左右兩側(cè)對稱，可以在兩側(cè)壁上安裝減速器，以適應(yīng)左、右采煤工作面的需要。另外，可以很容易將機(jī)尾改裝成機(jī)頭，而適應(yīng)各種特殊情況。此次設(shè)計的邊雙鏈型刮板輸送機(jī)的特點是過煤空間大，消耗能量小。其缺點是水平彎曲時鏈條受力不均勻，溜槽磨損較大。目 錄前言11概述32 方案選定32.1 傳動系統(tǒng)方案設(shè)計32.2 傳動鏈選擇33 刮板輸送機(jī)的整體設(shè)計計算53.1 任務(wù)書要求53.2初選型號53.3 運輸能力核算63.4運行阻力計算7 直線段的運行阻力7 繞經(jīng)曲線段的阻力10 牽引鏈的動負(fù)荷13 總運行阻力163.5 電動

3、機(jī)功率P核算163.6減速比核算及齒輪箱選型173.7 圓環(huán)鏈的選擇與核算173.8 刮板鏈的安全系數(shù)184 選型設(shè)計匯總18參考文獻(xiàn)191概述 以下內(nèi)容均由學(xué)生本人添加1.1 刮板輸送機(jī)工作原理1.2 刮板輸送機(jī)組成1.3 刮板輸送機(jī)應(yīng)用2 方案選定2.1 傳動系統(tǒng)方案設(shè)計內(nèi)容自己再添加刮板輸送機(jī)的傳動系統(tǒng)比較簡單，其傳動方案圖如圖2-1所示。圖4-1 傳動原理方案圖1-電動機(jī)；2-減速器；3-機(jī)頭鏈輪；4-機(jī)尾鏈輪2.2 傳動鏈選擇刮板輸送機(jī)鏈條在溜槽內(nèi)布置方式，常用的有中單鏈、中雙鏈及邊雙鏈。其特點分別是：(1). 中單鏈。刮板在溜槽內(nèi)起導(dǎo)向作用，一條鏈條位于刮板中心。其特點是結(jié)構(gòu)簡單，

4、彎曲性能好，鏈條受力均勻，溜槽磨損小。其缺點是過煤空間小，機(jī)頭尺寸較大，能量消耗較大。(2). 邊雙鏈。鏈條和連接環(huán)起向?qū)ё饔茫湕l位于刮板兩端。其特點是過煤空間大，消耗能量小。其缺點是水平彎曲時鏈條受力不均勻，溜槽磨損較大。(3). 中雙鏈。刮板在溜槽內(nèi)起向?qū)ё饔茫瑑蓷l鏈條在刮板中間，其間距不小于槽寬的20%，其特點是鏈條受力均勻，溜槽磨損小，水平彎曲性能好，機(jī)頭尺寸較小，單股鏈條斷時處理方便。缺點是過煤空間小，能量消耗大。綜上，邊雙鏈刮板輸送機(jī)的特點是過煤空間大，消耗能量小。缺點是水平彎曲時鏈條受力不均勻，溜槽磨損較大。邊雙鏈可彎曲刮板輸送機(jī)系列適用于厚度在0.8米以上，傾角在 ±

5、;15°之間的緩傾斜工作面，也可用于順槽及煤巷掘進(jìn)面。本機(jī)主要適用于緩傾斜中厚煤層長壁式經(jīng)濟(jì)綜采或高檔普采的回采工作面，在放頂煤回采工作面應(yīng)用也越來越多，可與采煤機(jī)、液壓支架等設(shè)備配套，以實現(xiàn)回采工作面的落煤、裝煤、運煤、支護(hù)和工作面的連續(xù)作業(yè)等。又考慮到所設(shè)計的刮板輸送機(jī)的運輸功率比較小和上述各種鏈型的特點，選用邊雙鏈型刮板輸送機(jī)。目前，刮板輸送機(jī)的機(jī)頭、機(jī)尾部采用螺栓連接，而連接螺栓強(qiáng)度不足，容易斷裂，可靠性不高，為此，本次設(shè)計機(jī)頭、機(jī)尾部采用焊接板式，這樣可以減少螺栓連接不但可以提高可靠性，而且可以減少孔和螺紋的加工而減少工序，降低成本。另外，考慮設(shè)計的輸送機(jī)運輸量較低，功率比

6、較小，因此，即使重載啟動需要的電動機(jī)轉(zhuǎn)矩也不會太大，電動機(jī)和減速器用彈性聯(lián)軸器連接就可以滿足要求，這樣不使用液力耦合器，不但可以減小機(jī)頭的體積和重量，也省掉了向工作面輸送工作液等過程,減少了材料消耗和對環(huán)境的污染,沒有因密封漏油而失效的問題，從而可以降低成本，提高經(jīng)濟(jì)性。刮板鏈的強(qiáng)度問題一直是困擾國產(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個月后斷鏈?zhǔn)鹿拭黠@增多。為此，鏈條將采用圓環(huán)鏈，既有利于降低機(jī)身高度,增大裝煤量,又有足夠強(qiáng)度。國產(chǎn)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

7、現(xiàn)松動、脫落,造成零件丟失,影響鏟煤和運煤效果，使中部頭強(qiáng)度不足。因此，中部槽采用整體鑄造和軋制,盡量減少螺栓聯(lián)接，為了減少空載功率消耗,中部槽采用封底結(jié)構(gòu)取消鏟、擋板的聯(lián)接螺栓,提高工作可靠性。3 刮板輸送機(jī)的整體設(shè)計計算不一定要按以下過程進(jìn)行設(shè)計，按書上的簡化設(shè)計計算也可以。3.1 任務(wù)書要求設(shè)計長度：L=80m，運輸能力：Q=80t/h，鏈速：V=0.85m/s。3.2初選型號根據(jù)上面的設(shè)計參數(shù)，初選刮板輸送機(jī)的型號為SGB420/30，其具體參數(shù)如下表：序   號1名稱規(guī)格SGB420/22(30)輸送量(t/h)80輸送長度(m)80（要選擇）鏈速(m/s)0.8

8、8電動機(jī)（要選擇）型   號TDSB-22(30)功率(kw)22(30)轉(zhuǎn)速(rpm)1470電壓(v)380刮板鏈規(guī)格(mm)14×50（要設(shè)計）減速器傳動比i22.243.3 運輸能力核算按連續(xù)運行的計算公式，其運輸能力為 （3-1）式中運行物料的斷面積F，與中部槽的規(guī)格及其承載能力有關(guān)。中部槽運行物料斷面的上界限呈曲線形，形狀與物料的性質(zhì)、塊度情況有關(guān)，需經(jīng)實測確定，通常按等腰三角形計算，其底角取物料的堆積角，一般取2030°計，按物料性質(zhì)、塊度情況選定。F按中部槽的尺寸由幾何關(guān)系求得。由于刮板鏈占據(jù)一定空間，實際面積比F小一些，計算時要乘以小于

9、1的裝滿系數(shù)。故運輸能力按下式計算 （3-2）式中 刮板輸送機(jī)的運輸能力，t/h；中部槽物料運行時的斷面積，；裝滿系數(shù)；物料的散碎密度，；刮板鏈速，。由任務(wù)書知=0.85m/s，刮板輸送機(jī)的運輸能力Q=80t/h；裝滿系數(shù)取0.9，物料的散碎密度取900。由式（3-2）可得根據(jù)所選鏈型，查刮板輸送機(jī)中部槽尺寸系列，得中部槽尺寸：1200420150。3.4運行阻力計算刮板輸送機(jī)運行阻力按直線段和曲線段分別計算。3.4.1 直線段的運行阻力沿傾斜運行的刮板輸送機(jī)的重段直線段。運行時除了要克服煤和刮板鏈的運行阻力，還要克服煤和刮板鏈的重力。通常將它們一起計為總運行阻力。作為牽引構(gòu)件的刮板鏈，在重段

10、直線段運行的總阻力為 （3-3）刮板鏈在空段直線段的運行總阻力為 （3-4）式中 重段直線段的總阻力，N；空段直線段的總阻力，N；中部槽單位長度上的裝煤量，；刮板鏈單位長度的質(zhì)量，；刮板輸送機(jī)的長度，m；煤在槽內(nèi)運行的阻力系數(shù)；刮板鏈在槽內(nèi)運行的阻力系數(shù)；重力加速度，；傾斜角度?！?”“-”號的選取，該段向上運行時取“+”，向下取“-”。阻力系數(shù)的數(shù)值，與煤的性質(zhì)、刮板鏈型式、腫部槽型式、安裝條件等許多條件有關(guān)。準(zhǔn)確值需由實驗得到，通常計算時，單鏈w取0.60.8，w1=0.30.4。當(dāng)機(jī)身在中部槽平面有彎曲段時，如圖3-1。在彎曲段，刮板鏈沿槽幫滑行，相當(dāng)于牽引鏈繞固定的圓弧導(dǎo)向體。這種情況

11、下應(yīng)按式（附-1）式（附-2）另計彎曲段的附加阻力。工作面用可彎曲刮板輸送機(jī)是在這種情況下運行。彎曲段的中心角可由幾何關(guān)系求出。圖3-1 機(jī)身彎曲段及其幾何關(guān)系如圖圖3-1所示，圖a為在工作面內(nèi)彎曲段的相關(guān)尺寸；圖b為刮板鏈的運行系統(tǒng)；圖c為彎曲段中線的幾何關(guān)系。由圖d得 （3-5） （3-6）由圖c的得 （3-7） （3-8）由得 （3-9） （3-10）式中 相鄰兩節(jié)中部槽間的最大折曲角；標(biāo)準(zhǔn)中部槽長，m；R彎曲段的半徑，m；機(jī)身推移距離，m；彎曲段全長，m；彎曲段中心角?？斩魏椭囟蝺蓚€彎曲段的附加阻力，由式（附-2）得 （3-11） （3-12）式中 空段彎曲段的附加阻力；重段彎曲段的附

12、加阻力；、圖圖3-1b中各點的張力；刮板鏈與槽幫間的摩擦系數(shù)，可取為0.4；自然對數(shù)的底。由于按理論推導(dǎo)的公式計算麻煩，而且實際情況多變，所以經(jīng)常按直線段阻力的10%記為彎曲段的附加阻力。即 （3-13）中部槽單位長度的裝煤量取w=0.7,w1=0.35,查圓環(huán)鏈表得，L=80m,根據(jù)具體使用情況，取，由式（3-3）、（3-4）計算得5079N估算彎曲段的附加阻力為 則直線段的運行總阻力3.4.2 繞經(jīng)曲線段的阻力鏈條繞經(jīng)鏈輪的阻力，由以下三部分組成：a. 在鏈條與鏈輪的相遇點，當(dāng)它由直線變成彎曲時，因鏈條的轉(zhuǎn)折所產(chǎn)生的阻力；b. 鏈輪轉(zhuǎn)軸上的摩擦阻力；c. 在鏈條饒出鏈輪的分離點，當(dāng)它由彎變

13、成直時，因鏈條的轉(zhuǎn)折所產(chǎn)生的阻力。如圖3-2示，設(shè)鏈條的張力，在與鏈輪的相遇點為；與鏈輪的分離點為。在相遇點由直變彎繞進(jìn)鏈輪時，鏈軸上的摩擦阻力為 （3-14）式中 相遇點鏈軸上的摩擦阻力，N鏈條在相遇點的張力，N鏈軸的摩擦系數(shù)。圖3-2 鏈條繞經(jīng)鏈輪的阻力把這個作用于鏈軸上的摩擦力，變位到鏈輪的節(jié)圓周上，即為鏈條轉(zhuǎn)折彎曲的摩擦力給鏈輪旋轉(zhuǎn)增加的阻力。按作功相等的條件得 （3-15）將以公式（1-17）代入，整理得 （3-16）式中 鏈條由直變彎的阻力，N；鏈軸直徑，mm；鏈輪直徑，mm；鏈條繞進(jìn)鏈輪時，相鄰兩鏈節(jié)轉(zhuǎn)折的角度。同理可得，在分離點鏈條由彎變直，因鏈軸上的摩擦給鏈輪旋轉(zhuǎn)增加的阻力為

14、 （3-17）式中： 鏈條由彎變直的阻力，N；鏈條在分離點的張力，N。鏈輪轉(zhuǎn)軸上的摩擦阻力，當(dāng)鏈條的饒進(jìn)和繞出兩股平行時 （3-18）式中 鏈輪轉(zhuǎn)軸上的摩擦阻力，N；鏈輪轉(zhuǎn)軸的摩擦系數(shù)。把作用于鏈輪轉(zhuǎn)軸上的摩擦阻力，變位到鏈輪節(jié)圓周上，即為轉(zhuǎn)軸上的摩擦力給鏈輪旋轉(zhuǎn)的阻力。按力矩相等的條件得 （3-19）將以公式（3-18）代入，整理得 （3-20）式中 鏈輪軸上的摩擦阻力，N；鏈輪轉(zhuǎn)軸的直徑，mm。由上分析得到，鏈條饒經(jīng)鏈輪的阻力為 （3-21）令 （3-22）則 （3-23）由于公式計算復(fù)雜，使用中經(jīng)常根據(jù)經(jīng)驗按直線段的運行總阻力的10%記為繞經(jīng)曲線段的阻力，即 （3-24）則饒經(jīng)曲線段的阻

15、力為則刮板輸送機(jī)運行總靜負(fù)荷為3.4.3 牽引鏈的動負(fù)荷鏈嚙合傳動，是驅(qū)動鏈輪通過輪齒與鏈節(jié)的嚙合，將鏈輪旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)矩，變成直線牽引力給牽引鏈。鏈條是由許多剛性鏈節(jié)組成，繞經(jīng)鏈輪時呈多邊形圍繞，鏈條是間歇地隨相遇點輪齒運動。當(dāng)鏈輪作等速圓周運動時，鏈條是變速直線運動，并以鏈輪旋轉(zhuǎn)一個鏈節(jié)所對應(yīng)的中心角為周期。這種運動特性，可由下述分析看出。把鏈條當(dāng)作剛體，設(shè)鏈輪節(jié)圓的半徑為R，鏈輪旋轉(zhuǎn)的角速度為，如圖圖3-3a所示，為相遇點輪齒的圓周速度與水平線的夾角，為鏈條水平運動的瞬時速度，可以看出， （3-25）角的大小，等于相遇點輪齒的半徑與鏈輪縱軸線的夾角，這個夾角隨鏈輪的旋轉(zhuǎn)變化，從在相遇點剛開始嚙

16、合時的，逐漸減小到0，再逐漸增加到。鏈輪繼續(xù)旋轉(zhuǎn)時，另一個輪齒在相遇點與鏈條嚙合，鏈條的速度就隨這個新的相遇點輪齒的運動而變化。據(jù)此，式（3-25）中的變化范圍為式中為一個鏈節(jié)所對應(yīng)的鏈輪的圓心角。圖3-3 鏈傳動的速度分析由此可知，即使鏈輪的角速度不變，鏈條的瞬時速度也是變化的，其速度特性如公式（3-25）所示，速度變化的周期為鏈輪旋轉(zhuǎn)一個。鏈條速度變化曲線日圖圖3-3b，鏈速的變化范圍 由于鏈速的變化，鏈條運動中就有加速度，鏈條運動的加速度為 （3-26）鏈條運動的加速度也隨角變化，其變化范圍為加速度變化曲線見圖圖3-3b?？梢钥闯?，鏈條在相遇點嚙合開始時的加速度最大，隨鏈輪旋轉(zhuǎn)，加速度逐

17、漸減到0，然后達(dá)到最大負(fù)值，到另一個鏈輪嚙合時，鏈條運行的加速度，由最大負(fù)值突變到正最大值。加速度變化周期也是鏈輪旋轉(zhuǎn)一個角所需時間。最大加速度的絕對值為 （3-27）由鏈輪的幾何關(guān)系得 （3-28）將式（3-28）代入式（3-27）得 （3-29）式中 鏈條最大加速度；鏈輪旋轉(zhuǎn)的角速度；鏈節(jié)距；R鏈輪分度圓半徑。有以上分析可知鏈條是作變加速運動的。有加速度就有慣性力，因此，鏈條在運動中，不僅受靜負(fù)荷，還受有動負(fù)荷，并且是周期性動負(fù)荷。加速度為正，慣性力的方向相反，動負(fù)荷使鏈條的張力增加；加速度為負(fù)，慣性力的方向與運行方向相同，動負(fù)荷使鏈條的張力減小。由圖3-3b可以看到，后一個輪齒開始嚙合的

18、瞬間，鏈條的加速度從-增到+，在這瞬間的加速度為2。如果參與這一加速度運動的質(zhì)量為M，則鏈條所受的動負(fù)荷為2M。由于這一負(fù)荷是瞬間施加的，按力學(xué)原理，突加載荷在鏈條中產(chǎn)生的應(yīng)力大一倍。這樣，鏈條所受的動負(fù)荷應(yīng)按4M計。考慮到這個變化瞬間，后一個輪齒嚙合之前的加速度為，其慣性力與鏈條運動方向相同，因此，鏈條實際所受的最大動負(fù)荷按下式計算 （3-30）實際上，鏈條不是剛體，在張力作用下它有變形。刮板輸送機(jī)用的圓環(huán)鏈，其剛度視不同規(guī)格為（26）×N。作為彈性體的鏈條，鏈輪傳給它的牽引力，不能同時作用在整條鏈子上，而有一定的傳播速度，也不是整條鏈子都是一個相同的加速度，參與加速度運動的質(zhì)量也

19、不是整條鏈子及所帶的負(fù)載。因此，式（3-30）只可用在鏈子很短的情況。對于彈性鏈，只要不在共振條件下運行，鏈條所受的最大動負(fù)荷，比用此式計算的要小。輸送機(jī)的刮板鏈，在承載后被煤埋在槽內(nèi)，沿槽底滑動運行，由于其工作條件復(fù)雜多變，雖已進(jìn)行了許多研究，還不能準(zhǔn)確的計算出其動負(fù)荷。所以目前近似的按靜負(fù)荷的20%計算。則動負(fù)荷為3.4.4 總運行阻力綜上可得總運行阻力為N3.5 電動機(jī)功率P核算驅(qū)動軸上的功率為： （3-31）為傳動裝置效率，取0.8則計算得 考慮到采區(qū)的電壓降以及難以準(zhǔn)確計算的額外阻力，實際配備的電動機(jī)功率應(yīng)比增加15%20%的備用量。則電動機(jī)功率 又考慮有時可能傾角大于10度或其他原

20、因使工作阻力偏大，固選擇電動機(jī)功率為30KW。與初選型號的電機(jī)相比，符合要求。3.6減速比核算及齒輪箱選型自己添加內(nèi)容3.7 圓環(huán)鏈的選擇與核算圓環(huán)鏈在工作時受拉伸和彎曲，環(huán)內(nèi)應(yīng)力狀況復(fù)雜，理論計算較困難。因此，圓環(huán)鏈通常按最大牽引力選擇，即：單鏈牽引時 （3-32）雙鏈牽引時 （3-33）式中 圓環(huán)鏈的最小破斷負(fù)荷，N； 雙鏈牽引時的不均勻系數(shù)，一般??； 安全系數(shù)，采煤機(jī)用的圓環(huán)鏈，可??； 刮板輸送機(jī)用的圓環(huán)鏈，取。由式（3-32）得 （3-34）取 則 查表選擇圓環(huán)鏈為1450 B級3.8 刮板鏈的安全系數(shù)安全系數(shù)是鏈條破斷拉力與最大張力之比。則刮板鏈的安全系數(shù)為單鏈 （3-35）式中 n

21、鏈條的安全系數(shù)，一般n>3.5查得 符合要求4 選型設(shè)計匯總根據(jù)自己的選型設(shè)計計算結(jié)果，選擇合適的廠家生產(chǎn)的刮板輸送機(jī)。如下例子。刮板輸送機(jī)選型設(shè)計匯總?cè)缦卤硭荆盒?#160;  號1名稱規(guī)格SGB420/22(30)輸送量(t/h)80輸送長度(m)80（要選擇）鏈速(m/s)0.88電動機(jī)（要選擇）型   號TDSB-22(30)功率(kw)22(30)轉(zhuǎn)速(rpm)1470電壓(v)380刮板機(jī)規(guī)格(mm)14×50（要設(shè)計）減速器傳動比i22.24（設(shè)計）刮板機(jī)規(guī)格(mm)14×50參考文獻(xiàn) 1 成大先.機(jī)械設(shè)計手冊（單行本）軸承M.北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2004.12 成大先.機(jī)械設(shè)計手冊（單行本）常用工程材料M.北京：化學(xué)工業(yè)出版