刨煤機(jī)傳動(dòng)系統(tǒng)及緩沖裝置的設(shè)計(jì)(含全套圖紙)

1、刨煤機(jī)傳動(dòng)系統(tǒng)及緩沖裝置的設(shè)計(jì)(含全套圖紙) 全套CAD圖紙或資料,聯(lián)系 695132052 摘要 目前,我國(guó)開采薄煤層的機(jī)械設(shè)備機(jī)較少, 而刨煤機(jī)是一種價(jià)格低、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、維修方便、操作容易的采煤設(shè)備。因此有必要對(duì)刨煤機(jī)進(jìn)行研究設(shè)計(jì)。 本文對(duì)刨煤機(jī)目前國(guó)內(nèi)、國(guó)外的發(fā)展情況進(jìn)行了闡述,主要對(duì)刨煤機(jī)刨頭的傳動(dòng)系統(tǒng)和急停緩沖裝置進(jìn)行了設(shè)計(jì)研究。本文選用由由電動(dòng)機(jī)、耦合器、減速器組成的機(jī)械驅(qū)動(dòng)裝置,由該裝置向刨頭提供動(dòng)力;通過(guò)對(duì)刨頭的受力分析,結(jié)合刨頭實(shí)際采煤過(guò)程,利用氣壓傳動(dòng)的原理,對(duì)現(xiàn)有的氣缸稍微改造來(lái)設(shè)計(jì)一個(gè)急停緩沖裝置。 刨頭傳動(dòng)系統(tǒng)帶動(dòng)刨頭完成切削煤壁的運(yùn)動(dòng),急停緩沖裝置,保證刨頭運(yùn)行到工作

2、端面時(shí)候緊急、可靠、安全地停車。關(guān)鍵詞:刨煤機(jī);傳動(dòng)系統(tǒng);急停緩沖裝置 Abstract At present, in our country mines,the mechanical device machine to the thin coal bed is few, but the coal plow is one kind of low price, simple structure, easy operation mining coal equipment. Therefore it is necessary to carry on the research to design th

3、e coal plow. This article to the coal plow the home, the overseas development situation has carried on the elaboration at present, mainly and stopped the buffer mechanism to the coal plow discount transmission system to conduct the design research anxiously. This article selects by the machinery dri

4、ve which by the electric motor, the coupler, the reduction gear is composed, provides the power by this equipment to the discount; Through to the discount stress analysis, the union discount actual mining coal process, the use pneumatic actuator principle, designs one to the existing air cylinder sl

5、ightly transformation to stop the buffer mechanism anxiously. The discount transmission system impetus discount completes the cutting coal wall the movement, stops the buffer mechanism anxiously, guaranteed the discount moves to work end surface time urgent, reliable, stops safely.Key word: Coal plo

6、w; Transmission system; Stops the buffer mechanism anxiously 前言11 緒論21.1 課題來(lái)源21.2 課題的設(shè)計(jì)目的及意義21.3刨煤機(jī)在國(guó)內(nèi)外的發(fā)展情況21.4制約我國(guó)刨煤機(jī)發(fā)展的主要因素有41.5 對(duì)刨煤機(jī)行業(yè)在國(guó)內(nèi)發(fā)展的建議41.6 設(shè)計(jì)內(nèi)容和預(yù)期結(jié)果52 刨煤機(jī)的傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)72.1機(jī)頭機(jī)尾傳動(dòng)系統(tǒng)的布置82.2鏈論的選擇設(shè)計(jì)92.3傳動(dòng)鏈保護(hù)裝置設(shè)計(jì)102.4電動(dòng)機(jī)的選型112.5聯(lián)軸器的選型計(jì)算122.6減速器的選型132.6.1減速器的選型計(jì)算132.6.2減速器低速軸外伸段直徑的計(jì)算及校核143 刨頭緩沖裝置的設(shè)計(jì)1

7、63.1緩沖裝置的方案163.2刨頭刨削阻力的計(jì)算173.2.1刨刀間距t的確定183.2.2平均刨削阻力203.2.3單個(gè)銳利刨刀所受的煤壁平均擠壓力213.2.4刨頭所受煤壁刨削阻力223.2.5計(jì)算過(guò)程及結(jié)果223.3.裝煤阻力的計(jì)算243.4刨頭摩擦力的計(jì)算293.5緩沖裝置的設(shè)計(jì)313.5.1緩沖裝置的工作原理313.5.2氣缸作用力323.5.3氣缸內(nèi)徑的計(jì)算333.5.4 活塞桿直徑的計(jì)算333.5.5氣缸筒壁厚的計(jì)算343.5.6活塞桿導(dǎo)向套及連接密封裝置343.5.7閥的選擇353.5.8氣缸的校核354經(jīng)濟(jì)性分析375結(jié)論38致謝39參考文獻(xiàn)40附錄 A 譯文41附錄B 外

8、文文獻(xiàn)44前言 刨煤機(jī)是一種井下工作面中集采煤、裝煤、運(yùn)煤為一體,特別適合開采薄煤層和中厚煤層下限的采煤機(jī)械。其工作原理是刨頭以緊固在中部槽靠煤壁側(cè)的滑架作導(dǎo)軌,滑架內(nèi)有上、下鏈道,刨頭在刨鏈的牽引下沿滑架滑動(dòng)。刨頭上的刨刀刨消煤壁,刨下的煤在刨頭犁形斜面的作用下裝入中部槽,再有輸送機(jī)的刮板鏈運(yùn)出工作面。刨煤機(jī)的發(fā)展至今已有五十多年的歷史,目前國(guó)外的刨煤機(jī)發(fā)展比較迅速,而我過(guò)的刨煤機(jī)行業(yè)則發(fā)展速度較慢,在功率、速度、可靠性、耐久性、無(wú)事故運(yùn)行時(shí)間、整機(jī)性能方面與外國(guó)先進(jìn)水平有較大差距。 本文研究設(shè)計(jì)刨煤機(jī)的傳動(dòng)系統(tǒng)和緩沖裝置,考慮到生產(chǎn)成本和實(shí)用價(jià)值以及刨煤機(jī)工作環(huán)境的要求,我所設(shè)計(jì)的傳動(dòng)裝置

9、,部件基本上都采用現(xiàn)有產(chǎn)品,便于直接選取成品;我所設(shè)計(jì)的緩沖裝置,利用氣壓傳動(dòng)使用一個(gè)緩沖氣壓缸,緩沖時(shí)間短,能實(shí)現(xiàn)良好的緩沖作用。希望這篇文章能為以后設(shè)計(jì)刨煤機(jī)傳動(dòng)裝置和緩沖裝置的朋友提供幫助。1 緒論1.1 課題來(lái)源目前我國(guó)開采薄煤層的機(jī)械設(shè)備機(jī)較少,大部分薄煤層工作面仍沿用打眼、放炮、人工裝煤等原始的開采方法,生產(chǎn)效率低,工人勞動(dòng)強(qiáng)度大,安全性差。刨煤機(jī)是一種價(jià)格低、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、維修方便、操作容易的采煤設(shè)備,目前正向大功率、快速度、高強(qiáng)度方向發(fā)展。因此大力發(fā)展以刨煤機(jī)為主的薄煤層的機(jī)械化設(shè)備,可以促進(jìn)煤礦機(jī)械化協(xié)調(diào)發(fā)展,提高礦井投資效益。1.2 課題的設(shè)計(jì)目的及意義 近半個(gè)多世紀(jì)以來(lái),隨著

10、工業(yè)的發(fā)展和人民生活水平的提高,地球上的煤礦資源被人們大量開采,如今已日見(jiàn)匱乏。世界上資源的儲(chǔ)量是有限的,人們必須充分利用現(xiàn)有的資源,實(shí)現(xiàn)其最大的價(jià)值。為了節(jié)約能源和充分利用為數(shù)不多的礦產(chǎn),人們?cè)絹?lái)越多地將目光轉(zhuǎn)向中、薄煤層的開采。長(zhǎng)期以來(lái),煤炭資源的開采都存在著浪費(fèi)的現(xiàn)象,尤其是在我國(guó),我國(guó)的薄煤層資源豐富,可采儲(chǔ)量占全部?jī)?chǔ)量的20%,而且分布廣、煤質(zhì)好,但是我國(guó)的薄煤層機(jī)械化程度仍然很低,一些厚薄煤層并存的礦井,由于薄煤層開采速度緩慢,使下部中厚煤層長(zhǎng)期得不到及時(shí)開采。影響工作面的正常接替,甚至被迫丟失一些薄煤層資源。 迅速提高薄煤層機(jī)械化程度,加快薄煤層開采,對(duì)發(fā)展我國(guó)煤炭生產(chǎn),節(jié)約煤炭

11、資源,提高安全性及可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略都具有十分重要的意義。采用刨煤機(jī)系統(tǒng)開采中厚及薄煤層,是一種從經(jīng)濟(jì)效益上講十分具有吸引力的開采方法。刨煤機(jī)技術(shù)的應(yīng)用有效的提高了工作面的產(chǎn)量和效率,降低了工人的勞動(dòng)強(qiáng)度,提高了煤炭的開采和利用率。1.3刨煤機(jī)在國(guó)內(nèi)外的發(fā)展情況 刨煤機(jī)采煤技術(shù)始于1937年德國(guó)伊本比倫煤礦的煤刨實(shí)驗(yàn),1942年正式應(yīng)用,后推廣到波蘭、蘇聯(lián)、西班牙、法國(guó)、奧地利等20多個(gè)國(guó)家。7080年代,這些國(guó)家在刨煤機(jī)開發(fā)和應(yīng)用方面取得了突飛猛進(jìn)的發(fā)展。80年代,歐洲主要產(chǎn)煤國(guó)家使用刨煤機(jī)開采煤炭已占總產(chǎn)量的的50%以上;在聯(lián)邦德國(guó)薄煤層的開采中,使用刨煤機(jī)開采的煤炭約占采煤量的90%;波蘭每

12、年使用刨煤機(jī)的工作面?zhèn)€數(shù)平均為65個(gè);蘇聯(lián)每年使用刨煤機(jī)的工作面?zhèn)€數(shù)約為150個(gè)。刨煤機(jī)開采技術(shù)已經(jīng)推廣到非金屬沉淀礦床的開采。刨煤機(jī)的發(fā)展至今已有50多年的歷史,根據(jù)歷史發(fā)展和機(jī)構(gòu)形式的不同,可分為脫鉤刨、滑行刨、脫鉤滑行刨。到目前為止,世界上使用最多的仍是滑行刨煤機(jī),其產(chǎn)量占總產(chǎn)量的50%以上。目前國(guó)外刨煤機(jī)的發(fā)展趨勢(shì)是向大功率、快速度、高強(qiáng)度方向發(fā)展,功率已從2增加到,最大已達(dá)到,速度已由增大到,最高達(dá),刨鏈直徑從發(fā)展到。這方面處于領(lǐng)先地位的是德國(guó),該國(guó)以實(shí)現(xiàn)了刨煤機(jī)工作面的自動(dòng)化和無(wú)人化。 隨著科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步,各國(guó)都在將高新技術(shù)成果、計(jì)算機(jī)技術(shù)、傳感技術(shù)、自動(dòng)監(jiān)測(cè)與在線控制等綜合應(yīng)

13、用到刨煤機(jī)產(chǎn)品中來(lái)。 我國(guó)刨煤機(jī)采煤技術(shù)的研制和應(yīng)用始于1965年徐州礦物局韓橋煤礦,經(jīng)過(guò)了試驗(yàn)、定型和發(fā)展三個(gè)階段。80年代,在煤科院上海分院、張家口煤機(jī)廠和淮南煤機(jī)廠、徐州煤礦機(jī)械制造廠等單位的努力下,制造出各種型號(hào)的刨煤機(jī)200多臺(tái),全國(guó)有20多個(gè)礦物局使用國(guó)產(chǎn)或進(jìn)口刨煤機(jī),積累了大量實(shí)踐經(jīng)驗(yàn),有的礦取得了較好的成果。進(jìn)入90年代以后,我國(guó)刨煤機(jī)采煤技術(shù)未能得以更廣泛的應(yīng)用,原因是多方面的,有設(shè)備性能的問(wèn)題,有薄煤層開采投入多產(chǎn)出少的的因素,也有對(duì)刨煤機(jī)采煤技術(shù)研究不夠的原因。總的來(lái)說(shuō),我國(guó)刨煤機(jī)的研制工作開始于60年代,到70年代進(jìn)入一個(gè)小高潮。主要機(jī)型為MBJ-1型和MBJ-2A型脫

14、鉤刨,70年代末到80年代刨煤機(jī)時(shí)常一直處于低谷。80年代末到90年代中期又陸續(xù)研制了型脫鉤刨和型滑行刨,其最大功率僅為,速度為0.786m/s,仍然在低水平上徘徊,不能滿足煤礦用戶的要求。 目前國(guó)產(chǎn)刨煤機(jī)還只能刨削軟煤層及中硬度下煤層,而國(guó)外先進(jìn)國(guó)家的刨煤機(jī)已能刨削硬煤層,甚至極硬煤層,極大地提高了刨煤機(jī)的適用范圍。德國(guó)在80年代初,快速刨煤機(jī)的比例已占刨煤機(jī)總數(shù)的50%,發(fā)展到現(xiàn)在,快速刨煤機(jī)以基本取代了慢速刨煤機(jī)。而在我國(guó),刨煤機(jī)功率小,速度慢,仍是普遍存在的問(wèn)題。 我國(guó)的刨煤機(jī)行業(yè)雖然也在發(fā)展,但速度較慢,并且在可靠性、耐久性、無(wú)事故運(yùn)行時(shí)間、整機(jī)性能方面均與外國(guó)先進(jìn)水平有較大差距,尤

15、其是在人工監(jiān)測(cè)方面。1.4制約我國(guó)刨煤機(jī)發(fā)展的主要因素有 (1)科研滯后造成我國(guó)刨煤機(jī)產(chǎn)品更新?lián)Q代周期長(zhǎng),新產(chǎn)品開發(fā)時(shí)間長(zhǎng),關(guān)鍵元部件的攻關(guān)遲遲得不到解決,遠(yuǎn)遠(yuǎn)滿足不了生產(chǎn)用戶的需要,致使一些煤礦用戶不得不花巨額外匯去進(jìn)口國(guó)外的刨煤機(jī)產(chǎn)品。 (2)國(guó)產(chǎn)刨煤機(jī)的功率小、刨速低,對(duì)地質(zhì)條件的適應(yīng)性差,關(guān)鍵零、部件的可靠性差,處于一個(gè)較低的技術(shù)水平上,從而造成工作中事故率高,影響正常生產(chǎn)。 (3)對(duì)煤層的可刨性判斷不準(zhǔn)確導(dǎo)致使用效果不良。煤層能否使用刨煤機(jī),除了該煤層的頂板條件外,還有一個(gè)重要因素就是刨削阻力的大小。對(duì)此項(xiàng)目,各國(guó)都有自己的判定標(biāo)準(zhǔn),如德國(guó)采用單元刨削力指標(biāo),前蘇聯(lián)和波蘭采用單位長(zhǎng)度

16、刨削力指標(biāo)等,都是針對(duì)本國(guó)煤層的特性及其在刨削過(guò)程中的獲得的大量數(shù)據(jù)歸納整理而成的。而我國(guó)則從未進(jìn)行這方面的工作,而是將煤層的硬度系數(shù)值(即普氏系數(shù)發(fā)f值)作為煤層的可刨性指標(biāo)。由于f值本身準(zhǔn)確度較低,離散度較大,而且f值與可刨性指標(biāo)本來(lái)就不相等,可刨性的內(nèi)容比f(wàn)值要多的多,它包括煤層層理、節(jié)理的影響,發(fā)育程度等。 (4)工作面上、下順槽斷面的制約。目前國(guó)外順槽斷面基本上在,且機(jī)頭、機(jī)尾傳動(dòng)裝置大部分放置在順槽內(nèi)。而我國(guó)的薄煤層工作面為了節(jié)約巷道的掘進(jìn)費(fèi)用,工作面的上下順槽斷面尺寸一般均較小,其斷面僅為。因此刨頭的機(jī)頭、機(jī)尾傳動(dòng)部就不能放置在順槽內(nèi),而占據(jù)了工作面端頭的空間,工作面兩端就必須人

17、工開缺口。這不但增加了人工作業(yè)的工作量。而且使兩端頭頂板空頂面積增大,不利于頂板的支護(hù)與管理。1.5 對(duì)刨煤機(jī)行業(yè)在國(guó)內(nèi)發(fā)展的建議 我國(guó)的刨煤機(jī)要想趕上國(guó)外領(lǐng)先水平,必須要考慮解決以下問(wèn)題。 1)迅速制定我國(guó)的煤層可刨性指標(biāo),開展全國(guó)煤層可刨性普查。對(duì)煤層的可刨性判別是影響正確選用刨煤機(jī)的重要因素。因此必須盡快建立新的可刨性指標(biāo)來(lái)取代現(xiàn)在的以煤層硬度發(fā)f來(lái)判別煤層的可刨性,以減少選型上造成的失誤。 2)改善整機(jī)性能,提高刨煤機(jī)的適應(yīng)能力。功率和速度是衡量刨煤機(jī)整機(jī)性能的重要指標(biāo),因此要提高我國(guó)刨煤機(jī)的整機(jī)性能指標(biāo),就需要在這兩方面下功夫。同時(shí)還必須加快對(duì)井下工作面的工礦監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的研制。刨煤機(jī)的

18、工況監(jiān)測(cè)系統(tǒng)主要包括有運(yùn)行工況系統(tǒng)、性能監(jiān)測(cè)和延誤工況分析等。它利用在刨煤機(jī)上有關(guān)部位安裝的種中不同用途的傳感器所發(fā)生的不同信號(hào)。 3)提高元部件的可靠性。 a減速器 刨煤機(jī)減速器的發(fā)展方向是大功率、小尺寸、重量輕、壽命長(zhǎng)。減速器目前要解決兩個(gè)問(wèn)題:一是增加強(qiáng)度、提高使用壽命。為了滿足與電動(dòng)機(jī)匹配時(shí)承受的剛性連接所帶來(lái)的沖擊負(fù)荷和提高無(wú)故障運(yùn)行時(shí)間,要求提高其傳動(dòng)件的強(qiáng)度和壽命。二是增加功率、減小體積。 (b)刨刀 刨刀是刨煤機(jī)的關(guān)鍵零、部件之一。必須花大力氣從材料、焊接及熱處理工藝上進(jìn)行深入的研究試驗(yàn),提高其強(qiáng)度和使用壽命。 (c)刨鏈和連接環(huán) 刨鏈?zhǔn)峭蟿?dòng)刨頭往復(fù)刨煤的關(guān)鍵元件。其破斷強(qiáng)度和

19、疲勞壽命是考核其性能的兩大主要指標(biāo)。造成失效的主要影響因素:選材不合理、材質(zhì)成分不穩(wěn)定、幾何尺寸誤差大、焊接質(zhì)量差、熱處理不當(dāng)、鏈輪嚙合不良等,為了提高它的可靠性,必須對(duì)以上各環(huán)節(jié)進(jìn)行逐一攻關(guān)。 接鏈環(huán)是連接刨鏈的重要零件,也是刨鏈中的薄弱環(huán)節(jié)之一。目前國(guó)內(nèi)生產(chǎn)的接鏈環(huán)強(qiáng)度低,疲勞壽命達(dá)不到要求,其強(qiáng)度尚不足圓環(huán)鏈的9o%。而英國(guó)帕森斯公司生產(chǎn)的接鏈環(huán)強(qiáng)度已達(dá)到與圓環(huán)鏈等強(qiáng)度。d電控裝置 提高刨速的關(guān)鍵是要解決電控裝置的可靠性。國(guó)外刨煤機(jī)的先進(jìn)之處也在于其電控裝置的先進(jìn)與可靠。在電子技術(shù)、測(cè)控技術(shù)高速發(fā)展的今天,解決這類問(wèn)題應(yīng)該是完全可能的。1.6 設(shè)計(jì)內(nèi)容和預(yù)期結(jié)果 設(shè)計(jì)內(nèi)容為:1)刨煤機(jī)刨

20、頭傳動(dòng)系統(tǒng)的的總體設(shè)計(jì)2)刨煤機(jī)的緩沖裝置的設(shè)計(jì) 實(shí)現(xiàn)的預(yù)期效果:根據(jù)已知的刨煤機(jī)參數(shù),合理選用傳動(dòng)系統(tǒng)的電動(dòng)機(jī)、減速器、聯(lián)軸器、鏈輪等部件,使其能保證刨煤機(jī)能在該傳動(dòng)系統(tǒng)下實(shí)現(xiàn)其預(yù)期的功能和生產(chǎn)能力。 設(shè)計(jì)一個(gè)急停緩沖緩沖裝置,使刨頭在運(yùn)行到工作面端頭不能正常停車時(shí)候,在緩沖裝置的作用下,吸收多余動(dòng)能,不至刨頭猛烈撞擊而撞壞,容易發(fā)生事故。 2 刨煤機(jī)的傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì) 刨煤機(jī)的主要技術(shù)參數(shù)如下: 裝機(jī)功率? 適應(yīng)煤層厚度?0.71.5m 適應(yīng)煤層硬度? 適應(yīng)煤層傾角? 供電電壓?1140v 刨速 ?1.5/0.75/m/s 刨鏈規(guī)格_30mm*108mm?C 刨鏈破斷負(fù)荷? 30*108梯齒接

21、鏈環(huán)破斷負(fù)荷? 刨頭外型尺寸(長(zhǎng)*寬*高)?2350*740*(6001500)mm 刨煤機(jī)由刨煤、運(yùn)煤、推進(jìn)和電器控制四部分組成;其輔助裝置有緩沖、通訊、信號(hào)、照明、防塵等裝置。 刨煤部分是刨煤機(jī)的主要工作機(jī)構(gòu),是區(qū)別于其它采煤機(jī)械的重要技術(shù)特征。它由裝有各種刀具刨削煤壁的刨頭,牽引刨頭的刨鏈,導(dǎo)護(hù)鏈裝置和帶動(dòng)刨鏈的動(dòng)力傳動(dòng)裝置電機(jī)、減速器、偶合器等組成。 刨煤機(jī)的傳動(dòng)裝置通過(guò)電動(dòng)機(jī)、減速器驅(qū)動(dòng)刨鏈鏈輪帶動(dòng)刨頭,所有型號(hào)的刨煤機(jī)驅(qū)動(dòng)裝置結(jié)構(gòu)大致相同,只是在減速箱形式、傳動(dòng)比和刨鏈鏈輪的保護(hù)機(jī)構(gòu)等方面有所不同。 本設(shè)計(jì)選用目前最常用的滾刀?機(jī)械驅(qū)動(dòng)方式,它有電動(dòng)機(jī)、聯(lián)軸器和齒輪減速器組成。這種

22、驅(qū)動(dòng)裝置結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、過(guò)載能力大,對(duì)電器控制無(wú)特殊要求,但是這中驅(qū)動(dòng)裝置體積較大,不易變速。另外,由于頻繁正反向啟動(dòng),電動(dòng)機(jī)容易發(fā)熱。設(shè)計(jì)時(shí)候必須得考慮到這些問(wèn)題。 在傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)中,電動(dòng)機(jī)、聯(lián)軸器和減速器以及鏈輪都是標(biāo)準(zhǔn)件,可直接選取使用,因此只對(duì)其進(jìn)行選型設(shè)計(jì)即可。2.1機(jī)頭機(jī)尾傳動(dòng)系統(tǒng)的布置 本設(shè)計(jì)中刨煤機(jī)為前滑行刨,滑行刨的優(yōu)點(diǎn)有:摩擦阻力小,刨煤機(jī)的消耗多用于刨煤、裝煤。刨頭在滑行架導(dǎo)軌中移動(dòng),較穩(wěn)定。適用于各種底版。宜高速運(yùn)行,適用刨硬煤,也容易控制截深 但從發(fā)展來(lái)看,前牽引滑行刨煤機(jī)可以高速運(yùn)行,有利于刨硬煤,并能有效地利用功率,因此前牽引刨煤機(jī)的發(fā)展前景很廣闊。 刨煤機(jī)工作面上、下

23、切口的尺寸和開掘是影響刨煤機(jī)工作效率的一個(gè)重要問(wèn)題。為了提高刨煤機(jī)的工作效率必須減少開掘切口的工作量,因此要合理布置刨煤機(jī)的機(jī)頭、機(jī)尾的傳動(dòng)部。機(jī)頭、機(jī)尾傳動(dòng)部的布置有四種方案。機(jī)頭、機(jī)尾傳動(dòng)部分平行與輸送機(jī)布置。其優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,工作面上下平巷斷面可小些,可減少巷道掘進(jìn)工作量。其缺點(diǎn)是:工作面上、下切口開掘工作量大,勞動(dòng)強(qiáng)度大,效率低,很多情況因切口進(jìn)度跟不上而影響了刨煤機(jī)的推進(jìn);同時(shí)工作面出口處控頂面積大,不利于控制頂板。機(jī)頭、機(jī)尾傳動(dòng)部分垂直于輸送機(jī)布置。其優(yōu)點(diǎn)是:可減少開掘切口的工作量,有利于提高效率。缺點(diǎn)是:傳動(dòng)部分放在工作面上、下平巷,控制頂板困難,上、下平巷采空區(qū)側(cè)不易通風(fēng),在高

24、瓦斯工作面,易造成瓦斯積累,不利于安全。機(jī)頭、機(jī)尾傳動(dòng)部分混合布置。這種布置方式是在工作面前進(jìn)方向?qū)C(jī)頭、機(jī)尾的傳動(dòng)部分放在工作面的上、下平巷內(nèi)垂直于輸送機(jī)布置,在采空區(qū)內(nèi)將機(jī)頭、機(jī)尾傳動(dòng)部分置于工作面控頂區(qū)內(nèi)平行與輸送機(jī)布置。其優(yōu)點(diǎn)是:在工作面前進(jìn)方向側(cè)的傳動(dòng)部分放在上、下平巷中,減少了開切口的工作量,而采空區(qū)側(cè)的傳動(dòng)部分平行于輸送機(jī),則減少了采空區(qū)的控頂面積,有利于頂板控制和行人安全。機(jī)頭、機(jī)尾傳動(dòng)部分一側(cè)布置。這中布置方式是將刨煤機(jī)的傳動(dòng)部分均布置在采空側(cè)。前牽引滑行刨煤機(jī)刨頭牽引傳動(dòng)部分需跨過(guò)輸送機(jī)的機(jī)頭部,結(jié)構(gòu)較復(fù)雜,要求 強(qiáng)度高;但是這重布置方式可以極大地減少切口面積,有利于刨煤機(jī)

25、的推進(jìn),但增加采空區(qū)側(cè)頂板控制和兩個(gè)傳動(dòng)部分之間的管理難度。從現(xiàn)場(chǎng)的是使用角度看,混合布置方式較好,既能減少切口的面積,又易管理。因此本設(shè)計(jì)中采用傳動(dòng)部分混合布置。2.2鏈論的選擇設(shè)計(jì) 刨頭是刨煤機(jī)工作的執(zhí)行機(jī)構(gòu),動(dòng)力傳動(dòng)裝置電機(jī)、減速器、偶合器帶動(dòng)刨鏈牽動(dòng)刨頭完成刨煤過(guò)程。牽引鏈鏈輪與減速器的輸出軸相連,鏈輪工作時(shí),圓環(huán)鏈饒上鏈輪后,平環(huán)和立環(huán)一一相間,平環(huán)位于鏈輪的窩槽內(nèi),立環(huán)位于鏈輪的環(huán)槽中,但其下面不接觸立環(huán)槽底,窩槽圓弧推平環(huán)的一端而實(shí)現(xiàn)傳動(dòng)。 本設(shè)計(jì)中鏈輪處置布置,鏈輪垂直布置,吐鏈方便,鏈子垂直也也可以幫助吐鏈,為了改善鏈的受力狀態(tài),也裝有緊鏈裝置。 鏈輪的幾何形狀 比較復(fù)雜,其

26、形狀和制造質(zhì)量對(duì)于鏈環(huán)和鏈輪的嚙合影響很大。鏈輪形狀設(shè)計(jì)的不好,就會(huì)啃傷鏈環(huán),加劇鏈輪與鏈環(huán)的磨損或者鏈環(huán)不能與鏈正確嚙合而掉鏈。 因?yàn)殒溳喪菢?biāo)準(zhǔn)件其與鏈環(huán)相互配合,所以可直接根據(jù)鏈環(huán)的尺寸從表中直接選擇使用鏈輪 本設(shè)計(jì)中已知刨鏈規(guī)格: 直接查取鏈輪的基本尺寸如下: 表 2-1鏈輪基本尺寸圓環(huán)尺寸鏈輪齒數(shù)7418.13508182.5176.4950.25302307155230230740115 ?節(jié)圓直徑 ?頂圓直徑 ?平環(huán)底至鏈輪中心距離 ?齒圓弧半徑 ,?齒形圓弧中心坐標(biāo)?齒根圓弧半徑 ?平環(huán)窩槽圓弧半徑 ?立環(huán)槽根圓半徑 ?立環(huán)槽寬度 W?齒肩寬度 鏈輪寬度應(yīng)比鏈環(huán)外寬寬些,以保證鏈

27、輪窩槽與平環(huán)相配合,并且鏈輪齒受到很的的彎曲載荷,保證鏈輪輪齒有足夠的強(qiáng)度。 已知鏈外寬為99, 取鏈輪寬度為: 鏈輪為鍛造加工,鏈輪表面應(yīng)淬火,齒形部分進(jìn)行電解加工或模鍛,這樣可以大大提高鏈輪的使用壽命。2.3傳動(dòng)鏈保護(hù)裝置設(shè)計(jì) 該設(shè)計(jì)中刨煤機(jī)驅(qū)動(dòng)裝置采用電動(dòng)機(jī)、聯(lián)軸器和減速器組成的機(jī)械傳動(dòng)裝置。對(duì)于這種驅(qū)動(dòng)方式,電動(dòng)機(jī)通過(guò)聯(lián)軸器傳遞給牽引鏈的最大牽引力大于牽引鏈的疲勞強(qiáng)度極限,因此在驅(qū)動(dòng)裝置和牽引鏈之間應(yīng)設(shè)有保護(hù)裝置,以保護(hù)牽引鏈不被拉斷。 圖2-1 剪切銷過(guò)載保護(hù)裝置 如圖所示,在牽引鏈的鏈輪1和減速器2之間裝有剪切銷3,當(dāng)作用于牽引鏈上的負(fù)荷大于牽引鏈的疲勞強(qiáng)度極限時(shí),剪切削被剪斷。此

28、后雖然驅(qū)動(dòng)裝置仍在工作,但鏈輪卻停止轉(zhuǎn)動(dòng),實(shí)現(xiàn)了保護(hù)牽引鏈的目的。 已知刨鏈破斷負(fù)荷為;30*108梯齒接鏈環(huán)破斷負(fù)荷為。銷材料選用45鋼,許用切應(yīng)力為剪切強(qiáng)度極限為360MP,為了使鏈輪傳動(dòng)平穩(wěn),使用兩個(gè)剪切銷并且剪切銷對(duì)稱布置在鏈輪的鏈輪的直徑上。按剪斷條件,切應(yīng)力應(yīng)超過(guò)剪切強(qiáng)度極限。 (2?1) (2?2)查選取B型圓柱銷,去,長(zhǎng)度,材料為45鋼,熱處理硬度為HRC3846。剪切銷套用45鋼,熱處理后硬度達(dá)到45HRC。2.4電動(dòng)機(jī)的選型由鏈輪的選擇,可計(jì)算出鏈輪的轉(zhuǎn)速即減速器輸出軸的轉(zhuǎn)速。 (2?3) 類比滾筒式采煤機(jī)電動(dòng)機(jī)功率的取值方法,刨煤機(jī)電動(dòng)機(jī)功率可按刨煤機(jī)裝機(jī)功率的60%取。

29、 (2?4) 考慮到本設(shè)計(jì)中電動(dòng)機(jī)的工作環(huán)境,必須保證電動(dòng)機(jī)在滿足刨頭工作的前提下在礦井中安全可靠地運(yùn)行,考慮到礦井中瓦斯等爆炸性氣體的存在,整個(gè)電機(jī)必須嚴(yán)密封閉,電動(dòng)機(jī)外殼選用防爆式結(jié)構(gòu)。 本設(shè)計(jì)中供電電壓為1140V,查中國(guó)機(jī)電產(chǎn)品目錄(國(guó)家機(jī)電工業(yè)出版社)和運(yùn)輸機(jī)械設(shè)計(jì)選用手冊(cè)(化學(xué)工業(yè)出版社)選擇電動(dòng)機(jī)型號(hào)。 初選電動(dòng)機(jī)型號(hào)為電動(dòng)機(jī),電動(dòng)機(jī)主要參數(shù)如下。 表2-2 主要參數(shù)功率(KW)電流(A)轉(zhuǎn)速(r/min)效率(%)功率因數(shù)噪聲(db)堵轉(zhuǎn)電流堵轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩最大轉(zhuǎn)矩額定電流額定轉(zhuǎn)矩額定轉(zhuǎn)矩110197.3148094.589937.02.12.4 其外型尺寸查運(yùn)輸機(jī)械設(shè)計(jì)選用手冊(cè)(化學(xué)

30、工業(yè)出版社)電動(dòng)機(jī)篇可查得。 表2-3 主要外形尺寸機(jī)座號(hào)AAAABACADBBBCDEFGGDY315S50812074464557640661021665m614185811457660 HHAHCHDDLLD31545_865281190122021312401270238 各尺寸主要意義,可直接從書中查得,在這里不再贅述了。 考慮到刨煤機(jī)的工作空間,傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)盡量緊湊、體積小,以便節(jié)省空間。因此電動(dòng)機(jī)外型尺寸在滿足工作要求的前提下,其長(zhǎng)寬高尺寸等參數(shù)盡量取小化。2.5聯(lián)軸器的選型計(jì)算 電動(dòng)機(jī)輸出軸通過(guò)聯(lián)軸器傳遞轉(zhuǎn)矩與減速器相連,下面對(duì)聯(lián)軸器進(jìn)行選型。 由已選電動(dòng)機(jī)可知,電動(dòng)機(jī)額定轉(zhuǎn)速

31、為1480r/min,最大轉(zhuǎn)矩為2400,電動(dòng)機(jī)輸出軸直徑為65。 由于梅花型彈性聯(lián)軸器零件數(shù)量少,外型尺寸小,彈性元件易制造,適用于中小功率傳動(dòng),本設(shè)計(jì)中選用梅花型彈性聯(lián)軸器。 按標(biāo)準(zhǔn)國(guó)標(biāo)GB 5272?85梅花型彈性聯(lián)軸器選用聯(lián)軸器型號(hào)。 選用ML8型梅花聯(lián)軸器,其進(jìn)本尺寸和主要參數(shù)如下: 表2?4ML8 型梅花聯(lián)軸器本尺寸和主要參數(shù)型號(hào)公稱轉(zhuǎn)矩許用轉(zhuǎn)速/()軸孔直徑軸孔長(zhǎng)度DD彈性件硬度鐵ML83550290050,65,651421071422001206.52.6減速器的選型2.6.1減速器的選型計(jì)算 根據(jù)已選電動(dòng)機(jī)可知,電動(dòng)機(jī)額定轉(zhuǎn)速?？芍獪p速器輸入軸即高速軸轉(zhuǎn)速為民n為,有前面鏈

32、輪的選擇計(jì)算可知鏈輪的參數(shù)。減速箱速比的計(jì)算: (2?5) 傳動(dòng)比(2?6) ?節(jié)矩, ?鏈輪齒數(shù),6 ?電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速 1480, ?鏈輪節(jié)圓直徑 0.418, ?刨煤機(jī)刨速1.5所以21.6取速器的公稱傳動(dòng)比為22.4。根據(jù)減速器輸入轉(zhuǎn)速為1480,輸出轉(zhuǎn)速為68.5,取公稱輸入轉(zhuǎn)速為,公稱輸出轉(zhuǎn)速為,由電動(dòng)機(jī)輸出功率為110KW,取減速器名義中心距。查表選用DCY型減速器,其外型尺寸如下表:表2-4 DCY型減速器型尺寸ABCEFGSHh200501105511012021090597032540034010055702315-MNPRKT 2306-2745200355_8801453.5

33、1659321272.6.2減速器低速軸外伸段直徑的計(jì)算及校核 取聯(lián)軸器的效率為,齒輪嚙合效率為齒輪精度為8級(jí). 0軸:0軸即電動(dòng)機(jī)軸 軸:軸既減速器高速軸圓錐齒輪所在的軸 (2?7) 軸: 軸即減速器與圓錐齒輪嚙合的齒輪所在的軸 (2?8) III軸: III軸即減速器中間齒輪所在的軸 (2?9) IV軸: IV軸:即減速器的低速軸 (2?10)計(jì)算鏈輪所在的軸即減速器低速軸的直徑(2?11) ?與軸的材料有關(guān)的許用扭剪應(yīng)力系數(shù),此取110 P?軸傳遞的功率,P99.3KW ?軸的轉(zhuǎn)速,68.5 (2?12) 取, 又減速器輸出軸直徑為120, 因此取剪切削套厚度為15。 有以上可知,所選減

34、訴器的輸出軸直徑120,與實(shí)際按鏈輪計(jì)算的軸的直徑135,再考慮剪切套的厚度,能滿足要求。 鏈輪與減速器輸出軸為鍵連接。根據(jù)軸的直徑直接選取鍵。 選用鍵型號(hào)為,。 3 刨頭緩沖裝置的設(shè)計(jì) 刨煤機(jī)是一種靠帶有刀齒的刨頭沿工作面作橫向運(yùn)動(dòng)切割煤炭并把煤炭裝入工作面輸送機(jī)的采煤機(jī)械。為使刨刀安全有效地運(yùn)行,當(dāng)刨頭行至工作端面時(shí),應(yīng)及時(shí)、準(zhǔn)確、平穩(wěn)、可靠地使刨頭停住。雖然目前在電磁感應(yīng)方面做了很多工作,就位置準(zhǔn)確性而言,采用緩沖裝置并使之完善仍是一項(xiàng)很有價(jià)值的工作。因?yàn)榕兕^沿著滑架做往返運(yùn)動(dòng),因此在工作面的兩頭各有一個(gè)緩沖裝置。兩個(gè)緩沖裝置的設(shè)計(jì)是一樣的。 刨煤機(jī)傳動(dòng)部簡(jiǎn)圖見(jiàn)圖3-1,1為電動(dòng)機(jī),2為

35、聯(lián)軸器,3為減速器,4為鏈輪,5為刨頭,6為急停緩沖裝置。當(dāng)刨頭沿著滑架運(yùn)行到工作端面時(shí),電動(dòng)機(jī)電源首先被切斷,當(dāng)若出現(xiàn)故障時(shí),電動(dòng)機(jī)不能立即斷電,則必須作出反應(yīng),強(qiáng)制斷電,使刨頭與緩沖裝置碰撞,緩沖裝置吸收刨頭剩余的動(dòng)能。 圖3?1 傳動(dòng)部簡(jiǎn)圖3.1緩沖裝置的方案 方案:氣動(dòng)緩沖裝置 氣動(dòng)緩沖裝置結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖3?2。 圖3?2 起動(dòng)緩沖裝置 氣動(dòng)緩沖裝置實(shí)際上是對(duì)一個(gè)單作用氣壓缸的改進(jìn)。其所起到的緩沖作用主要是利用了空氣具有可收縮性來(lái)實(shí)現(xiàn)的。 如圖所示,活塞腔內(nèi)預(yù)先充入具有一定壓強(qiáng)P的空氣,活塞桿端頭為碰撞頭,刨頭碰撞時(shí)與碰撞頭接觸撞擊。 在初始狀態(tài),即刨刀沒(méi)有和緩沖裝置碰撞頭發(fā)生碰撞時(shí),活塞位

36、于缸體左端。當(dāng)刨頭與碰撞頭發(fā)生碰撞時(shí),刨頭首先離開缸體左端面并壓縮氣體,氣體產(chǎn)生一個(gè)阻止活塞運(yùn)動(dòng)的力,力傳遞給刨頭并阻礙刨頭運(yùn)動(dòng),在合力作用下,最終刨頭停止運(yùn)動(dòng),從而起到了緩沖作用。 本文利用氣壓傳動(dòng)的原理設(shè)計(jì)一個(gè)緩沖裝置。氣動(dòng)技術(shù)有以下優(yōu)點(diǎn):安裝維護(hù)簡(jiǎn)單。工作介質(zhì)是空氣,排氣處理簡(jiǎn)單,不污染環(huán)境,成本低,使用安全。動(dòng)作速度快?？煽啃愿?使用壽命長(zhǎng)。全氣動(dòng)控制具有防火、防爆、耐潮的能力。3.2刨頭刨削阻力的計(jì)算 在切斷電源后,刨頭由于慣性作用繼續(xù)沿滑架移動(dòng),此時(shí)刨頭受到的總阻力為刨頭阻力。刨頭阻力的計(jì)算公式為: + (3-1) 式中:?刨頭刨削阻力 ?刨頭裝煤阻力 ?刨頭摩擦阻力 刨頭的外型尺

37、寸(長(zhǎng)*寬*高)2350*740*(6001500), 刨頭重量按2計(jì)算, 最大刨深為。3.2.1刨刀間距t的確定 兩刨刀間的距離(即截距也叫刨刀排距),應(yīng)保證兩刨刀間不留下煤脊(煤槽),即必須把煤刨落下來(lái)。對(duì)于各種不同的刨深,刨刀間距取各種刨深下間距的平均值。刨刀的排列方式不同,其間距也不同。下面分別介紹兩種不同排列方式和其所對(duì)應(yīng)的刨刀間距。a.刨刀的排列方式 刨刀的排列方式見(jiàn)圖3-3。b.刨刀的排列方式對(duì)刨刀、刨頭受力有很大影響。此外,刨刀的排列方式?jīng)Q定著刨頭的裝煤效果。?直線式 直線式排列是指所有刨刀的軸線相互平行,都平行于底板。刨刀之間距離相等,相鄰刨刀都在同一直線上。這種布置方式刨刀

38、受力均勻,能耗比較低。?階梯式 階梯式排列是指相鄰刨刀軸線相互平行,在同一斜面上呈階梯狀,下排刨刀比上排刨刀超前,每把刨刀都受煤壁向下的側(cè)向力。這種排列方式使刨頭不易飄刀,刨頭的重心較低,穩(wěn)定性較好。比直線式排列的能耗高約17%。?混合式 混合式排列是指刨頭上的刨刀一部分按直線排列,一部分按階梯式排列。 刨刀階梯排列的角度建議取5565°。圖3-3 刨刀的排列方式c.線性排列刨刀的間距:線性排列刨刀的間距按下式計(jì)算。 (3-2)?刨深,cm;?刨刀刨削部分的計(jì)算寬度,cm;?刨槽的寬度系數(shù),對(duì)于韌性煤取0.85,脆性煤取1.0,特別脆的煤取1.15。 直線排列刨刀的刀間距一般不該超過(guò)

39、11 cm,而頂部和底部刨刀刀間距應(yīng)取最小值,但不應(yīng)小于5 cm。.刨頭最大高度的截線數(shù): (3-3)?刨頭的最大截線數(shù)。 由于刨刀的個(gè)數(shù)與刨刀的截線數(shù)相等,因此計(jì)算得到最大截線數(shù)后,就可以確定刨頭在最小和最大高度時(shí)所對(duì)應(yīng)的某一側(cè)的刨刀數(shù)量。把計(jì)算得到的最大截線數(shù)數(shù)值圓整,用圓整的截線數(shù),按下式計(jì)算中部刨刀的間距 (3-4) 在設(shè)計(jì)刨刀間距的時(shí)候,考慮到煤層性質(zhì)有所變化,應(yīng)該取稍微較小一點(diǎn)的刀間距。另外,刀間距對(duì)刨頭的穩(wěn)定性有影響,因此,刀間距的取值要考慮如何使刨頭的高度較合理。 本設(shè)計(jì)中選用17把刨刀。三把頂?shù)?三把底刀,八把直線排列刀,三把梯形排列刀。3.2.2平均刨削阻力 刨削阻力是刨刀

40、在刨削煤壁過(guò)程中所受的主要阻力,它對(duì)刨刀和刨頭受力影響很大,是刨煤機(jī)設(shè)計(jì)過(guò)程中必須考慮的一個(gè)非常重要的因素。平均刨削阻力按式(3?5)計(jì)算: 3-5式中:?單個(gè)銳利刨刀所受的刨削阻力,N; ?刨削阻抗系數(shù),通常情況下,=0.380.44,抗截強(qiáng)度較大時(shí)取較小值 ?單個(gè)銳利刨刀所受的煤壁擠壓力,N其中: 線形和階梯形排列的刨刀和頂部、底部刨刀所受的刨削阻力按式3?6計(jì)算: 3?6式中:A?煤層非地壓影響區(qū)的截割阻抗(即煤層抗截強(qiáng)度),N/cm ?刨刀刨削部分的計(jì)算寬度,cm ?刨槽寬度,cm; ?外露自由表面系數(shù) ?截角的影響系數(shù) ?刨刀前刃面形狀系數(shù) ?刨刀排列方式系數(shù) ?地壓系數(shù) ?考慮煤的

41、脆塑性的系數(shù) ?截槽側(cè)面崩落角,° ?刨刀相對(duì)刨頭牽引方向的安裝角度,°對(duì)于直線排列刨刀,外露自由表面系數(shù)按式(3-7)計(jì)算。 (3-7) a刨刀前刃面形狀系數(shù),對(duì)于線性排列,;對(duì)于階梯排列,。 b地壓系數(shù),韌性煤的,脆性煤為0.5,特別脆的煤為0.38。c系數(shù),對(duì)于韌性煤為0.85,對(duì)于脆性煤1.0,而對(duì)于特別脆的煤為1.15。3.2.3單個(gè)銳利刨刀所受的煤壁平均擠壓力3?8式中: 3?9 ?單個(gè)銳利刨刀所受的擠壓力,N; ?銳利刨刀上擠壓力與刨削力的比值,對(duì)于韌性煤取0.45,脆性煤取為0.4,特別脆的煤取0.35; 當(dāng)A200kN/m時(shí)為1.2,A200250kN/m

42、時(shí)為1.0,A250kN/m時(shí)為0.75。3.2.4刨頭所受煤壁刨削阻力 刨頭的刨削阻力應(yīng)是刨頭中心線一側(cè)所有刨刀刨削阻力的合力。刨頭刨削阻力按下式計(jì)算。(3-10)式中:?刨頭底部刨刀所受的平均刨削阻力,N ?超前刨刀所受的平均刨削阻力,N ?掏槽刨刀所受的平均刨削阻力,N ?刨頭頂部刨刀所受的平均刨削阻力,N ?工作在直線式和階梯式刨刀所受的平均刨削阻力,N ?各種刨刀所對(duì)應(yīng)的數(shù)量 ?刨刀同時(shí)工作系數(shù)3.2.5計(jì)算過(guò)程及結(jié)果 單個(gè)銳利刨刀所受的刨削阻力:3?11 對(duì)于頂?shù)? 3?12 = 對(duì)于底刀: 330.7N 3?13 對(duì)于直線排列的刀: =3?14梯形排列的刀: = 3?15 3?1

43、6 單個(gè)銳利刨刀所受的煤壁平均擠壓力及刨刀受到的刨削阻力3?17頂?shù)? 3?18 = 3?19 同理底刀:直線排列刀:階梯排列刀:所以本設(shè)計(jì)中刨頭總刨削阻力為: = 3?20 3.3.裝煤阻力的計(jì)算 刨頭沿工作面移動(dòng)的初期,在刨頭前面形成一個(gè)移動(dòng)的煤堆(拉延體),這個(gè)由刨頭裝煤斜面沿刨頭工作面聚集起來(lái)的煤堆是一個(gè)不斷膨大的物體。煤堆在刨頭前面一直移動(dòng),直到輸送機(jī)裝煤斜面、刨頭裝煤斜面、煤壁和底板把煤堆抬高到裝載高度,并裝入工作面輸送機(jī)為止。 在穩(wěn)態(tài)工況下,煤堆不發(fā)生移動(dòng),而是不斷地由新破落的煤和處在煤堆移動(dòng)路程上的煤生成。拉延體的形成是刨頭裝載的必要條件,而拉延體的形成、大小和其移動(dòng)所消耗的力

44、,取決于刨頭裝載斜面的相關(guān)參數(shù)、煤的粒度、成分和濕度等因素。 設(shè)力F是作用于煤體使其沿裝載表面移動(dòng)的力,該力是拉延體的移動(dòng)力,并與裝載表面法線方向成角。 (3-21)或(3-22) 或(3-23)式中:?刨頭裝煤斜面與煤層底板之間的夾角?摩擦角?煤堆沿刨頭裝載斜面的滑動(dòng)摩擦系數(shù) 煤堆可能開始沿裝載表面移動(dòng)的角,稱為臨界角。其值按下式計(jì) (3-24) 若刨頭裝載表面的傾斜角大于臨界角,則在刨頭裝載斜面前形成密實(shí)的煤堆,它沿自身的裝載表面,按照煤與煤的摩擦系數(shù)移動(dòng)。這時(shí),因?yàn)槊号c煤的摩擦系數(shù)比煤與鋼的摩擦系數(shù)大,是其的倍,所以,移動(dòng)煤堆所需的力將增加。此外,由于刨頭裝載表面向前移動(dòng)時(shí),停滯區(qū)滑移使

45、裝載力增加。 當(dāng)刨頭裝載斜面裝煤時(shí),在1區(qū)域中煤從底板上升到裝載高度,而在2區(qū)域中,煤將由工作面向輸送機(jī)移動(dòng)。 刨頭裝煤表面需要克服煤堆的阻力,取決于作用在刨頭裝載斜面的各分力之和。如圖3?4所示。圖3-4刨頭裝載分力示意圖1.刨頭裝載表面插入煤堆中所需要的力按下式計(jì)算。N(3-25)或 (3-26)式中:?刨頭裝載表面的寬度,在此取; ?刨頭裝載斜面單位寬度上的插入力,N/cm; 對(duì)于煤堆,k=20003000N/m。2.煤堆從刨頭裝載斜面移動(dòng)到裝載高度所需的力。 (3-27)式中:?刨頭裝載斜面的傾斜角度;實(shí)踐證明,比較合理,此處取?位于刨頭裝載斜面上且低于裝載高度煤堆的重力,N。 (3-

46、28)式中:?煤與刨頭裝載斜面的摩擦系數(shù);由上述兩式可以得出:(3-22) (3-23)式中:?煤層的密度,kg/ g?重力加速度,m/s ?最大刨深,m ?煤層的最低高度,m ?刨頭裝載表面的高度,m ?刨頭的最低高度(刨頭基體的高度),m本設(shè)計(jì)中: (3-24) (3-25) (3-26) (3-27)3.提升煤堆的力是用于克服2區(qū)域中煤堆阻力和1區(qū)域中煤堆沿裝載表面提升的力,按下式計(jì)算。 (3-28) (3-29)由以上兩式可得: (3-30)式中:?位于裝載表面且超過(guò)裝載高度部分煤堆的重力,N; ?刨頭裝載斜面高位處的傾角。實(shí)踐證明:時(shí)比較合適。(3-31)式中:?煤的自然安息角;對(duì)于

47、濕煤=35°,干煤=50°。?輸送機(jī)裝煤斜面與煤層底板形成的角度。注意:計(jì)算煤向輸送機(jī)移動(dòng)的力時(shí),要考慮煤與刨頭裝載斜面的摩擦力和煤與煤間的摩擦力。(3-32) (3-33)4.煤堆被移動(dòng)到輸送機(jī)上所需的力(3-34)式中:?向輸送機(jī)移動(dòng)煤堆的重力,N; ?工作方式影響系數(shù);對(duì)低速刨煤取1.0,高速刨煤取1.1; ?煤與煤之間的摩擦系數(shù)。 (3-35) 刨頭推動(dòng)煤堆時(shí),一方面對(duì)煤堆進(jìn)行提升,另一方面煤堆內(nèi)部沿平面I-I還發(fā)生滑動(dòng),形成了“擠出楔”,增大了刨頭的阻力。 本設(shè)計(jì)中:(3-36) (3-37)5.克服煤堆中的內(nèi)摩擦力 (3-38)式中:?煤堆的抗截強(qiáng)度,Mpa;

48、?平面I-I與煤層之間的夾角,與的關(guān)系見(jiàn)表4-1; 對(duì)于濕煤,干煤=0.0274。 ?煤堆的內(nèi)摩擦系數(shù); 對(duì)于濕煤=0.5,干煤=0.85 ?刨頭前面的煤堆高度,m。 (3-39) 表3.1與的關(guān)系 表3-1與的關(guān)系本設(shè)計(jì)中: 由以上五式可得,刨頭裝載表面總的裝載力:(3-40) = =3.4刨頭摩擦力的計(jì)算刨頭摩擦力T按式(3-41)計(jì)算。 (.3-41)式中:?煤壁側(cè)向力產(chǎn)生的摩擦力,KN; ?刨頭重量產(chǎn)生的摩擦力,KN; ?刨鏈拉力產(chǎn)生的摩擦力,KN。 (3-42)式中:?刨頭所受煤壁的總擠壓力,KN; ?刨頭與底板間的摩擦系數(shù)。先計(jì)算。刨頭所受煤壁側(cè)向力 刨頭所受煤壁側(cè)向力,實(shí)際是煤壁沿頂?shù)装鍖?duì)刨頭的作用力。按下式計(jì)算。 (3-43)式中:?刨頭底部刨刀所受的側(cè)向力,N ?刨頭頂部刨刀所受的平均側(cè)向力,N ?工作在階梯式刨刀所受的平均側(cè)向力,N ?超前刨刀所受的平均刨削阻力,N ?掏槽刨刀所受的平均刨削阻力,