機(jī)械畢業(yè)設(shè)計(jì)1171刨煤機(jī)輸送系統(tǒng)與滑架設(shè)計(jì)

1、引言刨煤機(jī)是集采煤和運(yùn)輸于一體的開(kāi)采裝備“從技術(shù)角度看,它是最適合于薄煤層的采運(yùn) 裝備，其開(kāi)采技術(shù)不僅可用于普采，而且可用于綜采，如今刨煤機(jī)自動(dòng)化綜采已是很現(xiàn)實(shí) 的技術(shù)”現(xiàn)代刨煤機(jī)集合了機(jī)械、液壓、電子、網(wǎng)絡(luò)控制等多學(xué)科專業(yè)領(lǐng)域的科技成果， 技術(shù)含量高，但研制難度很大“我國(guó)在刨煤機(jī)產(chǎn)品開(kāi)發(fā)和制造方面雖然取得了某些研究成 果，但總體進(jìn)步緩慢，大約每隔十年才產(chǎn)生一種新的機(jī)型，與國(guó)際先進(jìn)水平相比差距很大” 目前，自動(dòng)化刨煤機(jī)組是國(guó)外廠商的一統(tǒng)天下，國(guó)產(chǎn)刨煤機(jī)總體技術(shù)僅相當(dāng)于國(guó)外上個(gè)世 紀(jì)80年代的水平“為了實(shí)現(xiàn)我國(guó)煤炭行業(yè)的可持續(xù)發(fā)展，解決薄煤層作為保護(hù)層（解放層） 開(kāi)采難題，實(shí)現(xiàn)高瓦斯薄煤層的安開(kāi)

2、采，加強(qiáng)國(guó)產(chǎn)刨煤機(jī)研究創(chuàng)新工作，開(kāi)發(fā)具有先進(jìn)水平 的國(guó)產(chǎn)刨煤機(jī)組具有重大的現(xiàn)實(shí)意義”。1緒論1.1刨煤機(jī)采煤應(yīng)用現(xiàn)狀分析及發(fā)展前景我國(guó)薄煤層現(xiàn)存及開(kāi)采技術(shù)現(xiàn)狀我國(guó)薄煤層儲(chǔ)量為25.29億噸，其中山西、河北、四川、煤炭是我國(guó)的第一能源，占 70%以上。我國(guó)內(nèi)蒙、貴州、東煤和重慶公司，薄煤層儲(chǔ)量達(dá)17.煤炭資源豐富，已探明儲(chǔ) 量約為7700億噸。但煤99億噸。另外，大同，開(kāi)灤、徐州、平頂山等礦區(qū)炭賦存狀況也 多種多樣，有薄煤層、中厚煤層和厚薄煤層儲(chǔ)量達(dá)5.01億噸。煤層，煤層傾角變化也很大， 從近水平煤層到傾斜所以薄煤層開(kāi)采一直是擺在各級(jí)領(lǐng)導(dǎo)面前的煤層到急傾斜煤層。這些 資源是國(guó)家的寶貴財(cái)重要課題

3、，開(kāi)采條件與經(jīng)濟(jì)效益的統(tǒng)一，一直在困富，也是不能再生 的一次資源。擾著各級(jí)生產(chǎn)指揮者與決策者。如何尋找一種適薄煤層分布廣泛，在全國(guó)95 個(gè)重點(diǎn)礦務(wù)局中合于薄煤層開(kāi)采的機(jī)械化采煤工藝是眾望所盼之有80個(gè)局455處礦井都 賦存有薄煤層，薄煤層儲(chǔ)事，刨煤機(jī)機(jī)械化采煤化目前仍是一種較理想的量占總可采諸量 的17.67%。全國(guó)國(guó)有重點(diǎn)煤礦薄煤層采煤工藝。表1所示我國(guó)部分省區(qū)薄煤層儲(chǔ)量Table 1 shows some of the provinces in China thin seam reserves地區(qū)河北山西內(nèi)蒙遼寧吉林黑龍江徐州山東大屯湖南貴州安徽河南四川薄煤層儲(chǔ)量（億噸）3.2713.81

4、1.971.980.650.441.785.841.150.414.641.215.4214.8薄煤層所占比重16.817.615.112.918.313.53443.931.628.937.27212.354.8國(guó)外刨煤機(jī)采煤應(yīng)用情況德國(guó)、法國(guó)、比利時(shí)的薄煤層廣泛應(yīng)用刨煤機(jī)采煤，美國(guó)刨煤機(jī)產(chǎn)量占總產(chǎn)量的15%, 德國(guó)刨煤機(jī)產(chǎn)量占總產(chǎn)量的62%，法國(guó)占其30%，捷克占12%，波蘭占11%。特別是德國(guó)， 可稱得起是刨煤機(jī)的故鄉(xiāng)，通過(guò)使用刨煤機(jī)采煤，使生產(chǎn)率大幅度提高。德國(guó)從1955年 就開(kāi)始使用刨煤機(jī)，八十年代末刨煤機(jī)采煤機(jī)械化程度達(dá)到95%以上，其產(chǎn)量占德國(guó)全國(guó) 煤炭產(chǎn)量的51%, 1974年

5、至1984年期間采用刨煤機(jī)采煤技術(shù)使煤層可采厚度下降8.3%， 最小可采厚度達(dá)到0.6m。其有效開(kāi)機(jī)時(shí)間提高了 19%。刨煤機(jī)采煤工作面推進(jìn)面積增大了 45,/c，使商品煤產(chǎn)量增加了 30%。刨煤機(jī)產(chǎn)品系列也在不斷更新和擴(kuò)大，不但有拖鉤刨 系列，滑行刨系列，而且還研制出滑行拖鉤刨系列，緊湊型刨煤機(jī)等，并向動(dòng)力刨、全自 動(dòng)化大功率型刨煤機(jī)方向發(fā)展。德國(guó)威斯伐利亞貝克瑞特公司研制了 S4-K(2 x 400KW)型 拖鉤刨，還有9.38Ve滑行刨可以應(yīng)用在堅(jiān)硬的煤層中。布朗公司最近生產(chǎn)的KHS-1, KHS- II型緊湊型刨煤機(jī)，海茨漫公司生產(chǎn)的CAM單向旋轉(zhuǎn)式連續(xù)刨煤機(jī)目前都處于國(guó)際領(lǐng)先地 位。

6、目前世界刨煤機(jī)采煤技術(shù)呈現(xiàn)出以下兩大特點(diǎn)：一是刨煤機(jī)的裝機(jī)動(dòng)率越來(lái)越大，以 德國(guó)為代表，80年代中期最大功率也只有SOUK W，目前已達(dá)到800-1000K W，其體積向著 緊湊型方向發(fā)展，可靠性更高，自動(dòng)化控制程度更高。由于功率的增大，使刨煤機(jī)的生產(chǎn) 能力，刨削硬煤的能力有了明顯提高，適應(yīng)性增強(qiáng)，使工作面過(guò)小地質(zhì)構(gòu)造能力增強(qiáng)，給 生產(chǎn)管理帶來(lái)方便。其二是刨煤機(jī)的適用范圍不斷擴(kuò)大，刨煤機(jī)不但用于采煤，還用型滑 行刨和少量的刮斗刨等，在徐州，豐城、邯鄲、于開(kāi)采油母頁(yè)巖等其他有用礦物，并取得 較好效果。我國(guó)刨煤機(jī)開(kāi)采水平還十分落后，基本上是五、六十上代的水平。以M BJ-2 A拖鉤 刨為例，該產(chǎn)品

7、1984年通過(guò)產(chǎn)品鑒定，定型生產(chǎn)，但裝機(jī)功率只有80千瓦，僅為當(dāng)時(shí)德 國(guó)平均裝機(jī)功率的四分之一，而牽引速度僅為德國(guó)產(chǎn)品的三分之一，刨鏈的破斷力也僅為 德國(guó)的二分之一，其結(jié)構(gòu)性能不理想，不能有效地保證刨深，且運(yùn)行阻力大，無(wú)刨體水平 控制氣置，當(dāng)發(fā)生飄刀或啃底時(shí)就很難調(diào)整。產(chǎn)量和適用范圍受到限制。從60年度中期起我國(guó)先后引進(jìn)了德國(guó)萊斯哈肯D型拖鉤刨，米茄3G拖鉤刨，T-26型 滑行刨和8-30型滑行刨等。D型拖鉤刨1968年在平一礦煤厚平均1.8m，頂板較破碎的條 件下使用，取得了年產(chǎn)41.5噸，平均月產(chǎn)超過(guò)3萬(wàn)噸，工效達(dá)lot/工的好成績(jī)。1967年 引進(jìn)米茄3G型拖鉤刨在淮南新莊孜礦試用。取得

8、了良好的效果。1979年我國(guó)引進(jìn)8-30型 滑行刨，在徐州礦務(wù)局旗山礦1.8m煤層中使用，81年下半年平均月產(chǎn)達(dá)30656噸，82年 上半年平均月產(chǎn)34357噸。徐州礦務(wù)局夾河礦同期也使用了引進(jìn)刨煤機(jī)，同樣取得了較好 的效果。1.2刨煤機(jī)開(kāi)采特點(diǎn)及前景刨煤機(jī)與其他薄煤層機(jī)組相比較具有很多特點(diǎn)：刨煤機(jī)結(jié)鉤簡(jiǎn)單，無(wú)滾筒采煤機(jī)復(fù)雜的牽引部，也沒(méi)有復(fù)雜的液壓系統(tǒng)和液壓 元件，因此制造容易，使用維修方便，工人容易掌握。刨煤機(jī)的切削速度慢，又是靜力刨，因而產(chǎn)生的粉塵少。據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)，當(dāng)刨速 為0. 42m/S,切削產(chǎn)生的粉塵濃度為20mg/耐，而在相同條件下炮采為loom擴(kuò)襯，所以刨 煤機(jī)工作面工作環(huán)境好，

9、防塵系統(tǒng)簡(jiǎn)單。刨煤機(jī)靠切削落煤，煤的塊度大，有利于增加礦井的塊煤率，提高礦井的效益。刨煤機(jī)刨頭不帶動(dòng)力，靠上下端頭的電機(jī)牽引，因而工作面不需敷設(shè)高壓電纜， 即電纜不進(jìn)工作面，比較安全簡(jiǎn)單。刨煤機(jī)可實(shí)現(xiàn)連續(xù)采煤作業(yè)，日推進(jìn)度可達(dá)4-5m，工作面產(chǎn)量和生產(chǎn)效率高。刨煤機(jī)工作面工人不需跟機(jī)作業(yè)，用人少，勞動(dòng)強(qiáng)度小，避免了工人在較小工 作空間里往返爬行，比滾筒采煤機(jī)更適用于薄煤層開(kāi)采。刨煤機(jī)截深淺，一次暴露的頂板面積小，又是靜力落煤，對(duì)頂板震動(dòng)小，有利 于頂板管理和礦壓控制，工作面頂板安全情況明顯好轉(zhuǎn)。刨煤機(jī)刨頭的牽引部是封閉的，對(duì)安全有利。1.3刨煤機(jī)輸送系統(tǒng)（刮板輸送機(jī)）的發(fā)展就世界范圍而言，刮板

10、輸送機(jī)的發(fā)展大體經(jīng)歷了 4個(gè)階段第一階段是在本世紀(jì)初，英 國(guó)最先研制了刮板輸送機(jī)，其特點(diǎn)是單鏈條!小功率第二階段是4050年代初，隨著刨煤機(jī) 和深截式采煤機(jī)的出現(xiàn)，煤礦生產(chǎn)進(jìn)入了機(jī)械化時(shí)代為了適應(yīng)這種情況，刮板輸送機(jī)也發(fā) 展為沿水平方向和垂直方向可以彎曲，為采煤機(jī)提供運(yùn)輸軌道，雙鏈牽引，多電機(jī)驅(qū)動(dòng)，并 能隨著采煤機(jī)的運(yùn)行及時(shí)推移第三階段從50年代初開(kāi)始，英國(guó)研制出淺截式滾筒采煤機(jī) 和自移式液壓支架，煤礦生產(chǎn)實(shí)現(xiàn)了綜合機(jī)械化與綜采設(shè)備相適應(yīng)，要求采用高效重型可 彎曲刮板輸送機(jī)，其結(jié)構(gòu)向著短機(jī)頭！大功率！高鏈速!高強(qiáng)度的中部槽和鏈條等方向發(fā)展， 運(yùn)量不斷增大，可靠性不斷提高第四階段是80年代中后期

11、,英國(guó)的米柯!道梯!美國(guó)的長(zhǎng)壁 和德國(guó)的布朗等公司，紛紛推出全新的大功率工作面輸送機(jī)，即高產(chǎn)高效輸送機(jī)，從而使該 階段的輸送機(jī)具有如下特點(diǎn)：大功率!大運(yùn)量！長(zhǎng)運(yùn)距！高可靠性!長(zhǎng)壽命，其功率和運(yùn)量比 第三階段增大23倍國(guó)產(chǎn)刮板輸送機(jī)的研制及使用起步較晚建國(guó)初期，當(dāng)國(guó)外已經(jīng)開(kāi)始進(jìn)入綜采機(jī)械化 時(shí),我國(guó)的煤礦機(jī)械剛剛走出仿制階段，但它的發(fā)展非常迅速多年來(lái)，我國(guó)自行研制和仿 制的刮板輸送機(jī)品種多達(dá)幾十種，就其發(fā)展的過(guò)程而言，也大體上經(jīng)歷了同世界刮板輸送 機(jī)相同的前三個(gè)階段第一階段的代表產(chǎn)品有SGB2B型,SGWD217型,SGD220型;第二階段的 代表產(chǎn)品有SGW244型,SGW280T型第三階段是

12、綜采機(jī)械化階段,70年代初我國(guó)從國(guó)外引進(jìn) 了一批刮板輸送機(jī)，主要機(jī)型有波蘭薩姆遜!英國(guó)道梯)麥柯190!道梯)麥柯250!西德潘瑟 MIV2600!英國(guó)道梯ML2722!日本SL290等產(chǎn)品這些設(shè)備的引進(jìn)，對(duì)我國(guó)煤炭生產(chǎn)綜采機(jī)械 化的發(fā)展起到積極的推動(dòng)作用，經(jīng)消化！吸收，并加以改進(jìn),發(fā)展了我國(guó)的刮板輸送機(jī)目前, 我國(guó)尚沒(méi)有自己的第四階段產(chǎn)品，高產(chǎn)高效工作面的配套設(shè)備還只能依靠進(jìn)口 近年來(lái)，我 國(guó)的刮板輸送機(jī)發(fā)展很快，已經(jīng)由普通的端卸式發(fā)展到了側(cè)卸式；由只適應(yīng)于中厚煤層發(fā) 展到特厚和薄煤層的各種機(jī)型;由單一的邊雙鏈發(fā)展到目前的既有邊雙鏈！中雙鏈,又有介 于兩者之間的準(zhǔn)邊鏈功率檔次越來(lái)越大，已經(jīng)由

13、最初的整機(jī)功率150kW發(fā)展到目前的 500kW中板厚度不斷增加，鏈條直徑不斷加粗，從而使設(shè)備的壽命得到較大的提高目前， 我國(guó)綜采工作面的重型刮板輸送機(jī)的主要生產(chǎn)廠家是張家口煤礦機(jī)械廠和西北煤礦機(jī)械 一廠其產(chǎn)品的主要型號(hào)有：SGB2764/264 型！SGZ2764/264 型!SGZ2730/264 型！SGZC2764/320 型！SGZ2764/400 型！SGZ2764/500 型等1.4我國(guó)刮板輸送機(jī)使用現(xiàn)狀我國(guó)從1973年開(kāi)始研制普通綜采工作面刮板輸送機(jī),1974年在陽(yáng)泉四礦使用中重型 刮板輸送機(jī)已經(jīng)形成了 SGZ2730和SGZ2764型2個(gè)系列的多種產(chǎn)品這些產(chǎn)品為我國(guó)的煤 炭生

14、產(chǎn)發(fā)揮了巨大作用，取得了顯著的經(jīng)濟(jì)效益但同時(shí)我們也應(yīng)當(dāng)清醒認(rèn)識(shí)到，我國(guó)目前 的重型刮板輸送機(jī)的技術(shù)水平只相當(dāng)于80年代初期的國(guó)際水平，落后于國(guó)際先進(jìn)水平 1015a 其主要原因有：事故率高開(kāi)機(jī)率平均只有17%,年產(chǎn)百萬(wàn)噸綜采隊(duì)平均開(kāi)機(jī)率也只有35%;而美國(guó) 平均開(kāi)機(jī)率為82%,最高可達(dá)95%影響開(kāi)機(jī)率的主要因素為綜采設(shè)備的事故較多，其中尤以 刮板輸送機(jī)的事故最多,可占總事故的50%以上壽命短我國(guó)目前中重型刮板輸送機(jī)的中部槽中板厚度一般為 2025mm，材質(zhì)為 16Mn,強(qiáng)度等級(jí)為30kg級(jí)過(guò)煤量一般在100萬(wàn)t以下，煤質(zhì)較硬!煤砰石較多時(shí)僅為60萬(wàn) t左右過(guò)渡槽的壽命更低，一般過(guò)煤量不足40萬(wàn)

15、t圓環(huán)鏈在使用3個(gè)月后斷鏈?zhǔn)鹿拭黠@增多減速箱軸過(guò)煤量?jī)H3040萬(wàn)t國(guó)產(chǎn)刮板輸送機(jī)壽命較短 的主要原因是材質(zhì)較差!制造工藝達(dá)不到要求裝機(jī)功率不足由于功率較小，刮板輸送機(jī)實(shí)際鋪設(shè)長(zhǎng)度普遍達(dá)不到設(shè)計(jì)長(zhǎng)度，一 般在150m左右如果鋪設(shè)過(guò)長(zhǎng)則會(huì)出現(xiàn)啟動(dòng)困難!斷鏈?zhǔn)鹿试龆啵‰姍C(jī)事故增多等問(wèn)題工 作面長(zhǎng)度較短，直接影響了回采工作面的效率運(yùn)量較低目前國(guó)內(nèi)生產(chǎn)的重型刮板輸送機(jī)最大運(yùn)輸量只能達(dá)到1000t/h,而國(guó)外 重型設(shè)備的運(yùn)量普遍在20002500t/h國(guó)產(chǎn)刮板輸送機(jī)的主要問(wèn)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(wú)故障過(guò)煤600萬(wàn)t以 上，有些可達(dá)1200萬(wàn)t而國(guó)產(chǎn)刮板輸送機(jī)的過(guò)煤量是很低

16、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(wèn)題。目前國(guó)內(nèi)重型刮板輸送機(jī)的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)有兩種，一是單速電機(jī)配液力偶合器，二是雙速電機(jī)直接驅(qū)動(dòng)液力偶合器能改善鼠籠式電動(dòng) 機(jī)的啟動(dòng)特性，當(dāng)輸送機(jī)被突然卡住時(shí)可以有效地保護(hù)電機(jī)，故在我國(guó)得到廣泛應(yīng)用但是 對(duì)于大功率電機(jī)驅(qū)動(dòng)，它就表現(xiàn)出某些不足由于液力偶合器的輸出轉(zhuǎn)矩為MWD5,其直徑大, 不適合在工作面使用，而且散熱面積也不夠，造成散熱不良，溫升過(guò)高因此，液力偶合器已 經(jīng)不再適應(yīng)大功率電機(jī)驅(qū)動(dòng)雙速電機(jī)具有4個(gè)優(yōu)點(diǎn):低速啟動(dòng)，有效地增大了啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩;較 低的啟動(dòng)電流有效地降低了啟動(dòng)過(guò)程中的電網(wǎng)電壓降；由于沒(méi)有滑差損失，輸出力矩和輸 送機(jī)速度略有增加;省

17、去了液力偶合器，因此也省掉了向工作面輸送工作液等過(guò)程，減少了 材料消耗和對(duì)環(huán)境的污染，沒(méi)有因密封漏油而失效的問(wèn)題但也存在一些影響雙速電機(jī)的 另外一些因素：雙速電機(jī)雙機(jī)驅(qū)動(dòng)存在負(fù)載分配嚴(yán)重不平衡，兩電機(jī)間負(fù)載不平衡可高達(dá) 50%;由低速轉(zhuǎn)為高速后，難以達(dá)到全速運(yùn)行；保護(hù)性差刮板鏈的強(qiáng)度問(wèn)題一直是困擾國(guó)產(chǎn) 刮板輸送機(jī)的大問(wèn)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)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可靠性和壽

18、命的主要原因是中板的磨損 和聯(lián)接頭強(qiáng)度不足刮板輸送機(jī)是以刮板鏈為牽引構(gòu)件和溜槽為支承機(jī)構(gòu)的連續(xù)運(yùn)輸機(jī)械。常見(jiàn)的可彎曲 刮板輸送機(jī)其主要組成部分及工作原理如下：機(jī)頭部由機(jī)頭架、傳動(dòng)裝置和鏈輪組件等部件組成。機(jī)頭架的作用除卸載外，還對(duì)傳 動(dòng)裝置、鏈輪組件、盲軸和其它附屬件等起支承作用。傳動(dòng)裝置包括電動(dòng)機(jī)、減速器和液 力聯(lián)軸器，電動(dòng)機(jī)均采用三相異步防爆電動(dòng)機(jī)，減速器己大量采用大功率行星減速器，當(dāng) 前多數(shù)刮板輸送機(jī)采用液力偶合器作為聯(lián)軸器?，F(xiàn)在雙速電機(jī)的應(yīng)用也越來(lái)越廣，與之 配套的是彈性聯(lián)軸器。鏈輪組件多由牽引鏈輪和采煤刮板輸送機(jī)擋板槽幫的拓?fù)鋬?yōu)化分析 盲軸組成。對(duì)于無(wú)傳動(dòng)裝置的機(jī)尾部只有機(jī)尾架和機(jī)尾

19、導(dǎo)向鏈輪。對(duì)于有傳動(dòng)裝置的機(jī)尾部， 則包括有機(jī)尾架、傳動(dòng)裝置和鏈輪組件，除機(jī)尾架在結(jié)構(gòu)上與機(jī)頭架有所不同外，其它部 分與機(jī)頭部基本相同且可互換使用。中間部土要由溜槽和刮板鏈組成，當(dāng)前刮板輸送機(jī)的 溜槽包括中部槽、過(guò)渡槽、開(kāi)口槽。刮板鏈由刮板、圓環(huán)鏈和聯(lián)接環(huán)等組成，其結(jié)構(gòu)形式 可分為單鏈、雙邊鏈和雙中鏈幾種形式。刮板輸送機(jī)優(yōu)缺點(diǎn)刮板輸送機(jī)之所以能在國(guó)民經(jīng)濟(jì)生產(chǎn)中得到廣泛的應(yīng)用，是因?yàn)樗嬖谥c其它設(shè)備 無(wú)法相比的優(yōu)點(diǎn)，土要表現(xiàn)在：適應(yīng)性好，對(duì)環(huán)境的要求不高。適應(yīng)在煤礦井下及其它工作條件惡劣的場(chǎng)所正 常工作。協(xié)作性好。為適應(yīng)綜合采煤機(jī)械化的需要，在機(jī)身上設(shè)有供采煤機(jī)牽引和導(dǎo)向 的裝置、與支架的連接

20、裝置和擋板槽幫、電纜槽及鏟板槽幫等，日前刮板輸送機(jī)發(fā)展到了 隨著工作面的推進(jìn)不需拆卸的整體推移，向著人功率、高強(qiáng)度和短而低的機(jī)頭及機(jī)尾方向 發(fā)展?？蓮澢院?。為適應(yīng)_T幾作地點(diǎn)和作業(yè)條件的要求，能在一定的范圍內(nèi)做彎曲。機(jī)身的強(qiáng)度和剛度高，能經(jīng)得住碰撞和沖擊。耐磨性好。采用新研制的碳化硼藥皮耐磨堆焊焊條，在礦用刮板輸送機(jī)的中部 槽中板表面堆焊一層耐磨合金層，使中板的強(qiáng)度得到加強(qiáng)，中部槽的使用壽命大幅度提高， 使用壽命提高3倍以上，Pi時(shí)井不增加輸送機(jī)的拖動(dòng)阻力以及刮板與鏈條的磨損。功率大。隨著重型刮板輸送機(jī)的發(fā)展，裝機(jī)功率越來(lái)越大，大的刮板輸送機(jī)總 功率達(dá)1400kw。但是刮板輸送機(jī)在使用過(guò)程中

21、，也有它的缺點(diǎn)及局限性，土要表現(xiàn)在：空載阻力大。刮板鏈質(zhì)量大，刮板與中板摩擦向前推進(jìn)，物料也通過(guò)刮板的推 動(dòng)作用向前推進(jìn)，使得電機(jī)30%多的功率浪費(fèi)在空載運(yùn)行上。因此如何降低空載功率，提 高運(yùn)煤有效功率是刮板輸送機(jī)的一個(gè)很關(guān)鍵的課題。啟動(dòng)難。這個(gè)問(wèn)題是刮板輸送機(jī)很難解決的問(wèn)題。刮板輸送機(jī)在輸送物料的過(guò) 程中需要較高的啟動(dòng)力矩，啟動(dòng)過(guò)載系數(shù)通常為2.53.0，因此滿載啟動(dòng)難的問(wèn)題很難解決。 刮板輸送機(jī)的主要特點(diǎn)是頻繁啟動(dòng)和過(guò)載啟動(dòng)，且負(fù)載在空載、滿載、超載甚至嚴(yán)重超載 之間不斷變化且持續(xù)時(shí)間無(wú)規(guī)律，這樣在靜態(tài)設(shè)計(jì)中，圓環(huán)鏈的安全系數(shù)設(shè)計(jì)得很高，電 機(jī)的功率選取也較大，使資源造成很大的浪費(fèi)。動(dòng)負(fù)荷

22、大。刮板輸送機(jī)具有較大的動(dòng)負(fù)荷，動(dòng)負(fù)荷的產(chǎn)生一般跟自身結(jié)構(gòu)和工 作環(huán)境有關(guān)，而環(huán)境的不確定性使得這個(gè)問(wèn)題很難解決。刮板輸送機(jī)的發(fā)展趨勢(shì)近兒年綜采技術(shù)發(fā)展非常快，以后將繼續(xù)向著高產(chǎn)、高效、自動(dòng)化的方向發(fā)展。工作 面刮板輸送機(jī)必然隨著綜采技術(shù)的發(fā)展而繼續(xù)發(fā)展，其發(fā)展趨勢(shì)是川：向大型化發(fā)展。裝機(jī)功率為2 X 800kw-4 X 800kw，輸送能力為2500-4500t/h , 輸送距離為300-350m，鏈條規(guī)格為。48- 0 52mm，中部槽內(nèi)寬為13001500mm o向高耐久性，高可靠性方向發(fā)展。減速器耐久性試驗(yàn)指標(biāo)應(yīng)通過(guò)1500-2000h 耐久性試驗(yàn)，輸送機(jī)中部槽過(guò)煤量大于6Mt，故障率

23、小于3%a向智能化、自動(dòng)化方向發(fā)展。采用CST可控驅(qū)動(dòng)裝置和ACTS自動(dòng)調(diào)鏈裝置及 況監(jiān)測(cè)系統(tǒng)等。向標(biāo)準(zhǔn)化、規(guī)范化方向發(fā)展。輸送機(jī)零部件普遍標(biāo)準(zhǔn)化、規(guī)范化，使設(shè)計(jì)更加 簡(jiǎn)單，免去不同產(chǎn)品中基本零件的設(shè)計(jì)，同時(shí)加質(zhì)量也更加有保證向高適應(yīng)性發(fā)展。適應(yīng)不同綜采工藝的工作面刮板輸送機(jī)將會(huì)繼續(xù)發(fā)展，如綜 放.作面刮板輸送機(jī)、刨煤機(jī)用輸送機(jī)等繼續(xù)得到發(fā)展。2刮板輸送機(jī)總體設(shè)計(jì)方案及鏈條的力學(xué)計(jì)算2.1刮板輸送機(jī)的輸送能力計(jì)算連續(xù)運(yùn)動(dòng)的刮板輸送機(jī)輸送能力Q = 3.6qV = 3600FVYw(2-1)式中：q 一輸送機(jī)每米長(zhǎng)度L貨載重量kg/m；一刮板鏈運(yùn)行速度m/s；F 一輸送機(jī)溜槽裝載斷面面積m2；一

24、負(fù)載集散密度t/m3；-輸送機(jī)溜槽裝滿系數(shù)0.65-0.9；當(dāng)貨載沿溜槽均勻分布，連續(xù)不斷地勻速運(yùn)行，由上式計(jì)算的刮板輸送機(jī)輸送能力 是正確的。貨載連續(xù)不斷地運(yùn)行有賴于刮板間距的正確選擇，貨載塊度大，刮板間距大， 向下傾斜運(yùn)煤刮板間距比向上傾斜運(yùn)煤刮板間距允許大，刮板高度值大允許間距大。這 和煤本身的內(nèi)摩擦角、刮板高彎度及刮板鏈的加速度有關(guān)。2.2刮板輸送機(jī)運(yùn)行阻力，鏈條張力計(jì)算刮板輸送機(jī)運(yùn)行中的阻力刮板輸送機(jī)工作中要克服以下阻力：貨載及刮板鏈在上鏈的移動(dòng)阻力，傾斜運(yùn)輸時(shí) 負(fù)載的自重分力，刮板鏈在回空段上的移動(dòng)阻力，刮板鏈繞過(guò)機(jī)頭， 機(jī)尾鏈輪鏈條彎曲 阻力，傳動(dòng)裝置阻力。輸送機(jī)存在彎曲時(shí)的彎曲

25、附加阻力的 計(jì)算，輸送機(jī)起動(dòng)、閉鎖時(shí) 的鏈條的拉力的計(jì)算。分析最大負(fù)載情況需要計(jì)算輸送機(jī)的鏈條的張力情況，鏈條的張力與電機(jī)的布置、 阻力系數(shù)、鋪設(shè)傾角有關(guān)，其張力分布隨其位置的不同而不同。阻力系數(shù)分析輸送機(jī)的阻力系數(shù)包括上側(cè)阻力系數(shù)匕及下側(cè)的阻力系數(shù)七。輸送機(jī)上側(cè)的阻力系數(shù) 用作鏈條與溜槽摩擦系數(shù)R曲、煤與溜槽摩擦系數(shù) 旦滸、煤與側(cè)邊擋煤板摩擦系數(shù) R he、煤與煤摩擦系數(shù)揣的當(dāng)量摩擦系數(shù)，這些摩擦系數(shù)是裝載槽斷面、輸送機(jī)結(jié)構(gòu)、 被運(yùn)物料及鏈條速度的一個(gè)函數(shù)。輸送機(jī)運(yùn)行過(guò)程中煤與擋板及煤與煤的當(dāng)量摩擦系數(shù)的確定：假設(shè)輸送機(jī)是水平鋪 設(shè)的且裝載的表面是水平的。由于受到兩個(gè)側(cè)邊的限制，即受到擋煤

26、板和在機(jī)道中的煤 的限制，所以阻礙了煤的外溢，產(chǎn)生這種現(xiàn)象的原因是由于 側(cè)邊擋煤板和在機(jī)道上的煤 給輸送機(jī)中的煤施加的有一種反作用力，同時(shí)在每側(cè)還產(chǎn)生一個(gè)相應(yīng)的摩擦力。假設(shè)擋煤板或機(jī)道中的煤向煤壁側(cè)有一個(gè)微小的推移量，則得到的受力情況如下圖 所示：圖(2-1)下滑煤體受力分析示意圖Figure (2-1) decline in coal Map Analysis當(dāng)輸送機(jī)的鋪設(shè)傾角為零度，裝載表面水平。由于煤體可視為松散物料，為了確定 滑移角的大小，需要對(duì)楔形煤進(jìn)行受力分析，當(dāng)楔形煤的體積達(dá)到最大值時(shí)，即煤體 不再滑落時(shí)的傾角為滑移角的數(shù)值，此時(shí)擋煤板的側(cè)壓力取得最大值。為了計(jì)算的 大小需要給出

27、1，即煤與煤的摩擦角數(shù)值。對(duì)楔形 煤進(jìn)行受力分析，楔形煤所受到的重 力，擋板對(duì)楔形煤的側(cè)壓力，未滑移的煤 體對(duì)楔形煤的作用力，三力平衡。得到側(cè)壓力 與楔形煤所受重力的關(guān)系式：N = Gtg （a 一 a ）（2-2）G = 1/2h2tg（90。 a ）y2（2-3）代入式中得到：N = 1/ 2h2ctga2tg （a2 a1 ）（2-4） TOC o 1-5 h z 對(duì)上式兩邊對(duì)a2求導(dǎo)，令導(dǎo)數(shù)為零，可知當(dāng)a2=1/2（90。+ a1）時(shí)，側(cè)壓力取得最大 值，將a =1/2（90。+ a ）代入側(cè)壓力公式中的到： 21N = 1/2h 2 媛1/2（90。+ a1）tg1/2（90。 a1

28、）（2-5）化簡(jiǎn)得：N = 1/2h 2 tg 2 1/2（90。 a1）（2-6）令 tg21/2（90。 a1） = （1 sin a1）/（1 + sin a2） = X稱其為壓力系數(shù)或側(cè)壓系數(shù)。當(dāng)鏈條與溜槽摩擦系數(shù)%、煤與溜槽摩擦系數(shù)蠕、煤與側(cè)邊擋煤板摩擦系數(shù) 虹 、煤與煤摩擦系數(shù)R hh為已知時(shí)，得到輸送機(jī)上 側(cè)的當(dāng)量摩擦系數(shù)表達(dá)式。c = q R + q R + XNr + XNr ） /（q q ） （27）0 k EE b EHHEHH k b為了分析當(dāng)量摩擦系數(shù)與輸送機(jī)的運(yùn)行速度的關(guān)系，需要了解輸送機(jī)的速 度對(duì)鏈條 與溜槽摩擦系數(shù)匕e、煤與溜槽摩擦系數(shù)Rhe的關(guān)系，以及Rhh

29、的關(guān)系。借鑒古德?tīng)柕?試驗(yàn)結(jié)果得到：速度對(duì)鋼與鋼的摩擦系數(shù) 匕歸二0.28?0.0375V，煤與鋼的摩擦系數(shù) %二 0.39?0.00625V，而由許納耶格爾的研究得煤與煤的摩擦系數(shù)R =0.84。鋼與鋼靜摩擦 系數(shù)：REE廣0.30,鋼與煤的靜摩擦系數(shù)：REEJ = 0.43。當(dāng)量摩擦系數(shù)的表達(dá)式：c = q （0.28 0.375V） + （q + 1/2h2Xy）（0.39 0.00625V） + h2XyR /（q q ）（28）0 kbHH k b當(dāng)量摩擦系數(shù)與輸送機(jī)的停機(jī)時(shí)間有關(guān)，停機(jī)時(shí)間越長(zhǎng)阻力系數(shù)有增大的趨勢(shì)。如 下圖所示:1 標(biāo)準(zhǔn)特性曲線2一輸送機(jī)停車時(shí)間一2小時(shí)3一輸送機(jī)停

30、車時(shí)間一20小時(shí)4一輸送機(jī)停車時(shí)間一68小時(shí)5一輸送機(jī)停車時(shí)間一68小時(shí)圖(2-2)輸送機(jī)的起動(dòng)特性曲線圖1-standard characteristic curve 2-conveyor 2-hour parking time 3-conveyor -20-hour parking time4-conveyor-hour parking time -68 5 - Conveyor -68-hour parking timeFigure (2-2) starting the conveyor characteristic curve輸送機(jī)在運(yùn)行過(guò)程中底板和中板會(huì)出現(xiàn)堆煤現(xiàn)象，這時(shí)輸送機(jī)下側(cè)的

31、阻力系數(shù)Cu會(huì)有所增大。產(chǎn)生大的阻力系數(shù)的原因由于當(dāng)堆煤量很多時(shí)導(dǎo)致溜槽側(cè) 邊受到煤的擠壓，這個(gè)壓力導(dǎo)致中板和煤之間產(chǎn)生附加的摩擦力。為了分析這 個(gè)摩擦力的大小由莫爾應(yīng)力圖可知，如果在變形體受到某個(gè)方向的應(yīng)力，則在 其垂直方向受到的應(yīng)力可由莫爾應(yīng)力圓來(lái)確定。如果在z軸的方向出現(xiàn)反作用 應(yīng)力。z，那么在x軸方向承受應(yīng)力。x。反作用應(yīng)力O z是由底板和中板施加的， 根據(jù)莫爾應(yīng)力圖得到，應(yīng)力。X和應(yīng)力。z的關(guān)系II - sin a. *6 =-一:以=E1 + SlllLJj(2-9)式中：人=0.217輸送機(jī)下側(cè)鏈拉力的關(guān)系式為：=a網(wǎng)=%*+加&牡+ #雁膈公=(2-10)解得：Q =胄曲初%

32、蜘一歐*心+ LA喝(2-11)代入拉力公式：F，=胄燦擔(dān)心1-如叫+胄催)用(2-12)式中：每個(gè)口袋的拉力KN；占一輸送機(jī)的槽寬m ；中板和底板之間的距離m ； 一減壓系數(shù)；當(dāng)“口袋”數(shù)為m時(shí)，鏈條的總拉力是：藥=知招+式中：一鋼與鋼的摩擦系數(shù)；“鏈條的線密度kg / m ；,輸送機(jī)的底部鏈條的總長(zhǎng)m一煤與煤的摩擦系數(shù)；一煤與鋼的摩擦系數(shù)； 一 “口袋”的裝煤長(zhǎng)度m ；%河1 _ 3 的 + 胄誑 / h(2-13)當(dāng)量摩擦系數(shù)為:洱由力配工91一*3曲+胄農(nóng))兄村時(shí)(2-14)減壓系數(shù)的分析，應(yīng)力。z不能擴(kuò)展到整個(gè)“口袋”長(zhǎng)度x上，為了確定減 壓系數(shù)的大小，一般通過(guò)試驗(yàn)來(lái)測(cè)定。當(dāng)使用的輸

33、送機(jī)的長(zhǎng)度為227米長(zhǎng)時(shí)減 壓系數(shù)為0.217。如果在特定條件下，兩個(gè)刮板之間的“棱柱體”可能被夾得過(guò) 緊的話，。z按照相應(yīng)得摩擦力大小分布在刮板之間得整個(gè)長(zhǎng)度上，如果從。x作 為內(nèi)應(yīng)力的話，那么當(dāng)量摩擦系數(shù)公式為：c= ,淅-：牛出+居嘰平】f 41一 $如+匕J朋初一(2-15)只有當(dāng)“棱柱體”長(zhǎng)度x等于刮板間距t時(shí)，才會(huì)產(chǎn)生應(yīng)力。x，所以上式中沒(méi)有 參量x。經(jīng)試驗(yàn)測(cè)定，使用的輸送機(jī)長(zhǎng)度為227米，鏈條線密度為192牛頓每米，當(dāng)輸 送機(jī)無(wú)底煤時(shí)得到cu = p EE = 0.3,當(dāng)輸送機(jī)工作以后，刨煤機(jī)從主傳動(dòng)部到輔助傳動(dòng) 部完成一次行程之后，摩擦系數(shù)增加到0.87,這時(shí)的減壓系數(shù)為0.2

34、17。所以在測(cè)量鏈 拉力時(shí)當(dāng)量摩擦系數(shù)應(yīng)不小于0.87。為了進(jìn)一步了解“棱柱體”的長(zhǎng)度對(duì)當(dāng)量摩擦系數(shù) 的影響，圖給出了其關(guān)系。圖中兩條曲線的含義是1表示摩擦力僅僅是由“棱柱體” 的重量引起的，曲線2反映出阻礙“棱柱體”垂直擴(kuò)展的情形。試驗(yàn)中使用的一條鏈條，其刮板節(jié)距為1米，但是不能說(shuō)減壓系數(shù)不再是 刮板節(jié)距的函數(shù)，也不能說(shuō)減壓系數(shù)不再是可能以各種形式出現(xiàn)的內(nèi)應(yīng)力的函 數(shù)。只能說(shuō)當(dāng)x 一 8時(shí)，& 一 0，當(dāng)x 一 0時(shí)，& 一 0。1一沒(méi)有阻礙垂直擴(kuò)展的情況2 阻礙垂直擴(kuò)展的情況圖(2-3) Cu與“棱柱體”長(zhǎng)度x的函數(shù)關(guān)系1-hindered the vertical extension o

35、f 2-hampered vertical extension ofFigure (2-3) Cu and prism length x function分析：當(dāng)Cu表達(dá)式的分母趨于零，則Cu趨于無(wú)窮；此時(shí)鏈拉力趨于無(wú)窮。如果刮 板間距達(dá)到1.58米，就會(huì)出現(xiàn)這種情況。在這種情況下，由于“自行封閉”就會(huì)產(chǎn)生類 似風(fēng)力充填“堵塞”時(shí)所見(jiàn)到的那樣效果。在這種情況下，就產(chǎn)生輸送機(jī)的制動(dòng)現(xiàn)象，根據(jù)制動(dòng)位置的不同，幾乎就不可避免地產(chǎn)生斷鏈現(xiàn)象。雖然Cu表達(dá)式的分母是有限的， 同樣會(huì)產(chǎn)生鏈條過(guò)載現(xiàn)象。這是因?yàn)樯胁涣私獾倪^(guò)程使“口袋”中產(chǎn)生一個(gè)內(nèi)應(yīng)力，因而 使當(dāng)量摩擦系數(shù)表達(dá)式的分子被相應(yīng)地?cái)U(kuò)大了。如果不考

36、慮后者，則可以選擇盡可能小的 刮板間距以避免輸送機(jī)下側(cè)的鏈條斷鏈。當(dāng)刮板間距為1米時(shí)，227米長(zhǎng)的輸送機(jī)鏈條 拉力總計(jì)為291420牛頓，這時(shí)鏈速為1米每秒，上側(cè)同樣的裝載量時(shí)僅產(chǎn)生57580牛 頓的鏈拉力。為何下側(cè)鏈容易斷掉，因?yàn)楫?dāng)輸送機(jī)下側(cè)產(chǎn)生“自行閉塞”效應(yīng)而出現(xiàn)制動(dòng) 時(shí)，鏈條不僅僅承受兩個(gè)電機(jī)的傳動(dòng)力，而且更主要的還是承受電機(jī)、聯(lián)軸節(jié)、變速箱等 等的制動(dòng)慣性力。輸送機(jī)負(fù)載的分析計(jì)算鏈條重量和負(fù)載的確定，為了確定鏈條拉力，除了需要阻力系數(shù)外，還需要了解鏈條 重量和負(fù)載重量，鏈條及刮板的重量容易確定。為了分析負(fù)載重量已知條件有煤層厚度 上】，截深S，采煤機(jī)和輸送機(jī)的速度，使用滾筒采煤機(jī)時(shí)，

37、滾筒的寬度即是截深，這時(shí) 用兩個(gè)滾筒采全高。在滾筒采煤機(jī)工作面中，輸送機(jī)的速度比采煤機(jī)的速度大。但是刨煤 機(jī)工作面中則存在各種不同的情況，在以前的刨煤機(jī)工作面中刨煤機(jī)的速度約等于輸送機(jī) 的一半。60年代以后，刨煤機(jī)的速度則比輸送機(jī)的速度大，這種刨煤成為超速刨煤法。測(cè)定每米負(fù)載重量的目的是為了確定在采煤過(guò)程中輸送機(jī)的最大負(fù)載量，從而能夠確定所 產(chǎn)生的最大鏈拉力。在使用刨煤機(jī)時(shí)，刨煤機(jī)的上行和下行的情況是不同的，如果已知刨煤機(jī)的速度等于輸送機(jī)的速度的若干倍。如果Vh nVF那么上行每米裝載量是:（2-16）下行的每米裝載量為:（2-17）當(dāng)刨煤機(jī)從工作面端部到達(dá)工作面的x位置時(shí)，輸送機(jī)上的煤量為:

38、（2-18）如下圖所示:圖（2-4）采用普通的刨削法時(shí)輸送機(jī)的裝載情況示意圖Figure (2-4) used an ordinary law Planing conveyor loading of the Map下行時(shí)存在兩個(gè)裝載斷面見(jiàn)上圖。第一個(gè)斷面：由前一次上行過(guò)程留在輸送機(jī)上的裝 載斷面，第二個(gè)斷面，下行過(guò)程中，刨煤機(jī)刨下的煤并裝入輸送機(jī)的裝載斷面。刨煤機(jī)下 行到達(dá)位置x時(shí)，下行裝載斷面前端全主傳動(dòng)部的距離是：工 1 =- 1）Z /?7 + /.T /（2-19）當(dāng)刨煤機(jī)位置在x = l和x = 0之間時(shí)可使用這個(gè)關(guān)系式。圖（2-5）使用普通刨削方法，刨煤機(jī)上行和下行時(shí)的最大裝載量示

39、意圖Figure （2-5） cut the use of general planing, Plow uplink and downlink of the biggest loading Map如果刨煤機(jī)的速度比輸送機(jī)的速度快，則n大于1，當(dāng)刨煤機(jī)已經(jīng)完成一次上行切 割和一次下行切割并接著進(jìn)行第二次下行切割以及第三次上行切割和第三次下行切割時(shí)，輸送機(jī)才會(huì)產(chǎn)生最大的裝載量。刨煤機(jī)完成第一次的上行切割和下行切割后的狀況來(lái)進(jìn)行 分析。刨煤機(jī)上行時(shí)輸送機(jī)每米長(zhǎng)度的煤量:（2-20）刨煤機(jī)下行時(shí)產(chǎn)生的每米長(zhǎng)的煤量:（2-21）刨煤機(jī)上行切割又下行切割時(shí)輸送機(jī)的每米裝載量為:（2-22）第一次上行時(shí)輸送

40、機(jī)上的裝載量為:在下面分析中，刨煤機(jī)上行和下行時(shí)，刨煤機(jī)速度和輸送機(jī)的速度不變。（2-24） 而且n以整數(shù)來(lái)計(jì)算。如下圖所示，可以計(jì)算輸送機(jī)的裝載量。（2-23）上行再下行時(shí)輸送機(jī)上的裝載量為:上行時(shí):下行時(shí):圖（2-6）刮板輸送機(jī)裝載量示意圖Figure (2-6) scraper conveyor loading Map上行時(shí):下行時(shí):圖（2-7）刮板輸送機(jī)裝載量示意圖Figure (2-7) scraper conveyor loading Map在這些前提下，可以得到刨煤機(jī)在各個(gè)行程時(shí)輸送機(jī)的裝載量。同時(shí)，上圖可以得到刨煤機(jī)在各個(gè)行程時(shí)，裝載斷面后邊全主傳動(dòng)部的距離。第二次上行時(shí)：q

41、= qx + q x ； b 1 bb第二次下行時(shí)：q = q (x + x - x) + q x ；第三次上行時(shí)：q = q (x + x ) + q x ;第三次 b 12bbb 12 bb下行時(shí)：q = q (x + x + x - x) + q x ；當(dāng)n = 3時(shí)，重復(fù)出現(xiàn)第二次上行和下行時(shí)的負(fù)載 b 123bb狀況，當(dāng)n = 5時(shí)，重復(fù)出現(xiàn)第三次上行和下行時(shí)的負(fù)載狀況。首先分析n = 3時(shí)的情況: 這時(shí)，可把總負(fù)載Q看作為刨煤機(jī)位置x的函數(shù)，因而可以確定所產(chǎn)生的最大負(fù)荷。 在第二次上行時(shí)：(2-25)第二次下行時(shí)：(2-26)因?yàn)闊o(wú)論上行還是下行，當(dāng)n = 3時(shí)，x前面的系數(shù)都等于

42、零，所以，刨煤機(jī)無(wú)論在max任何位置裝載量都是相同的。在這兩個(gè)走行方向時(shí)裝載量的最大值為：q =】叫W ；所以每米載重量為：qbb =1.5七1 sy ；當(dāng)n=5時(shí): 則第三次上行時(shí)的裝載量為：(2-27)第三次下行時(shí)的裝載量為:(2-28)因?yàn)闊o(wú)論是上行還是下行，當(dāng)n = 5時(shí)，x的系數(shù)都等于零，所以刨煤機(jī)無(wú)論在任何 位置裝載量都是相等的。在這兩個(gè)走行方向時(shí)，最大裝載量為：qmax = 2.5hsyl ；所以每 米載重量為：q = 2.5h sy。于是利用C，C，q， q可以確定最大的鏈條拉力F， bbf 1O U k bO1Fn1。當(dāng)使用單機(jī)驅(qū)動(dòng)時(shí)，F(xiàn) = FO + Fn。用示意圖表示其變

43、化關(guān)系更直觀，下圖是輸送機(jī)在水平布置情況下機(jī)頭驅(qū)動(dòng)、機(jī)尾驅(qū)動(dòng)、雙機(jī)驅(qū)動(dòng)的鏈拉力的示意圖:1機(jī)尾驅(qū)動(dòng)；2 雙機(jī)驅(qū)動(dòng)；3機(jī)頭驅(qū)動(dòng)圖(2-8)輸送機(jī)水平布置時(shí)不同驅(qū)動(dòng)方式對(duì)鏈拉力示意圖1 -tail drive; 2-Double Drive; 3-nose DriversFigure (2-8) conveyor arrangement at the level of different ways to drive chain tension Map被看作為安全負(fù)載的力F還要乘以負(fù)荷倍數(shù)nL，這個(gè)負(fù)荷倍數(shù)nL來(lái)自輸送機(jī)的負(fù) 載不均勻性，加速力，沖擊負(fù)荷等等，對(duì)nL的取值一般選取nL = 6，如果測(cè)

44、定的負(fù)荷是 沖擊式負(fù)荷，那么這個(gè)數(shù)值要在疲勞極限范圍內(nèi)。除了確定負(fù)荷倍數(shù)nL外還要確定防止 斷鏈的安全系數(shù)j。鏈條要承受一個(gè)拉伸力，所以在以后的負(fù)載到達(dá)這個(gè)負(fù)荷之前，鏈條 變形與拉力成虎克定律關(guān)系。破斷力與拉伸力之比通常為1.20。如果根據(jù)鏈條的負(fù)載加 大nL倍后不應(yīng)該超過(guò)具有安全性的虎克范圍的要求，那么安全系數(shù)應(yīng)該等于1.25，有 些生產(chǎn)廠家選擇1.4。根據(jù)以上這些考慮，鏈條的破斷力應(yīng)滿足：& %(2-29)制動(dòng)狀態(tài)下的起動(dòng)為了確定鏈條的基本幾何尺寸需要進(jìn)行制動(dòng)狀態(tài)的起動(dòng)試驗(yàn)。進(jìn)行這個(gè)試驗(yàn)時(shí)應(yīng)該這 樣選擇鏈條的強(qiáng)度和電機(jī)的功率，使得輸送機(jī)在制動(dòng)時(shí)不會(huì)使鏈條伸長(zhǎng)超過(guò)虎克范圍，否 則鏈條和鏈輪之

45、間就不能達(dá)到良好的間距配合。如果使用液力聯(lián)軸節(jié)那么在制動(dòng)狀態(tài)下， 當(dāng)電機(jī)達(dá)到最大的驅(qū)動(dòng)力矩力，即達(dá)到顛覆力矩時(shí)，電機(jī)通過(guò)變速箱以相應(yīng)的力來(lái)拖動(dòng)鏈 條。如果顛覆力矩為Mk，電機(jī)與鏈輪之間的傳動(dòng)比為I，鏈輪的半徑為r，那么，得出 鏈輪傳動(dòng)給鏈條的拉力：(2-30)為了防止制動(dòng)狀態(tài)下起動(dòng)時(shí)鏈條產(chǎn)生塑性伸長(zhǎng)，鏈條的破斷力應(yīng)等于試驗(yàn)力的1.4 倍。達(dá)到顛覆力矩時(shí)的電機(jī)功率相當(dāng)于額定功率Pn的1.8倍。在輸送機(jī)的鏈條中，這個(gè) 功率又相當(dāng)于拉力F與輸送機(jī)的速度匕的乘積，電機(jī)傳遞到鏈條時(shí)的功率損失忽略不 計(jì)。計(jì)算鏈條要經(jīng)受的拉力關(guān)系式：化簡(jiǎn)得:Fb0.257PnIf(2-31)鏈條預(yù)緊力的分析計(jì)算如果鏈條橫斷

46、面積為A，彈性模量為E，長(zhǎng)度為l得一節(jié)鏈條或一根棒料承受的拉力為F，負(fù)荷是在鏈條彈性極限范圍內(nèi)，則鏈條的伸長(zhǎng)量為：Al = F；此式的應(yīng)用前 EA提是每個(gè)斷面的拉力是不變的。當(dāng)拉力隨著長(zhǎng)度的變化而變化，那么對(duì)拉力進(jìn)行長(zhǎng)度方向 的積分得：(2-32)式中：A一鏈條橫斷面積m 2 ;E 一鏈條彈性模量；如果拉力與鏈條長(zhǎng)度是線性關(guān)系則有：IN. =蜃i +無(wú)盤(pán)一&(2-33)同樣得到：(2-34)(2-35)M =?田1 +心）則得出總的伸長(zhǎng)量為：z = M + 叫在鏈條得規(guī)定負(fù)載范圍內(nèi)，伸長(zhǎng)量會(huì)導(dǎo)致鏈條的懸松，這種懸松鏈會(huì)導(dǎo)致運(yùn)行故障， 如導(dǎo)致鏈條紐結(jié)現(xiàn)象，為了排除這種故障，必須拆除一節(jié)鏈條，長(zhǎng)度

47、相當(dāng)于伸長(zhǎng)量；或使 輸送機(jī)伸長(zhǎng)鏈條伸長(zhǎng)量的一半。這兩種措施與采用一個(gè)恒定不變的預(yù)緊力Fv的效果是 樣的。預(yù)緊力分布在整個(gè)鏈條上，它將產(chǎn)生相同的鏈條伸長(zhǎng)量。確定預(yù)緊力的公式為:3 =沖+旺退 g EA（2-36）得到：p _ 無(wú)+ % +4（2-37）同樣根據(jù)拉力分布曲線的4個(gè)數(shù)值得到的平均值。如果鏈條預(yù)緊力盡可能小的話， 那么必然有利于鏈條的壽命，而且大的鏈條預(yù)緊力使鏈條鏈輪的傳動(dòng)效率顯著降低。如果 鏈條預(yù)緊力是根據(jù)已有的負(fù)荷進(jìn)行自行條件的，那么無(wú)論負(fù)荷多大，AFv最好總是等于零。 刮板鏈條是一個(gè)彈性體，在牽引力作用下產(chǎn)生彈性伸長(zhǎng)，其微元伸長(zhǎng)量與鏈條張力，鏈條 微元長(zhǎng)度，鏈條剛度E。等之間的關(guān)

48、系服從虎克定律。刮板鏈條在額定負(fù)載下工作，其彈 性伸長(zhǎng)量（i刮板鏈條股數(shù)）_瓦 4（2-38）伸長(zhǎng)量AL導(dǎo)致鏈條懸松，堆積，甚至使鏈條扭結(jié)產(chǎn)生運(yùn)行故障，為此必須拆除伸長(zhǎng) 量AL，或使輸送機(jī)伸長(zhǎng)AL/2，這兩種辦法與整個(gè)刮板鏈條上分布一恒定預(yù)緊力并產(chǎn)生相 同變形量AL是同樣的效果。輸送機(jī)驅(qū)動(dòng)裝置不同的布置，四個(gè)特殊點(diǎn)的張力是不一樣的，因而刮板鏈條所需予緊 力大小也是不等的。初張力太小，最小張力點(diǎn)處鏈條松弛，帶有不安全隱患，初張力太大， 最小張力點(diǎn)張力和其他各點(diǎn)張力也大，不但增加運(yùn)行阻力，也影響刮板鏈的使用壽命。根 據(jù)最小張力點(diǎn)張力等于零的原則，來(lái)確定刮板鏈的預(yù)緊力和緊鏈力。實(shí)際上緊鏈過(guò)程中鏈條在

49、溜槽內(nèi)要克服很大的移動(dòng)摩擦阻力，所以實(shí)際的初張力應(yīng)按 下面的方法計(jì)算：如設(shè)固定端張力為七，拉緊端應(yīng)加的應(yīng)力為SB。如下圖：圖(2-9)刮板鏈?zhǔn)芰DFigure (2-9) attempt by the scraper chain=+ ZLq潟跖 cos /3(2-39)式中：q一刮板鏈條單位長(zhǎng)度質(zhì)量kg / m ；W 一刮板鏈在溜槽中的運(yùn)行阻力系數(shù)； 1g 重力加速度m / s 2；P輸送機(jī)鋪設(shè)傾角；在七，SB的作用下，刮板鏈的特性伸長(zhǎng)量為：f :(2-40)緊鏈時(shí)的伸長(zhǎng)量AL.，應(yīng)與理想伸長(zhǎng)量AL相等。由于波形底板和輸送機(jī)彎曲產(chǎn)生的附加阻力負(fù)荷當(dāng)輸送機(jī)產(chǎn)生垂直的或水平的彎曲時(shí)，鏈條要圍繞這些

50、彎曲角運(yùn)行，而且根據(jù)這些彎 曲角的大小和鏈條中存在的拉力大小，產(chǎn)生相應(yīng)的附加摩擦力，此摩擦力會(huì)導(dǎo)致鏈條負(fù)載 的增加。下圖是輸送機(jī)的彎曲情況簡(jiǎn)圖，圖中采用5節(jié)溜槽作為例子進(jìn)行分析。圖（2-10）輸送機(jī)溜槽彎曲情況示意圖Plan (2-10) conveyor chute bending of the Map如圖中所示得到第一節(jié)溜槽端部處的拉力為：(2-41)戰(zhàn)=牌總+ q頊門(mén) 8$女 sin ci）式中：七一輸送機(jī)每米載重量；七一鏈條每米重量；Z,一輸送機(jī)溜槽長(zhǎng)度；七一第一節(jié)溜槽端部處的拉力；C0 阻力系數(shù)；如果彎曲角用a 1表示，根據(jù)Eyterwein公式，得出計(jì)算拉力的公式是:(2-42)式

51、中:(2-43)F21 第二節(jié)溜槽與第一節(jié)溜槽連接出的鏈拉力;第二節(jié)溜槽部處的拉力尸22為：(2-44)(2-46)式中:一第二溜槽與第三節(jié)溜槽連接處的拉力;F22這樣得到一個(gè)遞推公式，則第5節(jié)溜槽端部處的拉力為:(2-45)如果每節(jié)溜槽的偏轉(zhuǎn)角相同，或者至少可以作為一個(gè)不變的平均值來(lái)加以引用，那么 上式可化為:當(dāng)溜槽節(jié)數(shù)比較多時(shí)用上式計(jì)算起來(lái)還是很麻煩的，為了進(jìn)一步簡(jiǎn)化計(jì)算，可以把 段彎曲的輸送機(jī)理解成彎曲為圓弧形，根據(jù)任意點(diǎn)所受力矩之和為零的原理，對(duì)于無(wú)窮小 的彎曲段dl =泌；r 一彎曲半徑；。一彎曲中心角；有下列公式：I(F + dF )r = Fr + Crdi + 胄 T% (2-

52、47)式中:r 彎曲半徑；。彎曲中心角；fn 彎曲徑向力；C =(亦 + 幻旋0 COS Ci； sm Ci)則:dF = Crd / + 國(guó) f.(2-48)(2-49)當(dāng)取極限時(shí):所以有:(2-50)解得:微分得：dz = p dF將其代入上式并求定積分得：A（2-51）因而積分得到：I （In 二1 一 In 二）二雙 一 0） 胄（2-52）代入z值后得到：1必+氣（/_0）（2-53） 解得：胄 W S = & 胄呂+ Cr-（2-54）（2-55）上鏈x位置處的拉力為:式中:上鏈的鏈拉力為:（2-56）（2-57）（2-58）同理得到下鏈的鏈拉力為:式中:（2-59）Cu = co

53、s a + sm ci)預(yù)緊力的計(jì)算:“i琮=fo (g + 外(工此（2-60）將輸送機(jī)上側(cè)和下側(cè)的拉力表達(dá)式代入上式得到:（2-61）化簡(jiǎn)得到:求出驅(qū)動(dòng)電機(jī)4種布置方式得鏈條預(yù)緊力，（2-62）各種布置方式得參數(shù)如下：在主傳動(dòng)裝置處安裝一個(gè)電機(jī)，輔助傳動(dòng)裝置安裝一個(gè)電機(jī)，在主傳動(dòng)裝置和輔助傳動(dòng)裝置處各安裝一個(gè)電機(jī)，并功率分配合理時(shí)，在在主傳動(dòng)裝置和輔助傳動(dòng)裝置處各安裝一個(gè)電機(jī)，且功 率分配相同。為了測(cè)定預(yù)緊力與距離x的關(guān)系式，如下圖所示：圖（2-11）鏈條彎曲時(shí)的預(yù)緊力分布圖Figure (2-11) at the chain bending preload map不計(jì)鏈條重量和摩擦。由圖

54、可得出：J 石=J+ &刨 I 泌工000（2-63）積分得：2, =| J _ 1 ）+I 冒瓜-）L.V VVL.V（2-64）所以附加拉力F為：F - F,tnoi + 福二sfi r,oioi（2-65） 式中：閂=邸丁將弗皿代入附加拉力式得：所以可得:（2-66）(2-67)如果主傳動(dòng)部傳動(dòng)的拉力為:F =以 $ v q r 】一租 $ v T輔助傳動(dòng)部的傳動(dòng)拉力為:那么這個(gè)比值為:(2-68)v _孔-Fg _藤哉u 藤7皿|Fg - F皿 ASV Ul- -由這個(gè)比值得到:V,OL 一藤頃 Q I = +.。胄麗 _ 1AFVi - A7,oio il =訂 畢 &聯(lián)立可得:這時(shí)

55、的功率根據(jù)各種不同的傳動(dòng)方式，上式會(huì)有所不同。在主傳動(dòng)部有一個(gè)電機(jī)時(shí): 比為：V 8；所以:(2-70)在輔助傳動(dòng)部有一個(gè)電機(jī)時(shí)：v = 0；所以:在主傳動(dòng)部和輔助傳動(dòng)部各有一個(gè)電機(jī)時(shí)，且功率分配合理時(shí)，這時(shí)應(yīng)根據(jù)V =，這個(gè)比值來(lái)確定主傳動(dòng)部和輔助傳動(dòng)部的功率分配；這時(shí)有:主傳動(dòng)部和輔助傳動(dòng)部各安裝有一個(gè)電機(jī)，兩個(gè)電機(jī)功率相等時(shí)，v =1；這時(shí)有:從以上的公式分析得知，安裝有兩個(gè)電機(jī)的傳動(dòng)裝置是較好的。在運(yùn)行狀態(tài)制動(dòng)鏈條的力學(xué)研究如果在輸送機(jī)的位置& = l - x處出現(xiàn)閉鎖，閉鎖過(guò)程中總的質(zhì)量和慣性力與鏈輪作 用，鏈輪的轉(zhuǎn)矩為：(2-72)(2-73)式中：M k 一鏈輪的轉(zhuǎn)矩KN / m

56、；門(mén)一電機(jī)和鏈輪的傳動(dòng)效率;，一電機(jī)和鏈輪的傳動(dòng)比；Md 一電機(jī)的旋轉(zhuǎn)力矩KN / m；電機(jī)轉(zhuǎn)速與鏈輪圓周速度的關(guān)系：兀dnv =60i式中：v一鏈輪的圓周速度m / s ；d 電機(jī)傳動(dòng)軸直徑m ；n 電機(jī)轉(zhuǎn)速r / min ；鏈輪處的電機(jī)力：M r K 式中：Fm 一鏈輪處的電機(jī)力KN ；Mk 一鏈輪的轉(zhuǎn)矩KN - m ；七一鏈輪的當(dāng)量半徑m ； 所以得到：(2-74)旋轉(zhuǎn)質(zhì)量的慣性矩由下面的積分式得到:(2-75)I dm 二庭 了 / gdr(2-76)式中：y 旋轉(zhuǎn)部件的密度kg /m3 ；g重量加速度m / s2 ；r 旋轉(zhuǎn)半徑m ；b 一旋轉(zhuǎn)部件的厚度m ；如果各個(gè)元件的角速度和慣

57、性矩已知，那么簡(jiǎn)化質(zhì)量的關(guān)系式為：式中：Im 一電機(jī)的慣性矩KN - m2 ； 一鏈輪的慣性矩KN - m2 ；0 電機(jī)角速度rad /s；wk 鏈輪的角速度rad /s；mk 一簡(jiǎn)化后的質(zhì)量kg ；v 輸送機(jī)的線速度m / s ；為了確定這個(gè)阻尼系數(shù)，需要知道變速箱的機(jī)械效率，計(jì)算出功率損耗：P = (1 7(?=環(huán) v = cv2-(2-77)式中：門(mén)g 一變速箱的機(jī)械效率；Pk 一變速箱的輸入功率KW ；AP 一變速箱的功率損耗KW ； c 一阻尼系數(shù)；輸送機(jī)的線速度m / sFv -阻尼力KN；由上可得：c_(l-?c)AP(2-78)鏈條的彈性常數(shù)：(2-79)如果把鏈條和機(jī)架看作為

58、是相互連接的，那么當(dāng)閉鎖長(zhǎng)度為x時(shí)，此時(shí)的彈性常量 為：% 知 EA化簡(jiǎn)得：一的.+ EA(2-80)當(dāng)負(fù)載恒定不變時(shí)鏈拉力為:當(dāng)輸送機(jī)發(fā)生彎曲時(shí)有:式中:匚-閉鎖位置；m根據(jù)牛頓定理確定制動(dòng)時(shí)的最大的鏈拉力利用能量分析來(lái)推斷最大鏈拉力時(shí)，不考慮 出現(xiàn)的沖擊狀況，為了研究這個(gè)過(guò)程需要求解k = mtL + % +旦城金及其初始條件和邊界條件。應(yīng)用牛頓定理可以將這個(gè)方程轉(zhuǎn)化為:令=c 2，上式化簡(jiǎn)為: m(2-81)為了求解此微分方程，可進(jìn)行拉普拉斯變換，當(dāng)8y =亍及初282 y= p 2 y - pv p 2 y 時(shí)得到:(2-82)由靜止?fàn)顟B(tài)的位移量得到:將其代入上式得到:(2-83)得到

59、微分方程為:解得:1/2解得:刁=&標(biāo)+Be其特解為：二=或(R - 3)sin c7晉 +(R + 3)cos b曰+上令 A= A - B, B = A + B :則：z = (X sin Off + S cos cos(cxr)jtvQ (q 8S(6)+p + A電田一稻皆2 sin (Civ) + 上7 sin (ccv) + c? cos(6)(2-86)位移量乙=y - y ；0由F - F0 = kz可以求得鏈拉力表達(dá)式5=菱/?cc7cos(czt-寸*)- qsin(B+c2vlc72 -q )sincxt- )/p + . (px + cvq/?)sm(c3t)+國(guó)由烈弓

60、日坦(藥)+ cosc?f) / 說(shuō)MJ _C2V CC)M頃;)/ p式中：mx 2 kmmR當(dāng)a = 0時(shí)，由上式可以得出這樣的表達(dá)式：2.3刮板輸送機(jī)運(yùn)行牽引、功率的計(jì)算刮板輸送機(jī)運(yùn)行牽引力等于其總的運(yùn)行阻力：1027式中：W o輸送機(jī)的運(yùn)行阻力KN ；V輸送機(jī)刮板鏈鏈速度m/s ；門(mén) 傳動(dòng)裝置總效率080. 83 ；由于刮板輸送機(jī)載荷的不均勻，為避免功率浪費(fèi)，采用當(dāng)量功率確定電機(jī)的安裝功率。3刨頭運(yùn)行軌道(滑架部分)刨頭運(yùn)行軌道是回采工作面運(yùn)煤和刨頭賴以滑動(dòng)的裝置，由中間標(biāo)準(zhǔn)運(yùn)行軌道、兩端 運(yùn)行軌道、鏈條、刮板、電纜槽、調(diào)斜裝置、錨固裝置、機(jī)頭、尾驅(qū)動(dòng)裝置等部分組成。刨頭運(yùn)行軌道接受刨