刮板输送机设计Word下载.docx
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目录
第一章概述 1
1.1选题意义 1
1.2刮板输送机的简介 1
1.3刮板输送机的分类 1
1.31按刮板链的形式 1
1.32按卸载方式分类 2
1.33按中部槽结构分类 3
1.34按采煤机牵引方式分类 3
1.4目前刮板输送机存在的问题 4
1.5刮板输送机的改进及发展方向 4
第二章刮板输送机的结构及工作原理 5
2.1机头部 5
2.11机头架 5
2.12链轮组件 6
2.13减速器 6
2.14联轴器 6
2.2机尾部 7
2.3溜槽及附件 7
2.31中部槽 8
2.32挡煤板和铲煤板 8
2.4刮板链 9
2.5紧链装置 10
2.6推移装置 10
2.7锚固装置 10
第三章刮板输送机的的设计计算 11
3.1总体设计要求 11
3.2主要计算内容 11
3.3总体方案设计 11
3.31运输能力计算 11
3.32溜槽上物料断面积A的验算 12
3.33运行阻力和牵引力的计算 12
3.34电动机功率的计算与选型 14
3.4刮板链强度验算 14
3.5刮板输送机水平弯曲段几何参数的计算 16
3.51弯曲段曲率半径R的计算 16
3.52弯曲段长度Lw的计算 17
3.53弯曲段对应的中心角α0的计算 17
3.54弯曲段的溜槽数N的计算 17
第四章刮板输送机的选型 18
4.1整机型式的确定 18
4.2溜槽及联接件的选型 18
4.3挡板、电缆槽、采煤机牵引装置的确定 18
4.31档板和电缆槽的型式与尺寸的确定 18
4.32采煤机牵引装置的确定 18
4.4铲煤板的型式与结构的确定 19
4.41铲煤板的型式确定 19
4.42铲煤板的外形尺寸确定 19
4.5联轴器的选用 19
4.6链轮组件的确定 19
4.61链轮组件型式和规格的确定 19
4.62链轮的外形尺寸确定 19
4.63滚简及链轮轴的确定 20
4.64浮动密封的确定 20
4.7机头架、机尾架、过渡槽及犁煤板的选型设计 20
4.71机头架、机尾架的型式确定 20
4.8推移和锚固装盘的确定 20
第五章减速器的设计 21
5.1传动系统的确定 21
5.2总传动比及传动比分配 21
5.21总传动比 21
5.22传动比分配 21
5.3传动装置运动参数的计算 21
5.31各轴转速计算 22
5.32各轴功率计算 22
5.33各轴扭矩计算 23
5.34将以上计算数据列表5-1。
23
5.4齿轮设计 24
5.41弧齿圆锥齿轮的传动设计计算 24
5.42直齿圆柱齿轮传动设计 29
5.43行星齿轮传动设计 32
5.5轴的设计 37
5.51输入轴的设计 37
5.52中间轴的设计 42
5.52低速轴的设计 46
5.6轴承寿命的校核计算 48
5.61轴1处轴承寿命的校核 48
5.62轴2处轴承寿命的校核 49
5.7键的强度校核 51
5.71轴1上的键强度校核 51
5.72轴2上的键强度校核 51
5.73轴3上的键强度校核 52
5.8润滑方式、润滑油牌号及密封装置的选择 53
5.9箱体及其附件的结构设计 53
5.91减速器箱体的结构设计 53
5.92、减速器附件的结构设计 55
第六章限矩型液力耦合器 56
6.1限矩型液力耦合器的选型 56
6.11发热与散热计算 56
第七章刮板输送机的运转 58
7.1刮板输送机负载试运转 58
7.2刮板输送机的负载运转 58
7.3刮板输送机运转 58
第八章刮板输送机的维护 59
总结 61
参考文献 62
英文翻译 63
中文翻译 68
致谢 71
第一章概述
1.1选题意义
刮板输送机作为煤矿工作面运输设备，不但担负着运煤的作用，还是采煤机的运行轨道以及液压支架的推移支点。
在设备使用过程中还要悬挂工作面设备的电缆、水管等。
所以，刮板输送机的可靠、稳定、高效运行将直接影响着矿井的生产能力和煤矿企业的经济效益。
中双连刮板输送机的特点是将两条相同直径的链条并列布置在溜槽中心，与双边链相比，这种结构形式的链子受力均匀,弯曲性能好，使用性能较好，是目前国内外大中型煤矿中普遍采用的设备，所以通过本次设计，完成中双链刮板输送机的结构设计具有很大的实用意义。
1.2刮板输送机的简介
刮板输送机是一种有挠性牵引机构的连续运输机械，是为采煤工作面和采区巷道运煤的机械。
它的牵引构件是刮板链，溜槽是它的承载装置，刮板链在溜槽的底部。
适用于缓倾斜中厚煤层高档普采工作面，与滚筒采煤机和输送机推移装置配套，实现落煤、装煤、运煤及推移输送机机械化。
沿输送机全长都可向溜槽中装煤，装入溜槽中的煤，被刮板链拖拉，在溜槽内滑行到卸载端卸下。
1.3刮板输送机的分类
1.31按刮板链的形式
1.中双链型刮板输送机
中双链型刮板输送机的两条圆环链在刮板中部用E型螺栓固定在刮板上，链条的中心距不大于中部槽宽的20%。
由于链条不在槽帮钢内运行，链环直径不受限制，从而可以增加链条的强度，因此，可以适用于重型和超重型刮板输送机。
有链子受力较均匀，弯曲性能较好等优点，使用效果较好。
缺点是运行阻力较高，并且在煤质较硬，煤的块度大的情况下，运输效果不佳，不宜采用。
中双链链条采用长链段，两条链子必须配对出厂和使用，以保证其长度有较小的偏差，减少受力不均现象。
2.边双链型刮板输送机
边双链型刮板输送机的两条圆环链在刮板两端用连接环与刮板连接，每节链条的长度就是刮板的间距，因此，链条都是短节。
链条和连接环在槽帮钢的槽内运行，刮板的空间较大，能运输较大的煤块，这种链子的预张力较小，运行阻力小，适应性强，因此，得到广泛应用。
缺点是两条链子受力不均，刮板易歪斜；
刮板中间受力大，易弯曲；
由于链环与连接环在槽帮内运行，空间受到限制，不能使用较大的圆环链，强度受到限制。
3.准边双链型刮板输送机
准边双链型刮板输送机的两条圆环链在刮板中部连接，链条的中心距不小于中部槽宽的50%。
它具有边双链和中双链的优点，适用于超重型刮板输送机。
缺点是运行阻力高。
准边双链链条也采用长链段，其要求同中双链。
4.中单链型刮板输送机
中单链型刮板输送机的圆环链在刮板中间用U型螺栓连接，刮板两端在槽帮内运行，这种链子结构简单，整体弯曲性能好，与边双链相比链子无受力不均现象。
与中双链相比结构更简单，不存在链子受力不均现象，且弯曲性能更好些。
缺点是一股链子强度受到限制，不适用于功率较大的输送机，且刮板两端磨损后，稍有歪斜就易出槽。
运行阻力比边双链稍高。
1.32按卸载方式分类
1.端卸式刮板输送机
刮板输送机呈直线形，货物从输送机一端卸载，与输送机呈一直线，这种型式的输送机结构比较简单，当前大部分综采工作面使用这种型式的刮板输送机；
它的缺点是空链易带回煤，增加功率消耗，卸载有一定的高度，易产生煤尘。
2.侧卸式刮板输送机
刮板输送机呈直线形，机头部搭在工作面运输巷转载机上，借助圆弧犁形卸煤板将煤从机头架主卸载斜板呈90˚卸到转载机上，这是煤的主流，约占输煤量的70%～75%；
约有15%～20%的煤从副卸载斜板卸到转载机上，这是副流；
最后约有5%～15%的粉煤绕过链轮通过底部卸入转载机。
这种输送机主要优点是侧卸式输送机卸载前由于弧形板的作用，煤平稳地滑入转载机中，避免了端卸式时的堵塞堆积和煤尘的产生，改善了劳动环境；
由于弧形板的作用将带有动量的大快煤扭转90˚，使其与转载机运行方向相同后再卸入转载机内连续运行，避免了端卸时煤流要停顿后再起动的能量损失和对轻载机的冲击，从而降低了转载机的功率消耗，提高了传动件的可靠性和转载机的使用寿命；
从弧形板下被刮板链带走的粉煤经机头链轮卸到回煤罩内，由返回刮板链拉到转载机上方，从机头底槽的开口卸到转载机内，因此，减少了刮板输送机的回煤阻力；
由于煤流不在端头卸载，不需要卸载高度，因而机头高度可以降下，且伸到工作面运输巷中，采煤机可以行走到接近机头，便于自开切口。
3.直弯式刮板输送机
把工作面刮板输送机与工作面运输巷转载机连成一体，把工作面的煤直接卸到工作面运输巷带式输送机上，取消了转载机。
4.交叉侧卸式刮板输送机
交叉侧卸式刮板输送机的机头与转载机的机尾做成一个整体。
两个输送机的上、下链相互交叉穿过，从上向下的顺序是输送机上链、转载机上链、输送机下链、转载机下链。
输送机机头上槽的煤通过弧形板转卸入转载机上槽，输送机下链带回的煤落入转载机下槽，由转载机下链带到机尾轮后翻到上槽运走。
由于输送机的机头与转载机机尾是一个整体，所以，推移输送机机头时，转载机也必须随之移动。
交叉侧卸式刮板输送机的特点是机头架高度比普通侧卸式低，一般可降低200～300mm。
由于机头高度的降低，为采煤机自开切口创造更有利的条件。
1.33按中部槽结构分类
1.开底式刮板输送机
开底式刮板输送机就是中部槽的下槽为敞开式，目前使用较为普遍。
这种中部槽的重量轻，结构简单，下槽发生故障便于处理；
缺点是刚度小，易磨损变形，阻力大，寿命短，不适合松软地板使用。
2.封底式刮板输送机
封底式刮板输送机就是中部槽的下槽为封闭式。
这种中部槽刚度大，刮板链在下槽运行阻力小；
由于封底与工作面底板接触面积大，适合松软底板使用。
为了便于下链的检查修理，在每隔数节中部槽安装一节带检窗口的中部槽，窗口开在溜槽中部，尺寸以能修换链段和连接链环为度，窗口用活动盖板盖严。
3.分体中部槽刮板输送机
分体中部槽刮板输送机就是把易磨损的上中部槽体做成活的，用螺栓与下槽体固定，下槽体把铲煤板、挡煤板、封底板焊成一体，提高了整机的刚性与强度，且具有封底面槽的优点。
4.整体焊接中部槽刮板输送机
整体焊接中部槽刮板输送机就是把溜槽两侧槽帮分别与铲煤板、挡煤板座焊接在一起，取消溜槽与其附件的连接螺栓，从而减少了输送机的维修工作量。
5.框架式中部槽刮板输送机
框架式中部槽刮板输送机就是把普通中部槽置于一个铲煤板、挡煤板座、封底板焊在一起的框架中，用销子固定，整机具有较强的刚性与强度，提高了中部槽的可靠性；
缺点是中部槽的重量增加幅度较大。
6.铸造式中部槽刮板输送机
铸造式中部槽刮板输送机就是把中部槽槽帮钢与铲煤板、挡煤板铸造在一起，再焊上中板与底板，从而实现中部槽无螺栓连接，这种刮板输送机具有框架式中部槽刮板输送机的各种优点，且减少了大量钢材的切割与焊接，降低了制造成本。
1.34按采煤机牵引方式分类
1.有链牵引采煤机用刮板输送机
在输送机机头和机尾部装有采煤机牵引链的固定及张紧装置，沿输送机纵向中部槽的挡煤板侧装有采煤机导向管。
2.无链牵引采煤机用刮板输送机
在输送机靠挡煤板侧装有齿条或销轨，采煤机的行走齿轮与其啮合而实现牵引。
1.4目前刮板输送机存在的问题
国外几家著名公司现在生产的重型刮板输送机一般都可以整机无故障过煤600万t以上，有些可达1200万t。
而国产刮板输送机的过煤量是很低的。
故提高国产设备的可靠度，是刮板输送机发展的主要问题。
刮板链的强度问题是国产刮板输送机的大问题。
由于磨损、疲劳、自身质量差、锈蚀等原因，使新链条在使用3个月后断链事故明显增多。
国产刮板输送机的联接螺栓可靠性普遍较差，机头、机尾推移部上的联接螺栓经常出现拉断现象，造成推移困难;
铲煤板和刮板上的螺栓经常出现松动、脱落，造成零件丢失，影响铲煤和运煤效果。
影响中部槽的可靠性和寿命的主要原因是中板的磨损和联接头强度不足。
1.5刮板输送机的改进及发展方向
（1）技术先进性。
随着科学技术的进步和市场的发展，输送机的国际竞争将越来越激烈，对输送机的设计水平和生产能力要求也越来越高，不仅要求造型科学、配套合理，在技术上不断创新、完善，去适应不断变化着的使用条件，而且关键部件（如刮板链、减速器、保护装置等）的设计或选用，要求与国际接轨，实现标准化。
（2）性能可靠性。
设备的可靠性是进行高效作业的根本保证。
井下受场地、灯光等条件的限制，维修条件较差，有些高瓦斯矿井基本不具备现场维修的条件，一旦出现故障就会严重影响安全生产。
因此，输送机各部分的结构型式、传动方式、使用材料等，不仅要求设计合理，还要建立在实践验证的基础上。
（3）设备安全性。
安全性是至关重要的环节，是所有设备必须具备的性能，同样也贯穿在输送机的设计、制造、使用过程中。
目前国家高度重视煤矿安全生产，引起煤矿井下事故的除了瓦斯爆炸、透水、冒顶等之外，设备事故也会引起人员伤亡和财产损失。
因此，输送机各部件的防护装置应设计合理、安装完备，在易发生事故的部位尤其要加强防护，防止因断链、飞溅、高温等引发人员伤亡事故。
（4）机电液一体化趋势明显。
随着实用型新技术的发展，大功率输送机控制系统与保护装置的机电液一体化趋势越来越明显。
主要表现为：
机头部与机尾部功率分配、顺序启动，电机保护除过流保护、过热保护外，增加过压保护，阀控充液型液力耦合器的推广使用，链条张力监控及工况检测和故障诊断等。
虽然还有部分技术的实现与应用尚需时日，但输送机机电液一体化的发展趋势不会变。
第二章刮板输送机的结构及工作原理
不同类型的刮板输送机，尽管组成部分的形式和布置方式不尽相同，但基本结构是相同的。
刮板输送机由机头部、机尾部、中部槽及附属部件、刮板链、紧链装置、推移装置和锚固装置等组成。
2.1机头部
机头部主要由机头架、链轮、减速器、盲轴、联轴器和电动机组成，是将电动机的动力传递给刮板链的装置，有驱动、卸载、连接与支撑机头锚固装置和推移装置、固定采煤机械牵引链的功能。
图2-1所示是一种轻型中单链式刮板输送机机头部。
图2-1中单链刮板输送机机头部
1—垫块；
2—减速器；
3—盲轴；
4—链轮；
5—拨链器；
6—护轴板；
7—垫块；
8—紧链装置；
9—联轴器；
10—连接筒；
11—电动机；
12—机头架
2.11机头架
机头架是支承和装配机头传动装置（包括电动机、液力耦合器、减速器等）、链轮组件、盲轴以及其他附属装置的构件。
它是由厚钢板焊接而成的，具有较高的强度和刚度。
对机头架的基本结构要求是，两侧结构必须相同，便于左右工作面的交替使用和双侧传动。
2.12链轮组件
链轮组件是传递减速器输出的运动和动力，使刮板链条进行无端封闭循环运动的构件，由链轮、滚筒、链轮轴、〔盲轴）、轴承及密封、润滑系统等件组成。
根据刮板链条型式不同，有中单链型、中双链型、准边双链型和边双链型4种型式。
图2-2所示为内置式中双链型。
2.13减速器
减速器是刮板输送机传递电机运动和动力，使刮板链条运动的关键传动装置。
有圆锥－圆柱齿轮传动、圆锥―行星齿轮传动和行星齿轮传动三种结构型式，根据输入轴与头架的位置，分为平行布置式和垂直布置式两种型式。
近年来，出现了可控软驱动的多功能传动装置，改善了刮板输送机的启动、过载、功率均衡及紧链性能，目前处于试验和试用阶段。
2.14联轴器
联轴器位于电机和减速器之间，是传递扭矩的联接装置。
有柱销联轴器、弹性联轴器和液力偶合器三种类型。
近几年，还成功研制限矩联轴器，且得到了迅速推广和使用。
液力耦合器的主要特点为：
液力耦合器可以改善电动机的起动性能。
输送机在起动时，由于液力耦合器的作用，可使电动机轻载或空载起动，然后负载再逐渐增加，这样，电动机的起动时间缩短了，起动电流也降低了。
在多电动机同时驱动的设备中，采用液力耦合器，可使各电动机的输出功率趋于平衡。
由于泵轮和透平轮之间为“液体连接”，故作用在输入、输出轴上的冲击载荷可以大大降低，延长了电动机和工作机构的使用寿命，这对处于恶劣工作条件下的煤碳机械尤为重要。
液力耦合器具有过载保护作用。
当外负载增加时，输出轴转速下降，泵轮和透平轮的转速差增大。
当外负荷继续增大时，工作液将被挤向泵轮轮壁，经溢流孔进入辅助室。
此时，工作腔内液体减少，再加上泵轮和透平轮的转速差继续增大，则工作液的温度迅速升高。
当工作液的温度升至额定值时，易熔合金塞熔化，液体喷出，电动机带着泵轮及外壳空转，保护了电动机。
液力耦合器的主要缺点有两点：
一是较其他联轴器的结构复杂、成本高、效率低、使用与维护要求高；
二是过去多采用油质工作液，喷液后容易烧伤人员和发生火灾。
为了避免事故的发生，近些年除了少量早期生产的液力耦合器使用油质工作液外，大部分采用难燃工作液和水质工作液。
中型和重型刮板输送机都采用液力耦合器。
2.2机尾部
机尾是使刮板链条返回运行组件的总成，有普通机尾和辅助驱动机尾两种型式。
辅助驱动机尾有普通驱动机尾式、转接式和可伸缩式三种形式。
可伸缩式机尾的尾架分为活动部分和固定部分，活动部分通过油缸的伸缩可沿底板上的导轨移动，使尾架伸缩达到调整刮板链条松紧的目的。
其余结构与普通驱动式机尾相同。
可解决重型刮板输送机停机紧链和不安全的突出问题。
适用于高产高效工作面重型刮板输送机采用，使链条具有合理预张力，提高刮板链条运行的可靠性。
其结构如图2-3所示。
2.3溜槽及附件
溜槽是刮板输送机的主体，用于承载和作为采煤机的轨道。
溜槽有中部槽、调节槽、连接槽（或过渡槽）等类型。
工作面刮板输送机溜槽靠采空侧安装挡煤板，以提高装载力；
靠煤壁侧安装挡煤板，以清扫机道，便于输送机推向煤壁。
挡煤板和采煤板属于附件。
2.31中部槽
中部槽由槽帮钢、中板、端头、支座焊接而成。
中部槽外侧焊有支座，用以固定档板和产煤板，槽帮两端焊有高锰钢制成的凸端头和凹端头，在中板上堆焊耐磨合金粉块。
这两项措施用以增加中部槽的联接强度和耐磨性。
如图2-4所示：
图2-4中部槽
2.32挡煤板和铲煤板
挡煤板装在溜槽靠采空区一侧的槽帮钢上。
挡煤板有三个作用：
一是增加溜槽上的货载断面积，提高输送机的输送能力；
二是防止采煤机装煤时，将煤抛撒到采空区；
三是它上面可以安装电缆槽和水管等。
为了将刮板输送机推移到紧靠煤壁和防止输送机横向倾斜，在溜槽靠煤壁侧的槽帮钢上装有铲煤板，以便在推移输送机时先清除机道上的浮煤。
铲煤板安装后，上缘应低于槽帮，下缘要超出槽底，宽度方向应与采煤机滚筒有一定间隔。
铲煤板的刃口应有足够的强度。
铲煤板固定在中部槽支座上，用于推移中部槽时清理工作面浮煤。
如图2-5所示为中部槽及其附件的连接。
图2-5中部槽
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