1、 I 摘 要 刮板输送机是为采煤工作面和采区巷道运煤的机械。 它具有适应性好，协作性好，耐磨性好，可弯曲性好，机身的强度和刚度高，能承受碰撞和冲击等优点，成为综采设备中最主要的设备之一，是煤炭装运的第一个环节，在很大程度上决定了采煤工作面的生产能力和效率。 主要对边双链型刮板输送机机头传动部进行设计。整体式链轮组件在运转过程中经常存在维修不便的问题，经常拆卸影响传动装置的可靠性。针对这一问题，本设计将链轮组件设计为剖分式。对于刮板输送机的其他部件如机头架、过渡槽、链轮、闸盘紧链器等，综合已有的多种结构进行最佳设计 ，进而完成输送机的整体结构设计。从电动机的选择开始设计，经减速器设计、链轮组件设
2、计、闸盘紧链器的选择，最终确定机头部整体结构。 关键词 刮板输送机 链轮 减速器 机头部 II Abstract Scraper conveyor for the coal face and the coal mining area roadway machinery. It has a good adaptability, collaboration and good, wear resistance, and can bend a good body of high strength and stiffness, can withstand the impact of the collis
3、ion and the advantages of a fully mechanized coal mining equipment in one of the most important equipment, coal The shipment of the first session, to a large extent determine the coal face of production capacity and efficiency. Mainly on the edge of double-stranded nose scraper conveyor transmission
4、 of the design. - Sprocket component in the overall functioning of the process of inconvenience to the regular maintenance of existing problems, often the demolition of the impact of transmission reliability. In response, the design of components designed to be sprocket-style subdivision. The scrape
5、r conveyor components such as the nose of the other planes, the transition slot, sprocket, the gate was tight chain, etc., have integrated the best design for a variety of structures, thereby completing the overall structure of conveyor design. Motor start from the choice of design, the reducer desi
6、gn, sprocket component design, gate-tight chains choice, ultimately determine the overall structure of the head. Key words scraper conveyor sprocket reducer machine head III 目录 摘 要 . I Abstract . II 第 1 章 绪论 . 1 1.1 国内外发展情况 . 1 1.1.1 国外刮板输送机发展概况 . 1 1.1.2 我国刮板输送机发展现状 . 1 1.1.3 我国刮板输送机的技术改进方向 . 2 1.2
7、 研究目的和意义 . 3 1.3 设计方案 . 3 第 2 章 电动机和液力耦合器的选择计算 . 6 2.1 运行阻力计算和驱动电动机选择 . 6 2.1.1 运行阻力计算 . 6 2.1.2 电动机的选择 . 9 2.2 液力耦合器的选择 . 10 第 3 章 减速器的设计计算 . 12 3.1 传动比的分配和传动效率的选择 . 12 3.1.1 传动比的分配 . 12 3.1.2 传动效率的选择 . 12 3.2 传动装置的运动和动力参数计算 . 13 3.2.1 各轴转速的计算 . 13 3.2.2 各轴输入功率的计算 . 14 3.2.3 各轴输入转矩的计算 . 14 3.3 锥齿轮传
8、动的设计 . 15 3.3.1 选精度等级、材 料及齿数 . 15 3.3.2 按接触强度进行初步设计 . 15 3.3.3 几何尺寸的计算 . 16 3.3.4 校核接触强度 . 19 3.3.5 齿根弯曲强度校核 . 22 3.4 斜齿齿轮传动设计 . 24 IV 3.4.1 精度等级、材料及齿数确定 . 24 3.4.2 按齿面接触强度设计 . 24 3.4.3 按齿根弯曲疲劳强度设计 . 27 3.4.4 几何尺寸计算 . 28 3.5 直齿齿轮传动设计 . 29 3.5.1 选定精度、材料及齿数 . 29 3.5.2 按齿面接触强度设计 . 29 3.6 轴的设计 . 33 3.6.
9、1 轴的材料选择和最小直径估算 . 33 3.6.2 轴的结构设计 . 34 3.6.3 轴的 校核 . 37 3.7 键的选择和校核 . 42 3.8 滚动轴承的选择与校核 . 43 3.8.1 滚动轴承的选择 . 43 3.8.2 滚动轴承的校核 . 44 第 4 章 链轮组件的计算及闸盘紧链器的选择 . 46 4.1 链轮设计计算 . 46 4.2 花键轴和盲轴的计算 . 48 4.2.1 花键轴计算 . 48 4.2.2 盲轴计算 . 51 4.3 闸盘紧链器的选择 . 51 结论 . 53 致谢 . 54 参考文献 . 55 附录 1 . 错误 !未定义书签。 附录 2 . 错误 !
10、未定义书签。 1 第 1 章 绪论 1.1 国内外发展情况 1.1.1 国外刮板输送机发展概况 铠装工作面刮板输送机 (Armonred Face Conveyor)是 1940 年德国人发明的。 50 年代中期 ,工作面刮板输送机在液压支架在英国研制成功后 , 与滚筒采煤机一起 , 形成采、支、运三机配套的综采设备 1。 自世界上第一台刮板输送机诞生以来，经历了半个多世纪的不断研究、试验、改进，刮板输送机已成为煤矿运输的主要设备。目前世界上生产刮板输送机的国家主要有德国、美国、英国、澳大利亚、日本等。机型从轻型、中型到重型、超重型装机功率已发展到 kW7003 。保护形式有：弹性联轴器、限矩
11、型液力耦合器、双速电机、调速型液力耦合器、软启动 (CST可控传动装置、阀控调速型液力耦合器、交流电机变频调速技术三种软启动装置 )等等。 1.1.2 我国刮板输送机发展现状 我国综采机械化的应用始于 20 世纪 70 年代末，经过 20 多年的发展目前我国中、小功率刮板输送机已具备成型技术。并有成熟的制造能力，完全能够满足国内市场的需求。大功率刮板输送机通过成套引进国外的装备和技术，成功地进行了国产化研制工作并相继推出了一些产品 2。从总体水平上 看我国刮板输送机发展现状与国外相比还存在一些差距，主要表现在：基础研究薄弱。缺少强有力的理论支持，计算少，靠经验取值多，缺乏专门的开发分析软件；受
12、基础工业水平的制约，国产输送机制造质量不稳定。元部件的可靠性还有待提高：大功率刮板输送机的关键部件仍需进口，有待进一步研发并国产化；安全性和可靠性的不稳定。直接制约了煤矿的生产效率，2 从而不能从根本上降低使用成本；煤矿管理水平落后，资金不足。矿工不按操作规程操作等，也间接增加了输送机发生故障的机会从而不能最大限度地发挥设备的设计能力 3。 1.1.3 我国刮板 输送机的技术改进方向 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
13、 (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 4。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 5。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
14、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。随着当今世界综采技术的发展和设计思路的不断创新、高产高效工作面的相继投产，大功率刮板输送机的研制与开发已势在必行，要加强计算机辅助设计、模拟3 工况
15、、仿真等技术的应用。对此，应该抓紧机遇一方面提高现有机型的可靠性、安全性，降低事故发生率；另 一方面要研制开发国产大功率刮板输送机尽快投入市场，提高与国外同类产品的竞争力，以适应我国煤炭工业迅猛发展的需要 6。 1.2 研究目的和意义 随着我国能源问题的突出，在我国又是以煤炭为主要能源，这标志着煤炭事业必定蓬勃发展，目前煤矿工作面使用的多为双边链结构型式的刮板输送机。在我国大部分中小煤矿炮采工作面上主要使用的是轻型型刮板输送机，这也是我国最早研制开发的工作面输送设备之一，主要应用在年产量为6030 万吨的矿井中 7。 通过近几年来轻型刮板输送机在各中小煤 矿、特别是在我省各地方中小煤矿的应用普
16、遍反应良好。电动机的事故率下降了 %90 ，断链事故率下降了 %95 ，大大降低了煤矿的设备维护费用，降低了吨煤成本，提高了生产效率。 由于现在大多企业着力生产大功率刮板输送机，轻型刮板输送机略被忽视。但我国许多煤矿仍属薄煤层煤矿，生产需要大量轻型刮板输送机。并且，炮采依然存在，也需要使用轻型刮板输送机。机头部是刮板输送机最重要的部分，是将电动机的动力传递给刮板链的装置，是刮板输送机最难设计的部分。本设计以机头部为主。 1.3 设计方案 该方案如图 1-1所示。机头传动装置由电动机、液力耦合器、减速器、机头架、链轮组件、 盲轴、推移梁、压链块等组 成。电机功率 kW55 配液力偶合器。采用液力
17、偶合器，减速器可不设防电机过载装置。井下使用的液力偶合器其工作介质现在都改为水或是高含水难燃液，其平均无故障工作时间不得少于 2000h。与轻型刮板输送机配套的液力偶合器已经系列化，其结构为限矩型动压泄液式，通过设置易熔塞、易爆塞来防止电机过载。 4 图 1-1 刮板输送机机头部 简图 1 电动机； 2 液力耦合器； 3 减速器； 4 链轮组件； 5 盲轴； 6 刮板链 。 机头传动装置为并列式布置，电机轴与传动链轮轴垂直，采用三级圆锥(第一级 ) 圆柱 (第二、三级 )齿轮减速器。第一对齿轮为收缩齿圆弧锥齿轮(以往有用直齿锥齿轮 )。第二对和第三对齿轮均为斜齿圆柱齿轮，根据需要更换第二对齿轮
18、，可使刮板链获得两种不同的链速。 减速器靠空气自然冷却和齿轮带动箱内油液飞溅润滑轴承。减速器上、下箱体为对称结构，以适应左、右工作面和机头、机尾使用。箱体侧帮上有四个孔，用方头螺栓将减速器固定到机头架侧板上 8。减速器靠输入轴一端箱体上有法兰盘，用螺栓连接联轴节的联接罩。联接罩另一端用螺栓连接电机，使整个传动装置悬挂在机头上。减速器第二轴不靠机头架端设有紧链器。减速器第四轴出轴联结方式为花键加平键， kW5522 边双链刮板机减速器常用，链轮组件由链轮、剖分式滚筒组成。链轮内圈为花键孔，两端链轮分别为减速器输出轴及盲轴用花键连接。两个半滚筒用螺栓连成一体。滚筒两端扣环分别扣在两个链轮的环槽内，
19、防止轴向串动，并起密封作用 9。滚筒通过平键分别与减速器输出轴及盲轴连接，使链轮组件连成 一个整体，滚筒与链轮同步旋转。设计时必须保证两个链轮各对应轮齿在相同的相位角上，5 以保证与刮板链正常啮合运行。 盲轴安装在无传动装置一侧的机头架侧板上，由轴承座、调心轴承、花键轴、端盖等组成。花键轴一端用调心轴承支承，中间用花键同链轮相联，另一端结构同匹配减速器第四轴输出端一样 10。 6 第 2 章 电动机和液力耦合器的选择计算 2.1 运行阻力计算和驱动电动机选择 2.1.1 运行阻力计算 1. 运行的总阻力 在重段直线段运行的总阻力为（由文献 11式 3-9）： s in)(c o s)( LgqqLgqqW lllZh 在空段直线段运行的总阻力为 （由文献 11式 3-10） ： )s inc o s( llk LgqW 式中 q 中部槽单位长度上的装煤量， kg/m ; q 按 k g /m721 0 0 0 0 rFq F 货载最大横断面积， 2m ，如图 2-1 所示 ； 22602222261221m0448.0m1025t a n4620t a n4m0558.0m1090620m1.0bFhbFFFF
