1、 山 西煤炭职工联合大学太原分校 -13 级成人大专机电班毕业设计 1 1 摘 要 阳城县地处沁水煤田南端，赋存大量的优质无烟煤，并以出产“兰花香炭”而闻名，地下煤炭资源十分丰富，占全县年产值的 90%以上，为该县的支柱产业。全县现有 24 座煤矿均为地下开采，均使用胶带运输机和刮板输送机配合提升。因此，刮板输送机是该县运输机械的重要组成部分。 刮板输送机的设计制造涵盖了运动转换、动力传输、变速机构、铸锻件结构设计等机械设计与制造工艺内容。经过分析，选择刮板输送机作为我们的毕业设计选题，能够比较全面的运用所学习知识和技能，综合应用机械设计的分析 计算、结构选择、绘图技能和机械制造基础知识，对我
2、们的所学知识进行概括总结，对我们的综合应用知识能力进行一次强化训练并获得提升，都是有益的。 随着刮板输送机向大功率、长距离方向的发展，非稳定工况下的动力特性的影响已不容忽视。需要采用动态设计方法，得出整个刮板输送机各部分（即各点）的状态，分析出刮板输送机在静态设计中不合理的地方，使刮板输送机运行更加经济合理。本文首先从刮板输送机的总体方案设计，然后进行动态分析。包括对刮板输送机的各部分建立动力模型，数学模型，物理模型，列出状态方程，便于分析。 本设计以煤矿实际 运输条件为依据，以训练 提高 综合设计能力为目的，在设计中尽可能采用新的设计思想和设计方法，选择更加合理的结构和技术参数，力争提高刮板
3、输送机 质量，降低 生产 成本， 在充分吸收学习现有的刮板输送机设计经验的基础上，参考有关设计资料，查阅机械设计手册等工具书，按照机械工程设计程序、方法和技术规范进行设计。 山 西煤炭职工联合大学太原分校 -13 级成人大专机电班毕业设计 2 2 本设计主要研究问题有：矿用刮板输送机的型式与性能比较、矿用 刮板矿输送机的整体选型、 减速器的优化、刮板链的设计、液力耦合器的选型等，设计出具有实际应用要求的产品。通过这次 设计，锻炼了自己调研分析、加工与整理、运用工 具手册的能力，初步掌握了机械工程设计程序、方法和技术规范，提高工程设计计算、理论分析、图表绘制、技术文件编写的能力。 关键词： 采煤
4、工作面 刮板输送机 选型 设计 山 西煤炭职工联合大学太原分校 -13 级成人大专机电班毕业设计 3 3 采煤工作面刮板输送机选型设计 目 录 1 概述 - 1 1.1 刮板输送机的工作原理与基本结构组成 -1 1.2 刮板输送机的使用范围和主要类型、系列 - 2 1.3 刮板输送机的发展 - 2 1.4 刮板输送机的主要特点 - 4 2 刮板输送机的选型设计计算 - 5 2.1 设计原始参数和要求 - 6 2.2 运输生产能力计算 - 7 2.3 最大铺设长度 - 10 3 刮板输送机机头部和机尾部的设计 -11 3.1 机头部和机尾部结构组成及功能分析 - 12 3.2 减速器 - 13
5、3.3 链轮的几何尺寸及齿形计算 - 15 3.4 机头架和机尾架 - 21 3.5 紧链装置 - 22 4 刮板输送机机身部的设计计算 -22 41溜槽的结构及受力分析 -2 2 4.2 溜槽联接结构的分析 - 23 4.3 圆环链的结构特点分析及强度校核 - 23 山 西煤炭职工联合大学太原分校 -13 级成人大专机电班毕业设计 4 4 5 液力耦合器的选型设计 - 26 6 技术经济分析 - 28 7 刮板输送机的安装、运转 - 28 8 刮板输送机的日常维护 - 30 参考文献 - 31 致谢 - 32 山 西煤炭职工联合大学太原分校 -13 级成人大专机电班毕业设计 5 5 1 概述
6、 煤矿井下运输机械工作任务繁重，工作条件恶劣。特别是采掘工作面的运输机械，要求其主要运动部件和工作机构（牵引机构及承载机构 ）强度高、刚度大、韧性好、耐磨损、抗腐蚀。根据这些要求，使用链条作为输送机的牵引机构比较合适。 啮合驱动链牵引的连续动作式煤矿运输机械主要有：用于采掘工作面及采区巷道的刮板输送机和板式输送机；主要用于采区巷道及运输大巷的平面可弯曲带式输送机。 刮板输送机是一种重要的矿山运输机械。由于它 结构简单、使用寿命长，运转可靠性高、节能高效、输送距离长、密封性能好且维修方便 ，在冶金、建材、化工、火电、矿山等行业 里广泛使用。 这次我们进行 刮板输送机的选型设计， 概括起来有以下几
7、方面： 1.了解了 刮板输送机的 发展概况，生 产目的、生产程序及产品供求情况。 2.了解了 刮板输送机的 生产方法和技术路线的选择，工艺条件的确定以及流程的编制原则。 3.了解了 刮板输送机的 质量标准、技术规格、包装和使用要求。 4.在企业员工的指导下，见习生产流程及技术设计环节，锻炼自己观察能力及知识运用能力 5.在指导老师的帮助下独立的进行刮板输送机的简单的设计 . 1.1 刮板输送机的工作原理和基本结构组成 刮板输送机是一种有挠性牵引机构的连续运输机械。溜槽是煤炭的承载机构，其牵引推运机构是绕过机头链轮和 机尾链轮（或滚筒）而进行循山 西煤炭职工联合大学太原分校 -13 级成人大专机
8、电班毕业设计 6 6 环运动的无极闭 合的刮板链。起动电动机，经液力联轴器、减速器传动链轮而驱动刮板链连续运转，将装在溜槽中的煤炭推运到机头处卸载转运。 各种类型的刮板输送机的组成部件的型式和布置方式不完全相同，但主要结构和基本组成部件是相同的。刮板输送机一般是由机头部、； 机身部和机尾部三部分组成。（在部件组成内容中加作用与功能的内容简介） 刮板输送机的组成部件： 1、 机头部：由机头架和安装其上的链轮组件、联轴器、减速箱和电动机组成。 2、 机尾部：机尾架、链轮组件、联轴器、减速箱、电动机。 3、 机身部：中部槽、刮板链 、 铲煤板、挡煤板。 4、辅助装置：主要包括紧链装置、推移装置、和锚
9、固定装置。 1.2 刮板输送机的使用范围和主要类型、系列 刮板输送机适用于煤层倾角不超过 25度的采煤工作面，但对于间作采煤机轨道与机组配合工作的刮板输送机，适用的煤层角度一般不超过10 度。煤层倾角大时，要采用防滑措施。此外，在采煤工作面下顺槽和联络眼都可以使用刮板输送机运送煤炭。目前，采煤工作面多使用可弯曲刮板输送机，以适应机械化、综合机械化采煤的需要，与相应的采煤机、金属支架或自移式液压支架配套使用。 刮 板 输 送 机 的 电 动 机 功 率 从 7.5KW-1000KW 输送能力从30t/h-3000t/h 之间，常用的分类方式有以下几种： （ 1）按牵引的条数和布置方式，可分为单中
10、链、边双联和中双链及三链型刮板输送机。、 （）按溜槽的布置方式，可分为重叠式和并列式溜槽刮板输送机。 （）按溜槽的结构，可分为开底式和封底式溜槽刮板输送机。 山 西煤炭职工联合大学太原分校 -13 级成人大专机电班毕业设计 7 7 （）按卸载方式，可分为端卸式和侧卸式刮板输送机。 （）按功率大小，可分为轻型（单电动机额定功率小于或等于KW）、中型（大于 KW,小于等于 KW）和重型（大于 KW）刮板输送机。 .刮板输送机的发展 刮板输送机的发展大致经历了三个阶段 ， 第一阶段：二十世纪初叶，在英国常壁式采煤工作面首先使用单链刮板输送机，由于适应工作面的运输条件而得到很大的发展和广泛的使用。 第
11、二阶段：四十年代初，德国制造了可弯曲刮板输送机与刨煤机或深截式采煤机配合工作，使工作面实现了机械落煤、装煤和运煤，进入了机械化采煤的新阶段。可弯曲刮板输送机可作为采煤机的运行轨道，能沿垂直和水平方向有小角度（ 2-4*）弯曲。随着采煤机的工作和移动，刮板输送机及时推移到紧靠煤壁处，为采煤机下一循环截落煤准备好机道，并缩短控顶距，有利于顶板管理。 第三阶段：五十年代初，由于机械化 采煤工作面运输量大大增加，要求提高刮板输送机牵引链强度和电动机功率，出现了双链牵引和多电动机传动；也相应的使用了适应多电动机传动的液力耦合器，中部槽也有了较大的改进。 随着综合机械化采煤生产能力的不断提高，刮板输送机主
12、要的发展趋势是： 1） 大输送量。世界上已出现日产 12000 吨的综合工作面，刮板输送机的生产能力已达到每小时 2000 吨。 2） 长输送距离，为了加长采区阶段开采，刮板输送机的长度已打 300 米。 3） 大直径圆环链。为了增加刮板链的强度，已制出 38*137mm 的圆环链，其破断强度达 1820KN。 山 西煤炭职工联合大学太原分校 -13 级成人大专机电班毕业设计 8 8 4） 大中部槽，边双链 中部槽高度为 268mm，中单链和中双链中部槽高度为 255mm，槽宽达 9301030mm，中板厚度达 30mm，槽间联结强度达3000KN。 长使用寿命：大运量（ 600 吨 /时）。
13、中部槽的过煤量在 200 万吨以上，中运量（ 300 600）吨 /时中部槽的过煤量为 150 万吨左右，减速器设计寿命 10000 小时，整机大修寿命 3 年以上（采用封底）和可更换中板及上链道的中部槽 . 随着我国煤炭工业的迅速发展，煤矿机械化程度也不断提高。我国缓倾斜煤层工作面较多，刮板输送机的应用极广、数量颇大；又由于我国煤炭资源丰富、分布宽广， 地质条件多变，为适应不同条件，需要多种型号的刮板输送机。历年来，我国使用、仿制及自行设计的刮板输送机，据不完全统计，品种多达 30 余种。这些产品均不外乎上述三个发展阶段的类型，如 SGB-13 型、 SGD-20 型等刮板输送机，即属于第一
14、阶段的产品类型；SGW-44 型和 SGW-80 型可弯曲刮板输送机属于第二阶段的产品类型而SGW-150 型和 SGW-250 型可弯曲刮板输送机则属于第三阶段的产品类型。 1.4 刮板输送机的主要特点： 刮板输送机的主要特点： 1、优点 由于它机身低矮，可以弯曲，运输能力大，结构强度高，能适 应采煤工作面较恶劣的工作条件，并可作为采煤机运行轨道，有时还作为移置液压支架的支点：在推移刮板输送机时，铲煤板可自动清扫机道浮煤；挡煤板后面有安全电缆、水管的槽架，并对电缆、水管起保护作用，推移输送机时，电缆、水管随着同时移动。 所以刮板输送机现在仍是缓倾斜长臂式采煤工作面唯一的煤炭运输山 西煤炭职工
15、联合大学太原分校 -13 级成人大专机电班毕业设计 9 9 设备。 2、缺点 运行阻力大，耗电量高，溜槽磨损严重；使用维护不当时易出现掉链、漂链、卡链、甚至断链等事故，影响正常运行。 2 刮板输送机的选型设计计算 在矿井设计时或在生产现场，工作面运输设备的选择，一般是根据刮板输送机产品 系列及制造厂产品说明书介绍的技术特征及其适用条件来选择型号，并决定其台数。但产品说明书中所列铺设长度一般均为水平长度或一定倾角煤层（如 10倾角）向下运煤时的，实际上铺设长度和工作面长度和煤层倾角，煤层厚度等条件各不相同，所以需要验算所选刮板输送机的运输能力、电动机功率和刮板链强度，并确定应铺设几台刮板输送机，
16、每台刮板输送机应安装几台电动机。 我国刮板输送机的型号较多，无论是炮采，机采或综合机械化采煤，都有适应的刮板送机，基本上能满足各种条件下的使用。刮板输送机选型得当是刮板输送机安全使用的第一步。 1炮 采工作面选型的要求。 作面要根据煤层的厚薄选用轻型刮板输送机。顶板较好的工作面，可选用轻型可弯曲的刮板输送机，以便整体移设，缩短回采作面的非生产时间。顶板较差的工作面，应选用中部槽较窄，可分解移设的刮板输送机，以适应工作面的顶板管理，确保安全生产 . 2采煤机械化对刮板输送机的要求 采煤机械化特别是综合机械化，已经使刮板输送机，采煤机，及液压支架构成了不可分割的整体。无论在结构上或运转上都是相互关
17、联又相互制约的。为实现机械化，要求刮板输送机除了要完成运煤，清理机道浮煤山 西煤炭职工联合大学太原分校 -13 级成人大专机电班毕业设计 10 10 外，还要作为采煤机或刨煤机运行的轨道，以及 液压支架向前移动的支点。此外，还要求能在输送机上设置存放电缆，水管和通讯系统的装置；采用无链牵引采煤机时，刮板输送机上还应设有采煤机行走用的齿条，链滚和链环等装置。 3刮板输送机与采煤机的配合原则。 1）刮板输送机的输送能力必须与采煤机或刨煤机的生产能力相匹配，应该输送机的能力等于或大于采煤机或刨煤机的能力。 2）刮板输送机的结构形式及附件必须能密切与采煤机机构相配套，如采煤机的牵引机构，行政及导向机构，底托架及滑靴机构，电缆及水管的移动方法，是否要求自开切口，是否往更多采煤以及是否连锁控制等。 4刮板输送 机与液压支架的配合原则 1） 刮板输送机中部槽的结构要与支架的架型相匹配。 2） 中部槽的长短要与支架宽度相适应。 3） 中部槽挡煤板座要与支架推溜千斤顶连接装置相配套。 根据这四项基本原则和实地考察，并综合老师及工厂师傅的建议，我们选择了 SGW-150C 型刮板输送机的设计计算。
