1、刮板机链轮轴组设计与探讨,培训人： 日期：2014-11-7,【第 3 次】郑煤机长壁公司技术部培训,刮板机链轮轴组设计与探讨,培训提纲,交流从心开始，进步你我同行,2,刮板机链轮轴组设计与探讨,第一部分,链轮轴组作用及重要性,交流从心开始，进步你我同行,3,刮板机链轮轴组设计与探讨,交流从心开始，进步你我同行,一：链轮轴组 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。二：链轮轴组重要性 刮板输送机在煤矿井下综采工作面中主要承担的任务是将采煤机采下的原煤连续不断地运往转载机，确保综采工作面的原煤连续运出。 在刮板输送机整机强度满足要求的情况下，驱动部能否正常工作是保证刮
2、板输送机正常工作的前提。在实际使用中， 驱动部出现故障最频繁的组件是链轮组件， 链轮组件内最易出现的故障是密封件损坏、润滑油泄露而造成轴承破坏，导致刮板输送机不能正常运行。 结论：链轮组件的最佳结构将成为提高刮板输送机运行可靠性的关键因素之一。,链轮轴组的作用及其重要性,4,刮板机链轮轴组设计与探讨,链轮基本结构有两种：链轮组件和盲轴结构链轮,交流从心开始，进步你我同行,链轮组件,盲轴结构链轮,第二部分,5,刮板机链轮轴组设计与探讨,链轮轴组结构类型,链轮轴组种类繁多，每一种结构都有各自的优缺点1）链条型式：边双链、准边双链；中单链；中双链；2）结构型式：整体式；分体式；3）润滑方式：稀油润滑
3、；脂润滑；4）制造方式：铸造；锻造；5）输出端型式：对称结构双输出轴；非对称结构单输出轴；6）其他分类方式。,交流从心开始，进步你我同行,6,刮板机链轮轴组设计与探讨,链轮轴组结构类型,同一类型链轮轴组，结构可以更加细化：轴承不同：双列圆锥滚子轴承；调心滚子轴承；键联接不同：花键轴；平键轴；密封型式：骨架油封；浮动密封；减速器配合型式：内齿圈外花键轴直接配合；配齿轮联轴器；花键标准：GB/T3478.1；DIN5480；其他类型。,交流从心开始，进步你我同行,7,第三部分,常见轴组形式及组成部分,刮板机链轮轴组设计与探讨,交流从心开始，进步你我同行,8,链轮轴组常见类型,中双链、稀油润滑、锻造
4、链轮两半式、双列圆锥滚子轴承、单输出轴GB花键、浮动密封+骨架油封；,刮板机链轮轴组设计与探讨,交流从心开始，进步你我同行,9,组成部分,如图所示：主要由链轮体、链轮轴、滚动轴承、轴承座、定位套、密封、端盖、透盖等组成。,刮板机链轮轴组设计与探讨,交流从心开始，进步你我同行,10,刮板机链轮轴组设计与探讨,第四部分,链轮轴组失效形式及原因分析,交流从心开始，进步你我同行,11,刮板机链轮轴组设计与探讨,链轮轴组常见失效形式及原因分析,1）轴组漏油：密封失效；配合超差；2）链窝磨损（正常磨损，非正常磨损）：预紧力，矸石含量；3）轴和链轮裂纹：毛坯裂纹，热处理裂纹，焊接裂纹，疲劳裂纹，表层裂纹，深
5、层裂纹；4）链轮齿断裂：缺陷，刮卡；5）轴组抱死：润滑不畅甚至没有润滑油，导致轴承失效；,标准件失效：1）螺栓断裂：工作面推移不平直，轴向力过大；2）油封漏油：润滑油中进入杂质，损坏油封；密封安装错误；3）轴承失效：润滑不足，定位不牢，游隙不合适，配合间隙不合适。,12,刮板机链轮轴组设计与探讨,关键零件-轴承常见失效形式,交流从心开始，进步你我同行,滚道表面点蚀数量不超过两位数，自行修复；超过两位数，需要返厂修复；滚珠点蚀过多，磨损严重，返厂更换；,13,刮板机链轮轴组设计与探讨,轴承常见失效形式,交流从心开始，进步你我同行,14,刮板机链轮轴组设计与探讨,轴承常见失效形式,交流从心开始，进
6、步你我同行,15,刮板机链轮轴组设计与探讨,轴承常见失效形式,交流从心开始，进步你我同行,轴承属于精密零件，在轴承的包装、运输、装卸、保存、安装、拆卸、清洗等所有环节，遵守轴承手册要求，减少轴承损伤，有助于提高轴承使用寿命。 轴承失效后的判断比较复杂，有些情况是多方面因素综合作用导致，也不排除整体结构设计的影响；了解链轮轴组失效形式，在零部件设计过程中，考虑结构，尺寸，公差，等等对轴组寿命的影响。,16,刮板机链轮轴组设计与探讨,第五部分,轴组设计计算及零件选材,交流从心开始，进步你我同行,17,刮板机链轮轴组设计与探讨,链轮轴组重要零件设计计算,链轮轴最小直径计算： 考虑通孔以及O型圈沟槽在
7、内 min；主要是轴承位，两侧轴承位之间部分。 花键或平键最短长度计算： 通过计算确定键联接长度L1Lmin；链轮与轴配合键长度L2； 链轮轴安全系数计算： 抗弯曲安全系数，抗扭安全系数，以及复合安全系数K 3.0；,交流从心开始，进步你我同行,（一）轴设计计算,18,刮板机链轮轴组设计与探讨,链轮轴组重要零件设计计算,交流从心开始，进步你我同行,19,刮板机链轮轴组设计与探讨,链轮轴组重要零件设计计算,链速度:根据链条节距P，电机速度n，减速器速比i，链轮齿数Z，计算链速；链速会影响整机运量，过大的链速，会造成设备相关零部件磨损加剧，影响整机寿命，刮板机链速一般在1.3m/s左右比较合理，也
8、有链速更高的；转载机链速是输送机链速的1.2倍左右，一般不超过1.8m/s；链轮齿数Z:Z的大小影响链速，决定链轮外形尺寸；加大齿数Z，链速V更稳定，冲击小，但是链轮外形大，机械化采煤工艺，要求刮板机机头长度短，高度低，与此矛盾。,交流从心开始，进步你我同行,（二）链轮设计,链轮设计时，参考GB/T 24503-2009 （ 矿用圆环链驱动链轮）；,20,刮板机链轮轴组设计与探讨,链轮轴组重要零件设计计算,要适当减少链轮齿数Z，降低减速比i，以缩小减速器体积；减小链轮外径；降低机头架的高度；刮板机链轮齿数7，转载机为了提高链速，有8齿链轮；,交流从心开始，进步你我同行,（三）轴承寿命计算,轴承
9、型号确定以后，根据轴承的参数，链轮轴组受力情况，进行计算计算值是理想值，大于实际寿命。主要是受外界因素影响：润滑不足；润滑油变质；杂质侵入。,21,刮板机链轮轴组设计与探讨,链轮轴组重要零件材料选择,链轮轴常用材料：42CrMo,交流从心开始，进步你我同行,链轮材料：ZG45Mn、ZG 42CrMo、40Cr、 42CrMo、 42CrMo4、40CrNiMoA母材调质HB240280，链轮淬火HRC45 55，55 62,刮板机运量一直在提升，国外刮板机运量已经到达6000吨/小时；配套的链条，材质在革新，链条破断载荷在加大，推动链轮材质的研究，从来没有间断。国外企业，在材料和热处理方面，保
10、持领先优势；国内厂家：奔牛和张家口，一直在和国内的科研院所和特种钢厂合作，研究做链轮的新材料。,22,刮板机链轮轴组设计与探讨,第六部分,链轮轴组设计思路及注意事项,交流从心开始，进步你我同行,23,刮板机链轮轴组设计与探讨,设计思路,在设计链轮轴组时，首先要考虑配套的主机情况，链条规格、型式，机头架，电机功率，减速器型号，其次再考虑其他内部细节设计。以SGZ1000/2700为例：链条42146；,交流从心开始，进步你我同行,初步确定参数：链轮轴42CrMo，链轮40CrNiMoA，Z=7，理论计算：链轮外径满足机头架尺寸要求，链速V=1.3m/s，速度变化范围 ：1.21V 1.34m/s
11、；比较合理。,设计要求：P=700kW，输入转矩为T=4517N.M，转速n=1480r/min；,24,刮板机链轮轴组设计与探讨,一般情况下，按照标准公式计算，链轮参数是标准的，由于配合的刮板不同，齿形参数和齿厚可以不同，链轮的宽度也不同。不同的加工设备和加工方法下，链窝形状也不同。初步确定链条中心距：220mm；（也有165mm，200mm）,轴的设计,交流从心开始，进步你我同行,初选轴的材料42CrMo，调质HB240280；,轴最小直径min=278mm；选择轴承：LM654649/10CD-90082；轴承内径：285.75mm；与链轮配合花键最短长度：272mm；,25,刮板机链轮
12、轴组设计与探讨,轴承内径选取，大于轴最小直径，还要有一定富裕；轴承外径，要考虑轴承座壁厚尺寸； 根据机头架参数，确定轴承中心距：918mm；（不影响拆卸的前提下，两侧轴承应该支撑在机头架内，以提高链轮轴组整体刚度） 根据机械设计手册计算公式，校核轴的弯曲安全系数S=5.8；扭转安全系数S=8.3；复合安全系数S=4.83； 根据电机功率，计算轴输出端花键长度：Lmin； 根据机头架尺寸，初步确定动力部中心到双链中心的距离L；如果考虑配套不同减速器，综合后确定轴总长。,交流从心开始，进步你我同行,26,刮板机链轮轴组设计与探讨,轴组内部结构设计,交流从心开始，进步你我同行,链轮轴组内部设计，也非
13、常关键，内部零件的设计，需要考虑密封规格尺寸；润滑油路通畅；轴向、径向定位可靠；安装、拆卸；公差配合；技术工艺性； 注意事项：与轴承内外圈配合（合理的过盈量、间隙），油封配合，浮动密封圈配合，一定要遵循标准设计手册要求：包括表面粗糙度，同轴度，对称度，圆跳动，倒角尺寸等等。,27,刮板机链轮轴组设计与探讨,第七部分,链轮轴组国内外 发展水平,交流从心开始，进步你我同行,28,刮板机链轮轴组设计与探讨,国内情况：,交流从心开始，进步你我同行,天地奔牛公司：2007年左右，开始国产化JOY链轮轴组，开发了3855、21000三机的链轮轴组；目前最大机型SGZ1400/ 31600；运量4500t/
14、h，链轮轴组国产化；张家口煤机厂：自2008年6月份开始测绘研究进口JOY和DBT三机链轮；开发了21000、 31000三机的链轮轴组；目前最大机型SGZ1350/ 31600；运量4000t/h；,29,刮板机链轮轴组设计与探讨,国外情况：,交流从心开始，进步你我同行,Bucyrus：2010年比塞洛斯为神东设计交货世界第一套7米采高，一次采全高工作面重型刮板机，使用TIB60194/178链条，驱动功率/ 31600；运量6000t/h；,30,刮板机链轮轴组设计与探讨,国外情况：,交流从心开始，进步你我同行,JOY、DBT：,31,刮板机链轮轴组设计与探讨,国外链轮轴组技术特点：,交流
15、从心开始，进步你我同行,1）GR链轮：与普通链轮的不同，GR型链轮经过特殊设计，可将载荷分配在三个轮齿上，确保输送机运行时链环和轮齿之间的接触面积最大，降低链轮和链条的磨损并延长其使用寿命。2）传递效率高：传递效率提高到97%。3）热处理工艺先进：链轮淬火层深度25mm以上，且硬度均匀，链轮使用寿命长，链轮轴组无故障运行时间长，过煤量大。4）模块化设计：把链轮/轴/轴承集合为一个驱动模块，多种尺寸的模块适应不同的安装功率，通过调节齿轮联轴器和连接板，适应不同型号减速器。5）设计精确：链轮轴组过煤量接近设计寿命。（神东煤炭公司统计数据）,32,刮板机链轮轴组设计与探讨,第八部分,国内外刮板机链轮
16、轴组结构对比分析,交流从心开始，进步你我同行,33,刮板机链轮轴组设计与探讨,交流从心开始，进步你我同行,JOY公司设计生产的大功率刮板机驱动部链轮轴组，在神东煤矿广泛应用，和国内同型号链轮轴组，在结构上更具有优点，具体结构如下：,JOY公司3700kW刮板机链轮轴组,34,刮板机链轮轴组设计与探讨,交流从心开始，进步你我同行,在引进JOY公司大功率刮板输送机之前，国产设计的最大刮板输送机最大功率3525kW，,国产3525kW刮板机链轮轴组,35,刮板机链轮轴组设计与探讨,交流从心开始，进步你我同行,1）链轮轴组受力状况分析图一链轮轴组工作时，轴承完全位于机头架支撑区域内，链轮轴组所受的弯矩
17、最小，链轮轴组整体刚性好，轴承座壁厚要求也不厚；图二链轮轴组，受机头架尺寸的限制，轴承偏离机头架支撑区域，轴组受到的弯矩大，在同样负载下，整体刚性小，轴承寿命短；,2）链轮轴组润滑方式对比图一链轮轴组工作时，润滑油直接注入轴承油槽内，油路通畅；油堵也是链轮轴组的定位销，在机头架内定位准确，轴向窜动小；图二链轮轴组，相比图一，油路复杂，润滑效果不好；,36,刮板机链轮轴组设计与探讨,交流从心开始，进步你我同行,3）链轮轴组工作方式对比图一链轮轴组设计左右对称，通过齿轮联轴器与减速器联接；通过2对花键浮动配合，能够调节一定偏心量，工作状况较好；工作面换面时，不需要拆卸链轮轴组，安装拆卸简单；可以用
18、于短卸机头或交叉侧卸机头。图二链轮轴组，链轮轴外花键直接与减速器内花键配合，不对称设计，工作面换面时需要拆卸链轮组件；,结论： JOY链轮轴组在受力状况、润滑注油方式和安装拆卸方式上都有优越性；无论刮板机功率多大，都可以采用这种结构形式的链轮轴组。,37,刮板机链轮轴组设计与探讨,交流从心开始，进步你我同行,第九部分,发展方向探讨,38,刮板机链轮轴组设计与探讨,交流从心开始，进步你我同行,探讨,针对我公司产品技术特点，探讨一下，我们的链轮轴组技术，今后的发展。1）针对不同的用户，尤其是工作面条件恶劣的煤矿，提供脂润滑形式链轮轴组；2）链轮材料和热处理技术，对链轮轴组寿命的影响非常大；需要及时了解掌握链轮材料的发展情况；3）大功率重型刮板机链轮轴组，借鉴JOY轴组结构特点；4）其他,39,刮板机链轮轴组设计与探讨,交流从心开始，进步你我同行,谢谢大家！,40,
