材料与机械工程专业毕业论文埋刮板输送机设计

摘 要刮板输送机是用刮板链牵引，在槽内运输散料的输送机，是在一定的线路上连续输送物料的物料搬运机械。刮板输送机是饲料加工厂使用量最大、消耗量最多的重要设备，是饲料装运的第一个环节，很大程度上决定了刮料工作面的的生产能力和效率，由于我国的刮板输送机技术水平与国际水平相差太大，因此研究制造自己的高产高效输送机迫在眉睫。本次设计了中单链刮板输送机，先对其进行了总体结构设计。其中包括机头部、中间槽、机尾部三部分。机头部由机头架、电动机、减速器及链轮等件组成。中部由过渡槽、中部槽、链条、链轮和刮板等件组成。机尾部是供刮板链返回的装置。此次设计的中单链刮板输送机结构简单，弯曲性能好，链条受力均匀，溜槽磨损小。关键词：埋刮板式输送机，联轴器，链轮，链条，刮板AbstractScraper conveyor is to use scraper chain traction, in groove in the conveyor, transport bulk material in certain lines is continuous on the materials to be conveyed materials handling machinery. Scraper conveyor is biggest, use feed mills, the most important equipment consumption is the first link feed shipment, largely determines the wind production capacity of feeding and efficiency, because our country scraper conveyor technology level and international levels are far too big, so the study of creating high yield and high efficiency conveyor is imminent. The design of scraper coveyor, chain-free first to its general structure design. Including the helicopter department, intermediate trough, the tail of three parts. By helicopter department helicopter frame, motor and reducer and sprocket composed as pieces. By tanks, central central trough, chain and sprocket wheel and scraper etc of thing. The tail department for scraper chain is the return of the device. In the design of scraper coveyor liquid.thus the simple structure, bending performance is good, chain dint even, chute wear small. Keywords: buried scrape board type conveyor, coupling, sprockets, chain, scraper 目 录第一章 绪论1.1前言11.2AHKA-100埋刮板式输送机工作原理和特点21.2.1适用范围和特点21.2.2主要结构21.2.3工作原理31.3题的设计目的和主要内容41.4论证及要完成任务4第二章 刮板式输送机的整体设计计算2.板式输送机的整体设计计算62.1运输阻力62.2运行阻力72.2.1直线段运行阻力72.2.2绕经曲线的阻力92.2.3牵引链的动负荷122.2.4总运行阻力142.3电动机功率及选择142.4圆环链的计算152.5刮板链的安全系数15第三章 机头部和机尾部的设计3.机头部和机尾部的设计163.1机头部163.1.1机头架163.1.2减速器163.1.3盲轴173.1.4电动机与减速器的链接173.1.5行程开关183.2机尾部183.3中部槽及附属部件183.4紧链装置19第四章 传动部件及其零件的设计4.传动部件及其零件的设计204.1圆环链链环的结构和规格204.2圆环链链接的结构形式204.3圆环链链接的几何计算234.3.1圆环链链接的齿形参数234.3.2圆环链链接的齿形设计244.4链轮连接274.5圆环链和链轮的啮合特性284.5.1圆环链和链轮的啮合分析284.5.2圆环链和链轮的出点啮合特性294.5.3实现入点啮合的设计要求304.6圆环链链轮的技术条件314.6.1圆环链链轮的材料和热处理314.6.2圆环链链轮的工艺技术要求314.7圆环链链轮的几何计算324.8刮板354.8.1结构形式的确定354.8.2外形尺寸的确定354.9刮板的间距364.10刮板与链条的连接364.11刮板箱尺寸364.12回转导轨尺寸36第五章 埋刮板式输送机的安装，运行和维护5.1安装375.2运行385.3维护38小结41致谢43参考文献44附录A译文45附录B原文47附录表B151第一章 绪论1.1前言输送机是在一定的线路上连续输送物料的物料搬运机械，又称连续输送机。输送机可进行水平、倾斜和垂直输送，也可组成空间输送线路，输送线路一般是固定的。输送机输送能力大，运距长，还可在输送过程中同时完成若干工艺操作，所以应用十分广泛。输送机的发展历程：中国古代的高转筒车和提水的翻车，是现代斗式提升机和刮板输送机的雏形；17世纪中，开始应用架空索道输送散状物料；19世纪中叶，各种现代结构的输送机相继出现。1868年，在英国出现了带式输送机；1887年，在美国出现了螺旋输送机；1905年，在瑞士出现了钢带式输送机；1906年，在英国和德国出现了惯性输送机。此后，输送机受到机械制造、电机、化工和冶金工业技术进步的影响，不断完善，逐步由完成车间内部的输送，发展到完成在企业内部、企业之间甚至城市之间的物料搬运，成为物料搬运系统机械化和自动化不可缺少的组成部分。 未来输送机的将向着多功能化、大型化发展、物料自动分拣、降低能量消耗、减少污染等方面发展。 扩大输送机的使用范围，是指发展能在高温、低温条件下有腐蚀性、放射性、易燃性物质的环境中工作的，以及能输送炽热、易爆、易结团、粘性物料的输送机。而水平输送机就是将物料的输送、刮板、冷却等工艺过程合理结合。它可在输送物料的过程中同时进行物料的干燥和冷却，主要用于豆粕和玉米的输送，也可用于浸出豆粕的输送干燥、输送冷却。饲料加工厂中，输送机械的任务是将原料、半成品和成品从一工序送至另一工序。被输送的物料多为固体（块状、粒状和粉状）物料。为了达到良好的输送效果，应根据输送物料的性质、工艺要求及输送位置的不同，选择适当形式的输送机械。常用的机械有带式输送机、螺旋输送机、刮板式输送机、斗式输送机、气力输送设备等。由于我现在在的工厂所用的是刮板式输送机，因此，我本次设计的课题是刮板式输送机中的埋刮板式输送机。1.2AHKA-100型埋刮板式输送机工作原理和特点1.2.1适用范围和特点AHKA-100刮板输送机用于输送粉状、干燥的细和粗谷类物料，物流紧凑均匀。可单层或双层输送，可裴几个进料口和出料口转接器，用于水平输送和最大15倾角的倾斜输送。AHKA-100刮板输送机是一种具有挠性牵引构件的连续输送机械，可用于水平、倾斜和垂直方向输送散体物料，常用于粮油、饲料加工厂原粮、半成品及成品的输送。 埋刮板式输送机的显著特点是：1、买刮板输送机构造简单，体积小，重量较轻，密封好，输送距离长（5060m），输送易扬尘的物料时可防止环境污染。 2、能做水平、倾斜及垂直输送，兼有水平螺旋输送机和斗式提升机的作用。 3、输送线路布置灵活，安装维修比较方便，可多点加料、多点卸料。4、头、尾机壳及中间机壳均采用组装式结构，装、拆、检修、维护和更换衬板等简单易行。埋刮板式输送机的缺点：1. 链条埋在物料层中，工作条件恶劣，刮板和槽底间相互接触，因而磨损严重，基槽也易磨损。2. 不宜输送粘性、磨琢性很大和易结块的、怕碎的物料。3. 因磨损较大，故输送速度和生产率较低，功率消耗较大。1.2.2主要结构 图1-1 图1-2AHKA刮板机主要包括驱动端（机头），输送箱（机身）和回程端（机尾）。其结构由封闭外壳、刮板链条、驱动链轮、张紧装置等组成。该机机壳采用组装式，根据现场输送距离的长短，可以方便的进行调整，并便于运输和安装。1.2.3工作原理埋刮板输送机是利用散粒物料具有内摩擦力和侧压力等特点来工作的。在水平输送时，由于刮板链条在槽底运动，刮板之间的物料被拖动向前成为牵引层。当前因层物料对其上的物料层的内摩擦力大于物料与机槽两侧壁间的外摩擦力时，上层物料就随着刮板链条向前运动。刮板以上的料层受到内摩擦力和外摩擦力作用，内摩擦力是带动物料层运动的，它由重力作用而在物料层与牵引层之间产生。在垂直输送时，机槽内的物料不仅受到刮板向上的推力和下部不断供入的物料对上部物料的支撑作用，同时，物料的侧压力会引起运动物料对周围的物料产生向上的内摩擦力。此外，物料还有起拱的特性，有利于随刮板运动。当以上的作用能够克服物料与槽壁间的外摩擦力及物料自身的重力作用时，物料就形成连续整体的料流随刮板链条向上输送，但由于刮板链条在运动中有振动，料拱会时而破坏时而形成，使物料在输送过程中对于链条产生一种滞后现象，影响生产率。本课题的埋刮板输送机是水平输送。1.3本课题的设计目的和主要内容本课题拟通过设计一个型号的埋刮板输送机，完成机头段，机身段和机尾段的设计和计算； 学习如何综合应用本专业的知识进行资料的查阅、方案的拟定和设备的具体设计，熟悉机械图样的绘制方法，熟练掌握计算机绘图的技能以及相关软件的配合应用，如CAD和Photoshop。通过此次设计，提高分析问题、解决问题的能力，培养认真、踏实、严谨的工作作风。主要的设计内容：设计AHKA-100型的埋刮板式输送机，设计产量60100（t/h）（处理原料为豆粕），完成整体结构、传动装置、筒体部装、底座装置等零部件的设计、绘图，所有的图纸均采用计算机绘图。1.4方案论证及要完成任务刮板输送机链条在溜槽内布置方式，常用的有中单链、中双链及边双链。其特点分别是：a. 中单链。刮板在溜槽内起导向作用，一条链条位于刮板中心。其特点是结构简单，弯曲性能好，链条受力均匀，溜槽磨损小。其缺点是过物料空间小，机头尺寸较大，能量消耗较大。b. 边双链。链条和连接环起向导作用，链条位于刮板两端。其特点是过物料空间大，消耗能量小。其缺点是水平弯曲时链条受力不均匀，溜槽磨损较大。c. 中双链。刮板在溜槽内起向导作用，两条链条在刮板中间，其间距不小于间槽宽的20%，其特点是链条受力均匀，溜槽磨损小，水平弯曲性能好，机头尺寸较小，单股链条断时处理方便。缺点是过物料空间小，能量消耗大。综上，中单链刮板输送机的特点是结构简单,事故少,受力均匀,运行平稳,摩擦阻力小,溜槽利用率高和弯曲性能好,在输送机上不易出现堵塞。缺点是预张力较大。中单链可弯曲刮板输送机系列适用于厚度在0.8米以上，倾角在 5之间的缓倾斜工作面，也可用于顺槽及煤巷掘进面。本机主要适用在将豆粕和玉米传送到提升机及其他设备的阶段，考虑到所设计的刮板输送机的运输功率比较小和上述各种链型的特点，选用中单链型刮板输送机。目前，刮板输送机的机头、机尾部采用螺栓连接，而连接螺栓强度不足，容易断裂，可靠性不高，为此，本次设计机头、机尾部采用焊接板式，这样可以减少螺栓连接不但可以提高可靠性，而且可以减少孔和螺纹的加工而减少工序，降低成本。另外，考虑设计的输送机运输量较低，功率比较小，因此，即使重载启动需要的电动机转矩也不会太大，电动机和减速器用弹性联轴器连接就可以满足要求，这样不使用液力耦合器，不但可以减小机头的体积和重量，也省掉了向工作面输送工作液等过程,减少了材料消耗和对环境的污染,没有因密封漏油而失效的问题，从而可以降低成本，提高经济性。刮板链的强度问题一直是困扰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。为此，链条将采用圆环链，既有利于降低机身高度,增大装物料量,又有足够强度。本设计总的时间约13周，主要进度安排见表1-1。表1-1 进度安排时 间工 作 内 容第34周确定设计题目及方案第58周系统总体设计，详细设计及设计计算第811周画图第1213周整理设计说明书及图纸，准备答辩第二章 埋刮板式输送机的整体设计计算2.埋刮板式输送机的整体设计计算2.1运输阻力设计长度：L=10m，运输能力：Q=100t/h，链速：=0.6m/s。按连续运行的计算公式，其运输能力为： （2-1） （2-2）式中 刮板输送机的运输能力，m /h；原料截面积，；降低输送量因残缺的因数；截面积损失因数； 箱体宽度，m； 刮板机地板到反方向链条支柱下面的高度，m；刮板链速，。由刮板使用说明书知=0.6m/s，刮板输送机的运输能力Q=100t/h；因刮板机水平斜度不超过5且是物料时粒状，故降低输送量因残缺的因数取C=0.7截面积损失因数取Ck=0.95，箱体宽度B=0.315m，刮板机地板到反方向链条支柱下面的高度=0.21m。由式（2-1）（2-2）可得 mh得出结果符合AHKA-100的输送量。2.2运行阻力2.2.1直线段的运行阻力沿倾斜运行的刮板输送机的重段直线段。运行时除了要克服物料和刮板链的运行阻力，还要克服物料和刮板链的重力。通常将它们一起计为总运行阻力。作为牵引构件的刮板链，在重直线段（有载分支）运行的总阻力为 （2-3）刮板链在空载直线段（无载分支）的运行总阻力为 （2-4）式中 重段直线段的总阻力，N；空段直线段的总阻力，N；中部槽单位长度上的装物料量，；刮板链单位长度的质量，；刮板输送机的长度，m；物料在槽内运行的阻力系数；刮板链在槽内运行的阻力系数；重力加速度，10；倾斜角度。“+”“-”号的选取，该段向上运行时取“+”，向下取“-”。阻力系数的数值，与料的性质、刮板链型式、中部槽型式、安装条件等许多条件有关。准确值需由实验得到，通常计算时，单链取=0.40.6， =0.30.4。当机身在中部槽平面有弯曲段时，如图2-1。在弯曲段，刮板链沿槽帮滑行，相当于牵引链绕固定的圆弧导向体。这种情况下应另计弯曲段的附加阻力。工作面用可弯曲刮板输送机是在这种情况下运行。弯曲段的中心角可由几何关系求出。 （2-5）式中 相邻两节中部槽间的最大折曲角；标准中部槽长，m；弯曲段的半径，m；机身推移距离，m；弯曲段全长，m；弯曲段中心角。刮板链条绕过输送机水平段与垂直段之间的过渡段的运行阻力为 （2-6） （2-7）空载段和重载段两个弯曲段的附加阻力，由式（2-6）（2-7）得 （2-8） （2-9）式中 空载段弯曲段的附加阻力；重载段弯曲段的附加阻力；、图5-1b中各点的张力；刮板链与槽帮间的摩擦系数，可取为0.5；自然对数的底。由于按理论推导的公式计算麻烦，而且实际情况多变，所以经常按直线段阻力的10%记为弯曲段的附加阻力。即 （2-10）取w=0.5,w1=0.35,查圆环链表2-1得，L=10m,根据本人设计的埋刮板输送机为倾角不超过5，故取=5，则由式（2-3）（2-4）得估算弯曲段的附加阻力为则直线段的运行总阻力2.2.2绕经曲线段的阻力链条绕经链轮的阻力，由以下三部分组成：a. 在链条与链轮的相遇点，当它由直线变成弯曲时，因链条的转折所产生的阻力；b. 链轮转轴上的摩擦阻力；c. 在链条饶出链轮的分离点，当它由弯变成直时，因链条的转折所产生的阻力。如图2-1示，设链条的张力，在与链轮的相遇点为；与链轮的分离点为。在相遇点由直变弯绕进链轮时，链轴上的摩擦阻力为 （2-11）式中 相遇点链轴上的摩擦阻力，N链条在相遇点的张力，N链轴的摩擦系数。2-1 链条绕经链轮的阻力 用于链轴上的摩擦力，变位到链轮的节圆周上，即为链条转折弯曲的摩擦力给链轮旋转增加的阻力。按作功相等的条件得： （2-12）整理得： （2-13）式中 链条由直变弯的阻力，N；链轴直径，mm；链轮直径，mm；链条绕进链轮时，相邻两链节转折的角度。同理可得，在分离点链条由弯变直，因链轴上的摩擦给链轮旋转增加的阻力为： （2-14）式中： 链条由弯变直的阻力，N；链条在分离点的张力，N。链轮转轴上的摩擦阻力，当链条的饶进和绕出两股平行时 （2-15）式中 链轮转轴上的摩擦阻力，N；链轮转轴的摩擦系数。把作用于链轮转轴上的摩擦阻力，变位到链轮节圆周上，即为转轴上的摩擦力给链轮旋转的阻力。按力矩相等的条件得： （2-16）整理得： （2-17）式中 链轮轴上的摩擦阻力，N； 链轮转轴的直径，mm。由上分析得到，链条饶经链轮的阻力为 （2-18）又因 （2-19）则 （2-20）由于公式计算复杂，使用中经常根据经验按直线段的运行总阻力的10%记为绕经曲线段的阻力，即 （2-21）则饶经曲线段的阻力为则刮板输送机运行总静负荷为2.2.3牵引链的动负荷把链条当作刚体，设链轮节圆的半径为R，链轮旋转的角速度为，如图图2-2a所示，为相遇点轮齿的圆周速度与水平线的夹角，为链条水平运动的瞬时速度，可以看出， （2-22）角的大小，等于相遇点轮齿的半径与链轮纵轴线的夹角，这个夹角随链轮的旋转变化，从在相遇点刚开始啮合时的/2，逐渐减小到0，再逐渐增加到/2。链轮继续旋转时，另一个轮齿在相遇点与链条啮合，链条的速度就随这个新的相遇点轮齿的运动而变化。据此，式（2-22）中的变化范围为式中为一个链节所对应的链轮的圆心角。图2-2 链传动的速度分析由此可知，即使链轮的角速度不变，链条的瞬时速度也是变化的，其速度特性如公式（2-22）所示，速度变化的周期为链轮旋转一个/2。链条速度变化曲线日图图5-2b，链速的变化范围 由于链速的变化，链条运动中就有加速度，链条运动的加速度为 （2-23）链条运动的加速度也随角变化，其变化范围为加速度变化曲线见图2-2b。可以看出，链条在相遇点啮合开始时的加速度最大，随链轮旋转，加速度逐渐减到0，然后达到最大负值，到另一个链轮啮合时，链条运行的加速度，由最大负值突变到正最大值。加速度变化周期也是链轮旋转一个角所需时间。最大加速度的绝对值为 （2-24）由链轮的几何关系得 （2-25）将式（2-25）代入式（2-24）得 （2-26）式中 链条最大加速度；链轮旋转的角速度；链节距；R链轮分度圆半径。有以上分析可知链条是作变加速运动的。有加速度就有惯性力，因此，链条在运动中，不仅受静负荷，还受有动负荷，并且是周期性动负荷。加速度为正，惯性力的方向相反，动负荷使链条的张力增加；加速度为负，惯性力的方向与运行方向相同，动负荷使链条的张力减小。链条实际所受的最大动负荷按下式计算 （2-27）实际上，链条不是刚体，在张力作用下它有变形。刮板输送机用的圆环链，其刚度视不同规格为（26）N。作为弹性体的链条，链轮传给它的牵引力，不能同时作用在整条链子上，而有一定的传播速度，也不是整条链子都是一个相同的加速度。因此，式（2-27）只可用在链子很短的情况。对于弹性链，只要不在共振条件下运行，链条所受的最大动负荷，比用此式计算的要小。输送机的刮板链，目前近似的按静负荷的20%计算。则动负荷为2.2.4总运行阻力综上可得总运行阻力为2.3电动机的功率及选择斜度为零，刮板机电机的驱动功率公式为： （2-28） （2-29） （2-30）式中 刮板机电机的理论驱动功率，Kw。 链条的长度，估算为2，m由式（2-28）（2-29）（2-30）可得 （2-31）式中： 总效率，由式（2-31）可得 考虑到采区的电压降以及难以准确计算的额外阻力，实际配备的电动机功率应比增加15%20%的备用量。则电动机实际驱动功率为 又考虑倾角在零度到五度之间或其他原因使工作阻力偏大，固选择电动机功率为5.5KW。其电机选择ABB品牌中重量为60KG，型号为M2QA132S4A。2.4圆环链的计算圆环链在工作时受拉伸和弯曲，环内应力状况复杂，理论计算较困难。因此，圆环链通常按最大牵引力选择，即：单链牵引时 （2-32）式中 圆环链的最小破断负荷，N；安全系数，刮板输送机用的圆环链，取。由式（2-32）得 （2-33）取 则 表2-2圆环链静力拉伸试验负荷和破段负荷查表2-1和2-2选择圆环链为： B级2.5刮板链的安全系数安全系数是链条破断拉力与最大张力之比。则刮板链的安全系数为单链 （2-34）式中 n链条的安全系数，一般n3.5查圆环链静力拉伸破断负荷得 第三章 机头部和机尾部的设计3.机头部和机尾部的设计3.1机头部机头部由机头架、链轮、减速器、行程开关、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。3.1.1机头架机头架是机头部的骨架，应有足够的强度和刚度，由厚钢板焊接制成。各型机头部的共同点如下：a. 两侧对称，可在两侧壁上安装减速器，以适应左、右送料工作面的需要；b. 链轮由减速器伸出轴和盲轴支撑连接，这种连接方式，便于拆装；c. 机头架的易磨损部位采取耐磨措施，例如加焊高锰钢堆焊层或局部采用耐磨材料的可更换零件。3.1.2 减速器我国目前生产的刮板输送机减速器，多为平行布置式、三级传动的圆锥圆柱齿轮减速器。其中DB、DC型圆锥、圆柱齿轮减速器高速级为弧齿锥齿轮，中低速级为圆柱齿轮。这种减速器具有承载能力大、传动效率高、噪声低、体积小、寿命长的特点，用于输入轴与输出轴呈垂直方向布置的传动装置，如刮板输送机各种运输机械。其使用条件为：齿轮圆周速度不大于18m/s；安装角度为025；高速轴的转速大于1500r/min；减速器工作的环境温度为-20+35；适用于正、反向运转。为适应不同的需要，三级传动的圆锥圆柱齿轮减速器有三种装配方式。型减速器的第二轴端装紧链装置，第四轴（或第一轴）装断销过载保护装置，这种形式用于单机功率为30KW以下的减速器；型减速器的第二轴端装紧链装置，利用液力耦合器实现过载保护，单机功率40-75KW的减速器采用这种形式；型减速器的第一轴端装紧链装置，利用液力耦合器实现过载保护，单机功率90KW以上的减速器采用这种形式。为适应左、右采煤工作面和在机头部、机尾部都能通用，刮板输送机减速器的箱体应上下对称。箱体的结构还应使刮板输送机在大倾角条件下工作时，各齿轮和轴承都能得到充分的润滑。为便于改变链速，减速器应能用更换第二对齿轮的办法，在一定范围内改变传动比。由此选取减速器为：FHZ97 AD5型，转速为4300Nm。3.1.3 盲轴盲轴是装在机头架的不装减速器一侧、支承链轮的一个组件。3.1.4 电动机与减速器的联接1) 联接形式的选择 电动机与减速器的连接，有弹性联轴器和液力耦合器两种。其中液力传动的主要缺点是较一般机械传动结构复杂、成本高、效率低。考虑设计的输送机运输量较低，功率比较小，因此，即使重载启动需要的电动机转矩也不会太大，电动机和减速器用弹性联轴器连接就可以满足要求，这样不使用液力耦合器，不但可以减小机头的体积和重量，也省掉了向工作面输送工作液等过程,减少了材料消耗和对环境的污染,没有因密封漏油而失效的问题，从而可以降低成本，提高经济性。2) 联轴器的选择计算 P=5.50KW电机转数n=1435r/min 与联轴器相连的轴的直径为d=45mm,转矩按下式计算： （3-1）公称转钜 由表4-4-2查得 =1.52，故由式（6-1）的计算转矩为： 表3-1弹性圆柱销联轴器特性参数和基本尺寸表从表3-1中查得B5型弹性套柱销联轴器的许用转矩为110Nm，许用转数为2600r/min，轴直径为3250mm之间，故合用。 3.1.5行程开关行程开关，位置开关（又称限位开关）的一种，是一种常用的小电流主令电器。利用生产机械运动部件的碰撞使其触头动作来实现接通或分断控制电路，达到一定的控制目的。通常，这类开关被用来限制机械运动的位置或行程，使运动机械按一定位置或行程自动停止、反向运动、变速运动或自动往返运动等。 3.2机尾部机尾部采用与机头部基本相同的结构，这样可以很容易把机尾部改装成机头部，满足特殊场合的需要，增加其适应性。3.3 中部槽及附属部件中部槽是刮板输送机的机身，由槽帮钢和中板焊接而成。上槽是装运物料的承载槽，下槽底部敞开供刮板链返程用。为减小刮板链返程的阻力，或在底部松软条件下使用时防止槽体下陷，在槽帮钢下加焊底板构成封底槽。使用封底槽安装下股刮板链和处理下股链事故较困难，可以间隔几节封底槽采用一节有可拆中板的封底槽的办法，以减小困难。中部槽的型式列入标准的有中单链型、边双链型、中双链型三种。除了用于轻型刮板输送机的中单链型采用冷轧槽帮钢外，其他都用热轧槽帮钢制成，其尺寸系列刮板输送机中部槽尺寸系列中有规定。机头过渡槽和机尾过渡槽，是与机头架和机尾架连接的特殊槽。它的一端与中部槽连接，另一端与机头架或机尾架连接。为了使从下槽脱出的刮板链在运行中回到槽内，可在机尾过渡槽的下翼缘装设上链器（此设计没有）。中部槽承受物料和刮板链的剧烈摩擦，是使用量和消耗量最大的部件。为提高中部槽的使用寿命，可以采用如下方法。如：将两端进行淬火处理，或加焊锰钢铸造端头；中板两端链道处用等离子喷焊耐磨合金；易磨损处堆焊硬质合金；加大中板厚度；改进槽帮钢的断面以增加强度和刚度。制造中部槽的槽帮钢已有定型标准，规定的型式有D型、E型和M型三种。D型为中单链刮板输送机用热轧槽帮钢，E型为中单链和中双链用，边双链也可使用，M型为边双链用的热轧槽帮钢。E型与M型相比不仅中板宽度减小从而增大了刚度，还增强了中板与槽帮钢的焊缝强度，便于焊接，链子不磨焊缝。因此，选用D型。中部槽尺寸见4.12节。3.4 紧链装置刮板链安装时，要给予一定的予紧力，使它运行在张力最小点不发生链条松驰或堆积。给刮板链施加予紧力的装置叫紧链装置。早期的轻型刮板输送机，用改变机尾轴位置的办法人力紧链。现在都采用定轴距紧链。目前应用的方法有三种，一种是将刮板链一端固定在机头架上，另一端绕经机头链轮，用机头部的电动机使链轮反转，将链条拉紧。电动机停止反转时，立即用一种制动装置将链轮闸住，防止链条回松。另一种方式与前种基本相同，只是不用电动机反转紧链，而用专设的液压马达紧链。第三种是采用专用的液压缸紧链。第一种紧链方式使用的紧链器有三种：棘轮紧链器、摩擦轮紧链器、闸盘紧链器。棘轮紧链器结构简单、操作方便，使用于轻型刮板输送机。第四章 传动部件及其零件的设计4.传动部件及其零件的设计此次设计的刮板输送机最为重要的部件为刮板链传动部件，整台机器运行的质量直接取决于其传动部，由于工作时链条需要承受很大的静负荷和动负荷，还要受矿水的浸蚀，为了能充分适应工厂内部机械的特殊技术及安全要求和恶劣的工作条件，本次设计的刮板输送机采用用优质合金钢焊接而成的圆环链进行传动。4.1 圆环链链环的结构和规格圆环链链段的结构如图4-1所示。链环的结构尺寸用棒料直径d、节距t和外宽b表示。见表2-1矿用高度圆环链的规格和尺寸见部标MT3680中的规格。圆环链的链段长度及其公差为一般常用值，其链段长度及公差按下式确定： （4-1）式中 t链环的节距，mm 链段的 链环数。图4-1 圆环链 由式（4-1）可得 4.2 圆环链链接的结构形式为便于使用，圆环链应按不同的链段长度进行制造，各链段之间可用链环进行连接。制造接链环的常用材料有、及等，进行调质处理，硬度为HB320350。为提高接链环的强度和耐磨性，加工后应进行等温淬火处理，硬度达HRC4250。接链环的结构型式有以下几种：a. 凸缘式接链环如图7-2所示，凸缘式接链环由两个半链环1、一个卡块2及一个弹性圆柱销3组成。半链环的结构如图4-2所示，右上方为一凸缘，左下方有一凸缘槽。两个半链环的凸缘和凸缘槽相嵌合，并从侧面嵌入卡块2，再从顶部装入弹性圆柱销3，便组成凸缘式接链环。整个接链环靠弹性圆柱销在销孔内的弹性变形实现自动锁紧。这种接链环的特点是破断拉力大、连接可靠，但制造较困难，主要用于采煤机、刨煤机和仓式列车中联结圆环链。图4-2 凸缘式接链环1-半链环； 图4-3凸缘式接链环b. 开口式接链环如图4-4所示，开口式接链环由开口链环1、卡块2及两个弹性圆柱销3组成。开口链环1和卡块2的两端分别做有互相嵌合的 头和 槽。整个接链环靠弹性圆柱销在销孔内的弹性变形实现自动锁紧。这种接链环的破断拉力也很大，但制造困难，通常在刨煤机和刮板输送机上使用。图4-4 开口式接链环 1-开口链环；2-卡块；3-弹性圆拄销 c. 铰链式接连环如图4-5所示，铰链式接连环由两端做有耳子的两个半链环1、销轴2、套筒3及钢丝4组成。整个接链环用钢丝4锁紧，靠销轴2、传递载荷。这种接链环的结构简单、工作可靠、制造方便、寿命长，在刮板输送机中应用较广。图4-5 铰链式接连环半 1-链环；2-销轴；3-套筒；4-钢丝4.3 圆环链链轮的几何计算4.3.1 圆环链链轮的齿形参数圆环链与链轮属于一种具有多边形挠性作用的非共轭啮合齿轮传动。因此，圆环链与链轮要实现良好地啮合，合理选择链轮的齿廓曲线和正确设计链轮的齿形是链轮设计的关键问题之一。如图4-6所示，当圆环链与链轮啮合时，在链轮的每一齿距上都有两个链环：链环1平卧于两齿间的链窝里，称为平环；链环2立卡在齿宽中部的窄槽内，称为立环。链轮上链窝的形状与平环外行基本一致，但为满足链环节距伸长的需要，链窝长度A应比链环长，即。此外，为减少立环的啮合阻力，链轮齿宽中部的立槽宽度也应比链环棒料直径稍大些。图4-6 圆环链链轮的齿形结构和尺寸对于高强度圆环链的链轮，其齿廓曲线和齿形参数的选择需满足以下要求：a) 保证圆环链能顺利地进入和退出啮合；b) 保证链轮齿有较高地传递转矩的能力；c) 保证链窝的形状和尺寸能适应链环节距伸长的需要。圆环链链轮的齿廓曲线，国外推荐采用的有：直线、圆弧线和直线-圆弧线三种。从加工制造和啮合性能分析，直线齿廓加工简单，但齿高不宜过大，否则啮合时容易发生干涉；直线-圆弧线齿廓加工复杂，应用较少；圆弧线齿廓虽然加工也较复杂，但轮齿强度较高，齿高可适当增大。所以，一般推荐采用圆弧线齿廓。对于各种规格的圆环链，链轮齿形设计的主要问题是：合理选择链轮齿数z、正确计算链轮节圆直径和齿廓圆弧半径等。4.3.2 圆环链链轮的齿形设计a. 链轮齿数z圆环链链轮的齿数一般取为z=412。当圆环链规格选定后，链轮齿数z可参考表圆环链链轮基本参数和尺寸选择Z=6。表4-2b. 链轮节圆直径当圆环链与链轮啮合时，平环或立环在链轮上占有的内边距离称为链轮的节距，以表示。显然，链轮节距的理论值应等于链环的节距，即。当平环卧于链窝位置时，在链轮齿宽中间的对称剖面内，经平环两端棒料中心的圆周称为链轮的节圆，如图7-7所示。根据我国使用经验和国外研究成果，链轮节圆直径推荐按下式计算： （4-2） 式中，值应精确到小数点后两位数字。c. 链轮齿廓圆弧半径 圆环链链轮的齿廓曲线一般推荐采用圆弧曲线。但是，链轮齿廓圆弧中心的位置和圆弧半径的大小有几种不同的设计方案，如图4-8所示。图中，曲线1和4为某些原苏联资料推荐采用的圆弧齿廓，曲线3为德国滚筒采煤机推荐采用的圆弧齿廓。实践证明，用曲线3作为链轮齿廓效果较好。我国推荐采用近似曲线3的一种齿廓曲线，如图中曲线2所示。图4-8 圆环链链轮的齿廓曲线对于我国推荐采用的齿廓曲线2，其圆弧中心点的坐标取为： （4-3）式中 链轮中心至平环底面的垂直距离，由图4-8中aop得： （4-4）考虑链环节距伸长的链窝长度增量，值按表4-3选择。由图4-8知，在链轮齿宽的中间剖面上。齿廓圆弧半径为：; 式中 ；代入上式，经整理后得： （4-5）式中 。实际上，由于链轮齿宽中部开有立槽，使齿宽中部剖面的齿廓不存在，而链轮齿面与立槽侧面的交线便成为链轮中部的实际齿廓，如图4-9所示。该实际齿廓的圆弧半径按下式计算： （4-6）式中 立槽宽度，mm，一般 取L=1.35d；链窝端部圆弧半径，mm，一般取；链环外宽，mm。图4-9 圆环链链轮实际齿廓圆弧半径4.4 链轮连接链轮是一个组件，由链轮和连接筒组成。链轮是传力部件，也是易损件，运转中除受静载荷外，还受有脉动和冲击载荷。此次设计的链轮连接采用整体的连接筒与链轮焊接成一体。连接筒两端的内花键，分别与减速器输出轴和盲轴连接，这种结构拆装维修方便。4.5 圆环链和链轮的啮合特性4.5.1 圆环链和链轮的啮合分析圆环链在传递动力时，其链环将产生拉伸和弯曲变形，而且传递的动力越大链环的变形亦越大。此外，当圆环链在链轮上运转时，随着链条的挠曲，立环和平环之间产生相对滚转运动，使链环发生磨损，最大滚转角，如图4-10所示。而且，链轮齿数越少，相对滚转角越大，链环的磨损也越严重。由于链环的变形和磨损，圆环链的节距必定伸长。当平环进入链窝后，由于立环与平环之间的相对滚转（滚动兼滑动），使立环的位置向链轮中心接近，如图4-10所示，结果引起链环节距由缩短为。缩短值与链环内宽同棒料直径的比值以及平环与立环间的摩擦系数有关。当=1时，立环与平环之间为纯滚动，链环的节距不缩短；当1时，越大，链环节距的缩短值也越大。在这种情况下，若摩擦系数很大，如新制圆环链表面粗糙、无润滑油或链环之间有干燥的煤粉及岩粉等，平环与立环之间主要为纯滚动，使链环节距的缩短量显著增大。反之，当摩擦系数很小时，平环与立环之间主要是相对滑动，由于立环4的位置变动不大，使链还节距的缩短量就显著减小。 图4-10 链环的相对滚转角和节距缩短 对于链轮来说，由于设计计算和制造分度的误差，链轮节距的实际值与理论值必有一偏差。从设计方面分析，该偏差值主要与链轮的节圆直径值，可使该偏差值减小。若尺寸取得稍小，会减小链轮的节距，使偏差值为负。反之，若尺寸取得稍大，又会增大链轮的节距，使偏差值为正。总之，由于链环的变形、磨损和相对滚转以及链轮设计和制造误差，链环与链轮的节距不可能相等，或者链环节距大于链轮节距（），或者链环节距小于链轮节距（）。对于这两种情况，圆环链和链轮的啮合特性显著不同。前者称为入点啮合，后者称为出点啮合。为保证圆环链的传动质量，需分析如点啮合和出点啮合特性。4.5.2 圆环链和链轮的出点啮合特性 如图7-11a所示，当主动链轮逆时针方向转动时，上边链条为紧边，受拉力；下边链条为松边，受拉力。当链环节距大于链轮节距（即）时，圆环链由进入主动链轮一边的最前一个轮齿1牵引运行。这种啮合方式称为如点啮合，又称高点啮合。在如点啮合状态下，除进入链轮的最前一个立环承受工作拉力外，其余链环只受初拉力。入点或高点啮合的特点在于：安装链条无需施加很大的初拉力，工作时可使紧边拉力降低，而且除入点啮合的链环外，位于链轮上的其他链环不受强张力。这时，立环与平环之间、平环与链窝之间的压力较小，使链环间的磨损减轻。但是，当链环的实际节距过分地大于链轮节距时，平环底面将和链窝脱离接触，即产生所谓“漂链”现象，情况严重