单链式刮板运输机机械结构方案的设计说明书

摘要单链式刮板运输机是一种具有挠性牵引机构的连续运输机械，主要供采煤工作面使用。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。它要求机身高度小，便于装载；运输能力满足使用地点的生产需要；结构坚固，能抵抗压、砸和碰撞；变更运输距离时，加长和缩短方便；能够不拆卸用机械移置。AbstractScraperconveyorisakindofflexibletractionforthetransportmachinery,Primarilyfortheuseofcoalface.FullymechanizedcoalmineinthecoalfaceofthemaintasksistoundertaketheminingofcoalShearercontinuouslyreproducedtothemachine,Ensurethatthefullymechanizedcoalfaceofthecoalforexport.Itrequiresahighdegreeofthefuselageofsmall,easyloading;Theuseoftransportcapacitytomeettheneedsofproductionsites;Solidstructure,canresistpressure,smashingandcollision;Changethedistance,thelengtheningandshorteningtheconvenience;cannotdemolishedbymechanicalremoval.Accordingtothedesignparametersandenvironmentalrequirements,thescraperconveyorthroughthedevelopmentofthesituation,thetrendofdevelopment,structure,workingprinciple,typesandrolesoftheSGD730/180-scraperconveyortransportcapabilityofcalculation,Thelevelofthebendingofthegeometricparameters,theoperationoftheresistance,thechaintensionandthetraction,electricalpower,theresistancetopassageofthechute,thechainofpre-tensionandtightlinksofthechainofcalculationandthecalculationofstrength,tocompletescratchBoardconveyorstructureimprovement,drawn-scraperconveyorSGD730/180themap,thenosegear,suchasstructuraldesign.TOC\o"1-3"\h\u第一章绪论 11.1选题意义 11.2单链式刮板运输机概述 11.3国内外发展情况 21.3.1我国单链式刮板运输机发展现状 21.3.2国外单链式刮板运输机发展概况 31.4单链式刮板运输机的发展趋势 41.5单链式刮板运输机改进 41.5.1单链式刮板运输机的主要问题 41.5.2单链式刮板运输机的改进 41.6单链式刮板运输机的分类 5第二章单链式刮板运输机方案设计 82.1方案设计 82.2工作原理 82.3电动机的选择 92.3.1电机功率的计算 92.3.2分配传动比 102.3.3运动和动力参数的计算 11第三章单链式刮板运输机结构设计 123.1机头传动部和机尾传动部的设计 123.1.1机头部和机尾部结构 123.1.2减速器 123.1.3紧链器（闸盘式）及紧链装置 133.2机身结构 153.3过渡槽的设计 163.4中部槽的设计 163.5刮板链及调节链的设计 173.6挡板的设计 183.7机头推移部和机尾推移部的设计 19第四章单链式刮板运输机关键零件的设计和校核 204.1输入轴的设计和校核 204.2斜齿轮的设计和校核 224.3锥齿轮的设计和校核 26第五章结论 325.1设计的意义 325.2设计的内容 325.3设计中存在的不足 33致谢 34参考文献 35单链式刮板运输机作为煤矿工作面运输设备，不仅担负着运煤的作用，而且作为采煤机的运行轨道、液压支架的推移支点、还要悬挂工作面设备的电缆、水管等。所以，单链式刮板运输机的可靠、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。单链式刮板运输机主要供采煤工作面使用。它要求机身高度小，便于装载；运输能力满足使用地点的生产需要；结构坚固，能抵抗压、砸和碰撞；变更运输距离时，加长和缩短方便；能够不拆卸用机械移置。单链单链式刮板运输机结构简单，没有链子受力不均现象，装载面积大，弯曲性能好。当采用特殊的导向装置时，可以转弯90°，它的拐弯部分代替了顺槽转载机，可以直接将工作面的煤炭卸到顺槽可伸缩胶带输送机上，减少了输送环节，实现了一机多用。也就是说，单链式刮板运输机在生产中占有非常重要的地位，而单链单链式刮板运输机又有着结构简单、装载面积大、弯曲性能好等优点，在实际生产中有着十分优越的性质，所以通过本次设计，完成单链单链式刮板运输机的结构设计具有很大的实用意义。单链式刮板运输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。一般的单链式刮板运输机能在25°以下的条件下使用。单链式刮板运输机在使用中，要承受拉、压、弯曲、冲击、摩擦和腐蚀等多种作用，因此，必需有足够的强度、刚度、耐磨性和耐腐蚀性。由于它的运输方式是物料和刮板链都在槽内滑行，运输阻力和磨损都很大。但是，在采煤工作面运煤，目前还没有更好的机械可代替它。只能从结构上、强度上和制造工艺上不断研究改进，使它更加完善、耐用。单链式刮板运输机的工作原理和基本结构，与我国在公元186至189年间发明的“翻车”——龙骨水车是相同的。可是，用单链式刮板运输机运送散碎物料，是在本世纪初出现于工业发达的英国。早期的单链式刮板运输机，结构简单轻便，那时它仅是运煤之用，人工装煤；运输能力低，每小时最多只有几十吨；输送机长度只有几十米；功率小，牵引链的强度也不高。经过多年的改进和发展，目前综采工作面用的单链式刮板运输机，除了运煤之外，还有四种功能：给采煤机作运行轨道；为拉移液压支架作托移固定点；清理工作面的浮煤；悬挂电缆、水管、乳化液管等。单链式刮板运输机在综采工作面与采煤机和液压支架配套工作。单链式刮板运输机在煤矿是使用量大、消耗多的重要设备。多年来，我国制造的单链式刮板运输机有几十种型号。目前，我国制造的最大的工作面单链式刮板运输机，运输能力为2500~4500t/h；装机总功率为2×800kW~4×800kW；一条牵引链的破断负荷为85t；沿水平的运输距离为150m；整机全部质量204t。工作面用单链式刮板运输机，按刮板链的型式分有四种：中单链型；边双链型；中双链型和准边双链型。系列型谱中的单链式刮板运输机，都采用以矿用高强度圆环链制成的刮板链。单链式刮板运输机按功率大小分为轻、中、重型。单链式刮板运输机配套单电动机设计额定功率40kW及以下的为轻型；大于40kW，小于90kW为中型；大于90kW为重型。工作面分段放炮，仍不断发生超载事故。在逐步换用SGD-20型和SGD-30型单链式刮板运输机后，工作面的生产能力虽然有所提高，但仍不能弯曲自移，凭人力搬运十分笨重，而且输送机与煤壁距离较远，要人力攉煤[8]。到了70年代，随着采煤机的大量应用，出现了SGW-40、SGW-44型可弯曲单链式刮板运输机，实现了不解体和不停运分段自移，运输能力提高到200t/h。80年代以来，工作面运输设备发展很快，由于各种新型采煤机的出现，单链式刮板运输机已大为改观。因采煤机要在输送机上行走，不仅要求输送机强度大，保证采煤机工作稳定，且要与图1.1中小型刮板运输机、中重型刮板运输机、超重型刮板运输机国内代表性有山东矿机集团有限公司生产的（如图1.1）中小型刮板运输机和中重型刮板运输机和超重型刮板运输机，特点是综采工作面装备用大功率电牵引采煤机、电液控制的大吨位液压支架及大运量输送机等机电一体化高新技术设备。1.4单链式刮板运输机的发展趋势输送机的运输量大，设备功率大。其生产能力能适应采煤机的要求，保证将采煤机采落的煤及时运出。为了增大运输量可采取增大溜槽装载断面、提高链速和增大设备功率等措施。因此，总结以上内容，可知单链式刮板运输机将向以下几个方面发展：国外几家著名公司现在生产的重型单链式刮板运输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。而国产单链式刮板运输机的过煤量是很低的。故提高国产设备的可靠度，是单链式刮板运输机发展的主要问题。随着刨煤机和深截式采煤机的出现，煤矿生产进入了机械化时代。为了适应这种情况，单链式刮板运输机应该向沿水平方向和垂直方向可以弯曲，为采煤机提供运输轨道，双链牵引，多电机驱动，并能随着采煤机的运行及时推移的方向改进。同时，为与综采设备相适应，要求采用高效重型可弯曲单链式刮板运输机，其结构应向着短机头、大功率、高链速、高强度的中部槽和链条等方向改进，运量不断增大，可靠性不断提高。伴随着科学技术的不断发展，大功率工作面输送机逐渐成为主流，即高产高效输送机，从而使输送机应具有如下特点：大功率、大运量、长运距、高可靠性、长寿命，其功率和运量应增大2～3倍。按刮板链的形式分类按刮板链的形式可将工作面单链式刮板运输机分为四种：中双链型；边双链型；准边双链型和中单链型。中双链型单链式刮板运输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单链式刮板运输机。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。边双链型单链式刮板运输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。准边双链型单链式刮板运输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，适用于超重型单链式刮板运输机。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。中单链型单链式刮板运输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。按卸载方式分类单链式刮板运输机呈直线形，货载从输送机一端卸载，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单链式刮板运输机；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。单链式刮板运输机呈直线形，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，减少了单链式刮板运输机的回煤阻力；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。把工作面单链式刮板运输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。交叉侧卸式单链式刮板运输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。交叉侧卸式单链式刮板运输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。按中部槽结构分类封底式单链式刮板运输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。分体中部槽单链式刮板运输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。整体焊接中部槽单链式刮板运输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。框架式中部槽单链式刮板运输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。铸造式中部槽单链式刮板运输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，这种单链式刮板运输机具有框架式中部槽单链式刮板运输机的各种优点，且减少了大量钢材的切割与焊接，降低了制造成本。按采煤机牵引方式分类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。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。

第二章单链式刮板运输机方案设计2.1方案设计1—机头部；2—刮板链；3—中部槽；4—挡煤板；5—铲煤板；6—机尾过渡槽；7—推移装置2.2工作原理2.3电动机的选择2.3.1电机功率的计算单链式刮板运输机满载运行时，电机功率P的计算单链式刮板运输机满载运行时，电机功率P:（kW）（2.1）式中k——单链式刮板运输机电机功率备用系数；F——单链式刮板运输机链轮总牵引力（kN）；η——单链式刮板运输机传动效率。kW单向割煤采煤工作面单链式刮板运输机电机功率Ps的计算采煤机下放时，单链式刮板运输机空载运行（q=0）的电机最小功率Pmin：kW（2.2）kW单向割煤工作面采煤机割煤时，单链式刮板运输机电机最大功率为Pmax用（2.2）计算，即Pmax=P。单链式刮板运输机电机的等值功率Pd和设备功率Ps：kW（2.3）kW（2.4）式中Pmax——单链式刮板运输机满载运行时电机最大功率；Pmin——单链式刮板运输机空载运行时电机最小功率。（kW）（kW）单链式刮板运输机配用电机总功率Pz=30kW>Ps=29.7kW所以，本设计可以选用型号为Y200L-4三相交流电机。图2.3Y200L-4三相交流电机表2.1Y200L-4三相交流电机参数表型号额定功率/kW满载转速r/min满载转速r/min额定转矩Y200L-430KW144015002.22.3.2分配传动比已知电动机直接将功率为29.7KW，同步转速为1500r/min,满载转速为1440r/min，输入到高速轴（一轴）。总传动比=20.35各轴的传动比2.3.3运动和动力参数的计算一轴==1440r/min==300.99=29.7kW=9550=9550=196.97二轴==29.70.960.99=28.23kW=9550=9550=561.66三轴=28.230.970.99=27.11kW=9550=9550=1219.5四轴==27.110.970.99=26.03kW=9550=9550=3512.6

3.1机头传动部和机尾传动部的设计机头主要由机头架、链轮、拨链器、机头轴、护板等部分组成。如图3.1所示3.2机身结构机头过渡槽机尾过渡槽图3.6中单链式刮板链标准挡板调节挡板过渡槽挡板机头（机尾）架挡板输入轴上的功率P、转速n和转矩T若取每级齿轮传动效率（包括轴承效率在内），则P=kw（4.1）r/minm（4.2）=9550=9550=19697求作用在锥齿轮上的力已知锥齿轮平均分度圆直径为61.2mm（4.3）N（4.4）N（4.5）N（4.6）圆轴力，径向力及轴向力的方向如图4.1所示。初步确定轴的最小直径齿轮的材料为20CrMnTi,渗碳淬火。查得=104于是得最小直径为（4.7）因输入轴最小直径按在联轴器处，为使两者相适应故同时选联轴器。联轴器的计算转距，查表得K=1.3（4.8）按计算转距T应小于联轴器公称转距的条件，查手册得选用HL2型弹性柱销联轴器。其公称转距为315Nmm，联轴器的孔径d=30mm，故dmin=d=30mm，半联轴器长度L=82mm，半联轴器与轴配合的毂孔长度为=60mm。轴的结构设计根据轴向定位的要求，确定轴各段直径长度为满足半联轴器的轴向定位要求，Ⅰ—Ⅱ轴段左端需制出一轴肩故dⅡ-Ⅲ=38mm,右端用轴端挡圈定位，按轴端直径取轴承挡圈直径D=40mm,因L1=60mm为保证轴端挡圈只压在半联轴器上故LⅠ-Ⅱ=58mm选滚动轴承，因同时承受径向力与轴向力，故选用角接触球轴承7208CJ（GB/292-93）dDB=408018mm故dⅥ-Ⅶ=dⅢ-Ⅳ=40mm而LⅢ-Ⅳ=34mm,LⅥ-Ⅶ=24mm因锥齿轮分度圆直径为d=68mm为保证轴齿轮强度足够采用齿轮轴。取H故齿定b=34mm,取LⅦ-Ⅷ=37mm半联轴器与轴的配合公差为H7/K6，轴承处为K6轴端倒角为1.545°，轴肩处的圆角半径为.5mm图4.1轴的载荷分析图求轴上载荷轴受力分析如下：（4.9）由上式得：Fy2==16864.8N所以（4.10）Fr59=FZ225+MaMa===28106.28Nmm（4.11）由上式得（4.12）校核轴的强度进行校核时，只校核轴承受最大弯距和扭距的截面（既危险截面）的强度即可。如图4.1===47.2（4.13）式中——轴的计算应力，MPa；——轴所受的弯矩，N·mm；——轴所受的扭矩，N·mm；——周的抗弯截面系数，；查得20CrMnTi的=98Mpa因此<,故安全二级采用斜齿轮传动，大小齿轮材料均选20CrMnTi,热处理方法为渗碳后淬火。硬度为56-62HRC查得==1500MPa==440Mpa图4.2斜齿轮设计图齿面接触强度设计（4.14）确定计算参数计算载荷系数K=1.2--2.0取K=1.6计算小齿轮传动转矩齿宽系数取许用应力取（4.15）计算齿宽==0.3107.5=32.25取=34齿轮分度圆直径取a=160mm选齿数小齿轮=17大齿轮==317=51实际齿数比==3=计算圆周速度按经验公式选择模数。锥齿轮以大端模数为标准值 ==3.69（4.16）取=4mm主要几何参数螺旋角取（4.17）分度圆直径（4.18）（4.19）齿顶圆直径（4.20）（4.21）齿根圆直径（4.22）（4.23）斜齿轮的强度校核校核齿面接触疲劳许用应力查得（4.24）齿面接触疲劳应力切向力（4.25）查得校核齿根弯曲疲劳强度齿根弯曲疲劳许用应力取（4.26）齿根弯曲疲劳应力取强度校核因为所以满足齿根弯曲疲劳强度要求图4.3锥齿轮设计图4.3锥齿轮的设计和校核一级采用锥齿轮传动，大小齿轮材料均采用20，热处理方法为渗碳后淬火。强度极限为=1100，屈服极限为=850，齿芯强度为300，齿面硬度56~62。齿面接触疲劳强度设计（4.27）确定计算参数计算载荷系数取K=1.8计算小齿轮传动转矩齿宽系数取重合度=32.29（4.28）21.85°（4.29）=1.7144（4.30）许用应力取查表得因为在1~1.5之间，取=1.2而取=1.0所以计算分度圆直径==417=68（4.31）==451=204（4.32）计算圆周速度（4.33）按经验公式选择模数。锥齿轮以大端模数为标准值==3.69（4.34）取=4mm分锥角==18.43°（4.35）=90-=90-18.43°=71.57°（4.36）锥矩==107.51（4.37）齿宽==0.3107.5=32.25（4.38）取=34齿根弯曲强度设计（4.39）计算主要参数分度圆直径==417=68（4.40）==451=204（4.41）当量齿数=17.92（4.42）==161.3（4.43）端面重合度=32.29（4.44）21.85°（4.45）=1.7144（4.46）齿宽中心点圆周速度=4.35m/s（4.47）几何尺寸计算平均分度圆直径（4.48）（4.49）中心分度圆模数（4.50）齿顶高（4.51）（4.52）齿根高（4.53）齿顶角°（4.54）°（4.55）齿根角（4.56）（4.57）顶锥角（4.58）（4.59）根锥角（4.60）（4.61）齿顶圆直径（4.62）（4.63）齿根圆直径（4.64）（4.65）分度圆弧齿厚（4.66）校核齿面接触强度（4.67）齿面接触疲劳许用应力查表得寿命系数润滑油膜影响系数尺寸系数大小齿轮均为硬齿面取许用应力齿面接触疲劳应力圆周力（4.68）查表得系数 动载系数齿间载荷分布系数齿向载荷分布系数弹性系数节点区域系数锥齿轮系数，因齿根未修缘强度校核因为所以满足齿面接触疲劳强度要求。校核齿根弯曲疲劳强度校核公式（4.69）齿根弯曲疲劳许用应力查表得应力修正系数寿命系数=1.0齿根圆角敏感系数表面状况系数尺寸系数最小安全系数齿根弯曲疲劳极限应力许用应力齿根弯曲疲劳应力查得（4.70）（4.71）强度校核因为所以满足齿根弯曲疲劳强度要求

5.1设计的意义5.2设计的内容5.3设计中存在的不足致谢历经将近两个月的时间，我终于完成了我的毕业设计。回想起这近三个月的经历，我感受到了繁忙，感受到了疲惫，与此同时，也感受到了充实。在这次的设计过程中，我感受很多，收获很多，尤其是王开宝老师的敬业精神，让我更加感动。他们始终如一的陪着我们，不厌其烦的为我们讲解，才能使我的设计得以快速、高效的完成。这次