764 刮板轉載輸送機結構設計含開題及7張CAD圖
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XXX設計答辯答答辯學生：學生：XXXXX指指導老老師：XXXX764刮板刮板轉載輸送機送機結構構設計學校學校:XXXXXXXXX專業(yè)：XXXXXXXXX班班級：XXXStructure Design of 764 Scraper Transfer Conveyor0101概述概述研究內容研究內容研究結論研究結論致謝致謝OverviewOverviewResearch ContentsResearch ContentsResearch ResultsResearch ResultsThankThank緒論緒論IntroductionIntroduction0202030304040505緒論緒論IntroductionIntroduction研究目的意義研究背景緒論研究背景常見采煤工作面設備布置圖 在當前的全球性能源體系架構中，煤炭所占能源總量的比重將從當前的26.47%左右逐漸下調至2025年的21.72%。所以在未來很長的一段時間內煤炭還是會作為我國和世界的主要能源。以上能源占比情況督促著我國煤炭工業(yè)必須不停地向著機械自動化方向發(fā)展。綜采技術逐漸成為國內外最常用并且最先進的采礦技術。為了能在在采煤過程中有效的減少膠帶機的伸縮與拆卸，我們常常用到刮板轉載機，轉載機的使用使得采煤工作面具有較快的推進速度，從而實現(xiàn)了綜采工作面高產高效的運行。緒論目的意義刮板轉載機主要負責主要負責的是承載物料、輸送物料、采煤機的引導以及推移支承液壓支架等，是全套綜采設備的“骨干力量”，它的各項性能以及它的壽命是綜采工作面正常生產和取得良好技術經濟效果的重要保證。緒論發(fā)展趨勢 1、技術先進性：不僅要求造型科學、配套合理，在技術上不斷創(chuàng)新、完善，去適應不斷變化著的使用條件，而且關鍵部件的設計或選用，也要與國際接軌，實現(xiàn)標準化。2、性能可靠性：輸送機各部分的結構型式、傳動方式、使用材料等，不僅要求設計合理，還要建立在實踐驗證的基礎上。3、設備安全性：輸送機各部件的防護裝置應設計合理、安裝完備，在易發(fā)生事故的部位尤其要加強防護防止因斷鏈、飛濺、高溫等引發(fā)人員傷亡事故。4、機電一體化趨勢明顯：隨著當今世界綜采技術的發(fā)展和設計思路的不斷創(chuàng)新、高產高效工作面的相繼投產，大功率刮板轉載機的研制與開發(fā)已勢在必行，要加強計算機輔助設計、模擬工況、仿真等技術的應用。刮板刮板轉載機概述機概述Overview of scraper transfer conveyor概述概述簡介刮板轉載機是國內外機械化采煤系統(tǒng)中采用的一種能夠進行縱向整體移動的重型刮板轉載機。在機械自動化采煤工作的順槽中使用刮板轉載機，大大提高了采煤工作面的推進速度，提高了煤礦的采掘效率，增加了煤炭的產量。在掘進巷道中，刮板轉載機既可以作為掘進工作面輸送機，也可與可伸縮膠帶機配套使用，輸送采掘的煤塊以及矸石。當刮板轉載機用在掘進采取運輸巷時，掘進完成后將直接轉作采煤工作面的順槽運輸設備。概述概述 隨著采煤工作面的推進，刮板轉載機也要隨之前移。目前轉載機移動的方法有如下幾點：1、利用絞車進行牽引移動；2、利用工作面端頭支架的水平千斤頂拉移；3、用轉載機本身配置的推移千斤頂推移。作用作用刮板轉載機有如下幾個作用：1、改變了煤流的運輸方向，刮板轉載機和采煤工作面的刮板輸送機垂直布置，讓煤流隨著順槽方向向外運輸；2、提高了煤塊的卸載點，使得刮板轉載機和順槽帶式輸送機的機尾精準搭接；3、刮板轉載機通過被支撐小車拉動的方式，減少了帶式輸送機的伸縮次數(shù)，提高勞動生產率。介介紹本次設計的刮板轉載機型號為：SZZ764/160刮板轉載輸送機 轉載機的機尾在刮板輸送機機頭下，機頭在皮帶機上搭接，隨著工作面的回采，皮帶機要進行收縮，轉載機要在皮帶機機架上行走，從而形成了橋式結構。概述概述組成機頭部機尾部中間部附屬裝置機頭架、電動機、液力耦合器、減速器、鏈輪組件等機尾架、機尾鏈輪與護罩溜槽（凹凸槽，鉸接槽，調節(jié)槽，架橋槽）、刮板鏈鏟煤板、擋煤板、推移裝置、緊鏈裝置等概述概述刮板轉載機傳動系統(tǒng)如圖所示概述概述在實際使用中，驅動部出現(xiàn)故障最頻繁的組件便是鏈輪組件，鏈路組件極易出現(xiàn)的故障是密封件損壞、潤滑油泄露而造成的軸承損壞，導致刮板轉載輸送機不能正常運行，所以鏈輪組件成為提高刮板轉載輸送機運行可靠的關鍵因素。研究內容研究內容Research Contents研究內容研究內容主要內容主要內容具體具體計算算礦用用電動機機選型型初選型號，進行牽引力、功率計算，最后校核鏈強初選型號，進行牽引力、功率計算，最后校核鏈強度度液力耦合器液力耦合器選型型初選型號，了解液力耦合器組成并簡述液力耦合器初選型號，了解液力耦合器組成并簡述液力耦合器的優(yōu)點的優(yōu)點三三級減速器減速器計算傳動比，對減速器各零件強度校核計算計算傳動比，對減速器各零件強度校核計算研究內容研究內容1.轉載機貨載斷面面積計算以及運輸能力計算；2.輸送機運行阻力計算；3.電動機功率的計算以及刮板鏈的強度計算；4.傳動比分配，各軸扭矩及功率的計算；5.三級圓錐圓柱齒輪減速器各零件強度校核。主要計算內容如下研究內容研究內容YBS系列運輸機用電動機為煤礦井下專用防爆電機，外殼采用鋼板焊成。電動機的隔爆性能符合Q/NF251-2006隔爆型電機通用要求的規(guī)定，是供在有甲烷或煤塵與空氣形成的爆炸性混合物的礦井中，如驅動帶式運輸機、刮板輸送機及類似機械等。該電動機具有高效、節(jié)能、升溫裕度大及壽命長、性能好、噪聲低、振動小、可靠性高等特點。YOXD560液力耦合器是礦井常用的一種動力傳動裝置，是以液體為工作介質的一種非剛聯(lián)軸器，又稱為液體聯(lián)軸器，它性能可靠、結構簡單、壽命長，主要用于電動機和減速器之間的連接，提高了電動機的啟動能力，改善了啟動性能，減少了沖擊；對電動機和工作機械具有過載保護作用；在多機拖動系統(tǒng)中能夠使得電機負荷分配均勻。研究內容研究內容l對刮板轉載機可能存在的故障提出處理方法（包括礦用電動機、液力耦合器、刮板鏈、減速器等部件的處理）l對刮板轉載機提出維護保養(yǎng)方案研究研究結論Research Results研究研究結論結論2結論1結論3結論4l礦用電動機選型：YBS-160A三相異步防爆電動機l減速器選用：三級圓錐圓柱齒輪減速器l鏈輪選用：七齒鏈輪l液力耦合器選型：YOXD560液力耦合器致致謝本次畢業(yè)設計是對我大學所學知識的一次全面考驗，是在丁志勇老師的悉心指導下完成的。老師淵博的專業(yè)知識，嚴謹?shù)闹螌W態(tài)度，平易近人的人格魅力對我影響深遠。不僅讓我掌握基本的研究方法，還端正了我的態(tài)度，培養(yǎng)了處理事情的耐心。最后由衷的感謝各位答辯老師能在百忙之中抽空批閱我的畢業(yè)設計，謝謝!THANK FOR YOUR WATCH答答辯學生：學生：XX懇請各位老各位老師批批評指正指正764 刮板轉載輸送機結構設計
設計（XX）開題報告
1. 研究意義
我國煤炭資源豐富，貯存多，分布廣，品種齊全，但復雜的地質構造等多項問題，決定了產量不同的各種煤礦，在小型礦井開采中，由于礦井條件的限制，其運輸空間受到了很大的限制。由于井下采掘工作面的推移，運輸線路長度也是經常變化的，產量低，運輸大部分采用軌道運輸，而這種運輸工作的輔助作業(yè)不僅勞動強度大，且占用勞動力較多， 危險性大。因此在運輸以及輔助工作中采用機械化和自動化，對于解放笨重的體力勞動， 提高勞動生產率，保證安全生產及降低產品成本，增加經濟收益具有重要意義。
橋式轉載輸送機是綜合機械化采煤工作面運輸系統(tǒng)配套設備中的重要組成部分，在工作面運輸巷道中接受工作面刮板輸送機卸下來的煤流，不停頓的轉移到可伸縮帶式輸送機上面。橋式轉載機主要用于綜采機械化采煤工作面順槽輸送煤炭，也可用于掘進工作面當做掘進運輸機，還可與破碎機、端頭液壓支柱相配套，也可與工作面刮板運輸機機頭同步推移，保證工作面采煤機連續(xù)采煤，實現(xiàn)綜采工作面的高產高效作業(yè)。
過去認為，和綜合化機械采煤工作面設備配套的橋式轉載機，應是與工作面刮板輸送機選用同樣元部件組成的短板輸送機。隨著綜合機械化采煤工藝的發(fā)展以及綜采設備使用經驗的累積和豐富，目前以及明確意識到，橋式轉載機的功能與工作面刮板輸送機有許多不同，其結構形式、運行參數(shù)及元部件選用均有區(qū)別。
對于減速器來說，國外的減速器起步較早，以德國，丹麥和日本處于領先地位，特備在材料和制造工藝方面占據(jù)優(yōu)勢，減速器工作可靠性好，使用壽命長但傳動形式仍以定軸轉動為主，體積和重量問題也未解決，國內的減速器多以齒輪傳動，蝸輪蝸桿傳動為主， 但普遍存在功率重量比重小，或傳動比大而機械效率過低的問題。另外，材料品質和工藝水平也有著許多缺點，尤其大型減速器問題更加突出。目前減速器發(fā)展趨勢是六高二低二化，即為高承載能力、高齒面硬度、高精度、高速度、高可靠性和高傳動效率；二低為低噪聲與低成本；二化即標準化和多樣化。
在本次畢業(yè)設計中針對搭接的SGZ730 可彎曲的刮板輸送機機頭并配有DY1000 皮帶機自移機尾，對 764 刮板轉載輸送機結構進行設計。了解該轉載機的傳動方式并進行分步設計，通過對各零部件的選型、設計以及校核，設計出最適宜的機型配對使井下工作更安全可靠，使井下采掘機械長期平穩(wěn)運行。對大學期間的專業(yè)知識進行深入打磨，學習多種與專業(yè)相關的軟件并借以運用，提高自己的知識水平，為日后發(fā)展奠定基礎。
2. 基本內容
2.1 充分了解設計的目的和意義；
2.2 查閱資料，了解刮板轉載輸送機的相關資料，撰寫文獻綜述和外文翻譯；
2.3 查閱資料，了解畢業(yè)設計任務書，撰寫畢業(yè)設計開題報告；
2.4 根據(jù)所給定的參數(shù)查閱資料對相應設備大致有所了解；
2.5 根據(jù)所給定的系數(shù)對液力耦合器進行選型，對選擇的液力耦合器進行分析，了解其特點以及相關注意事項；
2.6 根據(jù)對所給定的相關系數(shù)對電動機進行選型，對所選擇的礦用電機進行分析，對其常見故障分析并做相關處理；
2.7 對刮板鏈，緊鏈裝置，鏈輪組件等零件進行分析；
2.8 根據(jù)給定的技術參數(shù)確定傳動方案，設計總體結構。
2.9 對給定技術參數(shù)的三級減速器進行設計、受力分析及校核、計算，分析減速器齒輪最大工作載荷情況下的受力情況及應力、變形及磨損。
2.10 分析減速器可能發(fā)生的故障并作出相應的解決方案；
2.11 依據(jù)原始參數(shù)的要求，對刮板轉載輸送機進行設計；
2.12 對 DY1000 皮帶機尾進行簡要分析，并描述其操作方式；
2.13 充分考慮刮板轉載機和可彎曲刮板輸送、皮帶自移機尾的搭接關系，再根據(jù)刮板轉載輸送機的結構和特點，分析其結構要素、組成及工作特性，擬定刮板轉載輸送機的結構形式和傳動方案；
2.14 根據(jù)之前的多項擬定方案，確定總體設計方案，設計其的總體結構，完成刮板轉載輸送機的設計計算；
2.15 了解橋式轉載機故障產生原因并加以分析，對刮板轉載機的安裝維護以及注意事項進行描述；
2.16 繪制裝配圖、部件圖和部分零件圖；
2.17 總結所尋得的資料進行整合編寫設計說明書。
3. 重點和難點及解決方法
重點在于根據(jù)所知數(shù)據(jù)選擇合適的傳動比對轉載機用的減速器進行設計，考慮計算出的齒輪與軸的相強度校核是否達到了礦用機械的使用標準，同時也要考慮到不同材料以及不同的熱處理方式，從而得出最終結論。其次是要充分考慮所設計的刮板輸送機和可彎曲刮板輸送、皮帶自移機尾的搭接關系，再根據(jù)刮板轉載輸送機的結構和特點，分析其結構要素、組成及工作特性，擬定刮板轉載輸送機的結構形式和傳動方案，確定總體設計方案， 設計其的總體結構。在傳動比分配上可以先考慮多種分配比選擇然后擇優(yōu)選取，保證選用的傳動比方案是最佳方案，盡可能做到效率高、結構緊湊、成本低等，對于齒輪、軸等零件的選用以及其強度校核可以通過計算并使用 SolidWorks 等軟件進行零件分析。對于刮板轉載輸送機的結構形式和傳動方案的設計要查閱多方資料，包括查閱教科書以及詢問指導老師，及時跟進設計進度。
難點在于對傳動比的分配，以及對不同的熱處理方式不夠了解，零件強度不能夠穩(wěn)定到某個數(shù)值，會導致最終計算結果有誤差。對于傳動比分配應當盡量選用切合實際的傳動比，保證在一個合理范圍內，同時保證各級從動件均勻合理，之間不能干涉碰撞，盡量使得結構緊湊，尺寸小，重量輕，最后要保證各級齒輪浸油深度合理，保證潤滑；在零件強度校核中選擇數(shù)值上可以盡量選擇數(shù)據(jù)浮動范圍小的，選擇數(shù)據(jù)比較集中的進行計算比較，盡量減小計算的誤差。
4. 提綱
4.1 介紹當今世界煤礦產業(yè)的發(fā)展以及近況；
4.2 介紹目前國內外刮板轉載機的近況以及其發(fā)展歷程;
4.3 查閱資料，分析刮板轉載機所選用電機會產生的故障并作出相應的處理方式；
4.4 查閱資料，對所選用的液力耦合器進行分析，了解其特點；
4.5 查閱資料，對所選用的刮板鏈，鏈輪組件等部件進行分析，了解其特點；
4.6 查閱資料，對 DY1000 皮帶機自移機尾進行簡要分析，了解其工作方式與狀態(tài)；
4.7 對給定技術參數(shù)的減速器進行設計、齒輪、軸受力分析及校核、計算，對所選擇材料進行不同熱處理工藝加工，并進行力學性能分析；
4.8 分析齒輪最大工作載荷情況下的受力情況及應力、變形及磨損;
4.9 分析刮板輸送機的結構要素、組成及工作特性，擬定刮板轉載輸送機的結構形式和傳動方案，確定總體設計方案，設計其的總體結構；
4.10 繪制計算過的裝配圖、部件圖和部分零件圖；
4.11 總結得出結論，并編寫設計說明書。
5. 指導教師意見：
指導教師： 年 月 日
系審查意見：
系負責人： 年 月 日
摘要
作為我國最主要的能源之一的煤炭帶動了各式各樣的采掘機械的發(fā)展，刮板轉載機逐漸成為煤礦生產運輸?shù)闹匾M成部分。它能保證采煤機在工作面上的連續(xù)開采，實現(xiàn)綜采工作面的高產能高效率高強度作業(yè)。
刮板式轉載機是一種具有強度撓性和帶動牽引作用功能的連續(xù)輸送機械之一,它的運行長度與其他物料運輸設備相比也就是相比一般都較小,使得刮板式的轉載機能夠緊緊地跟隨采煤工作面的推進以及膠帶式輸送機拉力伸縮而實現(xiàn)整體位移十分便捷,是為了給采區(qū)內巷道運煤及其他采煤工作面提供布局設計的儀表器。以刮板鏈作為其中部的牽引部件,中部槽和其作為承重設備,刮板鏈被安裝在中部槽的一個溝槽表面上。煤塊可以沿著輸送機的溜槽，移動至中部槽后由刮板鏈條進行牽引，從而移動至卸料端進行卸料。
本課題討論了刮板轉載機的發(fā)展歷程和設計方法，并對SZZ764/160型刮板轉載機進行了設計計算。在本次畢業(yè)設計中，主要針對主要零部件進行動力學或運動學計算主要包括礦用電機，三級減速器與液力耦合器，并對其強度剛度校核的方向進行論述，最后對轉載機提出維護保養(yǎng)方案。
關鍵詞：連續(xù)運輸；刮板鏈；減速器；設計
ABSTRACT
Coal is not only the main energy source of our country, but also a very important chemical raw material. With the development of coal mining technology, scraper conveyor has gradually become an important part of coal mine production and transportation. It can ensure the continuous mining of the shearer on the working face and realize the high yield, high efficiency and high strength operation of the fully mechanized mining face.
Scraper reproduced machine is a kind of strength and promote flexible traction role function of continuous conveying machinery, one of its running length compared with other than material handling equipment is generally small, making the scraper reproduced machine can closely follow coal mining working face advancing and belt conveyor tension scaling and achieve overall displacement is very convenient, in order to to mining workings Gauges for layout design of coal and other coal mining faces. The scraper chain is installed on the surface of a groove in the middle groove with the scraper chain as the traction part of the middle groove and the middle groove and the scraper chain as the load-bearing equipment. Scraper chain and the head and tail of the sprocket phase winding, connected into a closed shape and placed in the middle of the trough, and conveyor pushing device and drum shearer supporting, so as to complete the coal drop, coal loading, coal transport and transport and a series of operations such as transport automation. The coal can be moved along the chute of the conveyor and pulled by the scraper chain after moving to the middle chute, so as to move to the unloading end for unloading.
In this graduation design manual mainly introduces the transfer machine transmission part of the design and calculation. SZZ764/160 type conveyor transmission part is mainly composed of mining motor, three speed reducer and hydraulic coupler, in this graduation design, mainly for the main parts of the dynamics or kinematics calculation, and the direction of the strength and stiffness of the check is discussed, finally, the transfer machine proposed maintenance program.
Keywords：Continuous transportation; Scraper chain; Retarder; Design
目 錄
摘要 I
ABSTRACT II
1 緒論 1
1.1 前言 1
1.2 刮板轉載機概述及其發(fā)展狀況 2
1.2.1 研究背景目的以及意義 2
1.2.2 刮板轉載機的概述 2
1.2.3 刮板轉載機在國內外發(fā)展概述 4
2 SZZ764/160刮板轉載輸送機總體設計 7
2.1 型號組成以及其代表意義 7
2.2 使用環(huán)境條件 7
2.3 該刮板轉載輸送機的產品特點以及工作原理 7
2.4 該刮板轉載輸送機主要用途及適用范圍 7
2.5 刮板轉載機與各輸送機的配套要求 7
2.5.1 刮板轉載機與輸送機的配套要求 7
2.5.2 刮板轉載機與破碎機的配套要求 8
2.5.3 刮板轉載機與自移皮帶機機尾的配套要求 8
2.6 在該設計說明書中的主要工作 8
2.7 SZZ764/160刮板轉載機主要部件結構、特點以及作用 8
2.7.1 機頭部 9
2.7.2 機尾部 12
2.7.3 機身部 13
3 傳動部的設計以及計算 16
3.1 結構與傳動系統(tǒng) 16
3.2 主要技術參數(shù) 16
3.3 電動機的選擇 17
3.4 液力耦合器的選擇 17
3.5 運輸能力計算 18
3.6 試算減速器的輸出轉速 19
3.7 刮板鏈強度校核 20
3.7.1 運行阻力的計算 20
3.7.2 電動機功率校核 22
3.7.3 刮板鏈強度計算 22
3.8 總傳動比及傳動比分配 22
3.8.1 總傳動比的確定 22
3.8.2 傳動比的分配 23
3.9 傳動部傳動計算 23
3.9.1 各軸轉速的計算 23
3.9.2 各軸的功率計算 24
3.9.3 各軸扭矩計算 24
3.9.4 第一級圓錐齒輪傳動的計算 25
3.9.5 第二級圓柱齒輪傳動的計算 29
3.9.6 第三級圓柱齒輪傳動計算 35
3.10 軸的結構設計與校核 40
3.10.1 提高軸的強度措施 40
3.10.2 Ⅰ軸的結構設計及校核 41
3.10.3 Ⅱ軸的結構設計及校核 43
3.10.4 Ⅲ軸的結構設計及校核 46
3.10.5 Ⅳ軸的結構設計及校核 48
3.11 鍵的設計與強度校核 51
3.11.1 普通平鍵 51
3.11.2 花鍵 52
4 刮板轉載機維護保養(yǎng)方案 54
4.1 刮板轉載機常見的故障及處理方法 54
4.2 刮板轉載機常規(guī)保養(yǎng)維護 55
5 總結與展望 58
5.1 總結 58
5.2 展望 58
參考文獻 59
VI
1 緒論
1.1 前言
目前我們邁入二十一世紀已有二十年有余，不論是在工業(yè)、農業(yè)還說第三產業(yè)都正處在人類歷史上空前迅猛發(fā)展的階段。雖說新能源正在如火如荼的發(fā)展并出現(xiàn)在我們視線之內，但是也仍然無法觸動煤炭在我國能源結構中的比重。在當前的全球性能源體系架構中,煤炭所占能源總量的比重也僅僅只是從當前的26.47%左右逐漸下調至2025年的21.72%,由此可見,煤炭還是會作為我國和世界的主要能源。
能源現(xiàn)狀不斷督促著我國煤炭工業(yè)壯大自己的生產效率，從而不停地向著機械自動化方向進軍。因此，一直在為我國煤炭工業(yè)服務的礦山機械不得不面對著無以倫比的挑戰(zhàn)，為了能在在采煤過程中有效的減少膠帶機的伸縮與拆卸，我們常常用到刮板轉載機，它作為綜采生產工作面運輸系統(tǒng)配套設備中不可缺少的機械之一，使得采煤工作面具有較快的推進速度，從而實現(xiàn)了綜采工作面高產高效的運行。
1-配套輸送機 2-配套采煤機 3-配套液壓支架 4-刮板轉載機 5-配套皮帶機
圖1-1 常見采煤工作面設備的布置圖
1.2 刮板轉載機概述及其發(fā)展狀況
1.2.1 研究背景目的以及意義
刮板式轉載機主要是由刮板鏈作為承載物通過刮板鏈來進行牽引和溜槽作為動力傳遞的一種帶有撓度和牽引動力的連續(xù)物料輸送。多用于工況惡劣、負載復雜的綜采工作面中。主要負責人員是對承載物料、輸送物料、采煤機引導以及對支承的推動和液壓式支架進行引導,它們是全套綜采裝置的"骨干力量",它的各種性能以及它們的使用壽命都是綜采裝置在工業(yè)生產方面正常進行的基礎上和取得良好的技術和經濟效益的重要保障。礦井的生產力決定了一臺刮板式轉載輸送機的物料傳遞能力,也決定著轉載機的發(fā)展方向。
我國綜采轉載機自70年代中期開始投入生產研制以來,取得了長足的工業(yè)發(fā)展和技術進步,其所需要設備從機械性能和運行可靠性等各個方面均已經分別有了較大和小幅度的得到改善。80年代后期,我國成功設計開發(fā)和自主研制了一種用于雙速電機的驅動設備,有效地解決了轉載機起動的動力問題,降低了對驅動鏈條、驅動鏈輪及帶滑溜槽的磨耗,延長了各種刮式轉載機的連續(xù)使用壽命。然而,與國外的先進工業(yè)技術水平國家相比,還是存在有很大的技術差距。所以。結合當前現(xiàn)代我國的基本國情和實際應用需要,找出自己的實際差距,充分地探索吸收、借鑒國外的先進現(xiàn)代科學研究技術,盡快地逐步完善當前我國現(xiàn)有現(xiàn)代科學技機的基礎研究和技術開發(fā)應用過程及其中的主要技術任務。
1.2.2 刮板轉載機的概述
刮板式轉載機是國內外大型采煤工程系統(tǒng)中普遍采用的能進行橫、縱向總成和整體位置移動的輕便刮板式轉載機。大大提高了采煤工作面推進速度,提高了煤礦的采掘效率,增加了煤炭的產量。
在煤礦采掘巷道中，刮板轉載機既可以作掘進工作面輸送機，也可與可伸縮皮帶輸送機配套使用來輸送物料。當刮板轉載機用在采掘運輸巷時，掘進完成后將直接轉作采煤工作面的順槽運輸設備。綜上所述，在機械化采煤工作面中使用刮板轉載機可總結為以下三點作用：其一是改變了煤流的運輸方向，刮板轉載機和采煤工作面的刮板轉載機垂直布置，讓煤流隨著順槽方向向外運輸；其二是提高了煤塊的卸載點，使得刮板轉載機和順槽帶式輸送機的機尾精準搭接；最后一點便是刮板轉載機通過被支撐小車拉動的方式，減少了帶式輸送機的伸縮次數(shù)，提高勞動生產率。
刮板轉載機根據(jù)鏈條在溜槽內的布置方式的不同可分成單鏈、邊雙鏈和中雙鏈三種形式?？紤]到在本次畢業(yè)設計中所設計的刮板轉載機的運輸功率比較大并結合所查閱的764刮板轉載機配套設備，故選用中雙鏈刮板轉載機進行設計。它的結構比較精簡使其受力均勻，又因為它的磨擦阻力小故其運行十分平穩(wěn)，中部槽的利用率以及彎曲性能都將比之下十分良好，不容易在輸送機上出現(xiàn)堵塞的情況。缺點是能量消耗大。中雙鏈刮板轉載機一般用于在緩傾斜煤層、中厚煤層以及長壁式回采工作面輸送物料。作為高產、高效工作面上極為理想的綜采輸送設備，它有著輸送量大、適用性強、強度高、壽命長等特點，它和滾筒采煤機、液壓支架、破碎機、工作面運輸巷可伸縮帶式輸送機及電控裝置相配套，實現(xiàn)綜合機械化采煤。
刮板轉載機常用的傳動方式有以下幾種:
（1）輸入輸出軸垂直布置三級圓錐圓柱齒輪減速器，該減速器的第一級傳動齒輪為圓弧錐齒輪；其余二級傳動齒輪多為直齒圓柱齒輪。該減速器與轉載機機身平行，占用空間較小，被廣泛的應用在各種刮板轉載機上。
（2）輸入輸出軸平行布置圓柱齒輪傳動減速器，它的各級齒輪均為圓柱（斜齒或直齒）齒輪，故輸入軸與輸出軸互相平行。該減速器與刮板轉載機機身垂直，占用空間較大，多用于一些超重型刮板轉載機。
（3）輸入輸出軸垂直布置行星齒輪傳動減速器，該減速器第一級傳動齒輪為圓弧錐齒輪，第二級傳動齒輪為斜齒圓柱齒輪，第三級傳動齒輪為行星齒輪。
（4）輸入輸出軸平行布置行星齒輪傳動減速器，該減速器第一、二級傳動齒輪均為行星齒輪。
由以上敘述可以看出,本次設計的傳動減速器應當采用的輸入輸出軸垂直布置的三級圓錐圓柱齒輪減速器。
刮板轉載機的結構如圖所示：
圖1-2 刮板轉載機
SZZ764/160型刮板傳動轉載物料輸送機通過一個橫梁和推移式小車搭接到一個可以自由伸縮的膠帶傳動輸送電機尾部兩側的軌道上,并沿著該軌道向右進行一個整體的移動;而刮板式轉載機的電動發(fā)動機尾端又和水平裝載路線則沿著巷道的底板方向滑行。
1.2.3 刮板轉載機在國內外發(fā)展概述
目前我國轉載機的主要性能如下：
表1-1 刮板轉載機性能
長運距
目前一般順槽刮板轉載機長度不超過75mm，我國所用到的刮板轉載機平均長度基本為40m與60m。通過分析可以從設備投資、運營成本、掘進通風、維修遷移等因素綜合考慮，刮板轉載機長度在60m左右時，技術經濟指標最為合理。
大運量
70年代末，順槽刮板轉載機運量能力一般小于1000t/h，80年代中期達2000t/h，80年代末90年代初達到2500～3500t/h，目前已出現(xiàn)運量達到4000 t/h以上的重型刮板轉載機。相應的溜槽寬度從730～764mm增大980～1100mm以上，鏈上1m/s左右提高到1.3～1.4m/s以上，最高鏈速已達1.78m/s。
大功率
刮板轉載機驅動電動機單臺功率Nd≤200kW，最大裝機功率為2×200kW，80年代初期為（2～3）×（250～315）kW。目前實際運行的刮板轉載機單臺電動機最大功率已達到或超過700kW，減速器傳動比i=1：40。
長壽命與高可靠性
70年代，順槽刮板轉載機過煤量約為100萬t，80年代初期為200萬噸。目前重型刮板轉載機整機（大修周期）過煤量已達到400～600萬t（相當于運行3～4年）；組件工作壽命，φ30mm以上鏈條為200～300萬t（相當于運行1～2年），鏈輪為100～150萬t（約運行1年左右），減速器設計壽命為12500～15000h，接鏈環(huán)的疲勞壽命達到70000次以上。
目前我國的轉載機發(fā)展趨勢又可囊括為如下幾點：
表1-2 刮板轉載機發(fā)展
技術先進性
隨著科學技術進步以及市場的發(fā)展，輸送機的國際競爭將越來越激烈，對輸送機的設計水平和生產能力要求也越來越嚴格，關鍵部件(如刮板鏈、減速器、液力耦合器等設備)的設計或選用，要求與國際接軌，實現(xiàn)標準化。
性能可靠性
設備的可靠性是進行高效作業(yè)的根本保證。井下受場地、燈光等條件的限制，維修條件較差．有些高瓦斯礦井基本不具備現(xiàn)場維修的條件，一旦出現(xiàn)故障就會嚴重影響安全生產。因此，輸送機各部分的結構型式、傳動方式、使用材料等，不僅要求設計合理，還要建立在實踐驗證的基礎上。
設備安全性
安全性是至關重要的環(huán)節(jié)。是所有設備必須具備的性能，同樣也貫穿在輸送機的設計、制造、使用過程中。目前國家高度重視煤礦安全生產，引起煤礦井下事故的除了瓦斯爆炸、透水、冒頂?shù)戎猓O備事故也會引起人員傷亡和財產損失。因此，輸送機各部件的防護裝置應設計合理、安裝完備，在易發(fā)生事故的部位尤其要加強防護．防止因斷鏈、飛濺、高溫等引發(fā)人員傷亡事故。
機電液一體化趨勢明顯
隨著實用型新技術的發(fā)展，大功率輸送機控制系統(tǒng)與保護裝置的機電液一體化趨勢越來越明顯。主要表現(xiàn)為：機頭部與機尾部功率分配、順序啟動，電機保護除過流保護、過熱保護外．增加過壓保護，閥控充液型液力耦合器的推廣使用。鏈條張力監(jiān)控及工況檢測和故障診斷等。雖然還有部分技術的實現(xiàn)與應用尚需時日，但輸送機機電液一體化的發(fā)展趨勢不會變。隨著當今世界綜采技術的發(fā)展和設計思路的不斷創(chuàng)新、高產高效工作面的相繼投產，大功率刮板轉載機的研制與開發(fā)已勢在必行，要加強計算機輔助設計、模擬工況、仿真等技術的應用。對此，應該抓緊機遇．一方面提高現(xiàn)有機型的可靠性、安全性，降低事故發(fā)生率；另一方面要研制開發(fā)國產大功率刮板轉載機．盡快投入市場，提高與國外同類產品的競爭力，以適應我國煤炭工業(yè)迅猛發(fā)展的需要。
2 SZZ764/160刮板轉載輸送機總體設計
2.1 型號組成以及其代表意義
S Z Z – 764 / 160
電動機功率（kW）
中部槽寬度（mm）
中雙鏈
轉載
輸送機
2.2 使用環(huán)境條件
1. 存放瓦斯、煤灰等氣體的環(huán)境；
2. 空氣濕度小于90%（在25℃），環(huán)境溫度20℃~40℃
2.3 該刮板轉載輸送機的產品特點以及工作原理
中雙鏈刮板轉載機主要適用于井下回采工作面中的順槽之中,在可伸縮性皮帶機與工作面刮板物料輸送機之間也起到了一種轉運貨載的作用,該類型刮板轉載機的傳動系統(tǒng)主要是由礦用電動機輸出的動力直接通過液力耦合器與三級圓錐圓柱齒輪減速器傳遞至鏈輪,再通過鏈輪直接傳遞到一條全開關或封閉式的刮板鏈,使得刮板鏈按照各個工作階段所需的位置和方向進行運轉以此方式來完成輸送煤炭。
2.4 該刮板轉載輸送機主要用途及適用范圍
本類轉載器一般應用于機械化開發(fā)和采煤作業(yè)面中,用于實現(xiàn)高產、低效率的轉載運輸煤炭。和SGZ730 可彎曲刮板輸送機、 PLM1000 型破碎機和 DSJ1000 型皮帶機配套。
2.5 刮板轉載機與各輸送機的配套要求
2.5.1 刮板轉載機與輸送機的配套要求
刮板式轉載機在輸送物料時的能力比一般工作表面上的輸送能力更強;
刮板式轉載機在槽寬和槽高上需要充分考慮到輸送電動機的運行能力;
刮板式轉載器的刮板鏈要比輸送機的工作面刮板鏈要快。
2.5.2 刮板轉載機與破碎機的配套要求
破碎機的傳遞通過量要求大于相當于轉載機的運動和輸送量;
刮板轉載機和破碎器的接口處應保證平滑,尤其特別是中板要盡量避免較大的高度起伏,時刻保證平直；
2.5.3 刮板轉載機與自移皮帶機機尾的配套要求
刮合鋼板式皮帶轉載機的起重運輸能力相當大但要比皮帶式重型皮帶輸送機的重載運輸能力小;
刮板式轉載機在刮板上的鏈路速度遠遠小于皮帶機的帶速。
2.6 在該設計說明書中的主要工作
根據(jù)任務書確定已知參數(shù)如下：
運輸能力（t/h）：900
設計長度（m）：40
爬坡角度：10°
刮板鏈速（m/s）：1.46
刮板鏈條規(guī)格：2-Ф30×108-C
刮板鏈的破斷負荷（kN）：1130
傳動方式：單速電動機+液力耦合器+減速器
移動方式：拉移裝置
本次設計的主要工作為：針對SZZ764/160刮板轉載輸送機，充分考慮它與SGZ730可彎曲刮板輸送機、DY1000皮帶自移機尾以及破碎機的搭接關系，再根據(jù)刮板轉載機的結構與特點，分析其結構要素、組成以及工作特性，擬定刮板轉載輸送機的結構形式和傳動方案，確定總體設計方案，設計其總體結構。最后就轉載機的安裝潤滑和故障診斷等方面提出了維護保養(yǎng)措施。
2.7 SZZ764/160刮板轉載機主要部件結構、特點以及作用
2.7.1 機頭部
隨著綜采工作面生產能力的迅速增強,刮板轉載機端卸料裝置的安全性和可靠性問題日益嚴重,國內外各種大運量的刮板轉載機都是使用交叉式雙向卸料裝置,該類轉載機構歷經幾代發(fā)展和改進,在其卸料能力、效率和使用壽命上都比較好。與此同時,卸載高程的降低為綜采配套裝置帶來了方便。
圖2-1 機頭部
2.7.1.1 機頭架
機頭架構是安裝在機頭部的主要支撐,應有一個足夠的高強度和剛性,由厚質鋼板焊接而成,各種類型的機頭部構件共同特征介紹如下:
(1)鏈輪由自動減速器的前端伸出與鏈輪盲軸上的支承相互連接,這種上下鏈輪的自動連接安裝形式,便于井下人員進行裝卸拆裝;
(2)對于機頭架易發(fā)生磨損的部分應采取耐磨性保護措施,例如在機頭架上加焊一定量的高錳鋼堆焊涂層或者在局部使用耐磨材料時。
2.7.1.2 鏈輪
七齒鏈輪和漸進展開線內的滑動花鍵和鉆孔滾筒相互嚙合焊接,構成了七齒鏈輪的主軸。鏈輪鏈窩是由優(yōu)質強度鋁鎂鎂合金鋼經過制作和加工鍛造而得制成,齒形結構部件經過特殊高溫電解和熱加工工藝制作一體成型,鏈窩和鏈輪齒形部件外殼整體表面都做的是經過高溫淬火后的加熱處理。滾筒上的內置火花鍵按鈕是一個用于與自動減速器的兩個輸出驅動軸直接相連。
圖2-2 鏈輪
2.7.1.3 減速器
我國目前制造和設計的刮板式轉載機的減速器大都是采用平行布置式、三級傳動圓錐形或半徑徑的齒輪式減速器。減速器在齒輪軸端部分的運動形式位置可以根據(jù)配套車的要求隨時進行自由選擇。輸入輸出中心線按軸端類別分為漸變圓頭矩形平滑花鍵與漸變已開線內部外花紋平鍵兩種;根據(jù)輸出中心軸的兩端類別分為漸變矩形四個花鍵,漸變已開線內部四個花鍵,以及逐點自動變形漸開線外部四個花鍵。
圖2-3 圓錐圓柱齒輪減速器
如圖2-2所示的曲軸是兩對齒輪減速器,第一對齒輪傳動曲軸齒輪分別為小于圓弧形傳動半徑的圓和錐齒輪,第二對齒輪傳動曲軸齒輪分別為曲軸斜齒和小于圓柱形斜軸傳動的錐齒輪,第三對齒輪傳動曲軸齒輪分別為曲軸直徑大于圓柱形斜軸傳動的錐齒輪。
2.7.1.4 盲軸
盲軸安裝在機頭架不裝減速器的那一側，是用來支承鏈輪的組件。盲軸組件是用于與減速器鏈輪聯(lián)接組件所配套的組件，其軸承座安裝在機頭架側板的座孔內，并用螺栓固定。
2.7.1.5 聯(lián)軸器
電動機和齒輪減速器之間的液力連接主要采用有兩種彈性液力聯(lián)軸器和彈性液力耦合器。用高壓液力耦合器主要必須具備以下幾個主要方面:使用即可輕松實現(xiàn)高壓電動機的重重輕載高壓保護。減緩對動力傳動系統(tǒng)的外力沖擊和產生震動;多個動力電機的高速驅動組合可以直接使各個驅動發(fā)電機的實際工作傳動負荷比較均衡;同時若與各個電動機的工作性能要求相匹配,則同樣可以大大增加電機驅動發(fā)電設備的啟停力矩。
中型和重型刮板轉載機都采用液力耦合器。
根據(jù)高速液力耦合轉動的力學原理,液力耦合器在高速轉動時受力所能作用產生的驅動力矩m系數(shù)可以用如列下式方程來進行計算：
M=λγn2D5
式中， λ——轉矩系數(shù)；
γ——工作液體的重度，；
n——泵輪的轉速，r/min；
D——泵輪的有效直徑，m 。
2.7.1.6 電動機
YBS系列運輸機用電動機為煤礦井下專用防爆電機，外殼采用鋼板焊成。電動機的隔爆性能符合Q/NF251-2006《隔爆型電機通用要求》的規(guī)定，是供在有甲烷或煤塵與空氣形成的爆炸性混合物的礦井中，如驅動帶式運輸機、刮板轉載機及所類似的采掘機械。該電動機具有高效、節(jié)能、升溫裕度大及壽命長、性能好、噪聲低、振動小、可靠性高等特點。
2.7.2 機尾部
圖2-4 機尾部
機尾是由有驅動器和無驅動器兩種類型組成。有一個驅動器安裝在機尾部,它的尾部架不一定需要承擔卸載高度,所以除了尾部支撐架與機頭支撐架的尺寸型號不一樣以外,其余零部件均與機頭部的零件相同。沒有齒輪驅動器裝置的電動機尾部,在底盤上只有一個供刮板鏈轉移使用的尾部主軸。
2.7.3 機身部
2.7.3.1 中部槽
中部槽的形式列入標準的有中單鏈、中雙鏈、邊雙鏈型三種。
中部鋼板槽內通常承受著大量來自于用燃煤和砂石刮碎鋼板鏈的各種強力機械摩擦,它們通常是其中可以使用的電量與其他能源消耗最多的一部分。中部排水溝槽的井下能源利用率的壽命,目前主要是以通風量為單位來衡量。《刮板轉載機通用技術條件》種規(guī)定的過煤炭產量系數(shù)列于表2-7-1中。
表2-1 中部槽過煤量
槽寬/mm
280
320
420
520
(620)
630
730
764
830
輕型
≥6
≥8
≥12
≥20
≥30
≥40
中型
≥60
重型
≥120
≥180
2.7.3.2 刮板鏈
刮板鏈主要由一個鏈條和一塊刮板所組成,是用于驅動刮板轉載機。刮板鏈在工件上的作用主要是通過向槽內刮推物料。
GB/T12718-1991對于整個圓環(huán)鏈的每個脈沖驅動負載及其使用壽命和彎曲部件纏繞度的相關數(shù)值均對此進行了詳細規(guī)定。為了能夠保證圓環(huán)鏈子和整個鏈輪的正常緊密嚙合,對于各種圓環(huán)鏈的直徑尺寸和長度公差等都做出了一套相應的質量規(guī)定。
圓環(huán)鏈是以連環(huán)棒料直徑和鏈節(jié)距的毫米尺寸表示，標準的規(guī)格有七種：10×40，14×50，18×64，22×86，24×86，26×92，30×108。圓環(huán)鏈按強度劃分為B、C、D三個等級
表2-2 機械性能要求
項目
強度等級
B
C
D
最小破斷拉力/Nmm-2
630
800
1000
破斷最小伸長度/ %
12
12
12
試驗應力/Nmm-2
500
640
800
試驗負荷下最大總伸長度/ %
1.4
1.6
1.9
試驗應力與最小破斷應力之比/ %
80
80
80
2.7.3.3 緊鏈裝置
對于容易斷裂的刮板鏈在產品進行加工安裝處理過程中,要對其內部進行一定的強度預緊固壓力,使其在較長運動時間內能夠始終保持在整體張力強度極限的一定地方從而不會輕易發(fā)生鏈條松弛又或者是板塊堆積。給刮板鏈施加張緊力的裝置叫緊鏈裝置。
將刮板鏈條的一端直接固定在制動機頭框架上,另一端圍繞著制動機頭的鏈輪,用安裝在機頭部的一臺電動機驅動,以便立即登記注冊,使用一種高速制動自鎖閉裝置把鏈輪高速地關閉并自動鎖定,防止制動機頭鏈條高速地返回而時時松動;另一種可以進行緊鏈操作的辦法和加工方式與目前的一種操作辦法大致相同,只是不同于我們需要進行加工的液壓馬達電動機,它可以通過逆向高速旋轉來進行緊鏈,而用自己特別專設的液壓馬達來進行緊鏈;第三個方法就是我們采取了專門為加工而使用的液壓馬達氣缸自動加工所采取的手段。
2.7.3.4 推移裝置
單體電式液壓電動推溜器它本身的其實為一種單體電動液壓式的電動千斤頂。為了同時便于保證采煤燃氣機械的正常工作以及表面清潔使用,采取內置式回液排氣結構,即通過排氣活塞桿和中心部氣管進行向內回液,沒有任何縫隙外露的臥式回液排氣管。
采煤機的兩個單體單缸液壓燃油氣缸裝有推力滑溜器。間隔一定的壓力距離后再重新裝設一個壓力推水式滑溜器;該泵的壓力液從原裝設于一個水平巷的壓力泵站內部通過一個高低不同壓力的管道排出進行壓力循環(huán)。若是直接采用新型外主式電動液壓助滑推溜器,用電動注液機直接噴射液體注液,不根據(jù)實際需要將液壓推滑助溜器上的注液管道進行連接一直到固定的注液管路。
2.7.3.5 錨固裝置
錨固裝置是刮板式轉載機在一個傾角較高的工況下,當具有下滑的可能性時,用于機械固定、防滑，保證轉載機處在安全的環(huán)境中運作。它由一個單體液壓支架和一個錨固式支撐機構組成,錨固架和機頭架機尾架相互連接,使用這種液壓支撐機構的泵站。
3 傳動部的設計以及計算
本次項目設計的內側自帶式煤炭刮板上風轉載機主要設計任務之一的也便是將經由運輸綜采巷道工作面外側輸送機帶來的外側煤炭刮板轉載上風,作為經由內帶式煤炭運輸綜采巷道內側自帶式外側煤炭刮板輸送機與經由綜采巷道工作面內側外帶式煤炭刮板轉載輸送機之間相互銜接的重要可可組成組分部件。要求轉載機有著很好的裝卸貨載的能力。在本物料轉載機上也特別配備了一套有力的煤炭顆粒破碎機,控制著物料運送中的煤炭粒度,使其物料能夠順暢地在大型皮帶輸送機上移動進行煤炭運輸。
3.1 結構與傳動系統(tǒng)
本次設計中的轉載機傳動系統(tǒng)圖如下：
1-配套機頭鏈輪組件 2-設計減速器 3-選用液力耦合器 4-選用礦用電動機 5-配套機尾鏈輪組件
圖3-1 傳動系統(tǒng)圖
3.2 主要技術參數(shù)
該機的主要技術參數(shù)如表3-1所示：
表3-1 主要技術參數(shù)
設計長度
m
40
輸送量
t/h
900
刮板鏈速
m/s
1.46
電動機功率
kW
160
3.3 電動機的選擇
該電機系統(tǒng)的基本設計原理需要使傳動機的局部工作功率額定等級為160kw,根據(jù)各種類型礦井防爆電機的具體工作運行原理工作環(huán)境條件和現(xiàn)場環(huán)境變化狀態(tài),所以我們就挑選了一臺產品型號為YBS-160A的三相異步防爆電動機。其主要參數(shù)如下：
額定功率：160kW；
額定電壓：1140V；
額定轉速：1475r/min；
滿載效率：0.935；
絕緣等級： H；
滿載功率因數(shù)：0.88；
接線方式：Y；
質量： kg；
冷卻方式：外殼水冷
3.4 液力耦合器的選擇
通過查閱764刮板轉載機的配套設備，我選擇YOXD560液力耦合器，它是礦井中的一種十分常見的動力傳動裝置，是以液體為介質的非剛性聯(lián)軸器。它有著可靠的工作性能，簡單的總體結構以及較長的使用壽命。主要由泵輪、渦輪、殼體、聯(lián)結盤、小蓋與軸套組成。它作為礦用電動機與三級減速器的中間連接件有著以下優(yōu)點：
1、提高了電動機的啟動能力，改善了啟動性能，減少了沖擊
2、對電動機和工作機械具有過載保護作用
3、在多機拖動系統(tǒng)中能夠使得電機負荷分配均勻
3.5 運輸能力計算
刮板轉載機的計算過程如下：
Q=3.6qv=3600FVγψ t/h
式中：
q —刮板轉載機上每米長度上的貨載質量 kg/m
v —轉載機刮板鏈的刮板鏈速 m/s
F —轉載機溜槽裝載斷面面積 m2
γ—貨載的散集比重 t/m3（煤一般取0.85~1）
ψ —轉載機溜槽裝滿系數(shù)（一般取0.65~0.9）
V —刮板鏈正常運行時的速度即為煤流的平均速度
在實際運煤工作中,采煤工作面輸送來的煤炭數(shù)量并不總是均勻,當輸送到的煤炭數(shù)突然變得更多又或者還存在較大煤塊的情況下,會大幅度地超出了刮板式轉載機的額定輸送量,尤其是在凹槽和凸形的槽段非常容易發(fā)生擁擠現(xiàn)象而直接導致刮板式轉載機卡死。所以我們在設計和確定刮板式轉載機過煤斷面的同時,必須考慮到堆煤現(xiàn)象對于轉載機負荷的影響,并且保證留有足夠的余地。
圖3-2 貨載斷面示意圖
貨載斷面面積計算：
F=ab+cctg?21000000
式中：a—刮板轉載機溜槽內寬 mm
b—刮板轉載機溜槽內高 mm
c—鏟板槽幫內側同電纜槽擋板距離 mm
?—煤的自然安息角 一般取20°~30°
查閱下表
表3-2 轉載機刮板槽相關數(shù)據(jù)
刮板轉載機機系列
槽寬（mm）
槽高（mm）
630
602
81
730
690
110
764
724
116
830
780
116
880
800
131
900
900
118
1000
1000
139
煤的自然安息角取25°
則有：
F=ab+cctg?21000000
=724×116+944×944×tg25°÷21000000
=0.291755767m2
代入數(shù)值計算：
Q=3600FVγψ
=3600×0.29×1.46×0.97×0.96×1
=1419 t/h＞900 t/h
由此可得設計滿足要求。
3.6 試算減速器的輸出轉速
已知v=1.46ms、R=D02=0.4922=0.246m
w=n輸出轉速60×2π、v=v0cosφ=Rw cosφ
式中： R —鏈輪節(jié)圓的半徑；
w —鏈輪旋轉的角速度；
φ —相遇點輪齒的圓周速度；
v0 —水平線的夾角；
v —鏈條水平運動的瞬時速度。
式中φ的變化范圍為
-a02≤φ≤a02
式中：a0為一個鏈節(jié)所對應的鏈輪圓心角。
鏈速的變化范圍為：
Rwcosa02≤v≤Rw
由鏈輪的幾何關系式得：
sina02=l2R
φ=a02=arcsinl2R=arcsin0.0922×0.246=11.23°
式中 l—鏈節(jié)距
w=vRcosφ=1.460.246×cos11.23=6.05 rad/s
故 n輸出轉速=60w2π=57.80 r/min
3.7 刮板鏈強度校核
圖3-3 輸送帶計算示意圖
3.7.1 運行阻力的計算
1、有載分支運行阻力Wzh計算如下：
落地段：
Wzh1=gL1qω+q0ω0=79.04kN
爬坡段：
Wzh=q0ω0+qωLcosβ-q0+qLsinβg=31.86kN
架橋段：
Wzh3=gL2qω+q0ω0=52.69kN
故Wzh=Wzh1+Wzh2+Wzh3=163.59kN
2、空載分支運行阻力Wk計算如下：
落地段：
Wk1=gL1ω0q0=2.67kN
爬坡段：
Wk2=q0gLω0cosβ+sinβ=0.49kN
架橋段：
Wk3=gL2ω0q0=1.78kN
故有Wk=Wk1+Wk2+Wk3=4.94kN
運行總阻力計算：
W0=1.21×Wzh+Wk=183.7kN
對于各特殊點張力按兩端布置傳動裝置分析，確定最小張力點位置
Wk-nAnW0=Wk-12W0
故最小張力點在1處
S1=Smin=4000N
S2=S1+Wk=173066N
S3=S2-W02=9476N
S4=S3+Wzh=8940N
3.7.2 電動機功率校核
配合采煤機使用的刮板輸送機
采煤機下放時，刮板運輸機空載運行（q=0）的電機最小功率：
Pmin=1.1×2q0Lgω·cosβv1000η=65.1kW
采煤機工作時，刮板運輸機滿載運行的電機最大功率，即PMAX=1.2Pd
Pd=0.6Pmax2+PmaxPmin+Pmin2=118.8kW
Pmax=1.2Pd=142.6kW
所選電動機的功率應大于或等于Pmax。
Pmax＜160kW
由于選用礦用電動機必須計算數(shù)值大于礦用電動機理論功率值，故選用160kW的YBS-160A電動機滿足設計要求。
3.7.3 刮板鏈強度計算
Smax=S2=173066N
最小破斷負荷計算：
Ta=ncTbka=2×1450×0.95=2755kN
強度系數(shù)計算：
k=2λSpSmax=9.21＞3.5
可得鏈條強度合格。
3.8 總傳動比及傳動比分配
3.8.1 總傳動比的確定
總傳動比i總
i總=147557.80=25.52
3.8.2 傳動比的分配
(1)各級傳動的傳動比一般都應在正常使用值的范圍內,不應該超過正常使用值允許的最高位,以符合它們所傳動方式的實際工作要求,使減速器能夠獲得最低的外形。
(2)各級傳動之間的連接位置應該盡量做到大小尺寸相適宜、結構設計要合理；各個傳動部件互相之間不能夠發(fā)生相互的干涉碰撞;所有的傳動部件都要相對簡單,而且要做到方便安裝與維修。
(3)使各級傳動的承載能力接近相等,即要達到等強度。
(4)可以使各種高速傳動裝置中的巨型齒輪在油中進入輸送機中的速度與大小基本相等,這樣就可以使得潤滑更加方便。
初定齒數(shù)及各級傳動比為:
i1=2.2
i2=3.1
i3=3.0
3.9 傳動部傳動計算
3.9.1 各軸轉速的計算
從電動機出來，將各軸依次，命名為Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ軸。
Ⅰ軸 n1=1475r/min
Ⅱ軸 n2=n1i1=14752.2=670.45r/min
Ⅲ軸 n3=n2i2=670.453.1=216.27 r/min
Ⅳ軸 n4=n3i3=216.273=72.09 r/min
3.9.2 各軸的功率計算
電動機的額定功率Pd=160kW，滿載時效率為93.5%，故電動機的實際功率為：Pi=160×93.5%=149.6kW
Ⅰ軸 P1=P×η1×η2×η3×η4
=160×0.97×0.97×0.97×0.97=141.647 kW
Ⅱ軸 P2=P1×η2×η3×η4
=141.647×0.97×0.97×0.97=129.277 kW
Ⅲ軸 P3=P2×η2×η3×η4
=129.277×0.97×0.97×0.97=117.988 kW
Ⅳ軸 P4=P3×η2×η3×η4
=117.988×0.97×0.97×0.97=107.684 kW
3.9.3 各軸扭矩計算
Ⅰ軸 T1=9550P1n1=9550×141.6471475=917.1Nm
Ⅱ軸 T2=9550P2n2=9550×129.277670.45=1841.44 Nm
Ⅲ軸 T3=9550P3n3=9550×117.988216.27=5210.09 Nm
Ⅳ軸 T4=9550P4n4=9550×107.68472.09=14265.25 Nm
綜上總結為下表：
表3-3 各軸參數(shù)
軸號
輸出功率
P/kW
轉速
n/rmin-1
輸出轉矩
T/Nm
傳動比
Ⅰ軸
141.647
1475
917.1
2.2
Ⅱ軸
129.277
670.45
1841.44
3.1
Ⅲ軸
117.988
216.27
5210.09
3
Ⅳ軸
107.684
72.09
14265.25
3.9.4 第一級圓錐齒輪傳動的計算
（一）齒輪材料的選擇
查閱機械設計手冊表6-2選出
小齒輪：20CrMnTi 滲碳淬火 硬度 58HRC
大齒輪：40Cr 表面淬火 硬度 55HRC
許用接觸應力σH，有公式得：
σH=σHlimZNSHmin
接觸疲勞極限應力σH lim1、σH lim2 查手冊可得：
σH lim1=1350Nmm2 故取 σH lim1=1350Nmm2
σH lim2=700Nmm2 故取 σH lim2=700Nmm2
應力循環(huán)次數(shù)N由公式得：
預設刮板轉載機每天工作16小時，每年工作300天，預期壽命為10年。
N1=60n1jLh=60×1470×1×10×300×16=4.2336×109
N2=N1i1=4.2336×109÷3=1.41112×109
查閱手冊得出接觸疲勞強度壽命系數(shù)ZN1，ZN2;以及硬化系數(shù)ZW如下：
ZN1=1，ZN2=1，ZW=1
接觸強度安全系數(shù)SH，查表按照一般可靠度
查得SH min=1.0~1.5 故取SH min=1
有σH 1=1350Nmm2，σH 2=700Nmm2
許用彎曲應力σF，由公式得：
σF=σF limYNYxSF lim
有σF lim1=1000Nmm2， σF lim2=800Nmm2
彎曲壽命系數(shù)YN，查圖可得：YN1=YN2=1
彎曲強度尺寸系數(shù)Yx，查圖得：Yx=1
安全系數(shù)SF lim，查圖得：SF lim=1.4
則有：
σF1=σF lim1YN1Yx1SF 1=1000×1×11.4=714.29Nmm2
σF2=σF lim2YN2Yx2SF 2=800×1×11.4=571.4Nmm2
（二）按齒面接觸疲勞強度設計計算：
確定齒輪傳動精度等級
按vt=0.013~0.0222n13P1n1=0.013~0.0222×1475×3221.3231475
估取圓周速度為：vt=10.166~17.2ms
查手冊表6.7、6.8取vt=10ms
故選取公差等級為7級
小輪大端分度圓直徑d1，由下式列得：
d1≥1+ψdmu2+132KTψdmu2+1uZEZHσH2
齒寬系數(shù)，查表取 ψdm=0.5
小輪齒數(shù)：Z1=17，（在推薦值16~40中選?。?
大輪齒數(shù)：Z2=Z1i1=17×2.2=37.4，取整則Z2=37
齒數(shù)比u：u=Z2Z1=37÷17=2.2
小輪轉矩T1:T1=9.55×106×Pn1=1437847Nmm
載荷系數(shù)K：K=KAKVKβ
KA—使用系數(shù) 查閱手冊表6.3，取KA=1.1
KV—動載系數(shù) 推薦1.05~1.4，取KV=1.2
Kβ—齒向載荷分布系數(shù) 推薦1.0~1.2，取Kβ=1.1
故有K=KAKVKβ=1.1×1.2×1.1=1.452
材料彈性系數(shù)ZE，查手冊表6.4，取ZE=189.8Nmm2
節(jié)點區(qū)域系數(shù)ZH，查手冊圖6.3，取ZH=2.5
代入數(shù)值計算：
d1≥1+ψdmu2+132KTψdmu2+1uZEZHσH2
=1+0.52.222+1×32×1.452×14378470.5×2.222+12.22×189.8×2.57002
=194.61mm
齒輪模數(shù) m=d1Z1=194.61÷17=11.45mm
按照手冊表6.6可將結果圓整為 m=12mm
小輪大端分度圓直徑 d1=mZ1=12×17=204mm
小輪平均分度圓直徑 dm1=d11+ψdmu2+1=168.6mm
圓周速度 vm=πdm1n160000=13.01ms，與估算值相近。
齒寬 b=ψdmdm1=0.5×168.6=84.3mm
（三）齒根彎曲疲勞強度校核計算
由公式得：
σF=2KT1bd1mYFaYSaYε1+ψdmu2+12≤σF
當量齒數(shù)：
ZV1=Z1cosδ1=17×u2+1u=18.674
ZV2=ZV1u2=18.674×2.22=90.381
齒形系數(shù)YFa，查手冊表6.5可得：
小齒輪 YFa1=2.83
大齒輪 YFa2=2.15
應力修正系數(shù)YSa，查手冊表6.5可得：
小齒輪 YSa1=1.52
大齒輪 YSa2=1.78
代入數(shù)值計算：
σF1=2×1.452×143784784.3×204×12×2.83×1.52×1+0.52.22+12
=116.575Nmm2
σF2=2×1.452×143784784.3×204×12×2.15×1.78×1+0.52.22+12
=113.370Nmm2
顯然σF1＜σF1， σF2＜σF2
故齒輪彎曲強度足夠。
（四）齒輪其他主要尺寸的計算
大輪大端分度圓直徑 d2=mZ2=12×37=444mm
錐距 R：
R=d12+d222=2042+44422=244.31mm
小輪大端頂圓直徑 dα1
dα1=d1+2mcosδ1=204+2×12×0.918=226mm
大輪大端頂圓直徑 dα2
dα2=d2+2mcosδ2=444+2×12×0.411=454mm
（五）圓錐齒輪主要數(shù)據(jù)如下：
表3-4 圓錐齒輪數(shù)據(jù)
齒輪Z1
齒輪Z2
模數(shù)
12
12
齒數(shù)
17
37
壓力角
20°
20°
齒頂高系數(shù)
1
1
頂隙系數(shù)
0.2
0.2
傳動比
2.2
2.2
分度圓錐角
24.227°
65.772°
分度圓直徑
204
444
齒頂圓直徑
226
454
錐距
244.31
244.31
齒寬
84.3
84.3
3.9.5 第二級圓柱齒輪傳動的計算
（一）齒輪材料的選擇
查閱機械設計手冊表6-2選出
小齒輪：20CrMnTi 滲碳淬火 硬度 58HRC
大齒輪：40Cr 調質 硬度 241~286HBS
許用接觸應力σH，有公式得：
σH=σHlimZNSHmin
接觸疲勞極限應力σH lim1、σH lim2 查手冊可得：
σH lim1=1500Nmm2 故取 σH lim1=1500Nmm2
σH lim2=700Nmm2 故取 σH lim2=700Nmm2
應力循環(huán)次數(shù)N由公式得：
N1=60n1jLh=60×490×1×10×300×16=1.4112×109
N2=N1i1=1.4112×109÷3=5.04×108
查閱手冊得出接觸疲勞強度壽命系數(shù)ZN1，ZN2
ZN1=1，ZN2=1
接觸強度安全系數(shù)SH，查表按照一般可靠度
查得SH min=1.0~1.5 故取SH min=1
有σH 1=1500Nmm2，σH 2=700Nmm2
許用彎曲應力σF，由公式得：
σF=σF limYNYxSF lim
有σF lim1=1000Nmm2， σF lim2=600Nmm2
彎曲壽命系數(shù)YN，查圖可得：YN1=YN2=1
彎曲強度尺寸系數(shù)Yx，查圖得：Yx=1
安全系數(shù)SF lim，查圖得：SF lim=1.4
則有：
σF1=σF lim1YN1Yx1SF 1=1000×1×11.4=714.29Nmm2
σF2=σF lim2YN2Yx2SF 2=600×1×11.4=428.57Nmm2
（二）按齒面接觸疲勞強度設計計算：
確定齒輪傳動精度等級
按vt=0.013~0.0222n23P2n2
=0.013~0.0222×668.18×3201.995668.18
估取圓周速度為：vt=5.4561~9.2336ms
查手冊表6.7、6.8取vt=7ms
故選取公差等級為7級
小輪大端分度圓直徑d1，由下式列得：
d1≥32KTψdmu+1uZEZHZεσH2
齒寬系數(shù)，查表取 ψdm=0.8
小輪齒數(shù)：Z1=19，（在推薦值16~40中選取）
大輪齒數(shù)：Z2=Z1i1=19×3.1=58.9 互質取59
齒數(shù)比u
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