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湖南科技大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）
第一章 前言
刮板輸送機(jī)是綜采工作面配套設(shè)備的重要組成部分,是煤炭裝運(yùn)的第一個(gè)環(huán)節(jié)。因此，刮板輸送機(jī)的輸送能力在很大程度上決定了采煤工作面的生產(chǎn)能力和效率。然而，我國(guó)生產(chǎn)技術(shù)落后，目前設(shè)計(jì)生產(chǎn)的刮板輸送機(jī)裝機(jī)功率小,輸送能力低,運(yùn)輸距離短，耐久性差,可靠性低，壽命短。綜合分析我國(guó)刮板輸送機(jī)的使用現(xiàn)狀，設(shè)計(jì)制造高性能的刮板輸送機(jī)迫在眉睫。
煤礦井下運(yùn)輸機(jī)械工作任務(wù)繁重，工作條件惡劣。特別是采掘工作面的運(yùn)輸機(jī)械，要求其主要運(yùn)動(dòng)部件和工作機(jī)構(gòu)（牽引機(jī)構(gòu)及承載機(jī)構(gòu)）強(qiáng)度高、剛度大、韌性好、耐磨損、抗腐蝕。根據(jù)這些要求，使用鏈條作為輸送機(jī)的牽引機(jī)構(gòu)比較合適。
嚙合驅(qū)動(dòng)鏈牽引的連續(xù)動(dòng)作式煤礦運(yùn)輸機(jī)械主要有：用于采掘工作面及采區(qū)巷道的刮板輸送機(jī)和板式輸送機(jī)；主要用于采區(qū)巷道及運(yùn)輸大巷的平面可彎曲帶式輸送機(jī)。
刮板輸送機(jī)是一種重要的礦山運(yùn)輸機(jī)械。由于它結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、使用壽命長(zhǎng)，運(yùn)轉(zhuǎn)可靠性高、節(jié)能高效、輸送距離長(zhǎng)、密封性能好且維修方便，在冶金、建材、化工、火電、礦山等行業(yè)里廣泛使用。
這次我們進(jìn)行刮板輸送機(jī)的選型設(shè)計(jì)，概括起來(lái)有以下幾方面：
1.了解了刮板輸送機(jī)的發(fā)展概況，生產(chǎn)目的、生產(chǎn)程序及產(chǎn)品供求情況。
2.了解了刮板輸送機(jī)的生產(chǎn)方法和技術(shù)路線的選擇，工藝條件的確定以及流程的編制原則。
3.了解了刮板輸送機(jī)的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)、技術(shù)規(guī)格、包裝和使用要求。
4.在指導(dǎo)老師的幫助下獨(dú)立的進(jìn)行刮板輸送機(jī)的簡(jiǎn)單的設(shè)計(jì)。
第2章 方案選定及原理結(jié)構(gòu)
2.1 方案選定
刮板輸送機(jī)鏈條在溜槽內(nèi)布置方式，常用的有中單鏈、中雙鏈及邊雙鏈。其特點(diǎn)分別是：
a. 中單鏈。刮板在溜槽內(nèi)起導(dǎo)向作用，一條鏈條位于刮板中心。其特點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，彎曲性能好，鏈條受力均勻，溜槽磨損小。其缺點(diǎn)是過(guò)煤空間小，機(jī)頭尺寸較大，能量消耗較大。
b. 邊雙鏈。鏈條和連接環(huán)起向?qū)ё饔?，鏈條位于刮板兩端。其特點(diǎn)是過(guò)煤空間大，消耗能量小。其缺點(diǎn)是水平彎曲時(shí)鏈條受力不均勻，溜槽磨損較大。
c. 中雙鏈。刮板在溜槽內(nèi)起向?qū)ё饔?，兩條鏈條在刮板中間，其間距不小于槽寬的20%，其特點(diǎn)是鏈條受力均勻，溜槽磨損小，水平彎曲性能好，機(jī)頭尺寸較小，單股鏈條斷時(shí)處理方便。缺點(diǎn)是過(guò)煤空間小，能量消耗大。
綜上，中單鏈刮板輸送機(jī)的特點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,事故少,受力均勻,運(yùn)行平穩(wěn),摩擦阻力小,溜槽利用率高和彎曲性能好,在輸送機(jī)上不易出現(xiàn)堵塞。缺點(diǎn)是預(yù)張力較大。中單鏈可彎曲刮板輸送機(jī)系列適用于厚度在0.8米以上，傾角在 ±15°之間的緩傾斜工作面，也可用于順槽及煤巷掘進(jìn)面。本機(jī)主要適用于緩傾斜中厚煤層長(zhǎng)壁式經(jīng)濟(jì)綜采或高檔普采的回采工作面，在放頂煤回采工作面應(yīng)用也越來(lái)越多，可與采煤機(jī)、液壓支架等設(shè)備配套，以實(shí)現(xiàn)回采工作面的落煤、裝煤、運(yùn)煤、支護(hù)和工作面的連續(xù)作業(yè)等。又考慮到所設(shè)計(jì)的刮板輸送機(jī)的運(yùn)輸功率比較小和上述各種鏈型的特點(diǎn)，選用中單鏈型刮板輸送機(jī)。
考慮設(shè)計(jì)的輸送機(jī)運(yùn)輸量較低，功率比較小，因此，即使重載啟動(dòng)需要的電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩也不會(huì)太大，電動(dòng)機(jī)和減速器用彈性聯(lián)軸器連接就可以滿足要求，這樣不使用液力耦合器，不但可以減小機(jī)頭的體積和重量，也省掉了向工作面輸送工作液等過(guò)程,減少了材料消耗和對(duì)環(huán)境的污染,沒有因密封漏油而失效的問(wèn)題，從而可以降低成本，提高經(jīng)濟(jì)性。
刮板鏈的強(qiáng)度問(wèn)題一直是困擾國(guó)產(chǎn)刮板輸送機(jī)的大問(wèn)題。由于磨損、疲勞、自身質(zhì)量差、銹蝕等原因,使新鏈條在使用3個(gè)月后斷鏈?zhǔn)鹿拭黠@增多。為此，鏈條將采用圓環(huán)鏈，既有利于降低機(jī)身高度,增大裝煤量,又有足夠強(qiáng)度。
2.2 刮板輸送機(jī)的工作原理和基本結(jié)構(gòu)組成
刮板輸送機(jī)是一種有撓性牽引機(jī)構(gòu)的連續(xù)運(yùn)輸機(jī)械。溜槽是煤炭的承載機(jī)構(gòu)，其牽引推運(yùn)機(jī)構(gòu)是繞過(guò)機(jī)頭鏈輪和機(jī)尾鏈輪（或滾筒）而進(jìn)行循環(huán)運(yùn)動(dòng)的無(wú)極閉合的刮板鏈。起動(dòng)電動(dòng)機(jī)，經(jīng)液力聯(lián)軸器、減速器傳動(dòng)鏈輪而驅(qū)動(dòng)刮板鏈連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)，將裝在溜槽中的煤炭推運(yùn)到機(jī)頭處卸載轉(zhuǎn)運(yùn)。
各種類型的刮板輸送機(jī)的組成部件的型式和布置方式不完全相同，但主要結(jié)構(gòu)和基本組成部件是相同的。刮板輸送機(jī)一般是由機(jī)頭部、；機(jī)身部和機(jī)尾部三部分組成。
刮板輸送機(jī)的組成部件：
1、機(jī)頭部：由機(jī)頭架和安裝其上的鏈輪組件、聯(lián)軸器、減速箱和電動(dòng)機(jī)組成。
2、機(jī)尾部：機(jī)尾架、鏈輪組件、聯(lián)軸器、減速箱、電動(dòng)機(jī)。
3、機(jī)身部：中部槽、刮板鏈、鏟煤板、擋煤板。
4、輔助裝置：主要包括緊鏈裝置、推移裝置、和錨固定裝置。
2.3主要部件及結(jié)構(gòu)
2.3.1、 機(jī)頭部
機(jī)頭部主要有機(jī)架頭、鏈輪組件、減速器、盲軸、聯(lián)軸器和電動(dòng)機(jī)等組成，是將電動(dòng)機(jī)的動(dòng)力傳給刮板連的裝置，有驅(qū)動(dòng)、卸載、連接與支承機(jī)頭錨固裝置和推移裝置、固定采煤機(jī)牽引鏈的功能。
1、機(jī)架頭
機(jī)架頭是支撐和裝配鏈輪組件、驅(qū)動(dòng)裝置以及其他附屬裝置的構(gòu)件，應(yīng)該有足夠的強(qiáng)度和剛度，有厚鋼板焊接制成
2、鏈輪組件
鏈輪組件是由鏈輪和連接筒組成。鏈輪是傳力部件，也是易損壞，運(yùn)轉(zhuǎn)中除受靜載荷外，還受有脈動(dòng)、沖擊載荷等。鏈輪既要有較高的強(qiáng)度和耐磨性，又要有良好的韌性，能夠承受工作中的沖擊載荷。
3、減速器
我國(guó)現(xiàn)行生產(chǎn)的刮板輸送機(jī)減速器多為平行布置式，主要采用三級(jí)圓錐圓柱齒輪減速器。試用條件：齒輪圓周速度不大于18m/s，裝角度為1°~ 25°；高速軸的轉(zhuǎn)速不大于1500r/min；減速器工作的環(huán)境溫度為-20°C ~ +35°C；適用于正反兩向運(yùn)轉(zhuǎn)。
4、 盲軸
盲軸是裝在機(jī)頭架的不裝減速器一側(cè)、支承鏈輪的一個(gè)組件。盲軸組件是用于與圓錐圓柱齒輪減速器的鏈輪連接組件相配的盲軸組件，其軸承座裝在機(jī)頭架側(cè)板的座孔內(nèi)，用螺栓固定。
5、 聯(lián)軸器
聯(lián)軸器安裝在電動(dòng)機(jī)輸出軸與減速器軸之間，用以傳遞轉(zhuǎn)矩。常用的有彈性聯(lián)軸器和液力耦合器兩種。
2.3.2、機(jī)尾部
機(jī)尾部分為有驅(qū)動(dòng)裝置和無(wú)驅(qū)動(dòng)裝置兩種。有驅(qū)動(dòng)裝置的機(jī)尾部，因尾部不需要卸載高度，除了尾部架與機(jī)頭架有所不同外，其他部件與機(jī)頭部相同。無(wú)驅(qū)動(dòng)裝置的機(jī)尾部，尾部上只有供刮板鏈改向用的尾部軸部件，尾部軸上的鏈輪也可用滾筒代替。
2.3.3、溜槽及附件
溜槽是刮板輸送機(jī)的主體，用于承載和作為采煤機(jī)的軌道。
1.中部槽
中部槽的刮板輸送機(jī)的機(jī)身，有槽幫鋼和中板焊接而成。上槽是裝運(yùn)物料的承載槽，下槽底部敞開供刮板鏈返程用。為減小刮板鏈返程的阻力，或在底板松軟的條件下使用時(shí)防止槽體下陷，在槽幫鋼下加焊接底板構(gòu)成封底槽。使用封底槽安裝下股刮板鏈和處理下股鏈?zhǔn)鹿时容^困難，可以用間隔幾節(jié)封底槽裝一節(jié)有可拆中板的封底槽的辦法，以減少困難。中部槽的形式列入標(biāo)準(zhǔn)的有中單鏈、中雙鏈、邊雙鏈型三種。
2、調(diào)節(jié)溜槽、過(guò)渡溜槽
調(diào)節(jié)溜槽與中部溜槽的結(jié)構(gòu)基本相同，用來(lái)調(diào)節(jié)刮板輸送機(jī)的長(zhǎng)度以適用工作面長(zhǎng)度變化的需要，有500mm和1000mmm兩種長(zhǎng)度。
過(guò)渡溜槽用于機(jī)頭架和機(jī)尾架中部枯草的過(guò)渡或連接，使機(jī)頭架、機(jī)尾架和中部溜槽連為整體。每節(jié)溜槽長(zhǎng)度為500mm。
2.3.4、刮板鏈
刮板鏈有鏈條和刮板組成，是刮板輸送機(jī)的牽引機(jī)構(gòu)。刮板鏈的作用是刮推槽內(nèi)物料。目前使用的有中單鏈、中雙鏈、邊雙鏈三種。
刮板鏈?zhǔn)褂玫逆湕l，早期用板片鏈和可拆模鍛鏈，現(xiàn)在都用圓環(huán)鏈，鏈條在運(yùn)行中不僅要承受很大的靜負(fù)荷和動(dòng)負(fù)荷，而且還要在受滑動(dòng)摩擦作用的條件下運(yùn)行，要受礦水的浸蝕，因此目前使用的圓環(huán)鏈都是用優(yōu)質(zhì)合金鋼焊接而成的，并經(jīng)熱處理和預(yù)拉伸處理，使之具有強(qiáng)度高、韌性大、耐磨和耐腐蝕等特性。
刮板的形式的狀態(tài)要能在運(yùn)行時(shí)有刮底清幫、防止煤粉粘結(jié)和堵塞的作用，并應(yīng)盡量減小質(zhì)量。刮板可用軋制異型鋼或用鍛造、鑄造合金鋼經(jīng)韌化熱處理制成。
刮板鏈的間距按所運(yùn)物料的性質(zhì)和煤塊塊度及安裝傾角確定。刮板鏈切入物料的阻力，應(yīng)大于物料在槽內(nèi)移動(dòng)的阻力。刮板間距過(guò)大，不能帶動(dòng)物料運(yùn)行，或只能帶動(dòng)部分物料運(yùn)行；刮板間距過(guò)小，加大了鏈子重力，曾加了運(yùn)行阻力，讓費(fèi)了材料。雙鏈刮板鏈的刮板，還有制成兩條鏈子使之保持中心距，并使繞經(jīng)鏈輪的鏈環(huán)與鏈窩能正常嚙合的功用，因?yàn)楣伟遄冃螄?yán)重時(shí)，通過(guò)鏈輪時(shí)容易掉鏈。
刮板與鏈條的連接，邊雙鏈?zhǔn)侥壳岸嗖捎肬型連接環(huán)的兩側(cè)套入鏈環(huán)，然后用螺栓與刮板連接；中單鏈刮板上有窩鏈，以此鏈窩與鏈條的平行環(huán)相配，用特制的U形螺栓和自鎖螺母固定；中雙鏈的刮板上有鏈窩，用卡鏈橫梁和刮板夾保持平環(huán)，以螺栓和自鎖螺母固定。
2.3.5、緊鏈裝置
刮板鏈安裝時(shí)，要給予一定的預(yù)緊力，使它運(yùn)行時(shí)在張力最小點(diǎn)不發(fā)生鏈條松弛或堆積。給刮板鏈?zhǔn)┘訌埦o力的裝置叫緊鏈裝置。
早期是輕型刮板輸送機(jī)用改變機(jī)尾軸位置的辦法人力緊鏈，現(xiàn)在都采用定軸距緊鏈。目前應(yīng)用的方式有三種：一種是將刮板鏈一端固定在機(jī)頭架上，另一端繞經(jīng)機(jī)頭鏈輪，用機(jī)頭部的電動(dòng)機(jī)使鏈輪反轉(zhuǎn)，將鏈條拉緊，電動(dòng)機(jī)停止反轉(zhuǎn)時(shí)，立即用一種制動(dòng)裝置將鏈輪閘住，防止鏈條回松；另一種方式與目前一種基本相同，只是不用電動(dòng)機(jī)反轉(zhuǎn)緊鏈，而用專設(shè)的液壓馬達(dá)緊鏈；第三種方式是采用專用的液壓缸緊鏈。
第一種緊鏈方式使用的緊鏈器有三種：棘輪緊鏈器、摩擦輪緊鏈器、閘盤緊鏈器。
棘輪緊鏈器機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)單，操作方便，適于輕型刮板輸送機(jī)。因?yàn)橛糜诠β瘦^大的刮板輸送機(jī)時(shí)，緊鏈后棘輪與插爪之間的壓力很大，搬開把手不安全。
摩擦輪緊鏈器如圖所示，裝在I 型和Ⅱ型減速器二軸的伸出端，制動(dòng)輪固定裝在二軸端閘帶環(huán)繞在制動(dòng)輪外緣。制動(dòng)時(shí)使用把手經(jīng)凸輪和拉桿將閘帶拉緊，在制動(dòng)輪緣上產(chǎn)生摩擦制動(dòng)力。該緊鏈操作與棘輪緊鏈器不同的是，緊鏈時(shí)需由兩人配合操作，一人開動(dòng)電機(jī)，一人操作凸輪手把；斷電時(shí)，立即扳動(dòng)凸輪，用閘帶將制動(dòng)輪閘?。痪o鏈結(jié)束時(shí)，僅有一人扳轉(zhuǎn)凸輪并松開閘帶即可。
圖 2.1 緊鏈器
第二種緊鏈方式使用的液壓你、馬達(dá)按在連接筒上，減速箱一軸上裝緊鏈齒輪。
第三種緊鏈方式是使用單獨(dú)的液壓缸緊鏈器。這種緊鏈器是一個(gè)帶增壓缸的液壓千斤頂裝置，由泵站供給壓力液，緊鏈時(shí)需要將它抬到緊鏈位置使用。
上述各種緊鏈裝置中，棘輪緊鏈器和摩擦緊鏈器結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，使用方便，單它們不能顯示出鏈子張力的大小。其余三種都能顯示和準(zhǔn)確控制鏈子的張緊力。液壓馬達(dá)緊鏈裝置的操作簡(jiǎn)單，安全性高。液壓缸緊鏈器使用雖不方便，但它可以移到任何部位使用。
2.3.6、推移裝置
推移裝置是在采煤工作面內(nèi)將刮板輸送機(jī)向煤壁推移的機(jī)械。綜合工作面使用液壓支架上的推移千斤頂，非綜合工作面用單體液壓推溜器或手動(dòng)液壓推溜器。
單體液壓推溜器它實(shí)為一個(gè)液壓千斤頂。為便于在采煤工作面使用，采用內(nèi)回液結(jié)構(gòu)，即經(jīng)活塞桿的心部回液，沒有外露的回液管。使用時(shí)，將推溜器的活塞桿插銷連接在中部槽擋煤板上，再將其底座用支柱撐在頂板上。扳動(dòng)操作閥，向活塞一側(cè)注入壓力液，活塞桿就將中部槽推向煤壁；向活塞的另一側(cè)注入壓力液，缸體和支座向前收回。
單體液壓缸推溜器在采煤工作面的布置。間隔一定距離裝設(shè)一個(gè)推溜器；壓力液由設(shè)在平巷內(nèi)的泵站經(jīng)高低壓管路循環(huán)。如采用外主式的液壓推溜器，用注液槍注液，不需要在推溜器上連接固定管路。液壓推溜器使用的液體為含35%乳化油的中性水溶液。
2.3.7、錨固裝置
錨固裝置的刮板輸送機(jī)在傾角較大的工作面工作有下滑可能時(shí)，用以固定防滑之用。它由單體液壓支架和錨固架組成，錨固架與機(jī)頭架機(jī)尾架連接，使用液壓支架的泵站。
第三章 刮板輸送機(jī)的選型設(shè)計(jì)及計(jì)算
3.1設(shè)計(jì)要求
用于煤礦井下0.6m以上薄煤層炮采工作面或者中間巷道輸送煤炭。
該機(jī)的主要技術(shù)參數(shù)如表5.1：
表3.1 主要技術(shù)參數(shù)
設(shè)計(jì)長(zhǎng)度
m
50
輸送量
t/h
30
刮板鏈速
m/s
0.63
3.2運(yùn)輸能力計(jì)算
按連續(xù)運(yùn)行的計(jì)算公式為：
（3.1）
式中：
——刮板輸送機(jī)的運(yùn)輸能力，t/h；
——輸送機(jī)單位長(zhǎng)度貨載質(zhì)量，kg/m；
——刮板連運(yùn)行速度，m/s；
——貨載最大橫斷面積，；
——貨載的裝滿系數(shù)，一般取0.65-0.9；
——貨載的松散密度，,對(duì)于煤炭一般取0.85-1.0
貨載的裝滿系數(shù)取0.85。
由于用于煤礦井下0.6m以上薄煤層炮采工作面或者中間巷道輸送煤炭。
貨載的松散密度取 ， ，
得， 。
3.3運(yùn)行阻力的計(jì)算
刮板輸送機(jī)運(yùn)行阻力按直線段和曲線段分別計(jì)算。
3.3.1、直線段
直線段又分為重段阻力和空段阻力。
重段直線段阻力計(jì)算
查《礦山機(jī)械》得公式：
（3.2）
空段直線段阻力計(jì)算
同理得：
（3.3）
式中 ：
——重段直線段的總阻力，N：
——空段直線段的總阻力，N；
——單位長(zhǎng)度上的裝煤量，kg/m；
——刮板連單位長(zhǎng)度的質(zhì)量，kg/m；
——刮板輸送機(jī)的長(zhǎng)度，m；
——煤在溜槽內(nèi)運(yùn)行的阻力系數(shù)；
——刮板鏈在溜槽內(nèi)運(yùn)行的阻力系數(shù)；
——重力加速度，；
——刮板輸送機(jī)鋪設(shè)的傾角。
式中“+”“-”號(hào)的選擇原則為：向上運(yùn)行時(shí)取“+”，向下運(yùn)行時(shí)取“-”。
查礦山機(jī)械得：
表3.2 煤及刮板鏈在溜槽中的運(yùn)行阻力系數(shù)
圓環(huán)鏈種類
阻力系數(shù)
單 鏈
0.4-0.6
0.3-0.4
雙 鏈
0.6-0.8
0.3-0.4
取 ， ， 。
查GBT/12718-2009得。
已知，，
代入式（3.2），式（3.3）得：
， 。
3.3.2、曲線段
對(duì)于可彎曲的刮板輸送機(jī)，刮板鏈在彎曲的溜槽中運(yùn)行時(shí)，可彎曲段將產(chǎn)生附加阻力，彎曲段的附加阻力可按直線段運(yùn)行阻力的10%近似計(jì)算。
彎曲段附加阻力：
總的運(yùn)行阻力為：
3.3.3、總牽引力
對(duì)于可彎曲的刮板輸送機(jī)，在計(jì)算運(yùn)行阻力時(shí)，還要考慮由于機(jī)身彎曲導(dǎo)致刮板鏈和溜槽側(cè)壁之間的摩擦而產(chǎn)生的附加阻力。為了簡(jiǎn)化計(jì)算，該附加阻力用一個(gè)附加阻力系數(shù)計(jì)入，故可彎曲刮板輸送機(jī)的總牽引力為：
3.4 電動(dòng)機(jī)功率
（3.4）
對(duì)于機(jī)械化采煤工作面與采煤機(jī)配合的可彎曲的刮板輸送機(jī)，其貨載的裝載長(zhǎng)度隨采煤機(jī)的移動(dòng)而變化。在這種情況下，輸送機(jī)電動(dòng)機(jī)功率應(yīng)按等效功率來(lái)計(jì)算，并驗(yàn)算電動(dòng)機(jī)的過(guò)載能力。
（3.5）
式中：
——刮板輸送機(jī)滿負(fù)載荷時(shí)，電動(dòng)機(jī)的最大功率：
——刮板輸送機(jī)空載時(shí)，電動(dòng)機(jī)最小功率：
其中
刮板輸送機(jī)的電動(dòng)機(jī)容量為。
式中——備用系數(shù)，一般取1.15—1.20。
取為1.20
求得
所以電動(dòng)機(jī)功率為：
3.5電動(dòng)機(jī)型號(hào)選擇
所以選取電動(dòng)機(jī)的功率為7.5kw，選取的電動(dòng)機(jī)型號(hào)為JDSB-7.5。
過(guò)載能力：滿載時(shí)所需功率：
(3.6)
所以該電動(dòng)機(jī)滿足要求。
第四章 圓環(huán)鏈及鏈輪的設(shè)計(jì)計(jì)算
4.1刮板鏈的強(qiáng)度計(jì)算
圖4.1 傳動(dòng)裝置布置圖
刮板鏈張力計(jì)算：
根據(jù)圖4.1由逐點(diǎn)法得各點(diǎn)張力：
單鏈應(yīng)滿足
式中 ——刮板鏈抗拉強(qiáng)度安全系數(shù)；
——一條刮板鏈的破斷拉力，N；
查GB/T 12718-2009得圓環(huán)鏈的規(guī)格為10X40 B級(jí)。
4.2、鏈輪的選擇計(jì)算
根據(jù)圓環(huán)鏈的規(guī)格查GB/T 24503-2009得相配對(duì)的鏈輪，選取齒數(shù)N=6
并得到如下表所示尺寸計(jì)算公式；
表4.1 圓環(huán)鏈輪的幾何尺寸和齒形計(jì)算公式表（來(lái)源GB/T 24503-2009）
名 稱
符 號(hào)
計(jì)算公式
鏈輪節(jié)距角
鏈輪節(jié)圓直徑
鏈輪圓弧外徑
鏈輪立環(huán)槽直徑
鏈輪立環(huán)槽寬度
齒根圓弧半徑
鏈窩長(zhǎng)度
鏈窩平面圓弧半徑
的值為扁平連接鏈環(huán)圓弧部分的最大外圓半徑
鏈輪中心至鏈窩底平面距離
短齒厚度（尺寸僅做參考）
鏈窩中心距離
鏈窩長(zhǎng)度加長(zhǎng)量
齒形圓弧半徑
實(shí)際齒形圓弧半徑
立環(huán)槽圓弧半徑
短齒根部圓弧半徑
齒廓圓弧中心坐標(biāo)
鏈窩間隙
限制W的最大值，保證圓環(huán)鏈在鏈窩中得到足夠的支持，也能保證開口式連接環(huán)和刮板在鏈窩中有足夠的間隙
其中由圓環(huán)鏈規(guī)格知道 ， ， 。
1、節(jié)園直徑
(4.1)
2、齒頂圓直徑 (4.2)
3、鏈輪立環(huán)槽直徑 (4.3)
其中對(duì)的鏈條為
4、鏈輪立環(huán)槽寬度
5、齒根圓弧半徑
6、鏈窩長(zhǎng)度
7、鏈窩圓弧半徑
8、鏈輪中心至鏈窩底平面距離
(4.4)
9、鏈窩中心距
10、短齒厚度0
可取
11、齒形圓弧半徑 實(shí)際齒形圓弧半徑
12、立環(huán)槽圓弧半徑
13、短齒根部圓弧半徑
14、齒廓圓弧中心坐標(biāo)
圓環(huán)鏈輪齒形結(jié)構(gòu)圖如下：
圖4.2 圓環(huán)鏈輪齒形結(jié)構(gòu)
第五章 減速器的設(shè)計(jì)計(jì)算及校核
5.1 傳動(dòng)方案圖
總的傳動(dòng)方案比較簡(jiǎn)單，減速器的傳動(dòng)方案選用通常的平布式三級(jí)齒輪減速器。如下圖所示：
圖 5.1 傳動(dòng)方案圖
5.2 分配傳動(dòng)比
鏈輪轉(zhuǎn)速
總的傳動(dòng)比
多級(jí)傳動(dòng)系統(tǒng)傳動(dòng)比的確定有如下原則：
1.各級(jí)傳動(dòng)的傳動(dòng)比一般應(yīng)在常用值范圍內(nèi)，不應(yīng)超過(guò)所允許的最大值，以符合其傳動(dòng)形式的工作特點(diǎn)，使減速器獲得最小外形。
2.各級(jí)傳動(dòng)間應(yīng)做到尺寸協(xié)調(diào)、結(jié)構(gòu)勻稱；各傳動(dòng)件彼此間不應(yīng)發(fā)生干涉碰撞；所有傳動(dòng)零件應(yīng)便于安裝。
3.使各級(jí)傳動(dòng)的承載能力接近相等，即要達(dá)到等強(qiáng)度。
4.使各級(jí)傳動(dòng)中的大齒輪進(jìn)入油中的深度大致相等，從而使?jié)櫥容^方便。
初定齒數(shù)及各級(jí)傳動(dòng)比為:
5.3 各級(jí)傳動(dòng)計(jì)算
5.3.1 各軸轉(zhuǎn)速計(jì)算
從電動(dòng)機(jī)出來(lái)，各軸依次命名為Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ軸。
Ⅰ軸
Ⅱ軸
Ⅲ軸
Ⅳ軸
5.3.2 各軸功率計(jì)算
Ⅰ軸
Ⅱ軸
Ⅲ軸
Ⅳ軸
式中：
——聯(lián)軸器效率=0.99；
——滾動(dòng)軸承效率=0.99；
——錐齒輪傳動(dòng)效率=0.96；
——斜齒輪效率=0.97；
——直齒輪傳動(dòng)效率=0.98.。
5.3.3 各軸扭矩計(jì)算
Ⅰ軸
Ⅱ軸
Ⅲ軸
Ⅳ軸
將上述計(jì)算結(jié)果列入表:
表5.1 各軸參數(shù)表
軸號(hào)
輸出功率
P/kW
轉(zhuǎn)速n/r·min
輸出轉(zhuǎn)矩
T/N·m
傳動(dòng)比
Ⅰ軸
7.35
1440
48.74
2.6154
Ⅱ軸
6.99
550.58
121.24
2.9375
Ⅲ軸
6.71
187.43
341.89
2.4118
Ⅳ軸
6.51
77.71
800.03
5.4.錐齒輪的設(shè)計(jì)及校核
5.4.1選擇齒輪材料
查機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)，兩個(gè)齒輪都選用20MnVB滲碳淬火處理。
簡(jiǎn)化設(shè)計(jì)公式：
（5.1）
（5.2）
（1）小齒輪轉(zhuǎn)矩
（2）齒數(shù)比
（3）齒寬系數(shù)取
（4）載荷系數(shù)取
（5） 許用應(yīng)力
查手冊(cè)得解除疲勞極限；
因?yàn)?， 取1.2；
可??；
所以；
代入式（5.1）得。
5.4.2、主要參數(shù)設(shè)計(jì)
根據(jù)可選取小錐齒輪齒數(shù),大齒輪齒數(shù)
模數(shù) 取模數(shù)
分度圓直徑
分錐角 取
外錐距
齒寬
當(dāng)量齒數(shù)
端面重合度,取
得
齒寬中心點(diǎn)圓周速度
選擇齒輪精度為9-8-8 GB10095-1988
平均分度圓直徑
中心分度圓模數(shù)
齒頂高
齒根高
齒頂角
齒根角
齒頂圓直徑
齒根圓直徑
分度圓厚度
5.4.3 、齒面接觸疲勞強(qiáng)度的校核
校核公式 ：
（5.3）
查得：
壽命系數(shù)；
潤(rùn)滑油膜影響系數(shù)；
尺寸系數(shù)；
大小齒輪均為硬齒面 ?。?
安全系數(shù)；
許用應(yīng)力；
齒面解除疲勞圓周力；
使用系數(shù)；
動(dòng)載荷系數(shù)；
齒間載荷分布系數(shù)；
齒向載荷分布系數(shù)；
彈性系數(shù)；
節(jié)點(diǎn)區(qū)域系數(shù)；
；
錐齒輪系數(shù)；
將上述系數(shù)代入式（5.3）中得：
；
所以滿足齒面接觸疲勞強(qiáng)度要求。
5.4.4、齒根彎曲疲勞強(qiáng)度的校核
齒根彎曲疲勞極限應(yīng)力
許用應(yīng)力：
（5.4）
查機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)得：
壽命系數(shù)；齒根圓角敏感系數(shù)；表面狀況系數(shù)；
尺寸系數(shù)；最小安全系數(shù)；；
齒根彎曲疲勞強(qiáng)度的條件；
（5.5）
查機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)有：
，
，
代入式（5.5）得：
；
；
所以滿足齒根彎曲疲勞強(qiáng)度。
錐齒輪設(shè)計(jì)圖如下圖5.2。
圖5.2 錐齒輪結(jié)構(gòu)圖
5.5 斜齒輪的設(shè)計(jì)及校核
二級(jí)采用斜齒輪傳動(dòng)，大小齒輪材料都為20MnVB，熱處理為滲碳淬火。
前面有：
5.5.1按齒面接觸疲勞強(qiáng)度設(shè)計(jì)主要尺寸
（5.5）
（5.6）
式中：
（1）、小齒輪轉(zhuǎn)矩；
（2）、齒數(shù)比；
（3）、齒寬系數(shù)，通用減速器取0.4；
（4）、載荷系數(shù)，取1.5；
得：
取，選取標(biāo)準(zhǔn)法向模數(shù)，螺旋角，取。
齒數(shù)，。
精確計(jì)算螺旋角：取齒頂高系數(shù)，頂隙系數(shù)。
分度圓直徑：
，。
齒頂圓直徑：
，。
齒寬：
，，取，。
當(dāng)量齒數(shù)：
，
重合度：
，
橫向重合度：
縱向重合度：
，查表取重合度系數(shù)。
計(jì)算圓周速度：
根據(jù)轉(zhuǎn)速取齒輪傳動(dòng)精度為9-8-8Dc GB10095-2001.
5.5.2 齒面接觸疲勞許用應(yīng)力的校核
許用接觸應(yīng)力：
（5.7）
式中：
（1）、——疲勞極限;
（2）、——壽命系數(shù)；
（3）、——潤(rùn)滑油膜影響系數(shù)；
（4）、——工作硬化系數(shù)；
（5）、——尺寸系數(shù)；
（6）、——安全系數(shù)；
查手冊(cè)得：取，，。
由式（7.7）得：，切向力。
齒面接觸疲勞強(qiáng)度條件：
（5.8）
式中：
（1）、——使用系數(shù)；
（2）、——?jiǎng)虞d荷系數(shù)，
；
（3）、——齒間載荷分配系數(shù)，查手冊(cè)??；
（4）、——齒向載荷分配系數(shù)，查手冊(cè)取；
（5）、、、同前；
由式（5.8）得。
所以該齒輪滿足齒面接觸疲勞強(qiáng)度。
5.5.3 齒根彎曲疲勞強(qiáng)度的校核
齒根彎曲疲勞強(qiáng)度的條件：
（5.9）
(1)同前；
（2）、——復(fù)合齒形系數(shù)，查手冊(cè)得；
（3）、——重合度系數(shù)，查表得；
許用彎曲應(yīng)力：
（5.10）
式中：
（1）、——齒根彎曲疲勞極限應(yīng)力；
（2）、——壽命系數(shù)，取1；
（3）、——相對(duì)齒根圓角敏感系數(shù)，查手冊(cè)取；
（4）、——相對(duì)表面狀況系數(shù)，查手冊(cè)??；
（5）、——尺寸系數(shù)，查手冊(cè)?。?
（6）、——最小安全系數(shù)，??；
由式（5.9）得，；
由式（5.10）得，。
所以該齒輪滿足齒根彎曲疲勞強(qiáng)度要求。
軸直齒輪，直齒輪與上述計(jì)算相同，故省略。
斜齒輪設(shè)計(jì)圖如下圖5.3:
圖5.3 斜齒輪結(jié)構(gòu)圖
5.6 軸的設(shè)計(jì)及校核
僅以圓錐齒輪軸為例。
5.6.1、按軸轉(zhuǎn)矩估算軸徑，和選擇聯(lián)軸器
1） 、初步估算軸徑：選擇材料為20MnVB，熱處理為滲碳淬火。查GB/T3073-1999得材料的力學(xué)性能為：
（1）抗拉強(qiáng)度；
（2）屈服點(diǎn)；
（3）彎曲疲勞極限；
（4）扭轉(zhuǎn)疲勞極限；
（5）彈性模量；
，根據(jù)材料查手冊(cè)得,所以，綜合考慮可選取。
2） 、聯(lián)軸器的選擇
（1）聯(lián)軸器轉(zhuǎn)矩,取聯(lián)軸器工作系數(shù)，
則，由選取聯(lián)軸器型號(hào)為YL7.J型（根據(jù)GB/T5843-2001）。
5.6.2軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
如圖（5.2），根據(jù)受力選取7608型滾動(dòng)軸承。
1） 、軸上受力分析
齒輪圓周力：;
齒輪徑向力：，；
由圖知。
2）、求其支反力
在水平方向支反力：
取逆時(shí)針為正，力向上為正。由,得：
（5.11）
（5.12）
由式（5.11），式（5.12）得：
,。
在垂直面內(nèi)的支反力：
由得：
（5.13）
（5.14）
由式（5.13），式（5.14）得：
。
3） 、作彎矩圖
（1）作用在水平面的彎矩圖
（2）作用在垂直平面的彎矩圖
所以B截面的最大合成彎矩
4）、作轉(zhuǎn)矩圖
圖5.4 錐齒輪軸結(jié)構(gòu)圖
圖5.5 彎矩扭矩圖
5.6.3 軸的強(qiáng)度校核
1） 由上面計(jì)算得知危險(xiǎn)截面為B截面。
2） 安全系數(shù)的校核計(jì)算
由于該截面減速器機(jī)軸轉(zhuǎn)動(dòng)，彎矩引起對(duì)稱循環(huán)的彎應(yīng)力，轉(zhuǎn)矩引起的為脈動(dòng)循環(huán)切應(yīng)力。彎曲應(yīng)力幅為（查手冊(cè)抗拉截面系數(shù)）。
由于是對(duì)稱循環(huán)應(yīng)力，故平均應(yīng)力為0，所以：
（5.15）
查手冊(cè)得正應(yīng)力有效應(yīng)力集中系數(shù),軸經(jīng)車削加工，所以表面質(zhì)量系數(shù)取
，尺寸系數(shù)，由式（5.15）得。
切應(yīng)力幅為，查手冊(cè)得抗扭斷面系數(shù)，所以
式（5.16）
查手冊(cè)切應(yīng)力有效應(yīng)力集中極限,平均應(yīng)力折算系數(shù)。
由式（5.16）得。
所以，查手冊(cè)得 ，
則該截面是安全的。
第六章 結(jié)論
本次畢業(yè)設(shè)計(jì)，我對(duì)機(jī)頭傳動(dòng)裝置、過(guò)渡槽、中部槽、刮板鏈、刮板、鏈輪、機(jī)尾等主要部件進(jìn)行了技術(shù)分析和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，從而完成了中單鏈型刮板輸送機(jī)的整體設(shè)計(jì)。此次設(shè)計(jì)的中單鏈型刮板輸送機(jī)的特點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,受力均勻,運(yùn)行平穩(wěn),摩擦阻力小,溜槽利用率高，彎曲性能好,不易出現(xiàn)堵塞，具有很強(qiáng)的適應(yīng)性。
通過(guò)本次設(shè)計(jì)，我深深的了解了機(jī)械設(shè)計(jì)的全過(guò)程，體會(huì)了畢業(yè)設(shè)計(jì)的意義，畢業(yè)設(shè)計(jì)是總結(jié)以前所學(xué)的所有專業(yè)內(nèi)容，在結(jié)合老師的實(shí)際經(jīng)驗(yàn)，在老師的引領(lǐng)下主要依靠個(gè)人完成的一次大型課程設(shè)計(jì)。與以前的課程設(shè)計(jì)相比，畢業(yè)設(shè)計(jì)技術(shù)難度高，設(shè)計(jì)復(fù)雜，而且更加貼近于實(shí)際。畢業(yè)設(shè)計(jì)則是要進(jìn)行方案的選擇和評(píng)估，考慮其制造的可行性和市場(chǎng)的利用率，盡量設(shè)計(jì)一個(gè)簡(jiǎn)單、實(shí)用、經(jīng)濟(jì)、創(chuàng)新的東西，然后就是要根據(jù)現(xiàn)有的條件選擇零部件，應(yīng)盡可能的結(jié)合實(shí)際，降低成本。與此同時(shí)，我的收獲頗豐 ，為人生的輝煌奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。
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致 謝
大學(xué)四年轉(zhuǎn)眼過(guò)去了,在最后的一段時(shí)間里是最考驗(yàn)我們的時(shí)候。畢業(yè)設(shè)計(jì)是我們?cè)诖髮W(xué)里的最后一課,任務(wù)非常艱巨,要求也很嚴(yán)格。持續(xù)幾個(gè)月的畢業(yè)設(shè)計(jì)已經(jīng)結(jié)束，通過(guò)本次畢業(yè)設(shè)計(jì)，使對(duì)以前所學(xué)知識(shí)進(jìn)行的一次系統(tǒng)而全面的鞏固和復(fù)習(xí)。在此次的畢業(yè)設(shè)計(jì)中,我遇到了許多的困難。在毛征宇毛老師老師及同學(xué)的的幫助下我完成了畢業(yè)設(shè)計(jì)，因此我真誠(chéng)的向那些給我?guī)椭椭笇?dǎo)的人致意我的謝意。
首先要感謝學(xué)校和機(jī)電工程學(xué)院,為我們能較好進(jìn)行設(shè)計(jì)提供了很多的幫助，為我們能順利進(jìn)行畢業(yè)設(shè)計(jì)提供了前提。還應(yīng)該感謝學(xué)校圖書館,給我們提供了大量的資料,對(duì)我解決設(shè)計(jì)中碰到的問(wèn)題提供了很大的幫助。
其次,要感謝我們的設(shè)計(jì)指導(dǎo)老師：毛老師。他那豐富的專業(yè)知識(shí)和經(jīng)驗(yàn)以及對(duì)專業(yè)孜孜不倦的敬業(yè)態(tài)度讓我感觸很深。他給予了我們充分的指導(dǎo)，并且還培養(yǎng)了我們獨(dú)立思考問(wèn)題的能力。從他身上,我不僅學(xué)到了很多專業(yè)方面的知識(shí),還學(xué)到了一種嚴(yán)謹(jǐn)?shù)那笾瘛Ｋ羞@些都將成為我們以后繼續(xù)學(xué)習(xí)的榜樣。
在設(shè)計(jì)的過(guò)程中，遇到了許多問(wèn)題，比如軟件安裝不上、畫圖不標(biāo)準(zhǔn)等。此次設(shè)計(jì)無(wú)時(shí)無(wú)刻不在考驗(yàn)我的耐心，我能夠自己獨(dú)立并且完整的完成設(shè)計(jì)，這也是我的一大進(jìn)步?？傊腋兄x所有幫助我完成設(shè)計(jì)的人，謝謝你們！
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