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摘 要
刮板輸送機是礦山運輸機械的重要組成部分。刮板輸送機的設計制造涵蓋了運動轉換、動力傳輸、變速機構、鑄鍛件結構設計等機械設計與制造工藝內容。經(jīng)過分析，選擇刮板輸送機作為我們的畢業(yè)設計選題，能夠比較全面的運用所學習知識和技能，綜合應用機械設計的分析計算、結構選擇、繪圖技能和機械制造基礎知識，對我們的所學知識進行概括總結，對我們的綜合應用知識能力進行一次強化訓練并獲得提升，都是有益的。
本設計以煤礦實際運輸條件為依據(jù)，以訓練提高綜合設計能力為目的，在設計中盡可能采用新的設計思想和設計方法，選擇更加合理的結構和技術參數(shù)，力爭提高刮板輸送機質量，降低生產(chǎn)成本，在充分吸收學習現(xiàn)有的刮板輸送機設計經(jīng)驗的基礎上，參考有關設計資料，查閱《機械設計手冊》等工具書，按照機械工程設計程序、方法和技術規(guī)范進行設計。
主設計主要研究問題有：礦用刮板輸送機的型式與性能比較、礦用刮板礦輸送機的整體選型、減速器的設計等，設計出具有實際應用要求的產(chǎn)品。通過這次設計，鍛煉了自己調研分析、加工與整理、運用工具手冊的能力，初步掌握了機械工程設計程序、方法和技術規(guī)范，提高工程設計計算、理論分析、圖表繪制、技術文件編寫的能力。
關鍵詞：
刮板輸送機；礦山運輸機械；減速器設計。
ABSTRACT
Scraper conveyor transport Mine is an important component of the machinery. Scraper conveyor covers the design and manufacture of the campaign conversion, power transmission, speed, Zhu Duanjian structural design, and other mechanical design and manufacturing process elements. After analysis, the choice scraper conveyor as part of our graduation project topics, to a more comprehensive study by the application of knowledge and skills, comprehensive application of mechanical design analysis, the structure of choice, mapping skills and basic knowledge of machinery manufacturing, by our A summary of knowledge, to our knowledge of the comprehensive application of an enhanced capability to conduct training and enhanced, are all appropriate.
The mine design is based on the actual conditions of transport to training to increase the overall design capability for the purpose, as far as possible in the design of a new design concept and design, select a more reasonable structure and technical parameters, and strive to improve the quality scraper conveyor , access to "mechanical design manual" and other tools, mechanical engineering design in accordance with the procedures, practices and technical specifications The design.
The main design of the main research questions are: Mine scraper conveyor of the type and properties, mine ore scraper conveyor of the overall selection, the optimization reducer, scraper chain of design, coupled with the hydraulic selection, and so on . Through this design, training their own research analysis, processing and finishing, the ability to use manual tools, the initial grasp of the mechanical engineering design procedures, practices and technical specifications, improve engineering design, the theoretical analysis, mapping, technical papers prepared by the ability .
Keywords：
Scraper conveyer; Optimized design; Mine haulage machinery.
目 錄
第一章 概述 1
1.1刮板輸送機的簡介 1
1.2刮板輸送機的分類 1
1.3目前刮板輸送機存在的問題 1
1.4刮板輸送機的改進及發(fā)展方向 1
第二章 刮板輸送機的結構及工作原理 2
2.1機頭部 2
2.1.1機頭架 2
2.1.2鏈輪組件 3
2.1.3減速器 3
2.1.4聯(lián)軸器 3
2.2機尾部 3
2.3溜槽及附件 4
2.3.1中部槽 4
2.3.2擋煤板和鏟煤板 4
2.4刮板鏈 4
2.5緊鏈裝置 4
2.6推移裝置 5
2.7錨固裝置 5
第三章 刮板輸送機的選型設計 5
3.1 運輸生產(chǎn)能力計算 7
第四章 刮板輸送機機頭部和機尾部的設計 9
4.1機頭部和機尾部結構組成及功能分析 10
4.2 減速器 10
4.3 鏈輪組件的幾何尺寸及齒形計算 11
4.3.1 圓環(huán)鏈鏈輪的主要技術要求 12
4.3.2 鏈輪的幾何尺寸及齒形計算 12
4.4 運動阻力與牽引力的計算 15
4.5 電動機功率的計算與驗算 16
4.6刮板鏈強度驗算 17
4.7 刮板輸送機水平彎曲段集合參數(shù)的計算 18
4.7.1彎曲段曲率半徑R的計算 18
4.7.2 彎曲段長度Lw的計算 19
4.7.3彎曲段對應的中心角α0的計算 19
4.7.4彎曲段的溜槽數(shù)N的計算 19
第五章 減速器的設計 20
5.1 傳動系統(tǒng)的確定 20
5.2 總傳動比及傳動比分配 20
5.2.1 總傳動比 20
5.2.2 傳動比分配 20
5.3 傳動裝置運動參數(shù)的計算 21
5.3.1 各軸轉速的計算 21
5.3.2 各軸功率的計算 21
5.3.3 各軸扭矩的計算 22
5.3.4 將以上數(shù)據(jù)列表5-1 23
5.4 齒輪設計 23
5.4.1 圓錐齒輪的傳動設計計算 23
5.4.2 直齒圓柱齒輪的傳動設計 28
5.4.3 三級圓柱齒輪傳動設計 33
5.5 軸的設計 38
5.5.1輸入軸的設計 38
5.5.2中間軸的設計 44
5.5.3 低速軸的設計 50
5.6軸承壽命的校核計算 51
5.6.1軸1處軸承壽命的校核 51
5.6.2軸2處軸承壽命的校核 54
5.7鍵的強度校核 56
5.7.1軸1上的鍵強度校核 56
5.7.2軸2上的鍵強度校核 56
5.7.3軸3上的鍵強度校核 57
5.8潤滑方式、潤滑油牌號及密封裝置的選擇 58
5.9箱體及其附件的結構設計 58
5.9.1減速器箱體的結構設計 58
5.9.1減速器附件的結構設計 58
總結 60
致謝 61
參考文獻 62
附錄A 63
附錄B 66
4
第一章 概述
1.1刮板輸送機的簡介
目前刮板輸送機是長壁采煤工作面唯一的運輸設備。雖然其組成部件和類型多種多樣，但基本構成與工作原理相同。主要組成部分有：機頭部、中間部、機尾部、附屬裝置及供給移動輸送機使用的推移裝置。
1.2刮板輸送機的分類
1） 按機頭卸載方式和結構分為端卸式、側卸式和90°轉彎刮板輸送機。
2） 按溜槽布置方式和結構分為重疊式和并列式、敞底式與封底式刮板輸送機。
3） 按刮板鏈的數(shù)目和布置方式分為中單鏈、邊雙鏈和中雙鏈刮板輸送機。
4） 按單電動機功率大小分為輕型、中型、重型刮板輸送機。
1.3目前刮板輸送機存在的問題
國外幾家著名公司現(xiàn)在生產(chǎn)的重型刮板輸送機一般都可以整機無故障過煤600萬t以上，有些可達1200萬t。而國產(chǎn)的刮板輸送機的過煤量是很低的。故提高國產(chǎn)設備的可靠度，是刮板輸送機發(fā)展的主要問題。
刮板鏈的強度問題是國產(chǎn)刮板輸送機的大問題。由于磨損、疲勞、自身質量差、銹蝕等原因，使新鏈條在使用3個月后斷鏈事故明顯增多。國產(chǎn)的刮板輸送機的聯(lián)接螺栓可靠性普遍較差，機頭、機尾推移部上的聯(lián)接螺栓經(jīng)常出現(xiàn)拉斷現(xiàn)象，造成推移困難;鏟煤板和刮板上的螺栓經(jīng)常出現(xiàn)松動、脫落，造成零件丟失，影響鏟煤和運煤效果。影響中部槽的壽命和可靠性的主要原因是中板的磨損和聯(lián)接頭強度不足。
1.4刮板輸送機的改進及發(fā)展方向
1）技術先進性。 伴隨科學技術的進步和市場的發(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(chǎn)能力要求也隨著越來越高 ，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（如刮板鏈、減速器、保護裝置等 ）的設計或選用，要求與國際接軌 ，實現(xiàn)標準化。
2） 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 ，如果出現(xiàn)故障就會嚴重影響安全生產(chǎn)。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。
3） 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制造、設計、使用過程中。目前國家高度重視煤礦的安全生產(chǎn) ，引起煤礦井下事故的除了瓦斯爆炸、透水、冒頂?shù)戎?，設備事故也會引起人員傷亡和財產(chǎn)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、高溫等引起人員的傷亡等事故。
4）機電液一體化趨勢明顯。 隨著實用型新技術的發(fā)展，大功率的輸送機控制系統(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。
第二章 刮板輸送機的結構及工作原理
2.1機頭部
機頭部是刮板輸送機的傳動部件，具有傳動、卸載、緊鏈、錨固和固定采煤機牽引鏈等功能。機頭部由鏈輪、機頭架、盲軸、減速器、液力耦合器和電動機組成。電動機和減速器外殼均帶有法蘭盤，通過液力耦合器外罩把三者連成一個剛性的整體，以保證減速器輸入軸、電動機軸和液力耦合器之間的同心度。減速器用螺栓固定在機頭架上。
2.1.1機頭架
機頭架是機頭部的骨架，應該具有足夠的剛度和強度，由厚的鋼板焊接而制成，其共同特點為：兩側對稱，可在一側安裝減速器，用以適應左、右工作面需要；鏈輪是由減速器伸出軸和盲軸支撐連接的，這種連接的方式，是為了方便在井下拆裝；前橫梁上固定有拔鏈器和護軸板，以防止鏈輪在與刮板鏈的分離點處，被齒輪帶動卷入鏈輪。
2.1.2鏈輪組件
鏈輪組件是由連接筒和鏈輪組成。鏈輪是傳動部件，同樣也是易損件，在運轉中除了受靜載荷外，還受脈沖和沖擊載荷。
2.1.3減速器
減速器是刮板輸送機傳遞電機運動和動力，使刮板鏈條運動的關鍵傳動裝置。有圓錐－圓柱齒輪傳動、圓錐―行星齒輪傳動和行星齒輪傳動三種結構型式，根據(jù)輸入軸與頭架的位置，分為平行布置式和垂直布置式兩種型式。近年來，出現(xiàn)了可控軟驅動的多功能傳動裝置，改善了刮板輸送機的啟動、過載、功率均衡及緊鏈性能，目前處于試驗和試用階段。
2.1.4聯(lián)軸器
聯(lián)軸器位于電機與減速器之間，是傳遞扭矩的聯(lián)接裝置。有柱銷聯(lián)軸器、彈性聯(lián)軸器和液力偶合器三種類型。近幾年，還成功研制限矩聯(lián)軸器，且得到了迅速推廣和使用。
液力耦合器具有過載保護的作用。當外負載增加時，輸出軸的轉速下降，泵輪和透平輪的轉速差增大。當外負荷繼續(xù)增大時，工作液將被擠向泵輪輪壁，經(jīng)溢流孔進入輔助室。此時，工作腔內液體減少，再加上泵輪和透平輪的轉速差繼續(xù)增大，則工作液溫度會升高。當工作液的溫度升至額定值時，易熔合金塞熔化，液體噴出，電動機帶著泵輪及外殼空轉，保護了電動機。
液力耦合器的主要缺點有兩點：一是較其他聯(lián)軸器的結構復雜、成本高、效率低、使用與維護要求高；二是過去多采用油質工作液，噴液后容易燒傷人員和發(fā)生火災。為避免發(fā)生事故，近些年除了少量早期生產(chǎn)的液力耦合器使用油質工作液外，大部分采用難燃工作液和水質工作液。
中型和重型的刮板輸送機都采用液力耦合器。
2.2機尾部
機尾部分為無驅動裝置和有驅動裝置兩種。有驅動裝機尾部，由于機尾不需卸載高度，除機尾架比機頭架短矮外，其他的部件與機頭部相同。無驅動裝置的機尾部，尾架上只有供刮板鏈改向用的機尾軸部件，機尾軸上的鏈輪也能用滾筒代替。
2.3溜槽及附件
溜槽是刮板輸送機的主體，用于承載和作為采煤機的軌道。溜槽有中部槽、調節(jié)槽、連接槽（或過渡槽）等類型。工作面的刮板輸送機溜槽靠采空側安裝擋煤板，以提高裝載力；靠煤壁側安裝擋煤板，以清掃機道，便于輸送機推至煤壁。擋煤板和采煤板屬于附件。
2.3.1中部槽
中部槽由槽幫鋼、中板、端頭、支座焊接而成。中部槽外側焊有支座，用以固定檔板和產(chǎn)煤板，槽幫兩端焊有高錳鋼制成的凸端頭和凹端頭，在中板上堆焊耐磨合金粉塊。
2.3.2擋煤板和鏟煤板
擋煤板裝在溜槽靠采空區(qū)一側的槽幫鋼上。擋煤板有三個作用：一是增加溜槽上的貨載斷面積，提高輸送機輸送能力；二是防止采煤機裝煤時，將煤拋撒到采空區(qū)；三是它上面可以安裝電纜槽和水管等。
為了將刮板輸送機移到緊靠煤壁和防止輸送機橫向傾斜，在溜槽靠煤壁側的槽幫鋼上裝有鏟煤板，以便在推移輸送機時先清除機道上的浮煤。鏟煤板安裝后，上緣應該低于槽幫，下緣應超出槽底，寬度方向應與采煤機滾筒有一定間隔。鏟煤板刃口應該有足夠大的強度。
鏟煤板固定在中部槽支座上，用于推移中部槽時清理工作面浮煤。
2.4刮板鏈
刮板鏈條由刮板、礦用圓環(huán)鏈(少數(shù)為套筒滾子鏈或可拆模鍛鏈)、接鏈環(huán)及螺栓等組成，它是刮板輸送機連續(xù)輸送物料的牽引構件和承載構件。根據(jù)鏈條的數(shù)量和與刮板的相互位置不同，有中雙鏈、中單鏈、邊雙鏈和準邊雙鏈四種型式。
2.5緊鏈裝置
緊鏈裝置是拉緊鏈條，使鏈條具有一定預緊力，以便刮板鏈條正常運行的裝置，有閘帶式、閘盤式和液壓馬達式三種形式。
液壓馬達的緊鏈裝置由液壓馬達提供動力，通過主、輔減速器和鏈輪慢速反向旋轉，張緊鏈條。
液壓馬達緊鏈裝置一般都由液壓傳動部分、機械傳動部分、電氣和機械閉鎖保護裝置組成。優(yōu)點有:緊鏈可靠、安全，緊鏈力和預張力數(shù)值準確，且可通過輔助電機低速運轉是重型的刮板輸送機優(yōu)選的新型緊鏈器。
2.6推移裝置
推移裝置是在采煤工作面內把刮板輸送移向煤壁的推移裝置。綜采工作面用液壓支架上自帶推移千斤頂，非綜采工作面用單體液壓推溜器或手動液壓推溜器。液壓推移裝置主要由設在順槽中的泵站和沿工作面布置的油管及液壓千斤頂組成。千斤頂是推動刮板輸送機的，裝在輸送機靠采空區(qū)一側，在輸送機機頭、機尾處分別安裝2~3個，中間溜槽每隔6米布置1個，每個千斤頂均由單獨的操縱閥控制?？刂撇倏v閥的位置，可使用泵站通過油管來送來的高壓油進入千斤頂液壓缸的前部或者后部使千斤頂?shù)幕钊斐龌蚩s回，從而推動輸送機向前移動。對于綜采工作面，推動刮板輸送機和移動液壓支架是緊密地聯(lián)系在一起的。操縱控制閥也在一起，一般把輸送機的液壓千斤頂推移裝置包括在液壓支架中。
2.7錨固裝置
錨固裝置由單體液壓支柱及錨固架組成，機頭架架和機尾架與錨固架連接。它是刮板輸送機處于傾角較大時的工作面工作，有可能下滑時，用以固定，防止其下滑的裝置。
第三章 刮板輸送機的選型設計
在礦井設計時或在生產(chǎn)現(xiàn)場，工作面運輸設備的選擇，基本是根據(jù)刮板輸送機產(chǎn)品系列及制造廠產(chǎn)品說明書介紹的技術特征及其適用條件來選擇型號，并決定其使用臺數(shù)。但產(chǎn)品說明書中所列鋪設長度一般均為水平長度或一定傾角煤層（如10°傾角）向下運煤時的，實際上鋪設長度和工作面長度和煤層傾角，煤層厚度等條件各不相同，所以需要驗算所選刮板輸送機運輸能力、電動機的功率和刮板鏈的強度，并確定應鋪設幾臺刮板輸送機，每臺刮板輸送機應安裝幾臺電動機。
根據(jù)原始數(shù)據(jù)：?輸送能力：；?工作長度；?傾角：
1．炮采工作面選型的要求。
工作面要根據(jù)煤層的厚薄選用輕型的刮板輸送機。頂板較好的工作面，可選用輕型可彎曲刮板輸送機，以便整體移設，縮短回采作面的非生產(chǎn)時間。頂板較差的工作面，應選用中部槽較窄，可分解移設的刮板輸送機，以適應工作面的頂板管理，確保安全地生產(chǎn)。
2采煤機械化對刮板輸送機的要求
采煤機械化特別是綜合機械化，已經(jīng)使刮板輸送機、采煤機及液壓支架構成了不可分割的整體。無論在結構上或運轉上都是相互關聯(lián)又相互制約的。為了實現(xiàn)機械化，要求刮板輸送機不但要完成運煤，清理機道浮煤外，還要作為采煤機或刨煤機運行的軌道，以及液壓支架向前移動的支點。此外，還要求能在輸送機上設置存放電纜，水管和通訊系統(tǒng)的裝置；采取使用無鏈牽引采煤機方法的時候，刮板輸送機上還應設有采煤機行走用的齒條，鏈滾和鏈環(huán)等裝置。
3刮板輸送機與采煤機的配合原則。
1）刮板輸送機的輸送能力必須與采煤機或刨煤機自身生產(chǎn)能力相匹配，應該輸送機的能力大于等于采煤機或刨煤機的能力。
2）刮板輸送機的結構形式及附件必須能密切與采煤機機構相配套，如采煤機牽引機構，行政及導向機構，底托架及滑靴機構，電纜及水管的移動方法，是否要求自開切口，是否往更多采煤以及是否連鎖控制等。
4刮板輸送機與液壓支架的配合原則
刮板輸送機中部槽的結構要與支架的架型相互匹配。
中部槽的長短要與支架寬度相適應。
中部槽擋煤板座要與支架推溜千斤頂連接裝置相配套。
根據(jù)這四項基本原則及原始條件，我們選擇了SGZ-880/800型刮板輸送機。
3.1 運輸生產(chǎn)能力的計算
表3.1 技術特征
Form3.1 The technical features
項 目
單 位
數(shù) 值
設 計 長 度
m
250
出 廠 長 度
m
250
輸 送 量
t／h
1500
刮板鏈速度
m／s
1.2
電 動 機 型 號
--
YBSD-400/200-4/8
額 定 功 率
KW
400×2
額定轉速
r／min
740/1480
額定電壓
V
1140
減 速 器 速 比
--
1：21
刮 板 鏈 型 式
--
中 雙 鏈
圓環(huán)鏈規(guī)格
mm
￠34×126-2
刮 板 間 距
mm
1024
刮板鏈間距
mm
160
中 部 槽 規(guī) 格
(長×寬×高)
(mm)
1500×880×344
緊 鏈 裝 置
--
閘盤緊鏈
卸 載 方 式
--
端卸式
刮板輸送機是連續(xù)式輸送設備，其每秒鐘運輸能力為Q=qv（公斤/秒）（3-1）
式中v——刮伴鏈運行速度（米/秒）
q——輸送機上單位長度貨載量（公斤/米）
每小時輸送能力為Q=3.6qv（噸/小時）（3-2）
刮板輸送機在工作時，貨載沿溜槽連續(xù)均勻分布，被刮板鏈拖帶而沿溜槽移動，所以q值與溜槽中貨載斷面積有關。
Q=1000F（公斤/米）（3-3）
式中F—刮板輸送機的溜槽中和載斷面積（m）
—貨載的散集容量（噸/m）
（對于煤炭=0.85—1.0噸/m）
刮板輸送機裝運和載的最大橫截面積與溜槽的結構形式及結構尺寸有關，還與松散煤的堆及角（安息角）有關。
貨載的實際斷面為
（3-4）
F—貨載的最大斷面積（m）。
F—貨載的實際橫斷面積（m）。
—貨載的裝滿系數(shù)。
一般=0.65~0.9，根據(jù)不同工作條件（如工作面傾角，煤的硬度，塊度和濕度，刮板輸送機的溜槽及擋煤板的結構形式等）和使用壽命來選取。
煤堆積角（安息角）=30~40
所以q=1000F(公斤/米)
刮板輸送機的小時輸送的能力為：
Q=3600Fv（噸/小時）
根據(jù)實驗考察結果我們知道，該刮板輸送機的貨載最大橫向斷面積F=0.45m
根據(jù)工作條件，工作傾角煤的硬度以及塊度和濕度等，我們取=0.85
貨栽的散集容量去γ=0.9t/m
刮板鏈的運行速度為：
刮板輸送機的小時輸送能力為Q=3600×0.45×0.85×0.9×1.2=1487噸/小時
Q=1000噸/小時選SGZ-880/800型刮板輸送機
第四章 刮板輸送機的機頭部和機尾部的設計
在機械化的采煤工作面，為了減少或取消工作面兩端人工開缺口，盡量實現(xiàn)采煤 自開缺口，要求刮板輸送機的機頭部、機尾部隊的長度短、高度低。因此，應盡量做到：適當減少鏈輪齒數(shù)；降低減速比，提高鏈速，以縮小減速器體積；采用多電機傳動。用這些方法來減少傳動裝置的結構尺寸。
機頭部通常機是刮板輸送的驅動部分，傳動型刮板機的機尾部也有傳動裝置。因此，除機頭架需要一定的卸載高度，并且比機尾架略高，略長一些外，其他精簡的機構形式你本相同。
根據(jù)采煤工作面的生產(chǎn)工藝和條件，在設計機頭和機尾部時，應滿足以下這些技術要求：
1、機頭，機尾部的外廓尺寸及結構形式要適合采煤工作面端頭機械化作業(yè)，即要求長度短，高度低。
2、機頭，機尾架兩側要保證傳動裝置安裝的互換性，以適應調換工作面。
3、考慮井下工作條件，傳動裝置部件（減速器，電動機，聯(lián)軸器）必須結構緊湊，體積小，安裝方便。
4、機頭架要有足夠的卸載高度，一般為600——900 mm.
5、要有緊鏈裝置的固定位置和適合機頭機尾部推移，調長等要求的結構。
6、所有組成部分的要求標準化，系列化，以便減少品種數(shù)量，增大使用范圍和互換性。同時，要求個部件強度，剛度足夠。便于井下拆裝和維護。
機頭，機尾部的長短高低與運行阻力；鏈輪直徑；卸載高度等有關而鏈輪的幾何尺寸又與鏈輪，減速器傳動比等參數(shù)有關。如果鏈輪直徑較大，減速器外廓尺寸較大，都會導致機頭機尾部的高度和長度增加。如果鏈輪直徑過?。ǔ叽邕^?。?，則會降低鏈速和鏈條使用壽命。為此在設計中，機頭機尾部的尺寸必須全面、綜合地考慮，合理的選擇各零部件的參數(shù)，達到較好的整體效果。
4.1機頭部、機尾部結構組成及功能分析
各種類型的刮板輸送機的組成部件的型式和布置方式不完全相同，但主要結構和基本組成部件是相同的。刮板輸送機一般是由機頭部、機身部和機尾部三部分組成。
刮板輸送機組成部件：
1、機頭部：由機頭架和安裝其上的鏈輪組件、減速箱、液力耦合器和電動機組成。
2、機尾部：機尾架、鏈輪組件、液力耦合器、減速箱、電動機。
3、機身部：中部槽、刮板鏈、鏟煤板、擋煤板。
SGZ-880/800型刮板輸送機機頭部主要由機頭架，傳動裝置、鏈輪組件等部件組成。傳動裝置中采用液力耦合器，可使電動機啟動平穩(wěn)，降低啟動時的電流，并對電動機和輸送機構件起保護作用。連接罩將電動機和減速器連成一體，便于安裝并使電機軸與減速器輸入軸對中；它同時又擔任液力耦合器的安全保護罩的功能，聯(lián)接梁，推移橫梁，推移梁將機頭連成一體，便于推移并與機頭錨固裝置相聯(lián)接。撥鏈器使繞過鏈輪的鏈子迅速脫離鏈輪，避免鏈輪繼續(xù)拖卷推積并卡住鏈子，造成斷鏈或打牙等事故。舌板處于機頭架溜槽卸載端，與刮板鏈之間摩擦力大，磨損快。它以16MN鋼制成，用埋頭螺栓固定于機頭架上，磨損后便于更換，并且卸下舌板就可以檢修和拆換撥鏈器，而且不必拆卸鏈輪。壓鏈塊安裝在進入機頭的鏈道端部。防止鏈子在改變運行角度時發(fā)生飄鏈，使刮板輸送機能平穩(wěn)運行，與傳動鏈輪正常嚙合。
4.2 減速器
減速器是指原動機和工作機之間獨立閉式傳動裝置，用來降低轉速并相應地增大轉距。此外，在某些場合，也有用作增速的裝置，并稱為增速器。
減速器種類很多，按傳動和結構特點來劃分，這類減速器有下述六種：
1）齒輪減速器
主要有圓柱齒輪減速器、圓錐齒輪減速器和圓錐-圓柱齒輪減速器。
2）蝸桿減速器
主要有圓柱蝸桿減速器、環(huán)面蝸桿減速器和錐蝸桿減速器。
3）蝸桿-齒輪減速器及齒輪-蝸桿減速器。
4）行星齒輪減速器
5）擺線針輪減速器
6）諧波齒輪減速器
減速器所有零部件都安裝在球墨鑄鐵的減速箱殼體內，上下箱殼為對稱結構，以適應左右工作面和機關，機尾使用。但冷卻水管和泵組必須根據(jù)其工作位置事先安裝好。上下箱體間用螺栓連接。箱體側幫上有兩個孔，用方頭螺栓將減速器固定到機頭架側板上。減速器靠輸入軸一端箱體上有法蘭盤，用螺栓連接液力連軸器的連接罩。連接罩另一端用螺栓連接電動機，使整個傳動裝置懸掛在機頭上。
減速器的軸端形式，按配套需要選用，輸入軸有漸開線花鍵和圓頭平鍵三種。減速器的適用條件為：齒輪圓周速度小于等于10m/s;安裝角度為0~+-25°輸入軸的轉速不大于1500r/min;工作環(huán)境溫度為-20°~35°。能用于正反向運轉，由于傳動裝置采用并列式布置，所以必須有一級錐齒輪傳動。有因刮板輸送機的載荷比較大，故采用圓弧錐齒輪。圓弧錐齒輪具有承載的能力大，傳動平穩(wěn)，噪音小的優(yōu)點。適用于重載高速傳動，因此作為第一級傳動。第二級采用圓柱齒輪，第三級采用圓柱齒輪減速器。
4.3 鏈輪組件的幾何尺寸及齒形計算
鏈輪組件主要是由鏈輪滾筒組成，它是刮板輸送機中重要組件。刮板鏈由鏈輪驅動運行，鏈輪軸是整個輸送機承受扭矩最大的零件。刮板輸送機的運輸能力愈大，鋪設長度愈長，鏈輪傳遞的力矩也愈大。因此，要求鏈輪具有耐磨性能和較高的強度，還應具備一定的韌性。能夠承受工作中的脈動載荷和附加沖擊載荷。所以，鏈輪選用優(yōu)質鋼材料制造，一般，SGZ-880/800型的刮板輸送機的傳動鏈輪用ＺＧ４５Ｍｎ鋼制造。為了使刮板鏈與鏈輪正確嚙合運行，減少磨損，延長使用壽命，要求鏈輪有合理的幾何尺寸和較高加工精度。滾筒使兩個鏈輪組成一體，它只是傳遞扭矩，不與刮板鏈嚙合摩擦，一般均用ＺＧ４５Ｍｎ鋼制造。
SGZ-880/800型的刮板輸送機的鏈輪組件的兩端有七個齒的鏈輪。鏈輪齒面淬火硬度ＨＲＣ４５－５０，鏈輪調度硬度ＨＢ２５０－２８０.鏈輪內圈為花鍵孔，兩端鏈輪分別為盲軸和減速器的輸出軸用花鍵連接。兩個半滾筒用八個螺栓連在一起。滾筒兩端扣環(huán)分別扣在連個鏈輪的環(huán)槽內，防止軸向竄動，并起密封作用。滾筒通過平鍵與減速器輸出軸及盲軸連接，使鏈輪組件連成一個整體，滾筒與鏈輪同步旋轉。在安裝時一定保證兩鏈輪各對應輪齒在一樣的相位角上，一保證與刮板鏈正常嚙合運行。
4.3.1 圓環(huán)鏈鏈輪的主要技術要求
１）鏈輪的齒形和幾何尺寸都具有高的嚙合效率。目前刮板輸送機傳動率不斷的增加，鏈速已增加至１ｍ／ｓ以上，鏈環(huán)在受力和磨損后允許鏈環(huán)節(jié)距在一定范圍內增大。在以上條件下，要保證鏈輪和鏈條的正常嚙合，鏈輪必須具有能滿足上述要求的齒形和幾何尺寸。
2） 要有較高的使用壽命。鏈輪是刮板輸送機的易損件之一，它的壽命過短，不但影響輸送機正常運轉，而且能影響與別的圓環(huán)鏈的使用壽命。所以在結構和工藝上要保證鏈輪有足夠的硬度、強度、耐磨性和抗擠壓變形強度。
3） 鏈輪的結構要便于安裝與拆卸。
4.3.2 鏈輪的幾何尺寸及齒形計算
1 鏈輪的幾何尺寸和齒形結構計算
鏈輪的每一齒距內有兩個鏈環(huán).其中,平臥于齒輪間鏈窩里的稱為平環(huán);松卡在齒寬中間立槽內的稱為立環(huán).鏈窩的形狀與鏈環(huán)的外形相適應,其長度應比鏈環(huán)略長; 立槽的寬度L,也比鏈環(huán)棒料的直徑稍大. 鏈輪的齒廓為兩段圓弧,頂部齒廓圓弧的半徑為R1,根據(jù)齒廓圓弧的半徑為R2.當圓環(huán)鏈的規(guī)格D*P和鏈輪齒數(shù)N選定后, 鏈輪的各部分幾何尺寸可計算如下:
1) 基本參數(shù)
鏈輪齒數(shù)N確定條件,主要是根據(jù)刮板輸送機鏈速的大小,減速器的傳動比的配合和機頭部的結構而選擇的, 刮板輸送機的鏈輪齒數(shù)一般為4—12齒.
圓環(huán)鏈的結構如圖示,鏈環(huán)棒料的直徑d\節(jié)距p\寬度a和b\園弧半徑r等基本參數(shù)見表4.1
表4.1 圓環(huán)鏈的本參數(shù)
Form4.1 Basic parameters of ring chain
成品鏈環(huán)直邊直徑d
節(jié)距p
寬度
圓弧半徑r
公稱尺寸
極限偏差
公稱尺寸
極限偏差
最小內寬a
最大外寬b
公稱尺寸
極限偏差
10
0.4
40
0.5
12
34
15
+2
0
14
0.4
50
0.5
17
48
22
+2
0
18
0.5
64
0.6
21
60
28
+2
0
22
0.7
86
0.9
26
74
34
+2
0
圓環(huán)鏈輪幾何尺寸和齒形計算中,一部分參數(shù)是由幾何分析,結合工作要求而推導出的計算公式;另一部分是根據(jù)經(jīng)驗確定.如表4.2
表4.2 圓環(huán)鏈輪的幾何尺寸和齒形計算公式表
Form4.2 Circle the geometry size of the chain pulley and calculation formula of tooth profile table
名稱
符號
計算公式
鏈輪節(jié)距角
θ
鏈輪節(jié)圓直徑
D
鏈輪園弧半徑外徑
鏈輪立環(huán)槽直徑
鏈輪立環(huán)槽寬度
l
齒跟園弧半徑
R
鏈窩長度
L
鏈窩平面園弧半徑
R
R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的距離
H
短齒厚度
W
鏈窩中心距離
A
齒形園弧半徑
R
立環(huán)槽園弧半徑
R
短齒跟部園弧半徑
R
鏈窩間隙
T
限制W的最大值，保證圓環(huán)鏈在鏈窩中得到足夠的支撐。
4.4 運動阻力與牽引力的計算
刮板輸送機的運行阻力按直線段及曲線段分別計算。
傾斜運行的刮板輸送機的重段直線段，運行時除了要克服煤的阻力和刮板鏈重力引起的阻力外，還需要克服煤和刮板鏈重力引起的下滑力，通常將它們一起計為總運行阻力。
在重段直線段運行的阻力位：
(4-4-1)
刮板鏈在空段直線段的運行阻力為：
(4-4-2)
式中，、—貨載、刮板鏈在溜槽中的運行阻力系數(shù)；
Q—每米長度的貨載的質量， ；
L—輸送機的鋪設長度， ；
—輸送機的鋪設傾角 ；
G—重力加速度， ；
--刮板鏈單位長度的質量，。
已知，q=344kg/m；q=；L=；；；；；
將以上數(shù)據(jù)帶入公式
=（3440.7+290.3）2209.8cos10°-（344+292209.8sin10°）
=390104N
=292209.8(0.3cos10°+sin10°）
=
考慮曲線段阻力及彎曲段的附加阻力，則總牽引力為
=1.1（+）
式中，—附加的阻力系數(shù)；
已知，=1.1；；；
將以上數(shù)據(jù)帶入公式（+）
=1.11.1（390104+29329）
=
4.5 電動機功率的計算與驗算
電動機功率的計算
根據(jù)上述方法算出的刮板輸送機的運行阻力和主動鏈輪的牽引力，可以計算出電動機功率為
(4-5-1)
式中，—刮板輸送機的總牽引力，；
V-刮板鏈條速度，
—傳動裝置的總效率，取
將上述數(shù)據(jù)帶入公式
=
電動機的驗算
由于前面選的電動機型號為YBSD-400/200-4/8，他的額定功率為 4002=800kw761kw
所以所選電動機符合要求。
4.6刮板鏈的強度驗算
驗算刮板鏈強度，需先算出鏈條最大張力點張力值，此張力值的確定按逐點張力法進行計算。
得到刮板鏈的最大靜張力后，為保證刮板鏈工作中的可靠性，必須以鏈條的工作中所承受的最大張力驗算強度。刮板鏈的抗拉強度以安全系數(shù)表示。
對于雙鏈的刮板輸送機，應滿足
(4-6-1)
式中，K—刮板鏈抗拉強度安全系數(shù)；
—單條刮板鏈子的破斷拉力；
—雙鏈負荷不均勻系數(shù)，對于圓環(huán)鏈，取 。
對于兩端驅動類型刮板輸送機，其刮板鏈上最小張力點位置，要根據(jù)不同情況進行分析，如圖（4-2）所示，當重段阻力為正值時，每一傳動裝置主動鏈輪的相遇點的張力均大于其他分離點處的張力。因此，最小張力點主動輪的分離點3，由“逐點張力法”得
圖（4.2）刮板鏈運行阻力計算示意圖
Picture4.2 Calculation diagram of running resistance of scraper chain
對于雙鏈刮板輸送機，取最小張力點張力
取
則
因此
已知 ，；帶入公式
因此，鏈子強度足夠。
4.7 刮板輸送機水平彎曲段集合參數(shù)的計算
工作面上的刮板輸送機，隨著采煤機的移動，需要整體逐段向煤壁推移，使工作面上的刮板輸送機呈蛇形彎曲狀態(tài)。
4.7.1彎曲段曲率半徑R的計算
彎曲段曲率半徑：
(4-7-1)
式中 R—彎曲段曲率半徑，m；
—相鄰溜槽間的偏轉角度，°；
-每節(jié)溜槽的長度，m。
則 m
4.7.2 彎曲段長度的計算
彎曲段長度：
(4-7-2)
式中 —彎曲段長度，；
a-刮板輸送機一次推移步距，一般a=0.6～0.8m。
已知 ，a=0.7m。
將以上數(shù)據(jù)帶入公式得
m。
實用中要確保刮板輸送機的彎曲段長度不小于Lw=8.93m的計算值。
4.7.3彎曲段對應的中心角α0的計算
彎曲段對應的中心角：
(4-7-3)
式中 —彎曲段對應的中心角，一般用弧度表示（rad）。
（rad）
4.7.4彎曲段的溜槽數(shù)N的計算
彎曲段的溜槽數(shù)N：
(4-7-4)
式中 —彎曲段所需溜槽數(shù)量，輸送機整體推移時；
—彎曲段對應的中心角（）。
(4-7-4)
第五章 減速器的設計
5.1 傳動系統(tǒng)的確定
根據(jù)查閱相關資料與書籍，借鑒以往刮板輸送機的傳動系統(tǒng)的設計經(jīng)驗，初步確定傳動系統(tǒng)為：三級圓錐-圓柱-圓柱齒輪三級減速器。高速齒為弧齒錐齒輪，中速齒為圓柱齒輪，低速級為圓柱齒輪。
5.2 總傳動比及傳動比分配
5.2.1 總傳動比
傳動比計算公式如下：
()
式中 P-礦用圓環(huán)鏈節(jié)距，；
Z-鏈輪的齒數(shù)；
n-電動機轉速，；
V-刮板鏈速度，。
所以，總的傳動比為
5.2.2 傳動比分配
總傳動比等于各級傳動比的連乘積，即
為保證減速器尺寸最小，各傳動比分配如下：
，，
5.3 傳動裝置運動參數(shù)的計算
從減速器高速軸開始各軸命名為1軸，2軸，3軸，4軸。
5.3.1 各軸轉速的計算
1軸轉速
2軸轉速
3軸轉速
4軸轉速 即 輸出軸的轉速。
5.3.2 各軸功率的計算
1軸功率
=
=
2軸功率
=
=
3軸功率
=
=
4軸功率
=
=
式中 P—電動機功率
—液力耦合器傳動效率，=0.96
—軸承的效率，
—圓錐齒輪傳動的效率，
—圓柱齒輪傳動效率，
5.3.3 各軸扭矩的計算
1軸扭矩
2軸扭矩
3軸扭矩
4軸扭矩
=
5.3.4 將以上數(shù)據(jù)列表5.1
表5.1 計算數(shù)據(jù)列表
Form5.1Calculate data list
軸號
轉速n（）
輸出功率P/
輸出扭距T/N﹒m
電動機軸
軸1
軸2
軸3
輸出軸
5.4 齒輪設計
5.4.1 圓錐齒輪的傳動設計計算
已知 ；；；
1） 選擇齒輪的材料
根據(jù)《機械設計手冊》 選取 小齒輪20CrMnTi 滲碳淬火 HRC=58-62
大齒輪20CrMnTi 滲碳淬火HRC=58-62
許用接觸應力 由文獻[2]式6-6得
許用應力，查表得
計算應力循環(huán)的次數(shù)：
查文獻[2]圖6-5,得
接觸強度最小安全系數(shù)（）
取
則
許用彎曲應力
彎曲疲勞極限，查圖文獻[2]6-7得=
彎曲強度壽命系數(shù)，查文獻[2]圖6-8得
彎曲強度尺寸系數(shù)，查文獻[2]圖6-9得
彎曲最小安全系數(shù)
則
2) 按齒面接觸強度
確定齒輪傳動精度等級→0.022）
估取參考文獻[2]表6-7，表6-8選取
Ⅱ公差組7級
小齒輪的分度圓直徑
取小齒輪 ，，取88，并初步選定
傳動比誤差
齒寬系數(shù)取
載荷系數(shù)取
確定公式中的各計算數(shù)值
370mm。
則法面模數(shù) （圓整）。
3） 幾何尺寸的計算
下列計算中的下標，1為小齒輪，2為大齒輪。
分度圓的直徑
分錐角
大端錐距
大端齒距
齒頂高
工作齒高、頂隙系數(shù)、齒頂高系數(shù)得
；；
齒頂間隙
全齒高
齒根高
齒根角
頂錐角
根錐角
齒頂圓直徑
冠頂距
=524.6mm
=192.2mm
4） 強度計算
?計算彎曲應力
式中 圓周力
N
、、、、與前面相同。
—彎曲計算用的幾何系數(shù)，按，由文獻得
計算彎曲應力
?校核計算彎曲應力
故兩齒輪的彎曲強度能夠通過。
5.4.2 直齒圓柱齒輪的傳動設計
已知參數(shù)：原動機為電動機，齒輪傳遞功率，小齒輪轉速為，傳動比，工作平穩(wěn)，壽命為小時。
1） 選擇材料熱處理的方式
根據(jù)工作的條件與已知條件知道減速器采用閉式軟齒面直齒圓柱齒輪
計算說明
查參考文獻《機械設計手冊》得
小齒輪 調質處理
大齒輪 正火
因軟齒面閉式傳動常因點蝕而失效，故先按照齒面接觸強度設計公式確定傳動的尺寸，然后驗算齒輪彎曲強度。
許用接觸應力
查文獻，得齒輪接觸應力=800N/mm，大齒輪的為
=650 N/mm
計算應力循環(huán)次數(shù)：
查文獻,得
接觸強度最小安全系數(shù)（）
=
許用彎曲應力
彎曲疲勞極限查文獻
彎曲強度壽命系數(shù)，查文獻
彎曲強度尺寸系數(shù)，查文獻
彎曲最小安全系數(shù)=
2) 按齒面接觸強度計算
確定齒輪傳動的精度等級
估取參考文獻[2]表6-7，表6-8選取
Ⅱ公差組7級
小齒輪的分度圓直徑
確定公式中的各計算數(shù)值
因為齒輪分布非對稱，齒寬的系數(shù)查文獻表6.9
取小齒輪，則，=322.75=88，取=88,μ=88/32=2.75
傳動比誤差為0
載荷系數(shù)
—使用系數(shù)，查文獻[2]表6.3
—動載系數(shù)，推薦值
—齒間載荷分配系數(shù)，推薦值
—齒向載荷分配系數(shù)，推薦值
載荷系數(shù)
由文獻[2]表10-6查得材料的彈性系數(shù)Z=189.8MPa
重合度系數(shù)，推薦值
節(jié)點區(qū)域系數(shù),查圖6.3（β=0，Χ1=Χ2=0）
螺旋角系數(shù)
故
初選
模數(shù)。圓整取
中心距
小齒輪的分度圓直徑
圓周速度
齒寬圓整
大齒輪齒寬
小齒輪齒寬
3） 按齒根彎曲疲勞強度設計
由
齒形系數(shù) 由文獻表6-5查得
應力修正系數(shù) 由文獻表6-5 查得
重合度
/(2π）
重合度系數(shù)
故
=
4)齒輪其他尺寸計算
大齒輪的分度圓直徑
根圓直徑
頂圓直徑
5.4.3 三級圓柱齒輪傳動設計
已知參數(shù)：齒輪傳遞功率,小齒輪轉速,傳動比，工作平穩(wěn)，壽命為小時。
設計方法與上一步基本一致。
許用接觸應力
查文獻，得齒輪接觸應力=800N/mm，大齒輪的為
=
計算應力的循環(huán)次數(shù)：
查文獻,得
接觸強度最小的安全系數(shù)（）
650
許用彎曲應力
彎曲疲勞極限，查文獻
彎曲強度壽命系數(shù)，查文獻
彎曲強度尺寸系數(shù)，查文獻
彎曲最小安全系數(shù)=
1）按照齒面接觸強度計算
確定齒輪傳動精度等級
估取參考文獻[2]表6-7，表6-8選取
Ⅱ公差組7級
小齒輪的分度圓直徑
確定公式中的各計算數(shù)值
因為齒輪分布非對稱，齒寬系數(shù)查文獻[2]表6.9
取小齒輪，則，=322.86=91.52，取=92,μ=92/32=2.87
載荷系數(shù)
—使用系數(shù)，查文獻[2]表6.3
—動載系數(shù)，推薦值
—齒間載荷分配系數(shù)，推薦值
—齒向載荷分配系數(shù)，推薦值
載荷系數(shù)
由文獻[2]表10-6查得材料的彈性影響系數(shù)Z=189.8MPa
重合度系數(shù)，推薦值
節(jié)點區(qū)域系數(shù),查圖6.3（β=0，Χ1=Χ2=0）
螺旋角系數(shù)
故
=
初選
模數(shù)。圓整取
中心距
小齒輪的分度圓直徑
圓周速度
齒寬圓整
大齒輪的齒寬
小齒輪齒寬
2）按齒根彎曲疲勞強度設計
由
齒形系數(shù) 由文獻表6-5查得
應力修正系數(shù) 由文獻表6-5 查得
重合度
/(2π）
重合度系數(shù)
故
=
3）齒輪其他尺寸計算
大齒輪的分度圓直徑
根圓直徑
頂圓直徑
5.5 軸的設計
5.5.1輸入軸的設計
已知現(xiàn)有參數(shù)為：軸傳遞功率，轉速，齒輪的中點直徑，壓力角，載荷平穩(wěn)，雙向傳動。
1）求作用在齒輪上的力
圓周力F
N
由文獻[3]得，徑向力F
N
由文獻[3]得，軸向F
N
上式中 —小輪的節(jié)錐角，；
—壓力角，；
—螺旋角，
上兩式計算出的結果為“+”代表軸向力離開圓錐頂點；“-”代表軸
向力指向圓錐頂點。
2）初步估計軸的直徑
通常軸的材料選取45號鋼調質處理
計算軸的最小直徑加大3%以考慮鍵槽的影響。
查文獻[2]表8.6，取A=100
則 圓整
3) 軸的結構設計
確定軸的結構方案
右軸承從軸的右端裝入，靠軸套使右軸承左端面得到定位，右端面靠圓螺母固定。左軸承從軸的右端裝入，靠軸套使左軸承右端面得到定位，左端面靠軸肩固定。錐齒輪右端靠軸間定位，左端靠螺釘定位，采用普通平鍵得到周向定位。
確定各軸段長度和直徑
1根據(jù)最小直徑d圓整。
2為使聯(lián)軸器定位，那么軸肩高度h=c+(2)
mm孔的c取3mm（GB6403.4—86），且符合標準密封內徑（JB/2Q4606—86）。取端蓋寬度40mm，端蓋外端面與聯(lián)軸器右端面37mm，則
3為便于加工螺紋及安裝圓螺母，選用120mm，根據(jù)GB/T812-88，圓螺母選用M120X2，寬度為22mm，圓螺母右端留取18mm的余量，則
4為便于拆裝軸承內徑，，且符合標準的軸承內徑。查（GB/T297—1994）暫選滾動軸承