矿山运输机械刮板输送机设计大学论文.docx

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矿山运输机械刮板输送机设计大学论文

摘要

刮板输送机是矿山运输机械的重要组成部分。

刮板输送机的设计制造涵盖了运动转换、动力传输、变速机构、铸锻件结构设计等机械设计与制造工艺内容。

经过分析，选择刮板输送机作为我们的毕业设计选题，能够比较全面的运用所学习知识和技能，综合应用机械设计的分析计算、结构选择、绘图技能和机械制造基础知识，对我们的所学知识进行概括总结，对我们的综合应用知识能力进行一次强化训练并获得提升，都是有益的。

本设计以煤矿实际运输条件为依据，以训练提高综合设计能力为目的，在设计中尽可能采用新的设计思想和设计方法，选择更加合理的结构和技术参数，力争提高刮板输送机质量，降低生产成本，在充分吸收学习现有的刮板输送机设计经验的基础上，参考有关设计资料，查阅《机械设计手册》等工具书，按照机械工程设计程序、方法和技术规范进行设计。

刮板输送机是与大型综采工作面设备配套使用的液压支架、采煤机，完成把工作面采煤机采下的煤输送、转运到后续运输设备上的任务，并提供相应的连接手段。

本刮板输送机与MG300/700-WD采煤机配套使用，运量可满足较高需求，工作可靠，是大型综采配套设备的优秀机型。

关键词：

刮板输送机；矿山运输机械；工程优化设计。

第1章绪论

煤矿井下运输机械工作任务繁重，工作条件恶劣。

特别是采掘工作面的运输机械，要求其主要运动部件和工作机构（牵引机构及承载机构）强度高、刚度大、韧性好、耐磨损、抗腐蚀。

根据这些要求，使用链条作为输送机的牵引机构比较合适。

啮合驱动链牵引的连续动作式煤矿运输机械主要有：

用于采掘工作面及采区巷道的刮板输送机和板式输送机；主要用于采区巷道及运输大巷的平面可弯曲带式输送机。

刮板输送机是一种重要的矿山运输机械。

由于它结构简单、使用寿命长，运转可靠性高、节能高效、输送距离长、密封性能好且维修方便，在冶金、建材、化工、火电、矿山等行业里广泛使用。

这次我们进行刮板输送机的选型设计，概括起来有以下几方面：

1.了解了刮板输送机的发展概况，生产目的、生产程序及产品供求情况。

2.了解了刮板输送机的生产方法和技术路线的选择，工艺条件的确定以及流程的编制原则。

3.了解了刮板输送机的质量标准、技术规格、包装和使用要求。

4.在企业员工的指导下，见习生产流程及技术设计环节，锻炼自己观察能力及知识运用能力。

5.在指导老师的帮助下独立的进行刮板输送机的简单的设计。

第2章刮板输送机的工作原理和基本结构组成

刮板输送机是一种有挠性牵引机构的连续运输机械。

溜槽是煤炭的承载机构，其牵引推运机构是绕过机头链轮和机尾链轮（或滚筒）而进行循环运动的无极闭合的刮板链。

起动电动机，经液力联轴器、减速器传动链轮而驱动刮板链连续运转，将装在溜槽中的煤炭推运到机头处卸载转运。

各种类型的刮板输送机的组成部件的型式和布置方式不完全相同，但主要结构和基本组成部件是相同的。

刮板输送机一般是由机头部、；机身部和机尾部三部分组成。

刮板输送机的组成部件：

1、机头部：

由机头架和安装其上的链轮组件、联轴器、减速箱和电动机组成。

2、机尾部：

机尾架、链轮组件、联轴器、减速箱、电动机。

3、机身部：

中部槽、刮板链、铲煤板、挡煤板。

4、辅助装置：

主要包括紧链装置、推移装置、和锚固定装置。

第3章主要部件的结构和设计要求

矿用的刮板输送机，按工作需要，对其结构有如下要求：

⑴能用于左或右工作面；

⑵各部件便于在井下拆装和运输

⑶同一型号的部件安装尺寸和连接尺寸应保证相同，同类部件应保证通用互换；

⑷刮板链安装后，在正、反方向都能顺利运行；

⑸有紧链装置，且操作方便，安全可靠；

⑹能不拆卸用机械推移，为此，应有便于安装推移装置的连接点；

⑺要有足够的强度、刚度、耐磨性；

⑻从端部卸载的刮板输送机，机头架应有足够的卸载高度，防止空段刮板链返程带回煤；

⑼一般应有上链器，上链器是供刮板链在下槽脱出时通过它返回槽内的装置；

⑽用于机械采煤的工作面刮板输送机，机头架的外廓尺寸和结构形式应便于采煤机自切开口；

⑾用于采煤机的工作面刮板输送机，应结合技术上的需要，能装设下列部分或全部附属部件：

①采煤机的导向装置；

②铲煤板；

③挡煤板；

④无链牵引采煤机的齿轨；

⑤放置电缆、水管、乳化液管路的槽或支架；

⑥在机头部和机尾部能安装采煤机外牵引的传动部装置，牵引链的固定装置或刨煤机机构传动装置和控制保护装置；

⑿用于综采工作面的刮板输送机，相关的外廓尺寸应与采煤机和液压支架相配；

⒀刮板输送机沿倾斜面铺设，在工作中有下滑可能时，应有防滑锚固装置；

刮板输送机由机头部、机尾部、中部槽及附属部件、刮板链、紧链装置、推移装置和锚固装置组成。

下面分述其结构和技术要求。

3.1机头部

随着综采工作面生产能力的迅速提高，刮板输送机端卸载已经难以满足要求，国内外大运量重型刮板输送机均采用交叉侧卸载机构，该机构经过几代改进，在卸载能力、效率、寿命等方面都有了很大的提高。

同时，卸载高度的降低也为综采配套带来了便利。

机头部由机头架、链轮、减速器、盲轴、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。

图3-1为一种轻型边双链式刮板输送机的机头部。

图3-1边双链式刮板输送机的机头部

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：

⑴两侧对称，两侧壁上都能安装减速器，以适应左、右采煤工作面的需要；

⑵链轮由减速器伸出和盲轴支承连接，这种连接方式，便于在井下拆装；

⑶拨链器和护轴板固定在机头架前梁上，它的作用防止刮板链在与链轮的分离点处被轮齿带动卷入链轮，护轴板是易损部位，用可拆换的活板，既便于链轮和拨链器的拆装，有可更换；

⑷机头架的易磨损部位采取耐磨措施，例如局部采用耐磨材料的可更换零件。

3.1.2链轮

链轮是一个组件，由链轮和连接筒组成。

链轮是传力部件，也是易损部件，运转中除受静载荷外，还有脉冲和冲击载荷。

图3-2所示为边双链用的链轮连接筒用组件，采用部分式连接筒，连接筒两端由环槽与链轮的环槽相连，内孔用平键分别与减速器伸出及盲轴连接，部分用螺栓固接。

链轮用花键与减速器是伸出轴和盲轴连接。

安装时必须保证两个链轮的齿轮在相同的相位角上。

这种结构的有点是链轮磨损后可以只更换链轮。

但是，连接筒螺栓锈死时，很难拆卸。

所以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。

图3-2边双链用的链轮连接组件

链轮的齿形和基本尺寸参考《矿用圆环链链轮的齿形和基本尺寸计算》（MT/Z8--80）计算。

链轮用优质钢铸造或锻造后，调质处理，链握和齿形表面经淬火处理。

我国《矿用圆环链轮技术条件》（MT/Z9--80）规定了各项技术要求。

为保证链轮的质量，《刮板输送机通用技术条件》（MT150--1993）中规定：

轻型刮板输送机的链轮寿命部低于以一年，中、重型刮板输送机的链轮寿命部低于一年半。

3.1.3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。

其适用条件为：

齿轮圆周速度不大于18m/s；安装角度为1°~25°；高速轴的转速不大于1500r/min；减速器工作的环境温度为-20°C~+35°C；适用于正反两向运转。

为适应不同需要，三级传动的圆锥圆柱出论减速器有三种装配形式：

I型减速器的第二轴装配紧链装置，第四轴（或第一轴）装断销过载保护，这用形式用于30kW以下的减速器；II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，单机功率为40~75kW的减速器多采用这用形式；III型减速器的第一轴装紧链装置，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。

采用双速电动机时，不能用液力耦合器，因为液力耦合器不能在低速下工作。

用双速电机驱动，应采用适当的机械或电气过载保护装置。

为使同一型号减速器的安装尺寸和连接尺寸能通用互换，我国制定并发布了《刮板输送机减速器》标准。

为使其在左右两种采煤工作面和机头部、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。

3.1.4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。

盲轴组件是用于与圆锥圆柱齿轮减速器的链轮连接组件相配的盲轴组件，其轴承座装在机头架侧板的座孔内，用螺栓固定。

3.1.5联轴器

电动机与减速器的连接有弹性联轴器和液力耦合器两种。

用液力耦合器有以下有点：

使电动机轻载保护功能；减缓传动系统的冲击和震动；多电机驱动能使各电机的负荷较均匀；如果与电动机的特性匹配得当，能增大驱动装置的启动力矩。

液力耦合器是一种液力传动器件，其主要组成部分由：

1泵轮、2外壳、3易熔塞、4涡轮、5工作液。

泵轮1和外壳2把涡轮4封在其中，并用螺栓紧密连接构成密封的工作腔。

泵轮的出轴与电动机连接，涡轮的出轴与减速器连接。

泵轮与涡轮上都有许多径向直叶片，两轮上的叶片数目不等。

在工作腔内灌注一定量的工作液体，电动机驱动泵轮旋转时，泵轮中的工作液体被叶片夹持着同泵轮一起旋转，产生流向外缘的离心力就必定大于涡轮使工作液体产生的离心力压力。

因此，泵轮内的液体沿径向叶片之间的通道向外流动，并在泵轮外缘流入涡轮；同时，由于连续性的缘故，在靠近联轴器轴线的泵轮内缘，工作液体又从涡轮流回泵轮，形成环流。

于是，工作液体除了绕联轴器轴线进行旋转运动（牵连运动）之外，还要绕泵轮和透平轮所组成的循环圆的中心进行环流运动（相对运动）。

进入螺管运动的液体质点在泵轮被加速增压，泵轮的机械能转换成液体的动能，液体进入涡轮后，推动涡轮旋转，液体被减速降压，液体的动能转换成涡轮的机械能而输出做功。

由此可见，液力耦合器是依靠液体环流运动传递能量的，而产生环流的先决条件是泵轮转速大于涡轮转速，即二者之间存在转速差。

当二者转速相等时，液体的环流运动消失，能量传递也停止了。

根据液力转动的理论，液力耦合器所能传递的力矩M用下式计算：

（3-1）

式中

——转矩系数；

——工作液体的重度，

；

——泵轮的转速，r/min；

D——泵轮的有效直径，m。

3.1.6电动机

刮板输送机电动机不用液力耦合器时，采用双鼠笼转子并具有高启动转矩的隔离防爆型电动机。

采用液力耦合器时，对电动机的启动转矩无高要求，只是要求最大转矩要高。

因为用液力耦合器时，电动机是轻载启动，如果液力耦合器的输入特性与电动机的特性匹配得当，则对负载的启动转矩可接近电动机的最大力矩。

为解决刮板输送机的重载启动困难，德国和英国使用双速电动机。

双速电动机是两种额定转速的鼠笼式感应电动机，它的定子上装有两套绕组，一套低转速绕组，一套高转速绕组。

以低转速绕组运转时，能给出3倍以上额定转矩的启动转矩。

低速运行时的输出功率约为高速时的1/2，启动电流比用高速绕组的电流低得多，电压降低。

使用双速电动机时，以低速绕组启动，达到一定转速时，换接高速绕组常态运转。

采用双速电动机与适用液力耦合器相比，因没有液力耦合器的滑差，不需经常检查和补充工作液体，没有过载喷油之患。

但是，也没有液力耦合器的几种有益功能。

双速电动机专用的控制开关中，必须要有完善可靠的电器保护装置。

3.2机尾部

机尾部分为有驱动装置和无驱动装置两种。

有驱动装置的机尾部，因尾部不需要卸载高度，除了尾部架与机头架有所不同外，其他部件与机头部相同。

无驱动装置的机尾部，尾部上只有供刮板链改向用的尾部轴部件，如图3-3所示为一种边双链型的，尾部轴上的链轮也可用滚筒代替。

图3-3机尾部滚筒

3.3中部槽及附属部件

中部槽的刮板输送机的机身，有槽帮钢和中板焊接