刮板输送机选型设计讲解.docx

1、刮板输送机选型设计讲解刮板输送机选型设计(L= * *m, B =*)学 号： 班 级： 姓 名： 指导老师： 时 间： 刮板输送机是综采工作面配套设备的巫要组成部分,是煤炭装运的第一个环节。因此，刮 板输送机的输送能力在很大程度上决定了采煤工作面的生产能力和效率。然而，我国生产技 术落后，LI前设计生产的刮板输送机装机功率小，输送能力低运输距离短，耐久性差,可靠性 低寿命短。综合分析我国刮板输送机的使用现状，设计制造高性能的刮板输送机迫在眉睫。 本文首先综合比较了各种类型输送机的特点，根据实际情况选用了边双链型刮板输送机。而 后，对边双链型刮板输送机进行了总体结构设计。对机头传动装置、过渡槽

2、、中部槽、刮板 链、刮板、链轮、机尾等主要部件进行了技术分析和结构设计，完成了边双链型刮板输送机 的整体设计。此次设计的边双链型刮板输送机左右两侧对称，可以在两侧壁上安装减速器， 以适应左、右采煤工作面的需要。另外，可以很容易将机尾改装成机头，而适应各种特殊情 况。此次设计的边双链型刮板输送机的特点是过煤空间大，消耗能量小。其缺点是水平弯曲 时链条受力不均匀，溜槽磨损较大。前言 11概述 32方案选定 32.1传动系统方案设计 32.2传动链选择 33刮板输送机的整体设计计算 53.1任务书要求3.2初选型号 53.3运输能力核算 63.4运行阻力计算 73.4.1直线段的运行阻力 73.4.

3、2 绕经曲线段的阻力 103.4.3牵引链的动负荷 133.4.4总运行阻力 163.5电动机功率P核算 163.6 槌比核算及齿瞬选型 174选型设计汇总概述以下内容均由学生本人添加1.1刮板输送机工作原理1.2刮板输送机组成1.3刮板输送机应用2方案选定2.1传动系统方案设计内容自己再添加刮板输送机的传动系统比较简单，其传动方案图如图2-1所示。图4-1传动原理方案图1-电动机；2-减速器；3-机头链轮；4-机尾链轮2.2传动軽择刮板输送机链条在溜槽内布置方式，常用的有中单链、中双链及边双链。其特点分别是:(1).中单链。刮板在溜槽内起导向作用，一条链条位于刮板中心。其特点是结构简单,弯曲

4、性能好，链条受力均匀，溜槽磨损小。其缺点是过煤空间小，机头尺寸较大，能量消耗 较大。(2).边双链。链条和连接环起向导作用，链条位于刮板两端。其特点是过煤空间大，消 耗能量小。其缺点是水平弯曲时链条受力不均匀，溜槽磨损较大。(3).中双链。刮板在溜槽内起向导作用，两条链条在刮板中间,其间距不小于槽宽的20%, 其特点是链条受力均匀，溜槽磨损小，水平弯曲性能好，机头尺寸较小，单股链条断时处理 方便。缺点是过煤空间小，能量消耗大。综上，边双链刮板输送机的特点是过煤空间大，消耗能量小。缺点是水平弯曲时链条受 力不均匀，溜槽磨损较大。边双链可弯曲刮板输送机系列适用于片度在0.8米以上，倾角在 15之间

5、的缓倾斜工作面，也可用于顺槽及煤巷掘进面。本机主要适用于缓倾斜中片煤层 长壁式经济综采或高档普采的回采工作面，在放顶煤回采工作面应用也越来越多，可与采煤 机、液压支架等设备配套，以实现回釆工作面的落煤、装煤、运煤、支护和工作面的连续作 业等。又考虑到所设计的刮板输送机的运输功率比较小和上述各种链型的特点，选用边双链 型刮板输送机。口前，刮板输送机的机头、机尾部采用螺栓连接，而连接螺栓强度不足，容易断裂，可 靠性不高，为此，本次设计机头、机尾部采用焊接板式，这样可以减少螺栓连接不但可以提 高可靠性，而且可以减少孔和螺纹的加工而减少工序，降低成本。另外，考虑设计的输送机 运输量较低，功率比较小，因

6、此，即使巫载启动需要的电动机转矩也不会太大，电动机和减 速器用弹性联轴器连接就可以满足要求，这样不使用液力耦合器，不但可以减小机头的体积 和巫量，也省掉了向工作面输送工作液等过程,减少了材料消耗和对环境的污染，没有因密封 漏油而失效的问题，从而可以降低成本，提高经济性。刮板链的强度问题一直是困扰国产刮板输送机的大问题。由于磨损、疲劳、自身质量差、 锈蚀等原因，使新链条在使用3个月后断链事故明显增多。为此，链条将采用圆环链，既有利 于降低机身高度，增大装煤量，又有足够强度。国产刮板输送机的联接螺栓可幕性普遍较差，机头、机尾推移部上的联接螺栓经常岀现拉 断现象，造成推移困难，铲煤板和刮板上的螺栓经

7、常出现松动、脱落,造成零件丢失，影响铲煤 和运煤效果，使中部头强度不足。因此 中部槽采用整体铸造和轴尽量减少螺栓联接，为 了减少空载功率消耗，中部槽采用封底结构取消铲、挡板的联接螺栓，提高工作可靠性。3刮板输送机的整体设计计算不一定要按以下过程进行设计，按书上的简化设计计算也可以。3.1任务书要求设计长度：L二80m,运输能力：Q=80t/h,链速：V二0. 85m/s。3.2初选型号根据上面的设计参数，初选刮板输送机的型号为SGB420/30,其具体参数如下表:序号1名称规格SGB420/22(30)输送量(t/h)80输送长度(m)80(要选择)链速(m/s)0.88电动机(要选 择)型号

8、TDSB-22(30)功率(kw)22(30)转速(中m)1470电压(v)380刮板链规格(mm).6Fcpyv (3-2)式中Q刮板输送机的运输能力，t/h；F 中部槽物料运行时的断面积，nf；(P装满系数；Y一料的散碎密度，v 舌ij板链速，加/s。由任务书知厂0.85m/s,刮板输送机的运输能力Q二80t/h：装满系数取0.9,物料的散碎 密度取900 kg / m3O由式(3-2)可得=0.0323 m2F- Q - 8036切心 3.6x0.9x900 xO.85根据所选链型，查刮板输送机中部槽尺寸系列，得中部槽尺寸：1200x420x150。3.4运行阻力计算刮板输送机运行阻力按

9、直线段和曲线段分别计算。3.4.1直线段的运行阻力沿倾斜运行的刮板输送机的巫段直线段。运行时除了要克服煤和刮板链的运行阻力，还要克服煤和刮板链的巫力。通常将它们一起计为总运行阻力。作为牵引构件的刮板链，在巫段直线段运行的总阻力为W:k =（也 + q COS0 土 （q + gRg SillP （3-3）刮板链在空段直线段的运行总阻力为Wk = q&（0COS0q：sm0） （3-4）式中 W.-a巫段直线段的总阻力，N；空段直线段的总阻力，N；q 中部槽单位长度上的装煤量，kg/m :% 刮板链单位长度的质量，kg / m ；L刮板输送机的长度，m：3一在槽内运行的阻力系数：刮板链在槽内运行

10、的阻力系数；g 巫力加速度，m/s2:0 顷斜角度。+” “-”号的选取，该段向上运行时取“+”，向下取-”。阻力系数的数值，与煤的性质、刮板链型式、肿部槽型式、安装条件等许多条件有关。准确值需由实验得到，通常计算时，单链W取0.6-0. 8, wl-0.3-0.4o当机身在中部槽平面有弯曲段时，如图3-1。在弯曲段，刮板链沿槽帮滑行，相当于牵引链绕固定的圆弧导向体。这种情况下应按式（附-1）式（附-2）另计弯曲段的附加阻九 工 作面用可弯曲刮板输送机是在这种情况下运行。弯曲段的中心角Q可由儿何关系求岀。图3-1机身弯曲段及其儿何关系如图图3-1所示，图a为在工作面内弯曲段的相关尺寸；图b为刮

11、板链的运行系统；图c为弯曲段中线的儿何关系。2 sin (3-6)由图c的COD得式中 a相邻两节中部槽间的最大折曲角;I 标准中部槽长，m；R弯曲段的半径，m；Q机身推移距离，m；J弯曲段全长，m； a弯曲段中心角。空段和巫段两个弯曲段的附加阻力，由式（附-2）得(3-11)(3-12)一 $2 =心（2匕一1）W 一 s 6 = s。（戶久 T）式中 Wi）（,空段弯曲段的附加阻力；W（67）e重段弯曲段的附加阻力；S?、S3、S6 5*7图图Tb中各点的张力；f刮板链与槽帮间的摩擦系数，可取为0.4； 自然对数的底。由于按理论推导的公式计算麻烦，而且实际情况多变，所以经常按直线段阻力的1

12、0%记为 弯曲段的附加阻力W/厂即Wo = (W：k + 叫)x 10% (3-13)中部槽单位长度的装煤量q = = = 26.144Rg/加=26kg/ m3.6 V 3.6x0.85取w=0. 7, wl=0. 35,查圆环链表得如二2.5kgfm , L=80m根据具体使用情况，取0 = 1(T 由式(3-3)、(3-4)计算得9叭=5079NW* = 12189 N估算弯曲段的附加阻力为用斤=(W*+% )x10% = 0.1x(12189 +5079) = 1726.8N贝I直线段的运行总阻力W一 = 12189 +1726 .8 = 13465 2N3.4.2绕经曲线段的阻力链条

13、绕经链轮的阻力，由以下三部分组成：a.在链条与链轮的相遇点，当它由直线变成弯曲时，因链条的转折所产生的阻力W.b.链轮转轴上的摩擦阻力W；c.在链条饶出链轮的分离点，当它由弯变成直时，因链条的转折所产生的阻力W”。如图3-2示，设链条的张力，在与链轮的相遇点为$、；与链轮的分离点为$。在相遇 点由直变弯绕进链轮时，链轴上的摩擦阻力为10(3-14)式中FSyf,F相遇点链轴上的摩擦阻力，NS、.链条在相遇点的张力，N仁链轴的摩擦系数。图3-2链条绕经链轮的阻力11D链轮直径，mm； 0链条绕进链轮时，相邻两链节转折的角度。同理可得，在分离点链条由弯变直，因链轴上的摩擦给链轮旋转增加的阻力为(3

14、-17)式中：链条由弯变直的阻力，N；S链条在分离点的张力，No链轮转轴上的摩擦阻力，当链条的饶进和绕出两股平行时(3-18)式中 Fi 链轮转轴上的摩擦阻力，N；f链轮转轴的摩擦系数。把作用于链轮转轴上的摩擦阻力变位到链轮节圆周上，即为转轴上的摩擦力给链 轮旋转的阻力w。按力矩相等的条件得F 厶 （3-19）1 22 2将以公式（3T8）代入，整理得W = （$、.+ $）/曽 3-20）式中W链轮轴上的摩擦阻力，N；d 链轮转轴的直径，mm。由上分析得到，链条饶经链轮的阻力Wi为12令 k = f d 广 (3-22)“ D则 Wi = kSyS) (3-23)由于公式计算复朵，使用中经常

15、根据经验按直线段的运行总阻力的10%记为绕经曲线段的(3-24)阻力，即W=WzxlO%则饶经曲线段的阻力为叱=0.1x13465 .8 = 1346 .58/V则刮板输送机运行总静负荷巧为W,=叱 + Wz = 1346.58 +13465 .8 = 14812 .38N3.43牵引链的动负荷链啮合传动，是驱动链轮通过轮齿与链节的啮合，将链轮旋转的转矩，变成直线牵引力 给牵引链。链条是由许多刚性链节组成，绕经链轮时呈多边形闱绕，链条是间歇地随相遇点 轮齿运动。当链轮作等速圆周运动时，链条是变速直线运动，并以链轮旋转一个链节所对应 的中心角为周期。这种运动特性，可由下述分析看岀。把链条当作刚体

16、，设链轮节圆的半径为R,链轮旋转的角速度为血，如图图3-3&所示，0为相遇点轮齿的圆周速度。与水平线的夹角，u为链条水平运动的瞬时速度，可以看出,V = ucos(P = Rcdcos (p ( 3-25 )0角的大小，等于相遇点轮齿的半径与链轮纵轴线的夹角，这个夹角随链轮的旋转变化, 从在相遇点刚开始啮合时的色，逐渐减小到0,再逐渐增加到纶。链轮继续旋转时，另2 213一个轮齿在相遇点与链条啮合，链条的速度就随这个新的相遇点轮齿的运动而变化。据此, 式(3-25)中0的变化范围为2 2式中Qo为一个链节所对应的链轮的圆心角。图3-3链传动的速度分析由此可知，即使链轮的角速度不变，链条的瞬时速

17、度也是变化的，其速度特性如公式(3-25)所示，速度变化的周期为链轮旋转一个a。链条速度变化曲线日图图3-3b,链速的变化范禺Re cosuci -Rco1 sin2 2加速度变化曲线见图图3-3b。可以看出，链条在相遇点啮合开始时的加速度最大，随链轮旋转，加速度逐渐减到0,然后达到最大负值，到另一个链轮啮合时，链条运行的加速度,14由最大负值突变到止最大值。加速度变化周期也是链轮旋转一个角所需时间。最大加速度的绝对值为n I = Rar sm （3-27）Smaxl 由链轮的儿何关系得sm = -L （3-28）2 2R将式（3-28）代入式（3-27）得a =丄/ （3-29）s max

18、2式中 ci 链条最大加速度；5 maxCD 链轮旋转的角速度：I链节距；R链轮分度圆半径。有以上分析可知链条是作变加速运动的。有加速度就有惯性力，因此，链条在运动中， 不仅受静负荷，还受有动负荷，并且是周期性动负荷。加速度为正，惯性力的方向相反，动 负荷使链条的张力增加；加速度为负，惯性力的方向与运行方向相同，动负荷使链条的张力 减小。由图3-3b可以看到，后一个轮齿开始啮合的瞬间，链条的加速度从一Q 增到+Q ,w max max在这瞬间的加速度为2 Q 。如果参与这一加速度运动的质量为M,则链条所受的动负荷为 5 max2M6/maxo由于这一负荷是瞬间施加的，按力学原理，突加载荷在链条

19、中产生的应力大一倍。这样，链条所受的动负荷应按计。考虑到这个变化瞬间，后一个轮齿啮合之前的加速度为 ，其惯性力与链条运动方向相同，因此链条实际所受的最大动负荷按下式计算Vf max15实际上，链条不是刚体，在张力作用下它有变形。刮板输送机用的圆环链，其刚度视不 同规格为（26） X10?No作为弹性体的链条，链轮传给它的牵引力，不能同时作用在整条链子上，而有一定的传 播速度，也不是整条链子都是一个相同的加速度，参与加速度运动的质量也不是整条链子及 所带的负载。因此，式（3-30）只可用在链子很短的情况。对于弹性链，只要不在共振条件 下运行，链条所受的最大动负荷，比用此式计算的要小。输送机的刮板

20、链，在承载后被煤埋在槽内，沿槽底滑动运行，由于其工作条件复杂多变, 虽已进行了许多研究，还不能准确的计算出其动负荷。所以U前近似的按静负荷的20%计算。则动负荷为叱 = 0.2 xW, =0.2x14812 .38 = 2962 .48 N3.4.4总运行阻力综上可得总运行阻力为w = + VV, = 14812 .38 + 2962 .48 = 17774 .9 N3.5电动机功率P核算驱动轴上的功率q为:(3-31)为传动装置效率，取0.816考虑到采区的电压降以及难以准确计算的额外阻力，实际配备的电动机功率应比q增加15%20%的备用量。则电动机功率 P = l.2PQ = 22.7KW

21、又考虑有时可能倾角大于10度或其他原因使工作阻力偏大,固选择电动机功率为30KW。 与初选型号的电机相比，符合要求。3.6 嘔比核算及齿瞬选型自己添加内容3.7圆环链的选择与核算圆环链在工作时受拉伸和弯曲，环内应力状况复杂，理论计算较困难。因此，圆环链通常按最大牵引力Fmax选择，即：单链牵引时Sdmax - （3-32）Kn双链牵引时尸血X字Sd 33）式中圆环链的最小破断负荷，N；Q双链牵引时的不均匀系数，一般取G=0.85；Kn安全系数，采煤机用的圆环链，可取；K = 2535刮板输送机用的圆环链，取K = 3545。由式(3-32)得F k$ max h_ 2G17输送量（t/h）80

22、输送长度（m）80（要选择）链速（m/s）0.88电动机（要选 择）型号TDSB-22(30)功率（kw）22(30)转速（中m）1470电压（v）380刮板机规格（mm）pl4x50（要设计）减速器传动比j22.24篇十）刮规格（mm）板机pl4x50昨文献1成加nmt i手册（曲亍本）轴网如 晾:憐工业岀赃 2004.1P成加nmti手册（曲亍本）常用工&郴阿寸晾:赠:帥版祀2004.13成加臟设11手册（单厅本）朋结与紧网M.j涼：化学工业出版祀2004.14成加nmtl手册（曲亍本）常用设II资晾:赠:帥版祀2004.15成加nmtl手册（曲亍本）极限切I拾tM.j涼:憐工业岀赃 20

23、04.16pm机mu手册（单行本）机wfwi.峻:mwm 2004.17.成犬t机械I対手册（单行本）减（变）速徽M.帥匕瞬.j晾：彳鲜1业1版祀2004.18.濮纪名刚机械跖l!Mj惊：育出版祀20019.犬鏈E舞工1教研室财制削M.j晾：諒擞育出版出1993.510.赵辦.公鄴恰与质量挪fM.河南：河南大学出版补_ 1999319机tt隔知M紛宾:1996.212 刘鸿文.材料力学M.北京高等教育出版社2004.13 于学谦.矿山运输机械M.北京.中国矿业大学出版社.198914 杨同敬，王东飞,伊永勤，等对国产综放设备发展及配套的儿点思考J煤矿机 械,1999,(8):115 钱观生，姜翎燕我国矿用刮板输送机标准化的现状、问题及对策J煤矿机 械,2001,(7):303316 中国矿业学院主编矿山运输机械M.北京:煤炭工业岀版社,198017 陈健元机械可靠性设计M.北京:机械工业出版社,198818 傅光民，吴麟震可幕性管理M.北京人民邮电出版社198819 (日)野中保雄可靠性数据的收集与分析方法M.北京:机械工业岀版社,198820 可靠性文集编译组可靠性文集M.北京:航空工业出版社,198921 机械化传动设计手册编委会机械传动设计M.北京：机械工业出版社，199720