充填刮板輸送機(jī)設(shè)計(jì)【含8張CAD圖紙、說(shuō)明書(shū)】
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摘 要
為了在充填工作面和完成開(kāi)采的充填巷道進(jìn)行矸石充填，充填懸掛式刮板輸送機(jī)這種撓性牽引的連續(xù)輸送機(jī)械正在逐漸被各類(lèi)煤礦所重視。與一般的刮板輸送機(jī)類(lèi)似，充填刮板輸送機(jī)的刮板鏈?zhǔn)瞧錉恳龣C(jī)構(gòu)，中部槽是它的承載裝置，在中部槽的槽面安裝著刮板鏈。沿著全線鋪設(shè)著中部槽的運(yùn)輸路線，中部槽中放置著由繞經(jīng)機(jī)頭的刮板鏈與鏈輪連接而形成的封閉裝置。通過(guò)懸掛裝置懸掛于液壓支架尾梁上，隨著液壓支架的移動(dòng)而移動(dòng)，向已完成開(kāi)采的工作面充填矸石，從而盡量消除傳統(tǒng)開(kāi)采工藝所帶來(lái)的遺留問(wèn)題。在25°以下的條件，充填刮板輸送機(jī)能夠順利的安全使用。由于在使用中刮板輸送機(jī)要多種作用例如：拉、壓、彎曲、沖擊摩擦和腐蝕等，所以，足夠的強(qiáng)度、剛度、耐磨和耐腐蝕性就成為了刮板輸送機(jī)必須要有的特性。物料和刮板鏈都是以在槽內(nèi)滑行的方式進(jìn)行運(yùn)動(dòng)，因此有很大的運(yùn)行阻力和磨損。但是，在充填矸石的作業(yè)當(dāng)中，更好的可代替機(jī)械還沒(méi)有研制出來(lái)，所以只能不斷研究結(jié)構(gòu)、強(qiáng)度和制造工藝，最終研制出完善耐用的產(chǎn)品。本充填刮板輸送機(jī)運(yùn)量可達(dá)1000t/h，技術(shù)先進(jìn)，工作可靠，是充填設(shè)備設(shè)備的優(yōu)秀機(jī)型。
關(guān)鍵詞：充填工藝；刮板輸送機(jī)減速器；機(jī)頭部；刮板鏈；液力耦合器。
ABSTRACT
Filling hanging scraper conveyor is a flexible traction continuous conveyor machinery for filling mining face and finish filling the roadway filling gangue and mechanical layout . Its body is pulling the scraper chain , carrying device is a central groove , groove face scraper chain installed in the middle of the slot . Central groove along the transport route lay across the board , scraper chain around by the nose , tail sprocket then placed in the middle of a closed -shaped groove . Through suspension beam suspension at the end of the hydraulic support , as mobile hydraulic support moves to have completed filling mined waste rock face , so try to eliminate the remaining issues caused by conventional mining techniques . Hanging scraper conveyor filling function in conditions below 25 ° . Scraper conveyor in use to tension , compression , bending , impact multiple roles friction and corrosion , therefore , must have sufficient strength, stiffness , wear and corrosion resistance. Because of its mode of transport is the material in the tank and slide the scraper chain , so running resistance and abrasion are great. However, in the face filling gangue filled , there is no better machinery can be replaced only from the structure, on the strength of the manufacturing process and continue to study , to make it more perfect, and durable. The scraper conveyor filling volume of up to 1000t / h, technologically advanced , reliable, excellent equipment is filling equipment models .
Key words：scraper conveyor； reducer； machine head； flight chain； hydraulic coupler。
目 錄
1 緒論 1
1.1選題背景 1
1.1.1“三下”（建筑物下、鐵路下、水體下）壓煤嚴(yán)重。 1
1.1.2礦山固體廢棄物排放量大 1
1.1.3礦山開(kāi)采帶來(lái)嚴(yán)重的環(huán)境破壞 2
1.2刮板輸送機(jī)簡(jiǎn)介 3
1.2.1刮板輸送機(jī)概述 3
1.2.2常見(jiàn)刮板輸送機(jī)組成部分 3
1.2.3 常見(jiàn)刮板輸送機(jī)的分類(lèi) 4
1.3國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀 4
1.3.1充填開(kāi)采技術(shù) 4
1.3.2目前充填刮板輸送機(jī)的基本設(shè)計(jì) 5
2 主要部件的結(jié)構(gòu)和設(shè)計(jì)要求 7
2.1機(jī)頭部及傳動(dòng)裝置 7
2.1.1機(jī)頭架 7
2.1.2傳動(dòng)裝置 7
2.1.3盲軸組件 8
2.2過(guò)渡槽 8
2.3中部槽 9
2.3.1中部槽 9
2.3.2中部槽的附件 9
2.3.3中部槽連接裝置 9
2.3.4雙曲柄開(kāi)窗泄矸槽結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 9
2.4刮板鏈 11
2.5緊鏈裝置 11
2.5.1緊鏈方法 11
2.5.2緊鏈裝置 11
2.6充填裝置 12
3 刮板輸送機(jī)設(shè)計(jì) 13
3.1運(yùn)輸能力 13
3.2鏈條的選取和刮板的選取設(shè)計(jì) 13
3.2.1鏈條的選取 13
3.2.2刮板選取設(shè)計(jì) 13
3.3電動(dòng)機(jī)功率的計(jì)算 15
3.4刮板輸送機(jī)驅(qū)動(dòng)鏈輪設(shè)計(jì) 16
4.1總傳動(dòng)比及傳動(dòng)比的分配 17
4.1.1總傳動(dòng)比的確定 17
4.1.2傳動(dòng)比的分配 17
4.1.3各級(jí)傳動(dòng)計(jì)算 17
（1）各軸轉(zhuǎn)速計(jì)算 17
4.2減速器設(shè)計(jì) 18
4.2.1I級(jí)弧齒錐齒輪傳動(dòng)設(shè)計(jì) 18
4.2.2 II級(jí)斜齒圓柱齒輪傳動(dòng) 20
4.2.3 III級(jí)斜齒圓柱齒輪傳動(dòng) 23
4.4減速器軸設(shè)計(jì)與校核 26
4.4.1軸I的設(shè)計(jì)與校核 26
4.4.2軸II的設(shè)計(jì)與校核 28
4.4.3軸III的設(shè)計(jì)與校核 30
4.4.4軸IV的設(shè)計(jì)與校核 32
4.5軸承與鍵的選擇與校核 34
4.5.1軸承的選擇與校核 34
4.5.2鍵的選擇與校核 37
5 總 結(jié) 39
參考文獻(xiàn) 40
翻譯部分 41
致 謝 48
第 45 頁(yè)
中國(guó)礦業(yè)大學(xué)2014屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)
1 緒論
1.1選題背景
我國(guó)的支撐能源主要是煤炭,由煤炭行業(yè)所支撐的電力、鋼鐵、鐵路等行業(yè)在伴隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展而對(duì)煤炭的需求連年不斷地增加,致使最近幾年以來(lái)各種礦業(yè)能源，尤以煤炭為主的開(kāi)采速度迅速加快。一批礦井伴隨著幵釆年限的延長(zhǎng)和礦井釆深的延伸,繼而產(chǎn)生資源的枯竭逐步逐步邁入殘釆階段,已有部分礦井逐步邁入衰退期,有的甚至已經(jīng)關(guān)井停產(chǎn)。以下幾個(gè)方面則重點(diǎn)突出了煤炭開(kāi)采致使的環(huán)境損害與資源枯竭的問(wèn)題，其具體形式表現(xiàn)在：
1.1.1“三下”（建筑物下、鐵路下、水體下）壓煤嚴(yán)重。
為了保證國(guó)民經(jīng)濟(jì)的提高和不斷發(fā)展，礦山開(kāi)采必須不斷發(fā)展，而這種發(fā)展的直接表現(xiàn)則為煤炭開(kāi)采量的連年不斷地提高，很多專(zhuān)家紛紛預(yù)測(cè)，在本世紀(jì)上半葉，居于我國(guó)主體地位的一次能源仍將是煤炭。煤礦的“衰老”現(xiàn)象被資源型企業(yè)列為重點(diǎn)問(wèn)題，也正是由于礦井“三下”壓煤?jiǎn)栴}的不斷凸顯。面對(duì)會(huì)使傳統(tǒng)技術(shù)幾乎無(wú)法開(kāi)采，礦井中那些有衰退傾向的開(kāi)始逐步重視這一問(wèn)題。據(jù)統(tǒng)計(jì),目前有高達(dá)137.9億噸的礦井“三下”壓煤在我國(guó)統(tǒng)配煤礦內(nèi)生產(chǎn),其中有占總壓煤量的69%的建筑物下壓煤，共計(jì)約為94.68億噸。幾乎每一個(gè)礦井都或多或少的存在建筑物下壓煤的問(wèn)題,一般的壓煤量大概占到礦井儲(chǔ)量的10~30%,而嚴(yán)重的礦井則甚至高達(dá)40%。由此可以看出,礦區(qū)“三下”壓煤?jiǎn)栴}正在逐漸凸現(xiàn)出來(lái)，而是其中比較重點(diǎn)突出的一個(gè)方面便是建筑物下壓煤?jiǎn)栴}。不僅如此,地面建筑的占地面積也正隨著迅猛發(fā)展的我國(guó)市場(chǎng)經(jīng)濟(jì),而連年不斷地在逐步擴(kuò)大,不斷增加的建筑物下壓煤量,正在迫使著目前本已機(jī)器嚴(yán)重的建筑物下壓煤的問(wèn)題變得更加嚴(yán)峻。礦井的正常生產(chǎn)正在受著建筑物下壓煤?jiǎn)栴}的直接影響,生產(chǎn)接替緊張、產(chǎn)量降低、服務(wù)年限縮短等問(wèn)題產(chǎn)生的嚴(yán)峻局面,對(duì)礦井的總體規(guī)劃和生產(chǎn)布局產(chǎn)生嚴(yán)重影響,各類(lèi)礦井的可持續(xù)發(fā)展受到嚴(yán)重的制約,目前煤炭企業(yè)普遍關(guān)注的問(wèn)題已經(jīng)逐步轉(zhuǎn)移到如何盡可能的減低礦井的衰老速度,不斷開(kāi)發(fā)出新的可持續(xù)的發(fā)展空間,使礦區(qū)“三下”壓煤能夠安全高效的開(kāi)釆出來(lái)。
1.1.2礦山固體廢棄物排放量大
我國(guó)擁有數(shù)量眾多的各類(lèi)礦井，是一個(gè)礦產(chǎn)資源種類(lèi)及其齊全，礦產(chǎn)資源極大豐富的國(guó)家，其中比較具有代表性的有有色金屬礦井、黃金礦井、煤炭礦井等。在工藝過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生大量的固體塊狀、顆粒狀或泥狀廢物，采礦廢石、選礦尾礦、赤泥、冶煉渣等主要存在于金屬礦井中，而洗選矸石、掘進(jìn)矸石、電廠粉煤灰等重要存在于在煤礦中。許多相關(guān)都數(shù)據(jù)表明，我國(guó)有超過(guò)200億噸的礦山廢物堆存量，占我國(guó)工業(yè)固體廢物總堆積量的85%以上，且還以3億噸的速度連年不斷地增長(zhǎng)；目前每年約5億噸尾礦、4億噸采礦廢石被排放，而在其中有 1600 多座規(guī)模較大的矸石山全國(guó)歷年累計(jì)堆放的矸石約45億噸，占到22%的礦山固體廢棄物總量；煤礦的自備電廠排放每年大量粉煤灰，達(dá)到5億噸以上的歷年排放量，且每年都有7千萬(wàn)噸的新排放量正在產(chǎn)生。
大量排放的這些礦井廢物，污染了周?chē)w、土壤和大氣，破壞生態(tài)植被、侵占土地，更為嚴(yán)重的是這些廢物嚴(yán)重影響著礦區(qū)人身健康和生態(tài)環(huán)境，滑坡、泥石流、潰壩、爆炸等工程災(zāi)害的危險(xiǎn)系數(shù)也在不斷地提高，主要表現(xiàn)在以下方面：
一是礦井固體廢棄物地面排放造成環(huán)境污染與危害。礦井固體廢棄物中含有許多對(duì)人體和自然環(huán)境有害的元素以及各種放射性元素，這些廢棄物經(jīng)過(guò)風(fēng)化、雨水溶化，加以直接在大氣中暴露，有害成分就會(huì)漸漸地滲入土壤和水體，從而在礦區(qū)周?chē)斐晌廴?，主要包括土壤、地表以及地下水。在這種污染的長(zhǎng)期下會(huì)使水體酸化，進(jìn)一步造成各類(lèi)生物的中毒死亡，破壞生態(tài)環(huán)境；人類(lèi)長(zhǎng)期使用受污染的水源，人類(lèi)身體健康會(huì)受到極大影響。同樣的，在運(yùn)輸、排放這些廢棄物過(guò)程中，大量的粉塵會(huì)極大地影響著附近地區(qū)的空氣質(zhì)量，進(jìn)一步的造成礦區(qū)附近人民群眾健康隱患。隨著時(shí)間的推移，在地面排放礦井固體廢棄物對(duì)環(huán)境造成的危害與污染逐步的顯現(xiàn)出來(lái)。
二是礦井固體廢棄物地面排放侵占良田。大量的農(nóng)田由于被排放的礦井廢棄物所侵占，加之連年不斷地加大的開(kāi)采力度，良田正在不斷地侵占。在今天，在我國(guó)煤礦的地標(biāo)便是那大大小小的煤矸石山，可以說(shuō)所有的礦井都有自己的矸石山。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，在我國(guó)1.5萬(wàn)公頃的土地上有著接近1600座矸石山，而這個(gè)數(shù)字每年還在不斷地增長(zhǎng)。根據(jù)國(guó)家統(tǒng)計(jì)局的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，目前我國(guó)人均耕地面積僅為1.25畝左右，長(zhǎng)此以往，煤礦附近居住的居民的正常生活勢(shì)必受到影響。
三是礦井固體廢棄物地面排放致使次生災(zāi)害。在我國(guó)礦井廢石、尾礦等固體廢物往往被放置在專(zhuān)門(mén)修建的尾礦庫(kù)中，因而地質(zhì)災(zāi)害中的尾礦庫(kù)潰壩、尾礦泥石流等在我國(guó)頻頻發(fā)生。為樂(lè)針對(duì)性的解決上面的各種問(wèn)題，我國(guó)政府部出臺(tái)并開(kāi)展了一系列的整治行動(dòng)，研究制定了很多針對(duì)性的相關(guān)法律法規(guī)。例如，“礦產(chǎn)資源高效開(kāi)發(fā)利用”和“綜合治污與廢棄物循環(huán)利用”被《國(guó)家中長(zhǎng)期科技發(fā)展規(guī)劃綱要》列入優(yōu)先發(fā)展主題；對(duì)開(kāi)采煤炭中伴采的煤矸石，《中華人民共和國(guó)資源稅暫行條例》中第四條明確規(guī)定，應(yīng)適用“其他非金屬礦原礦”稅目，按照0.5元／噸稅額征收資源稅。但是即便如此，例如工程災(zāi)害以及環(huán)境破壞等問(wèn)題還是根深蒂固，沒(méi)有實(shí)質(zhì)性進(jìn)展。
1.1.3礦山開(kāi)采帶來(lái)嚴(yán)重的環(huán)境破壞
正如大眾所了解的那樣，在大規(guī)模開(kāi)發(fā)煤炭和利用煤炭的過(guò)程中，人類(lèi)雖然得到了巨大的經(jīng)濟(jì)、社會(huì)雙重效益，但也嚴(yán)重的破壞了自然的地形、地貌和各類(lèi)景觀，最終只留下了無(wú)盡的荒涼與塌陷，引發(fā)了嚴(yán)重的生態(tài)環(huán)境破壞，主要表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：
一是對(duì)土地資源破壞嚴(yán)重。眾所周知，礦井開(kāi)采而導(dǎo)致的地表沉陷，隨著時(shí)間的推移會(huì)形成盆地，再加上積水等問(wèn)題，最終會(huì)導(dǎo)致大片土地不能耕種。在國(guó)內(nèi)外這種例子并不鮮見(jiàn)，據(jù)統(tǒng)計(jì)，全世界由于采礦而破壞的土地有，而其中我國(guó)就占據(jù)接近一半，并且以每年5%的速度增加。隨著日益提升的的礦井開(kāi)采計(jì)劃，越來(lái)越嚴(yán)重的環(huán)境問(wèn)題也逐漸開(kāi)始凸顯了出來(lái)。在干旱少雨的我國(guó)西北地區(qū)，這種問(wèn)題更加的嚴(yán)重，植被枯死、土地沙化等環(huán)境災(zāi)害隨著礦井開(kāi)采的深入而持續(xù)加重。
二是地下水大量流失。礦井開(kāi)采導(dǎo)致巖層的移動(dòng)，造成水系的破壞。伴隨著每年煤炭開(kāi)采，水資源嚴(yán)重流失。有關(guān)數(shù)據(jù)顯示，我國(guó)每年有超過(guò)80億噸水因?yàn)榈V井開(kāi)采而流失。為了我國(guó)的可持續(xù)發(fā)展，錢(qián)鳴高教授提出了一種新的理念——綠色開(kāi)采，其核心的部分就是我們所講的充填開(kāi)采。為了實(shí)現(xiàn)礦井固體廢棄物直接處理、巖層移動(dòng)及地表沉陷控制、水資源保護(hù)等多重目標(biāo)，充填開(kāi)采將采空區(qū)的充填材料選為礦井固體廢棄物，在采空區(qū)內(nèi)直接充填，置換出煤資源的同時(shí)又完成了目標(biāo)。
本文基于綜合機(jī)械化充填采煤的工作實(shí)際與發(fā)展前景，研究在充填采煤作業(yè)過(guò)程中的重要輸送機(jī)械——充填懸掛式刮板輸送機(jī)的設(shè)計(jì)，從而進(jìn)一步提高充填作業(yè)的穩(wěn)定性，高效性與安全性，進(jìn)而使得充填式采煤能夠大范圍推廣，減少傳統(tǒng)采煤方法所帶來(lái)的諸多問(wèn)題。
1.2刮板輸送機(jī)簡(jiǎn)介
1.2.1刮板輸送機(jī)概述
為了在工作面和巷道進(jìn)行煤炭運(yùn)輸，刮板輸送機(jī)這種撓性牽引的連續(xù)輸送機(jī)械被各類(lèi)煤礦所廣泛使用。它是運(yùn)輸設(shè)備中目前能在長(zhǎng)壁式采煤工作面工作的?？捎糜谒竭\(yùn)輸，亦可用于傾斜運(yùn)輸。在25°以下的條件，刮板輸送機(jī)能夠順利的安全使用。如圖1.1
圖1.1常見(jiàn)刮板輸送機(jī)實(shí)物圖
1.2.2常見(jiàn)刮板輸送機(jī)組成部分
刮板輸送機(jī)主要是由機(jī)頭部、機(jī)尾部、中間部分和附屬裝置組成，如圖1.2所示。
圖1.2 SGZ1250/2000型刮板輸送機(jī)示意圖
1—減速器；2—液力耦合器；3—電動(dòng)機(jī)；4—過(guò)度溜槽；5—中部槽；
6—無(wú)鏈牽引齒條；7—銷(xiāo)排軌座；8—可伸縮機(jī)尾架；9—鏈輪組件；
10—液壓缸；11—刮板鏈；12—側(cè)卸式機(jī)頭
1.2.3 常見(jiàn)刮板輸送機(jī)的分類(lèi)
國(guó)內(nèi)外生產(chǎn)和使用的刮板輸送機(jī)的類(lèi)型很多，其分類(lèi)方法各有不同。有重疊式和并列式這種按溜槽布置方式分的；有敞底式和封底式這樣按溜槽結(jié)構(gòu)分的；還有按鏈條數(shù)目分為有單連、雙邊鏈、雙中鏈和三鏈；最后還有有輕型、中型和重型等按照電機(jī)的功率劃分的，。
1.3國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀
1.3.1充填開(kāi)采技術(shù)
為了更加高效的掌控巖層移動(dòng)及沉陷問(wèn)題，使礦井能夠盡可能滿足工業(yè)采礦的基本需要，從而進(jìn)一步提高礦井煤炭采出率，充填開(kāi)采技術(shù)逐步的發(fā)展起來(lái)。金屬礦井是最早應(yīng)用充填技術(shù)的。如今這項(xiàng)技術(shù)已經(jīng)有了進(jìn)百年的歷史，歷史上有記錄的最早的充填礦井是在1915年用廢石充填的位于澳大利亞的塔斯馬尼亞芒特萊爾礦和北萊爾礦。
我國(guó)充填開(kāi)采技術(shù)起步稍晚，大約有40年的歷史，與國(guó)外相比大約落后15年左右。充填開(kāi)采技術(shù)的發(fā)展大致分為四個(gè)階段。具體階段如下
第一階段：我國(guó)在上世紀(jì) 50 年代以前，國(guó)外在上世紀(jì) 40 年代以前，在不甚了解這項(xiàng)技術(shù)的情況下，單純以處理礦井廢物為目的，在礦井中使用了充填開(kāi)采技術(shù)。，這種被稱(chēng)為廢石干式充填因?yàn)楦緷M足不了日益增長(zhǎng)的技術(shù)發(fā)展，最終被效率更高，生產(chǎn)能力更大和勞動(dòng)強(qiáng)度更小的技術(shù)淘汰在歷史的長(zhǎng)河中。
第二階段：國(guó)外上世紀(jì)40~50年代，國(guó)內(nèi)60年代，水砂充填工藝開(kāi)始被廣泛應(yīng)用。也正是從此開(kāi)始礦井充填被采礦技術(shù)這個(gè)大家庭所接納。這一階段主要是在工作面大量脫水后用含水量一般在60~70%左右的尾礦，借助水力充入井下采空區(qū)。最終確定了工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)中的100mm的滲透速度。
第三階段：在國(guó)內(nèi)外60~70年代，尾礦膠結(jié)充填技術(shù)開(kāi)始進(jìn)入研發(fā)和應(yīng)用階段。許多礦井在水砂充填工藝推廣應(yīng)用后，便開(kāi)始研發(fā)膠結(jié)充填技術(shù)，這是因?yàn)闊o(wú)自立能力的非膠結(jié)充填體是沒(méi)有辦法滿足采礦工藝所需要的低貧化率和高回采率。在這一階段，各種專(zhuān)家學(xué)者開(kāi)始深入研究各種特性的新充填料、各種充填材料與煤壁等的相互摩擦和相互作用、以及充填體的穩(wěn)定性與固定性。
第四階段：20世紀(jì)80~90年代，新技術(shù)層出不窮，具體有：
（1） 高濃度充填技術(shù)。高濃度充填是一種多余水分的滲透速度很低、濃度變化較慢的，當(dāng)充填料到達(dá)工作面后，將多余水分滲出的充填方式。
（2） 膏體充填。所謂膏體充填則指在工作面不脫水的情況下，使充填料呈膏狀，從而形成具有良好的強(qiáng)度特性的膠結(jié)體來(lái)進(jìn)行充填的方法。
（3） 塊石砂漿膠結(jié)充填塊。石砂漿膠結(jié)充填是一種將塊石作為充填材料，在工作面不脫水的情況下，膠結(jié)介質(zhì)使用水泥漿或砂漿的一種高質(zhì)量充填技術(shù)。
（4） 全尾礦膠結(jié)充填。急需實(shí)現(xiàn)零排放目標(biāo)且尾礦產(chǎn)率低的礦井，全尾礦膠結(jié)充填則是一種十分有價(jià)值的充填方法。
這些新技術(shù)的誕生對(duì)于進(jìn)一步降低采礦成本以及滿足環(huán)境保護(hù)的要求具有重要的意義。
1.3.2目前充填刮板輸送機(jī)的基本設(shè)計(jì)
目前現(xiàn)有的充填刮板輸送機(jī)結(jié)構(gòu)如下圖：
圖1.3充填刮板輸送機(jī)結(jié)構(gòu)示意圖
充填刮板輸送機(jī)的使用情況特殊，因此對(duì)其設(shè)計(jì)和制造提出了更高的要求：
(1)彎曲性能要好，垂直彎曲既要滿足工作面高度的變化，又要適應(yīng)液壓支架移架時(shí)的降架和升架的高度變化，水平彎曲要滿足液壓支架移架時(shí)的推移步距的要求；
(2)連接強(qiáng)度要高；
(3)中板和槽幫耐磨性好；
(4)使用過(guò)程中槽幫和中板的錯(cuò)口量要?。?
(5)卸矸口能夠調(diào)節(jié)卸矸量；
(6)機(jī)頭、機(jī)尾高度要低，以適應(yīng)采高的變化，能夠開(kāi)采較薄煤層；
(7)整機(jī)重量要輕。
充填刮板輸送機(jī)一般上都是使用的短機(jī)頭單電機(jī)驅(qū)動(dòng)、機(jī)尾處一般不設(shè)置驅(qū)動(dòng)，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單。但是也有運(yùn)輸量或鋪設(shè)長(zhǎng)度增大的情況，這種情況下則可以采用雙驅(qū)動(dòng)，在機(jī)尾安裝一個(gè)驅(qū)動(dòng)部。普通傳動(dòng)路線為：井下防爆電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)矩經(jīng)液力耦合器、多級(jí)減速器和聯(lián)軸器最終傳遞到機(jī)頭鏈輪處，繼而由鏈輪牽引刮板鏈進(jìn)行運(yùn)動(dòng)，三者組成一個(gè)完整的封閉的井下?tīng)恳到y(tǒng)，按從機(jī)頭向機(jī)尾的運(yùn)行方向?qū)㈨肥療舫涮畈牧铣涮畹讲煽諈^(qū)當(dāng)中。機(jī)頭部、機(jī)頭過(guò)渡槽、中部槽、開(kāi)天窗中部槽、機(jī)尾、刮板鏈、吊掛鏈等結(jié)構(gòu)部件組成了一個(gè)完整的充填刮板輸送機(jī)。
隨工作面一起推進(jìn)著的液壓支架上，在后端的尾梁下面通過(guò)吊掛鏈懸掛著中部槽。充填空間也就由此產(chǎn)生在中部槽與充填面之間，而更加理想的充填效果則要?dú)w功于短機(jī)頭和簡(jiǎn)易機(jī)尾所帶來(lái)的更大的充填面積。執(zhí)行構(gòu)件中用于矸石動(dòng)態(tài)充填的是開(kāi)天窗中部槽，而用于矸石卸載的承載構(gòu)件則是中部段。為了保證矸石在到達(dá)機(jī)尾之前全部落入到采空區(qū)之中，需要根據(jù)落矸的需要對(duì)中部槽和開(kāi)天窗中部槽的安裝位置進(jìn)行不同的安排，破碎的矸石在充填刮板輸送機(jī)的機(jī)頭，通過(guò)轉(zhuǎn)載輸送帶經(jīng)過(guò)入矸口到達(dá)中部槽，由刮板鏈進(jìn)行輸送，經(jīng)過(guò)可調(diào)節(jié)大小的溜矸孔進(jìn)行溜矸動(dòng)態(tài)控制，可以控制落矸情況，最終達(dá)到應(yīng)有的目的。
2 主要部件的結(jié)構(gòu)和設(shè)計(jì)要求
2.1機(jī)頭部及傳動(dòng)裝置
機(jī)頭部是把電動(dòng)機(jī)的動(dòng)力傳遞給刮板鏈的裝置，機(jī)頭部的主要部分包括機(jī)頭架、傳動(dòng)裝置、鏈輪組件、盲軸以及電動(dòng)機(jī)等組件。利用機(jī)頭傳動(dòng)裝置動(dòng)力的緊鏈器和鏈牽引采煤機(jī)牽引鏈的固定裝置也安裝在機(jī)頭部。常用的機(jī)頭部有端卸式和側(cè)卸式。
2.1.1機(jī)頭架
機(jī)頭架是在機(jī)頭部用于支撐安裝鏈輪組件、減速器，過(guò)濾槽等組件的框架式焊接構(gòu)件，它由左側(cè)板、中板和右側(cè)板用比較厚的鋼板焊接而成，有足夠的剛性和強(qiáng)度。一般而言，為了適應(yīng)兩邊采煤面的需要，機(jī)頭架為兩側(cè)布置，可在兩側(cè)安裝減速器。機(jī)頭架分為端卸式和側(cè)卸式兩種類(lèi)型，沒(méi)種類(lèi)型中又分為安裝鏈輪組件處開(kāi)口與不開(kāi)口兩種形式，由于本次設(shè)計(jì)中，刮板板輸送機(jī)用于充填工作面，且需要懸掛，故采用端卸式開(kāi)口的機(jī)頭架設(shè)計(jì)（如圖）。這類(lèi)機(jī)頭架的兩側(cè)板安裝鏈輪組件的孔開(kāi)有豁口，可以在鏈輪組件完全安裝之后，再講軸承座從或豁口裝入機(jī)頭部，然后用螺栓固定。為了增加側(cè)開(kāi)口的剛性和強(qiáng)度，最后用擋塊進(jìn)行封口。在機(jī)頭架的后端用定位銷(xiāo)以使機(jī)頭架與過(guò)渡槽得到吻合。在更換鏈輪時(shí)只要拆開(kāi)螺栓與聯(lián)軸器，就能從開(kāi)口的側(cè)板中拆卸出來(lái)，而不用拆開(kāi)減速器，方便快捷。
2.1.2傳動(dòng)裝置
（1）傳動(dòng)裝置的布置方式
為了減小機(jī)頭部的占地面積，本設(shè)計(jì)中，傳動(dòng)裝置選用了平行布置的布置方式。這種布置方式可以將傳動(dòng)裝置布置在工作面內(nèi)，便于工作面上下出口頂板的維護(hù)，我國(guó)生產(chǎn)的大部分刮板輸送機(jī)都采用這種布置方式。
（2） 傳動(dòng)裝置數(shù)量與安裝位置
由于本設(shè)計(jì)的刮板輸送機(jī)用于充填工作面而非采煤工作面，因此不需要考慮與采煤機(jī)的配合問(wèn)題，加之本設(shè)計(jì)的刮板輸送機(jī)運(yùn)量尺寸較小，為了便于懸掛且減少懸掛質(zhì)量，本設(shè)計(jì)中采用了單機(jī)頭傳動(dòng)，同時(shí)也回避了雙機(jī)頭傳動(dòng)的同步性問(wèn)題、
（3） 傳動(dòng)裝置的組成部分
刮板輸送機(jī)的傳動(dòng)裝置主要由電動(dòng)機(jī)、聯(lián)軸器和減速器等部分組成。
①電動(dòng)機(jī)：刮板輸送機(jī)的電動(dòng)機(jī)有單速電動(dòng)機(jī)與雙速電動(dòng)機(jī)兩種選擇。本設(shè)計(jì)中采用單速電動(dòng)機(jī)。
②聯(lián)軸器：刮板輸送機(jī)使用聯(lián)軸器的部分有兩個(gè)，一是減速器輸入軸與電動(dòng)機(jī)的連接，一般采用液力耦合器；二是減速器輸出軸與鏈輪的連接，一般采用花鍵連接或者齒輪聯(lián)軸器連接。本設(shè)計(jì)中采用齒輪聯(lián)軸器。
③減速器：本設(shè)計(jì)中，減速器采用輸入輸出軸垂直布置三級(jí)圓錐圓柱齒輪傳動(dòng)減速器，其特點(diǎn)是：承載能力達(dá)傳動(dòng)平穩(wěn)，噪音小。該減速器的具體設(shè)計(jì)見(jiàn)本設(shè)計(jì)第四章。
圖2.1 傳動(dòng)系統(tǒng)圖
1-機(jī)頭鏈輪軸組；2-減速器；3-聯(lián)軸器；
4-電機(jī)；5-刮板鏈；6-機(jī)尾鏈輪軸組
2.1.3盲軸組件
盲軸組件安裝在無(wú)傳動(dòng)裝置一側(cè)的機(jī)頭、機(jī)尾架側(cè)板上，用于支撐鏈輪組件。
圖2.2 盲軸組件
1-盲軸;2-軸承座;3-調(diào)心軸承;4-蓋板
5-軸承托板;6-軸套;7-密封圈
2.2過(guò)渡槽
過(guò)渡槽是機(jī)頭與機(jī)尾與中部槽的連接溜槽，分別稱(chēng)為機(jī)頭過(guò)渡槽與機(jī)尾過(guò)渡槽。它的主要特點(diǎn)是與中部槽連接段的高度與中部槽相同，而與機(jī)頭架和機(jī)尾架連接的另一端較高。
2.3中部槽
2.3.1中部槽
中部槽是刮板輸送機(jī)的機(jī)身，由槽幫鋼、中板等組件組成，上槽是裝運(yùn)煤炭的承載槽，下槽供刮板鏈返程使用。中部槽分為多種類(lèi)型，在本設(shè)計(jì)中，由于選擇的是中雙鏈?zhǔn)?，故中部槽選擇II型中部槽。所謂II型中部槽是指使用E15、M15、E19和M22號(hào)槽幫鋼焊接而成的敞底式中部槽。這種槽幫內(nèi)部空間較大，適用于中雙鏈刮板輸送機(jī)連接環(huán)的通過(guò)，中部槽的長(zhǎng)度均為1500mm。
2.3.2中部槽的附件
（1） 鏟煤版：鏟煤版的作用是在推移中部槽的過(guò)程中用于清理工作面浮煤，它被固定在中不早煤壁測(cè)得支座上，鏟煤版有兩種形式：三角形鏟煤版與L型鏟煤版具體形式見(jiàn)下圖。
（2） 擋煤板：擋煤板是一個(gè)多種功能的組合件，使用螺栓安裝在采空區(qū)的中部槽側(cè)面的支座上。它能有效的防止煤向采空區(qū)灑落，加以采煤機(jī)作為導(dǎo)向，防止電纜和水管，為千斤頂提供連接點(diǎn)；它還可以增大溜槽的裝載斷面，從而保證輸送機(jī)的生產(chǎn)能力。
（3） 電纜槽：電纜槽被安裝在擋煤板的外側(cè)，采煤機(jī)的電纜盒水管則可自動(dòng)鋪設(shè)在槽內(nèi)。一般電纜槽有上下兩層，下層的電纜和水管沿輸送機(jī)全程的一半是不動(dòng)的，另一半則可歲采煤機(jī)的移動(dòng)自動(dòng)鋪設(shè)在上槽內(nèi)。
2.3.3中部槽連接裝置
為了將單個(gè)的中不早連接成為整個(gè)刮板鏈的機(jī)身就必須要用到中部槽連接裝置。連接裝置的基本要求是：在保證機(jī)體的對(duì)中性的同時(shí)要使兩槽之間的左右、上下的錯(cuò)口量保持在規(guī)定的范圍之內(nèi)；與此同時(shí)在相鄰的兩個(gè)槽之間要能有一定角度的折曲，使機(jī)身的彎曲能力得到提高；最后，還必須保證安裝尺寸的相同，從而保證同一型號(hào)的通用互換。本設(shè)計(jì)的連接裝置選擇的是螺栓連接。所謂螺栓連接是將螺栓插入中部槽接頭上的連接銷(xiāo)孔，然后擰上螺母，為了保護(hù)中部槽有一定的偏轉(zhuǎn)角度，螺母與連接板之間應(yīng)留有一定的間隙。
2.3.4雙曲柄開(kāi)窗泄矸槽結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
活動(dòng)窗中部槽卸矸口大小的調(diào)節(jié)是通過(guò)液壓缸推拉來(lái)實(shí)現(xiàn)的，目前應(yīng)用的一種結(jié)構(gòu)形式所示，它是由分別安裝在左、右槽幫上的兩個(gè)液壓缸推拉活動(dòng)板在導(dǎo)軌上移動(dòng)來(lái)啟閉卸矸窗口實(shí)現(xiàn)卸矸充填的。由于煤礦井下生產(chǎn)條件惡劣，容易使導(dǎo)軌卡住而導(dǎo)致兩油缸受力不同，從而致使油缸運(yùn)動(dòng)不同步而發(fā)生損壞，且更換復(fù)雜，影響生產(chǎn)。鑒于上述不足，本設(shè)計(jì)借鑒了一種單液壓缸雙曲柄旋轉(zhuǎn)啟閉式開(kāi)窗泄矸中部槽，其主要由開(kāi)窗槽、活動(dòng)板、推拉液壓缸和聯(lián)接板組成。單油缸、活動(dòng)扇形板、聯(lián)接板用銷(xiāo)軸鉸接構(gòu)成了一個(gè)四連桿雙曲柄機(jī)構(gòu)，通過(guò)控制開(kāi)天窗中部槽一側(cè)的油缸來(lái)推拉扇形活動(dòng)板實(shí)現(xiàn)卸矸口啟閉，從而完成矸石動(dòng)態(tài)充填。這種設(shè)計(jì)的雙曲柄開(kāi)窗泄矸槽的優(yōu)點(diǎn)是：采用單油缸不會(huì)出現(xiàn)受力不均問(wèn)題，不容易卡軌，其卸料窗開(kāi)口寬度是現(xiàn)有開(kāi)窗充填中部槽開(kāi)口寬度的1.5倍，能夠適應(yīng)大塊度矸石卸放，矸石破碎粒度增大后，可有效降低充填成本，提高了充填效率。
圖2.3 單液壓缸雙曲柄旋轉(zhuǎn)啟閉式開(kāi)天窗卸矸中部槽
1-開(kāi)窗槽；2-扇形活動(dòng)板；3-推拉油缸；4-聯(lián)接板
2.4刮板鏈
刮板機(jī)的刮板鏈有中單鏈、中雙鏈、邊雙鏈等型式。邊雙鏈刮板鏈條沿輸送機(jī)中部槽的上翼板導(dǎo)向，刮板運(yùn)行穩(wěn)定。但是，邊雙鏈傳動(dòng)有兩個(gè)最大缺陷，一是鏈條中心距大，造成兩鏈條的負(fù)荷分配不均；二是由于刮板鏈條為短鏈條，需要大量馬蹄形連接環(huán)聯(lián)結(jié)鏈條和刮板，成為刮板鏈牽引系統(tǒng)中的薄弱環(huán)節(jié)，極易出現(xiàn)斷鏈?zhǔn)鹿?。邊雙鏈目前多用于裝機(jī)功率較小的刮板機(jī)。中單鏈可以充分發(fā)揮鏈條的性能，不存在鏈條負(fù)荷不均勻問(wèn)題。中單鏈刮板機(jī)的應(yīng)用范圍由于中雙鏈刮板輸送機(jī)的推廣而趨于萎縮。中雙鏈將兩條圓環(huán)鏈盡量靠近安裝，鏈條負(fù)荷分配不均問(wèn)題得以緩解。由于采用雙鏈?zhǔn)构伟彐湹某休d能力顯著增強(qiáng)，又由于采用長(zhǎng)鏈條和高強(qiáng)度的接鏈環(huán)，能大幅度降低斷鏈概率。
圖2.4 中雙鏈結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖
1-接鏈環(huán)；2-刮板；3、4-螺栓；5-圓環(huán)鏈
2.5緊鏈裝置
2.5.1緊鏈方法
在刮板輸送機(jī)的設(shè)計(jì)過(guò)程中，基本的緊鏈方法有變軸距緊鏈和定軸距緊鏈兩種。本設(shè)計(jì)中采用定軸距緊鏈中的反轉(zhuǎn)電動(dòng)機(jī)法。其主要原理是：將刮板鏈的一端固定在機(jī)頭架上，另一端繞過(guò)機(jī)尾鏈輪，用機(jī)頭部的電動(dòng)機(jī)是鏈輪反轉(zhuǎn)，將鏈條拉緊，電動(dòng)機(jī)停止反轉(zhuǎn)時(shí)，立刻用一種制動(dòng)裝置將鏈輪閘住，防止鏈條回松，然后進(jìn)行接鏈。
2.5.2緊鏈裝置
反轉(zhuǎn)電動(dòng)機(jī)緊鏈法的緊鏈裝置有棘輪緊鏈器、摩擦緊鏈器和盤(pán)閘緊鏈器等。根據(jù)本設(shè)計(jì)的電動(dòng)機(jī)功率（見(jiàn)第三章），選擇盤(pán)閘緊鏈器。由夾鉗制動(dòng)裝置和盤(pán)閘組成的盤(pán)閘緊鏈器，在減速器一軸上安裝著盤(pán)閘，同時(shí)在聯(lián)接筒上安裝制動(dòng)裝置，在緊鏈時(shí)，先將刮板機(jī)輸送機(jī)一端固定，然后反向開(kāi)動(dòng)電動(dòng)機(jī)，鏈輪反轉(zhuǎn)，刮板鏈被逐漸拉緊，直到電動(dòng)機(jī)堵轉(zhuǎn)為止。隨后立刻扳動(dòng)手輪，用鉗臂將閘盤(pán)閘住，同時(shí)切斷電動(dòng)機(jī)電源，拆去多余鏈段，接好鏈子，反轉(zhuǎn)手輪松開(kāi)鉗臂。在緊鏈過(guò)程中，用阻鏈鉤完成刮板鏈的固定。
圖2.5 盤(pán)閘緊鏈器
1-減速器軸;2-夾鉗式制動(dòng)裝置;3-盤(pán)閘;4-液力耦合器;5-連接罩;6-彈性聯(lián)軸器
2.6充填裝置
在充填作業(yè)時(shí)，下刮板需向上推平卸料窗口下漏的矸石，并使矸石充填密實(shí)、均勻，所以開(kāi)天窗中部槽采用整體焊接敞底結(jié)構(gòu)，鑄造槽幫通過(guò)中板焊接為一體，是運(yùn)輸、充填矸石的承載構(gòu)件。根據(jù)落矸需要在中板上開(kāi)設(shè)卸矸窗口，中板采用40mm厚進(jìn)口耐磨板。開(kāi)天窗中部槽分為固定窗中部槽和活動(dòng)窗中部槽兩種。固定窗中部槽是在中板上加工出尺寸不等的窗口，窗口大小不能調(diào)節(jié)；活動(dòng)窗中部槽是在中板上加工出窗口，由活動(dòng)板來(lái)調(diào)節(jié)窗口尺寸的大小。在側(cè)板上兩側(cè)吊掛耳，由吊掛裝置通過(guò)吊掛耳將中部槽懸掛在液壓支架尾梁下面，隨著支架的移動(dòng)而移動(dòng)。吊掛裝置由1個(gè)?26×92mm的圓環(huán)鏈、2個(gè)U形環(huán)和銷(xiāo)軸組成，每節(jié)溜槽用4條鏈段吊掛在液壓支架尾梁上。
3 刮板輸送機(jī)設(shè)計(jì)
刮板輸送機(jī)的設(shè)計(jì)計(jì)算通常分為新機(jī)器的計(jì)算和按照所要求的使用條件選用已有的定型產(chǎn)品，驗(yàn)算該產(chǎn)品的各項(xiàng)指標(biāo)是否滿足要求。兩者計(jì)算的內(nèi)容在實(shí)質(zhì)上是相同的，區(qū)別在于新機(jī)器的計(jì)算要按通用條件，而對(duì)已有型號(hào)的驗(yàn)算則按具體產(chǎn)品的具體條件計(jì)算。本設(shè)計(jì)采用的方案為新機(jī)器的設(shè)計(jì)計(jì)算，所以按將通用條件進(jìn)行計(jì)算。
3.1運(yùn)輸能力
如圖所示，刮板輸送機(jī)是一種進(jìn)行連續(xù)運(yùn)輸?shù)脑O(shè)備，其每一秒鐘機(jī)器的運(yùn)輸能力為
式中:V—充填刮板輸送機(jī)的刮板鏈運(yùn)行速度，，本設(shè)計(jì)中取v=1m/s;
q—輸送機(jī)上單位長(zhǎng)度貨載質(zhì)量，kg.m;
Q—運(yùn)輸能力，本設(shè)計(jì)中設(shè)Q=1000t/h。
圖3.1 刮板輸送機(jī)運(yùn)行簡(jiǎn)圖
每小時(shí)運(yùn)輸能力為
kg/m
3.2鏈條的選取和刮板的選取設(shè)計(jì)
3.2.1鏈條的選取
根據(jù)《礦用高強(qiáng)度圓環(huán)鏈》12718—2001標(biāo)準(zhǔn)選取鏈條，在本設(shè)計(jì)中選用圓環(huán)鏈的規(guī)格為。
3.2.2刮板選取設(shè)計(jì)
(1)刮板的選型
由《刮板輸送機(jī)通用技術(shù)條件》105—2006可知，根據(jù)規(guī)格為的鏈條，則刮板尺寸為
刮板寬度：=674mm
刮板高度：=90±1.0mm
刮板厚度：=100±0.5mm
即刮板型號(hào)為647×90×100
(2)刮板鏈在單位長(zhǎng)度上的質(zhì)量計(jì)算
刮板鏈在單位長(zhǎng)度上的質(zhì)量為，由刮板的單位長(zhǎng)度質(zhì)量和圓環(huán)鏈的單位長(zhǎng)度質(zhì)量相加而成，在此次設(shè)計(jì)中采用平均值表示。
①刮板的質(zhì)量計(jì)算
根據(jù)《刮板輸送機(jī)通用技術(shù)條件》105—2006可知中雙鏈刮板輸送機(jī)的設(shè)計(jì)過(guò)程中會(huì)根據(jù)鏈條節(jié)距和負(fù)載不同，選擇兩相鄰間刮板的距離，分別有10環(huán)、12環(huán)、14環(huán)三種安裝方式，在此次設(shè)計(jì)中將采用10環(huán)安裝方式，因此可知兩相鄰間刮板的距離S為
式中：N—相鄰刮板之間的安裝環(huán)數(shù)，此次設(shè)計(jì)中取N=10；
P—圓環(huán)鏈的節(jié)距，由前面可知P=126mm；
將已知的數(shù)據(jù)帶入到上式中，得
mm
所以在長(zhǎng)度（單程）L=100m所需要的刮板數(shù)目n為
式中：L—刮板輸送機(jī)的長(zhǎng)度，m，本設(shè)計(jì)中取L=100m；
S—兩相鄰刮板間的距離，m，由前面可知S=1.260m。
將已知的數(shù)據(jù)代入式，得
n=
計(jì)算每一塊刮板的體積
式中：—刮板的寬度，m，此前已查得mm；
—刮板的高度，m，此前已查得mm；
—刮板的厚度，m，此前已查得mm。
把已知數(shù)據(jù)代入 式，得
m3
因此刮板的總體積
m3
因此刮板的質(zhì)量為
式中：—刮板密度，，由密度表可查得kg/m3；
—刮板體積之和，，此前已求得m3。
將已知數(shù)據(jù)代入式中，得
kg
②圓環(huán)鏈的質(zhì)量
根據(jù)《礦用高強(qiáng)度圓環(huán)鏈》12718—2001查得此次使用的圓環(huán)鏈其單位長(zhǎng)度質(zhì)量kg/m3，所以總長(zhǎng)度為L(zhǎng)=100m圓環(huán)鏈的質(zhì)量
kg
由于該刮板鏈采用的是邊雙鏈，所以圓環(huán)鏈的質(zhì)量應(yīng)有兩條鏈組成。所以kg。.
所以刮板鏈的單位長(zhǎng)度的質(zhì)量為
把已知數(shù)據(jù)代入3.10式，得
kg/m
3.3電動(dòng)機(jī)功率的計(jì)算
根據(jù)《綜采技術(shù)手冊(cè)》關(guān)于刮板輸送機(jī)電動(dòng)機(jī)功率計(jì)算部分，輸送機(jī)電動(dòng)機(jī)功率的大小要根據(jù)工作面傾角，輸送機(jī)鋪設(shè)長(zhǎng)度和輸送量的大小等具體的條件確定，其關(guān)系式為：
式中：貨載每米重力。。按照下式計(jì)算：
N/m
刮板鏈每米重力，，根據(jù)已知可得，kg/m
輸送量，，根據(jù)已知可得，t/h
井下防爆電動(dòng)機(jī)功率備用系數(shù)，，本設(shè)計(jì)中取
刮板鏈在繞過(guò)兩端鏈輪時(shí)所附加的阻力系數(shù)，
輸送機(jī)水平彎曲時(shí)附加的阻力系數(shù)，
刮板輸送機(jī)的安裝傾角，根據(jù)已知可得，
刮板輸送機(jī)的鋪設(shè)長(zhǎng)度，m，根據(jù)已知可得，m
鏈速，m/s，根據(jù)已知可得，m/s
貨載在溜槽中運(yùn)行阻力系數(shù)
刮板鏈在溜槽中的運(yùn)行阻力系數(shù)
運(yùn)行阻力系數(shù)與輸送機(jī)結(jié)構(gòu)、貨載在溜槽中的斷面形狀、貨載性質(zhì)、塊度、濕度、卸載方式、底板情況、溜槽鋪設(shè)質(zhì)量、鏈速以及底鏈回煤情況等多種因素有關(guān)，一般要根據(jù)具體情況通過(guò)試驗(yàn)測(cè)定。計(jì)算時(shí)可以參考情況選?。簩?duì)于本次設(shè)計(jì)情況，選取
傳送裝置效率，
其中：—液力耦合器的傳輸效率，取=0.98；
—圓錐齒輪的傳輸效率，取=0.97；
—斜齒圓柱齒輪的傳輸效率，取=0.98；
—花鍵以其他鍵的傳輸效率，取=0.96；
—所有軸承的傳輸效率，取=0.94。
所以
將上述數(shù)據(jù)帶入式中可得
選擇電機(jī)功率為250,的電動(dòng)機(jī)作為驅(qū)動(dòng)，則電動(dòng)機(jī)總功率為250kw＞，滿足實(shí)際要求。由于該電機(jī)在煤礦井下工作，所以該電機(jī)必須防爆，應(yīng)選刮板輸送機(jī)專(zhuān)用電機(jī)，即電機(jī)為YSB—250—4—A。
3.4刮板輸送機(jī)驅(qū)動(dòng)鏈輪設(shè)計(jì)
根據(jù)前面所選圓環(huán)鏈的規(guī)格,查詢標(biāo)準(zhǔn)《礦用高強(qiáng)度圓環(huán)鏈》可知，圓環(huán)鏈的公稱(chēng)直徑d=34mm，工程節(jié)距P=126mm，最外寬度b=109mm。另外根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)《刮板輸送機(jī)通用技術(shù)條件》105—2006中的推薦鏈輪齒數(shù)通常為8齒和10齒，本設(shè)計(jì)中取鏈輪齒數(shù)Z=8，則鏈輪節(jié)距角：
查標(biāo)準(zhǔn)《礦用刮板輸送機(jī) 驅(qū)動(dòng)鏈輪》MT 231-1991可得：
鏈輪節(jié)圓直徑mm
鏈輪外徑mm
鏈輪立環(huán)槽直徑mm
齒形圓弧半徑mm
齒根圓弧半徑mm
鏈窩平面圓弧半徑mm
立環(huán)槽弧半徑mm
短齒根部圓弧半徑mm
鏈窩長(zhǎng)度mm
鏈輪中心至鏈窩底平面的距離mm
鏈窩中心距離mm
短齒厚度mm
4 傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)
4.1總傳動(dòng)比及傳動(dòng)比的分配
4.1.1總傳動(dòng)比的確定
總傳動(dòng)比
式中：輸入軸轉(zhuǎn)速，由已知可得，r/min
輸出軸轉(zhuǎn)速，根據(jù)公式得
r/min
將上述數(shù)據(jù)帶入得：
4.1.2傳動(dòng)比的分配
傳動(dòng)比的分配是在進(jìn)行總體設(shè)計(jì)，尤其是多級(jí)傳動(dòng)系統(tǒng)時(shí)，一個(gè)非常重要環(huán)節(jié)，合理分配傳動(dòng)比，就能夠使傳動(dòng)系統(tǒng)在外形結(jié)構(gòu)、重量尺寸、潤(rùn)滑條件、成本及工作能力得到本質(zhì)上的提升。
由此定出各級(jí)傳動(dòng)比為:
4.1.3各級(jí)傳動(dòng)計(jì)算
（1）各軸轉(zhuǎn)速計(jì)算
以從與電動(dòng)機(jī)輸出軸相連的輸入軸開(kāi)始，各軸依次命名為Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ軸。
Ⅰ軸：
Ⅱ軸：r/min
Ⅲ軸：r/min
Ⅳ軸：r/min
（2）各軸功率計(jì)算
Ⅰ軸：kw
Ⅱ軸：kw
Ⅲ軸：kw
Ⅳ軸：kw
式中：—液力耦合器的傳輸效率，取=0.98；
—圓錐齒輪的傳輸效率，取=0.97；
—斜齒圓柱齒輪的傳輸效率，取=0.98；
—花鍵以其他鍵的傳輸效率，取=0.99；
—軸承的傳輸效率，取=0.99。
（3）各軸扭矩計(jì)算
Ⅰ軸：Nm
Ⅱ軸：Nm
Ⅲ軸：Nm
Ⅳ軸：Nm
將上述計(jì)算結(jié)果列入表:
表4.1減速器各軸傳遞功率、轉(zhuǎn)速、輸出轉(zhuǎn)矩、傳動(dòng)比
軸號(hào)
輸出功率
P/kw
轉(zhuǎn)速
n/rmin^-1
輸出轉(zhuǎn)矩
T/Nm
傳動(dòng)比
Ⅰ軸
233
1500
1515
3
Ⅱ軸
218
500
4316
3.3
Ⅲ軸
205
151.5
13679
3.28
Ⅳ軸
193
46.1
39774
4.2減速器設(shè)計(jì)
減速器傳動(dòng)的示意圖如圖所示：
圖4.1減速器傳動(dòng)示意圖
4.2.1I級(jí)弧齒錐齒輪傳動(dòng)設(shè)計(jì)
根據(jù)《機(jī)械傳動(dòng)設(shè)計(jì)手冊(cè)》有關(guān)弧齒錐齒輪的設(shè)計(jì)計(jì)算部分進(jìn)行I級(jí)弧齒錐齒輪傳動(dòng)設(shè)計(jì)。
選擇齒輪材料為滲碳鋼，其齒面硬度為55HRC。
（1）設(shè)計(jì)原始參數(shù)：
軸交角，齒數(shù)比初值，小輪轉(zhuǎn)矩Nm。
（2）弧齒錐齒輪主要參數(shù)計(jì)算初算：
小輪大端分度圓直徑初值：由《機(jī)械傳動(dòng)設(shè)計(jì)手冊(cè)》中圖3.2-2查得，mm
小輪齒數(shù)：由《機(jī)械傳動(dòng)設(shè)計(jì)手冊(cè)》中圖3.2-5和3.2-8查得，
大論齒數(shù)：
大端端面模數(shù)：
小輪分度錐角：
大端錐距：mm
齒寬：取0.3R和10中較小者，mm
螺旋角：由《機(jī)械傳動(dòng)設(shè)計(jì)手冊(cè)》中圖3.2-10查得，
（3）弧齒錐齒輪幾何參數(shù)計(jì)算：
齒高系數(shù)：
頂隙系數(shù)：
法向壓力角：
工作齒高：mm
切向變位系數(shù)：由《機(jī)械傳動(dòng)設(shè)計(jì)手冊(cè)》中圖3.3-5和3.3-6查得，，
螺旋方向：小齒輪左旋，大齒輪右旋
大端分度圓直徑：，mm，mm
分錐角：為已知，，
大端齒距：mm
大輪齒頂高：mm
小輪齒頂高：mm
齒頂間隙：mm
全齒高：mm
齒根高：，mm，mm
齒根角：，，
頂錐角：，
根錐角：，
頂圓直徑：，mm，mm
冠頂距：，mm，mm
大端理論弧齒輪：mm，mm
（4）參考點(diǎn)M處齒輪的參數(shù)
參考點(diǎn)M處錐距：mm
參考點(diǎn)M處斷面模數(shù)：mm
參考點(diǎn)M處法相模數(shù)：mm
參考點(diǎn)M處分度圓直徑：，mm，mm
參考點(diǎn)M處齒頂高：，mm，mm
參考點(diǎn)M處齒根高：，mm，mm
參考點(diǎn)M處分度圓法向弧齒厚：，mm，mm
（5）端面當(dāng)量齒輪處的齒輪參數(shù)
端面當(dāng)量齒輪處的齒數(shù)：，，
端面當(dāng)量齒輪處的齒數(shù)比：
端面當(dāng)量齒輪處的分度圓直徑：，mm，mm
端面當(dāng)量齒輪處的齒輪中心距：mm
端面當(dāng)量齒輪處的齒輪齒頂圓直徑：
端面當(dāng)量齒輪處的基圓螺旋角：
端面當(dāng)量齒輪處的齒輪壓力角：
端面當(dāng)量齒輪處的齒輪基圓直徑：，mm，mm
端面當(dāng)量齒輪處的齒輪基圓齒距：mm
端面當(dāng)量齒輪處的齒輪嚙合線有效長(zhǎng)：mm
端面當(dāng)量齒輪處的齒輪的端面重合度：
端面當(dāng)量齒輪處的齒輪的縱向重合度：
總重合度：
（6）法面當(dāng)量齒輪處的齒輪參數(shù)
法面當(dāng)量齒輪處的齒輪齒數(shù)：，，
法面當(dāng)量齒輪處的齒輪分度圓直徑：，mm，mm
法面當(dāng)量齒輪處的齒輪中心距：mm
法面當(dāng)量齒輪處的齒輪頂圓直徑：，mm，mm
法面當(dāng)量齒輪處的齒輪基圓直徑：，mm，mm
法面當(dāng)量齒輪處的齒輪嚙合線有效長(zhǎng)mm
法面當(dāng)量齒輪處的齒輪重合度：
刀盤(pán)名義半徑：一般取值或者略小于值，mm
刀尖圓角半徑：mm,mm
4.2.2 II級(jí)斜齒圓柱齒輪傳動(dòng)
根據(jù)《機(jī)械設(shè)計(jì)》有關(guān)斜齒圓柱齒輪的設(shè)計(jì)計(jì)算部分進(jìn)行II級(jí)斜齒圓柱齒輪傳動(dòng)設(shè)計(jì)。
（1）選精度等級(jí)，材料以及齒數(shù)
選擇小齒輪材料為調(diào)質(zhì)且表面淬火的40Cr，根據(jù)《機(jī)械設(shè)計(jì)傳動(dòng)手冊(cè)》齒面硬度為52HRC。
選擇大齒輪材料為調(diào)質(zhì)且表面淬火的40Cr，根據(jù)《機(jī)械設(shè)計(jì)傳動(dòng)手冊(cè)》齒面硬度為52HRC。
精度等級(jí)為7級(jí)，初選小齒輪齒數(shù)24，大齒輪齒數(shù)80，螺旋角14°。
（2）按齒面接觸強(qiáng)度設(shè)計(jì)
確定公式內(nèi)的各計(jì)算數(shù)值：
①試選載荷系數(shù)；
?由《機(jī)械設(shè)計(jì)》圖10-30選取區(qū)域系數(shù)；
?小齒輪轉(zhuǎn)矩已知為Nm；
④由《機(jī)械設(shè)計(jì)》表10-6查得彈性影響系數(shù)MPa0.5；
⑤計(jì)算應(yīng)力循環(huán)次數(shù)，；
⑥由《機(jī)械設(shè)計(jì)》圖10-19取接觸疲勞壽命系數(shù)，；
⑦因?yàn)榇蟆⑿↓X輪均為硬齒面，故宜選取稍小的齒寬系數(shù)，現(xiàn)??；
⑧由《機(jī)械設(shè)計(jì)》圖10-21e查得MPa，MPa；
⑨計(jì)算接觸疲勞許用應(yīng)力（失效概率1%，安全系數(shù)S=1）
MPa
MPa
MPa；
將數(shù)值帶入計(jì)算：
①試算小齒輪分度圓直徑。將上述數(shù)據(jù)帶入得mm；
②計(jì)算圓周速度。
m/s；
③計(jì)算齒寬以及模數(shù)。
mm
mm
mm
；
④計(jì)算縱向重合度。
；
⑤計(jì)算載荷系數(shù).
由已知的條件m/s，可以查得在7級(jí)精度之下，使用系數(shù)取，根據(jù)《機(jī)械傳動(dòng)設(shè)計(jì)手冊(cè)》查得動(dòng)載系數(shù)；根據(jù)《機(jī)械傳動(dòng)設(shè)計(jì)手冊(cè)》查得；由于6級(jí)精度的小齒輪的相對(duì)支承為非對(duì)稱(chēng)布置，從《機(jī)械傳動(dòng)設(shè)計(jì)手冊(cè)》中的硬齒面齒輪欄中，查得?？紤]本設(shè)計(jì)中采用的是7級(jí)精度齒輪，故取，則載荷系數(shù)
另由《機(jī)械設(shè)計(jì)》圖10-13查得；
⑥按實(shí)際的載荷系數(shù)校正所算得的分度圓直徑。
mm；
⑦計(jì)算模數(shù)。
mm。
（3）按照齒根彎曲強(qiáng)度設(shè)計(jì)
①確定計(jì)算參數(shù)
計(jì)算載荷系數(shù)。
由《機(jī)械設(shè)計(jì)》圖10-20d查得齒輪彎曲疲勞強(qiáng)度極限,;由《機(jī)械設(shè)計(jì)》圖10-18取彎曲疲勞壽命系數(shù)，；安全系數(shù)取。
計(jì)算彎曲疲勞許用應(yīng)力。
MPa
MPa
計(jì)算大小齒輪的并加以比較。
小齒輪的數(shù)值較大；
②設(shè)計(jì)計(jì)算
mm
對(duì)比計(jì)算結(jié)果，由齒面接觸疲勞強(qiáng)度計(jì)算的法面模數(shù)與由齒根彎曲疲勞強(qiáng)度計(jì)算的法面模數(shù)相差不多，取標(biāo)準(zhǔn)值mm，取分度圓直徑mm。
取，則，取。
（4）幾何尺寸計(jì)算
①計(jì)算中心距
mm
將中心距圓整為355mm；
②按圓整后的中心距修正螺旋角
因?yàn)橹蹈淖儾欢?，故參?shù)、、等不必修正；
③計(jì)算大、小齒輪的分度圓直徑
mm
mm；
④計(jì)算齒輪寬度
mm
圓整后取mm，mm。
4.2.3 III級(jí)斜齒圓柱齒輪傳動(dòng)
根據(jù)《機(jī)械設(shè)計(jì)》有關(guān)斜齒圓柱齒輪的設(shè)計(jì)計(jì)算部分進(jìn)行III級(jí)斜齒圓柱齒輪傳動(dòng)設(shè)計(jì)。
（1）選精度等級(jí)，材料以及齒數(shù)
選擇小齒輪材料為調(diào)質(zhì)且表面淬火的20CrMnTi，根據(jù)《機(jī)械設(shè)計(jì)傳動(dòng)手冊(cè)》齒面硬度為60HRC。
選擇大齒輪材料為調(diào)質(zhì)且表面淬火的40Cr，根據(jù)《機(jī)械設(shè)計(jì)傳動(dòng)手冊(cè)》齒面硬度為52HRC。
精度等級(jí)為7級(jí)，初選小齒輪齒數(shù)24，大齒輪齒數(shù)80，螺旋角14°。
（2）按齒面接觸強(qiáng)度設(shè)計(jì)
確定公式內(nèi)的各計(jì)算數(shù)值：
①試選載荷系數(shù)；
?由《機(jī)械設(shè)計(jì)》圖10-30選取區(qū)域系數(shù)；
?小齒輪轉(zhuǎn)矩已知為Nm；
④由《機(jī)械設(shè)計(jì)》表10-6查得彈性影響系數(shù)MPa0.5；
⑤計(jì)算應(yīng)力循環(huán)次數(shù)，；
⑥由《機(jī)械設(shè)計(jì)》圖10-19取接觸疲勞壽命系數(shù)，；
⑦因?yàn)榇蟆⑿↓X輪均為硬齒面，故宜選取稍小的齒寬系數(shù)，現(xiàn)??；
⑧由《機(jī)械設(shè)計(jì)》圖10-21e查得MPa，MPa；
⑨計(jì)算接觸疲勞許用應(yīng)力（失效概率1%，安全系數(shù)S=1）
MPa
MPa
MPa；
將數(shù)值帶入計(jì)算：
①試算小齒輪分度圓直徑。將上述數(shù)據(jù)帶入得mm；
②計(jì)算圓周速度。
m/s；
③計(jì)算齒寬以及模數(shù)。
mm
mm
mm
；
④計(jì)算縱向重合度。
；
⑤計(jì)算載荷系數(shù).
由已知的條件m/s，可以查得在7級(jí)精度之下，使用系數(shù)取，根據(jù)《機(jī)械傳動(dòng)設(shè)計(jì)手冊(cè)》查得動(dòng)載系數(shù)；根據(jù)《機(jī)械傳動(dòng)設(shè)計(jì)手冊(cè)》查得；由于6級(jí)精度的小齒輪的相對(duì)支承為非對(duì)稱(chēng)布置，從《機(jī)械傳動(dòng)設(shè)計(jì)手冊(cè)》中的硬齒面齒輪欄中，查得?？紤]本設(shè)計(jì)中采用的是7級(jí)精度齒輪，故取，則載荷系數(shù)
另由《機(jī)械設(shè)計(jì)》圖10-13查得；
⑥按實(shí)際的載荷系數(shù)校正所算得的分度圓直徑。
mm；
⑦計(jì)算模數(shù)。
mm。
（3）按照齒根彎曲強(qiáng)度設(shè)計(jì)
①確定計(jì)算參數(shù)
計(jì)算載荷系數(shù)。
由《機(jī)械設(shè)計(jì)》圖10-20d查得齒輪彎曲疲勞強(qiáng)度極限MPa,MPa;由《機(jī)械設(shè)計(jì)》圖10-18取彎曲疲勞壽命系數(shù)，；安全系數(shù)取。
計(jì)算彎曲疲勞許用應(yīng)力。
MPa
MPa
計(jì)算大小齒輪的并加以比較。
小齒輪的數(shù)值較大；
②設(shè)計(jì)計(jì)算
mm
對(duì)比計(jì)算結(jié)果，由齒面接觸疲勞強(qiáng)度計(jì)算的法面模數(shù)與由齒根彎曲疲勞強(qiáng)度計(jì)算的法面模數(shù)相差不多，取標(biāo)準(zhǔn)值mm，取分度圓直徑mm。
取，則，取。
（4）幾何尺寸計(jì)算
①計(jì)算中心距
mm
將中心距圓整為296mm；
②按圓整后的中心距修正螺旋角
因?yàn)橹蹈淖儾欢?，故參?shù)、、等不必修正；
③計(jì)算大、小齒輪的分度圓直徑
mm
mm；
④計(jì)算齒輪寬度
mm
圓整后取mm，mm。
4.4減速器軸設(shè)計(jì)與校核
4.4.1軸I的設(shè)計(jì)與校核
（1）作用在齒輪上的受力分析與計(jì)算：
轉(zhuǎn)矩：Nm
所以小圓柱齒輪處各種力如下：
圓周力：N
徑向力：N
軸向力：N
（2）初步估算軸的直徑
選取40Cr號(hào)鋼作為軸的材料，調(diào)質(zhì)處理
根據(jù)《機(jī)械設(shè)計(jì)》式 15-2 ，
計(jì)算軸的最小直徑并加大3%已考慮鍵槽的影響，查《機(jī)械設(shè)計(jì)》表8.6得，
A=110，則
mm，取mm
（3） 軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
圖4.1軸I的結(jié)構(gòu)
（4） 繪制軸的彎矩圖和扭矩圖
圖4.2軸I的受力分析圖
①求軸承反力
V垂直面，如圖 受力分析并對(duì)A點(diǎn)取距得：
解得：N，N
H水平面，如圖4.11受力分析并對(duì)A點(diǎn)取距得：
解得：N,N
②求齒寬中點(diǎn)處彎矩
H水平面
Nmm
V垂直面
Nmm
合成彎矩
Nmm
扭矩T
Nmm
彎矩圖和扭矩圖見(jiàn)圖4.3
圖4.3軸I的彎矩和扭矩圖
(5) 按彎矩和成強(qiáng)度校核軸的強(qiáng)度
將折合系數(shù)取為0.6，根據(jù)當(dāng)量彎矩計(jì)算公式，則當(dāng)量彎矩在齒寬中點(diǎn)的值為
Nmm
軸的材料為40Cr，調(diào)制處理，由表8.2得=640，由《機(jī)械設(shè)計(jì)》表15-1得材料許用應(yīng)力=70MPa
計(jì)算軸的計(jì)算應(yīng)力，根據(jù)《機(jī)械傳動(dòng)設(shè)計(jì)手冊(cè)》，：
所以該軸滿足強(qiáng)度要求。
4.4.2軸II的設(shè)計(jì)與校核
（1）作用在齒輪上的受力分析與計(jì)算：
轉(zhuǎn)矩：Nm
所以小圓柱齒輪處各種力如下：
圓周力：N
徑向力：N
軸向力：N
（2）初步估算軸的直徑
選取40Cr號(hào)鋼作為軸的材料，調(diào)質(zhì)處理
根據(jù)《機(jī)械設(shè)計(jì)》式 15-2 ，
計(jì)算軸的最小直徑并加大3%已考慮鍵槽的影響，查《機(jī)械設(shè)計(jì)》表8.6得，
A=110，則
mm，取mm
（3）軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
圖4.4軸II的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
（4） 繪制軸的彎矩圖和扭矩圖
圖4.5軸II的受力分析
①求軸承反力
V垂直面，如圖 受力分析并對(duì)A點(diǎn)取距得：
解得：N，N
H水平面，如圖4.11受力分析并對(duì)A點(diǎn)取距得：
解得：N,N
②求齒寬中點(diǎn)處彎矩
H水平面
Nmm
Nmm
V垂直面
Nmm
Nmm
合成彎矩
Nmm
N
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