刮板输送机选型设计.docx

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1、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重要组成部分,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，目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、中部槽、刮板 链、刮板、链轮、机

2、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 概述 2方案选定2.1传动系统方案设计.2.2传动蹴择刮板输送机的整体设计计算3.13.2333.4任务书要求初选型号运输能力核算运行阻力计算直线段的运行阻力. 绕经曲线段的阻力. 牵引链的动负荷 总运行阻力3.4.13.4.23.4.33.4.43.

3、53.63.73.8电动机功率P核算比核算及齿映选型 环链的选斯核算. 刮板链的安全系数选型设计汇总#文献.1.3.3.3.3.5.5.6.7.7101316161717181819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21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传动蹴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

4、心。其特点是结构简单， 弯曲性能好，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原度

5、在0.8米以上，倾角在 15之间的缓倾斜工作面，也可用于顺槽及煤巷掘进面。本机主要适用于缓倾斜中原煤层 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，以实现回采工作面的落煤、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。目前，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

6、送机 运输量较低，功率比较小，因此，即使重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 和重量，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宜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靠性普遍较差，机头、机尾推移部上的联接螺栓经常出现拉 断现象，造成

7、推移困难，铲煤板和刮板上的螺栓经常出现松动、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轧制，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=80m,运输能力：Q=80t/h,链速：V=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

8、/s)0.88电动机(要选 择)型号TDSB-22(30)功率(kw)22(30)转速(rpm)1470电压(v)380刮板链规格(mm)pl4x50(要设计)减速器传动比，22.243.3运输能力核算按连续运行的计算公式，其运输能力为0 = 3.65(3-1)式中运行物料的断面积F,与中部槽的规格及其承载能力有关。中部槽运行物料断面的上 界限呈曲线形，形状与物料的性质、块度情况有关，需经实测确定，通常按等腰三角形计算, 其底角夕取物料的堆积角，一般取2030计，按物料性质、块度情况选定。F按中部槽的 尺寸由儿何关系求得。由于刮板链占据一定空间，实际面积比F小一些，计算时要乘以小于1 的装满系

9、数。故运输能力按下式计算Q = 3.6Fcpyv(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，对；(P装满系数；Y物料的散碎密度，kgv舌ij板链速，m/s o由任务书知i085m/s,刮板输送机的运输能力Q=80t/h：装满系数取0.9,物料的散碎 密度取900 kg / m3O80由式(3-2)可得F = 一 二= 0.0323 m23.6(pyu 3.6x0.9x900 x0.85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

10、的刮板输送机的重段直线段。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重力。通常将它们一起计为总运行阻力。作为牵引构件的刮板链，在重 段直线段运行的总阻力为W法=（饱 + qQi）Lg COSP（q*q）Lg Sinp（3-3）刮板链在空段直线段的运行总阻力为Wk = q 8 cos p T sin P）（ 3-4）式中 W 一重段直线段的总阻力，N；W.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 / ；L刮板输送机的长度，m；co煤在槽内运行的阻力系数：co,刮板链在槽内运行的阻力系数；g重力加速度，m / 52 ；P 顷

11、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. 30. 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力。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a。可由儿何关系求出。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为刮板链的运行系统；图c 为弯曲段中线的儿

12、何关系。由图d得(3-5).a Ism=2 2RR =2 sin802= 0.0323 nr 3.6(pvu 3.6x0.9x900 x0.85(3-6)舟=（与）2+（眼勺2Lo =4ciR_cF由AABE得.a asin = f2 JzMcazy = 2 arcsm f =。式中a相邻两节中部槽间的最大折曲角;/标准中部槽长，m：R弯曲段的半径，m；。机身推移距离，m：L一弯曲段全长，m； ao弯曲段中心角。空段和重段两个弯曲段的附加阻力，由式（附-2）得W （5 = S3 - S2 = S2（疽。T）6次=s 7 - s 6 = S 6（g必 T）式中 w,、空段弯曲段的附加阻力；(3-

13、7)(3-8)(3-9)(3-10)(3-11)(3-12)w心枷一重段弯曲段的附加阻力;S?、，、$6、S图图3Tb中各点的张力；f刮板链与槽帮间的摩擦系数，可取为0.4；e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10%记为 弯曲段的附加阻力W力。即Wfj =（足文 + 叱）X10%（ 3-13）中部槽单位长度的装煤量q =。= 26.144施 / m = 26kg / m3.6V 3.6x0.85取阡0. 7, wl=0. 35,查圆环链表得/ = 125kg/m ,根据具体使用情况，取P = IQ 由式（3-3）、（3-4）计算得 9电=507

14、9N= 12189 N估算弯曲段的附加阻力为W6. = （W：k + W；.） X10% = 0.1 x （12189 +5079） = 1726.8N则直线段的运行总阻力M = 12189 +1726 .8 = 13465 .8N3.4.2绕经曲线段的阻力链条绕经链轮的阻力，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如图3-2示，设链条的张力，在与链轮的相遇点为s、；与链轮的分离点为S,。在相遇 点由直变弯绕进链轮时，链轴上的摩擦阻力为(3

15、-14)式中Fl 相遇点链轴上的摩擦阻力，NS、,链条在相遇点的张力，Nf】链轴的摩擦系数。图3-2链条绕经链轮的阻力把这个作用于链轴上的摩擦力声 ,变位到链轮的节圆周上，即为链条转折弯曲的摩擦力给链轮旋转增加的阻力按作功相等的条件得(3-15)将户以公式（1-17）代入，整理得Wr d=sj 3(3-16)式中 伊链条由直变弯的阻力，N；d 链轴直径，mm；D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 = Sfg(3-17)式中：Wm链条由弯变直的阻力，N；链条在分离点的张力，No链轮转轴上的摩擦阻力，当链条的

16、饶进和绕出两股平行时凡=(S,+ S”3-18)式中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P L = Wn(3-19)1 222将/以公式(3-18)代入，整理得W =(S,+ S”3-20)式中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f d + fdW, = W + W + =(S,+ S,)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

17、一个a。链条速度变化曲线日图图3-3b,链速的变化范围Ra)cosua -Rar sin22加速度变化曲线见图图3-3bo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,由最大负值突变到正最大值。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a I = sin 丝（3-27）Smaxl2由链轮的儿何关系得Sin0 = -L（3-28）2 2R将式（3-28）代入式（3-27）得n =-ccrl（3-29）5 max 2式中 CL 链条最大加速度；S maxCD链轮旋转的角速度：I链节距；R链

18、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 增到+， 佐 maxmax在这瞬间的加速度为2。 。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 max2MQh。由于这一负荷是瞬间施加的，按力学原理，突加载荷在链条中产生的应力大一倍。 这样，链条所受的动负荷应按知白皿计。考虑到这个变化瞬间，后一个轮齿啮合

19、之前的加 速度为1,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Vi- maxW广 2x2Mg + （-以。心）=(3-30)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。输送机的刮板链，在承载后被煤埋在槽内，沿槽底滑

20、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。所以目前近似的按静负荷的20%计算。则动负荷为W =0.2xW, =0.2x14812 .38 = 2962 .48N3.4.4总运行阻力综上可得总运行阻力町,水为w = Wj += 14812 .38 + 2962 .48 = 17774 .9 N3.5电动机功率P核算驱动轴上的功率为:(3-31)W- v P. 1000/7为传动装置效率，取0.8则计算得Pq =17774.9x0.851000x0.8= !S.9kW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鸟增加15%20%的备

21、用量。则电动机功率 F = 1.2% = 22.7KW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题比核算及齿脯选型自己添加内容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/max选择，即:单链牵引时(3-32)F , Sd r max -Kn双链牵引时2Q尸 max - Sd(3-33)式中Sd一一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0=0.85；安全系数，采煤机用的圆环链，可取；K = 2.53.5刮板输送机用的圆环链，取

22、K = 3.54.5。由式(3-32)得F kS max 2Q(3-34)取 K, = 4 5则盲零=蝎打= 4705如查表选择圆环链为14x50 B 级3.8刮板链的安全系数安全系数是链条破断拉力与最大张力之比。则刮板链的安全系数为单链n = - %(3-35)式中 n链条的安全系数,一般 n3. 5查得S=250 KNn =心W zong25017.7749=14 3.5符合要求4选型设计汇总根据自己的选型设计计算结果，选择合适的厂家生产的刮板输送机。如下例子。刮板输送机选型设计汇总如下表所示: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

23、/s）0.88电动机（要选 择）型号TDSB-22(30)功率（kw）22(30)转速(rpm)1470电压（v）380刮板机规格（mm）pl4x50（要设计）减速器传动比，22.24（设计）刮 板机规格（mm）pl4x50斟文献1 成柚脚曲手册 阐亍本）轴取Md惊 化学：!倾版出2004.12 成柚脚曲手册 阐亍本）常用：!程I拥Md惊 醇IW版出200U3 JWdOiStr手册 阐亍本）晚 僻X3七 2004.14 成国瞒丹十手册（翱亍本）常用设il资MM.：I惊 僻O业由癖匕200U5 成柚脚曲手册 阐亍本）极限顷恰fM.晚 化学：!业晦E 2004.16pWt机WI殳计手册（单行本）机

24、帼W1.哄 僻2004.17 .成炷机械I殳计手册（单行本）减（变）速圈M.物与嶙d凉：2004.18 .濮L峨.纪名刚机械I殳U（M凉：育出版机20019 .为臣垣潭E教研室岫J佃M.哄高涂育出版出993.510 .赵嶙公制冶与质量挪M.河南：河南大学出版社，1999311 3Sm机械设II课S设哈於宾:怖滨X业痔壮版出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98914 杨同敏，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:煤炭工业出版社,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，吴麟震可靠性管理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.北京机械工业出版社,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，1997