中单链型刮板输送机设计

2 方案选定

摘要

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中单链型刮板输送机。而后，对中单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、机尾等主要部件进行了技术分析和结构设计，完成了中单链型刮板输送机的整体设计。此次设计的中单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。此次设计的中单链型刮板输送机的特点是结构简单,受力均匀,运行平稳,摩擦阻力小,溜槽利用率高，弯曲性能好,不易出现堵塞，具有很强的适应性。

关键词：刮板输送机；中部槽；圆环链

Subject : Design of The Center Simple Chain Scraper Conveyer

Speciality : Mechanical Design and Manufacturing & Their Automation

Abstract

The scraper conveyer is the synthesis picking work surface important constituent of the supplementary equipment. It is the first link of the coal shipping. Therefore, the scraper conveyer delivery capacity has decided the mining coal working surface productivity and the efficiency in a great degree; however, our country was lagged behind at present; the scraper conveyer installing equipment power is small. The delivery capacity is low; the transportation is away from short, the durability is bad; Reliability is low; and the life is short. The generalized analysis our country scraper conveyer use present situation, the design manufacture high performance scraper conveyer is imminent. This article first synthesized has compared each kind of type conveyer characteristic, has selected center simple chain according to the actual situation the scraper conveyer. But after, the scraper conveyer has carried on the overall structural design to center simple chain. To the nose transmission device, the aqueduct, the middle trough, the scraper chain, the scraper, the chain wheel, the airplane tail and other major component has carried on the technical analysis and the structural design, has completed center simple chain the scraper conveyer overall design. This design center simple chain about the scraper conveyer two sides are symmetrical, may install the reduction gear on two sidewalls, by left meets, the right mining coal working surface need. Moreover, it may very easily reequip the airplane tail the nose, but adapts each kind of peculiar circumstance. This design of center simple chain of the scraper conveyer characteristic includes: the structure is simple, the stress is even, moves steadily, the friction drag is small, the chute use factor high, the curving performance is good, It is not easy to appear stops up, has the very strong compatibility.

Key Words: Scraper Conveyer; Middle Trough; Round Link Chain

2 方案选定

引言

80年代中后期，发达国家纷纷推出全新的高产高效输送机,其特点为大功率、大运量、长运距、高可靠性、长寿命。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，我国目前的刮板输送机的技术水平只相当于80年代初期的国际水平,落后于国际先进水平10～15年，目前尚没有自己的高产高效输送机，高产高效工作面的配套设备还只能依靠进口。而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,在很大程度上决定了采煤工作面的生产能力和效率，因此，研究制造自己的高产高效输送机迫在眉睫。作为新时代的大学生，是祖国的未来，理应为祖国的繁荣昌盛做出自己应有的贡献，结合中国的刮板输送机现状，我设计了中单链型刮板输送机，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中单链型刮板输送机。而后，经过半年的思考钻研对中单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、机尾等主要部件进行了技术分析和结构设计，完成了中单链型刮板输送机的整体设计。此次设计的中单链型刮板输送机的特点是结构简单,受力均匀,运行平稳,摩擦阻力小,溜槽利用率高，弯曲性能好,不易出现堵塞，具有很强的适应性。

目录

1 前言 (1)

2 方案选定 (3)

3 刮板输送机的整体设计计算 (5)

3.1 任务书要求 (5)

3.2 运输能力 (5)

3.3 运行阻力 (6)

3.4 电动机功率P (15)

3.5 圆环链的选择计算 (16)

3.6 刮板链的安全系数 (16)

4 传动系统18

5 结构设计19

5.1 驱动装置位置的确定 (19)

5.2 刮板输送机结构的基本要求 (22)

5.3 机头部 (23)

5.4 机尾部 (25)

5.5 中部槽及附属部件 (25)

5.6 紧链装置 (26)

5.7 推移装置 (27)

5.8 锚固装置 (27)

6 传动部件及其零件的设计 28

6.1 圆环链链环的结构和规格 (28)

6.2 圆环链接链环的结构型式 (28)

6.3 圆环链的性能指标 (31)

6.4 圆环链链轮的齿形参数和几何计算 (33)

6.5 链轮连接 (38)

6.6 圆环链和链轮的啮合特性 (38)

6.7 圆环链链轮的技术条件 (41)

6.8 圆环链链轮的几何计算 (42)

6.9 刮板 (45)

6.10 刮板的间距 (46)

6.11刮板与链条的连接 (47)

7 技术经济分析48

8 总结49

致谢50

参考文献51

附录53

2 方案选定

1 前言

采掘下来的煤或其它有用矿物，只有运出矿井才有使用价值。因此，运输是煤炭生产过程中非常重要的一部分。刮板输送机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，井下运输在工作面和巷道中进行，巷道是根据煤层条件，按开采方法的需要，综合各种要求，在煤层或岩石中开凿出的。因此，井下运输条件的特点是：在有限断面的巷道内运行；线路是水平和倾斜交错连接；运输的货载品多种多样；装载点常常变更，有的线路需经常延长或缩短；机械化采煤连续生产、小时生产率高；环境湿度大，有的工作地点有沼气或煤尘。由此可见，作为为采煤工作面和采区巷道运煤的机械——刮板输送机在使用中，要承受拉、压、弯曲、冲击、摩擦和腐蚀等多种作用，必须要有足够的强度、刚度、耐磨和耐腐蚀性。由于它的运输方式是物料和刮板链都在槽内滑行，运行阻力和磨损都很大。但是，在采煤工作面运煤，目前还没有更好的机械可代替它。只能从结构上、强度上和制造工艺上不断研究改进，使它更加完善、耐用。由此可见，刮板输送机是煤炭等矿物运输中必不可少的运输机械。

然而，我国刮板输送机的技术水平只相当于80年代初期的国际水平,落后于国际先进水平10～15年，与国外相比，我国刮板输送机技术水平低，主要表现在：

a. 装机功率小,输送能力低,运输距离短。

b. 我国工作面刮板输送机ＣＳＴ可控驱动装置、ＡＣＴＳ自动调链装

和工况监测系统等均为空白。

c．耐久性差,可靠性低，事故率高，寿命短。

近几年综采技术的发展速度很快，刮板输送机必然随着综采技术的发展而继续发展,其发展趋势是:

a. 向大型化发展。

b. 向高耐久性,高可靠性方向发展。

c. 向智能化自动化方向发展。采用ＣＳＴ可控驱动装置和ＡＣＴＳ自动调

链装置及工况监测系统等，增设自动紧链和工况监测显示,传输及报警系统,为双高工作面进一步扩大发展创造条件。

d. 向标准化、规范化方向发展。输送机另部件普遍标准化,规范化,保证设

计、加工质量和水平。

e. 向高适应性发展。适应不同综采工艺的工作面刮板输送机将会继续发

展。

f. 链条将普遍采用强化链,既有利于降低机身高度,增大装煤量,又有足够

强度。同时,随着链环强度的提高,单链重型刮板输送机将得到很大发展。

g. 长运输距离。为了减少采区阶段煤柱的损失量，加大工作面的长度，刮

板输送机的长度应加大。

h. 长寿命。由于使用大直径圆环链，增加了刮板链的强度，延长了刮板输

送机的寿命。

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，而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,在很大程度上决定了采煤工作面的生产能力和效率，因此，研究制造自己的高产高效输送机迫在眉睫。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中单链型刮板输送机的设计。而后，对中单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、机尾等主要部件进行了技术分析和结构设计，完成了中单链型刮板输送机的整体设计。此次设计的中单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。此次设计的中单链型刮板输送机的特点是结构简单,受力均匀,运行平稳,摩擦阻力小,溜槽利用率高，弯曲性能好,不易出现堵塞，具有很强的适应性。

2 方案选定

2 方案选定

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：

a. 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。

b. 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。

c. 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，中单链刮板输送机的特点是结构简单,事故少,受力均匀,运行平稳,摩擦阻力小,溜槽利用率高和弯曲性能好,在输送机上不易出现堵塞。缺点是预张力较大。中单链可弯曲刮板输送机系列适用于厚度在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厚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，选用中单链型刮板输送机。

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

3 刮板输送机的整体设计计算

3.1 任务书要求：

设计长度：L=40m ，运输能力：Q=30t/h ，链速：V=0.63m/s 。

3.2 运输能力

按连续运行的计算公式，其运输能力为

3.6Q F γν= （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α'取物料的堆积角，一般取20～30°计，按物料性质、块度情况选定。F 按中部槽的尺寸由几何关系求得。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的装满系数?。故运输能力按下式计算

3.6Q F ?γν= （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，㎡；

?——装满系数；

γ——物料的散碎密度，3/kg m ；

v ——刮板链速，/m s 。

由任务书知v =0.63m/s ，刮板输送机的运输能力Q=30t/h ；装满系数取0.9，物料的散碎密度取9003/kg m 。

由式（3-2）可得

2300.016333.6 3.60.99000.63

Q F m ?γν===??? 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：1200?280?125。

3.3 运行阻力

刮板输送机运行阻力按直线段和曲线段分别计算。

3.3.1 直线段的运行阻力z W

沿倾斜运行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

111

()cos ()sin zk q Lg q Lg q q W ωββω=+±+ （3-3） 刮板链在空段直线段的运行总阻力为

11(cos sin )k Lg q W ββω= （3-4）

式中 zk W ——重段直线段的总阻力，N ；

k 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 ； 1q ——刮板链单位长度的质量，/kg m ；

L ——刮板输送机的长度，m ；

ω——煤在槽内运行的阻力系数；

1

ω——刮板链在槽内运行的阻力系数； g ——重力加速度，2/m s ；

β——倾斜角度。

“+”“-”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0.4—0.6，w1=0.3—0.4。

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