刮板输送机设计计算及选型

4.1 刮板输送机输送能力的计算

4.1.1 工作面刮板输送机的输送生产能力计算

刮板输送机输送能力Q 按下式计算：

Q=3600Avρ（4-1）

——刮板输送机输送量（t/h）；式中Q2——）；溜槽上物料装载断面（m A ——刮板链条速度（m/s）；v

3——）。t/m ρ物料堆积密度（

4.1.2 溜槽上物料断面积 A 计算

图4-1 溜槽中货载最大断面积

溜槽上物料断面积 A ：

2 D1 （4-2） b b） h （AA A A bh Cb 10312201e242——、）；A 单侧挡板溜槽上物料断面各部分的面积（式中Am212——）；导向管断面面积（m

A 3——溜槽宽度（m）；b

——溜槽槽口高度（m）；h 0——溜槽槽口宽度（m）；b

0——刮板输送机工作时档煤净高（m）h；1——物料的动堆积角，取α=20?；α

（0.73 0.2 0.085） tan20 0tanb h（bb ） .3m 112——溜槽上框架宽度（m）；

b 1——溜槽距挡板的距离（m）b；2——；）m 导向管直径（D

——装载系数。 C e2070.3.14 12 ）.159（m.3

0）0.73 0.2 0.085 00.A 056 0.087 .9 （24Q=3600×0.159×1.04×0.9=535（t/h）

4.1.3 刮板输送机上的物料断面面积的计算

当给定工作面刮板输送机的生产能力，验算溜槽最大物料断面面积A'：

Q4002 e）

板输送机中部槽尺寸满足生产能力要求

4.2 刮板输送机水平弯曲段几何参数的计算

工作面刮板输送机，随着采煤机的移动，需要整体逐段向煤壁推移，使工作面刮板输送机呈蛇形弯曲状态。如图4-2 所示。

图4-2 刮板输送机水平弯曲段示意图

4.2.1弯曲段曲率半径R 的计算

弯曲段曲率半径R：

l0 R （4-3）2sin a 2——弯曲段曲率半径（m）

R；式中

——相邻溜槽间的偏转角度（?）；α'

——每节溜槽长度（m）l。01.5 28.65 R（m）

3sin2 2．

4.2.2 弯曲段长度L 的计算w 弯曲段长度L：w2a 4aR L （4-4）w——弯曲

段长度（m）式中L ；w——m）a 。刮板输送机一次推移

步距（

227. 8.65 0.6 L 4 0.628

）（m w L=8.27m 的计算值。实用中要确保刮板输送机弯曲段长度不小于w弯曲段对应的中心角α的计算 4.2.30 弯曲段对应的中心角：0a 2arcsin （4-5）

022a L w——。式中rad）弯曲段对应的中心角，一般

用弧度表示（06.0 1450.8 .30 2 arcsin rad）（0226. 278.0 N 的计算 4.2.4

弯曲段的溜槽数：弯曲段的溜槽数N 2R0 N （4-6）

l0L ——弯曲段所需溜槽数量，输送机整体推移时N；式中N l0 ——

）rad。 a 弯曲段对应的中心角（0145065282 . .54 N 5.

(m159.119A A 0 0. 3600 1.04 0.3600v9 所设计的刮

5.1．

4.3 刮板输送机运行阻力的计算

4.3.1刮板输送机每米长度物料质量q 的计算刮板输送机每米长度物料质量q：Q e（kg/m）（4-7）q 3.6v——刮板输送机输送量

（t/h）Q。式中e400q 106.8（kg/m） 3.6 1.044.3.2 刮板链条每米长度质量q 的计算0 刮板链条每米长度质量，与链条直径、刮板链条形式及溜槽宽度等因素有关，其数值如表4-1 所示

表4-1 刮板链条每米长度质量q0

5.29.411.313.228.133.040.043.060.063.06

6.971.080.082.0 q 40.0 由表4-1)查得kg/m (0．4.3.3刮板输送机有载分支的基本运行阻力W 的计算zh

图 4-3 刮板输送机运行阻力计算图 刮板输送机有载分支的基本运行阻力 W ： zh N ) (4-8) sing (q q) W(q L q )L gcos 0zh0—— 刮板输送机有载分支基本运行阻力( N )； W 式中 zh —— 刮板输送机设计长度( m )； 2

—— ； 重力加速度，取 gg=10m/s —— 刮板输送机倾角( ?)

β；

—— 刮板输送机每米长度物料的质量( kg ) —— 刮板链条每米长度的质量( kg )q ；

力系数；ω

——刮板链条在有载分支溜槽中移动时的阻力系数； “±”——根据刮板链条向上运输时取“ W (106.8 0.6 40.0 0.4) 160 10 cos0 zh

q ； 0——物料在溜槽中移动的阻 ω

' +”号；反之取“－”号。 (106.8 40.0) 160 10 sin0 128100N 128.1kN 4.3.4 刮板输送机无载分支的

基

本运行阻力 W 的计算

K 刮板输送机无载分支的基本运行阻力 W ：K (4-9)

) sincos( WqLg 0K

—— 刮板链条在无载分支溜槽中移动时的阻力系数； ω?式中

刮板输送机无载分支基本运行阻力( N ) W 。 25.6kNN ) 25600sincos0 16010 (.4 0 0 . W400K 和无载分支运行阻 4.3.

5

刮板输送机弯曲时有载分支运行阻力 W zh 的计算 力

W K WW 刮板输送 机弯曲时有载分支运行阻力： 和无载分支运行阻力 Kzh (kN ) (4-10) WW k zh1zh (kN ) (4-11) W kW K1K —— 刮板输送机弯曲运行时附加阻力系数。 k 式中 1 (kN) W9140. 128.1 1.1zh (kN) W228.25.6 1.1 K 4.3.6 刮板输送机运行总阻力 W

的计算

刮板输送机运行总阻力 W ： ( kN ) (4-12) W W)) 1.21(W W k(W zhzhKK2 尾部链轮回转时的附加阻力系数。 k 式中 2(kN ) 刮板链条绕上头

部、

0.186 25.6) W 1.21 (128.14.4 刮板输送机链条张力和牵引力的

计算

4.4.1 计算各特殊点的张力

1.确定给定条件中最小张力点张力S min如图5-3比较1点和3点张力S和S：31 S 1.1WS S W )(4-13 K21K1 又设机头、机尾所需功率相同，负荷均匀，每个链轮克服阻力为总阻力W 的一半，即

1.21(W W)W Kzh 0.S S 605(W W) (4-14) Kzh3222 解式(4-13)和(4-14)可得：

S S 0.605W 0.495W 0.605 128.1 0.495 25.6 64.83 K31zh S S 64.83 0 所以S>因为S S=S

图4-4 链条张紧力计算示意图

2. 用逐点计算法计算链条各点张力

图4-4 中，

kN

3 SS min3 kN

S S.9 W.1 128.1 143 S 1.1W 31zhzh3431.21(W W)W1.21 (128.1 25.6)Kzh S 143S S .

9 50.9kN 414222 kN

S S 76 22.W W50.9 1.1 25. S 1.1K12K14.4.2 刮板输送机两端链轮总牵引力刮板输送机两端链轮总牵引力F：

F F F (4-15) 215 S)F S S 0.0(S

(4-16) 其中11414F S S 0.05(S S) (4-17) 32322——刮板输送机两端链轮总牵引力( kN)； F 式中——头部链轮的牵引力

( kN)；F1——。) FkN 尾部链轮的牵引力( 2．

)(kN750.9) 102. 50.9 0.05 (143.9 F 143.91 )(kN0 3) 21..7 3 0.05 (22.7F 222 ( kN)7123..0 F 102.7 21 4.5 刮板输送机电机功率的计算刮板输送机满载运行时，电机功率P 的计算 4.5.1 刮板输送机满载运行时，电机功

率P: v F k （4-18）（kW ）P ——刮板输送机电机功

率备用系数；式中k——）F；刮板输送机链轮总牵引力（kN ——刮板输送机传动效率。η

041.123.7 1.1 2157.P kW）（90. P 的计算 4.5.2单向割煤采煤工作面刮板输送机电机功率s ：q=0）的电机最小功率P 采煤机下放时，刮板输送机空载运行（min vLgcos1.1 2q0 ）（4-19 （kW ）P

（kW ）

min 100004 1.40. cos0 .1 2 40.0 160 10 11 P 65.

min9 0.1000）用式（4-18 单向割煤工作面采煤机割煤时，刮板输送机电机最大功率为P max P。=计算，即P max P：刮板输送机电机的等值功率P和设备功率sd22P PP.6P P 0 4-20）（）（kW minminmaxdmax P.2P 1 ）（4-21 （kW ）ds ——刮板输送机满

载运行时电机最大功率；P 式中max P——刮板输送机空载运行时电机最小功率。

min22 118.81 65.165..P 06 1572157 .2 （. kW）d P 1.2 118.8 142.6（kW）s刮板输送机配用电机总功率P=180kW>P=142.6kW sz

所以，电机可用。

4.6 链条预张力和紧链力的计算

4.6.1 链条预张力由定义可知，链条预张力引起链条的弹性伸长量?L 应等于链条在额定负载y下的弹性伸长量?L，即?L =?L。由虎克定律和上述张力代入该等式，可得y1T （S S S S）（kN）（4-22）42134——链条预张力（kN）。T 式中

1T (50.9 22.7 3 143.9) 55.1(kN) 44.6.2 链条紧链力

链条紧链力:

FW TT （kN）（4-23）K1——刮板输送机链条预张力（kN）T；式中

——紧链时底链移动阻力（kN）W；K——接链时链条松弛量（0.5～0.6t）需要的附加牵引力（kN F'），按下

式计算：

EAp 3 010F （kN）（4-24）4L2——）；109（N/m 刮板链条的弹性模量，取E=206×式中E2——）；A 链条横断面积（m 0——圆

环链条链环的节距；p

——刮板输送机设计长度（m）L。

（m）

22 D.0263.14 023 1006 . A2 2 1

(kN)

04439 09201.06 10.10206 3 4.10 31F

1604 T 55.1 25.6 31.4 112.1 )kN (1．

4.7 刮板输送机牵引机构强度的验算

刮板输送机牵引链强度验算：

T a （4-25） 2 k min T m——≥2时满足要求；kk 刮板

输送机链条最小安全系数，式中minmin ——刮板输送机链条最小破断载荷（kN）

T；a——刮板输送机满载启动时链条最大拉力（kN）T。m（kN）knTT acab——刮板输送机单股链条最小破断力（kN）；式中T b——刮板输送

机链条根数；n c——刮板输送机链条受力不均匀系数，中单链k=1。k aa Pn b T（kN）（4-26）m v——刮板输送机电机启动力

矩系数；n 式中b——刮板输送机电机总功率；P

——刮板输送机启动时总传动效率；η'

（kN）850 850 1 T 1a2.5 180 0.6 259.T 6（kN）m1.04850 k 3.27 2满足要求min259.64.8 刮板输送机的选型

刮板输送机是连续动作式运输机械的一种，由于其机身低矮，可以弯曲，运输能力大，结构强度高，能适应采煤工作面较恶劣的工作条件。它除了运煤外，还能给采煤机作运行轨道；作为移置液压支架的支点；清理工作面的浮煤；悬挂电缆、水罐、乳化液管等。它是缓倾斜长壁采煤工作面唯一的运输设备。

4.8.1 预选

根据MG300-W型双滚筒采煤机的生产能力可初步选用SGD-630/180型刮板输送机。基本参数如下表：

0.92m/s63220)mm

4.8.2 验算

（1）运输能力的验算

vF.Q 36m Q m F v 0）v 3.6（ 60350

98.5）92 （0.63. 0.9 1150 602 m0. 114式中：——采煤机的生产能力，t/h

Q m——中部槽具有的装载断面面积F v——刮板链速度，m/s

v ——采煤机牵引速度，m/min

0 ——装满系数，一般小于 1 ，这里取0.9

3

kg/m——散煤容重，03，中部槽的装煤断面F，kg/m30 中部槽装煤的可堆积角按，散煤密度1150

中部槽物料断面图

10.63 2 0.11030 tan.11) (0.63 2 0.F 063 0.11 222 m.094 0

由上计算可知, 当采煤机的运行方向与刮板链运行方向相同时，中部槽的装煤断面能够承受。反之，也然。

(2)运行阻力计算中部槽单位长度上的装煤量按链速计算，即

Q350 kg m/105mq 3.6v3.6 0.92 =0.4 ，=0.6 ，刮板链在槽内

运行的阻力系数煤在槽内运行的阻力系数l 计算重、空段的运行阻力。

sinLgq)cos( W (qq q )Lg llzhl0 3 8cos150 9.18.8 0.4) 6 (105 0. 0

3sin.8 918.8) 150 (105 N

87933 )( qLg cossinW lkl00)3 4cos3sin0 .8150 9.8 (. 18 Ｎ12486

式中：

L——刮板输送机长度，m

——刮板链单位长度的质量，kg/m

q l ——倾斜角度

(3)刮板链张力计算：

WW ，然后确定刮板链的和如下图所示，按求出的重段、空段运行总阻力zhk最小张力点。

按逐点计算法得

2

1

W S S zh12W SS k433

4

双机头驱动刮板输送机计算图

> 因下端有驱动装置，故SS23 > 上端有驱动装置, 故SS1416647>0 51376-0.40.6-0.4=0.6 由WW zhk ”点判定刮板链最小张力在“ 1 ，用逐点计算法求刮板链在各点的张力为：取最小张力为3000=3000 N

S1=3000+87933=90933N +S= SW12zh - S=0.6-0.4S WW 13zhk=50765 N 因此：S3 (+) S- S

=0.6 WW 14zhk=63251.4 N

因此：S4 (4) 电动机功率计算重载时的电机功率N max vW).21(W 1kzh N

max 1000920.87933.21 ( 12486) 1

850.1000 KW 132 空载时的电机功率N min cosLg1.1 2q ll v N min

10000923. 00 9.8 .4 cos821.1 18. 150

8501000 . KW 120 N 电动机轴功率d22N 0.6N NN N minmaxdmaxmin22 120 12013260 .132 KW 131 考虑到采区特殊情况，很难准确计算额外阻力，所以所选电动机的功率应．

增加15～20%的备用量。

KW157131 1.15 15N 1. N d 因此配备240KW电动机双头驱动能满足需要。

( 5)刮板链安全系数，查得1864的C级圆环链的破断拉力为410KN，边取0.85 双链负荷分配不均系数S d n 1.2S max850 1.2 90933 7.7 3.5 经

以上计算知，所选输送机适用。