畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）刮板輸送機(jī)設(shè)計(jì)

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1、 1 前言 采掘下來的煤或其它有用礦物，只有運(yùn)出礦井才有使用價(jià)值。因此，運(yùn)輸是煤炭生產(chǎn)過程中非常重要的一部分。刮板輸送機(jī)是煤炭裝運(yùn)的第一個(gè)環(huán)節(jié)，因此，刮板輸送機(jī)的輸送能力在很大程度上決定了采煤工作面的生產(chǎn)能力和效率。然而，井下運(yùn)輸在工作面和巷道中進(jìn)行，巷道是根據(jù)煤層條件，按開采方法的需要，綜合各種要求，在煤層或巖石中開鑿出的。因此，井下運(yùn)輸條件的特點(diǎn)是：在有限斷面的巷道內(nèi)運(yùn)行；線路是水平和傾斜交錯(cuò)連接；運(yùn)輸?shù)呢涊d品多種多樣；裝載點(diǎn)常常變更，有的線路需經(jīng)常延長(zhǎng)或縮短；機(jī)械化采煤連續(xù)生產(chǎn)、小時(shí)生產(chǎn)率高；環(huán)境濕度大，有的工作地點(diǎn)有沼氣或煤塵。由此可見，作為為采煤工作面和采區(qū)巷道運(yùn)煤的機(jī)械——刮

2、板輸送機(jī)在使用中，要承受拉、壓、彎曲、沖擊、摩擦和腐蝕等多種作用，必須要有足夠的強(qiáng)度、剛度、耐磨和耐腐蝕性。由于它的運(yùn)輸方式是物料和刮板鏈都在槽內(nèi)滑行，運(yùn)行阻力和磨損都很大。但是，在采煤工作面運(yùn)煤，目前還沒有更好的機(jī)械可代替它。只能從結(jié)構(gòu)上、強(qiáng)度上和制造工藝上不斷研究改進(jìn)，使它更加完善、耐用。由此可見，刮板輸送機(jī)是煤炭等礦物運(yùn)輸中必不可少的運(yùn)輸機(jī)械。 然而，我國刮板輸送機(jī)的技術(shù)水平只相當(dāng)于80年代初期的國際水平,落后于國際先進(jìn)水平10～15年，與國外相比，我國刮板輸送機(jī)技術(shù)水平低，主要表現(xiàn)在： a. 裝機(jī)功率小,輸送能力低,運(yùn)輸距離短。 b. 我國工作面刮板輸送機(jī)ＣＳＴ可控驅(qū)動(dòng)裝置、ＡＣ

3、ＴＳ自動(dòng)調(diào)鏈裝 和工況監(jiān)測(cè)系統(tǒng)等均為空白。 c．耐久性差,可靠性低，事故率高，壽命短。 近幾年綜采技術(shù)的發(fā)展速度很快，刮板輸送機(jī)必然隨著綜采技術(shù)的發(fā)展而繼續(xù)發(fā)展,其發(fā)展趨勢(shì)是: a. 向大型化發(fā)展。 b. 向高耐久性,高可靠性方向發(fā)展。 c. 向智能化自動(dòng)化方向發(fā)展。采用ＣＳＴ可控驅(qū)動(dòng)裝置和ＡＣＴＳ自動(dòng)調(diào) 鏈裝置及工況監(jiān)測(cè)系統(tǒng)等，增設(shè)自動(dòng)緊鏈和工況監(jiān)測(cè)顯示,傳輸及報(bào)警系統(tǒng),為雙高工作面進(jìn)一步擴(kuò)大發(fā)展創(chuàng)造條件。 d. 向標(biāo)準(zhǔn)化、規(guī)范化方向發(fā)展。輸送機(jī)另部件普遍標(biāo)準(zhǔn)化,規(guī)范化,保證設(shè) 計(jì)、加工質(zhì)量和水平。 e. 向高適應(yīng)性發(fā)展。適應(yīng)不同綜采工藝的工作面刮板輸送機(jī)將會(huì)繼續(xù)發(fā) 展

4、。 f. 鏈條將普遍采用強(qiáng)化鏈,既有利于降低機(jī)身高度,增大裝煤量,又有足夠 強(qiáng)度。同時(shí),隨著鏈環(huán)強(qiáng)度的提高,單鏈重型刮板輸送機(jī)將得到很大發(fā)展。 g. 長(zhǎng)運(yùn)輸距離。為了減少采區(qū)階段煤柱的損失量，加大工作面的長(zhǎng)度，刮 板輸送機(jī)的長(zhǎng)度應(yīng)加大。 h. 長(zhǎng)壽命。由于使用大直徑圓環(huán)鏈，增加了刮板鏈的強(qiáng)度，延長(zhǎng)了刮板輸 送機(jī)的壽命。 然而，我國生產(chǎn)技術(shù)落后，目前設(shè)計(jì)生產(chǎn)的刮板輸送機(jī)裝機(jī)功率小,輸送能力低,運(yùn)輸距離短，耐久性差,可靠性低，壽命短，而刮板輸送機(jī)是綜采工作面配套設(shè)備的重要組成部分,是煤炭裝運(yùn)的第一個(gè)環(huán)節(jié),在很大程度上決定了采煤工作面的生產(chǎn)能力和效率，因此，研究制造自己的高產(chǎn)高效輸送機(jī)

5、迫在眉睫。本文首先綜合比較了各種類型輸送機(jī)的特點(diǎn)，根據(jù)實(shí)際情況選用了中單鏈型刮板輸送機(jī)的設(shè)計(jì)。而后，對(duì)中單鏈型刮板輸送機(jī)進(jìn)行了總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。對(duì)機(jī)頭傳動(dòng)裝置、過渡槽、中部槽、刮板鏈、刮板、鏈輪、機(jī)尾等主要部件進(jìn)行了技術(shù)分析和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，完成了中單鏈型刮板輸送機(jī)的整體設(shè)計(jì)。此次設(shè)計(jì)的中單鏈型刮板輸送機(jī)左右兩側(cè)對(duì)稱，可以在兩側(cè)壁上安裝減速器，以適應(yīng)左、右采煤工作面的需要。另外，可以很容易將機(jī)尾改裝成機(jī)頭，而適應(yīng)各種特殊情況。此次設(shè)計(jì)的中單鏈型刮板輸送機(jī)的特點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,受力均勻,運(yùn)行平穩(wěn),摩擦阻力小,溜槽利用率高，彎曲性能好,不易出現(xiàn)堵塞，具有很強(qiáng)的適應(yīng)性。 2 方案選定 刮板輸送機(jī)鏈條在溜

6、槽內(nèi)布置方式，常用的有中單鏈、中雙鏈及邊雙鏈。其特點(diǎn)分別是： a. 中單鏈。刮板在溜槽內(nèi)起導(dǎo)向作用，一條鏈條位于刮板中心。其特點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，彎曲性能好，鏈條受力均勻，溜槽磨損小。其缺點(diǎn)是過煤空間小，機(jī)頭尺寸較大，能量消耗較大。 b. 邊雙鏈。鏈條和連接環(huán)起向?qū)ё饔?，鏈條位于刮板兩端。其特點(diǎn)是過煤空間大，消耗能量小。其缺點(diǎn)是水平彎曲時(shí)鏈條受力不均勻，溜槽磨損較大。 c. 中雙鏈。刮板在溜槽內(nèi)起向?qū)ё饔茫瑑蓷l鏈條在刮板中間，其間距不小于槽寬的20%，其特點(diǎn)是鏈條受力均勻，溜槽磨損小，水平彎曲性能好，機(jī)頭尺寸較小，單股鏈條斷時(shí)處理方便。缺點(diǎn)是過煤空間小，能量消耗大。 綜上，中單鏈刮板輸送機(jī)的

7、特點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,事故少,受力均勻,運(yùn)行平穩(wěn),摩擦阻力小,溜槽利用率高和彎曲性能好,在輸送機(jī)上不易出現(xiàn)堵塞。缺點(diǎn)是預(yù)張力較大。中單鏈可彎曲刮板輸送機(jī)系列適用于厚度在0.8米以上，傾角在 15之間的緩傾斜工作面，也可用于順槽及煤巷掘進(jìn)面。本機(jī)主要適用于緩傾斜中厚煤層長(zhǎng)壁式經(jīng)濟(jì)綜采或高檔普采的回采工作面，在放頂煤回采工作面應(yīng)用也越來越多，可與采煤機(jī)、液壓支架等設(shè)備配套，以實(shí)現(xiàn)回采工作面的落煤、裝煤、運(yùn)煤、支護(hù)和工作面的連續(xù)作業(yè)等。又考慮到所設(shè)計(jì)的刮板輸送機(jī)的運(yùn)輸功率比較小和上述各種鏈型的特點(diǎn)，選用中單鏈型刮板輸送機(jī)。 目前，刮板輸送機(jī)的機(jī)頭、機(jī)尾部采用螺栓連接，而連接螺栓強(qiáng)度不足，容易斷裂，可靠性

8、不高，為此，本次設(shè)計(jì)機(jī)頭、機(jī)尾部采用焊接板式，這樣可以減少螺栓連接不但可以提高可靠性，而且可以減少孔和螺紋的加工而減少工序，降低成本。另外，考慮設(shè)計(jì)的輸送機(jī)運(yùn)輸量較低，功率比較小，因此，即使重載啟動(dòng)需要的電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩也不會(huì)太大，電動(dòng)機(jī)和減速器用彈性聯(lián)軸器連接就可以滿足要求，這樣不使用液力耦合器，不但可以減小機(jī)頭的體積和重量，也省掉了向工作面輸送工作液等過程,減少了材料消耗和對(duì)環(huán)境的污染,沒有因密封漏油而失效的問題，從而可以降低成本，提高經(jīng)濟(jì)性。 刮板鏈的強(qiáng)度問題一直是困擾國產(chǎn)刮板輸送機(jī)的大問題。由于磨損、疲勞、自身質(zhì)量差、銹蝕等原因,使新鏈條在使用3個(gè)月后斷鏈?zhǔn)鹿拭黠@增多。為此，鏈條將采用圓環(huán)

9、鏈，既有利于降低機(jī)身高度,增大裝煤量,又有足夠強(qiáng)度。 國產(chǎn)刮板輸送機(jī)的聯(lián)接螺栓可靠性普遍較差,機(jī)頭、機(jī)尾推移部上的聯(lián)接螺栓經(jīng)常出現(xiàn)拉斷現(xiàn)象,造成推移困難，鏟煤板和刮板上的螺栓經(jīng)常出現(xiàn)松動(dòng)、脫落,造成零件丟失,影響鏟煤和運(yùn)煤效果，使中部頭強(qiáng)度不足。因此，中部槽采用整體鑄造和軋制,盡量減少螺栓聯(lián)接，為了減少空載功率消耗,中部槽采用封底結(jié)構(gòu)取消鏟、擋板的聯(lián)接螺栓,提高工作可靠性。 3 刮板輸送機(jī)的整體設(shè)計(jì)計(jì)算 3.1 任務(wù)書要求： 設(shè)計(jì)長(zhǎng)度：L=40m，運(yùn)輸能力：Q=30t/h，鏈速：V=0.63m/s。 3.2 運(yùn)輸能力 按連續(xù)

10、運(yùn)行的計(jì)算公式，其運(yùn)輸能力為 圖表 1 （3-1） 式中運(yùn)行物料的斷面積F，與中部槽的規(guī)格及其承載能力有關(guān)。中部槽運(yùn)行物料斷面的上界限呈曲線形，形狀與物料的性質(zhì)、塊度情況有關(guān)，需經(jīng)實(shí)測(cè)確定，通常按等腰三角形計(jì)算，其底角取物料的堆積角，一般取20～30計(jì)，按物料性質(zhì)、塊度情況選定。F按中部槽的尺寸由幾何關(guān)系求得。由于刮板鏈占據(jù)一定空間，實(shí)際面積比F小一些，計(jì)算時(shí)要乘以小于1的裝滿系數(shù)。故運(yùn)輸能力按下式計(jì)算 （3-

11、2） 式中 ——刮板輸送機(jī)的運(yùn)輸能力，t/h； ——中部槽物料運(yùn)行時(shí)的斷面積，㎡； ——裝滿系數(shù)； ——物料的散碎密度， 圖表 2 ； ——刮板鏈速， 圖表 3 。 由任務(wù)書知=0.63m/s，刮板輸送機(jī)的運(yùn)輸能力Q=30t/h；裝滿系數(shù)取0.9，物料的散碎密度取900。 由式（3-2）可得 根據(jù)所選鏈型，查《刮板輸送機(jī)中部槽尺寸系列》，得中部槽尺寸：1200280125。 3.3 運(yùn)行阻力 刮板輸送機(jī)運(yùn)行阻力按直線段和曲線段分別計(jì)算。 3.3.1 直線段的運(yùn)行阻力 沿傾斜運(yùn)行的刮板輸送機(jī)的重段直線段。運(yùn)行時(shí)除了要克服煤和刮板鏈的運(yùn)行阻力，還要克服煤和刮

12、板鏈的重力。通常將它們一起計(jì)為總運(yùn)行阻力。作為牽引構(gòu)件的刮板鏈，在重段直線段運(yùn)行的總阻力為 圖表 4 圖表 5 （3-3） 刮板鏈在空段直線段的運(yùn)行總阻力為 （3-4） 式中 ——重段直線段的總阻力，N； ——空段直線段的總阻力，N； ——中部槽單位長(zhǎng)度上的裝煤量，； ——刮板鏈單位長(zhǎng)度的質(zhì)量，； ——刮板輸送機(jī)的長(zhǎng)度，m； ——煤在槽內(nèi)運(yùn)行的阻力系數(shù)； ——刮板鏈在槽內(nèi)運(yùn)行的阻力系數(shù)； ——重力加速度， 圖表 6； ——傾斜角度。 “+”“-”號(hào)的選取，該段向

13、上運(yùn)行時(shí)取“+”，向下取“-”。 阻力系數(shù)的數(shù)值，與煤的性質(zhì)、刮板鏈型式、腫部槽型式、安裝條件等許多條件有關(guān)。準(zhǔn)確值需由實(shí)驗(yàn)得到，通常計(jì)算時(shí)，單鏈w取0.4—0.6，w1=0.3—0.4。 當(dāng)機(jī)身在中部槽平面有彎曲段時(shí)，如圖3-1。在彎曲段，刮板鏈沿槽幫滑行，相當(dāng)于牽引鏈繞固定的圓弧導(dǎo)向體。這種情況下應(yīng)按式（附-1）式（附-2）另計(jì)彎曲段的附加阻力。工作面用可彎曲刮板輸送機(jī)是在這種情況下運(yùn)行。彎曲段的中心角可由幾何關(guān)系求出。 圖表 7 圖3-1 機(jī)身彎曲段及其幾何關(guān)系 如圖圖3-1所示，圖a為在工作面內(nèi)彎曲段的相關(guān)尺寸；圖b為刮板鏈的運(yùn)行系統(tǒng)；圖c為彎曲段中線的幾何關(guān)系。

14、 由圖d得 （3-5） （3-6） 由圖c的得 圖表 8 （3-7） （3-8） 由得 （3-9） （3-10） 式中 ——相鄰兩節(jié)中部槽間的最大折曲角； ——標(biāo)準(zhǔn)中部槽長(zhǎng)，m； R——彎曲段的半徑，m； ——機(jī)身推移距離，m； ——彎

15、曲段全長(zhǎng)，m； ——彎曲段中心角。 空段和重段兩個(gè)彎曲段的附加阻力，由式（附-2）得 圖表 9 （3-11） （3-12） 式中 ——空段彎曲段的附加阻力； ——重段彎曲段的附加阻力； 、、、圖圖3-1b中各點(diǎn)的張力； ——刮板鏈與槽幫間的摩擦系數(shù)，可取為0.4； ——自然對(duì)數(shù)的底。 由于按理論推導(dǎo)的公式計(jì)算麻煩，而且實(shí)際情況多變，所以經(jīng)常按直線段阻力的10%記為彎曲段的附加阻力。即 圖表 10 （3-13）

16、中部槽單位長(zhǎng)度的裝煤量 取w=0.5,w1=0.35,查圓環(huán)鏈表得，L=40m,根據(jù)具體使用情況，取 ，由式（3-3）、（3-4）計(jì)算得 。 估算彎曲段的附加阻力為 圖表 11 則直線段的運(yùn)行總阻力 3.3.2 繞經(jīng)曲線段的阻力 鏈條繞經(jīng)鏈輪的阻力，由以下三部分組成： a. 在鏈條與鏈輪的相遇點(diǎn)，當(dāng)它由直線變成彎曲時(shí)，因鏈條的轉(zhuǎn)折所產(chǎn)生的阻力 圖表 12； b. 鏈輪轉(zhuǎn)軸上的摩擦阻力； c. 在鏈條饒出鏈輪的分離點(diǎn)，當(dāng)它由彎變成直時(shí)，因鏈條的轉(zhuǎn)折所產(chǎn)生的阻力。 如圖3-2示，設(shè)鏈條的張力，在與鏈輪的相遇點(diǎn)為；與鏈輪的分離點(diǎn)為。在相遇點(diǎn)由直變彎繞進(jìn)鏈輪時(shí)，

17、鏈軸上的摩擦阻力為 （3-14） 式中 ——相遇點(diǎn)鏈軸上的摩擦阻力，N ——鏈條在相遇點(diǎn)的張力，N ——鏈軸的摩擦系數(shù)。 圖表 13 圖3-2 鏈條繞經(jīng)鏈輪的阻力 把這個(gè)作用于鏈軸上的摩擦力，變位到鏈輪的節(jié)圓周上，即為鏈條轉(zhuǎn)折彎曲的摩擦力給鏈輪旋轉(zhuǎn)增加的阻力。按作功相等的條件得 圖表 14 （3-15） 將以公式（1-17）代入，整理得 （3-16） 式中 ——鏈條由直變彎的阻力，N； ——鏈軸直

18、徑，mm； ——鏈輪直徑，mm； ——鏈條繞進(jìn)鏈輪時(shí)，相鄰兩鏈節(jié)轉(zhuǎn)折的角度。 同理可得，在分離點(diǎn)鏈條由彎變直，因鏈軸上的摩擦給鏈輪旋轉(zhuǎn)增加的阻力為 （3-17） 式中： ——鏈條由彎變直的阻力，N； ——鏈條在分離點(diǎn)的張力，N。 鏈輪轉(zhuǎn)軸上的摩擦阻力，當(dāng)鏈條的饒進(jìn)和繞出兩股平行時(shí) 圖表 15 （3-18） 式中 ——鏈輪轉(zhuǎn)軸上的摩擦阻力，N； ——鏈輪轉(zhuǎn)軸的摩擦系數(shù)。 把作用于鏈輪轉(zhuǎn)軸上的摩擦阻力，變位到鏈輪節(jié)圓周上，即為轉(zhuǎn)軸上的摩擦力給鏈輪旋轉(zhuǎn)的阻力。按力矩相

19、等的條件得 圖表 16 （3-19） 將以公式（3-18）代入，整理得 （3-20） 式中 ——鏈輪軸上的摩擦阻力，N； ——鏈輪轉(zhuǎn)軸的直徑，mm。 由上分析得到，鏈條饒經(jīng)鏈輪的阻力為 圖表 17 （3-21） 令 （3-22） 則 （3-23） 由于公式計(jì)算復(fù)雜，使用中經(jīng)常根據(jù)經(jīng)驗(yàn)按

20、直線段的運(yùn)行總阻力的10%記為繞經(jīng)曲線段的阻力，即 （3-24） 則饒經(jīng)曲線段的阻力為 則刮板輸送機(jī)運(yùn)行總靜負(fù)荷為 圖表 18 3.3.3 牽引鏈的動(dòng)負(fù)荷 鏈嚙合傳動(dòng)，是驅(qū)動(dòng)鏈輪通過輪齒與鏈節(jié)的嚙合，將鏈輪旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)矩，變成直線牽引力給牽引鏈。鏈條是由許多剛性鏈節(jié)組成，繞經(jīng)鏈輪時(shí)呈多邊形圍繞，鏈條是間歇地隨相遇點(diǎn)輪齒運(yùn)動(dòng)。當(dāng)鏈輪作等速圓周運(yùn)動(dòng)時(shí)，鏈條是變速直線運(yùn)動(dòng)，并以鏈輪旋轉(zhuǎn)一個(gè)鏈節(jié)所對(duì)應(yīng)的中心角為周期。這種運(yùn)動(dòng)特性，可由下述分析看出。 把鏈條當(dāng)作剛體，設(shè)鏈輪節(jié)圓的半徑為R，鏈輪旋轉(zhuǎn)的角速度為，如圖圖3-3

21、a所示，為相遇點(diǎn)輪齒的圓周速度與水平線的夾角，為鏈條水平運(yùn)動(dòng)的瞬時(shí)速度，可以看出， 圖表 19 （3-25） 角的大小，等于相遇點(diǎn)輪齒的半徑與鏈輪縱軸線的夾角，這個(gè)夾角隨鏈輪的旋轉(zhuǎn)變化，從在相遇點(diǎn)剛開始嚙合時(shí)的，逐漸減小到0，再逐漸增加到。鏈輪繼續(xù)旋轉(zhuǎn)時(shí)，另一個(gè)輪齒在相遇點(diǎn)與鏈條嚙合，鏈條的速度就隨這個(gè)新的相遇點(diǎn)輪齒的運(yùn)動(dòng)而變化。據(jù)此，式（3-25）中的變化范圍為 式中為一個(gè)鏈節(jié)所對(duì)應(yīng)的鏈輪的圓心角。 圖3-3 鏈傳動(dòng)的速度分析 由此可知，即使鏈輪的角速度不變，鏈條的瞬時(shí)速度也是變化的，其速度特性如公式（3-25）所

22、示，速度變化的周期為鏈輪旋轉(zhuǎn)一個(gè)。鏈條速度變化曲線日?qǐng)D圖3-3b，鏈速的變化范圍 由于鏈速的變化，鏈條運(yùn)動(dòng)中就有加速度，鏈條運(yùn)動(dòng)的加速度為 圖表 20 （3-26） 鏈條運(yùn)動(dòng)的加速度也隨角變化，其變化范圍為 加速度變化曲線見圖圖3-3b。可以看出，鏈條在相遇點(diǎn)嚙合開始時(shí)的加速度最大，隨鏈輪旋轉(zhuǎn)，加速度逐漸減到0，然后達(dá)到最大負(fù)值，到另一個(gè)鏈輪嚙合時(shí)，鏈條運(yùn)行的加速度，由最大負(fù)值突變到正最大值。加速度變化周期也是鏈輪旋轉(zhuǎn)一個(gè)角所需時(shí)間。最大加速度的絕對(duì)值為 （3-27）

23、由鏈輪的幾何關(guān)系得 （3-28） 將式（3-28）代入式（3-27）得 圖表 21 （3-29） 式中 ——鏈條最大加速度； ——鏈輪旋轉(zhuǎn)的角速度； ——鏈節(jié)距； R——鏈輪分度圓半徑。 有以上分析可知鏈條是作變加速運(yùn)動(dòng)的。有加速度就有慣性力，因此，鏈條在運(yùn)動(dòng)中，不僅受靜負(fù)荷，還受有動(dòng)負(fù)荷，并且是周期性動(dòng)負(fù)荷。加速度為正，慣性力的方向相反，動(dòng)負(fù)荷使鏈條的張力增加；加速度為負(fù)，慣性力的方向與運(yùn)行方向相同，動(dòng)負(fù)荷使鏈條的張力減小。 由圖3-3b可以看到，后一個(gè)

24、輪齒開始嚙合的瞬間，鏈條的加速度從--增到+，在這瞬間的加速度為2。如果參與這一加速度運(yùn)動(dòng)的質(zhì)量為M，則鏈條所受的動(dòng)負(fù)荷為2M。由于這一負(fù)荷是瞬間施加的，按力學(xué)原理，突加載荷在鏈條中產(chǎn)生的應(yīng)力大一倍。這樣，鏈條所受的動(dòng)負(fù)荷應(yīng)按4M計(jì)?？紤]到這個(gè)變化瞬間，后一個(gè)輪齒嚙合之前的加速度為，其慣性力與鏈條運(yùn)動(dòng)方向相同，因此，鏈條實(shí)際所受的最大動(dòng)負(fù)荷按下式計(jì)算 圖表 22 （3-30） 實(shí)際上，鏈條不是剛體，在張力作用下它有變形。刮板輸送機(jī)用的圓環(huán)鏈，其剛度視不同規(guī)格為（2～6）N。 作為彈性體的鏈條，鏈輪傳給它的牽引力，不能同時(shí)作用在整條鏈子上，而有一

25、定的傳播速度，也不是整條鏈子都是一個(gè)相同的加速度，參與加速度運(yùn)動(dòng)的質(zhì)量也不是整條鏈子及所帶的負(fù)載。因此，式（3-30）只可用在鏈子很短的情況。對(duì)于彈性鏈，只要不在共振條件下運(yùn)行，鏈條所受的最大動(dòng)負(fù)荷，比用此式計(jì)算的要小。 輸送機(jī)的刮板鏈，在承載后被煤埋在槽內(nèi)，沿槽底滑動(dòng)運(yùn)行，由于其工作條件復(fù)雜多變，雖已進(jìn)行了許多研究，還不能準(zhǔn)確的計(jì)算出其動(dòng)負(fù)荷。所以目前近似的按靜負(fù)荷的20%計(jì)算。 則動(dòng)負(fù)荷為 圖表 23 3.3.4 總運(yùn)行阻力 綜上可得總運(yùn)行阻力為 3.4 電動(dòng)機(jī)功率P 驅(qū)動(dòng)軸上的功率為： （3-31

26、） 為傳動(dòng)裝置效率，取0.8 則計(jì)算得 圖表 24 考慮到采區(qū)的電壓降以及難以準(zhǔn)確計(jì)算的額外阻力，實(shí)際配備的電動(dòng)機(jī)功率應(yīng)比增加15%——20%的備用量。 則電動(dòng)機(jī)功率 又考慮有時(shí)可能傾角大于10度或其他原因使工作阻力偏大，固選擇電動(dòng)機(jī)功率為7.5KW。 3.5 圓環(huán)鏈的選擇計(jì)算 圓環(huán)鏈在工作時(shí)受拉伸和彎曲，環(huán)內(nèi)應(yīng)力狀況復(fù)雜，理論計(jì)算較困難。因此，圓環(huán)鏈通常按最大牽引力選擇，即： 單鏈牽引時(shí) 圖表 25 （3-32） 雙鏈牽引時(shí)

27、 （3-33） 式中 ——圓環(huán)鏈的最小破斷負(fù)荷，N； ——雙鏈牽引時(shí)的不均勻系數(shù)，一般??； ——安全系數(shù)，采煤機(jī)用的圓環(huán)鏈，可??； 刮板輸送機(jī)用的圓環(huán)鏈，取。 由式（3-32）得 圖表 26 （3-34） 取 則 查表選擇圓環(huán)鏈為 B級(jí) 3.6 刮板鏈的安全系數(shù) 安全系數(shù)是鏈條破斷拉力與最大張力之比。則刮板鏈的安全系數(shù)為 單鏈 圖

28、表 27 （3-35） 式中 n——鏈條的安全系數(shù)，一般n>3.5 查得 則 4 傳動(dòng)系統(tǒng) 刮板輸送機(jī)的傳動(dòng)系統(tǒng)比較簡(jiǎn)單，其傳動(dòng)原理圖如圖4-1。 圖表 28 圖4-1 傳動(dòng)原理圖 1-電動(dòng)機(jī)；2-減速器；3-機(jī)頭鏈輪；4-機(jī)尾鏈輪 5 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 刮板輸送機(jī)的基本組成如圖5-1所示。裝有刮板的鏈條2，圍繞驅(qū)動(dòng)鏈輪1接成封閉圓環(huán)。刮板鏈置于上、下溜槽3和4中，將刮板鏈

29、連續(xù)循環(huán)運(yùn)行，裝入溜槽中的物料，被刮板鏈拖拉，在槽內(nèi)滑動(dòng)運(yùn)行到一端卸下。 圖表 29 圖5-1 刮板輸送機(jī)的基本組成 1-尾部鏈輪；2-刮板鏈；3-上溜槽；4-下溜槽；5-驅(qū)動(dòng)鏈輪 5.1 驅(qū)動(dòng)裝置位置的確定 驅(qū)動(dòng)裝置應(yīng)該設(shè)置在使?fàn)恳?gòu)件的最大張力為最小，且所需張緊力最小的位置。 有牽引構(gòu)件的運(yùn)輸機(jī)械，驅(qū)動(dòng)裝置是通過牽引構(gòu)件傳遞牽引力，以克服各種運(yùn)行阻力 使機(jī)器運(yùn)行。阻力愈大，牽引構(gòu)件的張力增加也大。由于連續(xù)運(yùn)輸機(jī)械的運(yùn)行阻力是沿途分布的，因而牽引構(gòu)件的張力沿運(yùn)行方向逐漸增加。牽引構(gòu)件在各點(diǎn)的張力，用“逐點(diǎn)計(jì)算法”計(jì)算。 逐點(diǎn)計(jì)算法，是計(jì)算牽引構(gòu)件在運(yùn)行時(shí)

30、，其各點(diǎn)張力的方法。逐點(diǎn)計(jì)算法的規(guī)則是：牽引構(gòu)件某一點(diǎn)上的張力，等于沿其運(yùn)行方向后一點(diǎn)的張力與這兩點(diǎn)間的運(yùn)行阻力之和。用公式表達(dá)為 圖表 30 （5-1） 式中 、——分別為牽引構(gòu)件上前后兩點(diǎn)的張力； ——前后兩點(diǎn)間的運(yùn)行阻力。 用逐點(diǎn)計(jì)算法求算牽引構(gòu)件個(gè)點(diǎn)上的張力，可以從任意點(diǎn)開始，依次分別繞進(jìn)和繞出驅(qū)動(dòng)裝置的相遇點(diǎn)和分離點(diǎn)進(jìn)行。由于連續(xù)運(yùn)行的運(yùn)輸機(jī)械對(duì)牽引構(gòu)件的最小張力往往有一定的要求，所以，計(jì)算各點(diǎn)張力時(shí)，通常是從牽引構(gòu)件的最小張力點(diǎn)開始。 牽引構(gòu)件運(yùn)行時(shí)，最小張力點(diǎn)的位置，依運(yùn)動(dòng)方向、驅(qū)動(dòng)裝置和安裝傾角的不同而異，在給定

31、的工作條件下，按逐點(diǎn)計(jì)算規(guī)則，經(jīng)比較確定。 本次設(shè)計(jì)，向上運(yùn)輸物料，驅(qū)動(dòng)裝置在上端，最簡(jiǎn)單的線路如圖圖5-2示，用逐點(diǎn)計(jì)算法求各點(diǎn)張力的方法如下。 圖5-2 用逐點(diǎn)計(jì)算法求張力圖 沿牽引構(gòu)件的運(yùn)行方向，將直線和曲線段的變換點(diǎn)逐點(diǎn)編號(hào)。據(jù)逐點(diǎn)計(jì)算法的規(guī)則，可寫出下列各式。 圖表 31 （5-2） （5-3） （5-4） 式中 、、、—

32、—分別為牽引構(gòu)件在各點(diǎn)的張力； ——空行程段（以后稱空段）的運(yùn)行阻力； ——承載段（以后稱重段）的運(yùn)行阻力； ——繞經(jīng)上端曲線23的阻力。最小張力點(diǎn)的位置，按圖5-2的條件，當(dāng)傾角不大，＞0時(shí)，可以看出 ＞＞＞ （5-5） 驅(qū)動(dòng)裝置的位置，對(duì)牽引構(gòu)件的張力有影響。設(shè)置驅(qū)動(dòng)裝置的位置，如果沒有其他條件限制，例如，供電是否方便；有無便于安裝和維護(hù)的合適空間等，應(yīng)該設(shè)置在使?fàn)恳?gòu)件的最大張力為最小，且所需張緊力最小的位置。在不同位置時(shí)，牽引構(gòu)件的最大張力可作如圖圖5-3的比較： 圖表 32 圖5-3 驅(qū)動(dòng)裝置位置不同的比較

33、 按圖a的位置時(shí)，最小張力在1點(diǎn)，設(shè)其張力值為，據(jù)逐點(diǎn)計(jì)算法的規(guī)則得 （5-6） （5-7） 整理得 圖表 33 （5-8） （5-9） 按圖b的位置時(shí)，最小張力在點(diǎn)，其張力值也為，據(jù)逐點(diǎn)計(jì)算法的規(guī)則得 （5-10） （5-11） 整理得 （5-12

34、） （5-13） 比較公式（5-9）和（5-13），因＞，得＞。由此可以看出，驅(qū)動(dòng)裝置按圖a的位置安裝，牽引構(gòu)件的最大張力較小。 因此，驅(qū)動(dòng)裝置位置布置如圖a所示。 5.2 刮板輸送機(jī)結(jié)構(gòu)的基本要求 刮板輸送機(jī)，按工作需要，對(duì)其結(jié)構(gòu)有如下要求： a. 能用于左或右工作面； b. 各部件便于在井下拆裝和運(yùn)輸； c. 同一型號(hào)的部件安裝尺寸和連接尺寸應(yīng)保證相同，同類部件應(yīng)保證通用互換； d. 刮板鏈安裝后，在正、反方向都能順利運(yùn)行； e. 有緊鏈裝置，且操作方便、安裝可靠； f. 能不拆卸用機(jī)械推移。為此，應(yīng)具有便于安裝推移裝置的連接點(diǎn)； g. 要

35、有足夠的強(qiáng)度、剛度和耐磨性； h. 從端部卸載的刮板輸送機(jī)，機(jī)頭架應(yīng)有足夠的卸載高度，防止空股刮板鏈返程帶回煤； i. 一般應(yīng)有上鏈器。上鏈器是供刮板鏈在下槽脫出時(shí)通過它返回槽內(nèi)的裝置； j. 用于機(jī)械采煤的工作面刮板輸送機(jī)，機(jī)頭架的外廓尺寸和結(jié)構(gòu)形式，應(yīng)便于采煤機(jī)自開切口； k. 用于機(jī)械采煤的工作面刮板輸送機(jī)，應(yīng)結(jié)合技術(shù)上的需要，能裝設(shè)下列部分或全部附屬部件： 1) 采煤機(jī)的導(dǎo)向裝置； 2) 鏟煤機(jī)； 3) 擋煤板； 4) 無鏈牽引采煤機(jī)的齒規(guī)； 5) 放置電纜、水管、乳化液管路的槽或支座； 6) 在機(jī)頭部和機(jī)尾部，能安裝采煤機(jī)外牽引的傳動(dòng)裝置、牽引鏈的固定

36、安裝或刨煤機(jī)的傳動(dòng)裝置和控制保護(hù)裝置； l. 用于綜采工作面的刮板輸送機(jī)，相關(guān)的外廓尺寸與采煤機(jī)和液壓支架相配； m. 刮板輸送機(jī)，沿傾斜鋪設(shè)，在工作中有下滑可能時(shí)，應(yīng)有防滑錨固裝置。 5.3 機(jī)頭部 機(jī)頭部由機(jī)頭架、鏈輪、減速器、盲軸、聯(lián)軸器和電動(dòng)機(jī)組成。是將電動(dòng)機(jī)的動(dòng)力傳遞給刮板鏈的裝置。 5.3.1 機(jī)頭架 機(jī)頭架是機(jī)頭部的骨架，應(yīng)有足夠的強(qiáng)度和剛度，由厚鋼板焊接制成。各型機(jī)頭部的共同點(diǎn)如下： a. 兩側(cè)對(duì)稱，可在兩側(cè)壁上安裝減速器，以適應(yīng)左、右采煤工作面的需要； b. 鏈輪由減速器伸出軸和盲軸支撐連接，這種連接方式，便于在井下拆裝； c. 撥鏈器和護(hù)軸板固定在機(jī)頭

37、架的前橫梁上，它的作用是：防止刮板鏈在與鏈輪的分離點(diǎn)處，被輪齒帶動(dòng)卷入鏈輪，護(hù)軸板是易損部位，用可拆換的活板，既便于鏈輪和撥鏈器的拆裝，又可更換； d. 機(jī)頭架的易磨損部位采取耐磨措施，例如加焊高錳鋼堆焊層或局部采用耐磨材料的可更換零件。 5.3.2 減速器 我國目前生產(chǎn)的刮板輸送機(jī)減速器，多為平行布置式、三級(jí)傳動(dòng)的圓錐圓柱齒輪減速器。其中DB、DC型圓錐、圓柱齒輪減速器高速級(jí)為弧齒錐齒輪，中低速級(jí)為圓柱齒輪。這種減速器具有承載能力大、傳動(dòng)效率高、噪聲低、體積小、壽命長(zhǎng)的特點(diǎn)，用于輸入軸與輸出軸呈垂直方向布置的傳動(dòng)裝置，如刮板輸送機(jī)各種運(yùn)輸機(jī)械，也可用于煤炭、冶金、礦山等各種通用機(jī)械傳

38、動(dòng)中。其使用條件為：齒輪圓周速度不大于18m/s；安裝角度為0—25；高速軸的轉(zhuǎn)速大于1500r/min；減速器工作的環(huán)境溫度為-20—+35℃；適用于正、反向運(yùn)轉(zhuǎn)。 為適應(yīng)不同的需要，三級(jí)傳動(dòng)的圓錐圓柱齒輪減速器有三種裝配方式。Ⅰ型減速器的第二軸端裝緊鏈裝置，第四軸（或第一軸）裝斷銷過載保護(hù)裝置，這種形式用于單機(jī)功率為30KW以下的減速器；Ⅱ型減速器的第二軸端裝緊鏈裝置，利用液力耦合器實(shí)現(xiàn)過載保護(hù)，單機(jī)功率40---75KW的減速器采用這種形式；Ⅲ型減速器的第一軸端裝緊鏈裝置，利用液力耦合器實(shí)現(xiàn)過載保護(hù)，單機(jī)功率90KW以上的減速器采用這種形式。 為適應(yīng)左、右采煤工作面和在機(jī)頭部、機(jī)尾部

39、都能通用，刮板輸送機(jī)減速器的箱體應(yīng)上下對(duì)稱。箱體的結(jié)構(gòu)還應(yīng)使刮板輸送機(jī)在大傾角條件下工作時(shí)，各齒輪和軸承都能得到充分的潤(rùn)滑。 為便于改變鏈速，減速器應(yīng)能用更換第二對(duì)齒輪的辦法，在一定范圍內(nèi)改變傳動(dòng)比。 由此選取減速器為：DCZ160-20-ⅠS型。 5.3.3 盲軸 盲軸是裝在機(jī)頭架的不裝減速器一側(cè)、支承鏈輪的一個(gè)組件。 5.3.4 電動(dòng)機(jī)與減速器的聯(lián)接 a. 聯(lián)接形式的選擇 電動(dòng)機(jī)與減速器的連接，有彈性聯(lián)軸器和液力耦合器兩種。其中液力傳動(dòng)的主要缺點(diǎn)是較一般機(jī)械傳動(dòng)結(jié)構(gòu)復(fù)雜、成本高、效率低。考慮設(shè)計(jì)的輸送機(jī)運(yùn)輸量較低，功率比較小，因此，即使重載啟動(dòng)需要的電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩也不會(huì)太

40、大，電動(dòng)機(jī)和減速器用彈性聯(lián)軸器連接就可以滿足要求，這樣不使用液力耦合器，不但可以減小機(jī)頭的體積和重量，也省掉了向工作面輸送工作液等過程,減少了材料消耗和對(duì)環(huán)境的污染,沒有因密封漏油而失效的問題，從而可以降低成本，提高經(jīng)濟(jì)性。 b. 聯(lián)軸器的選擇計(jì)算 P=5.04KW 電機(jī)轉(zhuǎn)數(shù)n=1500r/min 與聯(lián)軸器相連的軸的直徑為d=28mm, 則轉(zhuǎn)鉅 圖表 34 查手冊(cè)選用 5.3.5 電動(dòng)機(jī) 刮板輸送機(jī)的電動(dòng)機(jī)，不用液力耦合器時(shí)，都采用有雙鼠籠轉(zhuǎn)子，具有高起動(dòng)轉(zhuǎn)矩的隔爆型電動(dòng)機(jī)。選用電動(dòng)機(jī)型號(hào)為YB132M-4JB5338—1

41、991。 5.4 機(jī)尾部 機(jī)尾部采用與機(jī)頭部基本相同的結(jié)構(gòu)，這樣可以很容易把機(jī)尾部改裝成機(jī)頭部，滿足特殊場(chǎng)合的需要，增加其適應(yīng)性。 5.5 中部槽及附屬部件 中部槽是刮板輸送機(jī)的機(jī)身，由槽幫鋼和中板焊接而成。上槽是裝運(yùn)物料的承載槽，下槽底部敞開供刮板鏈返程用。為減小刮板鏈返程的阻力，或在底部松軟條件下使用時(shí)防止槽體下陷，在槽幫鋼下加焊底板構(gòu)成封底槽。使用封底槽安裝下股刮板鏈和處理下股鏈?zhǔn)鹿瘦^困難，可以間隔幾節(jié)封底槽采用一節(jié)有可拆中板的封底槽的辦法，以減小困難。 用于機(jī)械采煤工作面的中部槽，除了運(yùn)煤，還要承受采煤機(jī)騎在上面運(yùn)行的負(fù)荷，垂直方向受采煤機(jī)的重壓和滾筒切割煤層時(shí)的沖擊、推

42、、拉液壓支架的側(cè)向力和縱向力，使中板拱面受彎，連接件受拉、壓和彎曲。大塊煤巖卡死在槽中時(shí)，中板收壓。中部槽的惡劣工作條件，造成它的損壞形式除了磨損還有槽體變形損壞。因此，中部槽應(yīng)有足夠的強(qiáng)度、剛度和耐磨性。 中部槽的型式列入標(biāo)準(zhǔn)的有中單鏈型、邊雙鏈型、中雙鏈型三種。除了用于輕型刮板輸送機(jī)的中單鏈型采用冷軋槽幫鋼外，其他都用熱軋槽幫鋼制成，其尺寸系列《刮板輸送機(jī)中部槽尺寸系列》中有規(guī)定。 中部槽除了標(biāo)準(zhǔn)長(zhǎng)度的外，為適應(yīng)采煤工作面長(zhǎng)度變化的需要，設(shè)有500mm和1000mm長(zhǎng)的調(diào)節(jié)槽。 機(jī)頭過渡槽和機(jī)尾過渡槽，是與機(jī)頭架和機(jī)尾架連接的特殊槽。它的一端與中部槽連接，另一端與機(jī)頭架或機(jī)尾架連接。

43、為了使從下槽脫出的刮板鏈在運(yùn)行中回到槽內(nèi)，可在機(jī)尾過渡槽的下翼緣裝設(shè)上鏈器。 中部槽承受煤和刮板鏈的劇烈摩擦，是使用量和消耗量最大的部件。為提高中部槽的使用壽命，可以采用如下方法。如：將兩端進(jìn)行淬火處理，或加焊錳鋼鑄造端頭；中板兩端鏈道處用等離子噴焊耐磨合金；易磨損處堆焊硬質(zhì)合金；加大中板厚度；改進(jìn)槽幫鋼的斷面以增加強(qiáng)度和剛度。 制造中部槽的槽幫鋼已有定型標(biāo)準(zhǔn)，規(guī)定的型式有D型、E型和M型三種。D型為中單鏈刮板輸送機(jī)用熱軋槽幫鋼，E型為中單鏈和中雙鏈用，邊雙鏈也可使用，M型為邊雙鏈用的熱軋槽幫鋼。E型與M型相比不僅中板寬度減小從而增大了剛度，還增強(qiáng)了中板與槽幫鋼的焊縫強(qiáng)度，便于焊接，鏈子不

44、磨焊縫。因此，選用E型。 5.6 緊鏈裝置 刮板鏈安裝時(shí)，要給予一定的予緊力，使它運(yùn)行在張力最小點(diǎn)不發(fā)生鏈條松馳或堆積。給刮板鏈?zhǔn)┘佑杈o力的裝置叫緊鏈裝置。 早期的輕型刮板輸送機(jī)，用改變機(jī)尾軸位置的辦法人力緊鏈?，F(xiàn)在都采用定軸距緊鏈。目前應(yīng)用的方法有三種，一種是將刮板鏈一端固定在機(jī)頭架上，另一端繞經(jīng)機(jī)頭鏈輪，用機(jī)頭部的電動(dòng)機(jī)使鏈輪反轉(zhuǎn)，將鏈條拉緊。電動(dòng)機(jī)停止反轉(zhuǎn)時(shí)，立即用一種制動(dòng)裝置將鏈輪閘住，防止鏈條回松。另一種方式與前種基本相同，只是不用電動(dòng)機(jī)反轉(zhuǎn)緊鏈，而用專設(shè)的液壓馬達(dá)緊鏈。第三種是采用專用的液壓缸緊鏈。 第一種緊鏈方式使用的緊鏈器有三種：棘輪緊鏈器、摩擦輪緊鏈器、閘盤緊鏈器。

45、 棘輪緊鏈器結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、操作方便，使用于輕型刮板輸送機(jī)。因?yàn)橛糜诠β瘦^大的刮板輸送機(jī)時(shí)，緊鏈后棘輪與插爪之間的壓力很大，搬開手把時(shí)不甚安全。 摩擦輪緊鏈器比棘輪緊鏈器操作安全。 閘盤緊鏈器由閘盤和制動(dòng)裝置組成，閘盤裝在Ⅲ型減速器的一軸上，制動(dòng)裝置安在聯(lián)接筒上。緊鏈時(shí)反轉(zhuǎn)開動(dòng)電機(jī)，鏈輪反轉(zhuǎn)刮板鏈逐漸被拉緊，到電機(jī)堵轉(zhuǎn)為止，立即搬動(dòng)手輪，用夾鉗將閘盤閘住，同時(shí)切斷電機(jī)電源。由于夾鉗對(duì)閘盤的制動(dòng)力與刮板鏈的張緊力有一定的比例關(guān)系，鏈條的張緊力顯示在張力指示器上。慢慢反轉(zhuǎn)手輪松開夾鉗，放松被拉緊的刮板鏈，到指示器顯出刮板鏈所需要的張緊力為止，立刻將閘盤閘死。拆去多余的鏈段，接好鏈子后，反轉(zhuǎn)手輪松開

46、夾鉗。手輪是利用螺旋副和杠桿夾緊或松開夾鉗。張力指示器依靠螺旋副一端的液壓缸，通過液壓作用顯示出閘盤制動(dòng)力或鏈條張緊力。 上述各種緊鏈裝置，棘輪緊鏈器和摩擦緊鏈器結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，使用方便，但它不能顯示出鏈子張力的大小，其余三種都能顯示和準(zhǔn)確控制鏈子的張力。由此可知閘盤緊鏈器不但結(jié)構(gòu)比較簡(jiǎn)單，而且可以準(zhǔn)確控制鏈子的張力，所以選用閘盤緊鏈器。 5.7 推移裝置 推移裝置是在采煤工作面內(nèi)將刮板輸送機(jī)向煤壁推移的機(jī)械。綜采工作面，使用液壓支架上的推移千斤頂；非綜采工作面用單體液壓推溜器或手動(dòng)液壓推溜器。 5.8 錨固裝置 錨固裝置是刮板輸送機(jī)在傾角較大的工作面有下滑可能時(shí)，用以固定、防滑之用。

47、它由單體液壓支架和錨固架組成，錨固架與機(jī)頭架、機(jī)尾架連接。使用液壓支架的泵站。 6 傳動(dòng)部件及其零件的設(shè)計(jì) 此次設(shè)計(jì)的刮板輸送機(jī)最為重要的部件為刮板鏈傳動(dòng)部件，整臺(tái)機(jī)器運(yùn)行的質(zhì)量直接取決于其傳動(dòng)部，為此特別把次部分及其零件詳細(xì)設(shè)計(jì)以下: 目前,采煤機(jī)、刨煤機(jī)、刮板輸送機(jī)、轉(zhuǎn)載機(jī)、板式輸送機(jī)、倉式列車及彎曲膠帶輸送機(jī)等許多礦山機(jī)械廣泛采用圓環(huán)鏈牽引或傳動(dòng)。實(shí)踐證明，這種傳動(dòng)或牽引方式結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、緊湊，工作可靠，牽引力大，壽命長(zhǎng)，可彎曲，能充分適應(yīng)礦山機(jī)械的特殊技術(shù)及安全要求和惡劣的工作條件。因此，本次設(shè)計(jì)的刮板輸送機(jī)采用圓環(huán)鏈傳動(dòng)。 6.1 圓環(huán)鏈鏈環(huán)的結(jié)構(gòu)和規(guī)格 圓環(huán)鏈鏈段的結(jié)構(gòu)

48、如圖6-1所示。鏈環(huán)的結(jié)構(gòu)尺寸用棒料直徑d、節(jié)距t和外寬b表示，圓環(huán)鏈的規(guī)格標(biāo)記為dxt。每一鏈段由N個(gè)鏈環(huán)組成，鏈段長(zhǎng)度為L(zhǎng)0隨著技術(shù)的發(fā)展，鏈段長(zhǎng)度將逐步增加。礦用高度圓環(huán)鏈的規(guī)格和尺寸見部標(biāo)MT36—80中的規(guī)格。圓環(huán)鏈的鏈段長(zhǎng)度及其公差為一般常用值，其鏈段長(zhǎng)度及公差按下式確定： 圖表 35 （6-1） 式中 t—鏈環(huán)的節(jié)距，mm N—鏈段的 鏈環(huán)數(shù)。 圖6-1 圓環(huán)鏈 6.2 圓環(huán)鏈接鏈環(huán)的結(jié)構(gòu)型式 為便于使用，圓環(huán)鏈應(yīng)按不同的鏈段長(zhǎng)度進(jìn)行制造，各鏈段之間可用鏈環(huán)進(jìn)行連接。制造接鏈環(huán)的常用

49、材料有、、、及等，進(jìn)行調(diào)質(zhì)處理，硬度為HB320～350。為提高接鏈環(huán)的強(qiáng)度和耐磨性，加工后應(yīng)進(jìn)行等溫淬火處理，硬度達(dá)HRC42～50。 接鏈環(huán)的結(jié)構(gòu)型式有以下幾種： a. 凸緣式接鏈環(huán) 如圖圖6-2所示，凸緣式接鏈環(huán)由兩個(gè)半鏈環(huán)1、一個(gè)卡塊2及一個(gè)彈性圓柱銷3組成。半鏈環(huán)的結(jié)構(gòu)如圖6-3所示，右上方為一凸緣，左下方有一凸緣槽。安裝時(shí)將兩個(gè)半鏈環(huán)的凸緣和凸緣槽相嵌合，并從側(cè)面嵌入卡塊2，再從頂部裝入彈性圓柱銷3，便組成凸緣式接鏈環(huán)。整個(gè)接鏈環(huán)靠彈性圓柱銷在銷孔內(nèi)的彈性變形實(shí)現(xiàn)自動(dòng)鎖緊。這種接鏈環(huán)的特點(diǎn)是破斷拉力大、連接可靠，但制造較困難，主要用于采煤機(jī)、刨煤機(jī)和倉式列車中聯(lián)結(jié)圓環(huán)鏈。

50、 圖表 36 圖6-2 凸緣式接鏈環(huán)1-半鏈環(huán)； 圖6-3凸緣式接鏈環(huán) 2-卡塊；3-彈性圓柱銷 b. 開口式接鏈環(huán) 如圖6-4所示，開口式接鏈環(huán)由開口鏈環(huán)1、卡塊2及兩個(gè)彈性圓柱銷3組成。開口鏈環(huán)1和卡塊2的兩端分別做有互相嵌合的 頭和 槽。整個(gè)接鏈環(huán)靠彈性圓柱銷在銷孔內(nèi)的彈性變形實(shí)現(xiàn)自動(dòng)鎖緊。這種接鏈環(huán)的破斷拉力也很大，但制造困難，通常在刨煤機(jī)和輸送機(jī)上使用。 圖表 37 圖6-4 開口式接鏈環(huán) 1-開口鏈環(huán)；2-卡塊；3-彈性圓拄銷 c. 鉸鏈?zhǔn)浇舆B環(huán) 如圖6-5所示，鉸鏈?zhǔn)浇舆B環(huán)由兩端做有耳子的兩個(gè)半鏈環(huán)1、銷軸2、套筒3及鋼絲4組成

51、。整個(gè)接鏈環(huán)用鋼絲4鎖緊，靠銷軸2、傳遞載荷。這種接鏈環(huán)的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、工作可靠、制造方便、壽命長(zhǎng)，在采煤機(jī)中應(yīng)用較廣。 圖表 38 圖6-5 鉸鏈?zhǔn)浇舆B環(huán)半 1-鏈環(huán)；2-銷軸；3-套筒；4-鋼絲 d. 雙邊鏈用接連環(huán) 圖6-6所示為用于可彎曲刮板輸送機(jī)的雙邊鏈結(jié)構(gòu)，兩條圓環(huán)鏈1和刮板2用接連環(huán)3、螺栓4、螺母5及彈簧墊圈6相連接，被連接的圓環(huán)鏈規(guī)格為。接鏈環(huán)的結(jié)構(gòu)和尺寸如圖6-7所示。這種雙鏈牽引用接鏈環(huán)的特點(diǎn)是：牽引力大、工作可靠、裝拆方便，在刮板輸送機(jī)中應(yīng)用廣泛。 圖表 39 圖6-6 雙邊鏈用接連環(huán) 1-圓環(huán)鏈；2-刮板；3-接連環(huán)； 圖6-7接

52、鏈環(huán)的結(jié)構(gòu)和尺寸 4-螺栓；5-螺母；6-彈簧墊圈 接鏈環(huán)在工作時(shí)承受的負(fù)荷按大小和性質(zhì)同被連接的圓環(huán)鏈?zhǔn)且粯拥?。因此，為保證接鏈環(huán)使用可靠，新制的接鏈環(huán)同樣需抽樣進(jìn)行拉伸試驗(yàn)，其破斷力應(yīng)不小于同規(guī)格圓環(huán)鏈的最小破斷負(fù)荷，伸長(zhǎng)率也不得超過規(guī)定值。 綜合比較以上形式的接連環(huán)，選用鉸鏈?zhǔn)浇渔湱h(huán)。 6.3 圓環(huán)鏈的性能指標(biāo) 6.3.1 圓環(huán)鏈的損壞形式 礦用高強(qiáng)度圓環(huán)鏈的損壞形式主要有： a. 靜力斷裂 當(dāng)鏈環(huán)承受的載荷超過靜力破斷負(fù)荷時(shí)，如啟動(dòng)狀態(tài)或遇到嚴(yán)重刮卡，圓環(huán)鏈將產(chǎn)生斷裂。為避免這種斷裂，圓環(huán)鏈的最小破斷負(fù)荷不得低于規(guī)定值。 b. 疲勞斷裂 當(dāng)鏈環(huán)受正常變負(fù)荷反復(fù)作用

53、時(shí)，盡管實(shí)際應(yīng)力遠(yuǎn)小于鏈環(huán)的破斷應(yīng)力，但如變應(yīng)力的循環(huán)次數(shù)超過一定數(shù)值，鏈環(huán)仍可能產(chǎn)生斷裂稱為疲勞斷裂。為避免過早地發(fā)生疲勞斷裂，要求圓環(huán)鏈在變應(yīng)力的反復(fù)作用下能安全承受一定的循環(huán)次數(shù)（圖表 40）。 c. 沖擊斷裂 沖擊斷裂分一次沖擊斷裂和多次沖擊斷裂兩種。前者是由于鏈環(huán)材料脆性高、韌性低和沖擊負(fù)荷大所造成的；后者介于疲勞斷裂和一次沖擊斷裂之間，與鏈輪疲勞強(qiáng)度和沖擊韌性的大小有關(guān)。為避免發(fā)生這種斷裂，圓環(huán)鏈應(yīng)具有足夠的韌性、塑性和使用壽命。 d. 不合格鏈環(huán)的斷裂 當(dāng)鏈環(huán)未經(jīng)充分預(yù)拉時(shí)，很難發(fā)現(xiàn)熱處理及焊接缺陷。若把這種鏈環(huán)接入鏈條用來牽引負(fù)荷，一旦啟動(dòng)或遇到卡鏈很可能發(fā)生斷裂。這種

54、未經(jīng)充分預(yù)拉的鏈環(huán)的斷裂，稱為不合格鏈環(huán)的斷裂。為避免這種損壞，新制鏈條必須經(jīng)預(yù)拉處理，預(yù)拉負(fù)荷約為破斷負(fù)荷的80%～85%。 e. 伸長(zhǎng)失效 鏈條受載后將產(chǎn)生一定的彈性和塑性伸長(zhǎng)。在額定極限負(fù)荷作用下，當(dāng)鏈段的伸長(zhǎng)量超過一定限度時(shí)，鏈條與鏈輪因不能正確嚙合而無法正常工作。圓環(huán)鏈的這種失效形式稱為伸長(zhǎng)失效。 6.3.2 圓環(huán)鏈的強(qiáng)度指標(biāo) 礦用高強(qiáng)度圓環(huán)鏈多采用合金鋼制造，調(diào)質(zhì)處理。常用的材料20MnVK和20CrTi，拉伸強(qiáng)度限。為提高鏈條的強(qiáng)度和韌性，圓環(huán)鏈及其棒料應(yīng)進(jìn)行熱處理。 圓環(huán)鏈制造的工藝程序分為：下料、編鏈、整形、焊接及熱處理等。為保證圓環(huán)鏈的制造質(zhì)量，原棒料應(yīng)有較好的

55、冷彎性和焊接性，即冷彎時(shí)不容許出現(xiàn)局部收縮現(xiàn)象，焊接處不應(yīng)有影響使用質(zhì)量的夾渣和燒傷。當(dāng)棒料直徑較大時(shí)（ 圖表 41 ），一般采用熱彎。熱彎效果比冷彎好，但彎曲表面同樣不容許產(chǎn)生任何裂紋或傷痕。 為提高圓環(huán)鏈工作的可靠性和使用壽命，新制的圓環(huán)鏈需進(jìn)行額定極限負(fù)荷實(shí)驗(yàn)、靜拉伸破斷試驗(yàn)、額定變負(fù)荷壽命試驗(yàn)及彎曲撓度試驗(yàn)等，以保證圓環(huán)鏈達(dá)到預(yù)定的強(qiáng)度指標(biāo)要求。 新制圓環(huán)鏈的強(qiáng)度指標(biāo)分B、C、D三級(jí)，各級(jí)強(qiáng)度指標(biāo)的項(xiàng)目和數(shù)值列入表6-4-2。各種規(guī)格圓環(huán)鏈的靜力試驗(yàn)負(fù)荷及破斷負(fù)荷的額定值、疲勞試驗(yàn)負(fù)荷及其壽命的額定值和彎曲變形撓度的額定值分別列入表6-4-3～6-4-5。 圓環(huán)鏈的的靜力拉伸

56、破斷試驗(yàn)主要測(cè)定破斷負(fù)荷和破斷伸長(zhǎng)率兩項(xiàng)指標(biāo)，反映圓環(huán)鏈抵抗靜拉伸破斷和沖擊斷裂的能力。額定極限靜負(fù)荷試驗(yàn)主要測(cè)定圓環(huán)鏈?zhǔn)茴~定極限負(fù)荷作用時(shí)的試驗(yàn)應(yīng)力和拉伸率，反映鏈段正常運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)的工作負(fù)荷，而接近于鏈段因啟動(dòng)或刮卡而超載時(shí)的最大負(fù)荷。顯然，額定極限負(fù)荷代表使用負(fù)荷的極限值。因而，為充分利用鏈環(huán)的強(qiáng)度，理論上按鏈段的屈服限確定額定極限負(fù)荷，實(shí)際上通常取破斷負(fù)荷的80%作為額定極限負(fù)荷。 額定變負(fù)荷壽命試驗(yàn)主要測(cè)定圓環(huán)鏈?zhǔn)茏儜?yīng)力作用時(shí)發(fā)生疲勞破斷前的試驗(yàn)應(yīng)力循環(huán)次數(shù)。根據(jù)試驗(yàn)機(jī)的要求，額定變應(yīng)力的最小值為50，最大值為250。圓環(huán)鏈發(fā)生疲勞破斷前的試驗(yàn)應(yīng)力允許循環(huán)次數(shù)（5～7）次。試驗(yàn)指出，圓環(huán)

57、鏈的疲勞強(qiáng)度主要取決于變應(yīng)力幅度的大小。此外，鏈環(huán)破斷負(fù)荷與破斷伸長(zhǎng)率的乘積（即鏈環(huán)抵抗沖擊的能力）、棒料屈服限的大小，鏈環(huán)表面缺陷或焊接缺陷，棒料及其焊縫的晶粒粗細(xì)等，對(duì)鏈段的疲勞強(qiáng)度也有重要的影響。 對(duì)圓環(huán)鏈的彎曲變形試驗(yàn)要求是，當(dāng)鏈環(huán)的彎曲變形達(dá)到額定值時(shí)，試體不允許斷裂或出現(xiàn)裂紋及其它缺陷，而且作用于鏈環(huán)上的彎曲負(fù)荷不得小于表6-4-2規(guī)定的鏈環(huán)最小破斷負(fù)荷的50%。 6.3.3 圓環(huán)鏈的選擇計(jì)算（見3.5 圓環(huán)鏈的選擇計(jì)算） 6.4 圓環(huán)鏈鏈輪的齒形參數(shù)和幾何計(jì)算 6.4.1 圓環(huán)鏈鏈輪的齒形參數(shù) 圓環(huán)鏈與鏈輪屬于一種具有多邊形撓性作用的非共軛嚙合齒輪傳動(dòng)。因此，圓環(huán)鏈

58、與鏈輪要實(shí)現(xiàn)良好地嚙合，合理選擇鏈輪的齒廓曲線和正確設(shè)計(jì)鏈輪的齒形是鏈輪設(shè)計(jì)的關(guān)鍵問題之一。 如圖6-8所示，當(dāng)圓環(huán)鏈與鏈輪嚙合時(shí)，在鏈輪的每一齒距上都有兩個(gè)鏈環(huán)：鏈環(huán)1平臥于兩齒間的鏈窩里，稱為平環(huán)；鏈環(huán)2立卡在齒寬中部的窄槽內(nèi)，稱為立環(huán)。鏈輪上鏈窩的形狀與平環(huán)外行基本一致，但為滿足鏈環(huán)節(jié)距伸長(zhǎng)的需要，鏈窩長(zhǎng)度A應(yīng)比鏈環(huán)長(zhǎng)▽，即 圖表 42 。此外，為減少立環(huán)的嚙合阻力，鏈輪齒寬中部的立槽寬度也應(yīng)比鏈環(huán)棒料直徑稍大些。 圖表 43 圖6-8 圓環(huán)鏈鏈輪的齒形結(jié)構(gòu)和尺寸 對(duì)于礦用高強(qiáng)度圓環(huán)鏈的鏈輪，其齒廓曲線和齒形參數(shù)的選擇需滿足以下要求： a. 保證圓環(huán)鏈

59、能順利地進(jìn)入和退出嚙合； b. 保證鏈輪齒有較高地傳遞轉(zhuǎn)矩的能力； c. 保證鏈窩的形狀和尺寸能適應(yīng)鏈環(huán)節(jié)距伸長(zhǎng)的需要。 圓環(huán)鏈鏈輪的齒廓曲線，國外推薦采用的有：直線、圓弧線和直線-圓弧線三種。從加工制造和嚙合性能分析，直線齒廓加工簡(jiǎn)單，但齒高不宜過大，否則嚙合時(shí)容易發(fā)生干涉；直線-圓弧線齒廓加工復(fù)雜，應(yīng)用較少；圓弧線齒廓雖然加工也較復(fù)雜，但輪齒強(qiáng)度較高，齒高可適當(dāng)增大。所以，一般推薦采用圓弧線齒廓。 對(duì)于各種規(guī)格的圓環(huán)鏈，鏈輪齒形設(shè)計(jì)的主要問題是：合理選擇鏈輪齒數(shù)z、正確計(jì)算鏈輪節(jié)圓直徑 圖表 44 和齒廓圓弧半徑等。 6.4.2圓環(huán)鏈鏈輪的齒型設(shè)計(jì) a. 鏈輪齒數(shù)z 圓環(huán)

60、鏈鏈輪的齒數(shù)一般取為z=4～12。當(dāng)圓環(huán)鏈規(guī)格dxt選定后，鏈輪齒數(shù)z可參考表6-4-7選擇。 b. 鏈輪節(jié)圓直徑 當(dāng)圓環(huán)鏈與鏈輪嚙合時(shí)，平環(huán)或立環(huán)在鏈輪上占有的內(nèi)邊距離稱為鏈輪的節(jié)距，以表示。顯然，鏈輪節(jié)距的理論值應(yīng)等于鏈環(huán)的節(jié)距，即。 當(dāng)平環(huán)臥于鏈窩位置時(shí)，在鏈輪齒寬中間的對(duì)稱剖面內(nèi)，經(jīng)平環(huán)兩端棒料中心的圓周稱為鏈輪的節(jié)圓，如圖6-9所示。 根據(jù)我國使用經(jīng)驗(yàn)和國外研究成果，鏈輪節(jié)圓直徑推薦按下式計(jì)算： 圖表 45 （6-2） 式中，值應(yīng)精確

61、到小數(shù)點(diǎn)后兩位數(shù)字。 c. 鏈輪齒廓圓弧半徑 圓環(huán)鏈鏈輪的齒廓曲線一般推薦采用圓弧曲線。但是，鏈輪齒廓圓弧中心的位置和圓弧半徑的大小有幾種不同的設(shè)計(jì)方案，如圖6-9所示。圖中，曲線1和4為某些原蘇聯(lián)資料推薦采用的圓弧齒廓，曲線3為德國滾筒采煤機(jī)推薦采用的圓弧齒廓。實(shí)踐證明，用曲線3作為鏈輪齒廓效果較好。我國推薦采用近似曲線3的一種齒廓曲線，如圖中曲線2所示。 圖表 46 圖6-9 圓環(huán)鏈鏈輪的齒廓曲線 對(duì)于我國推薦采用的齒廓曲線2，其圓弧中心點(diǎn)的坐標(biāo)取為： 圖表 47 } （6-3） 式中 ——鏈輪中心至平環(huán)底面的

62、垂直距離，由圖6-9中△aop得： （6-4） △ ——考慮鏈環(huán)節(jié)距伸長(zhǎng)的鏈窩長(zhǎng)度增量，△值按表6-4-8選擇。 由圖6-8知，在鏈輪齒寬的中間剖面上。齒廓圓弧半徑為： ; 式中 ； 圖表 48 代入上式，經(jīng)整理后得： （6-5） 式中 。 實(shí)際上，由于鏈輪齒寬中部開有立槽，使齒寬中部剖面的齒廓不存在，而鏈輪齒面與立槽側(cè)面的交線便成為鏈輪中部的實(shí)際齒廓，如圖6-10所示。該實(shí)際齒廓的圓弧半徑按下式計(jì)算： 圖表 49 }

63、 （6-6） 式中 ——立槽寬度，mm，一般 取L=1.35d； ——鏈窩端部圓弧半徑，mm，一般??； ——鏈環(huán)外寬，mm。 圖6-10 圓環(huán)鏈鏈輪實(shí)際齒廓圓弧半徑 6.5 鏈輪連接 鏈輪是一個(gè)組件，由鏈輪和連接筒組成。鏈輪是傳力部件，也是易損件，運(yùn)轉(zhuǎn)中除受靜載荷外，還受有脈動(dòng)和沖擊載荷。 此次設(shè)計(jì)的鏈輪連接采用整體的連接筒與鏈輪焊接成一體。連接筒兩端的內(nèi)花鍵，分別與減速器輸出軸和盲軸連接，這種結(jié)構(gòu)拆裝維修方便。 6.6 圓環(huán)鏈和鏈輪的嚙合特性 6.6.1 圓環(huán)鏈和鏈輪的嚙合分析 圓環(huán)鏈在傳遞動(dòng)力時(shí)，其鏈環(huán)將產(chǎn)生拉伸和彎曲變形，而且傳遞的

64、動(dòng)力越大 鏈環(huán)的變形亦越大。此外，當(dāng)圓環(huán)鏈在鏈輪上運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，隨著鏈條的撓曲，立環(huán)和平環(huán)之間產(chǎn)生相對(duì)滾轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，使鏈環(huán)發(fā)生磨損，最大滾轉(zhuǎn)角 圖表 50 ，如圖6-11所示。而且，鏈輪齒數(shù)越少，相對(duì)滾轉(zhuǎn)角越大，鏈環(huán)的磨損也越嚴(yán)重。由于鏈環(huán)的變形和磨損，圓環(huán)鏈的節(jié)距必定伸長(zhǎng)。 當(dāng)平環(huán)進(jìn)入鏈窩后，由于立環(huán)與平環(huán)之間的相對(duì)滾轉(zhuǎn)（滾動(dòng)兼滑動(dòng)），使立環(huán)的位置向鏈輪中心接近，如圖6-11所示，結(jié)果引起鏈環(huán)節(jié)距由縮短為?？s短值與鏈環(huán)內(nèi)寬同棒料直徑的比值以及平環(huán)與立環(huán)間的摩擦系數(shù)有關(guān)。當(dāng)=1時(shí)，立環(huán)與平環(huán)之間為純滾動(dòng)，鏈環(huán)的節(jié)距不縮短；當(dāng)﹥1時(shí)，越大，鏈環(huán)節(jié)距的縮短值也越大。在這種情況下，若摩擦系數(shù)很大，如新

65、制圓環(huán)鏈表面粗糙、無潤(rùn)滑油或鏈環(huán)之間有干燥的煤粉及巖粉等，平環(huán)與立環(huán)之間主要為純滾動(dòng)，使鏈環(huán)節(jié)距的縮短量顯著增大。反之，當(dāng)摩擦系數(shù)很小時(shí)，平環(huán)與立環(huán)之間主要是相對(duì)滑動(dòng)，由于立環(huán)4的位置變動(dòng)不大，使鏈還節(jié)距的縮短量就顯著減小。 圖表 51 圖6-11 鏈環(huán)的相對(duì)滾轉(zhuǎn)角和節(jié)距縮短 對(duì)于鏈輪來說，由于設(shè)計(jì)計(jì)算和制造分度的誤差，鏈輪節(jié)距的實(shí)際值與理論值必有一偏差。從設(shè)計(jì)方面分析，該偏差值主要與鏈輪的節(jié)圓直徑值，可使該偏差值減小。若尺寸取得稍小，會(huì)減小鏈輪的節(jié)距，使偏差值為負(fù)。反之，若尺寸取得稍大，又會(huì)增大鏈輪的節(jié)距，使偏差值為正。 總之，由于鏈環(huán)的變形、磨損和相對(duì)滾轉(zhuǎn)以及鏈輪設(shè)計(jì)

66、和制造誤差，鏈環(huán)與鏈輪的節(jié)距不可能相等，或者鏈環(huán)節(jié)距大于鏈輪節(jié)距（），或者鏈環(huán)節(jié)距小于鏈輪節(jié)距（圖表 52）。對(duì)于這兩種情況，圓環(huán)鏈和鏈輪的嚙合特性顯著不同。前者稱為入點(diǎn)嚙合，后者稱為出點(diǎn)嚙合。為保證圓環(huán)鏈的傳動(dòng)質(zhì)量，需分析如點(diǎn)嚙合和出點(diǎn)嚙合特性。 6.6.2圓環(huán)鏈和鏈輪的入點(diǎn)嚙合特性（） 如圖6-12a所示，當(dāng)主動(dòng)鏈輪逆時(shí)針方向轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，上邊鏈條為緊邊，受拉力；下邊鏈條為松邊，受拉力。當(dāng)鏈環(huán)節(jié)距大于鏈輪節(jié)距（即）時(shí)，圓環(huán)鏈由進(jìn)入主動(dòng)鏈輪一邊的最前一個(gè)輪齒1牽引運(yùn)行。這種嚙合方式稱為如點(diǎn)嚙合，又稱高點(diǎn)嚙合。在如點(diǎn)嚙合狀態(tài)下，除進(jìn)入鏈輪的最前一個(gè)立環(huán)承受工作拉力外，其余鏈環(huán)只受初拉力。入點(diǎn)或高點(diǎn)嚙合的特點(diǎn)在于：安裝鏈條無需施加很大的初拉力，工作時(shí)可使緊邊拉力降低，而且除入點(diǎn)嚙合的鏈環(huán)外，位于鏈輪上的其他鏈環(huán)不受強(qiáng)張力。這時(shí)，立環(huán)與平環(huán)之間、平環(huán)與鏈窩之間的壓力較小，使鏈環(huán)間的磨損減輕。但是，當(dāng)鏈環(huán)的實(shí)際節(jié)距過分地大于鏈輪節(jié)距時(shí)，平環(huán)底面將和鏈窩脫離接觸，即產(chǎn)生所謂“漂鏈”現(xiàn)象，情況嚴(yán)重時(shí)會(huì)發(fā)生“跳鏈”事故。 圖表 53 圖6-12 圓環(huán)鏈和鏈輪的嚙合方式 6.6.3