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摘要
刮板輸送機是目前長壁采煤工作面唯一的運輸設(shè)備。雖然其類型和組成部件的形式多種多樣，但基本組成與工作原理相同。一般的刮板輸送機能在25°以下的條件使用。刮板輸送機在使用中要受拉、壓、彎曲、沖擊摩擦和腐蝕等多種作用，因此，必須有足夠的強度、剛度、耐磨和耐腐蝕性。由于它的運輸方式是物料和刮板鏈都在槽內(nèi)滑行，因此運行阻力和磨損都很大。但是，在采煤工作面運煤，目前還沒有更好的機械可代替，只能從結(jié)構(gòu)上、強度上和制造工藝上不斷研究，使它更加完善、耐用。
本設(shè)計要求為橫軸式掘進機的掘進機的轉(zhuǎn)運機構(gòu)的設(shè)計，主要對轉(zhuǎn)運機構(gòu)的結(jié)構(gòu)方案設(shè)計，參數(shù)確定，動力元件的選擇，鏈輪的設(shè)計計算，鏈輪軸的設(shè)計計算刮板鏈及刮板的設(shè)計計算等進行設(shè)計計算。
關(guān)鍵詞：刮板輸送機；鏈輪；鏈輪軸；刮板鏈；刮板。
I
Abstract
Scraper conveyor is the longwall coal mining face the only transportation equipment. Although the type and composition of components in a variety of forms, but the basic composition and working principle of the same. The general function of scraper conveyor at 25° the following conditions of use. Scraper conveyor in use to tension, pressure, bending, impact friction and corrosion and so on the many kinds of function, therefore, must have enough strength, stiffness and wear resistance and corrosion resistance. Because it is the mode of transportation of materials and scraper chain in the slide groove, so running resistance and wear are very big. In coal mining working face coal, however, there is no better mechanical alternatives, only from the structure, intensity, and continuous research on manufacturing process, make it more perfect and durable.
The design requirements for transport of horizontal shaft type machine machine organization design, main structure design of transport mechanism, parameters, the choice of power components, sprocket design calculation, design and calculation of the scraper chain sprocket wheel shaft and the design and calculation of the scraper etc design calculation.
Key words: scraper conveyor; Sprocket; Sprocket shaft; Scraper chain; Scraper.
I
目錄
1. 概述? 1
1.1 掘進機發(fā)展現(xiàn)狀 1
1.1.1 縱軸式 2
1.1.2 橫軸式 3
1.1.3 懸臂不可伸縮式 4
1.1.4 懸臂可伸縮式 4
1.2 刮板輸送機發(fā)展現(xiàn)狀 4
1.2.1 技術(shù)現(xiàn)狀 4
1.2.2 刮板輸送機的發(fā)展趨勢 5
2 主要部件的結(jié)構(gòu)和設(shè)計要求 7
2.1 鏈輪 8
2.2 中部槽及附屬部件 9
2.3 刮板鏈 12
2.4 緊鏈裝置 16
2.5設(shè)計任務(wù)及原始數(shù)據(jù) 19
3 總體方案的確定 21
3.1 刮板輸送機運輸能力計算 21
3.1.1 工作面刮板輸送機的輸送生產(chǎn)能力計算 21
3.1.2 溜槽上物料段面積計算 22
3.1.3 刮板輸送機上的物料斷面面積的計算 23
3.2 刮板輸送機運行阻力的計算 23
3.2.1 每米長度上貨載質(zhì)量 23
3.2.2 運行阻力 23
3.3 刮板輸送機鏈條張力和牽引力的計算及強度計算 25
3.3.1 計算各特殊點張力 25
3.3.2 刮板輸送機兩端鏈輪總牽引力 26
3.3.3 圓環(huán)鏈的選擇計算 26
3.3.4 刮板鏈強度運算 27
3.4 液壓馬達的選擇 28
3.4.1 刮板輸送機滿載運行時電機功率P的計算 28
3.4.2 單向割煤采煤工作面刮板輸送機電機功率的計算 28
3.4.3 液壓馬達的選定 29
3.5 鏈條預(yù)張力和緊鏈力的計算 30
3.5.1 鏈條預(yù)張力 30
3.5.2 鏈條緊鏈力 30
4 傳動部件及其零件的設(shè)計 32
4.1 圓環(huán)鏈鏈環(huán)的結(jié)構(gòu)和規(guī)格 32
4.2 圓環(huán)鏈接鏈環(huán)的結(jié)構(gòu)型式 33
4.3 圓環(huán)鏈的性能指標 35
4.3.1 圓環(huán)鏈的損壞形式 35
4.3.2 圓環(huán)鏈的強度指標 36
4.4 圓環(huán)鏈鏈輪的齒形參數(shù)和幾何計算 37
4.4.1 圓環(huán)鏈鏈輪的齒形參數(shù) 37
4.4.2 鏈輪的幾何尺寸計算 39
4.5 刮板 42
4.5.1 結(jié)構(gòu)形式的確定 43
4.5.2 外形尺寸的確定 43
4.5.3刮板的間距 44
4.6 鏈輪軸的設(shè)計計算 45
4.6.1 軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計 45
4.6.2 鏈輪軸強度校核 46
5 經(jīng)濟技術(shù)分析 48
6 總結(jié)與體會 49
致 謝 50
參考文獻 51
附錄 A 53
附錄 B 55
附錄 C 60
1. 概述?
21世紀的世界能源格局，煤炭依然在傳統(tǒng)能源中占有主導地位，約為27.3%。我國作為世界上最大的生產(chǎn)、消費國家，為了保障我國國民經(jīng)濟發(fā)展的需求，煤炭在一次能源的比重上，在2000年占70%左右，在2010年占60%左右，在2015占50%左右。由此可見，在近期的發(fā)展中，煤炭仍將是世界各國的主要能源之一。在這種局勢下我國煤炭工業(yè)依然要維持著巨大的生產(chǎn)規(guī)模。煤炭工業(yè)的根本出路在于信息化、機械化、自動化。因此，服務(wù)于煤炭生產(chǎn)的煤礦機械行業(yè)，面臨著嚴峻的挑戰(zhàn)，是推進我國煤炭工業(yè)發(fā)展現(xiàn)代化和技術(shù)進步的關(guān)鍵產(chǎn)業(yè)。
1.1 掘進機發(fā)展現(xiàn)狀
從20世紀40年代開始至今，懸臂式巷道掘進機已經(jīng)擁有長達70多年的發(fā)展過程，而我國懸臂式掘進機的研制和應(yīng)用真正開始是在20世紀70年代，比世界其它的先進國家大約晚15～20年。但是，通過多年對該行業(yè)的技術(shù)攻關(guān)，尤其是近年來國家對煤炭行業(yè)的重視程度大大增加，在國家的大力支持下，使得我國懸臂式掘進機得到快速的發(fā)展。目前我國懸臂式掘進機的機型已從輕型發(fā)展到中、重型，截割對象也已經(jīng)從煤層拓展到巖石的截割，截割功率和機重都大大增加，掘進能力也得到大幅度的提升。
我國掘進機的發(fā)展過程主要經(jīng)歷了國外引進、分析學習和自主研制3個階段。20世紀90年代以來是我國掘進機的自主研發(fā)階段,這一過程中我國中型掘進機的生產(chǎn)制造技術(shù)已經(jīng)達到一定的成熟，能夠獨立生產(chǎn)設(shè)計截割硬度≤80MPa，機重60t左右，截割功率160～220kW的重型掘進機，并且已經(jīng)具備了根據(jù)礦井的實際條件實現(xiàn)針對化設(shè)計的能力。
與國外的先進水平相比，國內(nèi)掘進機還是存在一定的差距，尤其是重型掘進機方面跟國外的差距較為嚴重。
現(xiàn)代的掘進機，按照工作機構(gòu)的不同可以分為擺動式、懸臂式、鉆削式三種。而巷道掘進機主要就是有懸臂結(jié)構(gòu)的部分斷面掘進機。其主要組成由截割部、裝載部、刮板輸送機、機架、行走部、液壓系統(tǒng)和噴霧冷卻系統(tǒng)等組成，如圖1-1
1
所示。各機構(gòu)分別完成巷道掘進的主要工作，即破碎煤巖、裝載并轉(zhuǎn)運至運輸設(shè)備上、隨巷道掘進向前推移整套掘進設(shè)備等。在掘進機的各個機構(gòu)中，截割機構(gòu)對整個掘進機的性能影響最大，并且用以區(qū)別各種機型。常見的截割機構(gòu)有：縱軸式和橫軸式。
圖1-1 掘進機的典型結(jié)構(gòu)
1--截割懸臂；2--回轉(zhuǎn)臺；3--裝載鏟板；4--轉(zhuǎn)載機；5--履帶行走機機；
6--電控箱；7--中間輸送機；8--液壓裝置
1.1.1 縱軸式
縱軸式掘進機的截割機構(gòu)特點是截割頭的軸線和懸臂的軸線相重合，如圖1-2 所示。
圖1-2 縱軸式截割機構(gòu)
1--截割頭；2--截割懸臂
它的特點是：傳動方式較為簡單，截割頭的鉆逆較為容易，掘進巷道斷面不受限制，可以用來開柱窩、挖水溝等，并且操作簡單。但其排除廢物能力較為困難，截割頭受力情況不合理，當整機的重量較輕時，工作過程中產(chǎn)生振動較為嚴重。其截割頭形狀多為柱體和錐體，截齒形狀多為徑向安裝的扁截齒，主要是截割巖體。而用來截割煤體的滾筒和截割頭則安裝鎬形截齒。
1.1.2 橫軸式
橫軸式截割機構(gòu)的軸線與懸臂的軸線相互垂直，如圖1-3 所示。
圖1-3 橫軸式截割機構(gòu)
1--截割頭；2--截割懸臂
其特點是：主要是對巖層表面的截割，對煤巖體表層的壓張效應(yīng)充分利用，截割阻力小，排屑也很方便，截割時產(chǎn)生的反力可被機體的自重平衡，機器工作時產(chǎn)生的振動較小，穩(wěn)定性很好，但是在操作不是很方便，截割斷面的形狀也受到了一定的限制。
截割頭的形狀大多為雙半球體，一般采用切向安裝的鎬形截齒，可用來截割煤體或半煤巖體。按截割懸臂是否可伸縮又分為懸臂不可伸縮式和懸臂可伸縮式。
1.1.3 懸臂不可伸縮式
截割懸臂是一長度固定的剛性結(jié)構(gòu)。截割頭在工作時是利用行走機構(gòu)給的推力鉆入煤壁。該種結(jié)構(gòu)的特點：
1）截割機構(gòu)的結(jié)構(gòu)簡單。
2）截割頭鉆煤巖壁的阻力較大，履帶易打滑加劇磨損，且要頻繁開動履帶。
3）不能利用截割頭挖水溝和開柱窩。
1.1.4 懸臂可伸縮式
工作時，懸臂的長度可以改變。開始工作時，截割頭借助工作臂的伸縮鉆入煤巖，不需要開動履帶行走機構(gòu)。其特點為：
1）減少履帶行走機構(gòu)的升動次數(shù)，延長了行走機構(gòu)的使用壽命；
2）對掘進巷道的形狀沒有限制，可利用截割頭開水溝和挖柱窩；
3）便于檢查引更換截齒，也可以及時支護巷道；
4）截割硬度較大的煤巖時，掘進機（尤其是輕型掘進機）振動比較歷害。
可見，懸臂可伸縮式的掘進機具有較多的優(yōu)點，因而獲得了較多的應(yīng)用。
1.2 刮板輸送機發(fā)展現(xiàn)狀
近年來隨著高產(chǎn)高效集約化礦井的迅速發(fā)展，煤礦都在爭取實現(xiàn)一礦一井一面的高度集約化生產(chǎn)模式。作為長臂工作面的主要運輸設(shè)備，刮板輸送機的輸送能力主要由高產(chǎn)高效礦井的生產(chǎn)能力來決定，同時也決定了刮板輸送機的發(fā)展趨勢。
1.2.1 技術(shù)現(xiàn)狀
20世紀80年代以來，國內(nèi)外刮板輸送機都在向大運量、長運距、大功率、高強度、長壽命與高可靠性方向發(fā)展。目前，國外綜采最大的工作面刮板輸送機，去運量已達6000t/h裝機功率4×800kW運距450m。國內(nèi)自主研發(fā)的刮板輸送機運量已達3500t/h裝機功率3×700kW運距300m。隨著神東等大型煤炭基地400m 工作面的出現(xiàn)，國產(chǎn)刮板輸送機將朝著更大型的方向發(fā)展。但是運量、運距和功率的增大受到諸多因素的限制。首先，中部槽的高度不宜太高，否則會影響裝煤效果。其次，輸送機的長度也不宜太長，會降低推進速度。然后最主要的影響因素還在于關(guān)鍵元部件的技術(shù)性能和壽命。所以，在刮板輸送機向大型化發(fā)展的同時，高性能元部件的研發(fā)將成為今后刮板輸送機的發(fā)展重點，軟啟動技術(shù)、工況檢測、運行狀態(tài)控制等機電一體化技術(shù)的運用將成為今后刮板輸送機發(fā)展的重要標志。
1.2.2 刮板輸送機的發(fā)展趨勢
刮板輸送機是一種撓性牽引的連續(xù)輸送機械，是為采煤工作面和采區(qū)巷道運煤布置的機械。它的牽引機構(gòu)是刮板鏈，承載裝置是中部槽，刮板鏈安裝在中部槽的槽面。中部槽沿運輸路線全線鋪設(shè)，刮板鏈繞經(jīng)機頭、機尾的鏈輪接成封閉行置于中部槽中，與滾筒采煤機和輸送機推移裝置配套，實現(xiàn)落煤、裝煤、運煤及推移輸送機械化。煙輸送機全長都可向溜槽中裝煤，裝入中部槽中的煤被刮板鏈拖拉，在中部槽內(nèi)滑行到卸載端卸下。
一般的刮板輸送機能在25°以下的條件使用。刮板輸送機在使用只能感要受拉、壓、彎曲、沖擊摩擦和腐蝕等多種作用，因此，必須有足夠的強度、剛度、耐磨和耐腐蝕性。由于它的運輸方式是物料和刮板斂都在槽內(nèi)滑行，因此運行阻力和磨損都很大。但是，在采煤工作面運煤，目前還沒有更好的機械可代替，只能從結(jié)構(gòu)上、強度上和制造工藝上不斷研究，使它更加完善、耐用。
用刮板輸送機運輸散碎物料的方式20世紀初出現(xiàn)于工業(yè)發(fā)達的英國。早期的刮板輸送機長度只有幾十米；功率小，牽引鏈的強度也不高。經(jīng)過多年的改進和發(fā)展，目前綜合采礦用的刮板輸送機除了運煤之外，還有四中功能：給采煤機做運行軌道，為拉移液壓支架作升縮油缸的固定點；清理工作面的浮煤；懸掛電纜、水管、乳化液管等。刮板輸送機在綜合采煤工作面與采煤機和液壓支架配套工作。
刮板輸送機在煤礦是使用量大、消耗多的重要設(shè)備。多年來，我國制造的刮板輸送機有幾十種型號。目前，我國制造的最大的刮板輸送機運輸能力為900t/h裝機總功率為320kW一條牽引鏈的破斷負荷為85t沿水平線的運輸距離為150 米，整機全部重量為204t。
為使刮板輸送機的生產(chǎn)達到標準化、系列化和通用化，提高產(chǎn)品的制造質(zhì)量，我國于1991 年制定并發(fā)布了《礦用刮板輸送機型式與參數(shù)》(MT15-1991),1993 年制定并發(fā)布了《刮板輸送機通用技術(shù)條件》（MT105-1993）。《礦用刮板輸送機型式與參數(shù)》是產(chǎn)品系列的規(guī)劃，是今后一個時期設(shè)計制造產(chǎn)品的依據(jù)?！豆伟遢斔蜋C通用技術(shù)條件》規(guī)定了刮板輸送機的主要質(zhì)量標準和技術(shù)要求，以提高產(chǎn)品質(zhì)量。
礦用刮板輸送機按刮板鏈是形式分三種：中單鏈型、中雙鏈型、邊雙鏈型。系列型譜中的刮板輸送機都采用以礦用高其強度圓環(huán)鏈制成的刮板鏈。刮板輸送機按功率大小分為輕、中、重型。刮板輸送機配套單電動機設(shè)計額定功率為40KW 及以下的為輕型；大于40kW，小于等于90kW 的為中型；大于90kW 的為重型。
2 主要部件的結(jié)構(gòu)和設(shè)計要求
礦用的刮板輸送機，按工作需要，對其結(jié)構(gòu)有如下要求：
⑴能用于左或右工作面；
⑵各部件便于在井下拆裝和運輸；
⑶同一型號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；
⑷刮板鏈安裝后，在正、反方向都能順利運行；
⑸有緊鏈裝置，且操作方便，安全可靠；
⑹能不拆卸用機械推移，為此，應(yīng)有便于安裝推移裝置的連接點；
⑺要有足夠的強度、剛度、耐磨性；
⑻從端部卸載的 刮板輸送機，機頭架應(yīng)有足夠的卸載高度，防止空段刮板鏈返程帶回煤；
⑼一般應(yīng)有上鏈器，上鏈器是供刮板鏈在下槽脫出時通過它返回槽內(nèi)的裝置；
⑽用于機械采煤的工作面刮板輸送機，機頭架的外廓尺寸和結(jié)構(gòu)形式應(yīng)便于采煤機自切開口；
⑾用于采煤機的工作面刮板輸送機，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采煤機的導向裝置；
②鏟煤板；
③擋煤板；
④無鏈牽引采煤機的齒軌；
⑤放置電纜、水管、乳化液管路的槽或支架；
⑥在機頭部和機尾部能安裝采煤機外牽引的傳動部裝置，牽引鏈的固定裝置或刨煤機機構(gòu)傳動裝置和控制保護裝置；
⑿用于綜采工作面的刮板輸送機，相關(guān)的外廓尺寸應(yīng)與采煤機和液壓支架相配；
⒀刮板輸送機沿傾斜面鋪設(shè)，在工作中有下滑可能時，應(yīng)有防滑錨固裝置；
刮板輸送機由機頭部、機尾部、中部槽及附屬部件、刮板鏈、緊鏈裝置、推移裝置和錨固裝置組成，如圖2-1所示。下面分述其結(jié)構(gòu)和技術(shù)要求。
圖2-1 可彎曲刮板輸送機
1--機頭部；2--機頭支撐推移裝置；3--機頭過渡槽；4--擋刮板鏈；
5--鏟煤板；6--中部槽；7--調(diào)節(jié)槽；8--機尾過渡槽；9--機尾
因為本設(shè)計所設(shè)計的刮板輸送機為掘進機上所使用，因此本刮板輸送機只包含鏈輪，中部槽及附屬部件，刮板鏈和緊鏈裝置。
2.1 鏈輪
鏈輪是一個組件，由鏈輪、連接筒組成。而鏈輪是傳力部件，而且也是易損部件，在運轉(zhuǎn)中除受到靜載荷外，還有收到脈沖與沖擊載荷。
如圖2-2所示為邊雙鏈用的鏈輪連接筒用組件，采用部分式連接筒，連接筒兩端由環(huán)槽與鏈輪的環(huán)槽相連，內(nèi)孔用平鍵與減速器伸出及盲軸連接，部分用螺栓固接。鏈輪用花鍵與減速器是伸出軸和盲軸連接。安裝時必須要保證這兩個鏈輪的齒輪在相同相位角上。這種結(jié)構(gòu)的有點是鏈輪磨損后可以只更換鏈輪。但是，連接筒螺栓銹死時，很難拆卸。所以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。
圖2-2邊雙鏈用的鏈輪連接組件
鏈輪的齒形和基本尺寸參考《礦用圓環(huán)鏈鏈輪的齒形和基本尺寸計算》（MT/Z8--80）計算詳見附錄A。
鏈輪用優(yōu)質(zhì)鋼鑄造或鍛造后，調(diào)質(zhì)處理，鏈握和齒形表面經(jīng)淬火處理。我國《礦用圓環(huán)鏈輪技》（MT/Z9--80）規(guī)定了各項技術(shù)要求。為保證鏈輪的質(zhì)量，《刮板輸送機通用技》（MT150--1993）中規(guī)定：輕型式刮板輸送機的鏈輪壽命部低于以一年，中、重型式刮板輸送機的鏈輪壽命部低于一年半。
2.2 中部槽及附屬部件
中部槽的刮板輸送機的機身，有槽幫鋼和中板焊接而成。上槽是裝運物料的承載槽，下槽底部敞開供刮板鏈返程用。為減小刮板鏈返程的阻力，或在底板松軟的條件下使用時防止槽體下陷，在槽幫鋼下加焊接底板構(gòu)成封底槽。使用封底槽安裝下股刮板鏈和處理下股鏈事故比較困難，可以用間隔幾節(jié)封底槽裝一節(jié)有可拆中板的封底槽的辦法，以減少困難。
用于機械采煤工作面的中部槽，除了運煤外，還有承載采煤機騎在上面運行的負荷，即垂直方向受采煤機的重壓和滾筒切割煤層時的沖擊。推、拉液壓支架的側(cè)向力和縱向里，使中板拱曲受彎，連接件受拉、壓和彎曲。大塊煤巖卡死在槽中時，中板受壓。中部槽的惡劣工作條件，造成它的損失外還有槽體變形和連接件損壞。因此，中部槽應(yīng)有足夠的強度、剛度和耐磨性。為檢測中部槽的質(zhì)量，我國制定了《刮板輸送機中部槽試驗規(guī)范》（MT102-85）。此規(guī)范對試驗項目、試驗方法和強度指標都有具體規(guī)定。
中部槽的形式列入標準的有中單鏈、中雙鏈、邊雙鏈型三種。除了用于輕型刮板輸送機的中單鏈采用冷壓槽幫鋼外，其它都用熱扎槽幫鋼制成。中部槽的斷面形狀三種形式如圖2-3所示。
圖2-3 中部槽的三種斷面形狀
中部槽除了標準長度以外，為適應(yīng)采煤工作面長度變化的需要，設(shè)有500mm和1000mm長的調(diào)節(jié)槽。
機頭過度槽和機尾過度槽是機頭架與機尾架連接的特殊槽，它的一端與中部槽連接，另一端與機頭架或機尾架連接。為了使從下槽脫出的刮板鏈在運行種回到槽內(nèi)，可在尾部過度槽的下翼緣裝設(shè)上鏈器。
中部槽受煤和刮板鏈的劇烈摩擦，是使用量和消耗量最大的部件。中部槽的井下使用壽命，目前是按過媒量衡量?！豆伟遢斔蜋C通用技術(shù)條件》種規(guī)定的過煤量列于表2-1中。
表2-1 中部槽過煤量
槽寬/mm
280
320
420
520
620
630
730
830
764
輕型
≥6
≥8
≥12
≥20
≥30
≥40
中型
≥60
重型
≥120
≥180
為提高中部槽的使用壽命，目前采用的方法有多種。如：將兩端進行淬火處理，或加焊高錳鋼鑄造端頭，中板兩端鏈道處于等離子噴焊耐磨合金；易磨損處堆焊硬質(zhì)合金鋼；加大中板厚度；改進槽幫鋼的斷面以增加強度和剛度。
制造中部槽的槽幫鋼有規(guī)定標準，規(guī)定的形式有D型、E型和M型三種。
D型為中單鏈刮板輸送機用熱軋槽幫鋼，E型為中單鏈和邊雙鏈用，邊雙鏈也可以使用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，而且還增大了中板與槽幫鋼的焊接強度，便于焊接，鏈子不磨焊縫。中部槽的擦幫剛中腰上的連接座供安裝鏟煤板、擋煤板和無鏈牽引齒條用。在綜合工作面使用中，液壓支架上的推移千斤頂連接在擋煤板下部的長孔上，由于推移輸送機特別是拉移液壓支架的阻力很大，致使支座的負荷特別大，如果焊接不牢會拉壞支座。因此提高支座的可靠性是一個重要問題。
中部槽的連接裝置是將單個中部槽連接成刮板輸送機機身的組件，它既要保證對中性，使兩槽之間上下、左右的錯口量不超過規(guī)定，又要允許相鄰兩槽在平、豎兩個面內(nèi)能折曲一定角度，使機身有良好的彎曲性能，還要求同一型號中部槽的安裝、連接尺寸相同，能通用互換。目前應(yīng)用的有插銷式、啞鈴式、插入圓柱銷式等。連接裝置是中部槽的薄弱環(huán)節(jié)，目前還在不斷改進。
鏟煤板在推移中部槽時用來清理工作面的浮煤，它固定在中部槽的支座上，安裝后上緣應(yīng)低于槽幫，下緣要超出槽底，寬度方向與采煤機滾筒應(yīng)有一間隔。鏟煤板的刃口應(yīng)有足夠的強度。
機采礦用的擋煤板是一個有多種功能的組合件，其作用是防止煤向采空區(qū)灑落，以及為采煤機導向、放置電纜和水管、為千斤頂提供連接點等。擋煤板必須具有足夠的強度和剛度，因為它的變形和損壞會影響采煤機的運行。中部槽在彎曲狀態(tài)下，擋煤板之間不僅不能互相干涉，還應(yīng)使采煤機能正常運行。平巷中使用刮板輸送機時，擋煤板僅作增加裝煤量和防止撒沒之用。
圖2-4 中部槽及其附件的連接
1--電纜槽；2--擋煤板；3--無縫牽引齒條；4--導向裝置；5--千斤頂連接孔；
6--定位架；7--中部槽；8--采煤機導軌；9--鏟煤板
2.3 刮板鏈
刮板鏈有鏈條和刮板組成，是刮板輸送機的牽引機構(gòu)。刮板鏈的作用是刮推槽內(nèi)的物料。目前使用的有中單鏈、中雙鏈、邊雙鏈三種。
刮板鏈使用的鏈條，早期用板片鏈和可拆模鍛鏈，現(xiàn)在都用圓環(huán)鏈，鏈條在運行中不僅要承受很大的靜負荷和動負荷，而且還要在受滑動摩擦作用的條件下運行，要受礦水的浸蝕，因此目前使用的圓環(huán)鏈都是用優(yōu)質(zhì)合金鋼焊接而成的，并經(jīng)熱處理和預(yù)拉伸處理，使之具有強度高、韌性大、耐磨和耐腐蝕等特性。
圓環(huán)鏈已經(jīng)標準化，《礦用高強度圓環(huán)鏈》（GB/T12718-1991）對圓環(huán)鏈的形式、基本參數(shù)及尺寸、技術(shù)要求、試驗方法及驗收規(guī)則都作了規(guī)定。
圓環(huán)鏈會歌是以連環(huán)棒料直徑和鏈節(jié)距的毫米尺寸表示，標準的規(guī)格有七種：10×40，14×50，18×64，22×86，24×86，26×92，30×108。圓環(huán)鏈按強度劃分為B、C、D三個等級，各級的基礎(chǔ)機械性能要求見表2-2。
表2-2機械性能要求
項目
強度等級
B
C
D
最小破斷拉力/
630
800
1000
破斷最小伸長度/ %
12
12
12
試驗應(yīng)力/
500
640
800
試驗負荷下最大總伸長度/ %
1.4
1.6
1.9
試驗應(yīng)力與最小破斷應(yīng)力之比/ %
80
80
80
GB/T12718-1991對圓環(huán)鏈的脈沖負荷壽命及彎曲繞度值都有規(guī)定。為保證鏈子與鏈輪正常嚙合，對圓環(huán)鏈尺寸公差也作了規(guī)定。
刮板的形式的狀態(tài)要能在運行時有刮底清幫、防止煤粉粘結(jié)和堵塞的作用，并應(yīng)盡量減小質(zhì)量。刮板可用軋制異型鋼或用鍛造、鑄造合金鋼經(jīng)韌化熱處理制成。刮板了、鏈條不與中板接觸，兩側(cè)與槽幫形狀相同，刮底清幫效果好。
掛不能的間距按所運物料的性質(zhì)和煤塊塊度及安裝傾角確定。刮板鏈切入物料的阻力，應(yīng)大于物料在槽內(nèi)移動的阻力。刮板間距過大，不能帶動物料運行，或只能帶動部分物料運行；刮板間距過小，加大了鏈子重力，曾加了運行阻力，讓費了材料。雙鏈刮板鏈的刮板，還有制成兩條鏈子使之保持中心距，并使繞經(jīng)鏈輪的鏈環(huán)與鏈窩能正常嚙合的功用，因為刮板變形嚴重時，通過鏈輪時容易掉鏈。
刮板與鏈條的連接，邊雙鏈式目前多采用U型連接環(huán)的兩側(cè)套入鏈環(huán)，然后用螺栓與刮板連接；中單鏈刮板上有窩鏈，以此鏈窩與鏈條的平行環(huán)相配，用特制的U形螺栓和自鎖螺母固定；中雙鏈的刮板上有鏈窩，用卡鏈橫梁和刮板夾保持平環(huán)，以螺栓和自鎖螺母固定。
目前使用的三種刮板鏈可作如下比較。邊雙鏈的拉煤能力強，特別適于拉大塊較多的硬煤，單邊雙鏈兩條鏈受力不均勻，特別是中部槽在彎曲在狀態(tài)下運行時更為嚴重；中單鏈用大直徑圓環(huán)鏈，強度很高且沒有受力不均勻的問題，多練事故少，刮板遇到刮卡阻塞時可偏移通過，刮板變形時不會導致過鏈輪時跳鏈，中單鏈的缺點是因鏈環(huán)尺寸大，所用鏈輪直徑增大，機頭、機尾的高度相應(yīng)增加，拉煤能力不如邊雙鏈，特別時對大塊煤較多的硬煤；中雙鏈能較好地克服邊雙鏈受力不均勻的缺點，顯示出它的優(yōu)點。
圖2-5,2-6,2-7分別為中單鏈、中雙鏈、邊雙鏈三種刮板鏈的結(jié)構(gòu)。
圖2-5 中單鏈式刮板鏈
1--接鏈器；2--開口銷；3--刮板；4--U形螺栓；5--自鎖螺母；6--圓環(huán)鏈
圖2-6 中雙鏈式刮板鏈
1--卡鏈橫梁；2--刮板；3--螺栓；4--螺母；5--圓環(huán)鏈；6--接鏈環(huán)
圖2-7 邊雙鏈式刮板鏈
1--圓環(huán)鏈；2--連接環(huán)；3--刮板；4、5、6--螺栓、螺母、彈簧墊圈
2.4 緊鏈裝置
刮板鏈安裝時，要給予一定的預(yù)緊力，使它運行時在張力最小點不發(fā)生鏈條松弛或堆積。給刮板鏈施加張緊力的裝置叫緊鏈裝置。
緊鏈常用的方法是鏈輪反轉(zhuǎn)式，其原理如圖2-8所示，緊鏈時先把刮板鏈一端固定在機頭架上，另一端繞經(jīng)機頭鏈輪，反向點動電動機，待鏈條拉緊時立即用緊鏈器閘住鏈輪，拆除多余的鏈條，再接好刮板鏈。刮板鏈的張緊程度，以運轉(zhuǎn)時機頭下方下垂兩個鏈環(huán)為宜。
圖2-8 鏈輪反轉(zhuǎn)緊鏈示意圖
早期是輕型刮板輸送機用改變機尾軸位置的辦法人力緊鏈，現(xiàn)在都采用定軸距緊鏈。目前應(yīng)用的方式有三種：一種是將刮板鏈一端固定在機頭架上，另一端繞經(jīng)機頭鏈輪，用機頭部的電動機使鏈輪反轉(zhuǎn)，將鏈條拉緊，電動機停止反轉(zhuǎn)時，立即用一種制動裝置將鏈輪閘住，防止鏈條回松；另一種方式與目前一種基本相同，只是不用電動機反轉(zhuǎn)緊鏈，而用專設(shè)的液壓馬達緊鏈；第三種方式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。
棘輪緊鏈器裝在I型和Ⅱ的減速器二軸的伸出端，棘輪固裝在二軸端，手把在運行位置時，彈簧頂桿使插爪脫離棘輪，棘輪任意轉(zhuǎn)動，緊鏈時將緊鏈器把手扳到“緊鏈位置”，插爪被彈簧頂入棘輪的齒跟，然后反向繼續(xù)開動電機，使機頭鏈輪反轉(zhuǎn)，因棘輪插爪的限制，電機停轉(zhuǎn)時鏈條不能回松。當鏈條被拉伸到有足夠拉力時，停止電動機，從鏈條自由端拆除多余的鏈段，將刮板鏈接在一起后，在啟動電機使鏈輪反轉(zhuǎn)的同時，將手把復(fù)位到“運行位置”，使插爪脫離棘輪，拆除緊鏈器掛鉤即可正常運行。
棘輪緊鏈器機構(gòu)簡單，操作方便，適于輕型刮板輸送機。因為用于功率較大的刮板輸送機時，緊鏈后棘輪與插爪之間的壓力很大，搬開把手不安全。
摩擦輪緊鏈器如圖2-9所示，裝在I 型和Ⅱ型減速器二軸的伸出端，制動輪固定裝在二軸端閘帶環(huán)繞在制動輪外緣。制動時使用把手經(jīng)凸輪和拉桿將閘帶拉緊，在制動輪緣上產(chǎn)生摩擦制動力。該緊鏈操作與棘輪緊鏈器不同的是，緊鏈時需由兩人配合操作，一人開動電機，一人操作凸輪手把；斷電時，立即扳動凸輪，用閘帶將制動輪閘??；緊鏈結(jié)束時，僅有一人扳轉(zhuǎn)凸輪并松開閘帶即可。摩擦輪緊鏈器比棘輪緊鏈器操作安全，它在減速器的安裝位置與棘輪緊鏈器相同。
閘盤緊鏈器由閘盤和制動裝置組成如圖2-10所示，閘盤裝在III型減速器的一軸上，制動裝置安裝在連接筒上。
緊鏈時反轉(zhuǎn)開動電機，鏈輪反轉(zhuǎn)，刮板鏈逐漸拉緊到電機堵轉(zhuǎn)為止，立即扳動手輪，用夾鉗將閘盤閘住，同時切斷電機電源。由于夾鉗對閘盤的制動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，到指示器顯示出刮板鏈需要的張緊力為止，立刻將閘盤閘死。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，通過液壓作用顯示處閘盤制動力或鏈條張緊力。
圖2-9摩擦輪緊鏈器
圖2-10 閘盤緊鏈器
1--減速器一軸；2--夾鉗式制動裝置；3--閘盤；
4--液力耦合器；5--連接罩；6--彈性聯(lián)軸器
第二種緊鏈方式使用的液壓馬達，安在聯(lián)接筒上，減速箱一軸上裝緊鏈齒輪。如圖2-11所示。
液壓馬達緊鏈裝置的液壓系統(tǒng)裝置的液壓系統(tǒng)及機械傳動系統(tǒng)。緊鏈時，將操作手把扳到J位，惰輪將主減速器一軸上的緊鏈齒輪與緊鏈減速器上的齒輪嚙合。手動換向閥扳到緊鏈位置，壓力液經(jīng)梭閥進入液控腔，克服彈簧壓力，時插爪從齒槽中脫出，與此同時液壓馬達供壓力液，液壓馬達帶動機頭鏈輪反轉(zhuǎn)緊鏈，緊鏈力的大小用溢流閥調(diào)節(jié)，有壓力表上的讀數(shù)經(jīng)換算得到，緊鏈運轉(zhuǎn)時，壓力表上升到規(guī)定的壓力值，即表明已達到了規(guī)定的緊鏈力。將手動換向閥扳到中間位置，馬達停止，液控鎖卸壓，在彈簧作用下，插爪插入齒輪的齒槽。刮板鏈保持張緊狀態(tài)。拆去多余的鏈段，接好鏈子后，將手動換向閥換到運轉(zhuǎn)位置，液壓馬達帶動接好的刮板鏈運轉(zhuǎn)，緊鏈掛鉤松開后，停止馬達運轉(zhuǎn)，卸載緊鏈掛鉤，將操作手把扳到K位，惰輪脫開緊鏈齒輪，關(guān)斷截止閥，完成緊鏈操作。
圖2-11 液壓馬達緊鏈裝置
1--液壓馬達；2--齒輪箱；3--液控機械閉鎖裝置；4--惰輪；5--聯(lián)接閥
6--減速器輸入軸；7--緊鏈齒輪
電氣閉鎖裝置的作用是：當惰輪與緊鏈齒輪嚙合時，切斷主電機的電源，惰輪脫開時主電機才能接通，以防止誤操作。
第三種緊鏈方式是使用單獨的液壓缸緊鏈器。這種緊鏈器是一個帶增壓缸的液壓千斤頂裝置，由泵站供給壓力液，緊鏈時需要將它抬到緊鏈位置使用。
上述各種緊鏈裝置中：
1）棘輪緊鏈器和摩擦緊鏈器結(jié)構(gòu)簡單，使用方便，單它們不能顯示出鏈子張力的大小。
2）其余三種都能顯示和準確控制鏈子的張緊力。
3）液壓馬達緊鏈裝置的操作簡單，安全性高。
4）液壓缸緊鏈器使用雖不方便，但它可以移到任何部位使用。
2.5設(shè)計任務(wù)及原始數(shù)據(jù)
橫軸式掘進機轉(zhuǎn)運機構(gòu)方案設(shè)計及其技術(shù)設(shè)計
畢業(yè)設(shè)計依據(jù)或原始條件、參數(shù)：
可截割硬度：≤70 MPa;
適用巷道斷面：20 m2；
機身高度：≤1.85 m；
臥底深度：≥250 mm；
龍門高度：≥400 mm；
爬坡能力：≤± 15°；
最小轉(zhuǎn)彎半徑：≥7 m；
理論裝運能力：≥15
3 總體方案的確定
3.1 刮板輸送機運輸能力計算
3.1.1 工作面刮板輸送機的輸送生產(chǎn)能力計算
刮板輸送機的輸送能力，是指輸送機每小時運送貨載的質(zhì)量。它取決于輸送機每米長度上的貨載的質(zhì)量和鏈速。即：
=3.6q
=3.6A
式中：--刮板輸送機的運輸能力，t/h；
q--每米長度貨載質(zhì)量，kg/m；
A--中部槽物料運行時的斷面積，；
--物料的散碎密度，kg/,對于煤；
--刮板鏈速，m/s；
由于刮板鏈占據(jù)一定空間和運輸角度的影響，貨載實際斷面積比A小一些，計算時要乘以小于1的裝滿系數(shù)。故運輸能力按下式計算：
式中：--裝滿系數(shù)，水平及向下運輸時，=0.9~1；傾斜向上運輸時=0?.6~0.9?（傾角<5°；傾角5°~10°，=0.8；傾角>15°，=0.6）。
3.1.2 溜槽上物料段面積計算
圖3-1 溜槽中貨載最大斷面積
溜槽上物料段面積A：
式中：--單側(cè)擋板溜槽上物料端面各部分的面積，；
--導向管斷面面積，；
b--溜槽寬度；m；
--溜槽槽口高度，m；
--流槽槽口寬度，m；
--刮板輸送機工作時擋煤凈高，m；
--物料的動堆積角，取=25°；
--溜槽上框架寬度，m；
--溜槽距擋板的距離，m；
D--導向管直徑，m；
--轉(zhuǎn)載系數(shù)。
A=0.56×0.087+×0.9×（0.64+0.2-0.085）×0.35-=0.158（）
3.1.3 刮板輸送機上的物料斷面面積的計算
當給定工作面刮板輸送機的運輸能力，驗算溜槽最大物料斷面面積：
（）
所設(shè)計的刮板輸送機中部槽尺寸滿足生產(chǎn)能力需求。
3.2 刮板輸送機運行阻力的計算
運行阻力包括直線段運行阻力和曲線段運行阻力。
3.2.1 每米長度上貨載質(zhì)量
3.2.2 運行阻力
直線段運行阻力是指貨載及刮板鏈在溜槽中運行時的阻力（摩擦阻力），以及傾斜運輸時貨載與刮板鏈的自重沿斜面的分力。運行阻力有重段阻力和空段阻力，即：
式中：--重段阻力，N；
--空段阻力，N；
g--重力加速度，9.8m/;
q--每米長度貨載質(zhì)量，kg/m；
--刮板連每米質(zhì)量，18.8kg/m；
L--輸送機鋪設(shè)長度，5.6m；
--輸送機鋪設(shè)傾角,15°；
--貨載及刮板鏈在溜槽內(nèi)的阻力系數(shù)，見表3-2；
--對于重段，向上運行取“+”，向下運行取“-”；對于空段，符號與重段相反。
表3-2 煤及刮板鏈在溜槽中移動的阻力系數(shù)
類型
阻力系數(shù)
單鏈
0.4~0.6
0.3~0.4
雙鏈
0.6~0.8
0.3~0.4
總阻力是指直線段和曲線段運行阻力之和，其值為：
式中：--刮板輸送機運行時的總阻力，N；
--附加阻力系數(shù)，=1.1，輸送機不彎曲時=1。
總阻力即為主動鏈輪的牽引力。
3.3 刮板輸送機鏈條張力和牽引力的計算及強度計算
3.3.1 計算各特殊點張力
因為本刮板輸送機由一臺NHM11-7001液壓馬達驅(qū)動，運輸方式如圖3-1所示。當傳動裝置一端布置時，且重端阻力>0,時，按逐點計算法分析計算得出1點張力最小，即。
最小張力點的張力一般取
最大張力點
式中：--最大張力點的張力，N；
--最小張力點的張力，N；
n--鏈條數(shù)。
圖3-1 各點張力計算圖
3.3.2 刮板輸送機兩端鏈輪總牽引力
刮板輸送機兩端鏈輪總牽引力W：
W=+
其中
=
=
式中：W--刮板輸送機兩端鏈輪總牽引力，kN；
--頭部鏈輪的牽引力，kN；
W--尾部鏈輪的牽引力，kN。
=26622-9722+0.05×（26622+9722）=18717.2（N)
=6132-6000+0.05×（6132+6000）=738.6（N）
W=18717.2+738.6=19455.8（N）
3.3.3 圓環(huán)鏈的選擇計算
圓環(huán)鏈在工作時受拉伸和彎曲，環(huán)內(nèi)應(yīng)力狀況復(fù)雜，理論計算較困難。因此，圓環(huán)鏈通常按最大牽引力選擇，即：
單鏈牽引時
雙鏈牽引時
式中: --圓環(huán)鏈的最小破斷負荷，N；
--雙鏈牽引時的不均勻系數(shù)，一般取；
--安全系數(shù)，采煤機用的圓環(huán)鏈，可??；；刮板輸送機用的圓環(huán)鏈，取。
則 (kN)
選擇圓環(huán)鏈為-B級。
3.3.4 刮板鏈強度運算
式中：k--刮板鏈抗拉安全系數(shù)；
n--鏈條數(shù)，單鏈n=1，雙鏈n=2；
--鏈條間負荷分配不均勻系數(shù)，單鏈=1，雙鏈=0.85；
--一條刮板鏈的破斷力，410000N。
所以刮板鏈強度足夠。
3.4 液壓馬達的選擇
3.4.1 刮板輸送機滿載運行時電機功率P的計算
刮板輸送機滿載運行時，電機功率P：
式中：k--刮板輸送機電機功率備用系數(shù)；
F--刮板輸送機鏈輪總牽引力，kN；
--刮板輸送機傳動效率。
P=
3.4.2 單向割煤采煤工作面刮板輸送機電機功率的計算
采煤機下放時，刮板輸送機空載運行（q=0）的電機最小功率：
單向割煤工作面采煤機割煤時，刮板輸送機最大功率為：
刮板輸送機電機的等效功率：
式中：--刮板輸送機空載運行時電機最小功率；
--刮板輸送機空載運行時電機最大功率。
考慮20%的備用功率，電動機的設(shè)備功率為：
3.4.3 液壓馬達的選定
液壓馬達的轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速，根據(jù)公式
T
式中：T--液壓馬達的轉(zhuǎn)矩，；
P--電機功率，kW；
N--液壓馬達的轉(zhuǎn)速，r/min。
可初步選定轉(zhuǎn)矩為2667，轉(zhuǎn)速為0~400r/min的NHM11-700I型曲軸連桿徑向柱塞液壓馬達，其主要技術(shù)參數(shù)為：
型號：NHM11-700I
排量：682mL
額定壓力：25MPa
最高壓力：32MPa
額定轉(zhuǎn)矩：2667
單位理論轉(zhuǎn)矩：114
轉(zhuǎn)速范圍：4-400r/min
質(zhì)量：94kg
3.5 鏈條預(yù)張力和緊鏈力的計算
3.5.1 鏈條預(yù)張力
由定義可知，鏈條預(yù)張力引起鏈條的彈性伸長量應(yīng)等于鏈條在額定負載下的彈性伸長量，即=。由胡克定律和上述張力代入該等式，可得：
(kN）
式中：T--鏈條預(yù)張力，kN。
（kN）
3.5.2 鏈條緊鏈力
鏈條緊鏈力：
（kN）
式中：T--刮板輸送機鏈條預(yù)張力，kN；
--緊鏈時低鏈移動阻力，kN；
--接連時鏈條松弛量（0.5~0.6t）需要的附加牽引力，kN；按下式計算：
（kN）
式中：E--刮板鏈條的彈性模量，取E=206×109（N/）；
--鏈條橫斷面積，；
P--圓環(huán)鏈鏈條的節(jié)距；
L--刮板輸送機設(shè)計長度，m。
（）
（kN）
=12.119+0.132+30.8=43.24（kN）
4 傳動部件及其零件的設(shè)計
此次設(shè)計的刮板輸送機最為重要的部件為刮板鏈傳動部件，整臺機器運行的質(zhì)量直接取決于其傳動部，為此特別把次部分及其零件詳細設(shè)計以下:
目前,采煤機、刨煤機、刮板輸送機、轉(zhuǎn)載機、板式輸送機、倉式列車及彎曲膠帶輸送機等許多礦山機械廣泛采用圓環(huán)鏈牽引或傳動。實踐證明，這種傳動或牽引方式結(jié)構(gòu)簡單、緊湊，工作可靠，牽引力大，壽命長，可彎曲，能充分適應(yīng)礦山機械的特殊技術(shù)及安全要求和惡劣的工作條件。因此，本次設(shè)計的刮板輸送機采用圓環(huán)鏈傳動。
4.1 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)如圖4-1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)格標記為dxt。每一鏈段由N個鏈環(huán)組成，鏈段長度為L0隨著技術(shù)的發(fā)展，鏈段長度將逐步增加。礦用高度圓環(huán)鏈的規(guī)格和尺寸見部標MT36—80中的規(guī)格。圓環(huán)鏈的鏈段長度及其公差為一般常用值，其鏈段長度及公差按下式確定：
式中：t--鏈環(huán)的節(jié)距，mm
N--鏈段的 鏈環(huán)數(shù)。
圖4-1 圓環(huán)鏈
4.2 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)按不同的鏈段長度進行制造，各鏈段之間可用鏈環(huán)進行連接。制造接鏈環(huán)的常用材料有、、、及等，進行調(diào)質(zhì)處理，硬度為HB320～350。為提高接鏈環(huán)的強度和耐磨性，加工后應(yīng)進行等溫淬火處理，硬度達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4-2所示，凸緣式接鏈環(huán)由兩個半鏈環(huán)1、一個卡塊2及一個彈性圓柱銷3組成。半鏈環(huán)的結(jié)構(gòu)如圖4-3所示，右上方為一凸緣，左下方有一凸緣槽。安裝時將兩個半鏈環(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)。整個接鏈環(huán)靠彈性圓柱銷在銷孔內(nèi)的彈性變形實現(xiàn)自動鎖緊。這種接鏈環(huán)的特點是破斷拉力大、連接可靠，但制造較困難，主要用于采煤機、刨煤機和倉式列車中聯(lián)結(jié)圓環(huán)鏈。
圖4-2 凸緣式接鏈環(huán) 圖4-3凸緣式接鏈環(huán)
1--半鏈環(huán)；2-卡塊；3--彈性圓柱銷
b.開口式接鏈環(huán)
如圖4-4所示，開口式接鏈環(huán)由開口鏈環(huán)1、卡塊2及兩個彈性圓柱銷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。整個接鏈環(huán)靠彈性圓柱銷在銷孔內(nèi)的彈性變形實現(xiàn)自動鎖緊。這種接鏈環(huán)的破斷拉力也很大，但制造困難，通常在刨煤機和輸送機上使用。
圖4-4 開口式接鏈環(huán)
1-開口鏈環(huán)；2-卡塊；3-彈性圓拄銷
c.鉸鏈式接連環(huán)
如圖4-5所示，鉸鏈式接連環(huán)由兩端做有耳子的兩個半鏈環(huán)1、銷軸2、套筒3及鋼絲4組成。整個接鏈環(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)簡單、工作可靠、制造方便、壽命長，在采煤機中應(yīng)用較廣。
圖4-5 鉸鏈式接連環(huán)
1--鏈環(huán)；2--銷軸；3--套筒；4--鋼絲
d.雙邊鏈用接連環(huán)
圖4-6所示為用于可彎曲刮板輸送機的雙邊鏈結(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4-7所示。這種雙鏈牽引用接鏈環(huán)的特點是：牽引力大、工作可靠、裝拆方便，在刮板輸送機中應(yīng)用廣泛。
圖4-6 雙邊鏈用接連環(huán) 圖4-7接鏈環(huán)的結(jié)構(gòu)和尺寸
1-圓環(huán)鏈；2-刮板；3-接連環(huán)；
4-螺栓；5-螺母；6-彈簧墊圈
接鏈環(huán)在工作時承受的負荷按大小和性質(zhì)同被連接的圓環(huán)鏈是一樣的。因此，為保證接鏈環(huán)使用可靠，新制的接鏈環(huán)同樣需抽樣進行拉伸試驗，其破斷力應(yīng)不小于同規(guī)格圓環(huán)鏈的最小破斷負荷，伸長率也不得超過規(guī)定值。
綜合比較以上形式的接連環(huán)，選用邊雙鏈用接鏈環(huán)。
4.3 圓環(huán)鏈的性能指標
4.3.1 圓環(huán)鏈的損壞形式
礦用高強度圓環(huán)鏈的損壞形式主要有：
a. 靜力斷裂
當鏈環(huán)承受的載荷超過靜力破斷負荷時，如啟動狀態(tài)或遇到嚴重刮卡，圓環(huán)鏈將產(chǎn)生斷裂。為避免這種斷裂，圓環(huán)鏈的最小破斷負荷不得低于規(guī)定值。
b. 疲勞斷裂
當鏈環(huán)受正常變負荷反復(fù)作用時，盡管實際應(yīng)力遠小于鏈環(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50~250MPa的反復(fù)作用下能安全承受一定的循環(huán)次數(shù)（）。
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
當鏈環(huán)未經(jīng)充分預(yù)拉時，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荷，一旦啟動或遇到卡鏈很可能發(fā)生斷裂。這種未經(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)拉負荷約為破斷負荷的80%～85%。
e. 伸長失效
鏈條受載后將產(chǎn)生一定的彈性和塑性伸長。在額定極限負荷作用下，當鏈段的伸長量超過一定限度時，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失效。
4.3.2 圓環(huán)鏈的強度指標
礦用高強度圓環(huán)鏈多采用合金鋼制造，調(diào)質(zhì)處理。常用的材料20MnVK和20CrTi，拉伸強度限。為提高鏈條的強度和韌性，圓環(huán)鏈及其棒料應(yīng)進行熱處理。
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)有較好的冷彎性和焊接性，即冷彎時不容許出現(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。當棒料直徑較大時（），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)鏈需進行額定極限負荷實驗、靜拉伸破斷試驗、額定變負荷壽命試驗及彎曲撓度試驗等，以保證圓環(huán)鏈達到預(yù)定的強度指標要求。
圓環(huán)鏈的的靜力拉伸破斷試驗主要測定破斷負荷和破斷伸長率兩項指標，反映圓環(huán)鏈抵抗靜拉伸破斷和沖擊斷裂的能力。額定極限靜負荷試驗主要測定圓環(huán)鏈受額定極限負荷作用時的試驗應(yīng)力和拉伸率，反映鏈段正常運轉(zhuǎn)時的工作負荷，而接近于鏈段因啟動或刮卡而超載時的最大負荷。顯然，額定極限負荷代表使用負荷的極限值。因而，為充分利用鏈環(huán)的強度，理論上按鏈段的屈服限確定額定極限負荷，實際上通常取破斷負荷的80%作為額定極限負荷。
額定變負荷壽命試驗主要測定圓環(huán)鏈受變應(yīng)力作用時發(fā)生疲勞破斷前的試驗應(yīng)力循環(huán)次數(shù)。根據(jù)試驗機的要求，額定變應(yīng)力的最小值為50MPa，最大值為250MPa。圓環(huán)鏈發(fā)生疲勞破斷前的試驗應(yīng)力允許循環(huán)次數(shù)（5～7）次。試驗指出，圓環(huán)鏈的疲勞強度主要取決于變應(yīng)力幅度的大小。此外，鏈環(huán)破斷負荷與破斷伸長率的乘積（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等，對鏈段的疲勞強度也有重要的影響。
對圓環(huán)鏈的彎曲變形試驗要求是，當鏈環(huán)的彎曲變形達到額定值時，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)上的彎曲負荷不得小于鏈環(huán)最小破斷負荷的50%。
4.4 圓環(huán)鏈鏈輪的齒形參數(shù)和幾何計算
4.4.1 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。因此，圓環(huán)鏈與鏈輪要實現(xiàn)良好地嚙合，合理選擇鏈輪的齒廓曲線和正確設(shè)計鏈輪的齒形是鏈輪設(shè)計的關(guān)鍵問題之一。
如圖4-8所示，當圓環(huán)鏈與鏈輪嚙合時，在鏈輪的每一齒距上都有兩個鏈環(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)距伸長的需要，鏈窩長度A應(yīng)比鏈環(huán)長▽，即。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4-8 圓環(huán)鏈鏈輪的齒形結(jié)構(gòu)和尺寸
對于礦用高強度圓環(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)鏈能順利地進入和退出嚙合；
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，直線齒廓加工簡單，但齒高不宜過大，否則嚙合時容易發(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，但輪齒強度較高，齒高可適當增大。所以，一般推薦采用圓弧線齒廓。
對于各種規(guī)格的圓環(huán)鏈，鏈輪齒形設(shè)計的主要問題是：合理選擇鏈輪齒數(shù)z、正確計算鏈輪節(jié)圓直徑和齒廓圓弧半徑等。
4.4.2 鏈輪的幾何尺寸計算
圖4-9 鏈輪型式和尺寸
鏈輪型式和尺寸如圖4-9所示。初選圓環(huán)鏈規(guī)格為，圓環(huán)鏈最小內(nèi)寬為d=21mm，最大外寬為b=60mm，破斷負荷320kN；
選定該鏈輪的齒數(shù)為N=6，所以該鏈輪節(jié)距角為：