綜采工作面刮板輸送機設計

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1 摘 要 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 刮板鏈繞經機頭 機尾的鏈輪接成封閉形置于中部槽中 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 沿輸送 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 只能從結構上 強度上和制造工藝上不 斷研究 使它更加完善 耐用 刮板輸送機是與大型綜采工作面設備配套使用的液壓支架 采煤機 完成把工作面 采煤機采下的煤輸送 轉運到后續(xù)運輸設備上的任務 并提供相應的連接手段 設計要 求與 ZY2300 轉載機自移機尾配套 以實現(xiàn)在 2 3 米范圍內整體移動而不必拆移輸送機 與 ZY2300 轉載機自移機尾配合可更方便地調節(jié)皮帶機 增強了輸送機與轉載機配合的協(xié) 調性 本刮板輸送機與 MG300 700 WD 采煤機配套使用 運量可達 1000t h 技術先進 工作可靠 是大型綜采配套設備的優(yōu)秀機型 關鍵詞 刮板輸送機 減速器 機頭部 機尾部 液力耦合器 1 目 錄 1 概述 1 1 1 技術現(xiàn)狀 1 1 2 刮板輸送機的發(fā)展趨勢 1 2 主要部件的結構和設計要求 3 2 1 機頭部 3 2 2 機尾部 8 2 3 中部槽及附屬部件 8 2 4 刮板鏈 10 2 5 緊鏈裝置 11 2 6 推移裝置 13 2 7 錨固裝置 13 3 總體方案的確定 14 3 1 主要技術參數(shù) 14 3 2 電動機的選擇 14 3 3 總傳動比及傳動比的分配 15 3 4 各級傳動計算 16 3 5 軸的設計及強度校核 28 4 減速器鍵 軸承的校核 34 4 1 減速器鍵的校核 34 4 2 減速器軸承的校核 34 5 箱體及附件的設計校核 38 5 1 軸的強度校核 38 5 2 齒輪詳細參數(shù) 45 結 論 46 致 謝 47 參考文獻 48 中國礦業(yè)大學成人教育學院 2014 畢業(yè)設計 1 1 概述 近年來隨著高產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 度集約化生產模式 作為長臂工作面的主要運輸設備 刮板輸送機的輸送能力主要由高 產高效礦井的生產能力來決定 同時也決定了刮板輸送機的發(fā)展趨勢 1 1 技術現(xiàn)狀 20 世紀 80 年代以來 國內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鍵元部件的技術性能 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 工況檢測 運行狀態(tài)控制等機電一體化技術的運用 將成為今后刮板輸送機發(fā)展的重要標志 1 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 刮板鏈繞經機頭 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 只能從結構上 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 掛板 輸送機在綜合采煤工作面與采煤機和液壓支架配套工作 中國礦業(yè)大學成人教育學院 2014 畢業(yè)設計 2 刮板輸送機在煤礦是使用量大 消耗多的重要設備 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達到標準化 系列化和通用化 提高產品的制造質量 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條件 MT105 1993 礦用刮板輸送機型式與參數(shù) 是產品系 列的規(guī)劃 是今后一個時期設計制造產品的依據 刮板輸送機通用技術條件 規(guī)定了刮 板輸送機的主要質量標準和技術要求 以提高產品質量 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 的重型 系列型譜規(guī)定的刮板輸送機產品型號編制方法如下 例如 中部槽槽寬為 630mm 配用電動機功率為 2 75KW 的邊雙鏈型礦用刮板輸送 機的 型號表示為 SGB 630 150 SG 輸送機代號 S 輸送機 G 刮板式 B 型式代號 D 中單鏈 B 邊雙鏈 Z 中單鏈 630 中部槽槽寬 mm 150 配有電動機總功率 kW 中國礦業(yè)大學成人教育學院 2014 畢業(yè)設計 3 2 主要部件的結構和設計要求 礦用的刮板輸送機 按工作需要 對其結構有如下要求 能用于左或右工作面 各部件便于在井下拆裝和運輸 同一型號的部件安裝尺寸和連接尺寸應保證相同 同類部件應保證通用互換 刮板鏈安裝后 在正 反方向都能順利運行 有緊鏈裝置 且操作方便 安全可靠 能不拆卸用機械推移 為此 應有便于安裝推移裝置的連接點 要有足夠的強度 剛度 耐磨性 從端部卸載的 刮板輸送機 機頭架應有足夠的卸載高度 防止空段刮板鏈返程帶 回煤 一般應有上鏈器 上鏈器是供刮板鏈在下槽脫出時通過它返回槽內的裝置 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構形式應便于采煤機 自切開口 用于采煤機的工作面刮板輸送機 應結合技術上的需要 能裝設下列部分或全部 附屬部件 采煤機的導向裝置 鏟煤板 擋煤板 無鏈牽引采煤機的齒軌 放置電纜 水管 乳化液管路的槽或支架 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 機機構傳動裝置和控制保護裝置 用于綜采工作面的刮板輸送機 相關的外廓尺寸應與采煤機和液壓支架相配 刮板輸送機沿傾斜面鋪設 在工作中有下滑可能時 應有防滑錨固裝置 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 下面分述其結構和技術要求 2 1 機頭部 隨著綜采工作面生產能力的迅速提高 刮板輸送機端卸載已經難以滿足要求 國內 外大運量重型刮板輸送機均采用交叉?zhèn)刃遁d機構 該機構經過幾代改進 在卸載能力 效率 壽命等方面都有了很大的提高 同時 卸載高度的降低也為綜采配套帶來了便利 中國礦業(yè)大學成人教育學院 2014 畢業(yè)設計 4 機頭部由機頭架 鏈輪 減速器 盲軸 聯(lián)軸器和電動機組成 是將電動機的動力 傳遞給刮板鏈的裝置 圖 2 1 為一種輕型邊雙鏈式刮板輸送機的機頭部 圖 2 1 邊雙鏈式刮板輸送機的機頭部 2 1 1 機頭架 機頭架是機頭部的骨架 應有足夠的強度和剛度 由厚鋼板焊接制成 各型機頭部 的共同點如下 兩側對稱 兩側壁上都能安裝減速器 以適應左 右采煤工作面的需要 鏈輪由減速器伸出和盲軸支承連接 這種連接方式 便于在井下拆裝 撥鏈器和護軸板固定在機頭架前梁上 它的作用防止刮板鏈在與鏈輪的分離點處 被輪齒帶動卷入鏈輪 護軸板是易損部位 用可拆換的活板 既便于鏈輪和撥鏈器的拆 裝 有可更換 機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 2 1 2 鏈輪 鏈輪是一個組件 由鏈輪和連接筒組成 鏈輪是傳力部件 也是易損部件 運轉中 除受靜載荷外 還有脈沖和沖擊載荷 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 內孔用平鍵分別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 安裝時必須保證兩個鏈輪的齒輪在相同的相位角 上 這種結構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 連接筒兩端的內花鍵分別與減速器輸出軸和盲軸連 接 這種結構拆裝維修方便 中國礦業(yè)大學成人教育學院 2014 畢業(yè)設計 5 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 鏈輪用優(yōu)質鋼鑄造或鍛造后 調質處理 鏈握和齒形表面經淬火處理 我國 礦用 圓環(huán)鏈輪技術條件 MT Z9 80 規(guī)定了各項技術要求 為保證鏈輪的質量 刮板輸送 機通用技術條件 MT150 1993 中規(guī)定 輕型刮板輸送機的鏈輪壽命部低于以一年 中 重型刮板輸送機的鏈輪壽命部低于一年半 2 1 3 減速器 我國目前生產的刮板輸送機減速器多為平行布置式 三級傳動的圓錐圓柱齒輪減速 器 其適用條件為 齒輪圓周速度不大于 18m s 安裝角度為 1 25 高速軸的轉速 不大于 1500r min 減速器工作的環(huán)境溫度為 20 C 35 C 適用于正反兩向運轉 為適應不同需要 三級傳動的圓錐圓柱出論減速器有三種裝配形式 I 型減速器的第 二軸裝配緊鏈裝置 第四軸 或第一軸 裝斷銷過載保護 這用形式用于 30kW 以下的減 速器 II 型減速器的第二軸端裝緊鏈裝置 利用液力耦合器實現(xiàn)過載保護 單機功率為 40 75kW 的減速器多采用這用形式 III 型減速器的第一軸裝緊鏈裝置 利用液力耦合器 實現(xiàn)過載保護 單機功率 90kW 以上的減速器采用這種形式 采用雙速電動機時 不能用 液力耦合器 因為液力耦合器不能在低速下工作 用雙速電機驅動 應采用適當?shù)臋C械 或電氣過載保護裝置 減速器的軸端形式按配套需要選用 輸入軸端有圓頭平鍵和漸開線外花鍵兩種 輸 出軸端有矩形花鍵 漸開線內花鍵和漸開線外花鍵三種 為使同一型號減速器的安裝尺寸和連接尺寸能通用互換 我國制定并發(fā)布了 刮板 輸送機減速器 標準 中國礦業(yè)大學成人教育學院 2014 畢業(yè)設計 6 為使其在左右兩種采煤工作面和機頭部 機尾部都能通用 刮板輸送機減速器的箱 體應上下對稱 箱體的結構還應使刮板輸送機在大傾角條件下工作時 各齒輪和軸承都 能得到充分的潤滑 為便于改變鏈速 減速器應能用更換第二對齒輪的辦法 在一定范圍內改變傳動比 中型和重型刮板輸送機的減速器都采用圓弧錐齒輪 圓弧錐齒輪的承載能力大 傳 動平穩(wěn) 噪音低 檢修更換齒輪時 必須注意齒輪的齒制相同 并應成對更換 刮板輸送機通用技術條件 對減速器的技術性能規(guī)定有具體指標 圖 2 3 所示的減速器 第一對齒輪為圓弧錐齒輪 第二對為斜齒圓柱齒輪 第三對為 直齒圓柱齒輪 箱體用球墨鑄鐵制造 以保證強度 為使在傾斜狀態(tài)下 第一軸上球軸 承也能得到良好的潤滑 用擋環(huán)和油封隔成一個獨立的油室 使?jié)櫥筒粫魅胂潴w油 室內 為使在大傾角下錐齒輪也能得到潤滑 在箱體的相應部位設隔離油室 為防止工 作時油過熱 箱底部裝有冷卻水管 如果礦用刮板輸送機的機頭部裝在平巷的位置 可采用圓柱齒輪減速器 行星齒輪減速器的體積 質量小 效率高 大功率的減速器采用它有利 2 1 4 盲軸 盲軸是裝在機頭架的不裝減速器一側 支承鏈輪的一個組件 盲軸組件是用于與圓 錐圓柱齒輪減速器的鏈輪連接組件相配的盲軸組件 其軸承座裝在機頭架側板的座孔內 用螺栓固定 圖 2 3 圓錐圓柱齒輪減速器 2 1 5 聯(lián)軸器 電動機與減速器的連接有彈性聯(lián)軸器和液力耦合器兩種 用液力耦合器有以下有點 使電動機輕載保護功能 減緩傳動系統(tǒng)的沖擊和震動 多電機驅動能使各電機的負荷較 均勻 如果與電動機的特性匹配得當 能增大驅動裝置的啟動力矩 中型和重型刮板輸送機都采用液力耦合器 中國礦業(yè)大學成人教育學院 2014 畢業(yè)設計 7 液力耦合器是一種液力傳動器件 其主要組成部分由 1 泵輪 2 外殼 3 易熔塞 4 渦輪 5 工作液 泵輪 1 和外殼 2 把渦輪 4 封在其中 并用螺栓緊密連接構成密封的工 作腔 泵輪的出軸與電動機連接 渦輪的出軸與減速器連接 泵輪與渦輪上都有許多徑 向直葉片 兩輪上的葉片數(shù)目不等 在工作腔內灌注一定量的工作液體 電動機驅動泵 輪旋轉時 泵輪中的工作液體被葉片夾持著同泵輪一起旋轉 產生流向外緣的離心力就 必定大于渦輪使工作液體產生的離心力壓力 因此 泵輪內的液體沿徑向葉片之間的通 道向外流動 并在泵輪外緣流入渦輪 同時 由于連續(xù)性的緣故 在靠近聯(lián)軸器軸線的 泵輪內緣 工作液體又從渦輪流回泵輪 形成環(huán)流 于是 工作液體除了繞聯(lián)軸器軸線 進行旋轉運動 牽連運動 之外 還要繞泵輪和透平輪所組成的循環(huán)圓的中心進行環(huán)流 運動 相對運動 因此 工作液體的絕對運動的螺管狀的復合運動 進入螺管運動的液體質點在泵輪被加速增壓 泵輪的機械能轉換成液體的動能 液 體進入渦輪后 推動渦輪旋轉 液體被減速降壓 液體的動能轉換成渦輪的機械能而輸 出做功 由此可見 液力耦合器是依靠液體環(huán)流運動傳遞能量的 而產生環(huán)流的先決條 件是泵輪轉速大于渦輪轉速 即二者之間存在轉速差 當二者轉速相等時 液體的環(huán)流 運動消失 能量傳遞也停止了 根據液力轉動的理論 液力耦合器所能傳遞的力矩 M 用下式計算 2 52Dn 式中 轉矩系數(shù) 工作液體的重度 2N m 泵輪的轉速 r min n D 泵輪的有效直徑 m 液力耦合器的工作液可用礦物油 水或難燃液 在礦井中采用礦物油作工作液 有 引起火災的危險 為防止油溫過高 安全型液力耦合器的工作腔裝有易溶塞 易溶塞上 有通孔 用專門配置的易熔合金封死 當過載時間較長 油溫超過限定的溫度時易熔合 金被融化 腔內有野噴出 泵輪與渦輪失掉液力連接從而保護了電機不會長時間過載 鏈子不被拉斷 也不致因油溫過高而造成事故 2 1 6 電動機 刮板輸送機電動機不用液力耦合器時 采用雙鼠籠轉子并具有高啟動轉矩的隔離防 爆型電動機 采用液力耦合器時 對電動機的啟動轉矩無高要求 只是要求最大轉矩要 高 因為用液力耦合器時 電動機是輕載啟動 如果液力耦合器的輸入特性與電動機的 特性匹配得當 則對負載的啟動轉矩可接近電動機的最大力矩 為解決刮板輸送機的重載啟動困難 德國和英國使用雙速電動機 雙速電動機是兩種額定轉速的鼠籠式感應電動機 它的定子上裝有兩套繞組 一套 低轉速繞組 一套高轉速繞組 以低轉速繞組運轉時 能給出 3 倍以上額定轉矩的啟動 轉矩 低速運行時的輸出功率約為高速時的 1 2 啟動電流比用高速繞組的電流低得多 中國礦業(yè)大學成人教育學院 2014 畢業(yè)設計 8 電壓降低 使用雙速電動機時 以低速繞組啟動 達到一定轉速時 換接高速繞組常態(tài) 運轉 采用雙速電動機需要專門的控制開關 以低速啟動運轉到給定的時間 斷開低速繞 組 間隔約 150ms 接通高速繞組運行 在環(huán)節(jié)的斷電間隔中 電動機的轉速因負載不同 約下降 50 250r min 即使時你 滿載啟動 高速繞組也不是從靜止啟動的 因而高速啟 動的電流也不高 雙速電機的運轉特性使刮板輸送機在重載下能平穩(wěn)啟動 采用雙速電動機與適用液力耦合器相比 因沒有液力耦合器的滑差 不需經常檢查 和補充工作液體 沒有過載噴油之患 但是 也沒有液力耦合器的幾種有益功能 雙速 電動機專用的控制開關中 必須要有完善可靠的電器保護裝置 2 2 機尾部 機尾部分為有驅動裝置和無驅動裝置兩種 有驅動裝置的機尾部 因尾部不需要卸 載高度 除了尾部架與機頭架有所不同外 其他部件與機頭部相同 無驅動裝置的機尾 部 尾部上只有供刮板鏈改向用的尾部軸部件 如圖 2 4 所示為一種邊雙鏈型的 尾部軸 上的鏈輪也可用滾筒代替 圖 2 4 機尾部滾筒 2 3 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 拉液壓支架的側向力和縱向 中國礦業(yè)大學成人教育學院 2014 畢業(yè)設計 9 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 中部槽應有 足夠的強度 剛度和耐磨性 為檢測中部槽的質量 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 中部槽除了標準長度以外 為適應采煤工作面長度變化的需要 設有 500mm 和 1000mm 長的調節(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 可在尾 部過度槽的下翼緣裝設上鏈器 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 刮板輸送機通用技術條件 種規(guī)定的過媒量列于表 2 1 中 表 2 1 中部槽過煤量 槽 寬 mm 280 320 420 520 620 630 730 764 830 輕 型 6 8 1 2 2 0 30 4 0 中 型 6 0 重 型 1 20 1 80 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 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 中國礦業(yè)大學成人教育學院 2014 畢業(yè)設計 10 相同 能通用互換 目前應用的有插銷式 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 上緣應低于槽幫 下緣要超出槽底 寬度方向與采煤機滾筒應有一間隔 鏟煤板的刃口 應有足夠的強度 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 2 4 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 刮板鏈的作用是刮推槽內的 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)質合金鋼焊接而成的 并經熱處理和預拉伸 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 各級的基礎機械性能要求見表 2 2 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 防止煤粉粘結和堵塞的作用 并應盡 量減小質量 刮板可用軋制異型鋼或用鍛造 鑄造合金鋼經韌化熱處理制成 刮板了 鏈條不與中板接觸 兩側與槽幫形狀相同 刮底清幫效果好 表 2 2 機械性能要求 強度等級項目 B C D 最小破斷拉力 2mN 630 800 1000 破斷最小伸長度 12 12 12 試驗應力 500 640 800 試驗負荷下最大總伸長度 1 4 1 6 1 9 試驗應力與最小破斷應力之比 80 80 80 中國礦業(yè)大學成人教育學院 2014 畢業(yè)設計 11 掛不能的間距按所運物料的性質和煤塊塊度及安裝傾角確定 刮板鏈切入物料的阻 力 應大于物料在槽內移動的阻力 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 2 5 緊鏈裝置 刮板鏈安裝時 要給予一定的預緊力 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 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 另一端繞經機頭鏈輪 用機頭部的電動機使鏈輪反轉 將鏈條拉緊 電動機停止反轉時 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緊 鏈 而用專設的液壓馬達緊鏈 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 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 因棘輪插爪的 限制 電機停轉時鏈條不能回松 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的同時 將手把 復位到 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 5 所示 裝在 I 型和 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 制動時使用把手經凸輪和拉桿將閘帶拉緊 在制動輪緣 中國礦業(yè)大學成人教育學院 2014 畢業(yè)設計 12 上產生摩擦制動力 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 用閘帶將制動輪閘住 緊鏈 結束時 僅有一人扳轉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 閘盤裝在 III 型減速器的一軸上 制動裝置安裝 在連接筒上 緊鏈時反轉開動電機 鏈輪反轉 刮板鏈逐漸拉緊到電機堵轉為止 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 一定的比例關系 鏈條的張緊力顯示在張力指示器上 慢慢反轉手輪松開夾鉗 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 第二種緊鏈方式使用的液壓你 馬達按在連接筒上 減速箱一軸上裝緊鏈齒輪 圖 2 5 摩擦輪緊鏈器 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緊鏈 緊鏈力的大小用溢流閥調節(jié) 有壓力表上的讀數(shù)經換算得到 緊鏈運轉時 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 中國礦業(yè)大學成人教育學院 2014 畢業(yè)設計 13 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 動換向閥換到運轉位置 液壓馬達帶動接好的刮板鏈運轉 緊鏈掛鉤松開后 停止馬達 運轉 卸載緊鏈掛鉤 將操作手把扳到 K 位 惰輪脫開緊鏈齒輪 關斷截止閥 完成緊 鏈操作 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 棘輪緊鏈器和摩擦緊鏈器結構簡單 使用方便 單它們不能 顯示出鏈子張力的大小 其余三種都能顯示和準確控制鏈子的張緊力 液壓馬達緊鏈裝 置的操作簡單 安全性高 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 6 推移裝置 推移裝置是在采煤工作面內將刮板輸送機向煤壁推移的機械 綜合工作面使用液壓 支架上的推移千斤頂 非綜合工作面用單體液壓推溜器或手動液壓推溜器 單體液壓推溜器它實為一個液壓千斤頂 為便于在采煤工作面使用 采用內回液結 構 即經活塞桿的心部回液 沒有外露的回液管 使用時 將推溜器的活塞桿插銷連接 在中部槽擋煤板上 再將其底座用支柱撐在頂板上 扳動操作閥 向活塞一側注入壓力 液 活塞桿就將中部槽推向煤壁 向活塞的另一側注入壓力液 缸體和支座向前收回 單體液壓缸推溜器在采煤工作面的布置 間隔一定距離裝設一個推溜器 壓力液由 設在平巷內的泵站經高低壓管路循環(huán) 如采用外主式的液壓推溜器 用注液槍注液 不 需要在推溜器上連接固定管路 液壓推溜器使用的液體為含 35 乳化油的中性水溶液 A B C 三種形式的區(qū)別在供液系統(tǒng) A B 型都要高壓供液管路 A 型的低壓液體 用低壓回液管返回油箱 B 型排到工作面 可在高壓管路上連接注液槍 供外注式液壓支 柱用液 C 型為外注式 與外注式單體液壓支柱共用一套供液系統(tǒng) 用注液槍供液 低壓 排到工作面 2 7 錨固裝置 錨固裝置的刮板輸送機在傾角較大的工作面工作有下滑可能時 用以固定 防滑之 用 它由單體液壓支架和錨固架組成 錨固架與機頭架 機尾架連接 使用液壓支架的 泵站 中國礦業(yè)大學成人教育學院 2014 畢業(yè)設計 14 3 總體方案的確定 刮板輸送機是與綜采工作面的采煤機 液壓支架設備配套使用 完成采區(qū)采煤工作 并將采煤機采下的煤輸送出去的設備 傳動系統(tǒng)圖如圖 3 1 所示 圖 3 1 傳統(tǒng)系統(tǒng)圖 3 1 主要技術參數(shù) 該機的主要技術參數(shù)如表 3 1 表 3 1 主要技術參數(shù) 設計長度 m 200 輸送量 t h 1000 刮板鏈速 m s 1 5 電動機功率 kW 160 3 2 電動機的選擇 根據礦井電機的具體工作環(huán)境情況 電機必須具有防爆和電火花的安全性 以保證 在有爆炸危險的含煤塵和瓦斯的空氣中絕對安全 而且電機工作要可靠 啟動轉矩大 過載能力強 效率高 所以選擇礦用防爆電動機 如圖 3 2 所示 型號為 YZ400L1 10 其主要參數(shù)如下 功率 160kW 轉速 587r min 電壓 1140V 效率 91 5 功率因數(shù) 0 79 外形尺寸 1865 2120 855 950 中國礦業(yè)大學成人教育學院 2014 畢業(yè)設計 15 重量 2400kg 3 2 1 運輸能力計算 按連續(xù)運行的計算公式為 vAQ 6 3 式中 刮板輸送機的運輸能力 t h 中部槽物料運行時的斷面積 2m 為物料的散碎密度 kg m 3 轉滿系數(shù) 刮板鏈速 m svAQ 6 3 3 6 830 tan20 0 97 0 96 1 1013t h 1000t h 滿足設計要求 3 3 總傳動比及傳動比的分配 3 3 1 總傳動比的確定 總傳動比 總i35 29087 總i 3 3 2 傳動比的分配 在進行多級傳動系統(tǒng)總體設計時 傳動比分配是一個重要環(huán)節(jié) 能否合理分配傳動 比 將直接影響到傳動系統(tǒng)的外闊尺寸 重量 結構 潤滑條件 成本及工作能力 多 級傳動系統(tǒng)傳動比的確定有如下原則 1 各級傳動的傳動比一般應在常用值范圍內 不應超過所允許的最大值 以符合其傳 動形式的工作特點 使減速器獲得最小外形 2 各級傳動間應做到尺寸協(xié)調 結構勻稱 各傳動件彼此間不應發(fā)生干涉碰撞 所有 傳動零件應便于安裝 3 使各級傳動的承載能力接近相等 即要達到等強度 4 使各級傳動中的大齒輪進入油中的深度大致相等 從而使?jié)櫥容^方便 初定齒數(shù)及各級傳動比為 352 1 i72 3i 中國礦業(yè)大學成人教育學院 2014 畢業(yè)設計 16 3 4 各級傳動計算 3 4 1 各軸轉速計算 3 4 2 各軸功率計算 軸 43211 p 97 0 906 kw5 7 軸 43212 k 軸 4323 p 97 0 17 kW08 軸 43234 kW519 式中 滾動軸承效率 0 991 1 閉式圓柱齒輪效率 0 972 2 花鍵效率 0 9933 3 4 3 各軸扭矩計算 軸 mN52 4087 5 1490 95011 nPT 軸 196 322 軸 2 33 軸 44 將上述計算結果列入表 3 1 表 3 1 各軸參數(shù) 軸號 輸出功率 P kW 轉速 n r min 1 輸出轉矩 T N m 傳動比 軸 147 55 587 2400 52 3 3525 軸 137 44 175 1 7496 01 3 1755 軸 128 02 55 4 22068 4 2 757 軸 119 25 20 56941 8 選擇齒輪材料 查齒輪傳動設計手冊 兩個齒輪都選用 18CrTi 滲碳淬火 HRC 60 62 中國礦業(yè)大學成人教育學院 2014 畢業(yè)設計 17 許用接觸應力 由式 H NHZSminl 1572N mm2 1572N mm1limH2li 接觸疲勞極限 limH 接觸強度壽命系數(shù) ZN 應力循環(huán)次數(shù) N 由式 N1 1036 158760 hjLn 934 2 N1 N2 N1 i 89 N2 809 6 查得 1Z2 1 1 05N 接觸強度最小安全系數(shù) minHS 1minHS 則 1 572 1 0 許用彎曲應力 由式 FF XNYSminl 彎曲疲勞極限 lim 21lim 0NF 22li 10F 彎曲強度度壽命系數(shù) NY YN1 YN2 1 彎曲強度尺寸系數(shù) YX 1 彎曲強度最小安全系數(shù) minFS 1 4minFS 則 N 7 854 1 0 1 785 7N mm 2F 785 7N mm 按齒面接觸疲勞強度設計計算 確定齒輪傳動精度等級 按 估取圓周速度 選311 02 npvt m s9 t 取 公差組 8 級m s9 t 小輪分度圓直徑 由式得1d 中國礦業(yè)大學成人教育學院 2014 畢業(yè)設計 18 322121 HEdmZukTud 齒寬系數(shù) 查表 6 9 按齒輪相對軸承為非對稱布置 取 0 50dm 小輪齒數(shù) 201Z1 大齒輪齒數(shù) 2 672035 ZI 齒數(shù)比 u 12 傳動比誤差 誤差在 范圍內0 小輪轉矩 1T 16 5 9nP 9 55 587 4 2 4 60 載荷系數(shù) K KVA 使用系數(shù) 查表 A 動載荷系數(shù) V 由推薦值 1 05 1 4 1 2VtK 齒向載荷分布系數(shù) K 由推薦值 1 0 1 2 1 1 則載荷系數(shù) 的初值 1 2 k 材料彈性系數(shù) EZ 查表 6 4 2N m8 9 節(jié)點影響系數(shù) H 故 3 22621 157 893 50 1415 0 d 121 63mm 齒輪模數(shù) m m m 62 1 zd 按表 6 6 圓整 中國礦業(yè)大學成人教育學院 2014 畢業(yè)設計 19 7m 小輪大端分度圓直徑 1d 2071 zd 140mm 小輪平均分度直徑 1m 135 0 4 221uddm 圓周速度 m 60 58712601 d 3 7497 s 齒寬 b1md m1 圓整 62 齒根彎曲疲勞強度校核計算 由式 6 21 FSaFdmFYubKT 2112 當量齒數(shù) Z 16 9 20cos 11 8435 6922 U 齒行系數(shù) 查表 6 5 小輪 2 84FaY1FaY1a 大輪 2 2622F 應力修正系數(shù) 查表得Sa 小輪 1 541Sa1Sa 大輪 1 742Y2 故 54 18 2135 0171402 3 261 F 1257N m 中國礦業(yè)大學成人教育學院 2014 畢業(yè)設計 20 74 12635 9017402 35126 F 1130N m 齒輪其他主要尺寸計算 大端分度圓直徑 2d672 z m49 分度圓錐角 1arctnu 切向變位系數(shù) t 12t 徑向變位系數(shù) x 小齒輪 當 0 42 時 1211 cos469 03 uZ 大齒輪 2 齒頂高 ah 7m 1 齒根高 f 4 872 1 f 齒高 h 75 1 5 齒根圓直徑 fd 2 20 mzf 大端分度圓齒厚 S 小齒輪 m 1S11tan2tx 42 0tan4 02 7 15 82 大齒輪 6 1612Sm 錐距 R 2 469102 22 d R 244 7 小輪大端頂圓直徑 58 74cos211 da 中國礦業(yè)大學成人教育學院 2014 畢業(yè)設計 21 154 6mm1ad 大輪大端頂圓直徑 286 07469cos222 ma473 直齒圓柱齒輪 選擇齒輪材料 確定許用應力 由齒輪傳動手冊兩個齒輪都選用 18CrTi 滲碳淬火 許用接觸應力 H NHZSminl 接觸疲勞極限 lim 1572N mm21limH 1572N mm2 接觸強度壽命系數(shù) Z 應力循環(huán)次數(shù) N 由式 6 7 N1 1036 1 7560 hjLn 84 N2 N1 i 82 查得 Z2 11 1 052N 接觸強度最小安全系數(shù) minHS 1minHS 則 1 572 1 1572N mm2 0 2H 1650 6N mm2 許用彎曲應力 由式 F FXNYSminl 彎曲疲勞極限 lim21limN 0 F 2 10F 彎曲強度度壽命系數(shù) NY YN1 YN2 1 彎曲強度尺寸系數(shù) X YX 1 彎曲強度最小安全系數(shù) 1 4minFSminFS 中國礦業(yè)大學成人教育學院 2014 畢業(yè)設計 22 則 21 N m7 854 1 0 F 2 確定齒輪傳動精度等級 采用直齒圓柱齒輪傳動按 0 013 0 22 t 估取圓周速度 3 參考表 6 7 表 6 8 選取311 np t s 公差組 8 級 小輪分度圓直徑 1d 321 uKTZddHE 齒寬系數(shù) 按齒輪相對軸承為非對稱布置d 0 8 d 小輪齒數(shù) 在推薦值 20 40 中選1Z 25 大輪齒數(shù) 2 257 1 70 齒數(shù)比 u 0 12Z8 傳動比誤差 0 誤差在 范圍內 3 合適 小輪轉距 9 551T610 1 nP 9 55 4 5 2 806 2 2 17 載荷系數(shù) K VA 使用系數(shù) 1 動載荷系數(shù) V 由推薦值 1 05 1 4 1 2 VtK 齒向載荷分布系數(shù) K 由推薦值 1 0 1 2 1 1 則載荷系數(shù) 的初值1 2 k K 1 32 材料彈性系數(shù) EZ 中國礦業(yè)大學成人教育學院 2014 畢業(yè)設計 23 2 8 19mNZE 節(jié)點影響系數(shù) H 2 5 重合度系數(shù) 由推薦值 0 85 0 92 0 87 Z 故 3 721 823 18 04516 508789 d 7 齒輪模數(shù) 170 86 25 m1 Zd 7 小輪分度圓直徑 12571 175mm1d 圓周速度 60 1n 60 4 5 0 508 sm 標準中心距 a2 7 2 1 Z5 3 齒寬 b158 01 d m40 大輪齒寬 2b 2 小輪齒寬 1 10 5 2 451b 齒根彎曲疲勞強度校核計算 由式 FSaFFYmbdKT 12 齒形系數(shù) 小輪 aY162 1 a 大輪 2Fa4F 應力修正系數(shù) 小輪 Sa1SY59 1Sa 大輪 272 重合度 a tanttant21221 ZZ 中國礦業(yè)大學成人教育學院 2014 畢業(yè)設計 24 20tan57 645cosarcstn70t20ot2514 3 1 69 a 重合度系數(shù) aY 25 0 69 故 71540 9 6210 371 F 54 2 2N m90 21N m F 1F 2F 齒根彎曲強度滿足 齒輪其他主要尺寸計算 大輪分度圓直徑 702 Zdm4902 d 根圓直徑 f 5 11 fh5 772 49022 ffdm 頂圓直徑 a151 ah9 d72402 aam 選擇齒輪材料 確定許用應力 直齒圓柱齒輪 由齒輪傳動手兩個齒輪都選用 20CrTi 許用 HRC 60 62 接觸應力 由式 H NHZSminl 接觸疲勞極限 lim 1572N mm21limH 1572N mm2 接觸強度壽命系數(shù) ZN 應力循環(huán)次數(shù) N 由式 N1 10362 1 3560 hjLn 中國礦業(yè)大學成人教育學院 2014 畢業(yè)設計 25 8105 N2 N1 i 8107 23 查得 Z2 11 1 052N 接觸強度最小安全系數(shù) minHS 1minHS 則 1 572 1 1572N mm2 0 2H 1650 6N mm2 許用彎曲應力 由式 F FXNYSminl 彎曲疲勞極限 lim 21limN 0 F 22li 10F 彎曲強度度壽命系數(shù) NY YN1 YN2 1 彎曲強度尺寸系數(shù) X YX 1 彎曲強度最小安全系數(shù) minFS 1 4minFS 則 N 7 854 1 0 1 2 確定齒輪傳動精度等級 采用直齒圓柱齒輪傳動按 0 013 0 22 t 估取圓周速度 3 選取 311 np t s 公差組 9 級 小輪分度圓直徑 由式1d 321 uKTZddHE 齒寬系數(shù) 查表 6 9 按齒輪相對軸承為非對稱布置d 0 8 d 小輪齒數(shù) 在推薦值 20 40 中選1Z 251 大輪齒數(shù) 2 257 1 中國礦業(yè)大學成人教育學院 2014 畢業(yè)設計 26 692 Z 齒數(shù)比 u25 69 12 Z76 2 u 傳動比誤差 0 誤差在 范圍內合適 3 小輪轉距 9 551T0 1 nP 9 55 4 86 172 載荷系數(shù) K KVA 使用系數(shù) A 1 動載荷系數(shù) V 由推薦值 1 05 1 4 1 2VtK 齒向載荷分布系數(shù) K 由推薦值 1 0 1 2 1 1 則載荷系數(shù) 的初值 1 2 k K 1 32 材料彈性系數(shù) EZ2N m8 9EZ 節(jié)點影響系數(shù) 2 5H 重合度系數(shù) 由推薦值 0 85 0 92 0 87 故 3 721 5 218 04516 508789 d31 d 齒輪模數(shù) 189 43 25m1 Z 8 小輪分度圓直徑 12581 200mmd 圓周速度 60 1nd 60 4 2 0 58ms 中國礦業(yè)大學成人教育學院 2014 畢業(yè)設計 27 標準中心距 a2 695 82 1 Zm376 齒寬 b0 1d 0 大輪齒寬 2b m162 小輪齒寬 1 5 m61 b 齒根彎曲疲勞強度校核計算 由式 FSaFFYbdKT 12 齒形系數(shù) 小輪 a190 21 a 大輪 2Fa4F 應力修正系數(shù) 小輪 SaY1S53 1SaY 大輪 2a82 重合度 a tanttnt21221 ZZ 20tan76 457cosarcstn6 45t0ot01 3 1 64 a 重合度系數(shù) aY 02 0 71 故 82016 53 91 4571 F 84 2 1 2F 2N m06F 2N m 齒根彎曲強度滿足 齒輪其他主要尺寸計算 大輪分度圓直徑 8692 Zd52 d 根圓直徑 f 中國礦業(yè)大學成人教育學院 2014 畢業(yè)設計 28 825 1621 ffhd m146 fd 2 532f 頂圓直徑 a 1 a 81a 8252 ahd 62 d 3 5 軸的設計及強度校核 3 5 1 高速軸 軸的設計 考慮 I 軸與電機伸軸用液力耦合器聯(lián)接 因為電機的軸伸直徑為 D 48mm 查 1 表 4 7 1 選取聯(lián)軸器規(guī)格根據軸上零件布置 裝拆和定位需要該軸各段尺寸如圖 1 2a 所示 該軸受力計算 轉距 587 1405 9 105 96161 nPT 2 4 10 mN 輸出軸上大齒輪分度圓直徑 m21 zdn 圓周力 286 1dFt 徑向力 N04an tr 軸向力 1804N 初步估算軸的直徑 選取 40Cr 鋼作為軸的材料 滲碳淬火處理 由式 8 2 計算軸的最npAd3min 小直徑并加大 3 以考慮鍵槽的影響 查表 8 6 取 A 107 則 npd3min 擬定軸上零件的裝配方案如圖 3 3 所示 中國礦業(yè)大學成人教育學院 2014 畢業(yè)設計 29 圖 3 3 軸的設計 軸段 1 左端聯(lián)接限矩型液力聯(lián)軸器 如圖 3 4 所示 聯(lián)軸器的聯(lián)接尺寸為 181mm 取減速器伸出軸段部分的長度為 190mm 與聯(lián)軸器聯(lián) 接的孔徑為 130mm 因此取軸段 1 的直徑為 130mm 圖 3 4 液力聯(lián)軸器 軸段 2 上裝有單列圓錐滾子軸承 外力在兩支點外作用 安裝選用反安裝結構 能使軸的支撐有較高的剛度 軸承間隙是靠軸上的圓螺母來調整的 軸上要加工螺紋 為了調節(jié)圓錐齒輪的軸向位置 把一對軸承放在同一個套杯中 套杯則裝在外殼的座孔 中 通過增減套杯端面與外殼之間的墊片厚度即可使圓錐齒輪軸的位置發(fā)生改變 從而 調整錐齒輪嚙合的接觸區(qū) 單列圓錐滾子軸承的特性 1 額定動載荷比 1 5 2 5 能限制軸和外殼在一個方向上的軸向位移 2 在徑向載荷作用下會產生附加軸向力 一般成對使用 對稱安裝 3 能承受較大的徑向負荷和單向的軸向負荷 極限轉速較低 4 內外圈可分離 軸承游隙可在安裝時調整 適用于轉速不太高 軸的剛性較好的 場合 選擇軸承代號為 32928 T 67 57mm d 140mm D 300mm 由此確定軸段 2 的直徑為 140mm 長度為 125mm 軸段 3 裝有套筒用于調整齒輪的軸向尺寸 為了提高軸的強度和剛度 應盡量縮 短軸承與傳動件的距離 小錐齒輪選用懸臂式 以便于裝配 為使軸的剛度較好 取兩 軸承支點跨距 由軸承接觸角的大小確定軸承的支點 選取軸段 3 的長度為21l 140mm 直徑為 130mm 軸段 4 裝有單列圓錐滾子軸承 選用反安裝結構 左端由套筒定位 右端由擋油 環(huán)定位 確定軸段 4 的直徑為 140mm 長度為 125mm 鍵的長度為 160mm 輸入軸上的倒角和圓角尺寸見裝配圖 中國礦業(yè)大學成人教育學院 2014 畢業(yè)設計 30 3 5 2 軸的設計 確定軸的最小直徑 中間軸為齒輪軸結構 選取軸的材料為 20CrMnTi 滲碳 淬火 回火 處理 初估軸的最小直徑 可得 m1032min PAd 擬定軸上零件的裝配方案如圖 3 5 所示 圖 3 5 軸的設計 按軸向定位要求確定各軸段直徑和長度 為使傳動件在軸上的固定可靠 應使輪轂的寬度略大于與之配合軸段的長度 以使 其他零件頂住輪轂 而不是頂在軸肩上 軸段 1 裝有單列圓錐滾子軸承 軸的外力在支點間作用 選用正安裝能使軸段支 承具有良好的剛性 可用端蓋下的墊片來調整軸承的間隙 選擇軸承代號為 32232 T 84mm d 160mm D 290mm 軸承的右端裝有擋油環(huán)來調整軸向間隙 軸段 1 的長度為 185mm 直徑為 160mm 軸段 2 裝有弧齒圓錐齒輪 選用簡支式支承 該支承結構結構簡單 支承剛性好 錐齒輪的軸向長度 150mm 選取軸的直徑為 170mm 長度為 320mm 軸段 3 為齒輪軸結構部分 尺寸由齒輪 3 的決定 軸段 4 裝有單列圓錐滾子軸承 根據軸承的尺寸確定該軸段的直徑為 160mm 長 度為 125mm 3 5 3 軸的設計 確定軸的最小直徑 軸的材料為 20CrMnTi 滲碳 淬火 回火 中國礦業(yè)大學成人教育學院 2014 畢業(yè)設計 31 處理 初估軸的最小直徑 可得 m14532min PAd 擬定軸上零件的裝配方案如圖 3 6 所示 圖 3 6 軸的設計 按軸向定位要求確定各軸段直徑和長度 為使傳動件在軸上的固定可靠 應使輪轂的寬度略大于與之配合軸段的長度 以使 其他零件頂住輪轂 而不是頂在軸肩上 軸段 1 裝有單列圓錐滾子軸承 軸的外力在支點間作用 選用正安裝能使軸段支 承具有良好的剛性 可用端蓋下的墊片來調整軸承的間隙 選擇軸承代號為 32234 T 91mm d 170mm D 310mm 軸承的右端裝有擋油環(huán)來調整軸向間隙 軸段 1 的長度為 200mm 直徑為 170mm 軸段 2 為齒輪軸結構部分 尺寸由齒輪 3 的決定 軸