矿用刮板输送机毕业设计.docx
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矿用刮板输送机毕业设计
摘要
刮板输送机是一种具有挠性牵引机构的连续运输机械,主要供采煤工作面使用。
在煤矿井下综采工作面中主要承担的任务是将采煤机采下的原煤连续不断地运往转载机,确保综采工作面的原煤连续运出。
它要求机身高度小,便于装载;运输能力满足使用地点的生产需要;结构坚固,能抵抗压、砸和碰撞;变更运输距离时,加长和缩短方便;能够不拆卸用机械移置。
根据所给设计参数和工作环境的要求,通过对刮板输送机的发展情况、发展趋势、结构组成、工作原理、种类及作用进行分析,对SGD730/180型
刮板输送机输送能力的计算、水平弯曲段几何参数的计算、运行阻力的计算、链条张力和牵引力的计算、电机功率的计算、溜槽推移阻力的计算、链条预张力和紧链力的计算及链条强度的计算等,完成刮板输送机结构改进,绘制了SGD730/180型刮板输送机总图、机头传动装置等结构设计。
完成了TheuseofScraperconveyor的翻译工作。
关键词刮板输送机结构设计理论计算
Abstract
Scraperconveyorisakindofflexibletractionforthetransportmachinery,Primarilyfortheuseofcoalface.FullymechanizedcoalmineinthecoalfaceofthemaintasksistoundertaketheminingofcoalShearercontinuouslyreproducedtothemachine,Ensurethatthefullymechanizedcoalfaceofthecoalforexport.Itrequiresahighdegreeofthefuselageofsmall,easyloading;Theuseoftransportcapacitytomeettheneedsofproductionsites;Solidstructure,canresistpressure,smashingandcollision;Changethedistance,thelengtheningandshorteningtheconvenience;cannotdemolishedbymechanicalremoval.
Accordingtothedesignparametersandenvironmentalrequirements,thescraperconveyorthroughthedevelopmentofthesituation,thetrendofdevelopment,structure,workingprinciple,typesandrolesoftheSGD730/180-scraperconveyortransportcapabilityofcalculation,Thelevelofthebendingofthegeometricparameters,theoperationoftheresistance,thechaintensionandthetraction,electricalpower,theresistancetopassageofthechute,thechainofpre-tensionandtightlinksofthechainofcalculationandthecalculationofstrength,tocompletescratchBoardconveyorstructureimprovement,drawn-scraperconveyorSGD730/180themap,thenosegear,suchasstructuraldesign.CompletedTheuseofScraperconveyorofthetranslationwork.
KeywordsScraperconveyorStructuralDesign
Theoreticalcalculations
摘要I
AbstractII
第1章绪论1
1.1选题意义1
1.2刮板输送机概述1
1.3国内外发展情况2
1.3.1我国刮板输送机发展现状2
1.3.2国外刮板输送机发展概况4
1.4刮板输送机的发展趋势4
1.5刮板输送机改进5
1.5.1刮板输送机的主要问题5
1.5.2刮板输送机的改进5
第2章刮板输送机分类及作用7
2.1刮板输送机的分类7
2.1.1按刮板链的形式分类7
2.1.2按卸载方式分类8
2.1.3按中部槽结构分类9
2.1.4按采煤机牵引方式分类10
2.2刮板输送机作用10
第3章刮板输送机组成及作用12
3.1组成部分12
3.2机头传动部和机尾传动部13
3.2.1机头部和机尾部结构13
3.2.2减速器14
3.2.3减速器联接盘15
3.2.4紧链器(闸盘式)及紧链装置15
3.2.5电动机联接盘18
3.3机身结构18
3.4过渡槽19
3.4.1机头过渡槽19
3.4.2机尾过渡槽19
3.5中部槽、调节槽20
3.5.1中部槽20
3.5.2调节槽20
3.6刮板链及调节链21
3.7挡板22
3.7.1标准挡板22
3.7.2调节挡板22
3.7.3过渡槽挡板22
3.7.4机头(机尾)架挡板23
3.8铲煤板23
3.9机头推移部和机尾推移部24
第4章刮板输送机设计计算25
4.1刮板输送机输送能力的计算25
4.1.1工作面刮板输送机的输送生产能力计算25
4.1.2溜槽上物料断面积A计算25
4.1.3刮板输送机上的物料断面面积的计算26
4.2刮板输送机水平弯曲段几何参数的计算26
4.2.1弯曲段曲率半径R的计算27
4.2.2弯曲段长度Lw的计算27
4.2.3弯曲段对应的中心角a的计算28
4.2.4弯曲段的溜槽数N的计算28
4.3刮板输送机运行阻力的计算29
4.3.1刮板输送机每米长度物料质量q的计算29
4.3.2刮板链条每米长度质量qo的计算29
4.3.3刮板输送机有载分支的基本运行阻力Wzh的计算30
4.3.4刮板输送机无载分支的基本运行阻力Wk的计算31
4.3.5刮板输送机弯曲时有载分支运行阻力Wzh和无载分支运行阻力
Wk的计算31
4.3.6刮板输送机运行总阻力W的计算31
4.4刮板输送机链条张力和牵引力的计算32
4.4.1计算各特殊点的张力32
4.4.2刮板输送机两端链轮总牵引力33
4.5刮板输送机电机功率的计算34
4.5.1刮板输送机满载运行时,电机功率P的计算34
4.5.2单向割煤采煤工作面刮板输送机电机功率Ps的计算34
4.6链条预张力和紧链力的计算35
4.6.1链条预张力35
4.6.2链条紧链力35
4.7刮板输送机牵引机构强度的验算36
第5章刮板输送机的使用与维护38
5.1刮板输送机使用范围38
5.2刮板输送机的维护38
5.2.1工作面刮板输送机的日常维护38
5.2.2提高刮板输送机的输送量40
结论41
致谢42
参考文献43
附录145
附录250
第1章绪论
1.1选题意义
刮板输送机作为煤矿工作面运输设备,不仅担负着运煤的作用,而且作为采煤机的运行轨道、液压支架的推移支点、还要悬挂工作面设备的电缆、水管等。
所以,刮板输送机的可靠、稳定、高效运行将直接影响着矿井的生产能力和煤矿企业的经济效益。
刮板输送机主要供采煤工作面使用。
它要求机身高度小,便于装载;运输能力满足使用地点的生产需要;结构坚固,能抵抗压、砸和碰撞;变更运输距离时,加长和缩短方便;能够不拆卸用机械移置。
单链刮板输送机结构简单,没有链子受力不均现象,装载面积大,弯曲性能好。
当采用特殊的导向装置时,可以转弯90°,它的拐弯部分代替了顺槽转载机,可以直接将工作面的煤炭卸到顺槽可伸缩胶带输送机上,减少了输送环节,实现了一机多用。
也就是说,刮板输送机在生产中占有非常重要的地位,而单链刮板输送机又有着结构简单、装载面积大、弯曲性能好等优点,在实际生产中有着十分优越的性质,所以通过本次设计,完成单链刮板输送机的结构设计具有很大的实用意义。
1.2刮板输送机概述
刮板输送机是一种有挠性牵引机构的连续运输机械,是为采煤工作面和采区巷道运煤的机械。
它的牵引构件是刮板链,溜槽是它的承载装置,刮板链在溜槽的底部。
适用于缓倾斜中厚煤层高档普采工作面,与滚筒采煤机和输送机推移装置配套,实现落煤、装煤、运煤及推移输送机机械化。
沿输送机全长都可向溜槽中装煤,装入溜槽中的煤,被刮板链拖拉,在溜槽内滑行到卸载端卸下。
一般的刮板输送机能在25°以下的条件下使用。
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,因此,必需有足够的强度、刚度、耐磨性和耐腐蚀性。
由于它的运输方式是物料和刮板链都在槽内滑行,运输阻力和磨损都很大。
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。
刮板输送机的工作原理和基本结构,与我国在公元186至189年间发明
的“翻车”——龙骨水车是相同的。
可是,用刮板输送机运送散碎物料,是在本世纪初出现于工业发达的英国。
早期的刮板输送机,结构简单轻便,那时它仅是运煤之用,人工装煤;运输能力低,每小时最多只有几十吨;输送机长度只有几十米;功率小,牵引链的强度也不高。
经过多年的改进和发展,目前综采工作面用的刮板输送机,除了运煤之外,还有四种功能:
给采煤机作运行轨道;为拉移液压支架作托移固定点;清理工作面的浮煤;悬挂电缆、水管、乳化液管等。
刮板输送机在综采工作面与采煤机和液压支架配套工作。
刮板输送机在煤矿是使用量大、消耗多的重要设备。
多年来,我国制造的刮板输送机有几十种型号。
目前,我国制造的最大的工作面刮板输送机,运输能力为2500~4500t/h;装机总功率为2X800kW~4X800kW;—条牵引链的破断负荷为85t;沿水平的运输距离为150m;整机全部质量204t。
工作面用刮板输送机,按刮板链的型式分有四种:
中单链型;边双链型;中双链型和准边双链型。
系列型谱中的刮板输送机,都采用以矿用高强度圆环链制成的刮板链。
刮板输送机按功率大小分为轻、中、重型。
刮板输送机配套单电动机设计额定功率40kW及以下的为轻型;大于40kW,小于90kW为中型;大于90kW为重型。
1.3国内外发展情况
1.3.1我国刮板输送机发展现状
我国综采机械化的应用始于20世纪70年代末,经过20多年的发展,目前我国中、小功率刮板输送机已具备成型技术,并有成熟的制造能力,完全能够满足国内市场的需求。
大功率刮板输送机通过成套引进国外的装备和技术,成功地进行了国产化研制工作,并相继推出了一些产品。
从总体水平上看,我国刮板输送机发展现状与国外相比还存在一些差距,主要表现在:
基础研究薄弱,缺少强有力的理论支持,计算少,靠经验取值多,缺乏专门的开发分析软件;受基础工业水平的制约,国产输送机制造质量不稳定,元部件的可靠性还有待提高;大功率刮板输送机的关键部件仍需进口,有待进一步研发并国产化;安全性和可靠性的不稳定,直接制约了煤矿的生产效率,从而不能从根本上降低使用成本;煤矿管理水平落后,资金不足,矿工不按操作规程操作等,也间接增加了输送机发生故障的机会,从而不能最大限度地发挥设备的设计能力[1]。
在上个世纪90年代后,在新技术革命的带动下,煤矿开采技术与设备迅速发展,为适应市场需要,国内煤机制造厂家、煤矿生产企业和科研院所积极合作,通过借鉴和吸收国外先进的产品结构和工艺手段,应用机电一体化和自动化技术,开发新材料、新产品,研制、开发了高生产能力、高性能的工作面刮板输送设备,逐渐形成了多系列、多结构类型的刮板输送机产品。
实现了矿井高产高效和集约化生产[2]。
20世纪50年代广泛使用SGD-11、SGB-11型刮板输送机,因不能横向弯曲自移,工作面推进后要大拆大卸重新安装,占用时间长,劳动强度大,再加上强度不足,功率小,即使沿工作面分段放炮,仍不断发生超载事故。
在逐步换用SGD-20型和SGD-30型刮板输送机后,工作面的生产能力虽然有所提高,但仍不能弯曲自移,凭人力搬运十分笨重,而且输送机与煤壁距离较远,要人力攉煤[8]。
到了70年代,随着采煤机的大量应用,出现了SGW-40、SGW-44型可弯曲刮板输送机,实现了不解体和不停运分段自移,运输能力提高到200t/h。
80年代以来,工作面运输设备发展很快,由于各种新型采煤机的出现,刮板输送机已大为改观。
因采煤机要在输送机上行走,不仅要求输送机强度大,保证采煤机工作稳定,且要与采煤机生产能力相匹配,促使刮板输送机不断向重型化发展。
代表机型有SGW-150和SGW-250型。
随着大功率采煤机的出现,一些刮板输送机的功率已达800〜900kW,
运输能力达2000〜2500t/h,能适应工作面单产300〜400万t/a的生产规模要求[3]。
90年代刮板输送机的运输能力以达到3500t/h,槽宽也相应的从730〜
760mm增大到980〜1100mm,链速从1m/s左右增大到1.57m/s,刮板输送机的功率已达1600kW。
1.3.2国外刮板输送机发展概况
自世界上第一台刮板输送机诞生以来,经历了半个多世纪的不断研究、试验、改进,刮板输送机已成为煤矿运输的主要设备。
目前世界上生产刮板输送机的国家主要有德国、美国、英国、澳大利亚、日本等,机型从轻型、中型到重型、超重型,装机功率已发展到3X700kW。
保护形式有:
弹性联
轴器、限矩型液力耦合器、双速电机、调速型液力耦合器、软启动(CST可控传动装置、阀控调速型液力耦合器、交流电机变频调速技术三种软启动装置)[4]
等等。
上个世纪90年代后期,国外工作面刮板输送机装机功率达到3X700kW或3X855kW,现在已达到3X1250kW,溜槽内宽也由1000mm扩大到1250mm,链条直径①48〜①52,中板厚度50mm以上,运输能力达到4500t/h以上[1]。
目前,国外工作面输送机的运输能力最大可达2500t/h,水平运距可超过
300m,链子直径达到34mm,而且出现了比同直径圆环链强度高的椭圆截面刮板链和采用新工艺生产的紧凑链等新型链子。
使用电机单台功率超过400kW,整机功率超过1000kW,减速箱、中部槽等部件采用了新的材料和制造工艺,因而使用寿命大大提高,减速箱整体大修寿命达3年以上,溜槽过煤量可超过200万吨[5]。
英国于1986年安装了9台双中链侧卸式刮板输送机,溜槽制造工艺和材料都有一些突破,使用寿命大大提高。
为解决液力联轴器在过载或输送机被卡死的情况下喷出高温油而引起火灾、瓦斯爆炸等事故问题,人们也研制成功了防火液力联轴器。
用水代替液压油做媒介的新型液力联轴器的研究工作亦有所进展[6]。
1.4刮板输送机的发展趋势
输送机的运输量大,设备功率大。
其生产能力能适应采煤机的要求,保证将采煤机采落的煤及时运出。
为了增大运输量可采取增大溜槽装载断面、提高链速和增大设备功率等措施。
因此,总结以上内容,可知刮板输送机将向以下几个方面发展:
(1)向大型化发展。
装机功率为2X800kW~4X800kW,输送能力为2500~4500t/h,输送距离为300~350m,链条规格为①48~©52mm,溜槽内宽为1300~1500mm。
(2)向高耐久性,高可靠性方向发展。
减速器耐久性试验指标应通过
1500~2000h耐久性试验,输送机溜槽过煤量大于6Mt,事故率小于3%。
(3)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。
(4)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。
(5)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,如综放工作面刮板输送机、刨煤机用输送机等继续得到发展。
1.5刮板输送机改进
1.5.1刮板输送机的主要问题
国外几家著名公司现在生产的重型刮板输送机一般都可以整机无故障过煤600万t以上,有些可达1200万to而国产刮板输送机的过煤量是很低的。
故提高国产设备的可靠度,是刮板输送机发展的主要问题。
刮板链的强度问题是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。
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。
影响中部槽的可靠性和寿命的主要原因是中板的磨损和联接头强度不足。
1.5.2刮板输送机的改进
随着刨煤机和深截式采煤机的出现,煤矿生产进入了机械化时代。
为了适应这种情况,刮板输送机应该向沿水平方向和垂直方向可以弯曲,为采煤机提供运输轨道,双链牵引,多电机驱动,并能随着采煤机的运行及时推移的方向改进。
同时,为与综采设备相适应,要求采用高效重型可弯曲刮板输送机,其结构应向着短机头、大功率、高链速、高强度的中部槽和链条等方向改进,运量不断增大,可靠性不断提高。
伴随着科学技术的不断发展,大功率工作面输送机逐渐成为主流,即高产高效输送机,从而使输送机应具有如下特点:
大功率、大运量、长运距、高可靠性、长寿命,其功率和运量应增大2〜3倍。
第2章刮板输送机分类及作用
2.1刮板输送机的分类
2.1.1按刮板链的形式分类按刮板链的形式可将工作面刮板输送机分为四种:
中双链型;边双链型;准边双链型和中单链型。
1.中双链型刮板输送机
中双链型刮板输送机的两条圆环链在刮板中部用E型螺栓固定在刮板上,链条的中心距不大于中部槽宽的20%。
由于链条不在槽帮钢内运行,链环直径不受限制,从而可以增加链条的强度,因此,可以适用于重型和超重型刮板输送机。
有链子受力较均匀,弯曲性能较好等优点,使用效果较好。
缺点是运行阻力较高,并且在煤质较硬,煤的块度大的情况下,运输效果不佳,不宜采用。
中双链链条采用长链段,两条链子必须配对出厂和使用,以保证其长度有较小的偏差,减少受力不均现象。
2.边双链型刮板输送机边双链型刮板输送机的两条圆环链在刮板两端用连接环与刮板连接,每节链条的长度就是刮板的间距,因此,链条都是短节。
链条和连接环在槽帮钢的槽内运行,刮板的空间较大,能运输较大的煤块,这种链子的预张力较小,运行阻力小,适应性强,因此,得到广泛应用。
缺点是两条链子受力不均,刮板易歪斜;刮板中间受力大,易弯曲;由于链环与连接环在槽帮内运行,空间受到限制,不能使用较大的圆环链,强度受到限制。
3.准边双链型刮板输送机准边双链型刮板输送机的两条圆环链在刮板中部连接,链条的中心距不小于中部槽宽的50%。
它具有边双链和中双链的优点,适用于超重型刮板输送机。
缺点是运行阻力高。
准边双链链条也采用长链段,其要求同中双链。
4.中单链型刮板输送机
中单链型刮板输送机的圆环链在刮板中间用U型螺栓连接,刮板两端在槽帮内运行,这种链子结构简单,整体弯曲性能好,与边双链相比链子无受力不均现象。
与中双链相比结构更简单,不存在链子受力不均现象,且弯曲性能更好些。
缺点是一股链子强度受到限制,不适用于功率较大的输送机,且刮板两端磨损后,稍有歪斜就易出槽。
运行阻力比边双链稍高。
2.1.2按卸载方式分类
1.端卸式刮板输送机刮板输送机呈直线形,货载从输送机一端卸载,与输送机呈一直线,这种型式的输送机结构比较简单,当前大部分综采工作面使用这种型式的刮板输送机;它的缺点是空链易带回煤,增加功率消耗,卸载有一定的高度,易产生煤尘。
2.侧卸式刮板输送机刮板输送机呈直线形,机头部搭在工作面运输巷转载机上,借助圆弧犁形卸煤板将煤从机头架主卸载斜板呈90?
卸到转载机上,这是煤的主流,约
占输煤量的70%^75%约有15%^20%勺煤从副卸载斜板卸到转载机上,这是副流;最后约有5%^15%勺粉煤绕过链轮通过底部卸入转载机。
这种输送机主要优点是侧卸式输送机卸载前由于弧形板的作用,煤平稳地滑入转载机中,避免了端卸式时的堵塞堆积和煤尘的产生,改善了劳动环境;由于弧形板的作用将带有动量的大快煤扭转90?
,使其与转载机运行方
向相同后再卸入转载机内连续运行,避免了端卸时煤流要停顿后再起动的能量损失和对轻载机的冲击,从而降低了转载机的功率消耗,提高了传动件的可靠性和转载机的使用寿命;从弧形板下被刮板链带走的粉煤经机头链轮卸到回煤罩内,由返回刮板链拉到转载机上方,从机头底槽的开口卸到转载机内,因此,减少了刮板输送机的回煤阻力;由于煤流不在端头卸载,不需要卸载高度,因而机头高度可以降下,且伸到工作面运输巷中,采煤机可以行走到接近机头,便于自开切口。
3.直弯式刮板输送机把工作面刮板输送机与工作面运输巷转载机连成一体,把工作面的煤直
接卸到工作面运输巷带式输送机上,取消了转载机。
4.交叉侧卸式刮板输送机
交叉侧卸式刮板输送机的机头与转载机的机尾做成一个整体。
两个输送机的上、下链相互交叉穿过,从上向下的顺序是输送机上链、转载机上链、输送机下链、转载机下链。
输送机机头上槽的煤通过弧形板转卸入转载机上槽,输送机下链带回的煤落入转载机下槽,由转载机下链带到机尾轮后翻到上槽运走。
由于输送机的机头与转载机机尾是一个整体,所以,推移输送机机头时,转载机也必须随之移动。
交叉侧卸式刮板输送机的特点是机头架高度比普通侧卸式低,一般可降低200〜300mm。
由于机头高度的降低,为采煤机自开切口创造更有利的条件。
2.1.3按中部槽结构分类
1.开底式刮板输送机
开底式刮板输送机就是中部槽的下槽为敞开式,目前使用较为普遍。
这种中部槽的重量轻,结构简单,下槽发生故障便于处理;缺点是刚度小,易磨损变形,阻力大,寿命短,不适合松软地板使用。
2.封底式刮板输送机
封底式刮板输送机就是中部槽的下槽为封闭式。
这种中部槽刚度大,刮板链在下槽运行阻力小;由于封底与工作面底板接触面积大,适合松软底板使用。
为了便于下链的检查修理,在每隔数节中部槽安装一节带检窗口的中部槽,窗口开在溜槽中部,尺寸以能修换链段和连接链环为度,窗口用活动盖板盖严。
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