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畢業(yè)設計的內容和要求 （包括原始數(shù)據(jù)、技術要求、工作要求） 設計題目： 頂堆側取堆取料機刮板取料機設計 頂堆側取堆取料機是一種室內圓形料場的堆取料機。目前在煤礦、煤化工、鐵礦、電力等行業(yè)得到了廣泛應用。 原始數(shù)據(jù)： 圖紙內容及張數(shù) 畫出刮板輸送機一套圖紙 實物內容及要求 用軟件造型。 其 他 1、設計說明書 1份 2、閱讀外文資料譯文 1篇 3、開題報告 1份 4、中期報告 1份 5、光盤（設計內容刻錄到光盤） 1張 參考文獻 1、有關機械設計手冊 2、運輸機械設計手冊 3、相關資料和手冊 畢業(yè)設計進度計劃 起訖日期 工 作 內 容 備注 2013.1.20-2.23 熟悉設計任務，收集資料，翻譯外文資料 2.23-3.14 畢業(yè)實習，開題 3.14-4.12 學習理論部分，建模 4.12-5.25 造型+動畫 5.25-6.5 整理說明書 準備答辯 世界最新機械設計理念 來源:中國科技期刊 摘要:根據(jù)目前國內外設計學者進行機械產品設計時的主要思維特點，將產品方案的設計方法概括為系統(tǒng)化、結構模塊化、基于產品特征知識和智能。這幾種方法的特點及其相互間的有機聯(lián)系，提出產品方案設計計算機實現(xiàn)的努力方向。 關鍵詞：機械產品方案設計方法發(fā)展趨勢 設計文件是將語義設計網(wǎng)作為設計工具，在其開發(fā)的活性語義設計網(wǎng)ASK中，采用結點和線條組成的網(wǎng)絡描述設計，結點表示元件化的單元(如設計任務、功能、構件或加工設備等)，線條用以調整和定義結點間不同的語義關系，由此為設計過程中的所有活動和結果預先建立模型，使早期設計要求的定義到每一個結構的具體描述均可由關系間的定義表達，實現(xiàn)了計算機輔助設計過程由抽象到具體的飛躍。 系統(tǒng)化設計方法 系統(tǒng)化設計方法的主要特點是：將設計看成由若干個設計要素組成的一個系統(tǒng)，每個設計要素具有獨立性，各個要素間存在著有機的聯(lián)系，并具有層次性，所有的設計要素結合后，即可實現(xiàn)設計系統(tǒng)所需完成的任務。 系統(tǒng)化設計思想于70年代由德國學者Pahl和Beitz教授提出，他們以系統(tǒng)理論為基礎，制訂了設計的一般模式，倡導設計工作應具備條理性。德國工程師協(xié)會在這一設計思想的基礎上，制訂出標準VDI2221技術系統(tǒng)和產品的開發(fā)設計方法。 1. 將用戶需求作為產品功能特征構思、結構設計和零件設計、工藝規(guī)劃、作業(yè)控制等的基礎，從產品開發(fā)的宏觀過程出發(fā)，利用質量功能布置方法，系統(tǒng)地將用戶需求信息合理而有效地轉換為產品開發(fā)各階段的技術目標和作業(yè)控制規(guī)程的方法。 2. 將產品看作有機體層次上的生命系統(tǒng)，并借助于生命系統(tǒng)理論，把產品的設計過程劃分成功能需求層次、實現(xiàn)功能要求的概念層次和產品的具體設計層次。同時采用了生命系統(tǒng)圖符抽象地表達產品的功能要求，形成產品功能系統(tǒng)結構。 3. 將機械設計中系統(tǒng)科學的應用歸納為兩個基本問題：一是把要設計的產品作為一個系統(tǒng)處理，最佳地確定其組成部分（單元）及其相互關系；二是將產品設計過程看成一個系統(tǒng)，根據(jù)設計目標，正確、合理地確定設計中各個方面的工作和各個不同的設計階段。 由于每個設計者研究問題的角度以及考慮問題的側重點不同，進行方案設計時采用的具體研究方法亦存在差異。下面介紹一些具有代表性的系統(tǒng)化設計方法。 4. 設計元素法 用五個設計元素（功能、效應、效應載體、形狀元素和表面參數(shù)）描述“產品解”，認為一個產品的五個設計元素值確定之后，產品的所有特征和特征值即已確定。我國亦有設計學者采用了類似方法描述產品的原理解。 5. 圖形建模法 研制的“設計分析和引導系統(tǒng)”KALEIT，用層次清楚的圖形描述出產品的功能結構及其相關的抽象信息，實現(xiàn)了系統(tǒng)結構、功能關系的圖形化建模，以及功能層之間的聯(lián)接。 將設計劃分成輔助方法和信息交換兩個方面，利用Nijssen信息分析方法可以采用圖形符號、具有內容豐富的語義模型結構、可以描述集成條件、可以劃分約束類型、可以實現(xiàn)關系間的任意結合等特點，將設計方法解與信息技術進行集成，實現(xiàn)了設計過程中不同抽象層間信息關系的圖形化建模。 6. “構思”—“設計”法 將產品的方案設計分成“構思”和“設計”兩個階段?！皹嬎肌彪A段的任務是尋求、選擇和組合滿足設計任務要求的原理解。“設計”階段的工作則是具體實現(xiàn)構思階段的原理解。 將方案的“構思”具體描述為：根據(jù)合適的功能結構，尋求滿足設計任務要求的原理解。即功能結構中的分功能由“結構元素”實現(xiàn)，并將“結構元素”間的物理聯(lián)接定義為“功能載體”，“功能載體”和“結構元素”間的相互作用又形成了功能示意圖(機械運動簡圖)。方案的“設計”是根據(jù)功能示意圖，先定性地描述所有的“功能載體”和“結構元素”，再定量地描述所有“結構元素”和聯(lián)接件(“功能載體”)的形狀及位置，得到結構示意圖。Roper，H.利用圖論理論，借助于由他定義的“總設計單元(GE)”、“結構元素(KE)”、“功能結構元素(FKE)”、“聯(lián)接結構元素(VKE)”、“結構零件(KT)”、“結構元素零件(KET)”等概念，以及描述結構元素尺寸、位置和傳動參數(shù)間相互關系的若干種簡圖，把設計專家憑直覺設計的方法做了形式化的描述，形成了有效地應用現(xiàn)有知識的方法，并將其應用于“構思”和“設計”階段。 7. 鍵合圖法 將組成系統(tǒng)元件的功能分成產生能量、消耗能量、轉變能量形式、傳遞能量等各種類型，并借用鍵合圖表達元件的功能解，希望將基于功能的模型與鍵合圖結合，實現(xiàn)功能結構的自動生成和功能結構與鍵合圖之間的自動轉換，尋求由鍵合圖產生多個設計方案的方法。 提倡在產品功能分析的基礎上，將產品分解成具有某種功能的一個或幾個模塊化的基本結構，通過選擇和組合這些模塊化基本結構組建成不同的產品。這些基本結構可以是零件、部件，甚至是一個系統(tǒng)。 本結構應該具有標準化的接口(聯(lián)接和配合部)，并且是系列化、通用化、集成化、層次化、靈便化、經(jīng)濟化，具有互換性、相容性和相關性。我國結合軟件構件技術和CAD技術，將變形設計與組合設計相結合，根據(jù)分級模塊化原理，將加工中心機床由大到小分為產品級、部件級、組件級和元件級，并利用專家知識和CAD技術將它們組合成不同品種、不同規(guī)格的功能模塊，再由這些功能模塊組合成不同的加工中心總體方案。 以設計為目錄作為選擇變異機械結構的工具，提出將設計的解元素進行完整的、結構化的編排，形成解集設計目錄。并在解集設計目錄中列出評論每一個解的附加信息，非常有利于設計工程師選擇解元素。 網(wǎng)絡技術的蓬勃發(fā)展，異地協(xié)同設計與制造，以及從用戶對產品的功能需求→設計→加工→裝配→成品這一并行工程的實現(xiàn)成為可能。但是，達到這些目標的重要前提條件之一，就是實現(xiàn)產品方案設計效果的三維可視化。為此，不僅三維圖形軟件、智能化設計軟件愈來愈多地應用于產品的方案設計中，虛擬現(xiàn)實技術以及多媒體、超媒體工具也在產品的方案設計中初露鋒芒。目前，德國等發(fā)達國家正著力于研究超媒體技術、產品數(shù)據(jù)交換標準STEP，以及標準虛擬現(xiàn)實造型語言上基于虛擬環(huán)境的標準交換格式)在產品設計中的應用。 機械產品的方案設計正朝著計算機輔助實現(xiàn)、智能化設計和滿足異地協(xié)同設計制造需求的方向邁進，由于產品方案設計計算機實現(xiàn)方法的研究起步較晚，目前還沒有成熟的、能夠達到上述目標的方案設計工具軟件。作者認為，綜合運用文中四種類型設計方法是達到這一目標有效途徑。雖然這些方法的綜合運用涉及的領域較多，不僅與機械設計的領域知識有關，而且還涉及到系統(tǒng)工程理論、人工智能理論、計算機軟硬件工程、網(wǎng)絡技術等各方面的領域知識，但仍然是產品方案設計必須努力的方向。國外在這方面的研究已初見成效，我國設計學者也已意識到CAD技術與國際交流合作的重要性，及其應當采取的措施。 基于產品特征知識設計方法的主要特點是：用計算機能夠識別的語言描述產品的特征及其設計領域專家的知識和經(jīng)驗，建立相應的知識庫及推理機，再利用已存儲的領域知識和建立的推理機制實現(xiàn)計算機輔助產品的方案設計。 機械系統(tǒng)的方案設計主要是依據(jù)產品所具有的特征，以及設計領域專家的知識和經(jīng)驗進行推量和決策，完成機構的型、數(shù)綜合。欲實現(xiàn)這一階段的計算機輔助設計，必須研究知識的自動獲取、表達、集成、協(xié)調、管理和使用。為此，國內外設計學者針對機械系統(tǒng)方案設計知識的自動化處理做了大量的研究工作，采用的方法可歸納為下述幾種。 頂堆側取堆取料機刮板取料機設計 I 摘 要 刮板取料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。 本次設計主要針對頂堆側取堆取料機刮板取料機進行設計。首先，通過對刮板 取料機結構及原理進行分析，在此分析基礎上提出了總體結構方案；接著，對主要 技術參數(shù)進行了計算選擇；然后，對各主要零部件進行了設計與校核；最后，通過 AutoCAD 制圖軟件繪制了刮板取料機裝配圖及主要零部件圖。 通過本次設計，鞏固了大學所學專業(yè)知識，如：機械原理、機械設計、材料力 學、公差與互換性理論、機械制圖等；掌握了普通機械產品的設計方法并能夠熟練 使用 AutoCAD 制圖軟件，對今后的工作于生活具有極大意義。 關鍵詞：側取堆取料機，刮板取料機 ；減速器 頂堆側取堆取料機刮板取料機設計 II Abstract Scraper conveyor is a reprint of fully coal face ancillary equipment in the transport system an important part of the roadway in the face of the accepted face scraper conveyor unloading of coal flow, not halt the transfer to the retractable belt Conveyor boost. This design first, based on the structure and the principle of electric lifting device of high analysis, this analysis based on put forward the overall structure scheme of and then, the design and verification of main technical parameters of the main parts is discussed; then, through the three-dimensional design software Pro / E design the electric lifting device and motion simulation is carried out. Finally, draw the electric lifting device assembly and major parts of the map. Through the design, the consolidation of the University of the professional knowledge, such as: mechanical principles, mechanical design, mechanics of materials, tolerance and interchangeability theories, mechanical drawing; master the design method of general machinery products and be able to skillfully use AutoCAD drawing software, for the future work in life is of great significance. Key words：Scraper conveyor；Reducer 頂堆側取堆取料機刮板取料機設計 III 目 錄 摘 要 ......................................................................................................................................I ABSTRACT.........................................................................................................................II 第 1 章 緒 論 ........................................................................................................................1 1.1 研究背景及意義 ..........................................................................................................1 1.2 國內外研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢 ......................................................................................1 第 2 章 主要部件結構確定 ..................................................................................................3 2.1 機頭部分 ......................................................................................................................3 2.1.1 機頭架 ....................................................................................................................3 2.1.2 鏈輪 ........................................................................................................................3 2.1.3 減速器 ....................................................................................................................4 2.1.5 聯(lián)軸器 ....................................................................................................................4 2.1.6 電動機 ....................................................................................................................5 2.2 機尾部分 ......................................................................................................................5 2.3 中部槽及附屬部分 ......................................................................................................6 2.4 刮板鏈部分 ..................................................................................................................7 2.5 鏈條張緊裝置 ..............................................................................................................7 2.6 推移裝置 ......................................................................................................................8 第 3 章 總體參數(shù)計算 ........................................................................................................10 3.1 主要技術參數(shù)選定 ....................................................................................................10 3.2 電動機的選擇 ............................................................................................................10 3.3 總傳動比及傳動比的分配 ........................................................................................11 3.3.1 總傳動比的確定 ..................................................................................................11 3.3.2 傳動比的分配 ......................................................................................................11 3.4 各級傳動參數(shù)計算 ....................................................................................................11 3.4.1 各軸轉速計算 ......................................................................................................11 3.4.2 各軸功率計算 ......................................................................................................12 3.4.3 各軸扭矩計算 ......................................................................................................12 第 4 章 主要零部件設計 ....................................................................................................14 4.1 圓錐齒輪傳動設計 ....................................................................................................14 4.1.1 選擇齒輪材料 ......................................................................................................14 頂堆側取堆取料機刮板取料機設計 IV 4.1.2 按齒面接觸疲勞強度設計計算 ..........................................................................15 4.1.3 齒根彎曲疲勞強度校核計算 ..............................................................................17 4.1.4 齒輪其他主要尺寸計算 ......................................................................................18 4.2 直齒圓柱齒輪傳動設計 ............................................................................................19 4.2.1 選擇齒輪材料 ......................................................................................................19 4.2.2 按齒面接觸疲勞強度設計計算 ..........................................................................21 4.2.3 齒根彎曲疲勞強度校核計算 ..............................................................................23 4.2.4 齒輪其他主要尺寸計算 ......................................................................................24 4.3 軸的設計與校核 ........................................................................................................24 4.3.1 Ⅰ軸的設計 ..........................................................................................................24 4.3.2 Ⅱ軸的設計 ..........................................................................................................26 4.3.3 Ⅲ軸的設計 ..........................................................................................................27 4.3.4 輸出軸的設計 ......................................................................................................28 4.4 減速器鍵的校核 ........................................................................................................29 4.4.1 Ⅰ軸鍵的校核 ......................................................................................................29 4.4.2 Ⅱ軸鍵的校核 ......................................................................................................29 4.4.3 Ⅲ軸鍵的校核 ......................................................................................................29 4.4.4 輸出軸鍵的校核 .................................................................................................29 4.5 減速器軸承的校核 ....................................................................................................30 4.5.1 驗算Ⅰ軸軸承壽命 .............................................................................................30 4.5.2 驗算Ⅱ軸軸承壽命 .............................................................................................30 4.5.3 驗算Ⅲ軸軸承壽命 .............................................................................................31 4.5.4 驗算輸出軸軸承壽命 .........................................................................................32 4.6 箱體及附件的設計校核 ............................................................................................33 結 論 ....................................................................................................................................35 參考文獻 ..............................................................................................................................36 致 謝 ....................................................................................................................................37 頂堆側取堆取料機刮板取料機設計 V 頂堆側取堆取料機刮板取料機設計 1 第 1 章 緒 論 1.1 研究背景及意義 采掘下來的煤或其它有用礦物，只有運出礦井才有使用價值。因此，運輸是煤 炭生產過程中非常重要的一部分。刮板取料機是煤炭裝運的第一個環(huán)節(jié)，因此，刮 板取料機的輸送能力在很大程度上決定了采煤工作面的生產能力和效率。然而，井 下運輸在工作面和巷道中進行，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，井下運輸條件的特點是：在有限斷面的 巷道內運行；線路是水平和傾斜交錯連接；運輸?shù)呢涊d品多種多樣；裝載點常常變 更，有的線路需經(jīng)常延長或縮短；機械化采煤連續(xù)生產、小時生產率高；環(huán)境濕度 大，有的工作地點有沼氣或煤塵。由此可見，作為為采煤工作面和采區(qū)巷道運煤的 機械——刮板取料機在使用中，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，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它。只能從結構上、強度上和制造工藝上不斷研究改進，使它 更加完善、耐用。由此可見，刮板取料機是煤炭等礦物運輸中必不可少的運輸機械。 1.2 國內外研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢 20 世紀 80 年代以來，國內外刮板取料機都在向大運量、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取料機，去 運量已達 6000t/h，裝機功率 4×800kW，運距 450m。國內自主研發(fā)的刮板取料機運 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)，國產刮板取料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，在刮板取料機向大型化發(fā)展的同時，高性能 元部件的研發(fā)將成為今后刮板取料機的發(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取料機發(fā)展的重要標志。 用刮板取料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 板取料機長度只有幾十米；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取料機除了運煤之外，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。 頂堆側取堆取料機刮板取料機設計 2 刮板取料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 取料機有幾十種型號。目前，我國制造的最大的刮板取料機運輸能力為 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。 為使刮板取料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《礦用刮板取料機型式與參數(shù)》(MT15-1991),1993 年 制定并發(fā)布了《刮板取料機通用技術條件》 （MT105-1993） 。 《礦用刮板取料機型式與 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(jù)。 《刮板取料機通用 技術條件》規(guī)定了刮板取料機的主要質量標準和技術要求，以提高產品質量。 礦用刮板取料機按刮板鏈是形式分三種：中單鏈型、中雙鏈型、邊雙鏈型。系 列型譜中的刮板取料機都采用以礦用高其強度圓環(huán)鏈制成的刮板鏈。 頂堆側取堆取料機刮板取料機設計 3 第 2 章 主要部件結構確定 2.1 機頭部分 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取料機的機頭部。 圖 2-1 邊雙鏈式刮板取料機的機頭部 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： （1）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； （2）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； （3）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； （4）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。 頂堆側取堆取料機刮板取料機設計 4 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。 2.1.3 減速器 我國目前生產的刮板取料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。 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?不會流入箱體油室內。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。 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 頂堆側取堆取料機刮板取料機設計 5 優(yōu)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。 中型和重型刮板取料機都采用液力耦合器。 根據(jù)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：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 。 2.1.6 電動機 刮板取料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。 為解決刮板取料機的重載啟動困難，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，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。 2.2 機尾部分 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。 頂堆側取堆取料機刮板取料機設計 6 圖 2-4 機尾部滾筒 2.3 中部槽及附屬部分 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。 《刮板取料機通用技術條件》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 ≥12 ≥20 ≥30 ≥40 中型 ≥60 重型 ≥120 ≥180 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 型為中單鏈刮板取料機用熱軋槽幫鋼，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 頂堆側取堆取料機刮板取料機設計 7 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。 2.4 刮板鏈部分 刮板鏈有鏈條和刮板組成，是刮板取料機的牽引機構。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(jīng)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(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。 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/ 2?? 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 2.5 鏈條張緊裝置 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。 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，棘輪任意轉動，緊鏈時將緊鏈器把手扳到 頂堆側取堆取料機刮板取料機設計 8 “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。 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(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(jīng)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。 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取料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 頂堆側取堆取料機刮板取料機設計 9 液結構，即經(jīng)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(jīng)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。 頂堆側取堆取料機刮板取料機設計 10 第 3 章 總體參數(shù)計算 3.1 主要技術參數(shù)選定 選定該機的主要技術參數(shù)如表 3-1： 表 3-1 主要技術參數(shù) 3.2 電動機的選擇 根據(jù)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； 重量：2400kg。 按連續(xù)運行的計算公式為： 頂堆側取堆取料機刮板取料機設計 11 vAQ??6.3? 式中 ——刮板取料機的運輸能力，t/h；Q ——中部槽物料運行時的斷面積， ；A2m ——為物料的散碎密度，kg/m ；? 3 ——轉滿系數(shù)；? ——刮板鏈速，m/sv =3.6×830×tan20 ×0.97×0.96×1=1013t/h＞1000t/hAQ?6.3?? 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i 35.29087?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 3.4 各級傳動參數(shù)計算 頂堆側取堆取料機刮板取料機設計 12 3.4.1 各軸轉速計算 從電動機出來，各軸依次命名為Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ軸。 Ⅰ軸 r/min5871?n Ⅱ軸 3/i 2. r/min175? Ⅲ軸 432n ./ rin15? Ⅳ軸 743/n7.2r/min0? 3.4.2 各軸功率計算 Ⅰ軸 43211???p 97.0.906??? kw5.7 Ⅱ軸 43212p 97.0.4?? k7 Ⅲ軸 4323??p 97.0.1?? kW08 Ⅳ軸 43234??p 97.0.1?? kW59 式中 ——滾動軸承效率 =0.991?1? ——閉式圓柱齒輪效率 =0.972 2 頂堆側取堆取料機刮板取料機設計 13 ——花鍵效率 =0.993?3? 3.4.3 各軸扭矩計算 Ⅰ軸 mN52.4087/5.1490/95011 ????nPT Ⅱ軸 196.322 Ⅲ軸 ./2./33 ? Ⅳ軸 N854019595044 ???nPT 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·min1?輸出轉矩 T/N·m 傳動比 Ⅰ軸 147.55 587 2400.52 3.3525 Ⅱ軸 137.44 175.1 7496.01 3.1755 Ⅲ軸 128.02 55.4 22068.4 2.757 Ⅳ軸 119.25 20 56941.8 頂堆側取堆取料機刮板取料機設計 14 第 4 章 主要零部件設計 4.1 圓錐齒輪傳動設計 4.1.1 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 許用接觸應力[ ] 由式，H?NHZSminl][?? =1572N/mm2 =1572N/mm1limH?2li 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= )10362(158760???hjLn = 934. N1= N2= N1/i= 89109.652./0. ??? N2= 89.6 查得 、1Z2N =1 =1.05N 接觸強度最小安全系數(shù) minHS =1minHS 則 1/572][1??? 0.H 許用彎曲應力[ ] 由式, [ ]FF?XNYSminl? 頂堆側取堆取料機刮板取料機設計 15 彎曲疲勞極限 limF? 21lim/0NF?22li/10mNF? 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 ][1F /m../2 785.7N/mm][F?? 4.1.2 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 ，311/)02.~.(npvt? m/s9?t? 選取 公差組 8 級m/s9?t? 小輪分度圓直徑 ，由式得1d32221 )][(1HEdmZukTu??????????????? 齒寬系數(shù) ：查表 6.9 按齒輪相對軸承為非對稱布置，取d ＝0.50dm? 小輪齒數(shù) ： 1Z =201 大齒輪齒數(shù) 2 672035.1????ZI 齒數(shù)比 ：u 頂堆側取堆取料機刮板取料機設計 16 u35./12?Z 傳動比誤差 誤差在 范圍內0/?%? 小輪轉矩： 1T 16/5.9nP?? =9.55 87.40 =2.4 61 載荷系數(shù) ：K?KVA?? 使用系數(shù) ：查表 A 動載荷系數(shù) ：VK 由推薦值 1.05~1.4 ＝1．2Vt 齒向載荷分布系數(shù) ： ? 由推薦值 1.0~1.2 ＝1.1?K 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/m8.19?E 節(jié)點影響系數(shù) ：HZ 故 3 22621 157.893.50.14215.0 ?????????????????d 121.63mm1 齒輪模數(shù) m m= m1.62//1?zd 頂堆側取堆取料機刮板取料機設計 17 按表 6.6 圓整 =7m 小輪大端分度圓直徑 1d 2071??zd =140mm1 小輪平均分度直徑 1md ????????????????135.0/4/ 221udm?1 圓周速度 m?60/58712601??????d =3.7497m/s 齒寬 b1md?m1.? 圓整 =62 4.1.3 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 ??u? 8.435.6922?UZ? 齒行系數(shù) 查表 6.5 小輪 =2.84FaY1FaY1a 大輪 =2.2622 頂堆側取堆取料機刮板取料機設計 18 應力修正系數(shù) 查表得SaY 小輪 =1.541SaY1Sa 大輪 =1.7422 故 54.18.135.0171402.3. 261 ??????????F? =12571N/m74.12635.917402.3526 ??????????F? =1130 / 4.1.4 齒輪其他主要尺寸計算 大端分度圓直徑 2d672??mz 49 分度圓錐角 ? ??17arctnu 切向變位系數(shù) t? 12tt?? 徑向變位系數(shù) x 小齒輪 當 =0.42）（時 ， 1211 cos469.03??uZ??? 大齒輪 12? 齒頂高 ah =7m?1 齒根高 f 4.872..1?hf 頂堆側取堆取料機刮板取料機設計 19 齒高 h 75.12.5.???m 齒根圓直徑 fd.2).0().(?zf 大端分度圓齒厚 S 小齒輪 =m( )=1S11tan2tx??? )42.0tan42.0(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 958.07214cos21 ??????mda =154.6mm 大輪大端頂圓直徑 286.07469cos222 ??????dam473 4.2 直齒圓柱齒輪傳動設計 4.2.1 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? 頂堆側取堆取料機刮板取料機設計 20 =1572N/mm2limH? 接觸強度壽命系數(shù) Z 應力循環(huán)次數(shù) N 由式 6-7 N1 = )10362(1.7560???hjLn = 84. N2 = N1/i= 8./? 查得 、Z2 =11N =1.052 接觸強度最小安全系數(shù) minHS =1minHS 則 1/572][1??? =1572N/mm2H /0.][ =1650.6N/mm22H? 許用彎曲應力[ ] 由式, [ ]FF?XNYSminl? 彎曲疲勞極限 , lim21limN/0?F?2li/10?F 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 頂堆側取堆取料機刮板取料機設計 21 則 21 N/m7.854.1/0][???F? 2 4.2.2 按齒面接觸疲勞強度設計計算 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?m/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?? 小輪齒數(shù) 在推薦值 20~40 中選1Z 25 大輪齒數(shù) 2?257.1??70Z 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 4.5/2.8 =2.2×17 載荷系數(shù) K?KVA?? 頂堆側取堆取料機刮板取料機設計 22 使用系數(shù) AK ＝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) ? 由推薦值 1.0~1.2 ＝1.1? 則載荷系數(shù) 的初值K1.2??k K=1.32 材料彈性系數(shù) EZ2/8.19mN? 節(jié)點影響系數(shù) H ＝2.5Z 重合度系數(shù) 由推薦值 0.85~0.92? =0.87? 故 ??3 721 823.18.04516.508789 ??????????d.71 齒輪模數(shù) =170.86/25 m1/Zd? =7 小輪分度圓直徑 12571? 頂堆側取堆取料機刮板取料機設計 23 =175mm1d 圓周速度 ? =60/1nd??60/4.57?? =0.508 sm 標準中心距 a 2/)705(2/)(1?????Z5.3 齒寬 b18.1d?m140? 大輪齒寬 2b?b 小輪齒寬 1)10~5(2?m451? 4.2.3 齒根彎曲疲勞強度校核計算 由式 ??FSaFFYbdKT????12 齒形系數(shù) 小輪 aY1a62.1?a 大輪 2FY4.F 應力修正系數(shù) 小輪 Sa1Sa59.1Sa 大輪 27.12?SaY 重合度 a? ????? ????tanttant21221????ZZ 頂堆側取堆取料機刮板取料機設計 24 = ?? ???? ?????? ???????????20tan57.645cosarcstn70t20ot2514.3 1.69?a? 重合度系數(shù) aY??/75.02.? 0.69? 故 ??71540/9.621.371 ????F?5402.2 N/m9F 21N/m?F? ][1??][2F? 齒根彎曲強度滿足 4.2.4 齒輪其他主要尺寸計算 大輪分度圓直徑 702??mZd4902?d 根圓直徑 f 725.141??ffhm5.27?fd .90ff.42f 頂圓直徑 ad 72151???ahm9 頂堆側取堆取料機刮板取料機設計 25 724902???aahdm5 4.3 軸的設計與校核 4.3.1 Ⅰ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(jù)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 m521?zdn 圓周力 286/1?dTFt 徑向