【正文】 ................................................................ 28 按彎扭合成校核軸的強(qiáng)度 ........................................................................................ 30 精確校核軸的疲勞強(qiáng)度 . ........................................................................................... 31 第六章 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) .......................................................................................................... 33 驅(qū)動(dòng)裝置位置的確定 ................................................................................................ 33 刮板輸送機(jī)結(jié)構(gòu)的基本要求 .................................................................................... 36 機(jī)頭部 ........................................................................................................................ 36 電動(dòng)機(jī)與減速器的聯(lián)接 ............................................................................................ 37 緊 鏈裝置 .................................................................................................................... 38 推移裝置 ..................................................................................................................... 39 錨固裝置 .................................................................................................................... 39 本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） v 第七章 箱體設(shè)計(jì) .......................................................................................................... 40 第八章 技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析 ................................................................................................. 43 結(jié)論 .............................................................................................................................. 44 參考文獻(xiàn) ............................................................................................................................... 45 致謝 .............................................................................................................................. 46 本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 1 第一章 前 言 刮板輸送機(jī)的現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢 刮板輸送機(jī)的現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢 刮板輸送機(jī)的現(xiàn)狀 綜采技術(shù)是長壁采煤系統(tǒng)、支護(hù)、采煤、裝載、運(yùn)輸及整體推進(jìn)等作業(yè)全部機(jī)械化的生產(chǎn)技術(shù)，國外通稱為長壁工作面全盤機(jī)械化（ FullMechanizanonof Lonswall Face）。在近半個(gè)世紀(jì)的發(fā)展歷程中，它創(chuàng)造和保持了多項(xiàng)世界紀(jì)錄，是當(dāng)今世界最先進(jìn)的井下開采技術(shù)，近幾年在新技術(shù)革命影響的 推動(dòng)下，正發(fā)生著變革性的進(jìn)步。目前全自動(dòng)化無人采煤工作面的綜采技術(shù)，是美、德等國科研工作的重要內(nèi)容。綜采設(shè)備是綜采技術(shù)的核心部分，工作面刮板輸送機(jī)是關(guān)鍵的綜采設(shè)備之一。 國外高水平自動(dòng)采煤工作面刮板輸送機(jī)（ Armoured Face Cooveyor）是 1940 年德國人發(fā)明的。 50 年代中期，工作面刮板輸送機(jī)液壓支架在英國研制成功后，與滾筒采煤機(jī)一起，形成采、支、運(yùn)三機(jī)配套的綜采設(shè)備。由于工作面刮板輸送機(jī)圓環(huán)鏈條的可彎曲性和 Z 型銷裝料槽的可靠性，使輸送機(jī)能適應(yīng)底板起伏變化，可整體彎曲前移，因而成為 不可替代的綜采輸送設(shè)備，并發(fā)展至今。 工作面刮板輸送機(jī)自問世以來，經(jīng)歷了多種型式的發(fā)展和變化。其中刮板鏈條型式經(jīng)歷了單中鏈?zhǔn)健呺p鏈?zhǔn)健準(zhǔn)健须p鏈?zhǔn)交騿沃墟準(zhǔn)剑ㄞD(zhuǎn)載機(jī)為準(zhǔn)雙邊鏈?zhǔn)剑┘啊皥A環(huán)鏈?zhǔn)剑o湊鏈?zhǔn)健钡陌l(fā)展歷程。自動(dòng)調(diào)鏈裝置是新型智能化輸送機(jī)的又一個(gè)主要特征。該裝置是 1988 年德國 DDM 研究中心首先研 制 成 功 的 ， 稱 為 AVK 刮 板 輸 送 機(jī) 自 動(dòng) 緊 鏈 裝 置 （ AutomatlscheVorspannungsregelung fur hi－tenkrantzer Forderer）。 之后美國 JOY 公司也研制出了 ACTS 裝置（ Automatic chain Tensioning system）。兩種裝置原理相同，均是通過伸縮機(jī)尾達(dá)到自動(dòng)調(diào)整鏈條松緊的目的。 AVK 裝置和 ACTS 自動(dòng)調(diào)鏈裝置是在機(jī)頭底鏈和機(jī)尾上鏈處，分別設(shè)一種傳感器，可測量和識(shí)別鏈條松弛、過緊、正常，三種狀態(tài)，通過 PSC 可編程傳感控制裝置（ prosrammable sensorcontroller）的確認(rèn)和分析，并與狀態(tài)傳感器（鏈速、油壓、油缸位置）輸入信號(hào)比較，做出判斷后給電磁閥發(fā)出 指令，控制機(jī)尾油缸的伸縮，達(dá)到自動(dòng)調(diào)整鏈條松緊的目的。解決了大功率輸送機(jī)鏈條調(diào)整困難的問題，避免了機(jī)頭懸鏈和機(jī)尾堆鏈及鏈條過緊而造成的事故，使鏈條張力處于合理狀態(tài)。新型智能化刮板輸送機(jī)代表了當(dāng)今世界工作面刮板輸送機(jī)的最高水平，其主要特征歸納為：大型化、智能化、高可靠性及元部件標(biāo)準(zhǔn)化。 本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 2 我國工作面刮板輸送機(jī)總體水平與國外的差距 我國工作面刮板輸送機(jī)總體水平比國外落后 10 年左右，主要表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面： 1) 性能和結(jié)構(gòu)方面的差距： (1) 裝機(jī)功率小 ，輸送能力低，運(yùn)輸距離短。國產(chǎn)工作面刮板輸送機(jī)最大裝 機(jī)功率為 2 x 525k W，輸送能力為 2200t／ h，輸送距離為 250m。主要特征參數(shù)比國外先進(jìn)水平的同類參數(shù)小 2／ 3－ l／ 2，說明我國刮板輸送機(jī)總體水平仍比較低，輸送機(jī)相應(yīng)零部件也較國外尺寸小、性能差。 b 我國工作面刮板輸送機(jī) CS T 可控驅(qū)動(dòng)裝置、 AC TS 自動(dòng)調(diào)鏈裝置和工況監(jiān)測系統(tǒng)等均為空白。 (2) 耐久性差，可靠性低。我國齒輪設(shè)備耐久性試驗(yàn)為 1200h，可靠性較低，國外齒輪耐久性試驗(yàn)達(dá) 1500－ 2020h 以上，國外輸送機(jī)事故率小于 3％ 。 2) 加工和材質(zhì)方面 (1) 加工手段落后， 80 年代后期，我國煤機(jī)行業(yè)進(jìn)口了一些高精度、高效率的加工設(shè)備，使部分冷加工技術(shù)水平有所提高。 (2) 原材料、基礎(chǔ)元件品種少，質(zhì)量差。 3) 設(shè)計(jì)和試驗(yàn)方面的差距： (1) 計(jì)手段落后，不能適應(yīng)現(xiàn)代設(shè)計(jì)需要。我國有關(guān)單位目前僅為 CAD 或AltoCAD。國外普遍采用現(xiàn)代化設(shè)計(jì)法（如 3 D－ CAD 等），可實(shí)時(shí)進(jìn)行三維動(dòng)態(tài)仿真和有限元受力分析等，滿足設(shè)計(jì)需要。 (2) 標(biāo)淮化、規(guī)范化水平低，基礎(chǔ)性工作差。 (3) 我國刮板輸送機(jī)試驗(yàn)和檢測設(shè)備，能力不足，試驗(yàn)和檢測的后續(xù)工作落后。 工作面刮板輸送機(jī)發(fā)展趨勢 1988 年 4 月，澳大利亞“二十一世紀(jì)高產(chǎn)采煤系統(tǒng)討論會(huì)”提出了實(shí)現(xiàn)長壁綜采面日產(chǎn) 3－ 4 萬 t 的目標(biāo)，同時(shí)對工作面刮板輸送機(jī)主要參數(shù)進(jìn)行了探討。現(xiàn)在世界先進(jìn)水平工作面都達(dá)到或超過了上述目標(biāo)。如 2020 年 2 月，我國神華集團(tuán)大柳培礦綜采面采用 JOY 公司綜采設(shè)備，最高日產(chǎn)達(dá) 萬 t。說明近幾年綜采技術(shù)的發(fā)展速度超過了專家預(yù)料，將繼續(xù)向著高產(chǎn)、高效、自動(dòng)化的方向發(fā)展。工作面刮板輸送機(jī)必然隨著綜采技術(shù)的發(fā)展而繼續(xù)發(fā)展，其發(fā)展趨勢是： 1) 向大型化發(fā)展。裝機(jī)功率為 2 x 800k W－ 4 x800k W，輸送 能力為 2500－ 4500 t／ h，輸送距離為 300－ 350m，鏈條規(guī)格為直徑 48－ 52mm，溜槽內(nèi)寬為 1300－ 1500mm。 2) 向高耐久性肩可靠性方向發(fā)展。減速器耐久性試驗(yàn)指標(biāo)應(yīng)通過 1500－ 2020h 耐久性試驗(yàn)，輸送機(jī)溜槽過煤量大于 6 Mt，事故率小于 3％ 。 3) 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)測系統(tǒng)等。 本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 3 4) 向標(biāo)淮化、規(guī)范化方向發(fā)展。輸送機(jī)零部件普遍標(biāo)準(zhǔn)化，規(guī)范化，保證設(shè)計(jì)、加工質(zhì)量和水平。 5) 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，如綜放工作面刮板輸送機(jī)、刨煤機(jī)用輸送機(jī)等繼續(xù)得到發(fā)展。 刮板輸送機(jī)的優(yōu)缺點(diǎn) 刮板輸送機(jī)的構(gòu)造及傳動(dòng)原理 刮板輸送機(jī)是以牽引構(gòu)件和溜槽為支撐機(jī)構(gòu)的連續(xù)運(yùn)輸機(jī)械，其組成部分及工作原理如下：機(jī)頭部機(jī)頭架，傳動(dòng)裝置和鏈輪組件等部件組成機(jī)頭架的作用除卸載外，還對傳動(dòng)裝置、鏈輪組件、盲軸和其它附屬件等起著支承和裝配的作用。傳動(dòng)裝置包括電動(dòng)機(jī)、減速器和液力聯(lián)軸器。電動(dòng)機(jī)均采用三相異步防爆電動(dòng)機(jī)，減速器已大量采用大功率行星減速器。當(dāng)前多數(shù)刮板輸送機(jī)采用液力偶合器作為聯(lián)軸器?，F(xiàn)在雙速電機(jī)的應(yīng)用也越來越廣，與之配套的是彈性聯(lián)軸節(jié)。鏈輪組件多由牽引鏈輪和盲軸組成。中間部主要由溜槽和刮板鏈組成，當(dāng)前刮板輸送機(jī)的溜槽包括中部槽、過渡槽、開口槽。刮板鏈由刮板、圓環(huán)鏈和聯(lián)接環(huán)等組成，其結(jié)構(gòu)形式可分為單鏈、雙邊鏈和雙中鏈幾種形式。 刮板輸送機(jī)的優(yōu)點(diǎn) 刮板輸送機(jī)的優(yōu)點(diǎn)刮板輸送機(jī)之所以能在國民經(jīng)濟(jì)生產(chǎn)中得到廣泛的應(yīng)用，是因?yàn)樗嬖谥c其它設(shè)備無法相比的優(yōu)點(diǎn)： 1) 適應(yīng)性好，對環(huán)境的要求不高。在煤礦井下及其它工作條件惡劣，運(yùn)輸負(fù)荷變比較大的場所把物料運(yùn)輸?shù)竭\(yùn)輸條件好的場所。 2) 協(xié)作性好，為適應(yīng)綜合采煤機(jī)械化的需 要，在機(jī)身上設(shè)有供采煤機(jī)牽引和導(dǎo)向的裝置、與支架的連接裝置和擋煤板、電纜槽及鏟煤板等，目前刮板輸送機(jī)發(fā)展到了隨著工作的推進(jìn)不需拆卸的整體推移，向著大功率、高強(qiáng)度和短而低的機(jī)頭及機(jī)尾方向發(fā)展。 3) 可彎曲性好，為適應(yīng)工作地點(diǎn)和作業(yè)條件的要求，能在一定的范圍內(nèi)做水平及垂直方向的彎曲。 4) 機(jī)身的強(qiáng)度和剛度高，能經(jīng)得住碰撞和沖擊。 5) 耐磨性好，采用新研制的碳化硼藥皮耐磨堆焊焊條，在礦用刮板輸送機(jī)的中部槽中板表面堆焊一層耐磨合金層，使中板的強(qiáng)度得到加強(qiáng)，中部槽的使用壽命大幅度提高，使用壽命提高 3 倍以上，同時(shí)并不增加輸送機(jī) 的拖動(dòng)阻力以及刮板與鏈條的磨損。 6) 功率大，隨著重型刮板輸送機(jī)的發(fā)展、裝機(jī)功率越來越大，大的刮板輸送機(jī)總功率達(dá) 2X700— 1400kw。 本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 4 刮板輸送機(jī)的缺點(diǎn) 1) 空載阻力大，刮板鏈質(zhì)量大，刮板與中板摩擦向前推進(jìn)，物料也通過刮板的阻擋和中板摩擦向前推進(jìn)，使得電機(jī)的 30％多的功率浪費(fèi)在空載運(yùn)行上。因此如何降低空載功率，提高運(yùn)煤有效功率是刮板輸送機(jī)的又一大課題。 2) 啟動(dòng)難，這個(gè)問題是刮板輸送機(jī)一直不好解決的問題。刮板輸送機(jī)在輸送物料的過程中需要較高的啟動(dòng)力矩，啟動(dòng)過載系數(shù)通常為 2． 5～ 3． 0，因此滿載啟動(dòng) 難的問題不能很好地解訣。刮板輸送機(jī)的主要特點(diǎn)是頻繁啟動(dòng)和過載啟動(dòng)，且負(fù)載在空載、滿載、超載甚至嚴(yán)重超載之間不斷變化且持續(xù)時(shí)間無規(guī)律，這樣在靜態(tài)設(shè)計(jì)中，鏈子的安全系數(shù)確定很高，電機(jī)的功率選取也大，使得資源在不得己的情況下造成浪費(fèi)。 3) 動(dòng)負(fù)荷大 ,刮板輸送機(jī)具有較大的動(dòng)負(fù)荷，動(dòng)負(fù)荷產(chǎn)生的原因有自身結(jié)構(gòu)和工作環(huán)境的原因。刮板輸送機(jī)上的標(biāo)準(zhǔn)圓環(huán)鏈自五十年代初期開始采用以來，未見有很大的修改，雖然對鏈環(huán)的熱處理工藝不斷有小的改進(jìn)，但對圓環(huán)鏈作為整個(gè)系統(tǒng)的一部分研究，尤其是對圓環(huán)鏈傳動(dòng)中的動(dòng)