【正文】 南昌航空大學(xué)科技學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 目錄 第一章 緒論 ................................................................................ 2 總體方案的確定 ....................................................................................... 2 第二章 刮板輸送機(jī)的基本概述 .............................................. 5 刮板輸送機(jī)的整體構(gòu)造及傳動(dòng)原理 ....................................................... 5 國產(chǎn)刮板輸送機(jī)技術(shù)特征 ....................................................................... 9 第三章 刮板輸送機(jī)的性能計(jì)算 .............................................14 輸送量的計(jì)算 ............................................ 14 刮板輸送機(jī)輸送能力的計(jì)算 ................................ 15 刮板輸送機(jī)的阻力計(jì)算 .................................... 16 刮板輸送機(jī)功率計(jì)算 ...................................... 17 刮板鏈張力的計(jì)算 ........................................ 18 鏈輪的幾何尺寸計(jì)算 ...................................... 20 其他一些部件的選取 ...................................... 21 第四章 刮板輸送機(jī)的動(dòng)力學(xué)分析 .........................................24 刮板輸送 機(jī)的物理模型 .................................... 24 刮板輸送機(jī)的數(shù)學(xué)模型 .................................... 25 刮板輸送機(jī)的動(dòng)力學(xué)模型 .................................. 30 小 結(jié) ...........................................................................................37 參考文獻(xiàn) .......................................................................................39 致 謝 ...........................................................................................40 南昌航空大學(xué)科技學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 2 第一章 緒論 煤炭作為我國主要戰(zhàn)略性 能源，在一次能源生產(chǎn)和消費(fèi)構(gòu)成中一直占 70%以上。盡管這一現(xiàn)實(shí)在一定程度上反映了我國能源結(jié)構(gòu)上的不合理性，考慮環(huán)境污染和能源安全，我國能源政策會(huì)作出一定調(diào)整，但在可遇見的時(shí)期內(nèi)，煤炭作為支撐我國經(jīng)濟(jì)發(fā)展的戰(zhàn)略性第一能源的地位不會(huì)改變。由此可見，煤炭產(chǎn)業(yè)以及煤炭產(chǎn)業(yè)經(jīng)濟(jì)的良性發(fā)展對(duì)于我國的國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展的重要意義。 我國煤礦采掘機(jī)械化自 20 世紀(jì) 50 年代開始發(fā)展。 1974 年引進(jìn)發(fā)展綜合機(jī)械化采煤和裝備。 1990 年統(tǒng)配煤礦的綜合機(jī)械化程度只有 %，綜采工作面單產(chǎn)平均 萬 t/a，其中高產(chǎn)的百萬噸工作面只 有 30 余個(gè)。按全國煤炭總產(chǎn)量計(jì)算，全國采煤機(jī)械化程度和綜合機(jī)械化程度大體只有統(tǒng)配的一半，所占比重很低?！吨袊禾块_發(fā)戰(zhàn)略研究》表明：今后隨著國家經(jīng)濟(jì)實(shí)力、技術(shù)裝備、人員素質(zhì)的提高，機(jī)械化水平必將逐步提高。技術(shù)發(fā)展的整體趨向是國有重點(diǎn)煤礦跟蹤世界發(fā)達(dá)國家，地方國有煤礦跟蹤國有重點(diǎn)煤礦，鄉(xiāng)鎮(zhèn)煤礦跟蹤地方國有煤礦，形成以現(xiàn)代化技術(shù)為先導(dǎo)的多層次技術(shù)結(jié)構(gòu)。 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)，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)世界記錄，是當(dāng)今世界最先進(jìn)的開采 技術(shù)，近幾年在新技術(shù)革命影響的牽動(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)鍵的綜合設(shè)備之一。為迅速趕上世界綜采工作面刮板輸送機(jī)的現(xiàn)狀，探討其發(fā)展趨勢，對(duì)促進(jìn)工作面刮板輸送機(jī)極其他綜采設(shè)備的發(fā)展，有非常重要的意義。 綜采刮板輸送機(jī)是綜采工作面的主要配套設(shè)備之一。建設(shè)一批高產(chǎn)、高效的現(xiàn)代化礦區(qū)國產(chǎn)重型刮板輸送機(jī)在我國綜合機(jī)械化采煤技術(shù)中起主導(dǎo)作用，在我國煤炭開發(fā)戰(zhàn)略中的地位日益重要，從保證國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展對(duì)煤炭 的需求以及發(fā)展煤炭主產(chǎn)地區(qū)域經(jīng)濟(jì)和促進(jìn)社會(huì)穩(wěn)定等角度出發(fā)，對(duì)我國煤炭產(chǎn)業(yè)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展無疑具有重要的戰(zhàn)略和現(xiàn)實(shí)意義。 總體方案的確定 刮板輸送機(jī)按卸載方式可分為：端卸式刮板輸送機(jī)、側(cè)卸式刮板輸送機(jī)、直彎式刮板輸送機(jī)和交叉?zhèn)刃妒焦伟遢斔蜋C(jī)四種。端卸式刮板輸送機(jī)： 刮板輸送機(jī)呈直線南昌航空大學(xué)科技學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 3 形，貨載從輸送機(jī)一端卸載，與輸送機(jī)呈一直線，這種型式的輸送機(jī)結(jié)構(gòu)比較簡單，當(dāng)前大部分綜采工作面使用這種型式的刮板輸送機(jī)：它的缺點(diǎn)是空鏈易帶回煤，增加功率消耗，卸煤有一定的高度，易產(chǎn)生煤塵。側(cè)卸式刮板輸送機(jī)： 刮板輸送機(jī)呈直線形，機(jī)頭 部搭在工作面運(yùn)輸巷轉(zhuǎn)載機(jī)上，借助圓弧犁形卸煤板將煤從機(jī)頭架主卸載斜板呈 90 度卸到轉(zhuǎn)載機(jī)上，這是煤的主流，約占輸煤量的 70%～ 75%；約有 15%～ 20%的煤從副卸載斜板卸到轉(zhuǎn)載機(jī)上，這是副流；最后約有 5%～ 15%的粉煤繞過鏈輪通過底部卸入轉(zhuǎn)載機(jī)。 這種輸送機(jī)主要優(yōu)點(diǎn)是： ，煤平穩(wěn)地滑入轉(zhuǎn)載機(jī)中，避免了端卸式的堵塞堆積和煤塵的產(chǎn)生，改善了勞動(dòng)環(huán)境； 90 度，使其與轉(zhuǎn)載機(jī)運(yùn)行方向相同后再卸入轉(zhuǎn)載機(jī)內(nèi)連續(xù)運(yùn)行，避免了端卸式煤流要停頓后再起動(dòng)的 能量損失和對(duì)輕載機(jī)的沖擊，從而降低了轉(zhuǎn)載機(jī)的功率消耗，提高了傳動(dòng)件的可靠性和轉(zhuǎn)載機(jī)的使用壽命；，由返回刮板鏈拉到轉(zhuǎn)載機(jī)上方，從機(jī)頭底槽的開口卸到轉(zhuǎn)載機(jī)內(nèi)，因此，減少了刮板輸送機(jī)的回煤阻力； 4.由于煤流不在端頭卸載，不需要卸載高度，因而機(jī)頭高度可以降下，且伸到工作面運(yùn)輸巷中，采煤機(jī)可以行走到接近機(jī)頭，便于自開切口。 直彎式刮板輸送機(jī)：它把工作面刮板輸送機(jī)與工作面運(yùn)輸巷轉(zhuǎn)載機(jī)連成一體，把工作面的煤直接卸到工作面運(yùn)輸巷帶式輸送機(jī)上，取消了轉(zhuǎn)載機(jī)。交叉?zhèn)刃妒焦伟遢?送機(jī)：交叉?zhèn)刃妒焦伟遢斔蜋C(jī)的機(jī)頭與轉(zhuǎn)載機(jī)的機(jī)尾做成一個(gè)整體。兩個(gè)輸送機(jī)的上、下鏈相互交叉穿過，從上向下的順序是輸送機(jī)上鏈，轉(zhuǎn)載機(jī)上鏈，輸送機(jī)下鏈、轉(zhuǎn)載機(jī)下鏈。輸送機(jī)機(jī)頭上槽的煤通過弧形板轉(zhuǎn)卸入轉(zhuǎn)載機(jī)上槽，輸送機(jī)下鏈帶回的煤落入轉(zhuǎn)載機(jī)下槽，由轉(zhuǎn)載機(jī)下鏈帶到機(jī)尾輪后翻到上槽運(yùn)走，由于輸送機(jī)的機(jī)頭與轉(zhuǎn)載機(jī)機(jī)尾是一個(gè)整體，所以，推移輸送機(jī)機(jī)頭時(shí)，轉(zhuǎn)載機(jī)也必須隨之移動(dòng)。 交叉?zhèn)刃妒焦伟遢斔蜋C(jī)的特點(diǎn)是機(jī)頭架高度比普通側(cè)卸式低，一般可降低 200～ 300mm。由于機(jī)頭高度的降低，為采煤機(jī)自開切口創(chuàng)造更有利的條件。結(jié)合自己的設(shè) 計(jì)要求和以上各種機(jī)型的特點(diǎn)選定為段卸式刮板輸送機(jī)。 刮板輸送機(jī)結(jié)構(gòu)方案的確定 一臺(tái)刮板輸送機(jī)主要包括：機(jī)頭部及傳動(dòng)裝置、機(jī)尾部和過度槽、中部槽極其附件和刮板鏈等五個(gè)部分。 機(jī)頭部是將電動(dòng)機(jī)的動(dòng)力傳遞給刮板鏈的裝置，它主要包括機(jī)頭架、傳動(dòng)裝置、南昌航空大學(xué)科技學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 4 鏈輪組件、盲軸及電動(dòng)機(jī)等組件。常用的機(jī)頭部有端卸式和側(cè)卸式，本設(shè)計(jì)采用端卸式。機(jī)頭架是機(jī)頭部支承安裝鏈輪組件、減速器、過度槽等部件的框架式焊接結(jié)構(gòu)，它由左側(cè)板、右側(cè)板和中板用較厚的鋼板焊接制成，有足夠的剛性和強(qiáng)度。為適應(yīng)左、右采煤工作面 的需要，機(jī)頭架的兩側(cè)對(duì)稱，可在兩側(cè)安裝減速器，本設(shè)計(jì)采用一側(cè)安裝。機(jī)頭架的結(jié)構(gòu)形式分為端卸式和側(cè)卸式兩種類型，本設(shè)計(jì)采用端卸式。傳動(dòng)裝置由電動(dòng)機(jī)，聯(lián)軸器和減速器等部分組成。傳動(dòng)裝置的布置方式有垂直式和平行式兩種，本設(shè)計(jì)采用平行式。刮板輸送機(jī)的電動(dòng)機(jī)有單速和雙速兩種，本設(shè)計(jì)采用單速四級(jí)鼠籠礦用防爆電動(dòng)機(jī)。由于采用的是單速電動(dòng)機(jī)，所以減速器輸出軸和電動(dòng)機(jī)的連接時(shí)聯(lián)軸器選用液力偶合器，而減速器輸出軸與鏈輪軸的連接采用齒輪聯(lián)軸器連接。對(duì)于減速器則采用外購的形式獲得，選用刮板輸送機(jī)專用減速器 JS系列。 綜 采工作面刮板輸送機(jī)一般功率較大，多采用機(jī)頭和機(jī)尾雙機(jī)傳動(dòng)方式。部分端卸式輸送機(jī)的機(jī)頭、機(jī)尾完全相同，并可以互換安裝使用。因?yàn)闄C(jī)尾不卸載，不需要卸載高度，所以一般機(jī)尾部都比較低。為了減少刮板鏈對(duì)槽幫的磨損，在機(jī)尾架上槽兩側(cè)裝有壓鏈塊，本設(shè)計(jì)采用機(jī)頭和機(jī)尾雙機(jī)傳動(dòng)方式。 過渡槽是機(jī)頭和機(jī)尾與中部槽的連接溜槽，分別稱為機(jī)頭過渡槽和機(jī)尾過渡槽。它的特點(diǎn)是與中部槽連接端的高度與中部槽相同，而與機(jī)頭架和機(jī)尾架連接的另一端較高。 中部槽是刮板輸送機(jī)的機(jī)身，由槽幫鋼、中板等件組成，上槽是裝運(yùn) 煤炭的承載槽，下槽供刮板鏈返程用。本設(shè)計(jì)采用敞底式中部槽， M22 槽幫鋼等。 刮板鏈的結(jié)構(gòu)分為中單鏈、邊雙鏈、中雙鏈和準(zhǔn)邊雙鏈，本設(shè)計(jì)根據(jù)需要采用邊雙鏈，其優(yōu)點(diǎn)是：鏈條和連接環(huán)在槽幫鋼的槽內(nèi)運(yùn)行，刮板的空間較大，能輸送較大的煤塊，這種鏈子的預(yù)緊力較小，運(yùn)行阻力小，適應(yīng)性強(qiáng)，因此，得到廣泛應(yīng)用。 南昌航空大學(xué)科技學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 5 第二章 刮板輸送機(jī)的基本概述 刮板輸送機(jī)是以刮板鏈為牽引構(gòu)件和溜槽為支承機(jī)構(gòu)的連續(xù)運(yùn)輸機(jī)械，其組成部分如圖 ： 圖 刮板輸送機(jī)外形 1電動(dòng)機(jī) 2液力偶合器 3減速器 4鏈輪 5機(jī)頭架 6溜槽 7刮板 機(jī)頭部由機(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(duì)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。轉(zhuǎn)動(dòng)裝置包括電動(dòng)機(jī)、減速器和液力偶合器，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)軸器。鏈輪組件多由牽引鏈輪和盲軸組成。 對(duì)于無傳動(dòng)裝置的機(jī)尾部只有機(jī)尾架和機(jī)尾導(dǎo)向鏈輪 (1)對(duì)于有傳動(dòng)轉(zhuǎn)動(dòng) 裝置的機(jī)尾架，則包括有機(jī)尾架，傳動(dòng)裝置和鏈輪組件，除機(jī)尾架在結(jié)構(gòu)上與機(jī)頭架有所不同外，其它部分與機(jī)頭部基本相同且可互換使用。 (2)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)軸環(huán)等組成，其結(jié)構(gòu)形式可分為單鏈、邊雙鏈和中雙鏈幾種形式刮板輸送機(jī)的型式。 南昌航空大學(xué)科技學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 6 刮板輸送機(jī)的型式 按刮板鏈型式分 A、中單鏈型刮板輸送機(jī)：刮板上的鏈條位于刮板中心，刮板在中部槽內(nèi)起導(dǎo)向作用。這種刮板鏈的主要優(yōu)點(diǎn)是： 1結(jié)構(gòu)簡單，便于維護(hù)，彎曲性能好，沒有雙鏈那種兩條鏈?zhǔn)芰Σ痪娜秉c(diǎn) ，斷鏈?zhǔn)鹿噬?。 2能采用長鏈段圓環(huán)鏈，以減少鏈接頭，可靠性高 。 3刮板變形不會(huì)引起鏈子在鏈輪上跳鏈 。 4鏈子不在槽幫的凹槽內(nèi)，而采用兩端形狀與槽幫鋼凹槽相配的刮板，清刮煤粉的效果好，減少運(yùn)行阻力，在同樣的輸送能力下節(jié)省功率 。 中單鏈的缺點(diǎn)是： 1在底板不平的工作面使用時(shí)刮板容易出槽 。 2與雙鏈相比，需用的鏈輪尺寸大，從而增加了機(jī)頭和機(jī)尾的高度 。 3對(duì)煤質(zhì)較硬、塊度較大的煤，輸送效果較差 。 4適用的煤層傾角?。ㄅc邊雙鏈比） 。 B、邊雙鏈型刮板輸送機(jī) 刮板上的鏈條位于刮板兩端，鏈條和連接環(huán)在中部槽內(nèi)起導(dǎo)向作用。 這種刮板鏈的主要優(yōu)點(diǎn)是：預(yù)緊力小，功率消耗少，適用的煤層傾角較大，煤層較薄以及運(yùn)送大塊硬煤的效果較好；缺點(diǎn)是兩鏈?zhǔn)芰Σ痪荒苁褂幂^大的圓環(huán)鏈，強(qiáng)度受到一定的限制 。 C、中雙鏈型刮板輸送機(jī)：刮板上的兩股鏈條中心距不大于中部槽寬度的 20%，刮板在中部槽內(nèi)起導(dǎo)向作用。這種刮板鏈的主要優(yōu)點(diǎn)是：具有中單鏈的基本優(yōu)點(diǎn)，克服了它的部分缺點(diǎn)，與邊雙鏈相比，兩條鏈子受力的不均性要小，適用于重型刮板輸送機(jī)，缺點(diǎn)是單位長度重量增加 。 D、準(zhǔn)邊雙鏈型刮板輸送機(jī)：刮板上的兩股鏈條