【正文】 礦下尚無(wú)理想的，適合狹小空間工作的裝載機(jī)械，例如水倉(cāng)的各種清理技術(shù)或者設(shè)備就存在著許多毒缺點(diǎn)。而他們各自的優(yōu)缺點(diǎn)將在下一單元進(jìn)行詳細(xì)的對(duì)比。此裝置工業(yè)試用的結(jié)果也比較滿意，工作具有一定的可靠性 [7]。螺旋滾筒給料機(jī)構(gòu)是淤煤裝載機(jī)清理淤泥的關(guān)鍵工作部。 ⒊ 鏈斗輸送式 圖 所示的 工作裝置是由裝有很多鏟斗的斗鏈與相應(yīng)的輸送導(dǎo)軌所組成的。刮斗處于最低位置時(shí)，底端可帖軌面進(jìn)行作業(yè)，當(dāng)刮斗運(yùn)行到整機(jī)上部的輸送端時(shí)，刮斗傾倒出物料，并起輸送刮板作用。舉升油缸設(shè)置是為了需要時(shí)抬高鏟掘輸送裝置底端位置。另外六連桿機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，運(yùn)輸狀態(tài)鏟斗的后傾角大，不易灑落物料，鏟斗可以自動(dòng)放平等優(yōu)點(diǎn)。另外可以實(shí)現(xiàn)與礦車共用道。但是同方案一樣采用履帶式行走裝置不能充分利用巷道已有的軌道資源。)： 30 回轉(zhuǎn)角度 / (176。對(duì)此擬訂了下述的技術(shù) 路線： 1） 總體方案設(shè)計(jì)； 2） 技術(shù)設(shè)計(jì)：主要對(duì)工作裝置的各部分進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及必要的校核計(jì)算； 3） 產(chǎn)品試制； 4） 設(shè)備試運(yùn)行。而在本章中對(duì)該方案中主要涉及的結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)及優(yōu)化。物料則總上部路線輸送至卸料處。 牽引機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) 在機(jī)械行業(yè)中牽引構(gòu)件很多，而在此課題設(shè)計(jì)中主要參考的是斗式提升機(jī)和鏈?zhǔn)捷斔蜋C(jī)等機(jī)械的牽浙江科技學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 13 引方式。但是在礦山中， 惡劣的工作環(huán)境使得工作裝置需要選擇鏈傳動(dòng)。 圖 片式鏈 圖 圓環(huán)鏈 片式鏈在輸送機(jī)中應(yīng)用較廣，但在刮板輸送機(jī)中則不常采用。圓環(huán)鏈規(guī)格是以鏈環(huán)棒料直徑和鏈節(jié)距的毫米尺寸表示，標(biāo)準(zhǔn)規(guī)格有八種 : Φ1040,Φ1450, Φ1864 ,Φ2286 , Φ2486, Φ2692, Φ30 108 和 Φ34126。按鏈段的長(zhǎng)短又分為長(zhǎng)鏈段和短鏈段，長(zhǎng)鏈段主要用于單鏈、中雙鏈，短鏈段主要用于邊雙鏈及輕型刮板輸送機(jī)。由于每一鏈段的兩條鏈條是配對(duì)組裝出廠的，其長(zhǎng)度公差在規(guī)定的范圍之內(nèi)，更換時(shí)也應(yīng)成對(duì)更換。其特點(diǎn)是平鏈環(huán)仍用常規(guī)圓形斷面的圓環(huán)鏈。如國(guó)產(chǎn) SG2一 1000/1050 重型刮板輸送機(jī)使用的是 Φ38137 規(guī)格的緊湊鏈 [3]。所以對(duì)工作裝置的回 路機(jī)架必須起到支撐料斗的作用，同時(shí)應(yīng)使所有的刮斗在每次循環(huán)中為同樣的軌跡，因此機(jī)架設(shè)計(jì)成帶軌道的鋼架結(jié)構(gòu)。這來(lái)裝配圖中可以清晰的知道。 1 是旋轉(zhuǎn)支軸， 2 是上面工作導(dǎo)軌的定位板， 3 是旋轉(zhuǎn)支軸的底座，通過(guò)一定的螺紋連接在其下面的鋼板上， 4 是焊接在鋼板上槽鋼，左右各一塊， 5 也是槽鋼， 6 是舉升用的油缸。 其余結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 承載裝置設(shè)計(jì) 鏟斗是工作裝置的重要部件，使其直接的執(zhí)行機(jī)構(gòu)，工作條件惡劣，時(shí)常承受 很大的沖擊載荷及強(qiáng)烈的磨削，其結(jié)構(gòu)及尺寸參數(shù)對(duì)插入阻力、崛起阻力和生產(chǎn)率有著很大的影響。深斗的斗口與后壁的夾角大，每個(gè)料斗可裝載的物料較多，但較難卸空，適用于運(yùn)送干料和松散物料。 而參考裝載機(jī)的鏟斗結(jié)構(gòu)形式，其主要有直線形斗刃、 V形斗刃、直線形帶齒和 V形帶齒的斗形。結(jié)構(gòu)形狀如圖所示。且該工作裝置采用的是靠單鏈輸送，故在斗背上進(jìn)行固接。 浙江科技學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 17 圖 鏟斗耳環(huán) 1—鏟斗； 2—耳環(huán)； 3—接斗鏈節(jié) 驅(qū)動(dòng)裝置選擇 由于該機(jī)械的使用環(huán)境，決定了其相關(guān)的動(dòng)力和驅(qū)動(dòng)裝置。 本章小節(jié) 本章主要介紹了在選定工作方案后整個(gè)工作裝置中重要的零部件以及局部的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，敘述了它們的功能特點(diǎn)，設(shè)計(jì)依據(jù)以及合理性等。 第四章 零件的設(shè)計(jì)計(jì)算 零 件的強(qiáng)度、剛度、穩(wěn)定性等的校核計(jì)算是確保工作裝置整體壽命的重要過(guò)程，是機(jī)械設(shè)計(jì)中最重要的步驟之一。礦用高強(qiáng)度圓環(huán)鏈的規(guī)格和尺寸 見(jiàn) 節(jié) 。所以根據(jù)式 41 計(jì)算可得鏈條的總長(zhǎng)為 7200mm。 開(kāi)口式接鏈環(huán)：由開(kāi)口鏈環(huán) 1,長(zhǎng)塊 2 及兩個(gè)彈性圓柱銷 3 組成。 鉸接式接鏈環(huán)：由兩端做有耳子的兩個(gè)半鏈環(huán) 銷軸 套簡(jiǎn) 3 及鋼絲 4 組成。為提高強(qiáng)度一與耐腐性，加工后應(yīng)進(jìn)行等溫淬火，硬 度達(dá) 42～ 50HRC。該鏈節(jié)是在其受兩邊拉力后仍能長(zhǎng)期正常工作的條件下設(shè)計(jì)。 由于鏈環(huán)材料脆性高，韌性低和沖擊負(fù)荷大造成一次沖擊斷裂，或者介于一次沖擊斷裂與疲勞斷裂之間的經(jīng)多次沖擊斷裂。 圓環(huán)鏈工作時(shí)承受拉伸與彎曲載荷，環(huán)內(nèi)應(yīng)力狀態(tài)復(fù)雜，理論計(jì)算比較困難，通常圓環(huán)鏈按最大浙江科技學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 20 牽引力 maxF 選擇。鏈輪上鏈窩的形狀與平環(huán)外形基本一致。從加工制造和嚙合性能上分析，直線齒廓易加工，但齒高不宜過(guò)高，否則會(huì)發(fā)生干涉；直線 ——圓弧線齒廓加工復(fù)雜，用得較少；圓弧線齒廓雖然加工困難，但輪齒的強(qiáng)度很高，齒高可以適當(dāng)加大，所以采用圓弧線齒廓 [9]。對(duì)鏈輪其他的基本尺寸的計(jì)算如下： 節(jié)圓直徑 ： 222204 0 1 0 205sin c o s sin c o s2 2 1 6 1 6pdD m m m mzz? ? ? ?? ? ? ?? ? ? ? ? ? ? ?? ? ? ?? ? ? ? ?? ? ? ?? ? ? ?? ? ? ?? ? ? ?? ? ? ? ? ? ? ? 齒距角 ： 3 6 0 3 6 0 458z? ?? ???? 齒頂圓直徑 ： ? ? ? ?0 (2 ~ 3 ) 2 0 5 (2 ~ 3 ) 1 0 2 3 5aD D d m m m m? ? ? ? ? ? 浙江科技學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 22 鏈輪中心至鏈窩底面的垂直距離 2 2 2 200 . 5 [ ( ) ] 0 . 5 [ 2 0 5 ( 4 0 1 0 ) 1 0 ] 9 4 . 4 0H D P d d m m m m? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 鏈窩 長(zhǎng)度加長(zhǎng)量 0?? ； 齒廓圓弧中心坐標(biāo) ： 0 . 5 ( ) 0 . 5 4 0 2 0x p m m m m? ? ? ? ? ? 0 . 5 9 4 . 4 0 0 . 5 1 0 9 9 . 4 0y H d m m m m? ? ? ? ? ? 鏈窩長(zhǎng)度 ： 4 0 1 0 0 5 0A p d m m m m? ? ? ? ? ? ? ? 齒廓圓弧半徑 ： 221 180( 2 ) c o s ( )22ddR B B d z? ? ? ? ? ? ? ? 22 1 8 0 1 0 1 02 9 . 8 8 2 9 . 8 8 ( 1 0 0 ) c o s ( 0 ) 2 9 . 5 58 2 2 m m m m? ? ? ? ? ? ? ? 其中 50si n( ) si n( ) si n si n 8AB m m m mz???? ??? ? ? ? ?； 50a r c ta n a r c ta n 1 4 . 1 1 92 2 9 4 . 4 0 1 0AHd? ?? ? ?? ? ?。 浙江科技學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 23 立槽底部圓弧半徑 ： 4 0. 5 0. 5 14 7R L m m m m? ? ? ? 實(shí)際齒廓半徑 ： 39。 鏈輪的齒頂圓直徑比較大，質(zhì)量較大，所以中間去空 ， 以減輕整個(gè)工作裝置的質(zhì)量，減小載荷。此外為提高鏈傳動(dòng)的承載能力，對(duì)鏈輪加工還需滿足下列技術(shù)要求： ① 相鄰兩鏈窩 中心線的角度偏差不大于士 3039。而該主、從動(dòng)鏈輪軸屬于轉(zhuǎn)軸，且三個(gè)鏈輪軸折合成一樣的設(shè)計(jì)，所以計(jì)算以主動(dòng)鏈輪軸為主。這是因?yàn)橛绊戄S的結(jié)構(gòu)形狀的因素很多，例如載荷的大小、方向、性質(zhì)及其分布的狀態(tài)，軸上零件的數(shù)量及安裝位置、定位方法，軸的制造工藝和生產(chǎn)規(guī)模等。如圖 在本工作裝置設(shè)計(jì)中主動(dòng)鏈輪軸的結(jié)構(gòu)裝配方案是：鏈輪、軸承套、右端軸承、 軸承端蓋、止動(dòng)墊圈、圓螺母、半聯(lián)軸器依次從軸的右端向左安裝，左端只裝圓螺母、軸承端蓋及軸承。對(duì)軸的強(qiáng)度影響及工作可靠性等因素。定位方式根據(jù)其傳遞轉(zhuǎn)矩的大小和性質(zhì)、零件對(duì)中精度的要求高低、加工難易等因素來(lái)選擇決定。還應(yīng)進(jìn)行各軸段的直徑計(jì)算。 浙江科技學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 25 ⑴ 最小軸徑的確定 在該工作裝置中，當(dāng)所有上行鏟斗都滿載時(shí)的總質(zhì)量初步估計(jì)為 387 kg。查閱相關(guān)手冊(cè)取許用應(yīng)力35p MPa? ? 。按 照計(jì)算轉(zhuǎn)矩 caT 應(yīng)小于聯(lián)軸器公稱轉(zhuǎn)矩的條件，查標(biāo)準(zhǔn) GB/T501420xx，選用 LX3 型聯(lián)軸器，其公稱轉(zhuǎn)矩為 1250000N ⑵ 軸的剩余軸徑計(jì)算 為了滿足半聯(lián)軸器的軸向定位要求， 0d 軸段左端必須制出軸肩，且 1d 處還要考慮安裝軸承，故取1 45d mm? 。而該直徑需根據(jù) 5d 來(lái)選擇。而此處軸段長(zhǎng)沒(méi)固定要求，包括其左邊的 7l 、 8l 、 9l 均沒(méi)有特殊要求，只是四者的總長(zhǎng)為 223mm。按照螺紋標(biāo)準(zhǔn)取其 11 36d mm? ，長(zhǎng)度為22mm。 （ 1）對(duì)只受轉(zhuǎn)矩或以承受轉(zhuǎn)矩為主的傳動(dòng)軸，應(yīng)按扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度條件計(jì)算軸的直徑。計(jì)算時(shí)，先根據(jù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)所確定的軸的幾何結(jié)構(gòu)和軸上零件的位置，畫(huà)出軸的受力簡(jiǎn)圖，然后，繪制 彎矩圖、轉(zhuǎn)矩圖，按第三強(qiáng)度理論條件建立軸的彎扭合成強(qiáng)度約束條件： ? ?22 caca MMT W W???? ? ? （ 46） 考慮到彎矩 所產(chǎn)生的彎曲應(yīng)力和轉(zhuǎn)矩 所產(chǎn)生的扭剪應(yīng)力的性質(zhì)不同 ，對(duì)上式中的轉(zhuǎn)矩 乘以折合系數(shù) ，則強(qiáng)度約束條件一般公式為： ? ? ? ?221caca bMT MW W??? ??? ? ? （ 47） 式中： W 為軸的抗彎截面模量 ( )。 、 、 分別為對(duì)稱循環(huán)、脈動(dòng)循環(huán)及靜應(yīng)力狀態(tài)下的許用應(yīng)力，見(jiàn)表 41。 1）軸的受力分析 首先根據(jù)軸的結(jié)構(gòu)圖（見(jiàn)圖 ）作出軸的計(jì)算簡(jiǎn)圖。所以取 4000tFN? 2）求軸的支反力（見(jiàn)圖 ） 由 0F??得 4000 20xx22tAB FR R N N? ? ? ? 3）作彎矩圖和扭矩圖 浙江科技學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 29 圖 軸的力矩圖 ① 彎矩圖（見(jiàn)圖 ） 2 0 0 0 2 7 0 5 4 0 0 0 0bAM R a N m m N m m? ? ? ? ? ? ② 扭矩圖（見(jiàn)圖 ） N mm?? 4）按當(dāng)量轉(zhuǎn)矩計(jì)算軸徑 按插值法查表 41 得對(duì)稱循環(huán)應(yīng)力 1 60bp MPa? ? ? ，脈動(dòng)循環(huán)應(yīng)力 0 102bp MPa? ? 。即建立軸在危險(xiǎn)截面的安全系數(shù)的約束條件。 ② 轉(zhuǎn)矩作用時(shí)的安全因數(shù) 考慮到清淤機(jī)在工作過(guò)程中運(yùn)轉(zhuǎn)的不均勻性所引起的慣性力和振動(dòng)的存在，轉(zhuǎn)矩引起的切應(yīng)力視為脈動(dòng)循環(huán)變應(yīng)力，根據(jù)下式可計(jì)算得轉(zhuǎn)矩作用時(shí)的安全因數(shù)為： 1 155 1 3 . 3 61 . 8 93 . 8 3 6 0 . 2 1 3 . 8 3 60 . 9 2 0 . 7 3amS K? ? ???? ? ????? ? ?? ? ?? ? 式中 1?? —45 鋼的抗扭疲勞極限，由手冊(cè)可查得 1 155MPa?? ? ； 浙江科技學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 31 a? —彎曲的應(yīng)力幅， 389 3 . 8 3 62 2 5 0 . 7a tT M P a M P aW? ? ? ??，查閱相關(guān)手冊(cè)可得抗彎截面系數(shù) tW = 3cm ； m? —彎曲平均應(yīng)力， 3. 83 6ma M Pa???? ； K? —扭轉(zhuǎn)時(shí)的有效應(yīng)力集中系數(shù)，由手冊(cè)按鍵槽由插值法得 ? ? ，若是按配合 76Hr 查得 ? ? ，故取 ? ? ； ? —表面質(zhì)量因數(shù)，軸徑車削加工，按手冊(cè)可得 ?? ； ?? —尺寸因數(shù)，可查得 ?? ? ； ?? —材料彎曲時(shí)的平均應(yīng)力折算因數(shù)，并可查得 ?? ? 。即把階梯軸看成是當(dāng)量直徑為 dv 的光軸，然后再按材料力學(xué)中的公式計(jì)算。 對(duì)該主、從動(dòng)鏈輪軸進(jìn)行相應(yīng)的計(jì)算可知其剛度滿足要求。 首先由于在該工作裝置當(dāng)鏈輪轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，軸向力很小，甚至為零，所以選擇主要承受徑向力的深溝球軸承。 1）首先求軸承上的支反力，如圖 所示的受力分析。 由 0M??可以得出軸承的垂直支反力 1VR 和水平支反力 1HR 1 3792 189622rV FR N N? ? ? 1 1896 94822tH FR N N? ? ? 則作用在軸承上的徑向載荷為 ： 2 2 2 21 1 1 1 8 9 6 9 4 8 2 1 2 0VHR R R N N? ? ? ? ? 2）計(jì)算當(dāng)量動(dòng)載荷 該系統(tǒng)具有一定沖擊，所以查閱相關(guān)文獻(xiàn)取一動(dòng)載荷系數(shù) ? ；軸承可以認(rèn)為只承受徑向載荷。 1066010 hnLCP?? （ 411） 上式中 ? —壽命指數(shù)，對(duì)球軸承取為 3?? ； 浙江科技學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 34 39。 所以軸承所需的基本額定壽命為 ： 39。 rCC? ，所以選擇 6009 軸承滿足要求。由于鏈輪不在軸端，故選用圓頭普通平鍵。 可以算得 鍵的工作長(zhǎng)度為 39。標(biāo)記為：鍵 1811? / 1096 20xxGB T ?