【正文】 給與支撐起來的。上面未畫出的整個(gè)工作裝置當(dāng)由油缸推動(dòng)在水平上轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)可以繞著旋轉(zhuǎn)支軸旋轉(zhuǎn)。但其結(jié)構(gòu)上有一定的要求。 另外，當(dāng)刮斗運(yùn)行至位于整機(jī)的最前端的豎直前伸段時(shí)，其鏟掘提升的作用，因此刮斗的前沿設(shè)計(jì)有掘齒。 對(duì)工作裝置的驅(qū)動(dòng)裝置可以采用液壓馬達(dá)，而且是低速大扭矩型的液壓馬達(dá)，這樣是考慮是整機(jī)的結(jié)構(gòu)緊湊，較大的驅(qū)動(dòng)力等相關(guān)因素。圓 環(huán)鏈的規(guī)格標(biāo)記為 dp.每一鏈段由 n 個(gè)鏈環(huán)組成，鏈段長度為 L0。其破斷拉力大，連接可靠，但制造較困難。 而接鏈環(huán)的常用材料有 35CrMnSiA、 2DMnVB,30CrMnTi、 40CrMo 及 45Mn 等，進(jìn)行調(diào)質(zhì)處理，硬度達(dá) 320～ 350HBS。 當(dāng)鏈環(huán)受正常變負(fù)荷反復(fù)作用時(shí)，雖應(yīng)力小于鏈環(huán)的破斷應(yīng)力，但如變應(yīng)力的循環(huán)次數(shù)超過一定數(shù)值時(shí)，鏈環(huán)仍可能產(chǎn)生斷裂報(bào)壞。 圓環(huán)鏈鏈輪設(shè)計(jì) 當(dāng)圓環(huán)鏈與鏈輪嚙合時(shí)，在鏈輪的每一齒距上都有兩個(gè)鏈環(huán)，鏈環(huán) 1 平臥于兩齒間的鏈窩里，稱為平環(huán)；鏈環(huán) 2 立卡在齒寬中部的窄糟內(nèi)，稱為立環(huán)。 根據(jù)工作環(huán)境、整車質(zhì)量、裝載情況等綜合條件，分析估算得其最大的牽引力為： max 20F KN? 浙江科技學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 21 圖 鏈輪的齒形結(jié)構(gòu)與尺寸 鏈輪齒數(shù)參考現(xiàn)有刮板輸送機(jī)及采煤機(jī)械后選擇 8z? 。 輪緣寬度 ： 1 34 10 44b b d m m m m? ? ? ? ?，取 1 56b mm? 。作為該工作裝置的軸，主要是將圓環(huán)鏈輪等回轉(zhuǎn)零件進(jìn)行運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力的傳遞。所謂軸上零件的裝配浙江科技學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 24 方案就是預(yù)定出軸上主要零件的裝配方向、順序和相互關(guān)系。 軸上零件的周向定位（軸轂聯(lián)接）在齒輪、鏈輪等傳遞轉(zhuǎn)矩的零件，除周向定位以外，需要進(jìn)行的設(shè)計(jì)。因此可以據(jù)此初步確定軸的最小直徑 mind ，然后再按軸上零件的裝配方案取定其他軸段的直徑。 聯(lián)軸器的計(jì)算轉(zhuǎn)矩 ca AT KT? ，查取相關(guān)手冊(cè)標(biāo)準(zhǔn)，考慮到轉(zhuǎn)矩的變化中等，選擇 2AK? ，則： 2 38 87 41 .5 77 48 3c a AT K T N m m N m m? ? ? ? ? ? 由于在井下的工作環(huán)境非常惡劣，常具有沖擊，所以選擇彈性柱銷聯(lián)軸器。 而從 1d 到 4d 間為不裝零件的過渡軸段，所以考慮所設(shè)計(jì)的軸向定位，以及加工方便程度依次選擇軸徑及軸段長度為： 浙江科技學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 26 2 54d mm? ， 2 84l mm? ； 3 58d mm? ， 3 120l mm? 在鏈輪安裝處的軸段考慮鏈輪的右端軸向定 位采用是擋環(huán)，所以必須設(shè)計(jì) 4d 這一直徑。 對(duì) 11d 處是安裝圓螺母的地方，是對(duì)軸的軸向固定鎖緊。 （ 2）對(duì)于同時(shí)承受彎矩和轉(zhuǎn)矩的軸，可根據(jù)轉(zhuǎn)矩和彎矩的合成強(qiáng)度進(jìn)行計(jì)算。在進(jìn)行校核時(shí)，通常軸上最大彎矩和最大扭矩的截面的強(qiáng)度。 （ 4）軸的疲勞強(qiáng)度計(jì)算 按當(dāng)量彎矩計(jì)算軸的強(qiáng)度中沒有考慮軸的應(yīng)力集中、軸徑尺寸和表面品質(zhì)等因素對(duì)軸的疲勞強(qiáng)度的浙江科技學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 30 影響，因此，對(duì)于重要的軸，還需要進(jìn)行軸危險(xiǎn)截面處的疲勞安全系數(shù)的精確計(jì)算，評(píng)定軸的安全裕度。若是光軸，可直接用材料力學(xué)中的公式計(jì)算其撓度或偏轉(zhuǎn)角；若是階梯軸，如果對(duì)計(jì)算精度要求不高，則可用當(dāng)量直徑法作近似計(jì)算。 鏈輪軸軸承的計(jì)算 鏈輪 軸上的軸承計(jì)算應(yīng)該是在設(shè)計(jì)軸的時(shí)候進(jìn)行的，本文中將其放在本節(jié)內(nèi)容中。選軸承 1 作為分析對(duì)象。 軸的轉(zhuǎn)速計(jì)算如下： 鏈條的速度為 m/s，由 60 1000nzpv? ? 可推得轉(zhuǎn)速為 / minnr? 。 1）選擇鍵的類型和尺寸 根據(jù)軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和鏈輪寬度選擇普通平鍵聯(lián)接。2 0 0 0 2 0 0 0 3 8 8 7 4 1 . 5 6 8 7 56 5 5 . 5 3 2c c PT M P a M P a M P ad k l???? ? ? ? ??? 所以鍵的選擇是合適的。 油缸銷軸與耳環(huán)的計(jì)算 ⑴ 銷軸的聯(lián)結(jié)計(jì)算 銷軸通常是雙面受剪（除特殊安裝外），為此直徑的計(jì)算可以按照下式進(jìn)行計(jì)算： 浙江科技學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 35 pFd ?? （ 412） 式中 d —銷軸直徑； F —液壓缸輸出的最大推力； p? —銷軸材料的許 用切應(yīng)力，對(duì)于 45 號(hào)鋼， 70p MPa? ? 。 由于軸徑為 4 65d mm? ，查手冊(cè)可得鍵的截面尺寸為： 1811? 。39。故當(dāng)量動(dòng)載荷為 ： 11 1 .8 2 1 2 0 3 8 1 6pP K R N N? ? ? ? 3）計(jì)算所需的基本額定動(dòng)載荷 兩端采用了相同的軸承，而且其相互對(duì)稱布置，所以受載也完全一樣，按下式計(jì)算所需的基本額定動(dòng)載荷。根據(jù)安裝軸承處的軸徑為 1 10 45d d mm?? ，所以軸承內(nèi)徑為 45mm 。當(dāng)量直徑為： 441v zii iLdld?? ? （ 48） 浙江科技學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 32 式中： il ——階梯軸第 i 段的長度， mm； id——階梯軸第 i 段的直徑， mm； L——階梯軸的計(jì)算長度， mm； z——階梯軸計(jì)算長度內(nèi)的軸段數(shù)。 1）確定危險(xiǎn)截面 根據(jù)載荷的分布（如圖 中的彎矩圖、轉(zhuǎn)矩圖）、應(yīng)力集中和軸的結(jié)構(gòu)尺寸，很明顯鏈輪寬度中心處的截面即為危險(xiǎn)截面。在確定軸承的支點(diǎn)位置時(shí)，應(yīng)從手冊(cè)查取軸承中心位置。 稱為當(dāng)量彎矩； 為根據(jù)轉(zhuǎn)矩性質(zhì)而定的折合系數(shù)。 所有的軸段直徑和長度均已經(jīng)確定。 此處主要考慮軸段與軸段間的軸肩高度不宜很長，以免應(yīng)力相對(duì)集中， 則 取 5 65d mm? ， 因此查手冊(cè) GB/T8941986 取 4 62d mm? 。mm。則軸 所需要傳遞的扭矩為： 0 2053 8 7 9 . 8 . 3 8 8 7 4 1 . 5 .22t dT F N m m N m m? ? ? ? ? 式中 tF ——作用在鏈輪上的圓周力； 0d ——鏈輪的節(jié)圓直徑。常用的定位方法有過盈配合、鍵聯(lián)接、花鍵聯(lián)接、型面聯(lián)接、彈性環(huán)聯(lián)接等。 圖 鏈輪軸的結(jié)構(gòu) ㈡ 軸上零件的定位 為了防止軸上零件在受力時(shí)發(fā)生沿軸向或周向的相對(duì)運(yùn)動(dòng)，這些零件除了有游動(dòng)或空轉(zhuǎn)的要求外，都必須進(jìn)行周向和軸向的定位，以保證其準(zhǔn)確的工作位置。而該軸的設(shè)計(jì)主要是結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與工作能力的計(jì)算兩方面的內(nèi)容。不論選用什么材料制造鏈輪，其心部必須調(diào)質(zhì)處理，使其硬度為 240～ 320HBS，而鏈窩及齒面的硬度則要 45～ 55HRC，需進(jìn)行淬火處理，且淬硬層不小于 3mm。 齒根圓弧半徑 ： 2 10 5R d m m m m? ? ? ? 鏈窩端部圓弧半徑 ： 3 0 . 5 ( 0 ~ 2 . 5 ) 0 . 5 3 4 ( 0 ~ 2 . 5 ) 1 7 ~ 1 9 . 5R b m m m m? ? ? ? ? ?， 取 3 18R mm? 。為滿足鏈環(huán)節(jié)距伸長的需要，鏈窩長度 A稍大于鏈環(huán)長度 Δ，即 A=d+p+Δ。 在鏈環(huán)未經(jīng)充分預(yù)拉時(shí)，很難發(fā)現(xiàn)熱處理及焊接缺陷。 浙江科技學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 19 圖 凸緣式 圖 開口式 圖 鉸接式 在該裝置的設(shè)計(jì)中，還有一部分鏈節(jié)是專門設(shè)計(jì)制造的 ， 以用于安裝鏟斗 ， 如圖 中 3 所示 。如圖 ， 鏈環(huán) 1 和卡塊 2 的兩端分別做有互相嵌合的榫頭和榫槽，卡塊從頂部裝進(jìn)開口鏈環(huán)，再打入兩個(gè)開口彈性銷，組成整體。其鏈段長度（ mm）與公差（ mm）按下式確定： 0L np? （ 41） 0 (1 0 .1 5 )100pLn? ? ? ? （ 42） 根據(jù)礦下水倉的斷面結(jié)構(gòu)初定工作裝置的橫向尺寸為 3000mm，縱向尺寸為 1600mm。通過多環(huán)的修改、論證各部分的結(jié)構(gòu)是比較合理的，適用于水倉內(nèi)的工作。鏟斗在上行運(yùn)輸對(duì)物料的過程中，必須保持水平位置。對(duì)于鏟掘土方的機(jī)械，斗底圓弧半徑應(yīng)該大些。 所以鏟斗的設(shè)計(jì)要求需滿足： ① 插入及崛起阻力小，作業(yè)效率高； ② 具有足夠的強(qiáng)度、剛度和耐磨性； ③ 適應(yīng)鏟裝不同種類和重度的物料。 圖 鋼管導(dǎo)軌 旋轉(zhuǎn)支撐結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 在工作裝置通過前部的舉升油缸提升時(shí)，必須有一支軸，這在圖 中可以清楚地看到該動(dòng)作是繞銷軸擺動(dòng)的。 而對(duì)圓環(huán)鏈及其鏈輪組的設(shè)計(jì)將在后面章節(jié)敘述。若以任意兩段鏈條配對(duì)安裝，其長度誤差會(huì)很大，運(yùn)行中將會(huì)出現(xiàn)受力不均、刮板傾斜及與鏈輪不能正常嚙合傳動(dòng)，容易發(fā)生鏈輪損壞和斷鏈?zhǔn)鹿?。目?Φ34以上的鏈環(huán)已大量使用，如 Φ42146,Φ48 144/160(德國 )，并出現(xiàn)了Φ52146(美國 JQY)的鏈環(huán)。而且鏈條的強(qiáng)度也較橡膠帶的大的多，此外，若在橡膠帶上打孔以便安裝料斗，更會(huì)降低帶的強(qiáng)度。 圖 輸送方式簡圖 這種連續(xù)式的傳送機(jī)構(gòu)具有結(jié)構(gòu)比較簡單，橫向尺寸可以相對(duì)較長，縱向尺寸較小，可以節(jié)約水倉中狹小的空間資源。 浙江科技學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 12 本章小節(jié) 本章主要闡述了課題中所涉及的工作裝置的功能所在和工作的具體環(huán)境及工作狀態(tài)。 所以綜合比較后，采用方案三進(jìn)行詳細(xì)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與計(jì)算。但其也存在一 些缺陷， 行走系統(tǒng)采用履帶結(jié)構(gòu)，結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，未充分利用巷道內(nèi)已有的軌道資源；回轉(zhuǎn)平臺(tái)增加了整車的高度和復(fù)雜程度，限制了整車長度；更重要的是該裝置只能間歇式工作，效率比較低。輸送刮板與底盤固定安裝，由行走機(jī)構(gòu)調(diào)定尾端與料車對(duì)正，保證頭部隨回轉(zhuǎn)平臺(tái)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)尾部不會(huì)移出料車口。工作時(shí)通過鏈輪帶動(dòng)螺旋滾筒旋轉(zhuǎn) , 由于螺旋滾筒的兩邊葉片分別為左、右旋向 , 因此把泥煤往中間推進(jìn) , 而后被刮板刮走。 ⒈ 微型裝載 車式 浙江科技學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 9 該工作裝置是采用反轉(zhuǎn)六連桿機(jī)構(gòu)，如圖 由于卸料時(shí)工作裝置相對(duì)于車輛的后半部分做左右各90176。如圖 中 當(dāng)鏟斗在鏈輪 1 處鏟裝淤泥，通過上行導(dǎo)軌一直運(yùn)行 至鏈輪 3 處，進(jìn) 圖 清淤機(jī)的結(jié)構(gòu)示意圖 行卸泥工作，在這里可以加入一個(gè)簡單的下拉或者下推鏟斗的動(dòng)作機(jī)構(gòu)，增加鏟斗的運(yùn)行的瞬間速度，使斗內(nèi)物料卸的更干凈。 第四章：通過相關(guān)的設(shè)計(jì)計(jì)算，使工作裝置中的各部分結(jié)構(gòu)中的重要零件得到最優(yōu)的結(jié)果。 所以考察國內(nèi)外針對(duì)水倉清理機(jī)械的現(xiàn)狀分析，得出結(jié)論是現(xiàn)有的很多技術(shù)已經(jīng)不能滿足煤炭企業(yè)的生產(chǎn)要求，必須提高生產(chǎn)效率，縮短清理工期和人員要求。工作原理為 :工作部分由吸漿管 排漿管 壓縮空氣管 漿體罐 真空泵 煤漿閥 壓氣閥 真空閥 3 等組成。壓濾機(jī)一般只能處理 mm 以下的雜物，而水倉積淤中存在有大量超過 mm 的顆粒狀煤和其他雜物，這里借鑒了振動(dòng)篩清淤系統(tǒng)的原理，將 mm 以上的顆粒狀雜物分級(jí)篩選出來進(jìn)行處理。其缺點(diǎn)是細(xì)小的淤泥返 回水倉，無法將淤泥徹底清理 [711]。該方案從理論上將是比較先進(jìn)的，但該系統(tǒng)投資較大，可靠性較差，維護(hù)費(fèi) 用高。這也是對(duì)本課題進(jìn)行立項(xiàng)研究的背景和意義前景。由于煤粉及雜質(zhì)不斷沉積，水倉被淤泥裝滿后必須及時(shí)的清理，否則會(huì)影響礦井的正常排水，甚至導(dǎo)致淹井等重大事故。在該課題中所研制的礦山清淤機(jī)應(yīng)當(dāng)具有以下主要特點(diǎn)：（ 1）體積小，結(jié)構(gòu)緊湊，機(jī)動(dòng)靈活可實(shí)現(xiàn)原地轉(zhuǎn)向，特別適用井下狹小空間里作業(yè)；（ 2）工作裝置可以相對(duì)車身進(jìn)行旋轉(zhuǎn)，本身不動(dòng)的情 況下也同樣可以鏟泥工作；（ 3）該工作裝置應(yīng)該具有通用性，改型容易；（ 4）該工作裝置應(yīng)該實(shí)現(xiàn)連續(xù)式的裝載要求，切實(shí)提高井下的工作效率和安全可靠性。這也是本課題中所要研究開發(fā)的清淤機(jī)的功用所在。以前的各種清倉方式和設(shè)備存在著工期長、效率低，或 是費(fèi)用高、維護(hù)困難等不同缺點(diǎn)。 關(guān)鍵詞： 清淤機(jī) ； 工作裝置 ； 圓環(huán)鏈 ； 連續(xù)裝載 Abstract： Underground sump is the channel where the water flows through under the mine well. And it should precipitate the coal and impurities in water at the same time, and the clean water is drained off through the pumps. Because the continuous precipitation of the coal and impurities, the storage must be cleaned in time after being filled with the sludge, otherwise it may affect the normal mine drainage, and may even lead to the big incidents as drow