【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 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。 鏈輪 鏈輪是刮板輸送機(jī)傳遞扭矩最大的部件之一。對(duì)鏈輪的基本要求是：強(qiáng)度高，耐磨，能承受脈動(dòng)載荷、沖擊載荷，并具有一定的韌性；齒形尺寸參數(shù)設(shè)計(jì)準(zhǔn)確、加工精度高，保證與鏈條進(jìn)行良好的嚙合；無(wú)論哪種結(jié)構(gòu)的鏈輪，都要具備易于拆裝的特點(diǎn)。 鏈輪的材料 選用優(yōu)質(zhì)鋼材，經(jīng)鑄造或鍛造后，進(jìn)行調(diào)質(zhì)處理。練窩和齒形表面需經(jīng)表面淬火處理。滾筒的內(nèi)孔為內(nèi)花鍵孔，一端與減速器輸出軸相聯(lián)接，另一端與盲軸聯(lián)接，安裝鏈輪時(shí)，應(yīng)將花鍵表面擦洗干凈并涂上黃油。如圖所示： 圖 22 整體式鏈輪組件 減速器 我國(guó)目前生產(chǎn)的刮板輸送機(jī)減速器多為平行布置式、三級(jí)傳動(dòng)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 1176。 ~ 25176。；高速軸的轉(zhuǎn)速不大于 1500r/min；減速器工作的環(huán)境溫度為 20176。 C ~ +35176。 C；適用于正反兩向運(yùn)轉(zhuǎn)。 為適應(yīng)不同 需要，三級(jí)傳動(dòng)的圓錐圓柱齒輪減速器有三種裝配形式： I型減 速器的第二軸裝配緊鏈裝置，第四軸（或第一軸）裝斷銷過(guò)載保護(hù)，這用形式用于 30kW以下的減速器； II 型減速器的第二軸端裝緊鏈裝置，利用液力耦合器實(shí)現(xiàn)過(guò)載保護(hù)，單機(jī)功率為 40～ 75kW 的減速器多采用這用形式； III 型減速器的第一軸裝緊鏈裝置，利用液力耦合器實(shí)現(xiàn)過(guò)載保護(hù)，單機(jī)功率 90kW 以上的減速器采用這種形式。采用雙速電動(dòng)機(jī)時(shí)，不能用液力耦合器，因?yàn)橐毫︸詈掀鞑荒茉诘退傧鹿ぷ?。用雙速電機(jī)驅(qū)動(dòng)，應(yīng)采用適當(dāng)?shù)臋C(jī)械或電氣過(guò)載保護(hù)裝置。 減速器的軸端形式按配套需 要選用。輸入軸端有圓頭平鍵和漸開線外花鍵兩種；輸出軸端有矩形花鍵、漸開線內(nèi)花鍵和漸開線外花鍵三種。 為使同一型號(hào)減速器的安裝尺寸和連接尺寸能通用互換，我國(guó)制定并發(fā)布了《刮板輸 中國(guó)礦業(yè)大學(xué)應(yīng)用技術(shù)學(xué)院 2020 屆畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 8 頁(yè) 送機(jī)減速器》標(biāo)準(zhǔn)。 為使其在左右兩種采煤工作面和機(jī)頭部、機(jī)尾部都能通用，刮板輸送機(jī)減速器的箱體應(yīng)上下對(duì)稱。箱體的結(jié)構(gòu)還應(yīng)使刮板輸送機(jī)在大傾角條件下工作時(shí)，各齒輪和軸承都能得到充分的潤(rùn)滑。 為便于改變鏈速，減速器應(yīng)能用更換第二對(duì)齒輪的辦法，在一定范圍內(nèi)改變傳動(dòng)比。 設(shè)計(jì)的重型刮板輸送機(jī)的減速器都采用直齒輪錐齒輪。直齒錐齒輪的承載能力大，傳動(dòng)平穩(wěn)，噪音低。檢修更換齒輪時(shí)，必須注意齒輪的齒制相同，并應(yīng)成對(duì)更換。 《刮板輸送機(jī)通用技術(shù)條件》對(duì)減速器的技術(shù)性能規(guī)定有具體指標(biāo)。 圖 21所示的減速器，第一對(duì)齒輪為直齒錐齒輪，第二對(duì)為直齒圓柱齒輪，第三對(duì)為直齒圓柱齒輪。箱體用球墨鑄鐵制造，以保證強(qiáng)度。在傾斜狀態(tài)下，第一軸上球軸承也能得到良好的潤(rùn)滑，用油潤(rùn)滑，為防止工作時(shí)油過(guò)熱，箱底部裝有冷卻水管。 如果礦用刮板輸送機(jī)的機(jī)頭部裝在平巷的位置，采用圓柱齒輪減速器。 行星齒輪減速器的體積、質(zhì)量小，效率高，大功率的減速器采用它有利。 設(shè)計(jì)的減速器如下圖所示 圖 23 三級(jí)圓錐圓柱齒輪減速器 盲軸 盲軸是裝在機(jī)頭架的不裝減速器一側(cè)、支承鏈輪的一個(gè)組件。盲軸組件是用于與圓錐圓柱齒輪減速器的鏈輪連接組件相配的盲軸組件，其軸承座裝在機(jī)頭架側(cè)板的座孔內(nèi)，用螺栓固定。 聯(lián)軸器 電動(dòng)機(jī)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有點(diǎn)：使電動(dòng)機(jī)輕載保護(hù)功能；減緩傳動(dòng)系統(tǒng)的沖擊和震動(dòng)；多電機(jī)驅(qū)動(dòng)能使各電機(jī)的負(fù)荷較均勻；如果與電動(dòng)機(jī)的特性匹配得當(dāng)，能增大驅(qū)動(dòng)裝置的啟動(dòng)力矩。 中型和重型刮板輸送機(jī)都采用液力耦合器。 液力耦合器是一種液力傳動(dòng)器件， 其主要組成部分由： 1 泵輪、 2外殼、 3易熔塞、 4渦輪、 5 工作液。泵輪 1 和外殼 2 把渦輪 4 封在其中，并用螺栓緊密連接構(gòu)成密封的工作腔。泵輪的出軸與電動(dòng)機(jī)連接，渦輪的出軸與減速器連接。泵輪與渦輪上都有許多徑向直葉片，兩輪上的葉片數(shù)目不等。在工作腔內(nèi)灌注一定量的工作液體，電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)泵輪旋轉(zhuǎn) 中國(guó)礦業(yè)大學(xué)應(yīng)用技術(shù)學(xué)院 2020 屆畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 9 頁(yè) 時(shí)，泵輪中的工作液體被葉片夾持著同泵輪一起旋轉(zhuǎn)，產(chǎn)生流向外緣的離心力就必定大于渦輪使工作液體產(chǎn)生的離心力壓力。因此，泵輪內(nèi)的液體沿徑向葉片之間的通道向外流動(dòng)，并在泵輪外緣流入渦輪；同時(shí)，由于連續(xù)性的緣故，在靠近聯(lián)軸器軸線的泵輪內(nèi)緣， 工作液體又從渦輪流回泵輪，形成環(huán)流。于是，工作液體除了繞聯(lián)軸器軸線進(jìn)行旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)（牽連運(yùn)動(dòng)）之外，還要繞泵輪和透平輪所組成的循環(huán)圓的中心進(jìn)行環(huán)流運(yùn)動(dòng)（相對(duì)運(yùn)動(dòng)），因此，工作液體的絕對(duì)運(yùn)動(dòng)的螺管狀的復(fù)合運(yùn)動(dòng)。 進(jìn)入螺管運(yùn)動(dòng)的液體質(zhì)點(diǎn)在泵輪被加速增壓，泵輪的機(jī)械能轉(zhuǎn)換成液體的動(dòng)能，液體進(jìn)入渦輪后，推動(dòng)渦輪旋轉(zhuǎn)，液體被減速降壓，液體的動(dòng)能轉(zhuǎn)換成渦輪的機(jī)械能而輸出做功。由此可見(jiàn)，液力耦合器是依靠液體環(huán)流運(yùn)動(dòng)傳遞能量的，而產(chǎn)生環(huán)流的先決條件是泵輪轉(zhuǎn)速大于渦輪轉(zhuǎn)速，即二者之間存在轉(zhuǎn)速差。當(dāng)二者轉(zhuǎn)速相等時(shí)，液體的環(huán)流運(yùn)動(dòng)消 失，能量傳遞也停止了。 根據(jù)液力轉(zhuǎn)動(dòng)的理論，液力耦合器所能傳遞的力矩 M 用下式計(jì)算： 52DnM ???? 式中 ? —— 轉(zhuǎn)矩系數(shù)； ? —— 工作液體的重度， 2N/m ； n —— 泵輪的轉(zhuǎn)速， r/min； D—— 泵輪的有效直徑， m 。 液力耦合器的工作液可用礦物油、水或難燃液。在礦井中采用礦物油作工作液，有引起火災(zāi)的 危險(xiǎn)，為防止油溫過(guò)高，安全型液力耦合器的工作腔裝有易溶塞。易溶塞上有通孔，用專門配置的易熔合金封死。當(dāng)過(guò)載時(shí)間較長(zhǎng)，油溫超過(guò)限定的溫度時(shí)易熔合金被融化，腔內(nèi)有野噴出，泵輪與渦輪失掉液力連接從而保護(hù)了電機(jī)不會(huì)長(zhǎng)時(shí)間過(guò)載，鏈子不被拉斷，也不致因油溫過(guò)高而造成事故。 電動(dòng)機(jī) 刮板輸送機(jī)電動(dòng)機(jī)不用液力耦合器時(shí)，采用雙鼠籠轉(zhuǎn)子并具有高啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩的隔離防爆型電動(dòng)機(jī)。采用液力耦合器時(shí)，對(duì)電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩?zé)o高要求，只是要求最大轉(zhuǎn)矩要高。因?yàn)橛靡毫︸詈掀鲿r(shí)，電動(dòng)機(jī)是輕載啟動(dòng)，如果液力耦合器的輸入特性與電動(dòng)機(jī)的特性匹配得當(dāng) ，則對(duì)負(fù)載的啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩可接近電動(dòng)機(jī)的最大力矩。 為解決刮板輸送機(jī)的重載啟動(dòng)困難，德國(guó)和英國(guó)使用雙速電動(dòng)機(jī)。 雙速電動(dòng)機(jī)是兩種額定轉(zhuǎn)速的鼠籠式感應(yīng)電動(dòng)機(jī)，它的定子上裝有兩套繞組，一套低轉(zhuǎn)速繞組，一套高轉(zhuǎn)速繞組。以低轉(zhuǎn)速繞組運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，能給出 3倍以上額定轉(zhuǎn)矩的啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩。低速運(yùn)行時(shí)的輸出功率約為高速時(shí)的 1/2，啟動(dòng)電流比用高速繞組的電流低得多，電壓降低。使用雙速電動(dòng)機(jī)時(shí)，以低速繞組啟動(dòng)，達(dá)到一定轉(zhuǎn)速時(shí)，換接高速繞組常態(tài)運(yùn)轉(zhuǎn)。 采用雙速電動(dòng)機(jī)需要專門的控制開關(guān)，以低速啟動(dòng)運(yùn)轉(zhuǎn)到給定的時(shí)間，斷開低速繞組，間隔約 150ms 接 通高速繞組運(yùn)行。在環(huán)節(jié)的斷電間隔中，電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速因負(fù)載不同約下降50~250r/min，即使時(shí)你、滿載啟動(dòng)，高速繞組也不是從靜止啟動(dòng)的，因而高速啟動(dòng)的電流也不高。雙速電機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)特性使刮板輸送機(jī)在重載下能平穩(wěn)啟動(dòng)。 采用雙速電動(dòng)機(jī)與適用液力耦合器相比，因沒(méi)有液力耦合器的滑差，不需經(jīng)常檢查和補(bǔ)充工作液體，沒(méi)有過(guò)載噴油之患。但是，也沒(méi)有液力耦合器的幾種有益功能。雙速電動(dòng)機(jī)專用的控制開關(guān)中，必須要有完善可靠的電器保護(hù)裝置。 中國(guó)礦業(yè)大學(xué)應(yīng)用技術(shù)學(xué)院 2020 屆畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 10 頁(yè) 機(jī)尾部 機(jī)尾部分為有驅(qū)動(dòng)裝置和無(wú)驅(qū)動(dòng)裝置兩種。有驅(qū)動(dòng)裝置的機(jī)尾部，因尾部不需要卸載高 度，除了尾部架與機(jī)頭架有所不同外，其他部件與機(jī)頭部相同。無(wú)驅(qū)動(dòng)裝置的機(jī)尾部，尾部上只有供刮板鏈改向用的尾部軸部件。 中部槽及附屬部件 中部槽的刮板輸送機(jī)的機(jī)身，有槽幫鋼和中板焊接而成。上槽是裝運(yùn)物料的承載槽，下槽底部敞開供刮板鏈返程用。為減小刮板鏈返程的阻力，或在底板松軟的條件下使用時(shí)防止槽體下陷，可以在槽幫鋼下加焊接底板構(gòu)成封底槽。但使用封底槽安裝下股刮板鏈和處理下股鏈?zhǔn)鹿时容^困難，可以用間隔幾節(jié)封底槽裝一節(jié)有可拆中板的封底槽的辦法，以減少困難。 用于機(jī)械采煤工作面的中部槽，除了運(yùn)煤外，還有承載采 煤機(jī)騎在上面運(yùn)行的負(fù)荷，即垂直方向受采煤機(jī)的重壓和滾筒切割煤層時(shí)的沖擊。推、拉液壓支架的側(cè)向力和縱向里，使中板拱曲受彎，連接件受拉、壓和彎曲。大塊煤巖卡死在槽中時(shí)，中板受壓。中部槽的惡劣工作條件，造成它的損失外還有槽體變形和連接件損壞。因此，中部槽應(yīng)有足夠的強(qiáng)度、剛度和耐磨性。 中部槽是刮板輸送機(jī)的主要部分，鋼制的中部槽已有近百年的歷史，在長(zhǎng)期的使用過(guò)程中存在以下缺點(diǎn)： ① 重量大，安裝和搬運(yùn)費(fèi)時(shí)費(fèi)力； ② 中部槽一般是由 6~15mm 的鋼板制成，在受到較大的沖擊時(shí)易變形，修復(fù)比較困難； ③ 耐腐蝕性差； ④ 耐磨性差； ⑤ 物料 與中部槽的摩擦系數(shù)大，刮板輸送機(jī)的功率大部分消耗于物料與中部槽的摩擦力上，造成了能耗過(guò)大、投資增加。 用超高分子量聚乙烯制造刮板輸送機(jī)的中板，可解決鋼制中板所存在的問(wèn)題，得到塑料刮板輸送機(jī)。 本次設(shè)計(jì)的刮板輸送機(jī)擋煤板為超高分子量聚乙烯擋煤板， 超高分子量聚乙烯纖維 (簡(jiǎn)稱 UHMWPE)，又叫高強(qiáng) PE纖維，是當(dāng)今世界三大高科技纖維（碳纖維、芳綸和超高分子量聚乙烯纖維）之一，也是世界上最堅(jiān)韌的纖維。其 “ 輕薄如紙、堅(jiān)硬如鋼 ” ，強(qiáng)度是鋼鐵的 15倍 超高分子量聚乙烯的特性 超高分子量聚乙烯是一種性能優(yōu)制的工 程塑料，如板高的耐磨、抗沖擊性能、很低的磨擦系數(shù)、良好的自潤(rùn)滑性能，優(yōu)良的耐低溫、耐化學(xué)腐蝕等 對(duì)于小型刮板輸送機(jī)可以通過(guò)改性超高分子量聚乙烯來(lái)制造刮板輸送機(jī)。對(duì)于上面行走采煤機(jī)的大型刮板輸送機(jī)，要采用鋼塑復(fù)合的方法，用超高分子量聚乙烯作為襯里，提高大型刮板輸送機(jī)的耐磨性，延長(zhǎng)使用壽命，降低摩擦系數(shù)，從而降低功率消耗并降低對(duì)牽引、傳動(dòng)系統(tǒng)的要求，這對(duì)大型刮板輸送機(jī)有巨大意義。 為檢測(cè)中部槽的質(zhì)量，我國(guó)制定了《刮板輸送機(jī)中部槽試驗(yàn)規(guī)范》（ MT10285）。此規(guī)范對(duì)試驗(yàn)項(xiàng)目、試驗(yàn)方法和強(qiáng)度指標(biāo)都有具體規(guī)定。 中部 槽的形式列入標(biāo)準(zhǔn)的有中單鏈、中雙鏈、邊雙鏈型三種。 中部槽除了標(biāo)準(zhǔn)長(zhǎng)度以外，為適應(yīng)采煤工作面長(zhǎng)度變化的需要，設(shè)有 500mm 和 1000mm長(zhǎng)的調(diào)節(jié)槽。 機(jī)頭過(guò)度槽和機(jī)尾過(guò)度槽是機(jī)頭架與機(jī)尾架連接的特殊槽，它的一端與中部槽連接，另一端與機(jī)頭架或機(jī)尾架連接。為了使從下槽脫出的刮板鏈在運(yùn)行種回到槽內(nèi)，可在尾部過(guò)度槽的下翼緣裝設(shè)上鏈器。 中國(guó)礦業(yè)大學(xué)應(yīng)用技術(shù)學(xué)院 2020 屆畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 11 頁(yè) 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(guò)煤量衡量?！豆伟遢斔蜋C(jī)通用技術(shù)條件》種規(guī)定的過(guò)煤量列于表 21中。 表 21 中部槽過(guò)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 為提高中部槽的使用壽命，目前采用的方法有多種。如：將兩端進(jìn)行淬火處理，或加焊高錳鋼鑄造端頭，中板兩端鏈道處于等離子噴焊耐磨合金；易磨損處堆焊硬質(zhì)合金鋼；加大中板厚度；改進(jìn)槽幫鋼的斷面以增加強(qiáng)度和剛度。 制造中部槽的槽幫鋼有規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)，規(guī)定的形式有 D型、 E 型和 M型三種。 D型為中單鏈刮板輸送機(jī)用 熱軋槽幫鋼， E 型為中單鏈和中雙鏈用，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(qiáng)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(wú)鏈牽引齒條用。在綜合工作面使用中，液壓支架上的推移千斤頂連接在擋煤板下部的長(zhǎng)孔上，由于推移輸送機(jī)特別是拉移液壓支架的阻力很大，致使支座的負(fù)荷特別大，如果焊接不牢會(huì)拉壞支座。因此提高支座的可靠性是一個(gè)重要問(wèn)題。 中部槽的連接裝置是將單個(gè)中部槽連接成刮板輸送機(jī)機(jī)身的組件，它既 要保證對(duì)中性，使兩槽之間上下、左右的錯(cuò)口量不超過(guò)規(guī)定，又要允許相鄰兩槽在平、豎兩個(gè)面內(nèi)能折曲一定角度，使機(jī)身有良好的彎曲性能，還要求同一型號(hào)中部槽的安裝、連接尺寸相同，能通用互換。目前應(yīng)用的有插銷式、啞鈴式、插入圓柱銷式等。連接裝置是中部槽的薄弱環(huán)節(jié)，目前還在不斷改進(jìn)。 鏟煤板在推移中部槽時(shí)用來(lái)清理工作面的浮煤，它固定在中部槽的支座上，安裝后上緣應(yīng)低于槽幫，下緣要超出槽底，寬度方向與采煤機(jī)滾筒應(yīng)有一間隔。鏟煤板的刃口應(yīng)有足夠的強(qiáng)度。 機(jī)采礦用的擋煤板是一個(gè)有多種功能的組合件，其作用是防止煤向采空區(qū)灑落，以及為采煤機(jī)導(dǎo)向、放置電纜和水管、為千斤頂提供連接點(diǎn)等。擋煤板必須具有足夠的強(qiáng)度和剛度，因?yàn)樗淖冃魏蛽p壞會(huì)影響采煤機(jī)的運(yùn)行。中部槽在彎曲狀態(tài)下，擋煤板之間不僅不能互相干涉，還應(yīng)使采煤機(jī)能正常運(yùn)行。平巷中使用刮板輸送機(jī)時(shí)，擋煤板僅作增加裝煤量和防止撒沒(méi)之用。 中國(guó)礦業(yè)大學(xué)應(yīng)用技術(shù)學(xué)院 2020 屆畢業(yè)設(shè)計(jì)