【文章內(nèi)容簡介】 08和Φ34126。目前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)。圓環(huán)鏈按強(qiáng)度分為B,C,D三個等級，D級強(qiáng)度最高，B級強(qiáng)度最低，C級居中，表示方法如Φ34126一B。圓環(huán)鏈由圓環(huán)鏈編焊機(jī)專用設(shè)備加工，制成一定長度的標(biāo)準(zhǔn)鏈段。按鏈段的長短又分為長鏈段和短鏈段，長鏈段主要用于單鏈、中雙鏈，短鏈段主要用于邊雙鏈及輕型刮板輸送機(jī)。同時還配有多種長度的調(diào)節(jié)鏈段，用來調(diào)節(jié)刮板鏈長度，以適應(yīng)愉送機(jī)的長度變化和緊鏈需 緊湊鏈要。如SGZ一880/800重型刮板輸送機(jī)的標(biāo)準(zhǔn)鏈段為199環(huán)， m。調(diào)節(jié)鏈的規(guī)格有95，39,31,23,15,7,5,3環(huán)。由于每一鏈段的兩條鏈條是配對組裝出廠的，其長度公差在規(guī)定的范圍之內(nèi)，更換時也應(yīng)成對更換。若以任意兩段鏈條配對安裝，其長度誤差會很大，運行中將會出現(xiàn)受力不均、刮板傾斜及與鏈輪不能正常嚙合傳動，容易發(fā)生鏈輪損壞和斷鏈?zhǔn)鹿?。另外，安裝圓環(huán)鏈時，在上槽中立環(huán)焊口應(yīng)該朝上，雙鏈的平環(huán)焊口都應(yīng)朝向溜槽中心。 近幾年，又推出廠新型鏈條—緊湊鏈。其特點是平鏈環(huán)仍用常規(guī)圓形斷面的圓環(huán)鏈。而立鏈環(huán)制成高度較低的斷面形狀為扁圓形或方形的鏈環(huán)，（緊湊鏈）所示。其節(jié)距、寬度(指平環(huán))尺寸與同檔圓環(huán)鏈相同。高度(指立環(huán))尺寸則與低一檔圓環(huán)鏈相當(dāng)，而強(qiáng)度比同檔圓環(huán)鏈高近一檔。如國產(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]。而對圓環(huán)鏈及其鏈輪組的設(shè)計將在后面章節(jié)敘述。 機(jī)架設(shè)計由于工作采用的是圓環(huán)鏈的傳動方式，必須有特殊的接鏈節(jié)用于連接料斗。在整個閉合回路中的刮斗數(shù)量較多，一般要達(dá)到15個以上，且為了一次循環(huán)能清理較大的量（要求清挖量每小時10立方米），這么多的料斗不能只靠一條圓環(huán)鏈支撐和拖動。所以對工作裝置的回路機(jī)架必須起到支撐料斗的作用，同時應(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)計成帶軌道的鋼架結(jié)構(gòu)。，其中的3均是采用方形的空心鋼管，其中1和3的截面尺寸為6030，而2的截面尺寸為6060。三者按照一定的比例給焊接成形。而整個剛架的定位和固定是用間隔一定距離的定位板4給與支撐起來的。這來裝配圖中可以清晰的知道。 鋼管導(dǎo)軌 旋轉(zhuǎn)支撐結(jié)構(gòu)設(shè)計在工作裝置通過前部的舉升油缸提升時，必須有一支軸。在工作裝置的中部設(shè)計了一個旋轉(zhuǎn)支撐的結(jié)構(gòu)。將該結(jié)構(gòu)通過三維造型后結(jié)構(gòu)如圖所示。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。 旋轉(zhuǎn)支撐該結(jié)構(gòu)主要設(shè)計是采用了槽鋼來組成兩側(cè)滑軌。這是因為槽鋼是截面為凹槽形的長條鋼材，具有很好的抗彎能力，這樣設(shè)計了兩槽鋼的滑軌后使得油缸的活塞桿承受的彎曲應(yīng)力很小，幾乎可以認(rèn)為不承受，從而可以減小活塞桿的直徑，減少經(jīng)濟(jì)費用。上面未畫出的整個工作裝置當(dāng)由油缸推動在水平上轉(zhuǎn)動時可以繞著旋轉(zhuǎn)支軸旋轉(zhuǎn)。 其余結(jié)構(gòu)設(shè)計 承載裝置設(shè)計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)對插入阻力、崛起阻力和生產(chǎn)率有著很大的影響。所以鏟斗的設(shè)計要求需滿足：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。 斗式提升機(jī)料斗形式在斗式提升機(jī)常用的斗形式有三種：深斗、淺斗和無底料斗。這是根據(jù)機(jī)械的運轉(zhuǎn)速度和載運物料的性質(zhì)所決定的。深斗的斗口與后壁的夾角大，每個料斗可裝載的物料較多，但較難卸空，適用于運送干料和松散物料。而淺斗的斗口與后壁的夾角小，每個料斗的裝載量雖然小，但是其較易卸空，所以適用于運送潮濕和粘性的物料。由此可見，在該清淤機(jī)的鏟掘裝置即刮都應(yīng)該采用較淺的斗形。但其結(jié)構(gòu)上有一定的要求。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。對于鏟掘土方的機(jī)械，斗底圓弧半徑應(yīng)該大些。相比較下直線形斗刃較適宜水倉中的工作環(huán)境[5]。所以綜合比較后，鏟斗設(shè)計成較淺的直線形的斗形。結(jié)構(gòu)形狀如圖所示。 鏟斗正視圖由于鏟斗是安裝在鏈條上，由鏈條的運動，拖著一系列的料斗往前運動。所以其上需鑄造出可以和鏈節(jié)相聯(lián)接的耳墜。另外，當(dāng)刮斗運行至位于整機(jī)的最前端的豎直前伸段時，其鏟掘提升的作用，因此刮斗的前沿設(shè)計有掘齒。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。鏟斗在上行運輸對物料的過程中，必須保持水平位置。斗的工作又要求即前述的易于盛裝需要量的物料、泥水，又可以方便的傾卸。而且當(dāng)料斗處于最低為時也可以進(jìn)行作業(yè)。 鏟斗耳環(huán)1—鏟斗；2—耳環(huán)；3—接斗鏈節(jié) 驅(qū)動裝置選擇由于該機(jī)械的使用環(huán)境，決定了其相關(guān)的動力和驅(qū)動裝置。動力裝置是采用防暴電機(jī)、輸出端與液壓多聯(lián)泵相連。雖然可以考慮使用防暴內(nèi)燃機(jī)，但防暴內(nèi)燃機(jī)的結(jié)構(gòu)尺寸較大，布置時會產(chǎn)生困難，并且工作過程中產(chǎn)生的廢氣很難排出。對工作裝置的驅(qū)動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)動力等相關(guān)因素。 本章小節(jié)本章主要介紹了在選定工作方案后整個工作裝置中重要的零部件以及局部的結(jié)構(gòu)設(shè)計，敘述了它們的功能特點，設(shè)計依據(jù)以及合理性等。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。這也是本工作裝置設(shè)計的創(chuàng)新之處。該章節(jié)是本論文的重要內(nèi)容之一。第四章 零件的設(shè)計計算零件的強(qiáng)度、剛度、穩(wěn)定性等的校核計算是確保工作裝置整體壽命的重要過程，是機(jī)械設(shè)計中最重要的步驟之一。 圓環(huán)鏈傳動設(shè)計目前我國在采煤機(jī)、刨煤機(jī)、刮板輸送機(jī)、轉(zhuǎn)載機(jī)、板式輸送機(jī)、倉式列車等多種礦山機(jī)械中廣泛采用圓環(huán)鏈牽引或傳動。 圓環(huán)鏈結(jié)構(gòu)與規(guī)格鏈環(huán)的結(jié)構(gòu)尺寸用棒料直徑d、節(jié)距p和外寬a表示，[9]。圓環(huán)鏈的規(guī)格標(biāo)記為d，鏈段長度為L0。其鏈段長度（mm）與公差（mm）按下式確定： （41） （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。且選用的鏈條規(guī)格為1040，鏈節(jié)的數(shù)目必須鏟斗數(shù)的整數(shù)倍，這樣可以使得在每次循環(huán)運動受載均勻。因此初步確定相鄰兩個鏟斗間為9節(jié)圓環(huán)鏈。所以根據(jù)式41計算可得鏈條的總長為7200mm。 圓環(huán)鏈圓環(huán)鏈的接鏈環(huán)的結(jié)構(gòu)形式主要有以下幾種類型：凸緣式接鏈環(huán)：由兩個半鏈環(huán)，一個卡塊由兩個半鏈環(huán)，一個卡塊及一個彈性圓柱銷組成。，半鏈環(huán)右上方為一凸緣，左下方有一凸緣槽，安裝時將兩個半鏈環(huán)的凸緣和凸緣摺相嵌合，并從側(cè)面嵌入卡塊，再從頂部裝入彈性圓柱銷組成整體。其破斷拉力大，連接可靠，但制造較困難。開口式接鏈環(huán)：由開口鏈環(huán)1,長塊2及兩個彈性圓柱銷3組成。，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)，再打入兩個開口彈性銷，組成整體。依靠彈性圓柱銷在銷孔內(nèi)的彈性變形實現(xiàn)自動鎖緊。其破斷拉力大，但制造困難。鉸接式接鏈環(huán)：由兩端做有耳子的兩個半鏈環(huán)銷軸套簡3及鋼絲4組成。，銷軸2傳遞載荷。其結(jié)構(gòu)簡單、壽命長。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。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。 凸緣式 開口式 鉸接式在該裝置的設(shè)計中，還有一部分鏈節(jié)是專門設(shè)計制造的，以用于安裝鏟斗。該鏈節(jié)由上下兩個半鏈環(huán)2以及專用連接塊3組成。三者通過鉚釘連接起來。該鏈節(jié)是在其受兩邊拉力后仍能長期正常工作的條件下設(shè)計。 圓環(huán)鏈損壞形式及選擇高強(qiáng)度的圓環(huán)鏈在各種場合發(fā)生的主要損壞形式是斷裂。在起動或遇到嚴(yán)重刮卡時，承受的載荷超過靜力破斷負(fù)荷時，圓環(huán)鏈將產(chǎn)生斷裂，為此圓環(huán)鏈的最小破斷負(fù)荷應(yīng)不得低于規(guī)定值。當(dāng)鏈環(huán)受正常變負(fù)荷反復(fù)作用時，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，鏈環(huán)仍可能產(chǎn)生斷裂報壞。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。在鏈環(huán)未經(jīng)充分預(yù)拉時，很難發(fā)現(xiàn)熱處理及焊接缺陷。若把這種鏈環(huán)接入鏈條用來牽引負(fù)荷，一旦起動或遇到卡鏈很可能發(fā)生斷裂這種未經(jīng)充分頂拉的鏈環(huán)的斷裂稱之不合格鏈環(huán)的斷裂。鏈條受載后將產(chǎn)生一定的彈性和塑性伸長，在額定極限負(fù)荷一下，鏈條與鏈輪不能正確嚙合而無法正常工作，圓環(huán)鏈的這種失效形式稱為伸長失效。圓環(huán)鏈工作時承受拉伸與彎曲載荷，環(huán)內(nèi)應(yīng)力狀態(tài)復(fù)雜，理論計算比較困難，通常圓環(huán)鏈按最大牽引力選擇。當(dāng)單鏈牽引時： （43）當(dāng)雙鏈牽引時： （44）式中——圓環(huán)鏈的最小破斷載荷（N）； ——雙鏈牽引時的不均勻系數(shù)，； ——安全系數(shù)，～；～。該工作裝置在運行過程中，當(dāng)上行鏟斗全部滿載時估算牽引力為20KN，選擇安全系數(shù)=，則破斷負(fù)荷為：則對照圓環(huán)鏈標(biāo)準(zhǔn)可以采用1040規(guī)格的。 圓環(huán)鏈鏈輪設(shè)計當(dāng)圓環(huán)鏈與鏈輪嚙合時，在鏈輪的每一齒距上都有兩個鏈環(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)。鏈輪上鏈窩的形狀與平環(huán)外形基本一致。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。為減小立環(huán)的嚙合阻力。圓環(huán)鏈鏈輪的齒廓曲線，國外推薦蘭種:直線、圓弧線和直線——圓弧線。從加工制造和嚙合性能上分析，直線齒廓易加工，但齒高不宜過高，否則會發(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]。該工作裝置中總共有三個圓環(huán)鏈鏈輪，均采用同樣的設(shè)計。這樣可以減少設(shè)計計算和簡化制造加工。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： 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。對鏈輪其他的基本尺寸的計算如下：節(jié)圓直徑：齒距角：齒頂圓直徑：鏈輪中心至鏈窩底面的垂直距離鏈窩長度加長量；齒廓圓弧中心坐標(biāo)：鏈窩長度：齒廓圓弧半徑：其中；。齒根圓弧半徑：鏈窩端部圓弧半徑：，取。鏈窩兩側(cè)圓弧半徑：立槽寬度：，取L=14mm。鏈輪中心至立槽底面的垂直距離：立槽根圓直徑：，取。立槽底部圓弧半徑：實際齒廓半徑：其中。齒肩寬度：，取。輪緣寬度：，取。鏈輪的齒頂圓直徑比較大，質(zhì)量較大，所以中間去空，以減輕整個工作裝置的質(zhì)量，減小載荷。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。另外，圓環(huán)鏈鏈輪的工藝技術(shù)要求鏈輪可采用鍛造毛坯再機(jī)加工或電加工，也可采用鑄造成形，不過鑄造表面容易脫碳。為了提高鏈輪輪齒和鏈窩的表面硬度，需進(jìn)行滲碳悴火處理。此外為提高鏈傳動的承載能力，對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。；②鏈窩底面的不平度不大于l mm；③鏈窩寬度中心線對理論鏈窩位置的不對稱度不大于1 mm；④如采用兩個半齒寬鏈輪并接，焊接為一整體，不得有影響輪齒嗆合的相對錯位。 鏈輪軸設(shè)計軸是組成機(jī)器的主要零件之一。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)行運動和動力的傳遞。而該主、從動鏈輪軸屬于轉(zhuǎn)軸，且三個鏈輪軸折合成一樣的設(shè)計，所以計算以主動鏈輪軸為主。而該軸的設(shè)計主要是結(jié)構(gòu)設(shè)計與工作能力的計算兩方面的內(nèi)容。 鏈輪軸結(jié)構(gòu)設(shè)計軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計包括定出軸的合理外形和全部結(jié)構(gòu)尺寸。功能相同的軸卻可以有不同的結(jié)構(gòu)形狀。這是因為影響軸的結(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。所以在軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計中下列幾個重要問題必須充分考慮[14]。㈠ 擬定軸上零件的裝配方案擬訂軸上零件的裝配方案是進(jìn)行軸的設(shè)計的前提，它決定著軸的基本形式。所謂軸上零件的裝配方案就是預(yù)定出軸上主要零件的裝配方向、順序和相互關(guān)系。：鏈輪、軸承套、右端軸承、軸承端蓋、止動墊圈、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