【文章內(nèi)容簡介】 圓環(huán)鏈、套筒滾自鏈等。由于鏈條的嚙合驅(qū)動(dòng)會(huì)產(chǎn)生動(dòng)載荷，而橡膠帶較鏈條輕便、工作平穩(wěn)、噪聲小、能采用較快的運(yùn)動(dòng)速度而帶到較高的生產(chǎn)率，所以在斗式提升機(jī)中一般采用橡膠帶。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)。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。結(jié)合上述文字，再聯(lián)想到鏈?zhǔn)捷斔蜋C(jī)，很明顯采用鏈傳動(dòng)是比較合理的。鏈條是用金屬環(huán)或者金屬片等連接而成的撓性構(gòu)件，多采用焊接鏈（）和片式鏈（）[6]。 片式鏈 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。所以采用圓環(huán)鏈。鏈條在運(yùn)行中不僅要承受很大的靜負(fù)荷和動(dòng)負(fù)荷，還要受礦水的浸蝕，因此要求鏈條組件要有高的抗拉強(qiáng)度、抗沖擊韌性、疲勞強(qiáng)度和防銹抗腐蝕性。鏈條均用圓環(huán)鏈，其型式、基本參數(shù)及尺寸、技術(shù)要求、試驗(yàn)方法及驗(yàn)收規(guī)則已有統(tǒng)一的國際和國家標(biāo)準(zhǔn)(GB12718一91}。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。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(gè)等級(jí)，D級(jí)強(qiáng)度最高，B級(jí)強(qiáng)度最低，C級(jí)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(shí)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(duì)組裝出廠的，其長度公差在規(guī)定的范圍之內(nèi)，更換時(shí)也應(yīng)成對(duì)更換。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?。另外，安裝圓環(huán)鏈時(shí)，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(diǎn)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(duì)圓環(huán)鏈及其鏈輪組的設(shè)計(jì)將在后面章節(jié)敘述。 機(jī)架設(shè)計(jì)由于工作采用的是圓環(huán)鏈的傳動(dòng)方式，必須有特殊的接鏈節(jié)用于連接料斗。在整個(gè)閉合回路中的刮斗數(shù)量較多，一般要達(dá)到15個(gè)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(shí)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(dòng)。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)。，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(gè)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(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。在工作裝置的中部設(shè)計(jì)了一個(gè)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(jì)是采用了槽鋼來組成兩側(cè)滑軌。這是因?yàn)椴垆撌墙孛鏋榘疾坌蔚拈L條鋼材，具有很好的抗彎能力，這樣設(shè)計(jì)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(fèi)用。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)。 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。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。 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(yùn)轉(zhuǎn)速度和載運(yùn)物料的性質(zhì)所決定的。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。而淺斗的斗口與后壁的夾角小，每個(gè)料斗的裝載量雖然小，但是其較易卸空，所以適用于運(yùn)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(duì)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(jì)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(yùn)動(dòng)，拖著一系列的料斗往前運(yùn)動(dòng)。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(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。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(yùn)輸對(duì)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(shí)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(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。動(dòng)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(shí)會(huì)產(chǎn)生困難，并且工作過程中產(chǎn)生的廢氣很難排出。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。 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。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(jì)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(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程，是機(jī)械設(shè)計(jì)中最重要的步驟之一。 圓環(huán)鏈傳動(dòng)設(shè)計(jì)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(dòng)。 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(yùn)動(dòng)受載均勻。因此初步確定相鄰兩個(gè)鏟斗間為9節(jié)圓環(huán)鏈。所以根據(jù)式41計(jì)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(gè)半鏈環(huán)，一個(gè)卡塊由兩個(gè)半鏈環(huán)，一個(gè)卡塊及一個(gè)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(shí)將兩個(gè)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(gè)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(gè)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(shí)現(xiàn)自動(dòng)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(gè)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(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。該鏈節(jié)由上下兩個(gè)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(jì)。 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(dòng)或遇到嚴(yán)重刮卡時(shí)，承受的載荷超過靜力破斷負(fù)荷時(shí)，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(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。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(shí)，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(dòng)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(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)鏈按最大牽引力選擇。當(dāng)單鏈牽引時(shí)： （43）當(dāng)雙鏈牽引時(shí)： （44）式中——圓環(huán)鏈的最小破斷載荷（N）； ——雙鏈牽引時(shí)的不均勻系數(shù)，； ——安全系數(shù)，～；～。該工作裝置在運(yùn)行過程中，當(dāng)上行鏟斗全部滿載時(shí)估算牽引力為20KN，選擇安全系數(shù)=，則破斷負(fù)荷為：則對(duì)照?qǐng)A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(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)。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(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]。該工作裝置中總共有三個(gè)圓環(huán)鏈鏈輪，均采用同樣的設(shè)計(jì)。這樣可以減少設(shè)計(jì)計(jì)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