【文章內(nèi)容簡介】 連接而成的撓性構(gòu)件，多采用焊接鏈 （見圖 ） 和片式鏈 （見圖 ） [6]。 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。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 圖 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)，長 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(shí)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(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)浙江科技學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 14 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)，如圖 （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(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)。如圖 ， 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。 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。 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)，如圖 所示。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。 浙江科技學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 15 圖 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)?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(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。 浙江科技學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 16 圖 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，如圖 。 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。 圖 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 ， 如圖 。 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)。 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。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)。 浙江科技學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 18 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， 如圖 所示 [9]。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。礦用高強(qiáng)度圓環(huán)鏈的規(guī)格和尺寸 見 節(jié) 。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。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。 圖 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。如圖， 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。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。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。如圖 所示 鋼絲 4 用來銷緊，銷軸 2 傳遞載荷。其結(jié)構(gòu)簡單、工作可靠 .制造方便，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。 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 。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，當(dāng)鏈段的伸 長量超過一定限度 .討，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。 當(dāng)單鏈牽引時(shí)： 1max QnFF k? （ 43） 當(dāng)雙鏈牽引時(shí)： 1max 2 QnFF k?? （ 44） 式中 maxF ——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)，一般取 ； nk ——安全系數(shù)，采煤機(jī)可取 ～ ；刮板輸送機(jī)可取 ～ 。 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) nk =，則破斷負(fù)荷為 ： 1 m a x 4 20 80nF k F KN? ? ? ? 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(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，鏈輪齒寬中部的立槽寬 度 L 也應(yīng)比鏈環(huán)棒料直徑稍大一些 .圓環(huán)鏈鏈輪的齒形結(jié)構(gòu)和尺寸見圖 。 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： 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? 。對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