【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 .......................................................... 80 第一章 概述 選題意義 刮板輸送機(jī)作為煤礦工作面運(yùn)輸設(shè)備，不但擔(dān)負(fù)著運(yùn)煤的作用，還是采煤機(jī)的運(yùn)行軌道以及液壓支架的推移支點(diǎn)。在設(shè)備使用過(guò)程中還要懸掛工作面設(shè)備的電纜、水管等。所以，刮板輸送機(jī)的可靠、穩(wěn)定、高效運(yùn)行將直接影響著礦井的生產(chǎn)能力和煤礦企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益。 中雙連刮板輸送機(jī)的特點(diǎn)是將兩條相同直徑的鏈條并列布置在溜槽中心，與雙邊鏈相比，這種結(jié)構(gòu)形式的鏈子受力均勻 , 彎曲性能好，使用性能較好，是目前國(guó)內(nèi)外大中型煤礦中普遍采用的設(shè)備，所以通過(guò)本次設(shè)計(jì)，完成中雙鏈刮板輸送機(jī)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)具有很大的 實(shí)用意義。 刮板輸送機(jī)的簡(jiǎn)介 刮板輸送機(jī)是一種有撓性牽引機(jī)構(gòu)的連續(xù)運(yùn)輸機(jī)械，是為采煤工作面和采區(qū)巷道運(yùn)煤的機(jī)械。它的牽引構(gòu)件是刮板鏈，溜槽是它的承載裝置，刮板鏈在溜槽的底部。適用于緩傾斜中厚煤層高檔普采工作面，與滾筒采煤機(jī)和輸送機(jī)推移裝置配套，實(shí)現(xiàn)落煤、裝煤、運(yùn)煤及推移輸送機(jī)機(jī)械化。沿輸送機(jī)全長(zhǎng)都可向溜槽中裝煤，裝入溜槽中的煤，被刮板鏈拖拉，在溜槽內(nèi)滑行到卸載端卸下。 刮板輸送機(jī)的分類 按刮板鏈的形式 中雙鏈型刮板輸送機(jī)的兩條圓環(huán)鏈在刮板中部用 E 型螺栓固定在刮板上 ，鏈條的中心距不大于中部槽寬的 20%。由于鏈條不在槽幫鋼內(nèi)運(yùn)行，鏈環(huán)直徑不受限制，從而可以增加鏈條的強(qiáng)度，因此，可以適用于重型和超重型刮板輸送機(jī)。有鏈子受力較均勻，彎曲性能較好等優(yōu)點(diǎn)，使用效果較好。缺點(diǎn)是運(yùn)行阻力較高，并且在煤質(zhì)較硬，煤的塊度大的情況下，運(yùn)輸效果不佳，不宜采用。 中雙鏈鏈條采用長(zhǎng)鏈段，兩條鏈子必須配對(duì)出廠和使用，以保證其長(zhǎng)度有較小的偏差，減少受力不均現(xiàn)象。 邊雙鏈型刮板輸送機(jī)的兩條圓環(huán)鏈在刮板兩端用連接環(huán)與刮板連接，每節(jié)鏈條的長(zhǎng)度就是刮板的間距，因此，鏈條都是短節(jié)。鏈 條和連接環(huán)在槽幫鋼的槽內(nèi)運(yùn)行，刮板的空 間較大，能運(yùn)輸較大的煤塊，這種鏈子的預(yù)張力較小，運(yùn)行阻力小，適應(yīng)性強(qiáng)，因此，得到廣泛應(yīng)用。缺點(diǎn)是兩條鏈子受力不均，刮板易歪斜；刮板中間受力大，易彎曲；由于鏈環(huán)與連接環(huán)在槽幫內(nèi)運(yùn)行，空間受到限制，不能使用較大的圓環(huán)鏈，強(qiáng)度受到限制。 準(zhǔn)邊雙鏈型刮板輸送機(jī)的兩條圓環(huán)鏈在刮板中部連接，鏈條的中心距不小于中部槽寬的 50%。它具有邊雙鏈和中雙鏈的優(yōu)點(diǎn)，適用于超重型刮板輸送機(jī)。缺點(diǎn)是運(yùn)行阻力高。 準(zhǔn)邊雙鏈鏈條也采用長(zhǎng)鏈段，其要求同中雙鏈。 輸送機(jī) 中單鏈型刮板輸送機(jī)的圓環(huán)鏈在刮板中間用 U 型螺栓連接，刮板兩端在槽幫內(nèi)運(yùn)行，這種鏈子結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，整體彎曲性能好，與邊雙鏈相比鏈子無(wú)受力不均現(xiàn)象。與中雙鏈相比結(jié)構(gòu)更簡(jiǎn)單，不存在鏈子受力不均現(xiàn)象，且彎曲性能更好些。缺點(diǎn)是一股鏈子強(qiáng)度受到限制，不適用于功率較大的輸送機(jī)，且刮板兩端磨損后，稍有歪斜就易出槽。運(yùn)行阻力比邊雙鏈稍高。 按卸載方式分類 刮板輸送機(jī)呈直線形，貨物從輸送機(jī)一端卸載，與輸送機(jī)呈一直線，這種型式的輸送機(jī)結(jié)構(gòu)比較簡(jiǎn)單，當(dāng)前大部分綜采工作面使用這種型式的刮板輸送機(jī)；它 的缺點(diǎn)是空鏈易帶回煤，增加功率消耗，卸載有一定的高度，易產(chǎn)生煤塵。 刮板輸送機(jī)呈直線形，機(jī)頭部搭在工作面運(yùn)輸巷轉(zhuǎn)載機(jī)上，借助圓弧犁形卸煤板將煤從機(jī)頭架主卸載斜板呈 90?卸到轉(zhuǎn)載機(jī)上，這是煤的主流，約占輸煤量的 70%～ 75%；約有 15%～ 20%的煤從副卸載斜板卸到轉(zhuǎn)載機(jī)上，這是副流；最后約有 5%～ 15%的粉煤繞過(guò)鏈輪通過(guò)底部卸入轉(zhuǎn)載機(jī)。 這種輸送機(jī)主要優(yōu)點(diǎn)是側(cè)卸式輸送機(jī)卸載前由于弧形板的作用，煤平穩(wěn)地滑入轉(zhuǎn)載機(jī)中，避免了端卸式時(shí)的堵塞堆積和煤塵的產(chǎn)生，改善了勞動(dòng)環(huán)境；由于弧形板的作用將帶有動(dòng)量的大快煤扭轉(zhuǎn) 90?，使其與轉(zhuǎn)載機(jī)運(yùn)行方向相同后再卸入轉(zhuǎn)載機(jī)內(nèi)連續(xù)運(yùn)行，避免了端卸時(shí)煤流要停頓后再起動(dòng)的能量損失和對(duì)輕載機(jī)的沖擊，從而降低了轉(zhuǎn)載機(jī)的功率消耗，提高了傳動(dòng)件的可靠性和轉(zhuǎn)載機(jī)的使用壽命；從弧形板下被刮板鏈帶走的粉煤經(jīng)機(jī)頭鏈輪卸到回煤罩內(nèi)，由返回刮板鏈拉到轉(zhuǎn)載機(jī)上方，從機(jī)頭底槽的開(kāi)口卸到轉(zhuǎn)載機(jī)內(nèi)，因此，減少了刮板輸送機(jī)的回煤阻力；由于煤流不在端頭卸載，不需要卸載高度，因而機(jī)頭高度可以降下，且伸到工作面運(yùn)輸巷中，采煤機(jī)可以行走到接近機(jī)頭，便于自開(kāi)切口。 把工作面刮板輸送機(jī)與 工作面運(yùn)輸巷轉(zhuǎn)載機(jī)連成一體，把工作面的煤直接卸到工作面運(yùn)輸巷帶式輸送機(jī)上，取消了轉(zhuǎn)載機(jī)。 交叉?zhèn)刃妒焦伟遢斔蜋C(jī)的機(jī)頭與轉(zhuǎn)載機(jī)的機(jī)尾做成一個(gè)整體。兩個(gè)輸送機(jī)的上、下鏈相互交叉穿過(guò)，從上向下的順序是輸送機(jī)上鏈、轉(zhuǎn)載機(jī)上鏈、輸送機(jī)下鏈、轉(zhuǎn)載機(jī)下鏈。 輸送機(jī)機(jī)頭上槽的煤通過(guò)弧形板轉(zhuǎn)卸入轉(zhuǎn)載機(jī)上槽，輸送機(jī)下鏈帶回的煤落入轉(zhuǎn)載機(jī)下槽，由轉(zhuǎn)載機(jī)下鏈帶到機(jī)尾輪后翻到上槽運(yùn)走。 由于輸送機(jī)的機(jī)頭與轉(zhuǎn)載機(jī)機(jī)尾是一個(gè)整體，所以，推移輸送機(jī)機(jī)頭時(shí)，轉(zhuǎn)載機(jī)也必須隨之移動(dòng)。 交叉?zhèn)刃妒焦伟遢斔蜋C(jī)的特點(diǎn)是機(jī)頭架高 度比普通側(cè)卸式低，一般可降低 200～300mm。由于機(jī)頭高度的降低，為采煤機(jī)自開(kāi)切口創(chuàng)造更有利的條件。 按中部槽結(jié)構(gòu)分類 開(kāi)底式刮板輸送機(jī)就是中部槽的下槽為敞開(kāi)式，目前使用較為普遍。這種中部槽的重量輕，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，下槽發(fā)生故障便于處理；缺點(diǎn)是剛度小，易磨損變形，阻力大，壽命短，不適合松軟地板使用。 封底式刮板輸送機(jī)就是中部槽的下槽為封閉式。這種中部槽剛度大，刮板鏈在下槽運(yùn)行阻力??；由于封底與工作面底板接觸面積大，適合松軟底板使用。為了便于下鏈的檢查修理，在每 隔數(shù)節(jié)中部槽安裝一節(jié)帶檢窗口的中部槽，窗口開(kāi)在溜槽中部，尺寸以能修換鏈段和連接鏈環(huán)為度，窗口用活動(dòng)蓋板蓋嚴(yán)。 分體中部槽刮板輸送機(jī)就是把易磨損的上中部槽體做成活的，用螺栓與下槽體固定，下槽體把鏟煤板、擋煤板、封底板焊成一體，提高了整機(jī)的剛性與強(qiáng)度，且具有封底面槽的優(yōu)點(diǎn)。 整體焊接中部槽刮板輸送機(jī)就是把溜槽兩側(cè)槽幫分別與鏟煤板、擋煤板座焊接在一起，取消溜槽與其附件的連接螺栓，從而減少了輸送機(jī)的維修工作量。 框架式中部槽刮板輸送 機(jī)就是把普通中部槽置于一個(gè)鏟煤板、擋煤板座、封底板焊在一起的框架中，用銷子固定，整機(jī)具有較強(qiáng)的剛性與強(qiáng)度，提高了中部槽的可靠性；缺點(diǎn)是中部槽的重量增加幅度較大。 鑄造式中部槽刮板輸送機(jī)就是把中部槽槽幫鋼與鏟煤板、擋煤板鑄造在一起，再焊上中板與底板，從而實(shí)現(xiàn)中部槽無(wú)螺栓連接，這種刮板輸送機(jī)具有框架式中部槽刮板輸送機(jī)的各種優(yōu)點(diǎn)，且減少了大量鋼材的切割與焊接，降低了制造成本。 按采煤機(jī)牽引方式分類 在輸送機(jī)機(jī)頭和機(jī)尾部裝有采煤機(jī)牽引鏈的固定及張緊 裝置，沿輸送機(jī)縱向中部槽的擋煤板側(cè)裝有采煤機(jī)導(dǎo)向管。 在輸送機(jī)靠擋煤板側(cè)裝有齒條或銷軌，采煤機(jī)的行走齒輪與其嚙合而實(shí)現(xiàn)牽引。 目前刮板輸送機(jī)存在的問(wèn)題 國(guó)外幾家著名公司現(xiàn)在生產(chǎn)的重型刮板輸送機(jī)一般都可以整機(jī)無(wú)故障過(guò)煤 600 萬(wàn) t以上，有些可達(dá) 1200 萬(wàn) t。而國(guó)產(chǎn)刮板輸送機(jī)的過(guò)煤量是很低的。故提高國(guó)產(chǎn)設(shè)備的可靠度，是刮板輸送機(jī)發(fā)展的主要問(wèn)題。 刮板鏈的強(qiáng)度問(wèn)題是國(guó)產(chǎn)刮板輸送機(jī)的大問(wèn)題。由于磨損、疲勞、自身質(zhì)量差、銹蝕等原因，使新鏈條在使用 3 個(gè)月后斷鏈?zhǔn)鹿拭黠@增多。國(guó)產(chǎn)刮板輸 送機(jī)的聯(lián)接螺栓可靠性普遍較差，機(jī)頭、機(jī)尾推移部上的聯(lián)接螺栓經(jīng)常出現(xiàn)拉斷現(xiàn)象，造成推移困難 。鏟煤板和刮板上的螺栓經(jīng)常出現(xiàn)松動(dòng)、脫落，造成零件丟失，影響鏟煤和運(yùn)煤效果。影響中部槽的可靠性和壽命的主要原因是中板的磨損和聯(lián)接頭強(qiáng)度不足。 刮板輸送機(jī)的改進(jìn)及發(fā)展方向 （ 1）技術(shù)先進(jìn)性。 隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步和市場(chǎng)的發(fā)展 ，輸送機(jī)的國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)將越來(lái)越激烈，對(duì)輸送機(jī)的設(shè)計(jì)水平和生產(chǎn)能力要求也越來(lái)越高 ，不僅要求造型科學(xué)、 配套合理 ，在技術(shù)上不斷創(chuàng)新、完善，去適應(yīng)不斷變化著的使用條件 ，而且關(guān)鍵部件（如刮板鏈、減速器、 保護(hù)裝置等 ）的設(shè)計(jì)或選用，要求與國(guó)際接軌 ，實(shí)現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)化。 （ 2） 性能可靠性。 設(shè)備的可靠性是進(jìn)行高效作業(yè)的根本保證。井下受場(chǎng)地、燈光等條件的限制 ，維修條件較差 ，有些高瓦斯礦井基本不具備現(xiàn)場(chǎng)維修的條件 ，一旦出現(xiàn)故障就會(huì)嚴(yán)重影響安全生產(chǎn)。因此 ，輸送機(jī)各部分的結(jié)構(gòu)型式、傳動(dòng)方式、使用材料等 ， 不僅要求設(shè)計(jì)合理 ，還要建立在實(shí)踐驗(yàn)證的基礎(chǔ)上。 （ 3） 設(shè)備安全性。 安全性是至關(guān)重要的環(huán)節(jié) ，是所有設(shè)備必須具備的性能 ，同樣也貫穿在輸送機(jī)的設(shè)計(jì)、制造、使用過(guò)程中。目前國(guó)家高度重視煤礦安全生產(chǎn) ，引起煤礦井下事故的除了瓦斯爆炸、透水、冒頂?shù)戎? ，設(shè)備事故也會(huì)引起人員傷亡和財(cái)產(chǎn)損失。 因此，輸送機(jī)各部件的防護(hù)裝置應(yīng)設(shè)計(jì)合理、安裝完備 ，在易發(fā)生事故的部位尤其要加 強(qiáng)防護(hù) ，防止因斷鏈、飛濺、高溫等引發(fā)人員傷亡事故。 （ 4）機(jī)電液一體化趨勢(shì)明顯。 隨著實(shí)用型新技術(shù)的發(fā)展，大功率輸送機(jī)控制系統(tǒng)與保護(hù)裝置的機(jī)電液一體化趨勢(shì)越來(lái)越明顯。主要表現(xiàn)為：機(jī)頭部與機(jī)尾部功率分配、順序啟動(dòng)，電機(jī)保護(hù)除過(guò)流保護(hù)、過(guò)熱保護(hù)外，增加過(guò)壓保護(hù)，閥控充液型液力耦合器的推廣使用，鏈條張力監(jiān)控及工況檢測(cè)和故障診斷等。雖然還有部分技術(shù) 的實(shí)現(xiàn)與應(yīng)用尚需時(shí)日，但輸送機(jī)機(jī)電液一體化的發(fā)展趨勢(shì)不會(huì)變。 第二章 刮板輸送機(jī)的結(jié)構(gòu)及工作原理 不同類型的刮板輸送機(jī)，盡管組成部分的形式和布置方式不盡相同，但基本結(jié)構(gòu)是相同的。刮板輸送機(jī)由機(jī)頭部、機(jī)尾部、中部槽及附屬部件、刮板鏈、緊鏈裝置、推移裝置和錨固裝置等組成。 機(jī)頭部 機(jī)頭部主要由機(jī)頭架、鏈輪、減速器、盲軸、聯(lián)軸器和電動(dòng)機(jī)組成，是將電動(dòng)機(jī)的動(dòng)力傳遞給刮板鏈的裝置，有驅(qū)動(dòng)、卸載、連接與支撐機(jī)頭錨固裝置和推移裝置、固定采煤機(jī)械牽引鏈的功能。圖 21 所示是一種輕型中單鏈?zhǔn)焦伟遢斔?機(jī)機(jī)頭部。 圖 21 中單鏈刮板輸送機(jī)機(jī)頭部 1— 墊塊； 2— 減速器； 3— 盲軸； 4— 鏈輪； 5— 撥鏈器； 6— 護(hù)軸板； 7— 墊塊； 8— 緊鏈裝置； 9— 聯(lián)軸器； 10— 連接筒； 11— 電動(dòng)機(jī)； 12— 機(jī)頭架 機(jī)頭架 機(jī)頭架是支承和裝配機(jī)頭傳動(dòng)裝置（包括電動(dòng)機(jī)、液力耦合器、減速器等）、鏈輪組件、盲軸以及其他附屬裝置的構(gòu)件。它是由厚鋼板焊接而成的，具有較高的強(qiáng)度和剛度。對(duì)機(jī)頭架的基本結(jié)構(gòu)要求是，兩側(cè)結(jié)構(gòu)必須相同，便于左右工作面的交替使用和雙側(cè)傳動(dòng)。 鏈輪組件 鏈輪組件是傳遞減速器 輸出的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力，使刮板鏈條進(jìn)行無(wú)端封閉循環(huán)運(yùn)動(dòng)的構(gòu)件，由鏈輪、滾筒、鏈輪軸、 〔 盲軸 )、軸承及密封、潤(rùn)滑系統(tǒng)等件組成。根據(jù)刮板鏈條型式不同，有中單鏈型、中雙鏈型、準(zhǔn)邊雙鏈型和邊雙鏈型 4 種型式。圖 22 所示為內(nèi)置式中雙鏈型。 減速器 減速器是刮板輸送機(jī)傳遞電機(jī)運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力，使刮板鏈條運(yùn)動(dòng)的關(guān)鍵傳動(dòng)裝置。有圓錐－圓柱齒輪傳動(dòng)、圓錐 ―行星齒輪傳動(dòng)和行星齒輪傳動(dòng)三種結(jié)構(gòu)型式，根據(jù)輸入軸與頭架的位置，分為平行布置式和垂直布置式兩種型式。近年來(lái)，出現(xiàn)了可控軟驅(qū)動(dòng)的多功能傳動(dòng)裝置，改善了刮板輸送機(jī)的啟動(dòng)、過(guò)載、功率均衡及緊鏈性能，目前處于試驗(yàn)和試用階段。 聯(lián)軸器 聯(lián)軸器位于電機(jī)和減速器之間，是傳遞扭矩的聯(lián)接裝置。有柱銷聯(lián)軸器、彈性聯(lián)軸器和液力偶合器三種類型。近幾年，還成功研制限矩聯(lián)軸器，且得到了迅速推廣和使用。 液力耦合器的主要特點(diǎn)為： 液力耦合器可以改善電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)性能。輸送機(jī)在起動(dòng)時(shí)，由于液力耦合器的作用，可使電動(dòng)機(jī)輕載或空載起動(dòng)，然后負(fù)載再逐漸增加，這樣，電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)時(shí)間縮短了，起動(dòng)電流也降低了。在多電動(dòng)機(jī)同時(shí)驅(qū)動(dòng)的設(shè)備中，采用液力耦合器，可使各電動(dòng)機(jī)的輸出功率 趨于平衡。由于泵輪和透平輪之間為 “液體連接 ”，故作用在輸入、輸出軸上的沖擊載 荷可以大大降低，延長(zhǎng)了電動(dòng)機(jī)和工作機(jī)構(gòu)的使用壽命，這對(duì)處于惡劣工作條件下的煤碳機(jī)械尤為重要。 液力耦合器具有過(guò)載保護(hù)作用。當(dāng)外負(fù)載增加時(shí)，輸出軸轉(zhuǎn)速下降，泵輪和透平輪的轉(zhuǎn)速差增大。當(dāng)外負(fù)荷繼續(xù)增大時(shí)，工作液將被擠向泵輪輪壁，經(jīng)溢流孔進(jìn)入輔助室。此時(shí)，工作腔內(nèi)液體減少，再加上泵輪和透平輪的轉(zhuǎn)速差繼續(xù)增大，則工作液的溫度迅速升高。當(dāng)工作液的溫度升至額定值時(shí)，易熔合金塞熔化，液體噴出，電動(dòng)機(jī)帶著泵輪及外殼空轉(zhuǎn)，保護(hù)了電動(dòng)機(jī)。 液力耦合器的 主要缺點(diǎn)有兩點(diǎn)：一是較其他聯(lián)軸器的結(jié)構(gòu)復(fù)雜、成本高、效率低、使用與維護(hù)要求高；二是過(guò)去多采用油質(zhì)工作液，噴液后容易燒傷人員和發(fā)生火災(zāi)。為了避免事故的發(fā)生，近些年除了少量早期生產(chǎn)的液力耦合器使用油質(zhì)工作液外，大部分采用難燃工作液和水質(zhì)工作液。 中型和重型刮板輸送機(jī)都采用液力耦合器。 機(jī)尾部 機(jī)尾是使刮板鏈條返回運(yùn)行組件的總成，有普通機(jī)尾和輔助驅(qū)動(dòng)機(jī)尾兩種型式。 輔助驅(qū)動(dòng)機(jī)尾有普通驅(qū)動(dòng)機(jī)尾式、轉(zhuǎn)接式和可伸縮式三種形式。 可伸縮式機(jī)尾的尾架分為活動(dòng)部分和固定部分，活動(dòng)部分通過(guò)油缸的伸縮可沿底板上的導(dǎo)軌移動(dòng)，使 尾架伸縮達(dá)到調(diào)整刮板鏈條松緊的目的。其余結(jié)構(gòu)與普通驅(qū)動(dòng)式機(jī)尾相同?？山鉀Q重型刮板輸送機(jī)停機(jī)緊鏈和不安全的突出問(wèn)題。適用于高產(chǎn)高效工作面重型刮板輸送機(jī)采用，使鏈條具有合理預(yù)張力，提高刮板鏈條運(yùn)行的可靠性。其結(jié)構(gòu)如圖 23