刮板输送机-毕业设计(共92页).doc
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1、精选优质文档-倾情为你奉上1 绪论1.1刮板输送机的发展史和发展趋势1.1.1刮板输送机的发展史 刮板输送机的工作原理和基本结构,与我国在公元186年至189年间发明的“翻车”龙骨水车是相同的。可是刮板输送机运送散碎物料,是在上个世纪初出现于工业发达的英国。早期的刮板输送机,结构简单轻使,那时它仅是运煤之用,人工装煤,运输能力低,每小时最多只有几十吨;输送机长度只有几十米;功率小,牵引链的强度也不高。经过多年的改进和发展,目前综采工作面的刮板输送机,除运煤之外,还有四种功能:给采煤机作运行轨道;为拉移液压支架作依托固定点;清理工作面的浮煤;悬挂电缆,水管,乳化液管等。1.1.2综采工作面刮板输
2、送机的发展趋势1.发展大运量、大功率刮板输送机迫在眉睫 1)大运量 70年代末刮板输送机的运量能力一般小于1000 t/h;80年代初为1500 t/h,80年代后期为20002500 t/h;90年代达到3500 t/h。槽宽也相应的从630764 mm增大到9801100 mm,链速从1 m/s 左右增加到2 m/s左右。 2)大功率 70年代末期驱动电动机的单台功率小于200 kW,最大装机功率2200 kW;80年代初为(23)(215315)kW;90年代实际运行的单台电动机的最大功率为530Kw。对大于250315 kW的电动机,供电电压相应的从1140 v升高到2300、3300
3、、4160或5000 v。3)大运距 70年代一般输送机长度不超过200 m;80年代逐步增加为250 m左右,美国已经有超过350 m 的长工作面。链条布置相应的从边双链和中单链过渡为中双链为主。链子直径从2630 mm增加为3438 mm,有的已经达到42 mm。但有些专家认为:从设备投资、运营成本、通风维修、掘进和搬家等综合考虑,工作面长度以250 m左右时技术经济较为合理。2.零部件向高强度、高寿命发展为了提高刮板输送机运转的可靠性,其零部件要向高强度、高寿命发展,主要从三方面入手:(1)设计方面。采用世界先进的设计理论和计算机手段,对其结构、重量、强度、寿命等方面进行优化,保证设计的
4、合理性。(2)材质方面。由于国内基础工业未能与煤矿机械的进步同步发展,某些煤矿专用材料还是空白,如高强度耐磨中板材料、耐磨可焊铸钢材料以及高强度齿轮材料等。先进大型煤矿机械的发展,必将促使优质材料的发展。此外,某些刮板输送机特需的标准件、外购件,也应跟上高强度、高寿命的要求。(3)工艺方面。欲提高产品的制造精度和质量,要从材料热处理、产前产后处理、先进的检测设备等方面入手。3.刮板链在更新换代80年代始,中双链机型在世界范围内已占相对优势,而且在稳定发展。单链机型在一些采煤先进国家近年来的使用量明显下降。边双链和三链机型有些国家已经淘汰。但边双链在我国的使用数量还较多。某些采煤先进国家,26m
5、m以下的链条的使用量迅速减少,34mm的链条已占主导地位。38mm及42mm(包括42/46异型紧凑链)异型链条尺寸和重量较大,制造设备、工艺及材料要求较高,目前世界上仅有少数厂家能够生产。这种大型刮板链适用于工作面长300m左右、输送量3000t/h以上的工作面使用。4.发展90拐弯刮板输送机90拐弯刮板输送机70年代首先出现在德国。到80年代末,德国(主要是西德)140多个长壁工作面中已有28个使用了这种机型,并且逐步推广到了其他国家。使用90拐弯刮板输送机的主要优点可归纳为:(1)可以省掉顺槽转载机;(2)节省了一套驱动装置;(3)取消了工作面端头的转载站,能减少煤尘的产生和块煤的转载破
6、碎;(4)工作面输送机的机头放在了顺槽,采煤机可以更顺便地达到工作面端头,以实现自开缺口。由于重型刮板链的形状和尺寸特殊,拐弯输送机的刮板链张紧装置一般不采用普通的紧链方法。它设计安装了一种张紧溜槽,用其进行紧链。张紧溜槽由专门的重型活塞提供动力的滑动槽形成,直接安装在传动装置的后面。5.侧卸式刮板输送机国内使用量日渐增多工作面输送机的转载方式由以往的端卸式改为侧卸式,使刮板输送机的回煤减少了。因为被端卸式卸下的煤在转载机上会有瞬间停留,只有转载机的下一个刮板通过卸载处时才将煤刮走,极易造成煤在卸载处的堵、撒及底链回煤等现象。原煤在侧卸装置处的流动情况是这样的:大部分煤到达犁式卸煤板处,通过靠
7、工作面和采空区两侧的倾斜中板滑落到转载机上;少量的煤将被刮板链带着通过回煤罩,在链轮下方落到转载机上。因此,卸料装置内有三条转送原煤的途径:大约70%的煤沿主倾斜中板滑下;大约24%的煤沿副倾斜中板滑下;其余通过回煤罩卸下。1.2刮板输送机的组成部分,工作原理和使用范围刮板输送机是一种有扰性牵引机构的连续运送机械。如图(1-1)所示。它的牵引机构是刮板链,溜槽是它的承载装置,不同类型的刮板输送机,其各个组成部 图(1-1) 刮板输送机分的形式和布置方式是不尽相同的,但其主要结构和基本组成部件是相同的。现以SGW-250型刮板输送机为例介绍其主要构成:机头部(包括机头架,传动装置、链轮组件等);
8、溜槽(分为中间标准溜槽、调节溜槽和连接槽);刮板链;机尾部分(包括机尾架、传动装置、链轮组件等)。此外,对于各安装在采煤工作面的刮板输送机还在溜槽侧板上安装有挡煤板和铲煤板;机头、机尾各设有防滑瞄固装置;还有供移动输送机用的液压推移装置(与液压支架连在一起)和安装紧链时用的液压紧链器等附属装置。 刮板输送机的传动系统示意图如图(1-2)所示。驱动电动机经液力偶合器、减速器而驱动 图(1-2) SGW250型刮板输送机1电动机;2液力耦合器;3减速器4链轮组件;5盲轴;6刮板链绕过机头链轮与机尾链轮进行无极闭合循环运行的刮板链,将作为承载机构的溜槽中的煤炭推移到机头处的卸载点。其上部溜槽是重载工
9、作溜槽,下部溜槽作为回空槽。 刮板输送机在工作中要克服溜槽与刮板链及煤炭之间的滑动摩擦阻力,与相同运量和运距的带式输送机相比,刮板输送机的电机容量和电耗要大得多。但是它具有带式输送机没有的优点,如它的结构强度高,机身低矮,可以弯曲,能适应采煤机较恶劣的工作条件,并可作为采煤机的运行轨道,有时还作为移置液压支架的支点;在推移刮板输送机时,铲煤板可自动清扫机道浮煤;挡煤板后面有安装电缆、水管的槽架,并对电缆、水管起保护作用,推移输送机,电缆、水管同时移动。所以,刮板输送机现在仍是缓倾斜长壁式采煤工作面唯一的煤炭运输设备。1.3刮板输送机的主要类型和系列国内外现行生产和使用的刮板输送机类型很多,分类
10、方法也各不同。按溜槽的布置方式和结构分类,可分为并列式和重叠式,底溜槽式和封底溜槽刮板输送机。按牵引链的结构,链条数及布置方式分类,可分为片式套筒链,可拆模锻链及焊接圆环链;单链、边双链、中双链及三链刮板输送机。刮板与链条的连接布置形式则有悬臂式、对称式、中间式之分。各种类型的刮板输送机随其运输能力和结构特点而适应不同的工作条件,有溜槽并列式使用于薄煤层采煤工作面,封底溜槽式适用于底版比较松软而破碎的采煤工作面。为使刮板输送机的生产达到标准化,系列化和通用化,提高产品的制造质量,我国已制定并发布了工作面用刮板输送机通用技术条件(MT10585)。工作面用刮板输送机系列谱是产品系列规划,是今后一
11、个时期设计制造新产品的依据。工作面用刮板输送机通用技术条件规定了刮板输送机按功率大小分为轻、中、重型。刮板输送机配套单电动机设计额定功率40 kW以下的为轻型;大于40 kW,小于、等于90 kW为中型;大于90 kW为重型。 1.4薄煤层综采工作面刮板输送机的结构特点(1)矮机身、短机头,使用于煤层厚度为0.81.3 m、倾角0 12的缓倾斜工作面机头和机尾的高度为700 mm、机架长度为750 mm,便于拆卸运输。(2)闸盘紧链装置置于水平位置采空区侧,适应薄煤层紧链的需要。专心-专注-专业2 刮板输送机的设计2.1总体设计要求 本次毕业设计要求设计一个刮板输送机。具有要求数据如下: 运输
12、能力 1000t/h 刮板链速度 2 m/s 出厂长度 200 m2.2总体方案的确定 参照以上数据与SGB764/264型刮板输送机相似。本课题的设计参照了SGB764/264型刮板输送机的设计,采用了中双链,卸载方式为端卸式,中部槽采用开低式E型中部槽,电动机采用单速异步电动机,采用两端驱动。 刮板输送机计算内容包括:运输能力、运行阻力、电动机功率、刮板链强度验算。2.3总体方案的设计2.3.1运输能力的计算按连续运行的计算公式,其运输能力为 (2-3-1) 式中 输送机上单位长度货载重量,kg/m ; 刮板链运行速度,m/s ; 采煤机的牵引速度,m/min 。 取 m/min 已知 t
13、/h , m/s,代入下式计算 kg/m2.3.2运行阻力和牵引力的计算刮板输送机运行阻力按直线段和曲线段分别计算。 倾斜运行的刮板输送机的重段直线段,运行时除了要克服煤的阻力和刮板链重力引起的阻力外,还需要克服煤和刮板链重力引起的下滑力,通常将它们一起计为总运行阻力。 在重段直线段运行的阻力为 (2-3-2) 刮板链在空段直线段的运行阻力为 (2-3-3)式中 、货载、刮板链在溜槽中的运行阻力系数; 输送机的铺设长度,m 输送机的铺设倾角; 重力加速度,m/s 刮板链单位长度的重量,kg/m 表2-1 运行阻力系数输送机类型单链刮板输送机双链刮板输送机 式中“+”、“-”号的选择原则为:该段
14、上行时取“+”,向下运输时取“-”。阻力系数的数值,与煤的性质、刮板链形式、中部槽形式,安装等条件许多因数有关。对于双链取 ; 已知 kg/m ; kg/m ;m ; ; 将以上数据代入式(2-3-2)计算,得 N 将数据代入式(2-3-3)计算,得 N 考虑曲线段阻力及弯曲段的附加阻力,则总牵引力 N2.3.3电动机功率的计算与选型(1)电动机功率的计算 对于机械化采煤,其电动机功率 kW (2-3-4) 式中 刮板输送机满负荷运行时的最大功率; kW 上式中 传动装置的总效率,取 刮板输送机空载运行时的最小功率。 kW 则 kW 考虑20%的备用功率,取电动机功率备用系数 因而电动机的功率
15、为 kW(2)电动机的选型 根据以上求得的电动机功率,选用2台YB2-355M2-4型防爆电动机。电动机的具体参数如下: 额定转速 1480r/min 额定功率 250kW 额定电流 434.2A 堵转转矩/额定转矩 2.1 堵转电流/额定电流 7.0 最大转矩/额定转矩 2.4 效率(%) 95.5 功率因数 0.90 噪声 101dB 图(2-1) 电动机的安装形式性能与结构特点 效率高、堵转转矩高、隔爆结构先进合理、温升裕度大、安全性高、性能优良等优点,并且体积小、重量轻、外型美观。 使用范围适用于正常或不正常情况下都能形成爆炸性混合物的场所。其安装形式如图(2-1)所示。2.3.4刮板
16、链强度验算验算刮板链强度,需先算出链条最大张力点的张力值,此张力值的确定按逐点张力法进行计算。得到刮板链的最大静张力后,为了保证刮板链工作的可靠性,必须以链条的工作中所承受的最大张力验算强度。最大张力为最大静张力与动张力之和,动张力按最大张力的15%20%计算。刮板链的抗拉强度以安全系数 表示。对于双链刮板输送机,应满足 (2-4-1)式中 刮板链抗拉强度安全系数; 单条刮板链子的破断拉力; 双链负荷不均匀系数,对于圆环链,取 。对于两端驱动的刮板输送机,其刮板链上最小张力点位置,要根据不同情况进行分析,如图(2-2)所示,当重段阻力 为正值时,每一传动装置主动链轮相遇点的张力均大于其他分离点
17、的张力。因此,最小张力点是主动轮的分离点3 ,由“逐点张力法”得 图(2-2)刮板链运行阻力计算示意图 对于双链刮板输送机,取最小张力点张力 N 取 N 则 N N N因此 N已知 ,kN 代入式(2-4-1)计算,得链子强度系数 因而,链子强度足够。2.4刮板输送机机头部及传动装置2.4.1机头架机头架是支承和装配机头传动装置(包括电动机、液力耦合器、减速器等)、链轮组件、盲轴以及其他附属装置的构件。它是由厚钢板焊接而成的,具有较高的强度和刚度。对机头架的基本结构要求是,两侧结构必须相同,便于左右工作面的交替使用和双侧传动。在电动机和减速器之间,有一筒体,称为连接罩。其作用,一是使电动机和减
18、速器连成一体,使二者的出轴准确对中,便于安装;二是保护它里面的液力耦合器。拔链器位于链轮处的上链和下链之间,其作用是让链条字链轮的分离点处顺利脱开,以避免发生卡链、断链、打牙等事故。护轴板没有和机头架的中板做成一体,而是用埋头螺栓固定在机头架上。这种结构的目的,是当拔链器损坏之后便于更换。2.4.2减速器的传动设计传动装置为并列式布置(电动机轴和传动链轮轴垂直),故采用三级圆锥圆柱齿轮减速器。高速级为弧齿锥齿轮,中速级为斜齿圆柱齿轮,低速级为直齿圆柱齿轮。这种减速器具有承载能力大、传动效率高、噪音低、体积小、寿命长的特点,用于输入轴与输出轴呈垂直方向布置的传动装置。如带式输送机及各种运输机械,
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