機電10-1班調(diào)研報告3

1、黑龍江科技大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計調(diào)研報告設(shè)計題目： 中單鏈刮板輸送機機頭部設(shè)計 調(diào)研的企業(yè)： 雞西建華皮帶機廠 院系名稱： 機械工程學(xué)院 專 業(yè) ： 機械電子工程 班 級 ： 機電10-1班 姓 名 ： 宋凱 學(xué) 號 ： 17 指導(dǎo)教師 ： 董金波 1學(xué)生、教師簡介表1 學(xué) 生 簡 介姓名專業(yè)班級學(xué)號宋凱機械電子工程機電10-1班17表2 指 導(dǎo) 教 師 簡 介姓 名工作單位職 稱學(xué)校導(dǎo)師趙汗青黑龍江科技大學(xué)副教授企業(yè)導(dǎo)師雞西建華皮帶機廠2調(diào)研實證3畢業(yè)設(shè)計背景畢業(yè)設(shè)計題目：中單鏈刮板輸送機機頭部設(shè)計本畢業(yè)設(shè)計題目涉及：機頭架、鏈輪組件、驅(qū)動裝置（電動機、聯(lián)軸器、減速器）及其附屬裝置組成4綜述a.刮

2、板輸送機的整體發(fā)展概況20世紀(jì)50年代廣泛使用SGD-11.SGB-11型刮板輸送機，因不能橫向彎曲自移，工作面推進后要大拆大卸重新安裝，占用時間長，勞動強度大，勞動強度大，再加上強度不足，功率小，即使沿工作面分段放炮,仍不斷發(fā)生超載事故。在逐步使用SGD-20型和SGS-30型刮板輸送機后，工作面的生產(chǎn)能力雖然有所提高，但仍不能彎曲自移，憑人力搬運十分笨重，而且輸送機與煤壁距離較遠，要人力攉煤。到了70年代，隨著采煤機的大量應(yīng)用，出現(xiàn)了SGW-40、SGW-44型可彎曲刮板輸送機，實現(xiàn)了不解體和不停運分段自移，運輸能力提高了200t/h。80年代以來，工作面運輸設(shè)備發(fā)展很快，由于各種新型采煤

3、機的出現(xiàn)，刮板輸送機已大為改觀。因采煤機要在輸送機行走，不僅要求輸送機強度大，保證采煤機工作穩(wěn)定，且要與采煤機生產(chǎn)能力相匹配，促使刮板輸送機不斷向重型化發(fā)展。代表機型有SGW-150和SGW-250型，隨著大功率采煤機的出現(xiàn)，一些刮板輸送機的功率已達400500 kw,運輸能力達1000t/h,能適應(yīng)工作面單產(chǎn)150萬t/a的生產(chǎn)規(guī)模要求。（1） 國外刮板輸送機的發(fā)展現(xiàn)狀自世界上第一臺刮板輸送機誕生以來，經(jīng)過半個多世紀(jì)的不斷研究、試驗、改進。刮板輸送機已成為煤炭運輸、特別是長壁工作面運輸不可替代的輸送設(shè)備。近年來，以美國、澳大利亞等發(fā)達采煤國家為代表的集約化高產(chǎn)高效礦井的迅速發(fā)展，帶動了綜采裝

4、備向機電一體化高端技術(shù)開拓，構(gòu)建了生產(chǎn)能力大、自動化程度高、安全可盤、工作面單產(chǎn)和功效成倍提高的新一代高產(chǎn)高效綜采工作面設(shè)備，實現(xiàn)和推動了一礦一井的高度集約化生產(chǎn)。隨著集約化高產(chǎn)高效長壁工作面綜采裝備技術(shù)不斷向高端發(fā)展，為滿足生產(chǎn)能力大，自動化程度高、安全可靠的生產(chǎn)要求，國外幾家有名的刮板輸送機公司不僅注重提高關(guān)鍵元部件材質(zhì)強度以提高其使用壽命，還非常注重刮板輸送機軟啟動、過載保護以及帶可伸縮機尾的鏈條自動張緊等裝置的開發(fā)，提高刮板輸送機機電一體化控制水平?，F(xiàn)在輸送機機型所采用的軟啟動和過載保護形式已有限矩形液力偶合器、CST可控傳動裝里、調(diào)速型液力耦合器、文流電機變頻調(diào)速等，國外公司所研制的

5、液壓馬達緊鏈和可伸縮機機尾調(diào)整鏈條松緊度的緊鏈系統(tǒng)，既能保證超重型工作面刮板輸送機緊鏈作業(yè)安全、可靠和便于控制，又能根據(jù)負載狀況隨時調(diào)節(jié)刮板鏈的松緊，保證了刮板鏈?zhǔn)冀K處于最佳運行狀態(tài)，避免了因鏈條過松而造成的懸鏈和跳鏈?zhǔn)鹿?。?） 國內(nèi)刮板輸送機的發(fā)展現(xiàn)狀 我國煤礦長壁綜采機械化始于20世紀(jì)70年代末，隨著不斷推廣和發(fā)展，已經(jīng)具有一定研究開發(fā)、生產(chǎn)制造輸送機的能力，并成功地開發(fā)研制出多系列適應(yīng)我國國情的綜采和綜放工作面輸送設(shè)別，基本滿足國內(nèi)市場的需求?，F(xiàn)在我國中、小功率刮板輸送機已具備成型技術(shù)，并有成熟的制造能力，運輸量小于1500 t/h、裝機功率小于800kw的中型和重型輸送設(shè)備方面與國外

6、的產(chǎn)品水平基本相當(dāng)，近些年來通過對引進設(shè)備的笑話、吸收和國產(chǎn)化舉措，我國也研制開發(fā)了諸如槽寬1.2m、裝機功率2×700 kw、運輸能力2500t的大功率刮板輸送機，并已在一些大型礦井投入使用。其中，各種規(guī)格的交叉?zhèn)刃妒綑C頭、材質(zhì)強度達70kg級的鑄造槽幫及中板以及超重型工作面刮板輸送機所必需的一些結(jié)構(gòu)部件也得到推廣和應(yīng)用。 b.雞西建華皮帶機廠 雞西建華皮帶機廠位于黑龍江省雞西市市區(qū)，東臨興凱湖、南靠完達山、北依穆陵河、西通201國道；交通便利、氣候宜人。始建于1969年，是集帶式輸送機研發(fā)、制造和維修為一體的綜合性企業(yè)；是原煤炭工業(yè)部和原東煤公司定點生產(chǎn)帶式輸送機及配件的專業(yè)廠家

7、。2003年通過ISO9001質(zhì)量體系認證。連續(xù)多年被評為產(chǎn)品質(zhì)量信得過單位、國家計量二級單位、省級用戶滿意企業(yè)、市級科技先進單位。雞西建華皮帶機廠在科學(xué)管理、規(guī)范經(jīng)營、大膽創(chuàng)新的指導(dǎo)思想下，致力于研發(fā)、開發(fā)、生產(chǎn)性能卓越、結(jié)構(gòu)合理、品質(zhì)優(yōu)良、經(jīng)濟適用的各類帶式輸送機；擁有較高的設(shè)計和生產(chǎn)能力，生產(chǎn)工藝進、檢測手段齊全；產(chǎn)品全部采用國家標(biāo)準(zhǔn)和行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，各項技術(shù)性能均達到了國內(nèi)先進水平。先后向市場推出了：可伸縮帶式運輸機、固定帶式輸送機、雙向帶式輸送機、大傾角帶式輸送機、波狀擋邊帶式輸送機、強力帶式輸送機、鋼絲繩牽引帶式運輸機、可彎曲帶式輸送機、帶式輸送機轉(zhuǎn)載機、帶式輸送機轉(zhuǎn)角機、帶式輸送機助力

8、器等七十多種規(guī)格的帶式輸送機，產(chǎn)品遠銷東三省、內(nèi)蒙古、山西、陜西等地區(qū)，廣泛服務(wù)于煤炭、冶金、礦山、電廠、建材等行業(yè)，深受廣大用戶歡迎。雞西建華皮帶機廠以質(zhì)量為生命、以誠信為靈魂，極力追求產(chǎn)品質(zhì)量零缺陷，精心打造銅牛品牌新形象。c.借助CAD/CAE技術(shù)，應(yīng)用業(yè)界權(quán)威設(shè)計、分析軟件：Pro/E、ADAMS、ANSYS、MATLAB等，完成三維參數(shù)化建模、模擬實際工況進行有限元分析、液壓系統(tǒng)仿真、動態(tài)干涉檢查和機構(gòu)分析，在設(shè)計過程中消滅潛在故障。應(yīng)用國際先進的大型PDM、ERP系統(tǒng) 在不斷提高工作面單產(chǎn)和效率的總要求下，80年代初期，主要是對工作面刮板輸送機的結(jié)構(gòu)進行改進。如采用雙中心鏈、側(cè)卸機

9、頭、封底溜槽和雙速電動機，增大溜槽、牽引鏈條等組件的強度及傳功功率等都有效地提高了刮板輸送機的運輸能力和可靠性。80年代后期以來，工作面刮板輸送機技術(shù)發(fā)展可概括為“三大”(大運量、大運距、大功率)、二重（重型溜槽、重型鏈條）、一新（自動檢測等新技術(shù)）”。機頭部隨著綜采工作面生產(chǎn)能力的迅速提高，刮板輸送機端卸載已經(jīng)難以滿足要求，國內(nèi)外大運量重型刮板輸送機均采用交叉?zhèn)刃遁d機構(gòu)，該機構(gòu)經(jīng)過幾代改進，在卸載能力、效率、壽命等方面都有了很大的提高。同時，卸載高度的降低也為綜采配套帶來了便利。機頭部由機頭架、鏈輪、減速器、盲軸、聯(lián)軸器和電動機組成，是將電動機的動力傳遞給刮板鏈的裝置。1. 機頭架 機頭架是

10、機頭部的骨架，應(yīng)有足夠的強度和剛度，由厚鋼板焊接制成，各型機頭部的共同點如下：(1) 兩側(cè)對稱，兩側(cè)壁上都能安裝減速器，以適應(yīng)左、右采煤面的需要；(2) 鏈輪由減速器伸出和盲軸支撐鏈接，這種連接方式，便于在井下拆卸;(3) 玻鏈器和護軸板固定在機頭架前梁上，它的作用防止刮板鏈在與鏈輪的分離點處被齒輪帶動卷入鏈輪，護軸板是易損部位，用可拆換的活板，既便于鏈輪和撥鏈器的拆裝，有可更換；(4) 機頭部的易磨損部位采取耐磨措施，例如加焊高錳鋼堆焊層或局部采用耐磨材料的可更換零件2鏈輪 鏈輪組件安裝于機頭架上，鏈輪組件采用從機頭部一側(cè)穿入的安裝方法。鏈輪組件為雙伸結(jié)構(gòu)，兩側(cè)均通過齒輪聯(lián)軸器和傳動裝置聯(lián)接

11、。鏈輪組件采用遠程注油方式，潤滑油為GB5903-1995工業(yè)閉式齒輪油L-CKD-等品460，油箱注滿為止，每季更換潤滑油一次。拆卸鏈輪組件可在不拆卸傳動裝置的情況下進行。七齒鏈輪與漸開線內(nèi)花鍵孔滾筒焊接，構(gòu)成鏈輪軸。鏈輪由優(yōu)質(zhì)合金鋼鍛造而成，齒形部分經(jīng)電解加工成型，鏈窩及齒形表面經(jīng)淬火處理。滾筒上的內(nèi)花鍵用來與減速器輸出軸聯(lián)接。鏈輪軸上的軸承、軸承座、套及密封裝置為對稱布置。在傳動部一側(cè)安裝右透蓋、右端蓋和一組浮封環(huán)，在另一側(cè)安裝左透蓋和左端蓋。3.減速器 我國目前生產(chǎn)的刮板輸送機多為平行布置式、三級傳動的圓錐圓柱齒輪減速器。其使用條件為：齒輪圓周速度不大于18m/s;安裝角度為1

12、6;25º；高速軸的轉(zhuǎn)速不大于1500r/mi;減速器工作的環(huán)境溫度為-20+35；適用于正反兩向運轉(zhuǎn)。 為適應(yīng)不同需要，三級傳動的圓錐圓柱齒輪減速器有三種裝配形式：型減速器的第二軸裝配緊鏈裝置，第四軸（或第一軸）裝斷銷過載保護，這用形式用于30 kw以下的減速器；型減速器的第二軸端裝緊鏈裝置，利用液力耦合器實現(xiàn)過載保護，單機功率為4075kw的減速器多采用這種形式；型減速器的第一軸裝緊鏈裝置，利用液力耦合器實現(xiàn)過載保護，單機功率90kw以上的減速器采用這種形式。采用雙速電動機時，不能用液力耦合器。因為液力耦合器不能在低速下工作。用雙速電機驅(qū)動，應(yīng)采用適當(dāng)?shù)臋C械或電器過載保護裝置。減

13、速器的端軸形式按配套需要選用。輸入軸端有圓頭平鍵和漸開線外花鍵兩種；輸出軸端有矩形花鍵、漸開線內(nèi)花鍵和漸開線外花鍵三種。為使同一型號減速器的安裝尺寸和連接尺寸能通用互換，我國制定并發(fā)布了刮板輸送機減速器標(biāo)準(zhǔn)。為使其在左右兩種采煤工作面和機頭部、機尾部都能通用，刮板輸送機減速器的箱體應(yīng)上下對稱。箱體的結(jié)構(gòu)還應(yīng)使刮板輸送機在大傾角條件下工作時，各齒輪和軸承都能得到充分的潤滑。為便于改變鏈速，減速器應(yīng)能用更換第二對齒輪的方法，在一定范圍內(nèi)改變傳動比。中型或重型刮板輸送機的減速器都采用圓弧錐齒輪。圓弧錐齒輪的承載能力大，傳動平穩(wěn)，噪聲低。檢修更換齒輪時,必須注意齒輪的齒制相同，并應(yīng)成對更換。刮板輸送機

14、通用技術(shù)條件對減速器的技術(shù)性能規(guī)定有具體指標(biāo)。如果礦用刮板輸送機的機頭部裝在平巷的位置，可采用圓柱齒輪減速器。行星齒輪減速器的體積、質(zhì)量小，效率高，大功率的減速器采用他有利。4盲軸 盲軸是裝在機頭部的不裝減速器一側(cè)、支承鏈輪的一個組件。盲軸組件是用于與圓錐圓柱齒輪減速器的鏈輪連接組件相配的盲軸組件，其軸承座裝在機頭架側(cè)板的座孔內(nèi)，用螺栓固定。 5.聯(lián)軸器 電動機與減速器的連接有彈性聯(lián)軸器和液力耦合器兩種。用液力耦合器有以下幾點：使電動機輕載保護功能；減緩傳動系統(tǒng)的沖擊和震動；多電機驅(qū)動能使各電機的負荷較均勻；如果與電動機的特性匹配得當(dāng)，能增大驅(qū)動裝置的啟動力矩。中型和重型刮板輸送機都采用液力耦

15、合器。液力耦合器是一種液力傳動器件艾諾，其主要組成部分由：1泵輪、2外殼、3易熔塞、4渦輪、5工作液。泵輪1和外殼2把渦輪4封在其中，并用螺栓緊密連接構(gòu)成密封的工作腔。泵輪的出軸與電動機連接，渦輪的出軸與減速器連接。泵輪和渦輪上都有許多徑向直葉片，兩輪上的葉片數(shù)目不等。在工作腔內(nèi)注入一定量的工作液體，電動機驅(qū)動泵輪旋轉(zhuǎn)時，泵輪中的工作液體被葉片夾持著同泵輪一起旋轉(zhuǎn)，產(chǎn)生流向外緣的離心力就必定大于渦輪使工作液體產(chǎn)生的離心力壓力。因此，泵輪內(nèi)的液體沿徑向葉片之間的通道外向流動，并在泵輪外緣流入渦輪；同時，由于連續(xù)性的緣故，在靠近聯(lián)軸器軸線的泵輪內(nèi)緣，工作面液體又從渦輪流回泵輪1，形成環(huán)流。于是，工

16、作液體除了繞聯(lián)軸器軸線進行旋轉(zhuǎn)運動（牽連運動）之外，還要繞泵輪和透平輪所組成的循環(huán)圓的中心進行環(huán)流運動（相對運動），因此，工作液體的絕對運動的螺管狀的復(fù)合運動。進入螺管運動的液體質(zhì)點在泵輪被加速增壓，泵輪的機械能轉(zhuǎn)換成液體的動能，液體進入渦輪后，推動渦輪旋轉(zhuǎn)，液體被減速降壓，液體的動能轉(zhuǎn)換成渦輪的機械能而輸出做功。由此可見，液力耦合器是依靠液體環(huán)流運動傳遞能量的，而產(chǎn)生環(huán)流的先決條件是泵輪轉(zhuǎn)速大于渦輪轉(zhuǎn)速，即二者之間存在的轉(zhuǎn)速差。當(dāng)二者轉(zhuǎn)速相等時，液體的環(huán)流運動消失，能量傳遞也停止了。根據(jù)液力轉(zhuǎn)動的理論，液力耦合器所能傳遞的力矩M用下式計算：M=· n²D5式中， 轉(zhuǎn)矩系數(shù)

17、； 工作液體的重度，N/m² n泵輪的轉(zhuǎn)速，r/min D泵輪的有效直徑，m.液力耦合器的工作液可用礦物油、水或難燃液。在礦井種采用礦物油作工作液，有引起火災(zāi)的危險，為防止油溫過高，安全性液力耦合器的工作腔裝有易熔塞。易熔塞上有通孔，用專門配置的易熔合金封死。當(dāng)過載時間較長，油溫超過限定的溫度時易熔合金被融化，腔內(nèi)有液噴出，泵輪與渦輪失掉液力連接從而保護了電機不會長時間過載，鏈子不被拉斷，也不致因油溫過高而造成事故。 6.電動機 刮板輸送機電動機不用液力耦合器時，采用雙鼠籠轉(zhuǎn)子并具有高啟動轉(zhuǎn)矩的隔離防爆型電動機。采用液力耦合器時，對電動機的啟動轉(zhuǎn)矩?zé)o高要求，只是要求最大轉(zhuǎn)矩要高。因為

18、用液力耦合器時，電動機是輕載啟動，如果液力耦合器的輸入特性與電動機的特性匹配得當(dāng)，則對負載的啟動轉(zhuǎn)矩可接近電動機的最大力矩。為解決刮板輸送機的重載啟動困難，德國和英國使用雙速電動機。雙速電動機是兩種額定轉(zhuǎn)速的鼠籠式感應(yīng)電動機，它的定子上裝有兩套繞組，一套低轉(zhuǎn)速繞組，一套高轉(zhuǎn)速繞組。以低轉(zhuǎn)速繞組運轉(zhuǎn)時，能給出3倍以上額定轉(zhuǎn)矩的啟動轉(zhuǎn)矩。低速運行時的輸出功率約為高速時的1/2,啟動電流比用高速繞組的電流低得多，電壓降低。使用雙速電動機時，以低速繞組啟動，達到一定轉(zhuǎn)速時，換接高速繞組常態(tài)運轉(zhuǎn)。采用雙速電動機需要專門的控制開關(guān)，以低速啟動運轉(zhuǎn)到給定的時間 ，斷開低速繞組，間隔約150ms接通高速繞組運

19、行。在環(huán)節(jié)的斷電間隔中，電動機的轉(zhuǎn)速因負載不同約下降50250r/min，即使是滿載啟動，高速繞組也不是從靜止啟動的，因而高速啟動的電流也不高。雙速電機的運轉(zhuǎn)特性是刮板輸送機在重載下能平穩(wěn)啟動。采用雙速電動機與適用液力耦合器相比，因沒有液力耦合器的滑差，不需經(jīng)常檢查和補充工作液體，沒有過載噴油之患。但是，也沒有液力耦合器的幾種有益功能。雙速電動機專用的控制開關(guān)中，必須要有完善可靠的電器保護裝置。d.現(xiàn)階段存在哪些技術(shù)問題我國刮板輸送機的技術(shù)水平只相當(dāng)于80年代初期的國際水平，落后于國際先進水平1015年，我國刮板輸送機技術(shù)水平低，主要表現(xiàn)在：1. 裝機功率小，輸送能力地，運輸距離短。2. 我國

20、工作面刮板輸送機CST可控驅(qū)動裝置、ACTS自動調(diào)鏈裝置和工況監(jiān)測系統(tǒng)等均為空白。3. 耐久性差，可靠性低，事故率高，壽命短。e.近幾年綜采技術(shù)的發(fā)展速度很快，刮板輸送機必然隨著綜采技術(shù)的發(fā)展而繼續(xù)發(fā)展，其發(fā)展趨勢是：1向大型化發(fā)展。2.向高耐久性，高可靠性方向發(fā)展。3.向智能化自動化方向發(fā)展。采用CST可控驅(qū)動裝置和ACTS自動調(diào)鏈裝置及工況監(jiān)測系統(tǒng)等，增設(shè)自動緊鏈和工礦監(jiān)測顯示，傳輸及報警系統(tǒng)，為雙高工作面進一步擴大發(fā)展創(chuàng)造條件。4.向標(biāo)準(zhǔn)化、規(guī)范化方向發(fā)展。輸送機零部件普遍標(biāo)準(zhǔn)化，規(guī)范化，保證設(shè)計、加工質(zhì)量和水平。5.想高適應(yīng)性發(fā)展。適應(yīng)不同綜采工藝的工作面刮板輸送機將會繼續(xù)發(fā)展。6.鏈

21、條將普遍采用強化鏈，既有利于降低機身高度，增大裝煤量，又有足夠強度。同時，隨著鏈環(huán)強度的提高，單鏈重型刮板輸送機將得到很大發(fā)展。7.長運輸距離。為了減少采取階段煤柱的損失量，加大工作面的長度，刮板輸送機的長度應(yīng)加大。長壽命。由于使用大直徑圓環(huán)鏈，增加了刮板鏈的強度，延長了刮板輸送機的壽命。 然而，我國生產(chǎn)技術(shù)落后，目前設(shè)計的生產(chǎn)的刮板輸送機裝功率小，輸送能力低，運輸距離短，耐久性差，可靠性低，壽命短，而刮板輸送機是綜采工作面配套設(shè)備的重要組成部分，是煤炭裝運的第一個環(huán)節(jié)，在很大程度上決定了采煤工作面的生產(chǎn)能力和效率，因此，研究制造自己的高產(chǎn)高效輸送機迫在眉睫。本文首先綜合比較了各種類型輸送機的

22、特點，根據(jù)實際情況選用了中單鏈刮板輸送機的設(shè)計。而后，對中單鏈型刮板輸送機進行了總體結(jié)構(gòu)設(shè)計。對機頭傳動裝置、過渡槽、中部槽、刮板鏈、刮板、鏈輪、機尾等主要部件進行了技術(shù)分析和結(jié)構(gòu)設(shè)計，完成了中單鏈型刮板輸送機的整體設(shè)計。此次設(shè)計的中單鏈刮板輸送機左右兩側(cè)對稱，可以在兩側(cè)壁上安裝減速器，以適應(yīng)左、右采煤工作面的需要。另外，可以很容易將機尾改裝成機頭，而適應(yīng)各種特殊情況。此次設(shè)計的中單鏈型刮板輸送機的特點是結(jié)構(gòu)簡單，受力均勻，運行平穩(wěn)，摩擦阻力小，溜槽利用率高，彎曲性能好，不易出現(xiàn)阻塞，具有很強的適應(yīng)性。5參考文獻1謝友柏?！霸诂F(xiàn)代設(shè)計理論的一些基本概念”,機械Engineering.vol.43雜志，2008年11月，pp.7-16.2Baguma,Rehema盧貝卡，朱代?！熬W(wǎng)頁設(shè)計框架改善殘疾人無障礙人（WDFAD）”，訴訟的2008年國際跨學(xué)科會議關(guān)于無障礙，W4A,2009年，頁。134-140.3迪斯坦特·達米亞諾,羅西·古斯塔沃,坎福拉·赫拉爾多,帝利·