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刮板输送机设计.rar

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    编号:20180802233200774    类型:共享资源    大小:756.69KB    格式:RAR    上传时间:2018-08-02
      
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    输送 设计
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    南昌航空大学科技学院学士学位论文目录第一章 绪论 ...................................................................................21.1 总体方案的确定 ........................................................................................2第二章 刮板输送机的基本概述 .................................................52.1 刮板输送机的整体构造及传动原理 ........................................................5 2.2 国产刮板输送机技术特征 ........................................................................9第三章 刮板输送机的性能计算 ...............................................143.1 输送量的计算 ............................................143.2 刮板输送机输送能力的计算 ................................153.3 刮板输送机的阻力计算 ....................................163.4 刮板输送机功率计算 ......................................173.5 刮板链张力的计算 ........................................183.6 链轮的几何尺寸计算 ......................................203.7 其他一些部件的选取 ......................................21第四章 刮板输送机的动力学分析 ...........................................244.1 刮板输送机的物理模型 ....................................244.2 刮板输送机的数学模型 ....................................254.3 刮板输送机的动力学模型 ..................................30小 结 ..............................................................................................37参考文献 ..........................................................................................39致 谢 ..............................................................................................40南昌航空大学科技学院学士学位论文2第一章 绪论煤炭作为我国主要战略性能源,在一次能源生产和消费构成中一直占 70%以上。尽管这一现实在一定程度上反映了我国能源结构上的不合理性,考虑环境污染和能源安全,我国能源政策会作出一定调整,但在可遇见的时期内,煤炭作为支撑我国经济发展的战略性第一能源的地位不会改变。由此可见,煤炭产业以及煤炭产业经济的良性发展对于我国的国民经济发展的重要意义。我国煤矿采掘机械化自 20 世纪 50 年代开始发展。1974 年引进发展综合机械化采煤和装备。1990 年统配煤矿的综合机械化程度只有 35.31%,综采工作面单产平均56.2 万 t/a,其中高产的百万吨工作面只有 30 余个。按全国煤炭总产量计算,全国采煤机械化程度和综合机械化程度大体只有统配的一半,所占比重很低。《中国煤炭开发战略研究》表明:今后随着国家经济实力、技术装备、人员素质的提高,机械化水平必将逐步提高。技术发展的整体趋向是国有重点煤矿跟踪世界发达国家,地方国有煤矿跟踪国有重点煤矿,乡镇煤矿跟踪地方国有煤矿,形成以现代化技术为先导的多层次技术结构。综采技术是长壁采煤系统、支护、采煤、装载、运输及整体推进等作业全部机械化的生产技术,在近半个世纪的发展历程中,它创造和保持了多项世界记录,是当今世界最先进的开采技术,近几年在新技术革命影响的牵动下,正发生着变革性的进步。目前全自动化无人采煤工作面的综采技术,是美、德等国科研工作的重要内容。综采设备是综采技术的核心部分,工作面刮板输送机是关键的综合设备之一。为迅速赶上世界综采工作面刮板输送机的现状,探讨其发展趋势,对促进工作面刮板输送机极其他综采设备的发展,有非常重要的意义。综采刮板输送机是综采工作面的主要配套设备之一。建设一批高产、高效的现代化矿区国产重型刮板输送机在我国综合机械化采煤技术中起主导作用,在我国煤炭开发战略中的地位日益重要,从保证国民经济发展对煤炭的需求以及发展煤炭主产地区域经济和促进社会稳定等角度出发,对我国煤炭产业经济的发展无疑具有重要的战略和现实意义。1.1 总体方案的确定刮板输送机按卸载方式可分为:端卸式刮板输送机、侧卸式刮板输送机、直弯式刮板输送机和交叉侧卸式刮板输送机四种。端卸式刮板输送机:刮板输送机呈直南昌航空大学科技学院学士学位论文3线形,货载从输送机一端卸载,与输送机呈一直线,这种型式的输送机结构比较简单,当前大部分综采工作面使用这种型式的刮板输送机:它的缺点是空链易带回煤,增加功率消耗,卸煤有一定的高度,易产生煤尘。侧卸式刮板输送机:刮板输送机呈直线形,机头部搭在工作面运输巷转载机上,借助圆弧犁形卸煤板将煤从机头架主卸载斜板呈 90 度卸到转载机上,这是煤的主流,约占输煤量的 70%~75%;约有15%~20%的煤从副卸载斜板卸到转载机上,这是副流;最后约有 5%~15%的粉煤绕过链轮通过底部卸入转载机。这种输送机主要优点是:1.侧卸式输送机卸载前由于弧形板的作用,煤平稳地滑入转载机中,避免了端卸式的堵塞堆积和煤尘的产生,改善了劳动环境;2.由于弧形板的作用将带有动量的大块煤扭转 90 度,使其与转载机运行方向相同后再卸入转载机内连续运行,避免了端卸式煤流要停顿后再起动的能量损失和对轻载机的冲击,从而降低了转载机的功率消耗,提高了传动件的可靠性和转载机的使用寿命;3.从弧形板下被刮板链带走的煤粉经机头链轮卸到回煤罩内,由返回刮板链拉到转载机上方,从机头底槽的开口卸到转载机内,因此,减少了刮板输送机的回煤阻力;4.由于煤流不在端头卸载,不需要卸载高度,因而机头高度可以降下,且伸到工作面运输巷中,采煤机可以行走到接近机头,便于自开切口。直弯式刮板输送机:它把工作面刮板输送机与工作面运输巷转载机连成一体,把工作面的煤直接卸到工作面运输巷带式输送机上,取消了转载机。交叉侧卸式刮板输送机:交叉侧卸式刮板输送机的机头与转载机的机尾做成一个整体。两个输送机的上、下链相互交叉穿过,从上向下的顺序是输送机上链,转载机上链,输送机下链、转载机下链。输送机机头上槽的煤通过弧形板转卸入转载机上槽,输送机下链带回的煤落入转载机下槽,由转载机下链带到机尾轮后翻到上槽运走,由于输送机的机头与转载机机尾是一个整体,所以,推移输送机机头时,转载机也必须随之移动。交叉侧卸式刮板输送机的特点是机头架高度比普通侧卸式低,一般可降低200~300mm。由于机头高度的降低,为采煤机自开切口创造更有利的条件。结合自己的设计要求和以上各种机型的特点选定为段卸式刮板输送机。1.1.1 刮板输送机结构方案的确定一台刮板输送机主要包括:机头部及传动装置、机尾部和过度槽、中部槽极其附件和刮板链等五个部分。1.机头部及传动装置机头部是将电动机的动力传递给刮板链的装置,它主要包括机头架、传动装置、南昌航空大学科技学院学士学位论文4链轮组件、盲轴及电动机等组件。常用的机头部有端卸式和侧卸式,本设计采用端卸式。机头架是机头部支承安装链轮组件、减速器、过度槽等部件的框架式焊接结构,它由左侧板、右侧板和中板用较厚的钢板焊接制成,有足够的刚性和强度。为适应左、右采煤工作面的需要,机头架的两侧对称,可在两侧安装减速器,本设计采用一侧安装。机头架的结构形式分为端卸式和侧卸式两种类型,本设计采用端卸式。传动装置由电动机,联轴器和减速器等部分组成。传动装置的布置方式有垂直式和平行式两种,本设计采用平行式。刮板输送机的电动机有单速和双速两种,本设计采用单速四级鼠笼矿用防爆电动机。由于采用的是单速电动机,所以减速器输出轴和电动机的连接时联轴器选用液力偶合器,而减速器输出轴与链轮轴的连接采用齿轮联轴器连接。对于减速器则采用外购的形式获得,选用刮板输送机专用减速器 JS 系列。2.机尾部综采工作面刮板输送机一般功率较大,多采用机头和机尾双机传动方式。部分端卸式输送机的机头、机尾完全相同,并可以互换安装使用。因为机尾不卸载,不需要卸载高度,所以一般机尾部都比较低。为了减少刮板链对槽帮的磨损,在机尾架上槽两侧装有压链块,本设计采用机头和机尾双机传动方式。3.过渡槽过渡槽是机头和机尾与中部槽的连接溜槽,分别称为机头过渡槽和机尾过渡槽。它的特点是与中部槽连接端的高度与中部槽相同,而与机头架和机尾架连接的另一端较高。4.中部槽极其附件中部槽是刮板输送机的机身,由槽帮钢、中板等件组成,上槽是装运煤炭的承载槽,下槽供刮板链返程用。本设计采用敞底式中部槽,M22 槽帮钢等。5.刮板链刮板链的结构分为中单链、边双链、中双链和准边双链,本设计根据需要采用边双链,其优点是:链条和连接环在槽帮钢的槽内运行,刮板的空间较大,能输送较大的煤块,这种链子的预紧力较小,运行阻力小,适应性强,因此,得到广泛应用。南昌航空大学科技学院学士学位论文5第二章 刮板输送机的基本概述2.1 刮板输送机的整体构造及传动原理刮板输送机是以刮板链为牵引构件和溜槽为支承机构的连续运输机械,其组成部分如图 2.1:图 2.1 刮板输送机外形1-电动机 2-液力偶合器 3-减速器 4-链轮 5-机头架 6-溜槽 7-刮板机头部由机头架、传动装置和链轮组件等部件组成机头架的作用除卸载外,还对传动装置、链轮组件、盲轴和其它附属件等起着支承和装配的作用。转动装置包括电动机、减速器和液力偶合器,电动机均采用三相异步防爆电动机,减速器已大量采用大功率行星减速器、当前多数刮板输送机采用液力偶合器作为联轴器。现在双速电机的应用也越来越广,与之配套的是弹性联轴器。链轮组件多由牵引链轮和盲轴组成。2.1.1 对于无传动装置的机尾部只有机尾架和机尾导向链轮(1)对于有传动转动装置的机尾架,则包括有机尾架,传动装置和链轮组件,除机尾架在结构上与机头架有所不同外,其它部分与机头部基本相同且可互换使用。(2)中间部主要由溜槽和刮板链组成,当前刮板输送机的溜槽包括中部槽、过渡槽、开口槽。刮板链由刮板、圆环链和联轴环等组成,其结构形式可分为单链、边南昌航空大学科技学院学士学位论文6双链和中双链几种形式刮板输送机的型式。刮板输送机的型式按刮板链型式分A、中单链型刮板输送机:刮板上的链条位于刮板中心,刮板在中部槽内起导向作用。这种刮板链的主要优点是:1 结构简单,便于维护,弯曲性能好,没有双链那种两条链受力不均的缺点,断链事故少。2 能采用长链段圆环链,以减少链接头,可靠性高。3 刮板变形不会引起链子在链轮上跳链。4 链子不在槽帮的凹槽内,而采用两端形状与槽帮钢凹槽相配的刮板,清刮煤粉的效果好,减少运行阻力,在同样的输送能力下节省功率。中单链的缺点是:1 在底板不平的工作面使用时刮板容易出槽。2 与双链相比,需用的链轮尺寸大,从而增加了机头和机尾的高度。3 对煤质较硬、块度较大的煤,输送效果较差。4 适用的煤层倾角小(与边双链比) 。B、边双链型刮板输送机刮板上的链条位于刮板两端,链条和连接环在中部槽内起导向作用。这种刮板链的主要优点是:预紧力小,功率消耗少,适用的煤层倾角较大,煤层较薄以及运送大块硬煤的效果较好;缺点是两链受力不均,不能使用较大的圆环链,强度受到一定的限制。C、中双链型刮板输送机:刮板上的两股链条中心距不大于中部槽宽度的 20%,刮板在中部槽内起导向作用。这种刮板链的主要优点是:具有中单链的基本优点,克服了它的部分缺点,与边双链相比,两条链子受力的不均性要小,适用于重型刮板输送机,缺点是单位长度重量增加。D、准边双链型刮板输送机:刮板上的两股链条中心距不小于中部槽宽度的50%,刮板在中部槽内起导向作用。它具有边双链与中双链的优点,适用于较宽的中部槽。按卸载方式分A、端卸式刮板输送机:刮板输送机呈直线形,货载从输送机一端卸载,与输送机呈一直线,这种型式的输送机结构比较简单,当前大部分综采工作面使用这种型南昌航空大学科技学院学士学位论文7式的刮板输送机:它的缺点是空链易带回煤,增加功率消耗,卸煤有一定的高度,易产生煤尘。B、侧卸式刮板输送机:刮板输送机呈直线形,机头部搭在工作面运输巷转载机上,借助圆弧犁形卸煤板将煤从机头架主卸载斜板呈 90 度卸到转载机上,这是煤的主流,约占输煤量的 70%~75%;约有 15%~20%的煤从副卸载斜板卸到转载机上,这是副流;最后约有 5%~15%的粉煤绕过链轮通过底部卸入转载机。这种输送机主要优点是:1 侧卸式输送机卸载前由于弧形板的作用,煤平稳地滑入转载机中,避免了端卸式的堵塞堆积和煤尘的产生,改善了劳动环境。2 由于弧形板的作用将带有动量的大块煤扭转 90 度,使其与转载机运行方向相同后再卸入转载机内连续运行,避免了端卸式煤流要停顿后再起动的能量损失和对轻载机的冲击,从而降低了转载机的功率消耗,提高了传动件的可靠性和转载机的使用寿命。3 从弧形板下被刮板链带走的煤粉经机头链轮卸到回煤罩内,由返回刮板链拉到转载机上方,从机头底槽的开口卸到转载机内,因此,减少了刮板输送机的回煤阻力。4 由于煤流不在端头卸载,不需要卸载高度,因而机头高度可以降下,且伸到工作面运输巷中,采煤机可以行走到接近机头,便于自开切口。C、直弯式刮板输送机:它把工作面刮板输送机与工作面运输巷转载机连成一体,把工作面的煤直接卸到工作面运输巷带式输送机上,取消了转载机。D、交叉侧卸式刮板输送机:交叉侧卸式刮板输送机的机头与转载机的机尾做成一个整体。两个输送机的上、下链相互交叉穿过,从上向下的顺序是输送机上链,转载机上链,输送机下链、转载机下链。输送机机头上槽的煤通过弧形板转卸入转载机上槽,输送机下链带回的煤落入转载机下槽,由转载机下链带到机尾轮后翻到上槽运走。由于输送机的机头与转载机机尾是一个整体,所以,推移输送机机头时,转载机也必须随之移动。交叉侧卸式刮板输送机的特点是机头架高度比普通侧卸式低,一般可降低200~300mm。由于机头高度的降低,为采煤机自开切口创造更有利的条件。(三)按中部槽结构分A、开底式刮板输送机:开底式刮板输送机就是中部槽的下槽为敞开式,目前使南昌航空大学科技学院学士学位论文8用较为普遍。这种中部槽的重量轻、结构简单,下槽发生故障便于处理;缺点是刚度小,易磨损变形,阻力大,寿命短,不适合松软底板使用。B、封底式刮板输送机:封底式刮板输送机就是中部槽的下槽为封闭式。这种中部槽刚度大,刮板链在下槽运行阻力小;由于封底与工作面低板接触面积大,适合松软底板使用。为了便于下链的检查修理,在每隔数节中部槽安装一节带检窗口的中部槽,窗口开在溜槽中部,尺寸以能修换链段和连接链环为度,窗口用活动盖板盖严。C、分体中部槽刮板输送机:分体中部槽刮板输送机就是把易磨损的上中部槽体做成活的,用螺栓与下槽体固定,下槽体把铲煤板、挡煤板、封底板焊成一体,提高了整机的刚性与强度,且具有封底面槽的优点。D、整体焊接中部槽刮板输送机:整体焊接中部槽刮板输送机就是把溜槽两侧槽帮分别与铲煤板、挡煤板座焊接在一起,取消溜槽与其附件的连接螺栓,从而减少了 的维修工作量。E、框架式中部槽刮板输送机:框架式中部槽刮板输送机就是把普通中部槽置于一个铲煤板、挡煤板座、封底板焊在一起的框架中,用销子固定,整机具有较强的刚性与强度,提高了中部槽的可靠性;缺点是中部槽的重量增加幅度较大。F、铸造式中部槽刮板输送机:铸造式中部槽刮板输送机就是把中部槽槽帮钢与铲煤板、挡煤板铸造在一起,在焊上中板与底板,从而实现中部槽无螺栓连接,这种刮板输送机具有框架式中部槽刮板输送机的各种优点,且减少了大量钢材的切割与焊接,降低了制造成本。(四)按采煤机牵引方式分A、有链牵引采煤机用的刮板输送机:在输送机机头和机尾部装有采煤机牵引链的固定及张紧装置,沿输送机纵向中部槽的挡煤板侧装有采煤机导向管。B、无链牵引采煤机用的刮板输送机:在输送机靠挡煤侧装有齿条或销轨或链轨,采煤机的行走齿轮与其啮合而实现牵引。(五)按电动机类型分A、单速电动机刮板输送机:配单速电动机驱动的刮板输送机称单速电动机刮板输送机。其电动机为四级鼠笼型防爆电动机(同步转速为 1500r/min) ,并通过液力偶合器传动。其主要特点是空载起动平稳,过载保护及多电动机传动负载分配性能好:缺点是满载起动困难,传动效率较低,长期过载时液力偶合器要喷液。B、单速电动机刮板输送机:配双速电动机驱动的刮板输送机称为双速刮板输送南昌航空大学科技学院学士学位论文9机。双速电动机是有两种额定转速的鼠笼式感应电动机,定子上有两套绕组,一组为用于起动的低速高转矩绕组,另一组为常态运转的高速绕组。专用的控制开关使电动机用低速绕组起动运转到给定时间断开低速绕组,间隔 150ms 后接通高速绕组运行,由于双速电动机以低速绕组起动,能给出 3 倍以上额定转矩的起动转矩,因而能起动满载的刮板输送机。低速运行的功率约为高速时的 1/2,起动电流比直接用高速起动要低得多,减小了对电网电压降的影响。在从低速向高速换接的断电间隔中,电动机的转速因负载不同下降 50~250%r/min,即使是满载,高速绕组也不是从静止起动,起动高速绕组的电流也不高。采用双速电动机的刮板输送机,取消了液力偶合器,不存在液力偶合器的滑差,链速有所提高,但失掉了液力月;偶合器的特有的保护功能。(六)按承重类型分A、轻型刮板输送机:刮板输送机配套单电动机额定功率 75KW 以下为轻型刮板输送机,使用的中部槽宽为 280、320、420、520、630mm。B、中型刮板输送机:刮板输送机配套单电动机额定功率 75~110KW 为中型刮板输送机,使用的中部槽宽为 630 mm。C、重型刮板输送机:刮板输送机配套单电动机额定功率 132~200KW 为重型刮板输送机,使用的中部槽宽为 730、764 和 830 mm。D、超重型刮板输送机:刮板输送机配套单电动机额定功率大于 200KW 为超重型刮板输送机,使用的中部槽宽度为 830、960、1100、1200 mm。(七)按整机适用条件分A、缓倾斜中厚煤层刮板输送机:B、缓倾斜薄煤层刮板输送机;C、缓倾斜厚煤层大采高刮板输送机;D、缓倾斜三软煤层刮板输送机;E、中厚煤层大倾角刮板输送机;tF、急倾斜厚煤层水平分段放顶煤及“三下”综采刮板输送机。2.2 国产刮板输送机技术特征缓倾斜中厚煤层综采工作面刮板输送机的结构特点与技术特征这类刮板输送机的用途最广,品种最多,是工作面刮板输送机的基本型,其结构特点是:输送机呈直线形,配用不同型式的机头时可装成端卸、侧卸或交叉侧卸式。南昌航空大学科技学院学士学位论文10具有强度较高的中部槽与采煤机和液压支架配套。根据中部槽的结构不同,可分为开底式、封底式、分体式、整体焊接式、框架式和铸造式。根据刮板链的结构不同,可分为中单链型、边双链型、中双链型、准边双链型。配有不同型式的铲煤板,可供推溜时清扫浮煤,也可作采煤机支撑滑道。在挡煤板侧设有导向管作为牵引采煤机滑道,或设有不同型式的齿轨或链轨供无链牵引采煤机行走。缓倾斜薄煤层综采工作面刮板输送机的结构特点矮机身、短机头,适用于煤层厚度 0.8~1.3、倾角 0 度~12 度的缓倾斜工作面。机头部和机尾部高度为 700 mm,机架长度为 750 mm,便于拆装运输。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。溜槽为封底开天窗结构,减少底链摩擦阻力和便于处理掉链事故。铲煤板上设有端面齿条,供无链牵引爬底板采煤机牵引齿轮啮合行走。刮板链采用准边双链(中边链) ,有利于硬煤和夹矸的运输。采用高 440 mm 矮挡煤板并设有导向管,供爬底板采煤机行走导向和调斜。缓倾斜厚煤层大采高综采工作面刮板输送机的结构特点:为了配合大采高产量大的需要,输送机向大功率、大输送量的方向发展,目前国产刮板输送机最大功率为 3×400KW,输送量达 1500 t /h。采用与各种无链牵引采煤机配套的结构。中部槽采用框架式、分体式整体焊接式或铸造式,增加了中部槽 的刚度、强度和可靠程度。为了配合大功率的需要,已开始生产行星齿轮减速器,缩小了减速器的体积,减轻了减速器的重量。三软煤层综采工作面刮板输送机的结构特点:采用封底式中部槽与插腿式液压支架配套,增加与底板的接触面积,以适应与软底板想适应的结构特点。中厚煤层大倾角综采工作面刮板输送机的结构特点:一定间隔距离内用油缸—锚链将溜槽与支架锚固起来,防止输送机下滑。采用封底溜槽,减少回空链的运行阻力和下槽掉链事故。在减速器二轴轴端装有碟簧—摩擦片制动装置,当链速超过额定速度 10%时,通过传感器元件切断电源,使制动器发生作用,防止刮板链下滑引起超速事故。肿部槽采用 M27 高强度螺栓连接,螺栓强度为 390KN。
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