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刮板输送机及传动装置设计docx

浏览次数:19 次来源:产品中心    发布时间:2023-10-20 18:28:28

  免费在线 刮板输送机及传动装置设计 绪论 煤炭是我国很重要的能源,他占据了所有能源的百分之七十。这也反映了我们的祖国能源布局不合理,考虑到 能源安全和环境污染的问题,我们的祖国一定会出台相应的能源政策我国能源政策,但是,在未来的几年之内,煤炭 的地位不会有太大的变化,因为煤炭在我国的地位举足轻重,尤其是东北地区到冬季供暖,需要大量煤炭支撑,所 以,煤炭可以为我国带来非常大的经济收益,对国民经济的发展也会有很深远的影响。 当今世界最先进的开采技术,当属综采技术,它是长壁采煤系统、支护、采煤、装载、运输及整体推进等这一 些列流程,全部实现了自动化的一项非常先进的技术。在刮板输送机最近几十年的发展中,这项技术创下了数不胜 数的记录,作为世界上最先进的开采技术,由于新技术的持续不断的发展,受他的影响,综采技术也在发生着质的飞跃 是。当前一项十分重要的科研技术,美国、德国等国家在不断的研究,他就是全自动化无人采煤的综采技术。然 而,纵使技术在厉害,也需要设备的支撑,所以,我们本篇论文介绍的刮板输送机就是很重要的综合设备之一。目 前我国这方面的技术还比较落后,为了达到世界综采刮板输送机的水平,我们努力研究,探讨他的发展,对未来我 国综采刮板输送机的发展很有重大的意义。 本次课题我们研究的综采刮板输送机是作为综采工作最主要的设备之一。所以,设计研发一批有着高效率,高 产能的,由我们的祖国自主生产的大型刮板输送机,在我国实现机械化采煤很有高的主导地位,再大战略上,他 的地位也慢慢变得重要,来保证我国的经济快速地发展,并满足我国需要供暖的地区对煤炭的需求,促进社会稳定, 具有十分重大的战略意义。 概述 1.1刮板输送机的工作原理和结构 原理: 作用原理:刮板输送机的工作原理是,将煤、矸石或物料等开放的溜槽作为受力部件,将刮板固定在链条上(组 成刮板链),并作为牵引部件。头传动部起动后,带动头轴上的链轮转动,使刮板链循环运转,带动物料沿滑槽移 动,直到机头卸载为止。刮板链条绕链轮进行无级变速闭环运行,完成物料输送。 结构: 机头和传动装置主要由机尾、滑槽和附件、刮板链和锁紧装置、防滑和锚固装置组成, 1.2刮板式运输机的工作范围和主要型号 门式输送尘埃、微粒及小块物料。型式:普通型,热料型, 碱谷型,水泥型,电厂型,槽宽120-1000 mm。埋刮 板输送机是输送含尘、小颗粒、块状等三类物料的连续输送散料,具有内摩擦、侧压等特点。横向输送时,物料受 刮板链的运动方向推论,当两层零件的内摩擦比物料与槽壁之间的外摩擦大时,随着刮板链向前移动。当料层高度 和极草宽度之比满足一定条件时,物料流动是稳定的。竖向运输主要依赖于物料具有的起拱特性。受刮板链运动方 向推力封闭机槽中的物料 时,门板和下部被连续送料所阻止,上部物料在阻力作用下,产生侧向压力,从而增加物料的内摩擦力,当内 3 摩擦力大于物料与槽壁之间的外摩擦力,以及物料与槽壁之间的自重,物料将随刮板链向上输送,形成连续的物料 流动。因为刮板链在运动中有振动,一些物料的料拱胡乱地被破坏,从而使物料在过链运输中产生一种漏后现象, 影响了输送能力。 主要类型: 1.按牵引链的条数排列:单中链,边双链,中双链,三链型。 2.按滑槽排列:重叠式和平行式两种。 3.按溜槽的结构:开底式、封底式溜槽刮板输送机。 4.通过卸载方式:端卸、侧卸刮板输送机。 5.根据功率大小:轻(单电动机的小功率等于或等于40 kW),中(大于40 kW或小于90 kW),重(大于90 kW),大 (大于90 kW)。 1.3刮板输送机的发展历史 1.刮板运输机的发展大致经历了三个阶段 20世纪初,英国常壁采煤工作面首次采用单链刮板输送机,由于对工作面输送条件的适应性,使其得到了极大 的发展和广泛的应用。在40年代初期,德国制造的可弯式刮板输送机与刨煤机或深截煤机配合使用,实现了机落 煤、装煤和装煤,进入了机械化采煤的新阶段。弯头刮板输送机可作为采煤机行轨,能使其在垂直和水平方向上具 有较小的弯角(2-4*)。 刮板输送机随采煤机的工作和移动,及时地向紧靠煤壁方向推进,为下一周期的采煤做好机 道,并缩短控制顶距,有利于顶板管理。在50年代初期,由于采煤工作面机械化运输大幅度增加,要求提高刮板输 送机牵引链强度和电机功率,出现了双链牵引 和多电机传动;也相应地采用了适应多电机传动的液力联轴器,使中 间槽槽有了较大改善。 2.国外刮板运输机的发展状况 自从世界上第一台刮板输送机问世以来,经过半个多世纪的不断研究、试验和改进,刮板输送机已成为煤矿运 输,尤其是长壁工作面运输无法替代的输送设备。近几年来,以美国、澳大利亚等发达国家为代表的集约化高产高 效矿井发展迅速,促使综采设备向机电一体化高端技术拓展,建立了生产能力大、自动化程度高、安全可盘性好、 单产提高、效益倍增的新一代高产高效综采工作面设备,实现并推动了一矿一井一面的高度集约化生产。伴随精耕 细作延长产量壁面综采设备技术不断向高端发展,为满足生产能力大、自动化程度高、安全可靠的生产规格要求,国 外几家知名刮板输送机公司不仅注重提高关键元器件材料强度,提高其常规使用的寿命,而且十分重视开发刮板输送机软 启动、过载保护及可伸缩式尾部链张紧等装置,提高刮板输送机机电一体化控制水平。目前各类输送机采用的软起 动和过载保护形式已有限矩形液力耦合器、 CST可控传动套内、调速型液力藕合器、流变电机变频调速等,国外公 司研制的液压马达加紧链及可伸缩尾部调整链松紧度的加紧系统,既可保证紧链安全、可靠、控制,又可根据负荷 情况随时调整刮板链松紧,确保刮板链始终处于最佳工作状态,避免由于链条过松而引起的悬链和跳链事故。 3.国内刮运输送机的发展状况 自上世纪70年代末开始,我国煤矿长壁综采机械化不断推广与发展,已具备了一定的研发、生产和制造输送机 的能力,并研制成功了一批适应国情的综放工作面输送设备,已经极大的满足了我们国内的市场。目前国内中、小 功率刮板输送机已具备成型技术,制造能力成熟,装机容量小于1500 t/h,装机功率小于800 kw的中型和重型输送 设备基本达到国外产品水平。近几年,通过引进设备的消化、吸收和国产化措施,我国还研制开发了槽宽1.2米,装 机功率2X700kw,输送容量2500 t的大功率刮板输送机,现已投入一些大型矿山使用。 在这些设备中,还推广使用 了各种规格的侧卸头、材料强度达70 kg的浇铸槽帮、中板以及用于超重型工作面刮板输送机的一些必要结构件。 1.4 刮板输送机的基本特点 优点:高强结构,大运载能力,可爆破装煤;机身低矮,沿输送机全长可任意位置装煤;机身可弯曲,便于推 倒;可作为采煤机轨道的支点,推倒液压支架;推倒输送机时,铲煤板可清除机道上的浮煤;挡煤板后的电缆槽可 安装管道,用于供电信号、通信、照明、冷却、喷雾等系统,并起到保护作用, 刮煤机的上述优点使其成为长壁采 煤面唯一可靠的运输设备。 缺点:工作阻力大,耗电大,滑槽磨损严重;使用维修不当时易发生掉链、漂链、卡链甚至断链等事故,影响 正常工作。 2 刮板输送机的选型与设计计算 2.1原始参数的设计与基本要求 4 任务要求: 设计长度:L=40m,运输能力:Q=30t/h, 链速:V=0.63m/s 选型:刮板机链条在滑槽中的布置方式,通常有中单链、中双链和边双链。其特征如下: a. 中间单链在滑槽中刮板起着导向作用,刮板中央有一链。该结构具有结构相对比较简单、弯曲性能好、链受力比较均 匀、溜槽磨损很小等特点。它的缺点是过煤空间很小,头部尺寸较大,能耗较高。 b. 双边链链子和连接环主要起导向作用,链子位于刮板的两端。它的特点是过煤空间大、能耗低。不足之处是 水平弯曲时链条受力不均,滑槽磨损较大。 c. 中和链在溜槽中刮板主要起导向作用,两条链条在刮板的中间,间距不小于槽宽的20%,其特点是链条受力 比较均匀,溜槽磨损小,平直弯曲性能好,刀头尺寸较小,单刀链断时处理十分方便。其不利之处是过煤空间小, 能耗高。 总之,中单链式刮板输送机具有结构相对比较简单、事故少、受力均匀、运行稳定、摩擦阻力小、斜槽利用率高、抗弯 能力强、不容易发生堵塞等特点。不利之处是预张力大。中单链弯曲刮板输送机系列,适用0.8米以上厚度,±15° 倾角范围内的缓倾斜工作台,也可用于顺槽和煤巷掘进面。该机一般适用于缓倾斜中厚煤层长壁经济综采或高级普 采的回采工作面,在放顶煤回采工作面的应用也逐渐增多,可与采煤机、液压支架等设备配套,实现回采工作面的 落煤、装煤、运煤、支护及连续作业等。 考虑到我们设计的刮板输送机的运输功率较小和以上所述各种链型的特 点,我们计划选用中单链型刮板输送机。 当前刮板输送机机头、机尾均采用螺栓连接,但连接螺栓强度不足,易断裂,可靠性不高,因此,本设计机 头、机尾均采用焊接板式,既可减少螺栓连接,又可提高可靠性,还可减少孔洞和螺纹的加工,由此减少工序,降 低消耗。此外,考虑到所设计的输送机输送量较小,所需电机转矩不大,重载起动所需电机转矩较小, 电机与减速 机采用弹性联轴器联接即可满足我们的要求,不需使用液力耦合器,既可减小机头体积重量,又可节省向工作面输 送工作液等环节,减少材料损耗,减少环境污染,不存在因密封漏油而造成失效的问题,达到减少相关成本,提高经济 效益的目的。 目前,困扰国产刮板输送机的主体问题之一是刮板链的强度。使用3个月后,由于磨损、疲劳、质量差、锈蚀等 原因,新链断链的事故显著增加。因此,链条将采用圆环链,这样既有利于降低机体高度,增加装煤量,又具有足 够的强度。 国产化的刮板输送机接合螺栓可靠性一般较差,机头、尾部的接合螺栓常常会出现拉断现象,造成接合螺栓拔出 困难,铲煤板和刮板上的螺栓常常会出现松动、脱落,造成损失,影响铲煤和运煤的效果,使中间头强度不够。 因 此,中部槽采用整体铸轧方式,最大限度地减少或避免螺栓连接;中部槽采用封底结构,取消铲、挡板连接螺栓, 可减少空载功率消耗,提升工作可靠性。 2.2运输生产的能力计算 根据相关公式,刮板运输机运输能力为 (2-1) 公式中 F是运转物料的截面积, F与中间槽受力和规格有关。中槽运转物料截面的上界呈曲线形,形状与物料 的性质、块度状况有关,一定要通过实测确定,其底角一般为等腰三角形,其堆积角一般为20~30°,根据物料的性 质、块度状况选择堆积角。根据材料中间槽的尺寸和几何关系,得到材料的断面积。由于刮板链占据了一定的空 间,因此实际面积比 F小,计算时需要乘以填充系数小于1。 所以根据以下公式计算 (2-2) 公式中 Q--刮板输送机的运输能力,t/h; F--中部槽物料运行时的截面积,㎡; ——装满系数; ——物料的散碎密度, ; V——刮板链速, 。 根据作业要求可知=0.63 m/s,刮板输送机输送能力 Q=30 t/h,散料密度取900,充填系数为0.9。 5 ;; ; ; 由式(1-2)可得 根据选择的链型,查《刮板输送机中槽尺寸系列》,可获得中槽尺寸: 1200280125。 2.3运行阻力 直线段运行阻力: 刮板输送机的重段直线段沿斜角运动。在运行过程中,不仅要克服煤和刮板链的工作阻力,而且要克服其本身 的重力。它们常常被计算成总的运动阻力。刮板链起牵引作用,在重段直线) 空段直线段刮板链运行总阻力为 (2-4) 公式中 ——重段直线段的总计阻力,N; ——空段直线段的总计阻力,N; —— 中部槽单位长度的装煤量, ——刮板链单位长度的质量, ——刮板输送机的长度,m; ——煤在槽内运行的阻力系数; ——刮板链在槽内运行阻力系数; ——重力加速度, ; ——倾斜角度。 选取+-,这一段在运行时向上取+,向下取-。 阻抗系数的取值,与煤的性质、链型、包部槽型、安装条件等多方面因素相关。 通过实验获得其精确值,计算 时,单链 w为0.4—0.6,w1=0.3—0.4。 如图2-1所示,机身在中间槽面上存在弯曲段。刮板链在弯曲段滑移到槽帮上,与固定的圆弧导向体周围的牵引 力相等。应按式(附-1)、式(附-2)、式(附-2)再计算弯曲段的附加阻力。可弯曲的刮板输送机就是在这样的工况下 工作的。根据几何关系能够获得弯曲段的中心角。 图2-1 机身弯曲段及其几何关系 从图2-1能够准确的看出,图 a是工作面中弯曲段的相关尺寸;图 b是刮板链的运行系统;图 c是弯曲段中线) 得由图c的 得 (2-7) (2-8) 由得 (2-9) (2-10) 式中 ——相邻两节中部槽间的最大折曲角; ——标准中部槽长 m; R——弯曲段的半径 m; ——机身推移距离 m; ——弯曲段全长 m; ——弯曲段中心角。 由公式(附-2)得出的空段和重段弯曲段的附加阻力 (2-11) (2-12) 式中 ——空段弯曲段的附加阻力; ——重段弯曲段的附加阻力; 、 、 、图3-1b中各点的张力; ——刮板链与槽帮之间的摩擦系数取0.4; —— 自然对数的底。 由于理论公式计算繁琐,而真实的情况又复杂多变,因此通常将直线段阻力的十分之一记作弯曲段的附加阻力。即 (2-13) 中部槽单位长度的装煤量 取w=0.5,w1=0.35,查圆环链表得,L=40m,根据具体使用情况,取值 7 ,由式(3-3)、(3-4)计算得 。

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