刨煤機傳動系統(tǒng)及緩沖裝置的設(shè)計(含全套圖紙)

1、刨煤機傳動系統(tǒng)及緩沖裝置的設(shè)計(含全套圖紙) 全套CAD圖紙或資料,聯(lián)系 695132052 摘要 目前,我國開采薄煤層的機械設(shè)備機較少, 而刨煤機是一種價格低、結(jié)構(gòu)簡單、維修方便、操作容易的采煤設(shè)備。因此有必要對刨煤機進行研究設(shè)計。 本文對刨煤機目前國內(nèi)、國外的發(fā)展情況進行了闡述,主要對刨煤機刨頭的傳動系統(tǒng)和急停緩沖裝置進行了設(shè)計研究。本文選用由由電動機、耦合器、減速器組成的機械驅(qū)動裝置,由該裝置向刨頭提供動力;通過對刨頭的受力分析,結(jié)合刨頭實際采煤過程,利用氣壓傳動的原理,對現(xiàn)有的氣缸稍微改造來設(shè)計一個急停緩沖裝置。 刨頭傳動系統(tǒng)帶動刨頭完成切削煤壁的運動,急停緩沖裝置,保證刨頭運行到工作

2、端面時候緊急、可靠、安全地停車。關(guān)鍵詞:刨煤機;傳動系統(tǒng);急停緩沖裝置 Abstract At present, in our country mines,the mechanical device machine to the thin coal bed is few, but the coal plow is one kind of low price, simple structure, easy operation mining coal equipment. Therefore it is necessary to carry on the research to design th

3、e coal plow. This article to the coal plow the home, the overseas development situation has carried on the elaboration at present, mainly and stopped the buffer mechanism to the coal plow discount transmission system to conduct the design research anxiously. This article selects by the machinery dri

4、ve which by the electric motor, the coupler, the reduction gear is composed, provides the power by this equipment to the discount; Through to the discount stress analysis, the union discount actual mining coal process, the use pneumatic actuator principle, designs one to the existing air cylinder sl

5、ightly transformation to stop the buffer mechanism anxiously. The discount transmission system impetus discount completes the cutting coal wall the movement, stops the buffer mechanism anxiously, guaranteed the discount moves to work end surface time urgent, reliable, stops safely.Key word: Coal plo

6、w; Transmission system; Stops the buffer mechanism anxiously 前言11 緒論21.1 課題來源21.2 課題的設(shè)計目的及意義21.3刨煤機在國內(nèi)外的發(fā)展情況21.4制約我國刨煤機發(fā)展的主要因素有41.5 對刨煤機行業(yè)在國內(nèi)發(fā)展的建議41.6 設(shè)計內(nèi)容和預(yù)期結(jié)果52 刨煤機的傳動系統(tǒng)設(shè)計72.1機頭機尾傳動系統(tǒng)的布置82.2鏈論的選擇設(shè)計92.3傳動鏈保護裝置設(shè)計102.4電動機的選型112.5聯(lián)軸器的選型計算122.6減速器的選型132.6.1減速器的選型計算132.6.2減速器低速軸外伸段直徑的計算及校核143 刨頭緩沖裝置的設(shè)計1

7、63.1緩沖裝置的方案163.2刨頭刨削阻力的計算173.2.1刨刀間距t的確定183.2.2平均刨削阻力203.2.3單個銳利刨刀所受的煤壁平均擠壓力213.2.4刨頭所受煤壁刨削阻力223.2.5計算過程及結(jié)果223.3.裝煤阻力的計算243.4刨頭摩擦力的計算293.5緩沖裝置的設(shè)計313.5.1緩沖裝置的工作原理313.5.2氣缸作用力323.5.3氣缸內(nèi)徑的計算333.5.4 活塞桿直徑的計算333.5.5氣缸筒壁厚的計算343.5.6活塞桿導(dǎo)向套及連接密封裝置343.5.7閥的選擇353.5.8氣缸的校核354經(jīng)濟性分析375結(jié)論38致謝39參考文獻40附錄 A 譯文41附錄B 外

8、文文獻44前言 刨煤機是一種井下工作面中集采煤、裝煤、運煤為一體,特別適合開采薄煤層和中厚煤層下限的采煤機械。其工作原理是刨頭以緊固在中部槽靠煤壁側(cè)的滑架作導(dǎo)軌,滑架內(nèi)有上、下鏈道,刨頭在刨鏈的牽引下沿滑架滑動。刨頭上的刨刀刨消煤壁,刨下的煤在刨頭犁形斜面的作用下裝入中部槽,再有輸送機的刮板鏈運出工作面。刨煤機的發(fā)展至今已有五十多年的歷史,目前國外的刨煤機發(fā)展比較迅速,而我過的刨煤機行業(yè)則發(fā)展速度較慢,在功率、速度、可靠性、耐久性、無事故運行時間、整機性能方面與外國先進水平有較大差距。 本文研究設(shè)計刨煤機的傳動系統(tǒng)和緩沖裝置,考慮到生產(chǎn)成本和實用價值以及刨煤機工作環(huán)境的要求,我所設(shè)計的傳動裝置

9、,部件基本上都采用現(xiàn)有產(chǎn)品,便于直接選取成品;我所設(shè)計的緩沖裝置,利用氣壓傳動使用一個緩沖氣壓缸,緩沖時間短,能實現(xiàn)良好的緩沖作用。希望這篇文章能為以后設(shè)計刨煤機傳動裝置和緩沖裝置的朋友提供幫助。1 緒論1.1 課題來源目前我國開采薄煤層的機械設(shè)備機較少,大部分薄煤層工作面仍沿用打眼、放炮、人工裝煤等原始的開采方法,生產(chǎn)效率低,工人勞動強度大,安全性差。刨煤機是一種價格低、結(jié)構(gòu)簡單、維修方便、操作容易的采煤設(shè)備,目前正向大功率、快速度、高強度方向發(fā)展。因此大力發(fā)展以刨煤機為主的薄煤層的機械化設(shè)備,可以促進煤礦機械化協(xié)調(diào)發(fā)展,提高礦井投資效益。1.2 課題的設(shè)計目的及意義 近半個多世紀(jì)以來,隨著

10、工業(yè)的發(fā)展和人民生活水平的提高,地球上的煤礦資源被人們大量開采,如今已日見匱乏。世界上資源的儲量是有限的,人們必須充分利用現(xiàn)有的資源,實現(xiàn)其最大的價值。為了節(jié)約能源和充分利用為數(shù)不多的礦產(chǎn),人們越來越多地將目光轉(zhuǎn)向中、薄煤層的開采。長期以來,煤炭資源的開采都存在著浪費的現(xiàn)象,尤其是在我國,我國的薄煤層資源豐富,可采儲量占全部儲量的20%,而且分布廣、煤質(zhì)好,但是我國的薄煤層機械化程度仍然很低,一些厚薄煤層并存的礦井,由于薄煤層開采速度緩慢,使下部中厚煤層長期得不到及時開采。影響工作面的正常接替,甚至被迫丟失一些薄煤層資源。 迅速提高薄煤層機械化程度,加快薄煤層開采,對發(fā)展我國煤炭生產(chǎn),節(jié)約煤炭

11、資源,提高安全性及可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略都具有十分重要的意義。采用刨煤機系統(tǒng)開采中厚及薄煤層,是一種從經(jīng)濟效益上講十分具有吸引力的開采方法。刨煤機技術(shù)的應(yīng)用有效的提高了工作面的產(chǎn)量和效率,降低了工人的勞動強度,提高了煤炭的開采和利用率。1.3刨煤機在國內(nèi)外的發(fā)展情況 刨煤機采煤技術(shù)始于1937年德國伊本比倫煤礦的煤刨實驗,1942年正式應(yīng)用,后推廣到波蘭、蘇聯(lián)、西班牙、法國、奧地利等20多個國家。7080年代,這些國家在刨煤機開發(fā)和應(yīng)用方面取得了突飛猛進的發(fā)展。80年代,歐洲主要產(chǎn)煤國家使用刨煤機開采煤炭已占總產(chǎn)量的的50%以上;在聯(lián)邦德國薄煤層的開采中,使用刨煤機開采的煤炭約占采煤量的90%;波蘭每

12、年使用刨煤機的工作面?zhèn)€數(shù)平均為65個;蘇聯(lián)每年使用刨煤機的工作面?zhèn)€數(shù)約為150個。刨煤機開采技術(shù)已經(jīng)推廣到非金屬沉淀礦床的開采。刨煤機的發(fā)展至今已有50多年的歷史,根據(jù)歷史發(fā)展和機構(gòu)形式的不同,可分為脫鉤刨、滑行刨、脫鉤滑行刨。到目前為止,世界上使用最多的仍是滑行刨煤機,其產(chǎn)量占總產(chǎn)量的50%以上。目前國外刨煤機的發(fā)展趨勢是向大功率、快速度、高強度方向發(fā)展,功率已從2增加到,最大已達到,速度已由增大到,最高達,刨鏈直徑從發(fā)展到。這方面處于領(lǐng)先地位的是德國,該國以實現(xiàn)了刨煤機工作面的自動化和無人化。 隨著科學(xué)技術(shù)的不斷進步,各國都在將高新技術(shù)成果、計算機技術(shù)、傳感技術(shù)、自動監(jiān)測與在線控制等綜合應(yīng)

13、用到刨煤機產(chǎn)品中來。 我國刨煤機采煤技術(shù)的研制和應(yīng)用始于1965年徐州礦物局韓橋煤礦,經(jīng)過了試驗、定型和發(fā)展三個階段。80年代,在煤科院上海分院、張家口煤機廠和淮南煤機廠、徐州煤礦機械制造廠等單位的努力下,制造出各種型號的刨煤機200多臺,全國有20多個礦物局使用國產(chǎn)或進口刨煤機,積累了大量實踐經(jīng)驗,有的礦取得了較好的成果。進入90年代以后,我國刨煤機采煤技術(shù)未能得以更廣泛的應(yīng)用,原因是多方面的,有設(shè)備性能的問題,有薄煤層開采投入多產(chǎn)出少的的因素,也有對刨煤機采煤技術(shù)研究不夠的原因?？偟膩碚f,我國刨煤機的研制工作開始于60年代,到70年代進入一個小高潮。主要機型為MBJ-1型和MBJ-2A型脫

14、鉤刨,70年代末到80年代刨煤機時常一直處于低谷。80年代末到90年代中期又陸續(xù)研制了型脫鉤刨和型滑行刨,其最大功率僅為,速度為0.786m/s,仍然在低水平上徘徊,不能滿足煤礦用戶的要求。 目前國產(chǎn)刨煤機還只能刨削軟煤層及中硬度下煤層,而國外先進國家的刨煤機已能刨削硬煤層,甚至極硬煤層,極大地提高了刨煤機的適用范圍。德國在80年代初,快速刨煤機的比例已占刨煤機總數(shù)的50%,發(fā)展到現(xiàn)在,快速刨煤機以基本取代了慢速刨煤機。而在我國,刨煤機功率小,速度慢,仍是普遍存在的問題。 我國的刨煤機行業(yè)雖然也在發(fā)展,但速度較慢,并且在可靠性、耐久性、無事故運行時間、整機性能方面均與外國先進水平有較大差距,尤

15、其是在人工監(jiān)測方面。1.4制約我國刨煤機發(fā)展的主要因素有 (1)科研滯后造成我國刨煤機產(chǎn)品更新?lián)Q代周期長,新產(chǎn)品開發(fā)時間長,關(guān)鍵元部件的攻關(guān)遲遲得不到解決,遠遠滿足不了生產(chǎn)用戶的需要,致使一些煤礦用戶不得不花巨額外匯去進口國外的刨煤機產(chǎn)品。 (2)國產(chǎn)刨煤機的功率小、刨速低,對地質(zhì)條件的適應(yīng)性差,關(guān)鍵零、部件的可靠性差,處于一個較低的技術(shù)水平上,從而造成工作中事故率高,影響正常生產(chǎn)。 (3)對煤層的可刨性判斷不準(zhǔn)確導(dǎo)致使用效果不良。煤層能否使用刨煤機,除了該煤層的頂板條件外,還有一個重要因素就是刨削阻力的大小。對此項目,各國都有自己的判定標(biāo)準(zhǔn),如德國采用單元刨削力指標(biāo),前蘇聯(lián)和波蘭采用單位長度

16、刨削力指標(biāo)等,都是針對本國煤層的特性及其在刨削過程中的獲得的大量數(shù)據(jù)歸納整理而成的。而我國則從未進行這方面的工作,而是將煤層的硬度系數(shù)值(即普氏系數(shù)發(fā)f值)作為煤層的可刨性指標(biāo)。由于f值本身準(zhǔn)確度較低,離散度較大,而且f值與可刨性指標(biāo)本來就不相等,可刨性的內(nèi)容比f值要多的多,它包括煤層層理、節(jié)理的影響,發(fā)育程度等。 (4)工作面上、下順槽斷面的制約。目前國外順槽斷面基本上在,且機頭、機尾傳動裝置大部分放置在順槽內(nèi)。而我國的薄煤層工作面為了節(jié)約巷道的掘進費用,工作面的上下順槽斷面尺寸一般均較小,其斷面僅為。因此刨頭的機頭、機尾傳動部就不能放置在順槽內(nèi),而占據(jù)了工作面端頭的空間,工作面兩端就必須人

17、工開缺口。這不但增加了人工作業(yè)的工作量。而且使兩端頭頂板空頂面積增大,不利于頂板的支護與管理。1.5 對刨煤機行業(yè)在國內(nèi)發(fā)展的建議 我國的刨煤機要想趕上國外領(lǐng)先水平,必須要考慮解決以下問題。 1)迅速制定我國的煤層可刨性指標(biāo),開展全國煤層可刨性普查。對煤層的可刨性判別是影響正確選用刨煤機的重要因素。因此必須盡快建立新的可刨性指標(biāo)來取代現(xiàn)在的以煤層硬度發(fā)f來判別煤層的可刨性,以減少選型上造成的失誤。 2)改善整機性能,提高刨煤機的適應(yīng)能力。功率和速度是衡量刨煤機整機性能的重要指標(biāo),因此要提高我國刨煤機的整機性能指標(biāo),就需要在這兩方面下功夫。同時還必須加快對井下工作面的工礦監(jiān)測系統(tǒng)的研制。刨煤機的

18、工況監(jiān)測系統(tǒng)主要包括有運行工況系統(tǒng)、性能監(jiān)測和延誤工況分析等。它利用在刨煤機上有關(guān)部位安裝的種中不同用途的傳感器所發(fā)生的不同信號。 3)提高元部件的可靠性。 a減速器 刨煤機減速器的發(fā)展方向是大功率、小尺寸、重量輕、壽命長。減速器目前要解決兩個問題:一是增加強度、提高使用壽命。為了滿足與電動機匹配時承受的剛性連接所帶來的沖擊負荷和提高無故障運行時間,要求提高其傳動件的強度和壽命。二是增加功率、減小體積。 (b)刨刀 刨刀是刨煤機的關(guān)鍵零、部件之一。必須花大力氣從材料、焊接及熱處理工藝上進行深入的研究試驗,提高其強度和使用壽命。 (c)刨鏈和連接環(huán) 刨鏈?zhǔn)峭蟿优兕^往復(fù)刨煤的關(guān)鍵元件。其破斷強度和

19、疲勞壽命是考核其性能的兩大主要指標(biāo)。造成失效的主要影響因素:選材不合理、材質(zhì)成分不穩(wěn)定、幾何尺寸誤差大、焊接質(zhì)量差、熱處理不當(dāng)、鏈輪嚙合不良等,為了提高它的可靠性,必須對以上各環(huán)節(jié)進行逐一攻關(guān)。 接鏈環(huán)是連接刨鏈的重要零件,也是刨鏈中的薄弱環(huán)節(jié)之一。目前國內(nèi)生產(chǎn)的接鏈環(huán)強度低,疲勞壽命達不到要求,其強度尚不足圓環(huán)鏈的9o%。而英國帕森斯公司生產(chǎn)的接鏈環(huán)強度已達到與圓環(huán)鏈等強度。d電控裝置 提高刨速的關(guān)鍵是要解決電控裝置的可靠性。國外刨煤機的先進之處也在于其電控裝置的先進與可靠。在電子技術(shù)、測控技術(shù)高速發(fā)展的今天,解決這類問題應(yīng)該是完全可能的。1.6 設(shè)計內(nèi)容和預(yù)期結(jié)果 設(shè)計內(nèi)容為:1)刨煤機刨

20、頭傳動系統(tǒng)的的總體設(shè)計2)刨煤機的緩沖裝置的設(shè)計 實現(xiàn)的預(yù)期效果:根據(jù)已知的刨煤機參數(shù),合理選用傳動系統(tǒng)的電動機、減速器、聯(lián)軸器、鏈輪等部件,使其能保證刨煤機能在該傳動系統(tǒng)下實現(xiàn)其預(yù)期的功能和生產(chǎn)能力。 設(shè)計一個急停緩沖緩沖裝置,使刨頭在運行到工作面端頭不能正常停車時候,在緩沖裝置的作用下,吸收多余動能,不至刨頭猛烈撞擊而撞壞,容易發(fā)生事故。 2 刨煤機的傳動系統(tǒng)設(shè)計 刨煤機的主要技術(shù)參數(shù)如下: 裝機功率? 適應(yīng)煤層厚度?0.71.5m 適應(yīng)煤層硬度? 適應(yīng)煤層傾角? 供電電壓?1140v 刨速 ?1.5/0.75/m/s 刨鏈規(guī)格_30mm*108mm?C 刨鏈破斷負荷? 30*108梯齒接

21、鏈環(huán)破斷負荷? 刨頭外型尺寸(長*寬*高)?2350*740*(6001500)mm 刨煤機由刨煤、運煤、推進和電器控制四部分組成;其輔助裝置有緩沖、通訊、信號、照明、防塵等裝置。 刨煤部分是刨煤機的主要工作機構(gòu),是區(qū)別于其它采煤機械的重要技術(shù)特征。它由裝有各種刀具刨削煤壁的刨頭,牽引刨頭的刨鏈,導(dǎo)護鏈裝置和帶動刨鏈的動力傳動裝置電機、減速器、偶合器等組成。 刨煤機的傳動裝置通過電動機、減速器驅(qū)動刨鏈鏈輪帶動刨頭,所有型號的刨煤機驅(qū)動裝置結(jié)構(gòu)大致相同,只是在減速箱形式、傳動比和刨鏈鏈輪的保護機構(gòu)等方面有所不同。 本設(shè)計選用目前最常用的滾刀?機械驅(qū)動方式,它有電動機、聯(lián)軸器和齒輪減速器組成。這種

22、驅(qū)動裝置結(jié)構(gòu)簡單、過載能力大,對電器控制無特殊要求,但是這中驅(qū)動裝置體積較大,不易變速。另外,由于頻繁正反向啟動,電動機容易發(fā)熱。設(shè)計時候必須得考慮到這些問題。 在傳動系統(tǒng)設(shè)計中,電動機、聯(lián)軸器和減速器以及鏈輪都是標(biāo)準(zhǔn)件,可直接選取使用,因此只對其進行選型設(shè)計即可。2.1機頭機尾傳動系統(tǒng)的布置 本設(shè)計中刨煤機為前滑行刨,滑行刨的優(yōu)點有:摩擦阻力小,刨煤機的消耗多用于刨煤、裝煤。刨頭在滑行架導(dǎo)軌中移動,較穩(wěn)定。適用于各種底版。宜高速運行,適用刨硬煤,也容易控制截深 但從發(fā)展來看,前牽引滑行刨煤機可以高速運行,有利于刨硬煤,并能有效地利用功率,因此前牽引刨煤機的發(fā)展前景很廣闊。 刨煤機工作面上、下

23、切口的尺寸和開掘是影響刨煤機工作效率的一個重要問題。為了提高刨煤機的工作效率必須減少開掘切口的工作量,因此要合理布置刨煤機的機頭、機尾的傳動部。機頭、機尾傳動部的布置有四種方案。機頭、機尾傳動部分平行與輸送機布置。其優(yōu)點是結(jié)構(gòu)簡單,工作面上下平巷斷面可小些,可減少巷道掘進工作量。其缺點是:工作面上、下切口開掘工作量大,勞動強度大,效率低,很多情況因切口進度跟不上而影響了刨煤機的推進;同時工作面出口處控頂面積大,不利于控制頂板。機頭、機尾傳動部分垂直于輸送機布置。其優(yōu)點是:可減少開掘切口的工作量,有利于提高效率。缺點是:傳動部分放在工作面上、下平巷,控制頂板困難,上、下平巷采空區(qū)側(cè)不易通風(fēng),在高

24、瓦斯工作面,易造成瓦斯積累,不利于安全。機頭、機尾傳動部分混合布置。這種布置方式是在工作面前進方向?qū)C頭、機尾的傳動部分放在工作面的上、下平巷內(nèi)垂直于輸送機布置,在采空區(qū)內(nèi)將機頭、機尾傳動部分置于工作面控頂區(qū)內(nèi)平行與輸送機布置。其優(yōu)點是:在工作面前進方向側(cè)的傳動部分放在上、下平巷中,減少了開切口的工作量,而采空區(qū)側(cè)的傳動部分平行于輸送機,則減少了采空區(qū)的控頂面積,有利于頂板控制和行人安全。機頭、機尾傳動部分一側(cè)布置。這中布置方式是將刨煤機的傳動部分均布置在采空側(cè)。前牽引滑行刨煤機刨頭牽引傳動部分需跨過輸送機的機頭部,結(jié)構(gòu)較復(fù)雜,要求 強度高;但是這重布置方式可以極大地減少切口面積,有利于刨煤機

25、的推進,但增加采空區(qū)側(cè)頂板控制和兩個傳動部分之間的管理難度。從現(xiàn)場的是使用角度看,混合布置方式較好,既能減少切口的面積,又易管理。因此本設(shè)計中采用傳動部分混合布置。2.2鏈論的選擇設(shè)計 刨頭是刨煤機工作的執(zhí)行機構(gòu),動力傳動裝置電機、減速器、偶合器帶動刨鏈牽動刨頭完成刨煤過程。牽引鏈鏈輪與減速器的輸出軸相連,鏈輪工作時,圓環(huán)鏈饒上鏈輪后,平環(huán)和立環(huán)一一相間,平環(huán)位于鏈輪的窩槽內(nèi),立環(huán)位于鏈輪的環(huán)槽中,但其下面不接觸立環(huán)槽底,窩槽圓弧推平環(huán)的一端而實現(xiàn)傳動。 本設(shè)計中鏈輪處置布置,鏈輪垂直布置,吐鏈方便,鏈子垂直也也可以幫助吐鏈,為了改善鏈的受力狀態(tài),也裝有緊鏈裝置。 鏈輪的幾何形狀 比較復(fù)雜,其

26、形狀和制造質(zhì)量對于鏈環(huán)和鏈輪的嚙合影響很大。鏈輪形狀設(shè)計的不好,就會啃傷鏈環(huán),加劇鏈輪與鏈環(huán)的磨損或者鏈環(huán)不能與鏈正確嚙合而掉鏈。 因為鏈輪是標(biāo)準(zhǔn)件其與鏈環(huán)相互配合,所以可直接根據(jù)鏈環(huán)的尺寸從表中直接選擇使用鏈輪 本設(shè)計中已知刨鏈規(guī)格: 直接查取鏈輪的基本尺寸如下: 表 2-1鏈輪基本尺寸圓環(huán)尺寸鏈輪齒數(shù)7418.13508182.5176.4950.25302307155230230740115 ?節(jié)圓直徑 ?頂圓直徑 ?平環(huán)底至鏈輪中心距離 ?齒圓弧半徑 ,?齒形圓弧中心坐標(biāo)?齒根圓弧半徑 ?平環(huán)窩槽圓弧半徑 ?立環(huán)槽根圓半徑 ?立環(huán)槽寬度 W?齒肩寬度 鏈輪寬度應(yīng)比鏈環(huán)外寬寬些,以保證鏈

27、輪窩槽與平環(huán)相配合,并且鏈輪齒受到很的的彎曲載荷,保證鏈輪輪齒有足夠的強度。 已知鏈外寬為99, 取鏈輪寬度為: 鏈輪為鍛造加工,鏈輪表面應(yīng)淬火,齒形部分進行電解加工或模鍛,這樣可以大大提高鏈輪的使用壽命。2.3傳動鏈保護裝置設(shè)計 該設(shè)計中刨煤機驅(qū)動裝置采用電動機、聯(lián)軸器和減速器組成的機械傳動裝置。對于這種驅(qū)動方式,電動機通過聯(lián)軸器傳遞給牽引鏈的最大牽引力大于牽引鏈的疲勞強度極限,因此在驅(qū)動裝置和牽引鏈之間應(yīng)設(shè)有保護裝置,以保護牽引鏈不被拉斷。 圖2-1 剪切銷過載保護裝置 如圖所示,在牽引鏈的鏈輪1和減速器2之間裝有剪切銷3,當(dāng)作用于牽引鏈上的負荷大于牽引鏈的疲勞強度極限時,剪切削被剪斷。此

28、后雖然驅(qū)動裝置仍在工作,但鏈輪卻停止轉(zhuǎn)動,實現(xiàn)了保護牽引鏈的目的。 已知刨鏈破斷負荷為;30*108梯齒接鏈環(huán)破斷負荷為。銷材料選用45鋼,許用切應(yīng)力為剪切強度極限為360MP,為了使鏈輪傳動平穩(wěn),使用兩個剪切銷并且剪切銷對稱布置在鏈輪的鏈輪的直徑上。按剪斷條件,切應(yīng)力應(yīng)超過剪切強度極限。 (2?1) (2?2)查選取B型圓柱銷,去,長度,材料為45鋼,熱處理硬度為HRC3846。剪切銷套用45鋼,熱處理后硬度達到45HRC。2.4電動機的選型由鏈輪的選擇,可計算出鏈輪的轉(zhuǎn)速即減速器輸出軸的轉(zhuǎn)速。 (2?3) 類比滾筒式采煤機電動機功率的取值方法,刨煤機電動機功率可按刨煤機裝機功率的60%取。

29、 (2?4) 考慮到本設(shè)計中電動機的工作環(huán)境,必須保證電動機在滿足刨頭工作的前提下在礦井中安全可靠地運行,考慮到礦井中瓦斯等爆炸性氣體的存在,整個電機必須嚴(yán)密封閉,電動機外殼選用防爆式結(jié)構(gòu)。 本設(shè)計中供電電壓為1140V,查中國機電產(chǎn)品目錄(國家機電工業(yè)出版社)和運輸機械設(shè)計選用手冊(化學(xué)工業(yè)出版社)選擇電動機型號。 初選電動機型號為電動機,電動機主要參數(shù)如下。 表2-2 主要參數(shù)功率(KW)電流(A)轉(zhuǎn)速(r/min)效率(%)功率因數(shù)噪聲(db)堵轉(zhuǎn)電流堵轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩最大轉(zhuǎn)矩額定電流額定轉(zhuǎn)矩額定轉(zhuǎn)矩110197.3148094.589937.02.12.4 其外型尺寸查運輸機械設(shè)計選用手冊(化學(xué)

30、工業(yè)出版社)電動機篇可查得。 表2-3 主要外形尺寸機座號AAAABACADBBBCDEFGGDY315S50812074464557640661021665m614185811457660 HHAHCHDDLLD31545_865281190122021312401270238 各尺寸主要意義,可直接從書中查得,在這里不再贅述了。 考慮到刨煤機的工作空間,傳動系統(tǒng)設(shè)計盡量緊湊、體積小,以便節(jié)省空間。因此電動機外型尺寸在滿足工作要求的前提下,其長寬高尺寸等參數(shù)盡量取小化。2.5聯(lián)軸器的選型計算 電動機輸出軸通過聯(lián)軸器傳遞轉(zhuǎn)矩與減速器相連,下面對聯(lián)軸器進行選型。 由已選電動機可知,電動機額定轉(zhuǎn)速

31、為1480r/min,最大轉(zhuǎn)矩為2400,電動機輸出軸直徑為65。 由于梅花型彈性聯(lián)軸器零件數(shù)量少,外型尺寸小,彈性元件易制造,適用于中小功率傳動,本設(shè)計中選用梅花型彈性聯(lián)軸器。 按標(biāo)準(zhǔn)國標(biāo)GB 5272?85梅花型彈性聯(lián)軸器選用聯(lián)軸器型號。 選用ML8型梅花聯(lián)軸器,其進本尺寸和主要參數(shù)如下: 表2?4ML8 型梅花聯(lián)軸器本尺寸和主要參數(shù)型號公稱轉(zhuǎn)矩許用轉(zhuǎn)速/()軸孔直徑軸孔長度DD彈性件硬度鐵ML83550290050,65,651421071422001206.52.6減速器的選型2.6.1減速器的選型計算 根據(jù)已選電動機可知,電動機額定轉(zhuǎn)速?？芍獪p速器輸入軸即高速軸轉(zhuǎn)速為民n為,有前面鏈

32、輪的選擇計算可知鏈輪的參數(shù)。減速箱速比的計算: (2?5) 傳動比(2?6) ?節(jié)矩, ?鏈輪齒數(shù),6 ?電動機轉(zhuǎn)速 1480, ?鏈輪節(jié)圓直徑 0.418, ?刨煤機刨速1.5所以21.6取速器的公稱傳動比為22.4。根據(jù)減速器輸入轉(zhuǎn)速為1480,輸出轉(zhuǎn)速為68.5,取公稱輸入轉(zhuǎn)速為,公稱輸出轉(zhuǎn)速為,由電動機輸出功率為110KW,取減速器名義中心距。查表選用DCY型減速器,其外型尺寸如下表:表2-4 DCY型減速器型尺寸ABCEFGSHh200501105511012021090597032540034010055702315-MNPRKT 2306-2745200355_8801453.5

33、1659321272.6.2減速器低速軸外伸段直徑的計算及校核 取聯(lián)軸器的效率為,齒輪嚙合效率為齒輪精度為8級. 0軸:0軸即電動機軸 軸:軸既減速器高速軸圓錐齒輪所在的軸 (2?7) 軸: 軸即減速器與圓錐齒輪嚙合的齒輪所在的軸 (2?8) III軸: III軸即減速器中間齒輪所在的軸 (2?9) IV軸: IV軸:即減速器的低速軸 (2?10)計算鏈輪所在的軸即減速器低速軸的直徑(2?11) ?與軸的材料有關(guān)的許用扭剪應(yīng)力系數(shù),此取110 P?軸傳遞的功率,P99.3KW ?軸的轉(zhuǎn)速,68.5 (2?12) 取, 又減速器輸出軸直徑為120, 因此取剪切削套厚度為15。 有以上可知,所選減

34、訴器的輸出軸直徑120,與實際按鏈輪計算的軸的直徑135,再考慮剪切套的厚度,能滿足要求。 鏈輪與減速器輸出軸為鍵連接。根據(jù)軸的直徑直接選取鍵。 選用鍵型號為,。 3 刨頭緩沖裝置的設(shè)計 刨煤機是一種靠帶有刀齒的刨頭沿工作面作橫向運動切割煤炭并把煤炭裝入工作面輸送機的采煤機械。為使刨刀安全有效地運行,當(dāng)刨頭行至工作端面時,應(yīng)及時、準(zhǔn)確、平穩(wěn)、可靠地使刨頭停住。雖然目前在電磁感應(yīng)方面做了很多工作,就位置準(zhǔn)確性而言,采用緩沖裝置并使之完善仍是一項很有價值的工作。因為刨頭沿著滑架做往返運動,因此在工作面的兩頭各有一個緩沖裝置。兩個緩沖裝置的設(shè)計是一樣的。 刨煤機傳動部簡圖見圖3-1,1為電動機,2為

35、聯(lián)軸器,3為減速器,4為鏈輪,5為刨頭,6為急停緩沖裝置。當(dāng)刨頭沿著滑架運行到工作端面時,電動機電源首先被切斷,當(dāng)若出現(xiàn)故障時,電動機不能立即斷電,則必須作出反應(yīng),強制斷電,使刨頭與緩沖裝置碰撞,緩沖裝置吸收刨頭剩余的動能。 圖3?1 傳動部簡圖3.1緩沖裝置的方案 方案:氣動緩沖裝置 氣動緩沖裝置結(jié)構(gòu)簡圖3?2。 圖3?2 起動緩沖裝置 氣動緩沖裝置實際上是對一個單作用氣壓缸的改進。其所起到的緩沖作用主要是利用了空氣具有可收縮性來實現(xiàn)的。 如圖所示,活塞腔內(nèi)預(yù)先充入具有一定壓強P的空氣,活塞桿端頭為碰撞頭,刨頭碰撞時與碰撞頭接觸撞擊。 在初始狀態(tài),即刨刀沒有和緩沖裝置碰撞頭發(fā)生碰撞時,活塞位

36、于缸體左端。當(dāng)刨頭與碰撞頭發(fā)生碰撞時,刨頭首先離開缸體左端面并壓縮氣體,氣體產(chǎn)生一個阻止活塞運動的力,力傳遞給刨頭并阻礙刨頭運動,在合力作用下,最終刨頭停止運動,從而起到了緩沖作用。 本文利用氣壓傳動的原理設(shè)計一個緩沖裝置。氣動技術(shù)有以下優(yōu)點:安裝維護簡單。工作介質(zhì)是空氣,排氣處理簡單,不污染環(huán)境,成本低,使用安全。動作速度快。可靠性高,使用壽命長。全氣動控制具有防火、防爆、耐潮的能力。3.2刨頭刨削阻力的計算 在切斷電源后,刨頭由于慣性作用繼續(xù)沿滑架移動,此時刨頭受到的總阻力為刨頭阻力。刨頭阻力的計算公式為: + (3-1) 式中:?刨頭刨削阻力 ?刨頭裝煤阻力 ?刨頭摩擦阻力 刨頭的外型尺

37、寸(長*寬*高)2350*740*(6001500), 刨頭重量按2計算, 最大刨深為。3.2.1刨刀間距t的確定 兩刨刀間的距離(即截距也叫刨刀排距),應(yīng)保證兩刨刀間不留下煤脊(煤槽),即必須把煤刨落下來。對于各種不同的刨深,刨刀間距取各種刨深下間距的平均值。刨刀的排列方式不同,其間距也不同。下面分別介紹兩種不同排列方式和其所對應(yīng)的刨刀間距。a.刨刀的排列方式 刨刀的排列方式見圖3-3。b.刨刀的排列方式對刨刀、刨頭受力有很大影響。此外,刨刀的排列方式?jīng)Q定著刨頭的裝煤效果。?直線式 直線式排列是指所有刨刀的軸線相互平行,都平行于底板。刨刀之間距離相等,相鄰刨刀都在同一直線上。這種布置方式刨刀

38、受力均勻,能耗比較低。?階梯式 階梯式排列是指相鄰刨刀軸線相互平行,在同一斜面上呈階梯狀,下排刨刀比上排刨刀超前,每把刨刀都受煤壁向下的側(cè)向力。這種排列方式使刨頭不易飄刀,刨頭的重心較低,穩(wěn)定性較好。比直線式排列的能耗高約17%。?混合式 混合式排列是指刨頭上的刨刀一部分按直線排列,一部分按階梯式排列。 刨刀階梯排列的角度建議取5565°。圖3-3 刨刀的排列方式c.線性排列刨刀的間距:線性排列刨刀的間距按下式計算。 (3-2)?刨深,cm;?刨刀刨削部分的計算寬度,cm;?刨槽的寬度系數(shù),對于韌性煤取0.85,脆性煤取1.0,特別脆的煤取1.15。 直線排列刨刀的刀間距一般不該超過

39、11 cm,而頂部和底部刨刀刀間距應(yīng)取最小值,但不應(yīng)小于5 cm。.刨頭最大高度的截線數(shù): (3-3)?刨頭的最大截線數(shù)。 由于刨刀的個數(shù)與刨刀的截線數(shù)相等,因此計算得到最大截線數(shù)后,就可以確定刨頭在最小和最大高度時所對應(yīng)的某一側(cè)的刨刀數(shù)量。把計算得到的最大截線數(shù)數(shù)值圓整,用圓整的截線數(shù),按下式計算中部刨刀的間距 (3-4) 在設(shè)計刨刀間距的時候,考慮到煤層性質(zhì)有所變化,應(yīng)該取稍微較小一點的刀間距。另外,刀間距對刨頭的穩(wěn)定性有影響,因此,刀間距的取值要考慮如何使刨頭的高度較合理。 本設(shè)計中選用17把刨刀。三把頂?shù)?三把底刀,八把直線排列刀,三把梯形排列刀。3.2.2平均刨削阻力 刨削阻力是刨刀

40、在刨削煤壁過程中所受的主要阻力,它對刨刀和刨頭受力影響很大,是刨煤機設(shè)計過程中必須考慮的一個非常重要的因素。平均刨削阻力按式(3?5)計算: 3-5式中:?單個銳利刨刀所受的刨削阻力,N; ?刨削阻抗系數(shù),通常情況下,=0.380.44,抗截強度較大時取較小值 ?單個銳利刨刀所受的煤壁擠壓力,N其中: 線形和階梯形排列的刨刀和頂部、底部刨刀所受的刨削阻力按式3?6計算: 3?6式中:A?煤層非地壓影響區(qū)的截割阻抗(即煤層抗截強度),N/cm ?刨刀刨削部分的計算寬度,cm ?刨槽寬度,cm; ?外露自由表面系數(shù) ?截角的影響系數(shù) ?刨刀前刃面形狀系數(shù) ?刨刀排列方式系數(shù) ?地壓系數(shù) ?考慮煤的

41、脆塑性的系數(shù) ?截槽側(cè)面崩落角,° ?刨刀相對刨頭牽引方向的安裝角度,°對于直線排列刨刀,外露自由表面系數(shù)按式(3-7)計算。 (3-7) a刨刀前刃面形狀系數(shù),對于線性排列,;對于階梯排列,。 b地壓系數(shù),韌性煤的,脆性煤為0.5,特別脆的煤為0.38。c系數(shù),對于韌性煤為0.85,對于脆性煤1.0,而對于特別脆的煤為1.15。3.2.3單個銳利刨刀所受的煤壁平均擠壓力3?8式中: 3?9 ?單個銳利刨刀所受的擠壓力,N; ?銳利刨刀上擠壓力與刨削力的比值,對于韌性煤取0.45,脆性煤取為0.4,特別脆的煤取0.35; 當(dāng)A200kN/m時為1.2,A200250kN/m

42、時為1.0,A250kN/m時為0.75。3.2.4刨頭所受煤壁刨削阻力 刨頭的刨削阻力應(yīng)是刨頭中心線一側(cè)所有刨刀刨削阻力的合力。刨頭刨削阻力按下式計算。(3-10)式中:?刨頭底部刨刀所受的平均刨削阻力,N ?超前刨刀所受的平均刨削阻力,N ?掏槽刨刀所受的平均刨削阻力,N ?刨頭頂部刨刀所受的平均刨削阻力,N ?工作在直線式和階梯式刨刀所受的平均刨削阻力,N ?各種刨刀所對應(yīng)的數(shù)量 ?刨刀同時工作系數(shù)3.2.5計算過程及結(jié)果 單個銳利刨刀所受的刨削阻力:3?11 對于頂?shù)? 3?12 = 對于底刀: 330.7N 3?13 對于直線排列的刀: =3?14梯形排列的刀: = 3?15 3?1

43、6 單個銳利刨刀所受的煤壁平均擠壓力及刨刀受到的刨削阻力3?17頂?shù)? 3?18 = 3?19 同理底刀:直線排列刀:階梯排列刀:所以本設(shè)計中刨頭總刨削阻力為: = 3?20 3.3.裝煤阻力的計算 刨頭沿工作面移動的初期,在刨頭前面形成一個移動的煤堆(拉延體),這個由刨頭裝煤斜面沿刨頭工作面聚集起來的煤堆是一個不斷膨大的物體。煤堆在刨頭前面一直移動,直到輸送機裝煤斜面、刨頭裝煤斜面、煤壁和底板把煤堆抬高到裝載高度,并裝入工作面輸送機為止。 在穩(wěn)態(tài)工況下,煤堆不發(fā)生移動,而是不斷地由新破落的煤和處在煤堆移動路程上的煤生成。拉延體的形成是刨頭裝載的必要條件,而拉延體的形成、大小和其移動所消耗的力

44、,取決于刨頭裝載斜面的相關(guān)參數(shù)、煤的粒度、成分和濕度等因素。 設(shè)力F是作用于煤體使其沿裝載表面移動的力,該力是拉延體的移動力,并與裝載表面法線方向成角。 (3-21)或(3-22) 或(3-23)式中:?刨頭裝煤斜面與煤層底板之間的夾角?摩擦角?煤堆沿刨頭裝載斜面的滑動摩擦系數(shù) 煤堆可能開始沿裝載表面移動的角,稱為臨界角。其值按下式計 (3-24) 若刨頭裝載表面的傾斜角大于臨界角,則在刨頭裝載斜面前形成密實的煤堆,它沿自身的裝載表面,按照煤與煤的摩擦系數(shù)移動。這時,因為煤與煤的摩擦系數(shù)比煤與鋼的摩擦系數(shù)大,是其的倍,所以,移動煤堆所需的力將增加。此外,由于刨頭裝載表面向前移動時,停滯區(qū)滑移使

45、裝載力增加。 當(dāng)刨頭裝載斜面裝煤時,在1區(qū)域中煤從底板上升到裝載高度,而在2區(qū)域中,煤將由工作面向輸送機移動。 刨頭裝煤表面需要克服煤堆的阻力,取決于作用在刨頭裝載斜面的各分力之和。如圖3?4所示。圖3-4刨頭裝載分力示意圖1.刨頭裝載表面插入煤堆中所需要的力按下式計算。N(3-25)或 (3-26)式中:?刨頭裝載表面的寬度,在此取; ?刨頭裝載斜面單位寬度上的插入力,N/cm; 對于煤堆,k=20003000N/m。2.煤堆從刨頭裝載斜面移動到裝載高度所需的力。 (3-27)式中:?刨頭裝載斜面的傾斜角度;實踐證明,比較合理,此處取?位于刨頭裝載斜面上且低于裝載高度煤堆的重力,N。 (3-

46、28)式中:?煤與刨頭裝載斜面的摩擦系數(shù);由上述兩式可以得出:(3-22) (3-23)式中:?煤層的密度,kg/ g?重力加速度,m/s ?最大刨深,m ?煤層的最低高度,m ?刨頭裝載表面的高度,m ?刨頭的最低高度(刨頭基體的高度),m本設(shè)計中: (3-24) (3-25) (3-26) (3-27)3.提升煤堆的力是用于克服2區(qū)域中煤堆阻力和1區(qū)域中煤堆沿裝載表面提升的力,按下式計算。 (3-28) (3-29)由以上兩式可得: (3-30)式中:?位于裝載表面且超過裝載高度部分煤堆的重力,N; ?刨頭裝載斜面高位處的傾角。實踐證明:時比較合適。(3-31)式中:?煤的自然安息角;對于

47、濕煤=35°,干煤=50°。?輸送機裝煤斜面與煤層底板形成的角度。注意:計算煤向輸送機移動的力時,要考慮煤與刨頭裝載斜面的摩擦力和煤與煤間的摩擦力。(3-32) (3-33)4.煤堆被移動到輸送機上所需的力(3-34)式中:?向輸送機移動煤堆的重力,N; ?工作方式影響系數(shù);對低速刨煤取1.0,高速刨煤取1.1; ?煤與煤之間的摩擦系數(shù)。 (3-35) 刨頭推動煤堆時,一方面對煤堆進行提升,另一方面煤堆內(nèi)部沿平面I-I還發(fā)生滑動,形成了“擠出楔”,增大了刨頭的阻力。 本設(shè)計中:(3-36) (3-37)5.克服煤堆中的內(nèi)摩擦力 (3-38)式中:?煤堆的抗截強度,Mpa;

48、?平面I-I與煤層之間的夾角,與的關(guān)系見表4-1; 對于濕煤,干煤=0.0274。 ?煤堆的內(nèi)摩擦系數(shù); 對于濕煤=0.5,干煤=0.85 ?刨頭前面的煤堆高度,m。 (3-39) 表3.1與的關(guān)系 表3-1與的關(guān)系本設(shè)計中: 由以上五式可得,刨頭裝載表面總的裝載力:(3-40) = =3.4刨頭摩擦力的計算刨頭摩擦力T按式(3-41)計算。 (.3-41)式中:?煤壁側(cè)向力產(chǎn)生的摩擦力,KN; ?刨頭重量產(chǎn)生的摩擦力,KN; ?刨鏈拉力產(chǎn)生的摩擦力,KN。 (3-42)式中:?刨頭所受煤壁的總擠壓力,KN; ?刨頭與底板間的摩擦系數(shù)。先計算。刨頭所受煤壁側(cè)向力 刨頭所受煤壁側(cè)向力,實際是煤壁沿頂?shù)装鍖ε兕^的作用力。按下式計算。 (3-43)式中:?刨頭底部刨刀所受的側(cè)向力,N ?刨頭頂部刨刀所受的平均側(cè)向力,N ?工作在階梯式刨刀所受的平均側(cè)向力,N ?超前刨刀所受的平均刨削阻力,N ?掏槽刨刀所受的平均刨削阻力,