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黑龍江科技學(xué)院
畢業(yè)設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)
學(xué)生姓名： 張長(zhǎng)滿
任務(wù)下達(dá)日期： 2008 年 1 月 5 日
設(shè)計(jì)開(kāi)題日期： 2008 年 3 月 28 日
設(shè)計(jì)開(kāi)始日期： 2008 年 3 月 31 日
中期檢查日期： 2008 年 5 月 10 日
設(shè)計(jì)完成日期： 2008 年 6 月 13 日
一、設(shè)計(jì)題目： 邊雙鏈刮板輸送機(jī)機(jī)頭部設(shè)計(jì)
二、設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容：
1、說(shuō)明書(shū)：總計(jì)2萬(wàn)字以上
①中英文摘要，要求按照摘要四要素（目的、方法、結(jié)果、結(jié)論）撰寫(xiě)
②電動(dòng)機(jī)和液力耦合器選擇
③減速器設(shè)計(jì)
④連輪組件設(shè)計(jì)及閘盤(pán)緊鏈器的選擇
⑤外文翻譯
2、圖紙：合計(jì)零號(hào)圖3張左右
刮板輸送機(jī)機(jī)頭部裝配圖 A0 一張
減速器圖 A0 一張
鏈輪圖 A2 一張
花鍵軸圖 A2 一張
半滾筒圖 A2 一張
盲軸圖 A2 一張
三、設(shè)計(jì)目標(biāo)： 給定的設(shè)計(jì)參數(shù)為：輸送量150t/h，煤層厚度0.8-1.3（m），煤層傾角-10°。根據(jù)以上的設(shè)計(jì)參數(shù)完成總圖等主要圖紙?jiān)O(shè)計(jì)和設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)中規(guī)定的內(nèi)容。
指 導(dǎo) 教 師：
院（系）主管領(lǐng)導(dǎo)：
年 月 日
附錄1
評(píng)價(jià)帶有涂層刮板的地下刮板輸送機(jī)
摘要
在采礦業(yè)的工人中噪音引起的聽(tīng)力損失是最常見(jiàn)的職業(yè)病。以往進(jìn)行的全國(guó)職業(yè)安全及健康調(diào)查表明，大約的煤礦工人和的金屬/非金屬礦工有聽(tīng)覺(jué)受損現(xiàn)象。政府當(dāng)局已確定在地下采煤設(shè)備中，連續(xù)采礦機(jī)是排名第一的不安全與影響健康設(shè)備，它所產(chǎn)生的噪音是超強(qiáng)的。輸送系統(tǒng)中的一個(gè)主要噪聲源是刮板輸送機(jī)，由金屬與金屬間的摩擦的產(chǎn)生噪音，像刮板鏈和輸送機(jī)中部槽鐵板摩擦。一種高度持久的聚氨酯涂料已得到發(fā)展，它可以減少噪音所產(chǎn)生的這些影響。在一個(gè)實(shí)驗(yàn)室的設(shè)備研究表明，刮板輸送機(jī)加裝涂層刮板取得了良好的整體水平效果，噪音減少了分貝。
刮板輸送機(jī)操作員在一個(gè)煤礦地下環(huán)境，本文評(píng)估的成效，這種限制噪音的方法，減少噪音露出。結(jié)果表明管理刮板輸送機(jī)的人員，利用涂層收到效果，減少了總噪音量。
傳感神經(jīng)聽(tīng)證會(huì)介紹聽(tīng)力損失赤字，噪聲性聽(tīng)力損失是第二種最常見(jiàn)的形式（年齡相關(guān)性聽(tīng)力損失）。聽(tīng)力損失是職業(yè)暴露于噪音中所造成的的結(jié)果，毀滅性的聽(tīng)力破壞是幾乎百分之百可以預(yù)防的。在美國(guó)職業(yè)噪音引起的聽(tīng)力損失已被確認(rèn)，由國(guó)家職業(yè)研究議程作為最常見(jiàn)的與工作有關(guān)的疾病。分析聽(tīng)力進(jìn)行表明，近的煤礦工人和金屬/非金屬礦工有了聽(tīng)覺(jué)受損現(xiàn)象，歲以下的這個(gè)年齡只有的人不暴露在職業(yè)噪音下，聽(tīng)力沒(méi)有受到損失。
所做的測(cè)量，來(lái)自與一個(gè)普通的地下煤礦所獲得的信息。之前的工作轉(zhuǎn)移，刮板輸送機(jī)的操作者是帶有測(cè)試儀。該測(cè)試儀是校準(zhǔn)安裝之前和之后每天數(shù)值，并重點(diǎn)檢測(cè)到操作者的肩膀與測(cè)試儀膜片指向有關(guān)聯(lián)。該測(cè)試儀的設(shè)備類型、制造商、型號(hào)和序列號(hào)，用手寫(xiě)筆記記錄如圖。同時(shí)，刮板輸送機(jī)的操作者被用于所有地下測(cè)量。并且，該測(cè)試儀的安裝和拆除也記錄在案。安裝該涂層輸送鏈條的數(shù)碼照片被轉(zhuǎn)化成文件，所顯示的是數(shù)字 。
之前，該測(cè)試儀在調(diào)查中，聲級(jí)測(cè)量采取進(jìn)一步評(píng)估的表現(xiàn)，處理涂層刮板。測(cè)試儀追求的技術(shù)是聲級(jí)計(jì)與加權(quán)和緩慢的時(shí)間常數(shù)被用來(lái)計(jì)算音量超過(guò)次的平均數(shù)。網(wǎng)格是建設(shè)于地下米礦山進(jìn)入方式測(cè)量所采取的網(wǎng)格，它由米的網(wǎng)格組成，間隔為一米，在刮板輸送機(jī)厘米以上的位置處。這樣做是為輸送帶有聚氨酯涂層的鏈條和刮板。
該刮板輸送機(jī)運(yùn)行分為這兩種情況如下：
第一米的網(wǎng)格都顯示，一個(gè)健全網(wǎng)格系統(tǒng)的減少了（）分貝之間的非涂層（最高地積）和涂層（底部的陰暗）輸送鏈帶有涂層刮板。地下開(kāi)采設(shè)施在一個(gè)惡劣環(huán)境中存在許多的變數(shù)，必須考慮到當(dāng)試圖聲學(xué)測(cè)量、生產(chǎn)、安全、頂板錨桿支護(hù)的運(yùn)作以及意想不到的機(jī)械故障，都必須考慮到這項(xiàng)研究。由于可變的狀況，在地下開(kāi)采的環(huán)境中，只有次調(diào)查才可以完成。每個(gè)調(diào)查的噪音組成的完整的工作轉(zhuǎn)移開(kāi)始當(dāng)機(jī)床操作安裝了測(cè)試儀。
第二為期兩天的非涂層和一天的涂層輸送機(jī)刮板的資料收集，在地下開(kāi)采設(shè)施中展開(kāi)。產(chǎn)生機(jī)械故障的輸送鏈，而不是所造成的噪聲治理的機(jī)構(gòu)，在對(duì)涂層刮板進(jìn)一步調(diào)查是一個(gè)復(fù)雜的過(guò)程。一個(gè)直接門(mén)戶，門(mén)戶網(wǎng)站工作者測(cè)試的比較。可以看出，累積噪聲劑量的刮板輸送機(jī)的操作者為每個(gè)工作的轉(zhuǎn)變。為首次工作轉(zhuǎn)移刮板輸送機(jī)是表演陰和地板切割維修已有既定的一部分，排噪聲數(shù)據(jù)就第二及第三屆輪班工作，獲得了在工作面對(duì)礦井的勘測(cè)。包覆涂層刮板輸送鏈顯示了大有希望的初步減少了噪音劑量相比，非涂層刮板。但是，健全的暴露剖面必須是客觀評(píng)價(jià)的任何削減都有結(jié)果，包括涂層刮板。
一時(shí)間，對(duì)議案進(jìn)行了研究，在聯(lián)同測(cè)試儀測(cè)量，以評(píng)估減少暴露在所取得的帶有涂層的刮板。手寫(xiě)筆記被用來(lái)區(qū)分不同的刮板輸送機(jī)的操作任務(wù)，正如上文所解釋，聲暴露剖面均非涂層和涂層刮板?；顒?dòng)/任務(wù)的刮板輸送機(jī)的經(jīng)營(yíng)者分為五類：操作者從到機(jī)器上，準(zhǔn)備時(shí)間，切割/輸送，午餐，操作者操作完畢。
為每個(gè)工作轉(zhuǎn)移類別的平均工作時(shí)間，劑量率，累積劑量計(jì)算?；ǖ臅r(shí)間測(cè)量，每個(gè)任務(wù)是平均每場(chǎng)之間的所有采樣輪班工作取得的平均工作時(shí)間如圖5。
結(jié)果從健全暴露剖面被用來(lái)“模型”削減所取得的輸送鏈帶有涂層刮板。停留的平均測(cè)量時(shí)間，每個(gè)任務(wù)是乘以該劑量率，并結(jié)合模擬的總劑量，該刮板輸送機(jī)的操作者將獲得在一個(gè)典型的工作轉(zhuǎn)移。
一個(gè)“模式”來(lái)比較健全的曝光，該刮板輸送機(jī)運(yùn)營(yíng)商之間的涂層和非涂層刮板傳送帶是顯示的。預(yù)計(jì)累積劑量的非涂布輸送鏈案例被裁定為 ，而預(yù)計(jì)累積劑量的包覆輸送鏈案例減少到。這相當(dāng)于已預(yù)測(cè)分貝暴露在全面轉(zhuǎn)向臨時(shí)工地使用MSHA暴露標(biāo)準(zhǔn)。
結(jié)論
對(duì)地下帶有涂層刮板噪音限制進(jìn)行了一個(gè)調(diào)查，刮板輸送機(jī)用聲壓水平和測(cè)試儀測(cè)，健全的網(wǎng)格是建造在刮板輸送機(jī)周圍。這些測(cè)量表明，對(duì)一個(gè)地下煤礦附近切割面其噪音降低分貝。劑量分析是用來(lái)評(píng)估噪音暴露量的連續(xù)開(kāi)采機(jī)器操作，數(shù)據(jù)還用來(lái)作為一種手段，業(yè)績(jī)考核評(píng)價(jià)涂層刮板。劑量率的經(jīng)營(yíng)者計(jì)算的各項(xiàng)工作任務(wù)，大量的時(shí)間花在做這些任務(wù)計(jì)算上，工作轉(zhuǎn)移到重點(diǎn)制定比較噪音暴露的水平，都涂層和非涂層輸送鏈帶有涂層刮板事件。結(jié)果表明，輸送鏈用涂層刮板時(shí)，總的工作轉(zhuǎn)移劑量有的減少。預(yù)計(jì)八小時(shí)臨時(shí)工地減少在地下噪音暴露量被裁定為分貝，使用MSHA準(zhǔn)則。使用該涂層刮板的輸送鏈的刮板輸送機(jī)將減少開(kāi)采機(jī)營(yíng)辦商在暴露量上的投入精力，以及所有的地下工作者都在機(jī)器附近的影響。
附錄2
目錄
摘 要 I
Abstract II
第1章 緒論 1
1.1 國(guó)內(nèi)外發(fā)展情況 1
1.1.1 國(guó)外刮板輸送機(jī)發(fā)展概況 1
1.1.2 我國(guó)刮板輸送機(jī)發(fā)展現(xiàn)狀 1
1.1.3 我國(guó)刮板輸送機(jī)的技術(shù)改進(jìn)方向 2
1.2 研究目的和意義 3
1.3 設(shè)計(jì)方案 3
第2章 電動(dòng)機(jī)和液力耦合器的選擇計(jì)算 6
2.1 運(yùn)行阻力計(jì)算和驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)選擇 6
2.1.1 運(yùn)行阻力計(jì)算 6
2.1.2 電動(dòng)機(jī)的選擇 9
2.2 液力耦合器的選擇 10
第3章 減速器的設(shè)計(jì)計(jì)算 12
3.1 傳動(dòng)比的分配和傳動(dòng)效率的選擇 12
3.1.1 傳動(dòng)比的分配 12
3.1.2 傳動(dòng)效率的選擇 12
3.2 傳動(dòng)裝置的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力參數(shù)計(jì)算 13
3.2.1 各軸轉(zhuǎn)速的計(jì)算 13
3.2.2 各軸輸入功率的計(jì)算 14
3.2.3 各軸輸入轉(zhuǎn)矩的計(jì)算 14
3.3錐齒輪傳動(dòng)的設(shè)計(jì) 15
3.3.1 選精度等級(jí)、材料及齒數(shù) 15
3.3.2 按接觸強(qiáng)度進(jìn)行初步設(shè)計(jì) 15
3.3.3 幾何尺寸的計(jì)算 16
3.3.4 校核接觸強(qiáng)度 19
3.3.5 齒根彎曲強(qiáng)度校核 22
3.4 斜齒齒輪傳動(dòng)設(shè)計(jì) 24
3.4.1 精度等級(jí)、材料及齒數(shù)確定 24
3.4.2 按齒面接觸強(qiáng)度設(shè)計(jì) 24
3.4.3 按齒根彎曲疲勞強(qiáng)度設(shè)計(jì) 27
3.4.4 幾何尺寸計(jì)算 28
3.5 直齒齒輪傳動(dòng)設(shè)計(jì) 29
3.5.1 選定精度、材料及齒數(shù) 29
3.5.2 按齒面接觸強(qiáng)度設(shè)計(jì) 29
3.6 軸的設(shè)計(jì) 33
3.6.1 軸的材料選擇和最小直徑估算 33
3.6.2 軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 34
3.6.3 軸的校核 37
3.7 鍵的選擇和校核 42
3.8 滾動(dòng)軸承的選擇與校核 43
3.8.1 滾動(dòng)軸承的選擇 43
3.8.2 滾動(dòng)軸承的校核 44
第4章 鏈輪組件的計(jì)算及閘盤(pán)緊鏈器的選擇 46
4.1 鏈輪設(shè)計(jì)計(jì)算 46
4.2 花鍵軸和盲軸的計(jì)算 48
4.2.1 花鍵軸計(jì)算 48
4.2.2 盲軸計(jì)算 51
4.3 閘盤(pán)緊鏈器的選擇 51
結(jié)論 53
致謝 54
參考文獻(xiàn) 55
附錄1 57
附錄2 62
摘 要
刮板輸送機(jī)是為采煤工作面和采區(qū)巷道運(yùn)煤的機(jī)械。它具有適應(yīng)性好，協(xié)作性好，耐磨性好，可彎曲性好，機(jī)身的強(qiáng)度和剛度高，能承受碰撞和沖擊等優(yōu)點(diǎn)，成為綜采設(shè)備中最主要的設(shè)備之一，是煤炭裝運(yùn)的第一個(gè)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。
主要對(duì)邊雙鏈型刮板輸送機(jī)機(jī)頭傳動(dòng)部進(jìn)行設(shè)計(jì)。整體式鏈輪組件在運(yùn)轉(zhuǎn)過(guò)程中經(jīng)常存在維修不便的問(wèn)題，經(jīng)常拆卸影響傳動(dòng)裝置的可靠性。針對(duì)這一問(wèn)題，本設(shè)計(jì)將鏈輪組件設(shè)計(jì)為剖分式。對(duì)于刮板輸送機(jī)的其他部件如機(jī)頭架、過(guò)渡槽、鏈輪、閘盤(pán)緊鏈器等，綜合已有的多種結(jié)構(gòu)進(jìn)行最佳設(shè)計(jì)，進(jìn)而完成輸送機(jī)的整體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。從電動(dòng)機(jī)的選擇開(kāi)始設(shè)計(jì)，經(jīng)減速器設(shè)計(jì)、鏈輪組件設(shè)計(jì)、閘盤(pán)緊鏈器的選擇，最終確定機(jī)頭部整體結(jié)構(gòu)。
關(guān)鍵詞 刮板輸送機(jī) 鏈輪 減速器 機(jī)頭部
Abstract
Scraper conveyor for the coal face and the coal mining area roadway machinery. It has a good adaptability, collaboration and good, wear resistance, and can bend a good body of high strength and stiffness, can withstand the impact of the collision and the advantages of a fully mechanized coal mining equipment in one of the most important equipment, coal The shipment of the first session, to a large extent determine the coal face of production capacity and efficiency.
Mainly on the edge of double-stranded nose scraper conveyor transmission of the design. - Sprocket component in the overall functioning of the process of inconvenience to the regular maintenance of existing problems, often the demolition of the impact of transmission reliability. In response, the design of components designed to be sprocket-style subdivision. The scraper conveyor components such as the nose of the other planes, the transition slot, sprocket, the gate was tight chain, etc., have integrated the best design for a variety of structures, thereby completing the overall structure of conveyor design. Motor start from the choice of design, the reducer design, sprocket component design, gate-tight chain's choice, ultimately determine the overall structure of the head.
Key words scraper conveyor sprocket reducer machine head
4
目錄
摘 要 I
Abstract II
第1章 緒論 1
1.1 國(guó)內(nèi)外發(fā)展情況 1
1.1.1 國(guó)外刮板輸送機(jī)發(fā)展概況 1
1.1.2 我國(guó)刮板輸送機(jī)發(fā)展現(xiàn)狀 1
1.1.3 我國(guó)刮板輸送機(jī)的技術(shù)改進(jìn)方向 2
1.2 研究目的和意義 3
1.3 設(shè)計(jì)方案 3
第2章 電動(dòng)機(jī)和液力耦合器的選擇計(jì)算 6
2.1 運(yùn)行阻力計(jì)算和驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)選擇 6
2.1.1 運(yùn)行阻力計(jì)算 6
2.1.2 電動(dòng)機(jī)的選擇 9
2.2 液力耦合器的選擇 10
第3章 減速器的設(shè)計(jì)計(jì)算 12
3.1 傳動(dòng)比的分配和傳動(dòng)效率的選擇 12
3.1.1 傳動(dòng)比的分配 12
3.1.2 傳動(dòng)效率的選擇 12
3.2 傳動(dòng)裝置的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力參數(shù)計(jì)算 13
3.2.1 各軸轉(zhuǎn)速的計(jì)算 13
3.2.2 各軸輸入功率的計(jì)算 14
3.2.3 各軸輸入轉(zhuǎn)矩的計(jì)算 14
3.3錐齒輪傳動(dòng)的設(shè)計(jì) 15
3.3.1 選精度等級(jí)、材料及齒數(shù) 15
3.3.2 按接觸強(qiáng)度進(jìn)行初步設(shè)計(jì) 15
3.3.3 幾何尺寸的計(jì)算 16
3.3.4 校核接觸強(qiáng)度 19
3.3.5 齒根彎曲強(qiáng)度校核 22
3.4 斜齒齒輪傳動(dòng)設(shè)計(jì) 24
3.4.1 精度等級(jí)、材料及齒數(shù)確定 24
3.4.2 按齒面接觸強(qiáng)度設(shè)計(jì) 24
3.4.3 按齒根彎曲疲勞強(qiáng)度設(shè)計(jì) 27
3.4.4 幾何尺寸計(jì)算 28
3.5 直齒齒輪傳動(dòng)設(shè)計(jì) 29
3.5.1 選定精度、材料及齒數(shù) 29
3.5.2 按齒面接觸強(qiáng)度設(shè)計(jì) 29
3.6 軸的設(shè)計(jì) 33
3.6.1 軸的材料選擇和最小直徑估算 33
3.6.2 軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 34
3.6.3 軸的校核 37
3.7 鍵的選擇和校核 42
3.8 滾動(dòng)軸承的選擇與校核 43
3.8.1 滾動(dòng)軸承的選擇 43
3.8.2 滾動(dòng)軸承的校核 44
第4章 鏈輪組件的計(jì)算及閘盤(pán)緊鏈器的選擇 46
4.1 鏈輪設(shè)計(jì)計(jì)算 46
4.2 花鍵軸和盲軸的計(jì)算 48
4.2.1 花鍵軸計(jì)算 48
4.2.2 盲軸計(jì)算 51
4.3 閘盤(pán)緊鏈器的選擇 51
結(jié)論 53
致謝 54
參考文獻(xiàn) 55
附錄1 57
附錄2 62
第1章 緒論
1.1 國(guó)內(nèi)外發(fā)展情況
1.1.1 國(guó)外刮板輸送機(jī)發(fā)展概況
鎧裝工作面刮板輸送機(jī)(Armonred Face Conveyor)是年德國(guó)人發(fā)明的。年代中期,工作面刮板輸送機(jī)在液壓支架在英國(guó)研制成功后, 與滾筒采煤機(jī)一起, 形成采、支、運(yùn)三機(jī)配套的綜采設(shè)備[1]。
自世界上第一臺(tái)刮板輸送機(jī)誕生以來(lái)，經(jīng)歷了半個(gè)多世紀(jì)的不斷研究、試驗(yàn)、改進(jìn)，刮板輸送機(jī)已成為煤礦運(yùn)輸?shù)闹饕O(shè)備。目前世界上生產(chǎn)刮板輸送機(jī)的國(guó)家主要有德國(guó)、美國(guó)、英國(guó)、澳大利亞、日本等。機(jī)型從輕型、中型到重型、超重型．裝機(jī)功率已發(fā)展到。保護(hù)形式有：彈性聯(lián)軸器、限矩型液力耦合器、雙速電機(jī)、調(diào)速型液力耦合器、軟啟動(dòng)(CST可控傳動(dòng)裝置、閥控調(diào)速型液力耦合器、交流電機(jī)變頻調(diào)速技術(shù)三種軟啟動(dòng)裝置)等等。
1.1.2 我國(guó)刮板輸送機(jī)發(fā)展現(xiàn)狀
我國(guó)綜采機(jī)械化的應(yīng)用始于世紀(jì)年代末，經(jīng)過(guò)多年的發(fā)展．目前我國(guó)中、小功率刮板輸送機(jī)已具備成型技術(shù)。并有成熟的制造能力，完全能夠滿足國(guó)內(nèi)市場(chǎng)的需求。大功率刮板輸送機(jī)通過(guò)成套引進(jìn)國(guó)外的裝備和技術(shù)，成功地進(jìn)行了國(guó)產(chǎn)化研制工作．并相繼推出了一些產(chǎn)品[2]。從總體水平上看．我國(guó)刮板輸送機(jī)發(fā)展現(xiàn)狀與國(guó)外相比還存在一些差距，主要表現(xiàn)在：基礎(chǔ)研究薄弱。缺少?gòu)?qiáng)有力的理論支持，計(jì)算少，靠經(jīng)驗(yàn)取值多，缺乏專門(mén)的開(kāi)發(fā)分析軟件；受基礎(chǔ)工業(yè)水平的制約，國(guó)產(chǎn)輸送機(jī)制造質(zhì)量不穩(wěn)定。元部件的可靠性還有待提高：大功率刮板輸送機(jī)的關(guān)鍵部件仍需進(jìn)口，有待進(jìn)一步研發(fā)并國(guó)產(chǎn)化；安全性和可靠性的不穩(wěn)定。直接制約了煤礦的生產(chǎn)效率，從而不能從根本上降低使用成本；煤礦管理水平落后，資金不足。礦工不按操作規(guī)程操作等，也間接增加了輸送機(jī)發(fā)生故障的機(jī)會(huì)．從而不能最大限度地發(fā)揮設(shè)備的設(shè)計(jì)能力[3]。
1.1.3 我國(guó)刮板輸送機(jī)的技術(shù)改進(jìn)方向
1．技術(shù)先進(jìn)性
隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步和市場(chǎng)的發(fā)展，輸送機(jī)的國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)將越來(lái)越激烈，對(duì)輸送機(jī)的設(shè)計(jì)水平和生產(chǎn)能力要求也越來(lái)越高，不僅要求造型科學(xué)、配套合理，在技術(shù)上不斷創(chuàng)新、完善，去適應(yīng)不斷變化著的使用條件，而且關(guān)鍵部件(如刮板鏈、減速器、保護(hù)裝置等)的設(shè)計(jì)或選用，要求與國(guó)際接軌，實(shí)現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)化。
2．性能可靠性
設(shè)備的可靠性是進(jìn)行高效作業(yè)的根本保證。井下受場(chǎng)地、燈光等條件的限制，維修條件較差．有些高瓦斯礦井基本不具備現(xiàn)場(chǎng)維修的條件，一旦出現(xiàn)故障就會(huì)嚴(yán)重影響安全生產(chǎn)[4]。因此，輸送機(jī)各部分的結(jié)構(gòu)型式、傳動(dòng)方式、使用材料等，不僅要求設(shè)計(jì)合理，還要建立在實(shí)踐驗(yàn)證的基礎(chǔ)上。
3．設(shè)備安全性
安全性是至關(guān)重要的環(huán)節(jié)。是所有設(shè)備必須具備的性能，同樣也貫穿在輸送機(jī)的設(shè)計(jì)、制造、使用過(guò)程中。目前國(guó)家高度重視煤礦安全生產(chǎn)，引起煤礦井下事故的除了瓦斯爆炸、透水、冒頂?shù)戎鈁5]。設(shè)備事故也會(huì)引起人員傷亡和財(cái)產(chǎn)損失。因此，輸送機(jī)各部件的防護(hù)裝置應(yīng)設(shè)計(jì)合理、安裝完備，在易發(fā)生事故的部位尤其要加強(qiáng)防護(hù)．防止因斷鏈、飛濺、高溫等引發(fā)人員傷亡事故。
4．機(jī)電液一體化趨勢(shì)明顯
隨著實(shí)用型新技術(shù)的發(fā)展，大功率輸送機(jī)控制系統(tǒng)與保護(hù)裝置的機(jī)電液一體化趨勢(shì)越來(lái)越明顯。主要表現(xiàn)為：機(jī)頭部與機(jī)尾部功率分配、順序啟動(dòng)，電機(jī)保護(hù)除過(guò)流保護(hù)、過(guò)熱保護(hù)外．增加過(guò)壓保護(hù)，閥控充液型液力耦合器的推廣使用。鏈條張力監(jiān)控及工況檢測(cè)和故障診斷等。雖然還有部分技術(shù)的實(shí)現(xiàn)與應(yīng)用尚需時(shí)日，但輸送機(jī)機(jī)電液一體化的發(fā)展趨勢(shì)不會(huì)變。隨著當(dāng)今世界綜采技術(shù)的發(fā)展和設(shè)計(jì)思路的不斷創(chuàng)新、高產(chǎn)高效工作面的相繼投產(chǎn)，大功率刮板輸送機(jī)的研制與開(kāi)發(fā)已勢(shì)在必行，要加強(qiáng)計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)、模擬工況、仿真等技術(shù)的應(yīng)用。對(duì)此，應(yīng)該抓緊機(jī)遇．一方面提高現(xiàn)有機(jī)型的可靠性、安全性，降低事故發(fā)生率；另一方面要研制開(kāi)發(fā)國(guó)產(chǎn)大功率刮板輸送機(jī)．盡快投入市場(chǎng)，提高與國(guó)外同類產(chǎn)品的競(jìng)爭(zhēng)力，以適應(yīng)我國(guó)煤炭工業(yè)迅猛發(fā)展的需要[6]。
1.2 研究目的和意義
隨著我國(guó)能源問(wèn)題的突出，在我國(guó)又是以煤炭為主要能源，這標(biāo)志著煤炭事業(yè)必定蓬勃發(fā)展，目前煤礦工作面使用的多為雙邊鏈結(jié)構(gòu)型式的刮板輸送機(jī)。在我國(guó)大部分中小煤礦炮采工作面上主要使用的是輕型型刮板輸送機(jī)，這也是我國(guó)最早研制開(kāi)發(fā)的工作面輸送設(shè)備之一，主要應(yīng)用在年產(chǎn)量為萬(wàn)噸的礦井中[7]。
通過(guò)近幾年來(lái)輕型刮板輸送機(jī)在各中小煤礦、特別是在我省各地方中小煤礦的應(yīng)用普遍反應(yīng)良好。電動(dòng)機(jī)的事故率下降了 ，斷鏈?zhǔn)鹿事氏陆盗?，大大降低了煤礦的設(shè)備維護(hù)費(fèi)用，降低了噸煤成本，提高了生產(chǎn)效率。
由于現(xiàn)在大多企業(yè)著力生產(chǎn)大功率刮板輸送機(jī)，輕型刮板輸送機(jī)略被忽視。但我國(guó)許多煤礦仍屬薄煤層煤礦，生產(chǎn)需要大量輕型刮板輸送機(jī)。并且，炮采依然存在，也需要使用輕型刮板輸送機(jī)。機(jī)頭部是刮板輸送機(jī)最重要的部分，是將電動(dòng)機(jī)的動(dòng)力傳遞給刮板鏈的裝置，是刮板輸送機(jī)最難設(shè)計(jì)的部分。本設(shè)計(jì)以機(jī)頭部為主。
1.3 設(shè)計(jì)方案
該方案如圖1-1所示。機(jī)頭傳動(dòng)裝置由電動(dòng)機(jī)、液力耦合器、減速器、機(jī)頭架、鏈輪組件、盲軸、推移梁、壓鏈塊等組成。電機(jī)功率配液力偶合器。采用液力偶合器，減速器可不設(shè)防電機(jī)過(guò)載裝置。井下使用的液力偶合器其工作介質(zhì)現(xiàn)在都改為水或是高含水難燃液，其平均無(wú)故障工作時(shí)間不得少于2000h。與輕型刮板輸送機(jī)配套的液力偶合器已經(jīng)系列化，其結(jié)構(gòu)為限矩型動(dòng)壓泄液式，通過(guò)設(shè)置易熔塞、易爆塞來(lái)防止電機(jī)過(guò)載。
圖1-1 刮板輸送機(jī)機(jī)頭部簡(jiǎn)圖
1—電動(dòng)機(jī)； 2—液力耦合器；3—減速器；4—鏈輪組件；
5—盲軸；6—刮板鏈。
機(jī)頭傳動(dòng)裝置為并列式布置，電機(jī)軸與傳動(dòng)鏈輪軸垂直，采用三級(jí)圓錐(第一級(jí))—圓柱(第二、三級(jí))齒輪減速器。第一對(duì)齒輪為收縮齒圓弧錐齒輪(以往有用直齒錐齒輪)。第二對(duì)和第三對(duì)齒輪均為斜齒圓柱齒輪，根據(jù)需要更換第二對(duì)齒輪，可使刮板鏈獲得兩種不同的鏈速。
減速器靠空氣自然冷卻和齒輪帶動(dòng)箱內(nèi)油液飛濺潤(rùn)滑軸承。減速器上、下箱體為對(duì)稱結(jié)構(gòu)，以適應(yīng)左、右工作面和機(jī)頭、機(jī)尾使用。箱體側(cè)幫上有四個(gè)孔，用方頭螺栓將減速器固定到機(jī)頭架側(cè)板上[8]。減速器靠輸入軸一端箱體上有法蘭盤(pán)，用螺栓連接聯(lián)軸節(jié)的聯(lián)接罩。聯(lián)接罩另一端用螺栓連接電機(jī)，使整個(gè)傳動(dòng)裝置懸掛在機(jī)頭上。減速器第二軸不靠機(jī)頭架端設(shè)有緊鏈器。減速器第四軸出軸聯(lián)結(jié)方式為花鍵加平鍵，邊雙鏈刮板機(jī)減速器常用，鏈輪組件由鏈輪、剖分式滾筒組成。鏈輪內(nèi)圈為花鍵孔，兩端鏈輪分別為減速器輸出軸及盲軸用花鍵連接。兩個(gè)半滾筒用螺栓連成一體。滾筒兩端扣環(huán)分別扣在兩個(gè)鏈輪的環(huán)槽內(nèi)，防止軸向串動(dòng)，并起密封作用[9]。滾筒通過(guò)平鍵分別與減速器輸出軸及盲軸連接，使鏈輪組件連成一個(gè)整體，滾筒與鏈輪同步旋轉(zhuǎn)。設(shè)計(jì)時(shí)必須保證兩個(gè)鏈輪各對(duì)應(yīng)輪齒在相同的相位角上，以保證與刮板鏈正常嚙合運(yùn)行。
盲軸安裝在無(wú)傳動(dòng)裝置一側(cè)的機(jī)頭架側(cè)板上，由軸承座、調(diào)心軸承、花鍵軸、端蓋等組成。花鍵軸一端用調(diào)心軸承支承，中間用花鍵同鏈輪相聯(lián)，另一端結(jié)構(gòu)同匹配減速器第四軸輸出端一樣[10]。
第2章 電動(dòng)機(jī)和液力耦合器的選擇計(jì)算
2.1 運(yùn)行阻力計(jì)算和驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)選擇
2.1.1 運(yùn)行阻力計(jì)算
1. 運(yùn)行的總阻力
在重段直線段運(yùn)行的總阻力為（由文獻(xiàn)[11]式3-9）：
在空段直線段運(yùn)行的總阻力為（由文獻(xiàn)[11]式3-10）：
式中 —中部槽單位長(zhǎng)度上的裝煤量，;
按
—貨載最大橫斷面積，，如圖2-1所示 ；
圖 2-1 中部槽截面圖
—貨載在溜槽中的動(dòng)堆積角，，取。
—貨載的裝滿系數(shù)，，?。?
—煤的松散容重，，取。
—刮板鏈單位長(zhǎng)度的質(zhì)量，；
—刮板輸送機(jī)的長(zhǎng)度，；
—煤在槽內(nèi)運(yùn)行的阻力系數(shù)，?。?
—刮板鏈在槽內(nèi)運(yùn)行的阻力系數(shù)，取；
—傾斜角度，；
“+”，“-”號(hào)的選取，該段向上運(yùn)行的取“+”，向下取“-”。
故：
2.張力計(jì)算
是最小張力點(diǎn)張力如圖2-2所示，對(duì)于刮板輸送機(jī)
，取。
圖 2-2 驅(qū)動(dòng)裝置受力點(diǎn)
整理得：
為刮板鏈繞經(jīng)機(jī)尾從動(dòng)鏈輪時(shí)的阻力，包括鏈環(huán)彎曲時(shí)的摩擦阻力和軸承阻力，一般按下式計(jì)算：
因此，取
所以刮板鏈的最大張力為。
牽引力用下式計(jì)算
式中 —牽引力，
—牽引構(gòu)件與驅(qū)動(dòng)輪相遇點(diǎn)的張力，
—牽引構(gòu)件與驅(qū)動(dòng)輪分離點(diǎn)的張力，
—牽引構(gòu)件繞經(jīng)驅(qū)動(dòng)鏈輪的阻力系數(shù)，
2.1.2 電動(dòng)機(jī)的選擇
1.驅(qū)動(dòng)功率的計(jì)算
選取DSB-40型電動(dòng)機(jī)。
2.電動(dòng)機(jī)功率的驗(yàn)算
輸送機(jī)電動(dòng)機(jī)功率的大小要根據(jù)工作面傾角、輸送機(jī)鋪設(shè)長(zhǎng)度和輸送量的大小等具體條件決定[12]。其關(guān)系式為：
式中 —貨載每米重力，，按下式計(jì)算
—刮板鏈每米重力，
—輸送量，
—電動(dòng)機(jī)功率備用系數(shù)，取
—刮板鏈繞過(guò)兩端鏈輪時(shí)的附加阻力系數(shù)，
—輸送機(jī)水平彎曲時(shí)的附加阻力系數(shù)，
—刮板輸送機(jī)安裝傾角，
—刮板輸送機(jī)鋪設(shè)長(zhǎng)度，
—鏈速，
—貨載在溜槽中運(yùn)行阻力系數(shù)，
—刮板鏈在溜槽中運(yùn)行阻力系數(shù)，
—傳動(dòng)效率，
所選電動(dòng)機(jī)滿足要求。
2.2 液力耦合器的選擇
根據(jù)相關(guān)參數(shù)具體化，根據(jù)所選電動(dòng)機(jī)功率的大小40kW，選取液力偶合器型號(hào)，本設(shè)計(jì)選擇型號(hào)為：YOXD450（水介質(zhì)）。其技術(shù)參數(shù)如下：
1.主要匹配電動(dòng)機(jī)參數(shù)：
（1） 型號(hào)DSB-40；
（2） 功率40kW；
（3） 轉(zhuǎn)速1470r/min
（4） 額定扭矩555N·m
（5） 最大扭矩887N·m；
2.傳動(dòng)介質(zhì)：水；
3.充液量：9.3L；
4.啟動(dòng)扭矩：832N·m；
5.；
6.額定工況傳動(dòng)比：；
7.重量：；
8.重要說(shuō)明：每次更換水時(shí)應(yīng)按濃度加入“一號(hào)添加藥劑”，對(duì)于YOXD450型應(yīng)加。如果情況緊急，來(lái)不及添加藥劑，可天后補(bǔ)加。
第3章 減速器的設(shè)計(jì)計(jì)算
3.1 傳動(dòng)比的分配和傳動(dòng)效率的選擇
根據(jù)電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速和鏈條的速度確定傳動(dòng)比。已經(jīng)選定的DSB-40型電動(dòng)機(jī)，正常工作時(shí)輸出功率: ，轉(zhuǎn)速：。
3.1.1 傳動(dòng)比的分配
由于鏈條的速度為，而鏈輪的節(jié)圓直徑為，因此花鍵軸角速度：
機(jī)頭軸的轉(zhuǎn)速：
機(jī)頭軸與減速器的輸出軸兩者轉(zhuǎn)速相同，即：。而減速器的輸入軸是通過(guò)液力耦合器與電動(dòng)機(jī)主軸聯(lián)接，兩者轉(zhuǎn)速也相同，即：。
因此減速器的總傳動(dòng)比：
選錐齒輪傳動(dòng)比，斜齒輪傳動(dòng)比，直齒輪傳動(dòng)比。
3.1.2 傳動(dòng)效率的選擇
液力耦合器，錐齒輪傳動(dòng)效率，斜齒輪傳動(dòng)效率，直齒輪傳動(dòng)效率（如圖3-1所示）。
圖 3-1 減速器簡(jiǎn)圖
3.2 傳動(dòng)裝置的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力參數(shù)計(jì)算
3.2.1 各軸轉(zhuǎn)速的計(jì)算
電動(dòng)機(jī)輸出軸轉(zhuǎn)速
3.2.2 各軸輸入功率的計(jì)算
電動(dòng)機(jī)輸出功率：
3.2.3 各軸輸入轉(zhuǎn)矩的計(jì)算
電動(dòng)機(jī)輸出轉(zhuǎn)矩：
3.3錐齒輪傳動(dòng)的設(shè)計(jì)
3.3.1 選精度等級(jí)、材料及齒數(shù)
1.按實(shí)際工作要求，選用直齒錐齒輪傳動(dòng)。
2.運(yùn)輸機(jī)一般為工作機(jī)器，速度不高，故選用級(jí)精度。
3.材料選擇由文獻(xiàn)[16]表10-1，選擇大、小錐齒輪材料為(滲碳、淬火)，硬度為56～62HC。按硬度的下限值，由文獻(xiàn)[2]圖8-3-8查得
，。
4.初選小錐齒輪齒數(shù)為，大錐齒輪齒數(shù)。
3.3.2 按接觸強(qiáng)度進(jìn)行初步設(shè)計(jì)
式中 —配對(duì)材料修正系數(shù)，（由文獻(xiàn)[16]表8-3-28查
得）
—載荷系數(shù)，取（由文獻(xiàn)[16]表8-3-31查得）
—齒數(shù)比，
—齒寬系數(shù)，（見(jiàn)文獻(xiàn)[16]表8-3-98）
—許用接觸應(yīng)力，
3.3.3 幾何尺寸的計(jì)算
分錐角：
模數(shù)：，取整
分度圓直徑：
齒寬中點(diǎn)分度圓直徑：
外錐距：
中錐距：
齒寬：
齒頂高：
齒根高：
頂圓直徑：
齒根角：
齒頂角：
頂錐角：
根錐角：
冠頂距：
安裝距：考慮齒輪結(jié)構(gòu)情況以及輪冠距的測(cè)量方便，取，。
輪冠距：
分度圓齒厚：
分度圓弦齒厚：
分度圓弦齒高：
當(dāng)量齒數(shù)： ，
當(dāng)量齒輪分度圓直徑：
齒寬中點(diǎn)齒頂高：
當(dāng)量齒頂圓直徑：
齒寬中點(diǎn)模數(shù)：
當(dāng)量齒輪基圓直徑：
式中 —齒形角，（由文獻(xiàn)[16]表8-3-97）
嚙合線長(zhǎng)度：
端面重合度：
3.3.4 校核接觸強(qiáng)度
1.強(qiáng)度條件
2.計(jì)算接觸應(yīng)力
式中 —節(jié)點(diǎn)區(qū)域系數(shù)，（由文獻(xiàn)[16]圖8-3-36）
—彈性系數(shù)，（由文獻(xiàn)[16]表8-3-34）
—重合度系數(shù)，（由文獻(xiàn)[16]圖8-3-12）
—螺旋角系數(shù)，（由文獻(xiàn)[16]圖8-3-13）
—表面粗糙度等級(jí)，（由文獻(xiàn)[16]表8-3-102）
—齒寬中點(diǎn)分度圓切向力，
（由文獻(xiàn)[16]
8-3-102）
—有效齒寬，（由文
獻(xiàn)[16]表8-3-102）
—使用系數(shù)，（由文獻(xiàn)[16]表8-3-31）
—?jiǎng)虞d系數(shù)，（由文獻(xiàn)[16]表8-3-103）
—臨界轉(zhuǎn)速，
—臨界轉(zhuǎn)速，（由文獻(xiàn)[16]表8-3-103）
—齒距極限偏差，（由文獻(xiàn)[16]表8-3-112）
—跑合量，（由文獻(xiàn)[16]圖8-3-35）
—單位齒寬的剛度，（由文獻(xiàn)[16]表8-3-103）
(由文獻(xiàn)[16]表8-3-102和表8-3-104)
（由文獻(xiàn)[16]表8-3-105）
3.計(jì)算接觸應(yīng)力
式中 —尺寸系數(shù)，（由文獻(xiàn)[16]圖8-3-23）
—潤(rùn)滑劑系數(shù)，（選100號(hào)齒輪油，運(yùn)動(dòng)黏度由文獻(xiàn)[16]圖8-3-19）
—速度系數(shù)，（由文獻(xiàn)[16]圖8-3-20）
—粗糙度系數(shù)，（按由文獻(xiàn)[16]圖8-3-21）
—最小安全系數(shù)，（由文獻(xiàn)[16]表8-3-102）。
則
結(jié)論：滿足接觸強(qiáng)度。
3.3.5 齒根彎曲強(qiáng)度校核
1.強(qiáng)度條件
2.計(jì)算齒根應(yīng)力
式中 —齒向載荷分布系數(shù)，（由文獻(xiàn)[16]表8-3-102）
—齒間載荷分配系數(shù)，（由文獻(xiàn)[16]表8-3-105）
—有效齒寬，（由文獻(xiàn)[16]表8-3-107）
—齒形系數(shù)，（由文獻(xiàn)[16]圖8-3-37）
—應(yīng)力修正系數(shù)，（由文獻(xiàn)[16]圖8-3-38）
—重合度系數(shù)，（由文獻(xiàn)[16]圖8-3-39）
—螺旋角系數(shù)，（由文獻(xiàn)[16]圖8-3-14）
—錐齒輪系數(shù)，（由文獻(xiàn)[16]表8-3-106）
則
3.許用接觸應(yīng)力
式中 —齒根彎曲疲勞極限，
—最小安全系數(shù)，（由文獻(xiàn)[16]表8-3-106）
—應(yīng)力修正系數(shù)，（由文獻(xiàn)[16]表8-3-106）
—齒根圓角敏感系數(shù)，（由文獻(xiàn)[16]
圖8-3-25）
—尺寸系數(shù)，（由文獻(xiàn)[16]圖8-3-24）
則
結(jié)論 滿足齒根彎曲強(qiáng)度
3.4 斜齒齒輪傳動(dòng)設(shè)計(jì)
3.4.1 精度等級(jí)、材料及齒數(shù)確定
1.按傳動(dòng)方案要求，選用些齒圓柱齒輪傳動(dòng)；
2.運(yùn)輸機(jī)為工作機(jī)器、速度不高，故選用級(jí)精度；
3.材料選擇，由表10-1，選擇大、小齒輪材料為(調(diào)質(zhì)后表面淬火)硬度為；
4.選小齒輪齒數(shù)為，大齒輪齒數(shù)；
5.選取螺旋角，初選螺旋角。
3.4.2 按齒面接觸強(qiáng)度設(shè)計(jì)
1.按文獻(xiàn)[17]式（10-21）試算
式中 —載荷系數(shù)，試選
—區(qū)域系數(shù)，（由文獻(xiàn)[17]圖10-30）
—標(biāo)準(zhǔn)端面重合度，（由文獻(xiàn)[17]圖10-26）
—小齒輪傳遞的轉(zhuǎn)矩
—齒寬系數(shù)，（由文獻(xiàn)[17]表10-7）
—材料的彈性影響系數(shù)，（由文獻(xiàn)[17]表10-6）
—接觸疲勞強(qiáng)度極限，、
（由文獻(xiàn)[17]圖10-21）；
—應(yīng)力循環(huán)次數(shù)
；
—接觸疲勞許用應(yīng)力， 取失效概率為，安全系數(shù)
，由文獻(xiàn)[17]式（10-12）得：
；
由文獻(xiàn)[17]圖10-19查得接觸疲勞壽命系數(shù)
—小齒輪分度圓直徑，由計(jì)算公式得
；
2.計(jì)算圓周速度
；
3. 計(jì)算齒寬及模數(shù)
；
4.計(jì)算縱向重合度
；
5.計(jì)算載荷系數(shù)
根據(jù)，級(jí)精度。由文獻(xiàn)[17]圖10-8查得動(dòng)載系數(shù)；由文獻(xiàn)[17]表10-3查得，從表10-4中的硬齒面齒輪欄查得小齒輪相對(duì)支撐非對(duì)稱布置，級(jí)精度，時(shí)
考慮齒輪為級(jí)精度，取，故載荷系數(shù)
另由文獻(xiàn)[17]圖10-1查得；
6.按實(shí)際的載荷系數(shù)校正所算得的分度圓直徑
；
7.計(jì)算模數(shù)
；
3.4.3 按齒根彎曲疲勞強(qiáng)度設(shè)計(jì)
式中 —載荷系數(shù)
—齒輪的彎曲疲勞強(qiáng)度極限，，由
文獻(xiàn)[17]圖10-20d查得
—彎曲疲勞壽命系數(shù)，，由文獻(xiàn)[17]
圖10-18查得
—彎曲疲勞許用應(yīng)力，取彎曲疲勞安全系數(shù)
—齒形系數(shù)，（由文獻(xiàn)[17]表10-5）
—應(yīng)力校正系數(shù)，（由文獻(xiàn)[17]表
10-5）
計(jì)算大、小齒輪的并加以比較
經(jīng)比較小齒輪數(shù)值大。
設(shè)計(jì)計(jì)算
對(duì)此計(jì)算結(jié)果，由齒面接觸疲勞強(qiáng)度計(jì)算的法面模數(shù)與由齒根彎曲疲勞強(qiáng)度計(jì)算的法面模數(shù)相差不大，取標(biāo)準(zhǔn)值，取分度圓直徑。
取則。
3.4.4 幾何尺寸計(jì)算
1.計(jì)算中心距
將中心距圓整為。
2.按圓整后的中心距修正螺旋角
因值改變不多，故參數(shù)等不必修正。
3.計(jì)算大、小齒輪的分度圓直徑
4.計(jì)算齒輪寬度
圓整后：。
3.5 直齒齒輪傳動(dòng)設(shè)計(jì)
3.5.1 選定精度、材料及齒數(shù)
1.運(yùn)輸機(jī)為一般工作機(jī)器，速度不高，故選用級(jí)精度（GB/0095-88）；
2.材料選擇，由文獻(xiàn)[17]表10-1選擇大、小齒輪材料均為（調(diào)制后表面淬火），硬度為；
3.選小齒輪齒數(shù)為，大齒輪齒數(shù)
。
3.5.2 按齒面接觸強(qiáng)度設(shè)計(jì)
1.由文獻(xiàn)[17]設(shè)計(jì)計(jì)算公式10-9a進(jìn)行試算
式中 —載荷系數(shù)，試選
—小齒輪傳遞的轉(zhuǎn)矩
—齒寬系數(shù)，（由文獻(xiàn)[17]表10-7）
—材料的彈性影響系數(shù)，（由文獻(xiàn)[17]表10-6）
—接觸疲勞強(qiáng)度極限，、
（由文獻(xiàn)[17]圖10-21）
—應(yīng)力循環(huán)次數(shù)
由文獻(xiàn)[17]式（10-13）
—接觸疲勞壽命系數(shù)
（由文獻(xiàn)[17]圖10-19查得）
—接觸疲勞許用應(yīng)力， 取失效概率為，安全系數(shù)
2.計(jì)算小齒輪分度圓直徑，代入中的較小的值
；
3.計(jì)算圓周速度
4.計(jì)算齒寬
5.計(jì)算齒寬與齒高之比
模數(shù)
齒高
3.按齒根彎曲強(qiáng)度設(shè)計(jì)
由文獻(xiàn)[17]式（10-5）得彎曲強(qiáng)度的設(shè)計(jì)公式為
式中 —齒輪的彎曲疲勞強(qiáng)度極限，，由
文獻(xiàn)[17]圖10-20d查得
—彎曲疲勞系數(shù)，，由文獻(xiàn)[17]圖10-18查得
—彎曲疲勞許用應(yīng)力，取彎曲疲勞安全系數(shù)
—載荷系數(shù)，；
—齒形系數(shù)，（由文獻(xiàn)[17]表10-5）；
—應(yīng)力校正系數(shù)，（由文獻(xiàn)[17]表10-5）；
計(jì)算大、小齒輪的并加以比較
經(jīng)比較小齒輪數(shù)值大。
設(shè)計(jì)計(jì)算
對(duì)此計(jì)算結(jié)果，由齒面接觸疲勞強(qiáng)度計(jì)算的法面模數(shù)大于由齒根彎曲疲勞強(qiáng)度計(jì)算的模數(shù)，圓整為標(biāo)準(zhǔn)值。按接觸強(qiáng)度算得分度圓直徑。
取則。
4.幾何尺寸計(jì)算
（1）計(jì)算大、小齒輪的分度圓直徑
（2）計(jì)算中心距
。
（3）計(jì)算齒輪寬度
取。
3.6 軸的設(shè)計(jì)
3.6.1 軸的材料選擇和最小直徑估算
根據(jù)工作條件，初選軸的材料為，調(diào)質(zhì)處理。按扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度法進(jìn)行最小直徑的估算，即：。初算軸徑時(shí)，若最小直徑軸段開(kāi)有鍵槽，還要考慮鍵槽對(duì)軸強(qiáng)度的影響。當(dāng)該軸段截面上有一個(gè)鍵槽時(shí)，增大，兩個(gè)鍵槽時(shí)，增大。值由文獻(xiàn)[18]表15-3確定：軸1，軸2，軸3，軸4。
軸1：，因?yàn)檩S1處有一個(gè)鍵槽，則：。
軸2：，設(shè)有兩個(gè)鍵槽，則：，取整。
軸3：，設(shè)有兩個(gè)鍵槽，則：，取整。
軸4：，因?yàn)檩S4處有一個(gè)鍵槽，則：，取整為。
3.6.2 軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
1.軸1的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
（1）各軸段直徑的確定：
：最小直徑，錐齒輪軸外伸軸段，取。
：根據(jù)齒輪軸的軸向定位要求，定位高度，取。
：螺母定位軸段，取。
：滾動(dòng)軸承段，，滾動(dòng)軸承選取30313，其尺寸為。
：過(guò)渡軸段，取。
：滾動(dòng)軸承段，，滾動(dòng)軸承選取30313，其尺寸為。
（2）各軸段長(zhǎng)度的確定：
：考慮到所選液力耦合器的配合，取。
：由箱體結(jié)構(gòu)、軸承端蓋、裝配關(guān)系等確定，。
：由定位螺母確定，。
：由滾動(dòng)軸承及裝配關(guān)系確定，。
：由裝配關(guān)系確定，。
：由滾動(dòng)軸承及裝配關(guān)系確定，。
2.軸2的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
（1）各軸段直徑的確定：
：最小直徑，滾動(dòng)軸承段，，滾動(dòng)軸承選取，其尺寸為
。
：斜齒小齒輪軸段，。
：根據(jù)齒輪的軸向定位要求，取。
：錐齒大齒輪軸段，。
滾動(dòng)軸承段，，滾動(dòng)軸承選取，其尺寸為
。
（2）各軸段長(zhǎng)度的確定：
：由滾動(dòng)軸承及箱體結(jié)構(gòu)確定，取。
：由斜齒小齒輪的轂孔寬度確定，。
：由定位裝配關(guān)系確定，。
：由錐齒大齒輪裝配尺寸確定，。
：由滾動(dòng)軸承及裝配關(guān)系確定，。
3.軸3的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
（1）各軸段直徑的確定：
：最小直徑，滾動(dòng)軸承段，，滾動(dòng)軸承選取，其尺寸為。
：斜齒大齒輪軸段，。
：根據(jù)齒輪的軸向定位要求，取。
：直齒小齒輪軸段，。
：滾動(dòng)軸承段，，滾動(dòng)軸承選取，其尺寸為。
（2）各軸段長(zhǎng)度的確定：
：由滾動(dòng)軸承及箱體結(jié)構(gòu)確定，取。
：由斜齒大齒輪的轂孔寬度確定，。
：由定位及裝配關(guān)系確定，。
：由直齒小齒輪的轂孔寬度確定，。
：由滾動(dòng)軸承及裝配關(guān)系確定，。
4.軸4的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
（1）各軸段直徑的確定：
：由機(jī)頭軸配合尺寸確定，機(jī)頭軸為外花鍵，減速器軸為內(nèi)花鍵，其花鍵配合為：。取。
：。滾動(dòng)軸承段，，滾動(dòng)軸承選取，其尺寸為。
：定位段，取。
：定位段，取。
：直齒大齒輪軸段，。
：滾動(dòng)軸承段，，滾動(dòng)軸承選取，其尺寸為。
（2）各軸段長(zhǎng)度的確定：
：由與機(jī)頭軸的連接關(guān)系確定，取。
：由滾動(dòng)軸承及箱體結(jié)構(gòu)確定，取。
：由定位及裝配關(guān)系確定，。
：由定位及裝配關(guān)系確定，。
：由直齒大齒輪的轂孔寬度確定，。
：由滾動(dòng)軸承及裝配關(guān)系確定，。
3.6.3 軸的校核
軸受力最大，所以只對(duì)軸進(jìn)行校核。
1.軸的力學(xué)模型的建立
軸上力的作用點(diǎn)位置和支點(diǎn)跨距的確定：齒輪對(duì)軸的力作用點(diǎn)按簡(jiǎn)化原則應(yīng)在齒輪寬度的中點(diǎn)，因此可決定軸上兩齒輪力的作用位置。軸上安裝的，從文獻(xiàn)[18]表12-4可知它的負(fù)荷作用中心到軸承外端面的距離，故可算出支點(diǎn)跨距和軸上各力作用點(diǎn)相對(duì)位置尺寸。支點(diǎn)跨距；斜齒大齒輪的力作用點(diǎn)C到左支點(diǎn)A距離；兩齒輪的力作用點(diǎn)之間的距離；直齒小齒輪的力的作用點(diǎn)D到右支點(diǎn)B的距離。
2.計(jì)算軸上的作用力
斜齒大齒輪4：
直齒小齒輪5：
3.計(jì)算支反力
（1）垂直面支反力（如圖3-2b）：
由繞支點(diǎn)B的力矩和，得：
方向向下。
同理，由繞支點(diǎn)A的力矩和，得：
方向向下。
由軸上的合力，校核：
計(jì)算無(wú)誤。
（2）水平支反力（如圖3-2d）：
由繞支點(diǎn)B的力矩和，得：
方向向下。
同理，由繞支點(diǎn)A的力矩和，得：
方向向下。
由軸上的合力，校核：
計(jì)算無(wú)誤。
（3）總支反力
A點(diǎn)總支反力
B點(diǎn)總支反力
4.繪制轉(zhuǎn)矩、彎矩圖
（1）垂直面內(nèi)的彎矩圖（如圖3-2c）：
C處彎矩：
D處彎矩：
（2）水平面內(nèi)的彎矩圖（如圖3-2e）：
C處彎矩：
D處彎矩：
（3）合成彎矩圖（如圖3-2f）：
C處：
D處：
（4）轉(zhuǎn)矩圖（如圖3-2g）：
（5）當(dāng)量彎矩圖（如圖3-2h）：
因?yàn)槭菃蜗蚧剞D(zhuǎn)軸，所以扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力視為循環(huán)變應(yīng)力，折算系數(shù)。
C處：
圖3-2 軸3受力分析圖
D處：
（6）彎扭合成強(qiáng)度校核
進(jìn)行校核時(shí)，通常只校核軸上承受最大彎矩和轉(zhuǎn)矩的截面（即危險(xiǎn)截面C）的強(qiáng)度。
根據(jù)選定的軸材料，調(diào)質(zhì)處理，由文獻(xiàn)[17]15-1查得。因，故強(qiáng)度足夠。
3.7 鍵的選擇和校核
由軸的細(xì)部結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，選定斜齒大齒輪外鍵為：
，標(biāo)記：鍵；直齒小齒輪外鍵2為，標(biāo)記：
鍵；由于是同一根軸上的鍵，傳遞的轉(zhuǎn)矩相同，所以只需校核短鍵即可。
根據(jù)校核公式
式中 —傳遞轉(zhuǎn)矩，
—鍵與輪轂鍵槽的接觸高度，，為鍵高，
—鍵的工作長(zhǎng)度，
—軸的直徑，
—鍵、軸、輪轂三者中最弱材料的許用擠壓應(yīng)力，見(jiàn)文獻(xiàn)[18]表6-2，取
鍵聯(lián)接強(qiáng)度足夠。
3.8 滾動(dòng)軸承的選擇與校核
3.8.1 滾動(dòng)軸承的選擇
軸 軸承受力最大，故對(duì)其校核。
根據(jù)載荷及速度情況，擬定選用圓錐滾子軸承。由軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，根據(jù)，選取.其基本參數(shù)由文獻(xiàn)[3]表12-4，，，，，。
圖3-3 軸承受力分析
3.8.2 滾動(dòng)軸承的校核
1.徑向載荷
軸承受力如圖3-3所示，根據(jù)軸的分析可知：
A點(diǎn)總支反力，
B點(diǎn)總支反力。
2.軸向載荷
外部軸向力，指向A處軸承（方向向左）。
（方向向右）
（方向向左）
因?yàn)椋?，所以A處1軸承被壓緊，B處2軸承放松。故
，。
3.當(dāng)量動(dòng)載荷P
由文獻(xiàn)[2]表13-6查出載荷系數(shù)。
1軸承：因，由文獻(xiàn)[19]表12-1可知
，
2軸承：因，由文獻(xiàn)[19]表12-1可知
4.驗(yàn)算軸承壽命
因，故只需驗(yàn)算軸承。設(shè)定軸承壽命為。
其中，溫度系數(shù)（軸承工作溫度小于），軸承壽命足夠。
第4章 鏈輪組件的計(jì)算及閘盤(pán)緊鏈器的選擇
4.1 鏈輪設(shè)計(jì)計(jì)算
圓環(huán)鏈（為圓環(huán)鏈公稱直徑，為圓環(huán)鏈公稱節(jié)距），鏈輪齒數(shù)。由文獻(xiàn)[19]表5-1-29其基本幾何尺寸計(jì)算如下：
1.節(jié)圓直徑
2.頂圓直徑
3.鏈輪立環(huán)的立槽直徑
取，其中值對(duì)鏈條為。
4.鏈輪立環(huán)立槽寬度
其中值對(duì)鏈條為。
5.齒根圓弧半徑
6.鏈窩平面圓弧半徑為接鏈環(huán)圓弧部分最大外半徑對(duì)時(shí)
7.鏈輪中心至鏈窩底平面的距離
8.鏈窩長(zhǎng)度
取
9.鏈窩中心距
取
10.短齒厚度
11.齒形圓弧半徑
12.立環(huán)槽圓弧半徑
13.短齒根部圓弧半徑
4.2 花鍵軸和盲軸的計(jì)算
4.2.1 花鍵軸計(jì)算
1.選擇材料和估算最小直徑
根據(jù)工作條件，初選軸的材料為，調(diào)質(zhì)處理。按扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度法進(jìn)行最小直徑的估算，即：。值由文獻(xiàn)[19]表15-3確定：由軸的常材料可查得值: ,取。
2.各軸段直徑確定（如圖4-1所示）
：由與減速器輸出軸配合要求，為外花鍵部分，
：滾動(dòng)軸承段，，軸承選22316，
：過(guò)渡軸段，取
：定位鏈輪軸段，由鏈輪尺寸確定，
：與鏈輪配合的花鍵軸段，
：配合滾筒軸段，
3.各軸段長(zhǎng)度確定
：由花鍵配合和裝配關(guān)系確定，
：由滾動(dòng)軸承和裝配關(guān)系確定，
：由裝配關(guān)系確定，
：由鏈輪定位關(guān)系確定，
：由花鍵配合和裝配關(guān)系確定，
：由滾筒定位和裝配關(guān)系確定，
圖4-1 花鍵軸
4.花鍵強(qiáng)度校核
在本設(shè)計(jì)中，機(jī)頭軸與減速器的輸出軸采用矩形花鍵連接，機(jī)頭軸為外花鍵，減速器軸為內(nèi)花鍵，其花鍵配合為：。
減速器的輸出功率：
花鍵聯(lián)接的強(qiáng)度校核計(jì)算：
式中 —傳遞轉(zhuǎn)矩，
—各齒輪間的不均勻系數(shù)，
—齒數(shù)，
—齒的工作長(zhǎng)度，
—花鍵齒的工作高度，
—平均直徑
—花鍵聯(lián)接許用擠壓應(yīng)力，
花鍵強(qiáng)度滿足要求。
4.2.2 盲軸計(jì)算
由于盲軸與機(jī)頭軸具有一定的相似關(guān)系其尺寸計(jì)算與機(jī)頭軸計(jì)算大體相同，盲軸尺寸如圖4-2所示。
圖4-2 盲軸
4.3 閘盤(pán)緊鏈器的選擇
緊鏈裝置是用來(lái)拉緊刮板鏈，使刮板鏈具有一定的預(yù)緊力，以保證刮板鏈正常運(yùn)轉(zhuǎn)的。本設(shè)計(jì)選用的是閘盤(pán)緊鏈器。
由閘盤(pán)緊鏈器的工作原理和結(jié)構(gòu)，可知對(duì)于配備DSB-40型電動(dòng)機(jī)的刮板輸送機(jī)可采用閘盤(pán)緊鏈器，同時(shí)參考SGB620/40T型刮板輸送機(jī)閘盤(pán)緊鏈器主要參數(shù)。
閘盤(pán)緊鏈器由閘盤(pán)和制動(dòng)裝置組成，閘盤(pán)裝在減速器輸入軸上，制動(dòng)裝置安裝在聯(lián)接罩上。緊鏈時(shí)反轉(zhuǎn)開(kāi)動(dòng)電動(dòng)機(jī)，鏈輪反轉(zhuǎn)刮板鏈逐漸被拉緊，到電動(dòng)機(jī)堵轉(zhuǎn)為止，立即搬動(dòng)手輪，用夾鉗將閘盤(pán)閘住，同時(shí)切斷電機(jī)電源。由于夾鉗對(duì)閘盤(pán)的制動(dòng)力與刮板鏈有一定的比例關(guān)系，鏈條的張緊力顯示在張力指示器上。慢慢反轉(zhuǎn)手輪松開(kāi)夾鉗，放松被拉緊的刮板鏈，到指示器顯示出刮板鏈所需的張力為止，立刻將閘盤(pán)閘死。拆去多余的鏈段，接好鏈子后，反轉(zhuǎn)手輪松開(kāi)夾鉗，完成緊鏈。
結(jié)論
刮板輸送機(jī)作為煤炭運(yùn)輸?shù)闹饕\(yùn)輸設(shè)備． 在煤炭生產(chǎn)中起著非常重要的作用。隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步和市場(chǎng)的發(fā)展，輸送機(jī)的國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)將越來(lái)越激烈，對(duì)輸送機(jī)的設(shè)計(jì)水平和生產(chǎn)能力要求也越來(lái)越高，不僅要求造型科學(xué)、配套合理，在技術(shù)上不斷創(chuàng)新、完善，去適應(yīng)不斷變化著的使用條件，而且關(guān)鍵部件(如刮板鏈、減速器、保護(hù)裝置等)的設(shè)計(jì)或選用，要求與國(guó)際接軌，實(shí)現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)化。
刮板輸送機(jī)機(jī)頭部設(shè)計(jì)，以減速器和鏈輪組件的設(shè)計(jì)為主。其中鏈輪組件設(shè)計(jì)采用上下兩半滾筒連接花鍵軸和盲軸方便鏈輪的拆裝與維修。減速器設(shè)計(jì)為三級(jí)圓錐圓柱齒輪減速器，其輸出軸端采用矩形花鍵。三級(jí)圓錐圓柱齒輪減速器有傳動(dòng)平穩(wěn)、傳遞力矩大等特點(diǎn)。減速器與機(jī)頭架為平行布置式，這樣布置結(jié)構(gòu)緊湊，大大節(jié)省了空間。電動(dòng)機(jī)和液力耦合器的選擇也十分重要。根據(jù)給定參數(shù)計(jì)算出電動(dòng)機(jī)功率，進(jìn)而選擇電動(dòng)機(jī)。選用液力耦合器能夠起到啟動(dòng)平穩(wěn)，有緩沖功能，能夠在刮板輸送機(jī)受到?jīng)_擊或停轉(zhuǎn)時(shí)保護(hù)電動(dòng)機(jī)。
致謝
王學(xué)惠老師在我的設(shè)計(jì)中給予了我極大的指導(dǎo)、幫助、鼓勵(lì)。不僅在設(shè)計(jì)問(wèn)題上對(duì)我指導(dǎo)，在對(duì)事物的判斷上也多次賜教。班級(jí)的多為同學(xué)對(duì)我有許多幫助，特此表示感謝。
參考文獻(xiàn)
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