2024年3月3日发(作者:多普达s900演示)
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摘要
P-30B耙斗装岩机是通过绞车的两个滚筒分别牵引主绳、尾绳使耙斗作往复运动,把岩石扒入进料槽,自卸料槽卸料口卸入矿车或箕斗而实现装岩作业。该机主要由固定楔、尾轮、耙斗、台车、绞车、操纵机构、导向轮、料槽(进料槽、中间槽、卸料槽)及电气部分等组成。本设计包含了其中的大部分内容,其中最主要是对绞车的设计,包括电动机、传动机构、工作滚筒、空程滚筒等,在设计过程中结合实际情况,严格按照国家标准以及煤炭行业标准,力争给出最合理的参数,最后对一些关键部件进行了强度校核,耙装机是煤炭装载自动化设备中的重要组成部分,能够创造良好的经济效益和社会效益。
关键字:行星齿轮、滚筒、制动器
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Abstract
P-30B rock rake bucket loading machine use two drum which tract the head of
fighting, respectively, the end of fighting to get reciprocating motion of bucket,
which hold the rock into the trough, then from the trough mouth to slot where rocks
dump into the tub and skip ,so loading operations is achieved. It is mainly compared
of the fixed wedge, tail wheel, rake bucket, trolley, hoist, control agencies, driven
wheels, trough (trough into ,the middle slot, slot discharge), and electrical parts and
so on. The design includes most of the contents above, the most important is the
design of the hoist, including the motor, drive mechanism, the working roller,
air-way roller, etc., during the design process, combined with the actual situation, in
strict accordance with the national standards as well as the coal industry standards,
strive to give the most reasonable parameters, and finally rock rake bucket loading
machine is one of the key components of the automation equipment in the loading of
coal, and of course can create a good economic and social benefits.
Key words:
Planetary gear, roller, brakes
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目录
第一章 绪论 ............................................................................................................................. 4
耙斗装岩机是一种主要用于煤矿的装载机械,和其他装载机械相比,具有结构简单、价格低廉、操纵灵活、适应性强(即适应水平装载,又适应上下山的斜坡巷道装载)易实现平行作业、装载效率高的特点。据统计,我国耙斗装岩机的总产量已数十万台,为煤矿开发做出了重要贡献。耙斗装岩机是实现巷道掘进机械化的主要设备,受到各方面用户的好评。不但在煤炭、冶金矿山得到广泛应用,在铁路隧道、水电涵洞施工中都得到了广泛应用。所以耙斗装岩机在矿业开发和其他国民经济中具有重要地位。 ............................................. 4
我国从1960年开始研制耙斗装岩机,经历了40多年的发展,可分为试验研究、小批试生产、大批量生产、发展创新四个阶段。煤炭部煤炭科学院上海研究所最早开始耙斗装岩机的研究工作,主要由煤炭系统的制造厂生产,因产量小满足不了用户需要,从1973年开始,除煤炭系统增加制造厂外,并陆续转产给机械部系统制造厂生产,如锦州矿山机械厂、上海采矿机械厂、温州矿山机械厂等20多家。其产品标准JB/T2378—2004《行星传动耙斗装岩机》是由锦州矿山机器(集团)有限公司负责起草的。 ................................................. 4
耙斗装岩机在国外生产和使用也很普遍,法国、德国、英国、波兰、捷克、俄罗斯等国都制造和使用。 ................................................................................................................................. 5
目前国内外的耙斗装岩机正积极采用新技术、新工艺、新材料,向大功率、多用途、“距控”和“自控”发展。 ......................................................................................................................... 5
第二章 耙 斗 ............................................................................................................... 6
2. 1.耙斗的重量 ................................................................................................................... 6
2. 2.耙斗耙角的选择 .............................................................................................................. 7
.耙斗形状 ............................................................................................................................. 7
第三章 传动机构 ............................................................................................................... 9
电动机 ..................................................................................................................................... 9
减速器 ................................................................................................................................... 10
工作滚筒 ............................................................................................................................... 12
空程滚简 ............................................................................................................................... 20
刹车闸带 ............................................................................................................................... 22
辅助刹车 ............................................................................................................................... 22
第四章 台车及操作机构 ............................................................................................... 26
.台车 ...................................................................................................................................... 26
.操作机构 .............................................................................................................................. 26
第五章 槽 子 ................................................................................................................. 29
.挡板 ................................................................................................................................... 29
.进料槽 ............................................................................................................................... 29
.中间槽 ............................................................................................................................... 30
.卸载槽 ............................................................................................................................... 31
第六章 辅助设备 ........................................................................................................... 34
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.固定装置 ........................................................................................................................... 34
.导向轮 ............................................................................................................................... 36
第七章 耙斗装岩机校核计算 ............................................................................................. 39
、传动速比计算 ................................................................................................................... 40
.钢丝绳速度计算 .................................................................................................................. 42
.滚筒绳量计算 ...................................................................................................................... 43
.减速器轴的校核 .................................................................................................................. 43
结论 ............................................................................................................................................... 56
致谢 ............................................................................................................................................... 58
参考文献 ....................................................................................................................................... 59
1. 《耙斗装岩机 》 MT131-1996[中华人民共和国煤炭行业标准] 中国标准出版社。 ....................................................................................................................................................... 59
2. 《耙斗装岩机》 煤炭工业出版社 .................................................................... 59
3. 《机械原理》 高等教育出版社 第七版 ...................................... 59
4. 《机械设计》 高等教育出版社 第八版 ...................................... 59
5. 《机械制造装备设计》 高等教育出版社 第八版 ...................................... 59
6. 《材料力学》 高等教育出版社 第四版 ...................................... 59
第一章 绪论
耙斗装岩机是一种主要用于煤矿的装载机械,和其他装载机械相比,具有结构简单、价格低廉、操纵灵活、适应性强(即适应水平装载,又适应上下山的斜坡巷道装载)易实现平行作业、装载效率高的特点。据统计,我国耙斗装岩机的总产量已数十万台,为煤矿开发做出了重要贡献。耙斗装岩机是实现巷道掘进机械化的主要设备,受到各方面用户的好评。不但在煤炭、冶金矿山得到广泛应用,在铁路隧道、水电涵洞施工中都得到了广泛应用。所以耙斗装岩机在矿业开发和其他国民经济中具有重要地位。
我国从1960年开始研制耙斗装岩机,经历了40多年的发展,可分为试验研究、小批试生产、大批量生产、发展创新四个阶段。煤炭部煤炭科学院上海研究所最早开始耙斗装岩机的研究工作,主要由煤炭系统的制造厂生产,因产量小满足不了用户需要,从1973年开始,除煤炭系统增加制造厂外,并陆续转产给机械部系统制造厂生产,如锦州矿山机械4
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厂、上海采矿机械厂、温州矿山机械厂等20多家。其产品标准JB/T2378—2004《行星传动耙斗装岩机》是由锦州矿山机器(集团)有限公司负责起草的。
耙斗装岩机在国外生产和使用也很普遍,法国、德国、英国、波兰、捷克、俄罗斯等国都制造和使用。
目前国内外的耙斗装岩机正积极采用新技术、新工艺、新材料,向大功率、多用途、“距控”和“自控”发展。
P-30B耙斗装岩机用在岩巷掘进中配以1.1米3矿车或箕斗进行装载作业。适用于净高2.4米以上,净断面9米2的巷道。本机具有装岩效率高,结构简单,可靠性能好,适用 范围广等特点,即可应用于平巷,又可用在30度以下斜巷,是提高掘进速度,实现巷道装载机械化的一种主要设备。
P-30B耙斗装岩机的绞车采用的是行星齿轮绞车,与摩擦式绞车相比有它独特的优缺点:
1.从制造角度看,行星齿轮绞车较复杂,矿上机修厂自行制造较困难。特别是有些易损零件矿上很难自己解决,如内齿圈;而摩擦式绞车由于电动机,减速器均采用11型和20型刮板运输机上的现有设备,而11型和20型矿上一般都有,只要局部修改即可使用,比较方便。
2.从使用角度看,行星齿轮操作省力,灵活,调整简单,事故少,维修工作量小,而摩擦式绞车,由于都用四头螺母推动滚筒与摩擦离合器接触,带动滚筒转动,轴向力较大,推力轴承容易损坏,连续操作后离合器容易发热产生打滑现象,操作时比较费力,钢丝绳容易跳动,维修工作量也比较大。
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第二章 耙 斗
耙斗是耙装机的主要组成部分,耙斗的重量、耙角、形状是耙斗的主要参数。耙斗设计是合合理,直接影响耙装机的生产率.影响在硬岩、大块条件下是否能很好地进行装载工作:
2. 1.耙斗的重量
根据岩石比重和块度的大小来决定耙斗的重量。在设计中可由单位耙斗长度的重量(简称单位重量)q来计算。
q=耙斗总重/耙斗宽度
根据我们试验得出数据,耙装硬岩和大块岩石时:q=5-6公斤/厘米,一般软岩松散细粒时:q=3—4公斤/厘米
P-30B型耙装机宽度选为900毫米的耙斗,耙装硬岩大块时重量最好选用450公斤以上 这样耙斗工作是不会发飘
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2. 2.耙斗耙角的选择
这里所指的耙角是耙斗在静止水平位置时耙齿内侧与水平面所成的夹角 (见图1)。
图1
设计耙斗时,耙角大小要合适。过大或过小都会直接影响把斗的插入情况,同时又会抵销耙斗的重量。即虽然耙斗很重,但达不到应有效果。耙角太大时,易产生叩头现象(即耙斗在岩石堆上跳跃)。耙角太小时,插入阻力大。
根据试验:用于水平巷道时,耙角为50一55左右;用于斜井时,当斜井角度<20,耙角为65左右,当斜井角度>20,耙角为70—75。
耙斗的插入角,是指耙斗在运动状态时,插入岩万堆的角度。耙角不等于插入角,为了使耙斗在工作过程中能获得较好的插入角,在设计耙斗时应选择合适的耙角,以达到预期良好的效果。
.耙斗形状
耙斗形状主要指以下几个方面:
(1)长、宽、高之间比例关系。有一定范围,根据试验建议采用2::1较好。如过高,耙斗稳定性差。过长则不能充分利用耙斗有效空间。过宽会增加耙装机宽度。而耙斗容量增大不多。
(2)耙斗外形
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在己知尺寸情况下,要考虑如何充分利用耙斗的有效空间。使耙斗工作过程中岩石愈积愈多,同时又要避免岩石从耙斗两侧或上部涡掉。
P-30B型耙斗装岩机选用图2所示机构
图2
其中查表可知:
平巷:a=1250 b=900
C=550 d=1080
e=430 f=290
g=70
斜巷:a=1250 b=900
C=610 d=1080
e=330 f=240
g=70
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第三章 传动机构
耙装机的传动机构采用双滚筒耙矿绞车。该绞车应能保证耙斗住复运动,并迅速变换役复方向。为了提高耙装机的生产率,空行的速度比耙装时快,为此两个滚筒之转速各不相同。目前耙装机采用的绞车有行星齿轮式绞车和摩擦式绞车两种。而P-30B型耙斗装岩机选用行星齿轮式绞车
行星齿轮式绞车是一种行星齿轮传动的绞车。由电动机1,减速器2,工作滚筒3,空程滚简4,刹车闸带5,辅助刹车6等几个部分组成。详见图3和图4。
电动机
耙斗装岩机工作过程中,平均负荷不大,而瞬间负荷很大。为了适应这种待点,要求电机最大转矩为额定转矩的2.8倍。考虑煤矿特点设计成防爆型结构,可在有瓦所及煤尘爆炸的矿井中使用c zYP—17型耙装机使用的电机为B级绝缘,转速1460转/分钟,重量225公斤,采用带法兰盘连接方式。现已正式定型为Dz3B—17型。
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图3
减速器
由箱体、齿轮、轴、轴承、盖等组成。是一个两级减速器,将电动机的旋转运动传到最后一级齿轮的花键轴上,速比i=,为了使进轴与出轴之间有足够距离,放在第二级中加一过渡齿轮。减速器之两端分别与电动机及工作滚筒相连接,在减速器与电动机连接处装有橡胶油封(72x 50 x12毫米)及“o”形密封圈(146x 5),以防止箱体内润滑油渗入电动机10
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内。
图4
1—电动机 2—减速器 3—工作滚筒 4—空程滚筒
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工作滚筒
见图6。由卷筒,中心轮,行星齿轮,内齿轮,行星轮架及轴承等组成。在行星轮架上装有三个行星齿轮,行星齿轮既与中心轮相啮合,又与内齿轮相啮合,行星轮架上的轴用键与卷筒内孔固定。当花健轴旋转后通过中心轮上的花健孔带动中心轮旋转,中心轮带动行星齿轮,再由行星齿轮带动内齿轮旋转。内齿轮本身是一个闸轮,外面装有刹车闸带,放松刹车闸带则行星齿轮自转,带动内齿轮转动。刹紧刹车闸带,则内齿轮不转,这时行星齿轮除自转外还要随中心轮公转,这样就带动行星架转动。由于卷简固定在行星轮架的轴上,所以卷筒转动将钢丝绳卷入。
工作滚筒行星轮系的设计
已知:i1=,行星轮数k=3,采用标准齿轮传动
1确定行星轮系的类型
采用如图5所示的单排行星轮系:
图5
(1).该行星轮系的传动比范围能满足设计要求;
(2).该轮系为负号机构,有较高的传动效率。
2.确定各轮齿数
由传动比条件得:
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i6H1i681HZ8
Z6即
Z8i6H1
Z61由安装条件知:
(Z6Z8)N
kZ6ZZ(18)64.64N
kZ63即
Z63N11,22,33,44
4.6411(Z8Z6)(8022)29
22取Z6=22,则Z8=,故Z8=80
由同轴条件得
Z7 故 Z6=22 Z7=29 Z8=80
3.检查
(1).传动比误差
i6H1由于误差很小,可以采用。
(2).邻接条件
该齿轮传动应满足
Z84.64
Z6180Z72ha*
k180(2280)sin2921
3(Z6Z8)sin即 >31
故合适
4.受力分析
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iabHaH801a3.64
HH22iaHbaba4.64
HbHTAT4453N•M
TA11b
THiaH4.64TA11H
TBiab3.64TH=2101N•M
TB=1684N•M
因为行星齿轮有三个
故Th=2101/3=700N•M
Tb=1684/3=561N•M
Ta=453/3=151N•M
5 、工作滚筒中心轮的设计计算
(1)选定齿轮类型、精度等级、材料
1)按照传动方案选取直齿圆柱齿轮
2)耙装机速度不高,故选用7级精度
3)材料选择。选取齿轮材料为40Cr,硬度为280HBS,
(2)按接触强度设计齿轮,选主要参数
d1t2.323KT1u1Z(E)2
du[H] 式中:
T1 =151N·m
载荷系数取K=
齿宽系数取d=1
材料的弹性影响系数ZE=MPa
1214
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齿轮接触疲劳强度lim600MPa
KNH=
[H](3)计算
KHNlim0.9600540MPa
SKT1u1ZE21.31511031.31189.823d1t2.323()=2.32()
du[H]11.3=
即mz81.2
m81.222
取m=4
(4)校核齿根弯曲疲劳强度
按式
m32KT1YFaYSaZ2()
d1[F] T1=151 N·m
1) 弯曲疲劳强度FE500MPa
2) 弯曲寿命系数KFN0.85
3) 计算弯曲疲劳许用应力
取安全系数S=
[KFNFE0.85500F]S1.4303.57MPa
4)计算载荷系数K
KKAKVKFKF11.1211.351.512
5) 查取齿形系数 YFa=
6) 查取应力校正系数 YSa=
7) 计算
m32KT1YFaYSa21.5121512.651.582()=32()
dZ1[F]122303.57 =
(5) 故m=4mm
6 、工作滚筒行星轮的设计计算
(1)选定齿轮类型、精度等级、材料
15
540
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1)按照传动方案选取直齿圆柱齿轮
2)耙装机速度不高,故选用7级精度
3)材料选择。选取齿轮材料为40Cr,硬度为280HBS,
(2)按接触强度设计齿轮,选主要参数
d1t2.323KT1u1Z(E)2
du[H] 式中:
T =700N·m
因行星齿轮所受转距由两个齿承担,故一个齿所受转距为
T1=350
载荷系数取K=
齿宽系数取d=1
材料的弹性影响系数ZE=MPa
齿轮接触疲劳强度lim600MPa
KNH=
[H](3)计算
12KHNlim0.9600540MPa
Sd1t2.323KT1u1Z(E)2
du[H]31.3350101.31189.82=2.323()
11.3540=
即mz107
m10729
取m=4
(4)校核齿根弯曲疲劳强度
按式
m32KT1YFaYSa()
dZ12[F] T1=350 N·m
1) 弯曲疲劳强度FE500MPa
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2) 弯曲寿命系数KFN0.85
3) 计算弯曲疲劳许用应力
取安全系数S=
[F]4)计算载荷系数K
KKAKVKFKF11.1211.351.512
5) 查取齿形系数 YFa=
6) 查取应力校正系数 YSa=
7) 计算
m3KFNFE0.85500303.57MPa
S1.421.5123502.651.582KT1YFaYSa3() =()22122303.57dZ1[F] =
(5) 故m=4mm
且正好与中心轮摸数相同
7、工作滚筒内齿轮的设计计算
(1)选定齿轮类型、精度等级、材料
1)按照传动方案选取直齿圆柱齿轮
2)耙装机速度不高,故选用7级精度
3)材料选择。选取齿轮材料为40Cr,硬度为280HBS,
(2)按接触强度设计齿轮,选主要参数
d1t2.323KT1u1Z(E)2
du[H] 式中:
T1 =561N·m
载荷系数取K=
齿宽系数取d=1
材料的弹性影响系数ZE=MPa
齿轮接触疲劳强度lim600MPa
KNH=
[H](3)计算
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12KHNlim0.9600540MPa
S
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3KT1u1ZE21.3561101.31189.82d1t2.323()=2.323()
du[H]11.3540=
即mz125.7
m125.780
取m=2
(4)校核齿根弯曲疲劳强度
按式
m32KT1YFaYSa()
dZ12[F] T1=561 N·m
1) 弯曲疲劳强度FE500MPa
2) 弯曲寿命系数KFN0.85
3) 计算弯曲疲劳许用应力
取安全系数S=
[F]4)计算载荷系数K
KKAKVKFKF11.1211.351.512
5) 查取齿形系数 YFa=
6) 查取应力校正系数 YSa=
7) 计算
m3KFNFE0.85500303.57MPa
S1.421.5125612.651.582KT1YFaYSa3()
()=22122303.57dZ1[F] =
(5) 故m=2mm
又因 要与行星齿轮进行配对
故 m=4mm
8、工作滚筒的主要数据如下:
中心轮 z=22,m=4
行星齿轮 z=29,m=4
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内齿轮 z=80,m=4
图6 工作滚筒
1—卷筒 2—行星轮架 3—内齿轮 4—中心齿轮 5—行星齿轮 6—轴承
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空程滚简
见图7。其结构与工作滚筒一样。许多零件可互相通用。出于中心轮。行星齿轮的齿数不同,所以卷筒转速也不相同。
空程滚筒行星轮系的设计
已知:i2=,行星轮数k=3,采用标准齿轮传动
1确定行星轮系的类型
采用如图8所示的单排行星轮系:
图8
(1).该行星轮系的传动比范围能满足设计要求;
(2).该轮系为负号机构,有较高的传动效率。
2.确定各轮齿数
由传动比条件得:
i9H1i9111HZ11
Z9即
Z11i9H1
Z920
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由安装条件知:
(Z9Z11)N
kZ9ZZ(111)93.35N
kZ93即
Z93N17,34,51,68
3.35取Z9=34,则Z11=Z92.35=,故Z11=80
由同轴条件得
Z1011(Z11Z9)(8034)23
22 故 Z9=34 Z10=23 Z11=80
3.检查
(1).传动比误差
i9H1由于误差很小,可以采用。
(2).邻接条件
该齿轮传动应满足
Z113.35
Z9180Z102ha*
k180(3480)sin2321
3(Z9Z11)sin即 >25
故合适
(4).由于空程滚筒为的工作状态为回程,一般不会损坏,故不需要校核其受力.
中心轮 z=34 m=4
行星齿轮 z=23 m=4
内齿轮 z=80 m=4
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刹车闸带
见图9。由钢带,石棉带,铆钉等组成。考虑调换方便分左右两半,中间用圆头销固定。石棉带磨损后要及时调换。工作滚筒和空程滚筒各有一付刹车闸带,尺寸相同。
辅助刹车
耙装机工作靠两个行星滚筒旋转带动耙斗来回耙取岩石。刹车闸带刹紧时,滚筒开始转动,放松时滚筒停止转动,但由于惯性作用,滚筒实际还要转动,这样盘绕在滚筒上的钢丝绳容易乱绳,直至很快损坏。辅助刹车就用以阻止因惯性而引起的滚筒旋转,防止钢丝绳乱绳和压线,起到保护钢丝绳的作用,使用时要经常调整。如挂尾轮需要用人工来拉钢丝绒时,应松开手把,逆时针旋转,去除弹簧对闸瓦的压紧力。挂好尾轮后又要及时调整到原来位置。结构见图10,由手把、套简、弹簧、闸瓦等组成。弹簧用来调节压紧力。
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图7 空程滚筒
1—卷筒 2—行星轮架 3—内齿轮 4—中心齿轮 5—行星齿轮
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6—轴承
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图9 刹车闸带
1—钢带 2—石棉带 3—圆头销 4—铆钉
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图10 辅助刹车
1— 手把 2—套筒 3—弹簧 4—闸瓦
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第四章 台车及操作机构
.台车
台车是耙装机机架,用以支撑耙装机。它由车架、弹簧碰头等部件组成。台车上装有两对1.1胖矿车的车轮,台车末端装有弹簧碰头,可以缓冲矿车对耙装机的碰撞。
台车面上可供安装绞车操作机构,电气设备等,此外还装有供安装掳于用的支架和支核,见图11。
.操作机构
当进行耙装工作时工人操作内外操纵杆,通过连杆,迫使刹车闸带刹紧与放松,当闸带刹紧时滚筒开始转动,钢丝绳就收紧盘紧在滚筒上,而耙斗由钢丝绳牵引往复耙取岩石。在一般情况下,一个滚筒刹紧时,另—滚筒应放松,应该避免两个滚筒同时刹紧,造成耙斗飞跃而引起事故或损坏设备。见图12。
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图11 台车
1—车架 2—车轮 3—弹簧碰头 4—卡轨器
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图12 操作机构
1—内操纵杆 2—外操纵杆 3—连杆 4—轴承座 5—轴
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第五章 槽 子
耙斗通过槽子把岩石卸到矿车或箕斗中,为了便于运输和安装,槽子应做成可拆卸的结构形式。
设计槽子时应注意下列几点:
(1)槽子几何形状应考虑耙斗往复工作时钢丝绳尽量少与捞底板接触,以减少铜丝绳对底板的磨损。
(2)耙斗与槽子之间的侧间隙应正确选择,间隙小则耙斗与槽子间易卡石头。使电机瞬间负荷很大,间隙过大则相应增加了设备外形尺寸。一般每边间隙不超过50毫米,而簸箕口尺寸应适当加大,以利于耙取两旁岩石。
(3)槽底板因为容易癌损,应采用耐磨性好的钢材,如l 6Mn,底板可适当加厚,也可点焊上扁铁条。其它处选用普通钢材。
下面根据槽子安装的前后顺序分别简述如下:
.挡板
当耙斗耙取巷道两帮岩石时,挡板起耙斗导向和阻止岩石向两翼扩散的作用。挡板张开角度不宜太大,最好在30
以内,否则不起导向作用。挡板长度根据巷道宽窄而定,巷道宽,挡板可适当加长,直至挡板一端碰到岩帮为止。
.进料槽
由簸箕口,护板,连接槽,升降装置组成。簸箕口与连接槽连接是活连接,簸箕口通道升降装置可上下转动。护板:当耙装机工作时使簸箕口与连接槽紧紧卡住,加强槽子刚性。见图13:
29
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图13 进料槽
1—簸箕口 2—护板 3—升降装置 4—连接槽
.中间槽
中间槽形状取决于矿车及绞车位置高低,同时也要考虑岩石进槽子后不会或少量自行往下滑移,耙岩时又要使钢丝绳少与槽底板摩擦,故槽子两端底板设计成A起形状。使钢丝绳只同凸形底板接触,在磨损以后只需更换凸形底板可比较省工,省料,见图14
30
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图14 中间槽
1—侧板 2—法兰 3—凸形底板 4—底板
.卸载槽
卸载槽槽底开有卸料口,矸石或煤从此口进入矿车或箕斗内,卸料口两侧与侧板间焊有两块斜板,以防止矸石积存。卸裁槽末端装有缓冲器,缓冲器内装有弹簧。当耙斗卸料时起缓冲作用。卸载槽见图15。
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卸载槽根据矿车和箕斗容积大小,它的槽子长度可作相应变更。在中间槽与卸载槽之间可再增加一节中间接槽,长短视实际需要而定。但必须考虑接长后的刚性和强度要求。有时为了增加其稳定性,在卸载槽末端加一付撑脚。
卸载槽末端,装有可供安装头轮用的座板,座板均有一定角度,考虑钢丝绳从绞车出来后通过托轮(亦有一定角度)和头轮,使钢丝绳避开卸料口,这样卸载时岩石不会与钢丝绳接触,以保护钢丝绳。
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图15 卸载槽
1—法兰 2—侧板 3—底板 4—斜板 5—卸料口 6—头轮座 7—缓冲器
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第六章 辅助设备
耙装机除机体以外,尚需配备一些辅助装置,缺少这些装置,就不能工作。它们是:
.固定装置
当耙斗往复耙取岩石时,前面需要有一个导向轮(称为尾轮)悬挂在工作面上,悬挂滑轮的机构称固定装置。固定装置方式很多,过去曾利用过工作面棚梁来悬挂尾轮,如图16:
图16 尾轮悬挂在棚梁上
这种办法有很多缺点,因为使用时受力大,棚梁常被拉倒,反而增加辅助工作量,在运行上也不安全。现在很少被采用了。
近来广泛利用锚杆固定装置,是一种简便而又可靠的方法,我们叫它固定楔,分为硬岩用和软岩用两种。
(1)硬岩固定楔
适用于节理和层理不发达的硬岩。在此条件下,应该采用硬岩固定楔。它具有使用方便,可靠等优点,见图17。
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图17 硬岩固定楔
1—楔体 2—紧楔 3—圆环
硬岩固定楔由楔体、紧楔、和圆环等组成。采用45#制成。楔体和紧楔均有斜度,起自锁作用。
(2)软岩固定楔
适用于软岩,岩石节理层理比较发达,或遇到煤或断层情况下,此种方式工作比较可靠。如仍选用上面介绍的硬岩固定楔,楔体容易拉出。
软岩固定楔由楔体、钢丝绳和钢套等组成。楔体系用45#钢制成,钢套内外均有锥度,用铅把钢套和钢丝绳紧紧熔合在一起。见图18。
图18 软岩固定楔
1—楔体 2—钢丝绳 3—钢套
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.导向轮
导向轮包括有尾轮、托轮、头轮和双滑轮。他们都由侧板、绳轮、心轴、轴承等几个零件组成。
(1)尾轮
悬挂在工作面固定楔上,固定耙斗钢丝绳,使耙斗来回耙取岩石。要求坚固可靠。不会卡绳或使钢丝绳跳出轮槽外。重量要轻,便于移挂。见图19。
图19 尾轮
1—钩 2—侧板 3—轴承 4—心轴 5—绳轮
(2)托轮和头轮
为了使耙斗往复耙岩.要求钢丝绳从绞车滚筒出来以后通过托轮和头轮来改变方向,以达到耙斗往复工作的目的,见图20。
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图20 托轮与头轮
1—侧板 2—轴承 3—心轴 4—绳轮
(3)双滑轮
耙装机在弯道中使用时,用分段耙运岩石,此时用双滑轮来改变钢丝绳位置。见图21。
上述几种轮子都有共同要求,它们是:
1)工作条件恶劣,有水和岩尘,需要有较好的密封装置c
2)轮子与侧板之间间隙要小.防止钢丝绳跳出轮槽, 卡入轮子与侧板间,从而损坏钢丝绳与轮子,影响耙装机工作。
3)轮槽夹角要大。便于钢丝绳接头通过。因为为了延长钢丝绳使用寿命.当钢丝绳磨损或拉断时可做接头继续使用,这样要求轮槽夹角尺寸放大。
4)轮子最好选用耐磨性好的材料,保证半年以上使用寿命。轮槽处表面硬度要高,需达到HRC 50一55。
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图21 双滑轮
1—钩 2—绳轮 3—侧板 4—心轮 5—轴承
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第七章 耙斗装岩机校核计算
已知数据:
耙斗装岩机:
技术生产率: 30—50米3/时
耙斗容积: 米3
轨距: 600毫米
轴距: 930毫米
钢丝绳直径: 毫米
外形尺寸
长: 6600毫米
宽: 2400毫米
高: 2045毫米
绞车:
牵引力
主绳:1350—1950公斤
尾绳: 968—1392公斤
绳速:
主绳: —米/秒
尾绳: —米/秒
电动机:
型号: DE3B—17
功率: 17千瓦
转速: 1460转/分
39
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、传动速比计算
该机传动系统如图22:
图22 传动系统图
由图可知,采用电机型号为DE3B型,功率17K w,转速1460 r/ m in ,减速器为二级直齿轮减速器:
Zl=33, Z2=64;Z3=20;Z4=54;Z5=53
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工作滚筒 Z6=22;Z7=29;Z8=80
空程滚筒 Z9=34;Z10=23;Z11=80
减速器输出轴通过工作滚筒和空程滚筒内的行星轮来带动工作滚筒或空程滚筒旋转。工作滚筒与空程滚筒上均有刹车专用辅助刹车制动,内齿轮外表面可由外部制动器制动。当电动机空转时,不论工作滚筒或空程滚筒均是制动器处于松开状态,滚筒不转,内齿轮空转。工作时刹紧工作滚筒部分的制动器,同时辅助刹车松开,内齿轮不动,通过内部的行星轮系带动工作 滚 筒旋转,进行装岩。松开制动器,同时辅助刹车制动,工作滚筒不动,内齿轮空转,装岩停止。同理,刹紧空程滚筒部份的制动器,可实现耙斗空返行程。本传动系统空转时整个系统均为定轴轮系,当工作滚筒或空程滚筒转动时为混合轮系,其中减速器部份为定轴轮系,工作滚筒或空程滚筒工作时为行星轮系。
传动速比计算方法:
首先分析一下传动路线,装岩行程工作滚筒转动,此时工作滚筒制动器处于制动状态,内齿轮不动,辅助刹车松开,工作滚筒转动,传动路线为 :电动机——Z1——Z2——Z3——Z4——Z5——工作滚筒行星轮系 (由 Z6,Z7,Z8 组成 )——工作滚筒。
返回空行程,空程滚筒转动 (此时空程滚筒制动器处于制动状态,内齿轮不动,辅助刹车松开,空程滚筒转动 ),传动路线为:电动机——z1——Z2—— Z3——Z4——Z6 ——空程滚筒行星轮系 (由 Z9,Z10,Z11 组成 )——空程滚筒。按传动系统应提供的数据计算速比。
(1). 减速器速比
减速器速比为定轴轮系速比
i=
Z5Z44Z2ZZ3Z1=
535464542033=
(2).工作滚筒行星轮系速比i1
如上面图5:
i1=1+(80/22)=
(3).空程滚筒行星轮系速比i2
如上面图7:
41
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i2
=1+(80/34)=
(4).工作滚筒总速比i工
i工=i*i1=*=
(5).空程滚筒总速比i空
i空=i*i2=*=
.钢丝绳速度计算
滚筒如简图:
图 23
已知:
D内=260mm
D外=490mm
钢丝绳 d=
最小计算直径: Dmin=D内+d=+=
最大计算直径: Dmax=Dmin+2*(n层—1)*d
取n层=7
Dmax=+2*(7-1)*=
42
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D外-Dmax=可以用,说明n层=7取得合适
绳速 V=n电机*
*D/(60*i工)
取 n电机=1460r/min
(1).工作滚筒速度
最小绳速
V工min= n电机*
*Dmin/(60*i工)=1460**(60*=s
最大绳速
V工max= n电机*
*Dmax/(60*i工)=1460**(60*=s
(2).空程滚筒速度
最小绳速
V空min= n电机*
*Dmin/(60*i空)=1460**(60*=
最大绳速
V空max= n电机*
*Dmax/(60*i空)=1460**(60*=s
.滚筒绳量计算
由前已知: D内=260
滚筒宽度: H=240mm
每层圈数: Z=H/(d+)=240/+=
取Z=17
容绳量L:
L=n层*Z*(D内+n层*d)
=7*17**+7*=
.减速器轴的校核
已知:
43
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牵引力
主绳:1350—1950公斤
尾绳: 968—1392公斤
绳速:
主绳: —米/秒
尾绳: —米/秒
电动机:
型号: DE3B—17
功率: 17千瓦
转速: 1460转/分
轴的材料:
由于传递中小功率,转速不太高,故选用45优质碳素结构钢,经调质处理,查参考文献[4]表12-1得材料的力学性能数据为:
b650MPa
[0]b98MPa
[1]b59MPa
1.电机功率计算
(1)Px17KW
由参考文献[1]表1-2查得:
滚筒效率η1=;
弹性联轴器效率η2=;
滚动轴承效率η3=;
圆柱齿轮传动效率η4=;
2.运动和动力参数计算
(1)轴0(电动机轴)
P0=Pr=17kw
n0=1460r/min
T0=9550×17/1460=111N·m
44
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(2)轴1(高速轴)
P1=P0·η1·η2=17×0.96×0.99=
n1=n0=1460r/min
T1=9550P1/n1=9550×1460=105N·m
(3)轴2(中间轴)
P2=P1·η3·η5=××=
i12=Z2/Z1=64/33=
n2=n1/i12=1460÷=min
T2=9550P2/n2=9550×=190N·m
(4)轴3(低速轴)
P3=P2·η3·η4=××=
i23=Z4/Z3=54/20=
n3=n2/i23=÷=min
T3=9550P3/n3=9550×=488N·m
(5)轴4(滚筒轴)
P4=P3·η1·η2·η3=
n4=n3=min
T4=9550P4/n4=9550×=453N·m
3.轴的校核
(1)选择材料
由于传递中小功率,转速不太高,故选用45优质碳素结构钢,经调质处理,查参考文献[4]表12-1得材料的力学性能数据为:
b650MPa
[0]b98MPa
[1]b59MPa
Z1=33 Z2=64 Z3=20 Z4=54
m1=m2=3mm m3=m4=4mm
Dm1=m1*z1=3*33=99mm
45
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Dm2=m2*z2=3*64=192mm
Dm3=m3*z3=4*20=80mm
Dm4=m4*z4=4*54=216mm
减速器高速轴1
(1)轴的结构如图25所示,主要尺寸已标出.
图 24
(2)轴上受力分析(如图25a所示)
①齿轮上的作用力
圆周力:Ft12000T12000105=2121N
dm199 径向力:Fr1Ft1tanntan202121=795N
coscos14.04 轴向力:Fa1Ft1tan2121tan14.04=530N
②求轴承的支反力
水平面上支反力:FRAFt112921211291629N
16816846
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FRBFt1(129168)21212973749N
168168
图25
垂直面上支反力:
FRA(Fr1129Fa1=454N
47
d199)/168(795129530)/168
22
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FRB[Fr1(129128)Fa1 =1250N
(3)画弯矩图(如图25b、c)
剖面B处弯矩:
d199]/168(795297530)/168
2233 水平面上弯矩MB1168FRA10168162910=274N·m
垂直面上弯矩MB2168FRA103168454103
=76N·m
合成弯矩MB22MB1MB2=284 N·m
(4)画转矩图(如图25d)
T1105N·m
(5)判断危险剖面并验算强度
剖面B弯距和扭距均为最大,故剖面B为危险剖面,因单向回转,视转矩为脉动循环,取=
剖面B处当量弯矩MB2MB(T1)22842(0.602105)2
=290N·m
MB290103
e=MPa=<[1]b59MPa
330.1600.1d 所以该轴强度满足要求。
2、减速器中间轴2的设计
(1)轴的结构如图26所示,主要尺寸已标出。
48
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图 26
(2)轴上受力分析(如图27a)
①齿轮2上的作用力
齿轮2的受力与齿轮1大小相等,方向如图6a所示:
圆周力:Ft2Ft1=2121N
径向力:Fr2Fr1795N
轴向力:Fa2Fa1530N
②齿轮3上的作用力
圆周力:Ft32000T22000190=4750N
d380 径向力:Fr3Ft3tanntan204750=1782N
coscos14.04 轴向力:Fa3Ft3tan4750tan14.04=1184N
③求轴承的支反力
水平面上支反力:
FRA(Ft3105Ft2345)/450
=-(4750×105-2121×345)/450=517N
49
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