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中 國 礦 業(yè) 大 學(xué)
本科生畢業(yè)論文
姓 名： 周春雷 學(xué) 號：21040293
學(xué) 院： 應(yīng)用技術(shù)學(xué)院
專 業(yè)： 機械工程及自動化
論文題目： 刮板輸送機設(shè)計
專 題：
指導(dǎo)教師： 王啟廣 職 稱： 副教授
2008 年 6月 徐州
中國礦業(yè)大學(xué)畢業(yè)論文任務(wù)書
學(xué)院 應(yīng)用技術(shù)學(xué)院 專業(yè)年級 機自04-3班學(xué)生姓名 周春雷
任務(wù)下達日期：2008年3月16日
畢業(yè)論文日期：2008年3月20日至2008年6月12日
畢業(yè)論文題目：刮板輸送機設(shè)計
畢業(yè)論文專題題目：
畢業(yè)論文主要內(nèi)容和要求：
設(shè)計參數(shù)：
設(shè)計長度 200m
生產(chǎn)能力 1000t/h
鏈 速 1m/s
要求：
（1）刮板輸送機的傳動方案設(shè)計；
（2）減速器的設(shè)計；
（3）完成主要傳動組件,零件的工作圖設(shè)計；
（4）編寫完成設(shè)計計算說明書。
院長簽字： 指導(dǎo)教師簽字：
編號：（ ）字 號
本科生畢業(yè)設(shè)計
刮板輸送機設(shè)計
題目：
姓名： 周春雷 學(xué)號： 21040293
班級： 機自04-3
二〇〇八年六月
摘 要
刮板輸送機是一種撓性牽引的連續(xù)輸送機械，是為采煤工作面和采區(qū)巷道運煤布置的機械。它的牽引機構(gòu)是刮板鏈，承載裝置是中部槽，刮板鏈安裝在中部槽的槽面。中部槽沿運輸路線全線鋪設(shè)，刮板鏈繞經(jīng)機頭、機尾的鏈輪接成封閉形置于中部槽中，與滾筒采煤機和輸送機推移裝置配套，實現(xiàn)落煤、裝煤、運煤及推移輸送機械化。沿輸送機全長都可向溜槽中裝煤，裝入中部槽中的煤被刮板鏈拖拉，在中部槽內(nèi)滑行到卸載端卸下。
一般的刮板輸送機能在25°以下的條件使用。刮板輸送機在使用中要受拉、壓、彎曲、沖擊摩擦和腐蝕等多種作用，因此，必須有足夠的強度、剛度、耐磨和耐腐蝕性。由于它的運輸方式是物料和刮板鏈都在槽內(nèi)滑行，因此運行阻力和磨損都很大。但是，在采煤工作面運煤，目前還沒有更好的機械可代替，只能從結(jié)構(gòu)上、強度上和制造工藝上不斷研究，使它更加完善、耐用。
刮板輸送機是與大型綜采工作面設(shè)備配套使用的液壓支架、采煤機，完成把工作面采煤機采下的煤輸送、轉(zhuǎn)運到后續(xù)運輸設(shè)備上的任務(wù)，并提供相應(yīng)的連接手段。設(shè)計要求與ZY2300轉(zhuǎn)載機自移機尾配套，以實現(xiàn)在2.3米范圍內(nèi)整體移動而不必拆移輸送機。與ZY2300轉(zhuǎn)載機自移機尾配合可更方便地調(diào)節(jié)皮帶機，增強了輸送機與轉(zhuǎn)載機配合的協(xié)調(diào)性。本刮板輸送機與MG300/700-WD采煤機配套使用，運量可達1000t/h，技術(shù)先進，工作可靠，是大型綜采配套設(shè)備的優(yōu)秀機型。
關(guān)鍵詞：刮板輸送機 ；減速器 ；機頭部 ；機尾部 ；液力耦合器。
Scraper conveyor
Scraper conveyor is a reprint of fully coal face ancillary equipment in the transport system an important part of the roadway in the face of the accepted face scraper conveyor unloading of coal flow, not halt the transfer to the retractable belt Conveyor boost. Bridge reversed loader with the face-scraper conveyor machine synchronous over his head, face Shearer guarantee for coal mining, and fully mechanized coal face of high yield and high efficiency operations.
Scraper conveyor is a reprint of a special structure of the scraper conveyor, powertrain and drive and scraper conveyor similar to a ramp of its fuselage and a section of the arch bridge structure and belt conveyors in the tail Paragraph above lap. In the back-alley in the coal face when the machine goes to reprint its arch bridge and all of the aircraft ended the lap belt conveyor stack of position limits, a retractable belt conveyor shortened ride Next length of the belt conveyor for the development of the shift to home-unloading nose reproduced below, can be reproduced with the face of the advance goes forward.
Reproduced large-scale machine is fully coal face with the equipment supporting the use of the Gate transmission, reproduced equipment, to complete the face conveyor sent to the coal transportation, transit facilities to follow up on the conveyor belt of tasks and to provide the appropriate means of connection. ZY2300 belt with the design requirements for supporting the tail since the shift to achieve in the 2.3 metres of the overall mobile rather than demolished shift belt machine. ZY2300 belt and the tail of the shift can be more easily cope with belt-regulation, enhance the belt-and-reproduced with the coordination. This reprint of MG300/700-WD and supporting the use of conveyor, capacity up to 1,000 tons / hour, technologically advanced, reliable, large-scale comprehensive mining equipment supporting the excellent models.
Key words：scraper conveyor； reducer； machine head； aircraft tail； hydraulic coupler。
目 錄
1 概述……………………………………………………………………………………1
1.1 技術(shù)現(xiàn)狀…………………………………………………………………………1
1.2 刮板輸送機的發(fā)展前景…………………………………………………………1
2 主要部件的結(jié)構(gòu)設(shè)計和要求………………………………………………………3
2.1 機頭部……………………………………………………………………………4
2.1.1 機頭架………………………………………………………………………4
2.1.2 鏈輪…………………………………………………………………………5
2.1.3 減速器………………………………………………………………………6
2.1.4 盲軸……………………………………………………………………7
2.1.5 聯(lián)軸器……………………………………………………………………7
2.1.6 電動機………………………………………………………………………8
2.2 機尾部……………………………………………………………………………4
2.3 中部槽及附屬部 ……………………………………………………………9
2.4 刮板鏈…………………………………………………………………………11
2.5 緊鏈裝置………………………………………………………………………12
2.6 推移裝置………………………………………………………………………14
2.7 錨固裝置………………………………………………………………………15
3 總體方案的確定……………………………………………………………………15
3.1 主要技術(shù)參數(shù)…………………………………………………………………16
3.2 電動機的選………………………………………………………………………16
3.2.1 運輸能力的計算……………………………………………………………17
3.3 總傳動比及傳動比的分配……………………………………………………17
3.3.1 總傳動比的確定…………………………………………………………17
3.3.2 傳動比的分配………………………………………………………………17
3.4各級傳動計算……………………………………………………………………18
3.4.1 各軸轉(zhuǎn)速計算………………………………………………………………18
3.4.2各軸功率計算………………………………………………………………18
3.4.3 各軸扭矩計算………………………………………………………………19
3.5軸的設(shè)計及強度校核…………………………………………………………37
3.5.1 高速軸Ⅰ軸的設(shè)計…………………………………………………………37
3.5.2 Ⅱ軸的設(shè)計…………………………………………………………………39
3.5.3 Ⅲ軸的設(shè)計…………………………………………………………………40
3.5.4輸出軸的設(shè)計………………………………………………………………41
4 減速器鍵、軸承的校核………………………………………………………………43
4.1 減速器鍵的校核…………………………………………………………………43
4.1.1 Ⅰ軸鍵的校核……………………………………………………………43
4.1.2 Ⅱ軸鍵的校核……………………………………………………………43
4.1.3 Ⅲ軸鍵的校核………………………………………………………………43
4.1.4 輸出軸鍵的校核……………………………………………………………44
4.2 減速器軸承的校核………………………………………………………………44
4.2.1 驗算Ⅰ軸軸承壽命…………………………………………………………44
4.2.2 驗算Ⅱ軸軸承壽命…………………………………………………………45
4.2.3 驗算Ⅲ軸軸承壽命…………………………………………………………46
4.2.4 驗算輸出軸軸承壽命………………………………………………………46
5 箱體及附件的設(shè)計校核……………………………………………………………48
5.1軸的強度校核……………………………………………………………………49
5.1.1軸的受力分析………………………………………………………………49
5.2齒輪詳細參數(shù)……………………………………………………………………55
6 液力耦合器概述……………………………………………………………………56
結(jié)論……………………………………………………………………………………58
附錄………………………………………………………………………………59
參考文獻………………………………………………………………………………61
英語翻譯………………………………………………………………………………62
1英文原文……………………………………………………………………………62
2中文譯文……………………………………………………………………………71
致謝……………………………………………………………………………………78
中國礦業(yè)大學(xué)2008屆畢業(yè)生畢業(yè)設(shè)計 第81頁
1 概述
近年來隨著高產(chǎn)高效集約化礦井的迅速發(fā)展，煤礦都在爭取實現(xiàn)一礦一井一面的高度集約化生產(chǎn)模式。作為長臂工作面的主要運輸設(shè)備，刮板輸送機的輸送能力主要由高產(chǎn)高效礦井的生產(chǎn)能力來決定，同時也決定了刮板輸送機的發(fā)展趨勢。
1.1技術(shù)現(xiàn)狀
20世紀80年代以來，國內(nèi)外刮板輸送機都在向大運量、長運距、大功率、高強度、長壽命與高可靠性方向發(fā)展。目前，國外綜采最大的工作面刮板輸送機，去運量已達6000t/h，裝機功率4×800kW，運距450m。國內(nèi)自主研發(fā)的刮板輸送機運量已達3500t/h，裝機功率3×700kW，運距300m。隨著神東等大型煤炭基地400m工作面的出現(xiàn)，國產(chǎn)刮板輸送機將朝著更大型的方向發(fā)展。但是運量、運距和功率的增大受到諸多因素的限制。首先，中部槽的高度不宜太高，否則會影響裝煤效果。其次，輸送機的長度也不宜太長，會降低推進速度。然后最主要的影響因素還在于關(guān)鍵元部件的技術(shù)性能和壽命。所以，在刮板輸送機向大型化發(fā)展的同時，高性能元部件的研發(fā)將成為今后刮板輸送機的發(fā)展重點，軟啟動技術(shù)、工況檢測、運行狀態(tài)控制等機電一體化技術(shù)的運用將成為今后刮板輸送機發(fā)展的重要標(biāo)志。
1.2刮板輸送機的發(fā)展趨勢
刮板輸送機是一種撓性牽引的連續(xù)輸送機械，是為采煤工作面和采區(qū)巷道運煤布置的機械。它的牽引機構(gòu)是刮板鏈，承載裝置是中部槽，刮板鏈安裝在中部槽的槽面。中部槽沿運輸路線全線鋪設(shè)，刮板鏈繞經(jīng)機頭、機尾的鏈輪接成封閉行置于中部槽中，與滾筒采煤機和輸送機推移裝置配套，實現(xiàn)落煤、裝煤、運煤及推移輸送機械化。煙輸送機全長都可向溜槽中裝煤，裝入中部槽中的煤被刮板鏈拖拉，在中部槽內(nèi)滑行到卸載端卸下。
一般的刮板輸送機能在25°以下的條件使用。刮板輸送機在使用只能感要受拉、壓、彎曲、沖擊摩擦和腐蝕等多種作用，因此，必須有足夠的強度、剛度、耐磨和耐腐蝕性。由于它的運輸方式是物料和刮板斂都在槽內(nèi)滑行，因此運行阻力和磨損都很大。但是，在采煤工作面運煤，目前還沒有更好的機械可代替，只能從結(jié)構(gòu)上、強度上和制造工藝上不斷研究，使它更加完善、耐用。
用刮板輸送機運輸散碎物料的方式20世紀初出現(xiàn)于工業(yè)發(fā)達的英國。早期的刮板輸送機長度只有幾十米；功率小，牽引鏈的強度也不高。經(jīng)過多年的改進和發(fā)展，目前綜合采礦用的刮板輸送機除了運煤之外，還有四中功能：給采煤機做運行軌道，為拉移液壓支架作升縮油缸的固定點；清理工作面的浮煤；懸掛電纜、水管、乳化液管等。掛板輸送機在綜合采煤工作面與采煤機和液壓支架配套工作。
刮板輸送機在煤礦是使用量大、消耗多的重要設(shè)備。多年來，我國制造的刮板輸送機有幾十種型號。目前，我國制造的最大的刮板輸送機運輸能力為900t/h；裝機總功率為320kW；一條牽引鏈的破斷負荷為85t；沿水平線的運輸距離為150米；整機全部重量為204t。
為使刮板輸送機的生產(chǎn)達到標(biāo)準(zhǔn)化、系列化和通用化，提高產(chǎn)品的制造質(zhì)量，我國于1991年制定并發(fā)布了《礦用刮板輸送機型式與參數(shù)》(MT15-1991),1993年制定并發(fā)布了《刮板輸送機通用技術(shù)條件》（MT105-1993）?！兜V用刮板輸送機型式與參數(shù)》是產(chǎn)品系列的規(guī)劃，是今后一個時期設(shè)計制造產(chǎn)品的依據(jù)?！豆伟遢斔蜋C通用技術(shù)條件》規(guī)定了刮板輸送機的主要質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)和技術(shù)要求，以提高產(chǎn)品質(zhì)量。
礦用刮板輸送機按刮板鏈?zhǔn)切问椒秩N：中單鏈型、中雙鏈型、邊雙鏈型。系列型譜中的刮板輸送機都采用以礦用高其強度圓環(huán)鏈制成的刮板鏈。 刮板輸送機按功率大小分為輕、中、重型。刮板輸送機配套單電動機設(shè)計額定功率為40KW及以下的為輕型；大于40kW，小于等于90kW的為中型；大于90kW的重型。
系列型譜規(guī)定的刮板輸送機產(chǎn)品型號編制方法如下：
例如，中部槽槽寬為630mm，配用電動機功率為275KW的邊雙鏈型礦用刮板輸送機的 型號表示為：SGB-630/150。
SG--------------------------輸送機代號：S-----輸送機；G----刮板式。
B----------------------------型式代號：D---------中單鏈；B-------邊雙鏈；Z----------中單鏈。
630-------------------------中部槽槽寬，mm。
150-------------------------配有電動機總功率，kW。
2 主要部件的結(jié)構(gòu)和設(shè)計要求
礦用的刮板輸送機，按工作需要，對其結(jié)構(gòu)有如下要求：
⑴能用于左或右工作面；
⑵各部件便于在井下拆裝和運輸
⑶同一型號的部件安裝尺寸和連接尺寸應(yīng)保證相同，同類部件應(yīng)保證通用互換；
⑷刮板鏈安裝后，在正、反方向都能順利運行；
⑸有緊鏈裝置，且操作方便，安全可靠；
⑹能不拆卸用機械推移，為此，應(yīng)有便于安裝推移裝置的連接點；
⑺要有足夠的強度、剛度、耐磨性；
⑻從端部卸載的 刮板輸送機，機頭架應(yīng)有足夠的卸載高度，防止空段刮板鏈返程帶回煤；
⑼一般應(yīng)有上鏈器，上鏈器是供刮板鏈在下槽脫出時通過它返回槽內(nèi)的裝置；
⑽用于機械采煤的工作面刮板輸送機，機頭架的外廓尺寸和結(jié)構(gòu)形式應(yīng)便于采煤機自切開口；
⑾用于采煤機的工作面刮板輸送機，應(yīng)結(jié)合技術(shù)上的需要，能裝設(shè)下列部分或全部附屬部件：
①采煤機的導(dǎo)向裝置；
②鏟煤板；
③擋煤板；
④無鏈牽引采煤機的齒軌；
⑤放置電纜、水管、乳化液管路的槽或支架；
⑥在機頭部和機尾部能安裝采煤機外牽引的傳動部裝置，牽引鏈的固定裝置或刨煤機機構(gòu)傳動裝置和控制保護裝置；
⑿用于綜采工作面的刮板輸送機，相關(guān)的外廓尺寸應(yīng)與采煤機和液壓支架相配；
⒀刮板輸送機沿傾斜面鋪設(shè)，在工作中有下滑可能時，應(yīng)有防滑錨固裝置；
刮板輸送機由機頭部、機尾部、中部槽及附屬部件、刮板鏈、緊鏈裝置、推移裝置和錨固裝置組成。下面分述其結(jié)構(gòu)和技術(shù)要求。
2.1機頭部
隨著綜采工作面生產(chǎn)能力的迅速提高，刮板輸送機端卸載已經(jīng)難以滿足要求，國內(nèi)外大運量重型刮板輸送機均采用交叉?zhèn)刃遁d機構(gòu)，該機構(gòu)經(jīng)過幾代改進，在卸載能力、效率、壽命等方面都有了很大的提高。同時，卸載高度的降低也為綜采配套帶來了便利。
機頭部由機頭架、鏈輪、減速器、盲軸、聯(lián)軸器和電動機組成，是將電動機的動力傳遞給刮板鏈的裝置。圖2-1為一種輕型邊雙鏈?zhǔn)焦伟遢斔蜋C的機頭部。
圖2-1邊雙鏈?zhǔn)焦伟遢斔蜋C的機頭部
2.1.1機頭架
機頭架是機頭部的骨架，應(yīng)有足夠的強度和剛度，由厚鋼板焊接制成，各型機頭部的共同點如下：
⑴兩側(cè)對稱，兩側(cè)壁上都能安裝減速器，以適應(yīng)左、右采煤工作面的需要；
⑵鏈輪由減速器伸出和盲軸支承連接，這種連接方式，便于在井下拆裝；
⑶撥鏈器和護軸板固定在機頭架前梁上，它的作用防止刮板鏈在與鏈輪的分離點處被輪齒帶動卷入鏈輪，護軸板是易損部位，用可拆換的活板，既便于鏈輪和撥鏈器的拆裝，有可更換；
⑷機頭架的易磨損部位采取耐磨措施，例如加焊高錳鋼堆焊層或局部采用耐磨材料的可更換零件。
2.1.2鏈輪
鏈輪是一個組件，由鏈輪和連接筒組成。鏈輪是傳力部件，也是易損部件，運轉(zhuǎn)中除受靜載荷外，還有脈沖和沖擊載荷。
圖2-2所示為邊雙鏈用的鏈輪連接筒用組件，采用部分式連接筒，連接筒兩端由環(huán)槽與鏈輪的環(huán)槽相連，內(nèi)孔用平鍵分別與減速器伸出及盲軸連接，部分用螺栓固接。鏈輪用花鍵與減速器是伸出軸和盲軸連接。安裝時必須保證兩個鏈輪的齒輪在相同的相位角上。這種結(jié)構(gòu)的有點是鏈輪磨損后可以只更換鏈輪。但是，連接筒螺栓銹死時，很難拆卸。所以連接筒與鏈輪焊接成一體，連接筒兩端的內(nèi)花鍵分別與減速器輸出軸和盲軸連接，這種結(jié)構(gòu)拆裝維修方便。
圖2-2邊雙鏈用的鏈輪連接組件
鏈輪的齒形和基本尺寸參考《礦用圓環(huán)鏈鏈輪的齒形和基本尺寸計算》（MT/Z8--80）計算。
鏈輪用優(yōu)質(zhì)鋼鑄造或鍛造后，調(diào)質(zhì)處理，鏈握和齒形表面經(jīng)淬火處理。我國《礦用圓環(huán)鏈輪技術(shù)條件》（MT/Z9--80）規(guī)定了各項技術(shù)要求。為保證鏈輪的質(zhì)量，《刮板輸送機通用技術(shù)條件》（MT150--1993）中規(guī)定：輕型刮板輸送機的鏈輪壽命部低于以一年，中、重型刮板輸送機的鏈輪壽命部低于一年半。
2.1.3減速器
我國目前生產(chǎn)的刮板輸送機減速器多為平行布置式、三級傳動的圓錐圓柱齒輪減速器。其適用條件為：齒輪圓周速度不大于18m/s；安裝角度為1°~ 25°；高速軸的轉(zhuǎn)速不大于1500r/min；減速器工作的環(huán)境溫度為-20°C ~ +35°C；適用于正反兩向運轉(zhuǎn)。
為適應(yīng)不同需要，三級傳動的圓錐圓柱出論減速器有三種裝配形式：I型減速器的第二軸裝配緊鏈裝置，第四軸（或第一軸）裝斷銷過載保護，這用形式用于30kW以下的減速器；II型減速器的第二軸端裝緊鏈裝置，利用液力耦合器實現(xiàn)過載保護，單機功率為40~75kW的減速器多采用這用形式；III型減速器的第一軸裝緊鏈裝置，利用液力耦合器實現(xiàn)過載保護，單機功率90kW以上的減速器采用這種形式。采用雙速電動機時，不能用液力耦合器，因為液力耦合器不能在低速下工作。用雙速電機驅(qū)動，應(yīng)采用適當(dāng)?shù)臋C械或電氣過載保護裝置。
減速器的軸端形式按配套需要選用。輸入軸端有圓頭平鍵和漸開線外花鍵兩種；輸出軸端有矩形花鍵、漸開線內(nèi)花鍵和漸開線外花鍵三種。
為使同一型號減速器的安裝尺寸和連接尺寸能通用互換，我國制定并發(fā)布了《刮板輸送機減速器》標(biāo)準(zhǔn)。
為使其在左右兩種采煤工作面和機頭部、機尾部都能通用，刮板輸送機減速器的箱體應(yīng)上下對稱。箱體的結(jié)構(gòu)還應(yīng)使刮板輸送機在大傾角條件下工作時，各齒輪和軸承都能得到充分的潤滑。
為便于改變鏈速，減速器應(yīng)能用更換第二對齒輪的辦法，在一定范圍內(nèi)改變傳動比。
中型和重型刮板輸送機的減速器都采用圓弧錐齒輪。圓弧錐齒輪的承載能力大，傳動平穩(wěn)，噪音低。檢修更換齒輪時，必須注意齒輪的齒制相同，并應(yīng)成對更換。
《刮板輸送機通用技術(shù)條件》對減速器的技術(shù)性能規(guī)定有具體指標(biāo)。
圖2-3所示的減速器，第一對齒輪為圓弧錐齒輪，第二對為斜齒圓柱齒輪，第三對為直齒圓柱齒輪。箱體用球墨鑄鐵制造，以保證強度。為使在傾斜狀態(tài)下，第一軸上球軸承也能得到良好的潤滑，用擋環(huán)和油封隔成一個獨立的油室，使?jié)櫥筒粫魅胂潴w油室內(nèi)。為使在大傾角下錐齒輪也能得到潤滑，在箱體的相應(yīng)部位設(shè)隔離油室。為防止工作時油過熱，箱底部裝有冷卻水管。
如果礦用刮板輸送機的機頭部裝在平巷的位置，可采用圓柱齒輪減速器。
行星齒輪減速器的體積、質(zhì)量小，效率高，大功率的減速器采用它有利。2.1.4盲軸
盲軸是裝在機頭架的不裝減速器一側(cè)、支承鏈輪的一個組件。盲軸組件是用于與圓錐圓柱齒輪減速器的鏈輪連接組件相配的盲軸組件，其軸承座裝在機頭架側(cè)板的座孔內(nèi)，用螺栓固定。
圖2-3圓錐圓柱齒輪減速器
2.1.5聯(lián)軸器
電動機與減速器的連接有彈性聯(lián)軸器和液力耦合器兩種。用液力耦合器有以下有點：使電動機輕載保護功能；減緩傳動系統(tǒng)的沖擊和震動；多電機驅(qū)動能使各電機的負荷較均勻；如果與電動機的特性匹配得當(dāng)，能增大驅(qū)動裝置的啟動力矩。
中型和重型刮板輸送機都采用液力耦合器。
液力耦合器是一種液力傳動器件，其主要組成部分由：1泵輪、2外殼、3易熔塞、4渦輪、5工作液。泵輪1和外殼2把渦輪4封在其中，并用螺栓緊密連接構(gòu)成密封的工作腔。泵輪的出軸與電動機連接，渦輪的出軸與減速器連接。泵輪與渦輪上都有許多徑向直葉片，兩輪上的葉片數(shù)目不等。在工作腔內(nèi)灌注一定量的工作液體，電動機驅(qū)動泵輪旋轉(zhuǎn)時，泵輪中的工作液體被葉片夾持著同泵輪一起旋轉(zhuǎn)，產(chǎn)生流向外緣的離心力就必定大于渦輪使工作液體產(chǎn)生的離心力壓力。因此，泵輪內(nèi)的液體沿徑向葉片之間的通道向外流動，并在泵輪外緣流入渦輪；同時，由于連續(xù)性的緣故，在靠近聯(lián)軸器軸線的泵輪內(nèi)緣，工作液體又從渦輪流回泵輪，形成環(huán)流。于是，工作液體除了繞聯(lián)軸器軸線進行旋轉(zhuǎn)運動（牽連運動）之外，還要繞泵輪和透平輪所組成的循環(huán)圓的中心進行環(huán)流運動（相對運動），因此，工作液體的絕對運動的螺管狀的復(fù)合運動。
進入螺管運動的液體質(zhì)點在泵輪被加速增壓，泵輪的機械能轉(zhuǎn)換成液體的動能，液體進入渦輪后，推動渦輪旋轉(zhuǎn)，液體被減速降壓，液體的動能轉(zhuǎn)換成渦輪的機械能而輸出做功。由此可見，液力耦合器是依靠液體環(huán)流運動傳遞能量的，而產(chǎn)生環(huán)流的先決條件是泵輪轉(zhuǎn)速大于渦輪轉(zhuǎn)速，即二者之間存在轉(zhuǎn)速差。當(dāng)二者轉(zhuǎn)速相等時，液體的環(huán)流運動消失，能量傳遞也停止了。
根據(jù)液力轉(zhuǎn)動的理論，液力耦合器所能傳遞的力矩M用下式計算：
(2-××)
式中 ——轉(zhuǎn)矩系數(shù)；
——工作液體的重度，；
——泵輪的轉(zhuǎn)速，r/min；
D——泵輪的有效直徑，m 。
液力耦合器的工作液可用礦物油、水或難燃液。在礦井中采用礦物油作工作液，有引起火災(zāi)的危險，為防止油溫過高，安全型液力耦合器的工作腔裝有易溶塞。易溶塞上有通孔，用專門配置的易熔合金封死。當(dāng)過載時間較長，油溫超過限定的溫度時易熔合金被融化，腔內(nèi)有野噴出，泵輪與渦輪失掉液力連接從而保護了電機不會長時間過載，鏈子不被拉斷，也不致因油溫過高而造成事故。
2.1.6電動機
刮板輸送機電動機不用液力耦合器時，采用雙鼠籠轉(zhuǎn)子并具有高啟動轉(zhuǎn)矩的隔離防爆型電動機。采用液力耦合器時，對電動機的啟動轉(zhuǎn)矩?zé)o高要求，只是要求最大轉(zhuǎn)矩要高。因為用液力耦合器時，電動機是輕載啟動，如果液力耦合器的輸入特性與電動機的特性匹配得當(dāng)，則對負載的啟動轉(zhuǎn)矩可接近電動機的最大力矩。
為解決刮板輸送機的重載啟動困難，德國和英國使用雙速電動機。
雙速電動機是兩種額定轉(zhuǎn)速的鼠籠式感應(yīng)電動機，它的定子上裝有兩套繞組，一套低轉(zhuǎn)速繞組，一套高轉(zhuǎn)速繞組。以低轉(zhuǎn)速繞組運轉(zhuǎn)時，能給出3倍以上額定轉(zhuǎn)矩的啟動轉(zhuǎn)矩。低速運行時的輸出功率約為高速時的1/2，啟動電流比用高速繞組的電流低得多，電壓降低。使用雙速電動機時，以低速繞組啟動，達到一定轉(zhuǎn)速時，換接高速繞組常態(tài)運轉(zhuǎn)。
采用雙速電動機需要專門的控制開關(guān)，以低速啟動運轉(zhuǎn)到給定的時間，斷開低速繞組，間隔約150ms接通高速繞組運行。在環(huán)節(jié)的斷電間隔中，電動機的轉(zhuǎn)速因負載不同約下降50~250r/min，即使時你、滿載啟動，高速繞組也不是從靜止啟動的，因而高速啟動的電流也不高。雙速電機的運轉(zhuǎn)特性使刮板輸送機在重載下能平穩(wěn)啟動。
采用雙速電動機與適用液力耦合器相比，因沒有液力耦合器的滑差，不需經(jīng)常檢查和補充工作液體，沒有過載噴油之患。但是，也沒有液力耦合器的幾種有益功能。雙速電動機專用的控制開關(guān)中，必須要有完善可靠的電器保護裝置。
2.2 機尾部
機尾部分為有驅(qū)動裝置和無驅(qū)動裝置兩種。有驅(qū)動裝置的機尾部，因尾部不需要卸載高度，除了尾部架與機頭架有所不同外，其他部件與機頭部相同。無驅(qū)動裝置的機尾部，尾部上只有供刮板鏈改向用的尾部軸部件，如圖2-4所示為一種邊雙鏈型的，尾部軸上的鏈輪也可用滾筒代替。
圖2-4機尾部滾筒
2.3中部槽及附屬部件
中部槽的刮板輸送機的機身，有槽幫鋼和中板焊接而成。上槽是裝運物料的承載槽，下槽底部敞開供刮板鏈返程用。為減小刮板鏈返程的阻力，或在底板松軟的條件下使用時防止槽體下陷，在槽幫鋼下加焊接底板構(gòu)成封底槽。使用封底槽安裝下股刮板鏈和處理下股鏈?zhǔn)鹿时容^困難，可以用間隔幾節(jié)封底槽裝一節(jié)有可拆中板的封底槽的辦法，以減少困難。
用于機械采煤工作面的中部槽，除了運煤外，還有承載采煤機騎在上面運行的負荷，即垂直方向受采煤機的重壓和滾筒切割煤層時的沖擊。推、拉液壓支架的側(cè)向力和縱向里，使中板拱曲受彎，連接件受拉、壓和彎曲。大塊煤巖卡死在槽中時，中板受壓。中部槽的惡劣工作條件，造成它的損失外還有槽體變形和連接件損壞。因此，中部槽應(yīng)有足夠的強度、剛度和耐磨性。為檢測中部槽的質(zhì)量，我國制定了《刮板輸送機中部槽試驗規(guī)范》（MT102-85）。此規(guī)范對試驗項目、試驗方法和強度指標(biāo)都有具體規(guī)定。
中部槽的形式列入標(biāo)準(zhǔn)的有中單鏈、中雙鏈、邊雙鏈型三種。
中部槽除了標(biāo)準(zhǔn)長度以外，為適應(yīng)采煤工作面長度變化的需要，設(shè)有500mm和1000mm長的調(diào)節(jié)槽。
機頭過度槽和機尾過度槽是機頭架與機尾架連接的特殊槽，它的一端與中部槽連接，另一端與機頭架或機尾架連接。為了使從下槽脫出的刮板鏈在運行種回到槽內(nèi)，可在尾部過度槽的下翼緣裝設(shè)上鏈器。
中部槽受煤和刮板鏈的劇烈摩擦，是使用量和消耗量最大的部件。中部槽的井下使用壽命，目前是按過媒量衡量。《刮板輸送機通用技術(shù)條件》種規(guī)定的過媒量列于表2-1中。
表2-1 中部槽過煤量
槽寬/mm
280
320
420
520
(620)
630
730
764
830
輕型
≥6
≥8
≥12
≥20
≥30
≥40
中型
≥60
重型
≥120
≥180
為提高中部槽的使用壽命，目前采用的方法有多種。如：將兩端進行淬火處理，或加焊高錳鋼鑄造端頭，中板兩端鏈道處于等離子噴焊耐磨合金；易磨損處堆焊硬質(zhì)合金鋼；加大中板厚度；改進槽幫鋼的斷面以增加強度和剛度。
制造中部槽的槽幫鋼有規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)，規(guī)定的形式有D型、E型和M型三種。
D型為中單鏈刮板輸送機用熱軋槽幫鋼，E型為中單鏈和邊雙鏈用，邊雙鏈也可以使用M型為邊雙鏈用的熱軋槽幫鋼，E型與M型相比不僅中板寬度減小從而增大了剛度，而且還增大了中板與槽幫鋼的焊接強度，便于焊接，鏈子不磨焊縫。中部槽的擦幫剛中腰上的連接座供安裝鏟煤板、擋煤板和無鏈牽引齒條用。在綜合工作面使用中，液壓支架上的推移千斤頂連接在擋煤板下部的長孔上，由于推移輸送機特別是拉移液壓支架的阻力很大，致使支座的負荷特別大，如果焊接不牢會拉壞支座。因此提高支座的可靠性是一個重要問題。
中部槽的連接裝置是將單個中部槽連接成刮板輸送機機身的組件，它既要保證對中性，使兩槽之間上下、左右的錯口量不超過規(guī)定，又要允許相鄰兩槽在平、豎兩個面內(nèi)能折曲一定角度，使機身有良好的彎曲性能，還要求同一型號中部槽的安裝、連接尺寸相同，能通用互換。目前應(yīng)用的有插銷式、啞鈴式、插入圓柱銷式等。連接裝置是中部槽的薄弱環(huán)節(jié)，目前還在不斷改進。
鏟煤板在推移中部槽時用來清理工作面的浮煤，它固定在中部槽的支座上，安裝后上緣應(yīng)低于槽幫，下緣要超出槽底，寬度方向與采煤機滾筒應(yīng)有一間隔。鏟煤板的刃口應(yīng)有足夠的強度。
機采礦用的擋煤板是一個有多種功能的組合件，其作用是防止煤向采空區(qū)灑落，以及為采煤機導(dǎo)向、放置電纜和水管、為千斤頂提供連接點等。擋煤板必須具有足夠的強度和剛度，因為它的變形和損壞會影響采煤機的運行。中部槽在彎曲狀態(tài)下，擋煤板之間不僅不能互相干涉，還應(yīng)使采煤機能正常運行。平巷中使用刮板輸送機時，擋煤板僅作增加裝煤量和防止撒沒之用。
2.4刮板鏈
刮板鏈有鏈條和刮板組成，是刮板輸送機的牽引機構(gòu)。刮板鏈的作用是刮推槽內(nèi)的物料。目前使用的有中單鏈、中雙鏈、邊雙鏈三種。
刮板鏈?zhǔn)褂玫逆湕l，早期用板片鏈和可拆模鍛鏈，現(xiàn)在都用圓環(huán)鏈，鏈條在運行中不僅要承受很大的靜負荷和動負荷，而且還要在受滑動摩擦作用的條件下運行，要受礦水的浸蝕，因此目前使用的圓環(huán)鏈都是用優(yōu)質(zhì)合金鋼焊接而成的，并經(jīng)熱處理和預(yù)拉伸處理，使之具有強度高、韌性大、耐磨和耐腐蝕等特性。
圓環(huán)鏈已經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)化，《礦用高強度圓環(huán)鏈》（GB/T12718-1991）對圓環(huán)鏈的形式、基本參數(shù)及尺寸、技術(shù)要求、試驗方法及驗收規(guī)則都作了規(guī)定。
圓環(huán)鏈會歌是以連環(huán)棒料直徑和鏈節(jié)距的毫米尺寸表示，標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)格有七種：10×40，14×50，18×64，22×86，24×86，26×92，30×108。圓環(huán)鏈按強度劃分為B、C、D三個等級，各級的基礎(chǔ)機械性能要求見表2-2。
GB/T12718-1991對圓環(huán)鏈的脈沖負荷壽命及彎曲繞度值都有規(guī)定。為保證鏈子與鏈輪正常嚙合，對圓環(huán)鏈尺寸公差也作了規(guī)定。
刮板的形式的狀態(tài)要能在運行時有刮底清幫、防止煤粉粘結(jié)和堵塞的作用，并應(yīng)盡量減小質(zhì)量。刮板可用軋制異型鋼或用鍛造、鑄造合金鋼經(jīng)韌化熱處理制成。刮板了、鏈條不與中板接觸，兩側(cè)與槽幫形狀相同，刮底清幫效果好。
表2-2機械性能要求
項目
強度等級
B
C
D
最小破斷拉力/
630
800
1000
破斷最小伸長度/ %
12
12
12
試驗應(yīng)力/
500
640
800
試驗負荷下最大總伸長度/ %
1.4
1.6
1.9
試驗應(yīng)力與最小破斷應(yīng)力之比/ %
80
80
80
掛不能的間距按所運物料的性質(zhì)和煤塊塊度及安裝傾角確定。刮板鏈切入物料的阻力，應(yīng)大于物料在槽內(nèi)移動的阻力。刮板間距過大，不能帶動物料運行，或只能帶動部分物料運行；刮板間距過小，加大了鏈子重力，曾加了運行阻力，讓費了材料。雙鏈刮板鏈的刮板，還有制成兩條鏈子使之保持中心距，并使繞經(jīng)鏈輪的鏈環(huán)與鏈窩能正常嚙合的功用，因為刮板變形嚴重時，通過鏈輪時容易掉鏈。
刮板與鏈條的連接，邊雙鏈?zhǔn)侥壳岸嗖捎肬型連接環(huán)的兩側(cè)套入鏈環(huán)，然后用螺栓與刮板連接；中單鏈刮板上有窩鏈，以此鏈窩與鏈條的平行環(huán)相配，用特制的U形螺栓和自鎖螺母固定；中雙鏈的刮板上有鏈窩，用卡鏈橫梁和刮板夾保持平環(huán)，以螺栓和自鎖螺母固定。
目前使用的三種刮板鏈可作如下比較。邊雙鏈的拉煤能力強，特別適于拉大塊較多的硬煤，單邊雙鏈兩條鏈?zhǔn)芰Σ痪鶆?，特別是中部槽在彎曲在狀態(tài)下運行時更為嚴重；中單鏈用大直徑圓環(huán)鏈，強度很高且沒有受力不均勻的問題，多練事故少，刮板遇到刮卡阻塞時可偏移通過，刮板變形時不會導(dǎo)致過鏈輪時跳鏈，中單鏈的缺點是因鏈環(huán)尺寸大，所用鏈輪直徑增大，機頭、機尾的高度相應(yīng)增加，拉煤能力不如邊雙鏈，特別時對大塊煤較多的硬煤；中雙鏈能較好地克服邊雙鏈?zhǔn)芰Σ痪鶆虻娜秉c，顯示出它的優(yōu)點。
2.5緊鏈裝置
刮板鏈安裝時，要給予一定的預(yù)緊力，使它運行時在張力最小點不發(fā)生鏈條松弛或堆積。給刮板鏈?zhǔn)┘訌埦o力的裝置叫緊鏈裝置。
早期是輕型刮板輸送機用改變機尾軸位置的辦法人力緊鏈，現(xiàn)在都采用定軸距緊鏈。目前應(yīng)用的方式有三種：一種是將刮板鏈一端固定在機頭架上，另一端繞經(jīng)機頭鏈輪，用機頭部的電動機使鏈輪反轉(zhuǎn)，將鏈條拉緊，電動機停止反轉(zhuǎn)時，立即用一種制動裝置將鏈輪閘住，防止鏈條回松；另一種方式與目前一種基本相同，只是不用電動機反轉(zhuǎn)緊鏈，而用專設(shè)的液壓馬達緊鏈；第三種方式是采用專用的液壓缸緊鏈。
第一種緊鏈方式使用的緊鏈器有三種：棘輪緊鏈器、摩擦輪緊鏈器、閘盤緊鏈器。
棘輪緊鏈器裝在I型和Ⅱ的減速器二軸的伸出端，棘輪固裝在二軸端，手把在運行位置時，彈簧頂桿使插爪脫離棘輪，棘輪任意轉(zhuǎn)動，緊鏈時將緊鏈器把手扳到“緊鏈位置”，插爪被彈簧頂入棘輪的齒跟，然后反向繼續(xù)開動電機，使機頭鏈輪反轉(zhuǎn)，因棘輪插爪的限制，電機停轉(zhuǎn)時鏈條不能回松。當(dāng)鏈條被拉伸到有足夠拉力時，停止電動機，從鏈條自由端拆除多余的鏈段，將刮板鏈接在一起后，在啟動電機使鏈輪反轉(zhuǎn)的同時，將手把復(fù)位到“運行位置”，使插爪脫離棘輪，拆除緊鏈器掛鉤即可正常運行。
棘輪緊鏈器機構(gòu)簡單，操作方便，適于輕型刮板輸送機。因為用于功率較大的刮板輸送機時，緊鏈后棘輪與插爪之間的壓力很大，搬開把手不安全。
摩擦輪緊鏈器如圖2-5所示，裝在I 型和Ⅱ型減速器二軸的伸出端，制動輪固定裝在二軸端閘帶環(huán)繞在制動輪外緣。制動時使用把手經(jīng)凸輪和拉桿將閘帶拉緊，在制動輪緣上產(chǎn)生摩擦制動力。該緊鏈操作與棘輪緊鏈器不同的是，緊鏈時需由兩人配合操作，一人開動電機，一人操作凸輪手把；斷電時，立即扳動凸輪，用閘帶將制動輪閘住；緊鏈結(jié)束時，僅有一人扳轉(zhuǎn)凸輪并松開閘帶即可。摩擦輪緊鏈器比棘輪緊鏈器操作安全，它在減速器的安裝位置與棘輪緊鏈器相同。
閘盤緊鏈器由閘盤和制動裝置組成，閘盤裝在III型減速器的一軸上，制動裝置安裝在連接筒上。
緊鏈時反轉(zhuǎn)開動電機，鏈輪反轉(zhuǎn)，刮板鏈逐漸拉緊到電機堵轉(zhuǎn)為止，立即扳動手輪，用夾鉗將閘盤閘住，同時切斷電機電源。由于夾鉗對閘盤的制動力與刮板鏈的張緊力有一定的比例關(guān)系，鏈條的張緊力顯示在張力指示器上。慢慢反轉(zhuǎn)手輪松開夾鉗，放松被拉緊的刮板鏈，到指示器顯示出刮板鏈需要的張緊力為止，立刻將閘盤閘死。手輪是利用螺旋副和杠桿夾緊或松開夾鉗；張力指示器依靠螺旋副一端的液壓缸，通過液壓作用顯示處閘盤制動力或鏈條張緊力。
第二種緊鏈方式使用的液壓你、馬達按在連接筒上，減速箱一軸上裝緊鏈齒輪。
圖2-5 摩擦輪緊鏈器
液壓馬達緊鏈裝置的液壓系統(tǒng)裝置的液壓系統(tǒng)及機械傳動系統(tǒng)。緊鏈時，將操作手把扳到J位，惰輪將主減速器一軸上的緊鏈齒輪與緊鏈減速器上的齒輪嚙合。手動換向閥扳到緊鏈位置，壓力液經(jīng)梭閥進入液控腔，克服彈簧壓力，時插爪從齒槽中脫出，與此同時液壓馬達供壓力液，液壓馬達帶動機頭鏈輪反轉(zhuǎn)緊鏈，緊鏈力的大小用溢流閥調(diào)節(jié)，有壓力表上的讀數(shù)經(jīng)換算得到，緊鏈運轉(zhuǎn)時，壓力表上升到規(guī)定的壓力值，即表明已達到了規(guī)定的緊鏈力。將手動換向閥扳到中間位置，馬達停止，液控鎖卸壓，在彈簧作用下，插爪插入齒輪的齒槽。刮板鏈保持張緊狀態(tài)。拆去多余的鏈段，接好鏈子后，將手動換向閥換到運轉(zhuǎn)位置，液壓馬達帶動接好的刮板鏈運轉(zhuǎn)，緊鏈掛鉤松開后，停止馬達運轉(zhuǎn)，卸載緊鏈掛鉤，將操作手把扳到K位，惰輪脫開緊鏈齒輪，關(guān)斷截止閥，完成緊鏈操作。
電氣閉鎖裝置的作用是：當(dāng)惰輪與緊鏈齒輪嚙合時，切斷主電機的電源，惰輪脫開時主電機才能接通，以防止誤操作。
第三種緊鏈方式是使用單獨的液壓缸緊鏈器。這種緊鏈器是一個帶增壓缸的液壓千斤頂裝置，由泵站供給壓力液，緊鏈時需要將它抬到緊鏈位置使用。
上述各種緊鏈裝置中，棘輪緊鏈器和摩擦緊鏈器結(jié)構(gòu)簡單，使用方便，單它們不能顯示出鏈子張力的大小。其余三種都能顯示和準(zhǔn)確控制鏈子的張緊力。液壓馬達緊鏈裝置的操作簡單，安全性高。液壓缸緊鏈器使用雖不方便，但它可以移到任何部位使用。
2.6推移裝置
推移裝置是在采煤工作面內(nèi)將刮板輸送機向煤壁推移的機械。綜合工作面使用液壓支架上的推移千斤頂，非綜合工作面用單體液壓推溜器或手動液壓推溜器。
單體液壓推溜器它實為一個液壓千斤頂。為便于在采煤工作面使用，采用內(nèi)回液結(jié)構(gòu)，即經(jīng)活塞桿的心部回液，沒有外露的回液管。使用時，將推溜器的活塞桿插銷連接在中部槽擋煤板上，再將其底座用支柱撐在頂板上。扳動操作閥，向活塞一側(cè)注入壓力液，活塞桿就將中部槽推向煤壁；向活塞的另一側(cè)注入壓力液，缸體和支座向前收回。
單體液壓缸推溜器在采煤工作面的布置。間隔一定距離裝設(shè)一個推溜器；壓力液由設(shè)在平巷內(nèi)的泵站經(jīng)高低壓管路循環(huán)。如采用外主式的液壓推溜器，用注液槍注液，不需要在推溜器上連接固定管路。液壓推溜器使用的液體為含35%乳化油的中性水溶液。
A、B、C三種形式的區(qū)別在供液系統(tǒng)。A、B型都要高壓供液管路，A型的低壓液體用低壓回液管返回油箱，B型排到工作面，可在高壓管路上連接注液槍，供外注式液壓支柱用液。C型為外注式，與外注式單體液壓支柱共用一套供液系統(tǒng)，用注液槍供液，低壓排到工作面。
2.7錨固裝置
錨固裝置的刮板輸送機在傾角較大的工作面工作有下滑可能時，用以固定、防滑之用。它由單體液壓支架和錨固架組成，錨固架與機頭架、機尾架連接，使用液壓支架的泵站。
3 總體方案的確定
刮板輸送機是與綜采工作面的采煤機、液壓支架設(shè)備配套使用，完成采區(qū)采煤工作。并將采煤機采下的煤輸送出去的設(shè)備。
傳動系統(tǒng)圖如圖3-1所示
圖3-1傳統(tǒng)系統(tǒng)圖
3.1主要技術(shù)參數(shù)
該機的主要技術(shù)參數(shù)如表3-1：
表3-1 主要技術(shù)參數(shù)
設(shè)計長度
m
200
輸送量
t/h
1000
刮板鏈速
m/s
1
電動機功率
kW
160
3.2電動機的選擇
根據(jù)礦井電機的具體工作環(huán)境情況，電機必須具有防爆和電火花的安全性，以保證在有爆炸危險的含煤塵和瓦斯的空氣中絕對安全，而且電機工作要可靠，啟動轉(zhuǎn)矩大，過載能力強，效率高。所以選擇礦用防爆電動機，如圖3-2所示。
型號為YZ400L1-10 ；
其主要參數(shù)如下：
功率：160kW；
轉(zhuǎn)速：587r/min；
電壓：1140V；
效率：91.5%；
功率因數(shù)：0.79；
外形尺寸：1865（2120）×855 ×950；
重量：2400kg。
3.2.1運輸能力計算
按連續(xù)運行的計算公式為：
式中
——刮板輸送機的運輸能力，t/h；
——中部槽物料運行時的斷面積，；
——為物料的散碎密度，kg/m；
——轉(zhuǎn)滿系數(shù)；
——刮板鏈速，m/s
=3.6×830×tan20×0.97×0.96×1
=1013t/h＞1000t/h 滿足設(shè)計要求
3.3總傳動比及傳動比的分配
3.3.1總傳動比的確定
總傳動比
3.3.2傳動比的分配
在進行多級傳動系統(tǒng)總體設(shè)計時，傳動比分配是一個重要環(huán)節(jié)，能否合理分配傳動比，將直接影響到傳動系統(tǒng)的外闊尺寸、重量、結(jié)構(gòu)、潤滑條件、成本及工作能力。多級傳動系統(tǒng)傳動比的確定有如下原則：
1.各級傳動的傳動比一般應(yīng)在常用值范圍內(nèi)，不應(yīng)超過所允許的最大值，以符合其傳動形式的工作特點，使減速器獲得最小外形。
2.各級傳動間應(yīng)做到尺寸協(xié)調(diào)、結(jié)構(gòu)勻稱；各傳動件彼此間不應(yīng)發(fā)生干涉碰撞；所有傳動零件應(yīng)便于安裝。
3.使各級傳動的承載能力接近相等，即要達到等強度。
4.使各級傳動中的大齒輪進入油中的深度大致相等，從而使?jié)櫥容^方便。
初定齒數(shù)及各級傳動比為:
3.4各級傳動計算
3.4.1各軸轉(zhuǎn)速計算
從電動機出來，各軸依次命名為Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ軸。
Ⅰ軸 r/min
Ⅱ軸
Ⅲ軸
Ⅳ軸
3.4.2各軸功率計算
Ⅰ軸
Ⅱ軸
Ⅲ軸
kW
Ⅳ軸
kW
式中 ——滾動軸承效率 =0.99
——閉式圓柱齒輪效率 =0.97
——花鍵效率 =0.99
3.4.3各軸扭矩計算
Ⅰ軸
Ⅱ軸
Ⅲ軸
Ⅳ軸
將上述計算結(jié)果列入表3.1：
表3.1 各軸參數(shù)
軸號
輸出功率
P/kW
轉(zhuǎn)速n/r·min
輸出轉(zhuǎn)矩
T/N·m
傳動比
Ⅰ軸
147.55
587
2400.52
3.3525
Ⅱ軸
137.44
175.1
7496.01
3.1755
Ⅲ軸
128.02
55.4
22068.4
2.757
Ⅳ軸
119.25
20
56941.8
⑴選擇齒輪材料
查齒輪傳動設(shè)計手冊 兩個齒輪都選用18CrTi滲碳淬火
HRC 60～62
許用接觸應(yīng)力[] 由式，
=1572N/mm2 =1572N/mm
接觸疲勞極限
接觸強度壽命系數(shù)ZN 應(yīng)力循環(huán)次數(shù)N 由式
N1=
=
N1=
N2= N1/i=
N2=
查得、
=1 =1.05
接觸強度最小安全系數(shù)
=1
則
許用彎曲應(yīng)力[] 由式, []
彎曲疲勞極限
彎曲強度度壽命系數(shù)
YN1=YN2=1
彎曲強度尺寸系數(shù)YX=1
彎曲強度最小安全系數(shù)
=1.4
則
785.7N/mm
785.7N/mm
⑵按齒面接觸疲勞強度設(shè)計計算
確定齒輪傳動精度等級，按估取圓周速度，選取
公差組8級
小輪分度圓直徑，由式得
齒寬系數(shù)：查表6.9按齒輪相對軸承為非對稱布置，取
＝0.50
小輪齒數(shù)：
=20
大齒輪齒數(shù)
齒數(shù)比 ：
傳動比誤差 誤差在范圍內(nèi)
小輪轉(zhuǎn)矩：
=9.55
=2.4
載荷系數(shù)：
使用系數(shù)：查表
動載荷系數(shù)：
由推薦值1.05~1.4
＝1．2
齒向載荷分布系數(shù)：
由推薦值1.0~1.2
＝1.1
則載荷系數(shù)的初值
材料彈性系數(shù)：
查表6.4
節(jié)點影響系數(shù)：
故
121.63mm
齒輪模數(shù)m m=
按表6.6圓整
=7
小輪大端分度圓直徑
=140mm
小輪平均分度直徑
圓周速度
=3.7497
齒寬
圓整
=62
⑶齒根彎曲疲勞強度校核計算
由式6-21
當(dāng)量齒數(shù)
齒行系數(shù) 查表6.5 小輪 =2.84
大輪 =2.26
應(yīng)力修正系數(shù) 查表得
小輪 =1.54
大輪 =1.74
故
=1257
=1130
⑷齒輪其他主要尺寸計算
大端分度圓直徑
分度圓錐角
切向變位系數(shù)
徑向變位系數(shù)
小齒輪 當(dāng)=0.42
大齒輪
齒頂高
=7
齒根高
齒高
齒根圓直徑
大端分度圓齒厚S
小齒輪
=m()=
=15.82
大齒輪
=6.16
錐距R
R=244.7
小輪大端頂圓直徑
=154.6mm
大輪大端頂圓直徑
直齒圓柱齒輪
選擇齒輪材料，確定許用應(yīng)力
由齒輪傳動手冊兩個齒輪都選用18CrTi滲碳淬火
許用接觸應(yīng)力[] ，
接觸疲勞極限
=1572N/mm2
=1572N/mm
接觸強度壽命系數(shù)Z 應(yīng)力循環(huán)次數(shù)N 由式6-7
N1 =
=
N2 = N1/i=
查得、
=1
=1.05
接觸強度最小安全系數(shù)
=1
則
=1572N/mm2
=1650.6N/mm2
許用彎曲應(yīng)力[] 由式, []
彎曲疲勞極限,
彎曲強度度壽命系數(shù)
YN1 =YN2 =1
彎曲強度尺寸系數(shù)
YX=1
彎曲強度最小安全系數(shù) =1.4
則
⑹確定齒輪傳動精度等級，采用直齒圓柱齒輪傳動按（0.013~0.22）估取圓周速度3 參考表6.7，表6.8選取
公差組8級
小輪分度圓直徑
齒寬系數(shù)，按齒輪相對軸承為非對稱布置
0.8
小輪齒數(shù) 在推薦值20~40中選
25
大輪齒數(shù)
齒數(shù)比
傳動比誤差=0 誤差在范圍內(nèi)
合適
小輪轉(zhuǎn)距 =9.55
=9.55
=2.2×
載荷系數(shù)
使用系數(shù)
＝1
動載荷系數(shù)
由推薦值1.05~1.4
＝1．2
齒向載荷分布系數(shù)
由推薦值1.0~1.2
＝1.1
則載荷系數(shù)的初值
K=1.32
材料彈性系數(shù)
節(jié)點影響系數(shù)
＝2.5
重合度系數(shù) 由推薦值0.85~0.92
=0.87
故
齒輪模數(shù) =170.86/25
=7
小輪分度圓直徑
=175mm
圓周速度
=
=0.508
標(biāo)準(zhǔn)中心距
齒寬
大輪齒寬
小輪齒寬
⑺齒根彎曲疲勞強度校核計算
由式
齒形系數(shù) 小輪
大輪
應(yīng)力修正系數(shù) 小輪
大輪
重合度
=
1.69
重合度系數(shù)
0.69
故
齒根彎曲強度滿足
⑻齒輪其他主要尺寸計算
大輪分度圓直徑
根圓直徑
頂圓直徑
9 選擇齒輪材料，確定許用應(yīng)力
直齒圓柱齒輪 由齒輪傳動手兩個齒輪都選用 20CrTi許用HRC 60～62
接觸應(yīng)力[] 由式，
接觸疲勞極限
=1572N/mm2
=1572N/mm
接觸強度壽命系數(shù)ZN 應(yīng)力循環(huán)次數(shù)N 由式
N1=
=
N2= N1/i=
查得、
=1
=1.05
接觸強度最小安全系數(shù)
=1
則
=1572N/mm2
=1650.6N/mm2
許用彎曲應(yīng)力[] 由式, []
彎曲疲勞極限 ,
彎曲強度度壽命系數(shù)
YN1=YN2=1
彎曲強度尺寸系數(shù)
YX=1
彎曲強度最小安全系數(shù)
=1.4
則
⑽確定齒輪傳動精度等級，采用直齒圓柱齒輪傳動按（0.013~0.22）估取圓周速度3選取
公差組9級
小輪分度圓直徑 由式
齒寬系數(shù) 查表6.9，按齒輪相對軸承為非對稱布置
0.8
小輪齒數(shù) 在推薦值20~40中選
25
大輪齒數(shù)
齒數(shù)比
傳動比誤差=0 誤差在范圍內(nèi)
合適
小輪轉(zhuǎn)距 =9.55
=9.55
=
載荷系數(shù)：
使用系數(shù)：
＝1
動載荷系數(shù)：
由推薦值1.05~1.4
＝1．2
齒向載荷分布系數(shù)：
由推薦值1.0~1.2
＝1.1
則載荷系數(shù)的初值
K=1.32
材料彈性系數(shù)：
節(jié)點影響系數(shù)： ＝2.5
重合度系數(shù) 由推薦值0.85~0.92
=0.87
故
齒輪模數(shù) =189.43/25
=8
小輪分度圓直徑
=200mm
圓周速度
=
=0.58
標(biāo)準(zhǔn)中心距
齒寬
大輪齒寬
小輪齒寬
⑾齒根彎曲疲勞強度校核計算
由式
齒形系數(shù) 小輪
大輪
應(yīng)力修正系數(shù) 小輪
大輪
重合度
=
1.64
重合度系數(shù)
0.71
故
齒根彎曲強度滿足
⑿齒輪其他主要尺寸計算
大輪分度圓直徑
根圓直徑
頂圓直徑
3.5軸的設(shè)計及強度校核
3.5.1高速軸Ⅰ軸的設(shè)計
考慮I軸與電機伸軸用液力耦合器聯(lián)接，因為電機的軸伸直徑為D=48mm，查[1]表4.7-1選取聯(lián)軸器規(guī)格根據(jù)軸上零件布置，裝拆和定位需要該軸各段尺寸如圖1.2a所示
該軸受力計算
轉(zhuǎn)距
=2.4×10
輸出軸上大齒輪分度圓直徑
圓周力
徑向力N
軸向力1804N
⑴初步估算軸的直徑
選取40Cr鋼作為軸的材料，滲碳淬火處理，由式8-2 計算軸的最小直徑并加大3%以考慮鍵槽的影響。 查表8.6 取A=107
則：
擬定軸上零件的裝配方案如圖3-3所示
圖3-3Ⅰ軸的設(shè)計
軸段（1）左端聯(lián)接限矩型液力聯(lián)軸器，如圖3-4所示
聯(lián)軸器的聯(lián)接尺寸為181mm，取減速器伸出軸段部分的長度為190mm；與聯(lián)軸器聯(lián)接的孔徑為130mm，因此取軸段（1）的直徑為130mm。
圖3-4液力聯(lián)軸器
軸段（2）上裝有單列圓錐滾子軸承，外力在兩支點外作用，安裝選用反安裝結(jié)構(gòu)，能使軸的支撐有較高的剛度。軸承間隙是靠軸上的圓螺母來調(diào)整的，軸上要加工螺紋。為了調(diào)節(jié)圓錐齒輪的軸向位置，把一對軸承放在同一個套杯中，套杯則裝在外殼的座孔中，通過增減套杯端面與外殼之間的墊片厚度即可使圓錐齒輪軸的位置發(fā)生改變，從而調(diào)整錐齒輪嚙合的接觸區(qū)。
單列圓錐滾子軸承的特性：
1、額定動載荷比1.5～2.5，能限制軸和外殼在一個方向上的軸向位移；
2、在徑向載荷作用下會產(chǎn)生附加軸向力，一般成對使用，對稱安裝；
3、能承受較大的徑向負荷和單向的軸向負荷，極限轉(zhuǎn)速較低；
4、內(nèi)外圈可分離，軸承游隙可在安裝時調(diào)整，適用于轉(zhuǎn)速不太高，軸的剛性較好的場合。
選擇軸承代號為32928 T=67.57mm d＝140mm D=300mm
由此確定軸段（2）的直徑為140mm，長度為125mm。
軸段（3）裝有套筒用于調(diào)整齒輪的軸向尺寸，為了提高軸的強度和剛度，應(yīng)盡量縮短軸承與傳動件的距離。小錐齒輪選用懸臂式，以便于裝配。為使軸的剛度較好，取兩軸承支點跨距。由軸承接觸角的大小確定軸承的支點，選取軸段（3）的長度為140mm，直徑為130mm。
軸段（4）裝有單列圓錐滾子軸承，選用反安裝結(jié)構(gòu)，左端由套筒定位，右端由擋油環(huán)定位，確定軸段（4）的直徑為140mm，長度為125mm。
鍵的長度為160mm。
輸入軸上的倒角和圓角尺寸見裝配圖。
3.5.2 Ⅱ軸的設(shè)計
⑴確定軸的最小直徑
中間軸為齒輪軸結(jié)構(gòu)，選取軸的材料為20CrMnTi，滲碳、淬火、回火
處理。初估軸的最小直徑，可得
擬定軸上零件的裝配方案如圖3-5所示：
圖3-5Ⅱ軸的設(shè)計
⑵按軸向定位要求確定各軸段直徑和長度
為使傳動件在軸上的固定可靠，應(yīng)使輪轂的寬度略大于與之配合軸段的長度，以使其他零件頂住輪轂，而不是頂在軸肩上
軸段（1）裝有單列圓錐滾子軸承，軸的外力在支點間作用，選用正安裝能使軸段支承具有良好的剛性，可用端蓋下的墊片來調(diào)整軸承的間隙。選擇軸承代號為32232 T=84mm d＝160mm D=290mm軸承的右端裝有擋油環(huán)來調(diào)整軸向間隙。軸段（1）的長度為185mm，直徑為160mm。
軸段（2）裝有弧齒圓錐齒輪，選用簡支式支承，該支承結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)簡單，支承剛性好。錐齒輪的軸向長度 150mm，選取軸的直徑為170mm，長度為320mm。
軸段（3）為齒輪軸結(jié)構(gòu)部分，尺寸由齒輪3的決定。
軸段（4）裝有單列圓錐滾子軸承，根據(jù)軸承的尺寸確定該軸段的直徑為160mm，長度為125mm。
3.5.3 Ⅲ軸的設(shè)計
⑴確定軸的最小直徑
Ⅲ軸的材料為20CrMnTi，滲碳、淬火、回火
處理。初估軸的最小直徑，可得
擬定軸上零件的裝配方案如圖3-6所示
圖3-6Ⅲ軸的設(shè)計
⑵ 按軸向定位要求確定各軸段直徑和長度
為使傳動件在軸上的固定可靠，應(yīng)使輪轂的寬度略大于與之配合軸段的長度，以使其他零件頂住輪轂，而不是頂在軸肩上
軸段（1）裝有單列圓錐滾子軸承，軸的外力在支點間作用，選用正安裝能使軸段支承具有良好的剛性，可用端蓋下的墊片來調(diào)整軸承的間隙。選擇軸承代號為32234 T=91mm d＝170mm D=310mm軸承的右端裝有擋油環(huán)來調(diào)整軸向間隙。軸段（1）的長度為200mm，直徑為170mm。
軸段（2）為齒輪軸結(jié)構(gòu)部分，尺寸由齒輪3的決定
軸段（3）為齒輪軸結(jié)構(gòu)部分，尺寸由斜齒輪3的決定。
軸段（4）裝有單列圓錐滾子軸承，根據(jù)軸承的尺寸確定該軸段的直徑為170mm，長度為175mm。
3.5.4輸出軸的設(shè)計
⑴確定軸的最小直徑
輸出軸的材料為20CrMnTi，滲碳、淬火、回火處理。初估軸的最小直徑，可得
擬定軸上零件的裝配方案如圖3-7所示
圖3-7輸出軸的設(shè)計
⑵按定位要求確定各軸段直徑和長度
軸段（1）左端聯(lián)接膜片聯(lián)軸器，型號為JM116，軸孔長度L=200mm，選取減速器伸出軸部分的長度為325mm，直徑為230mm。
軸段（2）裝有單列圓錐滾子軸承，軸承的內(nèi)側(cè)至箱體內(nèi)壁應(yīng)留有一定的間距，由于采用脂潤滑，所留的間距較大，以便放擋油環(huán)，防止?jié)櫥蜑R入而帶走潤滑脂，又當(dāng)小齒輪齒頂圓小于安裝軸承的孔徑時，也可防止齒輪嚙合傳動時擠出的贓油進入軸承，加速軸承的磨損。軸的外力在支點間作用，選用正安裝能使軸段支承具有良好的剛性，可用端蓋下的墊片來調(diào)整軸承的間隙。選擇軸承代號為32052 T=87mm d＝260mm D=400mm軸承的右端裝有擋油環(huán)來調(diào)整軸向間隙。軸段（2）的長度為200mm，直徑為260mm。
軸段（3）作用是為了調(diào)整輸出軸上個零件的軸向距離和對單列圓錐滾子軸承的軸向定位。根據(jù)單列圓錐滾子軸承內(nèi)圈定位點來確定軸的直徑，選擇軸的直徑為315mm。
軸段（5）上安裝齒輪，齒輪4的齒寬為280mm，故選取該軸段的長度為285，以便于齒輪的裝配要求。
由此，確定軸段（5）的直徑為270mm
軸段（7）裝有單列圓錐滾子軸承，選用正安裝能使軸段支承具有良好的剛性，可用端蓋下的墊片來調(diào)整軸承的間隙。選擇軸承代號為32052 T=87mm d＝260mm D=400mm軸承的右端裝有擋油環(huán)來調(diào)整軸向間隙。軸段（7）的長度為285mm，直徑為260mm。
⑶傳動軸的彎扭合成強度計算與疲勞強度校核
完成軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計后，軸上主要零件和支反力的位置、外載荷的大小已經(jīng)確定，軸的彎矩和轉(zhuǎn)矩可以求出，因此，應(yīng)按彎扭合成強度條件進行軸的強度校核。
4 減速器鍵、軸承的校核
4.1減速器鍵的校核
4.1.1 Ⅰ軸鍵的校核
I軸的伸出軸d=130mm,選用圓頭普通平鍵（A型），b=25mm,h=14mm,L=28mm,I軸傳遞的扭矩T=958.57Nmm.當(dāng)鍵用45鋼制造時,主要失效形式為壓潰,通常只進行擠壓強度計算.
=
合格
4.1.2 Ⅱ軸鍵的校核
II軸的鍵用于齒輪和軸的聯(lián)接，軸徑為d=160mm，選用選用圓頭普通平鍵（A型），b=40mm,h=22mm,L=23mm,II軸傳遞的扭矩T=2997.45Nmm.
=
合格
4.1.3 Ⅲ軸鍵的校核
Ⅲ軸的鍵用于齒輪和軸的聯(lián)接，軸徑為d=170mm，選用