礦山水倉清淤機(jī)工作裝置的設(shè)計(jì)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)_說明

1、. . . . 礦山水倉清淤機(jī)工作裝置的設(shè)計(jì)摘要：水倉是井下同一水平處水的流經(jīng)通道，同時(shí)還肩負(fù)著沉淀水中的煤粉與雜質(zhì)的作用，其出口處的清水由水泵排至地面。由于煤粉與雜質(zhì)不斷沉積，水倉被淤泥裝滿后必須與時(shí)的清理，否則會(huì)影響礦井的正常排水，甚至導(dǎo)致淹井等重大事故。這也是本課題中所要研究開發(fā)的清淤機(jī)的功用所在。礦山水倉清理的機(jī)械化是眾多礦山企業(yè)多年來一直未能很好解決的難題。隨著煤炭工業(yè)的機(jī)械化、自動(dòng)化水平的不斷提高，實(shí)現(xiàn)礦山水倉清淤的機(jī)械化已經(jīng)是擺在礦山企業(yè)面前急需解決的問題。以前的各種清倉方式和設(shè)備存在著工期長(zhǎng)、效率低，或是費(fèi)用高、維護(hù)困難等不同缺點(diǎn)。所以研制一種全新的、高效可靠的、符合井下工作要

2、求的水倉清理工作裝置具有非常重要和長(zhǎng)遠(yuǎn)的意義。該課題源于目前企業(yè)的實(shí)際情況提出，且需求量大。全國有近萬家礦山開采企業(yè)，該課題的研究對(duì)提高清理水倉效率、降低工人勞動(dòng)強(qiáng)度意義重大，也擁有廣闊的市場(chǎng)和應(yīng)用前景。本論文介紹了該新型礦山清淤機(jī)的工作裝置的設(shè)計(jì)思路與過程。在該課題中所研制的礦山清淤機(jī)應(yīng)當(dāng)具有以下主要特點(diǎn)：（1）體積小，結(jié)構(gòu)緊湊，機(jī)動(dòng)靈活可實(shí)現(xiàn)原地轉(zhuǎn)向，特別適用井下狹小空間里作業(yè)；（2）工作裝置可以相對(duì)車身進(jìn)行旋轉(zhuǎn)，本身不動(dòng)的情況下也同樣可以鏟泥工作；（3）該工作裝置應(yīng)該具有通用性，改型容易；（4）該工作裝置應(yīng)該實(shí)現(xiàn)連續(xù)式的裝載要求，切實(shí)提高井下的工作效率和安全可靠性。根據(jù)上述的功能要求，本

3、文作者在查閱了許多相關(guān)文獻(xiàn)資料并分析比較了國外現(xiàn)有對(duì)水倉清理技術(shù)的研究的優(yōu)缺點(diǎn)基礎(chǔ)上，確定了該工作裝置的設(shè)計(jì)方案并進(jìn)行了相應(yīng)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。 本論文通過對(duì)國外現(xiàn)狀的分析、方案設(shè)計(jì)、工作裝置的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)以與零部件的設(shè)計(jì)與計(jì)算等多方面闡述了該新型工作裝置的創(chuàng)新。關(guān)鍵詞：清淤機(jī)；工作裝置；圓環(huán)鏈；連續(xù)裝載Abstract：Underground sump is the channel where the water flows through under the mine well. And it should precipitate the coal and impurities in water at

4、 the same time, and the clean water is drained off through the pumps. Because the continuous precipitation of the coal and impurities, the storage must be cleaned in time after being filled with the sludge, otherwise it may affect the normal mine drainage, and may even lead to the big incidents as d

5、rown the well. This is the issue in which the research of the clean mud machines functions lie.The mechanization of the clean machine used in the mine sumps is the problem which many mining enterprises have failed to properly resolve. With the level of mechanization and automation in mining industry

6、 improved, the sumps cleaning is mechanized has been placed before the mining enterprises which need to solve. The previous clearing methods and equipment exists many different disadvantages, such as long period, inefficient, or the high cost and difficulty of maintenance. Therefore, it is very impo

7、rtant and long-tem significant that to develop a new sump cleaning machine, which is highly efficient and reliable, and underground work in line with the requirements. This issue stems from the actual situation and it has high demand. There are approximately 10000 mining enterprises, the research of

8、 the task has great significance in improving the efficiency of cleaning the sump and reducing labor intensity. But it has a vast market and application prospects.This text introduced the new mine clearing machines working equipment and its design thinking and process. The new working equipment deve

9、loped in this subject should have the following main characteristics:1) Small size, compact structure and flexibility to change direction in the original place, particularly suitable for the underground work in the small well.2) The working equipment can relatively rotate compared to the machine bod

10、y, and it also can spade soil when it doesnt move.3) The equipment should be common used, and easy to be modified.4) The equipment should meet requirements of continuous loading, and improving the efficiency of underground work, safety and reliability.According to the above function requirements, th

11、e author turns to many relevant references, compares and analyses the differences of the existing domestic and international researches about sump cleaning technology. Based on the comparison, the researcher determines the design program of this new working equipment and does the relevant structural

12、 design.The thesis interprets this new equipments innovations by analyzing the present situation, doing the program design and the structural design and designing components and the relevant calculation.Keywords: mud cleaning machine；working equipment；ring chain；continuous loading畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）原創(chuàng)性聲明和使用授權(quán)說

13、明原創(chuàng)性聲明本人重承諾：所呈交的畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文），是我個(gè)人在指導(dǎo)教師的指導(dǎo)下進(jìn)行的研究工作與取得的成果。盡我所知，除文中特別加以標(biāo)注和致的地方外，不包含其他人或組織已經(jīng)發(fā)表或公布過的研究成果，也不包含我為獲得與其它教育機(jī)構(gòu)的學(xué)位或?qū)W歷而使用過的材料。對(duì)本研究提供過幫助和做出過貢獻(xiàn)的個(gè)人或集體，均已在文中作了明確的說明并表示了意。作 者 簽 名：日 期：指導(dǎo)教師簽名： 日期：使用授權(quán)說明本人完全了解大學(xué)關(guān)于收集、保存、使用畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）的規(guī)定，即：按照學(xué)校要求提交畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）的印刷本和電子版本；學(xué)校有權(quán)保存畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）的印刷本和電子版，并提供目錄檢索與閱覽服務(wù)；學(xué)?？梢圆捎糜坝　⒖s印、

14、數(shù)字化或其它復(fù)制手段保存論文；在不以贏利為目的前提下，學(xué)校可以公布論文的部分或全部容。作者簽名： 日 期：第一章 緒 論1.1 引言水倉是井下同一水平處水的流經(jīng)通道，同時(shí)還肩負(fù)著沉淀水中的煤粉與雜質(zhì)的作用，其出口處的清水由水泵排至地面。由于煤粉與雜質(zhì)不斷沉積，水倉被淤泥裝滿后必須與時(shí)的清理，否則會(huì)影響礦井的正常排水，甚至導(dǎo)致淹井等重大事故。這也是本課題中所要研究開發(fā)的清淤機(jī)的功用所在。礦山水倉清理的機(jī)械化是眾多礦山企業(yè)多年來一直未能很好解決的難題。隨著礦山機(jī)械化、自動(dòng)化水平的不斷提高，實(shí)現(xiàn)礦山水倉清淤的機(jī)械化已經(jīng)是擺在礦山企業(yè)面前急需解決的問題。以前的各種清倉方式和設(shè)備存在著工期長(zhǎng)、效率低，或

15、是費(fèi)用高、維護(hù)困難等不同缺點(diǎn)。所以研制一種全新的、高效可靠的、符合井下工作要求的水倉清理工作裝置具有非常重要和長(zhǎng)遠(yuǎn)的意義。該課題源于目前企業(yè)的實(shí)際情況提出，且需求量大。全國有近萬家礦山開采企業(yè)，該課題的研究對(duì)提高清理水倉效率、降低工人勞動(dòng)強(qiáng)度意義重大，也擁有廣闊的市場(chǎng)和應(yīng)用前景。這也是對(duì)本課題進(jìn)行立項(xiàng)研究的背景和意義前景。1.2 水倉清理技術(shù)現(xiàn)狀一般情況下，礦井的每個(gè)水平必須設(shè)置兩個(gè)水倉，分為環(huán)和外環(huán)，長(zhǎng)度在 3001000m左右。每個(gè)水平的掘進(jìn)和采煤等工作面涌出的污水 由潛水泵抽出，通過一系列的明渠、暗道，污水挾裹著煤泥等雜質(zhì)污垢流入所在水平的水倉。通常情況下水倉每年清挖一次 ，但涌水較大的

16、礦井或水平 ，則須清挖 23次 ，以保證生產(chǎn)的需要。匯總目前國外清理水倉的方法主要有以下幾種：人工清理。這是全國目前絕大多數(shù)礦井采用的清理方式。清理過程為：人工裝罐（礦車）移罐絞車?yán)胫飨锏栏本嵘恋孛?，一般需?名工人用鐵鍬裝罐，裝滿后再由23人移罐。由于作業(yè)環(huán)境惡劣，工人勞動(dòng)強(qiáng)度大，作業(yè)效率低；采用排污泵與管道直接將泥漿從井下排至地面。該方案從理論上將是比較先進(jìn)的，但該系統(tǒng)投資較大，可靠性較差，維護(hù)費(fèi)用高。微型裝載機(jī)清倉。這種方式提高了作業(yè)效率，降低了工人的勞動(dòng)強(qiáng)度，但由于裝罐過程不連續(xù)，操縱繁雜等問題未能很好解決，故企業(yè)并不很多。污泥泵脫水設(shè)備清倉。這種方式是將脫水設(shè)備和罐籠放置在水倉

17、進(jìn)口處，其清倉流程是：污泥泵抽排設(shè)備過濾緩沖器加壓設(shè)備脫水設(shè)備裝罐籠。在清倉過程中，需要不斷向被清水倉注水，同時(shí)隨著清理距離延長(zhǎng)，要不時(shí)地更換管道長(zhǎng)度。另外該清理水倉方式還存在使用設(shè)備較多。振動(dòng)篩清淤法，用振動(dòng)篩將淤泥分級(jí)，將顆粒較大的雜物篩出后裝入礦車，余下的煤泥水進(jìn)入排水系統(tǒng)。其缺點(diǎn)是細(xì)小的淤泥返回水倉，無法將淤泥徹底清理7-11。在上述幾種傳統(tǒng)的清淤方法中，存在的突出問題：（1） 糊狀淤泥清理不徹底；（2）淤泥中水含量大，不便運(yùn)輸；（3）顆粒較大的淤泥無法用柱塞泵排至地面；（4）環(huán)境污染問題。經(jīng)過長(zhǎng)期生產(chǎn)實(shí)踐，通過對(duì)水倉淤泥特點(diǎn)的觀察研究，涉與的一種新型先進(jìn)的清淤系統(tǒng)能夠比較好地解決上述

18、難題。1.3 新型清倉技術(shù)的發(fā)展如前所述，現(xiàn)有各種水倉清理技術(shù)存在不同的難以克服的缺點(diǎn)，各礦山企業(yè)和研究機(jī)構(gòu)均在這一方面投入了相關(guān)的關(guān)注，投以時(shí)間和資金研究開發(fā)新型的高效的機(jī)械或系統(tǒng)。努力提高這項(xiàng)工作的效率，提高機(jī)械化水平，發(fā)展自動(dòng)化技術(shù)，以便降低人的工作強(qiáng)度，同時(shí)增加安全保障和經(jīng)濟(jì)效益，保護(hù)環(huán)境。經(jīng)過不協(xié)地努力，各研究小組都取得了一定的技術(shù)成果，研制出了多種新型的清倉系統(tǒng)或設(shè)備。以下列舉兩種較為新型的、試運(yùn)行效果較佳的技術(shù)為例。圖1.1 新型水倉清理系統(tǒng)如圖1.1所示，由于在水倉清淤過程中，遇到的糊狀淤泥，清理比較困難，產(chǎn)生糊狀淤泥的原因是淤泥中水的含量太大如果能將淤泥中的水分離出來，水分較

19、少的淤泥和分離出的水分別運(yùn)輸和處理，是一種有效的辦法，此系統(tǒng)借鑒了洗煤廠洗煤過程中壓濾機(jī)處理煤泥水的工作原理。壓濾機(jī)一般只能處理 0.5 mm以下的雜物，而水倉積淤中存在有大量超過0.5 mm的顆粒狀煤和其他雜物，這里借鑒了振動(dòng)篩清淤系統(tǒng)的原理，將0.5 mm以上的顆粒狀雜物分級(jí)篩選出來進(jìn)行處理。壓濾機(jī)只處理 0.5 mm以下的雜物。根據(jù)調(diào)研，直線振動(dòng)篩的工作效果較好。通過工藝流程圖來說明新型清淤系統(tǒng)的工作原理，將淤泥稀釋后用排污泵排出。通過直線振動(dòng)篩分級(jí)，將0.5 mm以上的顆粒雜物篩選出來，裝入礦車，0.5 mm以下的淤泥漿進(jìn)入壓濾機(jī)將水分離，泥餅裝入礦車運(yùn)走，清水排出。該系統(tǒng)在實(shí)際煤礦工

20、作中投入工業(yè)性試運(yùn)行，效果明顯。而圖1.2所示的是另一種新型的泵式的清倉結(jié)構(gòu)。其主要由工作部分、攪拌部分、行走與制動(dòng)裝置、控制部分等組成。工作原理為:工作部分由吸漿管8、排漿管6、壓縮空氣管4、漿體罐2、真空泵1、煤漿閥7、壓氣閥5、真空閥3等組成。所有閥門均采用氣動(dòng)控制。工作時(shí)，先將壓氣閥、排漿閥關(guān)閉，置真空閥、吸漿閥于開啟位置，置吸漿管進(jìn)口于漿體中，然后啟動(dòng)真空泵，隨著漿體罐壓力降低，真空度提高，煤泥漿經(jīng)吸漿管吸入漿體罐，當(dāng)漿體液位上升到預(yù)定高度時(shí)，觸發(fā)器接通，控制部分工作，使真空閥和吸漿閥與時(shí)關(guān)閉，同時(shí)停掉真空泵電機(jī)，經(jīng)延時(shí)后自動(dòng)開啟排漿閥和壓氣閥.漿體罐進(jìn)入高壓空氣，煤漿被壓入到清倉機(jī)

21、后的礦車，用調(diào)度絞車?yán)?、換空車后，開始下一個(gè)工作循環(huán)。圖1.2 新型水倉清理機(jī)該結(jié)構(gòu)的主要優(yōu)點(diǎn)是：1）該設(shè)備從原理到結(jié)構(gòu)都比較簡(jiǎn)單，制造、操作均較方便；2）該設(shè)備在井下使用過程中，清理圍大，適應(yīng)性強(qiáng)，運(yùn)動(dòng)靈活；3）煤泥漿體不直接經(jīng)過高速或低速運(yùn)動(dòng)的機(jī)械部分，所以磨損較小，維修工作量??；4）借助井下現(xiàn)有的壓縮空氣作為排漿動(dòng)力，簡(jiǎn)化了設(shè)備的復(fù)雜程度。這些新型機(jī)械、系統(tǒng)的研制給礦山企業(yè)帶來勃勃生機(jī)，也大大促進(jìn)了礦山機(jī)械的大力發(fā)展。從產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)、功能、制造工藝等各方面做出了創(chuàng)新，大力拉近了我國在礦山機(jī)械領(lǐng)域與國際同行業(yè)的距離。1.4 課題的提出與本文的主要容隨著國家煤炭工業(yè)的迅速發(fā)展，以與煤炭工業(yè)中

22、生產(chǎn)技術(shù)的明顯提高，國家大力推進(jìn)現(xiàn)代化礦井的建設(shè)。這要求在相關(guān)技術(shù)領(lǐng)域，例如采煤機(jī)械、輸送機(jī)械等方面以外的其他設(shè)備上也要進(jìn)行創(chuàng)新研究和開發(fā)。所以考察國外針對(duì)水倉清理機(jī)械的現(xiàn)狀分析，得出結(jié)論是現(xiàn)有的很多技術(shù)已經(jīng)不能滿足煤炭企業(yè)的生產(chǎn)要求，必須提高生產(chǎn)效率，縮短清理工期和人員要求。而工作裝置的研究在整個(gè)清淤機(jī)器中占據(jù)重要地位，所以新型的工作裝置的研究很具有現(xiàn)實(shí)意義。本文中所設(shè)計(jì)的工作裝置是基于斗式提升機(jī)、刮板輸送機(jī)、以與裝載機(jī)的各自優(yōu)點(diǎn)上所研究的。該裝置實(shí)現(xiàn)了連續(xù)式的裝載要求，操作方便，大大降低了工人的勞動(dòng)強(qiáng)度，提高了礦下的效率，從而增加了企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益。本文共分為五章，主要容如下“第一章：緒論。

23、介紹了目前國外的清倉技術(shù)的現(xiàn)狀和研究情況，提出了本課題的研究目的和容。第二章：介紹了該清倉機(jī)的功能介紹和工作狀況的分析，通過對(duì)幾種方案設(shè)計(jì)的多方面的綜合比較，詳細(xì)介紹本方案的優(yōu)勢(shì)所在。第三章：詳細(xì)介紹了該工作裝置的重要結(jié)構(gòu)的創(chuàng)新設(shè)計(jì)。第四章：通過相關(guān)的設(shè)計(jì)計(jì)算，使工作裝置中的各部分結(jié)構(gòu)中的重要零件得到最優(yōu)的結(jié)果。第五章：畢業(yè)設(shè)計(jì)總結(jié)。總結(jié)本文的研究成果和創(chuàng)新之處，對(duì)今后的工作提出了展望。1.5 本章小節(jié)本章介紹了清倉技術(shù)的現(xiàn)狀和研究情況，綜述了對(duì)提出本課題的重要性和目的性。在此基礎(chǔ)上提出了本文創(chuàng)新點(diǎn)，并給出了全文的總體框架。第一章 緒論第二章 功能分析與方案設(shè)計(jì)第三章 工作裝置的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)第四章

24、 零件的設(shè)計(jì)與計(jì)算第五章 總結(jié)與展望第二章 功能分析與方案設(shè)計(jì)前文分析了研制該新型工作裝置的前提背景與長(zhǎng)遠(yuǎn)意義，在本章中將主要介紹該新型裝置的功能與工作情況的分析，以與相應(yīng)的方案的設(shè)計(jì)與比較。2.1 功能分析該新型的工作裝置的主要具有如下功能特點(diǎn)：（1）體積小，結(jié)構(gòu)緊湊，機(jī)動(dòng)靈活可實(shí)現(xiàn)原地轉(zhuǎn)向，特別適用井下狹小空間里作業(yè)；（2）工作裝置可以相對(duì)車身進(jìn)行旋轉(zhuǎn)，本身不動(dòng)的情況下也同樣可以鏟泥工作；（3）該工作裝置應(yīng)該具有通用性，改型容易，大斷面水倉可以改成大的鏟斗，小斷面水倉可采用小水倉，應(yīng)有較強(qiáng)的適應(yīng)性；（4）該工作裝置應(yīng)該實(shí)現(xiàn)連續(xù)式的裝載要求，切實(shí)提高井下的工作效率和安全可靠性。該工作裝置的工

25、作過程情況如下：首先啟動(dòng)機(jī)器，由鏈輪拖動(dòng)鏈條與安裝在鏈條上的鏟斗，在鏟斗上設(shè)計(jì)有滾子，可在由矩形空心方管組成的軌道上運(yùn)動(dòng)。如圖2.1中當(dāng)鏟斗在鏈輪1處鏟裝淤泥，通過上行導(dǎo)軌一直運(yùn)行至鏈輪3處，進(jìn)圖2.1 清淤機(jī)的結(jié)構(gòu)示意圖行卸泥工作，在這里可以加入一個(gè)簡(jiǎn)單的下拉或者下推鏟斗的動(dòng)作機(jī)構(gòu)，增加鏟斗的運(yùn)行的瞬間速度，使斗物料卸的更干凈。在運(yùn)作過程中，可以通過前端的舉升油缸抬高最下部的鏟土的斗的位置，使其可以在較大的垂直距離工作。另外在車臺(tái)架上設(shè)計(jì)了一個(gè)油缸，可以推動(dòng)工作裝置繞一定的支點(diǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)，而車身本身并不旋轉(zhuǎn)，這樣就簡(jiǎn)化了機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)上，增加了水平工作空間。2.2 工作裝置的總體方案設(shè)計(jì)目前，煤

26、礦下尚無理想的，適合狹小空間工作的裝載機(jī)械，例如水倉的各種清理技術(shù)或者設(shè)備就存在著許多毒缺點(diǎn)。其中工人數(shù)量多、工期長(zhǎng)、效率低下、操作復(fù)雜，結(jié)構(gòu)上也比較繁冗等是主要顯現(xiàn)的不足。這和相應(yīng)設(shè)備的工作裝置的結(jié)構(gòu)是分不開的，所以研制新型的工作裝置是很重要的，更是開發(fā)新型清倉機(jī)械的核心技術(shù)。2.2.1 方案設(shè)計(jì)結(jié)合水倉的斷面結(jié)構(gòu)，以與現(xiàn)有清倉設(shè)備和礦山機(jī)械的特點(diǎn)，做出下述集中可行的方案。而他們各自的優(yōu)缺點(diǎn)將在下一單元進(jìn)行詳細(xì)的對(duì)比。 微型裝載車式該工作裝置是采用反轉(zhuǎn)六連桿機(jī)構(gòu)，如圖2.2由于卸料時(shí)工作裝置相對(duì)于車輛的后半部分做左右各90°的回轉(zhuǎn)，因而工作裝置的結(jié)構(gòu)尺寸將直接影響車輛的工作空間，這

27、就要求工作裝置在滿足要求的前提下，結(jié)構(gòu)尺寸應(yīng)盡量小，為此對(duì)工作裝置進(jìn)行了優(yōu)化設(shè)計(jì)，優(yōu)化設(shè)計(jì)是在追求工作裝置連桿機(jī)構(gòu)傳力圖2.2 裝載式清倉裝置1 行走系統(tǒng)；2平臺(tái)；3電機(jī)；4坐椅；5操作臺(tái)；6液壓系統(tǒng)；7工作裝置比最大的同時(shí)，使轉(zhuǎn)斗缸的行程達(dá)到最短(這樣可使工作裝置的總體結(jié)構(gòu)尺寸為最小)。優(yōu)化設(shè)計(jì)的工作裝置的結(jié)構(gòu)尺寸比較小，縱向尺寸僅為1 206 mm。此裝置工業(yè)試用的結(jié)果也比較滿意，工作具有一定的可靠性7。 刮板輸送式該方案的設(shè)計(jì)是由鏈傳動(dòng)機(jī)構(gòu)與板式輸送機(jī)的的相關(guān)結(jié)構(gòu)組成的。行走箱2輸出的動(dòng)力通過安裝在運(yùn)輸架上的12、13等一系列的鏈傳動(dòng)(見圖2.3) , 在完成減速的同時(shí)使刮板輸送機(jī)獲得了

28、動(dòng)力。圖2.3 刮板輸送式工作裝置1電機(jī)；2行走箱；3、11支撐裝置；4刮板輸送機(jī)；5軌輪；6螺旋滾筒給料機(jī)構(gòu)；7、10鏈輪；8刮板；9刮板鏈；12、13進(jìn)給裝置圖2.4 螺旋滾筒給料機(jī)構(gòu)1葉片；2鏈輪；3軸；4筒轂該工作裝置設(shè)計(jì)有螺旋滾筒給料機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)如圖2.4所示。螺旋滾筒給料機(jī)構(gòu)是淤煤裝載機(jī)清理淤泥的關(guān)鍵工作部。工作時(shí)通過鏈輪帶動(dòng)螺旋滾筒旋轉(zhuǎn), 由于螺旋滾筒的兩邊葉片分別為左、右旋向, 因此把泥煤往中間推進(jìn), 而后被刮板刮走。刮板輸送機(jī)是淤煤裝載機(jī)的中間輸送裝置,通過刮板和刮板鏈的運(yùn)動(dòng),將淤煤從螺旋滾筒機(jī)構(gòu)處刮走,裝入礦車。由于刮板所需強(qiáng)度不大,但要耐腐蝕,耐磨損8。 鏈斗輸送式圖2.5所

29、示的工作裝置是由裝有很多鏟斗的斗鏈與相應(yīng)的輸送導(dǎo)軌所組成的。其驅(qū)動(dòng)采用液壓馬達(dá)。斗鏈上的刮斗采用拖鏈拖動(dòng)作連續(xù)循環(huán)運(yùn)動(dòng)，當(dāng)其運(yùn)行到位于整機(jī)前端的豎直前伸段時(shí)起鏟掘、提升作用，因此斗的前沿設(shè)計(jì)有掘齒，必要的話可以由油缸施加推力或振動(dòng)。刮斗深淺既要使它盛裝學(xué)要量的物料、泥水，又能方便傾倒。刮斗處于最低位置時(shí)，底端可帖軌面進(jìn)行作業(yè)，當(dāng)刮斗運(yùn)行到整機(jī)上部的輸送端時(shí)，刮斗傾倒出物料，并起輸送刮板作用。輸送刮板與底盤固定安裝，由行走機(jī)構(gòu)調(diào)定尾端與料車對(duì)正，保證頭部隨回轉(zhuǎn)平臺(tái)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)尾部不會(huì)移出料車口。輸送槽應(yīng)有立邊，以阻止物料的散落，又得有導(dǎo)向設(shè)計(jì)，以保證刮斗受力與運(yùn)行均衡平穩(wěn)。擋泥板是為了防止刮斗回程時(shí)殘

30、余泥水濺落機(jī)器上設(shè)置的零件。舉升油缸設(shè)置是為了需要時(shí)抬高鏟掘輸送裝置底端位置。圖2.5 鏈斗輸送式2.2.2 方案比較與選擇通過實(shí)地地考究與結(jié)構(gòu)上的分析，得出了上述幾中方案各自的優(yōu)點(diǎn)以與缺陷所在。具體如下所述：對(duì)微型裝載車式（反轉(zhuǎn)六連桿機(jī)構(gòu)）的工作裝置是現(xiàn)在市場(chǎng)上比較成熟和各種工程機(jī)械設(shè)計(jì)中較多采用的技術(shù)方案，具有較大的可靠性。而且采用履帶式的行走系統(tǒng)，可以保證鏟斗獲得足夠的鏟掘力。另外六連桿機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，運(yùn)輸狀態(tài)鏟斗的后傾角大，不易灑落物料，鏟斗可以自動(dòng)放平等優(yōu)點(diǎn)。但其也存在一些缺陷，行走系統(tǒng)采用履帶結(jié)構(gòu)，結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，未充分利用巷道已有的軌道資源；回轉(zhuǎn)平臺(tái)增加了整車的高度和復(fù)雜程度，限制了

31、整車長(zhǎng)度；更重要的是該裝置只能間歇式工作，效率比較低。刮板輸送機(jī)式的工作裝置是采用連續(xù)的傳動(dòng)和輸送結(jié)合起來的，所以解決了方案一中工作不連續(xù)的情況。該裝置還有工作原理簡(jiǎn)單，維護(hù)方便，適用各種水倉巷道，通過改變螺旋滾筒的大小即可。另外可以實(shí)現(xiàn)與礦車共用道。但是該裝置結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜，需較大的動(dòng)力機(jī)構(gòu)，而且螺旋滾筒的磨損大，巷道面上的淤泥難以清理。方案三中的工作機(jī)構(gòu)集中前面兩個(gè)方案的諸多優(yōu)點(diǎn)。實(shí)現(xiàn)了連續(xù)式的裝載和輸送物料；同樣采用履帶式行走系統(tǒng)，使得斗的鏟掘力較大，這樣可以不用圖2.5中所示的推力油缸，結(jié)構(gòu)上又得到簡(jiǎn)化；而且操作簡(jiǎn)單；可以根據(jù)需要調(diào)整整個(gè)工作裝置的角度位置，使得清理更徹底，大大提高了清倉

32、效率。但是同方案一樣采用履帶式行走裝置不能充分利用巷道已有的軌道資源。所以綜合比較后，采用方案三進(jìn)行詳細(xì)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與計(jì)算。經(jīng)過后續(xù)的設(shè)計(jì)計(jì)算所得出的結(jié)構(gòu)已與該方案有所區(qū)別，但是工作原理并未改變。而經(jīng)過設(shè)計(jì)所要達(dá)到的技術(shù)指標(biāo)如下：裝料方式： 連續(xù) 清挖量： 10m3/h行走速度/km/h: 01.4電機(jī)功率/kw: 13卸載高度/mm： 1200（滿足礦車裝載要求）最大爬坡能力/ (°)： 30回轉(zhuǎn)角度/ (°)： ±30°整機(jī)重量/kg： 2000外形尺寸(長(zhǎng)×寬×高) /mm： 3000×1200×1600經(jīng)過多

33、方面的論證，該方案具有較強(qiáng)的實(shí)施性。對(duì)此擬訂了下述的技術(shù)路線：1） 總體方案設(shè)計(jì)；2） 技術(shù)設(shè)計(jì)：主要對(duì)工作裝置的各部分進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與必要的校核計(jì)算；3） 產(chǎn)品試制；4） 設(shè)備試運(yùn)行。2.3 本章小節(jié)本章主要闡述了課題中所涉與的工作裝置的功能所在和工作的具體環(huán)境與工作狀態(tài)。提出了三種切實(shí)可行的技術(shù)方案，并通過分析三者的特點(diǎn)，進(jìn)行詳細(xì)的對(duì)比，得出其中的最優(yōu)方案，并擬定了該工作裝置的技術(shù)指標(biāo)與技術(shù)路線。第三章 工作裝置的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)通過上文的工作情況的分析以與對(duì)現(xiàn)有的各種技術(shù)方案進(jìn)行綜合詳細(xì)的比較后，最終確定選用。而在本章中對(duì)該方案中主要涉與的結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)與優(yōu)化。3.1 輸送結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)在該課題中所要設(shè)

34、計(jì)的新型工作裝置需要實(shí)現(xiàn)連續(xù)式的進(jìn)行淤泥裝載，綜合現(xiàn)有各種工程機(jī)械以與礦山機(jī)械的特點(diǎn)，采用類似與斗式提升機(jī)式的輸送形式來滿足工作要求。如圖3.1所示。其牽引機(jī)構(gòu)是繞過上部和底部的滾筒或者鏈輪，牽引構(gòu)件上沒隔一定距離裝里刮斗，由上部滾筒或斂輪驅(qū)動(dòng)，形成具有上升分支和橫向分支傳送閉合回路。物料則總上部路線輸送至卸料處。圖3.1 輸送方式簡(jiǎn)圖這種連續(xù)式的傳送機(jī)構(gòu)具有結(jié)構(gòu)比較簡(jiǎn)單，橫向尺寸可以相對(duì)較長(zhǎng)，縱向尺寸較小，可以節(jié)約水倉中狹小的空間資源。而如同斗式提升機(jī)，采用這樣的工作裝置，所需要的主要部件或機(jī)構(gòu)有牽引機(jī)構(gòu)、承載機(jī)構(gòu)、驅(qū)動(dòng)裝置、緊裝置，上下滾筒（或鏈輪）、機(jī)架（導(dǎo)軌）等。這些主要結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)將在

35、下問中一一敘述。3.2 牽引機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)在機(jī)械行業(yè)中牽引構(gòu)件很多，而在此課題設(shè)計(jì)中主要參考的是斗式提升機(jī)和鏈?zhǔn)捷斔蜋C(jī)等機(jī)械的牽引方式。在斗式提升機(jī)中常用的牽引構(gòu)件是橡膠帶和鏈條。而常用的鏈條有圓環(huán)鏈、套筒滾自鏈等。由于鏈條的嚙合驅(qū)動(dòng)會(huì)產(chǎn)生動(dòng)載荷，而橡膠帶較鏈條輕便、工作平穩(wěn)、噪聲小、能采用較快的運(yùn)動(dòng)速度而帶到較高的生產(chǎn)率，所以在斗式提升機(jī)中一般采用橡膠帶。但是在礦山中，惡劣的工作環(huán)境使得工作裝置需要選擇鏈傳動(dòng)。而且鏈條的強(qiáng)度也較橡膠帶的大的多，此外，若在橡膠帶上打孔以便安裝料斗，更會(huì)降低帶的強(qiáng)度。結(jié)合上述文字，再聯(lián)想到鏈?zhǔn)捷斔蜋C(jī)，很明顯采用鏈傳動(dòng)是比較合理的。鏈條是用金屬環(huán)或者金屬片等連接而成的

36、撓性構(gòu)件，多采用焊接鏈（見圖3.2）和片式鏈（見圖3.3）6。 圖3.2 片式鏈 圖3.3 圓環(huán)鏈片式鏈在輸送機(jī)中應(yīng)用較廣，但在刮板輸送機(jī)中則不常采用。所以采用圓環(huán)鏈。鏈條在運(yùn)行中不僅要承受很大的靜負(fù)荷和動(dòng)負(fù)荷，還要受礦水的浸蝕，因此要求鏈條組件要有高的抗拉強(qiáng)度、抗沖擊韌性、疲勞強(qiáng)度和防銹抗腐蝕性。鏈條均用圓環(huán)鏈，其型式、基本參數(shù)與尺寸、技術(shù)要求、試驗(yàn)方法與驗(yàn)收規(guī)則已有統(tǒng)一的國際和國家標(biāo)準(zhǔn)(GB12718一91。圓環(huán)鏈規(guī)格是以鏈環(huán)棒料直徑和鏈節(jié)距的毫米尺寸表示，標(biāo)準(zhǔn)規(guī)格有八種: 10×40,14×50, 18×64 ,22×86 , 24×86

37、, 26×92, 30× 108和34×126。目前34以上的鏈環(huán)已大量使用，如42×146,48× 144/160(德國)，并出現(xiàn)了52×146(美國JQY)的鏈環(huán)。圓環(huán)鏈按強(qiáng)度分為B,C,D三個(gè)等級(jí)，D級(jí)強(qiáng)度最高，B級(jí)強(qiáng)度最低，C級(jí)居中，表示方法如34×126一B。圓環(huán)鏈由圓環(huán)鏈編焊機(jī)專用設(shè)備加工，制成一定長(zhǎng)度的標(biāo)準(zhǔn)鏈段。按鏈段的長(zhǎng)短又分為長(zhǎng)鏈段和短鏈段，長(zhǎng)鏈段主要用于單鏈、中雙鏈，短鏈段主要用于邊雙鏈與輕型刮板輸送機(jī)。同時(shí)還配有多種長(zhǎng)度的調(diào)節(jié)鏈段，用來調(diào)節(jié)刮板鏈長(zhǎng)度，以適應(yīng)愉送機(jī)的長(zhǎng)度變化和緊鏈需圖3.4 緊湊鏈要。如

38、SGZ一880/800重型刮板輸送機(jī)的標(biāo)準(zhǔn)鏈段為199環(huán)，長(zhǎng)25.074 m。調(diào)節(jié)鏈的規(guī)格有95，39,31,23,15,7,5,3環(huán)。由于每一鏈段的兩條鏈條是配對(duì)組裝出廠的，其長(zhǎng)度公差在規(guī)定的圍之，更換時(shí)也應(yīng)成對(duì)更換。若以任意兩段鏈條配對(duì)安裝，其長(zhǎng)度誤差會(huì)很大，運(yùn)行中將會(huì)出現(xiàn)受力不均、刮板傾斜與與鏈輪不能正常嚙合傳動(dòng)，容易發(fā)生鏈輪損壞和斷鏈?zhǔn)鹿?。另外，安裝圓環(huán)鏈時(shí)，在上槽中立環(huán)焊口應(yīng)該朝上，雙鏈的平環(huán)焊口都應(yīng)朝向溜槽中心。 近幾年，又推出廠新型鏈條緊湊鏈。其特點(diǎn)是平鏈環(huán)仍用常規(guī)圓形斷面的圓環(huán)鏈。而立鏈環(huán)制成高度較低的斷面形狀為扁圓形或方形的鏈環(huán)，如圖3.4（緊湊鏈）所示。其節(jié)距、寬度(指平環(huán)

39、)尺寸與同檔圓環(huán)鏈一樣。高度(指立環(huán))尺寸則與低一檔圓環(huán)鏈相當(dāng)，而強(qiáng)度比同檔圓環(huán)鏈高近一檔。如國產(chǎn)SG2一1000/1050重型刮板輸送機(jī)使用的是38×137規(guī)格的緊湊鏈3。而對(duì)圓環(huán)鏈與其鏈輪組的設(shè)計(jì)將在后面章節(jié)敘述。3.3 機(jī)架設(shè)計(jì)由于工作采用的是圓環(huán)鏈的傳動(dòng)方式，必須有特殊的接鏈節(jié)用于連接料斗。在整個(gè)閉合回路中的刮斗數(shù)量較多，一般要達(dá)到15個(gè)以上，且為了一次循環(huán)能清理較大的量（要求清挖量每小時(shí)10立方米），這么多的料斗不能只靠一條圓環(huán)鏈支撐和拖動(dòng)。所以對(duì)工作裝置的回路機(jī)架必須起到支撐料斗的作用，同時(shí)應(yīng)使所有的刮斗在每次循環(huán)中為同樣的軌跡，因此機(jī)架設(shè)計(jì)成帶軌道的鋼架結(jié)構(gòu)。如圖3.5

40、，其中的1、3均是采用方形的空心鋼管，其中1和3的截面尺寸為60×30，而2的截面尺寸為60×60。三者按照一定的比例給焊接成形。而整個(gè)剛架的定位和固定是用間隔一定距離的定位板4給與支撐起來的。這來裝配圖中可以清晰的知道。圖3.5 鋼管導(dǎo)軌3.4 旋轉(zhuǎn)支撐結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)在工作裝置通過前部的舉升油缸提升時(shí)，必須有一支軸，這在圖2.1中可以清楚地看到該動(dòng)作是繞銷軸擺動(dòng)的。在工作裝置的中部設(shè)計(jì)了一個(gè)旋轉(zhuǎn)支撐的結(jié)構(gòu)，如圖2.1所示。將該結(jié)構(gòu)通過三維造型后結(jié)構(gòu)如圖所示。1是旋轉(zhuǎn)支軸，2是上面工作導(dǎo)軌的定位板，3是旋轉(zhuǎn)支軸的底座，通過一定的螺紋連接在其下面的鋼板上，4是焊接在鋼板上槽鋼，左右

41、各一塊，5也是槽鋼，6是舉升用的油缸。圖3.6 旋轉(zhuǎn)支撐該結(jié)構(gòu)主要設(shè)計(jì)是采用了槽鋼來組成兩側(cè)滑軌。這是因?yàn)椴垆撌墙孛鏋榘疾坌蔚拈L(zhǎng)條鋼材，具有很好的抗彎能力，這樣設(shè)計(jì)了兩槽鋼的滑軌后使得油缸的活塞桿承受的彎曲應(yīng)力很小，幾乎可以認(rèn)為不承受，從而可以減小活塞桿的直徑，減少經(jīng)濟(jì)費(fèi)用。上面未畫出的整個(gè)工作裝置當(dāng)由油缸推動(dòng)在水平上轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)可以繞著旋轉(zhuǎn)支軸旋轉(zhuǎn)。3.5 其余結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)3.5.1 承載裝置設(shè)計(jì)鏟斗是工作裝置的重要部件，使其直接的執(zhí)行機(jī)構(gòu)，工作條件惡劣，時(shí)常承受很大的沖擊載荷與強(qiáng)烈的磨削，其結(jié)構(gòu)與尺寸參數(shù)對(duì)插入阻力、崛起阻力和生產(chǎn)率有著很大的影響。所以鏟斗的設(shè)計(jì)要求需滿足：插入與崛起阻力小，作業(yè)效率

42、高；具有足夠的強(qiáng)度、剛度和耐磨性；適應(yīng)鏟裝不同種類和重度的物料。圖3.7 斗式提升機(jī)料斗形式在斗式提升機(jī)常用的斗形式有三種：深斗、淺斗和無底料斗，如圖3.7。這是根據(jù)機(jī)械的運(yùn)轉(zhuǎn)速度和載運(yùn)物料的性質(zhì)所決定的。深斗的斗口與后壁的夾角大，每個(gè)料斗可裝載的物料較多，但較難卸空，適用于運(yùn)送干料和松散物料。而淺斗的斗口與后壁的夾角小，每個(gè)料斗的裝載量雖然小，但是其較易卸空，所以適用于運(yùn)送潮濕和粘性的物料。由此可見，在該清淤機(jī)的鏟掘裝置即刮都應(yīng)該采用較淺的斗形。但其結(jié)構(gòu)上有一定的要求。而參考裝載機(jī)的鏟斗結(jié)構(gòu)形式，其主要有直線形斗刃、V形斗刃、直線形帶齒和V形帶齒的斗形。對(duì)于鏟掘土方的機(jī)械，斗底圓弧半徑應(yīng)該大

43、些。相比較下直線形斗刃較適宜水倉中的工作環(huán)境5。所以綜合比較后，鏟斗設(shè)計(jì)成較淺的直線形的斗形。結(jié)構(gòu)形狀如圖所示。圖3.8 鏟斗正視圖由于鏟斗是安裝在鏈條上，由鏈條的運(yùn)動(dòng)，拖著一系列的料斗往前運(yùn)動(dòng)。所以其上需鑄造出可以和鏈節(jié)相聯(lián)接的耳墜，如圖3.9。另外，當(dāng)刮斗運(yùn)行至位于整機(jī)的最前端的豎直前伸段時(shí)，其鏟掘提升的作用，因此刮斗的前沿設(shè)計(jì)有掘齒。且該工作裝置采用的是靠單鏈輸送，故在斗背上進(jìn)行固接。鏟斗在上行運(yùn)輸對(duì)物料的過程中，必須保持水平位置。斗的工作又要求即前述的易于盛裝需要量的物料、泥水，又可以方便的傾卸。而且當(dāng)料斗處于最低為時(shí)也可以進(jìn)行作業(yè)。圖3.9 鏟斗耳環(huán)1鏟斗；2耳環(huán)；3接斗鏈節(jié)3.5.

44、2 驅(qū)動(dòng)裝置選擇由于該機(jī)械的使用環(huán)境，決定了其相關(guān)的動(dòng)力和驅(qū)動(dòng)裝置。動(dòng)力裝置是采用防暴電機(jī)、輸出端與液壓多聯(lián)泵相連。雖然可以考慮使用防暴燃機(jī)，但防暴燃機(jī)的結(jié)構(gòu)尺寸較大，布置時(shí)會(huì)產(chǎn)生困難，并且工作過程中產(chǎn)生的廢氣很難排出。對(duì)工作裝置的驅(qū)動(dòng)裝置可以采用液壓馬達(dá)，而且是低速大扭矩型的液壓馬達(dá)，這樣是考慮是整機(jī)的結(jié)構(gòu)緊湊，較大的驅(qū)動(dòng)力等相關(guān)因素。3.6 本章小節(jié)本章主要介紹了在選定工作方案后整個(gè)工作裝置中重要的零部件以與局部的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，敘述了它們的功能特點(diǎn)，設(shè)計(jì)依據(jù)以與合理性等。通過多環(huán)的修改、論證各部分的結(jié)構(gòu)是比較合理的，適用于水倉的工作。這也是本工作裝置設(shè)計(jì)的創(chuàng)新之處。該章節(jié)是本論文的重要容之一。

45、第四章 零件的設(shè)計(jì)計(jì)算零件的強(qiáng)度、剛度、穩(wěn)定性等的校核計(jì)算是確保工作裝置整體壽命的重要過程，是機(jī)械設(shè)計(jì)中最重要的步驟之一。4.1 圓環(huán)鏈傳動(dòng)設(shè)計(jì)目前我國在采煤機(jī)、刨煤機(jī)、刮板輸送機(jī)、機(jī)、板式輸送機(jī)、倉式列車等多種礦山機(jī)械中廣泛采用圓環(huán)鏈牽引或傳動(dòng)。4.1.1 圓環(huán)鏈結(jié)構(gòu)與規(guī)格鏈環(huán)的結(jié)構(gòu)尺寸用棒料直徑d、節(jié)距p和外寬a表示，如圖4.1所示9。圓環(huán)鏈的規(guī)格標(biāo)記為d×p.每一鏈段由n個(gè)鏈環(huán)組成，鏈段長(zhǎng)度為L(zhǎng)0。礦用高強(qiáng)度圓環(huán)鏈的規(guī)格和尺寸見3.2節(jié)。其鏈段長(zhǎng)度（mm）與公差（mm）按下式確定： （4-1） （4-2） 根據(jù)礦下水倉的斷面結(jié)構(gòu)初定工作裝置的橫向尺寸為3000mm，縱向尺寸為1

46、600mm。且選用的鏈條規(guī)格為10×40，鏈節(jié)的數(shù)目必須鏟斗數(shù)的整數(shù)倍，這樣可以使得在每次循環(huán)運(yùn)動(dòng)受載均勻。因此初步確定相鄰兩個(gè)鏟斗間為9節(jié)圓環(huán)鏈。所以根據(jù)式4-1計(jì)算可得鏈條的總長(zhǎng)為7200mm。圖4.1 圓環(huán)鏈圓環(huán)鏈的接鏈環(huán)的結(jié)構(gòu)形式主要有以下幾種類型：凸緣式接鏈環(huán)：由兩個(gè)半鏈環(huán)，一個(gè)卡塊由兩個(gè)半鏈環(huán)，一個(gè)卡塊與一個(gè)彈性圓柱銷組成。如圖4.2，半鏈環(huán)右上方為一凸緣，左下方有一凸緣槽，安裝時(shí)將兩個(gè)半鏈環(huán)的凸緣和凸緣摺相嵌合，并從側(cè)面嵌入卡塊，再從頂部裝入彈性圓柱銷組成整體。其破斷拉力大，連接可靠，但制造較困難。開口式接鏈環(huán)：由開口鏈環(huán)1,長(zhǎng)塊2與兩個(gè)彈性圓柱銷3組成。如圖4.3，鏈

47、環(huán)1和卡塊2的兩端分別做有互相嵌合的榫頭和榫槽，卡塊從頂部裝進(jìn)開口鏈環(huán)，再打入兩個(gè)開口彈性銷，組成整體。依靠彈性圓柱銷在銷孔的彈性變形實(shí)現(xiàn)自動(dòng)鎖緊。其破斷拉力大，但制造困難。鉸接式接鏈環(huán)：由兩端做有耳子的兩個(gè)半鏈環(huán)1、銷軸2、套簡(jiǎn)3與鋼絲4組成。如圖4.4所示鋼絲4用來銷緊，銷軸2傳遞載荷。其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、工作可靠.制造方便，壽命長(zhǎng)。而接鏈環(huán)的常用材料有35CrMnSiA、2DMnVB,30CrMnTi、40CrMo與45Mn等，進(jìn)行調(diào)質(zhì)處理，硬度達(dá)320350HBS。為提高強(qiáng)度一與耐腐性，加工后應(yīng)進(jìn)行等溫淬火，硬度達(dá)4250HRC。圖4.2 凸緣式圖4.3 開口式 圖4.4 鉸接式在該裝置的設(shè)計(jì)

48、中，還有一部分鏈節(jié)是專門設(shè)計(jì)制造的，以用于安裝鏟斗，如圖3.9中3所示。該鏈節(jié)由上下兩個(gè)半鏈環(huán)1、2以與專用連接塊3組成。三者通過鉚釘連接起來。該鏈節(jié)是在其受兩邊拉力后仍能長(zhǎng)期正常工作的條件下設(shè)計(jì)。4.1.2 圓環(huán)鏈損壞形式與選擇高強(qiáng)度的圓環(huán)鏈在各種場(chǎng)合發(fā)生的主要損壞形式是斷裂。在起動(dòng)或遇到嚴(yán)重刮卡時(shí)，承受的載荷超過靜力破斷負(fù)荷時(shí)，圓環(huán)鏈將產(chǎn)生斷裂，為此圓環(huán)鏈的最小破斷負(fù)荷應(yīng)不得低于規(guī)定值。當(dāng)鏈環(huán)受正常變負(fù)荷反復(fù)作用時(shí)，雖應(yīng)力小于鏈環(huán)的破斷應(yīng)力，但如變應(yīng)力的循環(huán)次數(shù)超過一定數(shù)值時(shí)，鏈環(huán)仍可能產(chǎn)生斷裂報(bào)壞。由于鏈環(huán)材料脆性高，韌性低和沖擊負(fù)荷大造成一次沖擊斷裂，或者介于一次沖擊斷裂與疲勞斷裂之間

49、的經(jīng)多次沖擊斷裂。在鏈環(huán)未經(jīng)充分預(yù)拉時(shí)，很難發(fā)現(xiàn)熱處理與焊接缺陷。若把這種鏈環(huán)接入鏈條用來牽引負(fù)荷，一旦起動(dòng)或遇到卡鏈很可能發(fā)生斷裂這種未經(jīng)充分頂拉的鏈環(huán)的斷裂稱之不合格鏈環(huán)的斷裂。鏈條受載后將產(chǎn)生一定的彈性和塑性伸長(zhǎng)，在額定極限負(fù)荷一下，當(dāng)鏈段的伸長(zhǎng)量超過一定限度.討，鏈條與鏈輪不能正確嚙合而無常工作，圓環(huán)鏈的這種失效形式稱為伸長(zhǎng)失效。圓環(huán)鏈工作時(shí)承受拉伸與彎曲載荷，環(huán)應(yīng)力狀態(tài)復(fù)雜，理論計(jì)算比較困難，通常圓環(huán)鏈按最大牽引力選擇。當(dāng)單鏈牽引時(shí)： （4-3）當(dāng)雙鏈牽引時(shí)： （4-4）式中圓環(huán)鏈的最小破斷載荷（N）；雙鏈牽引時(shí)的不均勻系數(shù)，一般取0.85；安全系數(shù)，采煤機(jī)可取2.53.5；刮板輸送

50、機(jī)可取3.54.5。該工作裝置在運(yùn)行過程中，當(dāng)上行鏟斗全部滿載時(shí)估算牽引力為20KN，選擇安全系數(shù)=4.0，則破斷負(fù)荷為：則對(duì)照?qǐng)A環(huán)鏈標(biāo)準(zhǔn)可以采用10×40規(guī)格的。4.1.2 圓環(huán)鏈鏈輪設(shè)計(jì)當(dāng)圓環(huán)鏈與鏈輪嚙合時(shí)，在鏈輪的每一齒距上都有兩個(gè)鏈環(huán)，鏈環(huán)1平臥于兩齒間的鏈窩里，稱為平環(huán)；鏈環(huán)2立卡在齒寬中部的窄糟，稱為立環(huán)。鏈輪上鏈窩的形狀與平環(huán)外形基本一致。為滿足鏈環(huán)節(jié)距伸長(zhǎng)的需要，鏈窩長(zhǎng)度A稍大于鏈環(huán)長(zhǎng)度，即A=d+p+。為減小立環(huán)的嚙合阻力，鏈輪齒寬中部的立槽寬度L也應(yīng)比鏈環(huán)棒料直徑稍大一些.圓環(huán)鏈鏈輪的齒形結(jié)構(gòu)和尺寸見圖4.5。圓環(huán)鏈鏈輪的齒廓曲線，國外推薦蘭種:直線、圓弧線和直線

51、圓弧線。從加工制造和嚙合性能上分析，直線齒廓易加工，但齒高不宜過高，否則會(huì)發(fā)生干涉；直線圓弧線齒廓加工復(fù)雜，用得較少；圓弧線齒廓雖然加工困難，但輪齒的強(qiáng)度很高，齒高可以適當(dāng)加大，所以采用圓弧線齒廓9。該工作裝置中總共有三個(gè)圓環(huán)鏈鏈輪，均采用同樣的設(shè)計(jì)。這樣可以減少設(shè)計(jì)計(jì)算和簡(jiǎn)化制造加工。根據(jù)工作環(huán)境、整車質(zhì)量、裝載情況等綜合條件，分析估算得其最大的牽引力為：圖4.5 鏈輪的齒形結(jié)構(gòu)與尺寸鏈輪齒數(shù)參考現(xiàn)有刮板輸送機(jī)與采煤機(jī)械后選擇。對(duì)鏈輪其他的基本尺寸的計(jì)算如下：節(jié)圓直徑：齒距角：齒頂圓直徑：鏈輪中心至鏈窩底面的垂直距離鏈窩長(zhǎng)度加長(zhǎng)量；齒廓圓弧中心坐標(biāo)：鏈窩長(zhǎng)度：齒廓圓弧半徑：其中；。齒根圓弧半

52、徑：鏈窩端部圓弧半徑：，取。鏈窩兩側(cè)圓弧半徑：立槽寬度：，取L=14mm。鏈輪中心至立槽底面的垂直距離：立槽根圓直徑：，取。立槽底部圓弧半徑：實(shí)際齒廓半徑：其中。齒肩寬度：，取。輪緣寬度：，取。鏈輪的齒頂圓直徑比較大，質(zhì)量較大，所以中間去空，以減輕整個(gè)工作裝置的質(zhì)量，減小載荷。不論選用什么材料制造鏈輪，其心部必須調(diào)質(zhì)處理，使其硬度為240320HBS，而鏈窩與齒面的硬度則要4555HRC，需進(jìn)行淬火處理，且淬硬層不小于3mm。另外，圓環(huán)鏈鏈輪的工藝技術(shù)要求鏈輪可采用鍛造毛坯再機(jī)加工或電加工，也可采用鑄造成形，不過鑄造表面容易脫碳。為了提高鏈輪輪齒和鏈窩的表面硬度，需進(jìn)行滲碳悴火處理。此外為提高

53、鏈傳動(dòng)的承載能力，對(duì)鏈輪加工還需滿足下列技術(shù)要求：相鄰兩鏈窩中心線的角度偏差不大于士30'；鏈窩底面的不平度不大于l mm；鏈窩寬度中心線對(duì)理論鏈窩位置的不對(duì)稱度不大于1 mm；如采用兩個(gè)半齒寬鏈輪并接，焊接為一整體，不得有影響輪齒嗆合的相對(duì)錯(cuò)位。4.2 鏈輪軸設(shè)計(jì)軸是組成機(jī)器的主要零件之一。作為該工作裝置的軸，主要是將圓環(huán)鏈輪等回轉(zhuǎn)零件進(jìn)行運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力的傳遞。而該主、從動(dòng)鏈輪軸屬于轉(zhuǎn)軸，且三個(gè)鏈輪軸折合成一樣的設(shè)計(jì)，所以計(jì)算以主動(dòng)鏈輪軸為主。而該軸的設(shè)計(jì)主要是結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與工作能力的計(jì)算兩方面的容。4.2.1 鏈輪軸結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)包括定出軸的合理外形和全部結(jié)構(gòu)尺寸。功能一樣的軸卻可以

54、有不同的結(jié)構(gòu)形狀。這是因?yàn)橛绊戄S的結(jié)構(gòu)形狀的因素很多，例如載荷的大小、方向、性質(zhì)與其分布的狀態(tài)，軸上零件的數(shù)量與安裝位置、定位方法，軸的制造工藝和生產(chǎn)規(guī)模等。所以在軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中下列幾個(gè)重要問題必須充分考慮14。 擬定軸上零件的裝配方案擬訂軸上零件的裝配方案是進(jìn)行軸的設(shè)計(jì)的前提，它決定著軸的基本形式。所謂軸上零件的裝配方案就是預(yù)定出軸上主要零件的裝配方向、順序和相互關(guān)系。如圖4.5在本工作裝置設(shè)計(jì)中主動(dòng)鏈輪軸的結(jié)構(gòu)裝配方案是：鏈輪、軸承套、右端軸承、軸承端蓋、止動(dòng)墊圈、圓螺母、半聯(lián)軸器依次從軸的右端向左安裝，左端只裝圓螺母、軸承端蓋與軸承。圖4.6 鏈輪軸的結(jié)構(gòu) 軸上零件的定位為了防止軸上零件

55、在受力時(shí)發(fā)生沿軸向或周向的相對(duì)運(yùn)動(dòng)，這些零件除了有游動(dòng)或空轉(zhuǎn)的要求外，都必須進(jìn)行周向和軸向的定位，以保證其準(zhǔn)確的工作位置。零件在軸上的定位方法主要取決于其所受的軸向力的大小。此外，還應(yīng)考慮周的制造與軸上零件裝拆的難易程度、所占的地位大小。對(duì)軸的強(qiáng)度影響與工作可靠性等因素。當(dāng)軸上零件對(duì)所受的軸向力的值較大時(shí)，常用軸肩、軸環(huán)、過盈配合等定位方式；受中等軸向力時(shí)，可采用軸套、圓螺母、軸端擋板、圓錐面、圓錐銷等方式定位；受較小軸向力時(shí)則可用彈性檔圈、擋環(huán)、緊定螺釘?shù)确绞健Ｔ谠摴ぷ餮b置中主要所采用的軸向定位方式有擋環(huán)、軸肩、圓螺母軸承端蓋等。軸上零件的周向定位（軸轂聯(lián)接）在齒輪、鏈輪等傳遞轉(zhuǎn)矩的零件，除周向定位以外，需要進(jìn)行的設(shè)計(jì)。定位方式根據(jù)其傳遞轉(zhuǎn)矩的大小和性質(zhì)、零件對(duì)中精度的要求高低、加工難易等因素來選擇決定。常用的定位方法有過盈配合、鍵聯(lián)接、花鍵聯(lián)接、型面聯(lián)接、彈性環(huán)聯(lián)接等。對(duì)此裝置中主、從動(dòng)鏈輪的周向均采用普通平鍵的聯(lián)接。4.2.2 鏈輪軸尺寸計(jì)算零件在軸上的定位和安裝方案基本確定后，軸的形狀便大體確定。還應(yīng)進(jìn)行各軸段的直徑計(jì)算。初步確定軸的直徑是通常在不知道軸的支反力的作用點(diǎn)，不能決定彎矩的大小與分布情況，因而還不能按軸所受的具體載荷與其引起的應(yīng)力來確定軸的直徑。但在進(jìn)行軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)前，常常已經(jīng)能求得軸所受的扭矩