毕业设计方案刮板输送机.doc

1 绪论
1.1课题起源和背景
刮板输送机作为煤炭运输关键运输设备，在煤炭生产中起着很关键作用。现在，中国刮板输送机总体设计、制造水平已靠近国外同类机型，但和国外相比仍有不少差距。对此，加紧研制高可靠性超重型大功率刮板输送机刻不容缓。
二十世纪80年代中期以来，世界各优异采煤国家竞相致力于工作面刮板输送机整机性能完善和元部件可靠性提升，成功研制了多种大运量、高强度、高可靠性、长寿命工作面刮板运输机和配套运输巷自移转载机，促进了高产高效、强化集中生产工作面作业形成，使工作面日产煤愈万吨，综采效率、安全水平快速提升。中国现已成为世界上年煤量最高国家，本世纪早期已建成100个高产高效矿井，面临着加速发展机械化，增加产量，提升效率，改善安全和建设现代化矿井历史任务。我们国家煤矿机械研究、设计和生产部门，认真借鉴、吸收国外优异技术和管理经验，已设计制造出适合中国国情新一代能力大、性能好、寿命长重型刮板输送机。中国研制日产煤7000t综采工作面成套设备已经过工业性试验和技术判定，日产万吨综采成套设备正在研制中。
伴随当今世界综采技术发展和设计思绪不停创新、高产高效工作面相继投产，大功率刮板输送机研制和开发已势在必行，要加强计算机辅助设计 、模拟工况、仿真等技术应用。对此，应该抓紧机遇，首先提升现有机型可靠性、安全性，降低事故发生率；其次要研制开发国产大功率刮板输送机。立即投入市场，提升和国外同类产品竞争力，以适应中国煤炭工业迅猛发展需要。
1.2刮板输送机介绍
1.2.1刮板输送机概述
刮板输送机是一个以挠性体为牵引机构连续输送机械，是为采煤工作面和采区巷道运煤部署机械，是现在长壁式采煤工作面唯一运输设备。可用于水平运输，亦可用于倾斜运输。沿倾斜向上运输时，煤层倾角不得超出25°，向下运输时，倾角不得超出20°，当煤层倾角较大时，应安装防滑装置。可弯曲刮板输送机许可在水平和垂直方向作2°～4°弯曲。图1.1

图1.1
1.2.2刮板输送机组成部分
刮板输送机关键是由机头部（包含机头架、电动机、液力耦合器、减速器、链轮组件等）、机尾部、中间部分（包含溜槽、过分溜槽、刮板链组件等）和隶属装置（包含紧连装置、铲煤板、挡煤板、电缆槽等）组成，图1.2所表示。

图1.2 SGZ1250/型刮板输送机示意图
1—减速器；2—液力耦合器；3—电动机；4—过分溜槽；5—中部槽；
6—无链牵引齿条；7—销排轨座；8—可伸缩机尾架；9—链轮组件；
10—液压缸；11—刮板链；12—侧卸式机头
1.2.3 刮板输送机分类
中国外生产和使用刮板输送机类型很多，其分类方法各有不一样。按溜槽部署方法分，有重合式和并列式；按溜槽结构分，有敞底式和封底式；按牵引链结构分，有片式套筒链、可拆模锻链和焊接圆环链；按链条数目分，有单连、双边链、双中链和三链；按传动装置部署分，有并列式、垂直式和复合式；按电机功率分，有轻型、中型和重型等。
1.3中国外刮板运输机发展情况
1.3.1国外刮板运输机发展情况
1)优异产煤国家刮板输送机发展关键和关键代表机型和技术指标
自世界第一台刮板输送机诞生依靠，经历了半个多世纪不停研制、试验、改善，刮板输送机已成为煤矿运输关键设备。现在世界上生产刮板输送机国家关键有德国、美国、英国、澳大利亚、日本等，机型从轻型、中型到重型、超重型，装机功率已达成3×750KW。保护形式有：弹性联轴器、限距型液力耦合器、双速电机、调速型液力耦合器、软开启（CST可传动控制装置、阀控调速型液力耦合器、交流电机变频调速技术三种软开启装置) 等等。二十世纪80年代中期以来，世界各优异采煤国家竞相致力于工作面刮板输送机整机性能完善和元部件可靠性提升，成功研制了多种大运量、高强度、高可靠性、长寿命工作面刮板运输机和配套运输巷自移转载机，促进了高产高效、强化集中生产工作面作业形成，使工作面日产煤愈万吨，综采效率、安全水平快速提升。
在不停提升工作面单产和效率总要求下，二十世纪80年代早期，关键是对工作面刮板输送机结构进行改善。如采取双心链、侧卸机头、封底溜槽和双速电动机，增大溜槽、牵引链条等组件强度和传动功率等全部有效地提升了刮板输送机运输能力和可靠性。二十世纪80年代后期以来，工作面刮板输送机技术发展可概括为“三大（大运量、大运距、大功率）、二重（重型溜槽、重型链条）、一新（自动监测等新技术）”。以德国DBT企业制造MTA—42—3×1000型软起动刮板输送机为例，其装机容量为3×750KW，双中心链2×φ42/46mm，溜槽为轧焊结构，溜槽高355mm，内宽1200mm，溜槽间联接件为哑铃销，联接强度达成400t以上，运输能力可达4500t/h，在美国科罗拉多州塞浦露斯20英里矿和朗艾道企业制造EL3000型安德森电牵引采煤机配合，于1997年6月发明月产990361t洁净煤世界纪录。
进入二十世纪80年代以后，国外优异产煤国工作面刮板输送机技术发展已达成关键性能指标有大运量、长运距、大功率、长寿命和高可靠等技术指标。
大运量:二十世纪70年代末，工作面刮板输送机运量能力通常小于1000t/h；80年代中期达成t/h；80年代末90年代早期已达成2500～3500t/h，现在已出现运量4000t/h以上重型刮板输送机。对应溜槽宽度从730～764mm增大到980～1100以上，连速从1m/s左右提升到1.3～1.4m/s以上，最高链速已达成1.78m/s。
长运距:二十世纪70年代末，通常工作面刮板输送机长度不超出200m（只有德国在1979年平均长度达成223m）；80年代逐步增加到250m左右，1987年德国采煤工作面刮板输送机平均长度为244m。现在美、英、德国等优异采煤国均已经有超出300m长采煤工作面和刮板输送机，最长工作面刮板输送机已达成380m。链条部署形式也对应地从双边链和单边链过渡到以双中链为主，链子直径从φ26～30mm增大到φ34～42mm，现在已出现φ46～52mm链子。国外教授研究分析认为，从设备投资、运行成本、掘进通风、维修迁居等原因综合考虑，工作面和刮板输送机长度在250m左右时，技术经济指标最为合理。
大功率:二十世纪70年代末期，刮板输送机驱动电机单台功率Nd≤200KW，最大装机功率为2×200KW，80年代早期装机功率为（2～3）×（250～315）KW。现在实际运行刮板输送机单台电动机最大功率已达成或超出700KW，减速器传动比i=1：40.对应地，对于功率大于250～300KW电动机供电电压也从1000V左右升高到2300V、3300V、4160V或5000V.
长寿命和高可靠性:二十世纪70年代末期，刮板输送机过煤量约为100万吨，80年代早期过煤量约为200万吨。现在重型刮板输送机整机（大修周期）过煤量已达成400～600万吨（相当于运行3～4年）；组件工作寿命，φ300mm以上链条为200～300万吨（相当于运行1～2年），链轮为100～150万吨（相当于运行约为1年左右），减速器设计寿命约为12500～15000h，接链环疲惫寿命已达成70000次以上。
其它如美国艾朗道企业、久益企业、德国哈尔巴赫布朗企业和DBT企业等，全部在二十世纪80年代至90年代推出了新型强力工作面刮板输送机。
2)优异产煤国家刮板输送机元部件新结构和新技术
⑴ 重型铸焊或新型轧焊溜槽
二十世纪80年代以来，国外优异产煤国家重型刮板输送机溜槽普遍采取铸焊或新型轧焊结构。铸焊溜槽将煤壁侧槽帮和铲板、采空侧槽帮和挡板煤板托架（包含推移耳板）铸成一体，同时将槽间联接哑铃插头和座窝和和挡煤板联接螺栓座孔等全部靠精密铸造而成，然后在焊接耐磨中板和封底版，形成整体溜槽。轧焊溜槽以单独轧制上、下厚槽帮钢和耐磨后中板、底板焊接而成。
⑵ 大尺寸高强度链条组件
二十世纪80年代以来，国外优异产煤国家重型刮板输送机链条组件技术发展关键是提升抗拉强度、抗冲击韧性和疲惫强度。双中链发展较快，已成为重型刮板输送机链条部署基础型式。因为双中链能够采取大尺寸连环，二不受槽帮链道限制，受力较双边均匀，强度较大，英国试验用相同直径链子组成双边链条组件，叫双边链强度高10%以上。
1978年怀威贝克（Wheway Becker）企业研制成功扁圆链（Ovalink chain），这种链子用扁圆钢棒料编焊而成。节距和外形尺寸 相当于φ22mm扁圆链，其强度性能相当于φ26mm圆环链。著名帕森斯（Parsons）链条企业不甘落后，随即推出功效相同紧凑链（Compact chain），其特点是平链环仍用常规圆钢弯制对焊，而立链环则合金钢造成高度较低扁圆链环。另外，德国还研制了平链环改用铸造成型平肩长方形链环，而立链仍用常规圆钢弯制对焊而成新型链条。
⑶ 新型传动装置
为了适应采煤工作面长度增加和运量增大，需要发展大功率、含有良好起动特征和过载保护功效电动机、减速器等传动装置。双速变级电动机是多年来国外优异产煤国家重型刮板输送机基础驱动设备。通常多采取双绕组4/8极和4/12极，外壳水冷，法兰联接（IEC同功率标准机座和出轴联接尺寸，仅机长略有增加）。双速电动机最大功率已达成700～1000KW，为了改善刮板输送机重载起动性能，采取多极对数绕组通电低速起动，以限制起动电流，提升起动扭矩，延长起动时间，减小动应力，实现软起动。
减速器发展方向是功率大、体积小、重量轻、寿命长。英国、德国、法国均造有最大输出转矩达成250～335KN.m（在速比i=40：1时，传动功率达成525KW）重型减速器，其齿轮、轴承等传动件设计寿命高到12500～15000h。德国艾柯夫企业和DTB企业等设计制造JPL-15型和25型平行轴行星轮减速器，速比达成16：1～65：1。
另一个新型传动耦合装置称为多用控制驱动装置（UCD），是将液力变矩器和多片摩擦离合器组合在一起并加装液压控制伺服阀组等。英国FSW企业研制UGD-200型多用控制装置可装载重型刮板输送机电动机和减速器之间高速轴上。另外，德国还推出液压马达辅助驱动装置，即在行星齿轮减速器内齿圈外周切出外齿轮，除用电动机驱动减速器输入轴外，并用液压马达辅助驱动和内齿圈，这么内齿圈和行星齿轮相互周转，形成行星轮托架及输出轴低速转动，起动工作机构。
⑷ 机头、机尾装置改善
二十世纪以来，国外优异产煤国家发展交叉侧卸，降低高度‘提升机架和链轮强度和寿命。
侧卸机头已成为高产高效综合机械化采煤工作面刮板输送机基础形式，因为侧卸能够提升运输能力，能够消除很多块煤卸载中障碍。英国道梯麦柯企业制造运量2500t/h，电动机功率为525KW刮板输送机交叉侧卸机头。德国DBT企业制造φ34mm双中链刮板输送机侧卸机头高达1.1m。
机尾高度关系到采煤在工作面端开切口及卧底问题，也需尽可能降低。美国朗艾道企业生产了矮机尾刮板输送机。
⑸ 90°转弯刮板输送机
90°转弯刮板输送机最早由联邦德国哈尔巴赫布朗企业在二十世纪70年代中期研制成功。以后克罗克纳背靠瑞特企业和威斯特费利亚企业也研制了曲线转盘刮板输送机。80年代中期，克罗克纳背靠瑞特企业改善成功背链（Harness chain）式双中链曲线转盘刮板输送机，以后逐步一、提升其元部件可靠性和使用寿命，扩大了它适用范围。现在英国（Wulter企业）、美国（Jeffery企业）也开始制造这种机型刮板输送机，并在部分矿井短工作面试用。
1.3.2中国刮板输送机发展情况
1)中国刮板输送机技术发展简况
中国综采工作面刮板输送机，自上世纪70年代中期开发以来，已经取得了长足进步。尤其是上个世纪九十年代后，在新技术革命带动下，煤矿开采 技术 LJ设备快速发展，为适应市场需要,中国煤机制 造厂家、煤矿生产企业和科研院所主动合作，经过借 鉴和吸收国外优异产品结构和工艺手段，应机 电 一体化和自动化技术，开发新材料、新产品，研制、开发了高生产能力，高性能工作面刮板输送设备并逐步形成了多系列，多结构类型刮板输送机产品。实现了矿井高产高效和集约化生产。为综采机械化水平提升和经济效益增加发挥了很大作用。国现已成为世界上年煤量最高国家，本世纪早期已建成100个高产高效矿井，面临着加速发展机械化，增加产量，提升效率，改善安全和建设现代化矿井历史任务。我们国家煤矿机械研究、设计和生产部门，认真借鉴、吸收国外优异技术和管理经验，已设计制造出适合中国国情新一代能力大、性能好、寿命长重型刮板输送机。中国研制日产煤7000t综采工作面成套设备已经过工业性试验和技术判定，日产万吨综采成套设备正在研制中。
中国刮板输送机技术在中国发展大致经历了四个阶段：
第一阶段在二十世纪30-40年代，是可拆卸刮板输送机，该刮板输送机在工作面内只能直线铺设，随工作面推进，需人工拆卸、搬移、组装。刮板链是板式，多为单链，如V型、SGD-11型、SGD-20型等小功率轻型刮板输送机。
第二阶段是自二十世纪40年代后期到60年代早期，由德国最先制造可弯曲刮板输送机，它和采煤机、金属支架配合实现了机械化采煤。这种刮板输送机能够满足底板凹凸不平和水平弯曲等非直线条件，移动设备时不需拆卸，而且运煤量也有所增大，如当初型号SGW-44型刮板输送机就是这个阶段代表产品。
第三阶段是自进入60年代，因为液压支架出现，为了适应市场需要，刮板输送机发展到了一个较为成熟阶段，研制出大功率可弯曲重型刮板输送机，如SGD-630/75型、SGD-630/180型等就是属于这个阶段代表产品。
第四阶段是自二十世纪70年中期以来，中国采煤工作面刮板输送机和运输巷转载机引进外国143套综采设备，10多年间，基础上还停留在消化、仿制和巩固阶段，总体技术水平还处于国外优异产煤国家二十世纪70年代中期水平。工作面刮板输送机输送能力通常为600～800t/h，运距为160～180m，安装功率为2×（132～200）KW，中部溜槽过煤量仅为100万吨左右。工作面刮板输送机事故约占综采三机事故率40%。中国即使在“七五”期间开发研制了SGZ830/500型刮板输送机（输送能力为1000t/h）及配套运输巷转载机、破碎机，技术水平仍然相当于国外优异产煤国家二十世纪80年代早期高产高效采煤综合机械化生产发展。90年代以来，煤炭工业部组织实施了研制开发日产7000t高产高效采煤综合机械化成套设备攻关项目，由煤炭科学研究总院山西太原分院设计，西北煤矿机械一厂试制成功SGZ880/2×400型中双链交叉侧卸重合封底溜槽刮板输送机，张家口煤矿机械厂也研制了SGZ880/800（750）重型刮板输送机，为中国高产高效采煤综合机械化、采煤工艺和技术跨上新台阶，进而实现日产万吨工作面，缩短和国外优异产煤国家水平差距，为逐步实现高产高效综合成套设备国产化积累了经验，发明了条件。
SGZ880/2×400这种重型刮板输送机是中国煤炭工业“八五”期间关键攻关项目——“日产7000t高产高效综合机械化采煤工作面成套设备和工艺”关键设备之一，和MG2×400型双滚筒采煤机、ZZ4400/17/35型液压支架相配套，可完成每小时运量1500t，日产7000t原煤采运任务；并有能力裕量，在合适条件下，可完成日产万吨运煤任务。
SGZ880/2×400这种重型刮板输送机，由中国煤炭科学研究院山西太原分院设计，西北煤矿机械一厂制造，铁法矿务局晓南煤矿负担井下试验。这是中国第一部按高产高效综采面要求，自行研制高可靠性、大运量重型刮板输送机。它综合了交叉侧卸机头、铸焊结合封底溜槽、整体铸造高强度哑铃联接器座、行星轮减速器和柔性调整短溜槽等90年代初世界上优异产煤国家高产高效综采工作面刮板输送机所含有多项新技术，为高产高效采煤、可靠运输和快速推进提供了综采工作面作业条件，并首次开发研制了带有侧面观察空封底开天窗中部溜槽、框架式过渡槽、可更换机头活动板，和机头过分槽宽哑铃单铰接等新型结构和元部件。
2)中国刮板输送机和国外优异产煤国家差距
多年来，经过煤矿生产、制造企业不停努力，中国刮板输送机形成了多结构、多系列产品规模，在产品结构和系列方面基础和国外输送机相同，但和国外优异水平相比，仍存在着很大差距。近十年来，国外制造厂家，为适应国际市场需要，不停加大输送机功率、采取新结构、新工艺，开发高强度、高耐磨性能新材料，使产品不停更新，技术性能日趋完善，可靠性不停提升，寿命大幅度增加。而中国生产工作面刮板输送机整机性能相对比较差，部分关键零部件寿命、可靠性相对较低，监测、控制方面相对比较弱，具体有以下方面。
(1) 输送能力方面差距
二十世纪世纪9 0 年代后期，国外工作面刮板输送机装机功率达成3×750kW或 3×855kW，溜槽内宽也由1O00mm扩大到1250mm，链条直径46～52mm ，中板厚度45mm以上，运输能力达成4500t/h以上。
现在中国使用重型刮板输送机装机功率多为 2×525kW或2×700kW，部分使用2×855kW溜槽内宽lO00mm或1200mm，运输能力达成2500t/h或3000t/h，链条多采取38～48mm，中板厚度为45mm。
(2) 关键零部件寿命差距
中国生产刮板输送机关键零部件寿命大全部低于国外优异产煤国家水平，其中关键零部件，如圆环链和中部槽。有资料表明：国外大于φ34mm圆环链过煤量在0万吨，中国同规格圆环链过煤量100万吨左右。而且国外规格为φ42mm圆环链过煤量可达 400～500万吨 ，国外重型刮板输送机中部槽过煤量确保值为600万吨，最高寿命可达1200万吨 ，而国产中部槽过煤量只有400～500 万吨。造成这种寿命差距关键原因是中国没有研制、开发出生产这些关键零部件材料，中国重型刮板输送机中部槽用中板、链条等关键材料全部是依靠进口，这么造成中国生产产品总是滞后于国外产品。
(3) 技术性能差距
二十世纪末期以来，美、澳、英、德等优异采煤国家主动应用机电一体化技术，研制、开发新型自动化运输设备，这些设备采取计算机工况监测监控，在增加传动功率，提升生产能力同时，使设备功效内涵发生了重大突破。经过十多年努力，已经研制出限矩摩擦离合器作为输送机开启或运行时过载保护，利用调速偶合器实现输送机软开启和过载保护，经过链条张力自动调整装置来实现刮板链随运行工况改变以调整链条张紧力。经过工况监测和故障诊疗系统，立即了解设备运行工况，确保设备安全运行。
中国轻型、中型刮板输送机多采取液力偶合器或双速电机来改善输送机动性能，重型刮板输送机采取限矩摩擦离合器保护电机，即使在部分输送机上用了调速偶合器和自动伸缩机尾，可是因为不能正确对输送机运行过程中数据进行采集、分析，这些设备还不能达成自动控制要求。
1.4中国未来刮板输送机技术改善方向
综合中国外刮板输送机现实状况，中国未来刮板输送机技术将会朝着技术优异性、设备重型化、设备智能化、设备自动化、设备安全性、开发薄煤层开采设备、性能可靠性、机电液一体化等方向改善。
1)技术优异性
伴随科学技术进步和市场发展，输送机国际竞争将越来越猛烈，对输送机设计水平和生产能力要求也越来越高，不仅要求造型科学、配套合理在技术上不停创新、完善，去适应不停改变着使用条件，而且关键部件(如刮板链、减速器、保护装置等设计或选择，要求和国际接轨，实现标准化。
2)设备重型化
设备重型化是煤炭集约化生产、高强度开采、单机单产不停提升要求，也是提升劳动生产率、节省投资、降低生产成本关键路径。重型化集中表现为生产
能力大，装机功率不停增大，重量大，电压高。未来几年，中国 “ 一矿一面、一个采区、一条生产线”矿区将逐步增多，工作面长度300m左右。这些工作面可将实现日产1～2万吨，年产5～lO万吨，这么就需要刮板输 送机装机功率 1850～2500kW，输送能力高达3000t/h。
3)设备智能化
设备智能化是经过部分监测和监控装置，对刮板输送机运行过程监控，实现工况检测和故障诊疗。比如：经过对输送机电机电压、电流、功率及温升等监测以监视多电机驱动时电动功率分配及供 电系统工况。经过对减速器油质、油位、温升、链轮轴组、刮板链 运行等进行过程控制，并对运行情况进行估计，使设备维修能够从事前进行计划，提出故障维修方法和处理方案，使排除故障时间尽可能降低。
4)设备自动化
设备自动化是提升劳动生产率、减轻劳动强度、保障安全关键手段。刮板输送机自动化关键是依据刮板输送机开启、运行中负载情况、各关键零部件运行时温度情况、采煤机截割速度、采煤机位置等随时调整输送机运行参数，实现自我控制，确保设备安全、可靠运行，以愈加好发挥设备效率。当自动控制发展相对成熟后，最终会实现采煤机、液压支架、刮板输送机联动作业，从而实现工作面自动化。
5)开发薄煤层开采设备
据统计资料表明，中国薄和较薄煤层产量在整个煤炭产量中所占比重一直偏低，尤其是多年来薄及较薄煤层产量更是呈逐年下降趋势。经过对中国煤炭
生产企业调查发觉，中国绝大多数矿区受经济驱使采厚丢薄现象十分普遍，受此影响，薄煤层综采设备发缓慢。尤其是厚度底于1.3米极薄煤层，大多数全部被丢弃。造成煤炭资源极大浪费。造成这种情况原因除经济利益外，同时也因为现有国产技术装备无法满足极薄煤层高效开采需要。而现在中国尤其是老矿区薄和极薄煤层所占百分比越来越多。所以，为避免资源浪费，实现资源均衡开采，设计出结构满足极薄煤层采煤工艺要求高产高效高可靠性工作面刮板输送机备将越来越成为各矿局迫切需求。而传统刮板输送机多采取铸焊结构中部槽，在应用到极薄煤层工作面时，结构型式全部存在着中部槽高，占用空间大；，齿轨 ( 销排)和采煤机配套结构及定位方法限制不足。
6)设备安全性
安全性是至关重 要步骤，是全部设备必需含有性能，一样也贯穿在输送机设计、制造、使用过程中。现在国家高度重视煤矿安全生产。除了引发煤矿井下事 故瓦斯爆炸、透水、冒顶等之外，设备事故也会引发人员伤亡和财产损失。所以，刮板输送机各部件防护装置应设计合理、安装完备，在易发生事故部位尤其要加强防护，预防因断链、飞溅、高温等引发人员 伤亡事故。
7)性能可靠性
设备可靠性是进行高效作业根本确保，井下受场地、灯光等条件限制，维修条件较差。有些高瓦斯矿井基础不含有现场维修条件，一旦出现故障就会严重影响安全生产。所以，刮板输送机各部分结构型式、传动方法、使用材料等，不仅要求设计合理，还要建立在实践验证基础上。
8)机电液一体化
伴随实用型新技术发展，大功率输送机控制系统和保护装置机电液一体化趋势越来越显著。关键表现为：机头部和机尾部功率分配、次序开启，电机保护除过流保护、过热保护外。增加过压保护，阀控充液型液力耦合器推广使用。链条张力监控及工况检测和故障诊疗等。即使还有部分技 术实现和应用尚需时日，但输送机机电液一体化发展趋势不会变。
另外，伴随当今世界综采技术发展和设计思绪不停创新、高产高效工作面相继投产，大功率刮板输送机研制和开发已势在必行，要加强计算机辅助设计 、模拟工况、仿真等技术应用。对此，应该抓紧机遇。首先提升现有机型可靠性、安全性，降低事故发生率；其次要研制开发国产大功率刮板输送 机。立即投入市场，提升和国外同类产品竞争力，以适应中国煤炭工业迅猛发展需要。

2 刮板输送机工作原理及组成部分
2.1刮板输送机工作原理
刮板输送机工作原理是，将敞开上溜槽，作为煤炭、矸石或物料等承受件，将刮板固定在链条上（组成刮板链），绕过机头链轮和机尾链轮而进行循环运动无级闭合刮板链作为牵引构件图2.1所表示。当机头传动部开启后，经液力耦合器、减速器传动链轮带动机头轴上链轮旋转，使刮板链循环运行带动物料沿着溜槽移动，直至到机头部卸载。刮板链绕过链轮作无级闭合循环运行，完成物料输送。

图2.1 刮板输送机工作原理示意图
1—机头链轮；2—机尾链轮；3—上、下溜槽；4—刮板
2.2刮板输送机关键组成部分
不一样类型刮板输送机，尽管组成部件形式和部署方法尽不相同，不过基础机构是相同，即刮板输送机由机头部、机尾部、中部槽及隶属部件、刮板链、紧链装置、推移装置和锚固装置等组成。
1)机头部
通常形式刮板输送机机头部关键是由机头架、链轮组件、减速器、盲轴、联轴器和电动机等组成，是将电动机动力传输给刮板链装置，有驱动、卸载、连接和支撑机头锚固装置和推移装置、固定采煤机械牵引链功效。在本设计中为侧卸式刮板输送机 ，图所表示。侧卸式刮板输送机机头部关键是由回煤罩、侧卸挡板、倾斜中板等组成。安装时机头跨越顺槽转载机延伸到下顺槽中，从机头侧面向顺槽装载机，机头架侧面卸载处中板向两侧倾斜，在固定犁式卸煤板辅助下，将大部分煤卸入转载机中。刮板链从犁式卸煤板下面带走煤，经机头链轮卸回回煤罩内，由刮板链返程带回卸载到转载机中。为此，机头架地板，在转载机上面部位开有卸煤孔。

图2.2 侧卸式刮板输送机机头部示意图
1—电动机；2—液力耦合器；3—液压马达；4—减速器；5—机头架；6—回煤罩；
7—犁式卸煤板；8—倾斜中板
(1) 机头架
机头架是支撑和装配链轮组件、驱动装置和其它隶属装置构件，应有足够强度和刚度，由厚钢板焊接制成。多种型号机头架共同点是两侧对称，能够在两侧壁上安装减速器，以适应左、右采煤工作面需要；链轮由减速器伸出轴和盲轴支撑连接，这种连接方法便于在井下拆装；拨链器和护板固定在机头架前横梁上，它作用是预防刮板链在和链轮分离点处被轮齿带动卷入链轮。护轴板是易损部位，用可拆换活板，既便于链轮和拨链器拆装，又能够更换。
(2) 链轮组件
链轮组件由链轮和连接筒组成。链轮是传力部件，运转中除了受静载荷外还受到有脉冲、冲击载荷等。链轮既要有较高强度和耐磨性，又要有良好韧性，能够承受工作中冲击载荷。图2.3所表示，整体连接筒和链轮焊接成为一体，两端内花键分别和减速器输出轴和盲轴相连接。这种结构拆装维修全部很方便。链轮用优质钢铸造或铸造后调质处理，链窝和齿形经淬火处理。

图2.3 链轮组件示意图
1—端盖；2—轴承；3—滚筒；4—链轮；5—挡圈；
6—浮动密封圈；7—链轮轴；8—轴承座
3)减速器
中国现在产生刮板输送机减速器多为平行部署式、三级传动圆锥圆柱齿轮减速器。使用条件为：齿轮圆周速度小于18，安装角1º—25º，高速轴转速小于1500，减速器工作环境温度为-20ºC—35ºC，适适用于正反转。为了使其在左、右采煤工作面和机头部、机尾部全部能通用，刮板输送机减速器箱体应满足上下对称。另外，为了适应不一样需求，三级传动减速器圆锥圆柱齿轮减速器有三种装配方法，如2.4图所表示，I型减速器第二轴端装紧链装置，第四轴或第一轴装断销过载保护装置；II型减速器第二轴装紧链装置，利用液力耦合器实现过载保护；III型减速器第一轴装紧链装置，利用液力耦合器实现过载保护。

图2.4 减速器装配形式
重型刮板输送机在起、制动过分过程中动载荷和动力响应问题逐步突出，其牵引构件（刮板链）中动张力和静张力和弹性波传输，可能造成不平稳运行，产生强烈振动和强烈磨损，从而降低工作效率和使用寿命，甚至使刮板输送机难于继续起动和正常运行。为了确保重型刮板输送机平稳、安全、经济、高校运行，必需对其起、制动过渡过程、运行状态及性能进行合理调整和控制，实施软特征可控起动和制动，延长起、制动时间，减小速度改变率及其引发动载荷，改善刮板输送机运行条件，使驱动装置、牵引机构负载能力和强度得到充足利用，达成最好技术状态和经济效果，所以在本设计中采取可控起动传输系统（CST）作为减速器（后面简称CST减速器）。图2.5所表示，该CST减速器第一级传动为圆锥齿轮传动，第二级为圆柱齿轮传动，第三级为行星轮系传动，输入轴和输出轴是垂直。在重型刮板输送机中利用CST减速器还有其它优点：能显著降低刮板输送机停机次数和停机时间，大大提升了产量和效率；极大降低刮板输送机刮板链张力和伸长率，降低断链故障；链条和链轮寿命显著变长，经济效益显著；延长电动机工作寿命，即降低开启次数，空载起动降低起动电流减小线圈发烧和老化；多电动机驱动分别空载起动，降低电网电压及对电网冲击等。CST减速器运动分析和制动特征具体介绍见第4章。

图2.5 1120KR型CST系统主机结构
4)联轴器
联轴器是电动机和减速器连接，有弹性联轴器和液力耦合器两种。因为本设计为重型刮板输送机设计，采取液力耦合器比很好。用液力耦合器优点：使电动机轻载起动；有过载保护功效；减缓传动系统冲击和振动；多电动机驱动时能使各电动机负载分配均匀。
5)机尾部
机尾部分有驱动装置和无驱动装置两种。有驱动装置机尾部，因为机尾不需要卸载高度，所以除了机头架和机尾架有所不一样外，其它部件和机头部相同。无驱动装置机尾部，机尾架只有使刮板链改向用机尾轴部件。在本设计中SGZ1250/刮板输送机机尾采取了可伸缩机尾装置，也称自动调链装置。其作用是在刮板输送机运行中手动或自动调整刮板链松紧，有利于改善刮板链工作情况，减小开启功率等，也能够整体改善刮板输送机运行效果。图2.6所表示，可伸缩机尾机架分为两个部分，一部分为固定机架，该机架和过分溜槽连接在一起；另一部分为滑动机架，该机架上装有驱动装置和链轮组件，借本身两侧导轨板在固定机架导轨槽中移动。部署在机尾两侧张紧千斤顶，两端分别和固定机架和滑动机架连接在一起。利用液压油缸（行程500mm左右）伸缩，使可滑动机架伸出或缩回，以达成微调刮板链张紧目标。刮板链张紧自动控制系统图2.7所表示，在刮板链和机头、机尾链轮分离后链道下方安设张力传感器。当链条松弛或过紧时，经分析装置控制张近千斤顶活塞杆伸出或缩回，使链条保持比较稳定正常张力。

图2.6 可伸缩机尾简图
1—电动机；2—液力耦合器；3—液压马达；4—减速器；
5—张紧行程；6—滑动机架；7—张紧千斤顶

图2.7 刮板链张紧自动控制系统
1、3—传感器；2—张紧千斤顶
6)溜槽及附件
溜槽是刮板输送机关键组成部分，是货载和刮板链支撑机构。刮板输送机运输生产能力和溜槽装载断面尺寸成正比关系。在机采和综采工作面，刮板输送机溜槽还作为采煤机运行轨道，故要求溜槽含有一定强度、刚度及较高耐磨性能。溜槽有中部溜槽、调整溜槽、连接溜槽等类型。工作面刮板输送机溜槽是靠采空区侧安装挡煤板来提升装载能力；靠煤壁侧安装铲煤板来清扫机道便于刮板输送机推向煤壁。溜槽结构类型有敞底式和封底式。敞底式溜槽结构简单，维修方便，不过因为机体支撑面小，接地比压较大，易使下槽帮下沉陷入底板，造成空回链条不能正常运行。封底式溜槽适于底板较松软工作面，整机稳定性很好，能够降低刮板链运行阻力。在本设计中溜槽采取是封底式溜槽。
(1) 中部溜槽
中部溜槽是刮板输送机机身，图2.8所表示，由槽帮钢和中板焊接而成。上槽为运物料承载槽，下槽为封底式溜槽供刮板链返程用。因为封底式溜槽能够减小刮板链返程运行阻力和用于松软工作面，不过给安装和维修带来困难，所以，采取几节封底溜槽间隔一节可拆中板检修槽措施来降低小维修和安装困难。

图2.8 封底式中部槽
1—槽帮钢；2—支座；3—耐磨板；4—中板；5—封底板
中部溜槽有中单链型、边双链型和中双链型三种。除用于轻型刮板输送机中单链型采取冷压槽帮钢外，其它槽帮钢采取热轧槽帮钢，槽帮钢通常按形状能够分为D形、M形、E形，其中D形为中单链型刮板输送机使用；E形为单中链和双链型使用，边双链型也能够使用；M形为边双链型使用。E形和M形相比，不仅因中板宽度减小而增大了刚度，同时也便于焊接，刮板链条也不磨焊缝。
(2) 调整溜槽、过分溜槽
调整溜槽和中部溜槽结构基础相同，用来调整刮板输送机长度，以适应工作面长度改变需要。
过分溜槽是用于机头架和机尾架和中部溜槽过分或链接，使机头架、机尾架和中部溜槽连为整体。
(3) 挡煤板和铲煤板
此处挡煤板和铲煤板为附件，图2.9所表示，挡煤板是一个多功效组合件，安装在工作面刮板输送机采空区侧槽帮钢支座上，用以增加溜槽货断面，预防煤向采空区撒落；另外为采煤机导向、敷设和电缆及多种管线起保护作用，而且为推移千斤顶提供接点。
铲煤板固定在中部溜槽靠煤壁侧支座上，用于推移中部溜槽时清理工作面浮煤。

图2.9 中部槽及附件连接
1—铲煤板；2—槽帮钢；3—耐磨板；4—中部槽；5—定位架；
6—无链牵引齿条；7—挡煤板；9—千斤顶连接孔；10—封底板
7)刮板链
刮板链是刮板输送机牵引机构，是传输引力、直接刮运物料组件。刮板链由刮板、牵引链和接链环组成。，现在常见由中单链、中双链、边双莲三种。刮板作用是刮推溜槽内物料和在槽帮钢内起导向作用，在运行时还有刮清帮、预防煤粉黏结和堵塞功效。链条在滑动摩擦条件下运行，不仅要承受很大静载荷和动载荷，还要受到矿井水浸湿，所以要求链条有较高抗拉强度、抗冲击韧性、疲惫强度和防锈抗腐蚀性。现在使用圆环链全部是采取优质合金钢焊接而成，并经热处理和预拉伸处理。其形式和基础参数尺寸、立即要求、试验方法及验收规则已经有同一国家标准（12718—）。圆环链规格是以圆环链棒料直径和节距尺寸（mm×mm）表示。标准规格有10×40，14×50，18×64，22×86，26×92，30×108，34×126，38×137，42×152等多个。圆环链按强度划分为B,C,D三个等级，D级强度最高，不一样规格尺寸各级强度圆环链其破断负载荷也不相同。
对现在使用刮板链能够进行以下比较：边双链拉煤能力强，尤其是对于大块煤多硬煤，不过其两条链受力不均匀，尤其是中部溜槽在弯曲状下运行时更为严重；中单链没有受力不均匀情况，不过整体破断强度不高，所以限制了其在大功率刮板输送机上应用；中双链吸收边双链和单链各自优点，既很好处理了在弯曲受力分配不均问题，又处理了整个链强度不高矛盾。本设计中采取中双链，圆环链规格为34×126，图2.10所表示。

图2.10 中双链式刮板链
1—刮板；2—圆环链；3—T形螺栓
8)推移装置
推移装置是在采煤工作面内将刮板输送机向煤壁推移装置。综采工作面使用液压支架上推移液压缸。
9)锚固装置
锚固装置由单体液压支柱组成，锚固架和机头架连接。它是刮板输送机在倾角较大工作面使用而有可能下滑时用于固定、防滑之用。

3 刮板输送机设计
刮板输送机计算通常分为新机器设计计算和安一定使用条件选择定型产品，验算是否满足要求。二者计算内容相同，区分在于前者按通用条件，后者按具体条件计算。本设计采取新机器设计计算，所以按通用条件计算。
3.1运输能力
图3.1所表示，刮板输送机是连续是运输设备，其每一秒钟运输能力
Q=qV (3.1)
式中:V—刮板链运行速度，，本设计中取v=1.5;
q—输送机上单位长度货载质量，;
Q—运输能力，本设计中设Q=3200。

图3.1 运输能力计算示意图
每小时运输能力为
(3.2)
由3.1式，得

刮板输送机工作时，货载沿溜槽连续均匀分布，被刮板链拖带而沿溜槽移动，所以单位货载质量q和溜槽中货载断面积相关即
q=1000γ (3.3)
式中：—刮板输送机溜槽中货载断面积，；
γ—货载松散密度，，对于煤炭γ =0.85~1.0，本设计中
取γ=0.9.
刮板输送机装运货载最大横断面积和溜槽结构形式及结构尺寸相关，海