毕业设计（论文）刨煤机输送系统与滑架设计（全套图纸）.doc

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1、引言刨煤机是集采煤和运输于一体的开采装备“从技术角度看,它是最适合于薄煤层的采运装备，其开采技术不仅可用于普采，而且可用于综采，如今刨煤机自动化综采已是很现实的技术”现代刨煤机集合了机械、液压、电子、网络控制等多学科专业领域的科技成果，技术含量高，但研制难度很大“我国在刨煤机产品开发和制造方面虽然取得了某些研究成果，但总体进步缓慢，大约每隔十年才产生一种新的机型，与国际先进水平相比差距很大”目前，自动化刨煤机组是国外厂商的一统天下，国产刨煤机总体技术仅相当于国外上个世纪80年代的水平“为了实现我国煤炭行业的可持续发展，解决薄煤层作为保护层(解放层)开采难题，实现高瓦斯薄煤层的安开采，加强国产刨

2、煤机研究创新工作,开发具有先进水平的国产刨煤机组具有重大的现实意义”。全套CAD图纸，联系1538937061 绪论1.1 刨煤机采煤应用现状分析及发展前景1.1.1我国薄煤层现存及开采技术现状我国薄煤层储量为25.29亿吨，其中山西、河北、四川、煤炭是我国的第一能源，占70%以上。我国内蒙、贵州、东煤和重庆公司，薄煤层储量达17.煤炭资源丰富，已探明储量约为7700亿吨。但煤99亿吨。另外，大同，开滦、徐州、平顶山等矿区炭赋存状况也多种多样，有薄煤层、中厚煤层和厚薄煤层储量达5.01亿吨。煤层，煤层倾角变化也很大，从近水平煤层到倾斜所以薄煤层开采一直是摆在各级领导面前的煤层到急倾斜煤层。这些

3、资源是国家的宝贵财重要课题，开采条件与经济效益的统一，一直在困富，也是不能再生的一次资源。扰着各级生产指挥者与决策者。如何寻找一种适薄煤层分布广泛，在全国95个重点矿务局中合于薄煤层开采的机械化采煤工艺是众望所盼之有80个局455处矿井都赋存有薄煤层，薄煤层储事，刨煤机机械化采煤化目前仍是一种较理想的量占总可采诸量的17.67%。全国国有重点煤矿薄煤层采煤工艺。表1所示 我国部分省区薄煤层储量Table 1 shows some of the provinces in China thin seam reserves地区河北山西 内蒙辽宁吉林黑龙江徐州山东大屯湖南贵州安徽河南四川薄煤层储量(亿

4、吨)3.2713.811.971.980.650.441.785.841.150.414.641.215.4214.8薄煤层所占比重%16.817.615.112.918.313.53443.931.628.937.27212.354.81.1.2国外刨煤机采煤应用情况德国、法国、比利时的薄煤层广泛应用刨煤机采煤，美国刨煤机产量占总产量的15%,德国刨煤机产量占总产量的62%，法国占其30%，捷克占12%，波兰占11%。特别是德国，可称得起是刨煤机的故乡，通过使用刨煤机采煤，使生产率大幅度提高。德国从1955年就开始使用刨煤机，八十年代末刨煤机采煤机械化程度达到95%以上，其产量占德国全国煤炭

5、产量的51%, 1974年至1984年期间采用刨煤机采煤技术使煤层可采厚度下降8.3%，最小可采厚度达到0.6m。其有效开机时间提高了19%。刨煤机采煤工作面推进面积增大了45,/c，使商品煤产量增加了30% 。刨煤机产品系列也在不断更新和扩大，不但有拖钩刨系列，滑行刨系列，而且还研制出滑行拖钩刨系列，紧凑型刨煤机等，并向动力刨、全自动化大功率型刨煤机方向发展。德国威斯伐利亚贝克瑞特公司研制了S4-K(2 x 400KW)型拖钩刨，还有9.38Ve滑行刨可以应用在坚硬的煤层中。布朗公司最近生产的KHS-1, KHS- II型紧凑型刨煤机，海茨漫公司生产的CAM单向旋转式连续刨煤机目前都处于国际

6、领先地位。目前世界刨煤机采煤技术呈现出以下两大特点:一是刨煤机的装机动率越来越大，以德国为代表，80年代中期最大功率也只有SOUK W，目前已达到800-1000K W，其体积向着紧凑型方向发展，可靠性更高，自动化控制程度更高。由于功率的增大，使刨煤机的生产能力，刨削硬煤的能力有了明显提高，适应性增强，使工作面过小地质构造能力增强，给生产管理带来方便。其二是刨煤机的适用范围不断扩大，刨煤机不但用于采煤，还用型滑行刨和少量的刮斗刨等，在徐州，丰城、邯郸、于开采油母页岩等其他有用矿物，并取得较好效果。我国刨煤机开采水平还十分落后，基本上是五、六十上代的水平。以M BJ-2 A拖钩刨为例，该产品19

7、84年通过产品鉴定，定型生产，但装机功率只有80千瓦，仅为当时德国平均装机功率的四分之一，而牵引速度仅为德国产品的三分之一，刨链的破断力也仅为德国的二分之一，其结构性能不理想，不能有效地保证刨深，且运行阻力大，无刨体水平控制气置，当发生飘刀或啃底时就很难调整。产量和适用范围受到限制。从60年度中期起我国先后引进了德国莱斯哈肯D型拖钩刨，米茄3G拖钩刨，T-26型滑行刨和8-30型滑行刨等。D型拖钩刨1968年在平一矿煤厚平均1.8m，顶板较破碎的条件下使用，取得了年产41.5吨，平均月产超过3万吨，工效达lot/工的好成绩。1967年引进米茄3G型拖钩刨在淮南新庄孜矿试用。取得了良好的效果。1

8、979年我国引进8-30型滑行刨，在徐州矿务局旗山矿1.8m煤层中使用，81年下半年平均月产达30656吨，82年上半年平均月产34357吨。徐州矿务局夹河矿同期也使用了引进刨煤机，同样取得了较好的效果。1.2 刨煤机开采特点及前景刨煤机与其他薄煤层机组相比较具有很多特点: 1.刨煤机结钩简单，无滚筒采煤机复杂的牵引部，也没有复杂的液压系统和液压元件，因此制造容易，使用维修方便，工人容易掌握。 2.刨煤机的切削速度慢，又是静力刨，因而产生的粉尘少。据现场实测，当刨速为0. 42m/S,切削产生的粉尘浓度为20mg/耐，而在相同条件下炮采为loom扩衬，所以刨煤机工作面工作环境好，防尘系统简单。

9、 3.刨煤机靠切削落煤，煤的块度大，有利于增加矿井的块煤率，提高矿井的效益。 4.刨煤机刨头不带动力，靠上下端头的电机牵引，因而工作面不需敷设高压电缆，即电缆不进工作面，比较安全简单。 5.刨煤机可实现连续采煤作业，日推进度可达4-5m，工作面产量和生产效率高。 6.刨煤机工作面工人不需跟机作业，用人少，劳动强度小，避免了工人在较小工作空间里往返爬行，比滚筒采煤机更适用于薄煤层开采。 7.刨煤机截深浅，一次暴露的顶板面积小，又是静力落煤，对顶板震动小，有利于顶板管理和矿压控制，工作面顶板安全情况明显好转。 8.刨煤机刨头的牵引部是封闭的，对安全有利。1.3刨煤机输送系统（刮板输送机）的发展就世

10、界范围而言,刮板输送机的发展大体经历了4个阶段第一阶段是在本世纪初,英国最先研制了刮板输送机,其特点是单链条!小功率第二阶段是4050年代初,随着刨煤机和深截式采煤机的出现,煤矿生产进入了机械化时代为了适应这种情况,刮板输送机也发展为沿水平方向和垂直方向可以弯曲,为采煤机提供运输轨道,双链牵引,多电机驱动,并能随着采煤机的运行及时推移第三阶段从50年代初开始,英国研制出浅截式滚筒采煤机和自移式液压支架,煤矿生产实现了综合机械化与综采设备相适应,要求采用高效重型可弯曲刮板输送机,其结构向着短机头!大功率!高链速!高强度的中部槽和链条等方向发展,运量不断增大,可靠性不断提高第四阶段是80年代中后期

11、,英国的米柯!道梯!美国的长壁和德国的布朗等公司,纷纷推出全新的大功率工作面输送机,即高产高效输送机,从而使该阶段的输送机具有如下特点:大功率!大运量!长运距!高可靠性!长寿命,其功率和运量比第三阶段增大23倍国产刮板输送机的研制及使用起步较晚建国初期,当国外已经开始进入综采机械化时,我国的煤矿机械刚刚走出仿制阶段,但它的发展非常迅速多年来,我国自行研制和仿制的刮板输送机品种多达几十种,就其发展的过程而言,也大体上经历了同世界刮板输送机相同的前三个阶段第一阶段的代表产品有SGB2B型,SGWD217型,SGD220型;第二阶段的代表产品有SGW244型,SGW280T型第三阶段是综采机械化阶段

12、,70年代初我国从国外引进了一批刮板输送机,主要机型有波兰萨姆逊!英国道梯)麦柯190!道梯)麦柯250!西德潘瑟MIV2600!英国道梯ML2722!日本SL290等产品这些设备的引进,对我国煤炭生产综采机械化的发展起到积极的推动作用,经消化!吸收,并加以改进,发展了我国的刮板输送机目前,我国尚没有自己的第四阶段产品,高产高效工作面的配套设备还只能依靠进口近年来,我国的刮板输送机发展很快,已经由普通的端卸式发展到了侧卸式;由只适应于中厚煤层发展到特厚和薄煤层的各种机型;由单一的边双链发展到目前的既有边双链!中双链,又有介于两者之间的准边链功率档次越来越大,已经由最初的整机功率150kW发展到

13、目前的500kW中板厚度不断增加,链条直径不断加粗,从而使设备的寿命得到较大的提高目前,我国综采工作面的重型刮板输送机的主要生产厂家是张家口煤矿机械厂和西北煤矿机械一厂其产品的主要型号有:SGB2764/264型!SGZ2764/264型!SGZ2730/264型!SGZC2764/320型!SGZ2764/400型!SGZ2764/500型等1.4 我国刮板输送机使用现状我国从1973年开始研制普通综采工作面刮板输送机,1974年在阳泉四矿使用中重型刮板输送机已经形成了SGZ2730和SGZ2764型2个系列的多种产品这些产品为我国的煤炭生产发挥了巨大作用,取得了显著的经济效益但同时我们也应

14、当清醒认识到,我国目前的重型刮板输送机的技术水平只相当于80年代初期的国际水平,落后于国际先进水平1015a其主要原因有:(1)事故率高开机率平均只有17%,年产百万吨综采队平均开机率也只有35%;而美国平均开机率为82%,最高可达95%影响开机率的主要因素为综采设备的事故较多,其中尤以刮板输送机的事故最多,可占总事故的50%以上(2)寿命短我国目前中重型刮板输送机的中部槽中板厚度一般为2025mm,材质为16Mn,强度等级为30kg级过煤量一般在100万t以下,煤质较硬!煤矸石较多时仅为60万t左右过渡槽的寿命更低,一般过煤量不足40万t圆环链在使用3个月后断链事故明显增多减速箱轴过煤量仅3

15、040万t国产刮板输送机寿命较短的主要原因是材质较差!制造工艺达不到要求(3)装机功率不足由于功率较小,刮板输送机实际铺设长度普遍达不到设计长度,一般在150m左右如果铺设过长则会出现启动困难!断链事故增多!电机事故增多等问题工作面长度较短,直接影响了回采工作面的效率(4)运量较低目前国内生产的重型刮板输送机最大运输量只能达到1000t/h,而国外重型设备的运量普遍在20002500t/h1.4.1 国产刮板输送机的主要问题国外几家著名公司现在生产的重型刮板输送机一般都可以整机无故障过煤600万t以上,有些可达1200万t而国产刮板输送机的过煤量是很低的故提高国产设备的可靠度,是刮板输送机发展

16、的主要问题。目前国内重型刮板输送机的驱动系统有两种,一是单速电机配液力偶合器,二是双速电机直接驱动液力偶合器能改善鼠笼式电动机的启动特性,当输送机被突然卡住时可以有效地保护电机,故在我国得到广泛应用但是对于大功率电机驱动,它就表现出某些不足由于液力偶合器的输出转矩为MWD5,其直径大,不适合在工作面使用,而且散热面积也不够,造成散热不良,温升过高因此,液力偶合器已经不再适应大功率电机驱动双速电机具有4个优点:低速启动,有效地增大了启动转矩;较低的启动电流有效地降低了启动过程中的电网电压降;由于没有滑差损失,输出力矩和输送机速度略有增加;省去了液力偶合器,因此也省掉了向工作面输送工作液等过程,减

17、少了材料消耗和对环境的污染,没有因密封漏油而失效的问题但也存在一些影响双速电机的另外一些因素:双速电机双机驱动存在负载分配严重不平衡,两电机间负载不平衡可高达50%;由低速转为高速后,难以达到全速运行;保护性差刮板链的强度问题一直是困扰国产刮板输送机的大问题由于磨损!疲劳!自身质量差!锈蚀等原因,使新链条在使用3个月后断链事故明显增多国产刮板输送机的联接螺栓可靠性普遍较差,机头!机尾推移部上的联接螺栓经常出现拉断现象,造成推移困难;铲煤板和刮板上的螺栓经常出现松动!脱落,造成零件丢失,影响铲煤和运煤效果影响中部槽的可靠性和寿命的主要原因是中板的磨损和联接头强度不足刮板输送机是以刮板链为牵引构件

18、和溜槽为支承机构的连续运输机械。常见的可弯曲刮板输送机其主要组成部分及工作原理如下：机头部由机头架、传动装置和链轮组件等部件组成。机头架的作用除卸载外，还对传动装置、链轮组件、盲轴和其它附属件等起支承作用。传动装置包括电动机、减速器和液力联轴器，电动机均采用三相异步防爆电动机，减速器己大量采用大功率行星减速器，当前多数刮板输送机采用液力偶合器作为联轴器。现在双速电机的应用也越来越广，与之配套的是弹性联轴器。链轮组件多由牵引链轮和采煤刮板输送机挡板槽帮的拓扑优化分析盲轴组成。 对于无传动装置的机尾部只有机尾架和机尾导向链轮。对于有传动装置的机尾部，则包括有机尾架、传动装置和链轮组件，除机尾架在结

19、构上与机头架有所不同外，其它部分与机头部基本相同且可互换使用。中间部土要由溜槽和刮板链组成，当前刮板输送机的溜槽包括中部槽、过渡槽、开口槽。刮板链由刮板、圆环链和联接环等组成，其结构形式可分为单链、双边链和双中链几种形式。1.4.2 刮板输送机优缺点刮板输送机之所以能在国民经济生产中得到广泛的应用，是因为它存在着与其它设备无法相比的优点，土要表现在： 1适应性好，对环境的要求不高。适应在煤矿井下及其它工作条件恶劣的场所正常工作。 2.协作性好。为适应综合采煤机械化的需要，在机身上设有供采煤机牵引和导向的装置、与支架的连接装置和挡板槽帮、电缆槽及铲板槽帮等，日前刮板输送机发展到了随着工作面的推进

20、不需拆卸的整体推移，向着人功率、高强度和短而低的机头及机尾方向发展。 3.可弯曲性好。为适应_T几作地点和作业条件的要求，能在一定的范围内做弯曲。 4.机身的强度和刚度高，能经得住碰撞和冲击。 5.耐磨性好。采用新研制的碳化硼药皮耐磨堆焊焊条，在矿用刮板输送机的中部槽中板表面堆焊一层耐磨合金层，使中板的强度得到加强，中部槽的使用寿命大幅度提高，使用寿命提高3倍以上，Pi时井不增加输送机的拖动阻力以及刮板与链条的磨损。 6.功率大。随着重型刮板输送机的发展，装机功率越来越大，大的刮板输送机总功率达1400kw。 但是刮板输送机在使用过程中，也有它的缺点及局限性，土要表现在: 1.空载阻力大。刮板

21、链质量大，刮板与中板摩擦向前推进，物料也通过刮板的推动作用向前推进，使得电机30%多的功率浪费在空载运行上。因此如何降低空载功率，提高运煤有效功率是刮板输送机的一个很关键的课题。 2.启动难。这个问题是刮板输送机很难解决的问题。刮板输送机在输送物料的过程中需要较高的启动力矩，启动过载系数通常为2.53.0，因此满载启动难的问题很难解决。刮板输送机的主要特点是频繁启动和过载启动，且负载在空载、满载、超载甚至严重超载之间不断变化且持续时间无规律，这样在静态设计中，圆环链的安全系数设计得很高，电机的功率选取也较大，使资源造成很大的浪费。 3.动负荷大。刮板输送机具有较大的动负荷，动负荷的产生一般跟自

22、身结构和工作环境有关，而环境的不确定性使得这个问题很难解决。1.4.3 刮板输送机的发展趋势近儿年综采技术发展非常快，以后将继续向着高产、高效、自动化的方向发展。工作面刮板输送机必然随着综采技术的发展而继续发展，其发展趋势是川: 1.向大型化发展。装机功率为2 X 800kw-4 X 800kw,输送能力为2500-4500t/h ,输送距离为300-350m，链条规格为。48- 0 52mm，中部槽内宽为13001500mm o 2.向高耐久性，高可靠性方向发展。减速器耐久性试验指标应通过1500-2000h耐久性试验，输送机中部槽过煤量大于6Mt，故障率小于3%a 3.向智能化、自动化方向

23、发展。采用CST可控驱动装置和ACTS自动调链装置及况监测系统等。 4.向标准化、规范化方向发展。输送机零部件普遍标准化、规范化，使设计更加简单，免去不同产品中基本零件的设计，同时加质量也更加有保证 5.向高适应性发展。适应不同综采工艺的工作面刮板输送机将会继续发展，如综放.作面刮板输送机、刨煤机用输送机等继续得到发展。2 刮板输送机总体设计方案及链条的力学计算2.1刮板输送机的输送能力计算连续运动的刮板输送机输送能力 （2-1）式中：输送机每米长度L货载重量kg/m；刮板链运行速度m/s；输送机溜槽装载断面面积m2；负载集散密度t/m3；-输送机溜槽装满系数0.65-0.9；当货载沿溜槽均匀

24、分布，连续不断地匀速运行，由上式计算的刮板输送机 输送能力是正确的。货载连续不断地运行有赖于刮板间距的正确选择，货载块 度大，刮板间距大，向下倾斜运煤刮板间距比向上倾斜运煤刮板间距允许大， 刮板高度值大允许间距大。这和煤本身的内摩擦角、刮板高弯度及刮板链的加 速度有关。2.2刮板输送机运行阻力，链条张力计算2.2.1刮板输送机运行中的阻力刮板输送机工作中要克服以下阻力：货载及刮板链在上链的移动阻力， 倾 斜运输时负载的自重分力，刮板链在回空段上的移动阻力，刮板链绕过机头， 机尾链轮链条弯曲阻力，传动装置阻力。输送机存在弯曲时的弯曲附加阻力的 计算，输送机起动、闭锁时的链条的拉力的计算。分析最大

25、负载情况需要计算输送机的链条的张力情况，链条的张力与电机 的布置、阻力系数、铺设倾角有关，其张力分布随其位置的不同而不同。2.2.2 阻力系数分析输送机的阻力系数包括上侧阻力系数及下侧的阻力系数。输送机上侧的阻力系数用作链条与溜槽摩擦系数 、煤与溜槽摩擦系数 、煤与侧边 挡煤板摩擦系数 、煤与煤摩擦系数 的当量摩擦系数，这些摩擦系数是 装载槽断面、输送机结构、被运物料及链条速度的一个函数。输送机运行过程中煤与挡板及煤与煤的当量摩擦系数的确定：假设输送机 是水平铺设的且装载的表面是水平的。由于受到两个侧边的限制，即受到挡煤 板和在机道中的煤的限制，所以阻碍了煤的外溢，产生这种现象的原因是由于 侧

26、边挡煤板和在机道上的煤给输送机中的煤施加的有一种反作用力，同时在每 侧还产生一个相应的摩擦力。假设挡煤板或机道中的煤向煤壁侧有一个微小的推移量，则得到的受力情 况如下图所示：图（2-1）下滑煤体受力分析示意图Figure (2-1) decline in coal Map Analysis当输送机的铺设倾角为零度，装载表面水平。由于煤体可视为松散物料， 为了确定滑移角的大小，需要对楔形煤进行受力分析，当楔形煤的体积达到 最大值时，即煤体不再滑落时的倾角 为滑移角的数值，此时挡煤板的侧压力 取得最大值。为了计算 的大小需要给出，即煤与煤的摩擦角数值。对楔形 煤进行受力分析，楔形煤所受到的重力，挡

27、板对楔形煤的侧压力，未滑移的煤 体对楔形煤的作用力，三力平衡。得到侧压力与楔形煤所受重力的关系式： （2-2） （2-3）代入式中得到： （2-4）对上式两边对 求导，令导数为零，可知当时，侧压力取 得最大值，将 代入侧压力公式中的到： （2-5）化简得： （2-6）令 称其为压力系数或侧压系数。当链条与溜槽摩擦系数 、煤与溜槽摩擦 系数 、煤与侧边挡煤板摩擦系数 、煤与煤摩擦系数为已知时，得 到输送机上侧的当量摩擦系数表达式。 （2-7）为了分析当量摩擦系数与输送机的运行速度的关系，需要了解输送机的速 度对链条与溜槽摩擦系数、煤与溜槽摩擦系数 的关系，以及 的关 系。借鉴古德尔的试验结果得到

28、：速度对钢与钢的摩擦系数 =0.28?0.0375V ， 煤与钢的摩擦系数 = 0.39?0.00625V ，而由许纳耶格尔的研究得煤与煤的摩 擦系数= 0.84。钢与钢静摩擦系数： = 0.30,钢与煤的静摩擦系数： = 0.43。当量摩擦系数的表达式： （2-8）当量摩擦系数与输送机的停机时间有关，停机时间越长阻力系数有增大的 趋势。如下图所示：1标准特性曲线 2输送机停车时间2 小时 3输送机停车时间20 小时4输送机停车时间68 小时 5输送机停车时间68 小时图（2-2）输送机的起动特性曲线图1-standard characteristic curve 2-conveyor 2-h

29、our parking time 3-conveyor -20-hour parking time 4-conveyor-hour parking time -68 5 - Conveyor -68-hour parking timeFigure (2-2) starting the conveyor characteristic curve输送机在运行过程中底板和中板会出现堆煤现象，这时输送机下侧的阻力系数 Cu 会有所增大。产生大的阻力系数的原因由于当堆煤量很多时导致溜槽侧边受到煤的挤压，这个压力导致中板和煤之间产生附加的摩擦力。为了分析这个摩擦力的大小由莫尔应力图可知，如果在变形体受到某

30、个方向的应力，则在其垂直方向受到的应力可由莫尔应力圆来确定。如果在 z 轴的方向出现反作用应力z ，那么在 x 轴方向承受应力x 。反作用应力z 是由底板和中板施加的，根据莫尔应力图得到，应力x 和应力z 的关系 （2-9） 式中: 输送机下侧链拉力的关系式为： （2-10）解得： （2-11）代入拉力公式： （2-12） 式中：每个口袋的拉力 KN；输送机的槽宽 m ；中板和底板之间的距离 m ；减压系数；当“口袋”数为 m 时，链条的总拉力是： （2-13）式中：钢与钢的摩擦系数； 链条的线密度 kg / m ；输送机的底部链条的总长 m ；煤与煤的摩擦系数；煤与钢的摩擦系数；“口袋”的装

31、煤长度 m ；当量摩擦系数为： （2-14）减压系数的分析，应力z 不能扩展到整个“口袋”长度 x 上，为了确定减压系数的大小，一般通过试验来测定。当使用的输送机的长度为 227 米长时减压系数为 0.217。如果在特定条件下，两个刮板之间的“棱柱体”可能被夹得过紧的话，z 按照相应得摩擦力大小分布在刮板之间得整个长度上，如果从x 作为内应力的话，那么当量摩擦系数公式为： （2-15）只有当“棱柱体”长度 x 等于刮板间距 t 时，才会产生应力x ，所以上式中没有参量 x。经试验测定，使用的输送机长度为 227 米，链条线密度为 192 牛顿每米，当输送机无底煤时得到 cu = EE = 0.

32、3,当输送机工作以后，刨煤机从主传动部到辅助传动部完成一次行程之后，摩擦系数增加到 0.87，这时的减压系数为 0.217。所以在测量链拉力时当量摩擦系数应不小于 0.87。为了进一步了解“棱柱体”的长度对当量摩擦系数的影响，图 给出了其关系。图中两条曲线的含义是 1 表示摩擦力仅仅是由“棱柱体”的重量引起的，曲线 2 反映出阻碍“棱柱体”垂直扩展的情形。试验中使用的一条链条，其刮板节距为 1 米，但是不能说减压系数不再是刮板节距的函数，也不能说减压系数不再是可能以各种形式出现的内应力的函数。只能说当 x 时， 0，当 x 0时， 0。1没有阻碍垂直扩展的情况 2阻碍垂直扩展的情况图（2-3）

33、Cu 与“棱柱体”长度 x 的函数关系1-hindered the vertical extension of 2-hampered vertical extension ofFigure (2-3) Cu and prism length x function分析：当 Cu 表达式的分母趋于零，则 Cu 趋于无穷；此时链拉力趋于无穷。如果刮板间距达到 1.58 米，就会出现这种情况。在这种情况下，由于“自行封闭”就会产生类似风力充填“堵塞”时所见到的那样效果。在这种情况下，就产生输送机的制动现象，根据制动位置的不同，几乎就不可避免地产生断链现象。虽然 Cu 表达式的分母是有限的，同样会产生链

34、条过载现象。这是因为尚不了解的过程使“口袋”中产生一个内应力，因而使当量摩擦系数表达式的分子被相应地扩大了。如果不考虑后者，则可以选择尽可能小的刮板间距以避免输送机下侧的链条断链。当刮板间距为 1 米时，227 米长的输送机链条拉力总计为291420 牛顿，这时链速为 1 米每秒，上侧同样的装载量时仅产生 57580 牛顿的链拉力。为何下侧链容易断掉，因为当输送机下侧产生“自行闭塞”效应而出现制动时，链条不仅仅承受两个电机的传动力，而且更主要的还是承受电机、联轴节、变速箱等等的制动惯性力。2.2.3 输送机负载的分析计算链条重量和负载的确定，为了确定链条拉力，除了需要阻力系数外，还需要了解链条

35、重量和负载重量，链条及刮板的重量容易确定。为了分析负载重量已知条件有煤层厚度 ，截深 S ，采煤机和输送机的速度，使用滚筒采煤机时，滚筒的宽度即是截深，这时用两个滚筒采全高。在滚筒采煤机工作面中，输送机的速度比采煤机的速度大。但是刨煤机工作面中则存在各种不同的情况，在以前的刨煤机工作面中刨煤机的速度约等于输送机的一半。60 年代以后，刨煤机的速度则比输送机的速度大，这种刨煤成为超速刨煤法。测定每米负载重量的目的是为了确定在采煤过程中输送机的最大负载量，从而能够确定所产生的最大链拉力。在使用刨煤机时，刨煤机的上行和下行的情况是不同的，如果已知刨煤机的速度等于输送机的速度的若干倍。如果那么上行每米

36、装载量是： （2-16）下行的每米装载量为： （2-17）当刨煤机从工作面端部到达工作面的 x 位置时，输送机上的煤量为： （2-18）如下图所示：图（2-4）采用普通的刨削法时输送机的装载情况示意图Figure (2-4) used an ordinary law Planing conveyor loading of the Map下行时存在两个装载断面见上图。第一个断面：由前一次上行过程留在输送机上的装载断面，第二个断面,下行过程中，刨煤机刨下的煤并装入输送机的装载断面。刨煤机下行到达位置 x 时，下行装载断面前端至主传动部的距离是： （2-19）当刨煤机位置在 x = l 和 x =

37、0之间时可使用这个关系式。图（2-5）使用普通刨削方法，刨煤机上行和下行时的最大装载量示意图Figure (2-5) cut the use of general planing, Plow uplink and downlink of the biggest loading Map如果刨煤机的速度比输送机的速度快，则 n 大于 1，当刨煤机已经完成一次上行切割和一次下行切割并接着进行第二次下行切割以及第三次上行切割和第三次下行切割时，输送机才会产生最大的装载量。刨煤机完成第一次的上行切割和下行切割后的状况来进行分析。刨煤机上行时输送机每米长度的煤量： （2-20）刨煤机下行时产生的每米长的煤

38、量： （2-21）刨煤机上行切割又下行切割时输送机的每米装载量为： （2-22）第一次上行时输送机上的装载量为: （2-23）上行再下行时输送机上的装载量为: （2-24）在下面分析中，刨煤机上行和下行时，刨煤机速度和输送机的速度不变。而且 n 以整数来计算。如下图所示，可以计算输送机的装载量。上行时： 下行时： 图（2-6）刮板输送机装载量示意图Figure (2-6) scraper conveyor loading Map上行时： 下行时： 图（2-7）刮板输送机装载量示意图Figure (2-7) scraper conveyor loading Map在这些前提下，可以得到刨煤机在各

39、个行程时输送机的装载量。同时，上图可以得到刨煤机在各个行程时，装载断面后边至主传动部的距离。第二次上行时：；第二次下行时：；第三次上行时： ;第三次下行时：；当 n3 时，重复出现第二次上行和下行时的负载状况，当 n5 时，重复出现第三次上行和下行时的负载状况。首先分析 n3 时的情况：这时，可把总负载 Q 看作为刨煤机位置 x 的函数，因而可以确定所产生的最大负荷。在第二次上行时： （2-25）第二次下行时： （2-26）因为无论上行还是下行，当 n3 时，x 前面的系数都等于零，所以，刨煤机无论在任何位置装载量都是相同的。在这两个走行方向时装载量的最大值为：；所以每米载重量为：；当n=5时

40、：则第三次上行时的装载量为： （2-27）第三次下行时的装载量为： （2-28）因为无论是上行还是下行，当 n5 时，x 的系数都等于零，所以刨煤机无论在任何位置装载量都是相等的。在这两个走行方向时，最大装载量为：；所以每米载重量为：。于是利用， 可以确定最大的链条拉力，。当使用单机驱动时，。用示意图表示其变化关系更直观，下图是输送机在水平布置情况下机头驱动、机尾驱动、双机驱动的链拉力的示意图：1机尾驱动；2双机驱动；3机头驱动图（2-8）输送机水平布置时不同驱动方式对链拉力示意图1-tail drive; 2-Double Drive; 3-nose DriversFigure (2-8)

41、conveyor arrangement at the level of different ways to drive chain tension Map被看作为安全负载的力 F 还要乘以负荷倍数 nL，这个负荷倍数 nL 来自输送机的负载不均匀性，加速力，冲击负荷等等，对 nL 的取值一般选取 nL6，如果测定的负荷是冲击式负荷，那么这个数值要在疲劳极限范围内。除了确定负荷倍数 nL 外还要确定防止断链的安全系数 j。链条要承受一个拉伸力，所以在以后的负载到达这个负荷之前，链条变形与拉力成虎克定律关系。破断力与拉伸力之比通常为 1.20。如果根据链条的负载加大 nL 倍后不应该超过具有安全

42、性的虎克范围的要求，那么安全系数应该等于 1.25，有些生产厂家选择 1.4。根据以上这些考虑，链条的破断力应满足： （2-29）2.2.4 制动状态下的起动为了确定链条的基本几何尺寸需要进行制动状态的起动试验。进行这个试验时应该这样选择链条的强度和电机的功率，使得输送机在制动时不会使链条伸长超过虎克范围，否则链条和链轮之间就不能达到良好的间距配合。如果使用液力联轴节那么在制动状态下，当电机达到最大的驱动力矩力，即达到颠覆力矩时，电机通过变速箱以相应的力来拖动链条。如果颠覆力矩为 Mk，电机与链轮之间的传动比为 I，链轮的半径为 r，那么，得出链轮传动给链条的拉力： （2-30）为了防止制动状

43、态下起动时链条产生塑性伸长，链条的破断力应等于试验力的 1.4 倍。达到颠覆力矩时的电机功率相当于额定功率的 1.8 倍。在输送机的链条中，这个功率又相当于拉力与输送机的速度的乘积，电机传递到链条时的功率损失忽略不计。计算链条要经受的拉力关系式：化简得： （2-31）2.2.5 链条预紧力的分析计算如果链条横断面积为 A，弹性模量为 E ，长度为l得一节链条或一根棒料承受的拉力为 F ,负荷是在链条弹性极限范围内，则链条的伸长量为：；此式的应用前提是每个断面的拉力是不变的。当拉力随着长度的变化而变化，那么对拉力进行长度方向的积分得： （2-32）式中：链条横断面积 ；链条弹性模量；如果拉力与链

44、条长度是线性关系则有： （2-33）同样得到： （2-34）则得出总的伸长量为： （2-35）在链条得规定负载范围内，伸长量会导致链条的悬松，这种悬松链会导致运行故障，如导致链条纽结现象，为了排除这种故障，必须拆除一节链条，长度相当于伸长量；或使输送机伸长链条伸长量的一半。这两种措施与采用一个恒定不变的预紧力 Fv的效果是一样的。预紧力分布在整个链条上，它将产生相同的链条伸长量。确定预紧力的公式为： （2-36）得到： （2-37）同样根据拉力分布曲线的 4 个数值得到的平均值。如果链条预紧力尽可能小的话，那么必然有利于链条的寿命，而且大的链条预紧力使链条链轮的传动效率显著降低。如果链条预紧力是根据已有的负荷进行自行条件的，那么无论负荷多大，最好总是等于零。刮板链条是一个弹性体，在牵引力作用下产生弹性伸长，其微元伸长量与链条张力，链条微元长度，链条刚度 E。等之间的关系服从虎克定律。刮板链条在额定负载下工作，其弹性伸长量（i刮板链条股数）