P30B耙斗装岩机毕业设计说明书.doc

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1、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AbstractP-30B

2、 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.

3、 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, i

4、ncluding 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

5、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目录第一章 绪论4第二章 耙 斗62. 1耙斗的重量62. 2.耙斗耙角的选择62.3耙斗形状7第三章 传动机构93.1 电动机93.2减速器103.3工作滚筒123.4空程滚简203.5

6、刹车闸带223.6辅助刹车22第四章 台车及操作机构264.1.台车264.2.操作机构26第五章 槽 子295.1挡板295.2进料槽295.3中间槽305.4卸载槽31第六章 辅助设备346.1固定装置346.2导向轮36第七章 耙斗装岩机校核计算397.1、传动速比计算407.2.钢丝绳速度计算427.3.滚筒绳量计算437.4.减速器轴的校核44结论56致谢58参考文献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

7、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，如锦州矿山机械厂、上海采矿机械厂、温州矿山机械厂等2

8、0多家。其产品标准JB/T23782004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

9、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。第二章 耙 斗 耙斗是耙装机的主要组成部分，耙斗

10、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：q5-6公斤/厘米，一般软岩松散细粒时：q=34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 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

11、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7075。 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。 2.3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2：1.5：1较

12、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，

13、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。3.1 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28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 zYP17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Dz3B17

14、型。 图33.2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i5.14，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内。 图41电动机 2减速器 3工作滚筒 4空程滚筒3.3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

15、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=4.64，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： 即 3.64由安装

16、条件知： 即 取Z6=22，则Z8=80.08，故Z8=80由同轴条件得 故 Z6=22 Z7=29 Z8=803.检查（1）.传动比误差 由于误差很小，可以采用。 （2）.邻接条件 该齿轮传动应满足即 88.3331故合适4.受力分析TH=2101TB=1684因为行星齿轮有三个故Th=2101/3=700 Tb=1684/3=561 Ta=453/3=1515 、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 式中：T1

17、 =151Nm 载荷系数取K=1.3 齿宽系数取=1 材料的弹性影响系数ZE=189.8 齿轮接触疲劳强度 KNH=0.90 （3）计算=81.2mm即 3.7取m=4（4）校核齿根弯曲疲劳强度 按式 T1=151 Nm 1) 弯曲疲劳强度 2) 弯曲寿命系数3) 计算弯曲疲劳许用应力 取安全系数S=1.4 7MPa4）计算载荷系数K 5) 查取齿形系数 YFa=2.656) 查取应力校正系数 YSa=1.587) 计算 = =2.35mm(5) 故m=4mm6 、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

18、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 式中：T =700Nm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=1.3 齿宽系数取=1 材料的弹性影响系数ZE=189.8 齿轮接触疲劳强度 KNH=0.90 （3）计算=107.0mm即 3.7取m=4（4）校核齿根弯曲疲劳强度 按式 T1=350 Nm 1) 弯曲疲劳强度 2) 弯曲寿命系数3) 计算弯曲疲劳许用应力 取安全系数S=1.4 7MPa4）计算载荷系数K 5) 查取齿形系数 YFa=2.656) 查取应力校正系数 YSa=1.587) 计算 = =2.5

19、8mm(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 式中：T1 =561Nm 载荷系数取K=1.3 齿宽系数取=1 材料的弹性影响系数ZE=189.8 齿轮接触疲劳强度 KNH=0.90 （3）计算=125.7mm即 1.57取m=2（4）校核齿根弯曲疲劳强度 按式 T1=561 Nm 1) 弯曲疲劳强度 2) 弯曲寿命系数3) 计算弯曲疲劳许用应力 取安全系数S=1.4 7

20、MPa4）计算载荷系数K 5) 查取齿形系数 YFa=2.656) 查取应力校正系数 YSa=1.587) 计算 = =1.54mm(5) 故m=2mm又因 要与行星齿轮进行配对故 m=4mm8、工作滚筒的主要数据如下：中心轮 z22，m4行星齿轮 z=29，m=4内齿轮 z=80，m4 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3.4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=3.35，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

21、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： 即 2.35由安装条件知： 即 取Z9=34，则Z11=79.9，故Z11=80由同轴条件得 故 Z9=34 Z10=23 Z11=803.检查（1）.传动比误差 由于误差很小，可以采用。 （2）.邻接条件 该齿轮传动应满足即 98.725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 z34 m4 行星齿轮 z23 m4内齿轮 z80 m4 3.5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

22、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。3.6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。 图7 空程滚筒1卷筒

23、2行星轮架 3内齿轮 4中心齿轮 5行星齿轮 6轴承 图9 刹车闸带 1钢带 2石棉带 3圆头销 4铆钉 图10 辅助刹车 1 手把 2套筒 3弹簧 4闸瓦第四章 台车及操作机构 4.1.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11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。 4.2.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

24、。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。 图11 台车 1车架 2车轮 3弹簧碰头 4卡轨器 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

25、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：5.1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。 5.2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：

26、图13 进料槽1簸箕口 2护板 3升降装置 4连接槽5.3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图14 中间槽1侧板 2法兰 3凸形底板 4底板 5.4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。 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

27、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。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： 6.1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

28、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。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

29、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 6.2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

30、轮来改变方向，以达到耙斗往复工作的目的，见图20。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。图21 双滑轮1钩