矿 井 运 输 设 备 选 型 计 算

前 言

毕业设计是高校教学中最后一个环节，它是在学生学习了一系列专业基础课程和专业课程，并且在实习、实践基础上，利用自己所学知识，结合生产实际，在老师指导、帮助下，自行设计与解决实际问题的过程。它是学生三年大学课程的一次全面总结和综合利用，通过毕业设计不仅可以巩固所学的专业知识，而且可接触实际，发现不足，开拓视野，在实践中检验和丰富所学知识，增强分析和解决问题能力，因此它是非常重要的一个环节。

随着社会主义建设与改革开放的深入，与在当前市场经济条件下激烈的竞争，一切企业必须进行深刻改革与创新，更对我们工程技术人员提出了严峻要求，我们不仅要有专业技术方面的能力，更要有经济头脑，我们所设计与提供的产品，将是更为轻巧、灵便、美观、经济的，所以我们在设计中要大胆革新，换新见解、新方案，紧密联系所学知识，向最优秀化靠近。

由于设计者水平、时间、资料有限，设计中错误在所难免，恳请各位老师指导。

目 录

前 言 ............................................................... i 摘 要 ............................................................. iii Abstract ............................................................. iv

第一章 刮板输送机 .................................................... 1

第一节 概述 ...................................................... 1

第二节 刮板输送机的结构特点及功能分析 ............................ 3

第三节 刮板输送机的选型计算 ...................................... 8

第四节 工作面刮板机的安装使用与维护 ............................. 10

第二章 顺槽转载机 ................................................... 14

第一节 概述 ..................................................... 14

第二节 顺槽转载机的结构特点及功能分析 ........................... 14

第三节 顺槽转载机的选择 ......................................... 15

第四节 顺槽转载机的使用与维护 ................................... 16

第三章 胶带输送机输送机 ............................................. 17

第一节 概述 ...................................................... 17

第二节 带式输送机结构特点及功能分析 .............................. 19

第四节 胶带输送机选型计算 ........................................ 21

第五节 胶带输送机的使用与维护 .................................... 24

第四章 矿用电机车 ................................................. 28

第一节 概述 ....................................................... 28

第二节 矿用电机车的构造 .......................................... 28

第三节 电机车运输选型计算 ........................................ 30

第四节 矿用电机车的操作与维护 .................................... 34

结束语 ............................................................... 37

参考文献 ............................................................. 38

致 谢 ............................................................... 39

摘 要

在矿井的生产中，矿井运输占有重要的地位。其中，矿用的采煤机，刮板运输机，胶带输送机，矿用电机车是井下运输中的核心设备，这些集机械、电子、液压于一体的器械的有机组合，大大增加的煤矿的运输、生产效率。而人们对于矿井运输设备的设计严格的追求最优，首先对具体煤矿的工作条件、产量、运输量进行精确的测量与计算，然后选择最符合要求的矿井运输设备的型号，以发挥其运输的最大效率，最小的经济投入。

本次设计的主要目的是根据自己具体所选的煤矿，选择合适的矿井运输设备（主要有刮板运输机、胶带输送机、矿用电机车），其中对刮板机运输机和胶带输送机的空重段承载量的计算，各点张力的计算，对与链与拖锟、滚筒刚度的校核组成了本次设计的核心内容。此次设计是对自己机械方面综合知识的测试与考验。

关键词： 矿井运输；校核；计算；

Abstract

In the production of mineral well, the translation of mine stand in a very important point, the mineral use of adopt coal machine, pare off plank conveyance machine, the tape transport machine, the mineral use an electrical engineering car is the well descend a conveyance in of core equipments, these organic combination of apparatus which gather a machine, electronics, liquid to press at the integral whole, consumedly increment of coal mine of conveyance, produce efficiency.But people for mineral well conveyance equipments of design strict of pursue superior, first rightness concrete coal mine of work condition, yield, conveyance the quantity carry on precision of measure and calculation, then choice meet request most of mineral well conveyance equipments of model number, with exertive it conveyance of the biggest efficiency, minimum of economy devotion.

Durig this time,the main purpose for design is according to oneself concrete choose of coal mine, choice accommodation of mineral well conveyance equipments main have already pared off plank conveyance machine, tape to transport machine, mineral to use an electrical engineering car, among them to the dead load segment which pare off trigger conveyance machine and tape to transport machine loading quantity of calculation, at all point tension of calculation, rightness and chain with dragged along Kun, roller just the school of the degree pit to constitute this time core contents for design.This time design is to oneself machine comprehensive knowledge of test and test.

Keywords the translation of mine；design; measure

第一章刮板输送机

第一节 概述

一、 概述：

矿井运输工作的任务，是将工作面采下的煤经井下巷道运至地面装车站或选煤厂；将掘进工作面的矸石运到矸石场，；同时又以相反的方向把井下生产所需要的器材，设备等运送到工作地点。运输工作是矿井生产的重要环节。井下运输某一环节中断，会使回采工作面或掘进工作面陷于停顿状态，若主要干线运输工作发生故障，则会导致全矿井的停产。因此，为确保矿井的正常生产，必须重视矿井运输工作。

采煤工作面的运输，是煤矿生产的重要环节。我国采煤工作面使用的主要运输机械是刮板输送机。挂板输送机运转正常，采煤工作面的煤就能及时运出，生产就能正常进行。如果发生故障，整个工作面就要停产。刮板输送机是目前长壁式采煤工作面唯一的运输设备。虽然其类型和组成部件的形式多种多样，但基本组成与工作原理相同。刮板输送机的主要组成部分有：机头部（包括机头架、驱动装置、链轮组件等）、中间部（包括溜槽、刮板链等）、机尾部（包括机尾架、驱动装置、链轮组件等）和附属装置（铲煤板、挡煤板、紧链器等）。刮板输送机向上运输最大倾角不得大于25°，向下运输不得超过20°.兼作采煤机轨道的刮板输送机，当工作面倾角超过10°时，为防止采煤机机身及煤的重力分力以及振动冲击引起的刮板输送机机身下滑，应采取防滑措施。轻型刮板输送机适用于炮采工作面，少数轻型适用于小型机采工作面；中型主要用于普采工作面；重型主要用于综采工作面，此外在平巷和联络眼、采区平巷、上下山也可使用刮板输送机运送煤炭。

二、 刮板输送机的工作原理：

一条元极的刮板链2被主动链轮1带动做循环运动。刮板链在上、下溜槽3中移动，将装在溜槽中的煤炭运走。机尾链轮4可以是主动轮也可以是导向轮。为了保证刮板链与链轮正常啮合，必须将链子用拉紧装置5拉紧。

刮板链在溜槽中的运动中，链子运动速度不均匀，周期性的忽快忽慢。这是因为链轮齿数有限，链子绕链轮转动时实际上是按多边形运动而不是按圆形运动。由于链子运动的周期变化，因而在链子中产生周期性动负荷，这是所有以链子为牵引机构的输送

机的特征。因此刮板输送机的牵引链上不仅作用有静张力，而且还有动张力。

刮板输送机的运行阻力有很多种：

①货载及刮板链在溜槽中运行时的移动阻力（直线部分），该阻力与运行方向相反。 ②倾斜运输时，货载及刮板链的自重分力。向上运输时与运输方向相反，增大运输阻力；向下运输时与运行方向相同，成为动力，减少运行阻力。

③刮板链绕过两端链轮时链条弯曲阻力及轴承阻力。

④传动装置的阻力（包括链轮组件轴承、减速器齿轮、轴承阻力及液力耦合器效率）。 ⑤可弯曲刮板输送机水平弯曲时刮板链与溜槽侧帮之间的附加摩擦力。

⑥其他附加运行阻力，如刮板链与压链块的附加摩擦力等。

三、 工作面用的刮板输送机，按工作需要，对其结构有如下要求：

⑴能用于左或右工作面；

⑵各部件便于在井下拆装和运输；

⑶同一型号的部件安装尺寸和连接尺寸应保证相同，同类部件应保证通用互换； ⑷刮板链安装后，在正，反方向都能顺利运行；

⑸有紧链装置，具有操作方便，安全可靠。

⑹能不拆卸用机械推移，为此，应有便于安装退役装置的链接点；

⑺要有足够的强度刚度和耐磨性；

⑻从端部卸载的刮板输送机，机头架应有足有足够的拆卸高度，防止空鼓刮板链返程带回煤；

⑼一般应有上链器。上链器是供刮板链在下槽脱出时通过返回槽内的装置；

机自开切口；

⑾用于机械采煤的工作面刮板输送机，应结合技术的需要，能装设下列部分或全部附属部件：

①采煤机的导向装置；

②铲煤板；

③当煤板；

④无链牵引采煤机的齿轨；

⑤放置电缆、水管、乳化液、管路的槽或支座；

⑥在机头部和机尾部能安装采煤机外牵引的传动装置，前银联的固定装置和刨煤机的传动装置和控制保护装置；

⑿用于综采工作面的刮板输送机，相关的外廓尺寸与采煤机和液压支架相配； ⒀刮板输送机沿倾斜铺设，在工作中有下滑可能时应有防滑锚固定装置。

第二节 刮板输送机的结构特点及功能分析

刮板机的结构大致分为：机头、机身、机尾和辅助设备四大部分。

一、 机头：

机头部有机头架、电动机、液力联轴器、减速器、机头主轴和导链轮组

成，是刮板输送机的传动装置。机头的作用是有电动机驱动，经过联轴器、减速器、机头主轴和导液轮，带动刮板链在溜槽内运行，从而把煤运出。

（一）减速器

我国现行生产的双边链和中双链刮板输送机的传动装置均为并列式布置（电

动机轴与传动链轮垂直），故都采用三级圆锥圆柱齿轮减速器，减速器的箱体结构为剖分式对称结构。

（二）联轴器

1. 而其中联轴器式输送机传动装置的一部分，主要作用是将电动机轴和减 速器轴连接起来传递转矩，有的联轴器还可以起到保护作用。

2. 刮板输送机常用的联轴器有以下几种：

①木销联轴器：是刚性联轴器的一种，用于SGD-II 型输送机上

②螺栓联轴器：是由两个半联轴器用大个螺栓连接起来，也属于刚性联轴器，常用于小型运输机上。

③弹性圆柱销联轴器：该联轴器在连接两个半联轴器的圆柱销外面套上弹性橡胶圈，借助弹性圈能缓和一部分冲击，也能补偿少量轴线偏差，用于SGWD-22型输送机上。

④胶带联轴器：这是一种利用胶带来连接兩轴的弹性联轴器，再SGW-44型输送机上与液力联轴器配合使用。

⑤液力耦合器:是借助液体动能传递力矩的液力组件，结构如图1-1，他主要由泵轮，涡轮，外壳这3个主要部件组成。 泵轮

电动机透平轮

图1-1液力耦合器结构简图

3. 液力耦合器和其它联轴器一样，是安装与电动机和减速器之间的传动部件。煤矿井下用刮板输送机，经常为满载起动，工作条件是非常恶劣的，运行中会遇到刮、卡等现象，引起冲击和振动。由于液力联轴器的一系列优点能满足井下输送机的工作要求，所以近年来在运输机械中得到了广泛应用。这里作简单的介绍：

1) 液力耦合器原理：

泵轮，外壳与弹性联轴器通过螺栓联接，借助两个滚动轴承支撑在轴套上，通过弹性联轴器与电动机联接，起着主动轴的作用。涡轮与泵轮相对布置，用铆钉固定在轴套上，通过轴套内花键与减速器输入轴链接，起着从动轴的作用。轴套使轴套使泵轮与涡轮互为支撑，因而主动轴与从动轴是一种无刚性的机械连接两者之间可以相互自由转动。

2) 液力耦合器的结构：

它是由泵轮、透平轮、外壳、弹性联轴器等组成。泵轮和透平轮是它的主

要工作零件，内有平面径向叶片，两者组成若干个环形工作腔，泵轮为主动端。

通过弹性联轴器与电动机轴相连。透平轮为从动端，与减速器相连。泵论和机械论之间无机械联接，可自由转动，外壳由高强度铝合金铸成，其上设有定量注油孔和易熔合金保护塞。定量注液孔保证向液力联轴器内注入定量的工作液体（一般用20号机械油或22号透平油），以保证传动装置的出力不会超过传动装置的最大功率。易熔合金保护塞的作用是，当工作液体温度过高时，易熔合金塞融化，工作液体从腔内喷出，使泵轮空转，从而保证原动机械和其他传动部件不致损坏。易熔合金的熔点一般为100～140℃. 液力耦合器是利用液体来传递能量的一种传动装置，具有使用方便，启动力矩大，能防止原动机械过载等一系列优点。在输送机等机械设备中采用液力耦合器的优点是：

a起动平稳、省电节能、提高启动能力、改善电动机的起动性能；

b 具有过载保护作用；

c 能消除工作机构的冲击和振动，减轻工作机构的动应力；

d 在多电动机的传动系统中，能使各电动机的负荷分配均匀。

3) 液力耦合器的使用和维护

（1）液力耦合器的使用注意事项

①油质和充液量的多少决定着液力耦合器所能传递的力矩和使用寿命，因此应严格按照规定的功率以及产品说明书和操作规程，给液力耦合器注入定量规定品种的油液。 ②严禁以水代油，因我国目前设计的液力耦合器大多都是以油液为工作介质，多数用22号汽轮机油。如果用水或矿井水替代，必将锈蚀、磨损轴承，破坏密封，损坏设备。

③装到设备上的液力耦合器，禁止取掉保护罩；保护罩若有损坏，必须及时修理或更换，以免碰伤液力耦合器。

④司机应经常观察液力耦合器的运转情况，如发现有异音、摇摆和振动等不良现象，要及时检查与排除，发现漏油要及时采取修理或更换措施。

⑤要有备用的易熔合金保护塞。一旦油温超过允许值，保护塞熔化，工作液体喷出后，应当找出油温高的原因。采取措施予以克服，然后按规定充油，重新换上备用的保护塞。易熔合金决不允许用木塞、螺栓之类代替。

⑥输送机应空载启动，严禁输送机停止时采煤、装煤，以免造成过载启动和正、反向频繁启动而导致液力耦合器发展油液温升过快和温度过高，影响正常生产。 液力耦合器的拆装与维修注意事项

拆装液力耦合器时，应注意泵轮、外壳和辅助室外壳的位置不 要错动，更换的螺栓、螺母应规格一致，以防破坏其平衡性能。 液力耦合器在拆卸前应将其表面煤粉等赃物清洁干净，拆卸时

不要用鎯头敲击，外壳与泵轮连接螺丝卸开后，要用螺丝钉开外壳和泵轮，不能用扁铲等工具凿，以免损坏设备。

卸开的液力耦合器要仔细检查叶片有无损坏、裂纹，各个流道

孔及流道是否畅通，滚动轴承磨损情况及密封是否完好等。检修后的液力耦合器要用煤油很好地清洗，保证流道内没有污物，清洗后应擦干保存好，防止再落入其他赃物。

于检修后重新组装的液力耦合器，除应保证泵轮与透平轮的相对转动自由、灵活外，还应进行整体静、动平衡试验和密封性耐压试验。 （三）机头架与链轮组件

机头架是支承和装配机头传动装置（电动机、液力耦合器、减速器）、链轮组件、盲轴及其他附属装置的构件。

链轮组件主要有链轮、滚筒组成，他是刮板输送机的重要传动部件，刮板链靠链轮驱动运行，；链轮轴是整个输送机承受扭矩最大的零件。刮板输送机的铺设长度越大，则链轮传递的力矩也就越大，为此要求链轮既要有较高的强度和耐磨性，又要具有良好的韧性，能够承受工作中的冲击载荷，故链轮均用优质钢材制成。 链轮分为：剖分式和整体式。 二、 机尾部

机尾部是由机尾架、机尾轴、紧链装置，导链轮或机尾滚筒组成。紧链装置 是用来调节刮板链的松紧的。

第一种紧链方式使用的是紧链器有三种：棘轮紧链器、摩擦轮紧链器、闸盘紧链器。

第二种紧链方式使用的是液压马达，安在连接筒上，减速箱一轴上装紧链齿轮，液压马达紧链装置的液压系统及机械传动系统。紧链时，将操作手把搬到至J 位，惰轮将主减速器一轴上的紧链齿轮与紧链减速器上的齿轮啮合。手动换向阀搬到紧链位置，压力液经梭阀进入液控锁客服弹簧压力，使插爪从齿槽中脱出，与此同时向液压马达供压力液液压马达带动机头链轮反转紧链，紧链力的大小用溢流阀调节，由压力表上的读数经换算得到。紧链运转时，压力表上升到规定的压力值，即表明已达到了规定的紧链力。将手动换向阀搬到中间位置，马达停止，液控锁卸压, 再弹簧作用下

插爪插入齿轮的齿槽，刮板链保持张紧状态。拆去多余的链段，接好链子后，将手动换向阀搬到运转位置，液压马达带动接好的刮板链运转，紧链挂钩松开后，停止马达运转，卸除紧链挂钩，将操作手把搬到K 位置，惰轮脱开紧链齿轮，关断截止阀，完成紧链操作。 三、

中间部

机身是由溜槽和刮板链组成，是挂板机的输送部分。 （一）溜槽

溜槽既是刮板输送机机身的主体，作为货载和刮板链的支承机构，又是采煤机的运行轨道。煤和刮板链子在溜槽中滑行，不仅工作阻力大，而且对流草的磨损严重；同时，溜槽承受采煤机的全部重力，采煤机在槽帮上滑行对槽帮产生磨损，因此，要求溜槽要有足够的强度和刚度以及较高的耐磨性能。

溜槽分为中部溜槽、过度溜槽、调节溜槽。中部溜槽占绝大部分，且每节长度为1.5m 。用来调节输送机铺设长度调节溜槽有0.5m 和1m 两种。因为机身较矮，机头、机尾较高，机身两端和机头、机尾联接时需要1~2节过渡溜槽进行过渡，过渡溜槽，每节长度为0.5m 。另外，为了便于从中部拆卸溜槽，有些输送机还采用一种特殊的三角溜槽。 （二）刮板链

刮板链是刮板输送机的牵引机构，在工作过程中需克服与溜槽之间很大的摩擦阻力，承受很大的静载荷和动载荷，故要求它具有较高的强度、韧性和耐磨性。 四、 附属装置

辅助设备包括紧链器，移溜子用液压千斤顶和防滑装置等。

第三节 刮板输送机的选型计算

设计生产率是运输地点在单位时间内需要运出的货载的质量，它是矿井生产 任务要求运输设备所具有的运输能力，用“A ”来表示，单位是t/h；而运输设备本身所具有运输能力，称为设备生产率，以“m ”来表示，单位是t/h。 所以A ——运输地点单位时间内需要运出的货载质量。(t/h) m ——运输设备本身的运输能力（t/h）

A =60hbv ρ=60⨯4. 5⨯0. 6⨯2. 5⨯1. 37=554. 85t /h

则，根据A=554.85t/h选用SGB —764W/264型刮板输送机的有关技术特征： 出厂长度L=180m 刮板链单位重量 q0=34.34㎏/m , 运输能力m=700t/h 破断拉力s p0=610KN 刮板链速度v=1.12m/s 电动机功率N=2×132kw 链条为双边链，液力耦合器型号为YL —560.

重段运行阻力：

q =

554. 85

=132. 74kg /m

v k 2. 5

) 3. 6(v +3. 6(1. 12+6060

w zh =[(q 0w 0+qw ) L ∙cos β-(q 0+q ) L ∙sin β]g

=A

=[(34.34×0.3+132.74×0.8) ×200⨯cos3︒-(34. 34+132. 74) ⨯200⨯sin 3︒]⨯10=215814. 02N

空段运行阻力：

w k =q 0gl (w 0cos β+sin β)

=34. 34⨯10⨯200⨯(0. 3cos 3︒+sin 3︒) =24154. 756N

式中：w zh —重段直线段运行的总阻力 N

w k —空段直线段运行的总阻力 N

考虑曲线段阻力及弯曲段的附加阻力，则总牵引力：

w 0=1. 12(w zh +w k ) =1. 12⨯(215814. 02+24154. 756) =230362. 2N

对于各特殊点张力，按两端布置传动装置分析，首先确定最小张力点的位置，然后据“逐点法”进行计算，因为 w k -w 0

故最小张力点在3点 S3=Smin =2×3000=6000N

S4=S3+Wzh =6000+215814.02=221814.02N S1=S4-W 0/2=221814.02-115181.1=106632.92N S2=S1+Wk =106632.92+24154.756=130787.68N

电动机轴上的总功率：

N max =w 0⨯

v 1. 12

=230362. 2⨯=322. 507KW 1000η1000⨯0. 8n A 1

=w k -w 0=(24154. 756-230362. 2⨯0. 5)

N min =

qlw 0cos βvg 34. 34⨯200⨯0. 3⨯cos 3︒⨯1. 12⨯10

==67. 704KW

413η413⨯0. 8

N d =0. 6N max 2+N max ∙N min +N min 2=216. 684kw

考虑20%的备用功率，取电机功率备用系数k ′=1.2,则N=1.2Nd=260N由计算知，用两端传动装置时电动机功率是足够的。

链子强度的计算： Smax =S4=221814.02N 链子强度系数：

k =

2λs p 0S max

=

2⨯0. 85⨯610000

=4. 68>4. 2

221814. 02

链子强度足够，选型设计完成。

第四节 工作面刮板机的使用维护与问题诊断

一、 刮板机在使用中应注意的问题：

①刮板输送机的型式和输送能力，必须和工作面的条件相适应。在同一工作面使用几台刮板输送机时，各台的能力能大致相等。

②采煤工作面的溜子道要保持平、直、支柱要成为一直线，防止支柱拼压溜槽。 ③铺设要做到三平、三直、一稳。三平：溜槽接口要平；电动机和减速器底座要平；电动机和减速器联轴器要在同一水平。三直：机头、溜槽、机尾要对直（可弯曲刮板输送机允许上下，左右弯曲3°～4°）；电动机与减速器中心线要对直。一稳：整台机器的安装要平稳。

④可弯曲刮板输送机机身要正确的弯曲。弯曲段一般为6～8节溜槽长度，推移时要注意前后液压千斤顶的动作互相配合，避免出现急弯，以避免引起溜槽错口而发生断链或底链掉道事故。

⑤双链刮板输送机必须严格安出厂配对链条组装刮板链，链条不得有扭转现象。 ⑥刮板链的松紧程度要及时注意调整。机头导链轮下的刮板链虽有些松弛，但若无堆积现象，则表明刮板链松紧适当。

⑦关于压溜子问题。所谓压溜子问题，就是溜子起动不起来。主要原因是采煤机机道浮煤太多，推溜时大量浮煤进入溜槽底部；机头高不够，间煤太多，被底链带进溜槽，阻塞链道，阻力增大；电压降过大超负荷起动，以及液压联轴器注油量不当等，