煤矿用刮板输送机设计计算方法

4.1刮板输送机输送能力的计算4.1.1工作面刮板输送机的输送生产能力计算刮板输送机输送能力Q按下式计算：Q=3600Avρ（4-1）式中Q——刮板输送机输送量（t/h）；A——溜槽上物料装载断面（m2）；v——刮板链条速度（m/s）；ρ——物料堆积密度（t/m3）。4.1.2溜槽上物料断面积A计算图4-1溜槽中货载最大断面积溜槽上物料断面积A：4)(21211200321DhbbbChbAAAAe（4-2）式中A1、A2——单侧挡板溜槽上物料断面各部分的面积（m2）；A3——导向管断面面积（m2）；b——溜槽宽度（m）；h0——溜槽槽口高度（m）；b0——溜槽槽口宽度（m）；h1——刮板输送机工作时档煤净高（m）；α——物料的动堆积角，取α=20˚；m3.020tan)085.02.073.0(tan)(121bbbhb1——溜槽上框架宽度（m）；b2——溜槽距挡板的距离（m）；D——导向管直径（m）；Ce——装载系数。)(m159.0407.014.33.0)085.02.073.0(9.021087.056.022AQ=3600×0.159×1.04×0.9=535(t/h)4.1.3刮板输送机上的物料断面面积的计算当给定工作面刮板输送机的生产能力，验算溜槽最大物料断面面积A'：159.0119.09.004.136004003600AvQAe(m2)所设计的刮板输送机中部槽尺寸满足生产能力要求。4.2刮板输送机水平弯曲段几何参数的计算工作面刮板输送机，随着采煤机的移动，需要整体逐段向煤壁推移，使工作面刮板输送机呈蛇形弯曲状态。如图4-2所示。图4-2刮板输送机水平弯曲段示意图4.2.1弯曲段曲率半径R的计算弯曲段曲率半径R：20sin2alR（4-3）式中R——弯曲段曲率半径（m）；α'——相邻溜槽间的偏转角度（˚）；l0——每节溜槽长度（m）。65.2823sin25.1R(m)4.2.2弯曲段长度Lw的计算弯曲段长度Lw：24aaRLw（4-4）式中Lw——弯曲段长度（m）；a——刮板输送机一次推移步距（m）。27.86.065.286.042wL（m）实用中要确保刮板输送机弯曲段长度不小于Lw=8.27m的计算值。4.2.3弯曲段对应的中心角α0的计算弯曲段对应的中心角0：2202arcsinaLaw(4-5)式中0——弯曲段对应的中心角，一般用弧度表示（rad）。145.030.86.027.86.0arcsin2220（rad）4.2.4弯曲段的溜槽数N的计算弯曲段的溜槽数N：002lRN(4-6)式中N——弯曲段所需溜槽数量，输送机整体推移时0lLN；a0——弯曲段对应的中心角（rad）。54.55.1145.065.282N4.3刮板输送机运行阻力的计算4.3.1刮板输送机每米长度物料质量q的计算刮板输送机每米长度物料质量q：vQqe6.3(kg/m)(4-7)式中Qe——刮板输送机输送量(t/h)。8.10604.16.3400q（kg/m）4.3.2刮板链条每米长度质量q0的计算刮板链条每米长度质量，与链条直径、刮板链条形式及溜槽宽度等因素有关，其数值如表4-1所示。表4-1刮板链条每米长度质量q0链条直径（mm）溜槽宽度（mm）刮板链条每米长度质量（kg/m）边双链中双链（准边双链）单中链10280——5.214320—13.49.4420—15.211.3520—25.213.21862018.4——63019.2——2263031.435.228.176436.039.033.02673042.351.040.076447.458.643.030730—70.060.0764—72.063.030830—73.666.9880—78.071.034960—90.080.01000—98.082.0由表4-1查得0.400q（kg/m）4.3.3刮板输送机有载分支的基本运行阻力Wzh的计算图4-3刮板输送机运行阻力计算图刮板输送机有载分支的基本运行阻力Wzh：sin)(cos)(00gLqqgLqqWzh（N）(4-8)式中Wzh——刮板输送机有载分支基本运行阻力（N）；L——刮板输送机设计长度（m）；g——重力加速度，取g=10m/s2；β——刮板输送机倾角（˚）；q——刮板输送机每米长度物料的质量（kg）；q0——刮板链条每米长度的质量（kg）；ω——物料在溜槽中移动的阻力系数；ω'——刮板链条在有载分支溜槽中移动时的阻力系数；“±”——根据刮板链条向上运输时取“+”号；反之取“－”号。128.1kN100N1280sin10160)0.408.106(0cos10160)4.00.406.08.106(zhW4.3.4刮板输送机无载分支的基本运行阻力WK的计算刮板输送机无载分支的基本运行阻力WK：)sincos(0LgqWK（N）(4-9)式中ω˝——刮板链条在无载分支溜槽中移动时的阻力系数；WK——刮板输送机无载分支基本运行阻力（N）。25.6kNN25600)0sin0cos4.0(101600.40KW4.3.5刮板输送机弯曲时有载分支运行阻力zhW和无载分支运行阻力KW的计算刮板输送机弯曲时有载分支运行阻力zhW和无载分支运行阻力KW：zhzhWkW1（kN）(4-10)KKWkW1（kN）(4-11)式中k1——刮板输送机弯曲运行时附加阻力系数。9.1401.1281.1zhW(kN)2.286.251.1KW(kN)4.3.6刮板输送机运行总阻力W的计算刮板输送机运行总阻力W：)(21.1)(2KzhKzh（kN）(4-12)式中k2——刮板链条绕上头部、尾部链轮回转时的附加阻力系数。0.186)6.251.128(21.1W（kN）4.4刮板输送机链条张力和牵引力的计算4.4.1计算各特殊点的张力1.确定给定条件中最小张力点张力Smin如图5-3比较1点和3点张力S1和S3：KKWSWSS1.1112（4-13）又设机头、机尾所需功率相同，负荷均匀，每个链轮克服阻力为总阻力W的一半，即)(605.02)(21.1232KzhKzh（4-14）解式(4-13)和(4-14)可得：83.646.25495.01.128605.0495.0605.031KzhWWSS因为083.6431SS所以S1S3S3=Smin图4-4链条张紧力计算示意图2.用逐点计算法计算链条各点张力图4-4中，3min3SSkN9.1431.1281.131.1334zhzhWSWSSkN9.502)6.251.128(21.19.1432)(21.12441KzhWWSWSSkN7.226.251.19.501.1112KKWSWSSkN4.4.2刮板输送机两端链轮总牵引力刮板输送机两端链轮总牵引力F：21FFF(4-15)其中)(0.0514141SSSSF(4-16))(05.032322SSSSF(4-17)式中F——刮板输送机两端链轮总牵引力（kN）；F1——头部链轮的牵引力（kN）；F2——尾部链轮的牵引力（kN）。7.102)9.509.143(05.09.509.1431F（kN）0.21)37.22(05.037.222F（kN）7.1230.217.102F（kN）4.5刮板输送机电机功率的计算4.5.1刮板输送机满载运行时，电机功率P的计算刮板输送机满载运行时，电机功率P:vFkP（kW）（4-18）式中k——刮板输送机电机功率备用系数；F——刮板输送机链轮总牵引力（kN）；η——刮板输送机传动效率。2.1579.004.17.1231.1P（kW）4.5.2单向割煤采煤工作面刮板输送机电机功率Ps的计算采煤机下放时，刮板输送机空载运行（q=0）的电机最小功率Pmin：1000cos21.10minvLgqP（kW）（4-19）1.659.0100004.10cos4.0101600.4021.1minP（kW）单向割煤工作面采煤机割煤时，刮板输送机电机最大功率为Pmax用式（4-18）计算，即Pmax=P。刮板输送机电机的等值功率Pd和设备功率Ps：2minminmax2max6.0PPPPPd（kW）（4-20）dsPP2.1（kW）（4-21）式中Pmax——刮板输送机满载运行时电机最大功率；Pmin——刮板输送机空载运行时电机最小功率。8.1181.651.652.1572.1576.022dP（kW）6.1428.1182.1sP（kW）刮板输送机配用电机总功率Pz=180kWPs=142.6kW所以，电机可用。4.6链条预张力和紧链力的计算4.6.1链条预张力由定义可知，链条预张力引起链条的弹性伸长量∆Ly应等于链条在额定负载下的弹性伸长量∆L，即∆Ly=∆L。由虎克定律和上述张力代入该等式，可得)(414321SSSST（kN）（4-22）式中T——链条预张力（kN）。1.55)9.14337.229.50(41T（kN）4.6.2链条紧链力链条紧链力:FWTTK1（kN）（4-23）式中T——刮板输送机链条预张力（kN）；WK——紧链时底链移动阻力（kN）；F'——接链时链条松弛量（0.5～0.6t）需要的附加牵引力（kN），按下式计算：30104LpEAF（kN）（4-24）式中E——刮板链条的弹性模量，取E=206×109(N/m2)；A0——链条横断面积（m2）；p——圆环链条链环的节距；L——刮板输送机设计长度（m）。32201006.14026.014.3242DA（m2）4.31101604092.01006.110206339F（kN）1.1124.316.251.551T（kN）4.7刮板输送机牵引机构强度的验算刮板输送机牵引链强度验算：2minmaTTk（4-25）式中kmin——刮板输送机链条最小安全系数，kmin≥2时满足要求；Ta——刮板输送机链条最小破断载荷（kN）；Tm——刮板输送机满载启动时链条最大拉力（kN）。abcakTnT（kN）式中Tb——刮板输送机单股链条最小破断力（kN）；nc——刮板输送机链条根数；ka——刮板输送机链条受力不均匀系数，中单链ka=1。vPnTbm（kN）（4-26）式中nb——刮板输送机电机启动力矩系数；P——刮板输送机电机总功率；η'——刮板输送机启动时总传动效率；85018501aT（kN）6.25904.16.01805.2mT（kN）227.36.259850mink满足要求4.8刮板输送机的选型刮板输送机是连续动作式运输机械的一种，由于其机身低矮，可以弯曲，运输能力大，结构强度高，能适应采煤工作面较恶劣的工作条件。它除了运煤外，还能给采煤机作运行轨道；作为移置液压支架的支点；清理工作面的浮煤；悬挂电缆、水罐、乳化液管等。它是缓倾斜长壁采煤工作面唯一的运输设备。4.8.1预选根据MG300-W型双滚筒采煤机的生产能力可初步选用SGD-630/180型刮板输送机。基本参数如下表：运输能力350t/h刮板链速0.92m/s破断拉力850KN中部槽尺寸(1500630220)mm4.8.2验算(1)运输能力的验算vFQm6.320114.0)6098.592.0(11509.06.3350)60(6.3m