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煤矿刮板机链轮轴组设计企业培训

日期:2020-02-05 14:06

  煤矿刮板机链轮轴组设计企业培训_机械/仪表_工程科技_专业资料。【第 3 次】郑煤机长壁公司技术部培训 刮板机链轮轴组设计与探讨 培训人: 日期:2014-11-7 刮板机链轮轴组设计与探讨 培训提纲 1 2 3 4 5 链轮轴组作用及重要性 链轮轴组类型

  【第 3 次】郑煤机长壁公司技术部培训 刮板机链轮轴组设计与探讨 培训人: 日期:2014-11-7 刮板机链轮轴组设计与探讨 培训提纲 1 2 3 4 5 链轮轴组作用及重要性 链轮轴组类型及其优缺点 常见轴组形式及组成部分 轴组失效形式及原因分析 轴组设计计算及零件选材 轴组设计思路及注意事项 6 7 8 9 链轮轴组国内外发展水平 国内外轴组结构对比 今后发展方向探讨 2 刮板机链轮轴组设计与探讨 第一部分 链轮轴组作用及 重要性 3 刮板机链轮轴组设计与探讨 链轮轴组的作用及其重要性 一:链轮轴组 是传递减速器输出的运动和动力,使刮板链条进行无端封 闭循环运动的构件。 二:链轮轴组重要性 刮板输送机在煤矿井下综采工作面中主要承担的任务是将采 煤机采下的原煤连续不断地运往转载机,确保综采工作面的原煤 连续运出。 在刮板输送机整机强度满足要求的情况下,驱动部能否正常 工作是保证刮板输送机正常工作的前提。在实际使用中, 驱动 部出现故障最频繁的组件是链轮组件, 链轮组件内最易出现的 故障是密封件损坏、润滑油泄露而造成轴承破坏,导致刮板输送 机不能正常运行。 结论:链轮组件的最佳结构将成为提高刮板输送机运行可 靠性的关键因素之一。 4 刮板机链轮轴组设计与探讨 第二部分 链轮基本结构有两种:链轮组件和盲轴结构链轮 链轮组件 盲轴结构链轮 5 刮板机链轮轴组设计与探讨 链轮轴组结构类型 链轮轴组种类繁多,每一种结构都有各自的优缺点 1)链条型式:边双链、准边双链;中单链;中双链; 2)结构型式:整体式;分体式; 3)润滑方式:稀油润滑;脂润滑; 4)制造方式:铸造;锻造; 5)输出端型式:对称结构双输出轴;非对称结构单输出轴; 6)其他分类方式。 6 刮板机链轮轴组设计与探讨 链轮轴组结构类型 同一类型链轮轴组,结构可以更加细化: 轴承不同:双列圆锥滚子轴承;调心滚子轴承; 键联接不同:花键轴;平键轴; 密封型式:骨架油封;浮动密封; 减速器配合型式:内齿圈外花键轴直接配合;配齿轮联轴器; 花键标准:GB/T3478.1;DIN5480; 其他类型。 7 刮板机链轮轴组设计与探讨 第三部分 常见轴组形式 及组成部分 8 刮板机链轮轴组设计与探讨 链轮轴组常见类型 中双链、稀油润滑、锻造链轮两半式、双列圆锥滚子轴承、单输 出轴GB花键、浮动密封+骨架油封; 9 刮板机链轮轴组设计与探讨 组成部分 如图所示:主要由链轮体、链轮轴、滚动轴承、轴承座、定位套、密封、 端盖、透盖等组成。 1 2 3 c 4 5 6 7 8 9 de 10 11 10 刮板机链轮轴组设计与探讨 第四部分 链轮轴组失效形式 及原因分析 11 刮板机链轮轴组设计与探讨 链轮轴组常见失效形式及原因分析 1)轴组漏油:密封失效;配合超差; 2)链窝磨损(正常磨损,非正常磨损):预紧力,矸石含量; 3)轴和链轮裂纹:毛坯裂纹,热处理裂纹,焊接裂纹,疲劳裂纹,表层裂纹, 深层裂纹; 4)链轮齿断裂:缺陷,刮卡; 5)轴组抱死:润滑不畅甚至没有润滑油,导致轴承失效; 标准件失效: 1)螺栓断裂:工作面推移不平直,轴向力过大; 2)油封漏油:润滑油中进入杂质,损坏油封;密封安装错误; 3)轴承失效:润滑不足,定位不牢,游隙不合适,配合间隙不合适。 12 刮板机链轮轴组设计与探讨 关键零件----轴承常见失效形式 滚道表面点蚀数量不超过两位数,自行修复;超过两位数,需 要返厂修复; 滚珠点蚀过多,磨损严重,返厂更换; 13 刮板机链轮轴组设计与探讨 轴承常见失效形式 14 刮板机链轮轴组设计与探讨 轴承常见失效形式 15 刮板机链轮轴组设计与探讨 轴承常见失效形式 轴承属于精密零件,在轴承的包装、运输、装卸、保存、安 装、拆卸、清洗等所有环节,遵守轴承手册要求,减少轴承损伤, 有助于提高轴承使用寿命。 轴承失效后的判断比较复杂,有些情况是多方面因素综合作 用导致,也不排除整体结构设计的影响;了解链轮轴组失效形式, 在零部件设计过程中,考虑结构,尺寸,公差,等等对轴组寿命 的影响。 16 刮板机链轮轴组设计与探讨 第五部分 轴组设计计算及 零件选材 17 刮板机链轮轴组设计与探讨 链轮轴组重要零件设计计算 (一)轴设计计算 ?链轮轴最小直径计算: 考虑通孔以及O型圈沟槽在内φ> φmin;主要是轴承位,两侧轴 承位之间部分。 ? 花键或平键最短长度计算: 通过计算确定键联接长度L1>Lmin;链轮与轴配合键长度L2; ? 链轮轴安全系数计算: 抗弯曲安全系数,抗扭安全系数,以及复合安全系数K > 3.0; 18 刮板机链轮轴组设计与探讨 链轮轴组重要零件设计计算 19 刮板机链轮轴组设计与探讨 链轮轴组重要零件设计计算 (二)链轮设计 链轮设计时,参考GB/T 24503-2009 ( 矿用圆环链驱动链轮); ? 链速度:根据链条节距P,电机速度n,减速器速比i,链轮齿数Z,计算链 速;链速会影响整机运量,过大的链速,会造成设备相关零部件磨损加剧, 影响整机寿命,刮板机链速一般在1.3m/s左右比较合理,也有链速更高的; 转载机链速是输送机链速的1.2倍左右,一般不超过1.8m/s; ?链轮齿数Z:Z的大小影响链速,决定链轮外形尺寸;加大齿数Z,链速V更 稳定,冲击小,但是链轮外形大,机械化采煤工艺,要求刮板机机头长度短, 高度低,与此矛盾。 20 刮板机链轮轴组设计与探讨 链轮轴组重要零件设计计算 ?要适当减少链轮齿数Z,降低减速比i,以缩小减速器体积;减小链轮外径; 降低机头架的高度;刮板机链轮齿数7,转载机为了提高链速,有8齿链轮; (三)轴承寿命计算 轴承型号确定以后,根据轴承的参数,链轮轴组受力情况,进行计算 计算值是理想值,大于实际寿命。 主要是受外界因素影响:润滑不足;润滑油变质; 杂质侵入。 21 刮板机链轮轴组设计与探讨 链轮轴组重要零件材料选择 刮板机运量一直在提升,国外刮板机运量已经到达6000吨/小时;配套的链条, 材质在革新,链条破断载荷在加大,推动链轮材质的研究,从来没有间断。 国外企业,在材料和热处理方面,保持领先优势; 国内厂家:奔牛和张家口,一直在和国内的科研院所和特种钢厂合作,研究做 链轮的新材料。 链轮材料:ZG45Mn、ZG 42CrMo、40Cr、 42CrMo、 42CrMo4、 40CrNiMoA… 母材调质HB240~280,链轮淬火HRC45 ~55,55 ~ 62 链轮轴常用材料:42CrMo 22 刮板机链轮轴组设计与探讨 第六部分 链轮轴组设计思路 及注意事项 23 刮板机链轮轴组设计与探讨 设计思路 在设计链轮轴组时,首先要考虑配套的主机情况,链条规格、型式, 机头架,电机功率,减速器型号,其次再考虑其他内部细节设计。 以SGZ1000/2×700为例:链条φ42×146; 设计要求:P=700kW,输入转矩为T=4517N.M,转速n=1480r/min; 初步确定参数:链轮轴42CrMo,链轮40CrNiMoA,Z=7, 理论计算:链轮外径满足机头架尺寸要求,链速V=1.3m/s,速度变 化范围 :1.21≤V ≤1.34m/s;比较合理。 24 刮板机链轮轴组设计与探讨 一般情况下,按照标准公式计算,链轮参数是标准的,由于配合的刮板不同, 齿形参数和齿厚可以不同,链轮的宽度也不同。不同的加工设备和加工方法下, 链窝形状也不同。 初步确定链条中心距:220mm;(也有165mm,200mm) 轴的设计 初选轴的材料42CrMo,调质HB240~280; 轴最小直径φmin=278mm; 选择轴承:LM654649/10CD-90082; 轴承内径:285.75mm; 与链轮配合花键最短长度:272mm; 25 刮板机链轮轴组设计与探讨 轴承内径选取,大于轴最小直径,还要有一定富裕;轴承外径, 要考虑轴承座壁厚尺寸; 根据机头架参数,确定轴承中心距:918mm;(不影响拆卸的前 提下,两侧轴承应该支撑在机头架内,以提高链轮轴组整体刚度) 根据机械设计手册计算公式,校核轴的弯曲安全系数Sσ =5.8; 扭转安全系数Sτ =8.3;复合安全系数S=4.8〉3; 根据电机功率,计算轴输出端花键长度:Lmin; 根据机头架尺寸,初步确定动力部中心到双链中心的距离L;如果考虑 配套不同减速器,综合后确定轴总长。 26 刮板机链轮轴组设计与探讨 轴组内部结构设计 链轮轴组内部设计,也非常关键,内部零件的设计,需要考虑密封规 格尺寸;润滑油路通畅;轴向、径向定位可靠;安装、拆卸;公差配 合;技术工艺性; 注意事项:与轴承内外圈配合(合理的过盈量、间隙),油封配合, 浮动密封圈配合,一定要遵循标准设计手册要求:包括表面粗糙度, 同轴度,对称度,圆跳动,倒角尺寸等等。 27 刮板机链轮轴组设计与探讨 第七部分 链轮轴组国内外 发展水平 28 刮板机链轮轴组设计与探讨 国内情况: 天地奔牛公司:2007年左右,开始国产化JOY链轮轴组,开发了3×855、 2×1000三机的链轮轴组; 目前最大机型SGZ1400/ 3×1600;运量4500t/h,链轮轴组国产化; 张家口煤机厂:自2008年6月份开始测绘研究进口JOY和DBT三机链轮;开发 了2×1000、 3×1000三机的链轮轴组; 目前最大机型SGZ1350/ 3×1600;运量4000t/h; 29 刮板机链轮轴组设计与探讨 国外情况: Bucyrus:2010年比塞洛斯为神东设计交货世界第一套7米采高,一次采全高 工作面重型刮板机,使用TIB60×194/178链条,驱动功率/ 3×1600;运 量6000t/h; 30 刮板机链轮轴组设计与探讨 国外情况: JOY、DBT: 31 刮板机链轮轴组设计与探讨 国外链轮轴组技术特点: 1)GR链轮:与普通链轮的不同,GR型链轮经过特殊设计,可将载荷分配在 三个轮齿上,确保输送机运行时链环和轮齿之间的接触面积最大,降低 链轮和链条的磨损并延长其使用寿命。 2)传递效率高:传递效率提高到97%。 3)热处理工艺先进:链轮淬火层深度25mm以上,且硬度均匀,链轮使用寿 命长,链轮轴组无故障运行时间长,过煤量大。 4)模块化设计:把链轮/轴/轴承集合为一个驱动模块,多种尺寸的模块适应 不同的安装功率,通过调节齿轮联轴器和连接板,适应不同型号减速器。 5)设计精确:链轮轴组过煤量接近设计寿命。(神东煤炭公司统计数据) 32 刮板机链轮轴组设计与探讨 第八部分 国内外刮板机链轮轴组 结构对比分析 33 刮板机链轮轴组设计与探讨 JOY公司设计生产的大功率刮板机驱动部链轮轴组,在神东煤矿广泛应 用,和国内同型号链轮轴组,在结构上更具有优点,具体结构如下: JOY公司3×700kW刮板机 链轮轴组 34 刮板机链轮轴组设计与探讨 在引进JOY公司大功率刮板输送机之前,国产设计的最大刮板输送机最大功率 3×525kW, 国产3×525kW刮板机 链轮轴组 35 刮板机链轮轴组设计与探讨 1)链轮轴组受力状况分析 图一链轮轴组工作时,轴承完全位于机头架支撑区域内,链轮轴组所受的弯矩 最小,链轮轴组整体刚性好,轴承座壁厚要求也不厚; 图二链轮轴组,受机头架尺寸的限制,轴承偏离机头架支撑区域,轴组受到的 弯矩大,在同样负载下,整体刚性小,轴承寿命短; 2)链轮轴组润滑方式对比 图一链轮轴组工作时,润滑油直接注入轴承油槽内,油路通畅;油堵也是链轮 轴组的定位销,在机头架内定位准确,轴向窜动小; 图二链轮轴组,相比图一,油路复杂,润滑效果不好; 36 刮板机链轮轴组设计与探讨 3)链轮轴组工作方式对比 图一链轮轴组设计左右对称,通过齿轮联轴器与减速器联接;通过2对花键浮 动配合,能够调节一定偏心量,工作状况较好;工作面换面时,不需要拆 卸链轮轴组,安装拆卸简单;可以用于短卸机头或交叉侧卸机头。 图二链轮轴组,链轮轴外花键直接与减速器内花键配合,不对称设计,工作面 换面时需要拆卸链轮组件; 结论: JOY链轮轴组在受力状况、润滑注油方式和安装拆卸方式上都有优越性; 无论刮板机功率多大,都可以采用这种结构形式的链轮轴组。 37 刮板机链轮轴组设计与探讨 第九部分 发展方向探讨 38 刮板机链轮轴组设计与探讨 探讨 针对我公司产品技术特点,探讨一下,我们的链轮轴组技术,今后的发展。 1)针对不同的用户,尤其是工作面条件恶劣的煤矿,提供脂润滑形式链轮 轴组; 2)链轮材料和热处理技术,对链轮轴组寿命的影响非常大;需要及时了解 掌握链轮材料的发展情况; 3)大功率重型刮板机链轮轴组,借鉴JOY轴组结构特点; 4)其他 39 刮板机链轮轴组设计与探讨 40

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