毕业设计（论文）耙斗装岩机设计（全套图纸）.doc

1 概述全套CAD图纸，加1538937061.1研究矿山机械的目的及意义采矿工业是生产原料的基础工业，在国民经济中占有重要地位，我国矿产资源品种丰富，储量可观，煤炭资源尤为突出，随着中国特色社会主义事业的发展和社会主义市场经济的进一步深化，我国能源消耗比例正进一步向更加合理化的方向发展，但是煤炭资源在今后一段时间内仍是主要的能源。金属矿山的开采可划分为露天开采和地下开采两大类。我国露天开采采出矿石的比重约占，但从事地下开采的人员比露天开采的人员多。这是因为地下开采的条件复杂，使用设备种类繁多，在产量相同的条件下，对地下矿投资的人力和物力远大于露天矿的缘故。保护自然环境和合理利用矿藏资源，是发展社会主义经济的必要条件。随着浅埋矿床的耗尽而愈来愈向深部开采，或当露天开采的深度很大而使地表遭受大面积的破坏时，就必须采用地下开采。不论是露天矿开采还是地下矿开采，对矿体和围岩的金属矿山，都是经凿岩爆破将崩落的松散矿石或岩石，经装运作业运至下步工序的作业地点。装载作业式矿山整个生产过程中既繁重又费时的作业。所以努力提高装载机械的作业能力，对实现矿山生产的高效率低消耗起着重要作用。 1.2矿山机械的发展历程 20世纪初，美，英等国开始使用装载机械代替手工作业。50年代，装载机已大量推广并发展成若干品种，其中使用最多的是后卸式装载机和扒爪装载机。70年代后，随着巷道断面增大，侧卸式装载机迅速发展。中国于50年代初使用后卸式装载机和扒爪装载机，60年代研制耙斗装载机，70年代研制成功侧卸式装载机，与凿岩台车配套使用。装载机械的发展与掘进断面的大小及被装物料的特性密切相关。随着掘进断面的增大，在大断面巷道中多采用侧卸式铲斗装载机，且向大功率，大容量方向发展。对用于中小断面掘进的装载机，则着眼于提高其机械性能和工作可靠性，并使其更方便灵活。此外，正探索装载机械向一机多能方面发展，如在装载机上增加钻臂等。1.3矿山装载机械简介 用钻眼爆破法掘进巷道时,工作面爆破后碎落下来的煤岩需要装在到运输设备中运离工作面,实现这一功能的 设备统称为装载机械。按行走方式分为轮轨式、履带式、轮胎式和雪橇式。按驱动方式分为电动驱动、气动驱动、电液驱动。按作业过程的特点分为间歇动作时和连续动作式两大类。间歇动作式是工作摄取物料时为间歇动作的装载机，主要有耙斗装载机、后卸式铲斗装载机和侧卸式铲斗装载机等三种形式。连续动作式是工作机构摄取物料时为连续动作的装载机，主要有扒爪装载机，立抓装载机，扒立抓式装载机，圆盘式装载机和振动式装载机等。（1）. 耙斗装载机耙斗装载机也叫耙装机，主要由耙斗、尾轮、固定楔、绞车、台车、料槽、导向轮、托轮、操纵机构和电气部分组成。耙斗以自重落在物料堆的上表面，钢丝绳牵引使耙齿插入料堆扒取物料，然后沿巷道底板进入料槽，岩石通过卸料口卸至下面的运输设备。为了使耙斗能往复运行，采用双滚筒绞车牵引，工作滚筒的钢丝绳牵引耙斗前进，空程滚筒的钢丝绳绕过固定在工作上面的尾轮牵引耙斗后退。两个操纵手柄分别控制刹车闸带的开合，实现扒装物料的动作。耙斗装载机是我国目前煤矿掘进所使用的装载设备。耙斗装载机具有结构简单，操作容易的优点，适用范围较广，可用在高度2m左右，宽度在2m以上的水平巷道并倾角小于的倾斜巷道中工作，也能用于弯道处装载。耙岩机能装大块岩石，岩石块度为300-400mm时装载效率最高。我国自行设计制造的耙斗装岩机于1963年开始在我国煤矿中应用。在使用中经过不断改进提高，使该机具有结构简单，操作方便，事故少等优点，受到使用现场和操作工人的欢迎。近几年来，在全国煤矿中推广应用。在使用，改进，推广耙斗装岩机过程中峰峰矿务局各级领导与广大工人群众做了很多工作。湖南煤炭第三工程处，铜川煤炭基本建设公司等单位先后在创造单头斜井月进364.5米,452.1米,504.5米,705.3米等新纪录，其装岩设备都选用了平斜两用耙斗装岩机，起了一定配合作用。随着生产发展的需要，耙斗装岩机已初步形成系列。可以根据巷道规格大小，选用不同类型的耙装机。10左右平巷或斜井可选用DYP-30型大断面平斜两用耙斗装岩机。耙斗容量为0.7，生产率每小时80-120。8左右平巷或斜井可选用ZYP-17型平斜两用耙斗装岩机。耙斗容量为0.3，生产率每小时35-50。4左右平巷可选用SBZ-11型耙斗装岩机。耙斗容量为0.15，生产率每小时15。（2）.铲斗装载机.铲斗装载机用铲斗从工作面底板铲取物料，将物料卸入矿车或其他运输设备，时煤矿岩巷掘进时使用较多的一种装载机械。煤矿使用的主要是直接卸载式，按卸载方式不同分为后卸式、侧卸式和前卸式三种。后卸式和侧卸式使用较多。1. 后卸式铲斗装载机后卸式铲斗装载机主要用于中小断面巷道掘进的装载作业，生产能力一般为15140m/h.按装载方式分直接装车式和带转载机式两种。前者体积小，机动灵活，使用方便；后者转载机下可容纳大吨位矿车。按驱动方式分为气动、电动和电液驱动三种。铲斗装载机的总体结构如图所示，主要由铲斗工作机构2、翻转机构6、回转机构4、行走机构1和操纵机构等组成。图1-1 铲斗装载机1行走机构；2铲斗；3斗臂；4回转机构；5缓冲弹簧；6翻转机构装岩开始时，在距料堆11.5m处放下铲斗2，使其贴着地面，开动行走机构1，借助惯性将铲斗插入料堆，同时开动翻转机构6，铲斗边插入边提升。铲斗铲满后，行走机构后退，并继续提升铲斗，与铲斗连在一起的斗臂3沿回转机构4上的滑道滚动，直到铲斗向后翻转到末端位置，碰撞缓冲弹簧5，铲斗内的物料借助惯性抛出，卸入装载机后部的矿车内。卸载后，铲斗靠自重和缓冲弹簧的反力从卸载位置返回到产装位置，同时行走机构换向，机器又向前冲向料堆，开始下一次装载循环。为了把轨道两侧的物料装走，在铲斗下落过程中，铲斗可向巷道两侧最大摆动30.从装载循环可知，它的装载工作是非连续的。2. 侧卸式铲斗装载机侧卸式铲斗装载机用铲斗铲取爆落的煤岩，而后机器退到卸载点，铲斗向一侧翻转进行卸载。主要用于矿山平巷和倾角18度以下斜巷以及其他矿山工程中产装爆落的松散岩石，也可作为材料和设备的短途运输设备。侧卸式装载机适用的巷道断面，取决于机器自身的最大宽度、卸载时的最大高度以及配套设备。与刮板式装载机配套时，最小适用断面约6m。与矿车配套时，巷道断面不小于10m。按装载机行走驱动方式分为气动、电动、夜动驱动三种。按铲斗臂的结构形式分为固定斗臂、伸缩斗臂和摆动斗臂三种。大多数侧卸式装载机采用固定式斗臂结构。侧卸式铲斗装载机和后卸式装载机相比，有很多优点：铲斗比机身宽，铲斗容量较大，装岩效率高；铲斗侧壁很低，可以一边无侧壁，故插入料堆的阻力较小，容易装满铲斗，并能装块度较大的岩石；采用履带行走机构，调动灵活，可以装岩不留死角；铲斗的升降和翻转行程较短，有利于提高生产率；司机可坐着操作，安全可靠；铲斗可用于安装锚杆，处理危石和运送石料，实现一机多用。图1-2 侧卸式铲斗装载1工作机构；2行走机构；3液压装置；4电气系统；5操纵系统侧卸式装载机由工作机构、行走机构、液压系统、电气系统和操作系统等组成。装载机工作时，首先将铲斗1放到最低位置，开动行走机构2，使机器前进。借助行走机构的力量，使铲斗插入料堆。铲斗插入料堆后，在机器前进的同时开动两个翻斗液压缸5，使铲斗上升装满物料。铲斗升到一定高度后，机器退至卸料处，操纵侧卸液压缸6，将斗内物料卸入矿车。然后，铲斗恢复原位，同时，装载机回到装载物料堆处，至此完成一个工作循环。工作机构由铲斗1，铲斗座2，测斜液压缸6，升降液压缸3和斗臂4等组成。 图1-3 工作机构示意图1铲斗；2铲斗座；3升降液压缸；4斗臂；5翻斗液压缸；6-侧卸液压缸铲斗是直接产装物料的斗形构件，一般采用耐磨钢板焊接制成。铲斗容积为0.452m3，其最先插入料堆底部的部分称斗唇，有平斗唇和弧形斗唇两种。平斗唇铲斗插入阻力较大，但清理巷道散落岩石的效果较好；弧形斗唇插入阻力较小，适于产装硬岩。铲斗可制成一侧敞开或两侧均敞开的形式。斗臂时铲斗和铲斗座的支撑和升降机构，后端部与装载机的机架铰接。固定式斗臂多采用“H”形框架，它与翻斗液压缸，铲斗座和机架共同组成双曲柄摇杆机构；伸缩式斗臂一般为内外两层矩形断面套接的悬臂梁，外层为主臂，内层为动臂，动臂的前端与铲斗座连接，主臂与动臂之间安装液压缸，液压缸活塞杆直接推动动臂伸缩。当采用双伸缩臂时，为了扩大装载面，两个伸缩臂还可以分别作横向摆动；摆动式斗臂可以上下左右摆动，其横断面多为矩形。履带行走机构实现装载机的行走功能，给予工作机构在产装岩石时所需的插入力和承载机器的总质量，由履带总成、导向轮、支重轮、拖链轮、驱动轮、行走液压马达、张紧和缓冲装置、履带架和机架等组成。液压系统由液压泵、行走液压马达、油箱、驱动电动机、多路控制阀、压力表、过滤器和管路等组成。先进的液压系统中还采用一系列安全保护元件、自控元件和电磁阀。电气系统由防爆开关箱、电动机、照明灯、报警器、控制卡关和按钮等组成。动力回路由电动机台数决定。检测与故障显示、安全保护和自动控制回路因机型而异。（3）. 扒爪（蟹爪）装载机图1-4 扒爪装载机1扒爪；2扒爪减速器；3铲装板升降液压缸；4履带行走机构；5转载机升降；6电动机；7转载输送机；8紧链装置；9，10照明灯；11铲装板；12操纵手把；13转载机摆动液压缸扒爪（蟹爪）装载机是一种用扒爪作工作机构的连续作业装载机，主要用于巷道掘进中装载爆落的煤岩，装载能力一般为35200m3/h。扒爪装载机有电动和电液驱动两种。按转载运输机的形式分为整体式和分段式两种。目前应用较为广泛的扒爪装载机时具有整体运输机、履带行走的电动扒爪装载机。扒爪装载机主要由扒爪工作机构、转载机构、行走装置及其动力装置等组成。装载机工作时，先开动扒爪工作机构和转载运输机7，操纵液压缸3将铲装板降至料堆的底部，然后开动履带行走机构4，让机器慢速推进，是铲装板前缘逐渐插入料堆。此时，扒爪1按预定的耙运轨迹运动，落在铲装板上的物料被扒爪送入转载输送机7的受料口，由刮板链运送到机器后面停放的矿车或其他运输设备。液压缸3、5和13分别实现装载高度、卸载高度和卸载位置的调整。（4）.立爪装载机立爪装载机是用立抓从上方及两侧扒取爆落的煤岩，经自身的转载机构卸载的装载机械，适用于矿山巷道和平硐施工，装在能力一般为90180m3/h。立抓装载机阻力小，功率消耗少，装在连续、平稳，生产效率高；立抓工作时的受力方向相同，受力状态合理。轮轨式立抓装载机工作时部存在冲插和前后频繁移动的弊病，易于凿岩台车、梭式矿车或其他转载设备配套使用，组成机械化作业。图1-5 立爪装载机示意图1立爪；2小臂；3积渣板；4液压缸；5动臂；6机架； 7液压操纵阀；8行走驱动装置；9防爆电控箱；10驱动装置1.组成与工作原理立爪装载机主要由工作机构、输送机构、行走机构和操纵机构等组成。装载机接近料堆时，使立爪由外向内摆动一定角度扒取物料，装入输送机，由刮板链把物料从输送机前端运送到末端，卸入转载设备或直接卸入矿车。工作机构装载物料的过程如下：动臂升起，立爪向外张开，动臂落下，立爪向内扒取物料，四个动作依次交替进行，也可以两个动作同时进行。2.工作机构如上图所示，立爪装载机的工作机构由动臂、小臂、立爪和液压缸等组成。有单立爪式和双立爪式两种结构，多数采用双立爪式。图1-6 立爪装载机工作机构1扒爪销轴；2支座；3动臂；4小臂液压缸；5小臂；6扒取液压缸；7立爪；8，10橡胶碰头；9小臂销轴；11爪齿动臂3是用钢板制成的整体U型框架结构。U型框架的两个末端焊有支座2，可固定在输送机体两侧伸出的轴头上。动臂在升降液压缸的作用下绕回转中心线a 转动，实现工作动臂的升降。在动臂上对称安装有小臂5。在回转液压缸的作用下，小臂可绕轴9向外、内向回转，工作转角为。当小臂转动时，橡胶碰头8和10起定位和缓冲作用。左右小臂上分别装有左右立爪7，立爪下端有爪齿11.左右立爪在扒取液压缸6的作用下，能够下外、向内各摆动，以扒取物料，并把输送机积渣上积聚的物料装进刮板输送机。工作机构为单立爪时，单立爪布置在动臂的中部，通过回转机构可使立爪向左、向右回转。动臂升降液压缸、小臂回转液压缸和立爪扒取液压缸均有多路换向阀控制。3.输送机构输送机构是一台刮板输送机，由机架、驱动装置、积渣板和刮板链等组成。机架前端绕液压缸的支撑轴升降时，其末端相应升降一定幅度，有利于卸料。操纵机架后部的液压缸也可使输送机的末端升降。调整机架的运行高度使卸载高度与输送设备相应。输送机的前端两侧装有积渣板，依靠液压缸回转，与输送机机架相互配合，将零散的物料聚集成堆以清理巷道底板。输送机的驱动装置大多为电液驱动，布置在输送机的末端。4.行走机构行走机构按行走方式分为轨轮式、轮胎式和履带式三种，其中轨轮式行走机构用得较多。轨轮式行走机构由行走驱动装置、回转盘和液压缸等组成。行走驱动装置大多采用电液驱动，由液压马达通过齿轮减速器驱动轮对转动。其特点是前后车轮都可作为主动轮，一旦其中一对车轮出轨，可以利用行走机构和工作机构将车轮复位，回转盘由上盘、下盘和钢球组成一个推力轴承，下盘固定在齿轮减速器上，上盘的上平面安装输送机、工作机构和操纵机构等。操纵液压缸使上盘转动时，以上各部件都随着回转，以扩大扒取范围。在机器运行到弯道时，亦能借助回转盘使机器在较小的弯道中通过。轮胎式行走机构的特点是由传动装置驱动轮胎使机器运行。履带行走机构通常由两只液压马达分别驱动左、右履带的链轮，实现机器的前进、后退和转弯等动作。（5）.扒立爪式装载机图1-7 扒立爪式装载机1立爪机构；2扒爪机构；3扒爪减速器；4机头部；5电器箱；6履带行走机构；7刮板输送机减速器；8行走减速器；9带式输送机；10电动机 扒立爪式装载机又称蟹立爪式装载机，是在具有单一工作机构的扒爪装载机的基础上发展起来的一种高效连续作业的装在设备。它用扒爪和立爪工作机构扒取物料，其余组成部分与扒爪装载机大致相同。工作时，立爪松动料堆并向扒爪喂料，扒爪将物料扒入输送机。它既改善了扒爪插入料堆时受阻较大的不良工况，减少了对铲板插入深度的要求，又保证了扒爪的满载作业。当装载粘结性较大的煤岩时，立爪机构完成煤岩松散、集料和送料工作，从而减少扒爪机构可能受到的较大阻力。装载能力一般为120180。由于机器采用两套工作机构，使其结构复杂。为保证机体的纵向平衡，需加长机身和质量，导致设备在井下调动的灵活性降低。扒爪立爪式装载机其基本结构与扒爪和立爪式装载机大致相同，有一下几方面特点：1. 扒爪机构扒爪的传动机构安装在机头部4的上方，有利于维护检修，能防止泥水侵入。2. 立爪机构立爪机构1在垂直平面内的运动由立爪扒取液压缸和立爪升降液压缸来完成，两个立爪在水平面内的回转通过回转液压缸推动齿轮齿条实现。立爪的升和张、降和收顺序动作，由单向顺序阀来控制。3. 转载输送机转载输送机由两部分组成。前一部分是采用双排套筒滚子链牵引的刮板输送机，保证在倾角时仍能正常运输；后一部分采用带式输送机，其卸载高度通过升降液压缸调节，左右摆动依靠一对水平布置的液压缸推动齿轮和弧形齿条来实现。2 方案论证2.1耙斗装岩机的结构及工作原理 煤矿生产中,当钻爆法掘进巷道时,爆破下来的岩石需要装到矿车里,运出工作面,提升到地面。这项装载工序的劳动强度高,工作量大,约占整个掘进循环的35 %50 %。为降低工人劳动强度,提高生产率,保证这项工序实现机械化,煤矿通常使用各类装载机,如耙斗装载机、铲斗装载机、蟹爪装载机等。由于耙斗装载机结构简单,容易制造,既能装大块岩石,又能用于坡度小于30°的巷道,因而在煤矿生产中得到广泛应用。耙斗装岩机主要由固定楔、尾轮、耙斗、绞车、台车、导向轮、料槽（进料槽、中间槽、卸料槽）以及电气部分组成。 图2-1 耙斗装岩机耙岩工作原理1-尾轮；2-耙斗；3-尾绳；4-主绳；5-档板；6-护板；7-升降装置；8-操纵机构；9-卡轨器；10-绞车；11-台车；12-导向轮；13-矿车；14-头轮；15-固定楔；16-簸箕口；17-连接槽；18-中间槽；19-卸载槽；20-轨道 耙斗装岩机是通过绞车的两个滚筒分别牵引主绳，尾绳，使耙斗做往复运动，耙斗把岩石耙进料槽，岩石从料槽的卸料口卸入矿车或箕斗，从而实现掘进的机械装岩。耙斗装岩机工作时，耙斗借自重插入岩石堆，然后起动绞车电动机，使绞车主轴旋转，再扳动操纵机构中的工作卷筒操纵手把，使工作卷筒旋转，则工作钢丝绳不断的缠到工作滚筒上，牵引耙斗沿底板移动并将岩石耙入进料槽，经过中间槽直到卸料槽的卸料口，从卸料口把岩石卸入矿车或箕斗。与此同时，回程滚筒处于浮动状态，使回程钢丝绳可顺利的由回程卷筒放松下来。当工作过程结束后，松开工作操纵手把，扳动回程操纵手把，这时回程卷筒与绞车主轴旋转，返回钢丝绳就不断的缠到回程卷筒上，将耙斗拉回岩石堆，完成一个循环，重新开始耙装。由耙装到卸载的过程可看出，耙斗装载机是间断的装载岩石的，耙斗属于上取式的工作机构。为防止在工作过程中卸料槽末端抖动，特加一副撑脚将卸料槽支撑到底板上。若在倾角较大的斜巷工作时，除用卡轨器将台车固定在轨道上以外，还另外设一个阻车器，以防机器下滑。固定楔在掘进工作面的作业面上，用以悬挂尾轮。若移动固定楔和尾轮的位置，便可改变耙斗的耙装位置，从而扩大耙装宽度。拆除卸料槽，配合刮板输送机，可用于规格较小的掘进巷道，耙斗机的耙斗把煤或岩石耙入刮板输送机的溜槽内，由刮板输送机把煤或岩石运走。2.1.1耙斗装岩机主要部件结构结构耙斗装岩机主要由耙斗，绞车，台车及槽子等组成。耙斗与钢丝绳连接，由绞车牵引，经过槽子往复耙区岩石，将岩石卸载于矿车或箕斗内。1耙斗耙斗是耙装机的主要组成部分，耙斗的重量，耙角，形状是耙斗的主要参数。耙斗设计是否合理，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。图2-1 耙斗 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q来计算。耙角的选择，耙角是耙斗在精致水平位置时耙齿内侧与水平所成的夹角，设计耙角时，耙角选择要合适，过大或过小都会直接影响耙斗的插入情况，同时又会抵消耙斗的重量。根据经验用于巷道时，耙角为；用于斜井时，当斜井角度小于，耙角为左右，当斜井角度大于，耙角为。a. 整体耙式耙斗 b.铰链折叠式耙斗 b.双面耙斗图2-3 几种耙斗形式耙斗形状在长，宽，高之间比例关系要有一定范围，根据经验为，在一定尺寸情况下，要考虑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漏掉。耙齿一般有平齿和梳齿两种，耙斗扒取岩石时，耙齿任何一点与岩石接触，则整个耙齿无法插入，而梳形耙齿间如卡住岩石，就会增加耙斗插入阻力，松散细粒也容易从齿间漏掉，平齿无此现象。因此本次设计采用平齿。 图2-4 耙斗结构1，6接头；2尾帮；3侧板；4拉板；5筋板；7斗齿；8牵引链 2绞车耙斗装载机的绞车是牵引耙斗运动的装置。能使耙斗往复运行迅速换向，并适应冲击符合较大的工况，一般均采用双滚筒结构，也有三滚筒结构，为了提高耙装机构生产率，空行的速度比耙装时快，为此两个滚筒之转速各不相同。它与耙斗，尾轮还可组成耙矿绞车。绞车按结构形式可分为行星轮式和摩擦式两种。（1）行星轮式绞车行星轮传动的双滚筒绞车，它由电动机、减速器、带式制动闸、空程滚筒、工作滚筒、辅助闸和绞车架等部分组成。闸带式双卷筒绞车的一个卷筒用来缠绕工作钢丝绳（称工作滚筒），另一个卷筒则用来缠绕回程钢丝绳（称空程滚筒）。当启动电动机之后，可经减速器带动绞车主轴旋转，此时两个卷筒不动。若需耙斗开始耙取岩石工作时，司机操作控制手柄将工作滚筒一侧的带式制动闸闸紧，通过行星轮结构，其工作滚筒随主轴旋转缠绕钢丝绳，使耙斗处于工作状态。这时空程滚筒是处于浮动状态若使耙斗返回到耙岩石位置时，司机松开控制工作滚筒一侧的带式制动闸手柄，而将空程滚筒一侧的带式制动闸闸紧通过相应的行星轮结构，空程滚筒则随主轴的旋转缠绕钢丝绳，使耙斗处于回程状态。这时工作滚筒处于浮动状态。制动闸除控制卷筒旋转缠绕钢丝绳使耙斗往返工作外，还可控制耙斗的运行速度。利用闸带与内齿圈闸轮之间摩擦打滑的特性，闸紧一 些速度就快一些，相反就慢一些。两个辅助闸用来对工作滚筒和空程滚筒进行轻微制动，以防止卷筒处于浮动状态时，缠在卷筒上的钢丝绳松圈而造成乱绳和压绳的现象。1. 主轴部件绞车的主轴部件主要由工作滚筒和空程滚筒、内齿圈、行星轮架、绞车架、行星轮、中心轮、主轴和轴承等部分组成。绞车主轴穿过两个卷筒的内孔，并用花键固定着两个中心轮。工作滚筒和空程滚筒用键联接在相应的行星轮架上，同时支承在相应的滚动轴承上。内齿圈的外缘就是带式制动闸的制动轮，这两个内齿圈也支承在相应的轴承上。整个绞车通过绞车固定在机器的台车上。主轴的安装方式很特殊，它没有任何轴承支承，呈浮动状态。这种浮动结构能自动调节三个行星轮上的负荷趋于均匀，使主轴不受径向力，只承受扭距。主轴左端与减速器伸出轴上大齿轮的花键连接，实现传递扭距。图2-5 绞车主轴部件1-工作卷筒；2、5、110、14-滚珠轴承；3、6-内齿圈；4-行星轮架；7、9-绞车架；8-回程卷筒；11-行星轮；12-中心轮；13-主轴2.带式制动闸图2-6 绞车带式制动闸1- 凸肩；2-调节螺钉；3-挡板；4-钢带；5-钢丝石棉带；6-铆钉；7-圆柱销；8-摇杆；9-调节螺母；10-拉杆带式制动闸主要由钢带、钢丝石棉带、摇杆、和拉杆等部分组成闸带。石棉带磨损后可更换。闸带呈半圆形对称布置，两条闸带用圆柱销与绞车机架连接。当操纵机构使摇杆顺时针转动时，则摇杆时右闸带闸紧内齿圈外缘；同时，由于拉杆随摇杆向右移动使左闸带也闸紧内齿圈外缘，从而实现内齿圈的制动。反之，当操纵机构使摇杆逆时针转动时，摇杆使右闸带离开内齿圈外缘，同时拉杆随摇杆向左移动使左闸带也离开内齿圈外缘，即左右闸带几乎同时向外张开，从而实现内齿圈的松闸。为防止闸带松开距离过大，缩短制动时间，在闸带外缘上铆有凸肩。当该凸肩碰到固定在绞车架上的挡板后，闸带便停止向外张开，使闸带内表面与内齿圈外缘之间保持一定的工作间隙。该间隙的大小可用调节螺钉进行调节。两套带式制动闸可借助相应的杠杆操纵机构进行操作。操作机构操作机构主要由空程滚筒操纵手柄1、工作滚筒操纵手柄2、拉杆3、短杆6、长杆7和连杆9等部分组成。这是两套组装在一起的杠杆操纵机构。空程滚筒操纵手柄1和工作滚筒操纵手柄2分别控制相应的带式制动闸向右推时，如把空程滚筒操纵手柄和工作滚筒操纵手柄向右推时，通过相应的长杆7或10使拉杆3或4向下移，因拉杆是与制动闸中的摇杆连接，所以摇杆被带动按顺时针转动，则对相应的内齿圈进行制动；反之操纵手柄1或2向左拉时，通过相应的长杆使拉杆向上移，则对相应的内齿圈就进行松闸。图2-7 绞车操纵机构1-回程卷筒操纵手把；2-工作卷筒操纵手把；3、4-拉杆；5、6-短杆；7、10-长杆；8、9-连杆3.辅助闸辅助闸主要是由铜丝石棉带1、闸瓦2、接头4、支座5、弹簧6、活塞7、把手8和把座9等部分组成。绞车工作时，只有一个滚筒缠绕钢丝绳处于工作状态；另一个滚筒却响应的处于浮动状态，随着耙斗的移动松开钢丝绳。这样，当耙斗停止工作时，由于浮动滚筒的惯性，会使该滚筒继续转动而放出部分钢丝绳，使堆积在滚筒的出绳口处引起乱绳事故，使钢丝绳很容易损坏。为此，在两个滚筒的轮缘上各安装一个辅助闸，其作用就是以一定的制动力抵消浮动滚筒的惯性力矩，一般情况下这个辅助闸始终闸紧滚筒轮缘，使滚筒旋转始终具有一定的摩擦阻力矩，以便耙斗停止运动时及时克服惯性力矩而使浮动滚筒停止放绳。辅助闸的力矩一 般是较小的，不致影响卷筒的正常转动。若摩擦阻力矩过大，则会增加绞车无用功率的消耗，降低机械效率。辅助闸的支座用螺钉5固定在绞车架上。把座9和支座5之间为螺纹配合。带偏心的手把8安装在把座9上。当顺时针转动手把时，手把上的偏心盘推压活塞7向左移动，压缩弹簧，使接头推动闸带作用在卷筒轮缘上，产生一定摩擦阻力矩，抵消卷筒的惯性力矩。正常情况下，辅助闸手把就被调整在一定的位置不动，使卷筒轮缘上始终具有一定的摩擦阻力矩。只有当人工拖拉钢丝绳的情况下，为了减轻人力，才将手8把逆时针转动，使弹簧松开，此时闸带只以很小的力贴在卷筒轮缘上。闸带中的铜丝石棉带磨损后可更换。图2-8 绞车辅助闸1-铜丝石棉带；2-闸瓦；3-铆钉；4-接头；5-支座；6-弹簧；7-活塞；8-手把；9-把座4.传动系统绞车的传动系统如图所示。电动机启动后，经减速器内齿轮，使绞车主轴转动。主轴上用花键固定着两个中心轮和，分别与三个行星齿轮和啮合，并与相应的内齿圈和组成两套行星齿轮传动机构，传动工作滚筒和空程滚筒，当耙斗装载机工作时，需扳动操纵手把使带式制动闸闸紧内齿圈，三个行星齿轮的行星轮架则被带动着与中心齿轮同向旋转。因工作卷筒用键固定在行星轮架上，故工作卷筒也就随着行星轮架同时旋转，使工作钢丝绳不断地缠绕到该卷筒上，牵引耙斗耙取岩石进入溜槽，实现耙斗的工作过程。与此同时，由于耙斗的移动，拉着返回钢丝绳从空程滚筒上放松下来，所以空程滚筒与工作滚筒按相反的方向旋转。由于空程滚筒也用键与相应的行星轮架固定，故此行星轮架也就随着空程滚筒转动。由于内齿圈未被闸紧，而中心齿轮始终随主轴一起转动，所以通过行星齿轮带动内齿圈随空程滚筒同向转动。同理，当带式制动闸闸紧内齿圈而松开内齿圈时，返回钢丝绳不断地缠绕到空程滚筒上，工作钢丝绳则由工作卷筒上放松下来，使耙斗实现返回行程。必须注意两个内齿圈只能一个闸紧另一个松开，不能同时闸紧，否则将引起耙斗跳动，甚至拉断钢丝绳，造成人身和设备事故。当两个带式制动闸同时松开相应的内齿圈时，两个卷筒都不旋转，使耙斗处于原来位置不动，这如同停止电动机运转一样。由此可见，采用这种绞车可防止电动机频繁起动，耙斗运动换向容易实现，对保护电气设备有利。由于耙斗工作行程的阻力远大于返回行程的阻力，可使空程滚筒的工作转速比工作滚筒的工作转速快一些，以减少返回所需的时间，因此相应的行星轮传动比是不一样的。图2-9 行星轮式绞车系统传动图（2）摩擦式绞车摩擦式绞车分圆锥摩擦轮式绞车和内涨摩擦轮式绞车两种。图为圆锥摩擦轮式双滚筒绞车。电动机和滚筒轴呈垂直布置，两个滚筒滑套在滚筒轴上，左右两个摩擦锥盘随滚筒轴一起旋转。当转左或右螺旋幅的螺母时，此螺母便推动与其相邻的滚筒外移，与摩擦盘接触并被带动旋转。当反向转动该螺母时，滚筒与摩擦盘脱开，停止旋转。两个滚筒上设有辅助刹车。操纵螺母的手把与操纵辅助刹车的手把存在联动闭锁关系：当滚筒被圆锥摩擦轮带动时，辅助刹车的闸带就放开；反之，当滚筒与圆锥摩擦轮脱开时，闸带就抱紧制动轮，以克服惯性影响，避免回程滚筒放绳太多引起乱绳。为了减少误操作的可能性，两队螺旋幅的螺旋方向相反，所以操纵两个滚筒的手把动作方向一致。图2-10 圆锥摩擦轮绞车传动绞车1工作滚筒；2圆锥摩擦轮；3螺杆；4主轴；5回程滚筒；6螺母；7闸带 图2-10为内涨摩擦轮传动绞车系统。当操作手把转动螺母7时，因空套在主轴10上的螺杆6轴向不能移动，四头螺母就推动空套在离合瓦座12上的锥体5轴向移动。工作滚筒8的锥体向右移动，或回程滚筒2的锥体向左移动时，滚轮11和顶杆4就沿径向向外移动，将闸瓦9压紧在滚筒内壁上。又因离合瓦座是用键装在轴上的，滚筒就跟轴一起转动。滚筒内壁和闸瓦的摩擦表面都装有铜丝石棉带。滚筒上也设有防止乱绳的辅助带闸1。图2-11 内涨摩擦轮传动绞车系统1闸带；2回程滚筒；3摩擦带；4顶杆；5移动锥体；6螺杆；7螺母；8工作滚筒；9闸瓦；10主轴；11滚轮；12离合瓦座从制造角度来看：行星齿轮绞车比较复杂，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，如内齿圈等。而摩擦式绞车由于电动机，减速器均利用现成设备，比较方便。 从使用维护角度来看：行星齿轮操作省力，灵活。调整简便，事故少，维修工作量少。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，推力轴容易损坏，连续操作后离合器容易发热产生打滑等现象，操作时比较费力，钢丝绳亦容易跳动，维修工作量也比较大。因行星齿轮传动耙斗装岩机具有装岩效率高、结构简单、可靠性好、操作方便、使用范围广等特点，所以本次设计选用行星齿轮式绞车。3台车 台车由车架，车轮，弹簧碰头等组成，它是装岩机的机架及行走部，它承装岩机的部重量。在台车上安装绞车，操纵机构，并安装有支撑中间槽的支架和支柱，台车前后部有四套卡轨器，作为固定装置，末端装有弹簧碰头，可缓冲矿车对装载机的撞击。4料槽 料槽是容纳扒煤矸的，耙斗扒取的岩石依次通过进料槽，中间槽，卸载槽，从卸载槽底部的卸料口卸入矿车，中间槽安装在台车，支架和支柱上，而进料槽，卸载槽则分别在其前后与之衔接。进料槽的中部安有升降装置，以调节簸箕口的高低，簸箕口前两侧装有挡板，引导耙斗进入槽子。中间槽有两个弯曲部分，为考虑磨损及易于更换，弯曲部装有可拆卸的耐磨弧形板，卸料槽后部装有弹簧碰头，起缓冲作用。2.2牵引钢丝绳 凡在水平的或倾斜轨道上利用绞车及钢丝绳牵引矿车或提升容器沿轨道移动的运输方式称为钢丝绳运输。钢丝绳运输由于适应性强，受巷道起伏影响不大，设备简单、轻便、制造和安装容易、初期投资少、操作方便，对维护、安装、使用要求的技术条件不高，因而在我国当前的矿山企业中，尤其是中小型矿井应用广泛。特别对于倾角大的斜巷，带式输送机不能应用，采用钢丝绳运输尤为合适。即使在使用带式输送机的巷道中，现阶段还采用钢丝绳运输设备作辅助运输。钢丝绳运输的缺点是辅助劳动量大，能量消耗较多，线路上还需 装辅助设备等。按矿车的运行特点，钢丝绳运输分为使用单滚筒或双滚筒的滚筒式绞车的有极绳运输和使用摩擦轮式或其它特殊形式绞车的无极绳运输。按作用方式，有有极绳运输分为单绳运输和双绳运输。1. 单绳运输 矿车由一台单滚筒绞车沿斜巷向上牵引，而向下运行时依靠矿车自重沿斜巷自溜下放。这种运输方式主要用于在倾斜巷道中。2.单尾绳运输 矿车由一台单滚筒绞车或一台带尾绳的双滚筒绞车进行牵引。用一台双滚筒绞车的优点是操作简单，缺点是构造复杂，钢丝绳长。这种运输方式用在水平巷道或坡度不大巷道。3.双绳运输 这种运输方式是绞车上的两根钢丝绳各挂一个车组，两个车组想象运行。这种运输方式只能在倾斜巷道中，轨道可采用双轨，也可采用带有中间错错车道的单轨。优点是与单轨相比，运输能力几乎增加一倍，而两个车组的自重亦可部分地得到平衡，从而使电动机功率可得到相应减少，其缺点是：收发车场的线路布置十分复杂，当进行多水平运输时，调车十分复杂。4.无极绳运输 无极绳运输中钢丝绳的两端是绕过一个或几个摩擦绳轮和一个拉紧绳轮而后连接起来。无极绳运输的轨道一般是敷设双轨重车在一条轨道上向一个方向行驶，而空车则在另一轨道上向另一个方向行驶。空重车通常是单个的在钢丝绳处于运动不停的状态中挂到钢丝绳上去，或自钢丝绳上摘下来。无极运输的优点是运输能力与运输距离无关。 无极运输是我国小型矿井上下较常用的一种运输方式。无极运输方式有两种，一种是运动着的钢丝绳在矿车的下面与矿车相连接，称为下行式；另一种是运动着的钢丝绳在矿车上面与矿车相连接，称下行式。在本章中，我们已拟定选用行星轮式双滚筒绞车，据此本设计中钢丝绳运输方式相应的选用主尾绳运输方式。3耙斗装岩机主要部件设计及选择3.1.总体设计方案选择本课题要达到的设计结果是：耙斗装岩机的生产率为，钢丝绳的牵引力为。参照已成型产品，初步拟定选取耙斗装岩机耙斗容积，并且假设耙斗从耙装点耙装岩石至卸料口而后空程返回至耙装点为一次装载过程，由此我们可以从设计结果中推算除耙斗装岩机每小时完成100次装载过程，每次装载过程耗时36s。根据经验为保证耙斗装岩机具有较高生产率及便于铺设轨道，耙装机工作时离迎头最好不超过15m，同时为了避免放炮时机器受到损坏，机器离迎头一般不小于6m，因此耙装机工作时离迎头最合适距离为615m，初选耙装机工作时距离迎头10m。参照已成型产品，初拟外形尺寸为7500mm，由此可求得耙斗完成一次装载过程钢丝绳的平均牵引力为为提高生产率，通常工作速度小于回程速度，初拟钢丝绳牵引速度范围时0.97-1.35m/s，分别取两个极限速度进行设计和计算。初步设定滚筒直径D为300 mm。 当钢丝绳牵引速度为时，视之为最小工作速度，此时工作滚筒的转速为： 工作滚筒的工作阻力为： 当钢丝绳牵引速度为时，视之为最大工作速度，此时回程滚筒的速为：3.2电动机选型 根据前面相关计算和假定我们已知绞车工作滚筒作用力为20KN，其线速度为。 电动机输出功率 传动装置总效率 圆柱齿轮传动效率 取 0.97 行星齿轮减速器效率 取0.95 滚动轴承效率 取0.99 电机所需额定效率 K为功率储备系数， 取K=1.2据此选取YB系列电动机，型号YB 200L-4，额定功率为30KW，满载转速1470r/m。检验，由工作滚筒的转速和滚筒所受扭矩求取电机输出功率： 求取的结果与由拉力和速度求取结果相同，所以选取的电动机满足要求，前