往复式给煤机设计说明书
第82页中国矿业大学2008届本科生毕业设计 1 往复式给煤机概述往复式给煤机在我国煤矿、选煤厂及其它行业应用已有几十年。给煤设备是煤矿生产系统的主要设备之一,给煤设备的可靠性,特别是关键咽喉部位给煤设备的可靠性,直接影响整个生产系统的正常运行。生产实践证明,该设备对煤的品种、粒度、外在水份等适应能力强,与其他给煤设备相比,具有运行可靠、性能稳定、噪音低、完全可靠、维护工作量小等优点。往复式给煤机的主要缺点是能耗较高。随着煤炭工业的发展,煤矿井型不断地扩大,现有型往复式给煤机生产能力小,不能满足大型矿井的要求。因此,改进和扩大现有型往复给煤机是完全有必要的。1.1 往复式给煤机的用途最通用的往复式给煤机为K型，一般用于煤或其他磨琢性小、黏性小的松散粒状物料的给煤，将储料仓或料坑里的物料连续均匀地卸运到运输设备或其他筛选设备中。1.2 K型往复式给煤机的组成K型给煤机由机架、 底拖板（给煤槽）、电动机、减速器、联轴器、传动平台、漏斗、闸门、托辊等组成。本机可根据需要设有带漏斗、不带漏斗两种形式。给煤机设有两种结构形式：1、带调节闸门 2、不带调节闸门，其给煤能力由底板行程来达到。1.3 K型往复式给煤机工作原理简述往复式给煤机由槽形机体和带有曲柄连杆装置的活动地板组成的曲柄滑块机构，地板是工作机构。传动原理：当电动机开动后，经弹性联轴器、减速器、曲柄连杆机构拖动倾斜的底板在托辊上作直线往复运动，当底板正行时,将煤仓和槽形机体内的煤带到机体前端;底板逆行时,槽形机体内的煤被机体后部的斜板挡住,底板与煤之间产生相对滑动,机体前端的煤自行落下。将煤均匀地卸到运输机械或其它筛选设备上。1.4 K4型给煤机的主要特点：工作可靠、寿命长；重量轻、体积小、维护保养方便；结构简单，运行可靠，调节安装方便；封闭式框架结构，大大提高了机架的刚度；装有限矩形液力偶合器，能满载启动，过载保护；给煤量大是目前国内最大的给煤设备；采用了先进的平面二次包络环面螺杆减速器设计，承载能力大，传动效率高；侧衬板与地板之间留缝可调，能较准确地控制留缝大小，大大减少了漏料；驱动装置对称布置，并采用双推杆，使整机受力均衡，传动平稳，消除了底版往复时的扭摆现象；地板有立向筋板，并用三道通长拖辊支撑，保证了地板本身刚度，消除了现有机械的缺点。1.5 往复式给煤机与振动式，板式给煤机的比较往复式与振动式给煤机两种给煤方式不同点是给煤频率和幅值以及运动轨迹不同。在使用过程中，由于振动式给煤机给煤频率高，噪声也大；由于它是靠高频振动给煤，其振动和频率受物料密度及比重影响较大，所以，给煤量不稳定，给煤量的调整也比较困难；由于是靠振动给煤，给煤机必须起振并稳定在一定的频率和振幅下，但振动参数对底板受力状态很敏感，故底板不能承受较大的仓压，需增加仓下给煤槽的长度，结果是增加了料仓的整体高度，使工程投资加大；由于给煤高度加大，无法用于替换目前大量使用的往复式给煤机。往复式给煤机与板式给煤机安装方式的区别主要在于往复式给煤机采用悬挂式安装方式，在地坑基础完工后，往复式给煤机可以直接通过料斗固定在地坑基础上。而板式给煤机则采用设备基础安装的方式，不但要完成地坑基础施工，而且还要进行设备基础施工。采用往复式给煤机可以减少工程施工周期，节约工程造价。除此之外，往复式给煤机还具有结构简单，经久耐用，故障率低的特点，从而在井下矿山机电运输中得到广泛应用。鉴于此，将往复式给煤机应用于地面和井下完全能适应生产环境需要，从而达到减少投入，提高设备运转率，解放劳动力的目的。1.6 K-4型往复式给煤机的技术参数表1-1 K-4型往复式给煤机技术参数型号规格K-4给煤能力/（t/h）底板行程曲柄位置无烟煤烟煤200459053015034403951002295268501148132曲柄转速/（）62电动机型号YB200L-8(Y200 L-6)功率/18.5转速/（）970减速器型号JZQ-500速比15.75最大允许粒度/含量10 %以下700含量10 %以上550设备重量/ 带料斗2337不带料斗25052 往复式给煤机的总体设计在确定往复式给煤机整体结构尺寸之前，首先考虑给煤机的容积利用系数。容积利用系数是给煤机槽体内煤的体积与槽体容积的比值。在给煤机槽体容积一定的情况下,容积利用系数取值的高低,决定设计给煤能力的值就越大,则设计生产能力大,反之就小。现有型往复给煤机容积利用系数取值为0.62。为了提高给煤机的综合性能,通过对K型往复给煤机的使用情况进行大量调查和性能测试,给煤机实际生产能力比设计生产能力偏大约1020%。这说明原设计容积利用系数取值偏低。在该往复给煤机设计中,我们将容积利用系数提高到0.7-0.8,这就意味着,与原设计比较,在相同设计生产能力条件下,给煤机槽体容积可以缩小13%。给煤机的实际生产能力与煤的粒度、水份有较大关系。同样一台给煤机,煤的流动性好,则实际生产能力大;煤的流动性差,则实际生产能力就小。现有型往复式给煤机之所以适应范围广,除其它性能以外,就在于设计时余量较大,即容积利用系数取值较低。我认为,容积利用系数不宜取值过大,以保证往复给煤机对各种煤的适应性。2.1、往复式给煤机的参数根据已知参数，给煤量：；往复行程：，初步设定曲柄的转数为。2.2给煤机的总体外型设计1）。参考 K-4型往复式给煤机取料仓宽度为=1250，底托板材料选用Q235钢长度为L=1500 。由此可推出每转推出煤的容积为：式中：曲柄每转推出煤为 查表得散煤的容重由式得 V=abh=0.25×1.1h=推出煤的最低高度：h=0.75m初步设定曲柄的转数为，箱体的有效高度和宽度，高度为，宽度为。给煤量可表示为 式中给煤机给煤量，；给煤机箱体高度，；给煤机箱体宽度，； 给煤机行程，；煤的密度，；给煤机箱体高度，；工况系数，。因此，由式可求出给煤量图2-2往复式给煤机箱体尺寸>800由上式结果可得出，箱体尺寸满足给煤要求。2）。曲柄连杆尺寸及底板速度的确定已知行程，设偏距e为120 mm，倾斜角度为在有三角形关系式和理论力学中最小角定理，当可求得速度V=(1+)=0.77m/s .曲柄a=124mm连杆长l=1057mm图2-1K型往复式给煤机曲柄连杆运动简图2.3给煤机的受力分析2.3.1 往复式给煤机的运行阻力 往复式给煤机运行时，电动机功率主要消耗在克服下列阻力上。正行时：底板在托滚上的运动阻力和煤与固定侧板的摩擦阻力。逆行时：底板在托滚上的运动阻力和煤与底板的摩擦阻力。此外，还有消耗在克服煤与侧板之间黏着力和在克服底板加速运动时的运行阻力上。2.3.2 产生运行阻力的因素及力的计算往复式给煤机的运行阻力有以下公式计算： 式中 给煤机槽体内煤的质量，；给煤机运动部件的质量，； 重力加速度，； 煤仓出口处压力，；给煤机底板水平投影长度，；煤仓出口对底板有效压力区长度，；给煤机槽体净宽度，；底板在托滚轮上的运动阻力系数，；煤对侧板的侧压系数； 煤的松散容重， ；底板上煤的厚度， ，。正行阻力： 正行阻力： 运行阻力按正行阻力和逆行阻力的均方值计算，即 式中、括号内的第一项表示给煤机槽体内煤的重量和活动件的重量；表示给煤机槽体内煤的重量； 表示煤的重量对给煤机固定侧板产生的侧压力。号内的第二项表示煤仓出口处压力； 表示煤仓出口处压力对给煤机固定侧板产生的侧压力。由于底板在托滚轮上的运动阻力较小(运动阻力系数值较小),给煤机运行阻力主要是煤与固定侧板的摩擦阻力和煤与底板的摩擦阻力。因此可知,产生运行阻力的主要因素是给煤机槽体内的煤的重量和煤仓出口处的压力以及煤与侧板或底板的摩擦系数。从以上分析可知,我们只能从减少煤仓出口处压力对底板的作用,以及减小煤与固定侧板和底板的摩擦力来往复式给煤机的节能措施。采用倾斜式仓口漏斗由于煤仓出口处压力的作用,使底板产生了运行阻力,如果采用斜仓口漏斗,使煤仓出口压力对底板作用减小或不作用在底板上,底板的运行阻力就可以减小。往复式给煤机的运行阻力由以下简化公式计算： 给煤机槽体内煤的质量： =1.25×1.5×0.75×950 底托板选用的材料为，其密度，底托板长、宽、厚度分别为1500、1250、16。则底托板质量为：则 正行阻力： 正行阻力： 运行阻力： 减少煤与底板的磨擦系数是有限的。这是因为正行时，给煤机槽体内的煤是在其与底板之间的磨擦力的作用下，移到给煤机前端。煤与底板的磨擦力要大于煤在加速时的动阻力和煤与固定侧板的磨擦力，才能保证在正行时，煤与底板间不产生相对滑动。3. 给煤机的减速器设计方案3.1 电机选型因设备是在井下工作，电机选为隔爆异步电动机。1. 给煤机所需功率： 2. 给煤机的传动效率(1) 曲柄连杆的传动效率：0.96×0.85(2)减速器的传动效率：0.97×0.96(3)联轴器的传动效率：0.99所以，给煤机的总传动效率为 3. 电动机的功率确定电动机的实际功率为 一般来说，选择电动机容量时应保证电动机的额定功率等于或稍大于工作机所需的电动机功率，即，所以，选择电机额定功率为15，选择电机型号如表3-1所示表3-1往复式给煤机电机选型型号额定功率额定转速同步转速功率因数YB180L-61597010000.8953.2 减速器选型3.2.1. 减速器选型现在已使用的K系列往复式给煤机常用的减速器型号如表3-2所示。表3-2 K系列往复式给煤机常用的减速器型号型号规格K-0K-1K-2K-3K-4
