矿用刮板输送机驱动链轮的静力学分析及优化

矿用刮板输送机驱动链轮的静力学分析及优化

何奉天

华亭煤业有限公司陈家沟煤矿 邮编：744100

摘要：在进行矿用刮板输送机驱动链轮的静力学分析时，刮板链的拉力和载荷会直接影响到链轮所受到的力。链轮的几何形状会影响到力的分布情况和应力状态。链轮的材料强度和性质会影响到链轮的安全性和可靠性评估。需要注意的是，以上是一般的静力学分析过程，具体的分析方法和计算公式可能会因具体情况而有所不同。因此，在进行实际的静力学分析时，建议参考相关的工程手册、标准和专业知识，或寻求专业工程师的指导。

关键词：矿用刮板输送机；驱动链轮；静力学分析及优化

矿用刮板输送机的作用是将大量物料连续地从一个地点输送到另一个地点，其结构包括输送机架、刮板链、驱动装置、刮板板、引导装置、调节装置和支承装置等组成。驱动链轮通过齿轮传动的方式，接收动力并将其传递给刮板链，从而实现矿用刮板输送机的正常运行。它的结构和工作原理保证了刮板链的稳定运动和物料的连续输送。

1矿用刮板输送机的作用和结构

矿用刮板输送机是一种常见的输送设备，主要用于煤矿、金属矿山和其他矿石加工场所中，用于将物料从一个地点输送到另一个地点。它的作用是实现大量物料的连续输送，并能适应各种复杂的工况。矿用刮板输送机的结构包括输送机架、刮板链、驱动装置、刮板板、引导装置、调节装置、支承装置几个主要部分。输送机架是支撑和固定整个输送机的主要结构部分。它由钢结构制成，并具有足够的强度和刚性来承受物料的重量和运行过程中产生的力。刮板链是矿用刮板输送机的核心部件，由一系列连接的刮板板链组成。刮板链通过驱动装置驱动，沿着输送机架上的轨道运动，将物料从进料口输送至出料口。刮板链的选用要考虑物料的性质、输送能力和工作环境等因素。驱动装置用于提供足够的动力，驱动刮板链进行运动。通常使用电动机作为驱动装置，通过减速器和链轮传动来实现刮板链的运动。刮板板是连接在刮板链上的输送物料的载体，起到将物料从进料口刮入出料口的作用。刮板板通常由耐磨材料制成，以保证其在运行过程中的耐磨性和寿命。引导装置用于引导刮板链和刮板板的运动，确保输送物料的顺利传输。它通常由导向轮、滚筒或导槽等组成。调节装置用于调整刮板链的张紧度，以保持适当的张力。这可以通过调节张紧轮或张紧螺栓来实现。支承装置用于支撑刮板输送机的重量，通常由支承滚筒或滑轮等组成。它们位于输送机架的底部，以减少摩擦和阻力，并保持刮板链的稳定运行。

2现有链轮设计可能存在一些不足之处

现有链轮设计可能存在一些不足之处，例如强度不够和寿命短等问题。链轮的材料选择可能不适合应用环境和工作条件。如果材料的强度不足或耐磨性差，链轮容易出现断裂、磨损和失效。改进方向是选择具有更高强度和耐磨性的材料，如合金钢、高强度不锈钢等。链轮的几何形状可能存在一些设计上的不合理之处，导致应力集中和磨损集中。例如，齿根处的半径过小、齿数不合理等。改进方向是通过几何形状优化，增加齿根半径、调整齿数等，以减少应力集中和磨损集中。链轮的热处理可能不充分，导致材料硬度不够或应力分布不均匀。这会影响链轮的强度和寿命。改进方向是确保链轮经过适当的热处理过程，如淬火和回火，以提高材料的硬度和强度。链轮的表面处理可能不足，导致链轮与刮板链之间的摩擦和磨损增加。改进方向是对链轮进行适当的表面处理，如渗碳、氮化、镀铬等，以提高表面硬度和耐磨性。刮板链在链轮上的负载分布可能不均匀，导致链轮某些区域受到过大的应力。改进方向是通过调整刮板链的张紧度和链轮的安装位置，实现负载均衡，减少应力集中。链轮的维护可能不及时，导致磨损和损坏加剧。改进方向是定期检查链轮的磨损情况，及时更换磨损严重的链轮，进行必要的润滑和维护。

2矿用刮板输送机驱动链轮的静力学优化设计分析
2.1优化目标以及优化的方法
矿用刮板输送机驱动链轮的静力学优化目标是提高链轮的强度、寿命和可靠性，以确保其安全运行。通过优化链轮的几何形状，如增加齿根半径、调整齿数等，可以减小应力集中现象。这有助于降低链轮的应力水平，提高链轮的强度和寿命。优化刮板链的张紧度和链轮的安装位置，实现负载的均衡分布。这可以减小链轮某些区域的应力集中，提高链轮的强度和寿命。选择具有较高强度和良好耐磨性的材料制造链轮，以承受刮板链的拉力和工作负荷。材料的选择应根据具体应用环境和工作条件进行合理的评估和选择。对链轮进行适当的热处理，如淬火和回火，以提高材料的硬度和强度。这可以增加链轮的耐磨性和抗疲劳性能，延长链轮的使用寿命。对链轮进行适当的表面处理，如渗碳、氮化、镀铬等，以提高表面硬度和耐磨性。这可以减少链轮与刮板链之间的摩擦和磨损，延长链轮的使用寿命。通过应力分析和强度计算，评估链轮在运行过程中的应力状态和强度。根据分析结果，进行优化设计和参数调整，以满足强度要求。定期检查链轮的磨损情况，及时更换磨损严重的链轮。进行必要的润滑和维护，以减少链轮的摩擦和磨损，延长链轮的使用寿命。

2.4做好刮板输送机中部槽以及附件的设计

刮板输送机中部槽和附件的设计对于输送机的正常运行和高效性非常重要。以下是一些关键方面，需要在设计过程中予以考虑以下几个因素：（1）中部槽的尺寸和形状应根据输送物料的特性和流量要求来确定。确保中部槽具有足够的容量和宽度，以适应物料的顺利流动。选择耐磨、耐腐蚀的材料制造中部槽，以确保其长期使用寿命和可靠性。常用的材料包括高强度钢板、耐磨合金钢等。在中部槽内设置清扫装置，以便定期清除积聚的物料，防止堆积和堵塞。（2）选择合适的刮板链，以适应输送物料的性质和工作条件。刮板链的强度和耐磨性应满足实际需求，同时要确保链条的连接牢固。选择适当的驱动装置，如电机、减速器等，以提供足够的动力和控制输送机的速度。设置链条张紧装置，以保持刮板链的适当张紧度。这有助于减少链条的松弛和跳链现象，保持输送机的稳定运行。设置导向装置，使刮板链在运行过程中保持正确的轨道，防止偏离和摆动。（3）在刮板输送机的中部槽和附件周围设置适当的防护装置，以确保操作人员的安全。这可以包括防护栏、安全开关等。设置紧急停机装置，以便在发生意外情况时能够迅速停止输送机的运行。预留足够的操作和维护空间，以方便对中部槽和附件进行检修、清洁和维护。

3结语

矿用刮板输送机的驱动链轮静力学分析是为了确定链轮在运行过程中的受力情况和安全性。首先，需要确定链轮所受到的作用力。这些作用力来自于刮板链的拉力和重力，以及物料的负荷。通过考虑刮板链的拉力、载荷和链轮的几何形状，可以计算出作用在链轮上的各个方向的力。根据作用力分析，进行力平衡分析，以确定链轮所受到的总力和力的分布情况。这包括沿周向和径向方向的力，以及切向力和法向力等。根据力的分布情况，进行应力计算，以确定链轮的应力状态。这包括周向和径向的应力，以及切向应力和法向应力等。根据链轮所受到的应力，进行可靠性评估。这可以使用强度理论、材料的应力-应变曲线和安全系数等来确定链轮的安全性。

参考文献：

[1]刘凯丽.矿用刮板输送机驱动链轮的静力学分析及优化[J].煤,2022,31(04):95-97.

[2]毕国生.关于刮板输送机驱动链轮的静力学分析及其优化研究[J].机械管理开发,2022,37(03):97-99.DOI:10.16525/j.cnki.cn14-1134/th.2022.03.040.

[3]候德安.矿用刮板输送机链传动系统稳定性分析与仿真[J].机械工程与自动化,2021,No.224(01):57-59.

作者简介：何奉天，1986年7月，男，汉族，甘肃静宁人。