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套筒滚子链在连续运输装备上的应用
发布时间：2013-06-30 07:55 来源：未知
煤炭科学研究总院太原分院研制的LY1500/865 - lo型连续运输系统是一种以履带行走、刮板运输为主要特征的，满足煤矿井下短壁机械化开采使用要求的多单元、自行式的新型高效的煤矿井下煤炭连续运输装备。该装备由10个单元构成，每个单元就是1台短的刮板输送机。
刮板输送机是煤矿井下工作面普遍采用的煤载运输装备。大多采用圆钢首尾套接的封闭焊接的圆环链。这种链条允许连环在各个方向相互转动，可以实现空间短距离导向的随时变化；适用于有垂直和水平弯曲等多方向弯曲要求的综采工作面的运输。但是，圆环链由于其在链轮齿数一定时，链轮直径较大，产生的动力载荷和冲击较大，对短距离直线运输的平稳性影响极大。
由于连续运输系统工作时，需要随连续采煤机频繁调动，所以，对连续运输系统各单元运输机构的平稳性和在巷道内通过性要求较高。减轻机器的振动，减小机器的尺寸在连续运输系统的设计中尤为重要。
1、链条型式的选择
刮板运输机构是通过链条和链轮的啮合驱动传递牵引力的。链条作为牵引构件，带动固定在其上的刮板沿料槽运动而使物料运移。
由啮合驱动的原理可知，链条和链轮在啮合运动过程中，交替出现相切和相割的位置．在链传动中称之为多边效应。多边效应对运输机构的工作性能影响极大。驱动链轮均匀转动时，会引起链条速度的波动，此时链轮的圆周速度虽然是恒定的，但链条的绕人分支和绕出分支的分量却是变化的。由于速度波动引起加速度的变化，在链体中产生动力载荷。同时，链条到链轮转动的轴心的距离也是不断变化的，存在横向与上下运动，由于链条的这种横向运动而引起的冲击会产生更为不利的动力载荷。
多边效应的影响可用反映链条线速度变化的链速不均匀系数来表示
从上式中可以看出，链速不均匀系数K仅与驱动链轮的齿数z有关，增加链轮齿数是减小动力载荷的有效措施。
圆环链由于在啮合过程中，平环与立环均须支撑，所以，其链轮的结构尺寸较大。受驱动装置空间条件的限制，采用圆环链为牵引构件时，齿数不易过大。
为减轻机器的振动，减小机器的尺寸，LY1500/865 - 10型连续运输系统牵引链条选用了套筒滚子链。
现以实例将套筒滚子链与圆环链在使用中的差别进行对比。
1、Y1500/865 -10型连续运输系统各单元运输机构和通用的40 T刮板输送机的驱动功率均为40kW。LY1500/865 -10型连续运输系统驱动链轮为10齿，节圆直径为164.392 mm；40T刮板输送机驱动链轮为7齿，节圆直径为288.36mm。
从这两组数字对比可以得出，采用套筒滚子链，链条速度不均匀性降低100%，也就是说，刮板链工作的平稳性增强100%，而机头高度尺寸减小了43%。
套筒滚子链由于挤装在内轴上的套筒与固定在外链板上的销轴形成了一个大的平面铰链，通过表面硬化处理，套筒和销轴的耐磨性提高了许多，套筒上附加的滚子使外部的摩擦载荷减小，加上平稳性增强，冲击减小，其运行速度可大大提高。圆环链的链速一般均小于l m/s，而套筒滚子链的链速可达3m／s以上。
2、链轮齿形的确定
链轮齿形与齿轮齿形相比，有较大的灵活性。合理的链轮齿形应满足啮合要求、使用要求和加工工艺性要求。
为满足啮合要求，首先，使链条铰链在啮入和啮出时不与轮齿发生干涉。这一点可以通过做包络图做出轮齿不发生干涉的极限齿廓曲线，保证链条顺利地啮入和啮出。其次，由于链条在工作过程中不可避免地会磨损伸长，使链条和链轮的接触点外移，链轮齿形应具有足够的容纳链条节距伸长的能力，保证链节伸长后仍能使链条与链轮保持正常接触。同时，由于链传动多边效应的存在，链条在紧边位置的运动并不是作匀速直线运动，而是在纵向与横向都存在周期性波动，为了能充分利用轮齿工作段，防止链条因波动而掉链，一般均在工作段外再延长一段齿顶曲线。
加工工艺性要求是指在加工链轮齿形时，应简化齿形，减少刀具数量，降低切齿工作量。
啮合要求和加工工艺性要求是对链轮齿形的一般性要求，而使用要求是对工况适应性的要求，是正确使用套筒滚子链作为牵引构件的关键。对于煤矿井下原煤运输工况，链轮齿形的设计应使齿槽形状具有较强的容纳煤粉的能力。为此，应减小齿廓齿沟段的曲率半径，加大侧隙，设计中采用了中心偏离的齿形曲线。齿沟中心分离量的选取，应满足链轮轮齿弯曲强度的要求，应具有合理的作用角。链轮作用角是决定链轮齿形的重要参数，作用角不合理时，会导致啮合冲击增大，并产生跳齿和爬高现象。跳齿和爬高时链传动中出现早期失效形式。图1所示为链轮齿形的示意图。
为获得更好的使用效果，在齿槽两端面切出斜面，使煤粉易于从齿槽内排出。
3、使用效果与结论
连续运输系统在神东矿区的应用取得了成功，在总体设计、适应性、可靠性上达到了同类产品的国际先进水平。使用套筒滚子链，满足了运转平稳性和高度尺寸的要求；合理的齿形设计，使链条、链轮的获得了极高的可靠性，过煤量达到2 Mt。
通过对两种链条的对比分析和应用，可以看出：套筒滚子链可有效提高传动平稳性；降低机头的高度尺寸，满足了行走设备、短距离、直线运输的要求。由于套筒滚子链只可以在一个平面内运行和转向，无法满足有多向弯曲要求的工况，例如：在煤矿井下综采工作面的刮板输送机，在运行过程中，既要适应底板起伏，又要适应支架推移+套筒滚子链就无法满足这些使用要求，所以在长距离和有双向弯曲要求的综采工作面刮板输送机上，应采用可以双向挠曲，适应垂直弯曲和水平弯曲工况的圆环链。
