链组加载实验台的设计

白鹏++孙伟++贾刚

摘 要：为了确保制造与检修的链组达到工作标准，向客户提供优质的链组。应对制造与检修的链组进行加载实验，所以需要设计制造安全性能高，工作可靠，可适应多种型号链组的加载实验台。

关键词：刮板运输机；链轮轴组；加载实验；工作台

前言

链轮轴组（以下简称链组）是刮板运输机的重要传动组件。链组制造或大修后，为了验证其是否符合标准，需要对其进行模拟工况的加载实验。通过实验可初步确定其是否达到工作标准。确保该链组能完成实际工作需要。因此设计安全可靠的链组加载实验台是本文研究的一个课题。

1 链组加载实验台的结构设计

链组加载实验要求安全、稳定、效率高，结构简单。故将实验台设计为主、副两个一组的结构形式，一次工作可同时完成两组链组的加载实验工作，以保证加载实验的工作效率。其主要由主、副工作台、涨紧液压缸、驱动装置及滑移底座构成。主副工作台之间由滑移底座和顶、底部的导向连杆及涨紧液压缸连接，液压缸完成传动链的涨紧工作，同时模拟链组工作时受到的工作阻力。

2 主、副工作台的设计

2.1 链组的定位装置设计

链组在工作中由花键轴传递刮板运输机产生的扭矩力，驱动链轮旋转工作，链组两端的轴承杯安装在机头架上，以固定位置。工作台采用模拟机头架的设计形式，采用O型卡具固定链组，使用M42的螺栓对卡具提供预紧力。O型卡具的外接圆直径按铁煤集团现有最大1710型链组轴承杯外径取值为∮575mm。其它型号的链组用调高衬板调节与驱动器的对中位置。

2.2 主、副工作台的结构设计

主、副工作台分上下两部分，下部分为底座，底座内设有导轨，导轨固定在主工作台，副工作台底座内设有导轨收纳仓，主、副工作台之间用液压缸连接。通过液压缸伸缩运动，副工作台可以在导轨限制下左右移动。主、副工作台的上部分为卡具和承力箱体。承力箱体可以看作四个规格为300×500×825mm的长方形箱体。主工作台的外形如图2。

2.3 主、副工作台的受力分析及计算

2.3.1 主、副工作台受力分析

主、副工作台的受力为链组工作中受到的径向力。径向力按铁煤集团现有功率最大的1000/2000型链组计算

电机功率P1=P2=1000kW；刮板链速V=1.31m/s；设计长度L=300m；摩擦系数μ=0.4；减速器机械效率η1=η3=0.94；链组机械效率η4=0.95；刮板机实际输送量Q（2500t/h）；刮板链条的运行速度v（1.33m/s）

F-油缸的推力（kn）；P-油缸进油压力（MPa）；D-油缸的内径（cm）。

液压缸选择：内径145mm，活塞杆伸出长度为800mm的油缸。

2.3.3 主、副工作台的材质选择及板材厚度

初选材质为碳钢Q345

板材厚度

板材厚度取35mm

2.3.4 主工作台驱动装置的设计

如图2所示，驱动装置在主工作台的侧面。由工作台下面伸展出平行导轨，驱动装置由油缸带动，可以在导轨上移动，以适应不同型号链组在工作台固定后的位置。各种规格链组的同轴度调整放式，左右方向在加工导轨就以确定下来，上下方向可以用调高版调整。

驱动器选择为OILD360型液压马达行星齿轮箱组合的静液压传动减速机，其性能和尺寸参数如下：

技术参数特性（如表1）。

在出现本工作台提供的驱动装置不适用的情况时，还可以在驱动装置的对面侧通过添加附件的方式用该链组配套的电机与减速器进行加载实验。

3 液压系统

3.1 液压系统的设计

如图4所示，马达型号为A2FE355，最大工作压力20MPa，为保护马达避免超载损坏，安全阀调定值为20MPa；A泵向液压马达供液，通过换向阀改变马达运转方向。B泵向液压油缸供液，选择可提供30MPa工作压力的油泵，为保证液压缸的工作性能，安全阀调定值为30MPa。

3.2 操作台的设计

操作台设有三联换向阀，其中两组阀分别对应驱动装置和张紧油缸，剩下的一组为备用阀。手动截止阀、压力表、手动先导调压阀皆设置在操作台的操作面板上，以便于操作。

3.3 油箱的设计

油箱容积为300L，回液口和吸液口在同一侧，回液口和吸液口之间用隔板隔离开，隔板高度为油箱高度，长度为油箱长度的五分之四。油箱盖安装冷却器，油箱回液口和吸液口安装过滤器，以保证液压系统的清洁和工作温度。

3.4 操作方法

对应张紧油缸的液压系统中设置手动先導调压阀和手动截止阀，因为不同型号的链组进行加载实验时，需要的张紧力是不同的，为了操作安全，用手动先导调压阀和手动截止阀配合，调整到相应的工作压力后再向张紧油缸供液。具体过程如下：

（1）确定需要进行加载实验的链组所需液压缸的工作压力。首先计算链组受到的径向力，计算方法见上文链组径向力计算方法。确定链组径向力后按下列公式计算液压缸所需的工作压力：

F-油缸的推力（kn）；P-油缸进油压力（MPa）；D-油缸的内径（cm）。

（2）启动设备，把截至阀关闭，先导阀压力调到最小值，操作换向阀，通过压力表显示的数字，慢慢调整先导阀工作压力，使系统压力达到加载实验所需压力。

（3）操作阀回中间位置，打开截至阀。操作三位四通阀开始进行加载实验。

4 附件

附件为可笼罩整个实验台的伸缩式防护罩，以在发生危险时保护操作人员及其周围的工作人员和设备，使本产品为本质安全型产品。

5 结束语

本次实验台的设计到此结束，该实验台在设计过程中考虑了对多种链组的兼容性，并保证产品质量。该实验台结构简单、体积小，对空间场地要求低。没有各类传感器及各种电子元件，只有最基本的机械和液压元件，便于维护和检修，成本低廉。同时留下大量空间可以用添加组件的放式添加各种功能，完全形态可对整组设备进行加载实验（机头机尾减速器及机头机尾链组）同时可向电网输送实验中产生的电能，尽可能地为客户降低实验成本，提高操作的便利性，以适应各种需求的客户。

参考文献

[1]牛树仁，陈滋平.煤矿固定机械及运输设备[M].煤炭工业出版社， 1988.

[2]闻邦椿.机械设计手册[M].机械工业出版社，2010.

作者简介：白鹏（1986-），辽宁调兵山人，工程师，现铁煤集团物资供应份公司从事综机设备管理工作。

孙伟（1977-），辽宁调兵山人，技师，现辽宁通用重机装备制造公司从事刮板输送机的故障分析与处理工作。

贾刚（1965-），辽宁调兵山人，高级工程师，现铁煤集团物资供应份公司从事综机设备管理工作。