资源描述
，摘 要带式输送机是输送能力最大的连续输送设备之一。随着煤炭行业的发展，倾斜布置的输送机也越来越多。本次毕业设计是关于矿用固定式带式输送机的设计。首先对胶带输送机作了简单的概述；接着分析了带式输送机的选型原则及计算方法；然后根据这些设计准则与计算选型方法按照给定参数要求进行选型设计；接着对所选择的输送机各主要零部件进行了设计校核校核。施工设计主要是根据初步设计选择驱动装置、电动机、减速器、变频器、制动器等等部件，从而完成输送机的安装布置图。最后，在基于本文所做的理论分析的基础上，设计了输送机的保护装置及其集控系统。集中控制核心采用可编程控制器（PLC）。本论文分别做出了输送机起车、停车以及故障停车的流程框图，为编制控制程序打下了基础。关键词：带式输送机； 选型设计； 可编程控制器 目 录摘 要I1 绪 论11.1带式输送机的技术发展11.2带式输送机工作原理41.3常用带式输送机类型与特点52 带式输送机施工设计92.1概述92.2基本参数的选择确定112.3驱动装置及其布置312.4清扫装置352.5制动装置362.6交流变频技术373 带式输送机电控装置433.1可编程控制器（PLC）原理及应用433.2控制装置的功能及工作原理524 带式输送机的安装与维护624.1带式输送机的安装规范624.2带式输送机的维修635 结论66参考文献67致 谢68II1 绪 论输送机是在一定的线路上连续输送物料的物料搬运机械，又称连续输送机。输送机可进行水平、倾斜和垂直输送，也可组成空间输送线路，输送线路一般是固定的。输送机输送能力大，运距长，还可在输送过程中同时完成若干工艺操作，所以应用十分广泛。可以单台输送，也可多台组成或与其他输送设备组成水平或倾斜的输送系统，以满足不同布置形式的作业线带式输送机是输送能力最大的连续输送机械之一。其结构简单、运行平稳、运转可靠、能耗低、对环境污染小、便于集中控制和实现自动化、管理维护方便。它是运输成件货物与散装物料的理想工具，因此被广泛用于国民经济各部门。尤其在矿山用量最多、规格最大。1.1带式输送机的技术发展 中国古代的高转筒车和提水的翻车，是现代斗式提升机和刮板输送机的雏形；17世纪中，开始应用架空索道输送散状物料；19世纪中叶，各种现代结构的输送机相继出现。1868年，在英国出现了带式输送机；1887年，在美国出现了螺旋输送机；1905年，在瑞士出现了钢带式输送机；1906年，在英国和德国出现了惯性输送机。此后，输送机受到机械制造、电机、化工和冶金工业技术进步的影响，不断完善，逐步由完成车间内部的输送，发展到完成在企业内部、企业之间甚至城市之间的物料搬运，成为物料搬运系统机械化和自动化不可缺少的组成部分。1880年德国LMG公司设计了一台链斗挖掘机，其尾部带一条蒸气机驱动的带式输送机。1896年美国纽约颁布了鲁宾斯为带式输送机的发明人。20世纪30年代随着德国褐煤露天矿连续开采工艺的发展，带式输送机也随之得到迅速地发展，二次大战前德国褐煤露天矿已出现1.6m带宽的带式输送机。50年代开发出的钢绳芯输送带为带式输送机长距离化和大型化创造了条件。前西德为了摆脱石油危机带来的影响，开发了年产40005000万t的褐煤露天矿，并在5060年代为日产10万方的斗轮挖掘机开发了配套的3.0m带宽的带式输送机，带速为6.8m/s。后经科研开发将带速提高到7.5m/s，使带宽从3.0m降至2.8m，但运量仍保持3.75万t/h。单条带式输送机的装机容量为62000kW，是当今运量最大的带式输送机。70年代开始，西方各国推广斜井带式输送机。德国鲁尔区Hansel-Prosper煤矿使用了当今规格最大的斜井带式输送机，其带宽为1.4m，带速为5.5m/s,属输送带度强为st7500N/mm，整机传动功率为23100kW同步电机。电机转子直接固定在滚筒轴上，从而省去了减速器。同步机用交直交变频装置调速，起、制动过程非常平稳，起动时间可达140s，制动时间达40s。输送带保证寿命达20年。该机上、下分支输送带都运送物料。向上运煤1800t/h，下分支向下运矸石1000t/h。提高高度达700余米。经过一百年的发展，带式输送机已成为一个庞大的家族，不再是常规的开式槽型或直线布置的带式输送机，而是针对生产需求设计出各种各样的特种带式输送机。例如，弯曲型、线摩擦型。大倾角型。可伸缩型。吊挂型、管式、吊挂管式、波纹挡边式、气垫式、压带式、钢丝绳牵引式和钢带式等带式输送机。它们各有自己的独特优点，适用于某些特殊场合。例如，管式和吊挂式输送机因其密封性好，适用于有环保要求或物料不应受外界环境影响的场合。波纹挡边带式输送机可以做大倾角甚至垂直提升，因而在卸船和 竖井提升中得到应用。压带式大倾角带式输送机于50年代在下挖式斗轮挖掘机上广泛应用。倾角可达35，从而缩短斗轮臂架长度。目前国内外带式输送机正朝着长距离、高速度和大运量方向发展。单机运距已达30.4km，多机串联运距最长达208km，由17条带式输送机组成，最宽的带式输送机带宽为4m。最大运输能力已达到3.75万t/h，最高带速达到15m/s。单条带式输送机的装机功率达到62000kW。我国生产的带式输送机最大带宽已达到2m，带速已达到2 m/s，设计运输能力已达到5.2万t/h，最大运距为3.7km。带式输送机的运输能力和输送距离是所有其他输送设备无法比拟的，因此世界各国都在不断地努力发展和完善带式输送机技术。努力的方向着重于：(1) 提高带速，它是提高输送能力和节省投资的有效途径。(2) 提高各部件的可靠性，也包括输送带的可靠性，往往一个部件的失灵会影响整机乃至整个系统的停顿。(3) 努力减少维护工作量或取消日常维护工作，因带式输送机分布在几百米甚至几千米的运输线路上，很难实现有效的维护保养工作。(4) 节能研究，带式输送机本身是输送机中耗能最省的，但在大型矿山、冶金、电力和专用港口等企业中带式输送机用量很大，成为企业中的一个耗能大部门，因而进一步的节能研究具有重要意义。例如，功率计算中的阻力确定，加大张力和托辊直径以及改进输送带结构与配方降低在运行阻力中占最大比重的压陷阻力(5) 西方一些国家为适应金属露天矿型化的需要，正努力解决输送机输送金属矿石及其围岩的问题，以求用带式输送机替代昂贵的汽车运输。(6) 对大中型带式输送机采用动态设计方法，通常采用的静态设计方法没有考虑输送带的粘弹性问题，因而输送机的起动与制动过程中会在输送带中产生冲击波，冲击波引起的输送带动张力要比正常运行的最大张力大10多倍，它直接关系着输送带的强度、接头强度、滚筒、传动装置和联接件的设计强度，然而研究可控的起动装置和制动装置来减小动张力便成为动态设计的根本所在。1.2 带式输送机工作原理带式输送机是依靠驱动滚筒与输送带之间的摩擦，将牵引是以挠性体与圆柱体之间的摩擦理论为基础的。这个理论用著名的欧拉公式表达。 图1.1如图所示的带式输送机，输送带在驱动滚筒的围包角为，驱动滚筒以图标方向运动。设输送带在与驱动滚筒相遇点4处的张力为，分离点的张力为，据欧拉公式，当驱动滚筒与输送带之间不打滑时，两力有如下关系： (1.1)式中 滚筒与输送带间的摩擦系数； e自然对数的底。这个公式表示：当输送带在分离点1的张力为时，由于滚筒与输送带间相遇点需要的张力大于。驱动滚筒将因摩擦力不够而在输送带上空转。为明确表示上述极限关系，将上式改成： (1.2)输送带两端的张力差就是驱动滚筒圆周上的牵引力，根据欧拉公式，驱动滚筒能够传递给输送带的最大摩擦牵引力为： (1.3)在实际应用中，为使带式输送机安全可靠的运行，应给摩擦牵引力留有一定的余量实际许用的摩擦牵引力为， (1.4)据此求得输送带在驱动滚筒相遇点的许用张力： (1.5)n摩擦力备用系数，一般取n=1.11.20为提高摩擦驱动所能传递的牵引力，可以从如下三个方面着手：(1) 增大输送带在驱动滚筒分离点上的张力。但采用这个方法会使输送带所收的最大张力也增大。若大幅增加，需要选用高一级强度的输送带，这是不利的。因此这种办法只能在实际运转中，因某种原因出现驱动滚筒打滑时采用。(2) 增大围包角。但滚筒驱动，输送带在驱动滚筒上的围包角为200230；采用双滚筒驱动，围包角可达450480；(3) 增大摩擦系数，将驱动滚筒表面包一层摩擦系数高的材料。1.3常用带式输送机类型与特点带式输送机的种类很多，具有牵引件的输送机一般包括牵引件、承载构件、驱动装置、张紧装置、改向装置和支承件等。牵引件用以传递牵引力，可采用输送带、牵引链或钢丝绳；承载构件用以承放物料，有料斗、托架或吊具等；驱动装置给输送机以动力，一般由电动机、减速器和制动器(停止器)等组成；张紧装置一般有螺杆式和重锤式两种，可使牵引件保持一定的张力和垂度，以保证输送机正常运转；支承件用以承托牵引件或承载构件，可采用托辊、滚轮等。 具有牵引件的输送机的结构特点是：被运送物料装在与牵引件连结在一起的承载构件内，或直接装在牵引件(如输送带)上，牵引件绕过各滚筒或链轮首尾相连，形成包括运送物料的有载分支和不运送物料的无载分支的闭合环路，利用牵引件的连续运动输送物料。： 1.3.1通用带式输送机（DT）通用带式输送机是一种固定式带式输送机。其特点式托辊安装在固定的机架上，由型钢做成的机架固定在底板或地基上，整个机身成刚性结构。因此，它广泛用于要求设备服务年限长，地基平整稳定的场合。例如，煤矿地面生产系统、洗煤厂、井下主要运输大巷、港口、发电厂等生长地点。该种输送机应用十分普遍，现已形成系列产品如TD62、TD75、DT等。1.3.2钢绳芯带式输送机芯带式输送机在结构形式上相同于通用带式输送机，只是输送带由织物芯带改为钢丝绳芯带。因此，它是一种强力型带式输送机，具有输送距离长、运输能力大、运行速度高、输送带成槽性好和寿命长等优点。但其最大缺点是因钢绳芯输送带的芯体无横丝，故横向强度低，易造成纵向撕裂。在大型矿井的主要平巷、斜井和地面生产系统往往会遇到大运量、长距离情况，如果采用普通型带式输送机运输，由于受到输送带强度的限制而只能采用多台串联运行方式，这就造成了设备数量多，物料转载次数多，因而带来设备投资高，运转效率低，事故率升高，粉煤比重上升以及维护人员增多等后果。采用钢绳芯带式输送机可以有效地解决这类问题。该种带式输送机已经定型成DX系列。1.3.3移动带式输送机（DY）移动带式输送机是一种按整机设计并且整机可在不同地点使用的带式输送机。按移动的方式不同又可分为移动式与携带式带式输送机。前者是靠轮子、履带或滑撬移动的带式输送机；后者是可用人力或机械从一个位置抬到另一个位置的带式输送机。主要用作短距离输送或转载。如煤场、码头、仓库等场所。1.3.4钢带输送机（DG） 钢带输送机的输送带是一薄的挠性钢带。其耐热性比常规输送带好得多，因此它已在食品工业中得到应用。但钢带的成槽性差，滚筒传递扭矩很有限，因而不适用于长距离输送。1.3.5网带输送机（DW）带输送机的输送带是一挠性网带，在技术性能上与钢带输送机相似，主要用于轻工业和有特殊要求的场合。1.3.6钢绳牵引带式输送机钢绳牵引带式输送机从1951年起在英语国家得到应用。它的优点在于牵引体与承载体是分开的，可以跨越长距离和大高差。但缺点是输送带成槽性差，影响输送截面积，钢丝绳裸露在外，不易防腐蚀，维护费用高。因此，国外一些国家不提倡使用。我国自1967年起在煤矿开始使用，但总体用量不高。根据研究表明，当输送量超过500t/h，运距超过25km时，钢绳牵引带式输送机的基建投资和运费将少于钢绳芯带式输送机，即运距越长越有利。1.3.7线摩擦带式输送机带式输送机（在此称之为主机）某位置的输送带下面加装一台或几台短的带式输送机（称之为辅机），主带借助重力或弹性力压在辅机的带子（辅带）上，辅带可以通过摩擦力驱动主带，这样主带张力便可以大大降低而实现低强度带完成长距离或大运量输送。1.3.8大倾角带式输送机普通带式输送机的输送倾角超过临界角度时，物料将沿输送带下滑。各种物料所允许的最大上运倾角见表1.1。大倾角带式输送机可以减小输送距离、降低巷道开拓量，减少设备投资。在露天矿它可以直接安装在非工作边坡，节省大量土方工程和投资。表1.1 带式输送机的最大倾角物料名称最大倾角物料名称最大倾角块煤18湿精矿20原煤20干精矿18谷物18筛分后石灰石12025mm焦炭18干砂15030mm焦炭20湿砂230350mm焦炭16盐200120mm矿石18水泥20060mm矿石20块状干粘土15184080mm油母页岩18粉状干粘土22干松泥土201.3.9圆管式带式输送机 圆管式带式输送机是用托辊把输送带逼成管形，物料形成封闭运输，减少了环境污染，并能任意转变和提高输送倾角。它适用于有环保要求或物料不受外界环境影响的场合，如水泥、粉煤、谷物等物料的输送。 2 带式输送机施工设计2.1概述带式输送机的设计通常包含初步设计和施工设计两个方面的内容。前者主要是通过理论上的分析计算选出满足生产要求的输送机各部件，确定合理的运行参数，或者对确定的部件参数进行验算，并完成输送线路的宏观设计；后者主要是根据初步设计完成输送机的安装布置图。2.1.1 设计原始资料(1) 原始条件： 设计运输能力：Q=800t/h, 带速：V=2.5m/s, 输送倾角：8, 原煤松散密度：1t/m, 原煤最大块度：450mm， 动煤堆积角：30，运输距离：300m, 供电电压：660V/1140V。(2) 技术要求：1) 电控装置有本安型操作台、隔爆兼本安型控制箱和各种传感器三部分组成；2) 本安型操作台具有输送带运行速度、电机电流等主要参数的运行状态显示和输送机故障指示；3) 电控装置控制核心采用可编程序控制器（PLC），具有手动、自动及检修三种工作方式；4) 电控装置具有沿线通话和起车预警功能；5) 电控箱和操作台及配套传感器应具备防爆合格证以及“MA”标志；6) 系统应具有的保护功能：a) 跑偏保护 跑偏开关机头、中间、机尾各一对；b) 沿停保护 沿停保护传感器每隔100米设置一只；c) 防纵撕保护 在机尾落煤附近设一套；d) 烟雾保护 在机头集中驱动处设置烟雾传感器；e) 煤位保护 在机头设低煤位报警和高煤位停车保护；f) 超温保护， 烟雾保护和自动洒水装置；g) 速度保护 分别在输送带空段设置高速传感器以检测带速进行速度保护；h) 打滑和超速保护电控装置具有后台设备连锁功能；电动机通过联轴器、减速器带动传动滚筒转动或其他驱动机构，借助于滚筒或其他驱动机构与输送带之间的摩擦力，使输送带运动。带式输送机的驱动方式按驱动装置可分为单点驱动方式和多点驱动方式两种。通用固定式输送带输送机多采用单点驱动方式，即驱动装置集中的安装在输送机长度的某一个位置处，一般放在机头处。单点驱动方式按传动滚筒的数目分，可分为单滚筒和双滚筒驱动。对每个滚筒的驱动又可分为单电动机驱动和多电动机驱动。因单点驱动方式最常用，凡是没有指明是多点驱动方式的，即为单驱动方式，故一般对单点驱动方式，“单点”两字省略。单筒、单电动机驱动方式最简单，在考虑驱动方式时应是首选方式。在大运量、长距离的钢绳芯胶带输送机中往往采用多电动机驱动。带式输送机常见典型的布置方式如下表2-2所示。2.1.2带式输送机机型的选择在给定工作条件下，带式输送机选型设计计算合理与否关系到其能否高效、安全、可靠地完成生产运输的问题。一般来说，尽管带式输送机的类型众多，但选型设计不外乎两种情况：一种是成套供应的设备（或对已有设备）的计算，如矿用吊挂式、可伸缩带式输送机功率、输送带强度和主要部件是否满足要求。另一种是对通用设备（TD75、DT和DX系列输送机）的选型设计，需要通过计算从一系列部件中选择合适的具体部件（如滚筒、输送带、托辊和驱动装置等），最后组装成满足具体生产条件下的通用带式输送机。表2.1 带式输送机典型布置方式根据已知的原始资料分析得，本机不适合整机定型带式输送机，因此采用非整机定型的输送机，且用单机输送。因此，由于本设计的运量大，带较长，采用通用带式输送机。2.2基本参数的选择确定2.2.1输送带类型的确定输送带是输送机的重要部件，要求它具有较高的强度和较好的挠性，其价格比较昂贵，约占输送机总成本的25%50%。在类型确定上需考虑以下几点：(1) 煤矿井下必须使用阻燃输送带，并且尽量选用橡胶贴面，其次为橡塑贴面和塑料贴面的阻燃输送带；(2) 在同等条件下，优先选择分层带，其次整体带芯带和钢绳芯带；(3) 优先选用尼龙、维尼龙帆布层带，因在同样抗拉强度下，上述材料比棉帆布带体轻、带薄、柔软、成槽性好、耐水和耐腐蚀；(4) 覆盖胶的厚度主要取决于被运物料的种类和特性，给料冲击的大小，带速与机长。 根据原始资料和上述选择要求，方案一选择NN型尼龙芯带，型号是NN-300的4层尼龙芯带，上胶厚度为3.0 mm，下胶带厚度为1.5 mm。其带芯强度为300N/ mm，输送带的每层质量为1.42 kg/m，每毫米厚胶带质量1.19 kg/m。尼龙带每米长质量=（覆盖层厚度（mm）1.19+层数K）带宽（m） （2.1）2.2.2输送带带宽的确定（1）满足设计运输能力的带宽：= 式中 设计运输能力，t/h； 满足设计运输能力的输送带宽度，m； 物料断面系数，见表2.1； 输送带运行速度，m/s； 物料的散状密度，t/m；倾角系数，见表2.2； 本设计运量比较大，所以选择槽形带，由物料断面系数表2.1选择K=458,由倾角系数表2.2选择=1,物料散状密度=1t/,带速=2.5m/s，运量=1000t/h,根据经验取动堆积角=30。=0.84870m=848.70mm表2.2 物料断面系数动堆积角1020253035K槽型316385422458496平型67135172209247表2.3 倾角系数输送倾角035101520c10.990.950.890.81（2）满足物料块度条件的宽度 对于筛分过的物料 3.3 +200 对于未筛分过的物料 2 +200式中 物料平均块度的长尺寸，mm 物料中最大块度的长尺寸，mm 满足块度条件的输送宽度，mm。根据、和带型从相应的规格表中选取标准带宽的输送带。物料的最大块度=450mm 2450+200=1100mm所以条件所给的带宽1200mm。2.2.3输送线路初步设计 线路初步设计的任务是根据使用地点的具体情况、用户要求或输送机类型情况，进行输送机的整体布置。主要内容包括驱动装置的型式、数量和安装位置的确定，拉紧装置的形式和安装位置的确定，机头、机尾布置，装卸位置及形式，清扫装置的类型及位置的确定等。初步确定以下两个方案如图2.1。方案一 方案二图2.1输送线方案比较2.2.4技术、经济比较方案一、选用DT带式输送机，输送带为钢丝绳芯阻燃输送带。单滚筒单电动机头部驱动。方案二、选用DT带式输送机，输送带为NN-300阻燃带。单滚筒双电动机头部驱动。方案一与方案二比较：方案一采用钢丝绳芯阻燃输送带，抗拉强度高，成槽性好，但抗纵向撕裂能力差，价格高。单滚筒单电动机头部驱动电动机功率大。方案二采用输送带为NN-300阻燃带。抗拉强度底，纵向抗拉高，价格低。单滚筒双电动机头部驱动，电动机功率低，驱动装置要求数量多。方案一改向滚筒需要较多，输送带回因为频繁改向而减少寿命。而且拉紧在输送机下面不方便维护，且容易受到煤粉的污染。同时方案一需要的滚筒装置架很高，由于煤矿井下巷道狭窄，方案一有一定的局限性。方案二采用尾部张紧能充分解决该问题。但是方案二要求增加巷道的掘进，也增加了成本。方案一选用了钢丝绳芯输送带增加了输送带的线质量。从而计算出来的牵引力，沿程阻力都会增大，因而选用的电动机、减速器、逆止器、连轴器的型号都会增大，成本提高。同时又本设计的输送距离只有300m输送距离相对较短，没有必要做成复杂的形式。如表2.4 表2.4方案比较 项目方案输送带型号驱动方式拉紧方式所需电动机功率启动方式方案一ST1250头部单滚筒驱动液压自动拉紧280KW变频启动方案二NN-300头部单滚筒驱动液压自动拉紧2132KW变频启动 综上所述，方案二结构布置结构简单，经济合理，方便检修、维护，能完成设计要求的输，最后根据这些内容画出输送机的布置简图2.2。2.2.5基本参数的确定计算(1) 输送带线质量当输送带选定后，由公式（2.1）计算出输送带每米长的质量，即线质量：=（覆盖层厚度（mm）1.2+层数K）带宽（m） 图2.2 输送线路初步设计=（4.51.19+41.42）1.2=13.305 kg/m(2) 物料线质量 已知设计运输能力=1000t/h，输送带运行速度=2.5m/s时，物料线质量=88.89 kg/m2.2.6托辊的选择 托辊是用来支承输送带和输送带上的物料，减少输送带的运行阻力，保证输送带的垂度不超过技术规定，使输送带沿预定的方向平稳地运行。带式输送机上的主要部件是托辊，其成本占输送机总成本的25%30%，总重约占总机重量的30%40%；它是日常主要管理、维护和更换的对象。因此，它的可靠性和寿命决定着输送机的功效。托辊使用寿命短会增加输送机的维修费用；转动不灵活会增加输送机的功耗；堵转的托辊会磨损昂贵的输送带，甚至可导致矿井瓦斯、煤尘爆炸的严重事故。通常托辊的预期使用寿命大约在25万小时，但在恶劣的工作条件下，如煤矿井下工作，它的实际使用寿命低于预期的使用寿命。托辊按其用途的不同主要分为承载托辊（又称上托辊）、回程托辊（又称下托辊）、缓冲托辊与调心托辊。托辊的结构与具体布置形式主要决定于输送机的类型与所运物料的性质。承载托辊安装在有载分支上，以支承输送带与物料。在生产实践中，要求它能根据所输送物料性质的不同，使输送带的承载断面的形状有相应的变化。例如，运送散状物料，为了提高生产率和防止物料的撒落，通常采用槽形托辊，槽形托辊一般由3个或3个以上托辊组成。目前普通槽形托辊的成槽角均为35，托辊之间成铰接或固支。对于成件物品的运输通常采用平行承载托辊。 回程托辊安装在空载分支上，以支承输送带。通常采用平行托辊，大型输送机有时采用V形回程托辊。 缓冲托辊大多安装在输送机的装载点上，以减轻物料对输送带的冲击。在运输沉重的大块物料的情况下，有时也需沿输送机全线设置缓冲托辊。通常缓冲托辊有弹簧钢板式和橡胶圈式两种。输送带运行时，由于张力的不平衡、物料偏堆积、机架变形、托辊轴承损坏以及风载荷作用等使其产生跑偏，目前应用最为普遍的是前倾托辊，它取代了调心托辊，靠普通槽形托辊的两侧辊向输送带运行方向倾斜23，实现防跑偏。表2.5 承载托辊间距参考表（m）松散物料堆积密度t/m带宽 (mm)400500650800100012001400160020002.51.21.21.11.11.0(1) 托辊间距的选择托辊间距的选择应考虑物料性质、输送带的重度及运行阻力等条件的影响。承载分支托辊间距可参考表2.4选取。缓冲托辊间距一般为承载托辊间距的0.30.5倍，约为0.30.6m。回程托辊间距可按23 m考虑或取为承载托辊间距的2倍。调心托辊按承载托辊每隔710组安装一组选择。表2.6 F托辊回转部分质量（kg）托辊形式带宽（mm）50065080010001200140016001800槽形承载托辊铸铁座1112142225475072冲压座89111720回程托辊V形托辊铸铁座81012172039（V）42（V）61（V）冲压座79111518托辊直径（mm）89108133159轴承型号204305406407头部滚筒或尾部滚筒距第一组槽形托辊的距离s按下式计算： （2.2）式中 滚筒与第一组托辊之间的距离，m；托辊的成槽角，rad；输送带宽度，m。经计算可知，带式输送机的尾部滚筒距第一组槽形托辊的距离： =2.671021.2/360=0.56m（过渡托辊成槽角=10；=1200mm）；头部滚筒距第一组槽形托辊的距离： =2.675521.2/360=1.96m（槽形托辊成槽角=35；=1200mm）。(2) 托辊旋转部分线质量、本设计的带式输送机的带宽=1200mm，堆积密度=1 t/m，经查表2.4、2.5可知选承载分支托辊间距=1.2m，其托辊回转部分质量=25 kg（铸铁座）回程托辊间距=2.4m m，其托辊回转部分质量=20kg（铸铁座）。因此，可求出托辊旋转部分线质量：承载托辊旋转部分线质量为：=20.83kg/m回程托辊旋转部分线质量为：=8.33kg/m2.2.7计算输送带许用张力对于帆布层芯带 （2.3）=30041200/12=120000N式中输送带许用张力，N； 带芯每层帆布拉断强度，N/mm； 输送带宽度，mm； 帆布层数输送带安全系数。尼龙帆布芯带一般取m=12。2.2.8滚筒的选择滚筒是带式输送机的重要部件。按其结构与作用的不同分为传动（驱动）滚筒、电动滚筒、外装式电动滚筒和改向滚筒。(1) 传动滚筒传动滚筒用来传递牵引力或制动力。传动滚筒有钢制光面滚筒、包胶滚筒和陶瓷滚筒等。钢制光面滚筒主要缺点是表面摩擦系数小，所以一般常用于短距离输送机中。包胶滚筒主要优点是表面摩擦系数大，适用于长距离大型带式输送机。包胶滚筒按其表面形状又可分为：光面包胶滚筒、人字型沟槽包胶滚筒和菱形（网纹）包胶滚筒。光面包胶滚筒制造工艺相对简单，易满足技术要求，正常工作条件下摩擦系数大，能减少物料黏结，但在潮湿场合，由于表面无沟槽致使无法截断水膜，因而摩擦系数显著下降。为了增大摩擦系数，在光面钢制滚筒表面上，冷粘或硫化一层人字形沟槽的橡胶板，为使这层橡胶板粘得牢靠，必须先在滚筒表面挂上一层很薄的衬胶（一般小于2mm），然后再把人字形沟槽橡胶冷粘或硫化在衬胶上。这种带人字形的沟槽滚筒，由于有沟槽存在，能使表面水薄膜中断，不积水，同时输送带与滚筒接触时，输送带表面能挤压到沟槽里。由于这两种原因，即使在潮湿的条件下，摩擦系数也降低不大。但是，此种滚筒具有方向性，不能反向运转。菱形（网纹）包胶滚筒，除了具有人字沟槽胶面滚筒的优点外，最突出的一个优点是它没有方向性，有效防止了输送带的跑偏，对可逆输送机尤为适用。但摩擦系数比人字沟槽胶面稍有降低。尽管如此，人们还是认为菱形沟槽胶面比人字沟槽胶面优越。继菱形沟槽胶面滚筒之后又出现了一种带轴向槽的菱形沟槽胶面滚筒。因为轴向沟槽使摩擦系数升高，从而弥补了菱形沟槽胶面滚筒比人字沟槽胶面滚筒摩擦系数小的缺点。这种菱形沟槽滚筒目前国内尚未制造生产。普通传动滚筒都是采用焊接结构，即轮毂、辐板和筒皮之间采用焊接结构。该类滚筒适用于中小型带式输送机。在大功率的带式输送机中，必须采用铸焊结合的结构形式，滚筒两端的轮毂、辐板和筒皮为整体铸造，然后再与中间筒皮焊在一起。(2) 改向滚筒改向滚筒有钢制光面滚筒和光面包胶滚筒。包胶的目的是为了减少物料在其表面的黏结以防输送带的跑偏与磨损。滚筒的轴承有布置在内侧与外侧两种形式。(3) 滚筒直径的选择计算在带式输送机的设计中，正确合理地选择滚筒直径具有很大的意义。如果直径增大可改善输送带的使用条件，但在其他条件相同之下，直径增大会使其重量、驱动装置、减速器的传动比和质量相应提高。因此，滚筒直径尽量不要大于确保输送带正常使用条件所需的数值。 在选择传动滚筒直径时，可按四个方面考虑：(1) 为限制输送带绕过传动滚筒时产生过大的附加弯曲应力，传动滚筒直径应按下面方法计算：对于固定式使用帆布芯带的带式输送机传动滚筒直径硫化接头 =1254=500 （2.4）式中 传动滚筒直径，mm；帆布层数(2) 为限制输送带的表面比压，以免造成覆盖胶脱落，传动滚筒直径为：织物芯带 （2.5）=280000/8001000000=0.002 mm式中 传动滚筒直径，mm； 输送带张力，N； 输送带宽度，mm； 输送带表面许用比压，取1MPa。(3) 限制覆盖胶或花纹变形量小于6%的，传动滚筒直径为织物芯带 （2.6）=17.51.44+(3.0+1.5)1=176.75 mm式中传动滚筒直径，mm； 围包角影响系数，当围包角小于90时，=0.8，否则， =1； 输送带总厚度，mm；(4) 改向滚筒直径可按下式确定 =0.8=0.81000=800mm （2.7）=0.6=600mm （2.8）式中 尾部改向滚筒直径，mm；其他改向滚筒直径，mm；传动滚筒直径，mm； 表2.7滚筒直径的选择带宽B (mm)500650800100012001400滚筒直径 (mm)500500630500630800630800100063080010001250800100012501400综合考虑以上几条因素，我们选择传动滚筒直径=1000mm，尾部改向滚筒以及拉紧装置处改向滚筒的直径=800mm；头部改向滚筒直径为=500mm。各个滚筒表面均为人字形沟槽的橡胶覆盖面。2.2.9计算各直线区段阻力对于承载分支：表2.8输送带沿托辊运行的阻力系数工作条件（槽形）（平行）滚动轴承含油轴承滚动轴承含油轴承清洁、干燥0.020.040.0180.034少量尘埃，正常湿度0.030.050.0250.040大量尘埃，湿度大0.040.060.0350.056 （2.9） =9.8300（88.89+13.30+20.83）0.03cos8+（88.89+13.3）sin8=52556N （=0.03）对于回程分支： （2.10）=9.8300（13.3+8.33）0.025cos8+13.3sin8=7016N （=0.025）式中承载分支直线运行阻力，N；回程分支直线运行阻力，N；重力加速度， m/s；输送长度，m；输送倾角；输送带在承载分支运行的阻力系数，见表2.6输送带在回程分支运行的阻力系数，见表2.62.2.10输送带张力计算用逐点法计算输送带关键点张力：图2.3 输送带设计示意图输送带张力应满足两个条件：摩擦传动条件，即输送带的张力必须保证输送机在任何正常工况下都无输送带打滑现象发生。传动滚筒与输送带间的摩擦系数可参考表2.9选取，对于塑面带应相应减少。表2.9传动滚筒与输送带间的摩擦系数运行条件光滑裸露的钢滚筒带人字形沟槽的橡胶覆盖面带人字形沟槽的聚胺基酸脂覆盖面带人字形沟槽的陶瓷覆盖面干态运行0.350.40.40.450.350.40.40.45清洁湿态（有水）运行0.10.350.350.350.4污浊湿态（泥土）运行0.050.10.250.30.20.35按摩擦条件确定：； 需要传动滚筒表面的牵引力传动滚筒所能传递的额定牵引力为令=，得 =56493N经查表2.7可知，摩擦系数，其中围包角取，摩擦备用系数取。；检验输送带的强度：由S=120KN所以满足输送带强度要求(1) 检验输送带的垂度条件，即输送带的张力必须保证输送带在两托辊间的垂度不超过规定值，或者满足最小张力条件对于承载分支输送带最小张力： （2.11） 对于回程分支输送带最小张力： （2.12） 可知承载分支最小张力；回程分支最小张力，都满足输送带的垂度要求。2.2.11计算滚筒牵引力与电动机功率 由于满载工作下电动机的运行状态，有可能是电动状态也可能是发电状态，所以在牵引力和功率计算上有区别。尤其应注意各种阻力的正方向和正常发电状态而空载电动状态下的功率验算。电动机备用功率一般按15%-20%考虑。传动滚筒的轴牵引力： （2.13）因为，所以传动滚筒输出制动力。电动机功率： = 1.269198.992.5/0.85kw=244.23kw（其中电动机功率备用系数为，传动装置的效率为）查阅有关手册选择型三相异步电动机，其主要技术参数：功率:132kW 转速:1490 重量:1100Kg2.2.12拉紧力与拉紧行程(1) 拉紧力：(2) 拉紧行程： 。式中L输送机总长度，m； 输送带工作时的伸长系数；其中输送带伸长系数按表2.8查取可知=0.02。2.2.13拉紧装置的选择与布置拉紧装置又称张紧装置，它是带式输送机必不可少的部件，具有以下四个主要作用：使输送带有足够的张力，以保证输送带与滚筒间产生必要的摩擦力并防止打滑；保证输送带各点的张力不低于一定值，以防止输送带在托辊之间过分松弛而引起撒料和增加运动阻力；补偿输送带的塑性伸长和过渡工况下弹性伸长的变化；为输送带重新接头提供必要的行程。表2.10输送带伸长系数K输送机长度L，m合成纤维输送带钢绳芯输送带10000.010.0015按拉紧装置的原理不同，常用的拉紧装置有以下几种：(1) 固定式拉紧装置。固定式拉紧装置的拉紧滚筒在输送机运转过程中位置是固定的，其拉紧行程的调整有手动和电动两种方式。其优点是结构简单紧凑，对污染不敏感，工作可靠，缺点是输送机运转过程中由于输送带的弹性变形和塑性伸长引起张力降低，可能导致输送带在传动滚筒上打滑。常用的结构类型有螺旋拉紧装置（拉紧行程短，拉紧力小，故适用于机长小于80m的短距离带式输送机上）和钢绳绞车拉紧装置（利用钢丝绳缠绕在绞筒上，将输送带拉紧）等。(2) 重锤拉紧装置。重锤拉紧装置应用十分普通。它是利用重锤的重量产生拉紧力，并保证输送带在各种工况下有恒定的拉紧力，可以自动补偿由于温度改变和磨损而引起输送带的伸长变化。重锤拉紧装置在结构上简单，工作上可靠，维护量小，是一种较理想的拉紧装置。它的缺点是占用空间较大，工作拉紧力不能自动调整。根据输送机的长度和使用场合的不同，重锤拉紧装置的具体结构形式也有所不同，如重锤垂直拉紧装置和重锤车式拉紧装置，它们适用于固定长距离带式输送机上。(3) 自动拉紧装置。自动拉紧装置是一种在输送机工作中能按一定的要求自动调节拉紧力的拉紧装置。在现代长距离带式输送机中使用较多。它使输送带具有合理的张力图，自动补偿输送带的弹性变形和塑性变形。它的缺点是结构复杂，外形尺寸大，对污染较敏感及需要辅助装置。自动拉紧装置的类型很多，按作用原理分，有连续作用和周期作用两种；按控制参数分，有一个、两个或三个等（常作为控制参量的有张力、带速和传动滚筒的利用弧）；按拉紧装置的驱动方式分，有电力驱动与液力驱动两种；按被调节的绕出点张力的变化规律分，有稳定式、随动式和综合式三种。YZL1-160/L通用型液压自动拉紧装置是针对我国带式输送机、索道等连续输送设备而开发的一种机电一体化通用设备。它具有以下特点：(1) 根据使用场合的条件，拉紧力可以根据需要进行设定。(2) 拉紧力设定后，YZL1-160/L型液压自动拉紧装置可以保持系统处于恒力拉紧状态。(3) YZL1-160/L型液压自动拉紧装置具有相应速度快，动态性能好的特点，以及时补偿输送带或钢丝绳的弹塑性变形(4) 油泵电机可以实现空载起动，达到额定拉力时，电机断电，有蓄能器完成油力补偿，从而达到YZL1-160/L型液压自动拉紧装置的节能运行。(5) YZL1-160/L型液压自动拉紧装置结构紧凑，安装布置方便。(6) YZL1-160/L型液压自动拉紧装置可与集控装置连接，实现对该机的远程控制。在带式输送机的工艺布置中，选择合理的拉紧装置，确定合理的安装位置，是保证输送机正常运转、启动和制动时输送带在传动滚筒上不打滑的重要条件，通常确定拉紧装置的位置时需要考虑以下三点：(1) 拉紧装置应尽量安装在靠近传动滚筒的空载分支上，以利于起动和制动时不产生打滑现象，对运距很短的输送机可布置在机尾部，并将尾部滚筒作为拉紧滚筒；(2) 拉紧装置应尽可能布置在输送带张力最小处，这样可以减少拉紧力，缩小拉紧行程；(3) 应使输送带在拉紧滚筒的绕入和绕出分支方向与滚筒位移线平行，而且施加的拉紧力要通过滚筒中心。根据输送机设计原始资料和已计算出的拉紧力和拉紧行程，综合考虑上述各种拉紧装置类型和特点，本设计选择使用钢丝绳绞车液压尾部自动拉紧装置。 2.2.14制动力矩计算 根据井下用带式输送机技术要求，制动装置或逆止装置产生的制动力矩不得小于该输送机所需制动力矩的1.5倍。(1) 对于电动机运行状态的带式输送机所需制动装置的总制动力矩为： （2.17）式中 制动装置作用在传动滚筒轴上的总制动力矩，Nm； 传动滚筒直径，m； 输送机长度，m； 托辊阻力系数，取值为0.012(2) 对于发电运行状态的带式输送机所需制动装置的总制动力矩为： （2.18）式中 制动装置作用在传动滚筒轴上的总制动力矩，Nm； 传动滚筒直径，m； 输送带速度，m/s； 系统所需电机总功率（未考虑备用功率系数前），kW。从上述的传动滚筒轴牵引力的计算结果可知，本设计带式输送机的电动机输出的是制动力矩，运行状态处于电动状态。根据公式（2.17）可计算出带式输送机所需制动装置的总制动力矩为： 2.3驱动装置及其布置驱动装置的作用是在带式输送机正常运行时提供牵引力或制动力。它主要由传动滚筒、减速器、联轴器和电动机等组成。电动机与减速器又构成了驱动单元。2.3.1驱动装置型式驱动装置按传动滚筒的数目分为单滚筒驱动、双滚筒驱动及多滚筒驱动；按电动机的数目分为单电动机驱动和多电动机驱动。每个传动滚筒既可配一个驱动单元又可配两个驱动单元，而且每个驱动单元也可以驱动两个驱动滚筒。 驱动单元的轴线与输送机身的关系，驱动装置的布置形式有垂直式和并列式两种。并列式与垂直式相比较具有驱动装置横向尺寸小，占地面积小，适宜于工作空间小的场合，特别对煤矿井下更有意义。但并列式布置要求使用垂直输出轴减速器，因此制造要求高，价格也比较高。我国TD75与DX系列带式输送机驱动装置均为垂直布置。按驱动单元的固定方式可分为侧挂式与基本式。基本式又分为固定式单点浮动支承式。侧挂式的驱动单元挂在机头一侧，不需地基，基建投资少，不必考虑地面的崎岖不平，安装调试方便，但加装制动装置有困难。固定式的驱动单元固定在机座上，机座用螺栓固定的基础上，减速器与传动滚筒之间采用固定式联轴器，这种固定方式要求安装精度高，但往往由于制造和安装的误、工作载荷引起的轴和支承部分的变形以及基础下沉等不均衡因素使两根轴的对中受影响，从而大大地降低了传动性能。而单点浮动支承可以克服这一不足。整个驱动单元安装在浮动底座上。浮动支承从理论上讲减速器不受附加弯矩，机壳不受附加应力的影响，因此机壳的寿命比较长浮点支承受力分析，减速器传给主动滚筒转矩T时，减速器壳体必受一反作用转矩 。根据力矩平衡原理即可求出球铰点距质心的距离L，即 式中 作用于减速器机壳的反作用转矩，Nm；W传动系统的重力，N。当正常稳定运转时，由于反转矩的的作用，辅助支点（千斤顶）与底座脱开；停机时，=0，在重力W作用下，底座与千斤顶接触，辅助支点起作用。减速器采用轴装式减速器，即输出轴是空心的，主动滚筒与轴，减速器输出轴与主动滚筒轴的联接采用各种锁紧装器联接。这种联接的缺点是拆卸减速器必须把整个减速器与电机底座一起外移，给检修更换零件造成困难。2.3.2电动机带式输送机驱动装置最常用的电动机是三相笼型电动机，其次是三相绕线型异步电动机，只有个别情况下才采用直流电动机。 三相笼型电动机与其它两种电动机相比较具有结构简、制造方便和易隔、运行可、价格低廉等一系列优点，并且在输送机上便于实现自动控制，因此在煤矿井下得到广泛的应用。其最大的缺点是不能经济地实现范围较广的平滑调速，起动力矩不能控制，起动电流大。当驱动装置采用刚性联轴器时，同时在多滚筒传动系统中，难以调整整个电动机之间的负载分配，这个缺点可通过使用液力联轴器在一定程度上得以克服。我国带式输送机常用这种电动机的型号有JO、JO3、JQO2、JS、JB、BJO2。目前，我国已经生产出最新Y系列三相异步电动机，它是一般用途的全封闭自扇冷三相笼型电动机，功率等级和安装尺寸符合国际电工委员会（英文缩写为IEC）标准。它与被替代的JO2、JO3系列相比较具有高效、节能、起动转矩大、性能好、噪音低、震动小可靠性高等优点。YB系列三相电动机派生的隔爆型三相异步电动机，它除了有Y系列电动机的优点外，还有隔爆结构先进，使用可靠等优点。它相应替代了BJO2和BJO3系列电动机。 三相绕线型电动机具有较好的调速特性，在其转子回路中串电阻，可以解决输送机各传动滚筒间的功率平衡问题，不致使个别电动机长时过载而烧坏或闷车；可以通过串电阻起动以减小对电网的负荷冲击，同时又可以按所需的加速度调整时间断电器或电流继电器进行电阻的逐步切换，以实现平稳起动。三相绕线型电动机在结构和控制上都比较复杂，如果带电阻长时运转使电动机发热、效率降低，使用寿命短，尤其在隔爆方面很难做到，因此煤矿井下很少采用。一般长距离、大功率带式输送机应用较多，我国DX系列带式输送机除隔爆式电动机采用三相笼型电动机外，其余均使用三相绕线型电动机，主要型号有：JR、JRQ、YR系列电动机。直流电动机最突出的优点就是调速特性好，起动转矩大，但结构复杂，维护量大。与同容量的异步电机相比较，重量是异步电机的2倍，价格是异步电机的3倍，而且需要直流电源，因此只有在特殊情况（例如调速性能高）下才采用，直流电机在要求隔爆的场合使用很少。 综上所述本设计选用Y315M-4型电动机。2.3.3减速器驱动单元用的减速器从结构形式分为直交轴式和平行轴式，按固定形式分为悬挂式与落地式。根据使用要求输出轴可以做成空心。由： 查相关手册，根据相关尺寸，选用DCY355-31.5型减速器。2.3.4联轴器驱动装置中的联轴器分为高速联轴器和低速联轴器，它们分别安装在电动机与减速器之间和减速器与传动滚筒中间。常见的高速联轴器有尼龙柱销联轴器、液力联轴器和粉末联轴器等；常见的低
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