机械毕业设计（论文）-高倾角带式传送机的设计【全套图纸】

1 河南科技学院河南科技学院 2009 届本科届本科毕业论毕业论文（文（设计设计） ） 论论文文题题目：高目：高倾倾角角带带式式传传送机的送机的设计设计 学生姓名：学生姓名： 所在院系：所在院系： 机机电电学院学院 所学所学专业专业： ： 机机电电技技术术教育教育 导师导师姓名：姓名： 完成完成时间时间： ：2009 年年 5 月月 19 日日 2 摘要摘要 本文对高倾角带式输送机的设计，根据工作条件的要求合理地确定输送机的传动系统和 结构方案。设计计算的主要内容为：胶带宽度、速度的选择计算；胶带运行阻力的计算；胶带 的张力计算；牵引力及功率的计算；其他参数，如胶带厚度、拉紧力及制动力矩等等的计算。 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，并完成输送机路线的宏观设计；后者主要是根据初步设计完成输送机的安装 布置图。 关关键词键词：胶带,输送机,速度,阻力 全套全套图纸图纸，加，加 153893706 Abstract In this paper， the high angle conveyor design ，Under the conditions of work required to determine reasonable conveyor drive system and structure of the program. Design for the main content ：Belt width 、The choice of speed computing；Tape running resistance calculations ；The calculation of belt tension ；Traction and power calculation ；Other parameters 、If the thickness of tape 、Taut power and braking torque, etc. calculations. 3 Belt Conveyor Design usually contain preliminary design and construction design two aspects. The former mainly through theoretical analysis in terms of production to meet the requirements of the conveyor components， Determine reasonable parameters， Or to determine the parameters of components checked，And completion of the conveyor line macro design； The latter is based mainly on the completion of the preliminary design of the conveyor installation layout. Keywords : Belt;Conveyor ,Speed and resistance. 1 绪论绪论.1 2 高高倾倾角角带带式式输输送机送机设计设计.2 2.1 花纹橡胶运输带.3 2.2 输送能力和带宽的计算.3 2.3 输送路线初步设定.4 装式电动 2.4 滚筒5 2.4.1 滚筒直径的选择计算5 2.5 托辊.6 2.5.1 托辊类型7 2.5.2 托辊间距的选择7 2.6 拉紧装置.9 2.6.1 类型9 2.6.2 拉紧装置的布置9 2.7 清扫装置.9 2.7.1 清扫器的形式9 4 2.7.2 清扫器的安装位置10 2.8 给料装置.10 2.8.1 对给料装置的基本要求10 2.8.2 装料段栏板的布置及尺寸10 2.9 阻力计算.11 2.10 各点张力计算.14 2.11 拉紧装置的计算.17 2.11.1 拉紧力与拉紧装置.17 2.12 曲率半径计算.18 2.13 制动力计算矩.18 2.14 胶带层数计算20 2.15 驱动装置20 2.15.1 电动机的选择21 2.15.2 减速器的选择22 2.15.3 传动滚筒22 2.15.4 改向滚筒22 2.15.5 托辊的选择23 2.15.6 联轴器的设计24 2.16 胶带输送机运转中的主要问题.25 3 高高倾倾角角带带式式输输送机控制系送机控制系统统.28 5 3.1 高倾角带式输送机的可控起动装置28 3.1.1 可控起动系统 CST.28 结论结论 29 致致谢谢.29 参考参考资资料料.30 1 绪论绪论 带式输送机是一种输送松散物料的主要设备，因其具有输送能力大、结构简单、投资费用相 对较低及维护方便等特点而被广泛应用于港口、码头、冶金、热电厂、焦化厂、露天矿和煤矿 井下的物料输送。随着煤炭工业科学技术的不断进步与发展，我国的带式输送机设计研究技 术及带式输送机专业制造技术都已接近了国际水平，但与世界先进工业国家比较仍存在一 定差距，有待于进一步努力。 目前，普通带式运输机已经在矿山得到了普遍的应用。但由于目前形成系列化的带式运 输机运输倾角一般在 18以下，使得带式输送机在生产实际现场的应受到一定范围的限制。 而近年来发展起来的各种大倾角带式输送机在露天、地下矿山以及其他场合的使用，都取得 了较好的效果。而且大倾角带式输送机在提升高度相同的情况下，所占地面积和空间都比使 用普通带式输送机少，并且具有常规带式输送机的所有特点，投资成本低，因而在生产运输 中越来越受到重视，应用前景十分广阔。 6 大倾角带式输送机在各行业中的广泛应用，充分显示了其优越性和经济性。在国外矿山 运输应用大倾角输送机已相当普遍，露天矿、地下矿、隧道工程竖井等均有用大倾角输送机 提升和垂直提升，应用较多的是波状挡边输送机和压带式输送机，输送能力也大。在国内， 由于深槽形带式输送机具有结构简单、运行成本低的特点，使其在矿山运输、矿井提升、煤 矿井下输送等场合有着广阔的应用前景。深槽形带式输送机深槽形带式输送机的倾角一般 在 30以下，国内的研制开发正处于发展阶段，生产的机种有上下运带式输送机，带宽 800 1 200 mm，运量 500 t/ h ，倾角 1828。主要研制单位有沈阳起重运输机械厂、煤炭科学 研究总院上海分院等单位。另外美国、英国都有研制。 尽管目前正在应用的各种大倾角运输机都存在各自的不足之处，然而作为一种新型运 输设备，在其发展和应用的初期存在一些问题，是可以想象的。作为一种集众多优点于一身 的输送设备，必将随着某些技术问题的解决，而对矿山的开拓、生产以及矿石成本等方面产 生积极的影响。可以预见，大倾角带式输送机必将成为 21 世纪矿山运输设备的重要组成部 分。 因此选择“大倾角运输机选型设计”的毕业设计课题，可以培养即将走上工作岗位的机械 专业毕业生应具备的设计能力和经验。另外作为一种还不是很成熟的产品，在设计的过程中 也可以发现一些问题，思考改进的设计方案。 由于本人知识水平有限，并且缺乏设计和生产的实践经验。此设计说明书在内容和形式 上一定有许多缺点和错误，提出的产品改进方案也不一定能应用与实践，因此老师给予批评 指正。 7 2 高高倾倾角角带带式式输输送机送机设计设计 设计带式输送机时，要知道输送机的工作条件（如使用地点、运距、倾角及被运货载的性 质，如散集容重、块度等），以及装载和卸载方式等，根据工作条件的要求合理地确定输送机 的传动系统与结构方案。 设计计算带式输送机时，一般应给出下列原始资料：输送长度 L（米）；输送机安装倾 角（度）；货载在胶带上的堆积角（度）；设计运输生产率 A（吨/小时）；货载的散集容重（ ）；货载的块度 a （毫米）。/万 3 万 在普通带式输送机的设计中，为了提高稳妥可靠，光面输送带上运煤最大的倾角一般 为 18 度，下运倾角一般在 15 度左右。我们设计的输送倾角为 28 度。为了提高带式输送机 的适应倾角，可采取各种措施，其中在输送机结构基本不变时的措施是采用承载面具有花纹 的输送带。花纹输送带的花纹图案有 V 形、人字形和波浪形等，由于井下原煤有时含水较大， 为便于排水，以采用人字花纹带为宜。 是输送倾角，。是物料在光面带上的静摩察角，设 f1 为物料内摩察系数，f2 为物料在光面带上的静摩察系数，由于花纹高度 h 可以滞留 。以 下的物料，在 L1 区段内的物料滑动临界摩察系数应为 f1，而不是 f2。但在 L2 区段内的物料 滑动摩察临界系数为 f2。根据（L1+L2）区段物料的力学平衡条件，并考虑制造、使用等因素， 可以等到合理的花纹结构参数。 设计计算的主要内容为：胶带宽度、速度的选择计算；胶带运行阻力的计算；胶带的张力 计算；牵引力及功率的计算；其他参数，如胶带强度、拉紧力及制动力矩等等的计算。 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 8 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，并完成输送路线的宏观设计；后者主要是根据初步设计完成输送机的 安装布置图。 2.1 花花纹纹橡胶运橡胶运输带输带 胶带是输送机的重要组成部分。胶带贯穿输送机全长（为机身长度的二倍），用量大、胶 带的价格比较贵，在输送机成本中占有很大比重（约 50%左右）。 胶带的类型有三种：普通胶带、钢丝绳芯胶带及钢丝绳牵引胶带。 2.2 输输送能力和送能力和带宽带宽的的计计算算 取 V 表示胶带运动速度（米/秒），q 表示单位长度胶带内货载的重量（千克/米），则胶带 输送机的输送能力为 （吨/小时） 13.6Qqv 单位长度的载荷 q 值决定于被运货载的断面积 F及其容重，对于连 2 万万万 3 /万万万万 续货流的胶带输送机单位长度重量为 （千克/米） 21000qFA 将 2 代入（2-1）式，则得 （吨/小时） 33600QF vA A 货载断面积 F 的大小主要取决于胶带的宽度。我们设计的是槽形胶带上货载的断面。 这里暂定，货载断面由梯形断面和圆弧面积组成。在胶带宽度 B 上，货载的总宽1F2F 度为 0.8B，中间托辊长为 0.4B，货载在带面上的堆积角为，并堆成一个圆弧面，其半径 r， 中心角为 2。则梯形面积为 9 2 1 0.40.8 0.2300.0693 2 BB FBtgB 万万 圆弧面积为 2 2 2 1 0.4 2sin22sin2 22 sin rB F 万万万万万万 3 /万万万万 总面积为 22 12 1 0.4 0.06932sin2 2 sin B FFFB 万万万万 22 12 1 0.4 0.06932sin2 2 sin B FFFB 万万万万 即 4 22 1 0.06932sin2 2 FB 0.4 万万万万 sin 式中货载的堆积角， （弧度）； 将 4 式代入 3 式，化简后，可得胶带输送机的输送能力 （吨/小时） 5 2 QKB v C 式中 B胶带宽度（米）； Q输送量（吨/小时）； v带速（米/秒）； 货载散集容重； 3 /万万万万 K货载断面系数，K 值与货载的堆积角有关。 C输送机倾角系数 原始资料：运输对象为含水原煤； 10 （300 天/年、14 时/天）=（吨/时）=47.62（吨/时）；堆积角；20/Q 万万万 5 2 10 300 14 30 ；运输距离 L=300 米；输送倾角向上运输。经过矿山运输机械 中国矿业1 3 万万/万万28 学院主编 煤炭工业出版社 1980 年出版查得 K=458；C=0.8。煤矿井下带式输送机常用带速 为：1.6m/s、2 m/s、2.5 m/s、3.15 m/s 等。根据机械化运输设计手册查得带速范围为 0.8 m/s 2.5 m/s。选定带速 v=1.6 m/s 由式（4-5）转换得 6 Q B K vC A A A pa 将数据代入上式解得： 47.62 0.285 458 1.6 1 0.8 Q Bmm K vC A A A 万万万万 另外带宽还必须按物料的块度进行校核： 对于未过筛的松散货载 max2200Bamm万万 对于经过筛分后的松散货载 3.3200pBamm万万 式中货载最大块度的横向尺寸，毫米；maxa 货载平均块度的横向尺寸，毫米。pa 选定带宽 B=500mm。这样可以满足上面两式的块度尺寸。 2.3 输输送路送路线线初步初步设设定定 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 11 上的某一个位置处，一般放在机头处。 单点驱动方式按传动滚筒的数目分，可分为单滚筒驱动和双滚筒驱动。对每个滚筒的驱 动又可分为单电机驱动和多电机驱动。 单滚筒、单电机驱动方式最简单，在考虑驱动方式时应该是首选方式。对于长距离运输 一般采用多点驱动方式。 图 1 双滚筒驱动示意图 根据现场要求，由于运距不太长（小于 1000m），因此初步选定采用单点驱动方式。 因此在本设计中，初步选定在机头部采用双滚筒单点单电机驱动的方式。 2.4 滚滚筒筒 滚筒是带式输送机的重要部件。按其结构和作用的不同分为传动滚筒、电动滚筒、外滚 筒和改向滚筒。 2.4.1 滚滚筒直径的筒直径的选择计选择计算算 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 善输送机的使用条件，但在其他条件之下，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需要的数值。 12 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层带的带式输送机传动滚筒直径 硫化接头 D125Z 机械接头 D100Z 对于移动式和井下便于拆装式使用帆布芯层带的带式输送机传动滚筒直径 D80Z 对于钢丝绳芯带式输送机的传动滚筒直径 D150d 式中 D传动滚筒直径，mm； Z帆布层数； d钢丝绳直径，mm。 （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 2S D B p 2 Sa D 钢绳芯带 2Sa D Bd p 式中 D传动滚筒直径，mm； S输送带张力，N； 13 B输送带宽度，mm； d钢丝绳直径，mm； a钢丝绳间距，mm； 输送带表面许用比压，取 1MPa 。 p （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 D17.5Ka 钢绳芯带 D35K（b+0.5d） 式中 D传动滚筒直径，mm； d钢丝绳直径，mm； a输送带总厚度，mm； K围包角影响系数，当围包角小于 90 度时，K=0.8，否则，K=1； b钢绳芯输送带上覆盖胶厚度，mm。 （4）当输送带弯曲频次高时，滚筒直径则要相应大一点以补偿高频次弯曲疲劳破坏程度。 改向滚筒直径可按下式确定 1 2 0.8 0.6 DD DD 式中 传动滚筒直径，mm；D 尾部改向滚筒直径，mm； 1 D 其他改向滚筒直径，mm； 2 D 对于高张力区的改向滚筒直接应按传动滚筒直径的计算方法进行计算。 14 2.5 托托辊辊 托辊是用来支承输送带和输送带上的物料，减小输送带的运行阻力，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 2-5 万 h，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。 图 2 托辊 2.5.1 托托辊类辊类型型 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）、过度托 辊、缓冲托辊和调芯托辊等。托辊的结构与具体布置形式主要决定于输送带的类型和所运物 料的性质。 15 2.5.2 托托辊间辊间距的距的选择选择 表 1 承载托辊间距参考表 带宽，mm 松散物料 堆积密度 3 / t m 40050065080010001200140016002000 0.81.51.41.31.3 0.811.61.41.31.21.2 1.6121.41.31.21.2 2.12.51.31.21.11.0 2.51.21.21.11.11.0 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 2.67sB 式中 s滚筒与第一组托辊之间的距离，mm； B输送带宽度，m ； 托辊成槽角，rad。 常用托辊技术参数如下表所示： 表 2 托辊回转部分质量 带宽，mm 托辊形式 500650800100012001400160018002000 铸铁 座 111214222547507277 槽形 承载 托辊 冲压 座 89111720 回程 铸铁 81012172039（V）42（V）61（V）65（V） 16 座 托辊 冲座79111518 直径， mm 89108133159 托辊 轴承 型号 204305406407 托辊间距取决于辊子轴承的承载能力和承载性质及输送带的下垂度，并配合考虑该处 输送带的张力，使之获得合适的垂度。 最大下垂度按下式计算 0 max 0 () 8 LGLB ga h F 式中 两组托辊间输送带的最大下垂度（%），一般约等于 1%； max h 重力加速度，=9.8gg 物料线质量（kg/m）； LG 输送带线质量（kg/m）； LB 托辊间距（m）； 0 a 该处输送带张力（N）。 0 F 稳定工况下的下垂度应限制在 1%以内。间距过大则挠度大、运行不平稳。间距过小又 不经济。输送质量大于 20kg 的成件物品时，托辊间距不应大于物品长度的 50%（沿输送方向） 。对于 20kg 以下的成件物品托辊间距可取 1m。 2.6 拉拉紧紧装置装置 拉紧装置的作用是使输送带具有足够的张力、输送带和传动滚筒间产生摩擦力、输送带 不打滑、限制输送带在各托辊间的垂度，从而保证输送机的正常运转。 17 螺旋拉紧装置适用于较短（小雨 100m）距离、功率较小的输送机上。 重锤车式拉紧装置，适用于较长距离、功率较大的输送机。 2.6.1 类类型型 按拉紧装置的原理不同，常用的拉紧装置有以下几种： （1）重锤拉紧装置。 （2）固定式拉紧装置。 （3）自动拉紧装置。 2.6.2 拉拉紧紧装置的布置装置的布置 在带式输送机的工艺布置中，选择合适的拉紧装置时需考虑以下三点： （1）拉紧装置应尽量安装在靠紧传动滚筒的空载分支上，以利用起动和制动时不产生打 滑的现象，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，这样可以减小拉紧力，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。 2.7 清清扫扫装置装置 目前，应用比较好的清扫器有 P 型橡胶弹簧清扫器、H 型橡胶弹簧清扫器和 TQ 型硬质 合金刮片清扫器。 空段清扫器用于清扫输送带非工作面的物料。安装在尾部改向滚筒前下分支输送带的 非工作面或垂直重锤装置入下边改向滚筒处。 18 2.7.1 清清扫扫器的形式器的形式 （1）单刮板式或多刮板式清扫器 刮板可分为： 横跨输送带的刮板 分段刮板 铰接刮板 （2）旋转式输送带清扫器 旋转式硬毛刷输送带清扫器分为： 低速旋转刷清扫器 高速旋转刷清扫器 硬毛刷或尼龙刷也可用刮板，称为旋转式刮板清扫器。其橡皮刮板与轴平行布置或呈螺 旋状布置在轴上。这些橡皮刮板具有拭清或刮擦的作用。这种旋转式刮板清扫器也有两种形 式： 低速旋转刮板清扫器 低速旋转刮板清扫器 （3）螺旋式清扫器 （4）自动补偿式旋转式清扫器 （5）喷水器和刮水器 尽管这种清扫方法对某些物料是十分有效的，但是它有两个缺点，一是必须采取措施来 处理冲洗水，二是严寒的天气会使整个系统不能工作。 19 2.7.2 清清扫扫器的安装位置器的安装位置 输送带清扫器安装位置应使从输送带上清扫下来的物料能落入卸料溜槽内或能收集起 来进行处理，一般弹簧或配重的单刮板或多刮板清扫器应安装在输送带刚离开滚筒之后的 位置上，卸料溜槽的结构往往决定着清扫器的具体位置。铰接刮板清扫器安装在输送带刚离 开滚筒之后输送带的空载段上。 旋转刮板清扫器通常安装在输送带与滚筒脱离接触点的后面，旋转刷子清扫器的安装 位置要求相同。然而，如果由于溜槽结构、增面轮位置等原因而有必要的话，旋转刷可安装 在输送带与滚筒仍在接触的地方，以便将输送带清扫。 2.8 给给料装置料装置 2.8.1 对给对给料装置的基本要求料装置的基本要求 带式输送机装载和转载物料是最重要、最复杂的运输作业之一。研究证明，在广泛应用 的中距离输送机上（长度在 260m 以内），输送带的使用期限主要取决于给料装置的机结构合 理与否。为了减轻输送带的磨损，对给料装置提出了一系列要求： 物料给到输送带上的速度快慢和方向应与带速近似一致，对准输送带中心给料，保证物 料均匀的给到输送带上； 在装料点不允许有物料堆积和撒料现象，应在给料装置内部而不是在输送带上形成物 流； 在装料设施后面尽量避免设置紧接输送带的挡板，尽量减少物料的落差，特别是要防止 大块物料从很高处直接下落到输送带上。 20 2.8.2 装料段装料段栏栏板的布置及尺寸板的布置及尺寸 栏板的长度随物料给到输送带上的速度贺带速之差的增大而增大。栏板之间的最大间 距通常取槽形输送带宽度的 2/3。当输送流动性好的物料时，最好将栏板的间距减小到槽形 输送带宽度的 1/2。 2.9 阻力阻力计计算算 胶带输送机运行阻力包括的内容及计算方法与刮板输送机基本相同，用逐点计算法计 算各特殊点张力，在某一点所受张力为前一点张力与该二点间的运行阻力之和 i S 1i S (1)ii W 即 1(1)iiii SSW 由于胶带输送机的托辊内装有滚珠轴承，所以阻力系数比刮板输送机要小得多。阻力 系数与轴承型式及工作条件有关，计算时可按下表选取： 表 3 托辊阻力系数 （槽形）（平形） 工作条件 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 胶带在运送货载段托辊上所遇到的阻力，为重段运行阻力，用表示；胶带在回空段 zh W 21 的阻力为空段运行阻力，用表示。在一般情况，重段和空段的运行阻力可以表示如下 K W 7()cos() sin zhdgd WqqqLqqL 8()cos() sin zhdqd WqqqLqqL 式中 输送机的倾角，其中项的符号，当胶带在该段的运行方向是倾斜向上时取sin 正号；而倾斜向下时取负号； L输送机长度（m）； 、分别为槽形、平形托辊的阻力系数； q每米长的胶带上货载重量（kg/m），可由式求得， ； 3.6 Q q v 每米长的胶带自重（kg/m）； d q 、分别为折算到每米长度上的上、下托辊转动部分的重量（kg/m）。 g q g q 普通帆布胶带每米长度的重量可按下式计算： （kg/m） 9 12 1.1 () d qBi 式中 1.1胶带的平均容重（ /）；t 3 m B胶带宽度（m）； i胶带帆布间层数； 一层帆布带的厚度（毫米）； 平均取=1.25 毫米（p=56 千克/厘米一层）； =2 毫米（p=96 千克/厘米一层）； 胶带上保护层厚度，=3mm； 1 1 22 胶带下保护层厚度，=1mm； 2 2 托辊转动部分的重量及分别按下列公式计算： g q g q （kg/m）； g q g g G l （kg/m）； g q g g G l 式中、分别为每组上、下托辊转动部分重量（kg/m）； g G g G 上托辊间距（米），一般取=1-1.5 米； g l g l 下托辊间距（米），一般=2-3 米； g l g l （1）重段阻力计算 参照类似带式输送机，取=22kg/m，=7kg/m，向上运行阻力系数取=0.04， g q g q ，0.035 8.3/ 3.6 Q qkg m v 12 1.1 ()5.5/ d qBikg m 由运输机械设计选用手册（上）表 242，选用上托辊型号为 89，L=315mm，轴承型 号为 4G205。 由运输机械设计选用手册（上）表 270 查得单个上托辊转动部分质量3.53 g Gkg 故可算得承载段托辊每米质量为 kg/m 3.53 4 10.177 1.2 g g g G q l 万 可以得出以下结论： 23 ()cos() sin (8.35.5 10.177) 300 0.04 cos28(8.35.5) 300sin28 254 1943 2197 21553 zhdgd WqqqLqqL kg N （2）空段阻力计算 由运输机械设计选用手册（上）表 250，选用下托辊型号为 89，L=950mm 轴承型号为 4G205。 由运输机械设计选用手册（上）表 270 查得单个下托辊转动部分质量8.74 g Gkg 故可算得回空段托辊每米质量为 kg/m 8.74 2.913 3 g g g G q l 万 根据公式 ()cossin (5.52.913) 300 0.035 cos285.5 300sin28 696.6 6834 kdgd WqqLq L kg N 由以上计算可知，因回空段运行阻力为负值。 2 3 (5.52.913) 280 0.035 cos285.5 280 sin28 650 6378 W kg N 1 2 (5.52.913) 16 0.035 cos285.5 16sin28 37.1 365 W kg N 6 7 (5.52.913) 6 0.035 cos285.5 6sin28 137 W N 24 图 3 逐点张力计算法示意图 2.10 各点各点张张力力计计算算 输送机胶带张力可用逐点计算法计算。 由于要保证胶带工作时不打滑，并有一定的备用摩擦力，因此必须按摩擦传动条件来确 定胶带的最小张力值。 min S 由于要保证胶带在两托辊间的下垂度不超过允许值，因此，必须按胶带的最大允许下垂度条 件来验算。 min S （1）按逐点计算法找出各点张力的表达式： 10 211 2 3223 43 5445 65 7667 F F y SSW SSW SC S SSW SC S SSSW 由上式可知，最后可得到间的关系式，且均为未知数，再有一个关系式才能求解。 1 SSy与 按摩擦传动件找出的关系， 1 SSy与 25 因为 n eS SS ey ) 1( 1 所以 11) 1 1 ( 1max n e SSyt 在具体计算中要求 yy SS max 式中 n摩擦力备用系数，一般 n=1.151.2； 输送带与传动滚筒的摩擦系数，按表 4 选取 输送带与两个滚筒的围包角之和。 表 4 摩擦系数 表 接触面类型光面、潮湿光面、干燥胶面、潮湿 胶面、干 燥 橡胶接触面0.20.250.350.4 塑料接触面0.150.170.250.3 联立式 13 与式 14，可求出之值。同时可算出其他各点的张力，这些张力值可保 1 SSy与 证输送带工作时不打滑。 用承载段与回空处各最小的张力点，验算此处张力是否满足悬垂度条件，如果不满足， 就要用悬垂度条件重新确定最小张力点处的张力。再依次计算其他各点张力后，再用摩擦条 件来验算，直到两条件均满足为止。 （2）输送带的悬垂度条件 为保证输送带运转平稳和物流的稳定，承载段与回空段输送带的悬垂度的最大值均为 托辊组间距的千分之二十五。承载段满足最大允许悬垂度的最小张力为 26 g lqq S tz z max 2 0 min 8 cos)( 式中 min maxtmaxtz ,; ,0.025l z t SN 承载段的最小张力 输送带最大允许悬垂度 把值代入上式，可求得: tmax 12cos)(5 0mintzz glqqS 同理，可求得回空段输送带的最小张力为 13cos5 0mintkk glqS 式中 回空段两托辊间距，m。传动系数见表 5 tk l F C 表 5 分离点张力系数表 F C 轴承类型近 90围包角近 180围包角 滑动轴承1.03-1.041.05-1.06 滚动轴承1.02-1.031.04-1.05 输运带上各点张力的计算 （1）由悬垂条件确定 4 点的张力 由式 215，承载段最小张力应满足 zmindg S = 5(q+q )gl cos =5 (8.3+5.5) 9.81 1.2 cos28 = 717N 故 4min 717 z SSN （2）由逐点法计算各点张力 27 因为，又根据表 5，选故有 4 717SN F C = 1.05 4 3 F 2323 1l212 54z 6 5F y7667 S717 S = = 683N C1.05 S =S -F683( 6378)7061 S =S =S -F7061 ( 365)7426 S =S +F =7426+21553=28979N S = S C28979 1.0530428 S = S = S +F30428( 137)30291 N N N N （3）用摩擦条件验算传动滚筒分离点与相遇点张力的关系。 本设计初选包胶滚筒，滚筒与输运带的围包角为 200，由表 4，选摩擦系数 =0.35，并 取摩擦力备用系数 n=1.2。 由式 11 可算得允许的最大值为 y S ymax1 400 0.35 180 1 1 1 74261 1.2 e SS n e y 7204230291NSN 故摩擦条件满足要求 2.11 拉拉紧紧装置的装置的计计算算 在布置拉紧装置时，要保证绕入和绕出拉紧滚筒的输送带要与拉紧滚筒的行程线平行， 并且施加的拉紧力要在拉紧滚筒轴的轴心线所在的平面中。 拉紧装置行程 拉紧装置行程即是拉紧滚筒的行程。它与输送机的长度、输送带的延伸率和输送机的启 28 动、制动方式等因素有关。在此，按下式计算 14 nt lLl)( 查表 6，和表 7，选得：0.0025,0.001,1.35 1 tn l 代入式 14 得: 300 (0.00250.001)2.35 2.225 l m 令l=2.5m 表 6 常用输送带的延伸率与接头长度 胶带种类弹性延伸率 悬垂度率 t 接头长度 ln/m 棉帆布胶带0.010.0012 尼龙胶带0.020.0012 钢绳芯胶带0.00250.001 表 62 值 1 表 7 钢绳芯带接头长度 型号ST-630ST-800ST-1000ST-1250ST-1600 钢绳直径 d3.03.54.04.55.0 接头长度 ln60065070012501350 型号ST-2000ST-2500ST-3150ST-4000ST-4500 钢绳直径 d6.07.58.18.69.1 接头长度 ln14501550175029503250 29 2.11.1 拉紧力与拉紧装置 因最小张力点在机尾，故可把机尾滚筒又作为拉紧滚筒，采用车式拉紧装置。由于输送 机倾角较大，可只用拉紧小车作为拉紧装置。此时所需要的拉紧装置的总质量为 gf SS G yili )cos(sin 式中 2 (,kg; f,f0.05; (,); g,9.8m/s . G 拉紧装置总的质量包括配重和小车及滚筒自重） 拉紧小车与小车轨道的磨擦系数一般 输送机倾角在此同小车的轨道倾角 重力加速度 所以 (sincos) 2 717 sin280.05 cos289.81 343.6 liyi SS G fg kg 2.12 曲率半径曲率半径计计算算 凸弧段曲率半径的计算 1 R 输送机凸弧段最小曲率半径可按下式进行计算，计算各种帆布输送带的伸长率为 0.8%。 1 R （m） 1 38 42sinRB 万万 式中帆布输送带的最小曲率半径（m）； 1 R B带宽（m）； 托辊槽角( ) 凹弧段曲率半径的计算 2 R 输送机凹弧段最小半径可按下式进行计算 2 R 30 2 (1.35 1.5)( ) x LB F Rm g 式中凹弧段起点处输送带张力（N）； x F 输送带线质量（kg/m）； LB 重力加速度，取=9.81gg 2 /m s 2.13 制制动动力力计计算矩算矩 输送机向上运输时，在停车时需防止输送带的反向倒退，此时的制动一般称为逆止，必 须设置逆止装置和制动装置。传动滚筒所需的逆止力（制动力）应按输送机的最不利逆止工 况计算。 即 15 max 1.5 BstH FFF 式中 max . B H st FN FN FN 制动力，； 主要运行阻力，； 最大下滑力，； 其中 0 2cos Ht FfLg qqq 又 0.012, tgg fqqq 则 0.012 300 9.8110.1772.9132 5.5 8.3cos28 H F 1064N 式 215 中 31 max sin21 9.81 8.3 300 sin28 11468 st FqgH qgL N 故 max 1.5 BstH FFF 1.511468 1064 15606N 电动轴上的最大制动力矩 2 BB D MFk i 式中 m kk1.25 0.850.9 i D 传动滚筒直径，； 安全制动系数，本设计取； 电机到传动滚筒的传动效率，一般取 减速器的减速比。 所以 0.50.85 156061.25 240 104 B M N 查运输机械设计选用手册（上）表 186，选择制动器型号为 5500/201YWZ 查运输机械设计选用手册（上）表 190，选择逆止器型号为 80NF 2.14 胶胶带层带层数数计计算算 输送带层数计算 1max Fn Z B 式中 Z输送带帆布层数； 32 稳定工况下输送带最大张力（N）； 1max F 稳定工况下输送带静安全系数；n 棉帆布输送带 =89；n 尼龙帆布带 =1012；n B带宽（mm）； 输送带纵向拉断强度 N/mm 每层。 B=500mm ；=72042N 取 n=8。=300N/mm 层 1max F 把数据代入公式的 Z=3 2.15 驱动驱动装置装置 （1）功率的确定 电动机的功率按下式计算 16 1000 )( 1000 1 0 vSS k vW kP y 式中 ,k1.15 1.2; ,0.85 0.9. k 动力系数 减速器效率 故 3 v 1000 138.9652.2172 10 1.20.85 1000 244.9 yl SS Pk kw （） 查运输机械设计选用手册（上）表 277，可选用一台 250kw 的电动机 （2）和减速器的选择 查运输机械设计选用手册（上）表 2158，选用的电动机型号为 33 355394 250kwY 主要技术参数为： 250kw 1483 r/min 380V 功率： 转速： 电压： 配套使用的减速器型号为： 56040 ZSY 滚筒的确定，驱动滚筒的直径 D 由输送带的允许弯曲度来决定，其值用下列公式 确定： 对于硫化接头： D125Z； 对机械接头： D100Z； 对移动式输送机： D80Z。 式中 Z胶带的挂胶帆布层数。 在标准设计中，带宽与滚筒直径也有一定比例关系，所以用上式计算的滚筒直径，然后 在系列标准中圆整成相近的标准直径， 表 8 带宽 B 与驱动滚筒标准直径的关系 （mm） 胶带宽度650800100012001400 500500630630800 6306308008001000 驱动滚筒 标准直 径 D -800100010001250 34 -12501400 滚筒长度 B1 应比输送带宽度 B 大 100200mm。 驱动装置是输送机的动力装置，驱动装置作为一个机组，由电动机、皮带轮、减速器、滑 块联轴器及传动滚筒等组成。 2.15.1 电动电动机的机的选择选择 综合考虑各因素可选用 Y 系列全封闭式自扇冷式笼型三相异步电动机 1) 电动机的转速一般应选择同步转速为 1000 或 1500 r/min 的电动机。 2) 电动机功率应选择电动机的同步转速为 1500 或 1000 r/min ，功率为 11KW 。 3) 电动机的型号的确定 在计算中我们选择同步转速为 1500r/min、满载转速为 1460r/min 的电动机。型号为 Y160M-4 的电动机。 表 9 电动机型号表 方案号 电动机 的型号 额定功 率 KW 同步转 速 满载转 速 总传动 比 外伸轴 径 轴外伸 长度 1Y132M- 4 7.51500144037.73880 2Y160M- 4 111500146025.13880 电动机示意图如下： 35 图 4 电动机 2.15.2 减速器的减速器的选择选择 综合本次设计的传动特点，本次设计所选用的减速器为圆柱齿轮减速器，采用二级圆柱 齿轮减速器。其加工方便，效率高，成本较低。根据机械设计实用手则选用型号为 ZQ250 型减速器。型号为 ZQ250 型减速器的主要尺寸：高速轴轴径为 38 毫米，外伸轴长 60 毫米， 低速轴轴径为 55 毫米，外伸轴长 82 毫米。 2.15.3 传动滚传动滚筒筒 传动滚筒靠摩擦力向输送带传递牵引力的滚筒，是传递动力的主要部件。 根据表 2-2-7机械化运输设计手册可查得所选用的胶面滚筒直径为 500 毫米。 普通型橡胶输送带采用硫化接头时，传动滚筒直径与帆布层数之比 D/Z125 因为，D=500，Z=4 所以，D/Z=125，符合要求。 根据表 2-2-8机械化运输设计手册可查得所选用的各项数值符合表中所规定的数值。其示 36 意图如图 5 所示，有关参数值见表 2-10。 表 10 机械化运输设计手册 BDALL1L2KMNQPHh H 1 dbds 65050010007501280588.513590-3504101203376702027 A K L1 L2 A D A L H N M h P Q d h1 dr AA b 图 5 传动滚筒示意图 2.15.4 改向改向滚滚筒筒 改向滚筒是改变输送带运行方向的滚筒，增面滚筒是增加输送带与传动滚筒之间的围 包角的改向滚筒。 改向滚筒分别作 180、90 及小于 45 改向用。180 改向滚筒一般用作尾部滚筒或垂直 拉紧滚筒，90 改向滚筒一般用作垂直拉紧装置上方的改向滚筒，小于 45 的改向滚筒一 般用作增面滚筒。 本系列改向滚筒为钢板焊接结构，采用滚筒轴承。 根据表 2-2-9机械化运输设计手册，可查得所选用的滚筒直径为 800 毫米，180 改向滚 筒直径为 400 毫米。符合表中所规定的要求。 37 其示意图如下图所示，有关参数见表 11。 表 11 参数表 BDALL1QPHhMNds 65040096075010622803401003370-27 L1 A D L B h N M P Q H dr 图 6 改向筒示意图 2.15.5 托托辊辊的的选择选择 托辊是由辊子和支撑架所组成的用来支撑输送带的部件，用于保证输送带的稳定运行。 托辊直径与带宽的关系见表 2-2-10机械化运输设计手册，由表 2-2-10机械化运输设计 手册，查得所选用的托辊直径为89 毫米。 上托辊分为槽形和平形两种。输送散状物料时，一般均采用槽形托辊。本次设计所采用的 托辊为槽形托辊，输送散状物料时，其槽角为 30。平形托辊用于手选输送机及输送成件 物品。 下托辊均为平行托辊。 为了防止和克服输送带跑偏现象，可选用自动调心托辊，上分支每隔 10 组槽形托辊设置 38 一组槽形调心托辊，下分支每隔 610 组平形下托辊设置一组平形下调心托辊。 托辊辊子有无缝钢管，配冲压轴承座，铸铁轴承座和全增强塑料 3 种，均采用滚动轴承， 密封结构相同，性能大体相同，全增强塑料托辊能耐酸，但不耐冲击 本次设计所采用的托辊辊子为无缝钢管配冲压轴承座。 上托辊间距 l 按表 2-2-11 选用，根据表 2-2-11 可查得上托辊的的标准间距 l 为 1200 毫 00 米，但根据实际情况间距 l 可以进行适当调整。本次选用的间距是 1200 毫米。 0 受料处托辊间距视物料容重及块度而定，一般取为上托辊间距的 1/21/3，下托辊间距可 取为 3 米，根据实际情况可以调整，这次是 2662 毫米，凸弧段托辊间距一般取水平段上 托辊间距的 1/2，头部滚筒轴线到第一组槽形托辊的间距可取为上托辊间距的 11/3 倍， 尾部滚筒到第一组托辊间距不小于上托辊间距。 在受料处，为了减少物料对输送带的冲击，应选用缓冲托辊，用以减缓加料时物料对输送 带的冲击，延长输送带的使用寿命。输送特大块度的物料时，可选用重型缓冲托辊。本次 设计只需选用普通的缓冲托辊就可以了。 槽形托辊应按输送带的理论高度 H 值布置，根据表 2-2-12，查得 H 的值为 240 毫米。其布 置图如总装图。 2.15.6 联轴联轴器的器的设计设计 联轴器是用作轴与轴之间的联接 1）常用联轴器 a) 刚性联轴器 b) 挠性联轴器 39 c) 滑块联轴器 两轴相对轴向位移为 12 毫米，许用相对径向位移为 0.2 毫米，许用相对角位移为。0 4 通常按标准 JB/ZQ4384-86滑块联轴器进行选用。标准适用范围轴径 d=10100 毫米， 许用转矩16500，许用转速 n=100001500r/min,重量 m=0.6120kg. n TmN 在前面选用电动机的过程中可知表： 所以根据表 2-2-14机械设计实用手册可查得所选用的滑块联轴器的型号为 KL9 型的 联轴器。其有关参数见下表： 表 12 电动机型号表 电机型号 额定功率 kw 同步转速 r/min 满载转 速 r/min 总传动 比 外伸轴径 mm 轴外伸长 度 mm Y160M-4111500146038.242110 表 13 KL9 型滑块联轴器的有关参数 型号公称转矩许用转速轴孔直径轴孔长度D 1 D 1 B 2 B转动惯量质量 KL93550180070 142 172 2501501804064.985 2.16 胶胶带输带输送机运送机运转转中的主要中的主要问题问题 一、胶带的跑偏问题 胶带输送机运转过程中胶带中心线脱离输送机的中心线，而偏向一边，这种现象称为胶 带的跑偏。由于胶带跑偏可能造成胶带边缘与机架相互磨损，使胶带边缘过早损坏。跑偏严 重时将脱离托辊而掉下来，造成输送机运转中的重大事故。因此，在胶带输送机的安装、调 40 整、运转和维护工作都应特别注意输送带的运转状况，防止胶带跑偏造成事故。 影响胶带跑偏的因素很多，但其根本原因是胶带受力不均造成的。 首先胶带的结构及制造质量是决定因素。例如钢丝绳芯胶带中有数十根细钢丝绳芯，再 制造中若各钢丝绳芯受力不均，则在运转中可能会发生跑偏现象。又如胶带的接头不正，即 接口与胶带中心线不垂直，也会造成受力不均，使胶带发生跑偏现象。 其次，托辊和滚筒的安装质量及调整工作对胶带跑偏又很大影响。安装胶带输送机要求 平直。必须保证各托辊轴线、各滚筒轴线同胶带输送机的中心线垂直。否则，将使胶带在运 转中受到横向推力而发生跑偏现象。 此外，清扫及装载工作对胶带跑偏也有影响。如果清扫不干净，造成煤粉粘结在滚筒上， 使滚筒的半径不等，造成胶带受力不均。或装载时货载偏向胶带一侧，或从侧向冲击胶带造 成胶带受力不均。这些都会造成胶带跑偏现象。因此必须注意检查清扫装置是否完好，装载 工作是否保证将货载对称于胶带中心线。 为了减少跑偏现象，有些滚筒制成中间打两头小的双锥形，锥度一般为 0.01。在固定式 托架的结构中将槽形托辊的两侧辊的外端向胶带运行方向偏斜安装 2。其目的是为了防 3 止在运行中胶带跑偏。由于托辊有倾角，则胶带运动速度和托辊圆周速度之间也相差 d v T v 一个角度（=2），因而胶带对于托辊就具有一个相对速度，使胶带在托辊上由沿 3v 轴向产生相对滑动的趋势。这样两侧托辊给胶带一个向内的横向推力。当胶带位于正中时， 胶带两侧所受的力平衡。当胶带偏向一边时，则胶带这边所受的横向推力大于另一边，因而 使胶带有恢复到中间位置。由于倾角较小，横向推力不大，所以用这种结构调整跑偏的方法 只对跑偏不大的情况有效。