河南工业大学 带式输送机论文

河南工业大学毕业设计（论文）前 言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用收到一定范围的限制。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。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。另外前苏联、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。1 绪论带式输送机是以胶带、钢带、钢纤维带、塑料带和化纤带作为传送物料和牵引工件的输送机械。其特点是承载物料的输送带也是传递动力的牵引件，这与其他输送机械有着显著的区别。承载带在托辊上运行，也可用气垫。磁垫代替托辊作为无阻力支撑承载带运行。它在连续式输送机械中是应用最广泛的一种，且以胶带为主。带式输送机按承载断面可分为平形、槽形、双槽形（压带式）、波纹档边斗式、波纹档边袋式、吊挂式圆管形、固定式和移动式圆管形等8大类。1.1 带式输送机概述1.1.1 带式输送机的特点带式输送机自1795年被发明以来，经过两个多世纪的发展，已被电力、冶金、煤炭、化工、矿山等各行各业广泛采用。特别是第二次工业革命带来了新材料、新技术的采用，使带式输送机的发展步入了一个新纪元。当今，无论从输送量、运距、经济效益等各方面来衡量，它已经可以同火车、汽车运输相抗衡，成为三足鼎立局面，并成为各国争先发展的行业。它具有一下特点：（1）结构简单。带式输送机的结构由传动滚筒、改向滚筒、托辊或无辊式部件、驱动装置、输送带等几大件组成，仅有十多种部件，能进行标准化生产，并可按需要进行组合装配、结构十分简单。（2）输送物料范围广泛。带式输送机的输送带具有抗磨、耐酸碱、耐油、阻燃等各种性能，并耐高、低温，可按需要进行制造，因而能输送各种散料、块料、化学品、生熟料和混凝土。（3）输送量大。运量可从每小时几公斤到几千吨，而且是连续不间断运送，这是火车、汽车运输望尘莫及的。（4）运距长。单机长度可达十几公里一条，在国外已十分普及，中间无需任何转载点。德国单机60公里一条已经出现。越野的带式输送机常使用中间摩擦驱动方式，使输送长度不受输送带强度的限制。（5）对线路适应性强。现在的带式输送机在越野敷设时，已从槽形发展到圆管形，它可在水平及垂直面上转弯，打破了槽形带式输送机不能转弯的限制，因而能依山靠水，沿地形而走，可节省大量修隧道、桥梁的基建投资。（6）装卸料十分方便。带式输送机可根据工艺流程需要，可在任何点上进行装、卸料，圆管式带式输送机也是如此。还可以在回程段上装、卸料，进行方向运输。（7）可靠性高。由于结构简单，运动部件自重轻，只要输送带不被撕破，寿命可长达十年之久，而金属结构部件，只要防锈好，几十年也不坏。（8）营运费低廉。带式输送机的磨损件仅为托辊和滚筒，输送带寿命长，自动化程度高，使用人员很少，平均每公里不到1人，消耗的机油和电力也很少。（9）基建投资省。火车、汽车输送的坡度都太小，因而延长米大，修建的路基长。而带式输送机一般可在20以上，如用圆管式90都能上去，又能水平转弯，大大节省了基建投资。另外，通过合理设计也可大量节约基建投资。现国外带式输送机每公里成本费为100万300万美元，国内为人民币500万元，其中输送带占整机成本的3050。随着化学工业的发展，输送带成本将进一步下降。（10）能耗低、效率高。由于运动部件自重轻，无效运量少，在所有连续式和非连续式运输中，带式输送机耗能最低、效率最高。（11）维修费少。带式输送机运动部件仅是托辊和滚筒。输送带又十分耐磨。相比之下，火车、汽车磨损部件要多得多，且更换磨损件也较为频繁。（12）应用领域广阔，市场巨大。根据调查，我国现有带式输送机约200万台，其中，锅炉上媒约40万台；煤矿120万台；火力发电厂167座，每厂约3km，折合1万台；建材厂和水泥厂6千个，平均每厂50台，共计30万台；港口码头约1万台，不包括卸船机和散货装船机等。而当作环保机械的圆管式带式输送机在火力发电厂中的除灰系统的潜力更大。综上所述，带式输送机的优越性已十分明显，它是国民经济中不可缺少的关键设备。加之国际互联网络化的实现，又大大缩短了带式输送机的设计、开发、制造、销售的周期，使他更加具有竞争力。1.1.2带式输送机的经济效益比较 如上所述，带式输送机的市场是广阔的，它的各种经济技术指标如表11表14所示： 表11 中国铁路、公路和带式输送机运输的经济性比较表项 目平均坡度/（）基建费经营费能耗指标/（万元m1）倍数/（万元（tm）1）倍数/（kwh（tm）1）倍数铁路运输24590.0052660.0137公路运输460.61.430.01145120.00543带式输送机运输15900.40.7510.0009310.001871 注：根据鞍山矿山设计院1986年的调查结果表12 德国槽形带式输送机和铁路、卡车、有轨电车基建费比较表项目槽形带式机铁路有轨电车卡车从矿山到港口距离/km10.4623.510.4617.38每吨公里运费/万元1.00.582.291.30每吨的相对运费/万元1.01.300.810.79相对基建投资比例1.01.130.810.97注：燃化通讯，1897年 表13 德国卡车和带式输送机设备投资和运费比较表距离/km带式输送机设备投资费用/万元卡车设备投资费用/万元带式输送机运费/（元（tkm）1）卡车运费/（元（tkm）1）21319.52334.50.45721.82741928.52740.50.32431.01562537.53004.40.27960.751183146.53288.60.24360.6293103791.13451.00.22740.5481注：燃化通讯，1897年表14 中国山西铝厂龙门山石灰石矿带式输送机与电机车、卡车运输方案比较表运输方式运距/km1988年预算/（元t1）1988年成本/（元t1）年运费/万元带式输送机（钢芯胶带）1.20.2750.8140电机车方案1.10.3050.9195卡车方案1.22.43.0600注：连续输送技术，1987年第3期 由上表数据可以看出，在相同运输条件下，使用带式输送机作为运输工具成本最低、运费最省、经济效益最高。1.1.3带式输送机的分类 按外形分，带式输送机可分为： （1）平形和槽形带式输送机。我国现行标准是DT和TD75型带式输送机，有固定式和移动式两大类。越野式的带式输送机又分为直线型和弯曲型两大类，槽形带式输送机如图11所示。图11 槽形带式输送机 1头部漏斗；2机架；3头部清扫器；4传动滚筒；5防跑偏安全装置或调心托辊；6输送带；7承载托辊；8缓冲托辊；9导料槽；10改向滚筒；11螺旋拉紧装置；12尾架；13空段清扫器；14回程托辊；15中间架；16电动机；17液力耦合器；18制动器；19减速器；20联轴器（2）夹带式带式输送机。该机实际上是两个槽形带式输送机相扣在一起，即在普通槽形带输送机再加上一条压带，各有一套驱动装置驱动，或者各用一套。压带可使用泡沫塑料带、绳带和橡胶带输送带。一般可达到大倾角和垂直提升90提升的需要。夹带式带式输送机如图12所示。图12 夹带式带式输送机 1加料斗；2压带；3压带的驱动滚筒；4承载带的驱动滚筒；5机尾滚筒 （3）波纹档边斗式输送机。在平形橡胶带上再冷粘或硫化上波纹档边在两边，中间隔一段用橡胶隔板分开成斗形。在转弯处用压轮压住波纹档边外缘，它能垂直提升，适用于散料干料，如料湿便会卸不干净，故机头处装有振打器。波纹档边斗式输送机如图13所示。 （4）波纹档边袋式输送机。实际上是用许多橡胶袋串连在一起，袋口向内翻，外形如波纹档边输送机。波纹档边袋式输送机如图14所示。 （5）吊装式蛋管形带式输送机。物料装入输送带后，输送带两边合拢成立式椭圆形，将输送带两边吊挂于小滑车上，滑车装在工字纵梁上，用钢丝绳牵引滑车拖动输送带运动，在机头和机尾处均设有大转盘，使输送带打开或合拢，有如上山缆车装置。驱动装置液装在机头。由于使用滑车和工字钢，造价昂贵，沿途还要设立立柱以便吊挂工字钢纵梁。吊装式蛋管形带式输送机的缺点是滑车间距太长，输送带会合不拢，一般间距在1m左右。驱动装置也过于复杂。输送带边缘带有凸缘，有平行合拢和上下错开合拢两种结构。合拢后输送带成蛋圆形。采用吊挂式的缺点是爬坡小于30，物料同输送带的摩擦系数越小，爬坡度越低；而且装料不能超过50，运输量较低。图13 波纹档边斗式输送机1驱动装置；2平托辊；3波纹档边输送带；4转弯托辊；5转弯压轮；6承载带托辊；7机尾滚筒；8回程带改向滚筒；9平托辊；10回程带转弯滚筒 11振打器图14波纹档边袋式输送机1活动斗；2钢丝绳；3改向滚筒；4机头传动滚筒；5机尾滚筒 （6）固定式圆管形带式输送机。该机输送带卷成圆管形运料，可在托辊上运行，也可在磁辊上运行，所以成为固定式。托辊成六角形安装，有的用6个，有的用4个、3个，而我国一般只用2个托辊承载。 将物料装入带中，输送带逐渐被卷成圆管形，犹如一跟管线，它可以水平转弯、垂直转弯和做三维方向路线变化。当卸料时，输送带又打开成平形，卸完料又卷成圆形返回机尾。中国式的是输送带以平形状返回，并能90垂直提升。目前国外尚未达到实用水平。 自然，将输送带卷成类似的几何形状，如三角形、扁圆形、方形均属此类。它是当代带式输送机的发展方向。按驱动方式分，带式输送机又可分为三大类：（1）有辊式，输送带全由托辊支撑运转。（2）无辊式。输送带靠气垫、磁垫、水垫支撑运转。无辊式没有有辊式的阻力，但它们都要有传动滚筒耐驱动。20世纪70年代中期出现了中间摩擦驱动方式，即在带式输送机中部再加若干个短带式输送机，靠输送带之间的摩擦力驱动输送带运转，因而承载带的拉力被几台中间摩擦驱动机分担，但仍要托辊支撑。（3）直线驱动方式，将电动机驱动变为直线电机驱动方式，转子线圈放在带内，钉子线圈放在带外，当转子运转时输送带也就运转了。1.2 大倾角带式输送机综述 普通带式输送机一般只能在倾角18以下的坡度条件下输送物料，而大倾角带式输送机是在普通带式输送机的基础上发展起来的一种输送机械，以实现在大倾角、长距离条件下的物料输送，从而充分发挥运输设备的功能。1.2.1 大倾角带式输送机的几种结构型式（1）采用花纹输送带的大倾角带式输送机采用花纹输送带可在一定范围内增大物料的输送角度。有波浪形、棱锥形、鱼骨形、人字凸台形、圆凹坑形等花纹，花纹的高度（或凹坑的深度）为540mm。图15 具有肋条的输送带1输送带；2物料图15是美国生产的一种供输送成件物料用的具有横向尖顶肋条的输送带，肋条的大小及刚度恰好使肋条在物料的作用下向后弯曲，肋条顶部靠其后面相邻的一个肋条底部支住，肋条顶部为120的等腰三角形，所以货物始终被支撑在肋条的边棱，即使货物很轻也是如此。花纹带式输送机的主要优点是可以采用标准的系列设备，输送能力大、结构简单、使用可靠，输送倾角可比光面输送带高1020。技术经济分析表明，它的长度与费用比通用输送机减少1620。运输具有中等湿度的物料时，可采用振动式清扫装置或用卡普隆线制的回转刷清扫，当输送潮湿或粘性物料时，可采用水力清洗法。工业试验和理论研究结果证明，在输送倾角不太大时，选择合理的清扫装置，使用花纹带式输送机运输成件物品、细粒或松散货物，效益是显著的。（2）具有横隔板输送带的大倾角带式输送机 有横隔板的输送带分3种结构型式：可拆卸横隔板输送带（图16a）、固定横隔板输送带（图16b）、有横隔板和侧档边输送带（图17）。 （a）可拆横隔板输送带 （b）固定横隔板输送带图16 有横隔板输送带图17 有横隔板和侧档边输送带1横隔板；2波形档边；3导向边 可拆卸横隔板一般采用机械方法固定，其优点是横隔板损坏或磨损后可以更换，也可调节横隔板间距。一般横隔板的高度为50300mm。输送倾角可提高到6070。 输送带上面的横隔板可以做成马蹄形支撑件（图18），用硫化方法将其两端固定到输送带的侧边，代替横隔板。当输送带形成梯形时，马蹄形支撑件在输送带上无缝隙，但需将输送带空载分之翻转180，以使输送带能够在普通托辊上运行。图18 马蹄形横隔板输送带1输送带；2横隔板 在实际应用中都力求采用普通标准输送带配以横隔板，在空载分支上配置特殊托辊，以避免输送带翻转长度的限制，另一方面使输送带磨损增大，由三辊式托辊组支承的大倾角输送机就是其中一种。输送带的横隔板在承载分支上靠隔板本身向输送带中部彼此搭接，输送带空载分支沿着圆盘形的托辊运行，而横隔板在圆盘之间通过（图19a）。也可采用从一个表面转到另一个表面的铰接横隔板（图19b），这种隔板用专门的铰链与输送带侧边联接，当输送带运行时，靠横向导轨将横隔板转到空载分支的上面，输送带的空载分支即可沿着普通托辊运行。图19a 图19b图19 具有横隔板的大倾角输送机承载分支与空载分支的布置 具有横隔板和侧档边的大倾角输送机，输送倾角能达到60，当输送粉尘物料时，该输送机最大倾角可达7075。采用通用带式输送设备，仅用具有侧档边的输送带代替普通输送带，输送能力提高0.51倍，输送机总投资费用减少40，经济效益显著。缺点是输送带清扫困难，不宜运输粘性物料。 （3）采用大槽角的大倾角带式输送机 大槽角提高输送倾角的原理是：输送带形成深槽形，输送带与物料之间产生挤压，使物料对输送带的摩擦力增大。有3种结构型式：输送带呈U形（图110a），输送带中间布置加强索；几组托辊将输送带托起形成深槽形（图110b）；采用特殊托辊组（图110c）使输送带与物料之间产生挤压，使物料对输送带的摩擦力增大。（a）U形胶带 （b）深槽托辊组 （c）特殊托辊组图110 大槽角带式输送机3种结构形式 以上几种深槽形带式输送机可用于输送细块和中块散状物料（块度在300mm以下），输送倾角为2530。其优点在于：结构比其它大倾角输送机简单，用普通输送机的通用部件；适宜于多点驱动，可用普通输送带，在倾角不太大时，这种输送机很有发展前途；由于槽形角太大，货载横截面积大，因此在相同宽和相同带速下输送能力增大。 国外还有一种“拉卷”带式输送机，采用特殊编织结构带芯输送带，带受拉力时两边上卷，将物料包起，最大输送倾角可超过31。 （4）管形大倾角带式输送机 管形带式输送机是在槽形带式输送机基础上发展起来的一种新型输送设备，其工作原理是：物料受卷成管状的输送带侧压力作用，物料与输送带间的摩擦力增加，实现大倾角输送，其输送倾角达2747；如果输送带上有花纹或凸台，则输送倾角可达60以上。管形带式输送机有4种结构形式：吊挂托辊式管形带式输送机；滑车夹钩式管形带式输送机；导轨式管形带式输送机；圆管带式输送机。 （5）压带式大倾角带式输送机 所谓压带式输送机就是将物料夹在两条输送带之间，随输送带一起输送。这种带式输送机是英国首先研制成功的，最大的特点就是输送能力不随倾角变化，输送物料的最大倾角可达90。物料在全封闭状态下输送，无落料和粉尘飞扬，所以容易实现高速输送。 按承载带与覆盖带的缠绕形式可分为2种：并环式缠绕和套环式缠绕。 按结构可分为5种：自重压带式；刮帘压带式；加载压带式；张紧环压带式；夹边压带式。1.2.2 发展趋势 （1）由于大倾角带式输送机扩大了带式输送机的使用范围，使普通带式输送机行不通的地方成为可能。应用大倾角带式输送机，可以减少占地面积及工程量，节约投资及运行费用，所以今后将会得到更广泛的应用。 （2）对于倾角不太大的场所，应尽量选用结构简单、易于制造及清扫的花纹输送带（如波浪形，人字凸台形等）。 （3）输送对于输送带磨损较小的较软物料或块度均匀、非尖锐硬物，宜选大槽角带式输送机。 （4）输送对环境污染较严重的物料（如散状水泥，干粉煤灰）或倾角较大的转弯运输，宜选用圆管形带式输送机。 （5）对于超过50或接近于90的特大倾角输送，尤其是块度不太大的物料（如粮食、洗精煤等），压带式输送机是一种很好的机型。1.3 课题的提出与意义大倾角带式输送机在提升高度相同的情况下，所占地面和空间少，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。随着我国高产高效矿井的出现, 原有的普通带式输送已不能满足高产高效的要求, 必须向长距离、高带速、大运量、大功率、大倾角的大型化方向发展。为适应这种需要，我的设计题目为大倾角带式输送机选型设计，根据山西省襄垣县辉坡煤矿的生产实际要求，设计一条倾角为21的主斜井带式输送机。虽然21倾角的带式输送机在大倾角带式输送机领域仍然属于倾角比较低的范围，但目前18到25倾角范围的输送机在煤矿还是应用很普遍的。另外我国18以上倾角的带式输送机的研制开发还正处于发展阶段，存在各种的问题也还很多，因此进行大倾角带式输送机的设计，不仅可以将所学的知识应用于实践，培养将来作为技术人员应具备的基本设计能力。还能在设计的过程种思考解决目前存在问题的一些办法。1.4 课题的主要内容 本课题的主要内容是完成21大倾角带式输送机的的设计。在设计中，根据生产现场的实际要求，确定带式输送机的型式，完成把各部件的选用设计以及必要部件的校核。最后，将它们转化成为能够指导制造、装配、安装、调试、使用和维护用的设计图纸及说明书等技术文件。 主要原始资料见表15表15 山西省襄垣县辉坡煤矿主斜井带式输送机设计要求工作环境井下输送量Q200T货载原煤物料密度r1.01t/m3物料块度0250mm倾角21输送长度L600m带宽要求B800mm 注：该表由焦作市新立康输送机械有限公司提供 由该表所提供的数据，决定采用深槽形带式输送机。深槽形带式输送机与其他输送机相比，具有以下优点：（1）结构比其他大倾角输送机简单，用普通输送机的通用部件；（2）适宜于多点驱动，可用普通输送带。因此在倾角不太大时（18到28之间），这种带式输送机成本低、使用方便。2 带式输送机驱动功率计算2.1 驱动形式的确定 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的位置可分成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21 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。由于是煤矿井下向上运输，为保证发生意外停机时，倾泻下来的物料不会堆积在输送带的驱动装置部分，必须要求驱动装置安装在机头部。另外由于本机要求运量不高，为节省投资，初选单电机驱动方式。但由于输送倾角较大，为保证必要的驱动力，初选双滚筒的驱动方式。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。根据现场环境要求，输送机的布置如图21所示。2.2 运行阻力与逐点张力计算法输送带的张力包括有拉紧装置所形成的初张力，克服各种阻力所需要的张力及由动载荷所产生的张力。2.2.1 输送带运行阻力运行阻力分为直线段、曲线段及其他附加阻力，现分别叙述：（1）直线段运行阻力如图22所示，运行阻力包括两部分，一部分是摩擦阻力；一部分是由下滑力(自重分力)引起的阻力。由摩擦力引起的阻力总是为正，但由下滑力引起的阻力在此段输送带向上运行时为正，向下为负。图2-2 运行阻力计算示意图 承载段(或称为重段)运行阻力为 因为 所以 （2-1）式中 （2-2）当承载段向上运行时，下滑力为正；向下运行时，下滑力为 负。同样，输送带回空段阻力为 （2-3）式中 （2-4） 当承载段向上运行时，回空段是向下运行的。此时，回空段向下滑力为负；反之，回空段的下滑力为正。托辊阻力系数主要由实验来确定，查表21可得。工作条件平行托辊槽型托辊室内清洁、干燥、无磨损性尘土0.0180.02空气湿度、温度正常，有少量磨损性尘土0.0250.03室外工作，有大量磨损性尘土0.0350.04表21 常用的托辊阻力系数近年来，对于托辊阻力进行了许多理论与试验的研究工作。研究结果表明，托辊的运行阻力主要包括托辊的转动阻力及挤压阻力等。挤压阻力又包括物料碰击阻力，输送带反复弯曲阻力及压陷滚动阻力。托辊的转动阻力是由托辊轴承及其密封所产生的阻力，大小取决于托辊的结构。而挤压阻力则与输送带的张力的大小有关。实验表明，转动阻力与挤压阻力相比，挤压阻力要比转动阻力大的多，而在挤压阻力中，压陷滚动阻力占比重最大，物料碰击阻力与反复弯曲阻力随着输送带张力增大而降低。（2）曲线段运行阻力1.改向滚筒上的阻力这种阻力由轴承摩擦阻力以及牵引机构绕入与绕出滚筒时的僵性阻力组成。轴承摩擦阻力克服轴承支撑面上的摩擦折算到滚筒圆周的力为 （25）式中在计算正压力时，可近似认为绕入和绕出滚筒时，输送带张力均为S。 （26）于是有 （27）式中僵性阻力在输送带绕入与绕出滚筒时所产生的僵性阻力为 （28）式中 于是，克服以上两种阻力所需要的圆周力为 （29）用表示分力点张力系数，则 （210）改向滚筒与输送带的分离点的张力是相遇点张力的倍，即 （211）式中传动系数见表22轴承类型近90围包角近180围包角滑动轴承1.031.041.051.06滚动轴承1.021.031.041.05表22 分离点张力系数表(3)其他阻力其他阻力包括受料区物料与输送带间的惯性阻力、犁式卸料器摩擦阻力和清扫器摩擦力等.这些阻力在长距离运输机的阻力计算中可忽略。本设计中运输距离600m属于长距离范围，故其他阻力不再考虑。2.2.2 逐点张力计算法在讨论输送带的各段阻力计算方法后，需进一步确定输送带各点张力，输送带沿纵向长度方向上各点的张力是不同的，但不需要计算出各点的张力，只要计算一些特殊点的张力即可。最明显的是要找出最大与最小张力点，最小张力点必须要能保证输送带在两组托辊间的悬垂度不能太大，用最大张力点的张力来确定输送带的纵向拉伸强度。计算各点特殊点张力的方法叫做逐点计算法。如图23所示：图23 逐点张力计算法示意图（1）逐点计算法要点按输送带运行的方向定出一些特殊点，一般从主动滚筒的分离点开始，如图23中1点，即是传动滚筒与输送带的分离点，张力用S来表示，此时 。 特殊点。特殊点是指各滚筒的分离点与相遇点，曲线段的进、出点，直线摩擦驱动的相遇点与分离点，装载位置的起点与终点等。图23中的1、2、3、4、5、6、7点，在这儿是以滚筒的相遇点和分离点来取的，其中2点处的滚筒，对输送带与滚筒的围包角较小，故可认为是一点，也就是说，在此，2点处滚筒对输送带的运行阻力可不计。要注意到的是，各点的序号是按输送带的运行方向依次来定的，此顺序不能打乱。在上述的规定下，就有后点(从顺序上来讲)的张力，等于其前一点的张力加上此两点间运行阻力的代数和，表达即 （212）式中 用式（212），可逐点写出各点的张力表达式 （213）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。按摩擦传动件找出的关系，因为 所以 （214）在具体计算中要求 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23选取； 输送带与两个滚筒的围包角之和。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表23 摩擦系数表联立式213与式214，可求出之值。同时可算出其他各点的张力，这些张力值可保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再依次点处的张力。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。当然应先找出最小张力点的位置，在计算中，因F2-3段阻力在较较大时很可能为负，此时最小张力点在3点上，但若角较小和F2-3段阻力均为正时，显然，回空段的分离点的张力为最小张力点。承载段的最小张力在4点，如果回空段最小张力点在分离点，可用此点的摩擦条件先定分离点的张力，最后用悬垂度条件来验算；若回空段的最小张力点在3点，则可用承载段的最小张力点4处的悬垂条件确定4点的张力，计算各点张力后，最后用摩擦条件来验算。（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 式中 把值代入上式，可求得: （215）同理，可求得回空段输送带的最小张力为 （216）式中 回空段两托辊间距，m。2.3 运行阻力的计算 由分离点起，依次将特殊点设为1，2，3，一直到相遇点为7点，如图21中所示。计算运行阻力时，首先，要初定输送带的种类和型号。在此，根据经验初定为钢丝绳芯输送带，选ST1600型的钢丝绳芯带。由于是大倾角运输，故选表面压花带。查运输机械设计选用手册（上）表17，可知：该型号的胶带纵向拉伸强度，输送带每米质量。（1）承载段运行阻力的计算由式21承载段运行阻力为： 物流每米质量： 由运输机械设计选用手册（上）表242，选用上托辊型号为108，L315mm，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故可算得承载段托辊每米质量为 kg/m查表21，代入表达式得： (2)回空段运行阻力的计算由式23得回空段运行阻力为： 由运输机械设计选用手册（上）表250，选用下托辊型号为108，L950mm，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故可算得回空段托辊每米质量为 kg/m查表21，代入表达式得：(3)确定最小张力点由以上计算可知，因回空段运行阻力为负值，所以最小张力点是图中第三点。2.4 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 故 （2）由逐点法计算各点张力因为，又根据表22，选故有 （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23，选摩擦系数 =0.35，并取摩擦力备用系数n=1.2。由式214可算得允许的最大值为 故摩擦条件满足要求2.5 电动机功率的确定电动机的功率按下式计算 （217）式中 故 查运输机械设计选用手册（上）表277，可选用一台250kw的电动机2.6 电动机和减速器的选择 查运输机械设计选用手册（上）表2158，选用的电动机型号为 主要技术参数为： 配套使用的减速器型号为：2.7 液力耦合器 液力耦合器置于驱动装置和带式输送机的减速器之间，它具有一般联轴器所没有的功能，将变速调节、力矩转换和制动三者功能集于一身，而且还具有软启动和过载保护功能。为改善传动品质和节省能耗，本设计采用液力耦合器代替传统机械式联轴器。 由运输机械设计选用手册（上）表146，选取液力耦合器型号为：3 输送带 输送带最初是由传送带发展而来，早在1795年就已被发现，但它是帆布带。1858年出现了增强骨带，1868年出现了两层骨架的橡胶输送带，1892年才解决了橡胶输送带成槽能力，后来又发明了合成纤维，将棉与尼龙或聚酯纱合捻作经线，提高了输送带的成槽性合强度。随后发明了阻燃带。20世纪20年代后期又出现了芳纶带，使超长距离几十公里一台成为可能。 输送带的寿命由输送带的物料合使用条件决定，对输送带的要求是： （1）具有足够的抗张强度和模量，伸长率低； （2）强度和宽度要满足各行各业的需要； （3）要有柔性，但伸长率有一定限制； （4）承载的覆盖胶能满足冲击负荷的冲击和耐磨性好，耐疲劳性高。 由此可见，选择输送带的骨架层成为带式输送机最关键的一步，对带式输送机的功能起着决定性的作用。 输送带的类型主要有四种：普通输送带、钢绳芯输送带、钢丝绳牵引输送带及档边带。 由于前面设计已经选择钢绳芯输送带，故下面主要介绍钢绳芯输送带的性能特点，其他三种不做赘述。3.1 钢绳芯输送带钢绳芯输送带主要用于强力带式输送机。它是以细钢丝绳做带芯外加覆盖胶而制成的新型输送带。它基本上可分为无布层（全胶型）和有布层两种。 目前我国生产的钢绳芯输送带技术规格见运输机械设计选用手册（上）表17。 在钢绳芯输送带中，钢丝绳的质量是决定输送带使用寿命长短的关键因素之一，必须具有以下特点： （1）应具有较高的破断强度 钢芯强度高则输送带强度亦可增大。从另一角度来说，绳芯强度越高，所用绳之直径即可缩小，输送带可以做得薄些，以达到减小输送机尺寸，节约金属和橡胶的目的。 （2）绳芯与橡胶应具有较高的黏着力 这对于用硫化法接头具有重大意义。提高钢绳与橡胶之间黏着力的主要措施是在钢绳表面电镀黄铜及采用硬质橡胶等。 （3）应具有较高的耐疲劳强度否则钢绳疲劳后，它与橡胶的黏着力即下降乃至完全分离。（4）应具有较好的柔性 制造过程中采取预变形措施以消除钢绳中的残余应力，可使钢绳芯有较好的柔性而不松散。输送带用的上、下覆盖胶目前多采用天然橡胶，国外有采用特殊耐磨和抗风化橡胶的胶带，如轮胎花纹橡胶的改良胶作为覆盖胶，以提高其使用寿命。输送带的中间胶用合成橡胶与天然胶的混合物。钢绳芯输送带的接头也分机械接头和硫化接头。由于机械接头强度较低，一般不采用，而主要采用硫化法接头。输送带中钢绳是纵向排列的，两根不相关连的钢绳，利用两者之间所夹橡胶做“媒介”进行加热、加压、硫化，使它们连接成一整体，这就是硫化接头法。实践证明，如果有足够的黏着力和黏着长度（即两根钢丝绳的搭接长度），接头处强度可以大大超过钢丝绳自身的破断强度。接头处的强度主要取决于硫化后的橡胶与钢绳之间的黏着力。钢绳芯带所承受的载荷就是靠这种黏着力来传递的。黏着力用钢绳从橡胶中拔出时所需的力除以钢绳的黏着面积来表示。接头处的强度还与接头处钢绳排列的间隔有关。一般接头部分的钢绳有效间距大于0.4d（d为钢丝绳直径），不少于2mm。但当工作张力大且钢丝绳直径超过10mm时，有时不得不采用大于0.3d的有效间距。做硫化接头需要有一套硫化设备。钢绳芯带与普通带相比较有以下优点：（1）强度高由于强度高，可使一台输送机的长度增大很多。目前国内钢绳芯输送带输送机一台长度达几公里、几十公里。（2）伸长量小钢绳芯带的伸长量约为帆布带伸长量的十分之一，因此拉紧装置行程可以减小，无论在设备费用和拉紧装置的安排上都是极为有利的。钢绳芯的另一特点是纵向弹性高，因而张力传播速度快，起动和制动时不会出现浪涌现象。（3）成槽性好由于钢绳芯是沿输送带纵向排列的，而且只有一层，与托辊贴合紧密，可形成较大的槽角。近年来钢绳芯输送带的输送槽角多为35，这样不仅可以增大运量，而且还可以防止输送带跑偏。（4）抗冲击及抗弯曲疲劳性能好，使用寿命长由于钢绳芯是以很细的钢丝捻成钢绳做带芯，它抗弯曲疲劳和耐冲击性都非常好。（5）破损后容易修补 钢绳芯输送带一旦出现破损，破伤几乎不再扩大，修补也很容易。相反，帆布带损伤后，会由于水浸等原因而引起剥离，使帆布强度降低，严重时有全幅断裂的危险。 （6）接头寿命长 这种输送带由于采用硫化胶接，接头寿命很长，经验表明有的接头使用十余年尚未损坏。 （7）输送机的滚筒小 钢绳芯输送带由于带芯是单层细钢绳，弯曲疲劳轻微，允许滚筒直径比用帆布输送带的小。 钢绳芯胶带虽然有很多优点，但也存在一些缺点： （1）制造工艺要求高，必须保证各钢绳芯的张力均匀，否则输送带运转中由于张力不均而发生跑偏现象。 （2）由于输送带内无横向钢绳芯及帆布层，抗纵向撕裂的能力要比帆布输送带弱得多。所以，要求装载时必须保证没有带尖棱的物料，以避免纵向撕裂。 （3）易断丝。当滚筒表面与输送带之间卡进物料时，容易引起输送带钢绳芯的断丝。因此，要求有可靠的清扫装置。3.2 输送带的强度验算 输送带强度应满足 （31）式中 （32）对钢绳芯带 （33）式中 （34）(1)输送带的计算安全系数由式219，,本次设计中，对于钢绳芯带由式33得故 (2)输送带允许安全系数由通用机械设计155查得,得 (3)输送带强度验算因 ，故所选输送带能满足强度要求。3.3 输送带的修复 橡胶输送带在使用过程中难免发生各种破损，例如运料过程中混入的各种条状利器，如电焊条、钢钎等，随时可能嵌入输送带造成纵向撕裂（尤其易发生在圆管形输送带和钢丝绳芯输送带上），或者使用机械皮带口脱落、托辊破损、钢丝绳芯外露以及下料档边破损等，致使输送带跑偏，均可造成输送带纵向撕裂。 使用橡胶修补剂修补上述缺陷是比较容易的，比硫化修补快而经济。橡胶修补剂为预聚基化合物，常温下是双组分液体，按比例混合后自硫化成聚氨酯橡胶，室温下固化成形，与输送带、金属体粘结良好，本体具有高弹性、高耐磨性和高韧性。 橡胶修补剂修补纵向撕裂的橡胶钢芯带十分有效，但不能作为粘结剂使用。对于输送带表面局部破损在直径不大于带宽的1/5时输送带仍有足够的整体强度，用修补液可以修补而不漏料。 修补工艺分为三步：（1）表面处理表面处理的目的是使修补剂同输送带骨架更好地粘结。将破口打磨粗糙成6090坡口，并清净表面，这是修补成功的关键所在。操作上要根据破损情况，切割成不同的割坡口，如图3-1所示,最好用砂轮打磨，用清洗液（如丙酮之类）进行清洗后保洁。图31 表面处理（2）调胶修补选用成液体状的修补剂，按比例将树脂和固化剂进行混合，搅拌均匀，涂抹在坡口中。一般固化时间为几分钟到十几分钟，必须在固化前完成修补工作，坡口应大一些，使修补剂能把未破损的覆盖胶粘上。（3）养生固化修补剂在坡口中发生自硫化，获得其理化性能和与基体的粘结效果，一般在常温下为几小时至几天，最初几小时为基本硫化，可达到完全固化的7080程度，一天即24h可达到90。环境温度升高，则固化时间显著缩短，放在冬季室外施工时需加保温或加温固化措施。输送带的连接和修复可以采用剥层机、开口机、削边机、打磨机、烘胶机等机械化、自动化工具，国内均有生产。随着纳米技术的应用，发现了陶瓷MM-合成橡胶95，可以立即修复损坏的输送带；MM-SS钢陶瓷可以修复机架、滚筒等的裂缝。3.4 输送带安全规范 国家在GB1 478493带式输送机安全规范中，对输送带部件做了明文规定，现将有关输送带的安全规范摘编如下： （1）输送机必须按物料特性与输送量要求选用，不得超载使用，必须防止堵塞和溢料，保持输送畅通。 （2）输送带应有适合特定的载荷和输送物料特性的足够宽度。 （3）输送带必须有足够的强度，严禁以低强度代替高强度输送带。 （4）输送带芯体外露必须及时修补，如芯体锈蚀、断裂、断段、腐蚀，必须更换损坏区域。（5）宜设输送带初期损坏检测装置和防跑偏装置。（6）运行中输送带着火时，应先停机再灭火。（7）安装输送带后，不允许用火、电焊机加工机架。（8）煤矿用阻燃带接头检验规范应按MT 318-92行业标准执行。其机接接头使用寿命不得低于10万转，胶粘接头使用寿命不得低于25万转。4 滚筒 传动滚筒是传递动力的主要部件。作为单点驱动方式来讲，可分成单滚筒传动及双滚筒传动。单滚筒传动多用于功率不太大的输送机上，功率较大的输送机可采用双滚筒传动，其特点是结构紧凑，还可增加围包角以增加传动滚筒所能传递的牵引力。使用双滚筒传动时可以采用多电机分别传动，也可利用齿轮传动装置使两滚筒同速运装。如双滚筒传动仍不满足牵引力需要，可采用多点驱动方式。 输送机的传动滚筒结构有钢板焊接结构及铸钢或铸铁结构，新设计产品全部采用滚动轴承。 传动滚筒的表面形式有钢制光面滚筒、铸（包）胶滚筒等，钢制光面滚筒主要缺点是表面摩擦系数小，所以一般用在周围环境湿度小的短距离输送机上。铸（包）胶滚筒的主要优点是表面摩擦系数大，适用于环境湿度大、运距长的输送机。铸（包）胶滚筒按其表面形状又分为光面铸（包）胶滚筒，人字形沟槽铸（包）胶滚筒和菱形铸（包）胶滚筒。4.1 传动滚筒的分类 按驱动方式分，传动滚筒有： （1）外驱方式 即驱动装置放在传动滚筒外面，减速器直接同传动滚筒输入轴相连。 （2）内驱方式 即将驱动装置全部放在传动滚筒内，此种方式又称为电动滚筒。如果仅将减速器装入在筒内，称为齿轮滚筒，或称外装式减速滚筒，适用于大功率带式输送机。 按轴承内孔大小分，传动滚筒可分为： （1）轻型孔径在50100mm。（2）中型孔径在120180mm。（3）重型孔径在200220mm。这种分类对于改向滚筒也适用。外面铸上一层橡胶的滚筒称为铸胶滚筒，用机械方法包上一层橡胶的滚筒称为包胶滚筒，什么也不包的滚筒称为光面滚筒。改向滚筒常为光面滚筒。按外形分，传动滚筒可分为：（1）鼓形滚筒用钢板卷圆焊接而成，中间部分筒径大于两边筒径约几毫米，目的是防止输送带跑偏。（2）叶片式滚筒滚筒由许多横向叶片组成，目的是便于清洁输送带，此类滚筒又称为自清扫滚筒。如果将叶片改为圆钢棒，称为棒式滚筒。自然也可将圆柱形钢壳上开上横槽，也可起到自清扫作用。此类滚筒称为格栅滚筒。（3）沟槽胶面滚筒滚筒的护面常选用菱形和人字形。按功能分，传动滚筒可分为：（1）真空滚筒为增大输送带同滚筒之间的摩擦力，在滚筒装有真空泵或外接真空泵，使输送带同滚筒包角之间成真空，增大摩擦力。但由于结构复杂，真空滚筒尚未得到推广。（2）磁力滚筒滚筒内装有磁铁。如输送带下层为磁性覆盖胶。根据异性相吸作用，能增大摩擦力。当使用普通输送带时，磁力滚筒就成为除铁滚筒。（3）轮胎滚筒滚筒外面由许多充气轮胎构成，轮胎表面带有沟槽，各轮胎充气压力不同时，也起到鼓形滚筒作用。（4）陶瓷滚筒滚筒护面由许多陶瓷片镶成，一方面可增大摩擦力，另一方面便于清扫。陶瓷片也可做成插板式，以便于更换。4.2传动滚筒的选用与校核 在带式输送机设计中，正确选择滚筒的直径具有重要意义，输送带的使用条件随着滚筒直径