可伸缩带式输送机总体设计及驱动装置的设计

辽宁工程技术大学毕业设计（论文） 可伸缩带式输送机总体设计及驱动装置的设计前言带式输送机（如图0-1）是以输送带作牵引和承载构件，通过承载物料的输送带的运动进行物料输送的连续输送设备。它可以将物料在一定的输送线上，从最初的供料点到最终的卸料点间形成一种物料的输送流程。它既可以进行碎散物料的输送，也可以进行成件物品的输送。除进行纯粹的物料输送外，还可以与各工业企业生产流程中的工艺过程的要求相配合，形成有节奏的流水作业运输线。通用带式输送机由输送带、托辊、滚筒及驱动、制动、张紧、改向、装载、卸载、清扫等装置组成。带式输送机因其输送量大、运行费用低、使用范围广、结构简单、便于维护、能耗较小、使用成本低等优势，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。带式输送机自1795年产生以来，随着新材料，新技术的大量采用，在国民经济中发挥作用越来越大，是国民经济不可缺少的关键设备之一。图0-1输送机侧视图和航拍图Fig.0-1 The conveyors side view and air shooting view矿用带式输送机主要用于煤矿下顺槽运输、巷道掘井运输、集中运输和巷道运输。具有运输最大，运输距离长，设备事故少和运输成本低等显著优点，是综采和一般机采工作而不可少的主要配套设备之一。 1 概述1.1 可伸缩带式输送机国内外的发展现状1.1.1 国外带式输送机技术的现状国外带式输送机技术的发展很快，其主要表现在2个方面：一方面是带式输送机的功能多元化、应用范围扩大化，如高倾角带输送机、管状带式输送机、空间转弯带式输送机等各种机型；另一方面是带式输送机本身的技术与装备有了巨大的发展，尤其是长距离、大运量、高带速等大型带式输送机已成为发展的主要方向，其核心技术是开发应用于了带式输送机动态分析与监控技术，提高了带式输送机的运行性能和可靠性7。目前，在煤矿井下使用的带式输送机已达到表1-17所示的主要技术指标。表1-1 国外带式输送机的主要技术指标Tab.1-1 The main technical parameters of belt conveyer in overseas主参数 顺槽可伸缩带式输送机运距/m 20003000带速/m.s-1 3.54输送量/t.h-1 25003000驱动总功率/kW 120020001.1.2 国内带式输送机技术的现状我国生产制造的带式输送机的品种、类型较多。近年来，带式输送机的技术水平有了很大提高，煤矿井下用大功率、长距离带式输送机的关键技术研究和新产吕开发都取得了很大的进步。如大倾角长距离带式输送机成套设备、高产高效工作面顺槽可伸缩带式输送机等均填补了国内空白，并对带式输送机的减低关键技术及其主要元部件进行了理论研究和产品开发，研制成功了多种软起动和制动装置以及以PLC为核心的可编程电控装置，驱动系统采用调速型液力偶合器和行星齿轮减速器7。目前，我国煤矿井下用带式输送机的主要技术特征指标如表1-27所示。表1-2 国内可伸缩带式输送机的主要技术指标Tab.1-2 The main technical parameters of the belt conveyer in china主参数 顺槽可伸缩带式输送机运距/m 10002000带速/m.s-1 23.5输送量/t.h-1 8001800驱动总功率/kW 2507501.2 可伸缩带式输送机的分类和总体分析可伸缩带式输送机以输送带做牵引机构，同时又是承载构件。整个输送带支承在托辊上，并且绕过驱动滚筒和张紧滚筒，驱动滚筒利用摩擦带动输送带，以完成物料输送。可伸缩带式输送机按机身结构可分为：绳架吊挂式、绳架落地式、钢架吊挂式、钢架落地式；按运行功能分类：近水平式、缓倾斜式；按传动方式分：单电动机传动、双电动机传动、三电动机传动。可伸缩带式输送机的系统设计可以从动力系统、传动系统、执行系统、操纵和控制系统等系统进行设计。动力系统：动力系统包括动力机及其配套装置，是机械系统的动力源。可伸缩带式输送机的动力源可由电动机或电动滚筒提供。传动系统：传动系统是把动力机的动力和运动传递给执行系统的中间装置。可伸缩带式输送机的传动系统主要由减速器或电动滚筒中的减速机构和滚筒体来实现的。执行系统：执行系统包括机械的执行机构和执行构件。可伸缩带式输送机的执行系统可包括储带装置的各执行构件，输送带，托辊，清扫器，拉紧装置，输送带收敛装置，机尾移动装置、制动装置等操纵和控制系统：操纵和控制系统都是为了使动力系统、传动系统、执行系统彼此协调运行，并准确可靠的地完成整机功能的装置。可伸缩带式输送机的操纵和控制系统主要由保护装置及电机和液压装置等的控制装置组成。1.3 可伸缩带式输送机设计的意义和设计的内容1.3.1 设计的意义由于采煤机械化的不断发展，采煤工作面的推进速度越来越快，这就要求顺槽运输设备能够比较迅速的伸长或缩短。而原有的顺槽运输设备拆装麻烦，且花费的时间在总的采煤时间中所占的比重大，影响了采煤生产力的进一步提高，可伸缩带式输送机就是为了适应采煤工作面快速推进而设计制造出来的一种顺槽运输设备。可伸缩带式输送机与顺槽桥式转载机以及工作面刮板输送机组成了综合机械化采煤工作面的配套设备，并已成为我国煤矿综合机械化采煤工作面的配套设备之一。1.3.2 设计主要进行的内容本次设计主要进行以下设计内容：翻阅资料，查看相关市场现有的产品；对比各方案并对可伸缩原理进行选择，可伸缩带式输送机各零部件的结构介绍和选择，输送带和托辊的选择及相关计算；电动滚筒类型的选择、功率的计算、以及各组成零件的选择和相关计算；电动滚筒的效率和温升的检验和计算。2 可伸缩带式输送机的总体设计2.1 可伸缩带式输送机总体结构的方案设计2.1.1 可伸缩带式输送机的原理可伸缩带式输送机与普通带式输送机的工作原理一样，都是以输送带作为牵引承载机构的连续运输设备，它与普通带式输送机相比增加了储带装置和输送带收放装置等，当游动小车向机尾一端移动时，胶带进入储带装置内，机尾回缩；反之则机尾延伸，因而使输送机具有可伸缩的性能。可伸缩带式输送机结构原理及其组成部分如图2-1所示：图2-1可伸缩带式输送机原理图Fig.2-1 The extensible belt conveyors schematic diagram1-机尾部 2-中间机身 3-托辊 4-输送带 5-机头部6-清扫器 7-机尾移动装置 8-移动小车 9-储带装置 10-驱动滚筒2.1.2 可伸缩带式输送机总体选型依据带式输送机的井下工作的具体条件，选钢架落地式可伸缩带式输送机。钢架落地可伸缩带式输送机的整机结构特点：1）H形支架选择铸件制造，H形支架采用铰接以满足快速安装与快速拆卸的要求，H形支架坐落在巷道底板上。2）上托辊为铰接式的槽形托辊，槽形角为30度，用螺栓连接在H形支架上。 3）下托辊架设在H形支架的凹槽内，凹槽有3个，可以调节托辊的位置，防止输送带跑偏。4） H形支架两柱中心宽度随输送带的宽度而异。本设计选1586mm。钢架落地式可伸缩带式输送机拆装方便，机身强度大，运行平稳，适用于无淋水和无底鼓的巷道。2.1.3 可伸缩带式输送机的结构选择与设计可伸缩带式输送机由机头部、储带装置、中间机身部、机尾部、托辊、输送带、清扫器、制动装置和保护装置等部件组成。2.1.3.1 机头部机头部是带式输送机的驱动部分，它由传动卷筒、减速器、液力联轴器、机架、卸载滚筒、清扫器组成。电机通过液力联轴器、减速器分别传递转距给两个传动滚筒。本设计从节省设计空间的角度，选择电动滚筒做驱动装置。机架为焊接结构，用螺栓组装，机头传动装置所有的零部件均安装在机架上。当水平铺设输送距离小于500mm时采用一组传动装置；大于500mm时，采用两组传动装置。本设计中选用两组传动装置。（1）机头架与卸载滚筒图2-2 卸载滚筒Fig.2-2 The unloading drum可伸缩带式输送机的机头架是由型钢焊接而成的机构件，在它前端是卸载臂，装有卸载滚筒，传动装置安装在后部框架内。机头最前部有外伸的卸载臂，由卸载滚筒（如图2-2所示）和伸出架组成，滚筒安装在伸出架上，其轴线位置可通过轴承两侧的螺栓进行调节，以调整胶带在机头部的跑偏，在卸载滚筒的下部装有清扫器，由于清扫器刮板紧压在胶带上，故可除去粘附着的碎煤。并使用带式逆止器以防止停车时胶带倒转。卸载臂根据结构不同有两种形式。整体卸载臂：结构简单用于小型输送机。分解卸载臂：有些较大型的带式输送机，为缩小安装与拆卸运输的体积，减轻运输的重量，把卸载臂作成可分解型式。本设计选用整体卸载臂。（2）驱动装置1)驱动装置的布置形式对于带式输送机驱动滚筒位置的选择，应有如下要求：努力使胶带所受张力最小，并力求所需的牵引力和张紧力较小，这样可使胶带和拉紧装置的尺寸、重量最小，并减小运行阻力、降低能量消耗、减小胶带和改向滚筒的磨损。通常，驱动装置布置在输送机的机头和机尾的若干滚筒上（必要时还可布置到中间传动滚筒上）。在上运输送机上，如果没有安装中间驱动，则通过将全部驱动装置布置在头部而得到最小输送带张力。本设计依据前人的设计经验选择驱动装置布置在头部的布置形式。2）驱动装置的选择 目前国内外用于带式输送机上的驱动装置大致有以下几种。前三种属外部驱动，后两种属内部驱动。电动机-联轴器-圆柱齿轮减速器（或涡轮减速器）-联轴器-传动滚筒电动机-联轴器-行星齿轮减速器-联轴器-传动滚筒。电动机-联轴器-上置式齿轮减速器-链传动-传动滚筒油（风）冷电动滚筒齿轮传动滚筒 综合分析比较一下五种驱动装置的优缺点，总的来看，第1和第2种属常规的外置式减速器，体积和重量大，结构亦较复杂。第2种外形尺寸虽然比第1种小，但结构比较复杂。第4和5种驱动装置是将减速器或将电动机、减速器一起布置在传动滚筒内部，这样设计使整套驱动装置的体积大大减小，结构显得紧凑，重量也轻。第3驱动装置介于前四种之间。这种方案只适用于中小功率的驱动装置。本设计预计选用油冷电动滚筒。2.1.3.2 储带装置（1）储带装置的传动系统及其结构的选择1）储带装置的传动系统 储带装置用以在短期内储存缩短输送机多余的输送带，或补充延长输送机所需要的输送带。可伸缩带式输送机储带装置采用移动滚筒折返的方法进行储带在回采工作面，当转载机移动到极限位置后，拆去带式输送机机尾处的中间架，将机尾向前移动。与此同时，开动储带装置牵引小车，牵引小车向右移动，将缩机尾多余的输送带储存在储带仓内，待移动小车到极限位置后，从储带仓拆去一段输送带，将移动小车返回左侧位置，重新储带。在掘进工作面延长带式输送机机尾时，松开牵引绞车，移动小车向左移动，将储存的输送带补充到延长的机尾，移动小车到极限位置后，再补充一段输送带。本设计的可伸缩带式输送机伸缩长度参数为50m，可选择两次折返储带装置。2）储带装置的结构选择 储带装置是用槽钢和角钢焊接成的构件，再组成若干的箱形框架结构，由储带转向架，储带仓，托带小车，移动小车和张紧装置组成。仓内有供2个小车行走用的轨迹，改变储带仓的长度，可以改变储带的长度。一般的储带仓每节长度为3m，在两次折返的储带装置中，安装7节可储带50m。本设计就按此选择。储带转向架 储带转向架紧接在机头架的后部，有若干个固定换向滚筒和若干个压紧滚筒组成。本设计使用了2个换向滚筒，2个压紧滚筒。拖带小车图2-3拖带小车Fig.2-3 The towing trolley1-车轮 2-托辊 3-车架拖带小车又称游走小车，其上设有若干托辊，用以承托迂回、折返的输送带，在储带转向架与移动小车之间游动，避免多层折返输送带垂度过大而引起上、下层输送带间的拍打和摩擦。拖带小车由车轮、托辊和车架组成。移动小车：移动小车是供储存输送带迂回、折返和储存或释放输送带的移动装置。移动小车上设有改向滚筒，改向滚筒的数量确定输送带迂回、折返的次 数。输送带迂回、折返两次，常选用的改向滚筒为两个。为了避免迂回、折返输送带的干扰，移动小车上设有托辊。小车前后下部设有两对车轮，供小车在轨道上行走。小车的后部设有滑轮组，供钢丝绳或圆环链牵引。另设有内、外爬钩用以防止小车脱轨。图2-4移动小车Fig.2-4 The mobile car（2）张紧装置 根据带式输送机摩擦传动原理可知，为了保证带式输送机正常运转，必须使输送带在传动滚筒的分离点处具有一定的张力，该张力的大小由张紧装置来调节。因此，对张紧装置的要求是能测出输送带张力并能自动调节张力的大小，以保持输送带在传动滚筒分离点处具有合适的预紧力。 张紧装置的作用是使输送带达到必要的张力，以免在驱动滚筒上打滑，并使输送带在托辊间的挠度保证在规定范围内。包含的类型有垂直重垂拉紧装置、重垂车式拉紧装置、固定绞车拉紧装置、动绞车拉紧装置、液压自动拉紧装置等。可以采用液压张紧装置，液压张紧装置由框架、千斤顶、牵引链、推移杠杆和推移导轨等部件组成。框架固定在储带仓后部，推移杠杆中间和千斤顶活塞杆连接，两侧通过链卡头与牵引链连结，杠杆下部在导轨内移动。牵引链绕过移动小车和链轮，当操作千斤顶活塞杆前进时，移动小车随之张紧。本设计由于采用的具体结构也可由拉移动小车的液压绞车充当张紧装置。液压张紧装置的执行机构为液压绞车。液压绞车结构紧凑、拉力大，比起电动绞车有很大的优越性。液压绞车在常态下是液压闭锁制动的，即在失压时能可靠的保持张紧力，在皮带机正常运行时能保持张力恒定。当需调整张力时，泵站启动向液压马达供油，即可迅速的改变液压绞车的张力。液压绞车可以直接安装在收放带机架上，也可以另外设置基础。因体积小巧，不需为液压张紧绞车另设巷道空间。（3）输送带收敛装置 这款可伸缩带式输送机的输送带收敛装置借鉴了一些现有的成型的设计，采用独立的收敛装置，利用液压原理实现卷带。收敛过程由一个液压缸和三个液压夹完成的，利用液压缸和液压夹的夹紧状态与松状态的配合实现将皮带拉出，然后将皮带割断再利用液压卷带装置卷带，实现输送带的收敛。液压收放带装置解决了顺槽伸缩皮带机快速订扣和自动成卷收带两大问题。该装置由液压驱动，操作手动换向阀实现各个动作，具备的功能有：皮带接头自动拖拉到位，快速取出储带仓内的皮带及重新订制皮带接头，这些动作是在收放带机架内进行的。首先，需把皮带接头停预定位置，若接头不在预定位置，可由液压移动夹带机构拖动皮带接头至预定位置。收放带机架两端安装有固定夹带机构，拆开皮带接头前，把接头两端夹住，防止皮带跑掉。夹带机构由油缸实现夹带，快速可靠。由移动夹带机构和固定夹带机构配合可把接头处的皮带拉松。拉松的皮带可以进行订制，也可以送入卷带装置收带。卷带装置由液压马达带动，卷带力大，速度可控。能把储带仓内的皮带全部卷出。卷带装置可以实现90旋转，把卷好的皮带移出皮带机架。（4）液压订扣机和液压泵站液压订扣机：顺槽伸缩皮带机需要频繁订扣，在收放带机架的中部设有专供订扣机操作的平台，使皮带订扣可以固定在此处进行。液压收放带装置的泵站能直接向液压订扣机供油，在液压力的作用下，订扣能快速的自动完成。液压泵站：液压泵站是液压自动张紧装置的控制中心，所有动作的实现都是通过液压泵站来完成的。液压泵站采用立式电机结构，液压泵置于油箱中，操纵阀在泵站的正面和人的操作高度一致，有明确的操作指示，并有保护罩，电控换向阀部件密封在背后的箱体内。液压泵站由电控箱控制，可完成手动和自动的操作模式，泵站的各种手动换向阀可控制各个动作，实现收放带的全部功能。在自动操作模式下，由电控箱直接控制泵站，实现张紧装置的功能。把泵站的自动控制功能及相关的元部件去除即充为液压收放带装置的液压泵站；把泵站的手动换向阀去掉，即变为液压张紧装置的液压泵站。2.1.3.3 中间机身中间架由无螺栓连接的快速可拆支架，由H型支架、平托辊和槽形托辊、调心托辊等组成，是机器的非固定部分。可伸缩带式输送机的中间机身有：绳架吊挂式、绳架落地式、钢架落地式、钢架吊挂式和混合式。本设计预计选取钢架落地式中间机身。2.1.3.4 机尾部（1）机尾结构的选择：机尾由支柱、导轨、机尾滚筒、机尾架等部件组成。支柱即是机尾的支架，又是机尾移动时的滑行装置。机尾滚筒与机头卸载滚筒结构相似，有时直径较小。滚筒轴的位置可借顶在滚筒轴承座上的调整螺栓进行调节，从而调节输送带的跑偏现象。导轨下部用螺柱固定在支柱上，端部用柱销与另一节导轨铰接，以适应底板的高低不平。为了缓冲货载对输送带的冲击，在机尾架上采用套有胶圈的槽形托辊，而且托辊的间距较小。（1）机尾移动装置的选择与设计带式输送机机尾的推动装置有液压和绞车牵引两种。a液压移动装置液压移动装置由液压缸、操纵阀、圆弧链、链轮架和链轮等零部件组成。液压缸一端通过圆柱销与机尾一侧连接装置连接，另一端通过圆弧链绕过两个链轮与机尾另一侧连接装置连接，构成一个封闭环。链轮架两侧分别通过2根锚固定在支柱上。操作液压缸杆缩回，就可移动机尾。液压缸所需的高压液由泵站供给。b回柱绞车牵引装置通过滑轮转向，用慢速回柱绞车牵引机尾移动，一次移动距离大，设施简单，目前应用的较多。本设计选用液压移动装置。2.1.3.5 托辊和输送带 a托辊的结构：带式输送机的托辊有槽形、平行托辊、调心托辊和缓冲托辊。槽形托辊（由25个辊子组成）支承承载分支，用以输送散粒物料，一般由3个托辊组成，呈槽形，用以承托载货输送带。调心托辊用以调整带的横向位置，避免跑偏。平行托辊为平形，用以承托回空输送带。缓冲托辊装在机尾受料处，以减小物料对输送带的冲击，托辊上套有胶圈或在托辊体上直接硫化一层橡胶。 b输送带：输送带的结构最为简易，它由橡胶制成的覆盖胶，包裹在带芯骨架的上下两面，用隔离层黏接物，将覆盖胶和带芯粘合在一起。用户可根据带式输送机的输送高度、物料的种类、容量、输送量、输送长度等诸因素通过计算确定输送机的布局以及所选用的胶带宽度、帆布层数和胶带厚度。本设计依据煤矿安全规程（1992年版）第115条中规定“胶带输送机应采用阻燃带”。所以覆盖胶选耐燃带材料是氯丁二烯、丁苯橡胶和天然橡胶混炼而成的材料，还要加上阻燃剂。本设计带芯选钢丝绳芯。2.1.3.6 清扫器 带式输送机的清扫器分为板式清扫器和犁式清扫器。 （1）板式清扫器安设在带式输送机机头卸载滚筒下部的机头架上，用以对卸载后残留、粘集在输送带承载面的煤粉和污物进行清扫。板式清扫器又可分为弹簧式清扫器和重砣式清扫器，这两种清扫器结构简单，在各型带式输送机上得到广泛应用。图2-5弹簧清扫器Fig.2-5 The sping scavenging machine1-刮板 2-弹簧 （2）犁式清扫器安设在带式输送机机尾滚筒的前部，用以清扫输送带非承载面的杂物，以免进入机尾滚筒。犁式刮板也是由两层钢板夹一层橡胶板组成，依据自身的重量压在输送带的非承载面。为了伸、缩输送带，可以用悬吊器将梨板吊起。 本设计依据具体情况分析选用板式清扫器。2.1.3.7 制动装置对于倾斜输送物料的带式输送机，其平均倾角大于4度时，为防止有载停车时发生逆转（上运时）或顺滑（下运时）现象应设置制动器。目前有带式逆止器、滚柱逆止器、液压电磁闸瓦制动器和盘形制动器。带式输送机常用的制动装置为液压推杆闸瓦式制动装置。 图2-6 带式逆止器 图2-7 滚柱逆止器 Fig.2-6 The belt adverse brake Fig.2-7 The roller adverse brake 1-输送带 2-传动滚筒 3-逆止带 1-星轮 2-外壳 3-滚柱 4-弹簧制动系统应用在正常制动和停电紧急制动时，制动装置应满足下列技术要求：（摘自ZBD93008-90）1）制动减加速度为0.1-0.3m/s。2）制动系统中制动装置的制动力矩不得小于该输送机所需的制动力矩1.5倍。3）频繁制动（10次/小时）时温度：液力制动：介质液温不得超过85。机械 摩擦制动：摩擦表面温度不得超过1504）制动轮装配后，外圆径向跳动量不大于零件外圆允差的1505）闸瓦式制动器装配后，应保证闸瓦在松闸状态下，闸瓦不接触制动轮表面。制动时，闸瓦与制动轮的接触面积不低于90.本设计可选带式逆止器。2.1.3.8 卸料装置 带式输送机可采用端部滚筒卸料，也可以在中间任意点利用卸料小车或卸料挡板卸料。采用端部滚筒卸料不会产生附加阻力，适合于卸料点固定的场合。卸载小车可沿着导轨在输送机纵向方向内移动，物料经卸料小车的上滚筒抛出，经导料漏斗向输送机一侧或两侧卸料。卸料挡板为平挡板或V型挡板，他不但可以适合在平托辊的输送机上卸件货，也可以向一侧或两侧卸散货。本设计采用滚筒卸料。2.1.3.9 保护装置可伸缩带式输送机的保护装置主要有防跑偏保护装置，打滑、低速、满仓、断带保护装置，烟雾保护装置。防跑偏保护装置可设置前倾侧托辊、采用双锥形滚筒、也可采用自动校正机尾滚筒、还可采用KFP-127/1A型防跑偏开关、也有用BMO-1000型带式输送机防跑偏保护装置。打滑、低速、满仓、断带保护装置可采用切割盘、磁感应发生器。烟雾保护装置可采用P3279矿用防爆型烟雾检测器或BSY1-YW烟雾传感器。2.1.4 技术经济性分析 本设计从合适地选择各零部件以实现整机运行效果的最优的角度来设计。另外也考虑到了输送性能的稳定性和所占空间的体积等因素的影响，所以本设计所选的各结构均原理简单，应用的效果好。而且各结构都有自身的优势和特点，如液压张紧绞车体积小巧，不需要另设巷道，采用电动滚筒驱动大大地节省了空间等。本设计由于合理的选用了这些机构使得整机的性价比有所提高。2.2 可伸缩带式输送机总体设计的相关计算 本设计的可伸缩带式输送机的输送量为500t/h,输送物料褐煤的散碎密度为0.6-0.8t/m3，可伸缩带式输送机长500m，可伸缩长度为50m，水平运输，静堆积角=30物料的最大块度的长尺寸为300mm。2.2.1 初选输送机带速 带速是输送机的重要参数，带速的大小对带式输送机的尺寸、自重、造价和工作的平稳性都有很大影响。因此，在设计带式输送机时，要从生产条件和实际情况出发来选择带速。选择带速时可参考如下几点：（1）被输送物料的特征：输送耐磨性小、颗粒度不大、不怕破碎的物料时，宜选用较高带速，即v=2-4m/s；输送磨损性大，大块度物料时，宜选择低速，即v=1.25-2 m/s；输送散状物料，速度过高容易扬起灰尘，污染周围环境，一般取带速在1 m/s左右。（2）较长及水平的输送机选择较高带速，倾角越大、机身越短，带速应越低。（3）采用电动卸载小车时，带速不宜超过3.15 m/s，因为带速过高会使物料来 不及卸出。 根据所要设计的输送机的输送量的要求为500t/h，及物料的性质查表1-253初选输送机带速为2m/s。2.2.2 带宽的选择和校核输送带的宽度的计算公式： (m) (2-1)式中 输送带的宽度，m；输送量，t/h；物料的断面系数，查表3-1610估取K=350；输送带运行速度，m/s；物料的散碎密度，t/m3；倾角系数。1m按物料的块度进行教核 B2amax+200 (mm) (2-2)式中 amax物料的最大块度的长尺寸，mm10002300+200=800经校核带宽可选为1m，带速也可选为2m/s。2.2.3 托辊选择和校核 本设计依据表8-33查得带宽为1000mm的输送机，平托辊长1150mm，托辊直径D在范围108159mm内,可在108，133，159三个尺寸中选用，本设计选用直径D为108mm。轴承可选用4G205或4G305，轴承座可选用冲压座。由表8-233中查得槽形托辊可选用参数D=133或108mm，本设计选D=133mm，槽形托辊长L=380mm, 轴承可选用4G205或4G305，轴承座可选铸铁，本设计可选轴承4G205。外形尺寸:A=1290mm,E=1350mm,P=220mm,Q=170mm。本设计尾部滚筒中心线距缓冲托辊可选用1274mm，机头部滚筒中心线距第一组托辊距离可选600mm。托辊间距的布置应保证胶带在托辊间所产生的挠度尽可能的小，胶带在托辊间的挠度值一般不超过托辊间距的25%，带式输送机上托辊的间距从表1-111查得，根据散状物料堆积密度为可取上托辊间距为1300mm。在装载处的托辊间距应密集一些，一般取间距为300-600mm,本设计取450mm.而且必须选用缓冲托辊，下托辊间距可取2500-3000mm，或取为上托辊间距的2倍，本设计取2600mm。在有载分支每隔10组槽形托辊放置一组调心托辊，下分支每隔6-10组平行托辊放置一组调心托辊。 本设计预选的电动卷筒为焊接结构的光面驱动滚筒，滚筒宽度要比b大些，一般按下式计算，输送带带宽1000mm时，滚筒宽1150mm。支架宽度参考前人的设计尺寸初选1586mm。图2-8物料和输送带作用在各辊子上的载荷Fig.2-8 The material and conveyor belt function on various rollarounds load带式输送机的托辊载荷可以用不同的模型进行计算，而且各个辊子的受力情况也不相同，图2-8为通常采用的物料和输送带作用在各辊子上的载荷，它是将物料和输送带的载荷的70%作用在中间辊子上，侧托辊各 15%。单个托辊的载荷可表示为：承载托辊： (2-3)回程托辊： (2-4)式中 托辊间距，m；物料系数，对平行托辊组，对等长三辊槽形托辊组=0.7 ； 输送带系数，对平托辊组，对等长三辊槽形托辊组=0.4；输送带的单位质量，kg/m， =34kg/m；物料的单位质量，kg/m。 （2-5） =5001000/7200=69.444 kg/m =(0.769.444+0.434)1.39.8=792.566N 根据初选的上托辊直径mm和上托辊长mm从表8-53查得托辊的承载能力为2.74kN。计算托辊实际承受载荷N远远小于托辊的承载能力2.74 kN，所以校核合格。可以选用处选型号的托辊。2.2.4 初选输送带 考虑到井下运输的特殊条件及工作环境，查表4-24初选钢丝绳芯输送带：规格ST2000，纵向拉伸强度2000N/mm，钢丝绳最大直径6.0mm，钢丝绳间距12mm，带厚20mm，每平方米质量34kg/m2,上覆盖胶厚度8mm,下覆盖胶厚度6mm,钢丝绳根数为79根.2.2.5 运行阻力的计算输送机的圆周力表示为： (2-6)式中 主要阻力，N；附加阻力，N；倾斜阻力，N；特种阻力，N。（1）主要阻力 主要阻力为承载段和空载段托辊旋转阻力，由托辊轴承和密封件摩擦产生，托辊轴承一旦进入赃物此阻力即加大。 (2-7)式中 区段上的模拟摩擦系数，通常取0.02作为基本估计。带式输送机的长度，m；重力加速度，N/kg；承载托辊单位质量，kg/m；查表8-423槽形托辊旋转部分质量19.9 kg；（kg/m）回程托辊单位质量，kg/m；查表8-423得平行托辊旋转部分质量12.8kg； (kg/m)输送带单位质量，kg；物料的单位质量，kg；输送机区段的平均倾角本设计中 =0.025009.819.9/1.3+12.8/2.6+（234+69.444）cos0 =109.815.3+4.923+137.4440.9848=98155.5779=15246 .634N（2）附加阻力 附加阻力包括：加料段的惯性阻力及物料与输送带间的摩擦阻力，物料与导料槽侧板间的摩擦阻力，清扫器的摩擦阻力，输送带经过滚筒的弯曲阻力和非传动滚筒的轴承阻力。 附加阻力的总和以系数C加以考虑 (2-8) (2-9) 本设计取装料系数约为0.71.1，而且附加阻力中所占比例较小时，系数可由表2-44给出，根据输送机的长度为500m选取等于1.2 N（3）倾斜阻力倾斜阻力表示为 (2-10)式中 物料提升高度；m。本设计取为零。（4）特种阻力 特种阻力并不是出现在所有的输送机上。仅产生于特殊布置的输送机及区段上。特种阻力包括：托辊前倾摩擦阻力，物料与导料板间的摩擦阻力，卸料器的刮板阻力。本设计可以特种阻力为零考虑。因此 =15246 .634+3049.327=18295.961N2.2.6 输送带张力的计算2.2.6.1 计算输送带张力的理论依据（1）欧拉定理驱动滚筒力的分析如图所示：图2-9驱动滚筒力的分析Fig.2-9 The force analysis of driving drum根据各力的平衡可得出著名的欧拉公式 （2-11）式中 输送带紧边拉力，N；输送带松边拉力，N；输送带同传动滚筒的摩擦系数；输送带在传动滚筒上的包角。上式推导如下，设滚筒的圆周力为，则根据力矩原理得： （2-12） （2-13）在角内取一微分单元的输送带来进行分析。设N为滚筒的反作用力，则推得： （2-14）则可推得： （2-15）（2）逐点计算原理带式输送机的拉力各点不尽相同，原因是各点产生的阻力不同，阻力是逐渐增加的。显然，最大拉力产生在传动滚筒的趋入点外，而最小拉力却不能固定。输送带上某点的拉力应等于前一点拉力加上到此点拉力的阻力之和，即： （2-16）为了方便计算，我们可令承载段的总阻力之和为,令回程段的总拉力之和为，如图图2-10输送带拉力示意图Fig.2-10 The schematic diagram of conveyor belts tension 这时有 （2-17） （2-18） （2-19） （2-20） （2-21）由此可解出各点拉力。2.2.6.2 胶带张力的计算 输送带的张力的计算：输送带的张力是按逐点计算法计算。但由于带式输送机是靠摩擦传递牵引力，故输送带的张力应满足传递所需牵引力和摩擦条件的要求；另一方面，为了保证输送带平稳运行，要求输送带在两托辊间的垂度不超过允许值。因此用逐点计算法计算输送带各点张力时，必须同时满足上述两个要求。本设计的传动示意图2-11如下：图2-11可伸缩带式输送机传动示意图Fig.2-11The schematic diagram of the extensible belt conveyors transmissiona-卸载滚筒 b-驱动滚筒 c-储带和张紧装置 d-机尾 =（34+4.923）9.850.035cos0-349.85sin0=66.753N其中初取5m，为依据本设计所选托辊轴承为滚动轴承在表3-2110查得为0.035。 =(34+4.923)9.85000.035cos0-349.8500sin0=6675.295N其中L估取500m。 =23275.392N其中根据托辊轴承的类型从表3-2110查得为0.04。设以为已知量，则考虑到摩擦有，则 （N） （N）， （N） (N)为了保证输送带不打滑，按尤拉公式： （2-22）则可计算式中 胶带与滚筒的间摩擦系数，摩擦系数对驱动滚筒所能传递的牵引力有很大影响，而影响摩擦系数的因数很多但主要是输送带与驱动滚筒接触材料、 表面状态以及工作条件，一般情况下，摩擦系数可按表3-1410选取，本设计采用光面驱动滚筒，则依据滚筒和输送带的材料选=0.2；围包角；本设计预取总围包角400。相遇点的张力，N；分离点张力，N。则求得： N （N）根据垂度要求满足垂度条件的重段输送带的最小张力： =5(34+69.444)1.39.8cos0=6589.383N显然满足要求。 （N）， （N）， （N） （N）2.2.6.3 胶带安全系数的验算由输送带张力的计算可知输送带的最大张力为，求得安全系数m 得： （2-23）式中 胶带断裂强度， N/mm；胶带最大张力，N。因此m7，故符合要求。3 驱动装置的结构的选择与设计3.1 电动滚筒的概述3.1.1 电动滚筒的分类本设计预计选用电动滚筒用做驱动装置。电动滚筒是一种将电机和减速器共同置于滚筒体内部的新型驱动装置。它主要应用于固定式和移动式带式输送机、替代传统的电动机，减速器在驱动滚筒之外的分离式驱动装置。依据电机的冷却方式不同可将电动滚筒分为三类： 风冷式电动滚筒：这种电动滚筒的特点是电动机不用油液冷却，靠传导、辐射和风的对流，又可分为强制风冷和自然风冷两种。 油冷式电动滚筒：这种电动滚筒也称为间接油冷式电动滚筒。电动滚筒内有一定的冷却油液，由于滚筒体不停地旋转，筒体上刮油板将油液不停地浇到电动机和齿轮上，带走电动机和齿轮工作时产生的热量，把热量传递到滚筒体壁上，加速电机散热，并对齿轮产生润滑作用。油冷式电动滚筒的关键是电动机内部不允许进入油液。油浸式电动滚筒：油浸式电动滚筒也叫直接油冷式电动滚筒，这类型的电动滚筒允许油液进入电动机内部，直接与电动机转子和定子绕组接触，将它们工作时产生的热量靠滚筒体不断地旋转而传递到滚筒体内壁。这种结构的散热效果较好，但对润滑油和电动机的质量相对要求也较高。本设计依据各自电动滚筒的优点和适用范围，选用浸油式电动滚筒。3.1.2 电动滚筒的典型结构介绍（1）电动机 因为电动滚筒要求长时间连续工作，并且能在有负荷情况下启动；所以要求电动机为连续工作制，并且要求电动机有较大的启动转矩，而且又要求电动机的启动电流不要太大。鉴于此，选用笼型三相异步电动机最为合适。就目前的使用情况看，电动滚筒中使用的电动机绝大多数为标准Y系列电动机，只是壳体及固定形式与与普通Y系列电动机有所不同。 正确选择电动机额定功率的原则：在电动机能够胜任机械负荷要求的前提下，最经济、最合理地决定电动机的功率。决定电动机的功率时，要考虑电动机的发热、允许过载能力和启动性能三方面的因素。其中，发热问题最重要。（2）传动机构a渐开线齿轮平行轴定轴传动机构 平行轴定轴传动机构是电动滚筒最常见的传动方式。由于渐开线齿轮传动具有机械效率高、传动平稳、便于设计传动比、便于调整齿轮副中心距、承载能力高、传递转矩大、便于加工制造成本低等优点，所以在电动滚筒传动机构中，应用十分普遍。b渐开线行星齿轮传动 应用在电动滚筒传动装置中的行星齿轮传动形式很多，在大功率和小功率电动滚筒中均有应用。目前常用的有NGW型传动机构和WW型啮合形式的传动机构。c摆线针轮行星传动 摆线针轮行星传动装置是电动滚筒中使用较为普遍的传动机构，尤其在中型电动滚筒中使用最多。 此外，还有差动轮系机构，谐波齿轮传动和变速轴承传动等。本设计预计选用渐开线行星齿轮传动机构。（3）电动滚筒中的主要零部件 尽管电动滚筒的结构形式多种多样，但是他们的主要零部件基本相同。大致可以归纳为：电动机、减速装置、滚筒体、右轴（或称前轴）、左轴(或称后轴)、端盖、支座等主要零件以及轴承、密封圈、固定件等标准件。3.2 电动滚筒的具体机构设计和尺寸说明3.2.1 电动滚筒功率的计算本设计的输送机长为500m,可储带长度50m,带速2m/s，水平输送，输送量500t/h,带宽为1m的可伸缩带式输送机。这里要对驱动装置进行设计，首先需要计算电动滚筒的功率。电动滚筒功率的计算公式较多，各公式均由于设计者对各参数的取值不同带来一定的偏差，但总的来说区别并不是很大。这里我选用一个计算比较简单的公式9进行计算： （kw） (3-1) 式中 输送机长度，m；输送带宽，mm；物料垂直提升高度,m；输送量,t/h。 kw所以输送机所需的电机功率表达式为 (kw) (3-2)式中 电机功率，kw；输送机所需的轴功率,kw；总机械效率。由于电动滚筒比一般传动滚筒的传动机构少了两个联轴器，因此考虑总效率时，只需考虑电动滚筒机械效率1和滚筒表面效率2。动滚筒的机械效率通常在0.92-0.94之间，这里取；滚筒表面效率之值根据其表面效率情况而定：采用光表滚筒时，；采用胶表滚筒时，。则总的传动效率对于光表滚筒 ；对于胶表滚筒 。则本设计输送机所需的轴功率为： kw由于一般生产单位均用三相电源，故无特殊要求时都采用三相交流电动机。依据此功率查表12-13可以选用Y250M-6电动机， Y250M-6电动机的参数如下：额定功率：37kw，额定转速为n=980r.min-1，额定电流I=72A效率90.8功率因数cos=0.86启动电流（额定电流）I=6.5A启动转距（额定转距）M=1.8N.m转动惯量0.834kg.m2质量400kg。图3-1电机外装尺寸示意图Fig.3-1 The schematic diagram of the motors installationmm， mm ，mm，mm， mm， mm，mm， mm，或。mm， mm或mm， mm， mm， mm， mm， mm， mm， mm， mm。考虑到电动机在电动滚筒中的各尺寸有变化，所以在电动滚筒中电动机的各尺寸依据电动机的外形尺寸取为：mm，直径方向尺寸530mm，两端支撑轴径取为75mm，此处轴承可选用深沟球轴承，依据选轴承型号为6315， mm，mm。由于受结构空间限制，要求外伸轴径带有花键，直接连接齿轮。本设计电机需依据设计要求定做。3.2.2 电动滚筒齿轮传动计算3.2.2.1 本设计所选传动示意图3-2图3-2NGW型行星传动示意图Fig.3-2The schematic diagram of the NWG planetary transmission3.2.2.2 齿轮材料、热处理工艺及制造工艺的选定太阳轮和行星轮 材料为42CrMo，渗碳淬火，硬度为5662HBC。试验齿轮的接触疲劳极限 N/mm2 （见表6-99）试验齿轮的弯曲疲劳极限 N/mm2 （见表6-29）齿形为渐开线直齿。最终加工为磨齿，精度为7级。内齿圈材料40Cr钢，表面淬火处理，表面硬度为5055HRC。试验齿轮表面接触疲劳极限 N/mm2（见图5-9a20）试验齿轮齿根弯曲疲劳极限 N /mm2（见图5-9b20）齿形的最终加工为插齿，精度为8级。3.2.2.3 传动比及传动比的分配（1）总传动比 (3-3)式中 电动机额定转速,r/min； 带速,m/s； 直径,m；依据前人设计经验初选1m。减速器的总传动比：根据值，采用二级NGW型行星减速器 （2）传动比的分配：分配原则是各级传动等强度和获得最小的外型尺寸，在NGW型两级行星齿轮传动中，用角标表示高速级，表示低速级参数。已知高速级与低速级外啮合齿轮材料、齿面硬度相同，且；取行星轮数目CS=3;齿面工作硬化系数；低速级内齿轮分度圆直径与高速级内齿轮分度圆直径之比值以B表示，通常取；取载荷不均系数；取齿宽系数。因为通常动载系数、接触强度计算的齿向载荷分布系数及接触强度计算的寿命系数的三项比值的乘积等于1.82.0，故取。所以 由公式 (3-4)再使用图6-99，即可查出NGW型两级行星齿轮传动的传动比分配，图中及分别为高速级及总的传动比，如果最后标得的E值大于6，则取E=6。此设计，由图表6-99查得则3.2.2.4 高速级计算（1）配齿计算由表3-221可查得行星齿轮传动比及各轮齿数：，。这些符合取质数，不是整数、不是整数，且及无公约的NGW型配齿要求。由于电动滚筒的特殊结构要求，电动滚筒的内啮合一般只采用高变位。电动滚筒的高变位的变位系数一般在0.30.6之间选取。所以本设计的齿轮采用高变位，又因，所以太阳轮取正变位，行星轮和内齿轮取负变位，依据前人经验可以取，。（2）按接触强度初算A-C传动的中心距和模数输入转矩 （N/m） （3-5）因传动中有一个或两个基本构件浮动作为均载机构，又由精度要求，可以取载荷不均系数。在一对A-C 传动中，小齿轮（太阳轮）传递的扭距 (N/m)因为全为硬齿面的外啮合，在对称、中等冲击载荷时：七级精度，使用的综合系数；8级精度，取。考虑到电动滚筒加工和使用的实际条件，一般取。齿数比 （3-6）齿宽系数，GB10090-88规定：0.22、0.25、0.3、0.35、0.4、0.45、0.5、0.6。本设计暂取0.3。按接触强