可伸缩带式输送机毕业设计

河南理工大学万方科技学院本科毕业论文摘 要近年来，带式输送机在矿山运输中已经逐渐开始取代汽车和机车运输，成为散装物料的主要运输装备。不断出现新型带式输送机，拓宽了带式输送机的应用领域。可伸缩带式输送机是连续输送物料机械中效率最高、使用最普遍的一种机型，是巷道掘进运输和采煤工作面顺槽运输的主要设备。在煤炭、冶金领域中，可伸缩带式输送机得到了广泛应用。为适应这一变化，本文主要针对带式输送机中的可伸缩带式输送机进行了结构设计，包括可伸缩带式输送机输送带的选择、中间架的选择计算、传动装置的设计、张紧装置、收放胶带装置的计算、托辊以及滚筒的选择计算等，并针对其结构及其工作原理作了概括性总结。可伸缩带式输送机利用传动滚筒与输送带之间的摩擦传递动力，在结构上增加了储带装置，这样可以实现整机的伸长和缩短，从而提高了工作效率，增大产量，减少人员操作，具有一定的工程实践价值。关键词：可伸缩 输送带 传动滚筒 储带装置 AbstractIn recent years, belt conveyor has gradually replaced the automobile and motorcycle in the mine transportation, and becomes main equipment of bulk materials. Constantly appeared new type belt conveyor has exploited the application of belt conveyor. The flexible belt conveyor is one of the highest、 efficiency、common use continuous transportation equipment, which is the main equipment in lane dig and coal face sequential slot transportation. The flexible belt conveyor has been widely used in coal, metallurgy fields.In order to adapt this change, this paper mainly carries on the flexible belt conveyor structure design of the belt conveyors. includes the choice of the belt, the choice and calculation of the middle shelf, the design of transmission device、the calculation of the tighten device and draw in and out belt device、the choice and calculation of the support roll and cylinder, then give a summarized conclusion of its construction and work principle. The flexible belt conveyor transmits power depending on the friction between the transmission cylinder and the belt, adding belt storage device in structure, which can realize the extension and shorten, thus raises the working efficiency increases the output, reduces the personal operation, which has some engineer practice value. Key words：flexible conveying belt transmission cylinder Belt-storage device目 录摘 要IAbstractII目 录I1 绪 论11.1 可伸缩带式输送机的简介11.1.1可伸缩带式输送机的结构及其工作原理11.1.2带式输送机的分类21.1.3可伸缩带式输送机的结构特点41.2 可伸缩带式输送机的应用51.3国内外带式输送机的现状51.4可伸缩带式输送机的研究目的及意义71.5可伸缩带式输送机的系统设计72 可伸缩带式输送机输送带的设计计算102.1 可伸缩带式输送机输送带的选择102.2 输送量112.2.1物料堆积横截面积的计算122.2.2验算胶带宽度132.2.3输送能力的验算142.2.4每米输送机上物料的质量142.2.5输送带厚度152.3 牵引力的计算162.4 输送带各点张力的计算182.4.1胶带层数的计算212.4.2胶带打滑条件的计算222.5 输送带寿命的计算233 带式输送机滚筒设计计算253.1直径的确定263.2直径的验算与材料的选择273.3两轴承座中心距A的计算293.4滚筒的转速294 带式输送机托辊设计计算314.1托辊的结构与种类314.2托辊的选择计算324.2.3托辊的静载荷计算354.2.4托辊的动载荷计算364.2.5托辊的额定负荷和最大转速374.2.6计算托辊的槽形角385 拉紧装置及收放胶带装置的设计405.1拉紧装置的概述405.1.1 拉紧装置的作用405.1.2拉紧装置的种类405.1.3拉紧装置在带式输送机中布置的位置425.2拉紧装置的选择计算425.2.1张紧绞车的工作原理425.2.2张紧力的确定445.2.3张紧行程的确定445.3收放装置的设计456 输送机传动装置的设计486.1 电机的选择486.2 减速器的计算与选用496.2.1传动比计算496.2.2减速器的选用506.3 液力偶合器的选择517 带式输送机机架设计计算527.1 机头卸料架的设计527.2 中间架的设计与强度校核537.2.1中间架的设计537.2.2中间架的强度校核548 主轴的设计与键的强度校核568.1 主轴的设计568.2 键的强度校核629 输送机清扫器的选择6510 胶带跑偏问题的调整66结 论67致 谢68参考文献69721 绪 论1.1 可伸缩带式输送机的简介1.1.1可伸缩带式输送机的结构及其工作原理可伸缩带式输送机主要由以下部件组成：头架、驱动装置、传动滚筒、尾架、托辊、中间架、尾部改向装置、卸载装置、清扫装置、张紧装置、储带装置等组成。输送带是带式输送机的承载构件，带上的物料随输送带一起运行，物料根据需要可以在输送机的端部或中间部位卸下，输送带用旋转的托辊支撑，运行阻力小，可沿水平或倾斜线路布置1。可伸缩带式输送机是以输送带作为牵引和承载构件2，通过承载物料的输送带的运动进行物料输送的连续运输设备。其结构原理如图1-1所示，输送带绕经传动滚筒和尾部滚筒形成无极环形带，上下输送带由托辊支承以限制输送带的挠曲垂度，拉紧装置为输送带正常运行提供所需的张力。工作时驱动装置驱动传动滚筒，通过传动滚筒和输送带之间的摩擦力驱动输送带运行，物料装在输送带上和带子一起运动。1-卸载滚筒；2-传动滚筒；3-储带仓；4-尾部滚筒图1-1 可伸缩带式输送机结构原理图可伸缩带式输送机一般在端部卸载，当采用专门的卸载装置时，也可在中间卸载3。在结构上与通用固定式的主要区别是增加了伸缩输送带的机构。伸缩机构有储带、卷带、放带和机尾移动装置，中间架便于拆装。储带装置包括一组固定滚筒和一组装在游动小车上的活动滚筒，输送带绕经两组滚筒，可通过张紧绞车，增大两组滚筒间的距离，储带装置中卷入的输送带增多，将机尾向前移动，输送机的运输距离就缩短，反之就增长。收放胶带装置是拆除和接入输送带的设备，它可将拆除的输送带缠绕成卷，或将成卷输送带接入储带装置；这样便可按需要改变输送机长度。可伸缩带式输送机也有水平式和倾斜式两种，它与桥式转载机配合用于回采工作面的下平巷，能加快工作面推进速度，也可用于使用掘进机的掘进工作面。1.1.2带式输送机的分类带式输送机可从不同的角度分类4。1.按承载能力分轻形带式输送机：专门应用于轻形载荷的输送机。通用带式输送机：这是应用最广泛的带式输送机，其他类型带式输送机都是这种带式输送机的变形。钢丝绳芯带式输送机：应用于重型载荷的输送机。2.按可否移动分类固定带式输送机：输送机安装在固定的地点，不需要移动。移动带式输送机：具有移动机构，如轮、履带。移植带式输送机：通过移动设备变换设备的位置。可伸缩带式输送机：通过储带装置改变输送机的长度。3.按输送带的结构形式分类普通输送带带式输送机：输送带为平型，带芯为帆布或尼龙帆布或钢绳芯。钢绳牵引带式输送机：用钢丝绳作为牵引机构，用带有耳边的输送带作为承载机构。压带式输送机：用两条闭环带，其中一条为承载带，另一条为压带。钢带输送机：输送带是钢带。网带输送机：输送带是网带。管状带式输送机：输送带围包成管状或用特殊结构输送带密封输送物料。波状挡边带式输送机：输送带边上有挡边以增大物料的截面，倾斜角度大时，一般在横向设置挡板。花纹带式输送机：用花纹带以增大物料和输送带的摩擦，提高输送倾角。4.按承载方式分类托辊式带式输送机:用托辊支撑输送带。气垫带式输送机：用气膜支撑输送带。另外还有磁性输送带、液垫带式输送机，它们共同的特点都是对输送带连续支撑。深槽型带式输送机：由于加大槽深，除用托辊支撑外，也起到对物料的夹持作用，可增大输送带倾角。5.接输送机线路布置分类直线带式输送机：由于输送机纵向是直线，但是可在铅垂面上有凸凹变化曲线。平面弯曲带式输送机：可在平面上实现弯曲运行。空间弯曲带式输送机：可在空间实现弯曲运行。6.按驱动方式分类单滚筒驱动带式输送机。多滚筒驱动带式输送机。线摩擦带式输送机：用一个或多个输送带作为驱动体。磁性带式输送机：通过磁场作用驱动输送带。1.1.3可伸缩带式输送机的结构特点下面介绍一下可伸缩带式输送机的特点5：1.结构简单。 可伸缩带式输送机的结构由传动滚筒、改向滚筒、槽形托辊、平行托辊、驱动装置、输送带等几大件组成，仅有十多种部件，能够进行标准化生产，并可按照需要进行组合装配，结构十分简单。2.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。3.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。4.除转载机与机尾有一搭接长度可供工作面快速推进外，通过收放胶带装置和储带装置也可使机身得到伸长和缩短，从而能有效地提高顺槽运输能力，加快回采和掘进速度。5.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。6.营运费低廉。可伸缩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，消耗的机油和电力也很少。7.非固定部分的机身，采用无螺栓连接的快速可换支架，结构简单，拆卸方便，劳动强度低，操作时间短。设置在机身固定部分的胶带张紧装置采用电动绞车代替人工张紧。8.全机采用的槽形托辊以及下托辊、同一类的改向滚筒尺寸规格统一，都可通用互换。输送机的电气设备具有隔爆性能，可用于有煤尘及瓦斯的矿井。9.能耗低，效率高。由于运动部件自重轻，无效运量少。1.2 可伸缩带式输送机的应用可伸缩带式输送机的应用范围十分广泛，在煤炭、冶金等领域中，可伸缩带式输送机得到了广泛应用。可伸缩带式输送机是连续输送物料机械中效率最高、使用最普遍的一种机型，是煤矿、电厂输煤系统的主要设备6。它的运输能力大、工作阻力小、耗电量低、运输过程中抛撒煤炭少、破碎性也小，因而降低了煤尘和损耗。随着机械化和综合机械化采煤工作面产量的不断提高，胶带输送机将逐渐成为煤炭生产中的一种主要运输设备7。可伸缩带式输送机主要用于综合机械化采煤工作面的顺槽运输，也可用于一般采煤工作面的顺槽运输和巷道掘进运输。用于顺槽运输时，尾段配刮板转载机与工作面运输机相接，用于巷道运输时，尾段配胶带转载机与掘进机相接。1.3国内外带式输送机的现状早期的输送机是用皮革之类的材料制成，或用皮革加纤维织物制造。有关输送带的最早文献是Oliver Evans于1975年在美国费城出版的Millers Guide上发表的。当时把输送机描述为“在一框或槽里的两个滚筒上旋转的薄而柔软的宽环皮带或帆布带”。1858年，STPamalce取得了织物增强的橡胶输送带的专利。1892年，Thomas Robins发明的槽形结构的带式输送机在矿物工程中应用，确定了当代输送机的基本型式8。此后，随着物料运输量的增大，带式输送机取得了巨大的发展，出现了多种的新型结构的带式输送机。其中具有代表性的主要有：大倾角带式输送机（深槽带式输送机、花纹带输送机、波纹挡边以及压带式输送机等），管状带式输送机、气垫带式输送机、平面转弯带式输送机、线摩擦带式输送机等 9。80年代末期以来，我国煤矿用带式输送机也有了很大的发展，对带式输送机的技术研究和新产品开发都取得了可喜的成果10。输送机产品系列不断增多，从定型的SDJ、SSJ、STJ、DJ等系列发展到多功能，适应特种用途的各种带式输送机系列，如国家“七五”、“九五”攻关项目-大倾角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填补了多项国内空白，开发了大倾角、长距离输送原煤的新型带式输送机系列产品，并对带式输送机的关键技术及其主要元部件进行了理论研究和产品开发。国外带式输送机技术的发展主要表现在两方面11：1）带式输送机的功能多元化，应用范围扩大化，如高倾角带式输送机、管状带式输送机、空间转弯带式输送机等各种机型；2）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，高带速等大型输送机已成为其发展的主要方向。目前，世界上单机运距最长达30.4km。带式输送机已在澳大利亚的铝钒土矿投入使用；运输量达到37500t/h，带速为7.4m/s的一条大型带式输送机已应用于德国露天煤矿。国内带式输送机已广泛应用于国民经经济各个部门,近年来在露天矿和地下矿的联合运输系统中带式输送机又成为重要的组成部分。主要有:钢绳芯带式输送机、钢绳牵引胶带输送机和可伸缩带式输送机等。这些输送机的特点是输送能力大(可达30000t/h),适用范围广(可运送矿石,煤炭,岩石和各种粉状物料，特定条件下也可以运人),安全可靠,自动化程度高,设备维护检修容易,爬坡能力大(可达16),经营费用低,由于缩短运输距离可节省基建投资12。带式输送机的发展趋势是13:大运输能力、大带宽、大倾角、增加单机长度和水平转弯,合理使用胶带张力,降低物料输送能耗,清理胶带的最佳方法等。我国已于1978年完成了可伸缩带式输送机的定型设计，可伸缩带式输送机的运距可达到10002000m，带速在23.5m/s之间，输送量可达8001800t/h，驱动总功率可达250750kw。1.4可伸缩带式输送机的研究目的及意义可伸缩带式输送机是使用最普通的一种输送机，其基本结构是在水平或倾斜的长机架两端装有输送带滚筒，在滚筒上的无接缝环形输送带连续地朝一个方向移动，货物放在带上输送。可伸缩带式输送机与其他类型的输送机相比，具有优良的性能14，在连续装载的情况下能连续运输，生产率高，运行平稳可靠，输送连续均匀，工作过程中噪声小，结构简单，能量消耗小，运行维护费用低，维修方便，易于实现自动控制及远程操作等优点。可伸缩带式输送机可用于水平和倾斜运输。沿倾斜使用的角度，依所运物料性质的不同和输送带表面形状不同而异。用普通光面输送带运原煤，向上运输的倾角可达18；向下运输的倾角可达15。1.5可伸缩带式输送机的系统设计可伸缩带式输送机的线路在满足输送机倾角要求的前提下可以适应线路布置成任何形式。在确定输送机线路布置后，所需要确定的是驱动装置、拉紧装置、储带装置等，在布置时应根据实际情况而定。在布置驱动装置、拉紧装置和制动器时应遵循下列原则：1）输送带所受张力最小；2）满足驱动力传动要求；3）满足制动力要求（选制动器可根据实际情况而定），本设计为水平运输，可以省略。可伸缩带式输送机主要由机头部、机身、储带仓及机尾部组成。机头部主要由传动装置、机头架、卸载架组成。传动装置由电动机、三级齿轮减速器、液力联轴器、传动滚筒及齿轮箱等组成。机头传动装置采用双滚筒传动，传动滚筒主轴的动力来自同一侧相对安装的两台传动装置的减速器，通过刚性联轴器与减速器联接起来。滚筒为铸焊接构件，其外沿包有菱形花纹橡胶以增加滚筒与胶带的摩擦力。由于卸载维护需要，卸载部有加长外伸的延伸架，卸载滚筒安在延伸架的顶端，其轴线位置可通过右侧的螺钉进行调节，以调节胶带在机头部的跑偏，卸载滚筒的下部装有重锤清扫器和犁式清扫器，清除胶带上粘附的碎煤，延伸架上还装有托辊座。延伸架一端通过斜撑杆与主架相连。 机身它是带式输送机的主要部分。主要由H支架、纵梁、上下托辊组及过渡架等部件组成。采用无螺栓连接的快速可换支架，结构简单，能够快速装拆，定位性好。上托辊组为槽形铰接托辊组，下托辊组为平行下托辊组。机身是可伸缩带式输送机的非固定部分，钢管作为可拆卸的机身，用弹性柱销架设在H型支架的管座中，柱销固装在钢管上，只要打入的位置适当，转动钢管就能方便地从管座中取出或放入。储带仓主要由储带转向架、储带仓架、支承小车、游动小车和张紧车等组成。储带转向架，储带仓架主要为焊接结构，彼此用螺栓连接，组成了储带装置的骨架。机尾由缓冲托辊、下托辊、改向滚筒及支座组成，缓冲托辊主要起到对输送机的保护、缓冲作用，在机尾空载段的胶带上，装有一个犁式清扫器用来清扫胶带上的浮煤。 2 可伸缩带式输送机输送带的设计计算2.1 可伸缩带式输送机输送带的选择可伸缩带式输送机的输送带是输送机的重要部件，在输送机中输送带的成本占整个设备成本的3050。在运转过程中，输送带所受的载荷是极复杂的，它除受纵向的拉伸应力外，还受经过滚筒和托辊的弯曲应力。大多数输送带的损坏表现为工作面层和边缘磨损，受大块、尖利物料的冲击引起击穿、撕裂和剥离。合理选择输送带，对输送带的设计十分重要15。输送带的选用是根据输送机的线路布置、输送的材料和使用条件来进行的。合理选择输送带不仅对完成输送机设计任务至关重要，还影响输送机滚筒、托辊和驱动装置等机械部件的设计。带式输送机常用的输送带主要有织物芯胶带、整体编织和钢绳芯胶带3类。织物芯胶带用挂胶的帆布形成若干层衬垫骨架，外面用橡胶覆盖，形成一定厚度的覆面层。上覆面较厚，一般为36 mm，是输送带的承载面，直接与物料接触并承受物料的冲击和磨损；下覆面层与支承托辊接触，主要承受压力，为了减少输送带沿托辊运行时的压陷滚动阻力，下覆面层较薄，一般为152 mm。当输送带跑偏与机架接触时，将侧边橡胶覆面加厚以避免输送带受到机械磨损。在设计中正确选择输送带，在使用中保护好输送带，都是很重要的问题，应尽可能地避免输送带的不正常损坏。由于在井下作业故皮带应选用阻燃型的，材料选用氯丁CR。由于输送的是煤，故要求的强度较大，可选用阻燃尼龙皮带。输送带的成本约占带式输送机总成本的1/2以上，所以选择合适的输送带就显得十分重要，安全系数和接头方式都直接影响整机的成本。其中，本设计已知量如下：输送量；带速；动堆积角；输送长度；原煤最大块度，输送机工作倾角；原煤堆积密度；工作环境为井下、潮湿。2.2 输送量可伸缩带式输送机的运输能力，决定于输送带上所装运的物料的断面积，输送带的运行速度及输送机的倾角，因为在倾斜的输送机上物料的堆积面积小。可伸缩带式输送机属于连续运行的运输机械，对于均匀、连续装载时，其运输能力为: (2-1)式中 -运输能力，； -单位长度上所装物料的质量，； -物料的运行速度，。由 （2-2）得 （2-3)式中 -在运行的输送带上，物料的最大横截面积，； -物料的堆积密度，。可伸缩带式输送机属连续运行式的运输机械，其运输能力按公式（2-3）计算。考虑到输送带在沿倾斜方向运行时，物料在输送带上的堆积面将减小。因此，计算带式输送机的最大运输能力时，应在工式（2-3）中乘一个倾斜系数，可知可伸缩带式输送机的最大运输能力用下式计算：=3.6 （2-4）式中 -运输能力，； -在运行的输送带上，物料的最大堆积横截面积，； -物料的堆积密度，； -物料的运行速度，； -输送机的倾斜系数。2.2.1物料堆积横截面积的计算按给定的工作条件，原煤的动堆积角为；原煤的堆积密度为；输送机的工作倾角为；查矿山运输机械表4-13得倾斜系数为；带速；将各参数带入式（2-4），为保证给定的运输能力，带上必须具有的堆积横截面积为：=可查矿山运输机械表4-12，输送机的承载托辊槽角为时，物料的动堆积角为时，带宽为的输送带上允许物料堆积的横截面积为，此值大于计算所需的堆积横截面积，据此选用带宽为的输送带能满足要求。2.2.2验算胶带宽度查矿山运输机械有： （2-5）式中 -运输能力，；-货载断面系数，查矿山运输机械表3-19可按动堆积角，得；-物料的堆积密度，=； -物料的运行速度，；-输送机的倾斜系数。将上述数据带入式（2-5）得：=考虑矿井的增产能力、货载块度及胶带的来源，选用宽的胶带，为满足一定运输生产率所需的带宽，还必须按物料的块度进行校核。查矿山运输机械有:对于原煤 则 式中 -带宽，；-货载最大块度的横向尺寸，。可见所选带宽满足最大块度要求。故选用宽度为的输送带满足要求。2.2.3输送能力的验算根据式（2-4）得：=式中 -水平输送量，；-输送机的倾角系数，查矿山运输机械表4-13，；-物料横断面积；-带速，；-物料松散密度，。由于，故能满足输送量要求。2.2.4每米输送机上物料的质量由上式（2-1）可推出每米输送机上物料的单位质量为：每米机长上托辊转动部分重量，查新型带式输送机设计手册表8-23得槽形托辊组转动部分质量，取上托辊间距；每米机长下托辊转动部分重量，查新型带式输送机设计手册表8-12得平形下托辊组转动部分质量，取下托辊间距；每米机长上缓冲托辊转动部分重量，查运输机械设计选用手册表2-45得，间距可设为；在机头部需设过渡托辊，过渡托辊的转动部分质量，查运输机械设计选用手册表2-44得。经上验算选带宽为，初选输送带为阻燃抗静电NN-150型号，查运输机械设计选用手册表1-6，可选材料为锦纶（尼龙）帆布。查表可得扯断强度；每层厚度为，每层重量为；参考力伸长率，带宽范围；层数范围层；覆盖胶厚，上胶厚；下胶厚；每毫米厚胶料重量。2.2.5输送带厚度输送带厚度=布层数每层厚度+上胶厚+下胶厚查运输机械设计选用手册表1-13可知帆布输送带单位质量；重段单位长度上分布的托辊旋转部分质量为：=空段单位长度上分布的托辊旋转部分质量为：=单位长度上分布缓冲托辊旋转部分质量为：2.3 牵引力的计算本机长为，牵引力的计算可查矿山运输机械按下式计算： （2-6）对于长距离的带式输送机（例如以上），附加阻力明显小于主要阻力，采用将主要阻力乘以一个大于的系数计入附加阻力的计算，不会出现严重错误，以简化运行阻力的计算。为此引入一个系数，可对上式进行简化计算驱动滚筒上的牵引力（圆周力）。故本机可简化为:承载段 （2-7） 式中 -驱动滚筒上所需的牵引力（圆周力），；-计入附加阻力系数，查矿山运输机械表4-18，当输送长度为600时，=1.17；-单位长度输送带上装运的物料量，； -单位长度输送带的质量，；-空段单位长度上分布的托辊旋转部分的质量，；-承载段单位长度上分布的托辊旋转部分的质量，；-输送机长度，； -重力加速度，；-输送带在托辊上运行的阻力系数（也有称模拟摩擦系数）。查矿山运输机械表4-17，。空载段 （2-8）则 式中 -驱动滚筒上所需的牵引力（圆周力），；-计入附加阻力系数，可查矿山运输机械表4-18知，当输送长度为600时，=1.17； -单位长度输送带的质量，；-空段单位长度上分布的托辊旋转部分的质量；-承载段单位长度上分布的托辊旋转部分的质量；-输送机长度，；-重力加速度，；-输送带在托辊上运行的阻力系数（也有称模拟摩擦系数）。查矿山运输机械表4-17，。2.4 输送带各点张力的计算输送带作为带式输送机的牵引构件，在承受为克服输送带运行阻力所必需的牵引力的同时，由于可伸缩带式输送机是靠驱动滚筒与输送带之间的摩擦力传递牵引力，它的张力还要满足滚筒摩擦传动的需要。除此之外，为防止输送带在两托辊之间有过大的垂度，输送带的张力还要满足它的垂度不超过规定值的需要16。输送带作为牵引构件，它的张力沿输送机全长是变化的，需要用逐点法求算它在各点的张力。采用逐点法求各点张力，如图2-1是输送带整体布局各点受力情况，根据各点的受力情况：图2-1 可伸缩带式输送机工作系统图1）计算输送带各区段的运行阻力按所给定条件，如图2-1所示，本机只有重段和空段两个直线区段。各段运行阻力计算如下： 式中 -各段阻力，；-各段输送长度，；-单位长度输送带上装运的物料量，；-单位长度输送带的质量，；-承载段单位长度上分布的托辊旋转部分的质量，；-空段单位长度上分布的托辊旋转部分的质量，；-输送带在托辊上运行的阻力系数（也有称模拟摩擦系数）。查矿山运输机械表4-17，；-输送带在托辊上运行的阻力系数（也有称模拟摩擦系数）。查矿山运输机械表4-17，。2）输送带各点的张力计算为简化计算，输送带绕经滚筒两项阻力按输送带的张力增加计算。依逐点计算法得： （2-9）本机为双滚筒驱动，初取围包角，由于驱动滚筒为胶面，采区空气潮湿取，摩擦力备用系数一般取，查矿山运输机械表3-27得。按摩擦牵引条件： （2-10）则联立式（2-9）与式（2-10）得：按空段输送带最大允许垂度的要求，空段最小张力点应小于上式求得之值为： （2-11）则取最小张力点为：令，以此为准，按上列各点张力的关系式求算各点张力得：2.4.1胶带层数的计算查矿山运输机械有下式 （2-12）则 式中 -输送带帆布层数； -胶带的最大张力，； -输送带安全系数，一般取12，取； -输送带带宽，； -带宽为一厘米的一层帆布的拉断力，。可知选带层为三层织物的尼龙带合适，则胶带的型号为。2.4.2胶带打滑条件的计算查矿山运输机械有，当输送带在相遇点上的实际张力超过计算得出的最大值时，滚筒将在输送带接触面上打滑。因此，挠性体摩擦传动的工作条件是： （2-13）式（2-13）即欧拉公式。则 核算围包角：在煤矿中因运转条件较差，一般取，查矿山运输机械表3-27，则： 实际设备围包角为，故值满足不打滑条件要求。2.5 输送带寿命的计算目前常用德国HZ7ZEL法（德国人赫特泽尔于1940年提出的公式）来计算输送带寿命17，即： （2-14）则 %100%180%100%100%120%120%80%450式中 -可持久耐用的输送量，查新型带式输送机手册表6-29，=450万t； -上覆盖胶耐用度，查新型带式输送机手册表6-30，=100%； -上覆盖胶厚度与拉伸强度有关的耐用度，查新型带式输送机手册表6-31，=100%； -运输物种的耐用度，查新型带式输送机手册表6-32，=180%； -装载点有关的耐用度（一个装载点），查新型带式输送机手册表6-33，=100%； -倾角的耐用度，查新型带式输送机手册表6-33，=100%； -装载地点有关的耐用度，查新型带式输送机手册表6-33，=120%； -拉紧装置型式有关的耐用度，查新型带式输送机手册表6-33，=120%； -驱动系统型式有关的耐用度，查新型带式输送机手册表6-33，=80%；3 带式输送机滚筒设计计算滚筒是带式输送机的重要部件，按在输送机中所起的作用滚筒可分为传动滚筒和改向滚筒两大类。传动滚筒的作用是将驱动装置提供的转矩传到输送带上，改向滚筒包括用于输送带在输送机端部的改向、增加传动滚筒包角的导向滚筒、拉紧滚筒是用于拉紧装置的导向滚筒。改向滚筒不承担转矩，结构比较简单。传动滚筒和驱动装置相连，是带式输送机最重要的部件，驱动功率的大小往往取决于传动滚筒表面同输送带之间的摩擦系数和输送带在该滚筒上的包角18。按驱动方式分，传动滚筒有：1、 外驱动式，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联。本设计选用此种结构。2、 内驱动式，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滚筒内，称为齿轮滚筒，或称为外装式减速滚筒，适用于大功率带式输送机。按外形分，传动滚筒可分为：1、人字形滚筒。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、片式滚筒。滚筒由许多叶片组成，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。自然也可以将圆柱形钢壳上开上横槽，也可以起到自清扫作用，此类滚筒称为格栅滚筒。3、槽胶面滚筒。滚筒的护面开上菱形、人字形、直线形、环形、梯形则分别称为菱形护面、人字形护面、直线形护面、环形护面、梯形护面等各种护面形状的滚筒，其目的是增大摩擦系数和便于排除黏着物料。传动滚筒护面常选用菱形和人字形。本设计选用菱形胶面滚筒。3.1直径的确定输送带的弯曲疲劳极限与滚筒直径成反比，滚筒直径越大越有利，依层厚度而定。查新型带式输送机手册有滚筒直径表达式： （3-1）式中 -滚筒直径，； -滚筒因子，查新型带式输送机设计手册表6-28，； -帆布层数，； -每层芯厚度，。则查新型带式输送机设计手册表10-2，可知当 时，传动滚筒直径的范围为1000，故上述符合。查新型带式输送机设计手册表10-4，取主滚筒直径，轴承号为3520。同理，查新型带式输送机设计手册表10-8，卸载滚筒直径，机尾滚筒。3.2直径的验算与材料的选择1）查新型带式输送机设计手册，根据滚筒平均表面压强可求得滚筒直径的计算公式为： （3-2）则传动滚筒的平均面压为：式中 -平均接触面压，对于织物带芯，有； -筒皮的最大承受能力，查新型带式输送机设计手册续表10-8，； -滚筒直径，； -输送带宽，。则卸载滚筒的平均面压为：式中 -平均接触面压，对于织物带芯，有； -筒皮的最大承受能力，查新型带式输送机设计手册续表10-8，； -滚筒直径，； -输送带宽，。故滚筒直径的选择满足条件的要求。2）材料的选用：主滚筒材料选择按GB711-85的技术要求，选用无缝钢管钢。45钢管 。辐板采用钢板Q235-A结构。由于滚筒直径，故轮毂材质选用,许用应力 。轴选用40Cr调质处理，。滚筒与轴之间采用键联接，一端用轴肩定位，另一端采用过盈配合，由于部件比较大，所以可以固定住。在主滚筒上覆盖胶用以增加滚筒与皮带之间的摩擦系数，无缝钢管与辐板之间采用焊接的方式。滚筒包胶的主要优点就是表面摩擦系数大，包胶是在光面钢制滚筒表面上用冷粘或硫化一层橡胶。本设计传动滚筒选用菱形（网纹）包胶滚筒。这种滚筒没有方向性，滚筒可正反转，对于可逆运输送机采用菱形滚筒比较适合，其中，主滚筒结构图如下：图3-1 主滚筒结构图3.3两轴承座中心距A的计算查新型带式输送机设计手册有两轴承座中心距的计算公式如下：对于（） （3-3）式中 -带宽，； 所以中心距只要在这个范围中就可以，可以根据图纸中零件的布置确定。为了防止覆盖胶开裂，滚筒直径应大于35倍带厚（上下覆盖胶最大值与芯体厚度之和）。3.4滚筒的转速由新型带式输送机设计手册查得设计输送带时常用公式将滚筒外径换算为带速，而一旦选定滚筒直径后，引入一个系数，公式可变为： （3-4） 则滚筒的转速为： 式中 -带速，； -滚筒转速，； -系数，查新型带式输送机设计手册表10-12，=0.00586。由新型带式输送机设计手册可知：滚筒两幅板间距：。滚筒长度L为：（100200）=800+150=9504 带式输送机托辊设计计算托辊是带式输送机的主要部件之一，托辊的作用是支撑输送带，减小运行阻力，并使输送带的垂度不超过一定限度，以保证输送带平稳运行。托辊的总重约占整机重量的30%40%。因为数量多，托辊质量的好坏直接影响输送机的正常运行和运营费用。托辊的问题应该从托辊的结构和托辊组的布置来考虑。要尽量减少托辊的经常维修与更换的麻烦及费用，大幅度降低了劳动强度，确保带式输送机的安全正常运行。保证运行阻力系数和转动惯量大幅度降低，可以使带式输送机实现长运距、大运量、高速度的运转工作，使运行阻力和转动惯量小，能够长期保持托辊和胶带之间基本实现同步运行，相互之间磨损微小，不但托辊不易磨损、胶带和驱动滚筒的使用寿命可延长23倍，还要大幅度降低主机的配置功率，提高主机的运转平稳性等。 4.1托辊的结构与种类随着带式输送机的发展，从托辊的结构到托辊组的型式不断有新的变化，面对如此众多的托辊和托辊组型式，如何合理地选择合适的托辊组型式是一个问题。对托辊组的最基本的要求是：实用可靠、回转阻力系数小、制造成本低、具有足够的承载能力。普通托辊的结构是由管体、轴承座、轴承、轴和密封件构成，轴承布置在托辊管体的内部，托辊轴的两端由托辊支架支撑。托辊按用途不同可分为普通承载托辊和专业托辊。普通承载托辊是在正常段的上分支和下分支托辊，它们的作用是支撑输送带和物料；专用托辊的作用是输送带的过渡导向、输送带运行的防偏以及缓冲等。托辊都是成组地安装在输送机上。上托辊组可以由单个托辊的平行托辊或两个、三个槽形的托辊组组成。槽形托辊组的中间托辊水平布置，侧托辊的槽角一般为30、35和45。最常用的托辊组是三个辊子的长度相等并布置在同一平面内。缓冲托辊安装在输送机的受料处用以保护输送带。缓冲托辊的每个辊子由具有一定间隔的弹性圆盘制成。缓冲托辊的额定负荷和标准托辊相同。在运输沉重和大块物料的情况下，有时需沿输送机全线设置缓冲托辊。缓冲托辊通常用35个托辊组成。下托辊通常是单个水平托辊，大型输送机也可采用两个辊子，两个辊子布置成V形，用以防止跑偏和较高的承载能力。输送带运行时可能由于输送带制造的偏差、物料偏心堆积、机架变形、托辊轴承缺陷以及输送带张力分布不均。引起输送带跑偏。为防止跑偏多采用调心托辊组。调心托辊组多在侧边上设立辊，虽然可以起到强制地纠偏作用，但是由于立辊和输送带的边缘连续接触，会加大输送带边缘的磨损，降低输送带的使用寿命。4.2托辊的选择计算4.2.1托辊垂度与间距的设计计算托辊的选择主要考虑托辊组的承载能力和寿命。当选择托辊间距时19，需要考虑的因素是输送带质量、托辊额定负荷、垂度、托辊寿命、输送带额定负荷和输送带拉力等。如果在两个托辊之间卸料，槽形输送带的垂度太大，物料就可能从输送带边上溢出。对于要求较高的设计，特别是长距离带式输送机的设计，托辊之间的垂度应予以限制。在稳定工况下必须限定在3%以下，带速越高，物料块度越大，则垂度应越小。由新型带式输送机设计手册查得：承载段垂线垂度的基本公式为： （4-1）回程段垂线垂度的基本公式为： （4-2）式中 -在两个托辊之间的垂度下降距离，；-上托辊间距，；-输送带和物料的单位质量，；-输送带的单位质量，；-物料的单位质量，；-重力加速度，；-下托辊间距，；-输送带的最小拉力，。一般垂度在2%5%之间选取，经验表明，当输送带的垂度大于5%时，卸料经常会撒出。从上式可求出上托辊间距为：取带垂度为3.5%，则可取上托辊间距大于即可，可取上托辊间距为；下托辊间距为：取带垂度为5%，则可取下托辊间距大于即可，所以取下托辊间距为。4.2.2输送带的最小拉力1、当采用垂度基本公式时，允许的垂度应考虑输送带芯的强度，因成槽形产生的输送带跨距与强度等因素。当垂度为3%时，输送带的最小拉力为： （4-3）式中 -在两个托辊之间的垂直下降距离，；-上托辊间距；-下托辊间距，；-输送带和物料的单位质量，。2、对托辊间距要遵守的限制条件有：1）当输送带以正常负荷运行时，应保持垂度的最大值不超过3%（ISO规定为0.5%2%）；2）当有输送带处在停机状态时，应保持垂度的最大值不超过5%；3）托辊间距不能超过槽形托辊正常间距的2倍；4）在任何托辊上的负荷都不能超过托辊的额定负荷。下托辊间距一般取为3m，受料处托辊间距视物料容量和块度而定。一般取为上托辊间距的，生产经验证明，在确定加料段下面的托辊间距时，应力求使物料负荷的主要部分位于两个托辊之间的输送带上。头部滚筒到第一组槽形托辊（调心托辊）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。3、托辊的最小空隙ISO规定了托辊圆周和托辊横梁或任何其他结构顶部之间的空隙a的最小值，查新型带式输送机设计手册表8-47，得出托辊直径之间，最小空隙。4.2.3托辊的静载荷计算查新型带式输送机设计手册可得：承载分支托辊的静载荷如下式： （4-4） 空载分支托辊的静载荷如下式： （4-5）式中 -承载分支托辊静载荷，N；-回程分支托辊静载荷，；-托辊载荷系数，查新型带式输送机设计手册表8-49所示，一节辊时，三节辊时；-上托辊间距，；-输送能力，；-带速，；-每米带质量，；-下托辊间距，。4.2.4托辊的动载荷计算查新型带式输送机设计手册可得托辊的动载荷如下式：承载分支 （4-6） 回程分支 （4-7）式中 -运行系数，查新型带式输送机设计手册表8-50所示，=1.1；-冲击系数，查新型带式输送机设计手册表8-51所示，=1.06；-工况系数，查新型带式输送机设计手册表8-49所示，有腐蚀磨损物料=。 4.2.5托辊的额定负荷和最大转速查新型带式输送机设计手册托辊的实际负荷为： （4-8）式中 -托辊的实际负荷，； -输送带单位长度质量，； -物料单位长度质量，； g-重力加速度，； -托辊间距，； -系数，根据物料块度选择，=1.01.4，取； -系数，根据环境干湿程度选择，=1.01.15，取； -系数，根据工作时间长短选择，=0.81.2，取； -系数，根据带速快慢选择，=0.81.06，取；槽形托辊：托辊的实际负荷小于查新型带式输送机设计手册表8-53值额定负荷，即，故符合条件。平行托辊：=8.039.81.121.10.953.0=托辊的实际负荷小于查新型带式输送机设计手册表8-53值=，平形托辊实际负荷不能大于表值，故符合条件。托辊最大转速：输送带速2，托辊直径89，带速为0.423.09，托辊转速在90645。4.2.6计算托辊的槽形角适当提高槽形角，可以增大带式输送机的运输量。从国外资料来看，增大槽形角也是发展方向。从货载断面积图4-1可以看出，货载面积S为S1和S2之和，设货载宽度为。中间托辊长为，则查新型带式输送机设计手册有：图 4-1货载断面积图则 取动堆积角，可得：令=0得：解后可得 计算结果表明，当动堆积角时，最优的托辊槽角约为，此时，货载断面积最大，即带式输送机在此槽形角时有最大的运输量。托辊型号的选择：根据新型带式输送机设计手册表8-52托辊直径选用，带宽时，托辊直径。根据新型带式输送机设计手册表8-57，可选出直径为托辊的轴承型号为204。查机械设计手册上册，第2分册，第2版（修订）查得额定动负荷；额定静负荷公斤；极限转速脂润滑转/分；动润滑1800转/分，尺寸, , , 。5 拉紧装置及收放胶带装置的设计5.1拉紧装置的概述5.1.1 拉紧装置的作用带式输送机的正常运转必须使输送带具有一定的张紧力，提供张紧力的设备就是拉紧装置。所谓“拉紧”，具有吸收输送带伸长和为输送带提供张紧力两层含义。一般的输送机拉紧装置作用如下：1）保证输送带在传动滚筒分离点具有足够的张力，以满足传动滚筒的摩擦传动要求；2）保证输送带最小张力点的张力，以满足输送带的垂度限制条件；3）满足输送带动张力引起的弹性伸长要求的拉紧行程；4）补偿输送带的永久伸长；5）为输送带接头提供必要的行程。对于长距离、高张力的输送机需要考虑在不同的工作状态提供不同的张紧力，以提高输送带的使用寿命。在输送机的起动、制动时为保证起动、制动力的传递所需要的张紧力不同。输送带的张力分布也不相同，需要考虑在这两种工况下满足输送带的垂度条件所需要的张紧力也相应增大。所以要求在起动、制动过程中要有大于运行时的张紧力。这就要求拉紧装置在不同的工况下能够提供相应的张紧力。5.1.2拉紧装置的种类拉紧装置按作用可以分为重锤式、固定式和自动拉紧三类。1.重锤拉紧装置重锤式拉紧装置是结构最简单、应用范围最广泛的拉紧装置。它是保持张紧力不变的拉紧装置，尽管在输送机起动和停机时拉紧重锤也有惯性力产生。分析表明，重锤的加速度远小于重力加速度，因而，可近似看作张紧力不变。2.固定拉紧装置固定拉紧装置是在输送机的运转过程中拉紧滚筒位置保持不变拉紧装置。这类拉紧装置是在输送机的停机状态对张紧力或拉紧行程进行调整，而在运行时无法及时调整。固定拉紧有螺旋拉紧和绞车固定拉紧。绞车拉紧装置可以是手动的和电动的。手动绞车一般应用于中等长度的输送机。它可以促成各种形式，为了能进行人工操作，它的传动部分应该是有较大的减速比，因而经长用蜗轮、蜗杆减速器。手动绞车也可以通过液压来实现，电动绞车一般应用于长距离带式输送机，电动绞车也可以通过液压装置进行工作。电动绞车拉紧装置，它由绞车、拉