皮带输送机结构设计毕业设计

洛阳理工学院毕业设计（论文）皮带输送机结构设计摘 要本次毕业设计是关于固定式带式输送机的设计。其目的是设计一套能够在给定场合下安全可靠运行的带式输送机系统。本文是对通用设备（通用固定带式输送机）的选型计算，需要通过计算选择各组成部件，并着重进行电控系统的分析设计。最后组合成使用于具体条件下的带式输送机。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电控系统。电控装置核心采用可编程控制器。本文通过对输送机各部件的选型计算和集控系统的设计以使整个系统能够在给定场合下安全可靠的完成预期的任务。关键词：固定式带式输送机，选型设计，电控系统 Belt conveyor structure designABSTRACTThe design is a graduation project about the fixed belt conveyor used in coal mine. the purpose is to design one set of belt conveyor that can be used safely and dependably on the given occasion.This article describes the design calculation of choosing the general equipments (the universal fixed belt conveyor ) and the electronic-controlled system, so it needs to choose every part of the belt conveyor though design calculation, and put them together to be used on the occasion.The executive project mainly is according to preliminary design to choice drive, electric motor, reduction gear, Frequency transformer and brake and so on parts, thus completes the conveyer the installment general arrangement.At last, according to the front theory in this paper, we design the catch equipment and its centralized-control system. The core of electronic-controlled system uses the programmable logic controller . In the article, through choosing each part of the belt conveyer and the design for centralized-control system, ensure that the belt conveyer could safely and credibility run in given situation.KEY WORDS:Fixed Belt conveyer，Lectotype Design，Electronic-controlled system 10目录前言1第1章 绪 论21.1带式输送机的技术发展21.2 带式输送机的结构原理31.3带式输送的机种类与特点41.3.1 通用带式输送机（DT）51.3.2钢绳芯带式输送机51.3.3移动带式输送机（DY）51.3.4钢带输送机（DG）51.3.5网带输送机（DW）51.3.6钢绳牵引带式输送机61.3.7线摩擦带式输送机61.3.8波状挡边带式输送机61.3.9大倾角带式输送机61.3.10圆管式带式输送机6第2章 带式输送机计算与设计基础72.1概述72.1.1 设计原始资料72.1.2带式输送机机型的选择82.2基本参数的选择确定92.2.1输送带类型的选择92.2.2输送带带宽的确定102.2.3输送线路初步设计112.2.4输送线方案比较112.2.5基本参数的确定计算122.2.6托辊的选择132.2.7输送带张力的计算152.2.8滚筒的选择计算152.2.9各直线区段阻力计算182.2.10输送带张力计算182.2.11滚筒牵引力与电动机功率的计算212.2.12拉紧力与拉紧行程212.2.13输送带的拉紧装置222.2.14制动力矩计算222.3驱动装置及其布置232.3.1驱动装置的型式232.3.2电动机242.3.3减速器252.3.4联轴器252.3.5驱动装置位置的选择262.4清扫装置272.5制动装置27第3章带式输送机电控装置283.1可编程控制器（PLC）结构及应用283.1.1可编程控制器的功用283.1.2 PLC的组成283.1.3 PLC的工作方式303.2 控制装置的功能303.2.1概述及主要功能31第4章 带式输送机的安装及维护324.1带式输送机的安装规范324.2带式输送机的维护32结 论35谢 辞36参考文献37附 录38外文资料翻译39前言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。本课题主要研究带式输送机的设计计算方法。第一章介绍输送机的概念、种类以及发展历史；第二章介绍带式输送机的特点和应用范围、散状物料带式输送机的计算与设计基础，以及输送机各主要部件的设计计算方法。重点研究了输送带特性和选择计算方法、驱动装置的力学模型、托辊和滚筒的选择计算方法；第三章介绍了输送机的电控系统装置；第四章介绍了皮带输送机的安装以及维护措施；本设计在编写的过程中，得到了指导老师王老师的细心指导以及周围同学们的协助，我在这里向他们表示感谢。由于自身水平有限，疏漏之处难免，恳请大家批评指正。 第1章 绪 论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。经过一百年的发展，带式输送机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。比如，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。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，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:提高带速，它是提高输送能力和节省投资的有效途径。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。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。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 带式输送机的结构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，可以从以下三个方面着手：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受的最大张力也增大。若大幅增加，需要选用高一级强度的输送带，这是不利的。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；1.3带式输送的机种类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。其特点是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。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。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。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。 1.3.9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。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。1.3.10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。洛阳理工学院毕业设计（论文）第2章 带式输送机计算与设计基础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 设计原始资料原始条件： 设计运输能力：Q=15t/h,运输距离：15m,输送石灰石颗粒，水平输送 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)打滑和超速保护通用固定式皮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2-1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，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（TD-75、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。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，由于本设计的运量小，带较短，水平输送，故采用单滚筒通用带式输送机。表2-1 带式输送机典型布置方式2.2基本参数的选择确定2.2.1输送带类型的选择输送带是用来承载和牵引物料并使之沿一定方向运行的重要部件。为保证输送机能正常而持久地工作，在类型选择上需考虑以下几点：（1）输送带必须具有足够的强度，能承受输送带运转时产生的最大张力；（2）输送带必须具有足够的厚度，以抵抗给料处的冲击并平稳地运行；（3）优先选用尼龙、维尼龙帆布分层带，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)输送带和覆盖层的厚度能适应在运转过程中的冲击，磨损，腐蚀，和割裂等情况。根据原始资料和上述选择要求，方案可选择NN型尼龙芯带，型号是NN-300的4层尼龙芯橡胶带，上胶厚度为3.0 mm，下胶带厚度为1.0mm。其带芯强度为300N/ mm，输送带的每层质量为1.4 kg/，每毫米厚胶带质量1.19 kg/m。尼龙带线质量=（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2-2；速度系数，（见附录） 输送带运行速度，m/s； 物料的堆积密度，t/m（见附录）； 倾角系数，见表2-3； 本设计散状物料，所以选择槽形带，由物料断面系数表2-2选择=330,由倾角系数表2-3选择=1.0=1.0,物料堆积密度=1.2t/,带速=1.0m/s，运量=20t/h,休止角=25（见附录）。=0.22473m=224.73mm表2-2 物料断面系数休止角1520253035槽型275295330360390平型67135172209247表2-3 倾角系数输送倾角0351015201.00.990.950.890.81（2）满足物料块度条件的宽度 对于已选分的物料 对于未选分的物料 式中 物料的平均粒径，mm 物料的最大粒径，mm 满足块度条件的输送带宽度，mm根据和带型从相应的规格表中选取标准带宽的输送带。小块石灰石的最大块度=60mm 所以条件所给的带宽400mm。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2.2.4输送线方案比较方案一、选用TD-75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TD-75带式输送机，输送带为NN-300尼龙芯带。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尼龙芯带。抗拉强度底，纵向抗拉高，价格低。方案一改向滚筒需要较多，输送带会因为频繁改向而减少寿命。而且拉紧装置在输送机下面不方便维护，且容易受到粉尘的污染。同时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。然而本设计的输送距离只有15m输送距离相对较短，没有必要太复杂。如下表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，方案二结构布置简单，经济合理，方便检修、维护，能完成设计要求的输送量，根据上述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）计算出输送带线质量：=（覆盖层厚度（mm）1.19+层数K）带宽（m） 图2-2输送线路初步设计(2)物料线质量q 已知设计运输能力=20t/h，输送带运行速度=1.0m/s时，物料线质量=5.56 kg/m2.2.6托辊的选择 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的限度，以保证输送带平稳运行。托辊的总重约占总机重量的30%40%；因此，它的可靠性和寿命决定着输送机的功效。所以托辊的问题应该从托辊的结构和托辊组的布置来考虑。 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。承载托辊安装在有载分支上，以支承输送带与物料。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。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，从而实现防跑偏。表2-5 承载分支托辊间距参考表（m）物料堆积密度带宽 (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。承载托辊间距可参考表2.5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 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： =2.671020.4/360=0.186m（过渡托辊成槽角=10；=400mm）；头部滚筒距第一组槽形托辊的距离： =2.673520.4/360=0.65m（槽形托辊成槽角=35；=400mm）。(2)托辊旋转部分线质量、本设计的带式输送机的带宽=400mm，堆积密度=1.2，经查表2-5可知选承载分支托辊间距=1.4m，其托辊回转部分质量=10 kg（铸铁座）回程托辊间距=2.8m m，其托辊回转部分质量=7kg（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：=7.14kg/m回程托辊旋转部分线质量为：=2.5kg/m2.2.7输送带张力的计算对于尼龙帆布层芯带 （2-3）=3004400/12=40000N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滚筒的选择计算滚筒是带式输送机的重要部件。按其结构与作用的不同可分为传动（驱动）滚筒和改向滚筒两大类。(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。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。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。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。(2)改向滚筒改向滚筒有钢制光面滚筒和光面包胶滚筒。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，拉紧滚筒和用于拉紧装置的导向滚筒。滚筒的选择计算选择滚筒的主要指标是滚筒直径,选用大直径的滚筒对输送带的使用有利。但是，当滚筒直径增大后，驱动滚筒的质量、驱动装置减速器的减速比、减速器的质量和尺寸都需要相应增大。选择传动滚筒直径时，可按以下四个方面考虑：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，对于固定式使用尼龙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） =280000/4001000000=0.004 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+1.0)1=168 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=0.8360=288mm （2-7）=0.6=216mm （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)40050065080010001200滚筒直径 (mm)360500500630500630800630800100063080010001250综合考虑以上几条因素，我们选择传动滚筒直径=360mm，尾部改向滚筒以及拉紧装置处改向滚筒的直径=288mm；头部改向滚筒直径为=216mm。各个滚筒表面均为人字形沟槽的橡胶覆盖面。2.2.9各直线区段阻力计算对于承载分支：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）=9.815（5.56+4.144+7.14）0.03cos0+（5.56+4.144）sin0=74.28N （=0.03）对于回程分支： （2-10）=9.815（4.144+2.5）0.025cos0+4.144sin0=24.42N （=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2-8输送带在回程分支运行的阻力系数，见表2-82.2.10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令=，得=36.97N经查表2-9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=40KN所以满足输送带强度要求。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滚筒牵引力与电动机功率的计算 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: = 1.2110.31.0/0.90kw=147.07kw（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:90kW 转速:1480 重量:634Kg2.2.12拉紧力与拉紧行程(1)拉紧力： （2-14） (2)拉紧行程：。 （2-15）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2-10查取可知=0.02。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10000.010.00152.2.13输送带的拉紧装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。张紧装置的作用是:保证输送带具有一定的张力，是输送带与滚筒间产生必要的摩擦力；限制输送带在各支承点间的垂度，使输送机正常运转。拉紧装置按作用可以分为以下几种：(1) 固定式拉紧装置。固定式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的拉紧装置，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，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等。(2) 重锤拉紧装置。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。重锤拉紧装置是结构最简单、应用范围最广泛的拉紧装置。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，重锤拉紧装置可分为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。它是现代大型带式输送机中广泛应用的拉紧装置。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，有电力驱动与液压驱动两种；按控制方法上区分，有稳定式、随动式和综合式三种。 根据输送机设计原始数据和计算出的拉紧力和拉紧行程，综合考虑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制动力矩计算根据带式输送机设计要求，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： （2-16）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： （2-17）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驱动装置的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。驱动装置的布置形式有垂直式和并列式两种。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TD-75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和单点浮动支承式。侧挂式的驱动单元挂在机头一侧，不需地基，基建投资少，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，机座用螺栓固定在基础上，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差、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点，整个驱动单元安装在浮动底座上。浮动支承受力分析，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。传动滚筒与轴，减速器输出轴与主动滚筒轴的联接采用各种锁紧装置联接。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、运行可靠、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。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。目前，我国已经生产出最新Y系列三相异步电动机，它是一种全封闭自扇冷三相笼型电动机。它具有高效、节能、起动转矩大、性能好、噪音低、震动小等优点。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。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不平衡问题；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继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，一般长距离、大功率带式输送机应用较多。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。 综上所述本设计选用Y280M-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；常见的低速联轴器有十字滑块联轴器和棒销联轴器等。液力联轴器与笼型转子异步电动机联合工作具有改善电动机起动性能、均衡负荷、保护电机的优点。目前国内外对于大型带式输送机为改善起动、调速、均衡载荷等广泛推广使用调速液力耦合器和油膜离合器。针对变频器启动方式本设计选用ZL9型弹性柱销齿式联轴器。2.3.5驱动装置位置的选择带式输送机其他参数已定，如果忽略由于张力变化而引起主力变量时，驱动装置功率与其位置选择无关，但其位置影响输送带的各点张力。因此，在选择驱动装置位置时应考虑以下两点：(1) 尽量将驱动装置的位置选择在使输送带的最大张力值最小处。这样可是输送带的强度、价格相对降低，运行阻力也能减少，能耗降低，提高了输送带、滚筒及其他部件的寿命。根据上述原则，一般驱动滚筒应选择在松边张力较大的位置。这样不仅有利于减小输送带张力，而且有利于制动，避免发生飞车事故。(2)适当考虑安装、维修、搬运及特殊条件的要求。例如煤矿井下的向上运输，由于巷道狭窄，驱动装置放在上部给更换电机、减速器、驱动滚筒等部件带来了困难，同时供电线路加长，而且随着工作面的不断推进要求上部滚筒能经常下移，故驱动装置在上部会带来拆卸的不便，这时驱动装置可适当向下布置，但尽量避免放在下端。根据以上驱动装置的要求，本设计采取的驱动装置布置如下图： 1电动机； 2联轴器； 3减速器；4传动滚筒； 5联轴器； 6逆止器；图2-4驱动装置布置简图2.4清扫装置清扫粘结在输送带表面的物料，对于提高输送带的使用寿命和保证输送机的正常运转将具有重要意义。对清扫装置的基本要求是：清扫干净，清扫阻力小，不损伤输送带的覆盖层，结构简单而可靠。常用的清扫装置有刮板清扫器、转刷清扫器、空段清扫器和弹簧清扫器。清扫装置一般安装在卸载滚筒的下方，有时为了清扫输送带非承载面上的粘附物，防止物料堆积在尾部滚筒或拉紧滚筒处，还需在其为空载分支安装空段清扫装置。本设计选取安装在尾部滚筒处空段清扫器，和用于清扫卸料滚处卸料后输送带工作面的弹簧清扫器。根据带宽B=400mm，查TD-75型设计选用手册，选取清扫器装置（如装配图所示）2.5制动装置制动装置是带式输送机的安全保护装置，特别是对大倾角带式输送机更为重要。随着生产的发展，长距离、大运量、大功率带式输送机的需求量也愈来愈大。但合理和最佳地确定大型带式输送机的驱动方式，在许多情况下是比较困难的。这是由于它要求驱动系统能够提供可调的、平滑的、无冲击的起动力矩，以减小动张力，从而改善输送带及整机的受力状况，并保护电网免受冲击。对于长距离带式输送机还提出一个慢速运行以满足日常维护的要求。逆止器是向上运输的输送机停车后，限制输送带倒退。制动器是供向下运输的输送机停车用；水平运输若需准确停车或紧急制动，也应装制动器。由于本设计水平输送且输送距离短，选YW25-200/23型液压推杆制动器。第3章带式输送机电控装置3.1可编程控制器（PLC）结构及应用3.1.1可编程控制器的功用在PLC的发展初期，由于其价格高于继电器控制装置，使得其应用受到限制。但近几年来，PLC的应用面越来越广。目前，PLC在国内外已广泛应用于钢铁、采矿、水泥、石油、化工、电力、机械制造、汽车、装卸、造纸、纺织、环保和娱乐等行业。PLC的主要功能包括以下几个方面：开关逻辑和顺序控制，模拟控制，定时控制，数据处理，信号连锁系统，通信联网等。3.1.2 PLC的组成按照结构形式的不同，PLC可分为组合式和整体式两类。组合式PLC的组成是将CPU单元、输入单元、输出单元、智能I/O单元、通信单元等分别做成相应的电路板或模块，各模块可以插在底板上，模块之间通过底板上的总线相互联系。CPU与各扩展模块之间若通过电缆连接，距离一般不超过10m。中、大型机场用组合式。由于组合式的PLC系统配置灵活，有的小型机也用这种构成。组合式如图3-1所示。整体式结构的PLC是将 CPU、存储器、输入单元、输出单元、电源、通信端口、I/O扩展端口等组装在一个箱体内构成主机。整体式PLC的结构紧凑、体积小，小型机采用这种结构。整体式PLC的基本组成如图3-2所示。 图3-1 组合式PLC的组成示意图 图3-2 整体式PLC的组成示意图下面介绍PLC各组成部分及其作用。（1）中央处理器（CPU）：CPU是PLC的核心，起着总指挥的作用，它主要用来运行用户程序，监控输入/输出接口状态，作出逻辑判断和进行数据处理。（2）电源部分：