B800皮带运输机的设计说明书(共37页)

精选优质文档-倾情为你奉上1绪论1.1 皮带运输机的应用皮带运输机是连续运输机的一种，连续运输机是固定式或移动式起重运输机中主要类型之一，其运输特点是形成装载点到装载点之间的连续物料流，靠连续物料流的整体运动来完成物流从装载点到卸载点的输送。在工业、农业、交通等各行业中连续运输机是生产过程中组成有节奏的流水作业运输线不可缺少的组成部分。连续运输机可分为：(1)具有挠性牵引物件的输送机，如皮带运输机、板式输送机、刮板输送机、斗式输送机、自动扶梯及架空索道等；(2)不具有挠性牵引物件的输送机，如螺旋输送机、振动输送机等；(3)管道输送机(流体输送)，如气力输送装置和液力输送管道。其中皮带运输机是连续运输机中是使用最广泛的，皮带运输机运行可靠，输送量大，输送距离长，维护简便，适应于冶金煤炭、机械电力、轻工、建材、粮食等各个部门。1.2 皮带运输机的发展状况目前皮带运输机已广泛应用于国民经济各个部门，近年来在露天矿和地下矿的联合运输系统中皮带运输机又成为重要的组成部分。主要有：钢绳芯皮带运输机、钢绳牵引胶带输送机和排弃场的连续输送设施等。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。目前，皮带运输机的发展趋势是：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年完成了钢绳芯皮带运输机的定型设计。钢绳芯皮带运输机的适用范围： 适用于环境温度一般为-10C以上；在寒冷地区驱动站应有采暖设施； 可做水平运输，倾斜向上(16)和向下运输，也可以转弯运输；运输距离长，单机输送可达15km； 可露天铺设，运输线可设防护罩或设通廊； 输送带伸长率为普通带的1/5左右；其使用寿命比普通胶带长；其成槽性好；运输距离大。1.3 皮带运输机的研究进展在过去的20年里，皮带运输机研究在世界范围内有了重大的发展。伴随着现代计算机的应用，许多工程技术人员已经研制出了新的产品，同时理解了有关运输的物理过程。 随着全球经济的增长，皮带运输机技术已成为当代科学技术发展的前沿之一。当今世界需要设计和生产“环保”型输送机，要求输送量超过10000t/h，并且要节约能量。输送机技术进步的一个重要特点是基础研究发展为应用技术，进而实现商业化。1.3.1 通用皮带运输机的重要研究工作1.3.1.1 技术 1980-2000年输送机技术有了明显的发展，这某种程度上应归功于研究。研究成果的应用和认可常常要求商业的决定和冒险以便把这些研究成果应用到工作系统中。国内的主要应用有：宝钢燃料输送系统，全长57km；小龙潭煤矿连续开采工艺输送系统；首钢水厂铁矿半连续开采工艺输送系统；大柳塔煤矿主平峒输送机，长4 602m；山西晋城矿务局寺河矿，长7600m。1 毫无疑问，计算机在研究上的广泛应用已经对工业有了较大的影响。回顾出版过的有关输送机技术的著作，主要的研究与应用技术包括：输送机软起动控制(S曲线起动)；摩擦和滚动损耗模拟(粘弹性)；动力学分析(波和质量弹簧模型)；通过无损测试，监测钢丝绳芯输送带状态：水平和垂直转弯输送机；助力器驱动长距离井下输送机；接头设计和故障研究；输送带清扫和翻转；输送带横向振动预测和消除；窄、高速输送带；大倾角和垂直输送机；气垫带式输送机；管状输送机；研究用实验测试装置的发展；拉紧装置。1.3.1.2 改进设计和输送机运行状态的研究 这些研究主要包括： (1)输送机起动的优化理论； (2)输送带横向振动理论的发展； (3)橡胶损耗装置的研究； (4)动力学分析预测输送带应力波的速度； (5)监测输送带状态的监视器研究； (6)输送带清扫研究； (7)橡胶粘弹性的特性和粘着力研究； (8)卸料轨迹与料流状态研究。1.3.2 具体研究的情况1.3.2.1 最佳理论S曲线起动 此研究1981年开始于澳大利亚联邦科学与工业研究组织(HARRISION)，优化输送带的起动，使瞬时应力最小化。在起动时，S曲线在输送带上产生一个可预测的动态应力。通过使用微积分变换原理的数学研究，得出了S曲线，这是对“在一定的起动时间内应力最小问题”的一种数学解释。这些技术用来解决软起动问题和设计长距离、高带速的输送机。作为此研究的成果，发表了第一篇关于小带宽、高带速的文章。许多公司以各种形式把这一新的观念应用于现代输送机。Nordell提出了抛物线速度起动曲线，Dodge的Singh提出了带爬行段的起动过程。 东北大学机械工程学院(宋伟刚)在通过动力学分析的基础上提出了梯形加速度曲线的起动过程。1.3.2.2 输送带振动理论的发展 在1980-1984年间，对正交各向异性薄板理论的研究，对运动的输送带出现振动和弯曲现象有了第一次数学解释，提供了一种准确的方法预测皮带输送机的回程段振动的能量。得出了4阶偏微分方程的解，并被应用于具体的称为薄板的弹性边界。得出了一种方法，对钢丝绳芯输送带和织物带，预测运输段和回程段带的振动形式需应用不同的特殊边界条件。该研究能进行自由共振设计并使由于托辊振动而产生故障的程度降低。仅有少数几家公司使用HARRISON的研究设计自由共振输送带。 有关输送带振动分析问题已经编入“煤矿带式输送机设计规范”。1.3.2.3 滚动损耗的研究 输送带的张力受许多因素控制，如提升高度、长度、带的刚度、压陷、输送带经过托辊的挠度以及附加阻力。对此，在20世纪80年代以前已有许多文献，如DIN22101和CEMA，还有输送带厂商的内部计算手册。这些文献很大程度上利用实验结果确定输送带的工作点，如托辊级别、弯曲效果、倾斜效果以及局部的或整体的摩擦力。 在19802000年间，进行了预测长距离和转弯输送机摩擦力的新研究。纽卡斯尔大学(HARRISON等)研究了物料和输送带弯曲的影响，并且发表了许多研究成果。这个时期，ZUR、ALLES、HAGER、BETZ、SPAANS、JONKERS、NORDELL、LODEWHKS等人写的文章主要体现了对胶带在托辊上的压陷阻力受黏弹性影响的科学贡献。 SPAANS、HARRISON、ZUR、NORDELL、HAGE等的研究主要是对弯曲和有关滚动压陷损耗的橡胶特点影响的理解。汉诺威大学HINTZ的博士论文(1993年)考虑到了与压陷损耗有关的复杂情况。 大多数的该项研究能够使得模型系统在设计早期被仔细审查，因而使企业更有信心。因此，已经出现了长距离输送机、带有水平或垂直转弯的长距离输送机以及长距离、大运量下运输送机。1.3.2.4 动力学分析 有多种方法可以解决输送带中弹性应力传播的问题，包括波动模型、质量弹簧模型、边界元素模型和有限元微分方法。每一种方法都有其数学根据。例如，对于波动模型方法有必要考虑全部应力波的傅立叶成分，而质量弹簧模型的解决方案取决于产生应力各个模态的幅值，对于有限元模型，当运用大量的运算来模拟应力时若元素边界错误就可能出现问题，并且元素的模数会变成临界的模数。应用波动模型需要较多的数学基础，而质量弹簧模型更易于用速度快、内存大的计算机来处理。 在1980-2000年间，出现了有关这个主题的新研究。在国内，有关皮带输送机动力学分析的问题也得到广泛的重视，太原重型机械学院、阜新矿业学院、中国矿业大学等单位都进行了一些理论方面的探索。东北大学机械工程学院宋伟刚教授继博士论文“大型带式输送机动态过程的研究”(1996)之后完成了动力学分析软件的开发，并于2001年对该软件进行了进一步的开发，建立了完整的动力学模型和稳定的数值分析方法。该软件已经在工程实际中应用。 动力学分析能估算包括在起动或停车过程中的有关结构、滚筒和输送带载荷。对于长距离大张力的输送机，该方法是可靠性设计的重要部分，这已被工业界广泛地采用。通过动力学研究已经开发出许多计算机程序。 (1) 波动方程求解 在1982年，HARRISON第一次阐述了输送带的波动方程求解。这要求找到输送带的承载分支和回程分支承受不同载荷时波动方程的特征函数，并将静态解(稳定运行张力)和动态解叠加。可用于输送带应力波速的精确预测。波动模型不能很好地处理运动的边界(拉紧)，且运用它需要特殊的条件。不过，波动模型作为支持设计的工具已经被应用了许多年。 (2) 质量弹簧解 输送带质量间通过粘弹性联系的模型由Noldell等在1984年首先提出。如同其他模型，在其边界单元需要相应的应力和张紧力，这种模型可能出现计算不稳定、产生错误的预测。Morrison的WBM讨论了这种不稳定情况。弹簧质量模型在处理拉紧装置方面优于波动模型。世界上很多大公司都在应用这种方法或者开发出计算机程序。 (3) 世界范围的研究 在动力学分析方面，随着计算机速度的急剧增快，使复杂的计算成为可能。下列机构具有开发动力学分析程序的能力，或者购买了程序的所有权(例如Beltflex)。如德国汉诺威大学；美国输送机动力学公司(CDI)：Beltflex；美国输送机技术公司：Beltwin5；Flour Daniel(USA)；BechtelMinenco(Australia)；WBMPty.Ltd。 (Australia)，Belsim； Newcastle University(Australia)；ODonovan and Associates(Australia)；Halpern Glick Maunsell Pry.Ltd。(Australia)；东北大学机械工程学院(宋伟刚)： BCD 2.0。11.3.2.5 输送带监控研究 1980年Harrison最先发明了一种新的测试方法并获得专利，该方法可以在非接触状态下对钢丝绳芯输送带进行检测，监测断绳和钢丝绳接头，预报可能发生的损坏。 第一次对钢丝绳芯输送带实现非破坏测试是在澳大利亚(1979年)。1982-1987年这种方法被用于德国、南非、加拿大、美国等的采矿工业。这种技术也广泛用于其他的工业领域以提高可靠性。根据这一研究，应用信号分析理论进一步发展了标准的测试和检验方法，实际上已经用于钢丝绳制造的产品质量检验。其美国专利为和。1 这项技术的应用使对有危险的和高张力钢丝绳芯输送带的监测成为可能，可对输送带的安全性能进行检验。通过磁场状况和接头条件覆盖层磨损情况可以检测出各种制造缺陷，例如钢丝绳的布置间距。1.3.2.6 接头测试与测试装置 从3个方面对接头进行研究，特别是对高强度(钢丝绳芯)输送带，研究重点是对大型接头设计的理解、破坏试验装置和优化接头强度。包括接头破坏试验装置、几何和机械设计、动力学效应测试和研究。 汉诺威大学最早开始接头动力学强度的研究，它的一部分内容是确定接头寿命和寻求降低输送带强度的方法。他们建立了实验台用于研究和测试接头疲劳强度和寻求提高接头强度的方法。 目前只有有限的实例用理论进行接头设计，但工业界有提高接头强度的要求。另外，对粘接和等强度问题也进行了广泛的研究。Nordell用有限元分析(FEA)研究各种不同的钢丝绳接头设计的应力分布情况。1.3.2.7 输送带冲击和缓冲的研究 硬岩对输送带的冲击是造成输送带纵向撕裂和降低输送带寿命的重要因素，特别是在中国，由于矿石的品位较低，因此矿物的硬度高于国外矿石，东北大学机械工程学院宋伟刚在硕士学位论文中提出了一种在托辊组托辊间增设缓冲弹簧的缓冲方法，并进行了实验研究。主要工作包括：(1)托辊等效质量的理论计算；(2)比较了各种缓冲形式的效果；(3)提出了中间增设弹簧的缓冲措施。1.3.3 特种皮带输送机系统的研究1.3.3.1 钢丝绳牵引皮带输送机 1980年以前钢丝绳牵引皮带输送机已经广泛用于长距离、大提升高度场合。这种输送机用2条钢丝绳作为牵引元件，由输送带承载物料。 钢丝绳牵引皮带输送机能够广泛应用于矿山和物料搬运企业的原因是：适用于长距离输送，在地形限制下可以实现水平转弯，输送带维护方便、易于更换。在过去的20年里，钢丝绳牵引带式输送机公司(Svedala)，在以下几方面发展了钢丝绳牵引带式输送机系统： (1)多椽滚筒，以减小噪声；(2)PVL输送带，用以预先的成槽，以提高物料的稳定性；(3)输送带加强网；(4)水平曲线单元；(5)研究绳的覆盖层和纺纶加强绳。11.3.3.2 管状和垂直提升输送机 出于环境保护的原因，出现了管状皮带输送机，它将物料密闭在输送带内。这种技术要求输送带经过滚筒时为平型，因而有形成管状的过渡段、管段、由管状变成平型的过渡段三段。这种输送机在良好的工作状态下可以避免洒料，其托辊组结构形式可以有多种形式，如3托辊和6托辊系统。国内管状皮带输送机研究及开发始于20世纪80年代初期。1.3.3.3 助力驱动皮带输送机 各种形式的助力驱动皮带输送机已成为井下采用的普通设备，特别是在美国。输送机的驱动布置在输送带的多个部位上以减小输送带张力，输送过程中也可以实现输送机卸料。采用这种方法建造的长距离输送机可以使用低抗拉强度的输送带，取代单独驱动时需要的强力输送带。 高生产率的长壁开采开始时需要一个长距离输送机(5km)，随着开采的后退输送机的长度需要缩短。目前已经开发出了满足这种要求的系统，包括PLC控制、拉紧装置、仓储环和独立的驱动站。 对这种长距离、多驱动系统进行动力学控制的研究，需要特别考虑输送机的工作条件，例如局部有载的问题。有关这方面的研究集中在拉紧装置的摩擦和动力学控制方面。1.4 设计的内容、步骤与方法1. 绪论及设计方案的确定及论证；2. 传动系统的设计与计算，主要皮带运输机输送能力的验算、电机的选择及计算；3主要零部件的设计与计算，包括输送带张力的计算、辊子载荷的校核、传动滚筒、传动滚筒轴的设计计算、滚动轴承与键联接的选择等；4. 其它，系统润滑、环保及经济性分析等； 5绘图（总装配图1张、部件装配图2张、零件图3-5张，折成A1共6张以上）；6. 编制、打印设计说明书；7. 外文资料翻译。2方案的设计与选择2.1 皮带输送机的工作原理皮带输送机又称胶带运输机，其主要部件是输送带，亦称为胶带，输送带兼作牵引机构和承载机构。它主要包括一下几个部分：输送带(通常称为胶带) 、托辊及中间架、滚筒拉紧装置、制动装置、清扫装置和卸料装置等。输送带绕经传动滚筒和机尾换向滚筒形成一个封闭的环形带。输送带的上、下两部分都支承在托辊上。拉紧装置给输送带以正常运转所需要的拉紧力。工作时，传动滚筒通过它和输送带之间的摩擦力带动输送带运行。物料从装载点装到输送带上，形成连续运动的物流，在卸载点卸载。一般物料是装载到上带(承载段)的上面，在机头滚筒卸载，利用专门的卸载装置也可在中间卸载。普通型皮带输送机的机身的上带是用槽形托辊支撑，以增加物流断面积，下带为返回段(不承载的空带)一般下托辊为平托辊。带式输送机可用于水平、倾斜和垂直运输。对于普通型皮带输送机倾斜向上运输，其倾斜角不超过18，向下运输不超过15。输送带是皮带输送机部件中最昂贵和最易磨损的部件。当输送磨损性强的物料时，如铁矿石等，输送带的耐久性要显著降低。提高传动装置的牵引力可以从以下三个方面考虑：（1）增大拉紧力。增加初张力可使输送带在传动滚筒分离点的张力增加，此法提高牵引力虽然是可行的。但因增大必须相应地增大输送带断面，这样导致传动装置的结构尺寸加大，是不经济的。故设计时不宜采用。但在运转中由于运输带伸长，张力减小，造成牵引力下降，可以利用拉紧装置适当地增大初张力，从而增大，以提高牵引力。（2）增加围包角对需要牵引力较大的场合，可采用双滚筒传动，以增大围包角。（3）增大摩擦系数其具体措施可在传动滚筒上覆盖摩擦系数较大的衬垫，以增大摩擦系数。2.2 皮带输送机的分类皮带输送机分类方法有多种，按运输物料的输送带结构可分成两类，一类是普通型皮带输送机，这类皮带输送机在输送带运输物料的过程中，上带呈槽形，下带呈平形，输送带有托辊托起，输送带外表几何形状均为平面；另外一类是特种结构的带式输送机； 各有各的输送特点。其简介如下：各种皮带输送机的特点：(1). QD80轻型固定式皮带输送机，QD80轻型固定式皮带输送机与DT型相比，其带较薄、载荷也较轻，运距一般不超过100m，电机容量不超过22kw。(2). DT型，它属于高强度皮带输送机，其输送带的带芯中有平行的细钢绳，一台运输机运距可达几公里到几十公里。(3). U形皮带输送机，它又称为槽形皮带输送机，其明显特点是将普通皮带输送机的槽形托辊角由提高到使输送带成U形。这样一来输送带与物料间产生挤压，导致物料对胶带的摩擦力增大，从而输送机的运输倾角可达25。(4). 管形皮带输送机比U形皮带输送带进一步的成槽，最后形成一个圆管状，即为管形皮带输送机，因为输送带被卷成一个圆管，故可以实现闭密输送物料，可明显减轻粉状物料对环境的污染，并且可以实现弯曲运行。(5). 气垫式皮带输送机其输送带不是运行在托辊上的，而是在空气膜(气垫)上运行，省去了托辊，用不动的带有气孔的气室盘形槽和气室取代了运行的托辊，运动部件的减少，总的等效质量减少，阻力减小，效率提高，并且运行平稳，可提高带速。但一般其运送物料的块度不超过300mm。增大物流断面的方法除了用托辊把输送带强压成槽形外，也可以改变输送带本身，把输送带的运载面做成垂直边的，并且带有横隔板。一般把垂直侧挡边作成波状，故称为波状皮带输送机，这种机型适用于大倾角，倾角在30以上，最大可达90。(6). 压带式皮带输送机它是用一条辅助带对物料施加压力。这种输送机的主要优点是：输送物料的最大倾角可达90，运行速度可达6m/s，输送能力不随倾角的变化而变化，可实现松散物料和有毒物料的密闭输送。其主要缺点是结构复杂、输送带的磨损增大和能耗较大。(7). 钢绳牵引皮带输送机它是无际绳运输与皮带运输相结合的产物，既具有钢绳的高强度、牵引灵活的特点，又具有带式运输的连续、柔性的优点。因DT型带式输送机应用比较广泛，在本次设计中拟采用DT型带式输送机为设计对象。2.3 皮带输送机的方案设计选择2.3.1 输送带的选择输送带大致可分为普通输送带和特殊结构输送带。按覆盖层和带芯的材料可分为橡胶输送带，塑料输送带，尼龙输送带和钢丝绳芯输送带；按所应用的环境可分为标准耐磨带，耐热带，阻燃带，耐油带，食品带等。本设计中拟采用普通输送带，普通输送带带芯为数层织物构成，层与层之间用橡胶粘结，上下用橡胶覆盖层加以保护。织物可以是棉，维尼龙，尼龙等纤维织成或为混纺者。织物输送带一般用于小型带式输送机，当输送物料可能冲击输送带造成输送带击穿和撕裂时，一般应优先采用织物带。考虑到现场情况，本设计采用聚酯帆布芯的织物输送带。2.3.2 托辊的选择托辊按用途不同可分为普通承载托辊和专用托辊。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。2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和两个，三个托辊的槽形托辊组。槽形托辊组的中间托辊水平布置，侧托辊的槽角一般为35o和45o。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。下托辊组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。本设计采用槽角为35o的槽形上托辊组和水平下托辊。2.3.3 拉紧装置的选择拉紧装置按作用可以分为重锤式，固定式和自动拉紧三类。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。这类拉紧装置是在输送机的停机状态对拉紧行程进行调整，而在运行时无法及时调整。固定拉紧装置有螺旋拉紧和绞车固定拉紧。2本设计采用螺旋拉紧装置。3皮带运输机传动系统的设计与计算3.1 原始参数及物料特性输送物品：铁精矿小时运量：Q=300t/h输送物品粒度：0100mm物料比重：=2.6t/m3静摩擦角：=35 o水平长度：Lh=40.7m提升高度：H=4.252m带宽：B=800m带速：v=1.30m/s3.2 设计参数初步设定上托辊间距：ao=1m下托辊间距：au=3m上托辊槽角：=35 o下托辊槽角：0 o上下托辊辊径：108mm导料槽长：4m 3.3 输送能力的验算由文献3，2-6得输送能力的计算公式：Im=Svk (kg/s) (3.1) 式中 S输送带上物料的最大横截面积，m3； v带速，m/s； k倾斜系数； 物料松散度，kg/m3； 得 Q=3.6 Svk (t/h) (1) 由=35 o得=(0.50.75)=17.5 o26.25 o 取堆积角=20 o 由文献3，表1-3查得 S=0.0678m2 (2) 确定k值输送机的倾角=arctg=arctg=5.964 o 式中 H高差，m； Lh机长，m；由文献3，表2-28查得系数k=0.981， (3) Im=Svk=0.06781.30.=224.8(kg/s) Q=3.6Svk=809.3t/h3.4电机的选择与计算 1 圆周驱动力 由文献3，2-13得 Fu=CfLgqRo+qRu+(2qB+qG)+qGHg+Fs1+Fs2 (3.2) 式中C系数，按表查取； f模拟摩擦系数； g重力加速度，取g=9.81m/s2； qRo承载分支托辊每米长旋转部分质量，kg/m； qRu回程分支托辊每米长旋转部分质量，kg/m； qB每米长输送带的质量，kg/m； qG每米长输送物料的质量，kg/m； Fs1特种主要阻力，即托辊前倾摩擦阻力及导料槽摩擦阻力，N； Fs2特种附加阻力，即清扫器，卸料器及翻转回程分支输送带的阻力，N； H输送机卸料段和装料段间的高差，m； L输送机长度，m；由文献3，表2-29查得系数C=2.4 由文献3，表2-30查得系数f=0.03 (多尘，吸潮)由文献3，表2-42查得上托辊直径=108mm，长度L=315mm，所用轴承型号为4G205。 由文献3，表2-70查得单个上托辊转动部分质量qRo=3.53kg qRo=10.59kg/m由文献3，表2-50查得下托辊直径=108mm，长度L=950mm，所用轴承型号为4G305。 由文献3，表2-70查得单个下托辊转动部分质量qRu=8.91kg qRu=2.97kg/m 计算qB。初选输送带型号为EP-200，Z=4层。 由文献3，表1-6查得EP-200输送带的每层质量为1.32kg/m2， 上胶厚 1=4.5mm， 下胶厚 2=1.5mm 每毫米厚胶料质量为1.19kg/m2 qB=41.32+(4.5+1.5)1.191.0=12.42kg/m 计算qG。由文献3，2-14得 qG= =64.1kg/m 计算Fs1。Fs1=F+Fgl 无前倾F=0 由文献3，表2-32得导料槽阻力 Fgl=100.3N 式中2=0.6 l=4m b1=0.61m Iv=0.0321m3/s Fs1=F+Fgl=0+100.3=100.3N 计算Fs2。Fs2=Fr+Fa 由文献3，表2-32得输送带清扫器的摩擦阻力： Fr=Ap3=0.6=1728N 式中A清扫器接触面积，一个头部清扫器和两个空段清扫器，A=0.80.012+1.60.012=0.048m2； p输送带清扫器和输送带间的压力（一般为310410104N/m2）； 3输送带和输送带清扫器间的摩擦系数， 3=0.50.7。 无卸料器Fa=0 Fs2=Fr+Fa=1728N 将上述数值代入公式(3.2)中得： 2 传动功率计算 (3.3) 式中 传动滚筒所需功率，； 圆周驱动力，； 带速，。 驱动点饥轴所需功率： 式中 传动滚筒及联轴器效率0.98二级减速器效率0.94由文献3，表1-57，选取电机型号为Y250M-6，转速n1=980，额定功率为37。4皮带运输机主要零部件的设计与计算图4.1皮带运输机结构简图 4.1 输送带张力计算 输送带张力在整个长度上是变化的，影响因素很多，为保证输送机的正常运行，输送带的张力必须满足以下两个条件：(1)输送带的张力在任何负载情况下，作用到全部滚筒上的圆周力是通过摩擦传递到输送带上，而输送带与滚筒间应保证不打滑；(2)作用到输送带上的张力应足够大，使输送带在两组承载托辊间保持垂度小于一 定值。1 限制输送带下垂度的最小张力 为了限制输送带在两组承载托辊间的下垂度，作用在输送带上任意一点的最小张力，分别按下列公式计算： 由文献3，2-19得承载分支： (4.1) 输送带许用的最大下垂度应满足 取(h/a)max=0.01 ao=1.0m 由文献3，2-20得回程分支（au=3.0m） 2 输送带工作时不打滑需保持的最小张力 圆周驱动力通过摩擦传递到输送带上（见图4.1），为保证输送带工作时不打滑，需在回程带上保持最小力。 由文献3，2-18得 (4.2) 式中 满载输送机起动或制动时出现的最大圆驱动力； 传动滚筒与输送带间的摩擦系数，见文献3，表2-33； 传动滚筒的未包角，一般取 (160240)； 尤拉系数。 由文献3，2-31得起动时传动滚筒上最大圆周力： (N) (4.3)式中 起动系数，1.7 取 由文献3，表2-34查得，则 由，计算输送机各点张力，忽略附加阻力，可得点张力： (4.4) 则取，可得稳定运行工况下 3 输送带层数的计算由文献3，2-21得层式中 Z输送带层数； 稳定工况下输送带最大张力，N； n稳定工况下输送带静安全系数；输送带纵向扯断强度，由文献3，表1-6得扯断强度；B带宽，mm。 由文献3，表2-16取Z=4层，与初选相同。4.2 校核辊子载荷 带式输送机承载分支，回程分支托辊的选用取决于带宽、带速、托辊间距及辊子的静载荷、动载荷等各种参数，计算后按辊子承载能力进行校核。 托辊寿命取决于轴承的失效寿命。因此，托辊的承载能力与轴承寿命有关，选用是应按带速、输送机的生产能力确定载荷，然后按辊子的承载能力表，(见文献3，表2-74)，选择轴承。图4.2槽形托辊1 静载计算：承载分支托辊： (4.5) 式中 承载分支托辊静载荷，N； 承载分支托辊间距，； 辊子载荷系数，由文献3，表2-35得； 带速，； 每米长输送带质量，； 输送能力，； 由文献3，表2-74查得上辊，轴承4G205，承载能力2.95，能满足要求。 回程分支托辊： 式中 回程分支托辊静载荷，N； 回程分支托辊间距，m。 由文献3，表2-74查得下辊，轴承4G305，承载能力，满足要求。2 动载计算 承载分支托辊： (4.6) 式中 运行系数，由文献3，表2-36得，每天运行时间大于，取； 冲击系数，由文献3，表2-37得，粒度0100，取； 工况系数，由文献3，表2-38得，取1.1。 回程分支托辊： 式中 承载分支托辊动载荷，N； 回程分支托辊动载荷，N。 均满足要求。4.3 传动滚筒设计计算 最小传动滚筒直径： (4.7) 式中：芯层厚度 ，4层 系数 棉帆布 初选滚筒直径，型号为DT03A6164。由文献3，表2-9查得其许用扭矩32kNm，许用合力为160kN，胶面，菱形图号。传动端圆周力矩：FuR=7463.10.4=2985.2Nm 由带速，可知滚筒转速： 则传动比 根据传动比i=31.56由文献3，表1-47选择三级减速器，其型号为DCY280，速比为31.5，此减速器最大负载功率，满足要求。 滚筒所传递扭矩T： T 所选滚筒满足要求。 选择液压推杆制动器型号为：YWZ5-315/80。4.4 传动滚筒轴的设计计算1 轴的结构设计步骤：合理选择轴的材料及热处理方法按轴的扭转强度估算最小轴颈（或用类比法确定）确定轴上零件的相对位置及装配方案进行轴的结构设计校核轴的强度及其他必须的校核计算绘制轴的工作图轴的材料应满足强、刚度、耐磨性极耐腐蚀性等方面的要求常用的材料是碳素钢和合金钢，一般的轴通常采用优质碳素结构钢、45钢尤为常用。对受载较小和不重要的轴可用碳素结构钢(Q235，Q275)。合金钢则因其力学性能及淬火性能均优于碳素钢，热处理时尺寸稳定性较好，故常在大功率传动并要求轴颈有较高的耐磨性且轴的重量较轻时采用。2 轴的结构应满足下列各要素：（1）轴的应力集中小，先后力合理；（2）轴上的零件有确定的位置；（3）轴具有良好的工艺性，便于制造和进行轴上零件的装配及调整；（4）省材料，重量轻。3 轴的各段直径和长度如下图所示：图4.3传动滚筒轴4 传动滚筒轴的校核计算 传动滚筒轴的简化结构图及其受力分析如下所示：图4.4传动滚筒轴的受力分析示意图 其中： 截面为危险截面 (4.8) 扭转切应力为对称循环变应力 轴的材料为45钢，由文献4，表15-1查得 满足强度要求。4.5 滚动轴承的选择1 滚动轴承的选择与滑动轴承相比，滚动轴承具有摩擦阻力小，功率消耗小，起动容易等优点。滚动轴承的类型按照轴承所能承受的外载荷不同，可分为向心轴承、推力轴承和向心推力轴承三大类。选用轴承时，首先是选择轴承类型。选择轴承类型时应考虑的主要因素有轴承的载荷，轴承的转速，轴承的调心性能及轴承的安装和拆卸。其中，轴承所受载荷的大小、方向和性能，是选择轴承类型的主要依据。根据载荷的大小选择轴承类型时，由于滚子轴承中主要元件间是线接触，宜用于承受较大的载荷，承受后的变形也较小。而球轴承中则主要为点接触，宜用于承受较轻的或中等的载荷。当轴承在承受径向载荷R的同时，还有不大的轴向载荷A时，可选用深沟球轴承或接触角不大的角接触球轴承或圆锥滚子轴承；当轴向载荷较大时，可选用接触角较大的角接触球轴承或圆锥滚子轴承，或者选用向心轴承和推力轴承组合在一起的结构，分别承担径向载荷和轴向载荷。本系统采用双列向心轴承。在皮带运输机系统中，轴承与轴承座是作为一个部件被选用的，本系统传动滚筒部分共选用两个轴承座部件。一个是游动轴承座，其型号为DTZ1316；一个是固定式轴承座，其型号为DTZ1216。游动轴承座的结构示意图如下：a主视图b侧视图图4.5 游动轴承座2 滚动轴承的失效形式滚动轴承的正常失效形式是滚动体或内外圈滚道上的电蚀破坏。这是在安装、润滑、维护良好的条件下，由于大量重复地承受变化的接触应力而产生的。轴承点蚀破坏后，通常在运转时会出现比较强烈的振动、噪声和发热现象。4.6 键联接的选择1 键联接的功能及结构型式键是一种标准零件，通常用来实现轴与轮毂之间的周向固定以传递转矩。有的还能实现轴上零件的轴向固定或轴向滑动的导向。键联接的主要类型有：平键联接、半圆键联接、楔键联接和切向键联接。这里选用平键联接，它的两侧是工作面，工作时靠键同键槽侧面的挤压来传递转矩。键的上表面和轮毂的键槽底面间则留有间隙。它具有结构简单、装拆方便、对中性好等优点。但这种键联接不能承受轴向力，因而对轴上的零件不能起到轴向固定的作用。2 键的选择键的选择包括类型选择和尺寸选择两个方面。键的类型应根据键联接的结构特点、使用要求和工作条件来选择；键的尺寸则按符合标准规格和强度要求来取定。这里键的材料采用抗拉强度不小于600 MP a的钢，即45号钢。键的主要尺寸为其截面尺寸（一般以键宽b键高h表示）与长度L。键的截面尺寸bh按轴的直径d由标准中选定。键的长度L一般可按轮毂的长度而定，即键长等于或略短于轮毂的长度。3 键联接的强度问题对于采用常见的材料组合和按标准选取尺寸的普通平键联接（静联接），其主要失效形式是工作面被压溃。除非有严重过载，一般不会出现键的剪断。因此，通常只按工作面上的挤压应力进行强度校核计算。5系统的润滑世界上能源总耗的50%60%是消耗在动力机械上，而这些机械当前的能源有效利用率平均只有30%左右。德国福格尔波尔（Vogelpohl）教授推测，估算世界上能源的1/31/2是消耗在摩擦损失中。近年来乔斯特（H.P.Jost）也指出，世界能源的30%40%消耗在摩擦损失中。当然为了克服摩擦阻力，这些能源消耗一部分是不可避免的，但是加强管理，采用一些先进技术，其中很大一部分能源是可以节约的。日本的省能设计及采用省能润滑油（脂）就取得了节能5%10%的效果。中国为了加强合理润滑技术，做到节约，已经在1992年颁布了国家标准GB1360892合理润滑技术通则。5现代机械设备日益向大型，高速，连续和自动化方向发展，润滑不仅影响设备的寿命，而且关系到设备能否安全，连续运转，有时成为保证一些关键设备设计成功的技术关键。为了实现有效润滑，就必须根据摩擦副的工作条件，正确选择润滑材料，润滑方式，润滑装置和进行润滑的设计计算。随着经济的日益发展，先进的设备越来越多，设备运转状态的经济性越来越突出，设备的润滑保养也显得更重要。近代摩擦学的中心课题是有关摩擦化学反应和节能润滑诸领域的研究，如混合润滑、边界润滑和磨损、腐蚀、烧结、擦伤及润滑剂、添加剂等的摩擦化学反应。添加剂是近代高级润滑剂的精髓，正确选用最佳的添加剂，才能合理调合制成各种性能满意的润滑剂。润滑脂是由有良好润滑性能的石油润滑油或合成润滑油为基础油、具有良好亲油性的碱土金属皂类及必需的化学添加剂所组成的安定的含油网架结构的胶体状态的半固体润滑剂。润滑脂的抗氧化性、蒸发损失、低温性能、耐热性能及润滑性能等都受基础油的影响。以前润滑脂的耐用温度主要由稠化剂的性质所决定，但自开发了耐高温的稠化剂以来，基础油的性质成为决定润滑脂的使用性能的重要因素之一。基础油为精制石油润滑油、合成润滑油或由两者混成的。精制石油润滑油的石蜡基的粘度指数高，抗氧化安定性好，倾点高，热安定性差，积炭多而硬；环烷基的粘度指数低，抗氧化安定性差，倾点低，热安定性好，积炭少而软；合成润滑油具有很多石油润滑油达不到的特性，但因价格贵迄今还未能广泛采用。一般石油润滑油耐用温度范围为-30150左右，超过这个范围时则一般用石油润滑油与合成油混合的基础油。随着以锂皂稠化剂制成的多效通用的、具有良好润滑性能的润滑脂日益普及，人们更多关注的是化学添加剂，因为只有加入化学添加剂后才能生产出节能型的润滑脂，才能很好地改善润滑脂的性能，适应多种工况的需要。功能性添加剂有多种，如抗氧化剂、摩擦缓和剂、极压剂等等，在添加剂中用得普遍的为硫系、磷系、氯系。硫系一般认为硫化物是在与Fe3O4同时存在的硫化铁膜发生效果的，氧化铁膜起催化作用，而且只有在Fe3O4的薄膜下，摩擦面的铁才能被硫化物解离的活性硫原子所硫化。由此可见，在没有氧的存在下硫化物对极压润滑不能发挥有效作用。在新金属摩擦面上，高负荷时硫系压剂易于吸附，硫化膜有抗磨损和耐负荷性能。磷系的有机磷化物在金属摩擦面上发生摩擦化学反应，形成有机磷酸盐膜，进一步分解形成磷酸铁极压润滑膜，而增加耐负荷能力。磷酸脂类极压剂在金属摩擦面上遇水则发生加水分解，并和铁发生摩擦化学反应，改善边界润滑和节能润滑作用。磷系极压剂容易吸附，其化学膜有抗磨和抗擦伤能力。氯系和铁反应速度快，活性氯在高温下与金属表面形成氯化铁极压膜(FeCl2)起到减磨作用，对氯系极压剂要加防止水分解剂，以免生成盐酸造成腐蚀。在硫、磷、氯系的极压剂中，硫系的耐负荷性能高，氯的低，磷的居中。纵上所述，各系的极压剂有其各自的特点，因而为获得综合性能好的添加剂，常用复合型极压添加剂，如有些硫磷复合型极压添加剂，在摩擦金属表面上发生摩擦化学反应生成复合极压润滑膜的优点。另外，如在润滑脂内加入固体润滑剂，可起到改善边界润滑作用，摩擦面的加工精度可低，对粗面的润滑效果比超光洁的镜面好。润滑脂的选用应尽可能用产品使用说明书推荐的。一般选脂参考使用手册，依据用途和使用条件(转速、温度、负荷、加脂方法、环境等)选用润滑脂的种类。在实际工作中轴承工作温度低于皂基润滑脂滴点温度2030，对于在潮湿环境下工作的轴承应考虑选用抗水性好的钙基或铝基脂，对负荷高或冲击载荷的滚动轴承可选用含极压、抗磨添加剂的润滑脂(极压脂)。当平均负荷系数K6时的滑动轴承可采用润滑脂润滑。滚动轴承依速度和温度选适合的润滑指号数，即按d(轴承内径mm)n(轴承转数r/min)的所谓dn值与温度的关系选润滑脂的号数。润滑脂的管理应使脂的品种尽可能少，便于购买、放置，脂在存放时要标明，易于识别，分开堆放，这样才能避免混乱。因为含不同种类的添加剂的脂在一起使用时，有可能相辅相成起正作用，也可能为负作用。因为润滑脂在摩擦副中发生边界润滑，导致摩擦化学反应的发生，边界润滑条件下生成的极压润滑油膜，是由边界润滑条件下的发热和摩擦面材料应力变形、结晶格子紊乱、电子外逸而活化，并伴有表面催化等综合作用完成的。在摩擦化学反应中起重大作用的外逸电子，只有在润滑过程中固体直接接触摩擦损伤或严重歪变时的条件下才能发射，金属直接接触摩擦产生大量的热(摩擦热点在10-110m的小面积内，10-410-3S的短时间则可达1000K)，导致脂升温，当生成化学反应极压油膜后，提高润滑效果，摩擦减少，产生的热量也相应减少，脂温逐渐下降。有些产品使用说明书中说到，轴承加脂时，轴承温度先升高，随后下降，就是这个原因，如日本产的C3030-52M4BOB型鼓风机，在使用说明书中指出，加脂后升温，二小时内温度较高，随后下降，在使用中，温度的变化为：加脂后轴承温度由39升到59，二小时左右开始下降，最后降至39左右。由此略见一斑。在极其复杂的条件下，摩擦面与润滑脂(包括添加剂)之间，可能发生多种多样的反应，因此，在不同添加剂的脂混用时必须注意。据有关资料介绍，二硫化苄和脂肪酸、硫系和磷系极压剂有相辅相成作用，改善润滑性能。二烷基二硫磷酸锌和胺化物，及过氧化物之间有相背作用，在含聚甲基丙烯酸酯的润滑脂中慎用聚四氟乙烯添加剂。因此，在使用润滑脂的实际中，如两种脂混用时，必须了解清楚混用时起相辅相成作用或相反，如果不清楚则最好清洗轴承后再用另一种新脂。 在润滑脂的使用中，使用节能型润滑脂，其价格较高，但效果好，因此在使用时应做到既要获得好的效果，又要节约，要做好这一点，主要掌握好加润滑脂的周期、充填量和好的加油工具。加润滑脂的周期由产品使用说明书确定，如没有产品说明书的则在实践中确定。润滑脂充填量要适当(有些说明书有说明)，脂润滑的摩擦副内填充脂量过多，则增加搅动阻力，同时极压润滑油膜形成时产生的热量难散去，导致脂温升过高且受热时间长，使其变软，加速变质。对于用大号脂(即如推荐用1号脂，可用2号脂，选用2号脂)时，如填充量过多会引起一些电机发生拍频振动，其表现为电机噪声明显一会儿高一会儿低，这种现象一般在加脂后一个多小时会自动消失，如对日本的TYPE TKHHFORm FOKW8型电机的润滑保养时就发生过此现象。一般轴承应填轴承空腔容量的1/31/2，轴承箱间隙的1/31/2；垂直安装的轴承充满内腔空间的1/2(上侧)、3/4(下侧)；在容易污染的环境中，对负荷平稳、低速、中速运转的轴承，要把轴承合理空间充满。使用要节约，除注意充填量、把握好加脂周期外，要用好的加脂工具，国外有的将脂装在塑料筒内，国内普通使用压杆式加油枪加脂。 工程建设机械种类很多，而且有很多特点，因而在润滑技术，润滑方法和润滑剂的选用方面也有特殊的要求。根据工程建设机械的种类繁多和工作特点复杂等具体情况，对其润滑剂性能的综合性普遍要求要有较高的质量。(1)黏度要大小适当，严格按机械说明书的要求，选择适当黏度的质量恰好的润滑油。如用油黏度较大，则不但增加运转阻力，浪费动力，而且还会影响机械磨损和运转的准确，灵活和可靠性。(2)要有较高的黏度指数，以免因温度变化而黏度变化太大，以至影响机械的正常工作。由于工程建设机械大部分在室外工作，冬夏，日夜，南北方的温差都较大，一般要适应在-30oC40oC的气温变化的范围内使用。(3)要有良好的抗氧化安定性，由于某些施工机械的备品较少，而又要长期不停的工作，尤其是建设工地的检修和换油都不方便，也有些机械的运转时间不多，但要求长期不检修不换油，因而要求润滑油长期不变质。(4)要有良好的防锈、防腐蚀性，由于工程建设机械大都在露天风吹、日晒、雨淋的条件下工作，因而要求润滑油有良好的防锈性能，有些机械在有腐蚀性气体或烟尘的环境里工作，因而要求润滑油有防腐蚀的性能。(5)要有良好的抗磨性能，由于建设机械工作负荷变化大，停车和启动频繁，运动方向变化多，甚至有震动负荷或冲击等特点，对润滑油膜的形成和保持都十分不利，因而要求润滑油（脂），根据负荷情况要有必要的抗磨油性和抗磨极压性。(6)要有良好的耐水性能，由于建设机械大都在露天工作，易受雨水或湿气的侵袭，因而要求润滑油要有良好的抗乳化性和水分离性能，更不应有遇水发生如加水分解等反应的情况（润滑油中的某些添加剂易发生）。要求润滑脂必须有良好的抗水刷洗性能。(7)要有良好的密封性能，由于工程建设机械可能在尘埃或有害杂质飞扬的情况下工作，因而要求润滑剂有良好的密封性能和耐密封材料溶胀性，以防止杂质侵入和漏油。带式输送机是建设工程中常用的高效率运输机械之一，用于大批散装物料短距离运输，设备简单，操作方便。但由于其工作条件受尘埃或风雪的侵袭，而要求对设备润滑维护必须注意。要搞好润滑部位的密闭防尘措施，并要求所用润滑油（脂）有利于密封和防尘，并具有耐水性，防锈等性能。6在本系统中轴承和轴承座油腔内应充以锂基润滑脂，轴