毕业设计论文带式输送机设计

山东科技大学学士学位论文摘要带式输送机是输送能力最大的连续机械之一,被广泛应用于国民经济各部门。它的主要优点是运行平衡，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，在连续装载条件下可实现连续运输。本文根据地面主提升带式输送机的原始参数，结合常规上运带式输送机驱动方案及制动方案的理论的研究,对上运带式输送机进行了系统设计。通过对输送机各部件的选型计算和某些重要部件的设计,最终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。普通型带式输送机由六个主要部件组成：传动装置，机尾和导回装置，中部机架，拉紧装置以及胶带。在文中，详述了目前国内拉紧装置的主要形式，通过介绍拉紧装置的主要作用和几种拉紧装置优缺点的比较，对液压自动拉紧装置系统进行了设计。经过上述的设计和计算，最终得到了符合条件的带式输送机。关键词：带式输送机；上运；选型设计ABSTRACTBelt conveyer system is known as an efficient mean of transporting bulk materials, it has a high requirement of reliablity.With the development of mining work conditions, the convery route become more and more complex, and its conveyance ability with transport distance is all other transport a machine equipments cant compare to, its structure simple, circulate balance, revolve credibility.This article sums up the feasible scheme of the key technology, aimed at the primitive parameter of the belt conveyor of coal colliery.In the article, through the design calculation of choosing the equipments and the design of some important parts of the belt conveyor, the system can finish the mission safely and dependably on the occasion. The ordinary belt conveyor consists of six main parts: Drive Unit, Jib or Delivery End, Tail Ender Return End, Intermediate Structure, Loop Take-Up and Belt. The article passes the comparison which tenses device merit and shortcoming of main function and a few kinds that the introduction tenses device in going into detail to tense the foundation of the main form of device with domestic currently.We serve the purpose at last.Keywords: Belt conveyer, Transport, Lectotype Design目 录摘要IABSTRACTII1 绪 论11.1带式输送机的发展与现状21.2带式输送机的分类及其特点51.3 解决的关键问题和设计思路、方法81.4带式输送机的结构及其原理92上运带式输送机总体设计112.1带式输送机主要参数112.2 输送机布置形式的确定123带式输送机各部分设计计算143.1输送带选择计算143.2托辊的选择213.3输送带受力计算及强度验算263.5滚筒的选择323.6制动力矩计算343.7减速器和联轴器的选择353.8拉紧装置393.9软启动的选择433.10本章综述444带式输送机电控装置464.1输送机电控装置主要技术性能464.2电气控制操作系统开发设计技术要求464.3 PLC控制原理474.4输送机系统的特殊保护484.5变频器软启动的原理505皮带跑偏原因及处理方法52经济技术可行性分析56结 论57致谢58参考文献59附录 英文文献及翻译61IV1 绪 论现代工业发展导致能源消耗的激增，随之而来的是与工业生产相关的运输设备有了长足的进步。在带式输送机方面，随着运行阻力计算方法、动力学分析、高张力输送带设计、接头分析、清扫和监控技术、PLC技术的应用，带式输送机以广泛应用在矿山、冶金、煤炭等部门，并在长距离输送机、转弯输送机、双向输送机、垂直提升输送机和气垫带式输送机等方面取得了新的发展。带式输送机由于具有长距离连续运输、运输量大、运行可靠、效率高和易于自动化等优点，现在国外高产高效矿井，顺槽可伸缩带式输送机主要参数一般为：运距为120020003000M，带速为3.54m/s，输送量为25003000t/h，驱动总功率为15003000kw、最大达11000kw。目前国产带式输送机的主要参数要比国外低得多，运行性能尤其是工作可靠性差距更大。 输送带是带式输送机的承载构件，带上的物料随带一起运行，根据需要物料可在输送机端部和中部位置卸下。输送带用旋转地托辊支撑，运行阻力小。带式输送机可沿水平和倾斜路线布置，在输送原煤时，设计向上的最大输送角一般为1718；向下最大输送倾角一般为1516。当采用花纹输送带加之采取其他相应措施上运倾角可高达2829；下运倾角可达2528。当采用某些特殊措施时，可实现更大的运输倾角，乃至垂直提升。 本课题的研究意义与目的在于，本课题所涉及的带式输送机为地面上运、长距离输送机，其所需要解决的主要问题在于软启动问题以及拉紧装置的选取，同时需要大工作量的计算，而且还需考虑多级驱动与功率平衡问题。11.1带式输送机的发展与现状长距离、大运量、高速是带式输送机的最新发展方向。与其他运输设备(如机车类)相比，带式输送机不仅具有长距离(单机长度可达5000米，而且可以实现多机进行串联搭接，运距可达206km )、大运量、连续运输的特点，而且运行可靠，易于实现自动化和集中控制，经济效益十分明显。带式输送机运行维护费用远远低于公路汽运方式，而且只要生产时间超过5年，带式输送机输送方式比公路汽运的总投资要小得多，所以在企业的生产过程中，凡能实现带式输送机输送的场合，一般都采用连续的带式输送机输送。与其他设备相比，带式输送机有以下优点： (1)输送物料种类广泛； (2)输送能力范围宽； (3)输送线路的适应性强； (4)灵活的装卸料，可以灵活实现一点或多点受料或卸料； (5)可靠性和安全性高； (6)费用低。1.1.1国外煤矿用带式输送机技术现状和发展趋势 国外对于长距离地面输送带式输送机的研究和使用较早，主要用于港口、钢厂、水泥厂、矿山等场合。带式输送机也是煤矿最为理想的高效连续运输设备，特别是煤矿高产高效现代化的大型矿井，带式输送机己成为煤炭高效开采机电一体化技术与装备的关键设备。国外带式输送机技术的发展主要表现在三个方面：(1)带式输送机功能多元化、应用范围扩大化，如大倾角带式输送机、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向长运距、大运量、高带速等大型带式输送机方向发展；(3)带式输送机本身关键零部件向高性能、高可靠性方向发展。在煤矿井下，由于受环境条件的限制，其带式输送机的技术指标要比地面用带式输送机的指标为低。国外通常使用的带式输送机的主要技术指标如表1.1所示。1表1.1 国外带式输送机的主要技术指标主要参数国外300-500万t/a高产高效矿井顺槽可伸缩带式输送机大巷与斜井固定式强力带式输送机运距（m）200030003000带速（m/s）3.5445，最高达8输送量（t/h）2500300030004000驱动总功率（kw）1200200015003000，最大达101001.1.2 国内煤矿用带式输送机的技术现状及存在的问题：从20世纪80年代起，我国煤矿用带式输送机也有了很大发展，对带式输送机的关键技术研究和新产品的开发都取得了可喜的成果，输送机产品系列不断增多，从定型的SDJ, SSJ, STJ, DT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，但这一阶段的发展大都基于我国70年代前后引进带式输送机的变形和改进，主体结构没有大的变化。进入90年代后，随着煤矿现代化的发展和需要，我国对大倾角带式输送机、高产高效工作面顺槽可伸缩带式输送机及长运距、大运量带式输送机及其关键技术、关键零部件进行了理论研究和产品开发，应用动态分析技术和中间驱动与智能化控制等技术，研制成功了软启动和制动装置以及PLC控制为核心的防爆电控装置。随着我国煤矿高产高效矿井的发展，煤矿井下带式输送机到目前己达到表1.2所示的主要技术指标。表1.2 国内带式输送机的主要技术指标主要参数顺槽可伸缩带式输送机大巷与斜井固定式强力带式输送机运距（m）200030004500带速（m/s）2.54.53-5输送量（t/h）1500300020003000驱动总功率（km）900160015003000从表1.1和表1.2的比较可以看出，我国煤矿高产高效矿井配套国产带式输送机的水平基本达到了国际水平。目前，在带式输送机产品中，主要存在的问题但关键零部件的可靠性水平还有待于进一步提高。在煤矿井下，由于煤层和井下地质结构等原因，有时不得不采用下运带式输送机。由于下运方式对制动技术、可靠性、安全性等要求较高，在矿井开拓及运输方式设计时，大都尽量避免下运运输方式，这也是目前下运带式输送机应用较少的原因。11.1.3我国煤矿用带式输送机的发展（1）大型化、智能化 为了适应高产高效集约化生产的需要，带式输送机的运输能力要加大，控制自动化水平要提高，长运距、高带速、大运量、大功率是带式输送机今后发展的必然趋势。在今后的10年内，输送量要达到40005000t/h，带速要提高到6m/s，顺槽可伸缩输送机头部集中驱动要达到3000米，对于固定强力带式输送机要达到5000米，单机驱动功率10001500KW,输送带要达到PVG3150和ST6000以上。（2）提高关键零部件的性能和可靠性 设备开机率的高低主要取决于输送机关键零部件的性能和可靠性。而要提高关键零部件的性能和可靠性，除了进一步完善和提高现有零部件的性能和可靠性外，还要不断开发研究新的技术和零部件，如高性能可控软启动技术、动态分析与监控技术、高效储带装置、快速自移机尾、高寿命托辊等，使带式输送机的性能进一步提高。（3）扩大功能，一机多用化带式输送机是一种理想的连续运输设备，但目前其效能还没有充分发挥，资源有所浪费。如将带式输送机结构作适当修改，并采取一定的安全措施，就可拓展到运人、运料或双向运输等功能，做到一机多用，使其发挥最大的经济效益。（4）开发专用机种中国煤矿的地质条件差异较大，在运输系统的布置上经常会出现一些特殊要求，如弯曲、大倾角(25)直至垂直提升、长运距下运带式输送机等，而有些场合常规的带式输送机是无法满足要求的。为了满足煤矿井下的某些特殊要求，应开发满足这些特殊要求带式输送机，如波纹挡边输送机、管状带式输送机、平面转弯带式输送机、线摩擦多驱动带式输送机、大倾角上运带式输送机、打倾角下运带式输送机等。11.2带式输送机的分类及其特点1.2.1带式输送机的分类带式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，一类是普通型带式输送机，另外一类是特种结构的带式输送机。11.2.2带式输送机的特点 普通型：（1） DT型固定式带式输送机 DT型固定式带式输送机由于输送量大、结构简单、维护方便、成本低、通用性强等优点广泛地在冶金、矿山、煤炭、港口、电站、建材、化工、轻工、石油等行业中用来输送散状物料和成件物品。根据输送工艺要求，单机输送，也可以多台或与其它输送机组成水平或倾斜的输送系统。DT型在环境温度-2540的范围内使用，输送物料的温度在50以下，对于有耐热、耐寒、防水、防腐、防爆、阻燃等条件，应另行采取相应的防护措施。3（2） QD80轻型固定式带输送机 QD80轻型固定式带输送机与TD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。（3） DX型钢绳芯带式输送机 它属于高强度带式输送机，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。 （4） U形带式输送机 它又称为槽形带式输送机，其明显特点是将普通带式输送机的槽形托辊角由3045提高到90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。1特种结构型：（1） 管形带式输送机 U形带式输送带进一步的成槽，最后形成一个圆管状，即为管形带式输送机，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。（2） 气垫式带输送机 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，故称为波状带式输送机，这种机型适用于大倾角，倾角在30以上，最大可达90。（3） 波状挡边带式输送机 可大倾角的输送散装物块，能大量节省占地面积，彻底解决了普通、花纹带式输送机不能达到的输送角度。总体投资较低，尤其在陶瓷、建材、煤炭行业应用较佳。（4） 钢绳牵引带式输送机 它是无际绳运输与带式运输相结合的产物，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。（5） 压带式带输送机 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。61.3 解决的关键问题和设计思路、方法1. 解决的关键问题 （1）带式输送机的选型问题 根据实际情况以及课题所给出的已知条件，结合DT手册确定带式输送机的各个部件。（2）带式输送机的软启动问题鉴于各种软启动装置以及比较它们的优缺点和实际情况，来选取正确的软启动装置以解决软启动问题。（3）带式输送机的拉紧问题拉紧装置在带式输送机系统中占有重要的作用，他对整个输送机的稳定性和可靠性起着很大的作用，由于液压拉紧装置具有响应快、工作稳定等优点，故在大的方向上选用液压拉紧装置，以此延长皮带的使用寿命，提高了工作效率。（4）带式输送机的各种保护问题防跑偏装置、拉线保护、纵撕保护、烟雾保护、煤位保护、超温保护、打滑保护。2. 设计思路和方法 首先学习带式输送机的设计原理，阅读相关文献对带式输送机有一个整体的认识，然后对所设计的带式输送机系统进行功能分析，确定带式输送机的类型，进而进行系统的整体布置，进行带式输送机各个部件（输送带、滚筒、拉紧装置、制动装置、驱动装置、清扫装置电控装置操作系统等等）选定。然后进行毕业实习，参观实验室和工厂的带式输送机，对带式输送机的实际情况充分了解并对自己所设计的方案进行审核并作出修改。完成这些机械设备、电控系统的选型就可以为后续的计算和设计打下基础。最后用CAD绘出带式输送机的工作图、相关零件图，并编写毕业论文说明书。 1.4带式输送机的结构及其原理 图1.1 带式输送机原理图1-传动滚筒(电动滚筒) 2-头罩 3-头架 4-头罩 5-传送带 6-弹簧清扫器 7-上托辊 8-槽型调心托辊 9-缓冲托辊 10-改向滚筒 11-弹簧拉紧装置 12-尾架 13-改向滚筒 14-下托辊 15-中间架 16-改向滚筒带式输送机是由输送带、驱动装置、托辊、机架、清扫器、拉紧装置和制动装置等组成。输送带绕经驱动滚筒和尾部改向滚筒形成无极的环形封闭带。上、下两股输送带分别支承在上托辊和下托辊上。拉紧装置保证输送带正常运转所需的张紧力。工作时，驱动滚筒通过摩擦力驱动输送带运行。物料装在输送带上与输送带一同运动。通常利用上股输送带运送物料，并在输送带绕过机头滚筒改变方向时卸载。必要时，可利用专门的卸载装置在输送机中部任意点进行卸载。输送带绕经传动滚筒和机尾换向滚筒形成一个无极的环形带。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(在此，即是传动滚筒)卸载，利用专门的卸载装置也可在中间卸载。普通型带式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。对于普通型带式输送机倾斜向上运输，其倾斜角不超过18，向下运输不超过15.82上运带式输送机总体设计2.1带式输送机主要参数带式输送机的设计计算，应具有下列原始数据及工作条件资料（1）物料的名称和输送能力： （2）物料的性质：(a)粒度大小，最大粒度和粗度组成情况；(b)堆积密度；(c)动堆积角、静堆积角，温度、湿度、粒度和磨损性等。（3）工作环境、露天、室内、干燥、潮湿和灰尘多少等；（4）卸料方式和卸料装置形式；（5）给料点数目和位置；（6）输送机布置形式和尺寸，即输送机系统、综合布置形式、地形条件和供电情况。输送距离、上运或下运、提升高度、最大倾角等；（7）装置布置形式，是否需要设置制动器。带式输送机的主要原始参数如表2.1所示表 2.1主要参数运量Q820t/h运距L1150m倾角b7运行方式上运原煤块度amax150mm容重g0.9t/m3使用场合地面供电电压380/660V，10kv启动方式变频器软启动来料点位置机尾使用环境地面2.2 输送机布置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可分为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。DT型带式输送机的整机布置应有设计者根据物料输送工艺及其它要求进行主参数选择及计算后，选用本系列的各个部件组成一台完整的输送机。制造厂按总图或部件清单生产供货，设计者应对整机的主要性能负责，制造厂应对部件本身的性能及质量负责，一般整机布置有下面几种形式（见图2.1）。8 图 2.1 整机布置形式本次设计的带式输送机为矿用上倾式，应选择图2.1中图2的布置形式，因此根据输送机工作环境及工作参数,确定输送机布置形式如图2.2所示：图2.2 输送机布置形式3带式输送机各部分设计计算3.1输送带选择计算输送带是带式输送机的重要组成部分，约占带式输送机总成本的2035左右。它贯穿输送机的全长，为机身长的两倍多，在设备检修中占很大比重。同时，输送带在带式输送机中既是货物的承载机构，又是带式输送机的牵引机构，因此，不仅需要足够的强度，而且还应具有耐磨、耐腐蚀的要求。输送带选择的合理与否直接影响带式输送机的投资、运行成本，更为重要的是将直接影响输送机的可靠、安全运行。3.1.1输送带概述（1）输送带简介 输送带是输送机中的引构件和承载构件。本系列带式输送机采用普通型输送带。抗拉体（芯层）有棉帆布、尼龙帆布、聚酯帆布和钢丝绳芯。输送带在带式输送机中既是承载构件又是牵引构件（钢丝绳牵引带式输送机除外），它不仅要有承载能力，还要有足够的抗拉强度。输送带有带芯（骨架）和覆盖层组成，其中覆盖层又分为上覆盖胶，边条胶，下覆盖胶。输送机的带芯主要是有各种织物（棉织物，各种化纤织物以及混纺织物等）或钢丝绳构成。它们是输送带的骨干层，几乎承载输送带工作时的全部负载。因此，带芯材料必须有一定的强度和刚度。覆盖胶用来保护中间带芯不受机械损伤以及周围有害介质的影响。上覆盖胶层一般较厚，这是输送带的承载面，直接与物料接触并承受物料的冲击和磨损。下覆胶层是输送带与支撑托辊接触的一面，主要承受压力，为了减少输送带沿托辊运行时的压陷阻力，下覆盖胶的厚度一般较薄。侧边覆盖胶的作用是当输送带发生跑偏使侧面与机架相碰时，保护带芯不受机械损伤。（2）输送带的分类及其特点 按输送带带芯结构及材料不同，输送带被分成织物层芯和钢丝绳芯两大类。织物层芯又分为分层织物芯和整体织物层层芯两类，且织物层芯的材质有棉，尼龙和维纶等。整体编织织物层芯输送带与分层织物层芯输送带相比，在带强度相同的情况下，整体输送带的厚度小，柔性好，耐冲击性好，使用中不会发生层间剥裂，但伸长率较高，在使用过程中，需要较大的拉紧行程。钢丝绳芯输送带是有许多柔软的细钢丝绳相隔一定的间距排列，用与钢丝绳有良好粘合性的胶料粘合而成。钢丝绳芯输送带的纵向拉伸强度高，抗弯曲性能好；伸长率小，需要拉紧行程小。同其它输送带相比，在带强度相同的前提下，钢丝绳芯输送带的厚度小。在钢芯绳中,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：（a）应具有较高的破断强度。钢芯强度高则输送带亦可增大，从另一个角度来说，绳芯强度越高，所用绳之直径即可缩小，输送带可以做的薄些，已达到减小输送机尺寸的目的。(b)绳芯与橡胶应具有较高的黏着力。这对于用硫化接头具有重大意义.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。(c)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。(d)应具有较好的柔性.制造过程中采用预变形措施以消除钢绳中的残余应力，可使钢绳芯具有较好的柔性而不松散。输送带上下覆盖胶目前多采用天然橡胶,国外有采用耐磨和抗风化的橡胶的胶带，如轮胎花纹橡胶的改良胶作为覆盖胶,以提高其使用寿命。输送带的中间用合成橡胶与天然胶的混合物。钢绳芯带与普通带相比较以下优点：(a)强度高。由于强度高，可使1台输送机的长度增大很多。目前国内钢绳芯输送带输送机1台长度达几公里、几十公里。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，因此拉紧装置纵向弹性高。这样张力传播速度快，起动和制动时不会出现浪涌现象。(b)成槽性好。由于钢绳芯是沿着输送带纵向排列的，而且只有一层，与托辊贴合紧密,可以形成较大的槽角。近年来钢绳芯输送带输送机的槽角多数为35，这样不仅可以增大运量，而且可以防止输送带跑偏。(c)抗冲击性及抗弯曲疲劳性好，使用寿命长。由于钢绳芯是以很细的钢丝捻成钢绳带芯，它弯曲疲劳和耐冲击性非常好。(d)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。使帆布带强度降低。(e)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。(f)输送机的滚筒小。钢绳芯输送带由于带芯是单层细钢丝绳，弯曲疲劳轻微，允许滚筒直径比用帆布输送带的。钢绳芯输送带也存在一些缺点:(a)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。(b)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避免纵向撕裂。(c)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,要求要有可靠的清扫装置。8 3.1.2输送带运行速度的选择输送带运行速度是输送机设计计算的重要参数，在输送量一定时，适当提高带速，可减少带宽。由运输机械设计选用手册推荐，带速选择原则：(1)输送量大、输送带较宽时，应选择较高的带速。(2)较长的水平输送机，应选择较高的带速；输送机倾角愈大，输送距离愈短，则带速应愈低。(3)物料易滚动、粒度大、磨琢性强的，或容易扬尘的以及环境卫生条件要求较高的，宜选用较低带速。(4)一般用于给了或输送粉尘量大时，带速可取0.8m/s1m/s；或根据物料特性和工艺要求决定。(5)人工配料称重时，带速不应大于1.25m/s。(6)采用犁式卸料器时，带速不宜超过2.0m/s。(7)采用卸料车时，带速一般不宜超过2.5m/s；当输送细碎物料或小块料时，允许带速为3.15m/s。(8)有计量秤时，带速应按自动计量秤的要求决定。(9)输送成品物件时，带速一般小于1.25m/s。带速与带宽、输送能力、物料性质、块度和输送机的线路倾角有关.当输送机向上运输时，倾角大，带速应低；下运时，带速更应低；水平运输时，可选择高带速.带速的确定还应考虑输送机卸料装置类型，当采用犁式卸料车时，带速不宜超过3.15m/s.目前带式输送机推荐的带速为1.254m/s，参考表3.1。初步选取带速为3.15m/s。9表 3.1输送物料的特性带 宽B（毫米）500，650800，10001200，1400带 速v（米/秒）无磨损性，或磨损性小的物料；如：原煤，洗精煤1.252.51.253.151.254.0磨损性小的中小块状物料；如矿石，炉渣等1.252.01.252.51.253.15有磨损性的大块物料；如：大块矿石1.251.61.252.01.252.53.1.3输送带宽度计算a.按输送能力确定带宽带式输送机的输送能力与带宽和带速的关系是： t/h 式（3.1）式中 K货载断面系数，K值与货载在输送带上的堆积角有关。货载堆积角见表3.2，相应K值见表3.3。B输送带宽度，mv输送机速度，m/s 运送货载的集散容重，t/m3 c输送机倾角对输送量的影响系数。参考表3.4（查表得c0.88)。表3.2物料名称堆积容重（吨/米3）堆积角（度）物料名称堆积容重（吨/米3）堆积角（度）原煤0.851.030精煤0.8530焦炭0.60.735无烟煤0.850.9530黄铁矿2.025褐煤0.80.8530富铁矿2.525石灰石1.62.025表 3.3堆积角r1020253035K值316385422458496表3.4倾角 b0781516202028C值10.950.950.90.90.80.70.8当输送量已知时可按下式求得满足生产能力所需的带宽B1:式（3.2）b.按输送物料的块度确定带宽B2B22max+200=2150+200=500m 式（3.3）实际确定带宽时=1000mm93.1.4输送带类型选择输送带类型在确定上应考虑如下因素：（a）为延长输送带使用寿命，减小物料磨损，尽量选用橡胶贴面，其次为橡塑贴面和塑料贴面的输送带；（b）在煤矿生产中，同等条件下优先选择整体阻燃带和钢丝绳芯带；（c）在大倾角输送中，为了改善成槽性，高强输送带采用钢丝绳芯带较为理想；（d）覆盖胶的厚度主要取决于被运物料的种类和特性，给料冲击的大小、带速与机长，输送原煤之类的矿石，为防止撕裂，可以加防撕网。（e）根据机长和带强来具体确定带型，长距离一般采用钢丝绳芯带，高强度也一般采用钢丝绳芯带等。根据以上要求及各类技术参数，我们选定钢丝绳芯带做为本输送机的带型，根据钢丝绳芯带的参数表初选输送带如表3.5所示：表 3.5输送带型号带宽带质量带厚钢丝绳最大直径钢丝绳根数ST2500钢丝绳芯输送带带1000mm35.3kg/m222mmD=7.5mm 64(4)输送带长度计算（购买输送带用）输送机布置示意图见图1，采用头部双滚筒1:1驱动形式和液压自动拉紧方式。 式（3.4）其中 L输送机长度，mD1、D2Di驱动滚筒、张紧滚筒及主要改向滚筒直径，A接头长度，m ;N接头数目；输送带绕过驱动部增加的长度； 代入式（2.4），故有胶带长为： =2L+0.5(D1+D2+Di)+AN+L=2410 m根据实际情况，输送带的长度应该具有足够的备用，所以建议购买2500m。53.2托辊的选择 托辊是带式输送机的输送带及货载的支承装置，也是保证输送带稳定运行的装置。托辊随输送带的运行而转动，以减小输送机的运行阻力。托辊质量的好坏取决带式输送机的使用效果，特别是输送带的使用寿命。而托辊的维修费用成为带式输送机运营费用的重要组成部分。所以要求托辊：结构合理，经久耐用，回转阻力系数小，密封可靠，灰尘、煤粉不能进入轴承，从而使输送机运转阻力小、节省能源、延长使用寿命。托辊的选择主要考虑托辊组的承载能力和寿命。选择时考虑下列因素：载荷的大小及特征、输送带的宽度和运行速度、使用条件、输送机的工作制度、被运送物料的性质、轴承寿命、维修制度等。(1)托辊组的种类 托辊分钢托辊和塑料托辊两种。钢托辊多由无缝钢管制成。托辊辊子直径与输送带宽度有关。通用固定式输送机标准设计中，带宽B为800mm以下的输送机，选用托辊直径为60mm；带宽10001400mm选用辊子直径为108mm。托辊组是用于支承输送带及输送带上承载的物料，保证带稳定运行的装置，托辊组的形式的选择可根据托辊在不同部位的情况选择。本机上所有的托辊种类如下：(a)槽形托辊：用于承载分支输送散状物料，采用35前倾形式。 (b)平行托辊：平行上托辊，用于承载分支输送成件物品，平行下托辊用于回程分支支撑输送带。(c)缓冲托辊：安装在受料段下方，减小输送带所受的冲击，延长带的使用寿命。(d)调心托辊：用于调整输送带跑偏，防止蛇行，保证输送带稳定运行。前倾式槽形托辊也起调心、对中作用。(e)过渡托辊：安装在滚筒与第一组托辊之间，可使输送带逐步成槽或由槽形展平，以降低输送带边缘因成槽延伸而产生的附加应力，同时也防止输送带展平时出现撒料现象。（f） 回程托辊：用于下分支支撑输送带，有平行、V形、反V形几种，V形与反V形辊能降低输送带跑偏的可能性。当V形和反V形两种型式配套使用，形成菱形断面，能更有效地防止输送带跑偏。(2)托辊间距的确定托辊间距应满足两个条件：即辊子轴承的承载能力及输送带的下垂度。托辊间距应配合考虑该处输送带张力,使输送带获得合适的垂度.上部重段托辊间距按表2.7选取,下部空段托辊一般取上部间距的两倍。再重段凸弧托辊间距取重段的二分之一。输送带装载段为直线段间距的二分之一或三分之一。8表3.6承载段托辊间距 货载容重g(吨/米3)输 运 带 宽 度 B (毫米)500,600800,10001200,140016002000上 托 辊 间 距 (毫米)1.61200/15001200/15001200/15001100/12001.61200/15001100/12001100/12001000考虑到煤的容重较小，减少投资及安装费用等因素，我们取各类托辊组间距为： 承载托辊间距 回程托辊间距 缓冲托辊间距 l=0.5m （3）第一组托辊的确定 头部滚筒中心线到第一组槽形托辊的最小过度距离A，见图3.1和表3.7.图3.1第一组托辊表3.7 推荐的最小过渡距离A额定张力，%带型各种帆布输送带钢绳芯输送带901.6 B3.4 B60901.3 B2.6 B601.0 B1.8 B 输送重量大于20kg的成件物品时，托辊间距不应大于物品长度的1/2（沿输送方向）。对于20kg以下的成件物品托辊间距可取1m。(4)托辊直径和长度的确定托辊长度的选择可以直接通过输送带的宽度、托辊组中的托辊数和托辊间的连接和布置方式确定。托辊的直径和托辊轴的直径以及轴承可根据托辊所受的载荷情况选择。托辊直径的大小直接影响托辊的使用寿命，直径越大寿命越大，对带的承托效果也越好。托辊的直径根据表3.8并结合实际使用情况可以确定如下：表3.8 辊子参数带宽辊径650800100012001400160089108133159承载托辊直径回程托辊直径缓冲托辊直径(5)托辊阻力系数托辊轴承目前均采用滚动轴承，迷宫式密封，由于旋转部件不与密封直接接触，所以运行阻力小。参考表3.9选取:表3.9 托辊阻力系数工作条件重段托辊w空段托辊w清洁,干燥0.020.018少量尘埃0.030.025尘埃大,湿度大0.040.035承载段阻力系数回程段阻力系数(6)过渡段托辊组的布置在输送机的头尾部或变坡处，输送带由平形变成槽形或者由槽形变成平形的段叫过渡段。在过渡段，输送带的倾角由零逐渐过渡到最大槽角。ltltltltltltlt图3.2 过渡段托辊组布置图 如果过渡段托辊组的布置不合理，将直接影响输送带的强度和寿命；尤其在高张力区，影响更为严重，所以必须重视高张力区托辊组的过渡布置，达到设计的合理化。10过渡段的布置如图3.2所示。输送带在高张力区由05101520，过渡段间距由下式计算： 式（3.5）式中 lt两过渡托辊组间距, ；lg托辊长度, ；i第组托辊槽角度；my张力系数,在高张力区取, my=1.5；0输送带的长度,对于钢丝绳芯输送带, 0=0.002）代入式（3.5）则有：3.3输送带受力计算及强度验算3.3.1线路阻力计算(1)基本参数确定计算（a）输送带线质量qd由上述输送带选型结果可知： =35.3kg/m 式（3.6） （b）物料线质量Error! No bookmark name given.式中 Q每小时运输量，t/h;v运输带运行速度，m/s;（c）托辊旋转部分线质量qt, qt 式（3.7） 式（3.8）(2)线路阻力计算 线路阻力（输送带运行阻力）包括直线阻力和弯曲段阻力。除了上述基本阻力外，还受附加阻力，包括物料在装载点加速时与输送带之间的摩擦阻力简称物料加速阻力；装料点的导料槽摩擦阻力；清扫装置的摩擦阻力；中间卸料装置的阻力等。下面分别予以计算：16a）直线段阻力：回程分支： 式（3.9）b）局部阻力（a）装载点物料加速阻力 式（3.10）=0.572.33.152=358.7N（b）装载点导料槽侧板阻力 式（3.11）其中 带宽，m； 物料的散状密度，t/m3 ； 导料槽侧板长度，m。 =1.5(16120.9+70)=126.6N（c）清扫器阻力弹簧清扫器阻力： 式（3.12）900B=900N空段清扫器阻力： 式（3.13）=200N则总的局部阻力为： =+ wt+ wt， 式（3.14）=358.7N+126.6N+900N+200N=1585.3N3.3.2输送带张力的计算用逐点法计算输送带关键点张力，输送带张力应满足两个条件：(1)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。20 式（3.15）式中 输送带强度，N；输送带与传动滚筒分离点处张力处，N； 传动滚筒与输送带间的摩擦系数，采用人字沟槽滚筒K=eau =0.35，u=0.4 ； C输送带与转动滚筒间的围包角；C0摩擦力备用系数，取1.3；(2)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。Szmin=5glt(q+qd)cosC=7849.65 式（3.16） Skmin=5gltqdcosC=5150.4 式（3.17）式中 Szmin重载段输送带最小点张力；NSkmin空载段输送带最小点张力；N为了充分降低输送带的张力,只要满足摩擦条件和垂度条件,就能保证输送机的驱动条件,所以我们先按摩擦条件进行计算,然后垂度条件验算。则按摩擦条件有:17 (3)验算垂度条件根据以上计算，各张力点都满足摩擦要求。但同时必须进行垂度条件验算，才能满足理论要求。按双滚筒1;1的驱动方案。18满足垂度条件。3.3.3输送带强度验算考虑输送带的寿命、起动时的动应力、输送带的接头效果、输送带的磨损，以及输送带的备用能力，选用输送带时必须有一定的备用能力（即安全系数），对于强力大功率带式输送机静安全系数一般取m7，动安全系数md5。对于大倾角带式输送机，采用钢芯带时，最好安全系数取在m8，根据以上计算可以确定输送带的最大张力Smax，则应满足：19 式（3.18）由上式有：；满足强度条件式中 输送带安全系数； d带芯拉断强度，取2500N/mm； 带宽，mm； 3.4牵引力和电动机功率的计算(1)传动滚筒的轴牵引力 式（3.19）(2)电动机功率式中 电机功率备用系数，取K=1.2； 传动系统的工作效率。(3)电机数量与配比的选择选择电机功率与数量应符合如下要求：(a)额定总功率PeP；(b)考虑到台数和单电动机功率符合各驱动滚筒牵引力配比；(c)尽可能用同一型号电动机，以减少备用台数；(d)多滚筒驱动牵引力的配比；本机设计时采用双滚筒驱动， 从考虑输送带张力角度出发取；电动机数量为两台，单台功率为400kw。 查有关电动机选型手册，选电机型号为Y400-46-4，功率400KW,转速为1486r/min,效率为0.945.53.5滚筒的选择 滚筒可分驱动滚筒和改向滚筒两种。驱动滚筒的作用是通过筒面和带面之间的摩擦驱动使输送带运动，同时改变输送带的运动方向。只改变输送带运动方向而不传递动力称为改向滚筒(如尾部滚筒、垂直拉紧滚筒等)。驱动滚筒是带式输送机的关键部件，其作用是将驱动装置提供的扭矩传到输送带上。根据滚筒的承载不同，可将滚筒分为轻型滚筒、中型滚筒、重型滚筒，轻型滚筒为焊接结构，即辐板与筒皮焊接，轮毂与轴采用键连接，中型滚筒与重型滚筒为铸焊结构，即辐板与轮毂采用整体铸造形式，让后与筒皮焊接，轮毂与轴采用胀套连接，胀套连接的优点是：定位准确、传递扭矩大、易于拆装、避免轴向的攒动等。传动滚筒表面都覆盖橡胶或陶瓷以增大驱动滚筒与输送带之间的摩擦系数。由于中型滚筒和重型滚筒承载重，设计计算不合理，容易造成滚筒断轴等事故的发生，因此，本机采用轻型滚筒。6驱动滚筒结构示意图如图3.3所示图3.3驱动滚筒结构示意图(1)传动滚筒直径的选择选择传动滚筒直径时，可按四个方面考虑：（a）限制输送带绕过传动滚筒时产生过大的附加弯曲应力计算滚筒直径： 式（3.20）式中D传动滚筒直径，mmd钢丝绳直径，mm（b）为限制输送带表面比压，以免造成覆盖胶脱落的滚筒直径： 式（3.21）式中 S输送带张力，N d-钢丝绳直径，mm B输送带宽度，mm a钢丝绳间距，mm 查表得a=15mm p输送带表面许用比压，取p1Mpa=1N/mm2（c）限制覆盖胶或花纹变形量小于6的传动滚筒直径为： 式中 K围包角影响系数，当围包角小于90时，K0.8，否则K1； b钢绳芯输送带上覆盖胶厚度，mm查表得b8mm；（d）当输送带弯曲频次高时，滚筒直径要相应大一点，以补偿高频次弯曲疲劳破坏程度。综上所述，传动滚筒直径(2)改向滚筒直径选择（a）尾部改向滚筒直径 式（3.22）尾部改向滚筒的直径一般比传动滚筒直径小一级.（b）其它改向滚筒直径 受张力较小，可取D=630mm。（c）头部：与驱动滚筒相同的直径：D=1250mm。83.6制动力矩计算煤矿安全规程规定：沿倾斜安装的输送机，在输送倾角时，为了防止在电动机停车以后，由于主载的自重使输送带继续运行和倒转，均应设制动装置。制动力矩计算根据井下用带式输送机技术要求，对电动运行状态的带式输送机所需制动装置的总制动力矩为： 式（3.24）制动器选择型液压推杆制动器：-400/121。对于上运式带式输送机需要一个逆止器。根据手册选取PNF25型力矩均衡非接触式逆止器，制动力矩2500Nm，质量38KG。3.7减速器和联轴器的选择1. 减速器的选择 初选减速器根据带速、传动滚筒直径和电动机转速推知减速器的传动比为： 式（3.23）根据传动比选定减速器型号及参数如表3.10所示15表3.10型 号高速轴输入转速n额定功率PN传动比i名义中心距DCY减速器 1500r/min820KW31.5500mm2. 联轴器的选择 本次驱动装置的设计中，较多的采用联轴器，这里对其做简单介绍：联轴器是机械传动中常用的部件。它用来把两轴联接在一起，机器运转时两轴不能分离；只有在机器停车并将联接拆开后，两轴才能分离。联轴器所联接的两轴，由于制造及安装误差、承载后的变形以及温度变化的影响等，往往不能保证严格的对中，而是存在着某种程度的相对位移。这就要求设计联轴器时，要从结构上采取各种不同的措施，使之具有适应一定范围的相对位移的性能。根据对各种相对位移有无补偿能力（即能否在发生相对位移条件下保持联接的功能），联轴器可分为刚性联轴器（无补偿能力）和挠性联轴器（有补偿能力）两大类。挠性联轴器又可按是否具有弹性元件分为无弹性元件的挠性联轴器和有弹性元件的挠性联轴器两个类别。刚性联轴器这类联轴器有套筒式、夹壳式和凸缘式等。凸缘联轴器是把两个带有凸缘的半联轴器联成一体，以传递运动和转矩。凸缘联轴器的材料可用灰铸铁或碳钢，重载时或圆周速度