带式输送机毕业设计带式输送机毕业设计 摘要 矿山带式输送机是输送能力最大的连续机械之一,被大范围的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模块设计。通过对输送机各部件的选型计算和某些重要部件的设计,最终使总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...
摘要 矿山带式输送机是输送能力最大的连续机械之一,被大范围的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模块设计。通过对输送机各部件的选型计算和某些重要部件的设计,最终使总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最大的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来进行了设计。经过上述的设计和计算，最终得到了合乎条件的带式输送机。 关键词:矿山带式输送机;计算;选型设计 I ABSTRACT Mine belt 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 it′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, Calculate, Lectotype Design II 目 录 摘要 ................................................ I ABSTRACT ........................................... II 1 绪 论 ........................................... 1 1.1带式输送机的发展与现状 .................................. 2 1.2带式输送机的分类及其特点 ................................ 3 1.3 解决的关键问
和设计思路、方法 ......................... 4 1.4带式输送机的结构及其原理 .............. 错误～未定义书签。9 2上运带式输送机总体设计 ............................. 5 2.1带式输送机主要参数 ...................................... 5 2.2 输送机布置形式的确定 ................................... 6 3带式输送机各部分设计计算 ........................... 8 3.1输送带选择计算 .......................................... 8 3.2托辊的选择 ............................................. 12 3.3输送带受力计算及强度验算 ............................... 17 3.5滚筒的选择 ............................................. 23 3.6制动力矩计算 ........................................... 25 3.7减速器和联轴器的选择 ................................... 25 3.8拉紧装置 ............................................... 26 3.9软启动的选择 ......................... 错误～未定义书签。43 3.10本章综述 .............................................. 27 4带式输送机电控装置 ............... 错误～未定义书签。46 4.1输送机电控装置主要技术性能 ........... 错误～未定义书签。46 4.2电气控制操作系统开发设计技术方面的要求 ..... 错误～未定义书签。46 4.3 PLC控制原理 ......................... 错误～未定义书签。47 4.4输送机系统的特殊保护 ................. 错误～未定义书签。48 4.5变频器软启动的原理 ................... 错误～未定义书签。50 III 5皮带跑偏原因及处理方法 ............................ 30 经济技术可行性分析 ................................. 32 结 论 .............................................. 33 致谢 ............................................... 33 参考文献 ........................................... 35 IV 1 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式、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，带式输送机以大范围的应用在矿山、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1200,2000,3000M，带速为3.5,4m/s，输送量为2500,3000t/h，驱动总功率为1500,3000kw、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，根据自身的需求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17º,18º;向下最大输送倾角一般为15º,16º。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28º,29º;下运倾角可达25º,28º。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是，本课题所涉及的带式输送机为地面上运、长距离输送机，其所要解决的主体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 [1]问题。 1 1.1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趋势。与其他运输设备(如机车类)相比，带式输送机不仅仅具备长距离(单机长度可达5000米，还能够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。。与别的设备相比，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)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探讨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，整体的结构没有大的变化。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研究开发，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。随着我们国家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1.1所示的主要技术指标。 2 表1.1 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) 2000,3000
4500 带速(m/s) 2.5,4.5 3-5 输送量(t/h) 1500,3000 2000,3000 驱动总功率(km) 900,1600 1500,3000 从表1.1能够准确的看出，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升。 1.1.2我国煤矿用带式输送机的发展 (1)大型化、智能化 2)提高关键零部件的性能和可靠性 ( (3)扩大功能，一机多用化 (4)开发专用机种 1.2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， [1]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。 3 ,DT,型固定式带式输送机, ,,QD80轻型固定时代是,,普通型,,DX型钢绳芯带式输送机,,,U型带式输送机,, ,管型带式输送机,,带式输送机,,气垫带式输送机,,,,波状挡边带式输送机,,特种结构型,钢绳牵引带式输送机,,,,压带式带式输送机,,,别的类型,,, 1.2.2 DT?型固定式带式输送机的特点 DT?型固定式带式输送机由于输送量大、结构相对比较简单、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料和成件物品。根据输送工艺技术要求，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?型在环境和温度-25?,40?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，应另行采取对应的保护措施。 1.3 解决的核心问题和设计思路、方法 1.解决的核心问题 (1)带式输送机的选型问题 根据真实的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真实的情况，来选取正确的软启动装置以解决软启动问题。 4 (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，以此延长皮带的常规使用的寿命，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来进行功能分析，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。接着进行毕业实习，参观实验室和工厂的带式输送机，对带式输送机的真实的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。 2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: 5 (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，要不要设置制动器。 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 820t/h 1150m 运量Q 运距L 倾角, 运行方式 上运 7: 3150mm 原煤块度a 容重, 0.9t/m max 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。 6 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做主参数选择及计算后，选用本系列的各个部件组成一整的输送机。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 [8]图2.1)。 图 2.1 整机布置形式 7 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20~35,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，更重要的是将直接影响输送机的可靠、安全运作。 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。 8 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 [8]胶。 3.1.2输送带工作速度的选择 输送带工作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, 目前带式输送机推荐的带速为1.25~4m/s，参考表3.1。初步选取带速 [9]为3.15m/s。 表 3.1 带 宽B(毫米) 输送物料的特性 500，650 800，1000 1200，1400 带 速v(米/秒) 无磨损性，或磨损性小的物料; 1.25~2.5 1.25~3.15 1.25~4.0 如:原煤，洗精煤 磨损性小的中小块状物料; 1.25~2.0 1.25~2.5 1.25~3.15 如矿石，炉渣等 有磨损性的大块物料; 1.25~1.6 1.25~2.0 1.25~2.5 如:大块矿石 3.1.3输送带宽度计算 a.按输送能力确定带宽 9 带式输送机的输送能力与带宽和带速的关系是: 2Q,KBv,,,c 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，m v,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c,0.88)。 表3.2 堆积容重(吨/堆积角堆积容重堆积角物料名称 物料名称 米3) (度) (吨/米3) (度) 0.85~1.0 0.85 原煤 30: 精煤 30: 0.6~0.7 0.85~0.95 焦炭 35: 无烟煤 30: 2.0 0.8~0.85 黄铁矿 25: 褐煤 30: 2.5 1.6~2.0 富铁矿 25: 石灰石 25: 表 3.3 堆积角, 10: 20: 25: 30: 35: 316 385 422 458 496 K值 表3.4 倾角 , 0:~7: 8:~15: 16:~20: 20:~28: 1~0.95 0.95~0.9 0.9~0.8 0.7~0.8 C值 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: 10 Q820 式(3.2) B,,,815mm1,K,v,,c458，3.15，0.9，0.95 b.按输送物料的块度确定带宽B2 B2?2×αmax+200=2×150+200=500m 式(3.3) BBB,max ，,,[9]12实际确定带宽时=1000mm 3.1.4输送带类型选择 输送带类型在确定上应考虑如下因素: (a)为延长输送带常规使用的寿命，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)覆盖胶的厚度主要根据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，长距离一般都会采用钢丝绳芯带，高强度也一般都会采用钢丝绳芯带等。 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 输送带型钢丝绳最大钢丝绳根 带宽 带质量 带厚 号 直径 数 ST2500 64 钢丝绳芯1000mm 35.3kg/m2 22mm D=7.5mm 输送带带 11 (4)输送带长度计算(购买输送带用) 输送机布置示意图，采用头部双滚筒1:1驱动形式和液压自动拉紧方式。 L,2L，0.5,(D，D，？，D)，AN，L012Nr 式(3.4) 其中 L,,输送机长度，m D1、D2…Di,,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; Lr,,输送带绕过驱动部增加的长度; 代入式(3.4)，故有胶带长为: L0r=2L+0.5 (D1+D2+…+Di)+AN+L =2410 m 根据真实的情况，输送带的长度应该有充足的备用，所以建议购买 [5]2500m。 3.2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，特别是输送带的常规使用的寿命。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:结构符合常理，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、延长常规使用的寿命。 12 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、输送带的宽度和工作速度、使用条件、输送机的工作
、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φ60mm;带宽1000,1400mm选用辊子直径为φ108mm。 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一样的部位的情况选择。 (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。 使输送带获得合适的垂度.上部重段托辊间距应配合考虑该处输送带张力, 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 [8]分之一。 表3.6承载段托辊间距 输 运 带 宽 度 B (毫米) 货载容重,(吨/米3) 500,600 800,1000 1200,1400 1600~2000 上 托 辊 间 距 (毫米) 1200/1500 1200/1500 1200/1500 1100/1200 ,1.6
1.6 1200/1500 1100/1200 1100/1200 1000 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: l,1.5m承载托辊间距 l,3m回程托辊间距 13 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 带型 额定张力，% 各种帆布输送带 钢绳芯输送带 ,90 1.6 B 3.4 B 60,90 1.3 B 2.6 B ,60 1.0 B 1.8 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常规使用的寿命，直径越大寿命越大，对带 14 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能确定如下: 表3.8 辊子参数 带宽 650 800 1000 1200 1400 1600 辊径 89 ? ? 108 ? ? ? ? 133 ? ? ? ? ? 159 ? ? ? ? ? d,,133mmt承载托辊直径 d,,133mmt回程托辊直径 d,,133mm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非间接接触，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,’ 空段托辊, 清洁,干燥 0.02 0.018 少量尘埃 0.03 0.025 尘埃大,湿度大 0.04 0.035 ,w,0.03承载段阻力系数 ,,w,0.03回程段阻力系数 (6)过渡段托辊组的布置 15 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，输送带的倾角由零慢慢地过渡到最大槽角。 l l l l l防l l ttttttt 爆 控 制图3.2 过渡段托辊组布置图 箱 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控 制 命;尤其在高张力区，影响更为严重，所以一定要重视高张力区托辊组的过 台 [10]渡布置，达到设计的合理化。 过渡段的布置如图3.2所示。输送带在高张力区由0 ?5 ?10 ? ,,,25303515 ?20 ，过渡段间距由下式计算: ,,,,1,cos(,)1,cos(,)11i，ii，il,L,ltgg,(m,1),0fy 式(3.5) m式中 lt,两过渡托辊组间距, ; lg,托辊长度, ; ii,第组托辊槽角度; my,张力系数,在高张力区取, my=1.5; 对于钢丝绳芯输送带, 0=0.002) 0,输送带的长度, 代入式(3.5)则有: 1,cos10lt,0.38，,1.5m(1.5,1)，0.002 16 3.3输送带受力计算及强度验算 3.3.1线)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: qd =35.3kg/m 式(3.6) q(b)物料线错误～未指定书签。 Q1000q,,,111.11kg/m3.6v3.6，2.5 式中 Q,每小时运输量，t/h; v,运输带工作速度，m/s; (c)托辊旋转部分线) G8.84，2tq,,,5.89kg/mt3lt 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 [16]力;中间卸料装置的阻力等。下面分别予以计算: a)直线 ，，wglqqqq,,，，,，9qcossin,,,，，，，dd8t，， 00，，,，，，，，，，，9.8115072.312.0835.30.03cos772.335.3sin7，，，，，， ,187648N 回程分支: ，，wglqqqcossin,,,,，,，，kdt，， 00，，，，9.811505.8935.30.03cos735.3sin7,，，，，,，，， 式(3.9) 34660.87N,, b)局部阻力 Wa(a)装载点物料加速阻力 12Wqv,a2 式(3.10) 12Wqv,a2=0.5×72.3×3.152=358.7N Wb(b)装载点导料槽侧板阻力 2WlB,，，(1670),b 式(3.11) B其中 ,,带宽，m; , ,,物料的散状密度，t/m3 ; l ,,导料槽侧板长度，m。 2WlB,，，(1670),b =1.5×(16×12×0.9+70)=126.6N (c)清扫器阻力 弹簧清扫器阻力: 18 W700~1000B,，，t 式(3.12) W700~1000B,，，t?900B=900N 空段清扫器阻力: ,W200B,t 式(3.13) ,W200B,t=200N 则总的局部阻力为: ， 式(3.14) =358.7N+126.6N+900N+200N =1585.3N 3.3.2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:即输送带的张力一定要保证输送机在任何正常工况下 [20]都无输送带打滑现象发生。 C0Sl,Se(r，1)(K,1)，C120 式(3.15) Sl式中 ,输送带强度，N; Se,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; 19 , (2)垂度条件:即输送带的张力一定要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;N Skmin,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。 [17]则按摩擦条件有: S8 S,S/k78 S,S,S676,7 S5 S,S/K45 S,S，S988,9 S,S109 S,S，K110 S,S，K21 S,201362.6N1 S,207403.5N2 S,41050.3N4 20 S,42281.8N5 S,42281.8N6 S,7621N7 S,7849.65N8 (3)验算垂度条件 根据以上计算，各张力点都满足摩擦要求。但同时一定要进行垂度条件 [18]验算，才能满足理论要求。按双滚筒1;1的驱动方案。 S2(r12，1)(K,1)，C0,,5.38S4C0 S2207403.5,,5.05,5.38S441050.3 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m 7，动安全系数md 5。对于大倾角带式输送机，采用钢芯带时，最好安全系数取在m 8， [19]根据以上计算能确定输送带的最大张力Smax，则应满足: B,,dSS,,maxem 式(3.18) 由上式有: B,,dm,,12.05,8SMAX;满足强度条件 m式中 ,输送带安全系数; 21 d,带芯拉断强度，取2500N/mm; B ,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 W,S,S，0.03(S，S)，W,166353.2，7453.6，1585.3,175392.1N2424n 式(3.19) (2)电动机功率 WvN,K, 175392.1，3.15,1.2，0.85 ,780KW K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Pe P; (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， 从考虑输送带张力方面出发取F:F,1:112;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 [5]为1486r/min,效率为0.945. 22 3.5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核心部件，其作用是将驱动装置提供的扭矩 [6]传到输送带上。本机采用轻型滚筒。 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: D,150d,150，7.5,1125mm1 式(3.20) 式中 D,传动滚筒直径，mm d,钢丝绳直径，mm 23 (b)为限制输送带表面比压，防止造成覆盖胶脱落的滚筒直径: 2Sa2，207403.5，15D,,,829.6mm2,,BdP1000，8.1，1 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[p],1Mpa=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: D,35kb，0.5d，，3 ,35，1，，8，0.5，7.5 ,411mm 式中 K,围包角影响系数，当围包角小于90?时，K,0.8，否则K, 1; b,钢绳芯输送带上覆盖胶厚度，mm 查表得b,8mm; (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 D,maxD,D,D,,123 ,max,1125,976,411, ,1250mm (2)改向滚筒直径选择 (a)尾部改向滚筒直径 D,0.8D,0.8，1250,1000mm1 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 24 受张力较小，可取D=630mm。 [8](c)头部:与驱动滚筒相同的直径:D=1250mm。 3.6制动力矩计算 4《煤矿安全规程》规定:沿倾斜安装的输送机，在输送倾角
时，为避免在电动机停车以后，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方面的要求，对电动运作时的状态的带式输送机所需制动装置的总制动力矩为: DL,,，，,,,M,2，gqsin,q，2q，q，qcoszdtt4i2 ，，,,,9.8，1150/(4，31.5)，1.25，72.3sin7:,72.3，2，35.3，12.08，5.89，0.012，cos7:,720.6N,m 式(3.24) YWZYWZ55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。 /3M,Mi,2275.8N,mmzz 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: 25 nD3.14，1486，1.25,i,,,30.960v60，3.14 式(3.23) [15]根据传动比选定减速器型号及参数如表3.10所示 表3.10 高速轴输入转速 型 号 额定功率PN 传动比i 名义中心距 n DCY减 1500r/min 820KW 31.5 500mm 速器 2.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: 联轴器是物理运动中常用的部件。它用来把两轴联接在一起，机器运 [2]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。 根据本次设计需要所选用的联轴器如下表所示: 表3.11 2型号 公称扭矩T(N•m) 许用转速[n] r/min 转动惯量kg,m 重量kg N ZL8 4000 4000 0.095 26.630 3.8拉紧装置 1、拉紧装置的计算与选择 (1)拉紧力的计算 从布置示意图中可知，拉紧装置设于机尾改向滚筒处，故拉紧力大小 为: P,S，S,15470.7KN87 式(3.25) (2)拉紧行程的计算 26 计算拉紧行程的公式如下: ,,，LKLB(1~2) 式(3.26) m式中 L,拉紧行程， m L,输送带长度， m B,带宽， K,伸长系数，钢芯带取0.0017 ,L,0.0017，1150，1.5，1,3.455m Lm,2.5L,2mjC考虑拉紧装置接头长度，拉紧车长度，及动态变形L,0.1,L,0.1，3.455,0.3455md。 长度 ,L,3.455，2.5，2，0.3455,8.3055mg (3)拉紧装置选择 带式输送机上采用的拉紧装置有固定式拉紧、重锤拉紧和自动拉紧三种型式。 本机具有输送距离长考虑安全性等各方面问题，我们选用液压自动拉 [12]紧装置，主参数如表3.12所示: 表3.12 型 号 拉紧力(KN) 拉紧行程(m) YZL2-120/10 15470.7KN 10m 3.9本章综述 根据上文表述我们大家可以得到如下的设计数据(如表3.13) 表3.13设计数据 参 数 名 称 设 计 结 果 ST2500 输 送 带 型 号 27 1000 带宽(mm) 35.3 线 静力学计算安全系数 WN 187648 ，，Z 线 路 阻 力 WN()-34660.8 k SN()201362.6 1 SN()207403.5 2 SN()41050.3 4 SN()42281.8 5 SN()42281.8 6 关键点张力 S(N)7621 7 S(N) 7849.65 8 S(N)195497.65 9 S(N) 195497.65 10 Φ1250 驱动滚筒 Φ1000 拉紧滚筒 滚筒直径 Φ630 其它滚筒 (mm) 780 计算所需总功率(KW) 1.2 备用系数 电 动 机 选用电机型号 Y400-46-4(2*400KW) 功率配比 1:1 28 型号 DCY-500 2台 软起动装置 型号 ACS-7 2台 31.5 传动比 减 速 器 型号 DCY减速器 制 动 系 统 推杆制动器 YWZ5-400/121 2台 液压拉紧型号 YZL 1台 10m 拉 紧 系 统 拉紧行程(m) 15.47KN 拉紧力(KN) 29 5皮带跑偏原因及处理方法 皮带运输机运行时皮带跑偏是最常见的故障，皮带跑偏轻则造成撒料、皮带磨损;重则由于皮带与机架剧烈摩擦引起皮带软化、烧焦甚至引起火灾，造成整个生产线停产，因而，正确地处理好皮带跑偏关系到整个生产系统的正常运转。 5.1皮带跑偏的原因 (1)安装时引起的皮带跑偏 皮带机的安装质量的好坏对皮带跑偏的影响最大，由安装误差引起的皮带跑偏最难处理，安装误差主要是: a:输送带接头不平直 ; b:机架歪斜 c:导料槽两侧的橡胶板压力不均匀 。 (2)运行中引起的皮带跑偏: a:滚筒、托辊粘料引起的跑偏 。 b:皮带松弛引起的跑偏 c:矿料分布不均匀引起的跑偏 d:运行中振动引起的跑偏 5.2带式输送机皮带跑偏的处理 针对皮带机跑偏的原因，我们采取了相应的对策来做调整，对安装误差引起的跑偏，首先要消除安装误差，对皮带接头该重接的重接，对机架歪斜严重的必须重新安装;对运行中的跑偏，我们主要的调整方法有: (1) 调整托辊组 30 (2)安装自动调心托辊组 (3)采用新型托辊组来防止跑偏 (4)调整传动滚筒与改向滚筒位置 (5)张紧处的调整 (6) 双向运行皮带运输机跑偏的调整 总之，对于皮带机的跑偏现象，只要我们加强日常巡检，及时清除引起皮带跑偏的各种各样的因素，掌握皮带跑偏的规律，就能找出相应的解决
，希望本文对其他皮带机用户有一定的借鉴作用。 31 经济技术可行性分析 由于胶带输送机比较经济，操作安全、可靠，具有多方面的适应性及生产能力实际上不受限制等优点，因此在散料搬运作业中处于特殊优越的地位。此外，由于胶带输送机能完成使物料在各个工序之间连续流动的工作，因此具有多种工艺功能。近来，由于胶带输送机符合环保要求，因此比其他的输送方法更优先被用户选用。 胶带输送机既不污染空气又没有噪声。胶带输送机不会散出灰尘和碳氢化合物来污染空气，必要时还可以用适当的装置把灰尘收集起来。 胶带输送机系统运送每吨散状物料的工具通常是最低的额。像其他的劳动强度低的高度自动化作业一样，胶带输送机的生产费用也很低，比其他存在竞争力的方法投资返回快。胶带输送机系统的大部分功能都可以有中心控制盘或计算机惊醒控制，因此只需要少数操作人员来检查设备和记录维修车间要求注意的设备正常运行状况。 胶带输送机占用修东西的人的时间少。 零件的维修和更换可在现场很快的完成。大多数胶带输送机可在一个工作班内更换下来，一些胶带输送机在报废以前其运输量远超过1亿吨。 胶带输送机与其他运输散状物料的方法相比是非常低的。它不需要要求多的辅助系统。胶带输送机通常只需要定期的检查和润滑。零部件的修理或更换都可按预定的
进行，不至于无计划的停车。胶带输送机零件较少，更换方便，在现场用最少的维修设备就很快完成。同时，由于备件的储存量小，因而成本低，存储空间也比较少 32 结 论 本文根据地面主提升系统的原始参数要求，设计完成了满足相应要求的矿山带式输送机系统。绪论部分详细的介绍了国内外带式输送机的发展现状，以及在主要技术上所存在的差距。也对常用带式输送机的类型和特点进行了阐述。同时简明的介绍了本课题的研究内容。 带式输送机设计计算部分是对通用设备(DT?系列通用固定带式输送机)的选型计算，通过对带式输送机的主要部件，比如滚筒、托辊、皮带、支架等，以及驱动装置中的电机、减速器计算选择,最后组合成使用于具体条件下的带式输送机。 本课题采用的拉紧装置是液压自动拉紧装置。它用于带式输送机的自动张紧，保证输送机的稳定可靠的运行。运作情况稳定，依据使用场合不同，拉紧力能够准确的通过需要进行设定，使设备处于最佳的的工作状态。 在设计的过程中，才真正的认识到，个人需要学习的东西海有很多很多。同时对以前学过的知识掌握得也不够扎实，需要再进行巩固。这次的毕业设计对自身来说是一次很好的锻炼机会，对以后的工作和学习都有很大的帮助，受益匪浅。本次论文虽然经过多次的改正与调整，但任旧存在很多不足之处。恳请各位老师批评、指正。 致谢 在论文即将完成之际，我向导师 老师致以崇高的敬意我深深地谢意。感谢老师在我论文撰写过程中给予的热情帮助和细心指导。他渊博的学识，严谨的治学态度，循循善诱的启迪使我受益匪浅。值此毕业之际，谨以此文向他表示诚挚的感谢。 33 感谢所有教育过我的老师们，是他们给予了我无私的帮助和指导。今后，我唯有以努力学习和工作来报答他们无私的关怀。 感谢我的父母给予的精神和物质上的巨大帮助，在我论文最困难的时候他们给了我极大的精神鼓舞。 感谢曾经给予我帮助的同学、师兄师姐以及部分网友，与他们的讨论切磋使我的论文有了很大的改进。 在我完整的学校教育即将结束之际，我想再次对我的老师、亲人和朋友们表示深深的谢意，他们期盼的眼光给我提供了永恒的精神源泉。 由于我水平有限，论文难免有不足和错误之处，恳请各位老师予以批评、指正，再次表示感谢。 最后，再次感谢我的母校---聊城大学四年来对我的大力栽培。 34 参考文献 [1] 宋伟刚.通用带式输送机设计.北京:机械工业出版社，2006 [2] 周明蘅.联轴器选用手册.北京:化学工业出版社，2001 [3] 徐寄蓉.DT?型固定式带式输送机设计选用手册.北京:冶金工业出版社， 1994 [4] 中国矿业学院.矿山运输机械.北京:煤炭工业出版社，1980 [5] 程居山主编.矿山机械.徐州:中国矿业大学出版社，1997，5 [6] 张钺.新型带式输送机设计手册.北京:冶金工业出版社.2001 [7] 吴宗泽，罗圣国.机械设计课程设计手册.北京:高等教育出版社.1992 [8] 《运输机械设计选用手册》编辑委员会主编.运输机械设计选用手册(上册). 北京:化学工业出版社.1999 [9] 成大先.机械设计手册(第三版，第三卷).北京:化学工业出版社.1992 [10] 赵明生.机械工程手册(第二版).北京:机械工业出版社.1997 [11]王锡法.长距离、大运量带式输送机软起动技术的应用.煤矿机械，2006 [12]邱家平，黄嘉兴，王建生.AHD型带式输送机自动液压张紧装置.煤矿机械， 2006 [13]毛君，王晶.简述带式输送机的拉紧装置.煤矿机械，2006，1 [14]王全为.基于PLC的带式输送机控制管理系统.煤矿机械，2006，9 [15] Nordell L K. Ciozada Z P. Transient Belt Stresses During Starting and Stopping;Elastic Response Simulated by Finite Element Method [J].Bulk Solids Handing,1984,4 [16] Harrison A. Belt Conveyor Research 1980-2000 [J]. Bulk Solids Handling, 2001,21 [17]Gao Yingjie, Jin Yanchao, Hang Qin.Motion Planning Based Coordinated 35 Control for Hydraulic Excavators[D].2008 [18]PNOVAK.Ddevelopments in Hydraulic Engineerring[M].New York:APPLIED SCIENCE PUBLISHERS.1983 [19]James E.Anders，Sr.Industrial Hydraulics Troubleshooting[M]. New York:McGRAW-HILL BOOK COMPANY.1983 [20]Shiuh-Jer Huang Chin-Yin Chen Measurement and Analysis of Structural Dynamics Properties of Robotics Joint Transmission System,Journal of Robotics System 10(1),103-122,1993 36
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