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固定 式带式 输送 设计 角度 全套 cad 图纸

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徐州工程学院毕业设计（论文）任务书机电工程学院机械设计制造及其自动化专业设计（论文）题目矿用固定式带式输送机设计学生姓名周刚班级05机本（1）班起止日期2008122620090527指导教师陈凤腾教研室主任发任务书日期2009年月日1毕业设计的背景带式输送机是连续运行的运输设备，在冶金、采矿、动力、建材等重工业部门及交通运输部门中主要用来运送大量散状货物，如矿石、煤、砂等粉、块状物和包装好的成件物品。带式输送机是煤矿最理想的高效连续运输设备，与其他运输设备相比，不仅具有长距离、大运量、连续输送等优点，而且运行可靠,易于实现自动化、集中化控制,特别是对高产高效矿井，带式输送机已成为煤炭高效开采机电一体化技术与装备的关键设备。2毕业设计论文的内容和要求带传动是机械设备中应用较多的传动装置之一，主要有主动轮、从动轮和传动带组成。工作时靠带与带轮之间的摩擦或啮合实现主、从动轮间运动和动力的传递。带传动具有结构简单、传动平稳、价格低廉、缓冲吸振及过载打滑以保护其他零件的优点。设计内容1减速器的设计2输送机的设计工作量1与课题有关的外文文献翻译不少于4000字；2设计说明书的字数不少于15000字；3毕业答辩图纸总量不少于3张A0图纸，其中包括计算机辅助绘图的工作量；3主要参考文献（1）陈立德主编，机械设计基础，高等教育出版社。（2）李光布主编，带式输送机动力学及设计，机械工业出版社，李光布主编。（3）汪宗华主编，带式输送机，机械工业出版社。（4）机械制图大连理工大学工程画教教研室高等教育出版社（5）陈炳耀,祁开阳主编，带式输送机输送带与滚筒之间的打滑分析煤矿机械出版社。4毕业设计论文进度计划以周为单位起止日期工作内容备注第1周第2周第3周第4周第5周第6周第7周第8周第9周第10周第11周第12周第13周第14周第15周第16周了解设计的基本要求，查阅相关资料查阅相关资料，写开题报告外文资料翻译设计方案比较选择机械部分总体设计机械部分设计计算机械部分设计计算带式输送机设计计算带式输送机设计计算驱动装置的选用与设计绘制机械图绘制机械图撰写毕业设计说明书撰写毕业设计说明书答辩准备答辩教研室审查意见室主任年月日学院审查意见教学院长年月日本科毕业设计（论文）开题报告题目名称矿用固定式带式输送机设计无角度学生姓名专业班级学号一、选题的目的和意义带式输送机是理想的高效连续运输设备，与其它运输设备（如机车类）相比，不仅在经济方面有明显的优势，而且具有长距离、大运量、结构简单、可靠性高等优点，因此广泛应用与冶金、采矿、动力、建材等重工业部门。尤其对高产高效矿井，其已经成为煤炭开采机电一体化与装备的关键设备，是国家基础建设中不可缺少的一个重要机种。毕业设计是我们对大学四年所学知识的综合运用，对我们运用理论知识解决实际问题选择有了新的更高的要求。通过毕业设计不仅可以对所学知识有一个更加全面的认识，而且也使我们的设计、计算和绘图能力都得到了全面的训练。二、国内外研究综述1、国外研究国外已有多家工程设计公司致力于带式输送机设计系统的研究，并开发出各具特色的满足不同应用要求的设计系统。美国CDI公司主要从事带式输送机的设计和咨询工作，在国际输送机设计领域处于领先地位，主要业务范围包括机械设计、水平曲线设计、动态分析和控制系统设计、设备调试及试运行等等。澳大利亚的HELIXTECHNOLOGIESPTYLTD专门从事工程软件开发，已开发出一系列工程管理、投资分析的软件系统，如输送机设计、管道网络分析、泵的选型和V型输送带链的驱动设计等。OVERLANDCONVEYORCO，INCOCC是美国一家专门从事散料运输的咨询公司，开发出的静态分析软件BELTANALYSTII矛1动态分析软件DYNAMICANALYST，为用户提供带式输送机系统设计、工程和运行评估。带式输送机是煤矿最理想的高效连续运输设备，与其他运输设备（如机车类）相比，具有输送距离长，运量大，连续输送等优点，而且运行可靠，易于实现自动化和集中化控制，尤其对高产高效矿井，带式输送机已成为煤炭开采机电一体化技术与装备的关键设备。随着我国高产高效矿井的出现，原有的带式输送机无论是主参数还是运行性能都已不能满足要求，必须向长距离、高带速、大运量、大功率的大型化方向发展，并要求改善和提高运行性能，确保安全。当今该输送机的开发存在着两个关键的问题，一是带式输送机的起动控制问题，二是带式输送机的输出功率控制问题。实际使用中，输送带是粘性弹性体，长距离带式输送机的输送带对驱动装置起动制动的动态响应是一个非常复杂的过程，由于其重负及惯性的影响，起动不平稳，起动电流对电网的冲击交大，且在制动力、惯性力的瞬间作用下产生的应力变化相当大，瞬时变化引起各载荷变化，会加速托辊的损坏，缩短输送带的使用寿命。2、国内研究现状近二十年来，我国带式输送机有了很大的发展，。对带式输送机的关键技术研究和新产品开发都取得了可喜的成果。输送机产品系列不断增多，开发了大倾角、长距离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，成功研制了多种软启动和制动装置及以PLC为核心的可编程电控装置。目前，国内多所高校和科研机构在进行带式输送机的研究，辽宁工程技术大学在有限元分析、启制动曲线、水平转弯及断带检测等方面进行了研究；东北大学对托辊运行阻力随带速变化进行了实验研究，用于带式输送机设计和动态分析，分析转弯部分的导向力和阻力，得出转弯段输送带运行的阻力计算方法，采用离散模型建立系统的动力学方程，开发平面转弯带式输送机动态分析系统；上海交通大学在带式输送机纵向振动理论与横向振动理论的基础上，提出了带式输送机的动态设计方法以及该方法与计算机技术相结合的设计决策支持系统。随着研究工作不断深入，带式输送机动力学性能研究积累了大量的宝贵经验和资料，利用新的设计手段研究带式输送机动力学模型的时机已经成熟。带式输送机的技术关键是动态设计与监测，它是制约大型带式输送机发展的核心技术。三、毕业设计（论文）所用的主要技术与方法主要方法1采用先进的设计方法如优化设计等，从网络、书籍、论文等方面查找相关内容，在脑中构思，然后通过理论计算，最后验证理论分析，从而完成设计任务。2在绘图过程中运用计算机绘图（包括AUTOCAD绘图）。3在外型设计中充分考虑其工作环境，运用了人机工程学方法，以使人机环系统协调，相互适应。确保输送工作的高效、安全可靠以及经济的运转、防止和杜绝事故的发生，减少噪音、环保节能。四、主要参考文献与资料获得情况1北京起重运输机械研究所，武汉丰凡科技开发有限责任公司主编DTA型带式输送机设计手册冶金工业出版社20032机械工业部北京起重运输机械研究所编，DT型固定带式输送机设计选用手册冶金工业出版社19943程居山矿山机械徐州中国矿业大学出版社19974潘英通用机械设计徐州中国矿业大学出版社20035余洲生连续运输机械上海海运学院学报丛书19816洪致育，林良明连续运输机械机械工业出版社19827黎佩箆矿山运输及提升冶金工业出版社8成大先机械设计手册（第四版）北京化学工业出版社20029斯比伐考夫斯基、杰牙其科夫著，陆峰译运输机械机械工业出版社196010矿山提升运输机械（修订版）冶金工业出版社11运输机械设计选用手册编辑委员会运输机械设计选用手册北京化学工业出版社1999五、毕业设计（论文）进度安排（按周说明）1,、了解内容，确定选题1周2、毕业实习2周3、理论设计1周4、计算与绘图12周5、整理资料完善内容1周6、指导教师审批意见（对选题的可行性、研究方法、进度安排作出评价，对是否开题作出决定）指导教师（签名）年月日摘要本次毕业设计是关于矿用固定式带式输送机的设计。首先对胶带输送机作了简单的概述；接着分析了带式输送机的选型原则及计算方法；然后根据这些设计准则与计算选型方法按照给定参数要求进行选型设计；接着对所选择的输送机各主要零部件进行了校核。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。最后简单的说明了输送机的安装与维护。目前，胶带输送机正朝着长距离，高速度，低摩擦的方向发展，近年来出现的气垫式胶带输送机就是其中的一个。在胶带输送机的设计、制造以及应用方面,目前我国与国外先进水平相比仍有较大差距,国内在设计制造带式输送机过程中存在着很多不足。本次带式输送机设计代表了设计的一般过程,对今后的选型设计工作有一定的参考价值。关键词带式输送机；选型设计；主要部件徐州工程学院毕业设计论文ABSTRACTTHEDESIGNISAGRADUATIONPROJECTABOUTTHEBELTCONVEYORUSEDINCOALMINEATFIRST,ITISINTRODUCTIONABOUTTHEBELTCONVEYORNEXT,ITISTHEPRINCIPLESABOUTCHOOSECOMPONENTPARTSOFBELTCONVEYORAFTERTHATTHEBELTCONVEYORABASEONTHEPRINCIPLEISDESIGNEDTHEN,ITISCHECKINGCOMPUTATIONSABOUTMAINCOMPONENTPARTSTHEORDINARYBELTCONVEYORCONSISTSOFSIXMAINPARTSDRIVEUNIT,JIBORDELIVERYEND,TAILENDERRETURNEND,INTERMEDIATESTRUCTURE,LOOPTAKEUPANDBELTATLAST,ITISEXPLANATIONABOUTFIXANDSAFEGUARDOFTHEBELTCONVEYORTODAY,LONGDISTANCE,HIGHSPEED,LOWFRICTIONISTHEDIRECTIONOFBELTCONVEYORSDEVELOPMENTAIRCUSHIONBELTCONVEYORISONEOFTHEMATPRESENT,WESTILLFALLFARSHORTOFABROADADVANCEDTECHNOLOGYINDESIGN,MANUFACTUREANDUSINGTHEREAREALOTOFWASTESINTHEDESIGNOFBELTCONVEYORKEYWORDBELTCONVEYORLECTOTYPEDESIGNMAINPARTS徐州工程学院毕业设计论文目录摘要ABSTRACT1绪论111研究的目的和意义112本课题的主要研究内容113国内外研究现状12带式输送机概述221带式输送机的应用222带式输送机的分类223各种带式输送机的特点224带式输送机的发展状况325带式输送机的工作原理426带式输送机的结构和布置形式5261带式输送机的结构5262布置方式53带式输送机的设计计算731已知原始数据及工作条件732计算步骤7321带宽的确定7322输送带宽度的核算933圆周驱动力9331计算公式9332主要阻力计算10333主要特种阻力计算11334附加特种阻力计算12335倾斜阻力计算1234传动功率计算13341传动轴功率（PA）计算13342电动机功率计算1335输送带张力计算13351输送带不打滑条件校核14352输送带下垂度校核14353各特性点张力计算1536传动滚筒、改向滚筒合张力计算1637传动滚筒最大扭矩计算1638拉紧力计算1639输送带强度校核计算174驱动装置的选用与设计1841电机的选用1842减速器的选用18421传动装置的总传动比19422液力偶合器19徐州工程学院毕业设计论文423联轴器195带式输送机部件的选用2151输送带21511输送带的分类21512输送带的连接2152传动滚筒22521传动滚筒的作用及类型22522传动滚筒的选型及设计22523传动滚筒结构23524传动滚筒的直径验算2353托辊24531托辊的作用与类型24532托辊的选型26533托辊的校核2754制动装置29541制动装置的作用29542制动装置的种类29543制动装置的选型3055改向装置3056拉紧装置31561拉紧装置的作用31562张紧装置在使用中应满足的要求31563拉紧装置在过渡工况下的工作特点31564拉紧装置布置时应遵循的原则32565拉紧装置的种类及特点326其他部件的选用3461机架与中间架3462给料装置35621对给料装置的基本要求35622装料段拦板的布置及尺寸35623装料点的缓冲3563卸料装置3564清扫装置36641篦子式刮板清扫装置36642输送机式刮板清扫装置36643刷式清扫装置36644振动式清扫装置37645水力和风力清扫装置37646联合清扫装置37647输送带翻转装置37648清扫装置的种类3865头部漏斗3866电气及安全保护装置39结论40徐州工程学院毕业设计论文致谢41参考文献42附录43英文原文43中文翻译49煤矿业带式输送机几种软起动方式的比较MICHAELLNAVE,PE统一公司1800年华盛顿路匹兹堡,PA15241带式运送机是采矿工业运输大批原料的重要方法。从传送带驱动系统到传送带纹理结构启动力矩的应用和控制影响着运送机的性能，寿命和可靠性。本文考查了不同启动方法在煤矿工业带式运送机中的应用。简介运行带式运送机的动力必须由驱动滑轮产生，通过滑轮和传送带之间的摩擦力来传递。为了传递能量，传送带上面的张力在接近滑轮部分和离开滑轮部分必定存在着差别。这种差别在稳定运行、启动和停止时刻都是真实存在的。传统传送带结构的设计，都是根据稳定运行情况下传送带的受力情况。因为设计过程中没有详尽研究传送带启动和停止阶段的受力情况，所有的安全措施都集中在稳定运行阶段（HARRISON1987）。本文主要集中讲述传送机启动和加速阶段的特性。传送带设计者在设计时必须考虑控制启动阶段的加速状况，以免使传送带和传送机驱动系统产生过大的张力和动力（SUTTEES，1986）。大加速度产生的动力会给传送带的纹理、传送带结合处、驱动滑轮、轴承、减速器以及耦合器带来负面影响。毫无控制的加速度产生的动力能够引起带式传送机系统产生诸多不良问题，比如上下曲线运动、过度传送带提升运动、滑轮和传送带打滑、运输原料的溢出和传送带结构。传送带的设计需要面对两个问题第一，传送带驱动系统必须能够产生启动带式传送机的最小转动力矩；第二，控制加速度产生动力在安全界限内。可以通过驱动力矩控制设备来完成，控制设备可以是电子手段也可以是机械手段，也可以是两者的组合（CEM，1979）。本文主要阐述输送机的开始和加速的过程。传送带设计师必须控制开始加速度防止过度张紧在传送带织品和力量在皮带传动系统强加速度力量可能有害地影响传送带织品，传送带接合，驱动皮带轮，更加无所事事的滑轮,轴,轴承,速度还原剂,并且联结。未管制的加速度力量可能造成皮带输送机有垂直的曲线的系统性能问题,传送带紧线器运动,驱动皮带轮摩擦损失,材料溢出,并且做成花彩传送带织品。传送带设计员与二个问题被面对,皮带传动系统必须导致极小的扭矩足够强有力开始传动机,和控制了这样加速度强制是在安全限额内。光滑开始传动机可能由对驱动器扭矩控制设备的用途,或机械或电子,或组合的二完成CEM1979。软起动结构评估标准什么是最佳的皮带输送机驱动系统答案取决于许多变量。最佳的系统是一个为开始,运行,和终止提供可接受的控制在合理的费用和以及高可靠性。皮带传动系统为本文我们考虑的设计方案,皮带输送机被电子头等搬家工人几乎总驱动。传送带“驱动系统“将包括多个要素包括电子原动力、电子马达起始者以控制系统,马达联结、速度还原剂、低速联结、皮带传动滑轮、和滑轮闸CUR1986。它重要,传送带设计员审查各个系统要素的适用性对特殊申请。为本文的目的,我们假设,所有驱动系统要素设置矿的新鲜空气,非允许,面积,全国电子编码,条款500防爆,矿的表面的面积。皮带传动要素归因于范围。某些驱动器要素是可利用和实用的用不同的范围。为这论述,我们假设那皮带传动系统范围从分数马力对千位的多个马力。小驱动系统经常是在50马力以下。中型系统范围从50到1000马力。大型系统可能被考虑在1000马力之上。范围分部入这些组是整个地任意的。必须被保重抵抗诱惑对超出马达或在马达之下传送带飞行提高标准化。驱动器结果在粗劣的效率和在高扭矩的潜在,当驱动器能导致破坏性超速在再生,或过度加热以变短的马达寿命。扭矩控制。传送带设计员设法限制开始的扭矩到没有比150运行中。限额在应用的开始的扭矩经常是传送带胴体肉、传送带接合、滑轮绝热材料,轴偏折评级。在更大的传送带和传送带以优化大小的要素,扭矩限额110至125是公用。除扭矩限额之外,传送带起始者必需限制会舒展围绕和会导致旅行的波浪的扭矩增量。一个理想的开始的控制系统会适用于资格整个传送带的扭矩传送带休息由问题的脱离决定,或运动,然后扭矩相等与传送带的运动需求以负荷加上恒定的扭矩从休息加速系统要素的惯性对最终奔跑速度。这使系统临时强制和传送带舒展。不同的驱动系统陈列变化的能力控制扭矩的申请对传送带休息和以不同的速度。并且,传动机陈列装载二个极端。一条空传送带正常存在最小的必需的扭矩为脱离和加速度,当一条充分地被装载的传送带存在最高的必需的扭矩。开采驱动系统必须是能称应用的扭矩从一个2/1比率为一个水平的简单传送带安排,对一个10/1范围为一个倾斜、复杂传送带配置文件。热量评级在开始和运行期间,各个驱动系统也许消散废热。废热也许被解放在电子马达、电子控制、,联结、速度还原剂,或传送带制动系统。各个起始时间热量负荷依靠相当数量传送带负荷和起始时间的期限。设计员必须履行被重复的起始时间的申请需求在运行传动机以后在全负荷。典型的开采传送带开始的责任变化从3到10个起始时间每时数等隔,或2到4个起始时间在连续。被重复的开始也许要求减税或系统要素。有一个直接关系在热量评级为被重复的起始时间和费用之间。可变速度。一些皮带传动系统是适当的为控制开始的扭矩和速度,但只运行以恒定的速度。一些传送带申请会要求一个驱动系统能运行延长的期间以较不比最高速度。这是有用的当驱动器负荷必须与其它驱动器被共享,传送带被使用当处理饲养者为被表达的物料的费率控制,传送带速度被优选为货车使用费费率,传送带被使用以慢速运输人工或材料,或传送带运行缓慢的检验或移动速度为维护目的。可变速度皮带传动将要求一个控制系统根据某一算法调控操作速度。再生或翻修负荷。一些传送带配置文件存在翻修传送带系统用品能量对驱动系统的负荷的潜在。没有所有驱动系统有能力接受被重新生成的能量从负荷。一些驱动器可能接受能量从负荷和退回它到输电线供其它负荷使用。其它驱动器接受能量从负荷和消散它入选定的动态或机械刹车的要素。一些传送带描出切换从开汽车对再生在运算期间。驱动系统可能接受有些巨大的被重新生成的能量为申请吗驱动系统控制或必须调整相当数量减速的强制在翻修期间吗翻修发生当运行和开始维护和支持系统。各个驱动系统将要求定期预防维护。可替换的项目会包括马达画笔、轴承、闸填充、散逸电阻器、油,和凉水。如果驱动系统被设计和保守地被管理,更低的重音在可消耗导致更低的维修费用。一些驱动器要求支持系统譬如流通的油为润滑油、冷却空气或水,环境尘土过滤,或计算机仪器工作。支持系统的维护可能影响驱动系统的可靠性。费用驱动器设计员将审查各个驱动系统的费用。费用合计是第一基建成本获取驱动器,费用安装和委任驱动器,费用运行驱动器,和费用的总和维护驱动器。费用使力量运行驱动器也许广泛变化用不同的地点。设计员努力符合所有系统性能要求在最低的费用合计。经常超过一个驱动系统也许满足所有系统性能标准在竞争费用。更喜欢的驱动器安排是最简单,譬如一个唯一马达驱动通过一个唯一顶头滑轮。但是,机械,经济,和功能需求经常需要对复杂驱动器的用途。传送带设计员必须平衡对优雅的需要反对伴随复杂系统的问题。复杂系统要求额外设计工程为成功配置。经常被忽略的费用在复杂系统是培训人事部的费用,或停工期的费用由于不足的培训。软起动驱动控制逻辑各个驱动系统将要求一个控制系统调控开始的机制。最共同的类型控制被使用在更小对中等大小驱动以简单的外形被命名“开环加速度控制“。在开环,控制系统早先被配置程序化开始的机制以被规定的方式,通常准时根据。在开环控制,驾驶使用参数譬如潮流,扭矩,或速度不影响序列操作。这个方法假定,控制设计师充分地塑造了驱动系统表现在传动机。为更大或更加复杂的传送带,“闭合回路“或“反馈“控制可以他运用了。在闭合回路控制,在开始期间,控制系统显示器通过传感器驾驶使用参数譬如马达的当前层,传送带的速度,或力量在传送带,并且修改起动程序控制,极限,或优选或佩带了参量。闭合回路控制系统修改开始的被应用的力量在一台空和充分地被装载的传动机之间。常数在数学模型与被测量的可变物有关对系统驱动反应被命名定调的常数。这些常数必须适当地被调整为成功的应用对各台传动机。最共同的计划为传动机开始闭合回路控制是车头表反馈为速度控制和压电池力量或驱动力反馈为扭矩控制。在一些复杂系统,它是中意安排闭合回路控制系统调整自己为各种各样的遇到的传动机情况。这被命名“能适应的控制“。这些极端可能介入浩大的变异在装货,围绕的温度,装货的地点在外形,或多个驱动选择在传动机。有三个共同的能适应的方法。介入决定做在开始之前,如果控制系统能知道传送带是空的,它会减少最初的力量和会加长加速度力量的应用对最高速度。如果传送带被装载,控制系统会应用资格力量在摊位之下使较少时刻和供应充足的扭矩及时地充分地加速传送带。因为传送带只成为了装载在早先赛跑期间由装载驱动,平均驱动潮流可能被抽样当连续和被保留在反射传送带搬运器时间的缓冲记忆。然后在停工平均也许是预先处理一些开环和闭合回路为下个开始。第二个方法介入根据驱动观察发生在最初开始或“行动期间证明的决定。这及时驱动潮流的或力量通常介入比较对传送带速度。如果驱动潮流或力量必需及早在序列是降低并且行动被创始,传送带必须被卸载。如果驱动潮流或力量必需是高的。在开始,传动机必须被装载。这个决定可能被划分在区域和使用修改起动程序控制的中部和结束。第三个方法介入传送带速度的比较对时刻为这个开始反对传送带加速度历史极限,或加速度信封监视。在开始,传送带速度被测量对时间。这与被保留在控制系统记忆的二限制的传送带速度曲线比较。第一曲线描出空的传送带加速,并且第二个充分地被装载的传送带。因而,如果当前的速度对时间比被装载的外形低,它也许表明,传送带被超载,妨碍,或驱动故障。如果当前的速度对时间比空间的外形高级,它也许表明一条残破的传送带结合或驱动故障。无论如何，当前的起飞中止并且警报运行。结论最好的传送带启动系统要求在不同的传送带负载条件下，能够以合理的代价带来可靠性高的可以接受的运行性能。但是至今没有一个启动系统能够达到这样的要求。传送带设计者必须为每个传送带设计启动系统属性。总得来说，全电压交流发动机启动适合于简单结构的小型传送带。减电压SCR交流发动机启动是地下中、小型传送带的基本启动方法。最新的进展显示，固定液体填充耦合系统的交流发动机是简单结构中、大型传送带基本启动方法。对于那些大、中型而且需要重复启动的复杂结构传送带，绕线转子发动机驱动是常用的选择。在结构特别复杂，运行需要不同速度的传送带启动中，传送带直流发动机驱动、不同填充液体驱动、和相异机械传递驱动系统一直实力相当的候选者。具体选择哪个启动方式由使用环境，相对价格，运行能耗，反应速度和使用者习惯来决定。变频交流驱动和非电刷直流驱动主要限制于中型传送带，这些中型传送带需要精确的速度控制，高代价和复杂性。但是，随着持续的竞争和技术进步，波形综合技术的电子驱动器的使用将越来越广。ACOMPARISONOFSOFTSTARTMECHANISMSFORMININGBELTCONVEYORSMICHAELLNAVE,PECONSOLINC1800WASHINGTONROADPITTSBURGH,PA15241BELTCONVEYORSAREANIMPORTANTMETHODFORTRANSPORTATIONOFBULKMATERIALSINTHEMININGINDUSTRYTHECONTROLOFTHEAPPLICATIONOFTHESTARTINGTORQUEFROMTHEBELTDRIVESYSTEMTOTHEBELTFABRICAFFECTSTHEPERFORMANCE,LIFECOST,ANDRELIABILITYOFTHECONVEYORTHISPAPEREXAMINESAPPLICATIONSOFEACHSTARTINGMETHODWITHINTHECOALMININGINDUSTRYINTRODUCTIONTHEFORCEREQUIREDTOMOVEABELTCONVEYORMUSTBETRANSMITTEDBYTHEDRIVEPULLEYVIAFRICTIONBETWEENTHEDRIVEPULLEYANDTHEBELTFABRICINORDERTOTRANSMITPOWERTHEREMUSTBEADIFFERENCEINTHEBELTTENSIONASITAPPROACHESANDLEAVESTHEDRIVEPULLEYTHESECONDITIONSARETRUEFORSTEADYSTATERUNNING,STARTING,ANDSTOPPINGTRADITIONALLY,BELTDESIGNSAREBASEDONSTATICCALCULATIONSOFRUNNINGFORCESSINCESTARTINGANDSTOPPINGARENOTEXAMINEDINDETAIL,SAFETYFACTORSAREAPPLIEDTOSTATICLOADINGSHARRISON,1987THISPAPERWILLPRIMARILYADDRESSTHESTARTINGORACCELERATIONDUTYOFTHECONVEYORTHEBELTDESIGNERMUSTCONTROLSTARTINGACCELERATIONTOPREVENTEXCESSIVETENSIONINTHEBELTFABRICANDFORCESINTHEBELTDRIVESYSTEMSUTTEES,1986HIGHACCELERATIONFORCESCANADVERSELYAFFECTTHEBELTFABRIC,BELTSPLICES,DRIVEPULLEYS,IDLERPULLEYS,SHAFTS,BEARINGS,SPEEDREDUCERS,ANDCOUPLINGSUNCONTROLLEDACCELERATIONFORCESCANCAUSEBELTCONVEYORSYSTEMPERFORMANCEPROBLEMSWITHVERTICALCURVES,EXCESSIVEBELTTAKEUPMOVEMENT,LOSSOFDRIVEPULLEYFRICTION,SPILLAGEOFMATERIALS,ANDFESTOONINGOFTHEBELTFABRICTHEBELTDESIGNERISCONFRONTEDWITHTWOPROBLEMS,THEBELTDRIVESYSTEMMUSTPRODUCEAMINIMUMTORQUEPOWERFULENOUGHTOSTARTTHECONVEYOR,ANDCONTROLLEDSUCHTHATTHEACCELERATIONFORCESAREWITHINSAFELIMITSSMOOTHSTARTINGOFTHECONVEYORCANBEACCOMPLISHEDBYTHEUSEOFDRIVETORQUECONTROLEQUIPMENT,EITHERMECHANICALORELECTRICAL,ORACOMBINATIONOFTHETWOCEM,1979SOFTSTARTMECHANISMEVALUATIONCRITERIONWHATISTHEBESTBELTCONVEYORDRIVESYSTEMTHEANSWERDEPENDSONMANYVARIABLESTHEBESTSYSTEMISONETHATPROVIDESACCEPTABLECONTROLFORSTARTING,RUNNING,ANDSTOPPINGATAREASONABLECOSTANDWITHHIGHRELIABILITYLEWDLYANDSUGARCANE,1978BELTDRIVESYSTEMFORTHEPURPOSESOFTHISPAPERWEWILLASSUMETHATBELTCONVEYORSAREALMOSTALWAYSDRIVENBYELECTRICALPRIMEMOVERSGOODYEARTIREANDRUBBER,1982THEBELT“DRIVESYSTEM“SHALLCONSISTOFMULTIPLECOMPONENTSINCLUDINGTHEELECTRICALPRIMEMOVER,THEELECTRICALMOTORSTARTERWITHCONTROLSYSTEM,THEMOTORCOUPLING,THESPEEDREDUCER,THELOWSPEEDCOUPLING,THEBELTDRIVEPULLEY,ANDTHEPULLEYBRAKEORHOLDBACKCUR,1986ITISIMPORTANTTHATTHEBELTDESIGNEREXAMINETHEAPPLICABILITYOFEACHSYSTEMCOMPONENTTOTHEPARTICULARAPPLICATIONFORTHEPURPOSEOFTHISPAPER,WEWILLASSUMETHATALLDRIVESYSTEMCOMPONENTSARELOCATEDINTHEFRESHAIR,NONPERMISSIBLE,AREASOFTHEMINE,ORINNONHAZARDOUS,NATIONALELECTRICALCODE,ARTICLE500EXPLOSIONPROOF,AREASOFTHESURFACEOFTHEMINEBELTDRIVECOMPONENTATTRIBUTESSIZECERTAINDRIVECOMPONENTSAREAVAILABLEANDPRACTICALINDIFFERENTSIZERANGESFORTHISDISCUSSION,WEWILLASSUMETHATBELTDRIVESYSTEMSRANGEFROMFRACTIONALHORSEPOWERTOMULTIPLESOFTHOUSANDSOFHORSEPOWERSMALLDRIVESYSTEMSAREOFTENBELOW50HORSEPOWERMEDIUMSYSTEMSRANGEFROM50TO1000HORSEPOWERLARGESYSTEMSCANBECONSIDEREDABOVE1000HORSEPOWERDIVISIONOFSIZESINTOTHESEGROUPSISENTIRELYARBITRARYCAREMUSTBETAKENTORESISTTHETEMPTATIONTOOVERMOTORORUNDERMOTORABELTFLIGHTTOENHANCESTANDARDIZATIONANOVERMOTOREDDRIVERESULTSINPOOREFFICIENCYANDTHEPOTENTIALFORHIGHTORQUES,WHILEANUNDERMOTOREDDRIVECOULDRESULTINDESTRUCTIVEOVERSPENDINGONREGENERATION,OROVERHEATINGWITHSHORTENEDMOTORLIFELORDS,ETAL,1978TORQUECONTROLBELTDESIGNERSTRYTOLIMITTHESTARTINGTORQUETONOMORETHAN150OFTHERUNNINGTORQUECEMA,1979GOODYEAR,1982THELIMITONTHEAPPLIEDSTARTINGTORQUEISOFTENTHELIMITOFRATINGOFTHEBELTCARCASS,BELTSPLICE,PULLEYLAGGING,ORSHAFTDEFLECTIONSONLARGERBELTSANDBELTSWITHOPTIMIZEDSIZEDCOMPONENTS,TORQUELIMITSOF110THROUGH125ARECOMMONELBERTON,1986INADDITIONTOATORQUELIMIT,THEBELTSTARTERMAYBEREQUIREDTOLIMITTORQUEINCREMENTSTHATWOULDSTRETCHBELTINGANDCAUSETRAVELINGWAVESANIDEALSTARTINGCONTROLSYSTEMWOULDAPPLYAPRETENSIONTORQUETOTHEBELTATRESTUPTOTHEPOINTOFBREAKAWAY,ORMOVEMENTOFTHEENTIREBELT,THENATORQUEEQUALTOTHEMOVEMENTREQUIREMENTSOFTHEBELTWITHLOADPLUSACONSTANTTORQUETOACCELERATETHEINERTIAOFTHESYSTEMCOMPONENTSFROMRESTTOFINALRUNNINGSPEEDTHISWOULDMINIMIZESYSTEMTRANSIENTFORCESANDBELTSTRETCHSHULTZ,1992DIFFERENTDRIVESYSTEMSEXHIBITVARYINGABILITYTOCONTROLTHEAPPLICATIONOFTORQUESTOTHEBELTATRESTANDATDIFFERENTSPEEDSALSO,THECONVEYORITSELFEXHIBITSTWOEXTREMESOFLOADINGANEMPTYBELTNORMALLYPRESENTSTHESMALLESTREQUIREDTORQUEFORBREAKAWAYANDACCELERATION,WHILEAFULLYLOADEDBELTPRESENTSTHEHIGHESTREQUIREDTORQUEAMININGDRIVESYSTEMMUSTBECAPABLEOFSCALINGTHEAPPLIEDTORQUEFROMA2/1RATIOFORAHORIZONTALSIMPLEBELTARRANGEMENT,TOA10/1RANGESFORANINCLINEDORCOMPLEXBELTPROFILETHERMALRATINGDURINGSTARTINGANDRUNNING,EACHDRIVESYSTEMMAYDISSIPATEWASTEHEATTHEWASTEHEATMAYBELIBERATEDINTHEELECTRICALMOTOR,THEELECTRICALCONTROLS,THECOUPLINGS,THESPEEDREDUCER,ORTHEBELTBRAKINGSYSTEMTHETHERMALLOADOFEACHSTARTISDEPENDENTONTHEAMOUNTOFBELTLOADANDTHEDURATIONOFTHESTARTTHEDESIGNERMUSTFULFILLTHEAPPLICATIONREQUIREMENTSFORREPEATEDSTARTSAFTERRUNNINGTHECONVEYORATFULLLOADTYPICALMININGBELTSTARTINGDUTIESVARYFROM3TO10STARTSPERHOUREQUALLYSPACED,OR2TO4STARTSINSUCCESSIONREPEATEDSTARTINGMAYREQUIRETHEDREADINGOROVERSIZINGOFSYSTEMCOMPONENTSTHEREISADIRECTRELATIONSHIPBETWEENTHERMALRATINGFORREPEATEDSTARTSANDCOSTSVARIABLESPEEDSOMEBELTDRIVESYSTEMSARESUITABLEFORCONTROLLINGTHESTARTINGTORQUEANDSPEED,BUTONLYRUNATCONSTANTSPEEDSOMEBELTAPPLICATIONSWOULDREQUIREADRIVESYSTEMCAPABLEOFRUNNINGFOREXTENDEDPERIODSATLESSTHANFULLSPEEDTHISISUSEFULWHENTHEDRIVELOADMUSTBESHAREDWITHOTHERDRIVES,THEBELTISUSEDASAPROCESSFEEDERFORRATECONTROLOFTHECONVEYEDMATERIAL,THEBELTSPEEDISOPTIMIZEDFORTHEHAULAGERATE,THEBELTISUSEDATSLOWERSPEEDSTOTRANSPORTMENORMATERIALS,ORTHEBELTISRUNASLOWINSPECTIONORINCHINGSPEEDFORMAINTENANCEPURPOSESHAGER,1991THEVARIABLESPEEDBELTDRIVEWILLREQUIREACONTROLSYSTEMBASEDONSOMEALGORITHMTOREGULATEOPERATINGSPEEDREGENERATIONOROVERHAULINGLOADSOMEBELTPROFILESPRESENTTHEPOTENTIALFOROVERHAULINGLOADSWHERETHEBELTSYSTEMSUPPLIESENERGYTOTHEDRIVESYSTEMNOTALLDRIVESYSTEMSHAVETHEABILITYTOACCEPTREGENERATEDENERGYFROMTHELOADSOMEDRIVESCANACCEPTENERGYFROMTHELOADANDRETURNITTOTHEPOWERLINEFORUSEBYOTHERLOADSOTHERDRIVESACCEPTENERGYFROMTHELOADANDDISSIPATEITINTODESIGNATEDDYNAMICORMECHANICALBRAKINGELEMENTSSOMEBELTPROFILESSWITCHFROMMOTORINGTOREGENERATIONDURINGOPERATIONCANTHEDRIVESYSTEMACCEPTREGENERATEDENERGYOFACERTAINMAGNITUDEFORTHEAPPLICATIONDOESTHEDRIVESYSTEMHAVETOCONTROLORMODULATETHEAMOUNTOFRETARDINGFORCEDURINGOVERHAULINGDOESTHEOVERHAULINGOCCURWHENRUNNINGANDSTARTINGMAINTENANCEANDSUPPORTINGSYSTEMSEACHDRIVESYSTEMWILLREQUIREPERIODICPREVENTATIVEMAINTENANCEREPLACEABLEITEMSWOULDINCLUDEMOTORBRUSHES,BEARINGS,BRAKEPADS,DISSIPATIONRESISTORS,OILS,ANDCOOLINGWATERIFTHEDRIVESYSTEMISCONSERVATIVELYENGINEEREDANDOPERATED,THELOWERSTRESSONCONSUMABLESWILLRESULTINLOWERMAINTENANCECOSTSSOMEDRIVESREQUIRESUPPORTINGSYSTEMSSUCHASCIRCULATINGOILFORLUBRICATION,COOLINGAIRORWATER,ENVIRONMENTALDUSTFILTERING,ORCOMPUTERINSTRUMENTATIONTHEMAINTENANCEOFTHESUPPORTINGSYSTEMSCANAFFECTTHERELIABILITYOFTHEDRIVESYSTEMCOSTTHEDRIVEDESIGNERWILLEXAMINETHECOSTOFEACHDRIVESYSTEMTHETOTALCOSTISTHESUMOFTHEFIRSTCAPITALCOSTTOACQUIRETHEDRIVE,THECOSTTOINSTALLANDCOMMISSIONTHEDRIVE,THECOSTTOOPERATETHEDRIVE,ANDTHECOSTTOMAINTAINTHEDRIVETHECOSTFORPOWERTOOPERATETHEDRIVEMAYVARYWIDELYWITHDIFFERENTLOCATIONSTHEDESIGNERSTRIVESTOMEETALLSYSTEMPERFORMANCEREQUIREMENTSATLOWESTTOTALCOSTOFTENMORETHANONEDRIVESYSTEMMAYSATISFYALLSYSTEMPERFORMANCECRITERIONSATCOMPETITIVECOSTSCOMPLEXITYTHEPREFERREDDRIVEARRANGEMENTISTHESIMPLEST,SUCHASASINGLEMOTORDRIVINGTHROUGHASINGLEHEADPULLEYHOWEVER,MECHANICAL,ECONOMIC,ANDFUNCTIONALREQUIREMENTSOFTENNECESSITATETHEUSEOFCOMPLEXDRIVESTHEBELTDESIGNERMUSTBALANCETHENEEDFORSOPHISTICATIONAGAINSTTHEPROBLEMSTHATACCOMPANYCOMPLEXSYSTEMSCOMPLEXSYSTEMSREQUIREADDITIONALDESIGNENGINEERINGFORSUCCESSFULDEPLOYMENTANOFTENOVERLOOKEDCOSTINACOMPLEXSYSTEMISTHECOSTOFTRAININGONSITEPERSONNEL,ORTHECOSTOFDOWNTIMEASARESULTOFINSUFFICIENTTRAININGSOFTSTARTDRIVECONTROLLOGICEACHDRIVESYSTEMWILLREQUIREACONTROLSYSTEMTOREGULATETHESTARTINGMECHANISMTHEMOSTCOMMONTYPEOFCONTROLUSEDONSMALLERTOMEDIUMSIZEDDRIVESWITHSIMPLEPROFILESISTERMED“OPENLOOPACCELERATIONCONTROL“INOPENLOOP,THECONTROLSYSTEMISPREVIOUSLYCONFIGUREDTOSEQUENCETHESTARTINGMECHANISMINAPRESCRIBEDMANNER,USUALLYBASEDONTIMEINOPENLOOPCONTROL,DRIVEOPERATINGPARAMETERSSUCHASCURRENT,TORQUE,ORSPEEDDONOTINFLUENCESEQUENCEOPERATIONTHISMETHODPRESUMESTHATTHECONTROLDESIGNERHASADEQUATELYMODELEDDRIVESYSTEMPERFORMANCEONTHECONVEYORFORLARGERORMORECOMPLEXBELTS,“CLOSEDLOOP“OR“FEEDBACK“CONTROLMAYHEUTILIZEDINCLOSEDLOOPCONTROL,DURINGSTARTING,THECONTROLSYSTEMMONITORSVIASENSORSDRIVEOPERATINGPARAMETERSSUCHASCURRENTLEVELOFTHEMOTOR,SPEEDOFTHEBELT,ORFORCEONTHEBELT,ANDMODIFIESTHESTARTINGSEQUENCETOCONTROL,LIMIT,OROPTIMIZEONEORWOREPARAMETERSCLOSEDLOOPCONTROLSYSTEMSMODIFYTHESTARTINGAPPLIEDFORCEBETWEENANEMPTYANDFULLYLOADEDCONVEYORTHECONSTANTSINTHEMATHEMATICALMODELRELATEDTOTHEMEASUREDVARIABLEVERSUSTHESYSTEMDRIVERESPONSEARETERMEDTHETUNINGCONSTANTSTHESECONSTANTSMUSTBEPROPERLYADJUSTEDFORSUCCESSFULAPPLICATIONTOEACHCONVEYORTHEMOSTCOMMONSCHEMESFORCLOSEDLOOPCONTROLOFCONVEYORSTARTSARETACHOMETERFEEDBACKFORSPEEDCONTROLANDLOADCELLFORCEORDRIVEFORCEFEEDBACKFORTORQUECONTROLONSOMECOMPLEXSYSTEMS,ITISDESIRABLETOHAVETHECLOSEDLOOPCONTROLSYSTEMADJUSTITSELFFORVARIOUSENCOUNTEREDCONVEYORCONDITIONSTHISISTERMED“ADAPTIVECONTROL“THESEEXTREMESCANINVOLVEVASTVARIATIONSINLOADINGS,TEMPERATUREOFTHEBELTING,LOCATIONOFTHELOADINGONTHEPROFILE,ORMULTIPLEDRIVEOPTIONSONTHECONVEYORTHEREARETHREECOMMONADAPTIVEMETHODSTHEFIRSTINVOLVESDECISIONSMADEBEFORETHESTART,ORRESTARTCONDITIONINGIFTHECONTROLSYSTEMCOULDKNOWTHATTHEBELTISEMPTY,ITWOULDREDUCEINITIALFORCEANDLENGTHENTHEAPPLICATIONOFACCELERATIONFORCETOFULLSPEEDIFTHEBELTISLOADED,THECONTROLSYSTEMWOULDAPPLYPRETENSIONFORCESUNDERSTALLFORLESSTIMEANDSUPPLYSUFFICIENTTORQUETOADEQUATELYACCELERATETHEBELTINATIMELYMANNERSINCETHEBELTONLYBECAMELOADEDDURINGPREVIOUSRUNNINGBYLOADINGTHEDRIVE,THEAVERAGEDRIVECURRENTCANBESAMPLEDWHENRUNNINGANDRETAINEDINAFIRSTINFIRSTOUTBUFFERMEMORYTHATREFLECTSTHEBELTCONVEYANCETIMETHENATSHUTDOWNTHEFIFOAVERAGEMAYBEUSE4TOPRECONDITIONSOMEOPENLOOPANDCLOSEDLOOPSETPOINTSFORTHENEXTSTARTTHESECONDMETHODINVOLVESDECISIONSTHATAREBASEDONDRIVEOBSERVATIONSTHATOCCURDURINGINITIALSTARTINGOR“MOTIONPROVINGTHISUSUALLYINVOLVESACO