毕业设计论文--带式输送机设计.doc

1 毕业设计（论文）毕业设计（论文） 带式输送机设计 年级专业 2012 级矿山机电 学生姓名 王鹏召 指导教师 平顶山工业职业技术学院平顶山工业职业技术学院 14 年 4 月 8 日 2 带式输送机设计带式输送机设计 摘摘 要要 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。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、管理维护方便， 在连续装载条件下可实现连续运输。本论文主要涉及了带式输 送机的机械设计和电气原理设计部分。 带式输送机的机械设计分两步，第一步是初步设计，主要 是通过理论上的计算选出合适的输送机部件。其中包括输送带 的类型和带宽选择、带式输送机线路初步设计、托辊及其间距 的选择、滚筒的选择、电动机、减速器、盘闸制动器、软起动 装置的选择等；第二步是施工设计，主要根据初步设计选定的 滚筒、托辊、驱动装置完成对已选部件的安装与布置的图纸设 计工作。 3 最后，在机械设计的基础上，完成了对输送机的保护装置 及其电气原理设计。电气控制主要通过以可编程控制器为核心 的电气系统实现的。 关键词：关键词：带式输送机；驱动装置；可编程控制器 4 目目 录录 摘摘 要要.i 目目 录录iii 1 1 绪论绪论 1 1.1 带式输送机的技术发展.1 1.2 常用带式输送机类型与特点.3 2 2 带式输送机的初步设计带式输送机的初步设计 6 2.1 概述.6 2.2 带式输送机的初步设计.6 2.2.1 设计原始资料 6 2.2.2 带式输送机的种类 7 2.2.3 输送带运行速度的选择 7 2.2.4 带宽的确定 8 2.2.5 输送带种类的选择 9 2.3 输送线路初步设计.9 2.4 托辊的选择计算.10 2.4.1 托辊的种类 .10 2.4.2 托辊直径和质量的确定 .11 2.4.3 托辊间距的选择 .11 2.4.4 托辊阻力系数 .11 5 2.5 带式输送机线路阻力计算.13 2.5.1 基本参数的确定计算 .13 2.5.2 计算各直线区段阻力 .14 2.6 输送带张力计算.16 2.7 输送带强度校核.19 2.8 计算滚筒牵引力与电动机功率.19 2.9 驱动装置及其布置.21 2.9.1 滚筒的选择 .21 2.9.2 减速器的选型与热容量校核 .23 2.9.3 联轴器的选型 .24 2.9.4 驱动装置的位置选择 .24 2.10 拉紧力、拉紧行程的计算及拉紧装置的选择.24 2.10.1 拉紧力的计算 24 2.10.2 拉紧行程的计算 25 2.11 制动力矩计算.28 2.12 软启动装置的选择.28 2.13 带式输送机的各种保护.29 2.14 辅助装置.31 2.14.1 清扫装置 31 2.14.2 装载装置 32 2.15 带式输送机主要计算结论32 3 3 带式输送机电控设计带式输送机电控设计 33 3.1 电控系统的概述.33 6 3.2 指令说明.34 3.2.1 电控公用指令 .34 3.2.2 自动控制指令 .35 3.2.3 手动控制指令 .35 3.3 系统工作原理.35 3.3.1 自动工作方式 .35 3.3.2 手动工作方式 .38 3.3.3 信号与报警 .41 结束语结束语 1 参考文献参考文献 2 1 1 1 绪论绪论 1.1 带式输送机的技术发展 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，在 连续装载条件下可实现连续运输。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。 1880 年德国 lmg 公司设计了一台链斗挖掘机，其尾部带一条蒸气机驱动的带式 输送机。1896 年美国纽约颁布了鲁宾斯为带式输送机的发明人。20 世纪 30 年代随 着德国褐煤露天矿连续开采工艺的发展，带式输送机也随之得到迅速地发展，二次 大战前德国褐煤露天矿已出现 1.6m 带宽的带式输送机。50 年代开发出的钢绳芯输送 带为带式输送机长距离化和大型化创造了条件。前西德为了摆脱石油危机带来的影 响，开发了年产 40005000 万 t 的褐煤露天矿，并在 5060 年代为日挖 10 万石方 的斗轮挖掘机开发了配套的 3.0m 带宽的带式输送机，带速为 6.8m/s。后经科研开发 将带速提高到 7.5m/s，使带宽从 3.0m 降至 2.8m，但运量仍保持 3.75 万 t/h。单条带 式输送机的装机容量为 62000kw，是当今运量最大的带式输送机。 70 年代开始，西方各国推广斜井带式输送机。德国鲁尔区 haniel-prosper煤矿 使用了当今规格最大的斜井带式输送机，其带宽为 1.4m，带速为 5.5m/s,带强为 st7500n/mm，整机传动功率为 23100kw 同步电机。电机转子直接固定在滚筒轴上， 从而省去了减速器。同步机用交直交变频装置调速，起、制动过程非常平稳，起动 时间可达 140s，制动时间达 40s。输送带保证寿命达 20 年。该机上、下分支输送带 都运送物料。向上运媒 1800t/h，下分支向下运矸石 1000t/h，提高高度达 700 余米。 经过一百年的发展，带式输送机已成为一个庞大的家族，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。 2 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。例如，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。 目前国内外带式输送机正朝着长距离、高速度和大运量方向发展。单机运距已 达 30.4km，多机串联运距最长达 208km，由 17 条带式输送机组成，最宽的带式输送 机带宽为 4m。最大运输能力已达到 3.75 万 t/h，最高带速达到 15m/s。单条带式输送 机的装机功率达到 62000kw。我国生产的带式输送机最大带宽已达到 2m，带速已 达到 2 m/s，设计运输能力已达到 5.2 万 t/h，最大运距为 3.7km。 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，因此世界 各国都在不断地努力发展和完善带式输送机技术。研究带式输送机的途径和目的及 意义如下： （1）提高带速，它是提高输送能力和节省投资的有效途径。 （2）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。 （3）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。 （4）节能研究，带式输送机本身是输送机中耗能最省的，但在大型矿山、冶金、 电力和专用港口等企业中带式输送机用量很大，成为企业中的一个耗能大部门，因 而进一步的节能研究具有重要意义。 （5）为适应金属露天矿大型化开采的需要，一些国家正努力解决输送机输送金 属矿石及其周围的问题，力求用带式输送机替代昂贵的汽车运输。 3 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 常用带式输送机类型与特点 带式输送机的种类很多，常用的主要有以下几种： （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。其特点式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。例如，煤矿地面生产系统、洗煤厂、 井下主要运输大巷、港口、发电厂等生长地点。该种输送机应用十分普遍，现已形 成系列产品如 td62、td75、dt等。 （2）钢绳芯带式输送机 钢绳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。在大型矿井的主要平巷、斜井 和地面生产系统往往会遇到大运量、长距离情况，如果采用普通型带式输送机运输， 由于受到输送带强度的限制而只能采用多台串联运行方式，这就造成了设备数量多， 物料转载次数多，因而带来设备投资高，运转效率低，事故率升高，粉媒比重上升 以及维护人员增多等后果。采用钢绳芯带式输送机可以有效地解决这类问题。该种 带式输送机已经定型成 dx 系列。 4 （3）吊挂式带式输送机 吊挂式带式输送机是一种将其机架用钢丝绳或铁链吊挂在顶板上的带式输送机。 机架可以采用钢丝绳或型钢材，托辊组可以是铰接或固定支承。它通常用于底板或 地基起伏不稳定，服务时间较短的场合。如煤矿井下采区上、下山，顺槽和集中运 输巷。 （4）可伸缩带式输送机 可伸缩带式输送机的输送长度可以根据工作的需要随时缩短或加长。这是为满 足煤矿井下综采工作面顺槽输送要求而设计的。 （5）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。 （6）弯曲带式输送机 弯曲带式输送机是一种在输送线路上可变向的带式输送机。该种输送机适用于 煤矿井下弯曲巷道和地面越野输送。 （7）线摩擦带式输送机 在带式输送机（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。 （8）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。各种物料 所允许的最大上运倾角见表 1.1。大倾角带式输送机可以减小输送距离、降低巷道开 5 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。 表 1.1 带式输送机的最大倾角 物料名称最大倾角物料名称最大倾角 块煤18湿精矿20 原煤20干精矿18 谷物18筛分后石灰石12 025mm焦炭18干砂15 030mm焦炭20湿砂23 0350mm焦炭16盐20 0120mm矿石18水泥20 060mm矿石20块状干粘土1518 4080mm油母页岩18粉状干粘土22 干松泥土20 （9）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。因此，国外一些国家不提倡 使用。我国自 1967 年起在煤矿开始使用，但总体用量不高。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。 （10）圆管式带式输送机 6 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、粉媒、谷物等物料的输送。 （11）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，滚筒传递扭距很有限，因而不适 用于长距离输送。 （12）网带输送机（dw） 网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 2 2 带式输送机的初步设计带式输送机的初步设计 2.1 概述概述 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。 2.2 带式输送机的初步设计带式输送机的初步设计 2.2.1 设计原始资料 表 2.1 带式输送机原始资料 主运量q900t/h 7 运距l497.5m 倾角-10.6 原煤块度amax300mm 原煤松散密度0.9t/m3 要 参 数 应用单位 2.2.2 带式输送机的种类 输送带在带式输送机中，既是承载构件又是牵引构件，它不仅需要足够的强度， 而且还应具有耐磨、耐疲劳以及特殊要求，如井下用的输送带还必须具有阻燃的特 性。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，更重要的是影 响输送机可靠、安全的运行。 2.2.3 输送带运行速度的选择 带速是输送机的重要参数，通常根据以下原则进行选择： （1）长距离、大运量的输送机可选择高带速； （2）倾角大、运距短的输送机带速宜小； （3）下运相对上运带式输送机带速低； （4）粒度大、磨琢性大、易粉碎和易起尘的物料宜选用较低带速； （5）卸料车卸料时带速不宜超过 2.5m/s，犁式卸料器卸料时，不宜超过 2m/s； （6）输送成件物品时，带速不得超过 1.25m/s。 表 2.2 与物料有关的常用带速 带宽b（毫米） 500，650800，10001200，1400输送物料的特性 带速v（米/秒） 8 磨琢性小，品质不会因粉化而 降低；如：原煤、砂、泥土、 原盐等。 0.82.51.03.151.55.0 中等磨琢性，中小粒度 （150mm以下）的物料。 0.82.01.02.51.04.0 磨琢性大，粒度大（350mm以 下）大块物料。 0.81.61.02.51.03.15 磨琢性大，易碎的物料。0.81.60.82.00.82.0 磨琢性小，品质会因粉化而降 低。 0.82.00.82.50.83.15 常用带速系列值如下：0.8,1.0,1.26,1.6,2.0,2.5,3.15,4.0,4.5,5.0,5.6,6.0。此处由于是 下运输送，输送原料是原煤，考虑到带宽的原因，初选带速 v=2.0m/s。 2.2.4 带宽的确定 （1）满足设计运输能力的带宽 1 b 式（2.1） cvk q b 1 式中 q设计运输能力，t/h; 满足设计运输能力的输送带宽度，m; 2 b k物料断面系数； 输送带运行速度，m/s; v 物料的散状密度，t/m; 倾角系数。 c 表 2.3 倾角系数 9 输送倾角03 5101520 c10.990.950.890.81 由公式（2.1）得=1175mm 94 . 0 29 . 0385 900 1 b （2)满足物料块度条件的宽度。对于未筛分过的物料 2 b 式（2.2） 2002 max2 ab 由公式（2.2）得 mmb8002003002 2 根据上列计算选取带宽。 mmb1200 2.2.5 输送带种类的选择 在输送带类型确定上应考虑以下因素： （1）煤矿井下大多使用阻燃输送带。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； （2）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； （3）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； （4）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； （5）根据机长和带强来具体确定类型， 综合以上原则以及矿井下使用的工况环境，选用 pvc 整体带芯阻燃带。 10 2.3 输送线路初步设计输送线路初步设计 由驱动装置的型式、数量和安装位置，拉紧装置的形式和安装位置初步确定、 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内容确定输送 机的布置简图： f v 图 2.1 输送机布置见图 2.4 托辊的选择计算托辊的选择计算 2.4.1 托辊的种类 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。托辊的结构与具体布置形式主要决定于输送机的类型 与所运物料的性质。 11 承载托辊安装在有载分支上，以支承输送带与物料。在生产实践中要求它能根 据所输送物料性质的不同，使输送带的承载断面的形状有相应的变化。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。 回程托辊安装在空载分支上，以支承输送带。通常采用平行托辊大型输送机有 时采用 v 形回程托辊。 缓冲托辊大多安装在输送机的装载点上，以减轻物料对输送带的冲击。在运输 沉重的大块物料的情况下，有时也需沿输送机全线设置缓冲托辊。通常缓冲托辊有 弹簧钢板式和橡胶圈式两种。 输送带运行时，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实现防跑偏。 2.4.2 托辊直径和质量的确定 根据输送带的宽度、托辊组中的托辊数和托辊见的链接和布置方式,由设 dt 计手册确定槽型托辊的长度 l=465mm，直径 d=133mm，图号 g506，轴承型号为： 6305/c4。 2.4.3 托辊间距的选择 托辊间距应该满足两个条件：辊子轴承的承载能力和输送带的下垂度。承载托 辊间距可以根据参考表查的，下托辊间距一般为上托辊间距的 2 倍。受料处托辊间 距视物料容量和块度而定，一般去为上托辊间距的 1/21/3。 此处，上托辊间距：；1.2m= lt 12 下托辊间距：。2.4m= “ lt 2.4.4 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。 表 2.4 托辊组系数表 运行系数 fs冲击系数 fd工况系数 fa 1.21.061.00 表 2.5 承载托辊间距参考表 带宽 (mm) 松散物料堆 积密度 t/m 40050065080010001200140016002000 2.51.21.21.11.11.0 表 2.6 f 托辊回转部分质量 带宽（mm） 托辊形式 500650800100012001400160018002000 槽形铸铁座111214222547507277 13 承载 托辊 冲压座89111720 铸铁座81012172039v42v61v65v回程 托辊、 v 形 托辊 冲压座79111518 直径 （mm） 89108133159 托辊 轴承型 号 204305406407 2.5 带式输送机线路阻力计算带式输送机线路阻力计算 2.5.1 基本参数的确定计算 （1）输送带线质量 d q 根据 dt手册表 4-5。pvc 整体带 1000s 规格及技术参数查得。 mkgqd/15 （2）物料线质量 q 设计运输能力，输送带运行速度，物料线质量 htq/900 smv/2 式（2.3） mkg v q q/125 26 . 3 900 6 . 3 式中 q输送带每米长度上的物料质量，kg/m； q每小时运输量，t/h； 14 v运输带运行速度，m/s。 由公式(2.3)得 mkgq/125 26 . 3 900 （3）托辊转动部分的线质量： 式（2.4） mkg l g q t t /08.42 2 . 1 5 . 50 “ 式（2.5） mkg l g qt/625 . 8 4 . 2 7 . 20 “ “ “ 式中 、分别为承载分支和回程分支托辊组的线质量，kg/m； t q “ t q 、分别为承载分支和回程分支的托辊组质量，kg； g “ g 、分别为承载分支和回程分支的托辊组间距，m。 t l “ t l 由公式（2.4）得 mkgqt/08.42 2 . 1 5 . 50 由公式（2.5）得 mkgqt/625. 8 4 . 2 7 . 20 “ 2.5.2 计算各直线区段阻力 对于承载分支：承载分支阻力系数取 0.04 式（2.6） sincos)( ddtz qqqqqglw 对于回程分支：回程分支阻力系数取 0.035 “ 式（2.7） sincos)( “ ddtk qqqglw 式中 承载分支直线运行阻力，n； z w 15 回程分支直线运行阻力，n； k w 重力加速度， m/s g 输送长度，m l 输送倾角； 输送带在承载分支运行的阻力系数，见表 2.7； 输送带在回程分支运行的阻力系数，见表 2.7。 表 2.7 输送带沿托辊运行的阻力系数 （槽形） “（平行） 工作条件 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 由公式（2.6）得 =9.8497.5（125+42.08+15）0.04cos10.6（125+15）sin10.6 z w =90655n 由公式（2.7）得 =9.8497.5（8.625+15）0.035cos10.615sin10.6 k w =17416n 16 2.6 输送带张力计算输送带张力计算 用逐点法计算输送带关键点张力： f v 图 2.2 输送带设计示意图 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。传动滚筒与输送带间的摩擦系数可参考表 6 选取，对于塑面带 应相应减少。 表 2.8 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0.35-0.40.4-0.450.35-0.40.4-0.45 清洁湿态运行0.10.350.350.35-0.4 污浊湿态运行0.05-0.10.25-0.30.20.35 按摩擦条件确定： 12 05 . 1 ss z wss 23 17 34 sks 4 4 8 sks )( 89k wsks 111 kss )05 . 1 (k取 n es ss ) 1( 9 911 经查上表可知，摩擦系数，其中围包角取，摩擦备用系数 25 . 0 420 取，可解得： 2 . 1n ns84040 1 ns88242 2 ns2413 3 ns2533 4 ns2660 5 ns2793 6 ns2933 7 ns3078 8 ns14338 9 ns76852 11 （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，或者满足最小张力条件。 18 对于承载分支输送带最小张力： （式 2.8） cos)(5 mintdz lqqgs 对于回程分支输送带最小张力： （式 2.9） cos5 “ mintdk lgqs 由公式（2.8）得 minz s 6 . 10cos2 . 1)15125(8 . 95 n8092 由公式（2.9）得 mink s 6 . 10cos4 . 2158 . 95 n1734 由上面计算的数值可以得知不满足垂度条件。可使分支的最小张力点， min3z ss 则根据这一条件 出各点的张力点分别为： ns94045 1 ns98747 2 ns8092 3 ns8497 4 ns8921 5 ns9367 6 ns9836 7 ns10328 8 ns29131 9 ns89566 11 19 2.7 输送带强度校核输送带强度校核 计算安全系数来校核输送带强度： 式（2.10） s bs n d 由公式（2.10）得。可知该输送带的选择符合要 10 1 . 13 98747 12001080 n 求。 2.8 计算滚筒牵引力与电动机功率计算滚筒牵引力与电动机功率 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。 （1）传动滚筒的主轴牵引力： 式（2.11） sin)2( “ qlglgqqqqcp ttd 由公式（2.11）得 5 . 497125012 . 0 8 . 9 5 . 497625 . 8 08.42)30125(2 . 1p 6 . 10sin8 . 9 (取附加阻力系数为 c=1.2) n120086 （2）选择电动机 电动机功率由于主轴牵引力为负值所以电机处于发电状态（传动效率为） 0 . 1 式（2.12） pvb 20 由公式（2.12）得带式输送机驱动装置 kwb 2 . 240001. 02120086 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 下才采用支流电动机。 三相笼型电动机与其他两种电动机相比较具有结构简、制造方便和易隔、运行 可、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，因此在煤矿井下 得到广泛的应用。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。当驱动装置采用刚性联轴器时，同时在多滚筒传动系统中， 难以调整整个电动机之间的负载分配，这个缺点可通过使用液粘软启动在一定程度 上得以克服。我国带式输送机常用这种电动机的型号有 jo、jo3、jqo2、js、jb、bjo2。目前，我国已经生产出最新 y 系列三相异步电动 机，它是一般用途的全封闭自扇冷三相笼型电动机，功率等级和安装尺寸符合国际 电工委员会（英文缩写为 iec）标准。它与被替代的 jo2、jo3 系列相比较具有高效、 节能、起动转矩大、性能好、噪音低、震动小可靠性高等优点。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。它相应替代了 bjo2 和 bjo3 系列电动机。 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平衡问题，不致使个别电动机长时过载而烧坏或闷车；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 断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，如果带电阻长时运转使电动机发热、效率降低，使用寿 命短，尤其在隔爆方面很难做到，因此煤矿井下很少采用。一般长距离、大功率带 式输送机应用较多，我国 dx 系列带式输送机除隔爆式电动机采用三相笼型电动机外， 其余均使用三相绕线型电动机，主要型号有：jr、jrq、yr 系列电动机。 直流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 21 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，直流电机在 要求隔爆的场合使用很少。 综上所述，考虑到滚筒驱动，所以电动机选 132kw，查阅有关手册选择 y315m-4 型三相异步电动机，其主要技术参数：额定功率为 132kw;转速为 1470r/min。 2.9 驱动装置及其布置驱动装置及其布置 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。 2.9.1 滚筒的选择 滚筒是带式输送机的重要部件。按其结构与作用的不同分为传动（驱动）滚筒、 电动滚筒、外装式电动滚筒和改向滚筒。 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、人字形沟槽包胶滚筒和菱形 （网纹）包胶滚筒。 光面包胶滚筒制造工艺相对简单，易满足技术要求，正常工作条件下摩擦系数 大，能减少物料黏结，但在潮湿场合，由于表面无沟槽致使无法截断水膜，因而摩 擦系数显著下降。 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，为使这层橡胶板粘得牢靠，必须先在滚筒表面挂上一层很薄的衬胶（一般小 22 于 2mm），然后再把人字形沟槽橡胶冷粘或硫化在衬胶上。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。 菱形（网纹）包胶滚筒，除了具有人字沟槽胶面滚筒的优点外，最突出的一个 优点是它没有方向性，有效防止了输送带的跑偏，对可逆输送机尤为适用。但摩擦 系数比人字沟槽胶面稍有降低。尽管如此，人们还是认为菱形沟槽胶面比人字沟槽 胶面优越。继菱形沟槽胶面滚筒之后又出现了一种带轴向槽的菱形沟槽胶面滚筒。 因为轴向沟槽使摩擦系数升高，从而弥补了菱形沟槽胶面滚筒比人字沟槽胶面滚筒 摩擦系数小的缺点。这种菱形沟槽滚筒目前国内尚未制造生产。 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。 在大功率的带式输送机中，必须采用铸焊结合的结构形式，滚筒两端的轮毂、 辐板和筒皮为整体铸造，然后再与中间筒皮焊在一起。 改向滚筒有钢制光面滚筒和光面包胶滚筒。包胶的目的是为了减少物料在其表 面的黏结以防输送带的跑偏与磨损。滚筒的轴承有布置在内侧与外侧两种形式。 在带式输送机的设计中，正确合理地选择滚筒直径具有很大的意义。如果直径 增大可改善输送带的使用条件，但在其他条件相同之下，直径增大会使其重量、驱 动装置、减速器的传动比和质量相应提高。因此，滚筒直径尽量不要大于确保输送 带正常使用条件所需的数值。 按照带宽 b=1200mm，初选传动滚筒 l=1400mm ,d=800m。 改向滚筒直径可按下式确定 式（2.13） dd8 . 0 1 式（2.14） dd6 . 0 2 23 式中 尾部改向滚筒直径，mm 1 d 其他改向滚筒直径，mm 2 d 传动滚筒直径，mm d 由公式（2.13）得 mmd6308008 . 0 1 由公式（2.14）得 mmd5008006 . 0 2 综合考虑以上几条因素，选择传动滚筒直径，图号为 mmd800 dt120a407y(z)的传动滚筒；尾部改向滚筒的直径=630mm，图号为 2 d dt120b206(g)的尾部改向滚筒；头部改向滚筒直径为=500mm，图号为 2 d dt120b205 (g)的头部改向滚筒。各个滚筒表面均为人字形沟槽的橡胶覆盖面。 2.9.2 减速器的选型与热容量校核 （1）选择减速器 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 式（2.15） v dn i 60 由公式（2.15）得。动单元用的减速器从结构 5 . 31 260 80014 . 3 1500 i 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。根据手册可选用减速器的类型为 zsy500-31.5。 （2）机械功率计算 选用减速器时，要求输送机系统的额定功率必须小于减速器的额定功率，以此 验证所选减速器是否满足机械功率要求。符合要求。 24 （3）热容量校核 选用减速器时还必须满足热容量的要求，使减速器的实际热容量 p2t 小于其许用 热容量 pg1，以此验证所选减速器是否满足热容量要求。经校验，该减速器合格。 2.9.3 联轴器的选型 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之间。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启动系能、均衡负载、保 护电机的优点。由电动机的型号选取配套联轴器型号为 yoxfz500。 2.9.4 驱动装置的位置选择 在选择驱动装置的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为最小； （2）适当考虑安装、维修、搬运以及特殊条件的要求。 2.10 拉紧力、拉紧行程的计算及拉紧装置的选择拉紧力、拉紧行程的计算及拉紧装置的选择 输送带在运行一段时间以后会发生蠕变而变长，在启动、制动过程中也会发生 蠕变现象，只有拉紧装置进一步收紧才不会发生打滑相信。因此，拉紧装置是保证 带式输送机正常工作不可获取的部件。 2.10.1 拉紧力的计算 根据输送机布置形式确定拉紧力的大小 25 式（2.16） 65 ssph 由公式（2.16）得 nph1828893678921 2.10.2 拉紧行程的计算 式（2.17） llldcj bkll)21 ( 式中 拉紧行程，m； l l输送机长度，m； b带宽，m； k伸长系数； lj拉紧装置的街头长度； lc拉紧车长度； ld动态应变变形长度。 由公式（2.17）得 5 . 06 . 128 . 0 2 . 1202 . 0 5 . 497l m73.14 2.10.3 拉紧装置的选择 拉紧装置又称张紧装置，它是带式输送机必不可少的部件，具有以下四个主要 作用： （1）使输送带有足够的张力，以保证输送带与滚筒间产生必要的摩擦力并防止 打滑； （2）保证输送带各点的张力不低于一定值，以防止输送带在托辊之间过分松弛 而引起撒料和增加运动阻力； （3）补偿输送带的塑性伸长和过渡工况下弹性伸长的变化； （4）为输送带重新接头提供必要的行程。 26 在带式输送机的总体布置时，选择合适的拉紧装置，确定合理的安装位置，是 保证输送机正常运转、起动和制动时输送带在传动滚筒上不打滑的重要条件，通常 确定拉紧装置的位置时须考虑以下三点： 拉紧装置应尽量安装在靠近传动滚筒的空载分支上，以利于起动和制动时不产 生打滑现象，对运距较短的输送带可布置在机尾部，并将机尾部的改向滚筒作为拉 紧滚筒； 拉紧装置应尽可能布置在输送带张力最小处，这样可减小拉紧力； 应尽可能使输送带在拉紧滚筒的绕入和绕出分支方向与滚筒位移线平行，且施 加的拉紧力要通过滚筒中心。 按拉紧装置的原理不同，常用的拉紧装置有以下几种： （1）重锤拉紧装置。重锤拉紧装置应用十分普通。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。重锤拉紧装置在结构上简单，工作上可靠，维护量 小，是一种较理想的拉紧装置。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，重锤拉紧装置的具体结构形式也有所不 同，如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。 （2）固定式拉紧装置。固定式拉紧装置的拉紧滚筒在输送机运转过程中位置是 固定的，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，对污 染不敏感，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（利用钢丝绳缠绕在绞筒上，将输送带拉紧）等。 （3）自动拉紧装置。自动拉紧装置是一种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。在现代长距离带式输送机中使用较多。它使输送带具有合 27 理的张力图，自动补偿输送带的弹性变形和塑性变形。它的缺点是结构复杂，外形 尺寸大，对污染较敏感及需要辅助装置。 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，有电力驱动与液力驱动两种；按被调节的绕 出点张力的变化规律分，有稳定式、随动式和综合式三种。 yzl 通用型液压自动拉紧装置是针对我国带式输送机、索道等连续输送设备而 开发的一种机电一体化通用设备。它具有以下特点： （1）根据使用场合的条件，拉紧力可以根据需要进行设定，使设备处于最佳的 工作状态。 （2）拉紧力设定后，yzl 型液压自动拉紧装置可以保持系统处于恒力拉紧状态。 （3）yzl 型液压自动拉紧装置具有相应速度快，动态性能好的特点，以及时补 偿输送带或钢丝绳的弹塑性变形 （4）油泵电机可以实现空载起动，达到额定拉力时，电机断电，有蓄能器完成 油力补偿，从而达到 yzl 型液压自动拉紧装置的节能运行。 （5）yzl 型液压自动拉紧装置结构紧凑，安装布置方便。 （6）yzl 型液压自动拉紧装置可与集控装置连接，实现对该机的远程控制。 在带式输送机的工艺布置中，选择合理的拉紧装置，确定合理的安装位置，是 保证输送机正常运转、启动和制动时输送带在传动滚筒上不打滑的重要条件，通常 确定拉紧装置的位置时需要考虑以下三点： 拉紧装置应尽量安装在靠近传动滚筒的空载分支上，以利于起动和制动时不产 生打滑现象，对运距很短的输送机可布置在机尾部，并将尾部滚筒作为拉紧滚筒； 拉紧装置应尽可能布置在输送带张力最小处，这样可以减少拉紧力，缩小拉紧 行程； 28 应使输送带在拉紧滚筒的绕入和绕出分支方向与滚筒位移线平行，而且施加的 拉紧力要通过滚筒中心。 通过上述可知，选择液压自动拉紧装置。并且根据拉紧力和拉紧行程选择液压 拉紧装置的型号 yzl-100/3. 2.11 制动力矩计算制动力矩计算 根据井下用带式输送机技术要求，制动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。 本设计带式输送机的电动机输出的是制动力矩，运行状态处于发电状态。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： 式（2.18） v dp mz 100075 . 0 0 式中 制动装置作用在传动滚筒轴上的总制动力矩，nm； z m 传动滚筒直径，m； d 输送带速度，m/s； v 系统所需电机总功率（未考虑备用功率系数前），kw。 0 p 由公式（2.18）得 2 1000 2 . 2408 . 075 . 0 z m mn 72060 根据和控制要求选择盘式可控制动装置，型号 kzp-400/80。 z m 29 2.12 软启动装置的选择软启动装置的选择 实现带式输送机的最佳性能和最长寿命，必须要求驱动系统具有较好的力矩-速 度控制功能或可控起动功能。软启动技术是改善带式输送机启动条件的主要手段。 软启动技术是在一定的启动时间内，控制启动加速度，确保带式输送机按锁要求的 加速度曲线平稳启动达到额定的欲行速度，同时使电机的启动电流和输送带的启动 张力控制在允许的范围内。 目前采用的软启动方式有： 机械软启动：液力耦合器、液体粘性软启动； 机电软启动：可变速直流启动、绕线转子电机驱动，cst； 电气软启动：可控硅软启动、变频器、psi 系列固态降压软启动。 由电动机自身特性克制，电动机直接启动时会产生很大的启动电流，从而对电 网的冲击很大；而在电动机和减速器之间加液体粘性可控软启动装置则会大大改善 电动机的启动性能，从而延长电动机的使用寿命。 综合以上因素并考虑到装置的启动装置的功率选择液力耦合器。其型号为 yoxz500。控制装置是带式输送机的安全保证装置。必须符合输送条件的要求。 2.13 带式输送机的各种保护带式输送机的各种保护 与水平或上运带式输送机相比，下运带式输送机在运行过程中由于倾斜分力的 存在更容易出现故障，因此，应安装相应的保护装置，避免事故发生，造成人员伤 亡或经济损失。带式输送机的保护装置可以用来保护机械系统正常的工作，防止各 种事故发生。保护装置通过各种传感器、信号处理器和周围环境进行交换，供控制 系统进行分析、判断和决策。保护装置是电控系统的重要部件，对带式输送机安全 可靠地工作起着至关重要的作用。由于它的重要意义，本论文专门分章对其进行论 30 述。带式输送机常用的保护装置有：打滑、撕带、跑偏、超速、烟雾、堆煤、自动 防尘、灭火八大大保护装置。 （1）打滑保护 当由于某种原因使得传动滚筒的速度与输送带速度出现不同步时，两者之 g v d v 间便产生相对滑动，发生打滑。打滑有 （低速打滑）和（高速打滑） dg vv dg vv 两种情况。 打滑会使滚筒表面温度急剧升高，引起输送带着火，严重时还会引起煤尘和瓦 斯爆炸。打滑保护系统可采用两个传感器分别测量带速和传动滚筒速度，然后进行 比较，当输送机正常运转时，两者无差值因而无输出，经延时进行保护。保护系统 也可采用一个传感器检测带速，当带速超过其正常值或低于其正常值时进 %10%30 行打滑保护。如果采用后者，则所用的元件少、线路简单，给使用和维修带来方便。 （2）撕带保护 由于大块异物如带尖角的石头、煤块等和长条铁、木棒落到输送带上卡住会造 成输送带纵向撕裂。钢绳芯带横向强度很低，因此最易被撕裂，输送带开始撕裂的 部位主要是在给料处，因此要在此采用撕裂传感器。将撕裂传感器两根引出线接入 主机，正常时，传感器处于断开状态，输出高电平。若皮带撕裂，有物料（煤）落 入传感器上，导点橡胶使键盘两根引线短路，输出低电平，撕裂指示灯亮，主机执 行