带式输送机毕业论.doc

中国矿业大学（北京）2008届毕业设计1 绪论1.1带式输送机的特点带式输送机是以胶带、钢带、钢纤维带、塑料带和化纤带作为传送物料和牵引工件的输送机械。其持点是承载物料的输送带也是传递动力的牵引件，这与其他输送机械有显著的区别。承载带在托辊上运行，也可用气垫、磁垫代替托辊作为无阻力支撑承载带运行。它在连续式输送机械中是应用最广泛的一种，且以胶带为主。带式输送机自1795年被发明以来经过两个世纪的发展，已被电力、冶金、煤炭、化工、矿山、港口等各行各业广泛采用。特别是第三次工业革命带来了新材料、新技术的采用，使带式输送机的发展步入了一个新纪元。当今，无论从输送量、运距、经济效益等各方面来衡量，它已经可以同火车、汽车运输机抗衡，成为三足鼎立局面，并成为各国争先发展的行业。它具有以下特点： 结构简单。带式输送机的结构由传动滚筒、改向滚筒、托辊或无辊式部件、驱动装置、输送带等几大件组成，仅有十多种部件，能进行标准化生产，并可按需要进行组合装配，结构十分简单。 输送物料范围广泛。带式输送机的输送带具有抗磨、耐酸碱、耐油、阻燃等各种性能，并耐高、低温，可按需要进行制造，因而能输送各种散料、块料、化学品、生熟料和混凝土。 输送量大。运量可从每小时几公斤到几千吨，而且是连续石间断运送。这是火车、汽车运输望尘莫及的。 运距长。单机长度可达十几公里一条，在国外已十分普及，中间无需任何转载点。德国单机60公里一条已经出现。越野的带式输送机常使用中间摩擦驱动方式，使输送长度不受输送带强度的限制。 装卸料十分方便。带式输送机可根据工艺流程需要，可在任何点上进行装、卸料。圆管式带式输送机也是如此。还可以在回程段上装、卸料，进行反向运输。 可靠性高。由于结构简单，运动部件自重轻，只要输送带不被撕破，寿命可长达十年之久，而金属结构部件，只要防锈好，几十年也不坏。 营运费低廉。带式输送机的磨损件仅为托辊和滚筒，输送带寿命长，自动化程度高使用人员很少，平均每公里不到1人，消耗的机油和电力也很少。 基建投资省。火车、汽车输送的坡度都太小，因而延长米大。修建的路基长 。而带式输送机一般可在20以上如用圆管式90都能上去，又能水平转弯，大大节省了基建投资。另外，通过合理设计也可大量节约基建投资。现国外带式输送机每公里成本费为100万300万美元，国内为人民币500万元，其中输送带占整机成本的3()一35。随着化学工业的发展，输送带成本将进一步下降。 能耗低，效率高。由于运动部件自重轻，无效运量少，在所有连续式和非连续式运输中，带式输送机耗能最低、效率最高。 维修费少。带式输送机运动部件仅是滚筒和托辊，输送带又十分耐磨。相比之下火车、汽车磨损部件要多得多，且更换磨损件也较为频繁。 应用领域广阔，市场巨大。根据调查，我国现有带式输送机约200万台，其中，锅炉上煤约40万台；煤矿120万台；火力发电厂167座，每厂约3kH，折合1万台；建材厂和水泥厂6千个，平均每厂50台共计30万台；港口码头约1万台，不包括卸船机和散货装船机等。而当作环保机械的圆管式带式输送机在火力发电厂中的除灰系统的潜力更大。1.2带式输送机的分类1.2.1按外形分，带式输送机可分为： 平形和槽形带式输送机。我国现行标准是DT-和TD75型带式输送机，有固走式和移动式两大类。越野型的带式输送机又分直线型和弯曲型两大类，槽形带式输送机如下图所示：图111头部漏斗；2机架；头部清扫器；传动滚筒；防跑偏安全装置或调心托辊；输送带；承载托辊；缓冲托辊；导料槽；改向滚筒；螺旋拉紧装置；尾架；直段清扫器；回程托辊；5中间架；电动机；液力偶合器；制动器；减速器；联轴器； 夹带式带式输送机。该机实际上是两个槽形带式输送机相扣在一起，即在普通槽型带式输送机上再加上一条压带，各有一套驱动装置驱动，或者共用一用泡沫塑料带、绳带和橡胶带输送带。一般可达到大倾角和垂直提升的需要。夹带式带式输送机如图所示：图12加料斗；压带；压带的驱动滚筒；承载带的驱动滚筒；机尾滚筒； 波纹挡边斗式输送机。在平形橡胶带上再冷粘或硫化上波纹挡边在两边中间隔一段用橡胶隔板分开成斗形。在转弯处用压轮压住波纹挡边外缘，它能垂直提升、适用于散树干料，如料湿便会卸不干净，故机头处装有振打器。波纹挡边斗式输送机如图所示：图13驱动装置；平托辊；波纹挡边输送带；转变托辊；转变压轮；承载带托辊；机尾滚筒；回程带改向滚筒；平托辊；回程带转弯托辊；振打器。 波纹挡边袋式输送机。实际上是用许多橡胶袋串连在一起，袋口向内翻，外形如波纹挡边输送机。波纹挡边袋式输送机如图所示：图14活动斗；钢丝绳；改向滚筒；机头传动滚筒；机尾滚筒； 吊装式蛋管形带式输送机。物料装入输送带后，输送带两边合拢成立式椭圆形，将输送带两边吊挂于小滑车上，滑车装在工字纵梁上用钢丝绳牵引滑车拖动输送带运动，在机头和机层处均设有大转盘，使输送带打开或合拢，有如上山缆车装置。驱动装置也装在机头。由于使用滑车和工字钢，造价昂贵，沿途还要设置立柱以便吊挂工字钢纵梁。图15输送带；承载轮；钢丝绳；挡轮； 固定式圆管形带式输送机。该机输送带卷成圆管型运料，可在托辊上运行，也可在磁辊上运行，所以称为固定式。托辊成六角形安装，有的用6个，有的用4个、3个，而我国一般只用2个托辊承载。将物料装入带中，输送带逐渐被卷成圆管形，犹如一根管线，它可以水平转弯、垂直转弯和做三维方向路线变化。当卸料时，输送带又打开成平形，卸完料又卷成圆形返回机尾。中国式的是输送带以平形状返回，并能垂直提升。1.2.2按驱动方式分，带式输送机又可分为三大类： 有辊式。输送带全由托辊支撑运转。 无辊式。输送带靠气垫、磁垫、水垫支撑运转。无辊式没有有辊式的阻力，但它们都要有传动滚筒来驱动。20世纪70年代中期出现了中间摩擦驱动方式，即在带式输送机中部再加若干个短带式输送机，靠输送带之间的摩擦力驱动输送带运转，因而承载带的拉力被几台中间摩擦驱动机分担，但仍要托辊支撑。 直线驱动方式，将电动机驱动变为直线电动机驱动方式，转子线圈放在带内，定子线圈放在带外，当转于运转时输送带也就运动了。1.3带式输送机的经济效益比较如前历述，带式输送机的市场是广阔的，它的各种技术经济指标如下表格所示：注：根据鞍山矿山设计院1986年的调查结果；注：燃化通讯，1987年；注：燃化通讯，1987年；注：连续输运技术，1987年第3期；可见，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，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。1.4国内外带式输送机的现状1.4.1 国外带式输送机技术的发展主要表现在两方面： 带式输送机的功能多元化、应用范围扩大化，如高倾角带式输送机、管状带式输送机、空间转弯带式输送机等各种机型； 带式输送机本身的技术与装备有了巨大的发展，尤其是长距离、大运量、高带速等大型输送机已成为其发展的主要方向。在煤矿井下，由于受环境条件的限制，通常使用的带式输送机的主要技术指标如表所示，其关键技术与装备有以下特点：表 11 设备大型化，其主要技术参数与装备均向着大型化发展，以满足年产万吨以上高产高效集约化生产的需要； 应用动态分析技术和机电一体化、计算机监控等高新技术，采用各种软起动与自动张紧技术，对输送机进行动态监测与监控，大大降低了输送带的动张力，输送机始终处于最佳运行状态，设备性能好，运输效率高； 采用多机驱动与中间驱动及其功率平衡、输送机变向运行等技术，使输送机单机运行长度在理论上已不受限制，并确保了输送系统设备的通用性、互换性及其单元驱动的可靠性； 新型、高可靠性关键元部件技术，如包含CST 等在内的各种先进的大功率驱动装置与调速装置、高寿命高速托辊、自清式滚筒装置、高效贮带装置、快速自移机尾等；1.4.2 国内煤矿用带式输送机的现状及存在问题：年代末期以来，我国煤矿用带式输送机也有了很大的发展，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，从定型的、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，如国家“七五”、“九五”攻关项目大倾角带式输送机成套设备、高产高效工作面顺槽可伸缩带式输送机等填补了多项国内空白，开发了大倾角、长距离输送原煤的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元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，研制成功了多种软起动和制动装置及以AB6为核心的可编程电控装置。与国外相比，其机型一般都偏小，特别是带速通常均不超过，对高带速输送机及其动态设计与计算机监控等关键技术问题缺乏实践经验，由于带速普遍较低，许多设计单位仍延用以往的静态设计法，用加大输送带安全系数的方法来提高设计的可靠性，其结果不仅增大了设备成本，而且降低了设备运行的可靠性。此外，我国输送机制造企业追求小而全模式，未能象国外一样形成大规模的元部件专业生产厂或加工中心，致使元部件设计与制造水平得不到有效提高。1.5 可伸缩带式输送机在使用中存在的一些问题 由于井下地质情况复杂，巷道底板的不平及每个位置底板硬度不同，在运输过程中整机某个位置由于自重和物料重量以及底部支座与巷道没有足够的接触面积，导致机身扭曲，不成对中水平直线布置，导致整机受力不匀和输送带跑偏、磨损加大； 机头两侧板的结构设计导致了加工制造和井下使用过程中拆装维修不方便； 机头卸载滚筒的疲劳破坏； 机头与固定带式输送机搭接时发生漏料，搭接长度小，维护空间小； 机头驱动装置采用浮点支撑，机头安装倾角较大时，支撑点难以确定，机头部摆量过大时易发生事故； 液压自动张紧装置与张紧装置架连接时，液压自动张紧装置易前移，导致张紧装置架损坏；1.6 可伸缩带式输送机系统方案设计选用、研究目的及意义随着机械化和综合机械化采煤工作面产量的不断提高，胶带输送机将逐渐成为煤炭生产中的一种主要运输设备，可伸缩带式输送机主要用于综采工作面的顺槽运输，也可用于一般机采工作面的顺槽和巷道掘进运输。它具有结构简单、运转安全可靠、输送能力大、装载点可移动、可实现长距离运输和双向运输等特点。除能实现平运外，还可根据地形的不同情况实现上运、下运，广泛用于煤炭行业、矿山等，使用量十分巨大。因此，不断研究、改进设计出符合使用要求的机型是十分必要的。可伸缩带式输送机的线路在满足输送机倾角要求的前提下可以适应线路布置成任何形式。在确定输送机线路布置后，所需要确定的是驱动装置、拉紧装置、储带装置等，在布置时应根据实际情况而定。在布置驱动装置、拉紧装置和制动器时应遵循下列原则：输送带所受张力最小；满足驱动力传动要求；满足制动力要求（选制动器可根据实际情况而定），本设计为水平运输，可以省略。可伸缩带式输送机主要由机头部、机身、储带仓及机尾部组成。本次设计所用的方案采用经过实践检验的成熟方案，主要改动点在机头部分，示意图如下：图1-6 可伸缩带式输送机结构原理图1-卸载滚筒；2-传动滚筒；3-储带仓；4-尾部滚筒输送带绕经传动滚筒和尾部滚筒形成无极环形带，上下输送带由托辊支承以限制输送带的挠曲垂度，拉紧装置为输送带正常运行提供所需的张力。工作时驱动装置驱动传动滚筒，通过传动滚筒和输送带之间的摩擦力驱动输送带运行，物料装在输送带上和带子一起运动。机头部主要由传动装置、机头架、卸载架组成。传动装置由电动机、三级齿轮减速器、液力联轴器、传动滚筒等组成。机头传动装置采用双滚筒传动，传动滚筒主轴的动力来自一侧安装的一台传动装置的减速器，通过刚性联轴器与减速器联接起来。滚筒为铸焊接结构件，其外沿包有菱形花纹橡胶以增加滚筒与胶带的摩擦力。滚筒与轴的连接拟采用胀套联接，机头两侧板改为三角架体结构，两个传动滚筒通过分体式轴承座支承在架体上，分体式轴承座中的轴承拟采用带锥面的双列调心滚子轴承，用紧定套将轴承在轴上定位。这样，整个机头部分制造安装、井下拆装维护变得较为方便。由于卸载维护需要，卸载部有加长外伸的延伸架，卸载滚筒安在延伸架的顶端，其轴线位置可通过右侧的螺钉进行调节，以调节胶带在机头部的跑偏，卸载滚筒的下部装有重锤清扫器和犁式清扫器，清除胶带上粘附的碎煤，延伸架上还装有托辊座。延伸架一端通过斜撑杆与主架相连。 机身它是带式输送机的主要部分。主要由H支架、纵梁、上下托辊组及过渡架等部件组成。采用无螺栓连接的快速可换支架，结构简单，能够快速装拆，定位性好。上托辊组为槽形铰接托辊组，下托辊组为平行下托辊组。机身是可伸缩带式输送机的非固定部分，钢管作为可拆卸的机身，用弹性柱销架设在H型支架的管座中，柱销固装在钢管上，只要打入的位置适当，转动钢管就能方便地从管座中取出或放入。储带仓主要由储带转向架、储带仓架、支承小车、游动小车和张紧绞车等组成。储带转向架，储带仓架主要为焊接结构，彼此用螺栓连接，组成了储带装置的骨架。利用改变活动滚筒在储带仓中的位置，来改变胶带在储带仓中的折返长度，来达到储带和放带的目的。一般，当机身缩短或伸长L时，活动滚筒移动距离为L/2。使胶带在储带仓中经过四次折返，储存100米胶带，活动滚筒的行程为：1/4100=25m。可伸缩带式输送机一般在端部卸载，当采用专门的卸载装置时，也可在中间卸载。在结构上与通用固定式的主要区别是增加了伸缩输送带的机构。伸缩机构有储带、卷带、放带和机尾移动装置，中间架便于拆装。储带装置包括一组固定滚筒和一组装在游动小车上的活动滚筒，输送带绕经两组滚筒，可通过张紧绞车，增大两组滚筒间的距离，储带装置中卷入的输送带增多，将机尾向前移动，输送机的运输距离就缩短，反之就增长。收放胶带装置是拆除和接入输送带的设备，它可将拆除的输送带缠绕成卷，或将成卷输送带接入储带装置；这样便可按需要改变输送机长度。可伸缩带式输送机也有水平式和倾斜式两种，它与桥式转载机配合用于回采工作面的下平巷，能加快工作面推进速度，也可用于使用掘进机的掘进工作面。这个过程可描述为如下循环：初始状态工作面前 移转载机前移等于搭接长度时机身缩短l储带长度l继续下一循环取出整卷累计储带长度等于整卷胶带机尾由缓冲托辊、下托辊、改向滚筒及支座组成，缓冲托辊主要起到对输送机的保护、缓冲作用，在机尾空载段的胶带上，装有一个犁式清扫器用来清扫胶带上的浮煤。 通过可伸缩带式输送机的设计，使自己能够踏实掌握一般机械设计的整个过程，能够运用四年所学的知识，培养自己查找资料、快速学习、分析问题、解决问题的能力，为以后的工作打下坚实的基础。2 可伸缩带式输送机输送带的计算2.1 输送带的选择可伸缩带式输送机的输送带是输送机的重要部件，在输送机中输送带的成本占整个设备成本的3050。在运转过程中，输送带所受的载荷是极复杂的，它除受纵向的拉伸应力外，还受经过滚筒和托辊的弯曲应力。大多数输送带的损坏表现为工作面层和边缘磨损，受大块、尖利物料的冲击引起击穿、撕裂和剥离。合理选择输送带，对输送带的设计十分重要。输送带的选用是根据输送机的线路布置、输送的材料和使用条件来进行的。合理选择输送带不仅对完成输送机设计任务至关重要，还影响输送机滚筒、托辊和驱动装置等机械部件的设计。带式输送机常用的输送带主要有织物芯胶带、整体编织和钢绳芯胶带3类。织物芯胶带用挂胶的帆布形成若干层衬垫骨架，外面用橡胶覆盖，形成一定厚度的覆面层。上覆面较厚，一般为36 mm，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；下覆面层与支承托辊接触，主要承受压力，为了减少输送带沿托辊运行时的压陷滚动阻力，下覆面层较薄，一般为152 mm。当输送带跑偏与机架接触时，将侧边橡胶覆面加厚以避免输送带受到机械磨损。在设计中正确选择输送带，在使用中保护好输送带，都是很重要的问题，应尽可能地避免输送带的不正常损坏。由于在井下作业故皮带应选用阻燃型的，材料选用氯丁CR。由于输送的是煤，故要求的强度较大，可选用阻燃尼龙皮带。输送带的成本约占带式输送机总成本的1/2以上，所以选择合适的输送带就显得十分重要，安全系数和接头方式都直接影响整机的成本。2.2 输送量可伸缩带式输送机的运输能力，决定于输送带上所装运的物料的断面积，输送带的运行速度及输送机的倾角，因为在倾斜的输送机上物料的堆积面积小，可伸缩带式输送机属于连续运行的运输机械，对于均匀、连续装载时，其运输能力为: (21)式中 -运输能力，； -单位长度上所装物料的质量，； -物料的运行速度，。由 （22）得 （23)式中 -在运行的输送带上，物料的最大横截面积，； -物料的堆积密度，。可伸缩带式输送机属连续运行式的运输机械，其运输能力按公式（23）计算。考虑到输送带在沿倾斜方向运行时，物料在输送带上的堆积面将减小。因此，计算带式输送机的最大运输能力时，应在工式（23）中乘一个倾斜系数，可知可伸缩带式输送机的最大运输能力用下式计算：=3.6 （24）式中 -运输能力，； -在运行的输送带上，物料的最大堆积横截面积，； -物料的堆积密度，； -物料的运行速度，； -输送机的倾斜系数。2.2.1 物料堆积横截面积的计算按给定的工作条件，原煤的动堆积角为；原煤的堆积密度为900kg/m3；输送机的工作倾角为0。查矿山运输机械表4-13得倾斜系数为；带速；将各参数带入式（24），为保证给定的运输能力，带上必须具有的堆积横截面积为：=2.2.2 验算胶带宽度查矿山运输机械有： （25）式中 -运输能力，；-货载断面系数，查矿山运输机械表319可按动堆积角，得；-物料的堆积密度，=；-物料的运行速度，；-输送机的倾斜系数。将上述数据带入式（25）得：=考虑矿井的增产能力、货载块度及胶带的来源，选用宽的胶带，为满足一定运输生产率所需的带宽，还必须按物料的块度进行校核。查矿山运输机械有:对于原煤 则 式中 -带宽，；-货载最大块度的横向尺寸，。可见所选带宽满足最大块度要求。故选用宽度为的输送带满足要求。2.2.3 输送能力的验算根据式（24）得：=式中 -水平输送量，；K-输送机的倾角系数，查矿山运输机械表4-13，；-物料横断面积；-带速，；-物料松散密度，。由于，故能满足输送量要求。2.2.4 每米输送机上物料的质量由上式（21）可推出每米输送机上物料的单位质量为：=每米机长上托辊转动部分重量，查新型带式输送机设计手册表823得槽形托辊组转动部分质量，取上托辊间距；每米机长下托辊转动部分重量，查新型带式输送机设计手册表812得平形下托辊组转动部分质量，取下托辊间距；每米机长上缓冲托辊转动部分重量，查运输机械设计选用手册表245得，间距可设为；在机头部需设过渡托辊，过渡托辊的转动部分质量，查运输机械设计选用手册表244得。经上验算选带宽为，初选输送带为阻燃抗静电NN-150型号，查运输机械设计选用手册表16，可选材料为锦纶（尼龙）帆布。查表可得扯断强度；每层厚度为，每层重量为；参考力伸长率，带宽范围；层数范围层；覆盖胶厚，上胶厚；下胶厚；每毫米厚胶料重量。2.2.5 输送带厚度输送带厚度=布层数每层厚度+上胶厚+下胶厚查运输机械设计选用手册表113可知帆布输送带单位质量；重段单位长度上分布的托辊旋转部分质量为：=空段单位长度上分布的托辊旋转部分质量为：=单位长度上分布缓冲托辊旋转部分质量为：2.3 牵引力的计算本机长为，牵引力的计算可查矿山运输机械按下式计算： （26）对于长距离的带式输送机（例如以上），附加阻力明显小于主要阻力，采用将主要阻力乘以一个大于的系数计入附加阻力的计算，不会出现严重错误，以简化运行阻力的计算。为此引入一个系数，可对上式进行简化计算驱动滚筒上的牵引力（圆周力）。故本机可简化为:承载段 （27） 式中 -驱动滚筒上所需的牵引力（圆周力），；-计入附加阻力系数，查矿山运输机械表418，当输送长度为600时，=1.17；-单位长度输送带上装运的物料量，； -单位长度输送带的质量，；-空段单位长度上分布的托辊旋转部分的质量，；-承载段单位长度上分布的托辊旋转部分的质量，；-输送机长度，； -重力加速度，；-输送带在托辊上运行的阻力系数（也有称模拟摩擦系数）。查矿山运输机械表417，。空载段 （28）则 式中 -驱动滚筒上所需的牵引力（圆周力），；-计入附加阻力系数，可查矿山运输机械表418知，当输送长度为600时，=1.17； -单位长度输送带的质量，；-空段单位长度上分布的托辊旋转部分的质量；-承载段单位长度上分布的托辊旋转部分的质量；-输送机长度，；-重力加速度，；-输送带在托辊上运行的阻力系数（也有称模拟摩擦系数）。查矿山运输机械表417，。2.4 输送带各点张力的计算输送带作为带式输送机的牵引构件，在承受为克服输送带运行阻力所必需的牵引力的同时，由于可伸缩带式输送机是靠驱动滚筒与输送带之间的摩擦力传递牵引力，它的张力还要满足滚筒摩擦传动的需要。除此之外，为防止输送带在两托辊之间有过大的垂度，输送带的张力还要满足它的垂度不超过规定值的需要。输送带作为牵引构件，它的张力沿输送机全长是变化的，需要用逐点法求算它在各点的张力。采用逐点法求各点张力，如图21是输送带整体布局各点受力情况，根据各点的受力情况：图21 可伸缩带式输送机工作系统图 计算输送带各区段的运行阻力按所给定条件，如图21所示，本机只有重段和空段两个直线区段。各段运行阻力计算如下： 式中 -各段阻力，；-各段输送长度，；-单位长度输送带上装运的物料量，；-单位长度输送带的质量，；-承载段单位长度上分布的托辊旋转部分的质量，；-空段单位长度上分布的托辊旋转部分的质量，；-输送带在托辊上运行的阻力系数（也有称模拟摩擦系数）。查矿山运输机械表417，；-输送带在托辊上运行的阻力系数（也有称模拟摩擦系数）。查矿山运输机械表417，。 输送带各点的张力计算为简化计算，输送带绕经滚筒两项阻力按输送带的张力增加计算。依逐点计算法得： （29）本机为双滚筒驱动，初取围包角，由于驱动滚筒为胶面，采区空气潮湿取，摩擦力备用系数一般取，查矿山运输机械表327得。按摩擦牵引条件： （210）则联立式（29）与式（210）得：按空段输送带最大允许垂度的要求，空段最小张力点应小于上式求得之值为： （211）则取最小张力点为：令，以此为准，按上列各点张力的关系式求算各点张力得：2.4.1 胶带层数的计算查矿山运输机械有下式 （212）则 式中 -输送带帆布层数； -胶带的最大张力，； -输送带安全系数，一般取12，取； -输送带带宽，； -带宽为一厘米的一层帆布的拉断力，。可知选带层为三层织物的尼龙带合适，则胶带的型号为。2.4.2 胶带打滑条件的计算查矿山运输机械有，当输送带在相遇点上的实际张力超过计算得出的最大值时，滚筒将在输送带接触面上打滑。因此，挠性体摩擦传动的工作条件是： （213）式（213）即欧拉公式。则 核算围包角：在煤矿中因运转条件较差，一般取，查矿山运输机械表327，则： 实际设备围包角为，故值满足不打滑条件要求。2.5 输送带寿命的计算目前常用德国HZ7ZEL法（德国人赫特泽尔于1940年提出的公式）来计算输送带寿命，即： （214）则 %100%180%100%100%120%120%80%450式中 -可持久耐用的输送量，查新型带式输送机手册表629，=450万t； -上覆盖胶耐用度，查新型带式输送机手册表630，=100%； -上覆盖胶厚度与拉伸强度有关的耐用度，查新型带式输送机手册表631，=100%； -运输物种的耐用度，查新型带式输送机手册表632，=180%；-装载点有关的耐用度（一个装载点），查新型带式输送机手册表633，=100%；-倾角的耐用度，查新型带式输送机手册表633，=100%； -装载地点有关的耐用度，查新型带式输送机手册表633，=120%；-拉紧装置型式有关的耐用度，查新型带式输送机手册表633，=120%； -驱动系统型式有关的耐用度，查新型带式输送机手册表633，=80%；3 滚筒部分的计算滚筒是带式输送机的重要部件，按在输送机中所起的作用滚筒可分为传动滚筒和改向滚筒两大类。传动滚筒的作用是将驱动装置提供的转矩传到输送带上，改向滚筒包括用于输送带在输送机端部的改向、增加传动滚筒包角的导向滚筒、拉紧滚筒是用于拉紧装置的导向滚筒。改向滚筒不承担转矩，结构比较简单。传动滚筒和驱动装置相连，是带式输送机最重要的部件，驱动功率的大小往往取决于传动滚筒表面同输送带之间的摩擦系数和输送带在该滚筒上的包角18。按驱动方式分，传动滚筒有：1、 外驱动式，即驱动装置放在传动滚筒外面，减速器直接同传动滚筒输入轴相联。本设计选用此种结构。2、 内驱动式，即将驱动装置全部放在传动滚筒内，此种方式又称为电动滚筒。如果仅将减速器装入滚筒内，称为齿轮滚筒，或称为外装式减速滚筒，适用于大功率带式输送机。按外形分，传动滚筒可分为：1、人字形滚筒。用钢板卷圆焊接而成，中间部分筒径大于两边筒径约几毫米，目的是防止输送带跑偏。2、片式滚筒。滚筒由许多叶片组成，目的是便于清洁输送带，此类滚筒又称为自清扫滚筒。如果将叶片改为圆钢棒，称为棒式滚筒。自然也可以将圆柱形钢壳上开上横槽，也可以起到自清扫作用，此类滚筒称为格栅滚筒。3、槽胶面滚筒。滚筒的护面开上菱形、人字形、直线形、环形、梯形则分别称为菱形护面、人字形护面、直线形护面、环形护面、梯形护面等各种护面形状的滚筒，其目的是增大摩擦系数和便于排除黏着物料。传动滚筒护面常选用菱形和人字形。本设计选用菱形胶面滚筒。3.1 直径的确定查新型带式输送机手册有滚筒直径表达式： （31）式中 -滚筒直径，； -滚筒因子，查新型带式输送机设计手册表628，； -帆布层数，； -每层芯厚度，。则查新型带式输送机设计手册表102，可知当 时，传动滚筒直径的范围为1000，故上述符合。查新型带式输送机设计手册表104，取主滚筒直径，轴承号为3520，因在分体式轴承座中采用紧定套，根据GB/T 9160.1-2006标准，选择紧定套型号为H322，相应的轴承为双列调心滚子轴承3522，使用寿命满足要求。同理，查新型带式输送机设计手册表108，卸载滚筒直径，机尾滚筒。3.2 直径的验算和材料的选择 查新型带式输送机设计手册，根据滚筒平均表面压强可求得滚筒直径的计算公式为： （32）则传动滚筒的平均面压为：式中 -平均接触面压，对于织物带芯，有； -筒皮的最大承受能力，查新型带式输送机设计手册续表108，； -滚筒直径，； -输送带宽，。则卸载滚筒的平均面压为：式中 -平均接触面压，对于织物带芯，有； -筒皮的最大承受能力，查新型带式输送机设计手册续表108，； -滚筒直径，； -输送带宽，。故滚筒直径的选择满足条件的要求。 材料的选用：主滚筒材料选择按GB711-85的技术要求，选用无缝钢管钢。45钢管 。辐板采用钢板Q235A结构。由于滚筒直径，故轮毂材质选用,许用应力 。轴选用40Cr调质处理，。在主滚筒上覆盖胶用以增加滚筒与皮带之间的摩擦系数，筒皮与辐板之间采用焊接的方式。滚筒与轴之间采用胀套连接，其连接示意简图如下：轮毂轴胀套图313.3 两轴承座中心距距离A的计算查新型带式输送机设计手册有两轴承座中心距的计算公式如下：对于（） （33）式中 -带宽，； 所以中心距只要在这个范围中就可以，可以根据图纸中零件的布置确定。为了防止覆盖胶开裂，滚筒直径应大于35倍带厚（上下覆盖胶最大值与芯体厚度之和）。3.4 滚筒的转速由新型带式输送机设计手册查得设计输送带时常用公式将滚筒外径换算为带速，而一旦选定滚筒直径后，引入一个系数，公式可变为： （34） 则滚筒的转速为： 式中 -带速，； -滚筒转速，； -系数，查新型带式输送机设计手册表1012，=0.00586。由新型带式输送机设计手册可知：滚筒两幅板间距：。滚筒长度L为：（100200）=800+150=9504 托辊部分计算托辊是带式输送机的主要部件之一，托辊的作用是支撑输送带，减小运行阻力，并使输送带的垂度不超过一定限度，以保证输送带平稳运行。托辊的总重约占整机重量的30%40%。因为数量多，托辊质量的好坏直接影响输送机的正常运行和运营费用。托辊的问题应该从托辊的结构和托辊组的布置来考虑。要尽量减少托辊的经常维修与更换的麻烦及费用，大幅度降低了劳动强度，确保带式输送机的安全正常运行。保证运行阻力系数和转动惯量大幅度降低，可以使带式输送机实现长运距、大运量、高速度的运转工作，使运行阻力和转动惯量小，能够长期保持托辊和胶带之间基本实现同步运行，相互之间磨损微小，不但托辊不易磨损、胶带和驱动滚筒的使用寿命可延长23倍，还要大幅度降低主机的配置功率，提高主机的运转平稳性等。 4.1 托辊的种类随着带式输送机的发展，从托辊的结构到托辊组的型式不断有新的变化，面对如此众多的托辊和托辊组型式，如何合理地选择合适的托辊组型式是一个问题。对托辊组的最基本的要求是：实用可靠、回转阻力系数小、制造成本低、具有足够的承载能力。普通托辊的结构是由管体、轴承座、轴承、轴和密封件构成，轴承布置在托辊管体的内部，托辊轴的两端由托辊支架支撑。托辊按用途不同可分为普通承载托辊和专业托辊。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。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或两个、三个槽形的托辊组组成。槽形托辊组的中间托辊水平布置，侧托辊的槽角一般为30、35和45。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。缓冲托辊安装在输送机的受料处用以保护输送带。缓冲托辊的每个辊子由具有一定间隔的弹性圆盘制成。缓冲托辊的额定负荷和标准托辊相同。在运输沉重和大块物料的情况下，有时需沿输送机全线设置缓冲托辊。缓冲托辊通常用35个托辊组成。下托辊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。输送带运行时可能由于输送带制造的偏差、物料偏心堆积、机架变形、托辊轴承缺陷以及输送带张力分布不均。引起输送带跑偏。为防止跑偏多采用调心托辊组。调心托辊组多在侧边上设立辊，虽然可以起到强制地纠偏作用，但是由于立辊和输送带的边缘连续接触，会加大输送带边缘的磨损，降低输送带的使用寿命。4.2 托辊的选择计算4.2.1 托辊垂度和间距的计算托辊的选择主要考虑托辊组的承载能力和寿命。当选择托辊间距时，需要考虑的因素是输送带质量、托辊额定负荷、垂度、托辊寿命、输送带额定负荷和输送带拉力等。如果在两个托辊之间卸料，槽形输送带的垂度太大，物料就可能从输送带边上溢出。对于要求较高的设计，特别是长距离带式输送机的设计，托辊之间的垂度应予以限制。在稳定工况下必须限定在3%以下，带速越高，物料块度越大，则垂度应越小。由新型带式输送机设计手册查得承载段垂线垂度的基本公式为： （41）回程段垂线垂度的基本公式为： （42）式中 -在两个托辊之间的垂度下降距离，；-上托辊间距，；-输送带和物料的单位质量，；-输送带的单位质量，；-物料的单位质量，；-重力加速度，；-下托辊间距，；-输送带的最小拉力，。一般垂度在2%5%之间选取，经验表明，当输送带的垂度大于5%时，卸料经常会撒出。从上式可求出上托辊间距为：取带垂度为3.5%，则可取上托辊间距大于即可，可取上托辊间距为；下托辊间距为：取带垂度为5%，则可取下托辊间距大于即可，所以取下托辊间距为。4.2.2 输送带的最小拉力1、当采用垂度基本公式时，允许的垂度应考虑输送带芯的强度，因成槽形产生的输送带跨距与强度等因素。当垂度为3%时，输送带的最小拉力为： （43）式中 -在两个托辊之间的垂直下降距离，；-上托辊间距；-下托辊间距，；-输送带和物料的单位质量，。2、对托辊间距要遵守的限制条件有：1）当输送带以正常负荷运行时，应保持垂度的最大值不超过3%（ISO规定为0.5%2%）；2）当有输送带处在停机状态时，应保持垂度的最大值不超过5%；3）托辊间距不能超过槽形托辊正常间距的2倍；4）在任何托辊上的负荷都不能超过托辊的额定负荷。下托辊间距一般取为3m，受料处托辊间距视物料容量和块度而定。一般取为上托辊间距的，生产经验证明，在确定加料段下面的托辊间距时，应力求使物料负荷的主要部分位于两个托辊之间的输送带上。头部滚筒到第一组槽形托辊（调心托辊）的间距可取为上托辊间距的11.3倍。尾部滚筒到第一组托辊间距不小于上托辊间距。3、托辊的最小空隙ISO规定了托辊圆周和托辊横梁或任何其他结构顶部之间的空隙a的最小值，查新型带式输送机设计手册表8-47，得出托辊直径之间，最小空隙。4.2.3 托辊的静载荷计算查新型带式输送机设计手册可得：承载分支托辊的静载荷如下式： （44） 空载分支托辊的静载荷如下式： （45）式中 -承载分支托辊静载荷，N；-回程分支托辊静载荷，；-托辊载荷系数，查新型带式输送机设计手册表8-49所示，一节辊时，三节辊时；-上托辊间距，；-输送能力，；-带速，；-每米带质量，；-下托辊间距，4.2.4 托辊的动载荷计算查新型带式输送机设计手册可得托辊的动载荷如下式：承载分支 （46） 回程分支 （47）式中 -运行系数，查新型带式输送机设计手册表8-50所示，=1.1；-冲击系数，查新型带式输送机设计手册表8-51所示，=1.06；-工况系数，查新型带式输送机设计手册表8-49所示，有腐蚀磨损物料=。 4.2.5 托辊的额定负荷和最大转速查新型带式输送机设计手册托辊的实际负荷为： （48）式中 -托辊的实际负荷，； -输送带单位长度质量，； -物料单位长度质量，； g-重力加速度，； -托辊间距，； -系数，根据物料块度选择，=1.01.4，取； -系数，根据环境干湿程度选择，=1.01.15，取； -系数，根据工作时间长短选择，=0.81.2，取； -系数，根据带速快慢选择，=0.81.06，取；槽形托辊：托辊的实际负荷小于查新型带式输送机设计手册表8-53值额定负荷，即，故符合条件。平行托辊：=8.039.81.121.10.953.0=托辊的实际负荷小于查新型带式输送机设计手册表8-53值=，平形托辊实际负荷不能大于表值，故符合条件。托辊最大转速：输送带速2，托辊直径89，带速为0.423.09，托辊转速在90645。4.2.6 托辊槽形角计算适当提高槽形角，可以增大带式输送机的运输量。从国外资料来看，增大槽形角也是发展方向。从货载断面积图4-1可以看出，货载面积S为S1和S2之和，设货载宽度为。中间托辊长为，则查新型带式输送机设计手册有：图41 货载断面积计算示意图则 取动堆积角，可得：令=0得：解后可得 计算结果表明，当动堆积角时，最优的托辊槽角约为，此时，货载断面积最大，即带式输送机在此槽形角时有最大的运输量。托辊型号的选择：根据新型带式输送机设计手册表852托辊直径选用，带宽时，托辊直径。根据新型带式输送机设计手册表857，可选出直径为托辊的轴承型号为204。5 拉紧装置与收放胶带装置的设计计算5.1 拉紧装置概述5.1.1 拉紧装置的作用带式输送机的正常运转必须使输送带具有一定的张紧力，提供张紧力的设备就是拉紧装置。所谓“拉紧”，具有吸收输送带伸长和为输送带提供张紧力两层含义。一般的输送机拉紧装置作用如下： 保证输送带在传动滚筒分离点具有足够的张力，以满足传动滚筒的摩擦传动要求； 保证输送带最小张力点的张力，以满足输送带的垂度限制条件； 满足输送带动张力引起的弹性伸长要求的拉紧行程； 补偿输送带的永久伸长； 为输送带接头提供必要的行程。对于长距离、高张力的输送机需要考虑在不同的工作状态提供不同的张紧力，以提高输送带的使用寿命。在输送机的起动、制动时为保证起动、制动力的传递所需要的张紧力不同。输送带的张力分布也不相同，需要考虑在这两种工况下满足输送带的垂度条件所需要的张紧力也相应增大。所以要求在起动、制动过程中要有大于运行时的张紧力。这就要求拉紧装置在不同的工况下能够提供相应的张紧力。5.1.2 拉紧装置的种类拉紧装置按作用可以分为重锤式、固定式和自动拉紧三类。 重锤拉紧装置重锤式拉紧装置是结构最简单、应用范围最广泛的拉紧装置。它是保持张紧力不变的拉紧装置，尽管在输送机起动和停机时拉紧重锤也有惯性力产生。分析表明，重锤的加速度远小于重力加速度，因而，可近似看作张紧力不变。 固定拉紧装置固定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拉紧装置。这类拉紧装置是在输送机的停机状态对张紧力或拉紧行程进行调整，而在运行时无法及时调整。固定拉紧有螺旋拉紧和绞车固定拉紧。绞车拉紧装置可以是手动的和电动的。手动绞车一般应用于中等长度的输送机。它可以促成各种形式，为了能进行人工操作，它的传动部分应该是有较大的减速比，因而经长用蜗轮、蜗杆减速器。手动绞车也可以通过液压来实现，电动绞车一般应用于长距离带式输送机，电动绞车也可以通过液压装置进行工作。电动绞车拉紧装置，它由绞车、拉紧钢丝绳、滑轮、拉紧小车组成。为保证输送机停机时得到合适的张紧力，有的拉紧装置上还设有张力传感器。为使拉紧位置固定，有的拉紧绞车上需设置闭锁装置和制动器。电动绞