带式输送机毕业设计文献综述

哈尔滨工业大学本科毕业设计（论文） 文献综述： 带式输送机设计 文献综述 1 本课题的研究意义，国内外研究现状、水平和发展趋势 1 国外带式输送机技术的现状 国外带式输送机技术的发展很快，其主要表现在个方面：一方面是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；另一方面是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、高带速等大型带式输送机已成为发展的主要方向，其核心技术是开发应用了带式输送机动态分析与监控技术，提高了带式输送机的运行性能和可靠性。目前，在煤矿井下使用的 带式输送机已达到表所示的主要技术指标，其关键技术与装备有以下几个特点： （ 1）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300500 万 t 以上高产高效集约化生产的需要。 （ 2）应用动态分析技术和机电一体化、计算机监控等高新技术，采用大功率软起动与自动张紧技术，对输送机进行动态监测与监控，大大地降低了输送带的动张力，设备运行性能好，运输效率高。 （ 3）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。 （ 4）新型、高可靠性关键元部件技术。如包含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。如英国 产的 （）（ 6 0 04 0 032/1 2 0 0 工作面顺槽带式输送机就采用了液粘差速或变频调速装置，运输能力达以上，它的机尾与新型转载机（如美国久益公司生产的 套，可随工作面推移而自动快速自移、人工作业少、生产效率高。 表 1 国外带式输送机的主要技术指标 he of in 参数 国外 300500 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 20003000 3000 带速 / 45,最高达 8 输送量 / 125003000 30004000 驱动功率 /2002000 15003000，最高达 10100 哈尔滨工业大学本科毕业设计（论文） 国外万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距带速 ，最高达输送量 驱动总功率，最大达 2 国内带式输送机技术的现状 我国生产制造的带式输送机的品种、类型较多。在 “八五 ”期间，通过国家一条龙“日产万吨综采设备 ”项目的实施，带式输送机的技术水平有了很大提高，煤矿井下用大功率、长距离带式输送机的关键技术研究和新产品开发都取得了很大的进步。如大倾角长距离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均填补了国内空白，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，研制成功了多种软起动和制动装置以及以 核心的可编程电控装置，驱动系统采用调速型液力偶合器和行星齿轮减速器。目前，我国煤矿井下用带式输送机的主要技术特征指标如表 2 所示。 表 2 国内带式输送机的主要技术指标 he of 参数 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 10002000 10004000 带速 / 2 输送量 / 18001800 10002000 驱动功率 /50150 1501500 3 国内外带式输送机技术的差距 型带式输送机的关键核心技术上的差距 （ l）带式输送机动态分析与监测技术长距离、大功率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。目前我国用刚性理论来分析研究带式输送机并制订计算方法和设计规范，设计中对输送带使用了很高的安全系数（一般取 n= 右），与实际情况相差较远。实际上输送带是粘弹性体，长距离带式输送机其输送带对驱动装置的起、制动力的动态响应是一个非常复杂的过程，而不能简单地用刚体力学来解释和计算。已开发了带式输送机动态设计方法和应用软件，在大型输送机上对输送机的动张力进行动态分析与动态监测，降低输送带的安全系数，大大延长使用寿命，确保了输送机运行的可靠性，从而使大型带式输送 机的设计达到了最高水平（输送带安全系数 n= 5 6），并使输送机的设备成本尤其是输送带成本大为降低。 （ 2）可靠的可控软起动技术与功率均衡技术长距离大运量带式输送机由于功率大、距离长且多机驱动，必须采用软起动方式来降低输送机的动张力，特别是多电机驱动时。为了减少对电网的冲击，软起动时应有分时慢速起动；还要控制输送机起动加速度 0.l m/ 决承载带与驱动带的带速同步问题及输送带涌浪现象，减少对元部件的冲击。由于制造误差及电机特性误差，各驱动点的功率会出现不均衡，一旦某个电机功率过大将会 引起烧电机事故，因此，各电机之哈尔滨工业大学本科毕业设计（论文） 间的功率平衡应加以控制，并提高平衡精度。国内已大量应用调速型液力偶合器来实现输送机的软起动与功率平衡，解决了长距离带式输送机的起动与功率平衡及同步性问题。但其调节精度及可靠性与国外相比还有一定差距。此外，长距离大功率带式输送机除了要求一个运煤带速外，还需要一个验带的带速，调速型液力偶合器虽然实现软启动与功率平衡，但还需研制适合长距离的无级液力调速装置。当单机功率 500 ，可控 起动显示出优越性。由于可控软起动是将行星齿轮减速器的内齿圈与湿式摩擦离合器组合而成 （即粘性传动）。通过比例阀及控制系统来实现软起动与功率平衡，其调节精度可达 98%以上。但价格昂贵，急需国产化。 术性能上差距 我国带式输送机的主要性能与参数已不能满足高产高效矿井的需要，尤其是顺槽可伸缩带式输送机的关键元部件及其功能如自移机尾、高效储带与 张紧装置等与国外有着很大差距。 （ l）装机功率我国工作面顺槽可伸缩带式输送机最大装机功率为 2504 外产品可达 9704 产带式输送机的装机功率约为国外产品的 30% 40%，固定带式输送机的装机功率相差更大。 （ 2）运输能力我国带式输送机最大运量为 3 000 t /h，国外已达 5 500 t /h。 （ 3）最大输送带宽度我国带式输送机为 l 400外最大为 l 830 （ 4）带速由于受托辊转速的限制，我国带式输送机带速为 4 m/ S，国外为 5 m/ S 以上。 （ 5）工作面顺槽运输长度我国为 3 000 m，国外为 7 300 m。 （ 6）自移机尾随着高产高效工作面的不断出 现，要求顺槽可伸缩带式输送机机尾随着工作面的快速推进而快速自移。国内自移机尾主要依赖进口，主要有 2 种：（ a）随转载机一起移动的由英国 司生产的自移机尾装置。（ b）德国司生产的自移机尾装置。前者只有一个推进油缸，后者则有 2 个推进油缸。司生产的自移机尾用于在国内带宽 l.2 m 的输送机上，缺点是自移机尾输送带的跑偏量太小，纠偏能力弱，刚性差。德国生产的自移机尾在国内使用效果优于前者，水平、垂直 2 个方向均有调偏油缸，纠偏能力强。因此，前者还需完善，后者则需研制 。但对自移机尾的要求是共同的，既要满足输送机正常工作时防滑的要求，又要满足在输送机不停机的情况下实现快速自移。 （ 7）高效储带与张紧装置我国采用封闭式储带结构和绞车张紧为主，张紧小车易脱轨，输送带易跑偏，输送带伸缩时，托辊小车不自移，需人工推移，检修麻烦。国外采用结构先进的开放式储带装置和高精度的大扭矩、大行程自动张紧设备，托辊小车能 自动随输送带伸缩到位。输送带不易跑偏不会出现脱轨现象。 （ 8）输送机品种机型品种少，功能单一，使用范围受限，不能充分发挥其效能，如拓展运人、运料或双向运输等功能，做到一机多用 ；另外，我国煤矿的地质条件差异很大，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 ）直至垂直提升等，应开发特殊型专用机种带式输送机。 靠性、寿命上的差距 （ l）输送带抗拉强度我国生产的织物整芯阻燃输送带最高为 500 N ，国外为 3150 。钢丝绳芯阻燃输送带最高为 000 N ，国外为 7000 。 哈尔滨工业大学本科毕业设计（论文） （ 2）输送带接头强度我国输送带接头强度为母带的 50%65%，国外达母带的70%75%。 （ 3）托辊寿命 我国现有的托辊技术与国外比较，寿命短、速度低、阻力大，而美国等使用的新型注油托辊，其运行阻力小，轴承采用稀油润滑，大大地提高了托辊的使用寿命，并可作为高速托辊应用于带式输送机上，使用面广，经济效益显著。我国输送机托辊寿命为 2万 h，国外托辊寿 59命万 h，国产托辊寿命仅为国外产品的 30%40%。 （ 4）输送机减速器寿命我国输送机减速器寿命 2万 h，国外减速器寿命为 7万 h。 （ 5）带式输送机上下运行时可靠性差。 （ 1）驱动方式 我国为调速型液力偶合器和硬齿面减速器，国外传动方式多样，如系统、可控传动系统等，控制精度较高。 （ 2）监控装置 国外输送机已采用高档可编程序控制器，开发了先进的程序软件与综合电源继电器控制技术以及数据采信、处理、存储、传输、故障诊断与查询等完整自动监控系统。我国输送机仅采用了中档可编程序控制器来控制输送机的启动、正常运行、停机等工作过程。虽 然能与可控启（制）动装置配合使用，达到可控启（制）动、带速同步、功率平衡等功能，但没有自动临近装置，没有故障诊断与查询等。 （ 3）输送机保护装置 国外带式输送机除安装防止输送带跑偏、打滑、撕裂、过满堵塞、自动洒水降尘等保护装置外，近年又开发了很多新型监测装置：传动滚筒、变向滚筒及托辊组的温度监测系统；烟雾报警及自动消防灭火装置；纤维织输送带纵向撕裂及接头监测系统；防爆电子输送带秤自动计量系统。这些新型保护系统我国基本处于空白。而我国现有的打滑、堆煤、溜煤眼满仓保护，防跑偏、超温洒水，烟雾报警装置的 可靠性、灵敏性、寿命都较低。 4 煤矿带式输送机技术的发展趋势 备大型化、提高运输能力 为了适应高产高效集约化生产的需要，带式输送机的输送能力要加大。长距离、高带速、大运量、大功率是今后发展的必然趋势，也是高产高效矿井运输技术的发展方向。在今后的 10t/000 ，带速提高至m/ ，输送长度对于可伸缩带式输送机要达到 3000m。 对于钢绳芯强力带式输送机需加长至 5000机驱动功率要达到 000 ，输送带抗拉强度达到 6000N/绳芯）和 2500N/芯）。尤其是煤矿井下顺槽可伸缩输送技术的发展，随着高产高效工作面的出现及煤炭科技的不断发展，原有的可伸缩带式输送机，无论是主参数，还是运行性能都难以适应高产高效工作面的要求，煤矿现场急需主参数更大、技术更先进、性能更可靠的长距离、大运量、大功率顺槽可伸缩带式输送机，以提升我国带式输送机技术的设 计水平，填补国内空白，接近并赶上国际先进工业国的技术水平。其包含 7个方面的关键技术：（ 1）带式输送机动态分析与监控技术；（ 2）软起动与功率平衡技术；（ 3）中间驱动技术；（ 4）自动张紧技术；（ 5）新型高寿命高速托辊技术；（ 6）快速自移机尾技术；（ 7）高效储带技术。 高元部件性能和可靠性 设备开机率的高与低主要取决于元部件的性能和可靠性。除了进一步完善和提高现有元部件的性能和可靠性，还要不断地开发研究新的技术和元部件，如高性能可控软起动技术、动态分析与监控技术、高效贮带装置、快速自移机尾、高哈尔滨工业大学本科毕业设计（论文） 速托辊等， 使带式输送机的性能得到进一步提高。 大功能，一机多用化 拓展运人、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。开发特殊型带式输送机，如弯曲带式输送机、大倾角或垂直提升输送机等。 2 选题的理由 经过四年对机械知识的学习以及生产实习，我对机械行业有了更深刻的认识和理解，看到了机械工业在国民经济中的重要地位。机械制造是我国工业领域的重要组成部分，而带式输送机也在很多工业生产中起到了重要作用。所以设计出一种新型的带式输送机对于生产技术的提高会有一定的推动力。虽然带式输送机 传动装置设计不是一个新型的题目，但在这四年的学习中我对机械基础知识掌握不好，而带式输送机传动装置的设计又设计了很多基础知识，并且在之前的课程设计中也涉及到了有关带式输送机的设计，所以我选择了带式输送机传动装置设计这个题目，希望它既能巩固我的基础知识又能在设计上给我提供一些设计灵感。我相信通过此次设计将提高我对机械设计的能力，更有利于我将四年来所学的专业知识同生产实际相结合，为以后的工作打下坚实的基础。在设计中我将全力以赴做好本次毕业设计。 3 本课题的基本内容 （ 1） 带式输送机计算与设计基础 带式输送机的基本 设计准则在于：在保证系统满足功能要求的前提下，高可靠性、低费用的完成要求的任务。 （ 2） 输送带的机构与选择 带式输送机的输送式输送机的重要部件，在输送机中输送带的成本占整个设备成本的 %50%30 。 （ 3） 带式输送机的 托辊 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，并使输送带的垂直度不超过一定限度，以保证输送带平稳运行。 （ 4） 滚筒组的选型与设计计算 滚筒组是带式输送机的重要部件，按在输送机中所起的作用可分为传 动滚筒和改向滚筒两大类。 （ 5） 输送带拉紧装置 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。 （ 6） 带式输送机的机电保护 带式输送机的机电保护装置是保证输送机正常运行，当发生事故时对输送机的主要部件进行保护的机电装置。 哈尔滨工业大学本科毕业设计（论文） （ 7） 带式输送机的阻力 带式输送机的阻力计算是其设计计算的主要内容。主要是附加阻力和特种阻力。 （ 8） 受料过程的冲击与缓冲方法 带式输送机 运输含大块物料的原块物料的情况较为常见，在这种料流下输送机承受着非常大的动载荷，此载荷缩短了托辊和输送带的寿命。 4 预计可能遇到的困 难，提出解决问题的方法和措施 （一）采用带式上料机应注意下述几个问题： 1、为了防止皮带刮伤和纵向撕裂皮带事故，在上料机前必须设置铁片清除装置。 2、为防止皮带烧坏，烧结矿球团矿的温度必须低于 120 ，要求冷矿入炉。 3、由于皮带张力大，要采用钢丝绳芯的高强度胶带，为分担这种张力，必须采用多辊驱动。 皮带的运输距离通常都较大，在安装和使用时经常会出现跑偏现象。所谓跑偏就是由于各种因素影响，导致在运行中输送带中心线偏离输送机中心线而偏向一边的现象。当偏移量达到带宽的 5时。必须进行纠偏，否则输送带将越跑越偏。 跑偏量过大使输送带与托辊支架及机架摩擦，造成带边磨损，缩短使用寿命。据统计，输送带的损坏有 30以上是因跑偏磨损而报废；跑偏量过大还会引起局部或全程洒料；在机头、机尾处跑偏会造成卷带、撕带，并增加输送带运行阻力；严重时胶带从输送机上脱落，引起设备停机，严重影响生产。如何快速解决输送带跑偏问题，直接关系到生产效率的提高及输送机的安全可靠运行。因此，有效地防止和快速调整输送带跑偏，是皮带机在安装和使用中所应注意和需要解决的重要问题之一。 (二 )输送带跑偏的原因 皮带跑偏的原因归结起来主要有两类，一是：安装时引起 的皮带跑偏；二是：运行中引起的跑偏。其中安装误差引起的跑偏最难解决。因此，要特别注意安装时须保证输送接头平直、机架不能歪斜（机架中心线歪斜和机架两边高低倾斜）、导料槽两侧的橡胶板压力要均匀。在皮带运行中往往由于滚筒、托辊粘料引起的跑偏、皮带松弛引起的跑偏、矿料分布不均匀引起的跑偏、运行中振动引起的跑偏。针对皮带机跑偏的原因，我们采取了相应的对策来进行调整，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，对机架歪斜严重的哈尔滨工业大学本科毕业设计（论文） 必须重新安装；对运行中的跑偏，我们主要的调整方法有： 皮带机的皮带在整个皮带运输机的中部跑偏时，我们采取了调整托辊组的位置来调整跑偏，托辊支架两侧安装孔加工成长孔，就是方便进行调整的。调整方法见图 1 ，具体方法是皮带偏向哪一侧，托辊组的哪一侧朝皮带运行方向前移，或另外一侧后移。如图 1所示，皮带向下方向跑偏，则托辊组的上位处应当向左移动，托辊组的下位处向右移动。这种方法可消除由于机架歪斜、矿料分布不均、振动等引起的皮带跑偏。 动调心托辊组一般每隔 6工作原理是采用阻挡或托辊在水平面内方向转动阻挡或产生横向推力使皮带 自动向心，达到调整皮带跑偏的目的。该方法可防止各种原因引起的皮带跑偏，但有时效果不是太好。 动滚筒与改向滚筒的调整是皮带跑偏调整的重要环节。因为一条皮带运输机至少有 2到 5个滚筒，所有滚筒的安装位置必须垂直于皮带运输机长度方向的中心线，若偏斜过大必然发生跑偏。对于头部滚筒如皮带向滚筒的右侧跑偏，则右侧的轴承座应当向前移动，皮带向滚筒的左侧跑偏，则左侧的轴承座应当向前移动，相对应的也可将左侧轴承座后移或右侧轴承座后移。尾部滚筒的调整方法与头部滚筒刚好相反。调整方法见图 2。由 于传动滚筒的调整距离有限（ 10通常情况下，我们将传动滚筒轴心线调整至与皮带机长度方向垂直后，主要靠螺旋拉紧装置或重锤拉紧装置来调整尾部改向滚筒轴承座的位置，要经过反复调整