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毕业设计(论文)毕业设计题目：可伸缩带式输送机的设计所在学院专 业班 级姓 名学 号指导老师摘 要首先对输送机作了简单的概述；接着分析了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，机尾或导回装置，中部机架，拉紧装置以及。最后简单的说明了输送机的安装与维护。目前，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输送机就是其中的一个。在输送机的设计、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。由此可见，可伸缩装置是保证带式输送机正常运转必不可少的重要部件。该论文主要介绍了带式输送机的自动可伸缩装置的设计过程，详细的介绍了各个液压元件的选取。自动可伸缩装置的设计是可伸缩装置的设计的一个重大变革。关键词：自动可伸缩装置，带式输送机，液压可伸缩系统72目 录摘 要II目 录III第1章 绪论11.1可伸缩胶带输送机的工作原理11.2 可伸缩带式输送机的结构概述11.2.1机头传动装置21.2.2贮带装置31.2.3可伸缩装置31.2.4机身部31.2.5机尾4第2章 可伸缩带式输送机的设计计算52.1 已知原始数据及工作条件52.2 计算步骤62.2.1 带宽的确定62.2.2输送带宽度的核算92.3 圆周驱动力92.3.1 计算公式92.3.2 主要阻力计算102.3.3 主要特种阻力计算122.3.4 附加特种阻力计算122.3.5 倾斜阻力计算132.4传动功率计算132.4.1 传动轴功率计算132.4.2 电动机功率计算142.5 输送带张力计算142.5.1 输送带不打滑条件校核152.5.2 各特性点张力计算162.6 传动滚筒、改向滚筒合张力计算192.6.1 改向滚筒合张力计算192.6.2 传动滚筒合张力计算192.7 传动滚筒最大扭矩计算192.8 拉紧力和拉紧行程计算202.9绳芯输送带强度校核计算20第3章 驱动装置的选用与设计213.1 电机的选用223.2 减速器的选用223.2.1 传动装置的总传动比223.2.2 液力偶合器233.2.3 联轴器24第4章 带式输送机部件的选用274.1 输送带274.1.1 输送带的分类284.1.2 输送带的连接294.2 传动滚筒304.2.1 传动滚筒的作用及类型304.2.2 传动滚筒的选型及设计314.2.3 传动滚筒结构314.2.4 传动滚筒的直径验算324.3 托辊334.3.1 托辊的作用与类型334.3.2 托辊的选型364.3.3 托辊的校核394.4 制动装置424.4.1 制动装置的作用424.4.2 制动装置的种类424.4.3 制动装置的选型43第5章 可伸缩装置的设计455.1 输送机自动可伸缩装置的一般概念455.2输送机可伸缩装置的分类455.3液压自动可伸缩装置与其它可伸缩装置的类比455.4 设计方案的确定465.4.1 液压自动可伸缩装置的特点465.4.2 液压可伸缩系统工作原理465.4.3总体设计方案的确定475.5 各元件的确定475.5.1 油缸的选择和计算475.5.2 液压油液的功能和基本要求485.5.3 液压泵的选择及计算505.5.4 电动机的确定505.5.5各种阀类的选择51结论60参考文献61致 谢63第1章 绪论1.1可伸缩胶带输送机的工作原理在综合机械化采煤工作中，由于工作面向前推进的速度较快，而拆移顺槽中运输设备的次数和花费的时间在总生产时间中所占的比重较大，影响了采煤生产能力的进一步提高，所以要求顺槽运输设备能够比较灵活地伸长或缩短。可伸缩胶带输送机是供顺槽运输的专用设备。由工作面输送机运来的煤，经顺槽桥式转载机卸装到可伸缩胶带输送机上，由它把煤从顺槽运到上、下山或装车站的煤仓中。可伸缩胶带输送机机身长度可根据工作需要不断仲长或逐渐缩短，其最大伸长量不应超过电动机的额定功率所允许的长度；最小缩短量，可以缩至机身不能再缩为止。可伸缩胶带输送机和普通胶带输送机相比，增加了一个储带仓、一套储带装置和机尾牵引机构。可伸缩放带输送机是根据挠性体摩擦传动的原理，靠胶带与传动滚筒之间的摩擦力来驱动胶带运行，完成运输作业的，其工作原理如图11所示。胶带6绕过传动装置2的滚筒，经储带装置3的滚筒至机尾8的滚筒，形成无级环形带。胶带均支承在托辊上。储带装置拉紧车把工作胶带可伸缩，使胶带在工作中与传动滚筒产生摩擦力。输送机的伸缩是利用胶带在储带仓内的多次折返和收放来实现的。当拉紧装置4拉着储带仓内的活动滚筒向机尾方向移动时，胶带进入储带仓内，此时机尾在绞车的牵引下回缩，使整个输送机缩短，反之，则使整个输送机伸长。图1-1 可伸缩带式输送机的工作原理1-卸载端；2-传动装置；3-储带装置；4-拉紧装置；5-收放胶带装置；6-胶带；7-机尾牵引机构；8-机尾；1.2 可伸缩带式输送机的结构概述 可伸缩带式输送机主要由机头传动装置，贮带装置，可伸缩装置，收放输送带装置机身及机尾等，机身及机尾是输送机的非固装部分，其余为固装部分，而机身又是输送机的可伸缩部分。1.2.1机头传动装置机头传动装置主要由电功机、液力偶合器、减速器、主、副传动滚筒、联动齿轮和传动架等组成。主、副传动滚筒由两台异步防爆型电动机通过液力偶合器和减速器带动。在液力偶合器保护罩的两端装有连接法兰，电动机输出轴端的外壳上及减速器输入轴端的外壳上也有相应的连接法兰，靠这冲连接法兰，用螺栓将三者紧紧连成一体，组成胶带输送机的传动装置。其特点是结构紧凑，便于安装和运输，特别是便于相互对准找正，以提高安装质量，使输送机运转平稳。整个传动装置通过减速器外壳用螺栓固定在机头架的侧板上。减速器采用三级齿轮传动。第一级为螺旋伞齿轮，第二级为斜齿圆柱齿轮，第三级为直齿圆柱齿轮。传动滚筒为焊接结构，主轴采用双键和螺栓与卷筒连接，滚筒一侧的连接轮壳在装配后与卷筒辐板焊接，故滚筒受力情况好。又保证装拆方便，为了增加胶带在传动滚筒上的围包角，可伸缩胶带输送机采用双滚筒传动。采用双滚筒传动时，可以单电机驱动，也可以双电机驱动。当用一台电动机驱动时，需在机头架另一例的主、副滚筒上安装一对大小相同、齿数相等的联动齿轮。当电动机起动后，通过液力偶合器、减速器和联动齿轮同时传动主、副滚筒，驱动胶带运行。若用两台电动机分别驱动主副滚筒，一般不加联动齿轮。但是在本设计传动装置中，既采用双电机驱动，又装有联动齿轮。这是因为考虑到机身缩短到一定程度时，所需功率由一台电动机负担即可，这时可拆掉一套传动装置，变成单电机驱动型式。单电机驱动的优点是设备制造简单，电控设备少，便于维护运转，缺点是随着运输距离的缩短，将形成大马拉小车，电动机运行功率因数降低。传动滚筒是胶带输送机传递牵引力、驱动胶带运行的主要部件。滚筒表面型式有光面、包胶和铸胶之分。在功率不大、不潮湿的情况下，可采用光面滚筒；在环境潮湿、大功率、易打滑的条件下，宜采用胶面滚筒，以提高输送机的牵引力；铸胶滚筒胶厚耐磨，有条件时应尽量采用。滚筒的外形可以做成圆筒形的，也可以做成中间大、两头小的双锥形，其锥度一般为1:100。后者用以防止胶带跑偏。卸载端是由在机头最前部的伸出架和安装在伸出架上的卸载滚筒组成，卸载滚筒安装的轴线位置可以调节，以防输送带在机头部跑偏。卸载端的后部还装有一个改向滚筒，以改变输送带运行方向。头部清扫器分重锤清扫器和犁式清扫器二道，以清扫输送带正反面的粘煤。1.2.2贮带装置由贮带转向架、贮带仓架、支承小车和可伸缩车等组成。(1)贮带转向架、贮带仓架为焊接结构，彼此用螺拴连接，组成了贮带装置框架。在贮带转向架内装有二个320、一个108的改向滚筒与可伸缩车上两个320、一个108的改向滚筒一起供输送带在贮带装置中往返导向。框架的上方及下部分别安装有槽形托辊和下托辊，以支承上、下输送带。在贮带仓架内设有轨道，供支承小车和可伸缩车行走(2)支承小车由托辊、支架和车轮等组成，其作用是支承贮藏部分的输送带，使其悬垂度不致过大。二个支承小车应基本上等距离的分布在可伸缩车和贮带转向架之间，因此当可伸缩车移动后，需要通过人力调整支承小车位置。(3)可伸缩车由车架、车轮、滑转组和改向滚筒等组成。可伸缩绞车通过钢丝绳、滑轮组牵引可伸缩车在轨道上行走，从而达到贮进和放出输送带的作用，并使输送带得到适当的可伸缩度，滑轮组由滑轮架和四个滑轮组成，它通过一销轴铰接在车架上，使作用在四个滑轮上的牵引力，通过销轴作用于可伸缩车中心，对防止改向滚筒的输送带跑偏有较好的效果，为防止可伸缩车掉轨，在车上还装有四个止爬钩。改向滚筒的轴线位置均可调节。以防输送带跑偏，同时，每个改向滚筒都配有刮煤板，可将滚筒表面的碎煤、粉煤刮下。1.2.3可伸缩装置由框架、滑轮组、液压系统和固定滑轮架等组成。自动可伸缩装置是一种在输送机工作过程中能按一定的要求自动调节拉紧力的可伸缩装置，在现代化距离带式输送机中使用较多，它能使输送带具有合理的张力，自动补偿输送带的弹性变形和塑性变形，是一种理想的可伸缩装置。常见的自动可伸缩装置有自动绞车可伸缩装置和全自动液压可伸缩装置，输送带的初张力能力可伸缩绞车人为调节，应保证足够的初张力来防止输送带在传动滚筒表面打滑，但初张力过大，致使输送带最小张力无谓的增大，也是不宜的。1.2.4机身部由“H”型支架、钢管上下托辊组成，是输送机的可伸缩部分。钢管作为可拆卸部分搭在H型支架的管座中。用弹簧销固定，下托辊搭苍型支架上，上托辊为槽形托辊，通过抓爪支承在钢管上。1.2.5机尾 由支座、导轨、滚筒座、缓冲托辊、清扫器等组成。几种不同形式的导轨与支座、滚筒固定痤，组成了五节机尾骨架，彼此又用圆柱销连接成为一整体，可供转载机在上面行走。机尾滚筒安装在滚筒座上，其轴线位置可调，并配有刮煤板。机尾的前后端都可装移动机尾用的滑轮，供移动机尾用，移动机尾用回柱绞车牵引。第2章 可伸缩带式输送机的设计计算2.1 已知原始数据及工作条件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：1）粒度大小，最大粒度和粗度组成情况；1） 堆积密度；2） 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（单机或多机）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，是否需要设置制动器。原始参数和工作条件（1）输送物料：煤2）散装密度：=1.3t/（3）工作环境：井下（4）输送系统及相关尺寸： 1）运距： L=21m 2）倾斜角： =53）最大运量: Q=400t/h初步确定输送机布置形式，如图2-1所示：图2-1 传动系统图2.2 计算步骤2.2.1 带宽的确定按给定的工作条件,取原煤的堆积角为20.原煤的堆积密度按1300 kg/;输送机的工作倾角=5;带式输送机的最大运输能力计算公式为=3.6A （2-1）式中：输送量（； 带速（； 物料堆积密度（）； 在运行的输送带上物料的最大堆积面积, K-输送机的倾斜系数。带速选择原则：(1)输送量大、输送带较宽时，应选择较高的带速。(2)较长的水平输送机，应选择较高的带速；输送机倾角愈大，输送距离愈短，则带速应愈低。(3)物料易滚动、粒度大、磨琢性强的，或容易扬尘的以及环境卫生条件要求较高的，宜选用较低带速。(4)一般用于给了或输送粉尘量大时，带速可取0.8m/s1m/s；或根据物料特性和工艺要求决定。(5)人工配料称重时，带速不应大于1.25m/s。(6)采用犁式卸料器时，带速不宜超过2.0m/s。(7)采用卸料车时，带速一般不宜超过2.5m/s；当输送细碎物料或小块料时，允许带速为3.15m/s。(8)有计量秤时，带速应按自动计量秤的要求决定。(9)输送成品物件时，带速一般小于1.25m/s。带速与带宽、输送能力、物料性质、块度和输送机的线路倾角有关.当输送机向上运输时，倾角大，带速应低；下运时，带速更应低；水平运输时，可选择高带速.带速的确定还应考虑输送机卸料装置类型，当采用犁式卸料车时，带速不宜超过3.15m/s. 表2-1倾斜系数k选用表倾角()2468101214161820k1.000.990.980.970.950.930.910.890.850.81输送机的工作倾角=0。查DT带式输送机选用手册或本设计（表2-1）(此后凡未注明均为该书)得k=1。按给定的工作条件,取原煤的堆积角为20。原煤的堆积密度为1300kg/。考虑山上的工作条件取带速为2.0m/s。将个参数值代入上式, 可得到为保证给定的运输能力,带上必须具有的的截面积AA图2-2 槽形托辊的带上物料堆积截面表2-2槽形托辊物料断面面积A带宽/mm堆积角/(o)槽角/（o）20253035404550001020300.00980.01420.01870.02340.01200.01620.02060.02520.01300.01800.02220.02660.01570.01960.02360.02780.01730.02100.02470.02870.01860.02200.02560.029365001020300.01840.02620.03420.04270.02240.02990.03770.04590.02600.03320.04060.04840.02940.03620.04330.05070.03220.03860.04530.05230.03470.04070.04690.053480001020300.02790.04050.05360.06710.03440.04660.05910.07220.04020.05180.06380.07630.04540.05640.06720.07930.05000.06030.07100.08220.05400.06360.07360.0840100001020300.04780.06740.08760.10900.05820.07710.09660.11700.06770.08570.10400.12400.07630.09330.11100.12900.08380.09980.11600.13400.08980.10500.12000.1360查表2-2或矿井运输提升表3-17， 输送机的承载托辊槽角35，物料的堆积角为0时，带宽为800 mm的输送带上允许物料堆积的横断面积为0.0427，此值大于计算所需要的堆积横断面积,据此选用宽度为800mm的输送带能满足要求。经如上计算,确定选用带宽B=400mm,初选输送带NN100，输送带层数为6层，查表1-6得，输送带各参数如下：NN100型煤矿用输送带的技术规格：扯断强度100N/(mm层)每层带厚1mm,输送带第层质量等于1.02kg/m上胶厚3mm下胶厚=1.5mm每毫米胶料质量为1.19kg/m胶带每米质量=布层数每层质量（kg/m）+(上胶厚（mm）+下胶厚（mm）第层胶带质量（kg/m）)带宽（mm）=61.02+(3.0+1.5) 1.19 0.8=9.18 kg/m输送带质量：=带长（m） =9.18600 =5508kg输送带厚度可按下式计算或查运输机械设计选用手册表1-6输送带度(mm)=布层数每层厚度（mm）+上胶厚（mm）+下胶厚（mm） =61+3+1.5 =10.5mm2.2.2输送带宽度的核算输送大块散状物料的输送机，需要按（2-2）式核算，再查表3-3 （2-2）式中最大粒度，mm。表2-3不同带宽推荐的输送物料的最大粒度mm带宽B500650800100012001400粒度筛分后100130180250300350未筛分150200300400500600计算：故，输送带宽满足输送要求。2.3 圆周驱动力2.3.1 计算公式 1）所有长度（包括L80m） 传动滚筒上所需圆周驱动力为输送机所有阻力之和，可用式（2-3）计算： （2-3）式中主要阻力，N；附加阻力，N；特种主要阻力，N；特种附加阻力，N；倾斜阻力，N。五种阻力中，、是所有输送机都有的，其他三类阻力，根据输送机侧型及附件装设情况定，由设计者选择。2）对机长大于80m的带式输送机，附加阻力明显的小于主要阻力，可用简便的方式进行计算，不会出现严重错误。为此引入系数C作简化计算，则公式变为下面的形式：+=C （2-5）式中C与输送机长度有关的系数，在机长大于80m时，可按式（2-6）计算，或从表查取 （2-6）式中附加长度，一般在70m到100m之间；C系数，不小于1.02。C查DT（A）型带式输送机设计手册表3-5 既本说明书表2-4,取C为1.12表2-4附加阻力系数CL（m）80100150200300400500600C1.921.781.581.451.311.251.201.17L(m)70080090010001500200025005000C1.141.121.101.091.061.051.041.032.3.2 主要阻力计算输送机的主要阻力是物料及输送带移动和承载分支及回程分支托辊旋转所产生阻力的总和。可用式（2-7）计算： （2-7）式中模拟摩擦系数，根据工作条件及制造安装水平决定，一般可按表查取。查表2-30；输送机长度（头尾滚筒中心距），m；重力加速度；初步选定托辊为槽形托辊DT03c121，查表2-42，上托辊间距1.2m，下托辊间距 m，上托辊槽角35，下托辊槽角。直径D89mm,长度L315mm,轴承为4G204。承载分支托辊组每米长度旋转部分重量，kg/m，用式（2-8）计算 （2-8）其中承载分支每组托辊旋转部分重量，kg；承载分支托辊间距，m；托辊已经选好，知 计算：=20.25 kg/m回程分支托辊组每米长度旋转部分质量，kg/m，用式（2-9）计算： （2-9）其中回程分支每组托辊旋转部分质量回程分支托辊间距，m；查运输机械设计选用手册表2-50选择平行托辊，直径D89mm,托辊长L=950mm,kg计算：=5.267 kg/m每米长度输送物料质量55.6kg/m每米长度输送带质量，kg/m，=9.18kg/m=0.0456009.1820.25+5.267+（29.18+55.6）cos35=22783N 运行阻力系数f值应根据表2-5选取。取=0.045。表2-5 阻力系数f输送机工况工作条件和设备质量良好，带速低，物料内摩擦较小0.020.023工作条件和设备质量一般，带速较高，物料内摩擦较大0.0250.030工作条件恶劣、多尘低温、湿度大，设备质量较差，托辊成槽角大于350.0350.0452.3.3 主要特种阻力计算主要特种阻力包括托辊前倾的摩擦阻力和被输送物料与导料槽拦板间的摩擦阻力两部分，按式（2-10）计算：+ （2-10）按式（2-11）或式（2-12）计算：（1） 三个等长辊子的前倾上托辊时 （2-11）（2） 二辊式前倾下托辊时 （2-12）本输送机没有主要特种阻力，即=02.3.4 附加特种阻力计算附加特种阻力包括输送带清扫器摩擦阻力和卸料器摩擦阻力等部分，按下式计算： （2-13） （2-14） （2-15）式中清扫器个数，包括头部清扫器和空段清扫器；A一个清扫器和输送带接触面积，见表清扫器和输送带间的压力，N/，一般取为3 N/；清扫器和输送带间的摩擦系数，一般取为0.50.7；刮板系数，一般取为1500 N/m。表2-6导料槽栏板内宽、刮板与输送带接触面积带宽B/mm导料栏板内宽/m刮板与输送带接触面积A/m头部清扫器空段清扫器5000.3150.0050.0086500.4000.0070.018000.4950.0080.01210000.6100.010.01512000.7300.0120.01814000.8500.0140.021查表2-6得 A=0.008m，取=10N/m，取=0.6，将数据带入式（2-14）则 =AP =0.008100.6=480 N拟设计的总图中有两个清扫器和一个空段清扫器（一个空段清扫器相当于1.5个清扫器）=0由式（2-13） 则 =3.5480=1680 N2.3.5 倾斜阻力计算倾斜阻力按下式计算： （2-14）式中：因为是本输送机水平运输，所有H=0=0由式（2.4-2）得传动滚筒上所需圆周驱动力为=1.1222783+0+1680+0=27197N2.4传动功率计算2.4.1 传动轴功率计算传动滚筒轴功率（）按式（2-15）计算： （2-15）54.39kw2.4.2 电动机功率计算电动机功率，按式（2-16）计算： （2-16）式中传动效率，一般在0.850.95之间选取；联轴器效率；每个机械式联轴器效率：=0.98液力耦合器器：=0.96；减速器传动效率，按每级齿轮传动效率.为0.98计算；二级减速机：=0.980.98=0.96三级减速机：=0.980.980.98=0.94电压降系数，一般取0.900.95。多电机功率不平衡系数，一般取，单驱动时，。根据计算出的值，查电动机型谱，按就大不就小原则选定电动机功率。由式（2-15）=54390W由式（2-16）得电动机功率：=2=65300W65.3KW选电动机型号为YB255S-4，额定功率P=37 KW，数量2台。2.5 输送带张力计算输送带张力在整个长度上是变化的，影响因素很多，为保证输送机上午正常运行，输送带张力必须满足以下两个条件：（1）在任何负载情况下，作用在输送带上的张力应使得全部传动滚筒上的圆周力是通过摩擦传递到输送带上，而输送带与滚筒间应保证不打滑；（2）作用在输送带上的张力应足够大，使输送带在两组托辊间的垂度小于一定值。2.5.1 输送带不打滑条件校核 圆周驱动力通过摩擦传递到输送带上（见图2-3）图2-3作用于输送带的张力如图4所示，输送带在传动滚简松边的最小张力应满足式(28)的要求。传动滚筒传递的最大圆周力。动载荷系数1.21.7；对惯性小、起制动平稳的输送机可取较小值;否则，就应取较大值。取1.5传动滚筒与输送带间的摩擦系数，见表2-7表2-7 传动滚筒与输送带间的摩擦系数工作条件摩擦系数光面滚筒胶面滚筒清洁干燥0.250.030.40环境潮湿0.100.150.250.35潮湿粘污0.050.20取1.5，由式 =1.527197=40795.5N对常用C=0.083该设计取=0.035；=420。=0.08340795.5=3386N2.5.2 各特性点张力计算为了确定输送带作用于各改向滚筒的合张力，拉紧装置拉紧力和凸凹弧起始点张力等特性点张力，需逐点张力计算法，进行各特性点张力计算。图2-4 张力分布点图(1)运行阻力的计算有分离点起，依次将特殊点设为1、2、3、，一直到相遇点14点，如图2-4所示。计算运行阻力时，首先要确定输送带的种类和型号。在前面我们已经选好了输送带，NN-100型煤矿用输送带，拉断强度100N/（mm层）；6层带厚10.5mm;输送带质量9.18Kg/m.1)承载段运行阻力由式（2-19）： （2-19）=（55.6+9.18+20.25）6000.04cos0o9.8=19999N2)回空段运行阻力由式（2-30） （2-30）F=(9.18+5.267) 5760.035cos0o 9.8=2854NF=(9.18+5.267) 9.20.035cos0o 9.8=46NF=(9.18+5.267) 8.30.035cos0o 9.8=41NF=(9.18+5.267) 7.50.035cos0o 9.8=37NF=(9.18+5.267) 11.440.035cos0o 9.8 =57NF=(9.18+5.267) 3.370.035cos0o 9.8 =17N3)最小张力点由以上计算可知，13点为最小张力点(2)输送带上各点张力的计算1）由悬垂度条件确定5点的张力承载段最小张力应满足=9523N2)由逐点计算法计算各点的张力因为S11=9523N,根据表14-3选=1.05，故有 9069N 9069-28546215N5919N5919-465873N5593N5593-415552N5287N5287-375250N5000N5000-574943N9523+1999929522N295221.0530998N30998+1731015N （3）用摩擦条件来验算传动滚筒分离点与相遇点张力的关系滚筒为包胶滚筒，围包胶为420。由表14-5选摩擦系数=0.4。并取摩擦力备用系数n=1.2。由式（2-31）可算得允许的最大值为： （2-31）=4943（1+）=54409N31015N故摩擦条件满足。2.6 传动滚筒、改向滚筒合张力计算2.6.1 改向滚筒合张力计算根据计算出的各特性点张力,计算各滚筒合张力。头部180改向滚筒的合张力:=29522+3099860520N 尾部180改向滚筒的合张力:=9069+952318592N2.6.2 传动滚筒合张力计算根据各特性点的张力计算传动滚筒的合张力:动滚筒合张力:=4943+31015=35958N2.7 传动滚筒最大扭矩计算单驱动时,传动滚筒的最大扭矩按式（2-32）计算： （2-32）式中D传动滚筒的直径（mm）。 双驱动时,传动滚筒的最大扭矩按式（2-33）计算： （2-33）初选传动滚筒直径为500mm,则传动滚筒的最大扭矩为:=31015+494335958N=8.98KN/m 2.8 拉紧力和拉紧行程计算1）、拉紧装置拉紧力按式（2-34）计算 （2-34）式中拉紧滚筒趋入点张力（N）；拉紧滚筒奔离点张力（N）。由式（2-34）+=5000+5250+5593+587321716N =21.71KN查煤矿机械设计手册初步选定钢绳绞车式拉紧装置。2）、拉紧行程：L（）L（0.01+0.001）6006.6m式中：输送带弹性伸长率和永久伸长率，由输送厂家给出，通常帆布带为0.010.015； 拉紧后托辊间允许的垂度，一般取0.001 L输送机长度。2.9绳芯输送带强度校核计算 绳芯要求的纵向拉伸强度按式（2-35）计算； （2-35）式中静安全系数，一般=710。运行条件好，倾角好，强度低取小值；反之，取大值。在此选为7。输送带的最工作张力：Smax: (N) =68571N式中：B带宽，mm; 输送带纵向扯断强度，N/(mm层)见运输机械设计选用手册表1-6，100N/（mm层）。由式（2-35）得599.9N/mm可选输送带为NN100N/(mm层),6层的即600N/mm大于。可满足要求。第3章 驱动装置的选用与设计带式输送机的负载是一种典型的恒转矩负载，而且不可避免地要带负荷起动和制动。电动机的起动特性与负载的起动要求不相适应在带式输送机上比较突出，一方面为了保证必要的起动力矩，电机起动时的电流要比额定运行时的电流大67倍，要保证电动机不因电流的冲击过热而烧坏，电网不因大电流使电压过分降低，这就要求电动机的起动要尽量快，即提高转子的加速度，使起动过程不超过35s。驱动装置是整个皮带输送机的动力来源，它由电动机、偶合器，减速器 、联轴器、传动滚筒组成。驱动滚筒由一台或两台电机通过各自的联轴器、减速器、和链式联轴器传递转矩给传动滚筒。减速器有二级、三级及多级齿轮减速器，第一级为直齿圆锥齿轮减速传动，第二、三级为斜齿和直圆柱齿轮降速传动，联接电机和减速器的连轴器有两种，一是弹性联轴器，一种是液力联轴器。为此，减速器的锥齿轮也有两种；用弹性联轴器时，用第一种锥齿轮，轴头为平键连接；用液力偶合器时，用第二种锥齿轮，轴头为花键齿轮联接。传动滚筒采用焊接结构，主轴承采用调心轴承，传动滚筒的机架与电机、减速器的机架均安装在固定大底座上面，电动机可安装在机头任一侧。根据情况而定。3.1 电机的选用电动机额定转速根据生产机械的要求而选定，一般情况下电动机的转速不低500r/min，因为功率一定时，电动机的转速低，其尺寸愈大，价格愈贵，而效率低。若电机的转速高，则极对数少，尺寸和重量小，价格也低。本设计皮带机所采用的电动机的总功率为65.3kw，所以需选用功率为37kw的电机两台。拟采用YB225S4型电动机，该型电机转矩大，性能良好，可以满足要求。查机械设计实用手册第二版，它的主要性能参数如下表： 表3-1 YB225S型电动机主要性能参数电动机型号额定功率kw满载转速r/min电流A效率功率因数YB225S-437148069.891.80.87起动电流/额定电流起动转矩/额定转矩最大转矩/额定转矩重量kg7.01.92.23603.2 减速器的选用3.2.1 传动装置的总传动比已知输送带宽为800，查运输机械选用设计手册表277选取传动滚筒的直径D为500，则工作转速为：=76.39r/min已知电机转速为=1480 r/min ，则电机与滚筒之间的总传动比为：=19.37本次设计选用 DCY220型.矿用减速器,传动比为20，可传递38KW功率。第一级为螺旋齿轮，第二级、第三级为斜齿和直齿圆柱齿轮传动，其展开简图如下：图3-1 DCY220型减速器展开简图电动机和I轴之间，IV轴和传动滚筒之间用的都是联轴器，故传动比都是1。3.2.2 液力偶合器液力传动与液压传动一样，都是以液体作为传递能量的介质，同属液体传动的范畴，二者的重要区别在于，液压传动是通过工作腔容积的变化，是液体压力能改变传递能量的；液力传动是利用旋转的叶轮工作，输入轴与输出轴为非刚性连接，通过液体动能的变化传递能量，传递的纽矩与其转数的平方成正比目前，在带式输送机的传动系统中，广泛使用液力偶合器，它安装在输送机的驱动电机与减速器之间，电动机带动泵轮转动，泵轮内的工作液体随之旋转，这时液体绕泵轮轴线一边作旋转运动，一边因液体受到离心力而沿径向叶片之间的通道向外流动，到外缘之后即进入涡轮中，泵轮的机械能转换成液体的动能，液体进去涡轮后，推动涡轮旋转，液体被减速降压，液体的动能转换成涡轮的机械能而输出作功它是依靠液体环流运动传递能量的，而产生环流的先决条件是泵轮的转速大于涡流转速，即而者之间存在转速差液力传动装置除煤矿机械使用外，还广泛用于各种军用车辆，建筑机械，工程机械，起重机械，载重汽车小轿车和舰艇上，它所以获得如此广泛的应用，原因是它具有以下多种优点：1) 能提高设备的使用寿命2) 由于液力转动的介质是液体，输入轴与输出轴之间用非刚性连接，故能将外载荷突然骤增或骤减造成的冲击和振动消除或部分消除，转化为连续连续渐变载荷，从而延长机器的使用寿命这对处于恶劣条件下工作的煤矿机械具有这样意义3) 有良好的启动性能由于泵轮扭矩与其转速的平方成正比，故电动机启动时其负载很小，起动较快，冲击电流延续时间短，减少电机发热4) 良好的限矩保护性能使多电机驱动的设备各台电机负荷分配趋于均匀本次设计根据运输机械设计选用手册表1-44选用YOX400，输入转速为1500rmin，效率达0.96，起动系数为1.31.7。3.2.3 联轴器联轴器是机械传动中常用的部件。它用来把两轴联接在一起，机器运转时两轴不能分离；只有在机器停车并将联接拆开后，两轴才能分离。联轴器所联接的两轴，由于制造及安装误差、承载后的变形以及温度变化的影响等，往往不能保证严格的对中，而是存在着某种程度的相对位移。这就要求设计联轴器时，要从结构上采取各种不同的措施，使之具有适应一定范围的相对位移的性能。根据对各种相对位移有无补偿能力（即能否在发生相对位移条件下保持联接的功能），联轴器可分为刚性联轴器（无补偿能力）和挠性联轴器（有补偿能力）两大类。挠性联轴器又可按是否具有弹性元件分为无弹性元件的挠性联轴器和有弹性元件的挠性联轴器两个类别。刚性联轴器这类联轴器有套筒式、夹壳式和凸缘式等。凸缘联轴器是把两个带有凸缘的半联轴器联成一体，以传递运动和转矩。凸缘联轴器的材料可用灰铸铁或碳钢，重载时或圆周速度大于30m/s时应用铸钢或碳钢。由于凸缘联轴器属于刚性联轴器，对所联两轴的相对位移缺乏补偿能力，故对两轴对中性的要求很高。当两轴有相对位移存在时，就会在机件内引起附加载荷，使工作情况恶化，这是它的主要缺点。但由于构造简单、成本低、可传递较大转矩，故当转速低、无冲击、轴的刚性大、对中性较好时亦常采用挠性联轴器。（1）无弹性元件的挠性联轴器这类联轴器因具有挠性，故可补偿两轴的相对位移。但因无弹性元件，故不能缓冲减振。常用的有以下几种：1）十字滑块联轴器十字滑块联轴器由两国在端面上开有凹槽的半联轴器和一个两面带有凸牙的中间盘所组成。因凸牙可在凹槽中滑动，故可补偿安装及运转时两轴间的相对位移。这种联轴器零件的材料可用45钢，工作表面须进行热处理，以提高其硬度；要求较低时也可用Q275钢，不进行热处理。为了减少摩擦及磨损，使用时应从中间盘的油孔中注油进行润滑。因为半联轴器与中间盘组成移动副，不能发生相对转动，故主动轴与从动轴的角速度应相等。但在两轴间有相对位移的情况下工作时，中间盘就会产生很大的离心力，从而增大动载荷及磨损。因此选用时应注意其工作转速不得大于规定值。这种联轴器一般用于转速,轴的刚度较大，且无剧烈冲击处。效率，这里为摩擦系数，一般取为0.120.25；为两轴间径向位移量，单位为；为轴径，单位为。2）滑块联轴器这种联轴器与十字滑块联轴器相似，只是两边半联轴器上的沟槽很宽，并把原来的中间盘改为两面不带凸牙的方形滑块，且通常用夹布胶木制成。由于中间滑块的质量减小，又具有较高的极限转速。中间滑块也可用尼龙6制成，并在配制时加入少量的石墨或二硫化钼，以便在使用时可以自行润滑。这种联轴器结构简单，尺寸紧凑，适用于小功率、高转速而无剧烈冲击处。3)十字轴式万向联轴器这种联轴器可以允许两轴间有较大的夹角（夹角最大可达），而且在机器运转时，夹角发生改变仍可正常传动；但当过大时，传动效率会显著降低。这种联轴器的缺点是：当主动轴角速度为常数时，从动轴的角速度并不是常数，而是在一定范围内变化，因而在传动中将产生附加动载荷。为了改善这种情况，常将十字轴式万向联轴器成队使用。这种联轴器结构紧凑，维护方便，广泛应用于汽车、多头钻床等机器的传动系统中。小型十字轴式万向联轴器已标准化，设计时可按标准选用。4）齿式联轴器这种联轴器能传递很大的转矩，并允许有较大的偏移量，安装精度要求不高；但质量较大，成本较高，在重型机械中广泛使用。5）滚子链联轴器滚子链联轴器的特点是结构简单，尺寸紧凑，质量小，装拆方便，维修容易、价廉并具有一定的补偿性能和缓冲性能，但因链条的套筒与其相配件间存在间隙，不宜用于逆向传动、起动频繁或立轴传动。同时由于受离心力影响也不宜用于高速传动。（2）有弹性元件的挠性联轴器这类联轴器因装有弹性元件，不仅可以补偿两轴间的相对位移，而且具有缓冲减振的能力。弹性元件所能储存的能量愈多，则联轴器的缓冲能力愈强；弹性元件的弹性滞后性能与弹性变形时零件间的摩擦功愈大，则联轴器的减振能力愈好。1）弹性套柱销联轴器这种联轴器的构造与凸缘联轴器相似，只是套有弹性套的柱销代替了联接螺栓。因为通过蛹状的弹性套传递转矩，故可缓冲减振。这种联轴器制造容易，装拆方便，成本较低，但弹性套易磨损，寿命较短。他适用于联接载荷平稳、需正反转或起动频繁的传递中小转矩的轴。2）弹性柱销联轴器这种联轴器与弹性套柱销联轴器很相似，但传递转矩的能力很大，结构更为简单，安装、制造方便，耐久性好，也有一定的缓冲和吸振能力，允许被联接两轴有一定的轴向位移以及少量的径向位移和角位移，适用于轴向窜动较大、正反转变化较多和起动频繁的场合。3）梅花形弹性联轴器这种联轴器的半联轴器与轴的配合孔可作成圆柱形或圆锥形。装配联轴器时将梅花形弹性件的花瓣部分夹紧在两半联轴器端面凸齿交错插进所形成的齿侧空间，以便在联轴器工作时起到缓冲减振的作用。第4章 带式输送机部件的选用4.1 输送带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，下覆盖胶。输送机的带芯主要是有各种织物（棉织物，各种化纤织物以及混纺织物等）或钢丝绳构成。它们是输送带的骨干层，几乎承载输送带工作时的全部负载。因此，带芯材料必须有一定的强度和刚度。覆盖胶用来保护中间带芯不受机械损伤以及周围有害介质的影响。上覆盖胶层一般较厚，这是输送带的承载面，直接与物料接触并承受物料的冲击和磨损。下覆胶层是输送带与支撑托辊接触的一面，主要承受压力，为了减少输送带沿托辊运行时的压陷阻力，下覆盖胶的厚度一般较薄。侧边覆盖胶的作用是当输送带发生跑偏使侧面与机架相碰时，保护带芯不受机械损伤。4.1.1 输送带的分类按输送带带芯结构及材料不同，输送带被分成织物层芯和钢丝绳芯两大类。织物层芯又分为分层织物芯和整体织物层层芯两类，且织物层芯的材质有棉，尼龙和维纶等。整体编织织物层芯输送带与分层织物层芯输送带相比，在带强度相同的情况下，整体输送带的厚度小，柔性好，耐冲击性好，使用中不会发生层间剥裂，但伸长率较高，在使用过程中，需要较大的拉紧行程。钢丝绳芯输送带是有许多柔软的细钢丝绳相隔一定的间距排列，用与钢丝绳有良好粘合性的胶料粘合而成。钢丝绳芯输送带的纵向拉伸强度高，抗弯曲性能好；伸长率小，需要拉紧行程小。同其它输送带相比，在带强度相同的前提下，钢丝绳芯输送带的厚度小。在钢芯绳中,钢丝绳的质量是决定输送带使用寿命长短的关键因素之一，必须具有以下特点：(1)应具有较高的破断强度。钢芯强度高则输送带亦可增大，从另一个角度来说，绳芯强度越高，所用绳之直径即可缩小，输送带可以做的薄些，已达到减小输送机尺寸的目的。(2)绳芯与橡胶应具有较高的黏着力。这对于用硫化接头具有重大意义.提高钢绳与橡胶之间黏着力的主要措施是在钢绳表面电镀黄铜及采用硬质橡胶等。(3)应具有较高的耐疲劳强度，否则钢绳疲劳后，它与橡胶的黏着力即下降乃至完全分离。(4)应具有较好的柔性.制造过程中采用预变形措施以消除钢绳中的残余应力，可使钢绳芯具有较好的柔性而不松散。输送带上下覆盖胶目前多采用天然橡胶,国外有采用耐磨和抗风化的橡胶的胶带，如轮胎花纹橡胶的改良胶作为覆盖胶,以提高其使用寿命。输送带的中间用合成橡胶与天然胶的混合物。钢绳芯带与普通带相比较以下优点：(1)强度高。由于强度高，可使1台输送机的长度增大很多。目前国内钢绳芯输送带输送机1台长度达几公里、几十公里。伸长量小.钢绳芯带的伸长量约为帆布带伸长量的十分之一，因此拉紧装置纵向弹性高。这样张力传播速度快，起动和制动时不会出现浪涌现象。(2)成槽性好。由于钢绳芯是沿着输送带纵向排列的，而且只有一层，与托辊贴合紧密,可以形成较大的槽角。近年来钢绳芯输送带输送机的槽角多数为35，这样不仅可以增大运量，而且可以防止输送带跑偏。(3)抗冲击性及抗弯曲疲劳性好，使用寿命长。由于钢绳芯是以很细的钢丝捻成钢绳带芯，它弯曲疲劳和耐冲击性非常好。(4)破损后容易修补，钢绳芯输送带一旦出现破损，破伤几乎不再扩大，修补也很容易。相反，帆布带损伤后，会由于水浸等原因而引起剥离。使帆布带强度降低。(5)接头寿命长。这种输送带由于采用硫化胶接，接头寿命很长，经验表明有的接头使用十余年尚未损坏。(6)输送机的滚筒小。钢绳芯输送带由于带芯是单层细钢丝绳，弯曲疲劳轻微，允许滚筒直径比用帆布输送带的。钢绳芯输送带也存在一些缺点:(1)制造工艺要求高，必须保证各钢绳芯的张力均匀，否则输送带运转中由于张力不均而发生跑偏现象。(2)由于输送带内无横向钢绳芯及帆布层，抗纵向撕裂的能力要避免纵向撕裂。(3)易断丝。当滚筒表面与输送带之间卡进物料时，容易引起输送带钢绳芯的断丝。因此,要求要有可靠的清扫装置。4.1.2 输送带的连接为了方便制造和搬运，输送带的长度一般制成100200米，因此使用时必须根据需要进行连接。橡胶输送带的连接方法有机械接法与硫化胶接法两种。硫化胶接法又分为热硫化和冷硫化胶接法两种。塑料输送带则有机械接法和塑化接法两种。(1)机械接头机械接头是一种可拆卸的接头。它对带芯有损伤，接头强度效率低，只有25%60%，使用寿命短，并且接头通过滚筒表面时，对滚筒表面有损害，常用于短距或移动式带式输送机上。织物层芯输送带常采用的机械接头形式有胶接活页式，铆钉固定的夹板式和钩状卡子式，但钢丝绳芯输送带一般不采用机械接头方式。(2)硫化（塑化）接头硫化（塑化）接头是一种不可拆卸的接头形式。它具有承受拉力大，使用寿命长，对滚筒表面不产生损害，接头效率高达60%95%的优点，但存在接头工艺复杂的缺点。对于分层织物层芯输送带在硫化前，将其端部按帆布层数切成阶梯状，如下图4-1所示：图4-1 分层织物层芯输送带的硫化接头然后将两个端头相互很好的粘合，用专用的硫化设备加压加热并保持一定的时间即可完成。其强度为原来强度的(i-1)/i3100%。其中i为帆布层数。4.2 传动滚筒4.2.1 传动滚筒的作用及类型传动滚筒是传动动力的主要部件。作为单点驱动方式来讲，可分成单滚筒传动及双滚筒传动。单滚筒传动多用于功率不太大的输送机上，功率较大的输送机可采用双滚筒传动，其特点是结构紧凑，还可增加围包角以增加传动滚筒所能传递的牵引力。使用双滚筒传动时可以采用多电机分别传动，可以利用齿轮传动装置使两滚筒同速运转。如双滚筒传动仍不需要牵引力需要，可采用多点驱动方式。输送机的传动滚筒结构有钢板焊接结构及铸钢或铸铁结构，新设计产品全部采用滚动轴承。传动滚筒的表面形式有钢制光面滚筒、铸（包）胶滚筒等，钢制光面滚筒主要缺点是表面磨擦系数小，所以一般用在周围环境湿度小的短距离输送机上，铸（包）胶滚筒的主要优点是表面磨擦系数大，适用于环境湿度大、运距长的输送机，铸（包）胶滚筒按其表面形状又可分为光面铸（包）胶滚筒、人字形沟槽铸（包）胶滚筒和菱形铸（包）胶滚筒。4.2.2 传动滚筒的选型及设计传动滚筒是传递动力的主要部件，它是依靠与输送带之间的摩擦力带动输送带运行的部件。传动滚筒根据承载能力分为轻型、中型和重型三种。同一种滚筒直径又有几种不同的轴径和中心跨距供选用。 轻型：轴承孔径80100。轴与轮毂为单键联接的单幅板焊接筒体结构。单向出轴。 中型：轴承孔径120180。轴与轮毂为胀套联接。 重型：轴承孔径200220。轴与轮毂为胀套联接，筒体为铸焊结构。有单向出轴和双向出轴两种。输送机的传动滚筒结构有钢板焊接结构及铸钢或铸铁结构，驱动滚筒的表面形式有钢制光面滚筒、铸（包）胶滚筒等，钢制光面滚筒主要缺点是表面摩擦系数小，一般用在周围环境湿度小的短距离输送机上。铸（包）胶滚筒的主要优点是表面摩擦系数大，适用于环境湿度大、运距长的输送机，铸（包）胶滚筒按其表面形状又可分为光面铸（包）胶滚筒、人字形沟槽铸（包）胶滚筒和菱形铸（包）胶滚筒。人字形沟槽铸（包）胶滚筒是为了增大摩擦系数，在钢制光面滚筒表面上，加一层带人字沟槽的橡胶层面，这种滚筒有方向性，不得反向运转。人字形沟槽铸（包）胶滚筒，沟槽能使水的薄膜中断，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，即使在潮湿的场合工作，摩擦系数降低也很小。考虑到本设计的实际情况和输送机的工作环境：用于工厂生产，环境潮湿，功率消耗大，易打滑，所以我们选择这种滚筒。铸胶胶面厚且耐磨，质量好；而包胶胶皮易掉，螺钉头容易露出，刮伤皮带，使用寿命较短，比较二者选用铸胶滚筒。4.2.3 传动滚筒结构其结构示意图如图4-2所示：传动滚筒长度的确定. 查运输机械设计选用手册表239得：其主要性能参数如表4-1所示：表4-1传动滚筒参数表mm许用扭矩许用合力8004.140500轴承型号轴承座型号转动惯量重量3520Z12107.8432再查表运输设计选用手册240可得出滚筒长度为950。或者由经验公式：已知带宽B800，传动滚筒直径为500，滚筒长度比胶带宽略大，一般取（100200）取800150950 与查表结果一致4.2.4 传动滚筒的直径验算大量实验表明，传动滚筒的摩擦系数与胶带和滚筒之间的单位压力有较大关系，在单位压力较大的区域摩擦系数随压力的增大而减小，所以传动滚筒的直径应按平均压力进行验算。 式中：胶带与滚筒之间的平均压力，对于织物芯，胶带推荐不大于0.4N/ mm；B带宽，已知B=800mm；D传动滚筒直径，500mm；传动滚筒与胶面间的摩擦系数，查表2-7，取=0.35胶带在滚筒上的围包角，420o=0.06N/mm因此传动滚筒直径合格。4.3 托辊4.3.1 托辊的作用与类型（一）作用托辊是决定带式输送机的使用效果，特别是输送带使用寿命的最重要部件之一。托辊组的结构在很大程度上决定了输送带和托辊所受承载的大小与性质。对托辊的基本要求是：结构合理，经久耐用，密封装置防尘性能和防水性能好，使用可靠。轴承保证良好的润滑，自重较轻，回转阻力系数小，制造成本低，托辊表面必须光滑等。支承托辊的作用是支承输送带及带上的物料，减小带条的垂度，保证带条平稳运行，在有载分支形成槽形断面，可以增大运输量和防止物料的两侧撒漏。一台输送机的托辊数量很多，托辊质量的好坏，对输送机的运行阻力、输送带的寿命、能量消耗及维修、运行费用等影响很大。安装在刚性托辊架上的三个等长托辊组是最常见的，三个托辊一般布置在同一个平面内，两个侧托辊向前倾；亦可将中间托辊和侧托辊错开布置。后一种形式托辊组的优点是能接触到每一个托辊，便于润滑；缺点是托辊组支架结构复杂、重量大，并且输送带运行阻力大约增加10。因此实际上主要采用三个托辊布置在同一平面内的托辊组。（二）类型托辊可分为槽形托辊、平行托辊、缓冲托辊和调心托辊等；图4-3 槽形托辊槽形托辊(图4-3)用于输送散粒物料的带式输送机上分支，使输送带成槽形，以便增大输送能力和防止物料向两边洒漏。目前国内系列由三个辊子组成的槽形托辊槽角为或，增大槽角可加大载货的横断面积相防止输送带跑偏，但使胶带弯折，对输送带的寿命不利。为降低胶带边缘的附加应力，在传动滚筒与第一组槽形托辊之间可采取槽角为、的过渡托辊使胶带逐步成槽。平形托辊由一个平直的辊子构成，用于输送货物。其结构简图如下：图4-4 平行托辊缓冲托辊用于带式输送机的受料处，以便减少物料对输送带的冲击，有橡胶圈式和弹簧板式等。其结构简图如下：图4-5 缓冲托辊a)橡胶圈式 b)弹簧板式调心托辊用来调整输送带的横向位置，使它保持正常运行。调心托辊形式很多，输送散粒物料最简单的是采用槽形前倾托辊。如图4-6所示借助两个侧托辊朝胶带运行方向前倾一定角度(一般约)而对跑偏的输送带起复位作用。这种方法简单，但会使阻力增大约10。其它还有锥形、V形、反V形等多种调心托辊，可按需选用。图4-6 侧托辊前倾的调心托辊托辊直径与带宽、物料松散密度和带速有关。随着这些参数的增大，托辊直径相应增大。带式输送机有载分支最常用的是由刚性的、定轴式的三节托辊组成的槽形托辊。一般带式输送机的槽角为，如果槽角由增大到，则在同样带宽条件下物料横断面积增大20，运输量可提高13，带式输送机的无载分支常采用平形托辊。带式输送机的装载处由于物料对托辊的冲击，易引起托辊轴承的损坏，常采用缓冲托辊组。托辊密封结构的好坏直接影响托辊阻力系数的大小和托辊的寿命。托辊的转动阻力不仅与速度、轴承及其密封有关，而且与润滑脂的选择也有很大关系。润滑脂除起润滑作用外，还起密封作用。（三）托辊间距托辊间距的布置应遵循胶带在托辊间所产生的挠度尽可能小的原则。胶带在托辊间的挠度值一般不超过托辊间距的2.5。在装载处的上托辊间距应小一些，一般的间距为300600mm，而且必须选用缓冲托辊，下托辊间距可取25003000mm，或取为上托辊间距的两倍。 在有载分支头部、尾部应各设置一组过渡托辊，以减小头、尾过渡段胶带边缘的应力，从而减少胶带边缘的损坏。过渡托辊的槽角为与两种，端部滚筒中心线与过渡托辊之间的距离一般不大于8001000mm。带式输送机在运转过程中，经常出现胶带跑偏现象，即胶带运行中心线偏离输送机的的纵向几何中心线。为防止和克服胶带跑偏现象，常用的方法是采用不同形式的调心托辊，在有载分支每隔10组槽形托辊放置一组调心托辊，下分支每隔610组平型托辊放置一组调心托辊。最简单的调心托辊是上分支采用前倾式槽形托辊，下分支采用V型前倾式托辊，前倾托辊的两个侧托辊朝胶带运行方向前倾。由于托辊有前倾角，则胶带运行速度和托辊周围速度之间相差一个角度，因而托辊相对胶带就有一个相对速度;使托辊有沿轴向产生相对运动的趋势，但是，托辊受托辊架的限制不能运动，于是两侧托辊相对胶带就产生一个向内的横向摩擦力。当胶带位于正中央时，胶带两侧受力平衡。当胶带偏向一侧时，该侧胶带和托辊所受正压力增加，则胶带所受到的横向摩擦力大于另一侧，因而使胶带又回复到正中位置。这种托辊防跑偏简单可靠，但由于胶带运行时存在附加滑动摩擦力，增加了胶带的磨损，前倾托辊只能用于胶带单向运行。另外还有一种回转式调心托辊，槽形调心托辊用于有载分支，其防跑偏原理与前倾托辊相同。当胶带跑偏时，胶带的一侧压在立挡辊上，给挡辊以正压力和摩擦力，从而使托辊架绕垂直轴回转一角度，这时胶带受到一个与跑偏方向相反的摩擦力，使胶带向输送机中心线移动，从而纠正跑偏现象。这种调心托辊在固定型带式输送机上应用的很多。4.3.2 托辊的选型由于胶带输送机胶带跑偏常常引起设备停机，撒料，机架堵塞，胶带边缘撕裂、磨损等故障，严重影响了设备的使用及寿命，明显地降低了运输经济指标。因此，设计时应引起注意，现着重分析带式输送机胶带跑偏的原因并提出相应的防偏措施。（1）带式输送机胶带跑偏的主要原因带式输送机在运转过程中受各种偏心力的作用，使胶带中心偏离输送机的中心线，产生偏心，其主要原因是卸料点偏心给料、安装制造误差、风力干扰、蛇行等。胶带跑偏不仅能引起胶带边缘的磨损、物料洒落等，而且还能造成人力、物力和财力的浪费。（2）改变托辊组结构来防止带式输送机胶带跑偏胶带跑偏是通过胶带传送给托辊。使托辊组与胶带间的摩擦力产生变化引起的。因此，解决输送机的胶带跑偏问题，最好是改变托辊组结构，常见的防偏托辊组结构有前倾托辊组、调心托辊组和铰链式吊挂托辊组。1）前倾托辊组前倾托辊组与普通托辊组的区别在于侧辊在边支柱上沿输送机运行方向前倾一个角度，一般为1.52.O从安装制造上讲，不会造成成本的增加。前倾托辊组纠偏原理是：当胶带跑偏时，偏离侧的托辊与胶带的摩擦力增大，而胶带运行方向与托辊的线速度方向有一夹角及前倾角，使胶带产生一个向心的纠偏力。由于辊子的前倾增加，胶带的运行阻力也会增加，输送机全程采用前倾托辊，耗能约增加1020，所以，长距离的输送机不宜全程采用前倾托辊组。合理的前倾托辊组其边支柱应做成可将边托辊置于前倾和对中两种位置上，在调试运行过程中。只有跑偏段的托辊调到前倾位置上输送机的耗能增加很少，不会超过3。一般情况下。给料稳定的胶带机采用前倾托辊组，能较好地解决胶带跑偏问题。2）调心托辊组调心托辊组重量较大、成本较高。对于给料经常发生变化的胶带机用调心托辊组纠偏效果较好。目前采用的调心托辊组主要有锥形连杆式双向自动调心托辊组、分体式锥形调心托辊组和带侧挡辊的调心托辊组。调心托辊组的纠偏原理是：当胶带跑偏时，引起托辊上的载荷重新分布并且是不均匀的，相对转轴产生扭矩，跑偏量较小时，调心托辊组的扭矩小于摩擦力矩，调心托辊组不会转动，对跑偏没有反应，当跑偏量逐渐增大，扭矩超过摩擦力矩时横梁就围绕立轴成旋转，并随着转动的增加，转矩继续加大，调心托辊组继续转动，辊子的线速度方向与胶带的运行方向形成的夹角增大，使它们的摩擦力产生向心分力。强制胶带返回中心位置，而越过中心位置向另一侧继续移动，扭矩也逐渐减少，经过几次往复直到扭矩小于摩擦力矩。胶带达到稳定运行。试验证明，每81O个托辊组增加一个调心托辊组，能很好地解决胶带跑偏的问题。3）铰链式吊挂托辊组铰链式吊挂托辊组的辊子是相互铰接的。侧辊靠拆卸方便的挂具吊在机架或钢绳上，特别适用于输送大块物料和经常搬移、安装精度不高的移置式输送机上。它的纠偏原理是：胶带跑偏时物料偏向一边，铰接的托辊组外形发生变化，跑偏的一边因承载力的加大，胶带与辊子摩擦力的增大，位于跑偏一边的侧托辊倾角大于另一侧的托辊倾角，使中间辊发生偏转并产生调心力，由于物料的大部分由中间辊承受因此总的调心力显著增大，对胶带纠偏效果很好。铰链式吊挂托辊组的优点：一是更换托辊时不停机。在输送物料过程中可将托辊组与胶带脱离随时更换，对载荷的适应性强。二是托辊组重量轻。由于它没有横梁所以比一般的托辊组重量轻许多。三是噪音低。因其属于挠性连接，所以可以吸收振动和冲击，运行平稳。这种托辊在国外得到了广泛的应用，国内也多次采用了这种结构的托辊，但应注意铰链式吊挂托辊组不适用于井下输送机。因为输送机的倾角使胶带产生偏心横向力，胶带不易使输送机对中运动，造成运行的不稳定。该设计采用槽形托辊用于输送散粒物料的带式输送机的上分支，最常用的由三个棍子组成的槽形托辊。由原始尺寸B800mm查运输机械设计选用手册表242，取托辊为DT03C0311, 托辊直径D为89mm。在输送机的受料处，为了减少物料对输送带的冲击，减少运行阻力，拟采用DT03C0711缓冲托辊；结构型式为橡胶圈式，托辊直径选为89mm。下托辊采用平行型托辊DT03C2112,托辊直径为89mm托辊的间距设计由带宽B800mm，取上托辊间距为1200mm，下托辊间距为3000mm。表4-2 托辊技术规格表托辊直径mm托辊轴径mm轴承型号托辊长度mm托辊轴外伸长mm旋转部分质量kg托辊质量kg89204G204200142.082.792502.152.983152.583.584653.875.246004.786.487505.797.87254G205950177.2311.21108254G2054G2053153.535.073804.075.864654.776.896005.898.537006.729.749508.7412.7711509.413.99140010.0315.62133254G3053806.38.21115016.920.971594659.6412.02140025.8231.52托辊阻力系数主要由实验来确定,见表4-3:表4-3 常用的托辊阻力系数工作条件平行托辊槽型托辊室内清洁、干燥、无磨损性尘土0.0180.02空气湿度、温度正常,有少量磨损性尘土0.0250.03室外工作,有大量磨损性尘土0.0350.04近年来,对于托辊阻力进行了许多理论与试验的研究.研究结果表明,托辊的运行阻力主要包括托辊的转动阻力及挤压阻力等.挤压阻力又包括物料碰击阻力,输送带反复弯曲阻力及压陷滚动阻力.托辊的转动阻力是由托辊轴承及其密封所产生的阻力,大小取决于托辊的结构.而挤压阻力则与输送带的张力的大小有关.实验表明,转动阻力与挤压阻力相比,挤压阻力要比转动阻力大的多,而在挤压阻力中,压陷滚筒阻力占比重最大,物料碰击阻力与反复弯曲阻力随着输送带张力增大而降低.4.3.3 托辊的校核（一）托辊的校核所选用的上托辊为槽形托辊，其结构简图如下：图4-7 槽形托辊结构简图（1）承载分支的校核=式中：承载分支托辊静载荷（N）；承载分支托辊间距（m）；已知=1.2m； e辊子载荷系数，查运输机械设计选用手册表2-35先e=0.8； v带速（m/s）,已知v=2m/s；每米长输送带质量（kg/m）,已知=9.18kg/m；输送能力（kg/s）=svk式中： 由运输机械设计选用手册查表1-3得s=0.0454m,由运输机械设计选用手册查表2-28得k=1,带入上式得：=svk =0.111020.961.31300=118.04kg/s则：=0.81.29.8 =642N查表2-74得，上托辊直径为89mm，长度为315mm，轴承型号为4G204，承载能力为2170N，大于所计算的，故满足要求。（2）回程分支校核 =139.189.8 =269.8N式中：查运输机械设计选用手册表2-35，选=1, 回程分支托辊静载荷，N； 回程分支托辊间距m，已知=3m；查表2-74得，所选辊直径D=89mm,长度L=950mm,轴承为4G204，承载能力为603N，能满足要求。（二）动载计算（1）承载分支托辊的动载荷：式中：运行系数，查表2-36，取1.2；冲击系数，查表2-37，取1.06；工况系数，查表2-38，取1.1。则： =6421.21.061.1 =898.2N2170N故承载分支托辊满足动载要求。（2）回载分支托辊的动载荷式中：回程分支托辊静载荷，N； 运行系数，每天运行16H，查运输机械设计选用手册表2-36得=1.2 冲击系数，查运输机械设计选用手册表2-37，取=1.06 工况系数，查运输机械设计选用手册表2-38，取=1.1则：=269.81.21.11.06=377.5N603N故回载分支托辊满足动载要求。4.4 制动装置4.4.1 制动装置的作用对于倾斜输送物料的带式输送机，其平均倾角大于时，当满载停车时会发生上运物料时带的逆转和下运物料时带的顺滑现象，从而引起物料的堆积、飞车等事故，所以应设置制动装置。制动器是用于机器或机构减速使其停止的装置，有时也能用作调节或限制机构的运行速度，它是保证机构或机器安全正常工作的重要部件。4.4.2 制动装置的种类带式输送机制动器的种类很多，根据输送机的技术性能和具体使用条件（如功率大小，安装倾角等），可选用不同形式的制动器。常用的有带式逆止器、滚柱逆止器、液压电磁闸瓦制动器和盘形制动器等。（1） 带式逆止器带式逆止器适用于倾角向上运输的带式输送机，当倾斜输送机停车时，在负载重力作用下，输送带逆转时将制动胶带带入滚筒与输送带之间，将滚筒楔住，输送带即被制动。带式逆止器结构简单、造价便宜。其缺点是制动时输送带要先逆转一段距离，造成机尾受载处堵塞溢料。头部滚筒直径越大，逆转距离就越长，因此对功率较大的输送机不宜采用。其结构简图如下： 图4-8 带式逆止器 1-输送带 2-传动滚筒 3-逆止带（2） 滚柱逆止器滚柱逆止器也用于向上运输的的带式输送机上，在输送机正常工作时，滚柱在切口的最宽处，不会妨碍星轮的运转；当输送机停车时，在负载重力的作用下，输送带带动星轮反转，滚柱处在固定圈与星轮切口的狭窄处，滚柱被楔住，输送带被制动。这种制动器制动迅速，平稳可靠，并且已系列化生产，可参考DT型系列标准，按减速器选配。所允许的扭矩一般不超过20.但因其是安装在减速器的输出轴上，故适用于输送机的驱动电机容量较小的场合，功率范围为。其结构简图如下：图4-9 滚柱逆止器1-星轮 2-外壳 3-滚柱 4-弹簧（3）液压推杆制动器液压推杆制动器对于向上或向下输送的带式输送机均可使用，安装在高速轴上，动作迅速可靠，带式输送机一般都装配有此种制动器。（4）盘型制动器盘型制动器的结构原理如图所示。利用液压油通过油缸推动闸瓦沿轴向压向制动盘，使其产生磨擦而制动。每套制动器有四个油缸，由一套液压系统统一控制。这种制动器多用于大功率、长距离强力式带式输送机及钢绳牵引带式输送机可，安装在高速轴上。这种制动器的特点是制动力矩大，散热性能好，油压可以调整，在工作中制动力矩可无极调节。4.4.3 制动装置的选型制动器的选型要考虑以下几点：（1）机械运转状况，计算轴上的负载转矩，并要有一定的安全储备。（2）应充分注意制动器的任务，根据各自不同的执行任务来选择，支持制动器的制动转矩，必须有足够储备，即保证一定的安全系数，对于安全性有高度要求的机构需要装设双重制动器。（3）制动器应能保证良好的散热功能，防止对人身、机械及环境造成危害。输送机向上运输时，在停车时需防止输送带的反向倒退，此时的制动一般称为逆止。向下运输时，在停车时需防止输送带的正向前进，此时称为制动。输送机应根据其工作条件设计制动装置（逆止装置）。作用在传动滚筒所需的制动力（或逆止力）应按照输送机水平、上运和下运三种情况分别确定。因为该输送机的设计为水平运输，所以不需要制动装置。第5章 可伸缩装置的设计5.1 输送机自动可伸缩装置的一般概念 自动可伸缩装置属是保证带式输送机正常工作的重要部件，可自动地对输送机张力进行实时控制满足带式输送机正常运行的要求。即改善带式输送机的起、制动性能，提高整机运行的可靠性，在不同的使用条件下，可以保证胶带具有最合理的张力。5.2输送机可伸缩装置的分类 可伸缩装置可分为固定式可伸缩装置和自动式可伸缩装置两大类。 (1)固定式可伸缩装置。固定式可伸缩装置分重锤式可伸缩装置和刚性可伸缩装置。重锤式、水箱式都属于重力可伸缩装置。重历式可伸缩装置始终使输送带初拉力保持恒定，在启动制动时会产生上下振，但惯性力很快消失。刚性可伸缩装置有螺旋可伸缩、手动或电动可伸缩装置等几种，它们的可伸缩力是固定不变的，不能自动调整，在安装后，可伸缩一次可运行一段时间，但还要收紧一次，以消除蠕变。(2)自动式可伸缩装置。自动测力可伸缩装置以可伸缩力作为反馈信号随时间变化设定拉力，进行比较，并随时调整可伸缩装置的该向滚筒的位移。如启动时会自动加大可伸缩力，运输时恢复恒定拉力，对延长输送带寿命十分有利。5.3液压自动可伸缩装置与其它可伸缩装置的类比 液压式自动可伸缩装置与机械、电力、气压传动相比，其特点： （1）液压传动装置能在运行过程中进行无级调速,调速范围较大。 （2）在同样功率情况下，液压传动装置的体积小、质量轻、惯性小、结构紧凑，且能传递较大的力和转矩。 （3）液压传动装置工作较平稳、反映快、冲击小，可以高速启动、制动及换向，操作简单方便。 （4）液压传动装置省力，易实现自动化。 （5）液压传动易于实现过载保护，可以自动润滑，因此使用寿命较长。 （6）液压传动装置可以很简单的实现直线运动和回转运动，其布置也具有很大的灵活性。 （7）液压传动装置由于其元件实现了系列化、标准化、通用化，容易设计制造和推广运用。 (8)在液压传动装置中，因功率损失等原因所产生的热量可以由流动着的油液带走，因此避免了局部温升现象。5.4 设计方案的确定5.4.1 液压自动可伸缩装置的特点 液压自动可伸缩装置的工作过程中，由于可伸缩力在输送机启动时和正常运行时不同，这就要求液压系统必须能够在两种压力下工作。在带式输送机运料的过程中由于负荷或其它原因引起输送带拉力增大、减小，液压系统就会自动调节可伸缩力，保证输送带正常工作。5.4.2 液压可伸缩系统工作原理 皮带式传送机在启动时和稳定运行时对皮带的张力要求是不同的，启动时所需要的张力大约是稳定运行时所需要的张力的 1.5 倍。这就需要液压系统能在两级工作压力下工作，一个是启动压力，另一个是稳定运行时压力，前者约为后者的 1.5 倍。系统工作原理图如下：1.2. 溢流阀 3. 电磁换向阀 4. 伺服阀 5. 液压缸 6. 压力表 7. 力传感器 8. 拉紧小车 9. 压力继电器 10. 液控单向阀 11. 蓄能器 12. 液压泵 13. 电动机 14. 单向阀 15. 过滤器 本方案采用一个直动溢流阀 2 和一个叠加溢流阀并联来实现这个目的。叠加溢流阀由直动溢流阀 1 和二位二通电磁换向阀3 串联而成。当二位二通电磁换向阀3 通电时，其阀芯处于右位，二位二通电磁换向阀通导，叠加溢流阀才通导。直动溢流阀 2 的调定压力较大，是叠加溢流阀的调定压力的 1.5 倍。系统启动时，二位二通电磁换向阀 3不通电，叠加溢流阀不通导，油液只能经由直动溢流阀 2溢流；系统启动后稳定运行时，二位二通电磁换向阀 3通电，叠加溢流阀通导，油液经由调定压力较低的叠加溢流阀溢流。这样便可实现两级压力控制。系统要求启动迅速，即液压缸要迅速拉紧原来松弛的皮带，这就使得液压缸启动时需要很大的流量。稳定运行时，可伸缩的皮带使得液压缸活塞杆移动范围很小，这时液压缸需要的流量下降。为解决这个问题，加了一个蓄能器用以补油，既能及时补油，又能在正常稳定工作时保持恒定压力。 首先，电机 13 启动带动泵 12 运转给系统加压。当系统压力达到压力继电器9 设定的启动压力后，压力继电器 9 发信号，皮带式传送机启动。皮带式传送机启动后带速达到稳定值时，二位二通电磁换向阀 3通电，叠加溢流阀通导，油液经由调定压力较低的叠加溢流阀溢流，同时系统切换到由伺服阀 4 控制的状态。伺服阀的工作原理：预先确定压力指令信号r ，它与压力传感器的压力反馈信号i 相比较，其偏差量(实际压力与给定压力的差值)经放大器处理后产生电流 i 输给伺服阀 4，控制加载液压缸，这样就形成了伺服阀压力控制回路。液压缸的拉力与指令信号 r 一一对应。5.4.3总体设计方案的确定（1）液压回路设计。（2）元件的确定。包括：油缸的选择和计算，液压油的确定，液压泵的选择及计算，电动机的确定，各种阀类的选择。 （3）主要部件的设计及计算强度校核5.5 各元件的确定5.5.1 油缸的选择和计算 由液压缸的行程为2m，最大拉力为75.29kN,参考液压元件产品样本，决定选用缸径为100mm，活塞杆直径为55mm，行程为2.2mm，最大拉力为87kN，速比为1.46的HSG系列的油缸。油缸内的压力为：P2 =式中 启动拉力， N； D 油缸内径，mm； d 活塞杆直径，mm； 油缸机械效率，一般取 = 0.95。输送机启动、正常运行的压力分别为： P1 油缸的有效工作面积为： 油缸工作时所需要的最大流量为： Q = A式中 油缸活塞杆运动速度，m/min；A 油缸有效工作面积，m2。速度=4m/min，则： Q=A=454.810-1=21.92L/min液压缸的结构图如下所示：5.5.2 液压油液的功能和基本要求 液压油液是液压系统中传递能量的工作介质，同时还兼有润滑、密封、冷却和防锈等功能。 在液压系统中，由于压力、速度及温度在很大范围内变化，为了保证工作状态的稳定，要求所应用的液压油液能适应这种变化，并保持稳定的性能，不致因外界条件的变化而引起很大的改变或破坏，因此对液压油液提出如下基本要求： （1）具有适当的粘度和良好的粘温特性。粘度要符合实际工作条件，粘度国大，摩擦损失将增加；粘度过小，会造成泄漏。粘度过大或过小都将导致效率的降低。因此为了使液压系统能够稳定的工作，液压油液的粘度随温度的变化要小，也即要具有良好的粘温特性。 （2）具有优良的润滑性。液压油液对液压系统中的各运动部件起润滑作用，以降低摩擦和减少磨损，保证系统能够长时间正常工作。当前，液压系统和元件正朝高压、高速方向发展，液压元件内部摩擦副处于边界润滑状态，这时，液压油液更应具有良好的润滑性。 （3）具有良好的化学稳定性。液压油液与空气接触会产生胶质沉淀物质，这些沉淀粘附在滑阀表面或节流缝隙处会堵塞孔、隙等通道，影响元件的动作，从而降低系统的效率。因此，液压油液应具有良好的化学稳定性。 （4）剪切安定性好，液压油液通过液压元件和狭窄通道时要经受剧烈的剪切，使一些聚合型增粘剂分子破坏，造成粘度永久性下降，这在高速、高压时尤为严重。为延长液压油液使用寿命，液压油液的剪切安全性要好。 （5）抗乳化性好。水可能从不同途径进入液压油液，含水的液压油液在泵和其他元件的剧烈搅拌下极易乳化，致使液压油液变质或生成沉淀物，防碍冷却器的导热，阻滞阀门和管道，降低润滑性且腐蚀金属，所以，液压油液应具有良好的抗乳化性。 （6）消泡抗泡性能好。在大气中，矿物油通常能溶解5%至10%的空气，空气混入液压油液后会产生气泡，气泡在液压系统内循环，不仅会使系统的刚性下降，动特性变坏，润滑条件恶化，而且还会产生异常的噪音、振动。此外，气泡还增大了与空气的接触，使氧化加速，所以，液压油液应具有良好的消泡和抗泡能力。 （7）防锈性能好，对金属的腐蚀性小。长期与液压油液接触的金属件，在溶解于液压油液中水分和空气的作用下会产生锈蚀，而使精度和表面质量受到破坏。锈蚀而使精度和表面质量受到破坏。锈蚀颗粒在系统中循环，还会使磨损加速和系统发生故障。所以，液压油液应具有良好的防锈性能和不腐蚀金属性能。 （8）对密封等材料的相容性。密封材料长期共存于液压油液中会产生溶胀软化或干缩硬化，使密封失效，产生泄漏，系统压力下降，以致工作不正常。所以，液压油液对密封材料应有良好的相容性。 液压自动可伸缩装置是在工作时，其工作环境的温度不高，但有防尘要求，油压缸的最高工作压力为14.46MPa，参考液压元件产品样本，综合确定选用20号精密机床液压油。20压力油的运动粘度23)10-6m2/s,取=2010-6m2/s，密度为0.9103kg/m3则20号液压油的动力粘度为： 5.5.3 液压泵的选择及计算 GB-G1016型单级齿轮泵属于中高压齿轮泵。采用了固定的双金属侧板和二次密封结构，具有耐冲击、维修方便、工作可靠等优点。广泛用于装卸机、铲运机、推土机等机械液压系统的液压能源。 由于液压油在主油路只流经一个单向阀的主油路，其压力损失很小，粗估其压力损失0.49MPa，则油泵的工作压力为： 所以油泵的最大工作压力P泵14.95MPa 油泵泄漏系数=1.11.3,取1.1，则油泵的流量为： Q泵KQ=1.121.92=24L/min 根据液压元件产品样本选用GB-G1016型单级齿轮泵。其参数为每转排量q=16.4mL/r，驱动功率10.5kW，额定工作压力P=16MPa。当由n=1460r/min的电动机驱动时，该泵最大流量16.41460=24L/min。油泵效率=0.91。5.5.4 电动机的确定 电动机功率为： 取泵=0.91，则电动机功率为： 当连轴器的效率=0.99时，电动机功率为=6.460.99=6.53kW，查手册，选用电动机转数n=1440r/min，功率7.5kW的Y132M-4型电动机。5.5.5各种阀类的选择1.电磁换向阀的选择 电磁换向阀也叫电磁阀，是液压控制系统和电器控制系统之间的转换元件。它利用通电电磁铁的吸力推动滑阀阀芯移动，改变油流的通断，来实现执行元件的换向、启动、停止。电磁换向阀有滑阀和球阀两种结构，通常所说的电磁换向阀为滑阀结构，而称球阀结构的电磁换向阀为电磁球阀，电磁换向阀可直接用于液压系统，控制主油路的通断和切换；也可用作先导阀来操纵主油路的主阀，如溢流阀、液控阀、调速阀及插装阀等。 电磁换向阀的品种很多，按其工作位置数和通路数的多少可分为二位二通、三位四通、三位三通、二位四通等；按其复位和定位形式可分为弹簧复位式、钢球定位式、无复位弹簧式等；按其阀芯切换油路的台肩数可分为两台肩和三台肩式；按其阀体内的沉槽数可分为三槽式和五槽式；按其阀体与电磁铁的连接形式可分为法兰连接和螺纹连接；按其所配电磁铁的结构形式可分为干式和湿式两类，每一类又有交流、直流等形式。 由于主油管中的最高工作压力为14.95MPa，当油泵所供液压油经电磁换向阀、溢流阀全部卸荷时，通过电磁换向阀的流量为24L/min，参照液压元件产品样本，选用24DO-B10H-T型电磁换向阀，其工作压力为20.58MPa，公称流量为30L/min。 下面是电磁换向阀的结构图。 1-推杆 2-阀体 3-阀芯 4-弹簧座 5-盖板 它有两个工作油口（即近油口P和出油口A ）和两个工作位置：当电磁铁断电时，复位弹簧将阀芯推向左边的位置。当电磁铁通电时，则将阀芯推向右边的初始位置。图中所示的初始位置为P、A相通，换向位置为 P、A不通，是常开型的滑阀机能，2溢流阀的选择 溢流阀是使系统中多余流体通过该溢流阀溢出，从而维持其进口压力近于恒定的压力控制阀。 在液压系统中，溢流阀可作定压阀，用以维持系统压力，实现远程调压火多极调压；作安全阀，防止液压系统过载；作制动阀，对执行机构进行缓冲、制动；作背压阀，给系统加载或提供背压；它还可与电磁阀组成电磁溢流阀，控制系统卸荷。 按结构类型和工作原理，溢流阀可分为直动式溢流阀和先导式溢流阀。直动式溢流阀是作用在阀芯上的主油路液压力与调压弹簧力直接相平衡的溢流阀，下图为直动式溢流阀的原理图1-调压手轮 2-缩紧螺母 3-阀体 4-阀芯 直动式溢流阀图形符号 在直动式溢流阀中，当液压作用力低于调定弹簧力时，阀口关闭，阀芯在弹簧力的作用下压紧在阀座上，溢流口无液体溢出；当液压作用力超过弹簧力时，阀芯开启，液体溢流，弹簧力随着开口量的增加而增加，直至与液压作用力相平衡。 当阀芯重力、摩擦力和液动力忽略不计时，直动式溢流阀在稳态状态下的力平衡方程为： P=K(X0+X)/A （31）式中 P进口压力即系统压力（Pa）； A阀芯的有效承压面积（m2）； K弹簧钢度（N/m）； X0弹簧预压缩量（m）； X阀开口量（m）。 由式（31）可以看出，只要在设计时保证XX0，即可使P=K(X0+X)/AKX0/A=常数。这就表明，当溢流量变化时，直动式溢流阀的进口压力是近于恒定的。 两个溢流阀的工作压力分别为14.67MPa和9.44MPa，当压力油全部通过溢流阀卸荷时，其流量为24L/min,查液压元件产品样本由此确定选用YE-L10H型溢流阀，其工作压力为6.8620.78MPa，公称流量为40L/min。在液压系统中，将连个溢流阀分别调整到14.67MPa和P=9.44MPa的工作压力即可。3压力继电器的选择 压力继电器是当压力信号达到给定值时，电气开关动作，从而发出电信号的液电信号转换元件。主要用于泵的加载或卸荷控制、执行元件的顺序动作以及系统的安全保护和连锁等。当有液压力达到压力继电器的调定压力时，即发出电信号，以控制电磁铁、电磁离合器、继电器等电气元件动作，使油路卸压、换压，执行机构实现顺序动作，或关闭电动机，使系统停止工作，起到安全保护作用等。主要性能有 （1）压力继电器由压力-位移转移部件和微动开关两部分组成。 按结构类型和工作原理，压力继电器可分为柱塞式、弹簧管式、膜片式和波纹管式4种。其中柱塞式压力继电器最常用，按其结构有单柱塞式和双柱塞式之分，而单柱塞式又有柱塞、差动柱塞和柱塞-杠杆3种。 按所发出电信号的功能，压力继电器有单触点和双触点之分。 （2）对压力继电器的性能要求是： a.调压范围大。压力继电器的调压范围是指其能够发出电信号的最低工作压力和最高工作压力的范围。 b.灵敏度。即压力继电器接通和断开时的压力差相对于调定c.重复精度高。所谓重复精度，即使压力继电器多次接通或断开时，系统压力之间的最大差值相对于调定压力的百分比。 d.瞬态特性好，接通和继开时间短。 下图为PF型差动柱塞式压力继电器。在柱塞直径相等的情况下，差动柱塞式压力继电器的弹簧刚度小，因而重复精度和灵敏都较高 1引线孔 2微动开关 3橡胶开关 4阀体 5阀芯 6调压弹簧 7调压螺钉 压力继电器图像符号 由液压系统原理图可知，压力继电器的工作压力为10.78MPa，根据液压元件产品样本选用PF-L8H型压力继电器，其工作电压为220V，工作压力为10.78MPa。4压力表的选择 压力表所测量的系统工作压力分别为14.67MPa和10.78MPa，为此选用测量范围为16MPa的Y60型压力表。5滤油器的选择 滤油器是一种利用多孔的过滤介质分离悬浮在工作介质中的污染微粒的装置。 当工作介质被各种杂质污染时，液压元件和系统的可靠性将下降，寿命缩短。混杂在工作介质中的颗粒污染物，促使液压元件磨损，并造成液压滑阀阀芯的卡死，以及节流缝隙和其他小截面油道的堵赛等事故。另外，悬浮在工作油液中的污染微粒对一些具有分配窗口作用的刃边起磨料作用，从而使遮盖度逐渐减少，造成操作失灵。油液的污染还促使液压元件腐蚀及油液本身的恶化变质。所以保持介质的清洁度是很重要的。 对滤油器的基本要求是： a.能满足液压系统要求的过滤精度。 b.能满足液压系统对压力和流量的要求。 c.滤油器的滤芯结构材料应具有一定的强度，并在一定的工作温度下有稳定的性能，有足够的耐久性。 d.滤油器的结构材料应与使用的介质有相容性。 根据实际要求，由于液压系统的工作压力较大，要求过滤质量较高，故选用烧结式过滤器。6蓄能器的选择蓄能器是储存和释放压力装置。在液压系统中的功能是储存能量、吸收脉冲压力、缓和冲击压力等。其用途有多种，主要有：（1）作辅助动力源有些液压系统中的执行元件是间歇动作，工作时间很短。有些液压系统中的执行元件随不是间歇动作，但在一个工作循环内速度差别很大。对于这些系统，应用蓄能器后，就可以减少液压泵排量，降低电机功率，节约能源。（2）作补偿泄漏和保持恒压用对于执行元件长时间不动，而要保持恒定压力的系统，可用蓄能器来补偿泄漏，从而使压力恒定。 （3）作应急动力源某些液压系统，当液压泵发生故障或突然断电时，利用蓄能器作应急动力源，提供所需油量，使执行元件继续完成必要的动作，是液压缸的活塞杆缩回到缸内，以保证安全。（4）作热膨胀补偿器用在某些温度变化幅度很大的封闭式液压系统，当系统受热温度上升时，管路和液压油都发生体积膨胀。由于大多数液体的体积膨胀系数大于管子材料的膨胀系数，膨胀了的液体体积使整个系统压力升高。有时可能超过安区极限压力带来危险。在这种情况下，装一个适当容量的蓄能器，就可以吸收系统液体体积的增加，把系统压力限制在安全范围内。当系统受冷温度下降时，液体体积收缩，蓄能器可反过来向系统共给所需的液体。（5）作液体补充装置用在封闭的液压系统中，蓄能器可以有效的作为一个液体补充装置。当液压缸的活塞杆被外力驱动内缩时，油液从活塞腔经节流阀挤向液压缸活塞杆腔。由于活塞两端面积不相等，活塞下移时，多余的油液流入蓄能器并建立一定的压力。当外负载从活塞杆上去掉后，蓄能器放出他所储存的能量而使活塞杆外伸。（6）消除液压脉动，降低噪声采用柱塞泵或齿轮泵的液压系统，有压力和流量的脉动。若在系统中装设蓄能器，则可将脉动降低到最小限度，从而使对振动敏感的仪表及元件损坏事故大为减少，噪声也显著降低。 根据实际工作环境，选用非隔离式蓄能器。非隔离式蓄能器是由一个封闭的壳体组成，壳体底部有个油口，顶部有个充气气阀。气体通过充气阀进入壳体上部，液体通过油口进入壳体下部，气体在上，与液压体直接接触。7伺服阀的选择电液伺服阀简称伺服阀，它是一种接受模量电控信号，输出随电控制信号大小及极性变化、且快速响应的模拟量流量或压力的液压控制阀。根据输出液压模拟量基本功能为流量或压力，电液伺服阀可以分为电液流量伺服阀和电液压力伺服阀两大类，并分别被简称为流量伺服阀和压力伺服阀。电液伺服阀已经被广泛的运用于电液位置、速度、加速度、力伺服系统中，以及伺服震动发生器中。与电液比例伺服阀相比较，电液伺服阀具有快速的动态响应及良好的静态特性，如：分辨率高、线性度好等等。它是一种高性能、高精度的电液控制部件，是电液伺服系统的关