带式输送机设计样稿.doc

山东科技大学兖矿职大山东科技大学兖矿职大 毕业论文毕业论文 题题 目目 带式输送机设计 姓 名 教育层次_专 科_ 专 业 机电一体化 指导教师 教 学 点 兖矿职大 摘摘 要要 当今社会，人民的生活都离不开煤炭，比如取暖做饭、发电厂发 电等。我国是煤炭资源大国，有着丰富的煤炭资源，设计一款能够连 山东广播电视大学毕业设计（论文） 带式输送机的设计 1 续输送煤炭的设备至关重要，它可以代替人工运煤，节约时间，降低 成本，提高效率。本文所设计带式输送机是以输送带作为牵引承载机 构的连续运输设备。 随着国民经济的发展，带式输送机的应用越来越广泛。近年来， 国内外都朝着长运距、大运量、高带速的大型带式输送机和新型结构 的特种带式输送机研究方向发展， 随着带式输送机向大型化方向发展 ， 其技术难度也越来越大 ，一些关键技术必须得到解决才能提高运行可 靠性，赶上世界先进水平 。 带式输送机的运行是否正常、可靠、安全将直接影响矿井的生产 和经济效益，因此在设备选型上应坚持技术先进、安全可靠的原则。 在带式输送机的设计过程中应用综合设计方法是提高该类设备质量和 性能的必由之路。本文给出的带式输送机的设计计算方法，体现的就 是综合设计法的主要内容。 由于本文设计的巷道带式输送机运输距离较长、环境条件恶劣， 运输能力较大，为降低起动和紧急制动时胶带的动张力，减少起动时 对电网的冲击和起动过程中各承力部件的动载荷，延长减速器、电动 机和工作机构等关键部件的使用寿命，实现电机间的功率平衡，应对 带式输送机的起、制动加速度进行控制，因此在驱动装置选型时应采 用软起、停方式。 根据国内同类设备生产现状及现有生产矿井的实际使用情况，设 计对带式输送机的驱动方式进行了CST 可控启/停驱动、矿用隔爆变 频驱动、调速液力偶合器驱动等多方案比较。经过这些方案的比较论 证，大大提高了该带式输送机设备的整机性能及经济性优势。 关键词：带式输送机 ，设计方法，起停方式 ，控制， 方案比较 山东广播电视大学毕业设计（论文） 带式输送机的设计 2 目目 录录 摘 要1 目 录2 第一章 引 言.3 1.1 带式输送机的应用范围 1.2 带式输送机较其它设备的优点 1.3 带式输送机的研究发展方向 1.4 现如今机械设备的发展方向及现代机械产品设计方法. 1.5 国内带式输送机同国外带式输送机关键技术的差距. 第二章 带式输送机技术设计 .3 2.1 设计依据. 2.1.1 某煤业股份有限公司某煤矿主运输系统技术改造委托书 . 2.1.2 某煤业股份有限公司某煤矿提供的相关的技术资料 . 2.1.3 DT型固定式带式输送机设计 2.1.4 DT（A）型带式输送机设计 2.1.5 现行的国家及行业有关技术政策、规程、规范和技术标准等 . 2.2 带式输送机技术设计 2.2.1 主运输系统布置方案的确定 . 2.2.2 带式输送机带速、带宽的选择 . 2.2.3 带式输送机驱动装置的选择 . 2.2.3.1 CST 可控启/停驱动系统. 2.2.3.2 矿用隔爆变频驱动 2.2.3.3 调速型液力偶合器驱动系统 第三章 带式输送机设计计算 3.1 主要设计参数. 3.2 各参数计算. 3.3 输送能力核算. 3.4 根据原煤粒度核算输送机带宽. 山东广播电视大学毕业设计（论文） 带式输送机的设计 3 3.5 计算圆周驱动力和传动功率. 3.6 张力计算. 3.7 传动滚筒合力计算. 3.8 拉紧选取计算. 3.9 输送带选择计算. 3.10 逆止力计算. 3.11 整机配置形式. 3.12 输送机部件选择. 结论. 参考文献 致谢. 山东广播电视大学毕业设计（论文） 带式输送机的设计 4 第一章 引言 1.1 带式输送机的应用范围 带式输送机可广泛用于冶金、矿山、煤矿井下、露天煤矿、选煤、 港口、电站、化工、交通、建材、轻工、粮食和机械等行业，输送堆 积密度为 5002500kg/m3 的各种散状物料和成件物品，适用环境温度 为-2040。带式输送机具有运量大，爬坡能力高，运营费用低，使 用维护方便等特点，便于实现运输系统的自动化控制。 1.2 带式输送机较其它设备的优点 带式输送机是煤矿最理想的高效连接运输设备，它与其它运输设 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。 早在 20 世纪 70 年代，就已经出现了运输距离达到100km 的带式输 送机线路。近年来，带式输送机在矿山运输中已经逐渐开始取代汽车 和机车运输，成为散装物料输送的主要设备，不断出现的新型带式输 送机，扩宽了带式输送机的应用领域。 1.3 带式输送机的研究发展方向 随着国民经济的发展，带式输送机的应用越来越广泛。近年来， 国内外都朝着长运距、大运量、高带速的大型带式输送机和新型结构 的特种带式输送机研究方向发展， 随着带式输送机向大型化方向发展 ， 其技术难度也越来越大 ，一些关键技术必须得到解决才能提高运行可 靠性，赶上世界先进水平 。 1.4 现如今机械设备的发展方向及现代机械产品设计方法 现如今机械设备正向高效化、精密化、智能化、集成化、数字化 方向发展，对机械设备的设计质量提出了愈来愈高的要求，现代机械 产品设计在新产品开发中起着重要作用。现代机械产品设计方法正在 向对产品综合质量或综合性能的总体方向发展，它是以产品设计综合 山东广播电视大学毕业设计（论文） 带式输送机的设计 5 性能或广义质量为目标，即在最大范围内来满足用户对产品综合性能 或广义质量的要求。 1.5 国内带式输送机同国外带式输送机关键技术的差距 就带式输送机 主要参数和国外同类产品进行了比较 , 指出目前 我国带式输送机急需解决的关键技术 是在防纵向撕裂装置、断带保护 装置、电控与监测自动化技术等方面 ，这些与国外都还有相当大的差 距，还需进一步开发研制 。 山东广播电视大学毕业设计（论文） 带式输送机的设计 6 第第二二章章 带式输送机技术设计 2.1 设计依据 2.1.1 某煤业股份有限公司某煤矿主运输系统技术改造委托书 2.1.2 某煤业股份有限公司某煤矿提供的相关的技术资料 2.1.3 DT型固定式带式输送机设计 2.1.4 DT（A）型带式输送机设计 2.1.5 现行的国家及行业有关技术政策、规程、规范和技术标准等 2.2 带式输送机技术设计 2.2.1 主运输系统布置方案的确定 胶带输送机基本参数：带宽 B=800mm，胶带采用钢丝绳芯强度 St800，速度 2.5m/s，峰值运量 110t/h，运输长度 500m，输送倾角 15.7567提升高度 135.7m，上运。 2.2.2 带式输送机带速、带宽的选择 带式输送机的选型本着主要运输环节的运输能力满足生产规模的需要， 结合井下工作面生产能力大的特点，考虑生产因素和工作面的峰值煤量， 来确定带宽、带速、胶带强度等。 输送机的运输能力与胶带宽度、带速成正比。在运输能力一定时，带 宽与带速成反比。提高带速可减小带宽以及胶带的张力，从而减小输送机 的外形尺寸和大巷的宽度，减少巷道工程量。但带速过大，托辊的直径也 将加大，作为易损件的托辊更换成本提高；同时带速快，胶带的磨损加剧， 从而使输送机的整体寿命降低。而对大运量、长距离的输送机，其胶带投 资将占整个输送机总投资的 1/3 左右，降低带强，能显著减少设备的投资。 结合国内外胶带输送机的使用现状及实际运输量，并考虑多种因素， 确定带式输送机的带速、带宽选为：V=2.5m/s、B=800mm。 2.2.3 带式输送机驱动装置的选择 带式输送机的运行是否正常、可靠、安全将直接影响矿井的生产和经 济效益，因此在设备选型上应坚持技术先进、安全可靠的原则。 山东广播电视大学毕业设计（论文） 带式输送机的设计 7 由于巷道带式输送机运输距离较长、运输能力大，为降低起动和紧急 制动时胶带的动张力，减少起动时对电网的冲击和起动过程中各承力部件 的动载荷，延长减速器、电动机和工作机构等关键部件的使用寿命，实现 电机间的功率平衡，应对带式输送机的起、制动加速度进行控制，因此在 驱动装置选型时应采用软起、停方式。 根据国内同类设备生产现状及现有生产矿井的实际使用情况，设计对 带式输送机的驱动方式进行了 CST 可控启/停驱动、矿用隔爆变频驱动、 调速液力偶合器驱动等多方案比较。 2.2.3.1 CST 可控启/停驱动系统 该系统由交流异步电动机CST 可控启/停装置构成。 CST 可控启/停装置是美国 Dodge 公司开发的专用于带式输送机的驱 动装置，为一台输出轴带有液粘离合器的定轴加行星齿轮传动的减速器， 液粘离合器连接在行星传动的内齿圈上，通过液压系统控制液粘离合片之 间的间隙，使 CST 具有差动调节输出力矩和输出转速的功能，实现了机- 电-液一体化，是集减速、离合、调速于一体的传动装置。 其主要优点有以下几个方面： （1）电机能空载起动，缩短起动时间，提高电机寿命； （2）能实现同一条胶带机多台电机的分时空载起动，减小起动电流 对电网的冲击，降低对电源系统的技术要求； （3）启动完成后，以正常带速运行时，无滑差消耗，整个系统的效 率高； （4）具有设定起动速度曲线自动跟踪控制、过载保护、多机平衡等 功能，可以控制带式输送机按设定的“S”形曲线起动，起动加速度 0.2m/s2，使胶带的张力控制在允许范围，以满足整机动态稳定性及可 靠性的要求； （5）多机功率平衡2%，反应时间 50l00ms，控制精度高、动态 响应快、结构紧凑、占地面积小、布置简单，是长距离、大运量、线路复 杂的带式输送机较理想的驱动装置，而且使用效果好、经验成熟、维护较 方便。 山东广播电视大学毕业设计（论文） 带式输送机的设计 8 其缺点是系统较复杂，对液压元器件的维护技术要求高。 2.2.3.2 矿用隔爆变频驱动 该系统由电动机+减速器+交-直-交隔爆变频电控系统组成。 根据调研，隔爆变频器由功率器件（IGBT 晶闸管）整流器、滤波电 抗器、逆变器、控制器、水冷器件等组成。其工作原理是通过控制器来调 节功率器件中的绝缘栅极，使进入功率器件的交流电源的频率发生变化， 通过改变输入电源的频率来改变电机定子旋转磁场速度，从而对电动机的 不间断运转进行转速调整，能 2 象限或 4 象限运行，具有电气制动和能量 反馈功能。 该方案的主要优点有以下几个方面： （1）在低频下，通过磁场调节，可以确保电动机长期、平滑地运转， 特别是在电动机过载的情况下，能够自动调节输出频率，并最终在一个新 的稳定速度点运行； （2）通过控制频率变化范围和时间，就可使输送机按照设定的速度 曲线平稳起动，实现软启动； （3）由于为交-直-交电流型变频器，具有功率因数高，高次谐波分 量低，无需设无功补偿及谐波滤波装置，具有技术先进、设备成熟、控制 可靠、调速范围宽、控制精度高、响应速度快、保护完善、抗干扰能力强、 人机界面友好、开机率高，易于实现启、制动速度自动跟踪，能够提供可 控的、理想的启、制动性能； （4）起动加速度可以控制在 00.05m/s2，适用于长距离、大功率、 线路复杂的带式输送机； （5）可以控制输送机按设定的“S”形曲线起动和制动，控制启、制 动时间，以限制胶带的弹性振动，减少起动时的动张力，满足整机动态稳 定性及可靠性的要求； （6）可长时间地保持在低于额定速度下的较低速度运行，且低速运 行稳定，调频特性可避开机械共振点，能有效避免机械共振，可满足长距 离带式输送机的验带要求，真正提供验带速度； （7）可根据井下原煤的生产情况调节带速，节能效果明显，无运行 山东广播电视大学毕业设计（论文） 带式输送机的设计 9 功率损耗； 其缺点是：输入电源电压低 AC660V/AC1140V，电动机功率范围小 110KW630KW/1140V；需设置变压设备，系统复杂，整体效率和功率因数 比 CST 低。 2.2.3.3 调速型液力偶合器驱动系统 该系统由交流异步电动机减速器调速型液力偶合器组成。 调速型液力偶合器的充油量是可调的。电机空载起动后，偶合器通过 稳定地增加充油量，输出恒转矩加速特性，使带式输送机在设定的起动力 矩下平稳起动，起动系数可达 1.11.3。是比较理想的软起动装置，多 机驱动时易于调整功率平衡，适于大中型长距离带式输送机。 该系统主要优点：启动曲线可任意编程加入任意的皮带张紧段、频繁 启动能力强、拆卸及装配简单、系统运行成本低。 调速型液力偶合器，目前有德国福伊特及国产两种产品，福伊特产调 速型液力偶合器质量好，但价格较高；国产调速型液力偶合器质量不及福 伊特产品，但价格低。 为了节约投资，该输送带驱动装置，选用质量可靠、控制精度高、动 态响应快的调速型液力偶合器驱动系统。 第第三三章章 带式输送机设计计算 3.1 主要设计参数 3.1.1 已知条件： 3.1.1.1 输送物料：原煤，堆积密度：=900kg/m3； 3.1.1.2 输送距离：运行长度 L=500m，提升高度 135.7m，向上 运输； 3.1.1.3 工作环境：井下运输巷，灰尘较多，潮湿，模拟摩擦 系数 f=0.03； 3.1.1.4 传动滚筒与胶带之间的摩擦系数：=0.3；围包角 =210；欧拉系数 e=3.0； 3.1.1.5 运量：Q110t/h； 山东广播电视大学毕业设计（论文） 带式输送机的设计 10 3.1.1.6 输送机长：L=500 米 3.1.1.7 倾角：=15.7567 3.1.1.8 胶带宽度：B=800mm； 3.1.1.9 输送速度：V=2.5m/s； 3.1.1.10 胶带强度：St800（钢丝绳芯阻燃输送带，纵向拉伸 强度 800N/mm） 。 3.2 各各参数计算 3.2.1 输送机承载分支每米机长托辊旋转部分质量qRO 经查：每组承载托辊旋转部分质量 G112.9kg，布置间距 ao1.2m（槽角为 35）, 则qROG1/ao10.75kg/m； 公式（3- 1） 3.2.2 输送机回程分支每米机长托辊旋转部分质量qRu 经查：每组回程托辊旋转部分质量 G210kg，布置间距 au3m， 则qRuG2/au3.33kg/m； 公式（3-2） 3.2.3 输送机每米输送物料质量qG qGQ/3.6V12.2kg/m（g9.81m/s ） ； 公式（3-3） 3.3 输送能力核算 Q 核 3.6SVK3.60.07892.50.89900569t/h110t/h ；所以能够满足最大运量要求。 公式（3-4） 式中： S：输送带上物料的最大横截面积：0.0789； ：物料松散度：900kg/m ； k：倾斜系数：0.89，向上运输。 3.4 根据原煤粒度核算输送机带宽 由 B2a+200 公式（3- 5） 则：B=2X250+200=700回程段最小张力 Fmin满足要求。 S5=S4+fxLixgx（qRU+ qB)+1.5Fr =18494.7+0.03x446.83x9.81x（3.33+19.5）+1.5x560N =22336.9N S6=S5=22336.9N S7=1.04S6=23230.4N Fmin=4664.6N 满足承载边保证下垂度最小张力要 求。 S8=S7+ fxLixgxqRO+(qG+ qB) cos+ FS1+ FSt =23230.4+0.03x500x9.81x10.75+(19.5+12.2)cos15.7567+567.78+1 6246.83=46105N S10=S9=1.04S8+2Fr =1.04x46105+2x560 山东广播电视大学毕业设计（论文） 带式输送机的设计 15 =49069.2N S11=1.02S10 =1.02x49069.2 =50050.58N S12=S11+ fxLixgx（qRU+ qB)+1.5 Fr =50050.58+0.03x23.924x9.81x（3.33+19.5）+1.5x560 =51051.3N S1=S13=1.04S12=1.04x51051.3 =53093.35N 3.7 传动滚筒合力计算 Fn=Fumax+2S7 公式（3- 20） =35726.556+2X18132.1 =71990.8N 初选传动滚筒直径 800,轴承型号为 3532，许用合力 160KN，满足要求。 传动滚筒扭矩： Mmax=FumaxD/2000 公式（3- 21） =36264.2X0.8/2000 =14.5KNM9161.1 161.2 山东广播电视大学毕业设计（论文） 带式输送机的设计 20 表3-4 冲击系数fd 带速，m/s 物料粒度 22.53.153.5456.5 01001.01.01.01.001.01.01.05 1001501.021.031.061.071.091.131.23 150300细料中有少量大 块 1.041.061.111.121.161.241.39 150300块料中有少量大 块 1.061.091.141.161.211.351.57 1503001.201.321.571.701.92.302.94 表3-5 工况系数fa 工况条件 fa 正常工作和维护条件 1.00 有磨蚀或磨损性物料 1.10 磨损性较高的物料 1.15 3.12.4.3 承载托辊间距及布置 一般承载段：1200 mm；回程段：3000 mm； 缓冲托辊组：600 mm； 凸弧段托辊：600 mm； 槽形托辊组由三个相同的辊子组成槽形托辊组，中间辊子与侧辊应偏 置布置，槽形角为35；每10组设置一组自动调心托辊。 在承载段的受料部位设置橡胶圈式重型缓冲托辊组。 过渡托辊安装在滚筒与第一组槽形托辊之间，应配合实际的输送带槽 角需要选择不同槽角的过渡托辊。 下托辊组布置在带式输送机的回程分支上，布置间距为3000mm，本输 送机选用平形下托辊组，下托辊组直接安装在中间架上。每间隔10组应布 置一组下调心托辊。 3.12.5张紧装置 山东广播电视大学毕业设计（论文） 带式输送机的设计 21 为保证输送带和传动滚筒不打滑，并限制输送带在托辊组之间的下垂 度，使输送机正常运行，需设置拉紧装置，该皮带机采用中国矿业大学机 电工程学院徐州五洋科技有限公司生产的液压自动拉紧装置，型号为DYL- 01-4/50，电压660V。 该张紧装置的特点是： a：启动拉力和正常运行拉力可根据带式输送机张力的需要任意调节， 完全可以实现启动拉力为正常运行时1.3-1.5倍的要求。电液系统一旦调 定后，拉紧装置即按预定程序自动工作，保证输送带在理想状态下运行。 因此，配置此拉紧装置的带式输送机可以减小输送带厚度。 b：响应快。带式输送机启动时，处于非稳定状态，此时，拉紧装置 通过油缸的快速伸缩，及时补偿输送带的弹性振荡，有效实现带式输送机 的动态张紧，从而减小了带式输送机启动时的冲击动负荷，使启动平稳可 靠，同时也有效地避免了拉紧装置对输送带的过张紧现象。 c：具有断带时及时提供断带检测信号，以控制带式输送机自动停机 和输送带打滑时自动增加拉紧力等保护功能。 d：结构紧凑，安装空间小。 e：可与集控装置连接，实现对该拉紧装置的远距离控制。 在确定拉紧力时，除考虑正常运行外，还考虑起、制动和空载运行的 工况。在张紧装置上设有张紧行程限位开关。 拉紧车车轮采用双侧轮缘结构。 3.12.6 清扫器 清扫器安放位置为输送机头部卸料滚筒处、尾部滚筒前下分支的非工 作面上等处，头部采用弹簧清扫器，弹簧清扫器及空段清扫器的刮板均采 用聚胺脂复合材料制造。 3.12.7 输送机结构件 本输送机的结构件主要是指带式输送机的中间架、中间架支腿、驱动 装置架、滚筒支架等。 所有结构件应具有足够的刚度、强度和稳定性，防腐性强、维护方便、 美观合理。 山东广播电视大学毕业设计（论文） 带式输送机的设计 22 结构件的外形应便于维修、保养、除锈和涂漆,结构设计应考虑避免 积水、积料及开排水孔等措施。 结构件采用符合或不低于施工图纸规定的优质材料制造，所有材料都 是未经使用的、新的，并具有出厂检验合格证明书。所有材料不得有明显 锈蚀、瑕疵等缺陷。 金属结构件的加工应制订成熟、先进的生产工艺，从材料到成品的全 过程都应严格遵守、执行。下料前应对钢板（材）进行校平、喷丸处理， 使金属表面处理等级达到Sa2.5以上，并涂上可焊底漆。板材下料采用数 控、半自动切割或剪板机剪切。如必须使用手工切割，须消除手工切割痕 迹，切割粗糙度Ra50。板材与型材的成型应采用压力加工工艺，不允许 采用锤击方法。 中间架应采用12号槽钢制造,材质不低于Q235-A。中间架长度为6m， 为方便井下安装，标准中间架应加工成完全通用的，不得分A、B型。 中间架支腿用7.5号角钢制造, 通过螺栓与中间架连接。 所有机架都由型钢和钢板组成，采用焊接或螺栓联接。 所有机架必须满足强度和刚度要求以及安装设备的要求。 全部滚筒支架都应是刚性结构的组装件，不仅能承受输送机最大张力， 而且在所有运转条件下都能保持轴承的定位。 所有机架都应满足下井的要求。 山东广播电视大学毕业设计（论文） 带式输送机的设计 23 结 论 在本次设计过程中，我们对带式输送机的现有的概状和功能有了较为 详细的了解，并针对这些设计出了一台完整的带式输送机，基本上满足创 新和功能实现的要求。早在20世纪70年代，就已经出现了运输距离达到 100km的带式输送机线路。近年来，带式输送机在矿山运输中已经逐渐开 始取代汽车和机车运输，成为散装物料输送的主要设备，不断出现的新型 带式输送机，扩宽了带式输送机的应用领域。 随着国民经济的发展，带式输送机的应用越来越广泛。近年来，国内 外都朝着长运距、大运量、高带速的大型带式输送机和新型结构的特种带 式输送机研究方向发展，随着带式输送机向大型化方向发展，其技术难度 也越来越大，一些关键技术必须得到解决才能提高运行可靠性，赶上世界 先进水平。现如今机械设备正向高效化、精密化、智能化、集成化、数字 化方向发展，对机械设备的设计质量提出了愈来愈高的要求，现代机械产 品设计在新产品开发中起着重要作用。现代机械产品设计方法正在向对产 品综合质量或综合性能的总体方向发展，它是以产品设计综合性能或广义 质量为目标，即在最大范围内来满足用户对产品综合性能或广义质量的要 求。 就带式输送机主要参数和国外同类