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倾角 皮带 输送 结构设计

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大倾角皮带输送机的结构设计,倾角,皮带,输送,结构设计

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摘 要 随着大倾角带式输送机向大角度、长距离、高速度、大功率方向发展，除驱动装置外，张紧装置是保证输送机正常启动、运行、制动、和停车的不可缺少的重要部件之一，直接影响带式输送机的安全可靠性和稳定性。大倾角皮带输送机可沿水平或倾斜线路运行，一般使用光面输送带，靠所运物料与输送带之间的摩擦力，带动物料一起运行，因而工作倾角受限制。向上一般不超20，向下的倾角还要小些。为了能在更大的倾角上使用，节省材料及节省占地面积，增大皮带输送机倾角有着重要的意义。 本设计从大倾角皮带输送机的整体结构出发，对大倾角皮带机结构作了详细的论述。在皮带机起动阶段，能够在准确的时间开启皮带机；启动完毕后正常运行。此设计的特点是：可靠性高、倾角大、输送能力强等。关键词：大倾角皮带输送机；液压拉紧装置；传动系统Abstract With the big angle belt conveyor to the wide-angle, long distance, high speed, high-power direction, in addition to driving device, the tensioning device is normally the conveyor start, run, brake, and stopping an important and indispensablePart one of a direct impact on the safety belt conveyor reliability and stability.Inclined belt conveyor can be run along the horizontal or inclined lines, the general use of smooth conveyor belt, transported by the friction between the material and the conveyor belt to bring together materials to run, and therefore restricted the work of inclination.Up generally does not exceed 20 , dip down even smaller.In order to use a greater inclination to save materials and to save area and increase the angle conveyor belt of great significance. The design of inclined belt conveyor from the overall structure to the structure of large angle belt were discussed in detail.In the belt machine start-up phase, to open at the exact time of belt conveyor; start after running.This design features are: high reliability, dip angle, transmission capacity and strong.Key words: high angle belt conyeyer；hydraulic robot stretcher； transmission system； 目 录摘 要IAbstractIII第1章 绪论11.1 设计目的与意义11.2 大倾角皮带输送机国内外发展状况11.2.1 国内发展情况11.2.2 国外发展情况21.3 本文设计研究的主要内容2第2章 大倾角皮带输送机总体方案的确定32.1 设计方案及主要参数的确定32.1.1 大倾角皮带输送机主要的参数确定32.2 方案对比32.2.1 滚筒布置方案确定32.2.2 带式输送机驱动组合42.2.3 拉紧装置方案确定5第3章 大倾角皮带输送机结构设计63.1 输送带宽度校核63.2 圆周驱动力与驱动功率83.3 输送带张力计算123.4 电动机功率的确定17第4章 大倾角皮带输送机主要部件的设计184.1 改向滚筒结构设计184.2 输送带层数计算284.3 拉紧力和拉紧行程的计算294.4 液压缸的设计304.4.1 液压缸内径D和活塞杆直径d的确定304.4.2 液压缸壁厚和外径的计算314.4.3 缸底厚度324.4.4 连接零件的强度计算33第5章 大倾角皮带输送机主要零件的选型345.1 电动机的确定345.2 液离耦合器的选用345.3 联轴器的选用355.4 托辊的选取355.4.1 托辊的选型方法355.4.2 校核辊子载荷355.4.3 托辊的额定负荷和最大转速395.5 输送带405.6 支架类装置405.6.1 头架405.6.2 中间架及支腿选型415.6.3 尾架425.7输送带跑偏故障445.7.1 输送带跑偏故障原因445.7.2 输送带打滑故障455.7.3 输送带纵向撕裂及老化开裂故障456.1.4 输送带断带故障46结 论47致 谢48参考文献49CONTENTSAbstractIChapter 1 Introduction11.1 The purpose and significance of a design11.2 Inclined belt conveyor Development of a domestic11.2.1 And domestic developments in an inclined belt conveyor11.2.2 Foreign inclined belt conveyor the development of21.3 Design of the main contents of this article2Chapter 2 inclined belt conveyor to determine the overall scheme32.1 The design and main parameters determine the32.1.1 Inclined belt conveyor to determine the main parameters of32.2 Comparison program32.2.1 Determine the roller Layout32.2.2 Belt drive portfolio42.2.3 Tensioning device program to determine5Chapter 3 inclined belt conveyor structure design63.1 Belt width Check63.2 The circle drive and the drive power83.3 Calculation of belt tension 123.4 Determination of motor power 17Chapter 4 inclined belt conveyor design of major components184.1 The structural design of bend pulley184.2 Calculation of belt layers 284.3 Tensioning force and tension calculation trip294.4 The design of hydraulic cylinder304.4.1 Hydraulic cylinder piston diameter D and of the diameter d304.4.2 Cylinder wall thickness and diameter of the calculation of314.4.3 Bottom thickness of324.4.4 Calculation of the strength of connection parts33Chapter 5 inclined conveyor belt of the main components of the selection345.1 Determination of motor 345.2 Selection of liquid from the coupler345.3 Selection of the coupling 355.4 The selection of roller355.4.1 Selection of Method Roller355.4.2 Check of roller load355.4.3 Roller rated load and the maximum speed of395.5 Conveyor belt405.6 Bracket device405.6.1 The first frame405.6.2 Selection of the middle frame and legs415.6.3 Tailstock42 5.7 Deviation fault belt445.7.1 Failure belt deviation445.7.2 Slip fault belt455.7.3 Vertical conveyor belt tear and aging cracking failure456.1.4 Fault conveyor belt46Conclusions47Acknowledgements48References4951第1章 绪论1.1 设计目的与意义大倾角皮带输送机具有通用带式输送机结构简单，运行可靠，维修方便等优点，并具有大倾角输送、结构紧凑、占地少等特点，通常被广泛的应用于煤矿等工业中。大倾角皮带输送机的最大特点是采用波状挡边输送带来取代普通输送带。至于它的工作原理和结构组成，则与通用带式机相同。因此，像传动滚筒、拖辊、拉紧装置、中间机、中间架支腿、尾架、卸料漏斗、头部护罩、头部清扫器、保护装置等部件，都可以与通用带式输送机的相应部件通用。1.2 大倾角皮带输送机国内外发展状况1.2.1 国内发展情况我国煤矿自动化开采程度的提高,对井下输送设备技术性能也越来越高,带式输送机向着长运距、大运量、高带速和大倾角方向发展1。我国大中型矿井井下输送原煤的主要输送设备还是以带式输送机为主, 大倾角带式运输在国内已经逐渐推广开来,为了满足矿井扩建需要,而改造大倾角主带式运输机2。对其设计过程及为实现大倾角运输采取的一系列措施进行了分析。改造后的大倾角皮带运输机投入使用后,满足了生产的需要,取得了良好的经济效益。大倾角输送机又叫波状挡边大倾角带式输送机、是散状物料连续输送设备，采用的是具有波状挡边和横隔板的输送带。因此特别适用于大倾角（最大20）连续输送物料。1.2.2 国外发展情况国外带式输送机技术的发展很快,其主要表现在2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4;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5。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6。分析了国内外带式输送机的现状与发展差距,带式输送机技术的发展趋势。1.3 本文设计研究的主要内容 本设计研究的主要内容有大倾角皮带输送机的结构组成、控制系统、液压拉紧装置、传动装置等。第2章 大倾角皮带输送机总体方案的确定2.1 设计方案及主要参数的确定2.1.1 大倾角皮带输送机主要的参数确定 带速(m/s和带宽(mm)是大倾角皮带输送机的重要设计参数，而输送能力(t/h)是输送机最重要的性能指标，该指标与带宽、带速参数密切相关。 原始数据：输送物料：煤； 输送量： 带宽： 工作环境：潮湿； 输送机布置形式：用普通光面输送带运原煤，向上运输的倾角达20；2.2 方案对比 此设计是在煤矿井下运输巷道中应用的输送机，根据井下巷道倾角大、运输距离大等特点，皮带的长度也就越长 2.2.1 滚筒布置方案确定 大倾角皮带输送机的驱动方式按驱动装置可分为单点驱动方式和多点驱动方式两种。通用固定式输送带输送机多采用单点驱动方式，即驱动装置集中的安装在输送机长度的某一个位置处，一般放在机头处。单点驱动方式按传动滚筒的数目分，可分为单滚筒和双滚筒驱动。对每个滚筒的驱动又可分为单电动机驱动和多电动机驱动。因单点驱动方式最常用，凡是没有指明是多点驱动方式的，即为单驱动方式，故一般对单点驱动方式，“单点”两字省略。单筒、单电动机驱动方式最简单，在考虑驱动方式时应是首选方式。在大运量、长距离的胶带输送机中往往采用多电动机驱动。以保证输送带平稳的运行，带式输送机常见典型的布置方式如下表2-1所示：表2-1 带式输送机典型布置方式经分析本设计本设计采用双滚筒机头部传动方式，两个电机的功率比为1:1，采用这样的方案，其优点是电机，减速器及有关设备可选同样类型，运转维护方便。2.2.2 带式输送机驱动组合 多数带式输送机采用以下几种驱动部组合方式:(1)电动机逆止器减速器滚筒(2)电动机液力偶合器逆止器减速器滚筒(3)电动机液力偶合器减速器可控制动装置滚筒(4)电动机液力耦合器减速器逆止器联轴器驱动滚筒其中方式(1)(3)多用于小型(短距离、小倾角、小运量、低带速)带式输送机上方式；（4）较适于大运量较大倾角输送机上。由上述方案，大倾角皮带输送机采用（4）方案，如图2-1所示。图2-1驱动装置2.2.3 拉紧装置方案确定拉紧装置按作用可以分为重锤式、固定式和自动拉紧三类。1. 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。2. 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。 液压拉紧装置有个定滑轮和动滑轮，把电机固定在地上，然后把钢丝绳缠绕在动滑轮上和定滑轮上。一边放在皮带张紧装置中伸出的轮上，另一边连接到液压缸上。 第3章 大倾角皮带输送机结构设计3.1 输送带宽度校核 考虑输送的物料为散状物料的形式，需要考虑物料的最大粒度，如果所运物料的粒度与带宽相比太大时，由于输送机的振动的影响，物料可能会散落，并导致设备故障。输送带宽度B和物料最大粒度之间应满足： (3-1)式中：物料最大粒度，mm；查表33 带宽，；满足条件故本设计所选取的满足以上的各种要求。表31 散状物料特性表物料名称容重（kg/m）运动方向的最大倾角（）无烟煤0.91.016褐煤1.018原煤0.851.020焦碳0.50.718铁矿石、岩石（均匀）1.616石灰石（大块）1.62.018石灰石（小块）1.21.515干松泥土1.21.420干砂1.31.416湿砂1.41.922湿土1.72.022盐0.81.320铁矿石1.72.520谷物0.650.8316化肥0.91.214注：物料的松散密度与随物料的水分、粒度、带速等的不同而变化，应以实测为准，本表仅供参考。表32 倾角系数倾角468101214161820倾角系数C1.00.980.960.940.920.900.880.850.81 表33 各种带宽允许的最大物料粒度 mm带宽B30040050065080010001200允许的最大粒度 5080100130180250350 1. 输送带最大的物料横截面积为了保证正常输送条件下输送带上的物料不散落，考虑如图3-1所示输送带上允许的最大物料横截面积图31输送带最大物料横截面积输送散状物料时，输送带宽与带面堆料截面如图，堆积面积按公式计算： (3-2) 表34 断面系数托辊形式槽形两节式三节式=25=35=45动堆积角203020302030断面系数y0.1120.1320.1270.1460.1360.152注：物料动堆积角一般为其静堆积角的70%左右。由表3-4查得：取时，动堆积角，断面系数。将数据代入(3-2)公式： 3.2 圆周驱动力与驱动功率 1. 圆周驱动力 大倾角皮带输送机正常运转时，带条沿输送机线路运行的总阻力等于驱动滚筒的牵引力，即圆周驱动力，按公式计算： (3-4)式中：主要阻力，N； 倾斜阻力，N； 特种主要阻力，N； 特种附加阻力，N； 与输送机长度有关的系数。查有关资料取 1. 主要阻力 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的阻力总和，按公式（3-5）计算： （3-5）式中,模拟摩擦系数，查表35 ； 输送机长度（输送机的头尾中心距）； 承载分支托辊组每米长度旋转质量，；查手册得上托辊，质量；式中，承载分支托辊间距，查表36 ；则有： 回程分支托辊组每米长度旋转质量，；查手册得下托辊质量； 回程分支托辊间距，表36 ；则有： 每米长输送带质量，初选输送带为6层，查资料得；查表1-6，输送带的每层质量为1.15q每米长度输送带物料质量，；将以上各值代入公式（35）： 2. 倾斜阻力F 当输送机需要提升物料时，需要消耗一定的功，而提升重物所要克服的就是倾斜阻力，按公式（36）： （3-6）式中：输送机受料点与卸料点间的高度，；则有： 3. 主要特种阻力 主要特种阻力，包括托辊前倾(托辊前倾主要是防止输送带跑偏)的摩擦阻力和被输送物料与导料槽栏板间的摩擦阻力两部分，按公式：式中：前倾上托辊与前倾下托辊摩擦阻力之和，； 输送物料与导料槽栏板间的摩擦阻力，； （1）无前倾，即=0 （2）导料槽阻力： 式中：物料与导料栏板问的摩擦系数； 输送能力，； 输送带上物料的最大横截面积，； 带速，； 倾斜系数，表3617 ；则有： 表36倾斜系数倾角()2468101214161820k1.000.990.980.970.960.930.910.890.850.81式中：物料松散密度； 导料槽长度，； 导料槽内部宽度， ；则有： 则有， 4. 附加特种阻力 附加特种阻力包括输送带清扫器摩擦阻力和犁式卸料器摩擦阻力，按公式： 式中：清扫器个数，； 5. 清扫器摩擦阻力 （3-9）式中：输送带和输送带清扫器接触面积； (头部清扫器个数空段清扫器个数) = 输送带和输送带清扫器之间的压力，范围，取N；输送带和输送带清扫器摩擦系数，取值范围0.50.7,取0.6；则有： 犁式卸料器摩擦阻力，按公式：由于本设计无犁式卸料器所以犁式卸料器摩擦阻力为零。将以上各值代入公式得：将以上各计算结果代入公式得：3.3 输送带张力计算1. 输送带允许最大的下垂度计算最小张力 在输送带自重和物料的作用下，输送带在托辊间总是有垂度的作用在输送带上的张力应足够的大；使输送带在两组托辊间的垂度小于一定值。如果悬垂度过大，带条在两托辊之间松弛变平，物料易撒漏和下滑，输送带的运动阻力也大为增加，所以在设计中规定了允许的最大悬垂度。一般规定输送带的最大悬垂度应满足：h/a=0.0050.02,本设计取0.015。 为了限制输送带在两组托辊间的下垂度，作用在输送带上任意一点的最小张力需按公式计算： 承载分支最小张力： 回程分支最小张力： 式中：输送机承载分支的托辊间距； 回程分支最小张力处；则有：载分支最小张力 回程分支最小张力 2. 输送带不打滑条件 大倾角皮带输送机是靠皮带与带轮之间的摩擦力来传递运动和力的，在安装带传动时，须将带张紧；由于张紧力的存在，带与带轮的接触表面上就产生了正压力。当带传动开始工作时，带与带轮的接触表面有相对运动的趋势，因而在该接触面间就产生了摩擦力，传动轮的两边就产生了相应的紧边和松边，设紧边的张力为，松边为，则两边的拉力差为: 由于输送机在非稳定状态下(启动和制动)，带条除受静张力作用外还受速度变化引起的附加动张力作用动张力与静张力叠加，可能引起带条在驱动滚筒上的打滑，这种是不允许的，因为这会造成带条的下覆面胶层与滚筒覆面之间的强烈摩擦、发热而损坏，更主要的是会使滚筒与带条之间摩擦系数降低，以致造成输送机不仅难于继续传动，而且破坏了它的正常传动。为了防止这种状况的发生需要在圆周驱动力前乘以一个系数k；即式中：输送带满载启动或制动是出现最大圆周力； 启动系数1.5； 根据柔体摩擦的理论，输送带的紧边和松边拉力之间的关系可用欧拉公式表示为: 式中：传动滚筒与输送带间的摩擦系数； 输送带在所有传动滚筒上的包角；综合上面两式可得： 因此，为防止输送带的打滑，需在回程带上保持的最小张力应大于，即输送带最小张力，应按公式计算：式中：输送机满载启动时或制动时出现的最大圆周力， ，启动系数， 取1.5；则有： 式中：传动滚筒与输送带间的摩擦系数，见表； 输送带在所有传动滚筒上的尾包角，采用弧度；对于头部双滚筒尾部单滚筒驱动，取，即；即；综上所述，输送机最小张力为上分支运行阻力： 下分支运行阻力： 由72373.62N计算输送机各点张力：表3-7 输送机各点张力计算式按不打滑条件计算1:172373.6248249.13 72373.6248249.1375268.5750231.0675268.5750923.4576773.9351235.6876773.9351235.6879844.8953285.11238159.7853285.11247686.18220064.01247686.18220064.01252639.91224465.29252639.91224465.29262745.90233443.90262745.90233443.90273255.33242781.65273255.33242781.65278720.43247637.29273255.33247637.29284294.84252590.00286841.02255136.22298314.66265341.66298314.66265341.66224424.28191451.296224424.28191451.296确定传动滚筒合张力：根据工况要求：功率配比1：1时：则有： 第一滚筒合张力第二滚筒合张力第三滚筒合张力综合以上三种情况：第一滚筒合力：第二滚筒合力：第三滚筒合力：3.4 电动机功率的确定 1. 电动机功率 2. 传动滚筒轴功率的计算所需轴功计算，得=KW。电动机功率 式中：传动效率 电压降系数 不平衡系数 初选：电动机 YB315M-4 单机功率 200 转速 四台电机驱动。第4章 大倾角皮带输送机主要部件的设计4.1 改向滚筒结构设计 其结构示意图如图4-1所示： 图4-1该向滚筒 1. 改向滚筒设计 则轴的角转速 2. 滚筒的直径确定初选危险截面轴直径为130mm轴端面大小为轴最小安装直径滚动轴承最小直径为130mm按经验公式中间段轴直径安装齿轮出轴直径为170mm 图4-2该向滚筒主轴 3. 滚筒体厚度的计算 选Q235A钢板用作滚筒体材料，并取。对于Q235A钢，=235N/，则=58.75N/。式中：p功率，kW; V带速，m/s; l筒长，mm, R=; -许用应力，N/。表4-1带式输送机宽度与筒长对应表输送带宽度800100012001400滚筒长度950115014001600由表4-1可知 滚筒长度I=1150mm, 4. 滚筒筒体强度的校核 已知带速筒长l=1150mm,直径D=520mm，筒体厚度t=10mm,材料为Q235钢板。-圆周驱动力；-为滚筒所受转矩； 设输送带平均张力F沿滚筒长度L均匀地分布在滚筒上，则滚筒单位长度上受的力 此中 W-抗弯截面模数，滚筒抗弯截面模数应按圆柱壳理论选取：则有： 式中 R壳（滚筒）的平均半径，mm; t壳(滚筒)的厚度，mm;则 正应力 根据第四强度理论，合成弯矩可以写成：式中： 5. 计算强度校核通过 （1） 传动滚筒轴的设计计算求轴上的 传动滚筒轴的设计因滚筒材料为Q235A钢，其密度为，与滚筒的直径D=1000mm,厚度t=10mm,可求得滚筒质量为m=506.62kg.则轴的角转速则轴的角转速则轴的角转速滚筒的直径确定求轴上的转矩和需用切应力根据表15-3可得初选危险截面轴直径为130mm轴端面大小为轴最小安装直径滚动轴承最小直径为130mm按经验公式中间段轴直径辐板厚度系数取t=50mm.轮毂外径为 （2) 该向滚筒轴的结构设计 根据定位和装配的要求确定轴的各段直径和长度，轴的左边部分如下图所示。图43 该向滚筒轴 滚动轴承与轴的周向定位是借过渡配合来保证的，此处选轴的直径尺寸公差为m6。确定轴上圆角和倒角尺寸取周端倒角为，各轴肩处的圆角半径为R2 （3) 求轴上的载荷图46 轴转矩轴上作用转矩滚筒部件总重G=4000N滚筒松紧边拉紧合力 （4） 作出垂直竖面弯矩图 竖直面面内支座反力C截面的竖直弯矩D截面的竖直弯矩 图4-7竖直轴弯矩图 （5） 做水平面内的弯矩图水平面内支座反力C截面的水平弯矩D截面的水平弯矩图4-8合成弯矩图 （6） 做合成弯矩图图4-9轴扭矩图 图4-10轴合成扭矩图 (7) 按弯扭合成应力校核轴的强度 进行校核时，通常只校核轴上承受最大弯矩和扭矩的截面（即危险截面E）的强度。根据式 式中：-轴的计算应力，单位为MPa； M-轴所受的弯矩，单位为，。 T-轴所受的扭矩，单位为，。 W-轴的抗弯截面系数，单位为，对没键槽的由式 -许用弯曲应力，对也选定的材料为Cr，。因此，此轴安全。4.2 输送带层数计算 输送带层数按公式（3-16）： （3-16）式中：安全系数，取； 带芯径向扯断强度，表310取带芯种类：棉帆布芯，取，即每层厚度0.56mm； 稳定工况下最大张力：将各值代入公式（316）得： 取层 与初选相同表310 薄型带技术参数带芯种类锦纶（尼龙）帆布维纶帆布芯维纶整芯维纶减层芯经向扯断强度100150200250365070112120240224336每层厚度mm1.53450.40.50.60.85231.11.64.3 拉紧力和拉紧行程的计算 拉紧装置在驱动滚筒之后，根据原始数据和计算结果分析所设计的带式输送机才用液压张紧绞车和液压自动张紧装置组合使用。所以拉紧力，这个拉紧力只考虑带式输送机在满载正常运行情况下的拉紧力。按公式（317）：将各值代入公式（317）得： 1. 拉紧行程的确定 近似计算： 考虑拉紧装置的总行程等于工作行程与安装行程之和:拉紧装置的工作行程决定于胶带的类型和输送带的长度； 式中：胶带受工作载荷是的伸长系数，参考1取。安装行程是为重新编结胶带和修理驱动装置时所需要，其大小与胶带接头方式有关，并可按下式确定： 得到 4.4 液压缸的设计 液压缸工作压力主要根据液压设备的类型来确定，对不同用途的液压设备，由于工作条件不同，通常采用的压力范围也不同3。设计时，可用类比法来确定，本设计选定工作压力为25MPa。4.4.1 液压缸内径D和活塞杆直径d的确定 1. 缸筒内径 对于负载较大的工程、矿山机械用的油缸，在系统给定的工作压力情况下，常以保证油缸有足够的牵引力，能驱动工作负载为确定缸筒内径的重要条件，如果尚有运动速度要求时，则往往在胶合时通过选择适当流量油泵的办法来解决。 但是当系统的工作压力尚未确定的时候，必须首先根据负载的大小合理地选择油缸的工作压力，选定的工作压力应符合GB2346-80的规定值。 对于双作用单杆活塞缸，当活塞杆以拉力为驱动负载时，则压力油进入有杆腔，其拉力为 由此得缸筒内径 式中工作压力（); 回油背压（），若回油直接通油箱，可取0； 机械效率，考虑密封件的摩擦阻力损失，橡胶密封通常取； 活塞杆直径（m)，通常（0.20.7）D。 由上式计算所得的缸筒内径，按GB2348-80规定的液压缸内径尺寸系列圆整成标准值：D=200mm 2. 活塞杆直径 油缸内径确定后，若单杆活塞缸的双向运动有一定速比要求时，可按速比的关系式求出活塞杆的直径为按GB2347-80规定的活塞杆直径尺寸系列圆整成标准值：d=125mm4.4.2 液压缸壁厚和外径的计算 缸筒壁厚校核时分薄壁和厚壁两种情况。当时为薄壁，壁厚按下式进行校核 式中，D为缸筒内径；为缸筒试验压力，当缸的额定压力 16时，取 ；而当 时，取； 为缸筒材料的许用应力， ，为材料抗拉强度，为安全系数，一般取。当时，壁厚按下式进行校核缸体的外径为：，圆整为250。4.4.3 缸底厚度此液压缸为半球形缸底，按下式计算： 式中 缸底止口内径（m）； 缸底材料的许用应力，； 缸底材料抗拉强度； 安全系数，活塞杆强度计算活塞杆的直径按下式进行校核 满足强度要求式中，为活塞杆的作用力； 为活塞杆材料的许用应力；4.4.4 连接零件的强度计算 1. 缸筒与缸底焊缝强度的计算焊缝的应力为： 式中：液压缸最大拉力; 焊接效率，取； 焊缝的许用应力； 当采用T422焊条时，取安全系数n=3.34。1） 缸盖连接螺栓的强度计算2） 缸盖与缸筒采用法兰和固定螺栓连接时，其螺栓螺纹处的拉应力和剪应力分别为： 其合成应力和强度验算公式为 符合强度要求以上式中的Z为螺栓数量第5章 大倾角皮带输送机主要零件的选型5.1 电动机的确定 1. 电动机功率 2. 传动滚筒轴功率的计算所需轴功计算，得=KW。电动机功率 式中：传动效率 电压降系数 不平衡系数 选电动机 YB315M-4 单机功率 200 转速 四台电机驱动。5.2 液力耦合器的选用选用YOX-600四台液力耦合器共同工作5.3 联轴器的选用 1.弹性柱销联轴器具有较大结构简单、合理，维修方便、两面对称可互换，寿命长，允许较大的轴向窜动，具有缓冲、减震、耐磨等性能。棒销联轴器 2.弹性柱销联轴器是利用若干非金属弹性材料制成的柱销，置于两半联轴器凸缘孔中，通过柱销实现两半联轴器联接，该联轴器结构简单，容易制造，装拆更换弹性元件比较方便，不用移动两半联轴器。 3.弹性柱销联轴器（GB5014-85)适合于各种同轴线的 传动系统，利用尼龙棒横断面剪切强度传递转矩，公称转矩160-160000N.M，工作温度为-20-80。结构简单，具有缓冲减震性能和一定的轴偏移补偿能力，适合在不控制噪音的环境的场合使用。5.4 托辊的选取5.4.1 托辊的选型方法 1. 根据带宽、托辊直径、托辊槽角、托辊前倾角等已知条件选择满足条件的托辊轴承; 2. 托辊一般要满足两个条件: （1）辊子转速的要求，不超过最高转速的要求； （2）辊子静载荷和动载荷要求，不超过理论最大载荷，以保证托辊轴承的使用寿命。5.4.2 校核辊子载荷 1. 静载计算静载计算按公式： 承载分支：回程分支：式中：承载分支托辊静载荷，N； 承载分支托辊间距，m, ； 辊子载荷系数，表41 ； 带速； 每米长输送带质量，； I输送能力，； 回程分支托辊间距，取；将各值代入公式（41）、（42）得：查有关资料，上托辊76mm,L=360mm，承载能力1250N能满足要求。查有关资料，下托辊76mm, ,L=1100mm，承载能力1700N能满足要求。表51 辊子载荷系数托辊型式e一节辊1二节辊063三节辊08 2. 动载计算动载计算按公式：承载分支：回程分支：式中：运行系数，表42 ； 冲击系数，表43 ; 工况系数，表44 ;将各值代入公式（43）、（44）得：表52 运行系数运行条件，每天运行小时f669916160.81.01.11.2图5-1 槽型上托辊图5-2 下托辊表5-3冲击系数f物料粒度带速22.53.153.5456.501001.001.001.001.001.001.001.051001501.021.031.061.071.091.131.23150300细料中有少量大块1.041.061.111.121.161.241.39150300块料中有少量大块1.061.091.141.161.211.351.571503001.201.321.571.701.902.302.94表5-4 工况系数f工况条件f正常工作和维护条件有磨蚀或磨损性物料磨蚀性较高的物料1.001.101.155.4.3 托辊的额定负荷和最大转速托辊的实际负荷按公式：式中：托辊的实际负荷，KN； 输送带单位长度质量，； 物料单位长度质量，； 重力加速度，； 托辊间距，； 系数，根据物料块度选择， ，取； 系数，根据环境干湿程度选择，取； 系数，根据工作时间长短选择，取；系数，根据带速快慢选择，取；将以上各值代入公式得：表55 带宽30040050065080010001200平行托辊1150115011001100110018001800槽形托辊1550155023502350235040004000根据表45 带宽时，满足条件。5.5 输送带 输送带选型满足输送带的强度要求即带式输送机输送带上所承受的最大张力值应小于输送带所能承受的纵向扯断强度。 1. 锦纶帆布带强度校核锦纶帆布带强度校核按公式：式中，输送带最大张力，N； 输送带宽度，mm； 输送带纵向扯断强度，N/（mm层）； 稳定工况下，织物芯带的静安全系数，锦纶帆布带n=34，尼龙、聚酷帆布芯带； 将以上各值代入公式（46）得：所以选择棉帆布芯的输送带，能满足要求。5.6 支架类装置 支架包括滚筒支架及各种中间架，用以支撑输送机上的各功能部件。支架的选择以输送带、传动滚筒与改向滚筒、托辊等已知参数来选择滚筒支架及各种中间架。5.6.1 头架 该向滚筒头架的选型由带宽、头架上安装的传动滚筒及改向滚筒、输送机的倾角和头架距地面的中心高等因素确定。（表48）表56 槽型高式头架带宽 B传动滚筒适应倾角高度 mmD mm许用最大负荷 1000mm4002400051600200055101051515520图5-5 头架5.6.2 中间架及支腿选型 1.中间架是输送带及托辊的承载支架，中间架分为直线中间架、凹弧中间架和凸弧中间架三种类型，中间架的选择过程:（1）根据输送机的布置形式确定所需中间架的类型；（2）选择中间架的类型，中间架根据输送带的输送能力的大小分为轻型中间架、重型中间架两种形式；（3）根据带宽选择中间架的型号，并根据输送机的外形尺寸计算各种类型中间架的数目。支腿用于支撑中间架，根据所用支腿类型、带宽、支腿高度、托辊直径等参数选择支腿。图5-6 中间支架和中间架5.6.3 尾架改向滚筒尾架分为角形改向滚筒尾架、角形改向滚筒尾架(H型钢)两种类型。图5-7 中间支架和中间架 导料槽及清扫器选型导料槽有矩形口槽角35、矩形口槽角45、喇叭口槽角35和喇叭口槽角45四种类型导料槽，选定导料槽类型后，根据带宽、托辊直径等参数在导料槽表中选择导料槽。清扫器直接根据带宽选择即可。本设计选用弹簧清扫器。5.7输送带跑偏故障5.7.1 输送带跑偏故障原因 1.输送带跑偏会引起带式输送机停顿、撒料、机架堵塞, 导致输送带使用期限缩短, 影响正常工作, 降低生产效率16。输送带跑偏的根本原因是受力点偏离中心线, 即输送带张力中心线偏离输送带几何中心线, 其主要影响因素如下: （1） 大倾角皮带输送机安装误差。机架安装不正, 滚筒与输送带中心线不垂直； 托辊组轴线与输送带中心线不垂直, 机架两侧高低不一, 使输送带不水平, 运行时输送带向轻载的一边移动13。 （2）输送带局部弯曲或接头不直。输送带带扣钉歪斜或是输送带切口同带宽不成直角, 使输送带所受拉力不均匀, 当输送带弯曲部位或接头运行到哪里, 哪里就会发生跑偏。 （3）输送带结构及质量不良。输送带薄厚不均，钢丝绳芯在输送带截面上的排列不在同一平面；各根钢丝绳排列间距不匀, 使芯体钢丝绳受力不平衡。 （4）使用不当。清扫不干净, 造成物料黏着在滚筒上而使滚筒半径不相等, 使输送带向一侧偏离, 装粮食时粮食载偏向输送带的一侧, 即发生偏载； 进粮食口位置不正确,粮食的转载点不在输送带中间等都会造成输送带跑偏。 2. 解决办法 （1）要保证输送带、托辊组的质量。 （2）提高安装质量。保证机架纵向轴线的直线度； 保证前后滚筒的水平度和平行度；保证托辊和滚筒与输送机纵轴线垂直； 保证输送带接头均整。 （3） 定期检查和清扫装置。随时调整清扫器, 保证输送带清洁； 经常调整拉紧装置, 避免输送带过松；调整进粮食口位置, 避免粮食在输送带上偏载。 （4）从结构设计上考虑。在固定式输送机上配备调心托辊组；设计时给托辊留有能少许倾斜的位置,供调偏用；设置跑偏保护装置,持续跑偏时自动停机；将滚筒制成适当的鼓形；将槽形托辊的两侧略向前一个角度, 可防止运行中输送带跑偏。5.7.2 输送带打滑故障1.输送带打滑故障原因输送带打滑若持续得不到纠正, 不仅会降低运输动力, 影响生产, 还可能会发生因摩擦生热造成输送带着火的重大事故。若采用阻燃输送带, 持续打滑也会冒烟, 污染环境。造成打滑的主要原因是滚筒的摩擦牵引力降低, 超载或输送带被卡住。摩擦牵引力降低是由于采煤之前喷雾量过多造成水煤等原因,使输送带或滚筒粘泥水而打滑；长期超载运行或因输送带被卡住也会出现打滑；输送带张紧力不足, 运行中也会打滑。 2.解决办法 对于输送带打滑, 可采取以下具体方法解决。 （1）根据不同的物料条件控制喷雾量, 以便控制粉尘, 随时清理机道和淤泥积水, 要保证机头、机尾、托辊和胶带不被掩埋在淤泥里。 （2）重新调整并保持输送带合适恒定的张紧力。 （3）均匀装料, 不超载运行。 （4）采用花纹胶面滚筒。 （5）设置滚筒打滑保护装置, 当输送带打滑时,保护装置能自动监视调整或停机处理。5.7.3 输送带纵向撕裂及老化开裂故障 1输送带纵向撕裂及老化开裂故障原因 （1）输送带在运行过程中被掉入尖刃物卡住, 若再继续运行, 输送带将被纵向撕裂； （2）输送带运转中与固定硬物摩擦产生撕裂； （3）输送带与机架摩擦, 产生带边拉毛、开裂； （4）输送带保管不善； （5）张紧力过大； （6）铺设过短产生挠曲次数超过限值, 以致提前老化。 2. 解决办法 （1）由于输送带芯两钢丝绳之间的强度很弱, 因此可考虑在装煤点处安装纵向撕裂保护装置； （2）防止输送带刮到固定构件上或输送带落进金属构件； （3）及时调整, 避免输送带长期跑偏； （4）按输送带保管要求贮存, 尽量避免短距离铺设使用。6.1.4 输送带断带故障 1.输送带断带故障原因 （1）输送带接头质量不好, 检修不及时。由于输送带接头质量不过关或所用材料性能不能满足要求； 输送带的上下胶层有磨损, 接头部位有割伤、裂纹等, 或因其他原因造成的损坏而没有及时检修； （2）输送带受到冲击。粮食的块度太大, 输送机被卡住, 以及过负荷运行都可能造成断带； 顶板冒落石块砸伤等其他意外事故也可导致输送带断带。 2 .解决办法针对粮食输送机输送带的断带问题, 可采取以下具体解决办法14。 （1)输送带的强度及可靠性在设计和使用中都必须保证, 并留有充足的余量； （2）保证输送带的接头质量, 检查输送带的接头部位是否有异常情况, 保证及时修补或更换输送带； （3）加强运输巷道支护管理, 消除顶板冒落事故隐患； （4）输送机不能超载运行, 物料的块度应保证在允许范围内； （5）要保证输送带的下垂度, 防止卡壳； （6）输送机不能临时运输工具, 支护材料及机电设备。 结 论 大倾角带式输送机是一种角度高、运量大、运距长、输送范围广、结构简单、运行可靠的连续运输机械，通过驱动装置带动传动滚筒，并通过滚筒与输送带