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带式矿用 输送 结构设计

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带式矿用输送机的结构设计,带式矿用,输送,结构设计

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河南理工大学万方科技学院本科毕业论文摘 要本次毕业设计是关于矿用带式输送机的设计。目前，皮带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皮带输送机就是其中的一个。在胶带输送机的设计、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。普通型带式输送机由六个主要部件组成：输送带、托辊及中间架、滚筒拉紧装置、制动装置、清扫装置和卸料装置。在设计过程中首先对皮带输送机作了简单的概述，接着分析了带式输送机的选型原则和计算方法，紧接着根据这些设计准则和计算方法，按给定的参数要求进行选型设计，然后是校核，最后简单地说明了输送机故障分析和结构改进，并对皮带输送机工作过程中易出现的问题提出了简单的解决方案，并对一些结构进行了简单的改进。关键字：皮带 输送机 选型设计 主要部件AbstractThe design is a graduation project about the belt conveyor used in coal mine. At present, we still fall far short of abroad advanced technology in design, manufacture and using. There are a lot of wastes in the design of belt conveyor.The ordinary belt conveyor consists of six main parts: Conveyor belt、Roller and a middle frame、Drum tensioning device、Brake rigging、The cleaning device and the unloading device. In the design process, At first, it is introduction about the belt conveyor. Next, it is the principles about choose component parts of belt conveyor, Then according to the design criteria and calculation method, according to the given parameters selection of design, then check it. At last, it is explanation about conveyor fault analysis and structure improvement And the working process of the belt conveyor occur during the question put forward a simple solution, and some structure simple improvement.Key words: belt; conveyor; Lectotype Design; main parts- 58 -目 录前 言- 1 -1 带式输送机概述- 2 -1.1 带式输送机的应用- 2 -1.2 带式输送机的分类- 2 -1.3 带式输送机的发展状况- 3 -1.4 带式输送机的工作原理- 4 -1.5 带式输送机的结构和布置形式- 5 -2 带式输送机的设计计算- 6 -2.1 已知的原始数据和工作条件- 6 -2.2 计算步骤- 7 -2.2.1 带宽的计算- 7 -2.2.2 输送带张力计算- 9 -2.2.3 输送带下垂度校核- 12 -2.2.4 胶带核算- 12 -2.2.5功率的计算- 12 -2.2.6 车式拉紧装置重锤重量计算- 13 -3 驱动装置的选用与设计- 16 -3.1 电动机的选择- 16 -3.2 减速器的选用- 17 -3.2.1 传动装置的运动和动力参数- 17 -3.2.2 齿轮的设计- 20 -3.2.3轴的计算- 24 -3.3 联轴器的选用- 27 -3.4 液力偶合器的选用- 29 -4 带式输送机部件的选用- 30 -4.1 输送带- 30 -4.1.1 输送带的作用和分类- 30 -4.1.2 输送带的连接方式- 30 -4.1.3 输送带的选择- 30 -4.2 传动滚筒- 31 -4.2.1 传动滚筒的作用和分类- 31 -4.2.2 传动滚筒的选型及设计- 31 -4.3 托辊- 32 -4.3.1 托辊的选型- 32 -4.3.2 托辊的校核- 34 -4.4 制动装置- 37 -4.4.1 制动装置的作用和种类- 37 -4.4.2 制动装置的选型- 37 -4.5 改向装置- 38 -4.6 拉紧装置- 38 -4.6.1 拉紧装置的作用- 38 -4.6.2 拉紧装置的种类和特点- 39 -4.6.3 拉紧装置在使用过程中应满足的要求- 41 -4.6.4 拉紧装置在布置时应遵循的原则- 41 -5 其他部件的选择- 43 -5.1 机架与中间架- 43 -5.2 卸料装置- 44 -5.3 清扫装置- 45 -5.4 头部漏斗- 46 -5.5 电气及安全保护装置- 47 -6 故障分析和结构改进- 48 -6.1 皮带的跑偏- 48 -6.2 托辊的失效- 49 -6.3 对托辊的改进- 50 -6.4 对传动滚筒，改向滚筒的改进- 52 -结 论- 54 -致 谢- 55 -参考文献- 56 -前 言 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设备的关键设备。随着我国高产高效矿井的出现，原有的带式输送机无论是主参数还是运行功能都已不能满足高产高效的要求，必须向长距离、高带速、大运量、大功率的大型化方向发展。目前国外带式输送机的主参数已达到运距L=30.4km，运量Q=37500th，带速v=615ms，带宽B=4m，比国内要大的多，运行性能尤其是工作可靠性更要好的多。 选择带式输送机这种通用机械的设计作为毕业设计的选题，能培养我们独立解决工程实际问题的能力，通过这次毕业设计是对所学基本理论和专业知识的一次综合运用，也使我们的设计、计算和绘图能力都得到了全面的训练。设计解决的问题：熟悉带式输送机的各部分的功能与作用，先进行整机设计，再对主要部件进行详细设计和选型，并解决在实际使用中容易出现的问题，最后大胆地进行创新设计。1 带式输送机概述1.1 带式输送机的应用 在矿山的井下巷道、矿井地面运输系统、露天采矿场及选矿厂中，广泛应用带式输送机，他用于水平运输或倾斜运输。带式输送机是连续运输机的一种，连续运输机是固定式或运移式起重运输机中主要类型之一，其运输特点是形成装载点到装载点之间的连续物料流，靠连续物料流的整体运动来完成物流从装载点到卸载点的输送。在工业、农业、交通等各企业中，连续运输机是生产过程中组成有节奏的流水作业运输线不可缺少的组成部分。连续运输机可分为：（1）具有挠性牵引物件的输送机，如带式输送机，板式输送机，刮板输送机，斗式输送机、自动扶梯及架空索道等；（2）不具有挠性牵引物件的输送机，如螺旋输送机、振动输送机等；（3）管道输送机(流体输送)，如气力输送装置和液力输送管道。其中带输送机是连续运输机中是使用最广泛的，带式输送机运行可靠，输送量大，输送距离长，维护简便，适应于冶金煤炭，机械电力，轻工，建材，粮食等各个部门。1.2 带式输送机的分类带式输送机分类方法有多种，按运输物料的输送带结构可分成两类，一类是普通型带式输送机，这类带式输送机在输送带运输物料的过程中，上带呈槽形，下带呈平形，输送带有托辊托起，输送带外表几何形状均为平面；另外一类是特种结构的带式输送机，各有各的输送特点。其简介如下：1.3 带式输送机的发展状况目前带式输送机已广泛应用于国民经经济各个部门，近年来在露天矿和地下矿的联合运输系统中带式输送机又成为重要的组成部分。主要有：钢绳芯带式输送机、钢绳牵引胶带输送机和排弃场的连续输送设施等。这些输送机的特点是输送能力大(可达30000t/h)，适用范围广(可运送矿石，煤炭，岩石和各种粉状物料，特定条件下也可以运人)，安全可靠，自动化程度高，设备维护检修容易，爬坡能力大(可达16)，经营费用低，由于缩短运输距离可节省基建投资。目前，带式输送机的发展趋势是：大运输能力、大带宽、大倾角、增加单机长度和水平转弯，合理使用胶带张力，降低物料输送能耗，清理胶带的最佳方法等。1.4 带式输送机的工作原理带式输送机又称胶带运输机,其主要部件是输送带,亦称为胶带,输送带兼作牵引机构和承载机构。它主要包括以下几个部分:输送带(通常称为胶带)、托辊及中间架、滚筒拉紧装置、制动装置、清扫装置和卸料装置等。其组成如图1-1所示：图1-1 带式输送机简图（1-张紧装置 2-装料装置 3-犁形卸料器 4-槽形托辊5-输送带 6-机架 7-动滚筒 8-卸料器9-清扫装置 10-平行托辊 11-空段清扫器 12-清扫器） 工作原理：输送带1绕经传动滚筒2和机尾换向滚筒3形成一个无极的环形带。输送带的上、下两部分都支承在托辊上。拉紧装置5给输送带以正常运转所需要的拉紧力。工作时，传动滚筒通过它和输送带之间的摩擦力带动输送带运行。物料从装载点装到输送带上，形成连续运动的物流,在卸载点卸载。一般物料是装载到上带(承载段)的上面，在机头滚筒(在此,即是传动滚筒)卸载，利用专门的卸载装置也可在中间卸载。1.5 带式输送机的结构和布置形式带式输送机主要由以下部件组成：头架、驱动装置、传动滚筒、尾架、托辊、中间架、尾部改向装置、卸载装置、清扫装置、安全保护装置等。常见典型的布置方式如下表1-1所示：表1-1 常见的典型布置形式 2 带式输送机的设计计算2.1 已知的原始数据和工作条件本次设计的带式输送机是水平运输，先初步确定输送机布置的形式，如图2-1所示：图2-1 传动系统图接着需要在已知的原始数据和工作条件下，对带式输送机的各个零部件进行选型和计算。原始数据和工作条件如下：（1）输送物料：原煤（水分大）（2）物料特性：块度：0100mm 散装密度：0.94t/m 在输送带上堆积角：=20 环境温度：040（3）工作环境：井上（4）输送系统及相关尺寸：运输距离：250m； 倾斜角：=0； 输送量：Q=800t/h； 尾部给料，导料槽长3米,头部有弹簧清扫器，尾部有空段清扫器。2.2 计算步骤2.2.1 带宽的计算按给定的工作条件，取原煤的堆积角为35，输送机的工作倾角=0带式输送机的最大运输能力的计算公式为Q=3.6S式中：Q为输送量（t/h）；为带速（m/s）；为物料堆积密度（kg/m）；S为在运行的输送带上物料的最大堆积面积（m）；K为输送机的倾斜系数。（1）带速的选择原则：1、长距离、大运量、宽度大的输送机可选择较高带速；2、倾角越大、运距越短则带速亦应越小；3、粒度大、磨琢性大、易粉碎和易起尘的物料宜选用较低带速；4、采用卸料车卸料时带速不宜超过2.5m/s，采用犁式卸料器卸料时，带速不宜超过2m/s；5、输送成件物品时，带速不得超过1.25m/s；6、手选用带式输送机带速一般为0.3m/s;7、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，可选择高带速在考虑到原煤的水分比较大，可选择带速为3.15m/s。（2）已知输送机的工作倾角=0；所以倾斜系数c可根据选用表2-1得c=1。表2-1倾斜系数c选用表 倾角()2468101214161820c1.000.990.980.970.950.930.910.890.850.81 （3）输送量=800t/h，=0.6吨/米3 查机械设计手册可得k=470。 根据可得：经如上计算确定选用带宽B=1000mm，680S型煤矿用阻燃输送带。680S型煤矿用阻燃输送带的技术规格：纵向拉伸强度750N/mm；带厚8.5mm；输送带质量9.2Kg/m。表2-2各种带宽适用的最大块度(mm)带 宽5006508001000120014001600最大块度100150200300350350350 查表2-2可知带宽能满足宽度需要。2.2.2 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，为保证输送机的正常运行，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。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，需逐点计算张力，进行各特性点张力计算。图2-2 张力分布点图 假设输送机的张力图如图2-4所示，则得各点张力关系如下： （1） （2） （3） （4）（5） （6） 弹簧清扫器阻力：公斤，代入（1）得： 在设计手册中可查表2-3-20，改向滚筒阻力系数，代入（2）得： 空载段运行阻力：（7） 查表2-2-1，有Z=58.取Z=5； 查表2-2-2，取上下胶层厚（3+1.5）毫米； 查表2-2-5，得公斤/米，查表2-3-19，得公斤，下托辊间距米，所以，得：公斤/米 查表2-3-8得,代入（7）得：公斤 空段清扫器阻力：公斤，代入（3）得： 查表2-3-20，改向滚筒阻力系数，代入（4）得：查表2-3-20，改向滚筒阻力系数，代入（5）得： 导料槽阻力： 公斤 物料加速阻力： 因为 公斤/米,所以 公斤 承载段运行阻力： 查表2-3-19得公斤；查表2-2-11得米，故：公斤/米 查表2-3-8得，故：公斤代入（6）得： （7） 根据式，这里采用光面传动滚筒，查表2-3-18得代入上式得： （8）联立（7）（8），则： 所以公斤；公斤。 2.2.3 输送带下垂度校核 为了限制输送带在两组托辊间的下垂度，作用在输送带上承载段的最小张力必须满足： 而承载段最小张力：公斤由于，故满足要求。 2.2.4 胶带核算 求得胶带最大张力为2887公斤，查表2-3-17，当B=1000毫米，Z=5层时，胶带的最大允许张力为3110公斤，大于2887公斤，所以能满足最大张力要求。 2.2.5功率的计算 传动滚筒轴功率为：Kw 电动机功率为，其中，。 所以 应选JO2924电动机，额定功率为75Kw 2.2.6 车式拉紧装置重锤重量计算拉紧力：公斤重锤重量：公斤负载起动时，电动机功率才能满足起动功率要求。（1）静功率。已知，代入上式得 KW（2）动功率已知L=250米，公斤/米。，查电动机技术数据表，公斤/米2。按下式计算：已知公斤/米，公斤/米；按表229选用传动滚筒D=1000毫米，尾轮D=800毫米，曾面轮两个，D=350毫米，查表2323，得公斤。将以上数据代入上式求的： 公斤/米再将以上数据代入; 取,查电动机技术数据表，由式，计算出：N=原选的JO2924电动机，额定功率为75Kw，小于负荷起动功率121Kw，故不能满足负荷起动时的要求。试改选JO2934电动机，额定功率100Kw，公斤/米2 ， 根据这些数据重新计算：N=所以还是不能满足，再选JS1154电动机，N=JS1154电动机额定功率大于126Kw，所以满足要求， 故选JS1154电动机，额定功率为70Kw，转速1475转/分。3 驱动装置的选用与设计驱动装置的作用是在带式输送机正常运行时，提供牵引力或制动力。它主要有传动滚筒、减速器、联轴器和电动机等组成。驱动装置布置图如下：图3-1驱动装置布置图3.1 电动机的选择根据上一章的计算分析，我们可以用JS1154型电机，下面主要设计减速器的选型方法和计算。3.2 减速器的选用 3.2.1 传动装置的运动和动力参数选择的运动简图如图3-2：图3-2 （一） 确定电动机转速，并且通过法兰盘与中间轴相连，则传动装置总传动比，其中：为高速级传动比，为低速级传动比，且， 取，则有：， （二） 各轴转速计算 电动机轴；I轴；II轴；轴；中间轴 （三） 各轴输入功率由表3-1可得，滚动轴承效率，8级精度齿轮传动（稀油润滑）效率，滑块联轴器效率表3-1类别传动形式效率圆柱齿轮传动很好跑合的6、7级精度（稀油润滑）0.98-0.998级精度的一般齿轮传动（稀油润滑）0.979级精度（稀油润滑）0.96加工齿的开式传动（干油润滑）0.94-0.96铸造齿的开式传动0.90-0.93圆锥齿轮传动很好跑合的6、7级精度（稀油润滑）0.97-0.988级精度的一般齿轮传动（稀油润滑）0.94-0.97加工齿的开式传动（干油润滑）0.92-0.95铸造齿的开式传动0.88-0.92蜗杆传动有自锁性的普通圆柱蜗杆传动（稀油润滑）0.40-0.45单头普通圆柱蜗杆传动（稀油润滑）0.70-0.75双头普通圆柱蜗杆传动（稀油润滑）0.75-0.82三头和四头普通圆柱蜗杆传动（稀油润滑）0.80-0.92带传动平带开式传动0.98V带传动0.96链传动滚子链传动0.396齿形链传动0.97摩擦传动平摩擦轮传动0.85-0.92卷绳轮传动0.95轴承（一对）滚动轴承（球轴承取大值）0.99-0.995滑动轴承（液体摩擦取大值，润滑不良取小值）0.97-0.995联轴器浮动联轴器（滑块联轴器等）0.97-0.99齿式联轴器0.99弹性联轴器0.99-0.995万向联轴器0.95-0.98减（变）速器单级圆柱齿轮减速器0.97-0.98两级圆柱齿轮联轴器0.95-0.96单级NGW型行星齿轮减速器0.95-0.98单级圆锥齿轮减速器0.95-0.96两级圆锥圆柱齿轮减速器0.94-0.95无级变速器0.92-0.95因此可以计算各轴功率如下：电动机轴；I轴 ；II轴 III轴 中间轴 （四） 各轴输入转矩 电动机轴I轴 II轴 III轴中间轴 将以上算得的运动和动力参数列入下表3-2：表3-2轴名参数电动机轴I轴II轴III轴中间轴转速n（）14751475252.0562.3062.30功率（）70.068.666.263.962.6转矩（）453.22444.162508.279795.269595.99传动比15.8524.181效率0.9790.9650.9650.98 3.2.2 齿轮的设计 （一）高速级齿轮 选择材料及确定许用应力 因要求结构紧凑故采用硬齿面的组合：小齿轮用20CrMnTi渗碳淬火，齿面硬度为5662HRC，;大齿轮用20Cr渗碳淬火，齿面硬度为5662HRC，; 取，。计算： 按轮齿弯曲强度设计计算 齿轮按8级精度制造，取载荷系数K=1.3（表113），齿宽系数（表116）。 小齿轮上的转矩齿数取，则，取。实际传动比，齿形系数，。 在机械设计书中可以查图118得，查图119得。 因 故应对小齿轮进行弯曲强度计算: 法向模数:Mm 由表取， 中心距，取齿轮分度圆直径,齿宽 取 验算齿面接触强度 所以安全。 齿轮的圆周速度 对照表112，选8级制造精度是合宜的。 主要尺寸：分度圆直径， ，中心距 （二）低速级齿轮 选择材料及确定许用应力 因要求结构紧凑故采用硬齿面的组合：小齿轮用20CrMnTi渗碳淬火，齿面硬度为5662HRC，;大齿轮用20Cr渗碳淬火，齿面硬度为5662HRC，; 取， 按轮齿弯曲强度设计计算齿轮按8级精度制造,取载荷系数K=1.3（表113），齿宽系数（表116）。小齿轮上的转矩 齿数取 ，则，取。实际传动比，齿形系数，。在机械设计手册中查图118得。查图119得。因为 故应对小齿轮进行弯曲强度计算。法向模数：Mm 由表41取，中心距，取。齿轮分度圆直径，齿宽，取 验算齿面接触强度所以安全 齿轮的圆周速度对照表112，选8级制造精度是合宜的。主要尺寸：分度圆直径，中心距。 3.2.3轴的计算 （一） 初算轴径 选取轴的材料为45#钢调质处理:，c=112， 高速轴：，根据联轴器参数选中间轴：，低速轴：，根据联轴器参数选（二） 输入轴的结构设计计算轴上零件的定位，固定和装配两级展开式圆柱齿轮减速器中可将齿轮安排在箱体两侧，齿轮由由轴肩定位，套筒轴向固定，联接以平键作过渡配合固定，两轴承分别以轴肩定位，轴承两端分别用端盖密封与固定。采用过渡配合固定。 确定轴各段直径和长度 I段： 长度取=154mm； II段: 初选用6214型滚动球轴承，其内径mm，外径mm，宽度 考虑齿轮端面和箱体内壁，轴承端面和箱体内壁应有一定距离。通过密封盖轴段长应根据密封盖的宽度，并考虑联轴器和箱体外壁应有一定矩离而定，故II段长：； III段 :安装轴承的定位，mm； 段轴肩定位直径 mm,长度 ；段直径，长度;该轴段安装高速小齿轮，齿轮分度圆直径为，可以判断,因此，该段为齿轮轴。VI段，安装轴承的轴肩定位,VII段，该段为支撑段，取 ； 选用6214型滚动球轴承，其内径mm，外径mm，宽度（三） 中间轴的结构设计计算轴的零件定位，固定和装配齿轮的一端用轴肩定位，另一段用套筒固定，传力较方便。两端轴承常用同一尺寸，以便加工安装与维修，为便于装拆轴承，轴承上轴肩不宜太高。轴承两端分别用端盖密封与固定。确定轴的各段直径和长度 I段：取 初选型滚动球轴承，其内径为，外径为，宽度为。考虑齿轮端面和箱体内壁，轴承端面与箱体内壁应有一定矩离，则取套筒长，则该段长mm。 II段：安装高速大齿轮段长 直径。 III段：固定II段齿轮轴肩取 ； IV段：取 ；该轴段安装低速小齿轮，齿轮分度圆直径为，安装轴径为，可以判断,因此，该齿轮为齿轮轴。齿轮距III段轴径。 V段： 轴承选型滚动球轴承，内径,外径，宽度（四） 输出轴的结构设计计算轴的零件定位，固定和装配两级减速器中，可以将齿轮安排在箱体中央，相对两轴承非对称分布，齿轮右面用轴肩定位，左面用套筒轴向定位，周向定位采用键和过渡配合，两轴承分别以轴承肩和套筒定位，周向定位则用过渡配合或过盈配合，轴呈阶状，左轴承从左面装入，齿轮套筒，右轴承依次从右面装入。确定轴的各段直径和长度初选6219型深沟球轴承，其内径为95mm，大径145mm,宽度为24mm。考虑齿轮端面和箱体内壁，轴承端面与箱体内壁应有一定矩离，则取套筒长为，则I段长，II段安装齿轮段长度为，III段为轴肩定位，IV段取套筒长为，初选6219型深沟球轴承，其内径为95mm，大径145mm,宽度为24mm，故此段长，V段，VI段，。3.3 联轴器的选用本次驱动设计中，多次使用到联轴器，在这里先对联轴器作用和分类做些简单介绍：联轴器是机械传动中常用部件，用于把两个轴联接在一起，使机器运转时两轴不能分离，只有在停车并将联接拆开后，两轴才能分离。联轴器按对各种相对位移有无补偿能力分为：刚性联轴器和挠性联轴器两大类，挠性联轴器又可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：无弹性元件的挠性联轴器有弹性元件的挠性联轴器在本次设计中，轴上的最大转矩可由式（3.4-1）计算（3.4-1）式中为工作情况系数，由于本次设计的输送机转矩变化比较小，且是电动机带动，所以从机械设计中可以查出=1.5；而因此可算出：从设计手册中选ZL7型弹性柱销齿式联轴器作为本次设计的联轴器，其工况系数为K=1。3.4 液力偶合器的选用 液力偶合器也称为液力联轴器，它是利用了、液力的动能来传递转矩的动力式液力传动，与一般联轴器一样安装在原动机与负载之间的一种传动部件。在带式输送机的传动系统中，广泛应用液力偶合器，可以提高设备的使用寿命，具有良好的限矩保护性能。 根据机械零件设计手册（下），可选本次设计所需要的液力偶合器。选用YOD400的液力偶合器，其输入转速为1470rmin，效率高达0.96，起动系数为1.31.7。能满足设计需求。4 带式输送机部件的选用4.1 输送带 4.1.1 输送带的作用和分类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。输送带按用途可分为：普通用途输送带、阻燃抗静电输送带、一般难燃输送带、耐热输送带、耐高温输送带、耐酸碱输送带、耐油输送带、耐寒输送带等。 4.1.2 输送带的连接方式 为了方便制造和搬运，输送带一般制成100-200米，因此使用时必须根据需要进行链接，连接方法有，机械连接和硫化胶连接法。 机械接头可拆卸，但对带芯有损伤，接头强度效率低，使用寿命短，而且对滚筒表面有损伤，常用于短距离或移动式带式输送机上； 硫化接头是一种不可拆卸的接头方式，承受的拉力大使用寿命长，没有损害，街头效率高，但是制造工艺复杂 4.1.3 输送带的选择根据前面的计算分析，我们可以选用680S型煤矿用阻燃输送带。4.2 传动滚筒 4.2.1 传动滚筒的作用和分类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。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，如双滚筒传动仍不需要牵引力需要，可采用多点驱动方式。 4.2.2 传动滚筒的选型及设计滚筒分为光面、包胶和铸胶滚筒三种，输送机中的传动滚筒结构有钢板焊接结构及铸钢或铸铁结构，传动滚筒的表面形式有钢制光面滚筒、铸胶滚筒等。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。铸胶滚筒按其表面形状又可分为光面铸胶滚筒、人字形铸胶滚筒和菱形铸胶滚筒。人字形铸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。人字形铸胶滚筒，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。由于铸胶胶面厚且耐磨，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。 传动滚筒结构示意图如图4-1所示：图4-1驱动装置结构示意图考虑到本设计的实际情况和输送机的工作环境：用于煤矿生产的室外运输，且原煤的水分比较大，环境潮湿，功率消耗大，易打滑，所以我们选择人字形铸胶滚筒作为本次设计的传动滚筒。 长度计算方法如下：已知带宽B1000，传动滚筒直径为1000，滚筒长度比胶带宽略大，一般取（100200） 所以这里取=1100mm4.3 托辊 4.3.1 托辊的选型作用：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。图4-2槽形托辊上托辊选用槽型托辊，下托辊为平行托辊。为了防止和克服输送带跑偏现象，上分支隔一段距离设置一组槽型调心托辊，下分支隔一段距离设置一组平行调心 托辊。在受料处为了减少对输送带的冲击，选用缓冲托辊。其结构简图如下：图4-3缓冲托辊（橡胶圈式 弹簧板式） 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。选型：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B1000mm查运输机械设计手册表243，取托辊图号为TD4C1, 托辊直径D为108mm。采用图号为TD4C9的缓冲托辊；结构型式为橡胶圈式，托辊直径选为108mm，下托辊采用平行型托辊图号为TD4C3,托辊直径为108mm。托辊的间距设计由带宽B1000mm，取上托辊间距为1400mm，下托辊间距为3200mm。表4-1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 4.3.2 托辊的校核 （1）上托辊的校核 所选用的上托辊为槽形托辊，其结构简图如下： 图4-4槽形托辊结构简图 （1）承载分支的校核 查表2-74得，上托辊直径为108mm，长度为315mm，轴承型号为4G204，承载能力为4400N，大于所计算的，故满足要求。 （2）动载计算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1.04； 工况系数，查表2-38，取1.00。则：故承载分支托辊满足动载要求。4.4 制动装置 4.4.1 制动装置的作用和种类制动器是用于机械或机构减速使其停止的装置，有时也能做调节或限制机构的运行速度，它是保证机构或机器正常工作的主要部件。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。常用的制动器有：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。 4.4.2 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连续运输，所以不需要制动装置。4.5 改向装置带式输送机采用改向滚筒或改向托辊组来改变输送带的运动方向，改向滚筒用于作输送带、或小于的改向。180改向滚筒一般用作尾部滚筒或垂直拉紧滚筒；90改向滚筒一般用作垂直拉紧装置上方的改向；小于45的改向装置用作增加传动滚筒的包角。在选择改向滚筒时，可以按直径与传动滚筒直径相匹配的原则，在改向滚筒直径有250、315、400、500、630、800、1000mm等系列规格中选取。改向时其直径可比传动滚筒直径小一档，改向或时可随改向角减小而适当取小12挡。在本次设计中我们采用了4个直径400mm的改向滚筒，改向180。4.6 拉紧装置 4.6.1 拉紧装置的作用保证输送带在传动滚筒的绕出端（即输送带与传动滚筒的分离点）有足够的张力，能使滚筒与输送带之间产生必须的摩擦力，防止输送带打滑；保证输送带的张力不低于一定值，以限制输送带在各支撑托辊间的垂度，避免撒料和增加运动阻力；补偿输送带在运转过程中产生的塑性伸长和过渡工况下弹性伸长的变化。 4.6.2 拉紧装置的种类和特点（1）螺旋式拉紧装置如图所示，拉紧滚筒的轴承座安装在带有螺母的滑动架上，滑动架可在尾架的导轨上移动。它利用人力旋转螺杆来调节输送带的张力。螺旋式拉紧装置的结构简单紧凑，但是拉紧力的大小不易掌握，工作过程中不能保持恒定。一般用于机长小于100m，功率较小的输送机上，可按机长的选取拉紧行程。螺旋式拉紧装置(1-螺杆 2-滚筒 3-机架 4-可移动的滚筒轴承座） 根据系列，其拉紧行程分为500、800、1000三种，许用的最大拉紧力见下表：表4-4螺旋拉紧装置的最大拉紧力带宽（mm）500650800100012001400最大拉紧力（kN）91624385475（2）小车重锤式拉紧装置小车重锤式拉紧装置结构原理如图所示，其拉紧滚筒固定在小车上，通过重锤的重力牵引小车，从而达到张紧输送带的作用。它的结构也较简单，可保持恒定的拉紧力，其大小决定于重锤的重量。小车重锤式拉紧装置外形尺寸大、占地多、质量大，适用于长度、功率较大的输送机，尤其是倾斜输送机上。小车重锤式张紧装置（1-重锤 2-小车 3-滑轮组 4-绞车）（3）直式拉紧装置垂直式拉紧装置是利用重锤重力，使拉紧滚筒沿垂直导轨移动产生拉紧力。它能保证输送带在各种运动状态下有恒定的牵引力，可以自动补偿输送带的伸长，适用于长距离固定式带式输送机。其缺点是需要有足够的空间放置拉紧滚筒、重锤和要保证拉紧所需要的行程，因此在空间受限的条件下无法使用。（4）绳绞筒式拉紧装置利用钢绳缠绕在绞筒上，将输送带拉紧，一般绞筒都是经过蜗轮减速器来带动。 4.6.3 拉紧装置在使用过程中应满足的要求（1）输送机在正常运行时，输送带在驱动滚筒的分离点具有一定的恒张力，以防输送带打滑；（2）输送机在启动和停机时，输送带在驱动滚筒的分离点具有一定恒张力，比值一般取1.31.7（可以通过设计计算不小于启动系数进行确定）；（3）保证输送带承载分支和回空分支最小张力处的输送带下垂度不应超过标准规定值（GB/T171191997，规定：输送带下垂度为两组托辊间距的1/100，而MT/T4671996规定为1/50）；（4）补偿输送带的塑性伸长和过渡工况下弹性伸缩的变化；（5）为输送带接头提供必要的张紧行程；（6）在工况过渡过程中，应能将输送带中出现的动力效应减至最小限度，以防损坏输送机。 4.6.4 拉紧装置在布置时应遵循的原则（1）为降低拉紧装置的成本，使其张紧力最小，一般张紧装置尽可能布置在输送带张力最小处；（2）长运距水平输送机和坡度在5以下的倾斜输送机，拉紧装置一般布置在驱动滚筒的空载侧（张力最小处）；（3）距离较短的输送机和坡度在6以上的倾斜输送机拉紧装置一般布置在输送机机尾，并尽可能将输送机局部滚筒作拉紧滚筒；（4）拉紧装置的布置的位置还要考虑输送机的具体安装布置形式，使拉紧装置便于安装、维护。 车式拉紧装置适用于输送机长度较大，功率较大的场合。故选用车式拉紧装置。5 其他部件的选择5.1 机架与中间架 输送机的机架随输送机类型的不同而不同，有落地式和吊挂式，而落地式又有钢架落地式和绳架落地式，吊挂式有钢架吊挂式和绳架吊挂式等种类。本皮带运输机是属于DT型固定式，选用钢架落地式机架。该种机架机身机构简单，节省钢材，安装、拆卸方便，不易跑偏等特点。 中间架用于安装托辊。标准长度为6000mm，非标准长度30006000mm及凸凹弧段中间架；支腿有I型(无斜撑)、H型(有斜撑)两种。中间架和中间架支腿全部采用螺栓联接，便于运输和安装。 中间架为螺栓联接的快速拆装支架，它由钢管、H型支架、下托辊、和挂钩式槽形托辊组成，是机器的非固定部分，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。 中间架作为输送机架的一部分，输送机架的选型即决定了中间架的型式图5-1 中间架5.2 卸料装置带式输送机可以在末端卸料，也可在中间卸料，前者不需专门的卸料装置，后者可以采用卸载挡板或卸载小车。卸载挡板（犁形卸料器）为平直挡板或V形挡板，适用于平皮带输送机，为了使卸料挡板能够正常地工作，必须正确的选择它对于带条纵向轴线的倾角。卸料小车装设在长皮带机的水平区段上，由小车车架、两个滚筒和两个跨在皮带机两侧的导向槽组成。卸料小车可沿导轨在皮带机长度方向移动，因此，卸料小车适用于散粒物料在皮带机输送中途的各个卸载点上卸料，物料从卸载小车的上滚筒抛出经导向槽由皮带机的一侧或两侧卸下。为引导物料流卸载方向和减少粉尘飞扬，在卸料滚筒或卸料小车处要加设罩盖。为使罩盖内表面不受物流过大的冲击，其形状应根据物流抛出的轨迹制作，首先应找出物料与绕在滚筒上的输送带表面的分离点。由于本次设计的带式输送机是在末端卸料，所以采用卸料小车进行卸料，卸料小车的结构简图如下：1-车架；2、3-导向滚筒；4-导料漏斗5.3 清扫装置 输送机在运转过程中，不可避免的有部分颗粒和粉料粘在输送带表面，通过卸料装置后不能完全卸净，表面粘有物料的输送带工作面通过下托辊或改向滚筒时，由于物料的积聚而使其直径增大，加剧托辊和输送带的磨损，引起输送带跑偏。而且，不断掉落的物料还污染了场地环境。因此，清扫粘结在输送带表面的物料，对于提高输送带的寿命和保证输送带的正常工作具有重要意义。 本设计采用常用的清扫装置弹簧清扫装置。如图所示：弹簧清扫器（1刮板 2弹簧） 弹簧清扫器是利用弹簧压紧刮煤板,把输送带上的煤刮下来的一种装置。其固定方式是刮板架两端靠弹簧压紧。可以安装在卸料滚筒的下部或者卸料滚筒与增角滚筒之间的输送带下部。这种清扫器亦具有工作件磨损不均的缺点。进一步的改进是可将其分成各自靠弹簧压紧的若干块刮板,再组合固定在同一根轴上,这样工作件能经常同输送带接触,就可基本消除由于刮板不均匀磨损造成的影响,减少漏煤现象,清扫质量得到了较大的提高。5.4 头部漏斗头部漏斗是用于导料、控制料流方向的装置，同时也防尘。(1) 本系列漏斗有普通型和调节挡板型(3型)两种。其中普通型又可分为不带衬板(1型)和带衬板(2型)两种。带速范围：25ms(1型)，315ms(2型)，调节挡板式带速范围165ms；2型漏斗在水平运输时可达4ms；(2) 订货时要注明清扫器的类型(重锤式或HP型刮板式等)，以便确定漏斗上清扫器的安装孔；(3) 选用本系列漏斗时，设计者还应根据输送机之间的搭接高度设计漏斗与导料槽之间的联接段。5.5 电气及安全保护装置安全保护装置是在输送机工作中出现故障能进行监测和报警的设备，可使输送机系统安全生产，正常运行，预防机械部分的损坏，保护操作人员的安全。此外，还便于集中控制和提高自动化水平。电气及安全保护装置的设计、制造、运输及使用等要求，应符合有关国家标准或专业标准要求，如IEC439低压开关设备和控制装置；GB4720装有低压电器的电控设备；GB3797装有电子器件的电控设备等。电气设备的保护：主回路要求有电压、电流仪表指示器，并有断路、短路、过流(过载)、缺相、接地等项保护及声、光报警指示，指示器应灵敏、可靠。常用的保护和监测装置如下：、输送带跑偏监测：一般安装在输送机头部、尾部、中间及需要监测的点，轻度跑偏量达5带宽时发出信号并报警，重度跑偏量达l 0带宽时延时动作，报警、正常停机。、打滑监测：用于监视传动滚筒和输送带之间的线速度之差，并能报警、自动张紧输送带或正常停机。、超速监测：用于下运或下运工况，当带速达到规定带速的l15-l25时报警并紧急停机。6 故障分析和结构改进6.1 皮带的跑偏跑偏原因：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。解决方案：（1）由设备在制造输送带时造成的偏差，主要通过改进设计方案，制造精度，以减少和防止输送带跑偏。（2）安装调整不当和日常使用造成的偏差，主要应从以下几方面考虑：（1）输送带在驱动辊或后方辊的偏差，通常通过调整滚子轴承的位置进行消除: ：辊轴的纵向旋转中心线和输送带不垂直，从而使输送带的一侧松，一侧紧，带从紧边运动到松边，发生偏差现象。应调整轴承紧偏差一侧的位置，使皮带水平拉力相等，消除偏差。当尾部辊螺旋张紧，尾偏差的原因可能是顶紧力张紧装置的两侧螺杆不相等，从而造成不平衡。 ：气缸轴线不水平，在两个轴承两端的高度差是造成头部或尾部偏差的另一个原因。此时，两端的滚子轴承应采用加减垫片的方法来平衡托辊，消除皮带输送机的跑偏。 ：托辊表面的粘附材料，相当于增加了托辊的本来直径，这将导致输送带跑偏，应加强输送带空段的清洗，以减少粘附材料或输送带上的灰尘堆积。此外，输送带之间的鼻子和尾巴部分的偏差，称为中央或局部偏差。这种偏差的原因是复杂的，它是与输送带呈接触关系。需要对特殊问题进行详细的分析。使用以下方法可以解决这些问题：（2）负载或空载的分辊轴与输送带的运行中心线不垂直，造成胶带在滚筒上的偏差。偏差的两端应调整输送带的运行方向。在这个时候，为了消除偏差，往往需要调整托辊的相邻组，且调整角度的偏差不宜过大。（3）输送带接头的中心线不垂直时，所造成的偏差，应改进安装的连接精度来消除误差。（4）如果材料在输送带上的载荷作用是竖直的，将使沿带宽方向分布的材料块的重量严重不均匀，产生偏差，通过调整下料管和主板的定位方法来消除。6.2 托辊的失效影响托辊运行的灵活性和寿命的诸多因素如下：托辊的制造质量：托辊的制造问题主要是在轴承的刚度不够，很难保证托辊的安装精度，从而限制了托辊运行的灵活性。：密封润滑和使用维护：影响托辊转动不灵活的主要因素包括密封盒轴承的润滑问题，其工作环境是更严重的。一般来说，灰尘是最大的危害。密封形式的轴承对托辊运行的灵活性有重大影响，如果密封的不好，灰尘就容易进入轴承，使滚子转动不灵活。此外，轴承的润滑剂如果使用普通的钙基润滑脂则很容易变色变干，不能起到很好的润滑作用。解决方案：（1）：在托辊的制造过程中保证精度要求。例如：冲压轴承孔时要达到三个精密，管两端的尺寸公差、同性度和椭圆度必须符合国家标准。产品要有严格的质量检测，确保产品合格。（2）密封润滑。除了应保证制造的质量外，还要采用良好的润滑材料，例如：锂基润滑脂，这样对提高轴承的润滑情况以及延长托辊