机械毕业设计（论文）-掘进巷道带式输送机设计【全套图纸】.doc

中国矿业大学2008届本科生毕业设计 第83页1 绪论全套图纸，加153893706 带式输送机式是由承载的输送带兼作牵引机构的连续运输设备，可输送矿石、煤炭等散装物料和包装好的成件物品。由于它具有运输能力大、运输阻力小 耗电量低 运行平稳 在运输途中对物料的损伤小等优点，被广泛应用于国民经济的各个部门。在矿井巷道内采用带式输送机运送煤炭 矿石等物料，对建设现代化矿井有重要作用。1.1带式输送机的现状及发展 带式输送机是煤矿最理想的高效连续运输设备，与其他运输设备相比，具有输送距离长、运量大、连续运输等优点，而且运行可靠、易于实现自动化和集中化控制，尤其对高产高效矿井，带式输送已成为煤炭开采机电一体化技术与装备的关键设备，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性能都已不能满足要求，必须向长距离、高带速、大运量、大功率的大型化方向发展，并要改善和提高运行性能，确保安全可靠。 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的提高，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，并对带式输送机的减低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PLC为核心的可编程电控装置，驱动系统采用调速型液力耦合器和行星齿轮减速器。 煤矿带式输送机技术的发展趋势： 设备大型化，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需要加大，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10a内输送量要提高到30004000t/h，带速提高到46m/s，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5000m以上，单机驱动功率要求达到10001500KW，输送带抗拉强度要达到6000N/ mm(钢绳芯)和2500N/mm（钢绳芯）。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，以提高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）高速储带技术。提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、高速托辊等，使带式输送机的性能得到进一步提高。 扩大功能，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。大倾角带式输送机突破了丄运25的极限，为煤矿开拓，开采及在斜井输送设备的选型开辟了一条新途径，也为当前斜井输送系统改扩建提供了经济高效的设备，对提高产量，降低成本具有重要意义。水平带式输送机在我国矿山生产中有着广阔的前景。我国倾斜煤层较多，1625倾斜煤层大量存在。带式输送机能成功地用于井下，既能减少巷道开拓量和设备投资又可加快工程进度具有较大的经济效益。1.2带式输送机的工作原理、适用条件及优缺点1.2.1带式输送机的工作原理带式输送机是由许多零部件和具有某些特殊功能的装置组成。输送带、托辊、机架等是沿输送机全长布置的，驱动装置、拉紧装置、储带装置和清扫装置等也是带式输送机的重要组成部分，它们的结构和工作原理对带式输送机整体特性影响很大。带式输送机是以胶带作为牵引机构和承载机构的连续运输机械，所以也称胶带输送机。随着带式输送机在国民经济各部门中日益广泛的应用，其结构简单、运行平稳可靠、能耗低，对环境污染小、便于集中控制和实现自动化、管理维护方便、在连续装载条件下可实现连续运输等许多优点，越来越被人们深刻理解和认识，因而针对生产需求设计出了通用带式输送机和各种各样的特种带式输送机。虽然它们结构各异，使用场合也不同，但是它们的工作原理基本是相同的，即大多属于以输送带兼作牵引机构和承载机构的连续运输机械，只有极个别的带式输送机（如钢丝绳牵引带式输送机）的输送机只作为承载机构。带式输送机的主要组成部分和工作原理如图1.1所示。输送带4绕过驱动装置1的主动滚筒和机尾换向滚筒6形成一个环形带。 上下两股输送带分别支承在上、下托辊3上。拉紧装置5给输送带以正常运转所需的张紧力。工作时，驱动装置1的主动滚筒通过它和输送带之间的摩擦力带动输送带运行。货载装在输送带上与输送带一起运动。带式输送机一般是利用上段输送带运送货载的，并且在端部卸载，也可利用专门的卸载装置在中间卸载。带式输送机的机身断面如图1.1中的截面图AA 所示。上部的输送带利用一组槽形上托辊支承，以增加输送带的承载断面积。下部输送带一般利用平形下托辊支承。带式输送机可用于水平或倾斜运输，但倾角受物料特性限制。在通常情况下，倾斜向上运输时的倾角不超过18，向下运输不超过15，运送附着性和粘结性大的物料时，倾角还可大一些。带式输送机的优点：是运输能力大，而工作阻力小，耗电量低，约为刮板输送机耗电量的1/31/5因在运输过程中，货载与胶带一起移动，故磨损小，货载的破碎性小。由于结构简单，既节省设备，又节省人力，故广泛应用于我国国民经济的许多工业部门。国内外的生产实践证明，带式输送机无论在运输能力方面，还是在经济指标方面，都是一种较先进的运输设备。带式输送机的缺点：是胶带成本高且易损坏，故与其它运输设备相比，初期投资高，又不适于运送又棱角的货载。随着煤炭科学技术的发展，虽然在国内的带式输送机转弯运行的研究有所进展，但总的看来，带式输送机对弯曲巷道的适应性还比较差。1.3带式输送机的分类目前，带式输送机已发展成为一个庞大的家族，不再只是常规的开式槽型和直线布置的带式输送机，而是根据使用条件和生产环境设计出了多种多样的机型。为了便于管理、选用和设计，可以按照结构特点、使用场合、运送物料特征和卸载方法等分为如下类型。（1）通用带式输送机是一种固定式带式输送机。其特点是托辊安装在固定的机架上，由型钢制成的机架固定在地板或地基上，整个机身成刚性结构。因此，它广泛用于要求设备服务年限长、地基平整稳定的场合，例如煤矿地面生产系统、选煤厂、井下主要运输大巷、港口、发电厂等生产地点。（2）可伸缩带式输送机的输送长度可以根据工作的需要随时缩短或加长。这种带式输送机主要是为满足煤矿井下综采工作面顺槽输送要求而设计的。可伸缩带式输送机中增设了一个储带装置，其作用是把带式输送机伸长前或缩短后的多余输送带暂时储存起来，以满足采煤工作面持续前进或后退的需要。这种带式输送机的机架与机架之间、托辊与机架之间的连接方式都采用插入式，用销钉固定，整个机架没有一个螺栓，拆装十分方便。（3）移动带式输送机是一种按整机设计并且整机可在不同地点使用的带式输送机。按移动的方式不同又可分为移动式和携带式两种。（4）钢绳芯带式输送机在结构形式上与通用带式输送机相同，只是输送带由织物芯带改为钢丝绳芯带。因此，它是一种强力型带式输送机，具有输送距离长、运输能力大、运行速度高、输送带成槽性好和寿命长等优点。 (5)钢绳牵引带式输送机是苏格兰工程师查尔汤姆森所创制。该机1949年完成设计，1951年制造完成第一台样机，1954年8月在苏格兰诺克平诺煤矿开始运行。它的优点在于牵引体与承载体是分开的，可以跨越长距离和大高差。其缺点是输送带成槽性差，影响物料截面积，钢丝绳裸露在外，不易防腐蚀，维护费用较高。因此，国外有些国家不提倡使用。我国自1967年起在煤矿开始使用，但总体用量不大。使用表明，当输送量超过500t/h、运距超过25km时，钢绳牵引带式输送机的机件投资和运费将少于钢绳芯带式输送机，即运距越长越有利。 (6)线摩擦带式输送机是在主机某位置的输送带下面加装一台或几台短的带式输送机（称之为辅机），主带借助重力或弹性力压在辅机的输送带（辅带）上，辅带可以通过摩擦力驱动主带，这样主带张力便可以大大降低而实现低强度输送带完成长距离或大运量输送。使用线摩擦带式输送机不仅可以从总体上减少输送线路中的转载点数，而且可以方便地对旧带式输送机进行加长改造，显著节省投资。 (7)平面弯曲带式输送机是一种在输送线路上可变向的带式输送机。它可以代替沿折线布置的、由多台单独的直线输送机串联而成的运输系统，沿复杂的空间折曲线路实现物料的连续运输。输送带在平面上转弯运行，可以大大简化物料运输系统，减少转载站的数目，降低基建工程量和投资。法国在这种带式输送机的研制和使用方面，具有国际领先水平。我国的煤矿也有数台正在运行，在设计和安装方面积累了一定的经验。 (8)大倾角带式输送机可以减少输送距离，降低巷道开拓量，减少设备投资。当倾角增大到90时，大倾角带式输送机就转变成了垂直输送的带式输送机。它不仅在结构上具有新的特点，而且在设计计算、物料截面形状和输送速度的确定等方面都有新的影响因素。垂直输送的带式输送机主要用于其他形式的输送机难以胜任的场合。表1-1为几种物料所允许的最大上运倾角。 表1-1 带式输送机的上运最大倾角物料名称最大倾角/（）物料名称最大倾角/（）块煤18湿精矿20原煤20干精矿18谷物18筛分后石灰石12025mm焦炭18干矿15030mm焦炭20湿沙230350mm焦炭16盐200120mm矿石18水泥20060mm矿石20块状干粘土15184080mm油母页岩18粉状干粘土22干松泥土20注：表中给出的最大倾角湿物料向上运输时的倾角，向下运输时最大倾角要减小 15% (9)气垫带式输送机的工作原理及其结构不同于前述的几种带式输送机，它不使用托辊支承输送带，而是以空气形成的气垫压力浮托起输送带。我国在气垫带式输送机研制方面起步较晚，但由于气垫带式输送机的技术经济效果显著，近年来也发展很快。与前述使用托辊的带式输送机相比，气垫带式输送机有如下优点：、能耗少；、维修费用低；、制造成本低；、运行稳定，工作可靠；、输送能力高；、污染少。（10）其他带式输送机在食用和轻工业等工业生产中，由于卫生和工作环境的要求，通常使用一种以薄钢带作为输送带的带式输送机，其耐热性比胶带好得多，但钢带的成槽性差，滚筒传递扭矩也很有限，因而不适用于长距离输送。还有一种以挠性网作为输送带的网带输送机，在技术性能上与钢带输送机相似，主要用于轻工业和有特殊要求的场合。另外，在输送铁磁性物料（例如铁矿石）时，常常使用被称为磁力摩擦式带式输送机，它实质上是具有磁铁的带式输送机，一般使用丝织物芯体输送带作为承载构件，在输送带的下面设置永久磁铁。磁铁把物料吸向输送带，由此提高了物料的稳定性，并为倾斜输送物料创造了条件。1.4带式输送机的布置形式带式输送机的布置的一般要求：在曲线段内，禁设给、卸料装置，各种给、卸料装置应设于水平段。拉紧装置一般布置在输送带张力最小处。输送机尽可能布置成直线，应避免单纯地按地形布置成大凹弧、深凹弧的形式在具体布置时应注意以下几点。在曲线段内，不允许设给料和卸料装置。给料和中途卸料点最好设在水平段上，但也可设在倾斜段上，设在倾斜段上时，中途卸料点的倾斜度不宜超过1012，否则容易掉料。若在水平段内均匀给料，并且转折处比较平滑，凸、凹段曲率半径适当，则表5-1中所列最大允许倾角还可增加10%左右。当输送机需要由倾斜段转折为水平段时，其凸弧段最好用几个槽形托辊进行过渡，以防止物料散落。过渡的半径取(B为带宽)推荐最小值见表1-2，也可采用改向滚筒进行过渡。当由倾斜段转折为水平段并在短距离内安装卸料装置时，则应采用改向滚筒。表1-2 、最小值名称带宽B/5006508001000凸弧段最小半径/m凹弧段最小半径/m955127015701875当输送机需要水平段转折为倾斜段时，其凹弧的曲率半径，一般应是输送带带无载荷时的张力与带子自重所形成的曲率半径，这样才不至于使带子在过渡段浮起。曲率半径按下式计算=5（+）/式中 F凹弧段输送带最大张力 ，kN; 每米长度上物料的质量，kg; 输送带每米长度质量,kg; 上托辊间距，m。当输送机长度超过90 m，或采用移动式滚筒卸料装置时，均需采用配重式拉紧装置。1.5倾角输送不同物料的倾角可按表1-3选取。表1-3 最大允许倾角值物料名称堆积密度/运动时的自然堆积角最大允许倾角与H的近似比例湿新砂1.71.93018223.1H2.5H干新砂1.41.620124.7H湿型旧砂1.11.325212.6H干型旧砂1.11.220183.1H铸铁型砂1.11.230232.3H铸钢型砂1.21.430242.2H废砂1.11.520163.5H石灰石1.51.825163.5H焦炭块0.40.535183.1H碎煤0.80.930183.1H块煤0.91.030163.5H干黏土块1.01.535163.5H 平形带的最大倾角12 ，当有卸载器时，卸干材料时倾角不大于10 ，卸湿材料时倾角不大于12 输送机倾角大于12时，其倾斜段必须用槽型托辊。 安装带秤使得输送机倾角，在物料不下滑的前提下，倾角不到12时仍能保持称重精度，要求精度较低时，倾角可放宽到18 另外带式输送机的布置还涉及平台、地沟和输送机到斗式提升机的转卸尺寸。1.6带式输送机的主要部件带式输送机虽然种类繁多，但其基本组成部分差别不大，只是具体结构有所不同。基本组成部分（参考图1.1）的功能简介如下。(1)驱动装置驱动装置的作用是将电动机的动力传送给输送带，并带动它运行。驱动装置由电动机、联轴器、减速器和驱动滚筒等部件组成。带式输送机使用的电动机有鼠笼式、绕线式异步电动机。在有防爆要求的场合，应采用防爆电动机。使用液力耦合器时，不需用具有高启动力矩的电动机，只要与耦合器配合得当，就能得到接近电动机最大力矩的启动力矩。带式输送机上使用的联轴器，按传动和结构上的需要，分别采用液力耦合器、柱销联轴器、棒销联轴器、齿轮联轴器、十字滑块联轴器或各种弹性联轴器等。带式输送机使用的减速器有圆柱齿轮减速器和圆锥圆柱齿轮减速器。圆柱齿轮减速器的传动效率高，但要求电动机轴与带式输送机线路垂直，驱动装置占地面积大，井下使用时需加宽硐室，若把电动机布置在输送带下面，会给维护和更换造成困难。因此，用于煤矿采区巷道的带式输送机应尽量采用圆锥圆柱齿轮减速器，使电动机轴与输送机平行布置，以减小驱动装置的宽度。驱动滚筒是依靠它与输送带之间的摩擦力带动输送带动运行的部件。据挠性牵引构件的摩擦传动理论，输送带与滚筒之间的最大摩擦力随摩擦系数和围抱角的增大而增大，所以提高牵引力必须从这两方面入手。增大驱动滚筒与输送带之间的摩擦系数的方法是将滚筒表面包覆一层具有高摩擦系数的材料，通常用橡胶。包胶的方法常用硫化法（铸胶）和冷粘法，也可采用螺栓在滚筒表面固定一层输送带的方法。包覆的橡胶外表面可做人字形槽纹、棱形槽纹或光面，其中人字形槽纹和棱形槽纹可以增大驱动滚筒与输送带之间的摩擦系数，提高驱动效率。比较而言，人字形槽纹效果要好些，棱形槽纹次之。当滚筒或其表面的包覆材料与输送带之间潮湿或着水时，摩擦系数将急剧降低。而且包覆的橡胶越硬，摩擦系数越小。电动滚筒是将电动机和减速齿轮装在滚筒内的一种驱动装置。油冷式电动滚筒在滚筒空腔内装满润滑油，滚筒旋转时油液冲刷电动机外壳进行冷却，并润滑齿轮传动系统。电动滚筒的结构紧凑，带式输送机采用这种驱动装置能使整机体小轻便，但目前功率尚小。（2）清扫装置清扫装置是为卸载后的输送带清扫表面粘着物之用。最简单的清扫装置是刮板式清扫器，由重锤或弹簧使刮板紧压在输送带上。此外，还有旋转刷、指状弹性刮刀、水力冲刷、振动清扫等。采用哪种清扫装置，应视运送物料的粘性而定。（3）上、下托辊托辊是带式输送机的重要部件之一。它的作用是支承输送带，使输送带的垂度不超过限定值以减小运行阻力，保证带式输送机平稳运行。托辊沿输送机全长分布，数量很多，它的工作性能直接影响带式输送机的整机性能。托辊的全部质量约占整机的1/3，价值约占整机的2025。为增大输送带的承载断面，将承载的输送带用短托辊组成槽形断面，这种托辊组称为槽形托辊组。槽形托辊组所使用的托辊数量有3个、4个、5个等，因而也使槽形端面的形状各异。对于空程段的输送带用一个长托辊支承，一般称为平形托辊组。有些输送带较宽的带式输送机，其空程段的输送带用2个托辊组成V形断面的托辊组支承，称为V形托辊组。采用V形托辊组对防止输送带跑偏有一定作用。（4）输送带输送带的作用是承载物料和运送物料。输送带贯穿带式输送机的全长（为机身长度的2倍多），用量大、价格高，约占整个带式输送机价值50。为使输送带不但有足够的强度，而且能够耐磨损和腐蚀，输送带由芯体和覆盖层构成，芯体承受拉力，覆盖层起保护芯体的作用。芯体的材料有丝织物和钢丝绳2类。丝织物芯体有多层帆布粘合及整体编织2种。丝织物芯体的材质有棉、维纶和尼龙。整体编织芯体的输送带与多导粘合的相比，强度相同时整编芯体的厚度小、柔度好、耐冲击性好，使用中不会发生层间剥裂。整编芯体的输送带伸长率较高，使用时需要有较大的拉紧行程，钢丝绳芯体是由许多柔软的细钢丝绳相隔一定间距排列，用与钢丝绳有良好粘合性的胶料粘合而成。钢丝绳芯输送带的强度高，抗冲击性和抗弯曲疲劳性能好；伸长率小，需要的拉紧行程小。同其他类型的输送带比较，钢丝绳芯输送带的厚度小，所需滚筒直径也小。（5）拉紧装置拉紧装置的作用是使输送带具有足够的张力，以保证驱动装置传递出应有的摩擦牵引力和使输送带的垂度保持在限定范围内。带式输送机常用的拉紧装置有螺旋式、重力式和钢丝绳绞车式等几种，它们都是采用改变机尾换向滚筒与驱动装置的驱动滚筒之间中心距的方法来实现拉紧输送带的。一般而言，螺旋式拉紧装置只能用于拉紧行程小、要求结构紧凑的场合。重力式拉紧装置适用于固定安装的带式输送机，结构形式有多种，其特点是输送带伸长变形不影响拉紧力，但体积大、比较笨重。钢丝绳绞车式拉紧装置是用绞车代替重锤，靠牵引钢丝绳改变机尾滚筒与驱动滚筒之间的距离来张紧输送带。用这种方法实现输送带的张紧，在输送带伸长变形时需要开动绞车来调整输送带张力，否则张力下降。它的特点是调整拉紧力方便，可实现自动调整。在满载启动时，则开动绞车以增加输送带张力；在正常运转时，适当反转绞车使张力减小。驱动滚筒出现打滑现象，又可开动绞车增大拉紧力，使驱动滚筒摩擦牵引力增大，消除驱动滚筒打滑现象。（6）制动装置制动装置有逆止器和制动器。逆止器的作用是防止向上运输的带式输送机停车后输送带下滑。制动器的作用是保证向下运输的带式输送机可靠停车；在水平运输时，若要求准确停车，也应装设制动器。（7）装载装置装载装置也称给料装置，主要由漏斗和挡板等部件组成。常用的有强制式、自溜式和组合式3类。（8）机架机架包括机头架、机尾架和中间架等。它们的作用是安装带式输送机的机头、机尾、托辊组以及其他辅助装置等。常用机架也有几种不同的结构。煤矿井下使用的带式输送机，为了拆装方便，机头架、机尾架做成结构紧凑便于移置的构件，中间架采用便于拆装的结构。根据结构特点，有钢绳机架和型钢机架两种。按照安装方式不同，中间架又有落地式和绳架吊挂式之分，落地式机架又有固定式和可拆移式两种。用于地面和煤矿井下主要运输巷道的通用带式输送机的中间架多采用型钢焊接而成的固定式机架，而采区顺槽一般用可拆移式机架或吊挂式机架。可拆移式机架一般用型钢焊接成H型中间托架。将H型中间托架与两边的钢管采用插入式销钉固定联接，整个机架不用一个螺栓，避免了因螺栓生锈而造成的拆装不便。型钢机架也可采用吊挂式安装，但应用较少。 2 带式输送机的设计与计算2.1设计方案的确定现有技术中煤矿井下普掘矸煤运输设备主要以刮板输送机为主，其缺陷是容易出现卡链条、断链条、机头链轮断齿，卡刮板、断刮板、底链易出槽等故障，另外，由于机器笨重，安装撤除环节复杂，设备故障率高，造成工人劳动强度大，工作效率低，配件投资多等问题。再者是刮板运行过程中矸石与刮板对溜槽的挤压或刮卡，容易产生火花，形成安全隐患，不利于安全生产。本实用新型的目的，是提供一种煤矿井下掘进矸煤运输简易皮带机，它是由机头部和中间部与机尾部三部分构成，机头部采用设置驱动装置和张紧装置与回转装置，机尾部承载段设有弹簧托辊缓冲装置，中间部分利用支架和纵梁连接，通过阻燃胶带的运动，实现矸煤运输的目的。整机结构简单，采用组合式，由螺栓连接，安装拆卸方便，解决刮板运输机的缺陷。本实用新型煤矿井下掘进矸煤运输简易皮带机采取以下技术方案来实现的，它是由机头部和机尾部与纵梁和支架连接构成，机头部设置电动滚筒驱动装置，由于电动滚筒具有结构紧凑、传动效率高、噪声低、使用寿命长、运转平稳、工作可靠、密封性好、占据空间小、安装维修方便等优点，并且适合在各种恶劣环境条件下工作，所以采用电动滚筒作为驱动装置。由边框组成的张紧仓设置三联托辊和回转滚筒与皮带托轮及平托辊，张紧仓内设有张紧装置，中间部分由型支架和纵梁与三联托辊连接而成，机尾部上设置回转滚筒和皮带托轮与阻燃胶带，承载架上设置挡煤板和弹簧缓冲托辊。机头部设置电动滚筒作为驱动装置，机头部张紧仓设有单滚筒张紧游动车，张紧仓边框内设有轨道，由绞车张紧装置缠绕张紧钢丝绳，带动张紧游动车，张紧游动车中轨道上实现来回运动。电动滚筒与阻燃胶带的摩擦带动阻燃胶带循环运行，机尾部承载架设有弹簧缓冲托辊和挡煤板，减小矸煤对阻燃胶带冲击破坏。矸煤由扒装机或综掘机卸载到机尾部，通过阻燃胶带运输，将矸煤运至机头部卸载。本型煤矿井下掘进矸煤运输简易皮带机的效果是结构简单，操作安装拆卸方便，整机采用组合式，成本低，设备安全可靠，广泛用于煤矿井下掘进矸煤运输机器设备。本简易型带式输送机的结构示意图2.1如下：具体实施方式：参照图2.1，本设计实用型煤矿井下掘进矸煤运输简易皮带机，它是由机头部和机尾部15与纵梁12、支架13连接构成，机头部设置驱动装置和张紧装置与回转装置，由边框4组成的张紧仓内设置三联托辊5和回转滚筒6与皮带托轮2及平托辊3，张紧仓10内设用绞车张紧装置7和张紧钢丝绳8与张紧游动车9，游动车9上设置回转滚筒6和皮带托轮2、纵梁12和三联托辊5与H型支架13组成中间框架，阻燃胶带11在三联托辊上运行，机尾部15上设置回转滚筒6和皮带托轮2，承载架16上设置挡煤板14和弹簧缓冲托辊17。机头部设置电动滚筒1作为驱动装置，机头部张紧仓10设置单滚筒张紧游动车9，张紧仓边框4内设有轨道，张紧游动车9在轨道上实现来回运动，由绞车张紧装置7缠绕张紧钢丝绳8，带动张紧游动车9运动，阻燃胶带11张紧，电动滚筒1与阻燃胶带11产生摩擦力带动阻燃胶带11循环运行，机尾部15承载架16设有弹簧缓冲托辊17和挡煤板14，减小矸煤对阻燃胶带11冲击破坏。矸煤由扒装机或综掘机卸载到机尾部15，通过阻燃胶带11运输，将矸煤运至机头部卸载。2.2有关参数的确定设计参数：输送量：t/h输送机长度：L=200m输送物料：煤矸松散密度：2.2.1输送带类型的选择 1选择的原则： （1）在煤矿井下使用时，必须选择阻燃输送带，并且要优先选用橡胶贴面，其次式橡胶贴面和塑料贴面的阻燃输送带； （2）在同等条件下优先选择分层输送带，其次是整编芯体带和钢绳芯输送带；（3）在分层输送带中，优先选用尼龙，维尼龙帆布层输送带，因为在相同抗拉压力强度下，上述材料臂棉帆布输送带体轻 、 带薄、 柔软 、成槽性好，而且耐水、 耐腐蚀；（4）覆盖胶的厚度主要考虑所输送物料的种类和特性，给料冲击的大小，输送带运行速度与机长。2具体选择：带式输送机靠摩擦传动，当胶带过松，传动滚筒分离点处张力过小，摩擦系数较低或过载时，都可能造成胶带在滚筒上打滑的现象。由于摩擦发热，在滚筒表面产生高温，会使胶带的橡胶覆盖层损坏，并引起胶带着火。在打滑时，由于胶带是绝缘体会在胶带表面产生很高的静电电势，从而产生电火花。胶带着火或产生电火花会造成煤矿井下瓦斯爆炸事故，产生的有毒气体也会酿成熏人事故。所以煤矿井下带式输送机要使用阻燃带。阻燃带，顾名思义，是不可燃烧的或燃烧后能自行熄灭的一种胶带。在制作过程中加入了一定的原料如聚氯乙烯，以提高胶带的防火及抗静电特性。它是一种特殊用途的胶带。阻燃带已系列化，根据MT14792标准，查表选取800S型的阻燃输送带。S表示具有阻燃和抗静电性能，800表示输送带整体纵向拉断强度为800。2.2.2带速的确定输送带的带宽B和它的运行速度v决定了带式输送机的输送能力。带速根据带宽和被运物料性质确定，我国带速已标准化，具体选取可参考矿井运输提升表2-37，初步确定带速。2.2.3带宽的确定确定带宽要考虑所运物料的最大块度。按给定条件，又由查表2-28，得输送机的倾斜系数，求出物料断面积A： =0.0162按槽角堆积角查表1-3，取带宽B=500mm。2.2.4带式输送机的驱动功率计算1、传动滚筒上所需圆周力的计算 在带式输送机传动滚筒上所需圆周力由所有的阻力相加得来的。 （N）或 （N）已知:输送机倾角，。带式输送机机长L=200m80m，附加阻力明显小于主要阻力，可引入系数C来考虑阻力，它取决于输送机的长度，按下式计算： （N）式中 C系数，按运输机械设计选用手册图2-6或表2-29查取； 模拟摩擦系数，根据工作条件制造、安装水平选取，参见表2-30； L输送机的长度，m； 重力加速度，取=9.81； 承载分支托辊每米长旋转部分质量，见表2-70，表2-71；回程分支托辊每米长旋转部分质量，见表2-70，表2-72，表2-73；每米长输送带的质量，参见表1-7，表1-13；每米长输送物料的质量，； 主要阻力，N； 附加阻力，N； 特种主要阻力，即托辊前倾摩擦阻力及导料槽摩擦阻力，N，参见表2-32；特种附加阻力，即清扫器、卸料器及翻转回程分支输送带的阻力，N，见表2-32； 倾斜阻力，N； H输送机卸料段和装料段间的高差，m；查表2-30得：=0.02查表2-29得：C=1.45查表2-43得：上托辊D=89mm，L=200mm,轴承为4G204查表2-24得：上托辊间距mm，下托辊间距取上托辊间距的2倍，即mm。查表2-70得：单个上托辊转动部分质量查表2-50得：平行下托辊D=89mm，L=600mm,轴承为4G205查表2-45得：缓冲托辊D=89mm，L=200mm,轴承为4G204查表2-70得：单个下托辊转动部分质量 计算，初选输送带NN100，Z=4。查表1-6，NN100输送带的每层质量1.02，上胶厚mm，下胶厚mm，每毫米胶料质量为1.19。计算特种主要阻力=N式中 物料和导料挡板间的摩擦系数，=0.50.7,这里取=0.5； 导料挡板内部宽度，=0.4m； 装有导料挡板的设备长度，取=2m； 容积输送能力。且所以：N2、输送机所需功率计算 =式中 传动滚筒轴所需功率，KW; 圆周驱动力 带速，m/s。电动滚筒上的轴功率kW输送机所需的轴功率： =4.44kW驱动电机所需功率kW式中 总机械效率，= ； 电动滚筒机械效率，取=0.92； 滚筒表面效率，采用光表面=0.95；2.2.5输送带的张力计算输送机布置如图2.2。为安全起见，取输送带在换向滚筒处局部阻力系数，有：，。式中：围抱角，取=210；摩擦系数，=0.4；牵引力备用系数，=1.3； =(4.7175+21)0.022009.81+5.22000.029.81 =1213解得： 校核垂度：重段垂度所需要的最小张力为：空段垂度所需要的最小张力为：2.2.6输送带的强度校核根据所选阻燃带，考虑采用硫化接头，取（尼龙），由矿井运输提升表1-3和式（3-18）可得：式中 每米带宽每层帆布的拉断强度，=；所以输送带强度足够。2.2.7辊子载荷的校核（1）静载计算承载分支托辊：=e(+)=0.81.2(26/2+4.7175)9.81=167式中：承载分支托辊静载荷，； e辊子载荷系数，查运输机械设计选用手册表2-35，得e=0.8； 承载分支托辊间距，, =1.2； 输送能力，； =95/3.6=26 每米长输送带的质量，；=4.7175；查表2-74，上辊89，L=200，轴承4G204，承载能力为2170，能满足要求。回程分支托辊：=e=0.632.44.71759.81=69.97式中：回程分支托辊静载荷，； 回程分支托辊间距，；=2.4； e辊子载荷系数，查运输机械设计选用手册表2-35，得e=0.63；查表2-74，下辊89，L=600，轴承4G204，承载能力为1070，能满足要求。（2）动载计算承载分支=1671.01.061.1=194.722170回程分支=69.971.01.1=76.971070式中：承载分支托辊动载荷，； 回程分支托辊动载荷，； 运行系数，查表2-36得：=1.0； 冲击系数，查表2-37得：=1.06； 工况系数，查表2-38得：=1.1；均满足要求。2.2.8拉紧行程的计算拉紧行程 =(0.01+0.001)200 =2.2式中：输送带弹性伸长率和永久伸长率，由输送带生产厂家给出，通常帆布带为0.010.015； 1拉紧后托辊间允许的垂度，一般取0.001；L输送机长度；2.2.9钢丝绳的选择 我国是按煤矿安全规程的规定来设计的。其原则是：钢丝绳应按最大静载荷并考虑一定的安全系数来进行计算。安全系数是指钢丝绳拉断力的总和与钢丝绳的计算静拉力之比。但是应当注意，安全系数并不代表钢丝绳真正具有的强度储备，只不过表示经过实践证明在此条件下钢丝绳可以安全运行。拉紧用的钢丝绳的安全系数值为=5。根据使用条件，初选绳67股（1+6）绳纤维芯。钢丝绳d=4.7，钢丝d=0.5，钢丝总断面积，参考重量为，公称抗拉强度，钢丝破断拉力总和。式中：拉紧用的钢丝绳安全系数，=5；所选钢丝绳强度足够，满足要求。3 电动滚筒的设计计算 由于电动滚筒具有结构紧凑、传动效率高、噪声低、使用寿命长、运转平稳、工作可靠、密封性好、占据空间小、安装维修方便等优点并且适合在各种恶劣环境条件下工作，所以机头部采用电动滚筒作为驱动装置。根据电动机冷却方式的不同，电动滚筒可以分为三种基本类型：风冷式电动滚筒、油冷式电动滚筒、油浸式电动滚筒。这里采用油冷式电动滚筒，它是目前国内最常见的电动滚筒。电动滚筒内有一定的冷却油液，由于滚筒体不停地旋转，筒体上的刮油板将油液不停地浇到电动机和齿轮上，带走电动机和齿轮工作时产生的热量，把热量传递到滚筒体壁上，加速电动机散热，并对齿轮产生润滑作用。油冷式电动滚筒的关键是电动机内部不允许进入油液。减速器装置采用渐开线定轴圆柱齿轮传动结构。这种传动结构简单、性能可靠、制造容易、安装维修方便，同时又具有效率高、噪声低的优点。3.1电动滚筒中电动机的选型电动滚筒作为带式输送机的动力源，是它的主要用途。电动滚筒的工作特点是：（1） 长时间连续工作，因此要求电动机为连续工作制（S1）；（2） 带式输送机一旦停机，要求电动滚筒能够在有负荷情况下起动，因此要求电动机有较大的起动转矩，而且又要求电动机的起动电流不要太大。鉴于以上两点原因，选用笼形三相异步电动机作为电动滚筒的电动机最为合适。正确选择电动机额定功率的原则是：在电动机能够胜任机械负荷要求的前提下，最经济、最合理地决定电动机的功率。决定电动机的功率时，要考虑电动机的发热、允许过载能力和起动性能三个方面的因素。一般情况下，发热问题最重要。电动滚筒中电动机的使用场合很特殊，它安装在电动滚筒的筒体内部，所以电动滚筒电动机的散热条件优劣是极其重要的问题。从冷却方式来划分，电动滚筒所用的电动机可分为：自然冷却式、风冷式及油冷式。在油冷式电动机中，根据冷却油与电动机定子绕组的相对位置，又可以进一步分为直接油冷式电动机和间接油冷式电动机。间接油冷式电动机是目前电动滚筒中使用最普遍的电动机。由于电动机定子绕组与冷却油不直接接触，因此称这种冷却方式为间接油冷式。间接油冷式电动机用于滚筒体为全封闭的间接油冷式电动滚筒中。滚筒体内添加一定数量的冷却油，电动机壳体的下部浸泡在冷却油中。由于滚筒体内一部分空间被冷却油填充，定子绕组产生的热量一部分直接传导到冷却油中，再通过滚筒体传导到输送带及滚筒体外部，冷却效果较好。滚筒体内壁上焊有刮油板，当电动滚筒旋转时，刮油板可以把冷却油带起来。这样一方面可以使冷却油自身得到冷却，另一个作用是把冷却油浇到电动机壳体的上部及侧面，起到全方位冷却电动机的作用。这种电动机我国的统一型号为 YGY型。其为全封闭、油冷式、鼠笼型电动机，具有高效、节能、起动转矩大、性能好、噪声低等优点。根据第3章算出的电动机功率kW，选型为：YGY132M26A，其额定功率为5.5kW，额定转速为960r/min，额定电压为380V，额定频率为50，该电机其出线端接法为。其在电动滚筒内应为水平（轴向）安装，电动滚筒在使用中也要水平安装，以保证电机的正常冷却和散热。3.2电动滚筒齿轮传动机构计算3.2.1渐开线定轴齿轮传动简图渐开线定轴齿轮传动在电动滚筒中得到广泛应用，其两级传动的常用型式如图2.3。高速级为直齿轮，齿数分别为、，模数为的外啮合传动，、均为悬臂布置。低速级齿轮齿数分别为、，模数为的内啮合传动。 第一、二对齿轮的有效齿宽分别用、表示，齿轮中心距用a表示。3.2.2对齿轮传动提出的设计要求：（1）足够长的使用寿命 应在连续满负荷运转工作制下进行设计，即假定每天工作24h，每年工作300d，齿轮工作寿命要求不少于5年，或者不少于36000h，整机无故障工作时间应不少于15000h,为此应选用较优质的齿轮材料和合理的热处理工艺。（2）较小的噪声和合理的制造工艺 电动滚筒在满负荷运转时产生的噪声，应尽可能小于或者等于JB/T 733094中的规定值。齿轮精度取68中等精度等级，使用在一般场合的电动滚筒应达到GB 1009588渐开线圆柱齿轮精度中规定的8-7-7级精度，室内使用或要求特别低噪声的场合，常要求达到7-6-6级精度。（3）采用油池及飞溅润滑，润滑油常用N46、N68机械油或N150中负荷齿轮油。（4）优良的通用性 实际上电动滚筒的规格很多，为便于生产过程管理，必须考虑其通用性，要求达到：1）滚筒直径、模数、电机机座号三者都相同时，其内啮合传动的齿轮是通用的，仅根据传递功率P的大小调节齿宽；2）滚筒直径、带速、模数相同时，其外啮合传动的齿轮是通用的，也仅根据传递功率的大小调节齿宽；3）同一滚筒直径、齿轮中心距是相同的；4)滚筒直径、带速、电机机座号相同时，相应齿轮模数相同。3.2.3渐开线定轴齿轮传动几何计算几何计算已知条件名称代号单位电机功率PkW5.5带速1.25带宽Bmm500直径Dmm500齿轮副中心距mm130齿廓参数齿形角齿顶高系数顶隙系数2010.25油冷式电动机型号转速r/minYGY132M2-6A960(1) 电动滚筒第级齿轮传动几何计算计算过程列于下表：（a）电动滚筒第级齿轮传动几何计算代号项目名称计算公式单位计算结果总传动比=mm20.11第级传动比0.032i3.84第级传动比= 5.24模数估算值= ，设=153.58按强度计算值=12.1小齿轮转矩=54.74K综合系数3.4齿形系数2.4弯曲疲劳极限按表6-2取较小值340齿宽系数取最小值0.8；0.8估计值15按强度计算值mm2.35第 级模数圆整值mm3小轮齿数=圆整取值18大轮齿数=圆整取值70第 级估算值 = ，（=15）4按强度计算=12.1第 级小轮转矩=(取=0.95)272.35齿宽系数1.4按强度计算值= 12.1mm3.33第 级模数圆整值mm4小轮齿数=圆整取值15齿圈齿数=圆整取值80实际传动比=20.74实际带速1.24速度误差=()%-0.08分度圆螺旋角()0（b）电动滚筒第级减速齿轮几何