（机械设计及理论专业论文）带式输送机数据库的建立与设计选型软件开发.pdf

中文摘要 带式输送机是通用型输送设备，广泛应用于电力、冶金、矿山、煤炭、建材、 港口、化工、轻工、石油和交通运输等各个行业。本文通过对带式输送机设计计算 及选型、线路设置的研究，以d ti i ( a ) 型带式输送机设计手册蓝本，利用v b 语 言结合a c c e s s 数据库，开发了一套实用的带式输送机软件系统。 论文从带式输送机的应用和发展状况入手，对带式输送机的结构组成及其有关 设计理论进行了系统的分析研究，分析了带式输送机设计软件系统开发的必要性， 并对软件系统总体结构及相关功能模块划分进行了说明。本软件由数据库模块、设 计选型模块、结果输出模块等组成；采用a c c e s s 仓, j 建其数据库以及采用a d o 数据库编 程技术实现了设计选型的功能，并将选型和计算结果以说明书的形式( w o r d 格式) 输出，将部件名称、规格代号、数量等项内容以明细表的形式( e x c e l 格式) 输出， 同时利用v b 语言根据各段的参数自动绘制输送机线路侧型图。 本课题所开发的带式输送机设计选型软件系统采用v b 编程，并与a c c e s s 数据库 相结合，实现了带式输送机的原始参数输入、设计计算、部件选型、设计选型说明 书输出、线路侧型图绘制等的一条龙设计，具有广阔的应用前景。整个软件系统具 有友好的人机界面，操作简单，使用方便的优点，它不仅可以提高设计计算的准确 性，缩短设计选型时间，减轻技术人员的劳动强度，而且对于今后的其他类型带式 输送机软件的开发也有一定的借鉴意义。 关键词：带式输送机；设计选型；v b 编程；线路设置 a b s t r a c t t h es o f t w a r es y s t e mi sac o m p u t e rp r o g r a mu s e di nt h ed e s i g no f d ti i ( a 、) b yu s i n go f v ba sw e l la sa c c e s sd a t a b a s ea n dw i t ht y p e d ti i ( a ) b e l tc o n v e y o rd r a w i n g sm a n u a lf 研d e s i g n i n g a st h eo r i g i n a l v e r s i o n i ti si n t e n d e dt o b ead e s i g nt o o la n dc o m p u t a t i o n a la i d t o e x p e r i e n c e dc o n v e y o rd e s i g ne n g i n e e r s c o r r e c t l ye m p l o y i n gt h ep r o g r a m t o g e t h e rw i t hg o o de n g i n e e r i n gj u d g m e n ta n dc o n v e y o rd e s i g ne x p e r i e n c e ， u s e r sc a nq u i c k l ya r r i v ea tt h ec o n v e y o rd e s i g nd a t a t h es o f t w a r es y s t e mh a sb e e nv e r i f i e da g a i n s to p e r a t i n gc o n v e y o r s y s t e m w h e nu s e db ya ne n g i n e e rf a m i l i a rw i t hc o n v e y o rd e s i g nm e t h o d s ， t h ep r o g r a mf u n c t i o n sa sap o w e r f u ld e s i g nt o o l ，p r o v i d i n gu n i f o r m ，a c c u r a t e ， a n dr a p i dc o m p u t a t i o n s t h ef o r m u l a ea n dc a l c u l a t i o nm e t h o d so ft h e s o f t w a r es y s t e ma r eb a s e du p o nt h em e t h o d sa n dd a t ap u b l i s h e db yt h e c o n v e y o re q u i p m e n t m a n u f a c t u r e r sa s s o c i a t i o n ( c e m a ) t h es o f t w a r es y s t e mo p e r a t e sb yr e a d i n ga ni n p u tf i l e ，a n a l y z i n gt h e d a ：t a a n dt h e nw r i t i n gt h ef i n a lc a l c u l a t i o n st oa no u t p u tf i l e t h er e s u l t so f t y p e s e l e c t i o n a n dc a l c u l a t i o na r e o u t p u t i nt h ef o r mo fd e s i g n i n g s p e c i f i c a t i o n s ( w o r df o r m a t ) ，t h en a m eo ft h ec o m p o n e n t s ，s p e c i f i c a t i o n s ， c o d e n a m e d n u m b e ra n ds oo na r eo u t p u ti nt h ef o r mo fs c h e d u l e ( e x c e l f o r m a t ) fi n a l l y , t h ep r o f i l ei sd r e wa u t o m a t i c a l l ya c c o r d i n gt ot h ea ni n p u t 侨1 e k e y w o r d s ：b e l tc o n v e y o r ；t h es o f t w a r es y s t e m ；d e s i g n ；p r o f i l e 声明尸明 本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在指导教师的指导下， 独立进行研究所取得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本论文 不包含其他个人或集体已经发表或撰写过的科研成果。对本文的研究 做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本声明的 法律责任由本人承担。 作者签名：盏墓 日期：竺2 ：堑：! 关于学位论文使用权的说明 本人完全了解太原科技大学有关保管、使用学位论文的规定，其 中包括：学校有权保管、并向有关部门送交学位论文的原件、复印 件与电子版；学校可以采用影印、缩印或其它复制手段复制并保存 学位论文；学校可允许学位论文被查阅或借阅；学校可以学术交 流为目的，复制赠送和交换学位论文；学校可以公布学位论文的全 部或部分内容( 保密学位论文在解密后遵守此规定) 。 作者签名：查墓日期： 竺墨! 乏：堑 导师签名： 日期d9 c ，b ，厶厂 日期： d 7 口 侈 第一章绪论 第一章绪论弟一早三百。了匕 1 1 研究的目的和意义 带式输送机是以输送带作牵引和承载构件，通过承载物料的输送带的运动进行 物料输送的连续输送设备。带式输送机经过1 0 0 多年的发展，目前已经成为最重要的 散状物料连续输送设备，广泛应用于冶金、矿山、煤炭、港口、电站等行业。带式 输送机具有经济性、系统稳定性高、环保效益好以及许多其它同类产品无法比拟的 优点，因此随着经济的进一步发展，对带式输送机的进一步研究就显得越来越重要n 3 。 带式输送机由滚筒、托辊、输送带、支架等几十种部件组成，每种部件又分为 若干类型，设计参数多而且复杂，同时，带式输送机的实际布置形式多样，运行工 况比较复杂，因而使得带式输送机的设计任务尤为繁重。传统的设计方法采用试凑 法，根据原始参数( 如输送能力、输送总长、提升高度、物料性质等) 计算主要阻力、 输送带张力和电动机所需功率，然后进行拉紧装置、制动器等选型，最后进行驱动 装置布置、过渡段、曲线段等的设计。随着带式输送机向高带速、长距离、大运量 发展，传统的设计方法已不能满足需要，主要存在以下2 个问题：( 1 ) 重复性工作量 大，设计周期长：( 2 ) 数据量大，数据管理繁琐，检索困难乜1 。 为了解决上述问题，至上世纪七八年代开始，有关学者开始研究如何将计算机 引入带式输送机设计领域。二十多年来，国外的带式输送机设计计算软件有了很大 的发展，少数还开发出了成熟的、商业化的软件系统，如美国c e m a ( 输送机制造商协 会) 开发的带式输送机设计计算软件，m o t o r s o f t 公司开发的h e l i xd e l t a - t 带式输送 机设计软件。但是，国外的设计计算软件价格都比较昂贵，国内很少使用。 因此，能够在带式输送机设计计算方面有所突破和创新，开发出一套更适合于 工程实际应用的带式输送机设计计算软件来是很有必要的。这样，既可以提高设计 计算的精度，又能合理设计计算和选型，还可以充分发挥设备的潜能，使其工作可 靠、维修量小，同时减轻设计人员的劳动强度，加快开发速度，缩短设计周期，而 且使用计算机来处理数据量大、易于出错的工程问题无疑是最理想的途径。 1 2 带式输送机系统设计方法及设计计算软件的发展 1 2 1 带式输送机系统设计方法的发展 国外带式输送机的设计可以追溯至u 1 8 9 2 年，t h o m a sr o b i n s 设计的槽型结构的带 式输送机在矿物工程中应用，确定了当代输送机的基本型式。二战后，随着计算机 技术的发展和广泛应用，带式输送机的设计方法发展很快，出现了很多新的设计方 1 带式输送机数据库的建立与设计选型软件开发 法，主要有常规设计方法，结构参数的优化方法和动态分析方法。 1 常规设计方法 带式输送机常规设计方法主要计算输送带的张力和驱动功率。早期许多带式输 送机设备制造商女d c l o u t h ，c o n t i n e n t a l ，d u n l o p ，g o o d y e a r ，h e w i t t r o b i n s ，k r u p p ， l i n kb e l t ，p h o e n i x ，s t e p h e n s - a d a m s o n 等都提出了自己的输送机设计方法b 1 。这些 方法大多是基于经验的计算方法，随着带式输送机设计技术的发展，目前这些方法 已经被淘汰。后来一些国家组织和国际组织也根据不同的背景提出了他们的带式输 送机设计方法，如美国的c e m a 和英国的m h e a ( 机械搬运工程协会) ，其中美国的c e m a 算法经过多年的发展，目前已经发行了第六版，计算水平和精度较之以前版本有了 很大的提高。d i n2 2 1 0 1 是德国的许多大学在对德国煤炭运输行业多年深入分析的基 础上制定的，目前已经成为国际上应用范围最广的带式输送机设计方法之一。国际 标准化组织于19 7 9 年制定了i s o5 0 4 8 - 19 7 9 “连续搬运设备带承载托辊的带式输送 机运行功率和张力的计算”英国参照国际标准i s o5 0 4 8 也制定了自己的国家标准g t 1 7 1 1 9 和b s5 9 3 4 。日本和印度也制定了自己的国家标准j l sb8 8 0 5 和i s1 1 5 9 2 ，其 中日本的国家标准比较适合于短小带式输送机的计算。美国的c e m a 方法中，物料和 输送带的弯曲阻力与托辊的旋转阻力分别用不同的系数进行计算。在其它的大多数 的计算方法中，这两部分的阻力累计起来用一个模拟摩擦系数来计算。常规设计方 法中的共同之处在于利用输送带在托辊上的滚动阻力的原理，求出输送带的最大张 力，根据比较保守的安全系数来满足强度要求。常规设计方法的缺点也很明显。例 如，选用的输送带安全系数、运行阻力系数偏大，从而造成选用的电动机功率过大， 带宽过宽或抗拉强度要求较高。这对于短小输送机而言，问题并不突出，但是随着 输送机的大型化，这样问题就显得突出起来。此外，采用常规设计方法设计大型带 式输送机时还会出现输送带投资费用过高、功率过大、拉紧装置不能正常使用、某 些设备还出现局部振动等问题。 2 优化设计方法 带式输送机的结构虽然受到各种工况的限制，而输送机的工作状态则是处于满 载正常运行的状态，在常规设计计算方法完成后，可以采用离散变量优化的网格法， 对带式输送机参数进行优化设计。1 9 8 1 年澳大利亚的r o b e r t s 等人提出了散状物料连 续输送设备的优化设计方法，结合输送能力特征和不同的成本系数建立了总成本的 目标函数h 一“1 。成本包括能源消耗和设备损耗，其中设备损耗建立了输送能力、电 动机功率和输送带等的优化函数。该方法结合能源消耗和设备损耗建立了总的运营 2 第一章绪论 成本函数。1 9 8 9 年东北大学的宋伟刚教授进行了带式输送机结构参数的优化设计的 研究，主要集中在成本的最优化，优化的目标函数是输送机的年总运营费用n 8 1 。它 包括输送带、托辊及滚筒的年折旧费和年电费。机架、电动机和减速器等部件对优 化结果影响不大，可不考虑其费用。目标函数与输送带的宽度b 、速度v 、强度g ，、托 辊间距a 以及输送带的张力等有关，输送带的张力可由滚筒工作的围包角q 确定。所 以目标函数( 输送机的年运营费用) 为： d = f ( b ，g 。，a ，v ，q ) 带式输送机的结构参数优化的目标是使单位物料运营费用最低。对于某一确定 的运量，强度等级越低，对降低运营成本越有利。托辊组间距在满足下垂度条件下 其间距越大越有利。该优化方法实际上只是一种选型设计的优化方法，所得结果需 要作进一步分析。 3 动态设计方法 带式输送机的启动和制动过程的合理设计是带式输送机动力学分析的重要内容 睁”1 。常规设计方法是将输送带看成刚体对输送机进行力学分析，这种分析方法对于 小运量、短距离的带式输送机可以得到满足工程设计要求的精度。然而对于大运量、 长距离的大型带式输送机，刚体力学的分析方法已不能满足设计要求，计算结果存 在较大的误差，已经失去了带式输送机的固有动力学特性。因而，对于大型带式输 送机必须采用较为精确动态过程的动力学分析方法n 钆1 5 3 。 国外对带式输送机的研究从2 0 世纪5 0 年代开始，一些采矿业和运输业比较发达 的国家，如德国、美国、澳大利亚、波兰等，都进行过大量的理论分析与试验研究。 在带式输送机动力学研究上，2 0 世纪6 0 年代，首先由前苏联的nahkpatob 和 i mmtph eb ，在简化的力学模型上进行解析分析，提出了第一个带式输送机非稳 定状态运行期间动态分析的计算公式n6 j 。 7 0 年代中期，德国汉诺威工业大学的f u n k e 发表博士论文，主要研究了钢绳芯带 的动态特性。1 9 8 4 年3 月，h a r r i s o n 的博士论文“动态测量与钢丝绳芯带的分析”，论 述了输送带弯曲理论和带式输送机启、制动时瞬时弹性力的分析方法。同年，美国的 n o r d e l l 和g o z d a 发表了第一篇关于质量一弹簧模型的论文，题目为“启、制动时的瞬 时张力和有限元法仿真弹力特性”n 7 1 。 近年来，在国际上也掀起输送机动力学研究热潮。根据最近的文献资料，可以把 研究内容主要集中在以下几个方面：1 胶带材料特性的研究；2 带式输送机回转系 统的动力学模型分析，动态运动方程的建立及其方程的解法；3 驱动系统动态特性研 带式输送机数据库的建立与设计选型软件开发 究；4 带式输送机总体特性的分析研究；5 胶带横向弯曲特性的理论研究及测试； 6 动态特性的测试与试验研究；7 带式输送机动态特性研究及动态设计的经济性与 可行性u8 l 。 在国内，由于缺乏大型带式输送机的设计和使用经验，动态分析研究起步较晚。 约从8 0 年代初开始，陆续有对带式输送机动态分析方面的研究。尤其是进入n 9 0 年代， 很多研究机构人员都投入到动态分析研究上。国内有关研究单位有东北大学、煤炭 科学研究总院上海分院、中国矿业大学、上海交通大学、太原科技大学、辽宁工程 技术大学、西安矿业学院等。进行的主要项目归纳起来有：1 西安矿业学院n 9 1 、东 北大学啪1 、煤炭科学研究总院上海分院、北京煤炭设计研究院等，对带式输送机在启、 制动等非稳定工况下的动态响应的研究；2 东北大学、上海交通大学、山东矿业学 院乜，对输送带和带式输送机的动力学模型的研究；3 上海交通大学、太原科技大 学，对带式输送机胶带的粘弹性及整机运动的动态过程的研究；4 辽宁工程技术大学， 对带式输送机受料处的动载荷的研究；5 中国矿业大学，对恒张力自动张紧系统的 研究等。 带式输送机动态设计即是将输送带按粘弹性体的力学性质，综合计入驱动装置 的启制动特性、各运动体的质量分布、线路各区段的坡度变化、各种运行阻力、输 送带的初始张力、带式输送机的挠度变化以及拉紧装置的形式、位置、张紧力等因 素的作用，建立输送机动力学数学模型，求得输送机在启制动过程中，输送带上的不 同点随时间的推移所发生的速度、加速度和张力的变化，预报传统静态设计方法设计 的输送机可能出现的动态危险和不安全之处，提出改进和调整措施，确定优化设计和 控制参数犯别。 输送机的动态特性，主要反映在胶带的纵向振动、横向振动、侧向振动、托辊及 滚筒的旋转振动、机架振动、物料的冲击振动、基础振动等方面。定量的研究这些 振动及它们之间的关系非常困难，而且也没有必要。影响带式输送机工作性能的，主 要是与胶带有直接联系的振动，即胶带的纵向振动、横向振动和侧向振动。 带式输送机动态过程所研究的范围，涉及到所有部件和过渡工况下可能出现的 各种问题，它包括：对过渡工况的动态响应分析、输送带的力学特性、各种装置对起 制动特性的影响及对系统建立动态模型等嘲。 1 2 - 2 国内外的带式输送机设计计算软件 澳大利亚的n i e lm h a l v o r s e n 在1 9 8 4 年利用i s o5 0 4 8 1 9 7 9 散状物料带式输送 机张力和功率计算标准开发出了带式输送机计算机辅助设计程序c o n v 3 乜引。该程序能 4 第一章绪论 计算驱动滚筒和电动机所需功率，多至8 种载荷工况下任意点( 最多3 0 个点) 的输送带 张力和安全系数计算，以及进行加速分析和减速分析。 1 9 8 5 年在a k a n a r a c h o s 等开发计算机辅助设计程序b e l t l ，对带式输送机的所 有部件的估算加以扩展并建立能表征带式输送机经济性的费用函数，程序中可计算 输送量、输送能力、托辊参数、圆周力、输送带参数、滚筒直径包角、电动机功率 等，并且能估算输送机的总运行费用。此系统通过改变输送带强度和托辊间距来确 定或调整其它参数。 1 9 9 4 年印度的c rd e e p a r k ，a v i j i te h a t t o p a d h y a y 和k r a m a k o t e s w a r a nr a o 在分析各国设计计算方法的基础上，选择美国c e m a 方法开发出了基于知识的带式输 送机设计计算软件b e l c o n 乜副，该软件被证明是进行带式输送机安全与优化设计的有 利工具。 美国输送机制造商协会c e m a 根据自己制定的计算方法开发了带式输送机设计计 算软件。该软件中把输送线路划分成不同的区段分别计算阻力，能进行多驱动的输 送机设计，计算精度高，在国际上的影响比较大。 m o t o r s o f t 公司开发出了带式输送机三维设计软件h e l i xd e l t a t ，该软件最大 的亮点是可以建立带式输送机的三维模型，可以采用c e m a 和i s 0 5 0 4 8 两种算法分别进 行功率和张力计算啪1 。 国内方面，秦皇岛玻璃工业设计研究院与秦皇岛天润计算机技术开发有限公司 联合开发出了皮带机设计软件p d j c a d ( v 2 0 0 5 版) 。该软件是基于带式输送机c a d 图形 库的设计，能对几种常用布置形式的简单小功率带式输送机进行设计计算，并绘制 出c a d 总装图和零件图。 国内的许多科研院所及高校也在输送机软件方面做了很多工作。东北大学机械 学院宋伟刚教授开发出了带式输送机动态分析软件b c d 一2 0 ，该软件是目前国内唯一 应用到实际工程设计的带式输送机动态分析软件。中煤国际工程设计研究总院的李 玉谨嘲，从1 9 9 9 年开始，致力于研究动力学分析方法。经过几年的研究、试验、对比 分析、现场实践，他提出了一套完整的、准确的、适合不同带式输送机运行工况的动 力学设计方法。初步编写了几种工况的带式输送机的动力学设计软件。可以对带式 输送机系统进行动力学设计、分析和研究。中国矿业大学的侯友夫汹3 ，在2 0 0 1 年利用 所编制的仿真软件，对带式输送机动态特性进行了全面的分析，其中包括：启动过程 中输送带的动应力、速度和加速度的变化特点；空载与满载的启动和正常运行状态 的比较；拉紧点位置对带式输送机动态特性的影响；液力耦合器特性对带式输送机 5 带式输送机数据库的建立与设计选型软件开发 动态特性的影响；单电机启动与双电机启动的性能比较；两种拉紧方式的动态性能 比较。它是采用v c + + 为开发平台编制的。太原理工大学的赵娜他9 。，主要对带式输送 机的启动过程进行了研究，2 0 0 2 年根据带式输送机实际动态特性，确定离散模型中的 具体参数值及其算法，并由此编制了相应的程序。还对实际输送机设备进行数值仿真， 并比较计算机仿真结果与实测结果，发现两者动态特性趋势大致相同。该程序是由v b 和m a t l a b 共同实现的。2 0 0 3 年，辽宁工程技术大学的许丹 1 7 ，通过对现有带式输送 机动态设计理论的比较和分析，采用有限元分析方法建立了带式输送机系统的动力 学模型，并在这一动力学模型的基础上，开发出了带式输送机动态设计软件。该软件 以v is a u lb a s i c 语言与m a t l a b 软件有机结合，操作简单，智能化程度较高，可以求得带 式输送机系统任意位置的动态参数，并对动态参数进行二维和二维图形的显示。沈阳 化工学院的王丹等人啪3 ，针对大型平面转弯带式输送机动态设计问题，开发了平面转 弯带式输送机动态分析软件。该软件在中文w i n d o w s 环境下，使用v i s u a lb a s i c6 0 开发，针对直线运行和包括多处平面转弯段的大型带式输送机启动过程进行了仿真。 淮海工学院的席平原等人m 3 ，利用s i m u - l i n k 软件对带式输送机启动过程进行仿真， 计算出输送机在启动情况下，任意时刻输送带任意截面的位移、速度、加速度和张力， 以控制输送机启动过程的稳定性和安全性。上海交通大学的李光布2 | ，2 0 0 3 年发表了 博士论文，在文中提到首次开发出基于非线性系统的带式输送机动态分析软件b d s ， 并借助b d s 对一条上运带式输送机的胶带张力、带速、重锤位移及张力波传波速度等 动态参数进行仿真，并将仿真结果与国外商业软件和理论公式进行了比较，结果显示 误差在1 4 8 - - 一7 9 6 之间。 文献 1 7 建立了一个以知识库和推理机为核心的带式输送机选型专家系统，用 来模拟优秀设计师的逻辑思维行为，以便快速地对复杂问题作出高水平的解答。不 仅可以将参数输入、设计计算、部件选型集合在一起，而且增加了一个评价修改模 块，提高了整个系统的设计灵活性，设计人员可以通过评价修改模块直接对输出结 果进行评价修改，从而提高了设计效率，缩短了设计周期，并很好地应用了原有的 设计经验与规则，提高了产品设计质量且能快速生成产品投标报价表。文献 2 6 中 提出的通用计算机辅助设计系统，可以完成d t i i 带式输送机的理论计算、选型及总 装配图的绘制工作，但不具备绘制零部件图和报价的功能。文献 3 4 阐述了一款针 对实际应用对象开发的d ti i 型带式输送机c a d 软件，能完成设计计算、选型及部分零 部件图纸绘制等功能，但不具备绘制总装配图和报价的功能。文献 3 5 针对d ti i ( a ) 型带式输送机研制了一套c a d 软件，不仅可以完成单滚筒驱动下的设计计算及选型， 6 第一章绪论 而且可以完成双滚筒驱动下的设计计算及选型，不仅如此，该软件具备报价的功能， 能根据选型结果输出设备明细表，并最终生成报价表，但该软件不能实现绘图功能。 综上所述，近年来带式输送机不仅在理论研究方面取得了很大的发展，而且在 计算机应用方面也取得了一定的成果，使其设计效率得到很大的提高。实践表明， 输送机计算机辅助设计软件的开发可以使输送机设计工作发生根本性的变革。目前， 国外设计中大量的工作都可由计算机来完成，不仅可以实现设计计算、选型、参数 化绘图等功能，还可以实现输送机的动态仿真，与之相应的一大批软件正在逐渐走 向成熟。与先进国家相比，我国在输送机c a d 技术方面的差距还很大，目前所开发的 输送机c a d 软件，有的是针对特有的机型，应用范围有限，有的则不能够同时完成设 计计算、选型、绘图、报价等工作，没有充分发挥c a d 技术的优势。应该看到，实现 输送机c a d 技术的彻底变革还有相当长的一段路程要走啪一7 j 。 本课题开发的带式输送机软件最大的特点在于用户可以根据地形和物料属性， 在软件的线路设置模块进行输送系统线路设置，可以非常灵活地设置整体线路中的 直线段、改向滚筒和拉紧装置等的位置和尺寸以及其他参数。根据用户设置的各段 参数，程序能够在线路绘制图形控件中自动绘制线路侧型示意图，用于直观地展示 线路设置的效果。同时，系统根据用户绘制线路侧型图可以自动计算逐点张力。 1 3 本课题主要研究内容的技术关键及研究意义 1 3 1 主要研究的内容 本论文以为d ti i ( a ) 型带式输送机设计选用手册为蓝本，对带式输送机的设 计计算和部件选型进行软件开发： 1 带式输送机部件选用及计算( 第二章) 。本课题参考了d t i i ( a ) 型带式输 送机设计选用手册，着重分析了d t ( a ) 型带式输送机的各个部件的选用及相关 计算。 2 软件系统总体结构及开发语言选择( 第三章) 以及数据库的建立( 第四章) 。 本课题开发的带式输送机软件系统是以功能强大的v i s u a lb a s i c 为开发平台，结合 a c c e s s 数据库和a d o 数据库编程技术开发的应用软件，实现了带式输送机的设计计 算、选型、线路设置等功能。 3 软件系统具体功能的实现( 第五章) 。带式输送机软件系统中设计参数设置、 部件选型、结果参数校核、线路设置、结果输出等功能的具体实现。 4 带式输送机工程实例的分析与计算( 第六章) 。本论文实例来源于金沙江向 带式输送机数据库的建立与设计选型软件开发 家坝水电站长距离带式输送机输送线工程，作者对实例进行了详细的手工计算和应 用该软件进行了辅助计算及部件选型，并对得到的结果与该工程的设计结果进行了 比较，其结果是非常吻合，从而说明该软件的可信度，同时使用该软件进行设计计 算既简化了计算工作量、提高了计算精度又缩短了设计周期。 1 3 2 本课题的技术关键 1 建立d ti i ( a ) 型带式输送机系列部件选型数据库。 2 计算选型的同时对部件进行校核。 3 根据用户要求对带式输送机进行线路设置并且绘制侧型线路图。 4 用w o r d 文档输出带式输送机计算结果，用e x c e l 表格输出选型结果。 1 - 3 3 本课题研究的意义 随着计算机技术的迅速发展，计算机应用软件的需求越来越多。带式输送机设 计计算软件的开发为带式输送机的设计计算提供了方便、快捷的操作平台；实用性、 快速性和准确性使得本软件在带式输送机设计投标工作中，将成为非常适用的使用 工具。 本软件在工程中投入使用，可以提高我国企业的设计水平，加强企业竞争能力。 进行本课题的研究，可以缩小我国与先进工业国家在此方面的差距，提高国有大中 型企业的竞争力。 1 4 本章小结 简要介绍了本课题研究的目的和意义、带式输送机系统设计方法的发展；阐述 本课题主要研究内容、技术关键及研究意义。 8 第二章d t ( a ) 型带式输送机的选用及计算 第二章d ti i ( a ) 型带式输送机的选用及计算 2 1d ti i ( a ) 型带式输送机的应用范围 d ti i ( a ) 型带式输送机是通用型系列产品，广泛用于冶金，煤炭，交通，电力， 建材，化工，轻工，粮油和机械等各个行业。由单机或多机组合成输送系统来输送 物料，可输送松散密度为5 0 0 - - 一2 5 0 0 k g m 3 的各种散装物料及成件物品。适用环境温 度一般为一2 5 到4 0 c 啪1 。 对于在特殊环境中工作的带式输送机，如具有耐热、耐寒、防水、防腐、阻燃、 防爆等，在选用本系列产品时，需选用特种橡胶带并应采取相应的措施。 2 2d ti i ( a ) 型带式输送机产品规格 2 2 1 带宽系列 d ti i ( a ) 型固定式带式输送机以带宽作为主参数，见表2 1 。 表2 1 带宽系列 t a b l e2 1b e lt w i d t hs e r i e s 带宽m m ( 4 0 0 )5 0 06 5 08 0 01 0 0 01 2 0 0 代码 4 05 06 58 01 0 01 2 0 带宽咖 1 4 0 0( 1 6 0 0 )( 1 8 0 0 )( 2 0 0 0 )( 2 2 0 0 )( 2 4 0 0 ) 代码 1 4 01 6 01 8 02 0 02 2 02 4 0 2 2 2 产品代号 d ti i ( a ) 型固定式带式输送机以其带宽( b ) 、传动滚筒直径( d ) 和传动滚筒 许用扭矩( 序号) 作为产品序号，即： 传动滚筒扭矩顺序号( 1 。2 。3 ) 只有一种扭矩时，此部分空缺 传动滚筒直径( 不包括胶层厚度) ，c 删 输送机带宽，c 删 型号( d 带式输送机，t 通用型。i i ( a ) 新系列) 在本软件设计中，输送带带宽由用户在基本参数设置窗体中自行选择并按照物 9 带式输送机数据库的建立与设计选型软件开发 料粒度对带宽进行校验，若校验不合格则要求用户重新进行选择。输送机的传动滚 筒直径根据传动滚筒合力和扭矩在滚筒设置窗体中提供可选值由用户自行选择并根 据校验公式进行校验，若校验未通过则要求重新选择。 2 2 3 整机结构、部件名称及代码 d ti i ( a ) 型带式输送机典型整机结构如图2 1 。 厂一广卜ll厂 _ ( 、 。 丢l l 。， 一 i l 。 一 。、；l 一一一一一一一ni 一7 j 一- 、一 薹 ) u 心i l；，1 五1 3“1 n 。1 2 焉7 2耸y 。 一 一一 1 一头部漏斗；2 一机架；3 一头部清扫器；4 一传动滚筒；5 一安全保护装置； 6 一输送带；7 一承载托辊；8 一缓冲托辊；9 一导料槽o ，1 0 一改向滚筒； 1 1 一螺旋拉紧装置1 2 一尾架1 3 一空段清扫器；1 4 一回程托辊；1 5 一中间架； 1 6 一电动机；1 7 一液力耦合器；1 8 一制动器；1 9 一减速器；2 0 一联轴器。 图2 1 输送机整机结构图 2 2 4 整机典型配置 根据输送机几何尺寸、传动滚筒数量、拉紧装置结构和卸料方式之不同， d ti i ( a ) 型带式输送机的配置和外形多种多样。表2 2 列出了整机典型配置图。 本系列部件可以满足水平输送的要求，也可以满足带凸弧、凹弧段与直线段组 合的输送形式。 2 3 整机设计 2 3 1 散状物料的特性 散状物料的特性包括粒度和粒度组成、堆积密度、堆积角、倾斜输送时输送机 的最大倾角、温度、水分、粘性和磨琢性等，均与带式输送机的设计计算和设备选 型关系极大。设计时，所有物料特性均应作为已知条件给出。成件物料的特性包括 三维尺寸，单位重量，包装材料( 箱或包) ，运输要求等，亦作为己知条件给出。 在本软件设计中，在基本参数设置窗体中若用户选择物料名称及带速，则程序 通过查表为静堆积角和运行堆积角自动赋值。若物料为数据库中没有录入的，则可 以由用户自行输入物料名称、静堆积角和运行堆积角。 1 0 第二章d ti i ( a ) 型带式输送机的选用及计算 2 3 2 带速的选择 带速是输送机的重要参数，应遵从以下原则进行选择： 表2 2 带式输送机典型布置图 t a b l e2 2l a y o u to ft y p i c a lb e l tc o n v e y o r 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 5 m s ，采用犁式卸料器卸料时带速不宜 超过2 m s 。 5 输送成件物品时，带速不得超过1 2 5m s 。 6 手选用带式输送机带速一般为0 3 m s 。 带式输送机数据库的建立与设计选型软件开发 在本软件设计中，带速一般为已知条件，由用户在基本参数设置窗体中自行选 择。 2 3 3 总体布置( 侧型) 设计 影响带式输送机总体布置( 侧型) 的因素有：输送机倾角、受料段和机尾长度、 卸料段、弧线段、过渡段、拉紧装置的形式和位置、驱动装置位置等。这些因素的 变化都会带来侧向布置的变化。 根据地形和物料属性，用户可以在软件的线路设置模块进行输送系统线路设置， 可以非常灵活地设置整体线路中的直线段、改向滚筒和拉紧装置等的位置和尺寸以 及其他参数。另外利用计算机图形建模技术，根据用户设置的各段参数，程序能够 在线路绘制图形控件中自动绘制线路侧型示意图，用于直观地展示线路设置的效果。 这样即可以绘制出典型的布置图，又可以绘制出由此演变的其他线路侧型图。 1 输送机倾角 输送机的输送能力随其倾角的提高而减小，因而应尽量选用较小倾角，特别对 于有由多台输送机组成的输送系统( 亦称输送机线) 更是这样。 在本软件设计中，输送机倾角一般作为己知条件，由用户在基本参数设置窗体 自行输入。 2 拉紧装置型式 三种拉紧方式中，应优先采用中部重锤拉紧装置，并使其尽量靠近传动滚筒。 螺旋拉紧装置一般只用于无法采用其他拉紧方式的机长小于3 0 m 的输送机上，对于 轻质物料或运量特小的输送机，此值可延长到5 0 m 。 车式重锤拉紧装置可置于输送机中部和尾部，条件允许时，应尽量布置于中部 靠近传动滚筒处，不得己时，才将车式重锤拉紧装置置于输送机尾部。 长距离输送机选择电动绞车拉紧装置或液压车式拉紧装置时，总是将拉紧装置 置于输送机中部并靠近中部传动滚筒。 在本软件设计中，拉紧装置的位置由用户在线路设置窗体的表格控件中根据坐 标自行设定，在线路绘制图中程序根据坐标自动绘制。 3 驱动装置的位置 单滚筒传动输送机，其驱动装置一般位于头部滚筒处。 因工艺布置需要，或为了维修方便，或为了不增加投资，可考虑驱动装置设于中 部或尾部。采用双滚筒驱动或多滚筒驱动时，驱动装置的位置则应根据计算决定。 在本软件设计中，驱动装置的位置由用户在线路设置窗体的表格控件中根据坐 1 2 第二章d ti i ( a ) 型带式输送机的选用及计算 标自行设定其位置，在线路绘制图中程序根据坐标自动绘制。 2 3 4 滚筒匹配 一般情况下，首先计算确定传动滚筒直径，然后按输送机滚筒直径匹配表的匹 配关系确定其他滚筒。 2 3 5 托辊间距 托辊间距应满足辊子承载能力和输送带下垂度两个条件，常用托辊间距见表 2 3 。 表2 3 常用托辊间距 t a b l e2 3c o m m o n l yu s e dr o ll e ts p a c i n g 堆积密度t m 3承载托辊间距m m回程托辊间距m m 1 61 2 0 03 0 0 0 1 61 0 0 03 0 0 0 凸弧段托辊间距一般为承载分支托辊间距的1 2 。 受料段托辊间距一般为承载托辊间距的1 2 1 3 。 因受力过大需加密托辊时，可根据需要，由设计者确定托辊间距。 输送质量大于2 0 k g 的成件物品时，托辊间距不应大于物品长度( 沿输送方向) 的1 2 ，对于2 0 k g 以下的成件物品，托辊间距取1 0 0 0 m m 。 在本软件设计中，托辊间距作为已知条件由用户在基本参数设置窗体中自行输 入。 2 4 带式输送机的设计计算 2 4 1 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： 1 物料名称和输送能力。 2 物料的性质：粒度大小，最大粒度和粒度组成情况；松散密度；堆积角；湿 度、温度、粘度、磨琢性、腐蚀性等。 3 工作环境：露天、室内、干燥、潮湿、环境温度和灰尘多少等。 4 给料方式和卸料装置形式。 5 给料点数目和位置。 6 输送机的布置形式及尺寸，包括输送机的长度、提升高度和最大倾角等。 7 驱动装置的布置形式，是否需要制动器。 在本软件设计中，考虑到实际的设计环境，以上参数的取舍略有改动。 带式输送机数据库的建立与设计选型软件开发 2 4 2 输送能力的计算 1 散状物料的输送能力 i 。= s v k ，m 3 s i 。= s v 印， k g s q = 3 6 1 矿p = 3 6 s v k p ，t h 式中s 输送带上物料的最大横截面积，m 2 ； ( 2 - 1 ) ( 2 - 2 ) ( 2 - 3 ) v 带速，m s ； 后倾斜系数； p 松散密度，k g m 3 。 2 成件物品 ，m = 等 ( 2 - 4 ) q ：3 6 竺 ( 2 5 ) 2 刀：3 6 0 0 - ”- ( 2 6 )刀=( 2 6 ) 2 式中：g 单件物品的质量，k g ； 1 ，带速，m s ； 丁物品在输送机上的间距，m 刀每小时输送的件数。 在本软件设计中，输送能力一般为已知状态，由用户在基本参数设置窗体中自 行输入。 2 4 3 圆周驱动力 传动滚筒上所需圆周驱动力e 为所有阻力之和，可按式( 2 7 ) 或( 2 8 ) 计算： e = 斥+ 目+ f s l + f s 2 + f s , n ( 2 7 ) 或e = f l g q 肋+ g 肋+ ( 2 9 b + g g ) c o s 6 】+ 目+ b l + b 2 + ，l n ( 2 8 ) 对于长距离带式输送机( 机长大于8 0 m ) ，附加阻力明显小于主要阻力，可引入 系数c ( 它取决于输送机的长度) 来考虑阻力，可按( 2 - 9 ) 公式来计算。 本软件用于机长大于8 0 m 的带式输送机。 e = c f l g q 肋+ g 砌+ ( 2 9 b + g g ) c o s , q + f s l + f s 2 + 凡 n(2-9) 式中：厂模拟摩擦系数，根据工作条件及制造、安装水平选取； 三输送机长度( 头、尾滚筒中心距) ，m ； 1 4 第二章d ti i ( a ) 型带式输送机的选用及计算 g 重力加速度，g = 9 8 m s 2 ； g 助输送机承载分支每米机长托辊旋转部分质量，k g m ； g 砌输送机回程分支每米机长托辊旋转部分质量，k g m ； g b 输送带单位长度质量，k g m ； g g 每米长输送物料的质量，k g m ； 厅主要阻力，n ； r 附加阻力，n ； b ，特种主要阻力，n ； b ：特种附加阻力，n ； r 倾斜阻力，n ； c 与输送带长度有关的系数。 关于主要特种阻力尽， 1 只：托辊前倾的阻力。 三个等长度辊子的承载托辊：c = c 。弘。三。q 占+ g g ) g c o s 6s i n e o ，n ( 2 - 1 0 ) 两个辊子的空载托辊：e = p o 三。g 占g c o s ；l c o s 6 s i n e 。，n ( 2 一1 1 ) 2 凡：输送物料与导料挡板间的摩擦阻力。 巧= 帮，n ( 2 - 1 2 ) 关于附加特种阻力只， 1 p ：输送带清扫器的摩擦阻力。 c = 却p 3 ，n ( 2 1 3 ) 2 ：犁式卸料器的摩擦阻力。 c = b k 2 ，n ( 2 1 4 ) 式中：彳输送带和输送带清扫器的接触面积，m 2 ； e 3 0 。槽角的槽形系数为0 4 ；4 5 。槽角的槽形系数为0 5 ； s 。、s 。分别为承载分支及回程分支托辊轴线相对于垂直输送带纵向 轴线的前倾角，度； p 。托辊和输送带间的摩擦系数为0 3 o 4 ； 三。装有前倾托辊的长度，m ； a 槽形承载托辊侧辊轴线与水平线间夹角，度； p 输送带清扫器和输送带间的压力( 一般为3 x 1 0 4 1 0 1 0 4 n m 2 ) ： 带式输送机数据库的建立与设计选型软件开发 p ，输送带和输送带清扫器间的摩擦系数； k ，刮板系数( 一般为1 5 0 0 n m ) 。 关于倾斜阻力疋， f s , = q g g h 式中：日输送机受料点与卸料点间的高差，m ； 输送机向上提升时，日取正值；输送机向下运输时，日取负值。 在本软件设计中，根据用户设置的参数，在输送带窗体中对主要阻力、特种阻 力等进行计算，然后计算出圆周驱动力。在输出设计结果窗体中可以查看