（机械工程专业论文）钢绳芯带式输送机设计研究及其cad系统研发.pdf

j c , l g 理_ t 大学专业学位硕士学位论文 摘要 钢绳芯带式输送机是一种新型物料运输工具，具有运输能力高成本低廉等优点，由 于带式输送机为采用大量标准部件的非标准机械产品，使用手工绘图和标准a u t o c a d 进行设计，效率低，因此，必须研究一种基于c a d 平台的钢绳芯带式输送机参数化设 计方法，以提高设计效率。 本文介绍了钢绳芯带式输送机的基本结构和主要特点，总结了钢绳芯带式输送机设 计中的主要技术要求，依据实际生产工况条件进行了钢绳芯带式输送机设计的计算和校 核分析以输送机的输送能力为主要设计目标，研究了电机功率、输送带的设计方法。 根据输送机的不同的运行阶段，计算了滚筒绕入点和绕出点的张力。基于输送机运行时 的阻力计算，形成了运输机滚筒和托辊的设计方法。上述计算和分析为a u t oc a d 参 数化设计提供了理论基础。 建立了钢绳芯带式输送机标准化设计的知识库，分析了软件结构模型，基于c a d 平台，应用v b a 工具，编制了钢绳芯带式输送机参数化设计专用软件系统，缩短了设 计周期，减轻了工作强度，提高了设计效率。 关键词：钢绳芯带式输送机参数化绘图，模块化设计。a u t o o a dv s a 钢绳芯带式输送机设计研究及其c a d 系统研发 r e s e a r c ho fs t e e l c o r e db e rc o n v e y o r sd e s i g n a n dc a d s y s t e md e v e l o p m e n t a b s t r a c t s t e e lc o r dc o n v e y o ri saf l e wt o o lt h a tt r a n s p o r t sm a t e r i a lw i t ht h ea d v a n t a g e so f i o w - c o s t a n dh i 曲t r a n s p o r tc a p a c i t y a san o n - s t a n d a r dp r o d u c t , a n dc o m p o s e do fm a n ys t a n d a r d m e c h a n i c a lp a r t s ，i ti si n e f f e c t i v et od e s i g ns t e e lc o r dc o n v e y o rw i t hm a n u a ls k e t c ho r s t a n d a r da u t o c a d t h e r e f o r e ，an e wp a r a m e t r i cd e s i g nm e t h o db a s e do na u t o c a dp l a t f o r m m u s tb er e s e a r c h e dt oi m p r o v et h ed e s i g ne f f i c i e n c y t h i sp a p e ri n t r o d u c e st h eb a s i cs t r u c t u r ea n dm a j o rf e a t u r e s ，s b n l su pm a i nt e c h n i q u e r e q u i r e m e n t si nt h es t e e lc o r db e l tc o n v e y o rd e s i g n , c a l c u l a t e sa n di d e n t i f i e st h ed e s i g n a c c o r d i n gt ot h ea c t u a lw o r k i n gc o n d i t i o n sf o rt h es t e e lc o r db e l tc o n v e y o r a i m i n g 砒t h e c o n v e y o rt r a n s m i s s i o nc a p a c i t y ，t h em e t h o d st 0d e s i g nc o n v e y o rd r i v i n gp o w e ra n dm o t o r p o w e rh a v eb e e nr e s e a r c h e do n a c c o r d i n gt ot h eo p e r a t i o n a lp h a s eo ft h ec o n v e y o r , t h e t e n s i o n so ft h ep o i n t st h a ta r er o u n d e di na n dr o u n d e do u ta l ec a l c i n e d b 船i n go nt h e c a l c u l a t i o no ft h er e s i s t a n c ei nt h ec o n v e y o rr u n n i n gp r o c e s s ，ad e s i g nm e t h o do ft r a n s p o r t r o l l e rw a sc r e a t e d t h ec a l c d a f i o na n da n a l y s i sa b o v ep r o v i d et h e o r e t i c a lf o u n d a t i o n sf o rt h e a u t oc a dp a r a m e t r i cd e s i g n s t e e lc o r dc o n v e y o rd e s i g no fas t a n d a r d i z e dk n o w l e d g eb a s e ，a n a l y s i so ft h es o f t w a r e a r c h i t e c t u r em o d e la n da u t oc a dp l a t f o r m - b a s e dw i t hv b a , e s t a b l i s has o f t w a r es y s t e m f o rt h es t e e lc o r dc o n v e y o rd e s i g np a r a m e t e r st os h o r t e nt h ed e s i g nc y c l e ，t h e r e b yr e d u c i n g t h ei n t e n s i t yo f w o r k ，i m p r o v e & s i g ne f f i c i e n c y k e yw o r d s ：s t e e l - c o r e db e l tc o n v e y o r ；p a r a m e t r i cd e s i g n ；m o d e l e dd e s i g n ；a u t o c a d v b a 独创性说明 作者郑重声明：本硕士学位论文是我个人在导师指导下进行的研究工 作及取得研究成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外， 论文中不包含其他人已经发表或撰写的研究成果，也不包含为获得大连理 工大学或者其他单位的学位或证书所使用过的材料。与我一同工作的同志 对本研究所做的贡献均己在论文中做了明确的说明并表示了谢意。 作者签名： 大连理工大学硕士研究生学位论文 大连理工大学学位论文版权使用授权书 本学位论文作者及指导教师完全了解“大连理工大学硕士、博士学位论文版权使用 规定”，同意大连理工大学保留并向国家有关部门或机构送交学位论文的复印件和电子 版，允许论文被查阅和借阅。本人授权大连理工大学可以将本学位论文的全部或部分内 容编入有关数据库进行检索，也可采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编学位论 文。 作者签名 导师签名 垒年j 上月! 五日 大连理工大学专业学位硕士学位论文 1 绪论 带式输送机现已成为冶金、煤炭、建材、电力、矿山、码头、粮食、化工和交通运 输等部门广泛使用的运输设备。适用于输送容量为0 5 2 5 吨立方米的各种块状、粉状 等散体物料，也可运输成件物品。带式输送机诞生后，出现了大量的新型结构和新型的 带式输送机c i i 。与其它输送方式相比。带式输送机具有以下优点： 输送物料的范围可以从很细的各种粉末物质到大块的矿石、石块、煤，可以以 最小的落差输送精细筛分过的或易碎的物料。由于橡胶输送带具有较高的抗腐蚀性，在 输送强腐蚀性或强摩擦性物料时维修费用比较低。带式输送机还可以输送黏性物料和一 定温度热料，也可以输送成件物品。 输送能力范围宽，带式输送机的输送能力可以满足任何要求的输送作业，既有 轻型带式输送机完成输送量较小的作业，又有大型带式输送机实现每小时数干吨甚至上 万吨的输送作业。 输送线路的适应性强，输送线路可以适应地形，在空间和水平上弯曲从而降低 成本，并能避免在厂内和其它拥挤地区如铁路、公路以及河流、山脉的干扰。带式输送 机的输送线路十分灵活，线路可以根据需要延长。 装卸料灵活，带式输送机可以根据工艺流程要求灵活地从一点或多点受料，也 可以向多点或几个区段卸料。 安全性强，带式输送机具有很高的安全性，需要的生产人员很少，与其它输送 方式相比，发生事故的机率也比较小。不会因为大块物料掉下来砸伤人员或由于大型笨 重的车辆操纵失灵而引起事故。 可靠性强，带式输送机的可靠性已为所有工业领域的使用经验所证实。在许多 需要输送机的重要单位，如在发电厂内煤的输送，钢铁厂和水泥厂散装物料的输送以及 港口内船舶装卸散装物料等。 费用低，带式输送机系统运送每吨散装物料所需的劳工时和能耗，在所有运输 散装物料工具中通常是最低的，而且它所需的维修人员的时间少，维修费用低。 钢绳芯带式输送机属于高强度带式输送机，适用于散状物料大运量和长距离的运 输，近十几年来国内外都有了很大的发展，如英国、德国、日本制定了钢绳芯胶带标准， 强度最大达8 2 k n m m 。我国于1 9 6 6 年设计和生产了钢绳芯胶带，并于1 9 7 0 年在风凰 山煤矿成功地投产了第一条钢绳芯带式输送机。1 9 7 8 年我国完成了钢绳芯带式输送机的 定型设计。 钢绳芯带式输送机设计研究及其c a d 系统研发 钢绳芯带式输送机与载重汽车、铁路运输和索道运输相比，长距离胶带运输方式是 最安全、经济的，特别重载向上运输时更为经济可靠。采用钢绳芯带式输送机的优点【2 j ： 可作长距离运输。钢绳芯带式输送机的运送距离主要取决于胶带的抗拉强度，如 g x 4 0 0 0 的钢绳芯带式输送机，胶带每厘米宽度上3 9 2 k n 的张力，以带宽2 0 0 0 m m 计， 就有7 8 4 k n 的抗拉力。而普通型胶带的芯布单层抗拉强度为i 0 5 5 k n c m ，相比之下钢 绳芯胶带更适用于大运量、长距离，角度较陡及坚硬矿石的运输。运输能力强。钢绳芯 胶带是单层结构，它里面的钢丝绳很柔软，并且沿纵向排列，横向没有很大剐度的芯体， 所以成槽性好、货载量大、运输力强。结构及维护简单。钢绳芯带式输送机拉紧装置简 单、紧凑，传动机构也简单，所以故障频率低，维修工作量也较小。适于各种地形条件。 适用于露天采场工作面及可直接坐落在凸凹不平较松软的岩石上，且可满足不断移动位 置的要求。经济性好。经过实际对比表明，水平运距在1 0 k m 以下时，虽然胶带输送机 的设备投资大于汽车运输的设备投资，但转运费用，不论运距短，都比汽车运输低 2 6 4 6 。大运量、长距离、大倾角、胶带张力很大时应优先考虑采用钢绳芯带式输送 机。倾斜向上运输矿石，允许的最大倾角：当带速小于2 5 m s 时不大于1 8 度；如果采用 大于2 5 m s 的高速运输，其最大倾角按速度的递增降低2 度到4 度。倾斜向下运输矿石， 允许最大倾角不得大于1 2 度。钢绳芯带式输送机的布置方式有水平、倾斜、带凸弧段 和带凹弧段四种方式。驱动方式由单滚筒驱动、双滚筒驱动、采用三、四个滚筒的头部、 尾部驱动和采用两、三个滚筒的头部、中间驱动。 1 。1 课题研究的意义和内容 本课题是针对钢绳芯带式输送机的设计而开发的，其最终目标是利用计算机辅助设 计以实现对带式输送机的方案设计、技术设计和标准部件的资料查询。据了解就钢绳芯 带式输送机，目前我国还没有较为完善和成熟的软件。还远远满足不了当前形式发展的 需要。如前所述，随着国民经济的发展，钢绳芯带式输送机将会得到广泛的应用，因此， 开发其讨勺辜机辅助设计的应用程序将会具有很大的应用价值。 据有关资料表明口1 ，在常规产品设计过程中，绘图时间约占总设计时间的3 4 ，图 纸修改时间约占8 9 ，编写零部件明细表时间约占5 ，也就是说图上的作业时间占 总设计时间的一半左右。带式输送机属于采用大量标准式系列部件的非标机械产品，图 纸绘制，尤其是总图绘制在总设计时间中占的比例更大。因此，要缩短带式输送机的设 计时间和提高设计效率，实现总图的参数化绘图具有重大意义。 大连理工大学专业学位硕士学位论文 1 2 课题的主要研究内容 搜集关于钢绳芯带式输送机的设计方法： 分析钢绳芯带式输送机c a d 系统的总体结构； 根据钢绳芯带式输送机设计规则和方法建立c a d 模型； 设计钢绳芯带式输送机总图的参数化方法； 进行钢绳芯带式输送机c a d 系统的开发。 钢绳芯带式输送机设计研究及其c a d 系统研发 2 钢绳芯带式输送机的工作原理和基本结构 钢绳芯带式输送机主要由驱动装置，托辊组，卸料与受料装置，拉紧装置，安全制 动装置组成，如图2 1 所示。 图2 i 带式输送机结构 f i 萨1s t r u c t u r eo f c o r dc o n w y o r 钢绳芯带式输送机布置方式有水平、倾斜、带凸弧段和带凹弧段四种方式。驱动方 式由单滚筒驱动、双滚筒驱动、采用三、四个滚筒的头部、尾部驱动和采用两、三个滚 筒的头部、中间驱动。 工作环境和布置形式决定电机的工作工况工作环境有以下几种情况： 1 ) 室内清洁干燥，使用条件良好： 2 ) 湿度正常，灰尘不大： 3 ) 灰尘较多，物料内摩擦较大； 4 ) 湿度大，灰尘大，寒冷，使用条件恶劣。 露天不设皮带走廊在严寒地区使用的带式输送机，为了防雨，可在皮带上加设防护 罩，驱动部分可采用局部的加温措施。但设计上与一般气温条件下使用的带式输送机应 有所不同，如选用的钢材，润滑油脂等。 一4 一 大连理工大学专业学位硕士学位论文 卸料与受料是输送机输送物料的关键环节，将直接影响输送机的正常运转。设计应 根据系统条件，合理的进行布置和设计卸料与受料设施。 1 ) 输送机的卸料与受料应满足系统的工艺要求，保证输送机安全、稳定、可靠的 运行。 2 ) 卸料设备应与输送机基本参数向使应，并应满足物料性质、物料粒度及卸料量 的要求。 3 ) 输送机的转载溜槽的布置应保证物流装载均匀，并应使输送机受料方向与运输 方向尽量一致，减小物料冲击，避免物料偏载。 常用的几种卸料设备有以下几种： 最常用的是卸料车。当卸料时，需把物料提升，同时还要使胶带进行多次的弯折， 其能耗大且影响寿命。 其次是配仓皮带一它在反向运转时有双层积料，满负荷运转是有撒料现象。 。 再有最简单的犁式卸料器。其结构简单，易实现自动控制。其缺点是犁板与胶带摩 擦阻力大( 可采用雨雪清扫器的结构进行改进) ，且考虑卸料时的展平，为保证能力设 计时只好加大一级胶带带宽，增加了设备的投资。 一 图2 2 托辊为三辊式的输送机 f i 9 2 2t 1 1 r e e - r o l l e rc o n v e y o r 钢绳芯带式输送机设计研究及其c a d 系统研发 图2 3 皮带跑偏检测装置 f i 9 2 3d e t e c t i o nd e v i c eo f b e l td e v i a t i o n 图2 4 本钢焦化厂储煤车间三辊输送机 f i g 2 4t h r e e - r o l l e rc o n v e y o ri nt h ec o a ls t o r a g ew o r k s h o p 一6 一 大连理工大学专业学位硕士学位论文 选择适用的拉紧装置并确定合理的布置位置，是保证输送机正常运转、起动和制动 时输送带在驱动滚筒上不打滑的必要条件。拉紧装置的作用是拉紧输送带使之具有保证 正常运行的最小张力，防止输送带在托辊组之间的垂度超过允许值而撒料。一般拉紧装 置可分为固定式、自动式和重锤式三种。拉紧方式主要是根据带式输送机布置形式和输 送带张力的大小综合考虑确定。 固定式拉紧装置在带式输送机运行过程中拉紧滚筒的位置始终保持不变，在起动、 制动和正常运行状态下拉紧行程不变。它的特点是拉紧力大，结构简单紧凑，对污染不 敏感，工作可靠，常用在短距离输送机中或拉紧力特别大的场合。它的缺点是：在输送 机运行过程中由于胶带的弹性变形和塑性伸长引起输送带张力降低，可能导致输送带在 驱动滚筒上打滑，另一方面，为保证驱动滚筒不打滑，必须增大初张力，这就使得系统 张力加大，输送带的安全系数有所降低。 重锤拉紧是应用最广泛的一种拉紧形式，也是一种最经济的拉紧方式，它能保证输 送带在各种运行状态下具有足够大的恒定张力。它的特点是结构简单，无须控制，运行 可靠。根据输送机的布置，可以直接采用滚筒垂直拉紧，也可以采用借助小车和重锤塔 架配合的拉紧形式，还可以借助滑轮组减少拉紧重锤的重量，缺点是：如果起动和制动 控制不好，在起动和制动时，重锤会上下颤动，产生一种应力波，此应力波会影响输送 带的张力。 圈2 5 带式运输机通廊外观图 f i g 2 5c o r r i d o ro f b e l tc o n v e y o r 钢绳芯带式输送机设计研究及其c a d 系统研发 自动拉紧装置是一种比较理想的拉紧方式，拉紧力随着起动、制动和运行过程是自动变 化的，它能使输送带具有合理的张力，并能自动补偿输送带的弹性变形和残余伸长。缺 点是结构较复杂，对张力传感器和液压辅助元件精度要求较高，同时自动拉紧装置的价 格相对稍高。 图2 6 拉紧装置配重实物 f i 9 2 6p h y s i c a lw e i g h tt e n s i o n i n gd e v i c e 图2 7 拉紧装置 f i 9 2 7t e n s i o n i n gd e v i c e 一8 一 盔垄坚型主些塾堡拦丝苎 在各种拉紧方式中，应优先考虑自动拉紧方式( 重锤和液压自动拉紧) ，以减少输 送带的张力。 圈2 8 卸料窗口 f i 9 2 8u n l o 啦w j d d o 图2 9 驱动装置 f i 9 2 9d r i v 吨d 刚 钢绳芯带式输送机设计研究及其c a d 系统研发 图2 1 0 卸料装置 f i 9 2 ，1 0t r i p p e r 1 0 一 大连理工大学专业学位硕士学位论文 3 钢绳芯带式输送机的参数计算 3 1 确定生产能力 在带式输送机中。输送能力的表示方法分为理论的、技术的和使用的三种。 输送机的技术生产率是在额定工况下达到的。确定技术生产率时必须考虑所选胶带 的强度参数以及驱动电机的功率。因此技术生产率亦称作样本生产率，即当输送机的工 作参数与工厂样本给定的数据一致时达到的生产率。技术生产率小于理论生产率。 输送机的使用生产率是根据给至胶带上的实际物流量确定的。计算实际物流量时， 要考虑由于技术上或组织上的原因引起的不可避免的工作停顿。亦可按照与给到胶带上 的实际不均匀物流等值的均匀物料进行计算。 输送机的理论输送能力q c 或q z ( t h e o r e t i c a lo u t p u to fc o v e y o r ) 或者受料能力，就是 当运动的胶带具有最大可能装满程度时达到的最大小时生产能力。 输送机的设计输送能力q ( d e s i g no u t p u to fc o v e y o r ) 就是输送机在调整良好、连续稳 定给料的工况下额定输送能力。 输送机设计输送能力不应大于输送机理论输送能力，不得小于工程设计要求的输送 机输送能力( 指露天矿、选煤厂、矿井等工程按相关设计规范的有关规定，考虑系统生 产能力不平衡等因素确定的输送机系统输送能力设计值) 输送机设计输送能力应满足 下列公式要求： q o q q c q o q q z 式中q 广工程设计要求的输送机系统输送能力，( m 3 h 或t h ) ： q 输送机设计输送能力，( m 3 h 或t h ) ： q c 输送机体积输送能力，( m 3 h ) ； q 广输送机质量输送能力，( t h ) 。 带式输送机的理论生产率由下式确定： q 2 3 6 0 0 f v ( m 3 h )( 3 1 ) 式中：f 一胶带上物料的横截面积( n 1 2 ) ； v 输送机的运行速度( m 2 s ) 。 带式输送机的技术生产率计算方法采用下面的公式，也可以根据生产规模来确定。 q = ( 1 0 0 0 0 x q y ) ( g m ) ( n y x n d x t b k ) ( 3 2 ) 式中：q 平均计划年产量，； n ，年工作日数，( d ) ； 钢绳芯带式输送机设计研究及其c a d 系统研发 n d 每昼夜工作班数； t b 输送机每班计划运转时间： k 运转时阅系数： k 。嘴料不均匀系数。 另外，露天煤矿工程的设计规范有独特的规定；间断或半连续开采工艺输送的小时 生产能力，可以按下列公式计算： q = k x a j ( d x h )( 3 3 ) 式中：q 生产系统的生产能力，( t h ) ： a 。广露天煤矿设计的生产能力，( t a ) ； k 不均衡系数，宜取1 3 1 5 ； d 设计年工作天数； h 日有效工作时间0 1 ) 。 连续开采工艺胶带输送机的生产能力，应按轮斗挖掘机小时理论生产能力的1 1 1 3 倍计算。 3 2 确定带速、带宽 实践和技术经济比较证明，在生产率相同的条件下，通常最好是采取较小的胶带宽 度，而相应地增大带速。当增大带速时，胶带单位荷载减小，张力随之降低，因此可采 取强度较低的胶带。这样，胶带的费用就减小，或者在胶带强度不变的条件下输送机单 机长度可以增大；减速机的费用由于传动比减小而降低；需用滚筒的直径亦减小，输送 机运动部件的重量随之降低。然而，采取较大的带速并不是在任何情况下都合适，其原 因是：除了要制造高质量的平衡托辊，寿命长的轴承和结构完善的密封装置等输送机部 件而引起的技术困难外，带速的大小还取决于输送机的使用条件，用途及安装地点，被 运输物料的种类和块度，胶带的宽度及装料方法等一系列因素。 露天矿用输送机的速度应适当增大，但这时应考虑输送机的用途( 工作面用，移动 式，干线用) 及操作安全条件。一般在运输系统内部，考虑到装载点和转载点的作业， 胶带速度不应超过6 3 m s 。然而在排土机上带速可增大到8 1 0m s 。 在选矿厂，建议运输粉状物料的带速不要超过1 6 - - 2 0m s 。在其余情况下，根据物 料类型，输送机状态等的不同，带速不应大子4 m s 。当使用各种形式的机械卸料装置时， 允许的带速还必须大大降低。 带速直接影响输送机性能及经济性，带速选择应符合下列原则： 大连理工大学专业学位硕士学位论文 1 ) 带速选择应根据输送机工作条件、安装地点、物料性质、物料粒度及组成、输 送带宽度、受料方式等因素进行确定( 提高输送机输送能力的途径是增大带宽和提高带 速，通常提高带速较经济。国外输送机带速5 - 6 m s 为多，有的高达1 0 o m s 。在我国输 送杌也在往高带速发展，如露天开采的元宝山露天煤矿为5 8 5 m s ，准格尔黑岱沟露天 煤矿为5 0 1 1 】$ ，小龙潭露天煤矿为4 5 m s ，霍林河露天煤矿为4 o i l s ；井工开采的阳泉 三矿斜井输送机带速为4 o n d s 。对于有条件的工程应首先考虑选用较高的带速，并根据 输送机长度、功率大小采取相应降低加减速度措施和在转载环节采取必要的缓冲措施) ； 2 ) 长距离、大运量输送机应选择较高的带速( 露天矿使用的输送机一般距离长、输 送量大，宜选择较高的带速。在采掘或排土工作面、运输干线、分流占的输送机带速可 到6 3 m s ，排土机等设备上的输送机带速可到7 1 8 o 耐s 。其它场所应用的机长大于 5 0 0 m 或功率大于3 0 0k w 的长距离、大运量输送机宜选择较高的带速，最大可到6 3 m s 。 当输送机倾角较大或输送块状物料或工作环境温度较低的上运输送机，宜适当降低带 速) ； 3 ) 水平和上运输送机可选择较高的带速，下运输送机宜选择较低的带速； 4 ) 磨损性大、粒度大及容易起尘的物料( 输送粉尘大的粉状物料无封闭或除尘措 施时) ，宜选择较低的带速； 5 ) 特殊用途输送机及配备的装置有特殊要求时，带速需特别考虑( 井下巷道输送 机带速应综合考虑技术经济性和井下风速风向的影响，避免扬尘，参照表3 1 进行选择) 。 表3 i 井下巷道输送机带速参考值 t a b 3 1t h er e f e r e n c ev a l u eo f b e l ts p e e do f u n d e r g r o u n d - m n n e ! c o n v e y o r i 带宽s ( m m ) 8 0 01 0 0 01 2 0 01 4 0 0 1 6 0 01 8 0 0 ，2 0 0 0 l 带速( r i g s ) 1 6 2 5 1 6 2 52 o 3 1 53 1 53 1 5 钢绳芯带式输送机设计研究及其c a d 系统研发 输送带宽度和常用带速的匹配关系可按表3 2 进行选择： 表3 2 带宽和带速匹配推荐表 t a b 3 2t h er e c o m m e n d a t i o nt a b l em a t c h i n gw i t hb a n d w i d t ha n ds p e e d 带宽输送带速度( m s ) b ( m m ) o 81 o1 2 51 62 o2 53 1 54 04 55 o5 66 37 1 5 0 0 6 5 0 8 0 0 l o o o 1 2 0 0 1 4 0 0 1 6 0 0 1 8 0 0 2 0 0 0 2 2 0 0 2 4 0 0 2 6 0 0 2 8 0 0 特殊用途的输送机带速可根据输送机类型和工作条件要求进行选择： 1 ) 用于人工选矿的输送机应选用较低的带速，可不大于0 3 m s ； 2 ) 高寒地区使用的长距离输送机( 大于5 0 0 m 的长距离输送机，为避免输送带与 托辊或滚筒粘结，宜增设约1 0 正常速度的慢速驱动系统) ，根据输送机带速，慢速驱 动速度可取o 3 - - 4 ) 5 m s 。 输送带宽度是影响输送机经济性的重要参数，带宽的选择不仅要考虑单机参数，还 应考虑输送系统的通用性和合理性。对于带宽大于1 2 0 0 r a m 或长度大于5 0 0 m 的大型输 送机应进行多方案比较进行优化选取。 输送机的宽度可根据输送能力和被输送物料的粒度进行确定，对于大型输送机应经 设计优化后选取。带宽标准系列应符合带式输送机基本参数与尺寸g b 9 8 7 的规定。 带宽选择可按下列步骤进行： 1 ) 按带速选择原则和带速系列初选带速： 2 ) 按公式计算输送带上的物料最大横截面面积s 值，并根据输送机承载托辊数量、 槽角和物料的运行堆积角从规范附表查处满足输送能力要求的带宽b ： 3 ) 按输送的物料粒度对带宽进行校核。 大连理工大学专业学位硕士学位论文 带式输送机带宽计算公式如下： 当带宽小于2 0 0 0 r a m 时： b = n o o ( 4 q b p 勋硒髟+ o 0 5 ) f 3 们 当带宽大于2 0 0 0 r a m 时： b 2 1 0 0 0 x “q v p k v x k b x k f + o 2 5 ) ( 3 5 ) 式中： b 带式输送机带宽，( m ) ； q 带式输送机输送能力。( t h ) ； v 带式输送机带速，( m s ) ； p 松散物料容重，( t m 3 ) ； k 。一速度系数； 倾角系数； k 广一断面系数； 根据托辊组型式及假定的物料断面模型计算物料断面系数，及根据胶带速度、布置 倾角确定速度系数和倾角系数。 1 ) 确定速度系数k v 根据选定的带速计算速度系数，公式如下： k v = l 0 0 0 5 ( v - 1 6 ) ( 3 6 ) 式中： k v 速度系数； v 一一带式输送机带速( m s ) 。 2 ) 确定倾角系数k b 根据输送机布置尺寸( 水平距离、垂直高度) 计算的最大倾角确定倾角系数，采用 如表3 3 所示数据： 表3 3 倾角系数 t a b 3 3i n o l i n a t i o i lc o e f n c i e n t d123 4 56789 l o k b1 01 oo 9 90 9 90 9 80 ，9 8 0 9 70 9 7o 9 60 9 5 a1 l1 21 31 41 51 6 1 71 81 92 0 k b0 9 40 9 3o 9 20 9 l0 9 00 8 90 ，8 7 o b 50 8 30 8 1 2 i2 22 32 42 52 62 72 82 9 3 0 k b0 7 80 7 60 7 30 7 10 6 8 o 6 60 6 40 6 1o 5 9o 5 6 注； 表中。为带式输送杌最大倾角( 度) ；为倾角系数确定断面系数 钢绳芯带式输送机设计研究及其c a d 系统研发 3 ) 确定断面系数k f 根据胶带上的松散物料上部断面形状的设计模型假定，胶带上松散物料上部断面面 积可按弓形或三角形面积计算。根据不同的胶带上松散物料上部断面形状的设计模型假 定，从丽按不同计算标准确定断面系数k f 。 在带式输送机的设计计算中，正确计算胶带上松散物料的横截面积，并由此确定输 送机的计算生产率极为重要。根据这些数据就可以选择胶带的最佳宽度和运行速度，从 而获得最好的经济效果。 胶带上松散物料的横截面积f 与很多因素有关：托辊组的形式、胶带的宽度和物料 的性质等等。一般可用下式表达： f = k + b 2 ( 3 7 ) 式中k - 物料的断面系数 b 一物料在胶带上的有效( 工作) 宽度( m ) 一般取：b 2 0 0 0 m m 时b = b , - - o 2 5 ( 3 9 ) 其中b 为胶带的宽度( m ) 。 国外的使用经验证明，按上述方法确定的物料在胶带上的有效( 工作) 宽度值是适 当的，不宜采用更大的值，因为有效( 工作) 宽度过大会导致物料从胶带上撒落量的增 多。 到目前为止，槽形胶带上物料的上部截面形状还没有统一的定论，每个国家都有不 同的计算准则，一般认为上部形状为三角形，圆弧形或抛物线形。从简化计算出发，前 苏联、德国的计算标准规定为三角形：日本、英国规定为圆弧形。 现行的设计资料中，胶带上松散物料的横截面积f 主要是采用查表格的方法确定。 其存在的问题是：其一，考虑的因素是离散的。槽角和堆积角不能连续变化，一般采用 插值法造成一定的误差。其二，计算重复工作量大。物料的断面系数需要重复选取以使 其符合计算出的带宽所确定的断面系数。其三，表格法不利于计算机的程序实现。 综上原因，系统推导了带式输送机设计中的物料断面系数的计算公式，通过研究给 出了确定的托辊长度与有效宽度的比值o ，从而实现了对设计参数连续变化的计算，克 服了现行设计中表格法的不足，有利于计算机程序的实现。本文提出的公式法计算结果 基本符合日本和德国的计算标准。采用的公式法确定带式输送机的物料断面系数，解决 了表格法存在的问题，提高了设计效率和精度。 大连理工大学专业学位硕士学位论文 3 3 阻力计算 输送机运行总阻力f z 由主要阻力f h 、附加阻力f n 、主要特种阻力f s l 、附加特种 阻力f s 2 、倾斜阻力f s t 组成。主要阻力f h 和附加阻力f n 发生在所有输送机发生在所 有上，而主要特种阻力f s l 和附加特种阻力f s 2 只存在于某些输送机中。主要阻力f h 和 主要特种阻力f s l 沿输送机连续发生，而附加阻力f n 和附加特种阻力f s 2 只在局部产生。 倾斜阻力f s t 可以是正值、零或负值，它可能以连续的方式沿输送机全长或仅在某些取 段上产生。 1 ) 计算公式 所有长度州( 包括l o 的向下运输见图3 1 。 f l f 2 f a 图3 1 启动工况向上运输示意图 f i g 3 1s k e t c hm a po f t r a n s p o r t i n gu p w a r di nt h es t a r t u pc o n d i t i o n 应满足下列公式要求 墨p 胛 愿 e 一最= e e 冗击 ( 3 2 9 ) ( 3 3 0 ) ( 3 3 1 ) 钢绳芯带式输送机设计研究及其c a d 系统研发 式中f l 输送带在传动滚筒绕入点的张力，( ； f 2 输送带在传动滚筒绕出点的张力，( n ) ； f 启动状态传动滚筒圆周力，； e 自然对数的底； p 传动滚筒与输送带间的摩擦系数，见表3 4 ； 由输送带在所有传动滚筒上的围包角，( r a d ) 。 表3 4 传动滚筒与输送带间的摩擦系数 t a b 3 4c o e f f i c i e n to f f r i c t i o nb e t w e e nt h eb e l ta n dp u l l e yd r i v e 运行条件 传动滚筒覆盖面形式 光面滚筒人字型或菱人字型或菱人字型或菱 形沟槽的橡形沟槽的聚形沟槽的陶 胶覆盖面酯覆盖面瓷覆盖面 干燥 o ，3 5 - 0 40 4 0 4 5o - 3 5 - 0 40 4 0 4 5 潮湿、有清洁的水 0 10 3 50 3 50 3 5 0 4 潮湿，有污浊泥土或粘泥沙 0 0 5 0 1 o 2 5 0 3o 2o 3 5 b ) f z o 的向下运输，应满足下列公式要求： e 兄击 f z 0 的向下运输见图3 3 。 f l f 2 图3 3 制动工况向上运输示意图 f i g 3 3s k e t c hm a po f t r a n s p o r t i n gu p w a r di nt h eb r a k i n gc o n d i t i o n 应满足下列公式要求： 墨e ” e ( 3 3 7 ) 钢绳芯带式输送机设计研究及其c a d 系统研发 最一互= 冗 b e ( 已”- 1 ) d ) f z a o ( q o + q s ) g ”一 8 0 。 ( 3 4 5 ) 回程分支输送带： 。卷 4 。， 式中 f 。i ，广一输送带最小允许张力( n ) 。 2 简送带在沿程相邻两点的张力关系 为了确定输送带作用与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，需按逐点张力计算法，进行各特性点张力计算。 1 ) 逐点张力计算通式 已知输送带第i - i 点张力为s , - - 时，沿输送带运行方向上第i 点的张力s , o e 为： s i = s i d + f i 式中只叫至i 1 点之间各阻力的和。( 3 4 7 ) 根据公式( 3 3 1 0 ) 可导出o ，的计算通式为： s l ；s 1 + ( + + b “+ b 2 ，+ 民。)( 3 4 8 ) 实际上f ，只能是括号中这些阻力的一部分。而究竟包括哪些阻力，则需要具体分析。 为简化计算，输送带经过改向滚筒的弯曲阻力，- 和改向滚筒轴承阻力f 之和w 可 用式( 3 4 9 ) 计算。 w 鼍k 。1 ) s f - l ( 3 4 9 ) 钢绳芯带式输送机设计研究及其c a d 系统研发 式中改向滚筒趋入点张力，n k 改向滚筒阻力系数； 由4 5 。时，为1 0 2 ； 巾9 0 。时，为1 0 3 ； 由1 8 0 。时，为1 0 4 。 由为输送带在改向滚筒上的围包角。 在顺序计算各点张力时，式( 3 4 8 ) 也可表示为 s ：k s h( 3 5 0 ) 2 ) 逐点计算法的计算程序 逐点计算法是从传动滚筒上奔离点输送带张力s 一开始沿输送带运行方向，逐点计 算到传动滚筒趋入点输送带张力最。 ( 1 ) 首先，根据不打滑的条件和输送带下垂度校核两个条件确定五- n i i i 值； ( 2 ) 令e 。h = s 。，然后按式( 3 4 8 ) 进行逐点计算； ( 3 ) 尾部改向滚筒的奔离点与承载分支最小张力处。计算出该点张力后，应与输 送带下垂度校核时得出的最。值进行比较，取两者中的较大值作为该点张力，再进行随 后的计算。 各特性点张力的计算只适用于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，不适于传动滚筒合张力的计算，更不适合于确 定圆周驱动力。 3 5 驱动方案设计 带式输送机的动力部分是由安装在驱动架上的电机，液力偶合器( 或梅花形弹性联 轴器) ，减速器，zl 型弹性柱销齿式联轴器，制动器( 逆止器) 等组成，可按带宽， 带速及电机功率提供标准的驱动装置组合。 1 ) 驱动功率与电动机功率选择 电动机功率是输送机在稳定运行工况下传动滚筒所需运行功率并考虑驱动系统传 动效率、多机驱动功率不均衡因素的计算值。 驱动系统传动效率主要包括减速器、偶合器、多机驱动功率平衡性能等效率。正功 率运行的系统传动效率取o 8 5 0 9 5 。负功率运行的系统传动效率取o 9 5 1 0 。驱动系 统传动效率可参考驱动系统各组成部分效率综合确定：硬齿面减速器传动效率可取 大连理工大学专业学位硕士学位论文 o 9 5 卸9 6 ；鼠笼电动机配液力偶合器的多机驱动功率不均衡系数可取o 9 5 ；配c s t 等可 控启动系统时，据美国罗克维尔自动化道奇公司经验可取0 9 8 ；对于电压降较大的系统 宜考虑电压降影响。 ( 1 ) 输送机稳定运行时传动滚筒所需运行功率，按下式计算： p a = f u v 1 0 0 0 ( 3 5 1 ) 式中：p a 一传动滚筒所需运行功率o c w ) ： f 1 厂一传动滚筒上所需圆周驱动力( n ) ； ( 2 ) 驱动电机功率按下列公式计算： a 】输送机为正功率运行时： t 衍毋对r l l 0 5 2 ) b ) 输送机为负功率运行时： p m = p an 2 ( 3 5 3 ) 式中； p m 一驱动电机所需运行功率，o c w ) ； ni 驱动系统正功率运行时的传动效率，一般为0 8 5 0 9 5 。 采用硬齿面减速器、具有较好的多机驱动平衡性能时取o 9 0 0 9 5 。 采用鼠笼电动机配液力偶合器时，应考虑液力偶合器的效率； 1 1 广驱动系统负功率运行时的传动效率，一般为o 9 5 1 0 。 2 ) 选择电机类型 电机类型如下，具体情况见表3 5 ： 表3 5 电机类型 t a b 3 5m o t o rt y p e 电机运行情况可供选择的电机类型 正功率运行绕线型交流异步电机、防暴鼠笼式交流异步电机 负功率运行绕线型交流异步电机 额定总功率p e p ； 考虑到台数和单机功率符合各驱动滚筒功率配比； 尽可能选用一种型号的电动机，以减少备用台数 3 ) 确定驱动方案 钢绳芯带式输送机设计研究及其c a d 系统研发 带式输送机的驱动方式关系到整机的工作性能和运行经济的合理性，需要从技术上 和经济上做分析比较，全面综合考虑确定。 从目前的技术发展水平来看，带式输送机的驱动主要是采用鼠笼电动机、减速器加 液力偶合器和软起动c s t 两种方式。 钢绳芯带式输送机驱动按常用的驱动滚筒排列布置方式有： 一端单滚筒驱动。单滚筒驱动包括头部单滚筒驱动和尾部单滚筒驱动。 一端双滚筒驱动。双滚筒驱动包括头部双滚筒驱动和尾部双滚筒驱动。 头尾滚筒驱动。头尾滚筒驱动包括头部尾部单滚筒驱动、头部双滚筒尾部单驱 动、头部单滚筒尾都双滚筒驱动和头部尾部双滚筒驱动。 上述各种驱动形式的每个驱动滚筒可配备1 2 套驱动机组，并按圆周力分配比值 不同的要求，又可组成多种典型的驱动配置方式。在设计中，对典型布置形式的选取， 必须根据具体情况经方案比较确定。方案比较内容包括驱动机组数及布置形式，输送带 带强规格，电控设备，拉紧装置和土建结构设施等方面的技术经济比较。同时还应考虑 外部条件，如安装场所，矿山开拓系统，设备的安装维修和供电条件。输送带带强的降 低是方案比较的一个重要条件。 根据计算的带式输送机的轴功率选择驱动方案，按照带式输送机的典型布置型式， 提供1 6 种不同的驱动方案。见表3 6 ： 表3 6 胶带机的电机型号 t a b 3 6t h ee l e c t r i c a lt a p eo f t a p em a c h i n e a 头部单滚筒单电机 b 头部单滚筒双电机 c 头部双滚筒 1 ：1 】 d 头部双滚筒【2 ：l 】 e 头部双滚筒【2 ：2 】 f 头尾双滚筒 1