带式输送机的设计.doc

中国矿业大学（北京） 机电与信息工程学院综合设计计算说明书设计题目： 带式输送机的设计 设 计 者： xxx 学 院： 机电与信息工程学院 专 业： 机械工程及自动化 学 号： xxxxxxxx18 指导教师： xx 目录1.设计任务32.输送带的选型设计42.1.输送带宽度的设计计算42.2.输送带宽的校核4 2.3. 输送带输送能力校核- 4 2.4.输送带的选型53.带式输送机系统布置54.输送机运行阻力及张力计算54.1.有关参数计算64.2.运行阻力计算84.3.输送带张力的计算84.4.校核输送带强度135.驱动装置的选型设计145.1.电动机的计算、选定145.2.联轴器的选用、校核155.3.液力耦合器的选择155.4.减速器的计算、选用和校核155.5.滚筒的选择和滚筒合力的计算156.驱动装置的布置简图187.托辊、机架的选型设计197.1.托辊的计算、选用和校核197.2.机头架、中间架、机尾架的选用208.拉紧装置的选型设计248.1.拉紧参数计算248.1.1.拉紧力248.1.2.拉紧行程248.2.拉紧装置的选型设计249.制动装置的选型设计259.1.逆止力矩的计算259.2.逆止器的选定2510.其他装置的选型设计2710.1.导料槽的选型设计2710.2.中间架支腿的选型设计2910.3.驱动装置架的选型设计2910.4.清扫器的选型设计3011.设计小结3212.参考文献331. 设计任务综合设计题目及要求题目：某洗煤厂上料皮带运输机设计已知条件： 原煤上料运输 皮带运输机运输能力为（700 - 学号5）吨/时 皮带运输机出料端高度为（70 - 学号）米 皮带运输机入料端高度为平面开阔地，皮带长度和倾角可以自由选择我的学号是xxxxxxxx18，设计条件如下：原煤上料运输 皮带运输机运输能力q为（700-185）=610t/h； 皮带运输机出料端高度为（70-18）=52 m； 皮带长度为240m； 输送机安装倾角为12.5133； 物料的堆积密度为； 物料的颗粒度为0-300mm；目前国内采用的是dt型固定式带式输送机系列。该系列输送机由许多标准件组成，各个部件的规格也都成系列。故本设计中也采用dt型固定式带式输送机系列。图1 dtii(a)型带式输送机简图2. 输送带的选型设计2.1输送带宽度的设计计算 根据文献5设计带宽b按下式计算必需的带宽值，对照mt4 14中的带宽标准值予以圆整。、带速v、倾斜系数k和煤的堆积密度来表示， 按下式计算：由于安装倾角为12.5，k经过查阅文献2表3-3得0.925，由于运送的是原煤，故根据文献1可查得运送原煤最大皮带速度选择标准以及根据文献2的推荐速度系列，初步选择带速 v=2 m/s p23（3-14）求出s值后通过文献2表3-2查的带宽，查表得带宽应选择1000mm，由于运行堆积角为25，托辊槽角为35，初步选择带宽b为1000mm。2.2输送带宽的校核假定物料是未经筛分的散装物料，根据文献5 p23（3-15）,可知,根据已知条件物料的粒度为0-300mm,则有mm,所以输送带的带宽为1.0m。2.3输送带输送能力校核根据文献5核算带式输送机的输送能力q（1）输送机的输送能力可用最大装料断面面积 ，带速v，倾斜系数和物料的堆积密度 来表示，根据文献5 p22（3-6）按下式计算 t/h （2）由于输送机安装倾角=12.5，根据文献5p23表3-3可查得倾斜系数k0.925（3）由于运送的是原煤，故根据文献1可查得运送原煤最大皮带速度选择标准以及根据文献2的推荐速度系列，初步选择带速 v=2 m/s 。（4）由于运送的是原煤，根据文献3查表3.1.3得静堆积角为45，运行堆积角为25（5）采用三段等长托辊，初步选择托辊槽角为35。（6）输送机的输送能力可用最大装料断面面积 ，根据文献5p22表3-2可查得=0.1227 ，满足要求。图2.1带式输送机截面图2.4输送带的选型根据文献5p51表4-6，松散密度在 2.5 以下的中小块矿石、原煤、焦炭和砂砾等对输送带磨损不太严重的物料，芯层可以选择ep(涤纶聚酯帆布芯)覆盖层可以选择sbr(丁苯橡胶)，根据文献5p51表4-7，输送带上胶厚初步选择4.5mm，下胶厚1.5mm，输送带带芯初步选择ep-300型。3. 带式输送机系统布置4. 输送机运行阻力及张力计算4.1. 有关参数计算带式输送机传动滚筒上所需的圆周驱动力fu是所有阻力之和。根据文献5p23（3-16），用公式表示的形式为：，进一步简化为。而对于输送带机长l80m,可以进一步简化，为此引人一个系数c 作为主要阻力的因数， 它取决于带式输送机的长度。表4.1输送机各运行力的计算阻力参数计算公式或数值主要阻力和附加阻力=系数c文献5p23表3-5模拟摩擦系数f文献5p24表3-6：f=0.025机长l240mm输送机机承载分支每米托辊旋转部分质量文献5p24表3-7，得g1=12.21kg文献5p24（ 3-20），得输送机机回程分支每米托辊旋转部分质量文献5p24表3-7，得g2=10.43kg文献5p24（ 3-21），得承载分支或回程分支每米输送带质量文献5p25表3-8，得qb为14.7每米输送物料的质量文献1p482（3-22）输送机在运行方向上的倾斜角=12.5倾斜阻力每米输送物料的质量同上 h为输送机的高度h=52m特种阻力槽型系数文献5 p27，托辊槽角为35时，=0.43 托辊和输送带之间的摩擦系数文献5 p27，摩擦系数为0.30.4，取=0.35装有前倾托辊的输送机长度=240m 托辊前倾角度文献5p24表3-7，得= 物料与导料栏版间的摩擦系数文献5 p27，一般取0.50.7，取=0.6 输送能力导料槽拦板长度ll=4m 导料槽两拦板间宽度=0.610m 附加特种阻力清扫器阻力卸料器摩擦阻力清扫器个数=5 一个清扫器与输送带接触面积文献5p37表3-11，得a=0.01m2 清扫器与输送带间的压力文献5p37，p一般取，取清扫器与输送带间的摩擦系数文献5p37，一般取0.50.7 ，取=0.6 刮板系数文献5p37，一般取 4.2. 运行阻力计算表4.2运行阻力计算表主要阻力fh和附加阻力fn=1.394x0.025x240x9.8x10.175+4.172+(2x14.7+84.72)xcos12.5=10308.35n10308.35n倾斜阻力=84.72x52x9.8 =43173.31n43173.31n特种阻力+=1144.73n1144.73n附加特种阻力=5x0.0.x6x10x0.6+0 =1800n1800n根据文献1计算可得：带式输送机传动滚筒上所需圆周驱动力 4.3. 输送带张力的计算图4.1输送带张力计算简图进行输送带张力的校核:1. 输送带不打滑条件校核 文献5p28输送带不打滑条件为： （3-32）式中 传动滚筒与输送带间的摩擦系数，见文献5p28表3-12，取， 由文献 5p28表3-13查得由于双滚筒的围包角，故查表3-13得 由于采用双滚筒传动，2. 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，作用在输送带上任意一点的最小张力，需按下式进行验算，由文献5p29（3-33）（3-34），得：承载分支: 回程分支:式中允许最大下垂度，一般小于0.01；承载上托辊间距（最小张力处）；回程下托辊间距（最小张力处）；可按照文献2 得出；3. 各特性点张力（由文献5p29 逐点张力法）（1）根据不打滑条件，传动滚筒奔离点张力为。令s1= 也满足空载边垂度条件。表4.3各特性点张力计算表计算式各点张力值（n）8068.608068.60，满足要求8310.668559.988902.389169.4510819.1211035.5111476.93由于尾部改向滚筒的奔离点为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 (承载)值进行比较，取两者中的较大值作为该点张力，因 ，故令为该点张力65238.3968567.9369939.2971588.9673736.6375948.73（2）功率匹配比为1:1时表4.4各特性点张力计算表计算式各点张力值（n）11755.5，满足要求12108.1712471.4112970.2713359.3715009.0415309.2315921.59由于尾部改向滚筒的奔离点为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 (承载)值进行比较，取两者中的较大值作为该点张力，因 ，故令为该点张力66545.2469927.0571325.5972975.2775164.5277419.46（3）功率匹配比为1: 2时表4.5各特性点张力计算表计算式各点张力值（n）15674.00，满足要求16144.2216628.5517293.6817812.5019462.1719851.4120645.47由于尾部改向滚筒的奔离点为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 (承载)值进行比较，取两者中的较大值作为该点张力，因 ，故令为该点张力71269.1274839.8876336.6877986.3580325.9482735.72（4）功率匹配比为2: 1时表4.6各特性点张力计算表计算式各点张力值（n）7837，满足要求8072.118314.278646.848906.2510555.9210767.0411197.72由于尾部改向滚筒的奔离点为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 (承载)值进行比较，取两者中的较大值作为该点张力，因 ，故令为该点张力65238.3968567.9369939.2971588.9673736.6375948.734.4. 校核输送带强度输送带带芯初步选择ep-300型，根据文献5p32（3-50），对于棉、尼龙、聚酯等织物芯输送带层数（z）可以按照下式计算：参考2表3-20，可知z=4；根据文献2,对于芯带的强度校核按下式校核：故聚酯织物芯输送带ep-300即满足要求。5. 驱动装置的选型设计5.1. 电动机的计算、选定由文献5p30（3-40）可知，传动滚筒轴功率由文献5p31（3-46）可知，电动机功率pm可按下式计算：电动工况： 式中 -传动效率，一般在0.850.95之间选取,这里；-电压降系数，一般取0.900.95，这里取=0.95-多驱动功率不平衡系数，一般取0.900.95，故取=0.95。传动系统采用双滚筒四电机模式运作正常工作为三台电机，所以每台电机的驱动功率为：138.94/3=46.31kw。根据计算出的值，查电动机型谱，按就大不就小原则选定电动机功率, 查表可知，选择电动机y250 m-4,其功率为55kw。根据文献5 y-zly/zsy(y-dby/dcy)驱动装置选择表可查得驱动装置组合号为515，输送机代号10080。查表可得y-zly/zsy驱动装置组合（组合号515）的装置组合5p170续表3表5.1 y-zly/zsy驱动装置组合（组合号515）装置型号参数电动机文献5p655表17-1y250 m-4功率为55kw，转速1480r/min,电流103a，效率92.6%，功率因数0.88，转动惯量为0.64kg.m2液力耦合器文献5p705表17-1输入转速为1500r/min，传动功率范围是4590kw,输入孔直径75mm，输出直径为70mm，转动惯量为0.64kg.m2减速器文献5p666表17-16zsy315-31.5输入孔直径48mm，输出直径为140mm 制动器文献5p775表17-109制动轮直径为315mm,制动转矩为400630mm,每小时动作2000次。退距1.25，重量61.4kglz型弹性柱销齿式联轴器文献5p698表17-16公称转矩100-25000nm，轴孔长度y=252mm驱动装置代号q515-5zz5.2. 联轴器的选用、校核根据文献5可知，在选择y-zly/zsy驱动装置时，当电动机功率小于37kw时，驱动装置采用梅花形弹性联轴器连接电动机和减速器；当电动机功率大于45kw时，驱动装置采用液力耦合器连接电动机和减速器。所以电动机与减速器之间采用液力耦合器。但是对于驱动装置与传动滚筒之间的连接，则采用zl型低速联轴器。由于选用的电动机额定功率为55kw,转速1480r/min，传动滚筒的线速度为2m/s，设传动效率 ，则有传动滚筒转速为： ,则联轴器承受的转矩为：，所以可以查表得选用的lz型低速联轴器型号为，转动惯量为1.733kgm2,公称转矩为25000n，许用转速为2300r/min，满足题目要求。5.3. 液力耦合器的选择液力耦合器的作用是连接电动机输出与减速器，能够起到均载的作用，查表可知，液力耦合器的配套型号为：，由于选煤厂具有防爆要求，所以采用水介质。5.4. 减速器的计算、选用和校核根据前面的计算可知，减速器输入轴转速为=1480r/min，减速器输出轴转速=47.77r/min，所以所选减速器的传动比约为。初步选用的减速器型号为zsy315-31.5，查表可知，该减速器的公称传动比为31.5，公称输入转速为1500 r/min时，公称输出转速为48 r/min，故恰好满足条件。5.5. 滚筒的选择和滚筒合力的计算1. 确定传动滚筒合力计算根据工况要求功率配比为1：1时：= =39968.69n第一滚筒的合张力:第二滚筒的合张力:功率配比为1：2时：= =53291.59n第一滚筒的合张力:第二滚筒的合张力:功率配比为2：1时：= =26645.8n第一滚筒的合张力:第二滚筒的合张力:综合以上三种情况，第一滚筒的合张力:第二滚筒的合张力:2. 传动滚筒的选择和校核文献5p65表6-1三种工况中，初步选择传动滚筒的直径为800mm，则传动滚筒最大扭矩为： 根据传动滚筒最大合张力和最大扭矩，选择传动滚筒为10080.3，滚筒直径d=800mm，许用扭矩27kn.m，许用合力160kn，轴承型号为22232，转动惯量 ,此传动滚筒的输入轴直径d=150mm。故选用该滚筒100a307y(z)。3. 改向滚筒的选择 文献5p70表6-2根据计算出的各特性点的张力，1:2双驱动时，各特性点的张力最大，即据此计算出各滚筒合张力，所选改向滚筒型号及其转动惯量如下表所示。表5.2 改向滚筒参数表序号滚筒名称滚筒直径/mm滚筒长度/mm合张力/kn滚筒图号转动惯量/1头部180改向滚筒8001150146.11dtii(a)100b30781.82尾部180改向滚筒630115040.50dtii(a)100b10626.53拉紧180改向滚筒630115033.92dtii(a)100b10626.54前部90改向滚筒8001150108.81dtii(a)100b207735第一90增面滚筒6301150115.31dtii(a)100b40638.56第二90增面滚筒630115022.50dtii(a)100b10626.57第一90拉紧滚筒400115023.18dtii(a)100b20468第二90拉紧滚筒400115024.83dtii(a)100b20469头部45改向滚筒500115057.87dtii(a)100b30513.310尾部45改向滚筒400115015.05dtii(a)100b10466. 驱动装置的布置简图图6.17. 托辊、机架的选型设计7.1. 托辊的计算、选用和校核1.辊径选择根据文献2p543表4-12，表7.1 辊径参数表辊子直径d/mm限制带速 限制带速时的辊子转速 108557根据文献5p53进行辊子载荷计算:静载荷计算:承载分支托辊： 式中 e-辊子载荷系数，取e=0.8,，根据文献5p54表4-13; -承载分支托辊间距，m。；=1.2m v-带速，m/s, v=2m/s; -每米输送带质量，kg/m,=13kg/m -输送能力，,kg/s。回程分支托辊： 动载荷计算:（1）承载分支托辊： 式中 -运行系数，取 =1.2，根据文献5p54表4-14 -冲击系数，取 =1.2，根据文献5p54表4-15 -工况系数，取 =1.1，根据文献5p54表4-16（2）回程分支托辊： 计算后取静载荷、动载荷二者之中较大的值文献5p54表4-17来选择辊子，使其承载能力大于或等于计算值，这样就可保证辊子轴承寿命高于3000h,转角小于。由于,故应选用大于等于1.48n的辊子。2.型式选择根据文献5可知，托辊的参数和尺寸应符合gb/t990-1991，承载托辊选择槽型托辊，槽形角选择35；回程托辊选择平形托辊。具体参数如下表：图 7.1 槽型托辊承载托辊：根据文献5p77表6-3表7.2承载托辊参数表dl轴承aech1083156205/c4129013501038300h1h2pqd质量图号159437220170m1638.0100c414回程托辊：文献5p95表6-21图 7.2平形托辊表7.3回程托辊参数表dl轴承each10811506305/c413421290164h1h2pqd质量图号15090m1620.4100c4607.2. 机头架、中间架、机尾架的选用根据选择的带式输送机总体布置图可知，根据文献5p60机头架为改向滚筒头架（探头滚筒支架），中间架为传动滚筒中间架和改向滚筒中间架，机尾架为改向滚筒机尾架。改向滚筒头架各参数如下(mm) 输送机代号10080文献5p425表9-11和9-12改向滚筒头架表7.4改向滚筒头架参数表中心高h100022001400115034248048010552034y图号质量200无1501612-4094880jb3070t726kg传动滚筒中间架各参数如下（mm）输送机代号10080 文献5p438表9-14传动滚筒中间架传动滚筒中间架传动滚筒中间架传动滚筒中间架表7.5 传动滚筒中间架各参数表中心高heamb10002128715677160082034105520hsact图号3420020015030046016100ja3070z中间架的参数如下 ：文献5p482表9-36 中间架可以选择l=6000mm，则有机长l=406m=240m。表7.6 中间架的参数表aqb钢材规格/kgl=6000质量l=6000图号12901350385017050183100jc11改向滚筒机尾架参数:如下文献 5p447表9-19 改向滚筒机尾架表 7.7 改向滚筒机尾架参数中心高h88516901500150028650057048034170b22h2a2yh0图号4402815513501501612-28795160100jb30628. 拉紧装置的选型设计8.1. 拉紧参数计算8.1.1. 拉紧力根据文献5p34（3-66），拉紧装置拉紧力可以按下式计算：8.1.2. 拉紧行程根据文献3p45可得拉紧行程计算公式：。其中拉紧滚筒的拉紧行程（m）；输送带弹性伸长和永久伸长综合系数； 托辊组间的输送带屈挠率；输送带安装附加行程（m） 。取=0.012，=0.001，=1.5m，=240m，故有（0.012+0.001）240+1.5=4.62m。8.2. 拉紧装置的选型设计经过比较，选择块式垂直重锤拉紧装置，根据拉紧力的值。根据5p110表6-38，拉紧装置的图号为dtii(a)100d1061c，质量为，180拉紧改向滚筒选择100b106，质量为。alechq质量拉紧装置图号改向滚筒图号15001636185080021321515800380525100d1061c100b106所以重锤重量，故可得重锤块数，即使用158块。9. 制动装置的选型设计9.1. 逆止力矩的计算根据文献6p127可知，逆止器的使用是在向上运输的带式输送机上，但并非都需要使用逆止器，当满足下式时需要逆止器而，故需设置逆止器。根据文献5p31（3-43），不同工况下，输送机带料停车时产生的逆转力是不同的。为组织逆转，传动滚筒上需要的逆止力fl可用下式计算。出于安全上的考虑，对阻止逆d的力乘了0.8的系数。根据文献5p31（3-44），对于传动滚筒轴上的逆止力矩ml为：式中，d传动滚筒直径,mm。根据文献5p31（3-45），逆止器需要的逆止力矩：式中，i从传动滚筒轴到减速器安装逆止轴的速比，从传动滚筒轴到减速器安装逆止器轴的传动效率要求当将逆止器安装在减速器低速轴时，逆止力矩大于；当将逆止器安装在减速器高速轴上时，有。9.2. 逆止器的选定1、根据文献5p778表17-114，当将逆止器安装在减速器高速轴时，选用非接触式逆止器nf25，额定逆止力矩为 ，安装尺寸 ，而减速器输入轴直径的 ，故选型合理。表9.1 nf25型逆止器参数表 mm逆止器规格外形安装尺寸质量/kgdhblnf1070502303833017017225255382、根据文献5p782表17-121，当将逆器止器安装在减速器低速轴时，选用逆止器nyd200，额定逆止力矩为 ，安装尺寸 ，而减速器输出轴直径 ，故选型合理。表9.2 nyd200型逆止器参数表型号额定逆止力矩 孔径范围d/mm内圈高转速/ 空转阻力矩/n.m结构尺寸/mm最大质量/kgabdhhlnyd20038000160-2001000451302043062370434116020718010. 其他装置的选型设计10.1. 导料槽的选型设计根据文献7可知，物料装载到带式输送机上到达带速之前，必须用导料槽使其保持在输送带上，并使物料保持在输送带的中央，以防止物料的堆积偏心引起输送带的跑偏及物料从导料槽的边缘撒出。加料过程经过装料加速稳定阶段，过程如下图所示：图 10.1根据文献5p361表9-42，因为托辊槽角为=35带宽b=1000 托辊直径d=108mm，故选用 矩形口导料槽,参数如下：表10.1 导料槽参数表 mm带宽b托辊直径d主要尺寸l=1500槽体l=2000槽体前帘后挡板质量/kg图号质量/kg图号质量/kg图号质量/kg图号1000108135750213523909181100m111-1217100m111-29100m111-529100m111-6图10.2矩形口导料槽根据文献7，可求得物料装载后达到输送带速度所经过的最短距离，物料装载后在输送带运行方向分速度为 ，达到输送带的速度v时，经最短距离 ，由运动学公式 得： :物料与输送带间的滑动摩擦因数，0.5-0.7;:物料内部滑动摩擦因数，=tan25=0.47；所以，取取 考虑到沿输送带运行方向加料宽度的影响，取导料槽设计长度 可以选取 的矩形口导料槽，根据文献5p488表9-43图号为dtii(a)100m111-2， 表10.2矩形口导料槽（mm）bd主要尺寸l=2000mm槽体efhhh重量/kg图号10001081350750213523909222100m111-2前帘后挡板重量/kg图号重量/kg图号9100m111-529100m111-610.2. 中间架支腿的选型设计根据文献5p485表9-40，支腿选择，重型系列标准支腿型，参数如下：表10.3 中间架支腿参数表图号10006903001350144028502444100jc1002210.3. 驱动装置架的选型设计图10.3 y-zly/zsy型钢式驱动装置架根据文献5p291表7-8,此处选择y-zly/zsy型钢式驱动装置架，根据所选减速器以及电动机的型号y250 m-455，选择驱动装支架图号jq515z-z, 装配型式为5，查表可得下列参数：表10.4 y-zly/zsy型钢式驱动装置架参数表装配型式h/mm外形尺寸/mm地脚尺寸/mm图号t jq515z-z568512001097.5340178513765403423113494173913353010.4. 清扫器的选型设计本皮带输送机设计了两类清扫器：头部清扫器和空段清扫器。1、头部清扫器头部清扫器装设于输送机头部卸料滚筒处，用以清扫输送带工作面上粘附的物料，并使其落入头部漏斗中，通常选用刮板式清扫器，根据文献5p131表6-55,查表可选100e11可得下列参数：表10.5 头部清扫器参数表质量/kg图号100015601250104058020012065100e112、空段清扫器空段清扫器用于清除落到输送带下分支非工作面上的杂物以保护改向滚筒和输送带，本设计中的两个空段清扫器分别布置在尾部180改向滚筒与拉紧滚筒之间、头部180改向滚筒和前部90改向滚筒之间，安装时需使清扫器刮板的犁尖对着输送带运动方向，以便将杂物刮到输送机两侧的地面上，空段清扫器选用硬质合金刮板输送器，根据文献5p131表6-56，查表可选100e21。表10.6 空段清扫器参数表质量/kg图号10001350117097398026100e2111. 设计小结这次设计工作，是我们进入大学以来第一次独立进行的设计作业