带式输送机设计.doc

摘 要本次毕业设计是关于矿用固定式带式输送机的设计。分析了常见软起动装置及其选型方法，归纳总结出长运距、大运量变坡输送下运带式输送机设计中的关键问题和可靠驱动方案和制动方式优化组合的可行方案；通过常规设计计算，提出了合理确定张紧位置、张紧方式及张紧力大小的方法；对驱动装置及各主要部件进行了选型并校核。首先对胶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及计算方法；然后根据这些设计准则与计算选型方法按照给定参数要求进行选型设计；接着对所选择的输送机各主要零部件进行了校核。普通型带式输送机由六个主要部件组成：传动装置，机尾和导回装置，中部机架，拉紧装置以及胶带。最后简单的说明了输送机的安装与维护。目前，胶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胶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。长距离变坡下运带式输送机运行工况复杂，在设计方面需考虑各种可能的工况，并计算最危险工况下输送机的各项参数，同时为保证运行过程中输送机各组成部分能适应载荷及工况的变化需将拉紧力统一，然后重新计算各工况下输送机参数，最终确定整机参数。本次带式输送机设计代表了设计的一般过程, 对今后的选型设计工作有一定的参考价值。 关键词：带式输送机；长距离；选型设计AbstractThe design is a graduation project about the belt conveyor used in coal mine. The soft-starting devices and their type-selection were analyzed. The key points were summarized for designing the long-distance, heavy-capacity DTBC used in varying slope environment. The reliable combined scheme of driving and braking units was put forward. The methods for determining the tensioning location, type and the amount of tensioning force based on the results of conventional calculations. The criterion was summarized for selecting driving device and the main components in the conveyer. Next, it is the principles about choose component parts of belt conveyor. After that the belt conveyor abase on the principle is designed. Then, it is checking computations about main component parts. The ordinary belt conveyor consists of six main parts: Drive Unit, Jib or Delivery End, Tail Ender Return End, Intermediate Structure, Loop Take-Up and Belt. At last, it is explanation about fix and safeguard of the belt conveyor. Today, long distance, high speed, low friction is the direction of belt conveyors development. Air cushion belt conveyor is one of them. 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. Due to the complicated operational condition of long-distance and varying slope DTBC, it is necessary to consider every kind of possible working conditions during its design and calculate the parameters in the most dangerous condition. At the same time, it is necessary to uniform the tensioning force in order to suit the variations of the load and condition. Then the conveyers parameters should be re-calculated under various conditions and the parameters should be determined finally.Keyword: belt conveyor; long-distance；design Selection目 录摘 要IAbstractIII第一章 绪 论1第二章 带式输送机及其应用32.1 带式输送机的应用32.2 带式输送机的分类32.3 各种带式输送机的特点42.4 国内外研究现状和发展趋势52.4.1 国内外带式输送机的发展与现状52.4.2 国外煤矿用带式输送机技术现状和发展趋势62.4.3 国内煤矿用带式输送机技术现状及存在的问题72.4.4 我国煤矿用带式输送机的发展182.5 带式输送机的工作原理92.6 带式输送机的结构和布置形式112.6.1 带式输送机的结构112.6.2 布置方式12第三章 带式输送机的设计计算143.1 已知原始数据及工作条件143.2设计方案的拟定143.3 计算步骤153.3.1 带宽的确定:153.3.2输送带宽度的核算173.4 圆周驱动力173.4.1 计算公式173.4.2 主要阻力计算173.4.3加特种阻力计算193.4.4 倾斜阻力计算203.5 传动功率计算213.5.1 传动轴功率的计算213.5.2 电动机功率计算213.6 输送带张力计算223.6.1 输送带不打滑条件校核223.6.2 输送带下垂度校核233.7 各特性点张力计算243.8 传动滚筒、改向滚筒合张力计算263.8.1 改向滚筒合张力计算263.8.2 传动滚筒合张力计算273.9 传动滚筒最大扭矩计算273.10 拉紧力计算273.11绳芯输送带强度校核计算28第四章 驱动装置的选用与设计294.1 电机的选用294.2 减速器的选用304.2.1 传动装置的总传动比304.2.2 液力偶合器31第五章 带式输送机部件的选用325.1 输送带325.2 传动滚筒325.2.1 传动滚筒的选型及设计325.2.2 传动滚筒的直径验算335.3 托辊345.3.1 托辊的选型345.3.2 托辊的校核365.4 制动装置375.5 改向装置385.6拉紧装置385.7 输送机式刮板清扫装置395.8 机架与中间架39第六章 全文总结42参考文献4443第一章 绪 论带式输送机是连续运行的运输设备，在冶金、采矿、动力、建材等重工业部门及交通运输部门中主要用来运送大量散状货物，如矿石、煤、砂等粉、块状物和包装好的成件物品。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，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装备的关键设备。特别是近10年，长距离、大运量、高速度的带式输送机的出现，使其在矿山建设的井下巷道、矿井地表运输系统及露天采矿场、选矿厂中的应用又得到进一步推广。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。原始参数：1）输送物料：煤2）物料特性：（1）块度：0300mm（2）散装密度：0.90t/m3（3）在输送带上堆积角：=20（4）物料温度：3000带速（m/s）3.5445，最高达8输送量（t/h）2500300030004000驱动总功率（kw）1200200015003000，最大达10100国外带式输送机技术的发展主要表现在三个方面1：(1)带式输送机功能多元化、应用范围扩大化，如大倾角带式输送机、管状带式输送机、空间转弯带式输送机等各种机型；(2)带式输送机本身的技术向长运距、大运量、高带速等大型带式输送机方向发展；(3)带式输送机本身关键零部件向高性能、高可靠性方向发展。在煤矿井下，由于受环境条件的限制，其带式输送机的技术指标要比地面用带式输送机的指标为低。国外通常使用的带式输送机的主要技术指标如表2.1所示。2.4.3 国内煤矿用带式输送机技术现状及存在的问题 从20世纪80年代起，我国煤矿用带式输送机也有了很大发展，对带式输送机的关键技术研究和新产品的开发都取得了可喜的成果，输送机产品系列不断增多，从定型的SDJ, SSJ, STJ, DT等系列发展到多功能、适应特种用途的各种带式输送机系列，但这一阶段的发展大都基于我国70年代前后引进带式输送机的变形和改进，主体结构没有大的变化。进入90年代后，随着煤矿现代化的发展和需要，我国对大倾角带式输送机、高产高效工作面顺槽可伸缩带式输送机及长运距、大运量带式输送机及其关键技术、关键零部件进行了理论研究和产品开发，应用动态分析技术和中间驱动与智能化控制等技术，研制成功了软启动和制动装置以及PLC控制为核心的防爆电控装置。随着我国煤矿高产高效矿井的发展，煤矿井下带式输送机到目前己达到表2.2所示的主要技术指标。表2.2 国内带式输送机的主要技术指标主要参数顺槽可伸缩带式输送机大巷与斜井固定式强力带式输送机运距（m）200030004500带速（m/s）2.54.53-5输送量（t/h）1500300020003000驱动总功率（km）900160015003000 从表2.1和表2.2的比较可以看出，我国煤矿高产高效矿井配套国产带式输送机的水平基本达到了国际水平。目前，在带式输送机产品中，主要存在的问题但关键零部件的可靠性水平还有待于进一步提高。 在煤矿井下，由于煤层和井下地质结构等原因，有时不得不采用下运带式输送机。由于下运方式对制动技术、可靠性、安全性等要求较高，在矿井开拓及运输方式设计时，大都尽量避免下运运输方式，这也是目前下运带式输送机应用较少的原因。2.4.4 我国煤矿用带式输送机的发展1（1）大型化、智能化 为了适应高产高效集约化生产的需要，带式输送机的运输能力要加大，控制自动化水平要提高，长运距、高带速、大运量、大功率是带式输送机今后发展的必然趋势。在今后的10年内，输送量要达到40005000t/h，带速要提高到6m/s，顺槽可伸缩输送机头部集中驱动要达到3000米，对于固定强力带式输送机要达到5000米，单机驱动功率10001500KW,输送带要达到PVG3150和ST6000以上。（2）提高关键零部件的性能和可靠性 设备开机率的高低主要取决于输送机关键零部件的性能和可靠性。而要提高关键零部件的性能和可靠性，除了进一步完善和提高现有零部件的性能和可靠性外，还要不断开发研究新的技术和零部件，如高性能可控软启动技术、动态分析与监控技术、高效储带装置、快速自移机尾、高寿命托辊等，使带式输送机的性能进一步提高。（3）扩大功能，一机多用化带式输送机是一种理想的连续运输设备，但目前其效能还没有充分发挥，资源有所浪费。如将带式输送机结构作适当修改，并采取一定的安全措施，就可拓展到运人、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。（4）开发专用机种中国煤矿的地质条件差异较大，在运输系统的布置上经常会出现一些特殊要求，如弯曲、大倾角(25)直至垂直提升、长运距下运带式输送机等，而有些场合常规的带式输送机是无法满足要求的。为了满足煤矿井下的某些特殊要求，应开发满足这些特殊要求带式输送机，如波纹挡边输送机、管状带式输送机、平面转弯带式输送机、线摩擦多驱动带式输送机、大倾角上运带式输送机、打倾角下运带式输送机等。 2.5 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。带式输送机组成及工作原理如图2-1所示，它主要包括一下几个部分：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。图2-1 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。普通型带式输送机的机身的上带是用槽形托辊支撑，以增加物流断面积，下带为返回段(不承载的空带)一般下托辊为平托辊。带式输送机可用于水平、倾斜和垂直运输。对于普通型带式输送机倾斜向上运输，其倾斜角不超过18，向下运输不超过15。输送带是带式输送机部件中最昂贵和最易磨损的部件。当输送磨损性强的物料时，如铁矿石等，输送带的耐久性要显著降低。提高传动装置的牵引力可以从以下三个方面考虑：（1）增大拉紧力。增加初张力可使输送带在传动滚筒分离点的张力增加，此法提高牵引力虽然是可行的。但因增大必须相应地增大输送带断面，这样导致传动装置的结构尺寸加大，是不经济的。故设计时不宜采用。但在运转中由于运输带伸长，张力减小，造成牵引力下降，可以利用拉紧装置适当地增大初张力，从而增大，以提高牵引力。 （2）增加围包角对需要牵引力较大的场合，可采用双滚筒传动，以增大围包角。（3）增大摩擦系数其具体措施可在传动滚筒上覆盖摩擦系数较大的衬垫，以增大摩擦系数。通过对上述传动原理的阐述可以看出，增大围包角是增大牵引力的有效方法。故在传动中拟采用这种方法。2.6 带式输送机的结构和布置形式 2.6.1 带式输送机的结构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。输送带是带式输送机的承载构件，带上的物料随输送带一起运行，物料根据需要可以在输送机的端部和中间部位卸下。输送带用旋转的托棍支撑，运行阻力小。带式输送机可沿水平或倾斜线路布置。使用光面输送带沿倾斜线路布置时，不同物料的最大运输倾角是不同的，如下表2-1所示：表2-1 不同物料的最大运角物料种类角度物料种类角度煤块18筛分后的石灰石12煤块20干沙15筛分后的焦碳17未筛分的石块180350mm矿石16水泥200200mm油田页岩22干松泥土20由于带式输送机的结构特点决定了其具有优良性能，主要表现在：运输能力大，且工作阻力小，耗电量低，约为刮板输送机的1/3到1/5；由于物料同输送机一起移动，同刮板输送机比较，物料破碎率小；带式输送机的单机运距可以很长，与刮板输送机比较，在同样运输能力及运距条件下，其所需设备台数少，转载环节少，节省设备和人员，并且维护比较简单。由于输送带成本高且易损坏，故与其它设备比较，初期投资高且不适应输送有尖棱的物料。输送机年工作时间一般取4500-5500小时。当二班工作和输送剥离物，且输送环节较多，宜取下限；当三班工作和输送环节少的矿石输送，并有储仓时，取上限为宜。2.6.2 布置方式电动机通过联轴器、减速器带动传动滚筒转动或其他驱动机构，借助于滚筒或其他驱动机构与输送带之间的摩擦力，使输送带运动。带式输送机的驱动方式按驱动装置可分为单点驱动方式和多点驱动方式两种。 通用固定式输送带输送机多采用单点驱动方式，即驱动装置集中的安装在输送机长度的某一个位置处，一般放在机头处。单点驱动方式按传动滚筒的数目分，可分为单滚筒和双滚筒驱动。对每个滚筒的驱动又可分为单电动机驱动和多电动机驱动。因单点驱动方式最常用，凡是没有指明是多点驱动方式的，即为单驱动方式，故一般对单点驱动方式，“单点”两字省略。单筒、单电动机驱动方式最简单，在考虑驱动方式时应是首选方式。在大运量、长距离的钢绳芯胶带输送机中往往采用多电动机驱动。带式输送机常见典型的布置方式如下表2-2所示：表2-2 带式输送机常见典型的布置方式第三章 带式输送机的设计计算3.1 已知原始数据及工作条件原始参数和工作条件（1）输送物料：煤（2）物料特性： 1）块度：0300mm2）散装密度：0.90t/3）在输送带上堆积角：=204）物料温度：故摩擦条件满足。3.8 传动滚筒、改向滚筒合张力计算3.8.1 改向滚筒合张力计算根据计算出的各特性点张力,计算各滚筒合张力。头部180改向滚筒的合张力:=20878+21921=42799N 尾部180改向滚筒的合张力:=9790+10280=20070N3.8.2 传动滚筒合张力计算根据各特性点的张力计算传动滚筒的合张力:动滚筒合张力:=21926+7526=29452N3.9 传动滚筒最大扭矩计算单驱动时,传动滚筒的最大扭矩按式（3.9.1）计算： （3.7.1）式中D传动滚筒的直径（mm）。 双驱动时,传动滚筒的最大扭矩按式（3.9.2）计算： 初选传动滚筒直径为500mm,则传动滚筒的最大扭矩为:=29.452KN=5.4KN/m 3.10 拉紧力计算拉紧装置拉紧力按式（3.10-1）计算 （3.8-1）式中拉紧滚筒趋入点张力（N）；拉紧滚筒奔离点张力（N）。由式（2.8-1）=7924+7546=15470 N =15.47 KN查煤矿机械设计手册初步选定钢绳绞筒式拉紧装置。3.11绳芯输送带强度校核计算 绳芯要求的纵向拉伸强度按式（3.11-1）计算； （3.11-1）式中静安全系数，一般=710。运行条件好，倾角好，强度低取小值；反之，取大值。输送带的最大张力21926 N选为7,由式（3.10-1） N/mm可选输送带为680S,即满足要求.第四章 驱动装置的选用与设计4.1 电机的选用电动机额定转速根据生产机械的要求而选定，一般情况下电动机的转速不低500r/min，因为功率一定时，电动机的转速低，其尺寸愈大，价格愈贵，而效率低。若电机的转速高，则极对数少，尺寸和重量小，价格也低。本设计皮带机所采用的电动机的总功率为54kw，所以需选用功率为60kw的电机，拟采用YB200JDSB型电动机，该型电机转矩大，性能良好，可以满足要求。查运输机械设计选用手册，它的主要性能参数如下表：表4-1 YB200JDSB型电动机主要性能参数电动机型号额定功率kw满载转速r/min电流A效率功率因数YB200L-30147056.892.50.87起动电流/额定电流起动转矩/额定转矩最大转矩/额定转矩重量kg7.01.92.03204.2 减速器的选用4.2.1 传动装置的总传动比已知输送带宽为800，查运输机械选用设计手册表277选取传动滚筒的直径D为500，则工作转速为：，已知电机转速为1470 r/min ，则电机与滚筒之间的总传动比为：本次设计选用 JS30型.矿用减速器,传动比为25，可传递30KW功率。第一级为螺旋齿轮，第二级、第三级为斜齿和直齿圆柱齿轮传动，其展开简图如下：图4-1 JS30型减速器展开简图电动机和I轴之间，IV轴和传动滚筒之间用的都是联轴器，故传动比都是1。4.2.2 液力偶合器本次设计选用的YOD400，输入转速为1470rmin，效率达0.96，起动系数为1.31.7。第五章 带式输送机部件的选用5.1 输送带选用带宽B=800mm,680S型煤矿用阻燃输送带。5.2 传动滚筒5.2.1 传动滚筒的选型及设计选结构示意图如图5-2所示：传动滚筒长度的确定. 查运输机械设计选用手册表239得：其主要性能参数如表5-1所示：表5-1传动滚筒参数表mm许用扭矩许用合力8004.140500轴承型号轴承座型号转动惯量重量3520Z12107.8432再查表运输设计选用手册240可得出滚筒长度为950。或者由经验公式：已知带宽B800，传动滚筒直径为500，滚筒长度比胶带宽略大，一般取（100200）取800150950 与查表结果一致5.2.2 传动滚筒的直径验算大量实验表明，传动滚筒的摩擦系数与胶带和滚筒之间的单位压力有较大关系，在单位压力较大的区域摩擦系数随压力的增大而减小，所以传动滚筒的直径应按平均压力进行验算。 所以因此传动滚筒直径合格。5.3 托辊5.3.1 托辊的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B800mm查运输机械设计选用手册表242，取托辊为DT03C0311, 托辊直径D为89mm，长度为315mm。在输送机的受料处，为了减少物料对输送带的冲击，减少运行阻力，拟采用DT03C0711缓冲托辊；结构型式为橡胶圈式，托辊直径选为89mm。下托辊采用平行型托辊DT03C2112,托辊直径为89mm托辊的间距设计由带宽B800mm，取上托辊间距为1200mm，下托辊间距为3000mm。表5-2 托辊技术规格表托辊直径mm托辊轴径mm轴承型号托辊长度mm托辊轴外伸长mm旋转部分质量kg托辊质量kg89204G204200142.082.792502.152.983152.583.584653.875.246004.786.487505.797.87254G205950177.2311.21108254G2054 G2053153.535.073804.075.864654.776.896005.898.537006.729.749508.7412.7711509.413.99140010.0315.62133254G3053806.38.21115016.920.971594659.6412.02140025.8231.52托辊阻力系数主要由实验来确定,见表5-3:表5-3 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0.0350.045.3.2 托辊的校核（一）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5-3 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89mm，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。5.4 制动装置输送机向上运输时，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运输，所以不需要制动装置。5.5 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。改向滚筒可用于输送带、或的方向改变。一般布置在尾部的改向滚筒或垂直重锤式的张紧滚筒使输送带改向，垂直重锤张紧装置上方滚筒改向，而改向以下一般用于增加输送带与传动滚筒间的围包角。改向滚筒直径有250、315、400、500、630、800、1000mm等规格选用时可与传动滚筒直径匹配，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。本次设计采用4个直径315mm的改向滚筒,改向180，改向托辊组是若干沿所需半径弧线布置的支承托辊，它用在输送带弯曲的曲率半径较大处，或用在槽形托辊区段，使输送带在改向处仍能保持槽形横断面。输送带通过凸弧段时，由于托辊槽角的影响，使输送带两边伸长率大于中心，为降低胶带应力应使凸弧段曲率半径尽可能大一般按织物芯带伸长率为%、钢绳芯带为0.2计算5.6拉紧装置 查煤矿机械设计手册选定螺栓拉紧装置5.7 输送机式刮板清扫装置图6-5 图6-5所示为输送机式刮板清扫装置，主要由