普通传送带毕业设计（论文） .doc

普通传送带毕业设计（论文） 毕业设计普通传送带设计学 生 姓 名 蔡俊威 指导教师 胡文静 合作指导教师 唐继武 专业名称 机械设计与制造 所在院系 机械工程系 72013年6月目 录摘 要iabstractii前言1第一章 带式输送机的技术现状与发展趋势2第一节 国外带式输送机技术的现状2第二节 国内带式输送机技术的现状2第三节 国内外带式输送机技术的差距3第二章 整体的设计与选择7第一节 电动机的选择7第二节 带速的选择7第三节 总体布置设计7第四节 控制系统的设计9第三章 输送机各部件选型计算过程12第一节 输送机布置简图12第二节 初定参数12第三节 张力计算17第四节 拉紧装置计算17第五节 输送带选择计算17第六节 输送带组合型号17第四章 总结18致谢19参考文献20摘 要带式输送机在当今社会应用日益广泛当然一个产品也需要不断的研发和更新才能永保活力我所做的单托辊全封闭带式输送机就是在一些方面进行了改进首先用单托辊代替槽型托辊以防止跑偏其次在输送机外加外罩来防止污染美化环境再次螺旋拉紧装置保证了运行的稳定和可靠性等这些结构和技术保证了带式输送机的整机性能优良输送量大带速快高效节能通过对国内外带式输送机技术现状的分析得出了其在以后的发展趋势在对带式输送机的各部件进行设计与选择得出了对其整体的设计与选择在其计算中验证了带式输送机的各部件满足了它的功能要求另外输送机在设计的过程中考虑到了工作环境运行过程中皮带易磨损等问题进行了加外罩和单托辊结构是本输送机与其他机器的不同之处可以使输送机在更广的范围更可靠的运行关键词全封闭带式输送机单托辊螺旋拉紧装置abstractbelt conveyor are applied widely in todays society of course a product also requires constant development and renewal can forever maintaining vitality what i do single roller fully enclosed belt conveyor is improved in some aspects firstly with single roller instead of groove roller to prevent snaking secondly in conveyor plus recess to prevent the pollution beautify the environment again spiral taut device ensure the stability and reliability of the operation these structure and technology guarantees the belt conveyor excellent performance and large transportation amount belt speed fast high efficiency and energy savingthrough the domestic and international belt conveyor technology it is concluded that the analysis of the current situation of the development trend of the future on the belt conveyor design components obtained and choice to the whole design and choice in its calculation verified the belt conveyor components meet its functional requirement another conveyor in design process considered working environment and operation process of the belt the problems such as wear easily add casings and single roller structure is this conveyor and other machines differences can make conveyor in more wide scope more reliable operationkeywordsfully enclosed belt conveyor single roller spiral tension device前 言 运输机又称带式是一种连续运输机械也是一种通用机械皮带运输机被广泛应用在港口电厂钢铁企业水泥粮食以及轻工业的生产线即可以运送散状物料也可以运送成件物品 堆取料机堆料机取料机皮带机发电带式输送机制造以其优质高效工艺适应性广的技术特色深受制造业的重视在煤矿工程运输等高技术领域及机械制造煤矿开采汽车制造等产业部门一直有着广泛的应用近些年带式输送机又在其他一些产业部门表现出具有巨大的潜力和广阔的市场应用前景第一章带式输送机的技术现状与发展趋势第一节 国外带式输送机技术现状国外带式输送机技术的发展很快其主要表现在2个方面一方面是带式输送机的功能多元化应用范围扩大化如高倾角带输送机管状带式输送机空间转弯带式输送机等各种机型另一方面是带式输送机本身的技术与装备有了巨大的发展尤其是长距离大运量高带速等大型带式输送机已成为发展的主要方向其核心技术是开发应用于了带式输送机动态分析与监控技术提高了带式输送机的运行性能和可靠性目前在煤矿井下使用的带式输送机已达到表1所示的主要技术指标其关键技术与装备有以下几个特点1设备大型化2应用动态分析技术和机电一体化3输送系统设备的通用性互换性及其单元驱动的可靠性4新型高可靠性关键元部件技术表1 国外带式输送机的主要技术指标 主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m600075006000带速45647 最高达10输送量3500500040005000驱动功率kw1500400035007000最大达15000第二节 国内带式输送机技术的现状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吕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统采用调速型液力偶合器和行星齿轮减速器目前我国煤矿井下用带式输送机的主要技术特征指标如表2所示表2 国内带式输送机的主要技术指标主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m200030003000带速35445 最高达8输送量2500300030004000驱动功率kw1200200015003000最大达10000 第三节 国内外带式输送机技术的差距及发展趋势一大型带式输送机的关键核心技术上的差距1带式输送机动态分析与监测技术 长距离大功率带式输送机的技术关键是动态设计与监测它是制约大型带式输送机发展的核心技术目前我国用刚性理论来分析研究带式输送机并制订计算方法和设计规范设计中对输送带使用了很高的安全系统一般取n 10左右与实际情况相差很远实际上输送带是粘弹性体长距离带式输送机其输送带对驱动装置的起制动力的动态响应是一个非常复杂的过程而不能简单地用刚体力学来解释和计算国外已开发了带式输送机动态设计方法和应用软件在大型输送机上对输送机的动张力进行动态分析与动态监测降低输送带的安全系统大大延长使用寿命确保了输送机运行的可靠性从而使大型带式输送机的设计达到了最高水平输送带安全系数n 56并使输送机的设备成本尤其是输送带成本大为降低 2可靠的可控软起动技术与功率均衡技术 长距离大运量带式输送机由于功率大距离长且多机驱动必须采用软起动方式来降低输送机制动张力特别是多电机驱动时为了减少对电网的冲击软起动时应有分时慢速起动还要控制输送机起动加速度0301 ms2解决承载带与驱动带的带速同步问题及输送带涌浪现象减少对元部件的冲击由于制造误差及电机特性误差各驱动点的功率会出现不均衡一旦某个电机功率过大将会引起烧电机事故因此各电机之间的功率平衡应加以控制并提高平衡精度国内已大量应用调速型液力偶合器来实现输送机的软起动与功率平衡解决了长距离带式输送机的起动与功率平衡及同步性问题但其调节精度及可靠性与国外相比还有一定差距此外长距离大功率带式输送机除了要求一个运煤带速外还需要一个验带的带速调速型液力偶合器虽然实现软启动与功率平衡但还需研制适合长距离的无级液力调速装置当电机功率 50 kw时 可控启动传输-cst 用于大惯性负载平滑启动的多级减速齿轮装置多用于煤矿和矿山中带式输送机的驱动 显示出优越性由于可控软起动是将行星齿轮减速器的内齿圈与湿式磨擦离合器组合而成即粘性传动通过比例阀及控制系统来实现软起动与功率平衡其调节精度可达98 以上但价格昂贵急需国产化二技术性能上差距 我国带式输送机的主要性能与参数已不能满足高产高效矿井的需要尤其是顺槽可伸缩带式输送机的关键元部件及其功能如自移机尾高效储带与张紧装置等与国外有着很大差距1装机功率 我国工作面顺槽可伸缩带式输送机最大装机功率为4250 kw国外产品可达4970 kw国产带式输送机的装机功率约为国外产品的3040固定带式输送机的装机功率相差更大2运输能力 我国带式输送机最大运量为3000 th国外已达5500 th3最大输送带宽度 我国带式输送机为1400 mm国外最大为1830 mm4带速 由于受托辊转速的限制我国带式输送机带速为4ms国外为5ms以上5工作面顺槽运输长度 我国为3000 m国外为7300m6高效储带与张紧装置 我国采用封闭式储带结构和绞车拉紧为主张紧小车易脱轨输送带易跑偏输送带伸缩时托辊小车不自移需人工推移检修麻烦国外采用结构先进的开放式储带装置和高精度的大扭矩大行程自动张紧设备托辊小车能自动随输送带伸缩到位输送带有易跑偏不会出现脱轨现象7输送机品种 机型品种少功能单一使用范围受限不能充分发挥其效能如拓展运人运料或双向运输等功能做到一机多用另外我国煤矿的地质条件差异很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直至垂直提升等应开发特殊型专用机种带式输送机三可靠性寿命上的差距1输送带抗拉强度 我国生产的织物整芯阻燃输送带最高为2500 nmm国外为3150 nmm钢丝绳芯阻燃输送带最高为4000 nmm国外为7000 nmm2输送带接头强度 我国输送带接头强度为母带的5065国外达母带的70753托辊寿命 我国现有的托辊技术与国外比较寿命短速度低阻力大外国的比我们的寿命多30-404输送机减速器寿命 我国输送机减速器寿命3万h国外减速器寿命7万h5带式输送机上下运行时可靠性差四控制系统上差距1驱动方式 我国为调速型液力偶合器和硬齿面减速器国外传动方式多样如boss系统cst软启动可控传动系统等控制精度较高2监控装置 国外输送机已采用高档可编程序控制器plc开发了先进的程序软伯与综合电源继电器控制技术以及数据采信处理存储传输故障诊断与查询等完整自动监控系统我国输送机仅采用了中档可编程序控制器来控制输送机的启动正常运行停机等工作过程虽然能与可控启制支装置配合使用达到可控启制动带速同步功率平衡等功能但没有自动临近装置没有故障诊断与查询等3输送机保护装置 国外带式输送机除安装防止输送带跑偏打滑撕裂过满堵塞自动洒水降尘等保护装置外近年又开发了很多新型监测装置传动滚筒变向滚筒及托辊组的温度监测系统烟雾报警及自动消防灭火装置纤维织输送带纵撕裂及接头监测系统防爆电子输送带秤自动计量系统这些新型保护系统我国基本处于空白而我国现有的打滑堆煤溜煤眼满仓保护防跑偏超温洒水烟雾报警装置的可靠性灵敏性寿命都较低五发展趋势 目前世界上输送机向远距离高带速大输送量高可靠性发展我国在这方面还有很大的发展空第二章整体的设计与选择第一节 电动机的选择电动机是输送机的重要组成部分应遵循以下原则进行选择功率的选择电动机的功率不能选择过小否则难于启动或者勉强启动使运转电流超过电动机的额定电流导致电动机过热以致烧损电动机的功率也不能选择太大否则不但浪费投资而且电动机在低负荷下运行其功率和功率因数都不高造成功率浪费应采用防护式封闭式防爆式这种电动机的转子定子绕组等都装在一个封闭的机壳内能防止灰尘铁屑或其它杂物侵入电动机内部但它的密封不很严密所以还不能在水中工作jo系列电动机属于这种防护形式电动机电压等级的选择要根据电动机的类型功率以及使用地点的电压来决定电动机的额定转速根据生产机械的要求而决定一般采用尽量高转速的电动机第二节 带速的选择带速是输送机的重要参数应遵循以下原则进行选择1 长距离大运量宽度大输送机可选择较高带速2倾角越大运距越短则带速亦应越小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25ms采用犁式卸料器卸料时带速不宜超过2ms5输送成件物品时带速不得超过125ms6手选用带式输送机带速一般为03ms第三节 总体布置设计概述影响带式输送机总体布置的因素有输送机倾角受料段和机尾长度卸料段弧度段过渡段拉紧装置型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为突出侧向布置对整机设计的重要性并为计算机处理时简化输入提供方便本文将这些影响总体布置的因素归并为侧向设计问题来加以处理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尽量选用较小倾角特别对于由多台输送机组成的输送系统更是这样对于带速超过25ms的输送机为保证机尾不撒料输送机的最大倾角应较规定值减小2-4速度越高倾角应越小输送多种物料的输送机的最大倾角按最大倾角规定值最小的那种物料确定槽角 45的输送机其最大倾角可较一般输送机提高2-3同时采取特殊措施时除外下运带式输送机的倾角应较一般输送机减少2-4某些情况下无论上运或下运输送机的倾角可以提高到28或更高此时需要采取特殊措施例如降低带速提高拖辊槽角改变侧型以增加水平或较缓坡段等并请教专家进行经济和技术评估不应贸然采取大倾角2受料段和机尾长度受料段应尽量设计为水平段必须倾斜受料时其倾角应尽量小物料落到输送机的受料点应是输送机正常成槽的地方并使导料槽处在一种托辊槽角上以确保受料顺利方便导料槽的密封有条件时受料段的槽角最好为45并在导料槽前后均配设过段以更好地消除导料槽撒料的可能性3卸料段倾斜输送机的卸料段最好设计成水平段尽量不采用高式架和高式驱动装置架以方便操作和维修有利于输送机头部和转运站设计的标准化卸料段为水平的倾斜输送机其折点到头部滚筒中心线的距离应足够以保证所有过渡托辊均不在凹弧段上带速315 ms的输送机的卸料段一般应设计为水平段4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30m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50m计算拉紧行程较大在侧型布置上有困难时可采用双行程中部重锤拉紧装置或同时采用俩种不同形式的拉紧装置予以解决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置于中部并靠近传动滚筒处不得已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设于输送机中部并靠近中部传动滚筒5过渡段大运量长距离输送带张力大和重要的输送机一般均应设置过渡段头部滚筒中心线至第一组正常槽型托辊中心线的最小过渡段长度有条件时设置了头部过渡段的输送机宜相应设置尾部过渡段应在尾部改向滚筒槽角托辊间加设两组30一组25一组20一组15槽形托辊作为过渡6驱动装置位置单滚筒传动输送机其驱动装置一般设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将驱动装置设于中部或尾部采用双滚筒传动或多滚筒传动时驱动装置位置则根据计算决定7滚筒匹配表3 滚筒匹配b传动滚筒直径180尾部改向滚筒直径180中部改向滚筒直径180头部改向滚筒直径90改向滚筒直径45改向滚筒直径1200100080080010006305008托辊间距托辊间距应满足辊子承载能力和输送带下垂度俩个条件凸弧段托辊间距一般为承载分支托辊间距的12受料段托辊间距一般为承载分支托辊间距的12-13 因受力过大需加密托辊时可根据实际需要由设计者确定托辊间距输送质量大于20的成件物品时托辊间距不应大于物品长度沿输送方向的12对于20以下的成件物品托辊间距可取1200mm9输送带 输送带是带式输送机中的拽引构件和承载构件是带式输送机最主要的部件其价格一般占整机价格的30-40或以上因而选择适用的输送带降低输送带所承载的张力保护输送带在使用中不被损伤方便输送带的安装以及更换和维修延长输送带的使用寿命等成为输送机设计的核心内容输送带规格和技术参数 普通输送带的芯层和覆盖胶可用多种材料制成以适应不同的工作条件输送带的选用类型选择普通输送带一般多采用橡胶覆盖层其适用的环境温度与输送机一样为-20-40环境温度低于-5时不宜采用维纶帆布芯胶带环境温度低于-15时不宜采用普通棉帆布芯胶带在环境温度低于-20条件下采用钢丝芯胶带时应采用耐寒型胶带并与制造厂签订保证协议普通橡胶输送带适用的输送物料温度一般为常温当输送物料温度为80-200时应采用耐热带我国生产的耐热带分三型即1型1002型1253型150而有的厂生产的特种耐热带其耐热类型为1型1302型1603型200煤矿井下输送机用作高炉带式上料机的输送机及其他有火灾危险的场所使用的输送机用采用阻燃型难燃型输送带输送具有酸性碱性和其他腐蚀性物料或含油物料时应采用相应的耐酸耐碱耐腐蚀或耐油橡胶带或塑料带pvc类型的 塑料覆盖层输送带在井下作业有很好的表现但使用这种输送带时输送机倾角一般不大于13采用特殊措施者除外带宽取1400 层数3层 上胶厚3 下胶厚1510封闭外壳封闭外壳式输送机能够防止外来污染更可靠运行的保障其各部分尺寸按照各部件的运行要求来加工第四节 控制系统的设计一电动机正反转线路图2-1为异步电动机正反转控制线路从图2-1a可知按下sb2正向接触器km1得电动作主触点闭合使电动机正转按停止按钮sb1电动机停止按下sb3反向接触器km2得电动作其主触点闭合使电动机子绕组与正转时相比相序反了则电动机反转 从主回路来看如果km1km2同时通电动作就会造成主回路短路在线路图2-1a中如果按了sb2又按了sb3就会造成上述事故为此要求线路中必须设置联锁环节如图2-1b所示根据本章前面所讲述过的互锁的内容利用两个接触器的辅助常闭触点互锁控制的方式将其中一个接触器的常闭触点串入另一个接触器的线圈电路中则任何一个接触器先通电后即使按下相反方向的起动按钮另一个接触器也无法通电这种方式称为电气联锁或电气互锁 电动机工作后才能起动等等都需要有类似的这种联锁控制如果现在电动机在正转想要反转则线路2-1b必须先按停止按钮sb1后再按方向按钮sb3才能实现显然操作不方便线路图2-1c利用复 合按钮就可实现正反转的直接转换很显然采用复合按钮还可以起到联锁作用这是由于按下复合按钮sb2时km1可得电动作同时km2回路被切断同理按下复合按钮sb3时km2得电同时km1回路被切断这样的互锁叫机械互锁图2-1c既有接触器常闭触点的电气互锁也有复合按钮常闭触点的互锁即具有双重互线二动力头的自动循环控制控制线路完成了这样一个工作循环首先使动力头由位置b移到位置a停下然后动力头由位置c移到位置d停下接着使动力头和同时退回到原位置停下行程开关st1st2st3st4分别装在床身bacd处电动机m1带动动力头电动机m2带动动力头动力头和在原位时分别压下st1和st3线路的工作过程如下按下起动按钮sb2接触器km1得电并自锁使电动机m1正转动力头由原位b向a点前进当动力头到a点位置时st2行程开关被压下结果使km1失电动力头停止同时使km2得电动作电动机m2正转动力头由原位c点向d点前进图有个当动力头到达d点时st4被压下结果使km2失电与此同时km3与km4得电动作并自锁电动机m1与m2都反转使动力头与都向原位退回当退回到原位时行程开关st1st3分别被压下使km3和km4失电两个动力头都停在原位km3和km4接触器的常开触点分别起自锁作用这样能够保障动力头和都确实退到原位如果只用一个接触器的触点自锁那另一个动力头就可能到原位接触器就已失点的情况第三章 输送机各部件选型计算过程第一节输送机布置简图 原始数据带速 v 16ms 机长l 45m提升高度h 129m 倾角 16 最大输送量q 318th输送物料干熄煤 静堆积角为a 40 动堆积角 25 容重 400 kgm3第二节 初定参数上托辊槽角为35中间部分直径159mm输送带上胶厚45mm下胶厚15mm一核算输送能力q 36svk由a 40 查表得s 02354 m2 倾角 16查表得k 089q 360235416089400 4827318满足要求二核算输送带的宽度b q 159th 400 kgm3 v 16ms查表得断面系数k 420查表得c 088查表得 10数据代入得 b 1159m取输送带俩侧空边100mm考虑到过载等多重因素输送带宽度为1400mm三计算圆周驱动的传动功率主要阻力fhfh flg qroqru2q bqg cos 查表得 f 003 多尘潮湿 有表得 g2 2568 kg采用v型托辊直径为189mm前倾角度为142由于上托辊在设计手册上没有说明所以用solidworks仿真出来按照材料为钢的密度为7900kgm3得出其质量为734kg则上托辊组旋转部分每米重量取上托辊间距为a0 12m下托辊间距为3mq ro 73412kgm 6117 kgm下托辊组旋转部分每米重量q ru 32543kgm 1085 kgmqg q36v 3183616 kgm 552kgm查表得q b 19kgml 45 cos 16 468m则fh 00346898161171085219552cos 16 0034689811616 22259n四主要特征阻力fs1fs1 ffql 承载托辊前倾阻力f c0ln q b q g g cos sin c槽型系数35槽角时取为043 0托辊和输送带摩擦系数一般取0304 下托辊前倾角度142代入数据的 f 0430319552468981cos16sin142 1047n式中l为导料槽挡板长度3mb1导料槽两拦板间宽度 查表得b1 085输送料上允许的最大物料面积s s1 065 1159-065 cos3502tg2506 00885s2 065 1159-065 cos3502 1159-065 sin3502 085850146 01253s s1s2 0088501253 02138k1 式中输送机在运行方向的倾角16 0被输送物料的运行堆积角250代入上式得k1 093k 1-s11-k1s 1-00885 1-093 02138 1-00290 0971iv svk 02138160971 03321 0703321240098131620852 4914n则fs1 f0 fg l 10474914 5961n五附加特殊阻力 fs2 n3frfafr ap3 查表得a com 101043取为06则fr ap3 00141010406n 840nfa 0fs2 5fr 4200 n 式中n3 5包括2个清扫器和2个空段清扫器1个空段清扫器相当于15个清扫器六倾斜阻力fstfst qghg 552981129 6986 n七圆周驱动力fufu c fh fstfs1fs2 22259596142006986 14001 n 八传动功率计算传动滚筒轴功率pa为pa fuv10002241kw电动机功率pm为pm pa 224108809510 268kw式中 12 096098094 088取功率增大系数为14则电动机实际功率p 14 pm 13268 3484kw由表选电动机型号为y225s-4转速为1500rm满载转速为1480n 37kw第三节 张力计算一输送机不打滑校核输送带不打滑的条件为f2s1min fu2 e-1 式中fu2 kafu 1514001 210015 n根据给定条件第一传动滚筒围包角190传动滚筒与输送带间摩擦系数 035 查表得尤拉系数e 318则f2s1min fu2 e-1 210015 318-1 n 96337n二输送带下垂度校核承载分支最小张力fmin为ha 001f承min a0 qb qg g8 ha 12 19552 981 8001 109185 n回程分支最小张力fmin为f回min au qbg8 ha 319 981 8001 69896 n三传动滚筒合力fnfn fu2s1 210015296337 n 4026893n 4027kn 根据fn查表初选传动滚筒直径d 800输送机代号100801许用合力73kn传动滚筒扭矩m fud2000 210015082000knm 84kn 12 knm初选规格满足要求输送机代号为1com2kg根据输送机代号和电动机功率查表驱动装置选择表得驱动装置组合号为463根据组合号查表驱动装置组合表可知驱动装置各部件型号再从表驱动装置与传动滚筒组合表可查得低速连轴器型号及尺寸l四个特性点张力根据不打滑条件传动滚筒奔离点最小张力为96337n令s1 96337n f回min亦满足空载边垂度条件s2 s12fr 963372840n 113137ns3 102s2 102113137 n 11540 n s4 s3flig q ruqb 15fr 115400034598110851915840 n 131953ns5 102s4 102131953n 134592ns6 s5 134592ns7 104s6 104134592n 139976 n 109185n满足承载边保证下垂最小张力要求第四节 拉紧装置计算拉紧力f0 s6s7 134592n139976n 274568n 275kn考虑结构紧凑的问题采用螺旋拉紧装置改向滚筒100b206查表改向滚筒型谱gk2 971kg第五节 输送带选择计算初选输送带为nn-100由式z fnb 236347121400100 203f fus1 1400196337 236347n确定z 3层核算传动滚筒直径 d czdbl 90307mm 189mm 630mmc系数棉80尼龙芯90聚