毕业设计（论文）-上湾矿煤炭提升系统设计.doc

全套图纸加扣3012250582目 录1 绪论11.1 国内煤炭提升设备的发展概况11.2 国外煤炭提升设备发展状况11.3 上湾矿的概况12 带式输送机的整体设计方案32.1 方案的提出32.2 工作原理43 输送机主要部件的选型与设计73.1 1310米输送机设计的原始数据73.2 输送带类型的选择73.2.1 选择的原则73.2.2 具体选择73.3 带速的确定83.4 带宽的确定83.5 功率计算83.5.1 带式输送机的驱动功率计算83.5.2 输送带的张力计算123.5.3 输送带的安全系数校核133.5.4 滚筒直径的确定143.5.5 改向滚筒的选取143.6 托辊组的设计选择143.6.1 托辊的结构143.6.2 托辊组的选择153.6.3 计算合理的托辊组间距163.6.4 辊子载荷的校核173.7 输送机驱动装置的设计173.7.1 带式输送机的启动过程分析173.7.2 大型带式输送机对驱动装置的要求183.7.3 现有驱动装置及其分类193.7.4 带式输送机各种驱动方式的比较研究193.7.5 电动机的选择计算223.7.6 液力偶合器的选型223.7.7 减速器的选型233.7.8 联轴器的选型253.7.9 制动器的选型263.8 带式输送机拉紧装置的设计273.8.1 拉紧装置的作用273.8.2 拉紧装置的分类及特点273.8.3 拉紧行程的计算283.9 机架的设计与选取293.10 清扫器的选择293.10.1清扫器的作用293.10.2 清扫器的形式304 5600米输送机主要部件的选型314.1 5600米输送机的原始数据314.2 功率计算314.2.1 带式输送机的驱动功率计算314.2.2 输送带的张力计算344.2.3 输送带的安全系数校核354.3 滚筒直径选择354.4 输送机驱动装置的设计364.5 带式输送机拉紧装置的设计365 4300米输送机主要部件的选型375.1 4300米输送机的原始数据375.2 功率计算375.2.1 带式输送机的驱动功率计算375.2.2 输送带的张力计算405.2.3 输送带的安全系数校核415.3 滚筒直径选择415.4 输送机驱动装置的选型415.5 带式输送机拉紧装置的设计426 输送机主要部件的选型与设计436.1 243米输送机的原始数据436.2 功率计算436.2.1 带式输送机的驱动功率计算436.2.2 输送带的张力计算466.2.3 输送带的安全系数校核476.3 滚筒直径选择476.4 输送机驱动装置的设计476.5 带式输送机拉紧装置的设计487 带式输送机的安装及典型故障分析497.1 安装要求497.2 典型故障分析507.2.1 输送带跑偏的原因507.2.2 调偏原理及跑偏的控制措施518 经济技术分析539 结论54致 谢55参考文献56附录A译文59附录B外文文献661 绪论 矿山提升设备是沿井筒提升煤炭、矸石，升降人员和设备，下放材料的大型机械设备。它是矿山井下生产系统和地面工业广场相连接的枢纽，是矿山运输的咽喉。因为矿井提升设备在矿山生产的过程中占有极其重要地位。1.1 国内煤炭提升设备的发展概况我国早在公元前1100年左右就发明和使用了轱辘提水和提升重物，这就是现代提升设备的始祖。自1940年以来，我国建立了自己的提升机制造业，并且不断地发展。1953年抚顺重型机械厂制造了我国第一台单绳缠绕式提升机，1958年洛阳矿山机器厂制造了第一台多绳摩擦提升机。1971年该厂又新设计制造了JK型新系列单绳缠绕式提升机，提升能力平均提高了25。目前我国可以成批生产各种现代化大型矿井提升机以及各种配套设备，无论从设计、制造、自动控制等各方面，都正在跨入世界先进的行列。我国矿井提升设备的发展已经历了50余年的历史，并有数家公司生产矿井提升机。中信重工机械股份有限公司是矿井提升机的设计制造主导企业，已生产JK和JKM系列矿井提升机4300余台，国内市场占有率88。1.2 国外煤炭提升设备发展状况国外矿井提升设备的发展历史已有170多年。德国早在1827年就开始设计制造了蒸汽机驱动的提升机。1877年德国人设计了第一台摩擦式提升机又称“戈培式提升机”。1905年使用了第一台电动提升机。1938年创造了第一台多绳摩擦式矿井提升机。1957年发明了多绳缠绕式提升机。矿井提升设备的类型、结构形式等都在日新月异地向前发展。缠绕式由单筒发展到双筒，为适应提升距离增加和节省电能的需要，又发展了圆锥形、圆柱圆锥形、双圆柱圆锥形及单筒可分离式卷筒提升机等结构形式。1.3 上湾矿的概况为了更好的服务于上湾煤矿1-2煤层四盘区特厚煤层采煤方法的选择，统计分析了上湾煤矿一、二、三盘区已开采工作面的开采情况，尤其是其矿压显现情况，为四盘区1-2煤层特厚煤层采煤方法的选择奠定基础。由于一、三盘区采高相对较小，在此主要选择上湾煤矿12106综采工作面进行详细分析。12106超大采高综采工作面紧邻四盘区，工作面地表标高为1150m1230m，埋深72m130m，平均101m。沿工作面回采方向，煤层整体正坡推进，局部呈现波状起伏，平均煤厚约7.07m，局部煤层厚度变化较大，煤层可采指数为1，煤层厚度变异系数为7%。根据回采地质说明书，该工作面煤层在回风顺槽20联巷附近，煤层有分叉现象，上分层较厚，约5.37m，下分层较薄，约1.7m，中间有0.2m4.0m的细粒砂岩和粗粒砂岩，在切眼附近逐渐复合。煤层最薄处位于12106主回撤通道附近，厚度约5.52m。煤层倾角15，上覆基岩厚40m130m，邻近武家塔东沟处对应地面标高最低，基岩最薄，松散层厚0m25m，主要是风积砂。12106综采工作面沿煤层走向布置，工作面顺槽沿煤层倾向布置。工作面东侧为西翼盘区1-2煤三条大巷，西侧为四盘区未开采区，北侧为12105工作面采空区，南侧为井田南边界；该工作面由东北向西南布置，向西南延伸至尔林兔井田。工作面长298m，推进长度2984m。工作面布置了两条运输顺槽（下顺槽）和一条回风顺槽（上顺槽）。两条运输顺槽中一条为胶运顺槽，主要用于煤炭运输；另一条为辅运顺槽，主要用于辅助运输。上湾矿四盘区的年产量为1800万吨。从井底车场先运4300米，0度倾角，其次需要运输5600米，5度的倾角，到地面，然后需要运输1310米，倾角11度到选煤厂。2 带式输送机的整体设计方案2.1 方案的提出随着现代化大型煤矿矿井的发展，煤矿井下用带式输送机在向大功率、大运量、长距离方向发展，本设计为型钢丝绳芯式带式输送机，与普通带式输送机相比其特点如下：.单机运输距离长。带式输送机的运输长度主要取决于胶带的抗拉强度。普通胶带受其抗拉强度的限制，不能满足长距离运输的要求，而钢丝绳芯胶带的拉伸强度大，抗冲击好，寿命长，使用伸长小，成槽性好，耐曲挠性好，适于长距离运输。运输能力大。钢绳芯胶带内的钢绳柔软且为纵向排列，放在托辊上的成槽性好，因此它的生产率高，运输能力大。只要适当的提高带速，增大带宽，生产率将会急剧上升。.经济效果好。钢绳芯胶带输送机比汽车、火车的爬坡能力大，故能缩短运输距离，减少基建工程量和投资，缩短施工时间。.结构简单。.使用寿命长。钢绳芯胶带为单层结构，故柔软，弹性好，耐冲击，弯曲疲劳小，工作时更能适应在托辊上运行。同时因为单机长度长，在同样使用年限中胶带受冲击，受弯曲次数少，因此使用寿命长，一般可达十年左右。.运行速度大。在运输量相同的条件下，可减小带宽，节省投资。带式输送机按外形分为平行和槽形带式输送机、夹带式输送机、波纹挡边斗式、波纹挡边袋式、吊装式蛋管形、固定式圆管形。按驱动方式分为有辊式、无辊式、直线驱动方式。本设计采用固定槽形带式输送机，并且全程输送带全由托辊支撑运转。带式输送机从整体看，有头部驱动、头尾驱动和多驱动三种类型。由于本设计用于井下向上运输，选择头部驱动，并且由设计参数可知本输送机比较长，所以选择头部双滚筒驱动即两部电动机、液力偶合器、减速器、联轴器等。也就是两个滚筒各用一台电动机，称之为双滚筒分别驱动。双滚筒驱动功率分配的原则有张力最小分配和比例分配两种。 （a） （b） （c）图2-1 驱动装置布置示意图Fig. 2-1 driver arrangement diagrama头部驱动：b头尾驱动：c多驱动张力最小分配是指传递一定的牵引力，输送带的张力最小。按照此原则分配的优点是，传递一定的牵引力时，使输送带张力最小，有利于输送带运行，但缺点是很难选到合适的电动机，且两滚筒所用的电动机功率不同、减速器不同、设计和使用不便。比例分配是将比例将总功率分到两个滚筒上，通常采用1：1和2：1两种。按照2：1分配是将相遇点一侧的滚筒1的功率按两倍于滚筒2分配，按这种方法分配的优点是滚筒即可使用相同的电动机、减速器及有关设备，又可充分发挥滚筒1的摩擦牵引力。传递同样牵引力时，所需输送带的张力大。缺点是滚筒1需要两套电动机和减速器，占地面积大。按照1：1分配是两滚筒功率相同，各为总功率的0.5，这种分配的优点是电动机、减速器及有关设备完全一样，运转维护方便。因此本设计采用双滚筒分别驱动，并且按照等功率驱动单元法进行1：1分配。2.2 工作原理型钢丝绳芯式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输送，可输送松散密度的物料。其工作原理如图2-2所示，其主要组成部分是：胶带，托辊，传动滚筒，拉紧装置，制动器及头尾清扫装置。输送带绕经头部双滚筒驱动、改向滚筒、拉紧滚筒、导料滚筒连接成封闭环形，用张紧装置将它们张紧，在驱动装置的驱动下，靠胶带与驱动滚筒之间的摩擦力，使输送机连续运转，从而达到将货物由一个地方运到另一个地方的目的。图2-2 钢丝绳芯带式输送机工作原理图Figure 2-2 wire rope core belt conveyor working diagram1胶带；2传动滚筒；3换向滚筒；4托辊；5拉紧装置型钢丝绳芯式带式输送机是大运量、倾角较大、长距离、胶带张力很大的矿山首选，主要用于平巷、斜井。根据我的设计参数以及应用范围本设计采用两套传动装置，其作用是将电动机的转矩传给胶带，使胶带连续运行的装置，由电动机、传动滚筒、液力偶合器、减速器和联轴器等组成。由于本设计是长距离、大功率、高带速的输送机，满足电动机无载起动，输送带的加、减速度特性任意可调，能满足频繁起动的需要，过载保护，并且各电动机的负荷均衡。机头部，包括电动机、液力偶合器、减速器、联轴器、传动滚筒等，其中液力偶合器置于电动机和减速器之间，用花键连接，联轴器置于减速器和传动滚筒之间用花键连接起来。是通过电动机的输出轴将其动力通过液力偶合器传递给减速器输入轴，用弹性柱销齿式联轴器将减速器输出轴与传动滚筒的输入轴连接起来，靠滚筒与输送带的摩擦传递牵引力，将电动机的动力传递给胶带，由于输送带式挠性牵引构件，滚筒驱动的带式输送机依靠输送带与滚筒间的摩擦传递牵引力。为增大滚筒的摩擦牵引力可以从以下三个方面着手：加大输送带的拉紧力，以增大输送带在驱动滚筒分离点的张力。增加围包角。增加摩擦系数，在驱动滚筒表面包覆高摩擦材料。机身部由中间架和托辊组成，中间架是刚性的具有斜撑的支腿组成。托辊是承托输送带，使输送带的垂度不超过限定值，保证输送机平稳运行并且通过尾部张紧装置将其拉紧把物料从一个地方运到另一个地方，中间机身每十组设置组正常槽形托辊，组槽形前倾托辊，一组锥形上调心托辊，防止跑偏。机尾部，尾部接料处布置缓冲托辊，起缓冲作用以减少对输送带的压力，保护输送带，延长其使用寿命。尾部用重载车拉紧利用自身重力和重物进行拉紧，接收物料将物料运到头部导料滚筒将物料卸下。头部安装重锤清扫器，尾部安装回程清扫器将输送带清扫干净，延长输送带、滚筒等的使用寿命。本设计为大运量、长距离、输送带张力大，所以在头部和尾部均放置过渡段，过渡段就是布置过渡托辊的地方，本文选用过渡托辊。 3 输送机主要部件的选型与设计3.1 1310米输送机设计的原始数据输送量：Q=4500t/h运输物料：原煤（0300mm）散密度：r=900kg/m输送机倾角：a=11输送机水平长度：L=1285.9m输送机提升高度：H=250m3.2 输送带类型的选择3.2.1 选择的原则（1）在煤矿井下使用时，必须选择阻燃输送带，并且要优先选用橡胶贴面，其次式橡胶贴面和塑料贴面的阻燃输送带；（2）在同等条件下优先选择分层输送带，其次是整编芯体带和钢绳芯输送带；（3）在分层输送带中，优先选用尼龙，维尼龙帆布层输送带，因为在相同抗拉压力强度下，上述材料臂棉帆布输送带体轻 、 带薄、 柔软 、成槽性好，而且耐水、 耐腐蚀；（4）覆盖胶的厚度主要考虑所输送物料的种类和特性，给料冲击的大小，输送带运行速度与机长。3.2.2 具体选择带式输送机靠摩擦传动，当胶带过松，传动滚筒分离点处张力过小，摩擦系数较低或过载时，都可能造成胶带在滚筒上打滑的现象。由于摩擦发热，在滚筒表面产生高温，会使胶带的橡胶覆盖层损坏，并引起胶带着火。在打滑时，由于胶带是绝缘体会在胶带表面产生很高的静电电势，从而产生电火花。胶带着火或产生电火花会造成煤矿井下瓦斯爆炸事故，产生的有毒气体也会酿成熏人事故。所以煤矿井下带式输送机要使用阻燃带。阻燃带，顾名思义，是不可燃烧的或燃烧后能自行熄灭的一种胶带。在制作过程中加入了一定的原料如聚氯乙烯，以提高胶带的防火及抗静电特性。它是一种特殊用途的胶带。阻燃带已系列化，根据MT66897标准，查表选取ST2500型的阻燃输送带。S表示具有阻燃和抗静电性能，2500表示输送带整体纵向拉断强度为2500 。3.3 带速的确定输送带的带宽B和它的运行速度v决定了带式输送机的输送能力。带速根据带宽和被运物料性质确定，我国带速已标准化，具体选取可参考矿井运输提升表3-19，初步确定带速。3.4 带宽的确定确定带宽要考虑所运物料的最大块度。按给定条件Q=4500t/h，又由=5，输送机的倾斜系数k=0.97，求出物料断面积A： (式3-1)按槽角堆积角=30，取带宽B=1600mm。3.5 功率计算3.5.1 带式输送机的驱动功率计算 1)传动滚筒上所需圆周力的计算在带式输送机传动滚筒上所需圆周力 由所有的阻力相加得来的。 （式3-2） 或 （式3-3） 已知:输送机倾角=11，cos=0.98。带式输送机机长L=1310m1000m，附加阻力明显小于主要阻力，可引入系数C来考虑阻力，它取决于输送机的长度，按下式计算： （式3-4） 式中 C系数，表3-2查取； 取C=1.03 模拟摩擦系数，根据工作条件制造、安装水平选取，参见表3-22；取=0.03 L输送机的长度，m；按实际要求取L=1310m 重力加速度，取=9.81； 承载分支托辊每米长旋转部分质量，； 回程分支托辊每米长旋转部分质量，； 每米长输送带的质量，； 每米长输送物料的质量，； 主要阻力，N； 附加阻力，N； 特种主要阻力，即托辊前倾摩擦阻力及导料槽摩擦阻力，N； 特种附加阻力，即清扫器、卸料器及翻转回程分支输送带的阻力，N； 倾斜阻力，N； H输送机卸料段和装料段间的高差，m；查表3-1得：=0.03表3-1 模拟摩擦因数Table 3-1 friction factor simulation安装情况工作条件水平、向上倾斜及向下倾斜的电动工况工作环境良好，制造、安装良好，带速低，物料内摩擦因数小0.02按标准设计制造、调整好，物料内摩擦因数中等0.022多尘，低温，过载，高带速，安装不良，托辊质量差，物料内摩擦因数大0.023-0.03向下倾斜设计、制造正常，处于发电工况时0.012-0.016查表3-2得：C=1.03表3-2 计入附加阻力的系数CTable3-2 The coefficient of additive drag C50060070080090010001500200025005000C1.201.171.141.121.101.091.061.051.041.03查表3-3得：上托辊=50kg，下托辊=42kg表3-3 托辊旋转部分的质量Table 3-3 quality of rotating parts of roller roll托辊形式带宽/mm800100012001400160018002000上托辊/铸铁座14222547507277冲压座111720_下托辊/铸铁座12182039426165冲压座111518_上托辊间mm，下托辊间距取上托辊间距的2倍，即mm。 （式3-5） （式3-6） 计算，初选输送带ST2500。 (式3-7) （式3-8） 计算特种主要阻力 （式3-9） （式3-10）= （式3-11）式中 ：物料和导料挡板间的摩擦系数，=0.50.7,这里取=0.5； 导料挡板内部宽度，=0.4m； 装有导料挡板的设备长度，取=2m； 容积输送能力。且（式3-12）由于不设裙板故=0 =1532.8N （式3-13）计算特种附加阻力 （式3-14） （式3-15） （式3-16）=600+2400=3000N （式3-17）计算倾斜阻力=62489.9N （式3-18）=161198.9N （式3-19）所以 （式3-20） 2)输送机所需功率计算 = （式3-21） 式中 ：传动滚筒轴所需功率，KW; 圆周驱动力 带速，m/s。 （式3-22） 输送机所需功率 kW3.5.2 输送带的张力计算输送机布置如图3-4。，按驱动时的工况求：则 （式3-23）式中：围抱角，取；摩擦系数，=0.4；图3-1 输送机布置图Figure 3-1 conveyor layout （式3-24）正常运行时各点的张力：空段阻力，则 （式3-25）所以：重段阻力： （式3-26）解得： 校核垂度：重段垂度所需要的最小张力为：（式3-27） 通过空段垂度所需要的最小张力为： （式3-28） 通过3.5.3 输送带的安全系数校核 （式3-29）式中： 胶带的安全系数，取m=10； 胶带的强度，=25000；所以10 通过3.5.4 滚筒直径的确定根据经验公式 （3-30）其中 D滚筒直径,()；钢丝绳直径,()。 所以选的包胶滚筒。3.5.5 改向滚筒的选取改向滚筒仅作为引导输送带改变方向或者增加输送带与传动滚筒间的围包角的圆柱形筒。改向滚筒不承担转矩，结构比较简易。改向滚筒用于改变输送带运行方向，由于改向是一般放在尾部或者垂直拉紧装置处，改向放在垂直装置的上访，增面滚筒一般用于小于或等于的场合。并且改向滚筒按承载能力分轻型、中型、中型，分档直径分别为、，结构型式与传动滚筒一致。本设计选用裸漏光钢面滚筒，选用度的改向滚筒，直径分别为和的头部导料滚筒和尾轮，个增面滚筒直径为的改向滚筒。3.6 托辊组的设计选择3.6.1 托辊的结构随着带式输送机的发展，从托辊的结构到托辊组的型式不断有新的变化，面对如此众多的托辊和托辊组形式，应该合理地选择合适地托辊组型式。对托辊组的最低要求是：使用可靠、回转阻力系数小、制造成本低、具有足够的承载能力。普通托辊由管体、轴承座、轴承、轴和密封件构成，轴承布置在托辊管体的内部，托辊轴的两端由托辊支架支撑。管体一般由无缝钢管或焊接钢管制造。无缝钢管制造的管体由于钢管的壁厚不均匀，运行时产生附加动载荷，使输送带产生振动，同时使轴承及密封件过早破坏，一般只适用于低速运行的输送机。焊接钢管壁厚均匀，运行平稳，适用于高速运行。轴承座有铸造式和冲压式和酚醛塑料加布三种。铸造式轴承座的优点是厚度较大、刚性强、配合面精度高、托辊转动灵活性好。但重量较大，成本较高。冲压轴承座的重量轻、制造容易、成本低。但钢板薄时刚性小、易变形、拆装时易损坏。3.6.2 托辊组的选择托辊按用途不同可分为普通承载托辊和专用托辊。普通承载托辊在正常段的上分支和下分支托辊，它们的作用是支撑输送带和物料；专用托辊的作用是输送带的过渡导向、输送带运行的防偏以及缓冲等。托辊都是成组地安装在输送机上。上托辊组可以由单个托辊的平形托辊和两个、三个托辊的槽形托辊组。槽形托辊的中间托辊水平布置，侧托辊的槽角一般为和。最常用的托辊组是三个辊子的长度相等并布置在同一平面内。本设计上托辊采用三节式槽形托辊，下托辊用平形托辊。托辊的各参数根据表3-4选择。表3-4 托辊直径、槽角和安装间距与带宽的关系Table 3-4 relationship between diameter, groove angle, and distance of installation and bandwidth平行输送机槽型输送机300400500650800100012003004005006508001000托辊直径槽角035上托辊间距250、500、1000500、750、10001000下托辊间距250025002500250030003000根据表11上托辊选用三节式槽形托辊，托辊直径 89mm ，槽角 。下托辊采用平形托辊，托辊直径 89mm 。3.6.3 计算合理的托辊组间距在设计时,托辊间距应同时满足2个条件:(1)托辊承载能力及使用寿命要求；(2)保证输送带适当的下垂度。表3-5 托辊间距于带宽的关系Table 3-5 the relationship between the distance between the rollers and the bandwidth松散密度/m带宽，mm500,650800,10001200,1400托辊间距，mm15001200120012001600100010001000得：托辊间距为1200mm回程段托辊间距取承载段托辊间距的二倍即可，即2212002400mm （式3-32）2 优越性分析通过对带式输送机托辊间距的合理确定及优化布置,可大大减少托辊用量,其优越性是非常明显的。1）托辊成本约占输送机成本的30%,如果托辊数量减少一半,成本约降低15%。因此将会大幅度减少投资。2）托辊数量减少,使输送机运行阻力降低,功率消耗减小,节约电能。3）由于带式输送机托辊用量很大,且易出现故障,故减少托辊用量,使维护工作量和费用降低。4）延长输送带使用寿命,降低输送带跑偏率,提高运行可靠性。3.6.4 辊子载荷的校核承载分支托辊：式中：承载分支托辊静载荷，； e辊子载荷系数，查运输机械设计选用手册表2-35，得e=0.8； 承载分支托辊间距，, =1.5； 输送能力，； 每米长输送带的质量，；=63.88；能满足要求。回程分支托辊：=e=0.63363.889.81=1184（式3-23）式中：回程分支托辊静载荷，； 回程分支托辊间距，；=3； e辊子载荷系数，e=0.63； 能满足要求。3.7 输送机驱动装置的设计3.7.1 带式输送机的启动过程分析带式输送机是一个复杂的机电系统，它是由闭环的承载输送带和托辊及驱动装置、拉紧装置、改向滚筒及其机架构成的系统；输送带运行的驱动力由驱动装置提供；拉紧装置提供给系统必要的拉紧力；改向滚筒给输送带导向；托辊的作用是支撑输送带及其上而的物料并减小输送带的挠度。当驱动装置开始启动后，通过滚筒与输送带的摩擦作用，将驱动力传递给输送带，输送带的运动需要克服各种运行阻力，而且，输送带为粘弹性体.尽管在启动过程中可以控制驱动装置的启动过程的速度(加速度)，但并不能将运动直接传递到整个输送带上，而是在输送带的粘弹性性质和阻力作用下，逐渐地将驱动力和速度传播到整个输送带上，随着输送机的逐渐启动，输送带的张力由静止状态下的张力变化到稳定运行下的张力。张力的变化又会导致输送带变形量的变化，这一变化由拉紧装置和输送带的挠度变化所吸收.因而，要求驱动装置在保证输送机能够在有载状态下启动的同时，还要尽量减小输送带的动载荷，避免出现振荡和冲击。大型带式输送机的驱动装置一般采用多驱动单元方式。当驱动装置布置在一个位置上时(头部或尾部，也可能是多滚筒驱动)，在启动过程和正常运行时，需要考虑各驱动单元的功率平衡，以避免导致由于载荷不均衡而引起的电动机过载甚至是烧毁电动机的事故；当在一条带式输送机上多个驱动装置布置在不同的位置上(头部、尾部及中间)，在确定了输送机的启动顺序后，启动的时间间隔也非常重要，后续的驱动装置启动过早，将出现输送带张力下降、堆积，而启动过晚，会出现振荡和冲击。 鼠笼电动机串限矩型液力耦合器，由于采用自动启动方式，按驱动装置的固有机械特性进行启动，在速度变化过程中，当驱动力矩较小时，甚至出现速度下降(在此过程中，驱动装置一直在向输送机系统输入能量)，而当驱动装置输入的驱动力较大时，输送机将产生较大的加速度，整个启动过程处于非平缓的过程，出现尾部的最大速度比驱动装置输入的速度还高(实际上，当配置的液力耦合器的规格和充液量较合适时，启动过程可以得到一定的改善)。采用控制启动方式，此时，启动的速度和加速度按设定值进行控制，启动过程比较平缓，仅产生较小的动载荷。可见，控制启动过程能够避免应力过大和振荡，达到降低输送带、滚筒、托辊、机架等的载荷，提高设备的整体经济性，因此，正确选用可靠的可控驱动装置是大型带式输送机设计中的关键问题。3.7.2 大型带式输送机对驱动装置的要求大型带式输送机具有驱动电动机容量大、设计上需要满足输送机有载启动和多机驱动等特点，因而对大型带式输送机驱动装置的基木要求是:1. 驱动装置应具有良好的启动性能，具有大的启动力以使输送机能够有载启动。2. 启动过程中具有足够小、合理的加速度以减小动载荷，避免由过大的惯性力引起物料在输送带上的滑移、洒料，及输送带和滚筒打滑以及拉紧装置的过大行程。理论上要求在不同的货载情况下都应保持恒定的启动过程。3. 提供低速运行方式.为了验带或者防止冻结，有时要求输送机必须在低速下持续运行(一般是设计速度的10%12% )。4. 驱动装置必须防止输送机的功率以及力矩超过安全限度，以保证过载的输送机自动停机，避免发生灾难性的事故。5. 在采用多驱动情况下，应保证各电动机的负荷均匀，避免各驱动装置及输送机的部件过载。6. 电动机启动时对电网的冲击小，最好能使电动机无载启动。7. 驱动装置应该具有较高的传动效率。8. 驱动装置应具有良好的可控性，控制启动、停机时的速度和加减速度。9. 尽量使电动机空载启动，错开启动时各电动机的启动时间；减少电动机的启动次数，有可能时，可在输送机停止时不必停电动机。3.7.3 现有驱动装置及其分类驱动装置实际上是一种能量转换装置，根据能量可能进行的转换方式，带式输送机的驱动可以有下面的几种途径: 1. 电能机械能:电动机通过电力电子技术直接驱动。其主要形式为:直流电动机调速方式、交流电动机软启动方式、交流电动机变频调速方式、差动变频无级调速。2. 电能液体动能流体摩擦机械能:液粘离合器驱动。3. 电能液体动能机械能:液力耦合器驱动。4. 电能液压能机械能:液压马达驱动。按驱动系统的控制方式，可分为按驱动装置的特性启动和控制启动.由于带式输送机系统的驱动种类较多，根据传动原理和结构特点的不同，将现有的驱动装置分成变频调速、液力耦合器传动、直流电动机调速、液体粘性离合器传动、液压马达驱动、交流电动机软起动和差动变频无级调速等7类。3.7.4 带式输送机各种驱动方式的比较研究1)电动滚筒电动滚筒分内装式电动滚筒和外装式电动滚筒。它们的主要区别在于内装式电动滚筒电动机装在滚筒内部，外装式电动滚筒电动机装在滚筒外部，并与滚筒刚性联接。内装式电动滚筒由于电动机装在滚筒内部，电动机散热性较差，一般用在功率为30以下、机长小于150的带式输送机上。外装式电动滚筒由于电动机装在滚筒外部，电动机散热性较好，一般用在功率为45以下、机长小于15的带式输送机上。其最大的优点是结构紧凑，维修费用低，可靠性高，驱动装置和传动滚筒合二为一。其缺点是软起动性能差，电动机启动时对电网冲击大，可靠性比Y型电动机+联轴器+减速器驱动方式差。2) Y型电动机+联轴器+减速器Y型电动机+联轴器+减速器驱动方式的优点是:结构简单，维护工作量小，维修费用低，可靠性高。其缺点是软起动性能差，电动机启动时对电网冲击大。一般用在功率为45以下、机长小于150的带式输送机上。3)Y型电动机+限矩型液力耦合器+减速器Y型电动机+限矩型液力耦合器+减速器是带式输送机上使用最为广泛的一种驱动装置。限矩型液力耦合器分带后辅室限矩型液力耦合器和不带后辅室限型液力耦合器。由于带后辅室限矩型液力偶合器在电动机启动时.液力油由后辅室通过节流孔缓慢进入液力耦合器下作腔.所以其启动性能优于不带后辅室限矩型液力偶合器。但是由于带后辅室限矩型液力耦合器启动时间长、发热量大，所以在限矩型液力耦合器选型时.如果选用带后辅室限矩型液力耦合器。在液力耦合器有两个型号均能满足其传递功率时，由于该形式液力偶合器启动时间长、发热量大，所以应优先选用较大型号液力耦合器；如果选用不带后辅室限矩型液力耦合器，在液力耦合器有两个型号均能满足其传递功率时，由于该形式液力耦合器启动时间较短、发热量较小，所以应优先选用较小型号液力耦合器。对于有多台电动机驱动的带式输送机，如果选用Y型电动机+限矩型液力耦合器+减速器驱动方式，液力耦合器建议选用带后辅室限矩型液力耦合器。由于限矩型液力耦合器受散热条件限制，所以Y型电动机+限矩型液力耦合器+减速器驱动方式一般用在单机功率为630以下，机长小于1500的带式输送机上。其优点是:性价比高，结构简单紧凑，维护工作量小，维修费用低，保护电动机过载，多台电动机驱动时能平衡电机功率，可分台延时启动，减小带式输送机起动时对电网的冲击，可靠性高，价格低，是机长小于1500的带式输送机的首选驱动方式。其缺点是:软起动性能较差，不宜用于下运带式输送机及要求具有调速功能的带式输送机。4)Y型电动机+调速型液力偶合器+减速器Y型电动机+调速型液力耦合器+减速器是大型带式输送机常用的一种驱动方式，一般用在机长大于800的长距离大型带式输送机上。其优点是:结构较简，维护工作量较小，电动机空负荷启动，保护电动机过载，多台电动机驱动时，延时启动，减小带式输送机启动时对电网的冲击，可靠性较高，软启动性能较好，具有启动可控性能，即启动时间可控、启动速度曲线可控，价格较低。其缺点是:液力耦合器启动时，由于液力耦合器工作腔油量变化和速度变化曲线为非线性关系且具有置后性，所以可控性动态响应慢，做闭环控制难度较大，有时有渗油现象发生。不宜用于下运带式输送机及要求具有调速功能的带式输送机。5)Y型电动机+CST驱动装置Y型电动机+CST驱动装置是美国道奇公司专为带式输送机设计的具有较高可靠性的机电一体化驱动装置。一般用在机长大于1000的长距离大型带式输送机上。其优点是:软起动性能良好，起动时速度曲线线性可控，停车时速度曲线也可控，可做闭环控制，电动机空负荷起动，结构简的单，维护工作量小，多台电动机驱动时，可分台延时启动，减小带式输送机起动时对电网的冲击。其缺点是:对维修工及润滑油要求高，设备价格高。不宜用于下运带式输送机及要求具有调速功能的带式输送机。6)绕线电动机+减速器绕线电动机+减速器有三种控制方式。第一种控制方式为绕线电动机串频敏电阻或水电阻；第二种控制方式为绕线电动机串金属电阻；第三种控制方式为绕线电动机串级调速。第一种控制方式无调速功能，且电动机不能频繁启动，一般用在机长大于500且电动机不频繁启动的带式输送机上；第一种控制方式无调速功能，但电动机可以频繁启动.配可控硅动力制动后，是下运带式输送机最常用的驱动方式；第三种控制方式具有调速功能，可做闭环控制，一般用在机长大于1000的长距离，且要求具有调速功能的大型带式输送机上。其优点是:第一、二种控制方式，结构简单，维护工作量较小，软起动性能较好，价格较低，起动时对电网冲击小，可靠性高，可控性能好；第三种控制方式，动力制动性能优良。其缺点是:第一、二种控制方式启动和停车时能耗较大；第三种控制方式系统复杂，且有被交-交变频或交-直-交变频替代的趋势。7)高速直流电动机+减速器高速直流电动机+减速器驱动方式是一种具有调速功能的驱动方式，一般用在要求具有调速功能的大型带式输送机上。其优点是:软起动性能良好，起动时速度曲线线性可控，停车时速度曲线线性可控，电气制动性能好，可无级变速，可控性能优良，可做闭环控制，可靠性较高。其缺点是:价格十分昂贵，可控硅整流系统复杂，电控设备占地而积大，功率因数低，直流电动机有滑环，电刷磨损大，维护工作量较大。3.7.5 电动机的选择计算在说明书的3.2.1部分已经计算得到所需电动机的功率为1339.4，根据所需两电动机的功率选取型号为YB560M2的三相异步电动机。额定功率功率为710，满载时。3.7.6 液力偶合器的选型1)液力偶合器的优点液力偶合器，置于驱动装置和带式输送机的减速器之间，它具有一般联轴器所没有的功能，将变速调节、力矩转换和制动三者功能集于一身，而且还具有软启动和过载保护功能。带式输送机使用液力偶合器的好处是：.改善启动特性。带式输送机在启动时需要大的启动力矩来克服系统的静阻力矩和获得系统的加速度。带式输送机启动是拉力很大，往往超过允许输送带拉力。为此希望启动是缓慢加速，减少压力。使用液力偶合器便可通过对工作腔延时充液，是转速缓慢上升。.带式输送机在满载时启动，可利用电动机的启动力矩。.过载保护可靠。当带式输送机因装料过多或被物料卡死而不能运转时，液力偶合器便发生打滑。电动机虽正常运转，但带式输送机已停止工作，液力偶合器转差率增大，液力油温升高后，会使易熔塞熔化，使液力偶合器和电动机永远空转，为了防止液力油喷出而发生火灾事故，井下一律使用阻燃液力油。.节约能耗。使用液力偶合器后，可选电动机的安装功率接近带式输送机所需功率。.可以通过液力偶合器的油量是中间摩擦时和多驱动式带式输送机的各电动机功率平衡。.中间摩擦式带式输送机为多点驱动工作方式。各电动机按顺序启动必须配有液力偶合器，否则会烧毁电动机。.使用调速液力偶合器可实现无极调速，以减轻振动14。2)液力偶合器的选型根据电动机的输入转速和传递功率本设计选用型液力偶合器，其主要参数见表.3-6。表3-6 YOX650型液力偶合器主要参数Table 3-6 YOX type 650 main parameters of hydraulic couple型号输入转速传递功率范围启动系数充油量， 转动惯量主动件从动件充油量效率输入轴孔输出轴孔重量外形尺寸kgDL3.7.7 减速器的选型带式输送机用的减速器，有圆柱齿轮减速器和圆锥-圆柱齿轮减速器。圆柱齿轮减速器的传动效率高，但是它要求电动机轴与输送机垂直，驱动装置占地宽度大，所以本设计采用圆锥-圆柱齿轮减速器，因为这种减速器具有承载能力大、传递效率高、噪声低、体积小、寿命长，用于输入轴与输出轴呈垂直方向布置，使电动机与输送机平行布置，以减小驱动装置的宽度。1)总传动比的确定 传动滚筒的角速度 （3-24）其中 带速,（）； 传动滚筒的半径,（）。电动机轴的角速度 （3-25）其中 电动机轴的转数,（）； 总传动比 （3-26）2)确定减速器的规格按公称功率值确定减速器的公称中心距 （3-27）其中 减速器公称输入功率，（），通过查表3-7选出许用功率在时为，本设计预选型减速器； 被传动机械所需功率，（）； 工况系数，如表3-8，因为所受载荷为重型冲击载荷，每天连续工作，应增加10%。（3-28）表3-7 DCY型减速器公称输入功率PN公称传动比公称转速r/min公称中心距a/mm输出n1输入n1公称输入功率PN表3-8 工况系数Table 3-8 operating mode coefficient原料机每天工作时间/h载荷种类平稳载荷中等冲击载荷重冲击载荷电机、涡轮机3)验算启动转矩 （3-29）式中 启动转矩或最大转矩，()，； 电动机的额定转矩，()。（3-30） （3-31） 4)验算热效应当减速器不附加外冷却装置时应满足 （3-32）式中 减速器热功率；环境温度系数，如表3-9；功率利用系数，如表3-10。因为符合要求。所以选用型减速器。表3-9 环境温度系数Table 3-9 environment temperature coefficient冷却方式环境温度每小时载荷率减速器不附加外冷却装置表3-10 功率利用系数Table 3-10 power utilization factor型式利用率DCY/DCYK3.7.8 联轴器的选型联轴器可以分为刚性联轴器和挠性联轴器。刚性联轴器包括凸缘联轴器其特点为结构简单，成本低，无补偿性能，不能缓冲减振，对两轴安装精度较高，适用于振动很小的工况条件，连接中、高速和刚性不大的且要求对中性较高的两轴。挠性联轴器包括鼓形齿式，齿式，轮胎式，梅花形弹性，弹性套柱销，弹性柱销齿式联轴器等等。其中弹性柱销齿式联轴器的特点是结构简单，维修方便，寿命长，传动转矩大，具有一定补偿的两轴相对位移和一般减振性能，可部分代替齿式联轴器，适用于连接同轴线的大，中功率，振动性能较大的传动。本设计选用弹性柱销齿式联轴器，其主要参数见表4-1925所示。表3-11 ZL13弹性柱销齿式联轴