毕业设计（论文）-带式输送机设计.doc

- 40 -摘 要带式输送机可以广泛应用于煤炭、冶金、电力、化工和食品加工等行业。根据毕业设计任务书的要求，首先介绍了带式输送机的用途，主要机构，重点介绍了采用真空滚筒的带式输送机的真空滚筒的原理、结构和驱动性能的优点。依据任务书中的设计参数，对带式输送机进行选型设计，对真空滚筒进行结构设计。设计重点和难点是真空滚筒的结构设计。真空滚筒的设计是基于普通滚筒的基本尺寸，采用合理的真空度，提高了真空滚筒与输送带之间的粘着系数，使用在带式输送机上，可以改善滚筒的驱动性能。关键词： 带式输送机 真空滚筒 结构设计 分析计算AbstractBelt conveyor can be widely used in coal, metallurgy, electric power, chemical industry, food processing and so on. According to the request of the Graduation Thesis, firstly it introduces purpose of belt conveyor and main framwork, it emphases the theory and structure of vacuum roller of belt conveyor which uses vacuum roller and excellence of the drive capability. According to design parameter of the prospectus, it designs the type of the belt conveyor and structure of vacuum roller. The keystone and difficulty of the design is the structure design of vacuum roller. The design of vacuum roller is based on the basic dimension of common roller, using reasonable degree of vacuum, which advanced the coupling coefficient between vacuum roller and conveyer belt. When using this at belt conveyor, it can improve the drive capability of the roller.Keywords: belt conveyor vacuum roller structure design anacom 目 录摘 要I第1章 概 述11.1 带式输送机的用途及分类11.1.1 带式输送机的用途11.1.2 带式输送机的分类11.2 带式输送机的概述11.1.2 国内带式输送机技术发展现状11.1.2 国外带式输送机技术的发展现状21.1.2 带式输送机的发展趋势2第2章 带式输送机的结构分析32.1 带式输送机的结构分析32.1.1 输送带32.1.2 驱动装置42.1.3 托辊与机架72.1.4 张紧装置72.1.5 制动装置82.1.6 清扫装置8第3章 带式输送机的选择设计103.1 输送能力的计算103.2 输送机参数的确定103.2.1 运行阻力的确定103.2.2 带张力的计算113.2.3 验算输送带的强度133.2.4 装载阻力的计算133.2.5 弯曲段运行阻力的计算143.3 电机功率的计算14第4章 真空滚筒的设计计算154.1 真空滚筒的原理及结构154.2 真空滚筒的分析计算164.2.1 真空滚筒的结构设计164.2.2 真空滚筒牵引力的计算174.2.3 等效粘着系数的计算184.2.4 真空度的计算184.3 真空滚筒驱动轴的设计194.3.1 初步确定轴的最小直径194.3.2 轴的结构设计204.3.3 按扭矩校核轴的强度204.4 配气阀与卷筒之间的轴承的选择224.4 配气阀的密封224.5 配气阀的固定224.6 配气阀的润滑23第5章 带式输送机的运转与维护245.1 带式输送机的运转245.2 带式输送机的维护245.3 输送带跑偏的调整255.4 运转维护中的几个主要问题25第6章 带式输送机的跑偏26第7章 经济性分析36结 论37参考文献38致谢39第1章 概 述1.1 带式输送机的用途及分类1.1.1 带式输送机的用途带式输送机是以输送带兼作牵引和承载机构的连续运输机械，主要用于输送煤炭、矿石、沙石、谷物等散装物料。其在连续装卸条件下能实现连续运输，所以生产率较高；另外带式输送机结构简单，设备费用低；工作平稳可靠、噪音小，输送距离长，输送量大，能源消耗少；同时可在输送带的任意位置加料或卸料，容易实现倾斜输送，容易实现自动控制，被广泛的应用在煤炭，化工，食品等生产部门。1.1.2 带式输送机的分类普通带式输送机根据工作位置是否固定不变，可分为固定式带式输送机和移动式带式输送机；根据驱动电机和可否正、反转，可分为正转输送带运输机可逆式输送机；另外也可以做成机架伸缩以改变输送距离的可伸缩带式输送机等。 1.2 带式输送机的概述 1.1.2 国内带式输送机技术发展现状80年代末期以来,我国煤矿用带式输送机也有了很大的发展,对带式输送机关键技术的研究和新产品开发都取得了可喜的成果，输送机产品系列不断增多。现如今，在我国国内发挥主要作用的带式输送机主要是以下几种：强力带式输送机；可伸缩带式输送机；下运式带式输送机；大倾角上下运带式输送机；花纹状带式输送机；管状带式输送机；波纹挡边带式输送机；压带式带式输送机。与国外相比,其机型一般都偏小,特别是带速通常均不超过4/,对高带速输送机及其动态设计与计算机监控等关键技术问题尚缺乏实践经验,由于带速普遍较低,许多设计单位仍延用以往的静态设计法,用加大输送带安全系数的方法来提高设计的可靠性,其结果不仅增大了设备成本,而且降低了设备运行的可靠性。此外,我国输送机制造企业追求小而全模式,未能象国外一样形成大规模的元部件专业生产厂或加工中心,致使元部件设计与制造水平得不到有效提高。对于真空滚筒驱动的带式输送机的研究，研究人员曾先后制了几台样机，并对真空滚筒牵动装置进行了大量的理论和实验研究，效果显著，值得推广。1.1.2 国外带式输送机技术的发展现状国外带式输送机技术的发展主要表现在两方面:(1)带式输送机的功能多元化、应用范围扩大化,如高倾角带式输送机、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、高带速等大型输送机已成为其发展的主要方向。目前,世界上单机运距最长达30.4的带式输送机已在澳大利亚的铝钒土矿投入使用；运输量达到37500t/,带速为7.4/的一条大型带式输送机已应用于德国某露天煤矿。在前苏联，采用真空滚筒驱动的带式输送机得到较广泛的应用，并得到了较高的综合经济效益。在钾矿中使用的长度为400m的KJI3-500型带式输送机的驱动装置中，由于采用真空滚筒可以使用输送带的强度降低25%，从而每台带式输送机可以节省3000卢布。1.1.2 带式输送机的发展趋势 随着我国煤炭产量的提高以及双高工作面的出现,特别是采掘设备生产能力的大幅度提高,带式输送机朝着长距离、大运量、大功率、高倾角、高速度方向发展。但我国现有的带式输送机技术难以完全满足煤矿生产的需要,因此,近阶段煤矿用带式输送机的主攻领域和研究方向有以下几个方面：新型启动技术；新型制动技术；输送机自动张紧技术；顺槽可伸缩带式输送机机尾快速自移技术；上下运大倾角输送技术；运人技术等。另外,提高输送机托辊的使用寿命,改进密封、润滑脂的性能、延长轴承工作期限；提高输送机零部件的可靠性、安全性；优化带式输送机以及输送机起动动态分析等等，也将有许多难题要解决。对于采用真空滚筒的带式输送机设计，恰恰是为了满足目前对大运量、长距离的大型带式输送机的需求。真空滚筒能显著的增加驱动装置的牵引力。在输送机张紧装置拉紧力较小的情况下产生同样牵引力时，可以降低输送带的最大张力，并降低其强度和成本，或者在相同输送带强度的情况下可增加输送机的单机长度。使用真空滚筒驱动装置可以保证输送机启动时不打滑，并可以采用机构简单的刚性张紧装置。采用真空滚筒不需要改变输送机牵引机构的结构，不需要破坏现有输送机驱动装置的结构，只需改变真空度即可平稳的调节牵引能力。上述优点使它成为有效提高带式输送机驱动装置牵引力的最有效的方法之一，也是其能得到广泛应用的优点。第2章 带式输送机的结构分析2.1 带式输送机的结构分析带式输送机有多种类型，可以适应在不同的生产条件，但其基本组成部分相同，只是具体的机构有所不同制动装置。带式输送机的主要部件机构：输送带，托辊，机架，驱动装置，张紧装置，清扫装置，制动装置。2.1.1 输送带在带式输送机中，输送带是关键的一部分，表现在：输送带既是承载构件，又牵引构件。所以输送带不仅要承载能力，还要有足够的强度承载牵引力。输送带的寿命由输送的物料和使用条件决定，对输送带的要求是：（1） 具有足够的抗张强度和模量；（2） 强度和宽度要满足各行各业的需要；（3） 要有柔性，但伸长率有一定的限制；（4） 承载带的覆盖胶能满足冲击负荷的冲击和耐磨性好，耐疲劳性高。由此可见，输送带的性能的好坏成为带式输送机最关键一步，对带式输送机的功能起着决定作用。输送带的结构最为容易，它由橡胶或塑料制成的覆盖层，包裹在带芯骨架的上下两面，用隔离层粘接物，将覆盖层与芯体粘合在一起。 （a） (b) (c) 图2.1.1-1 输送带横断面 a分层芯体 b整体芯体 c钢丝绳芯体普通输送带具有表面光滑、平坦的特点，从结构上可分为：（1）覆盖层。分为上胶层和下胶层，分面粘在带芯层的外面，由使用条件决定是否用耐油、耐磨、耐寒、耐热、耐燃和耐臭氧的橡胶配方。同时，材料还可以是塑料。钢丝绳芯输送带的覆盖层只有橡胶这一种材料。覆盖层的厚度，按所运物料的性质选定。一般用途的织物芯体输送带，承载面覆盖层的厚度为3mm,非承载面厚度为1mm。（2）芯体。它是输送带的骨架，承受载荷的主题。芯体的材料有织物和钢丝绳两大类。织物芯体有多层帆布粘合的及整体编织的两种。织物芯体的材料有棉、尼龙和聚酯，聚酯材料不仅扯断强度高，伸长率较尼龙小。整体编制芯体的输送带与多层粘合的相比 ，强度度相同时，整体芯体的厚度小，柔性好，耐冲击好，使用中不会发生层间剥裂。但 整体芯体的输送带伸长率较高需要较大的拉紧行程。由于橡胶的弹性大，弹性模量教低、带芯易在外力作用下产生变形，因此要用纺织材料或金属材料做骨架。要求其材料强度高、伸长率适当、耐曲挠、耐疲劳、耐热好、收湿性小和同橡胶结合性好。（3）隔离层。用于粘接带芯，视带芯不同配方不同。输送带限于输送条件限制，厂家一般制成100米的带段。所以在输送机上的输送带多是由若干条带段连接在一起的。连接方式有：机械法，硫化法，冷粘法。无论什么连接方式，其强度都低于整体输送带的强度。在采用真空滚筒驱动的带式输送机，输送带的连接方式只能是硫化连接法，主要原因是由于真空滚筒的驱动原理造成的，真空室与外界的压力差使得输送带紧紧贴在滚筒上，故必须保证输送带完整，没有缝隙。2.1.2 驱动装置一般的驱动装置由电动机、联轴器、减速器和驱动滚筒组以及一些控制装置组成的。驱动装置的作用是将电动机的动力传递给输送带，并带动它运行。功率不大的带式输送机，采用电动机直接起动的方式；带式输送机采用可控起动方式使输送机起动，能减小输送带及各部分所受的动负荷及电动机的起动电流。带式输送机，特别是长距离、大功率、高带速的带式输送机，采用的驱动装置最好达到以下要求：电动机应无载荷启动。输送带的加、减速度特性任意可调。能够满足频繁启动的要求对过载要有保护装置多电机驱动时，各电机的负载应均衡。1、电动机带式输送机常用的电动机，有鼠笼式、绕线式异步电动机。在有防暴要求的地方，应采用矿用隔暴型的电动机。在使用液力偶合器时，不需要用高起动力矩的鼠笼式电动机，只要与偶合器匹配得当，对负载就能得到接近电机最大力矩的起动力矩。在巷道工作的带式输送机，如功率相同可采用与挂板输送机相同的电机，便于维护和更换。2、联轴器由于传动和结构上的需要，分别采用液力偶合器，柱销连轴器、棒销联轴器、齿轮联轴器等。3、减速器减速器作为电机和驱动滚筒之间的减速装置是带式输送机的重要部件之一。它既要满足输送机功率，速比，转矩等要求，还要具有重量轻、体积小、效率高、经久耐用、维护方便的特点。带式输送机常用的减速器，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，但是它要求电机轴与输送带垂直，驱动装置占地大，不适合在井下等工作条件使用。圆锥-圆柱齿轮减速器，可以使电机轴与输送机平行布置，以减小驱动装置的宽度，便于在井下等工况条件下使用，以便维修。4、驱动滚筒驱动滚筒是依靠自身与输送带之间的摩擦力驱动输送带的运行的部件。根据扰性牵引构件的摩擦传动理论，输送带与滚筒之间的最大摩擦力，随摩擦系数真空滚筒驱动的原理是利用真空泵把输送带围包弧内的槽子抽成真空，借助于大气压力使输送带紧贴于滚筒表面，产生附加的粘着力来驱动输送带运行。图2.1.2-1.真空滚筒驱动原理1、真空室2、真空室与空气泵的接嘴3、吹气室4、吹气室的接嘴5、卷筒6、滚筒内的真空通道真空滚筒实际上是一种靠摩擦和真空负压相结合的驱动方式。它由滚筒体和配气阀组成。在滚筒体的外表面沿轴向均匀的铣若干条浅槽子，即真空槽。每一个真空槽的一端都钻一个小孔，经配气阀内的真空室和吸气孔与一外接小型真空泵相通。工作时，滚筒轴与滚筒体一起转动，但配气阀不动，始终保证在围包弧内的气槽为真空槽，而其他槽子始终是非真空状态。配气阀和筒毂处的结合面设有密封圈并开有润滑油槽，以保证二者有良好的密封和润滑性能。配气阀的主要作用是形成上、下两个月牙形的真空室和吹气室。带的围包弧内的槽子始终为真空状态，而其他槽子始终是非真空状态；配气阀的另一个作用是，可以对吹气室的小孔从里向外吹气，以清除小孔内的积尘。对单滚筒驱动的带式输送机，可以不改变其牵引机构的结构，将真空滚筒代替普通驱动滚筒，改变真空滚筒的真空度即可平稳的调节牵引力。对于双滚筒驱动的带式输送机，为了进一步提高双滚筒驱动装置的牵引能力并改善其牵引性能，同样可以采用真空滚筒。当忽略输送带在两滚筒间的变形时，非真空滚筒的牵引力的分配比为：式中输送带行程方向第一个驱动滚筒的牵引力，N；输送带行程方向第二驱动滚筒的牵引力，N；相应为第一和第二个驱动滚筒的牵引因素。照例，滚筒牵引能力总是小于滚筒的牵引力，因此在现有带式输送机驱动站设计中滚筒的装机容量一般取滚筒装机容量的1/2。输送带沿驱动滚筒的滑动现象同样首先始于牵引能力不足的滚筒。由于牵引因素的不稳定性，所以要保持两个驱动滚筒之间给定的负荷分配复杂。因此，用具有可调牵引能力的真空滚筒代替输送带运行方向第二个滚筒是合理的，有利于调整两个滚筒之间的牵引力的比例，提高滚筒的装机容量和双滚筒驱动装置总的牵引能力。参考文献1，2，对于双滚筒驱动，通常其中一个滚筒为真空滚筒。为了尽量利用真空滚筒性能，减小输送带在绕出点的张力，尽可能产生较大牵引力，通常取近绕入点为普通滚筒，近绕出点为真空滚筒。文献1，2，4，对合理采用真空滚筒的带式输送机，可以提高输送距离，降低输送带的强度，降低输送带制造成本，延长其使用寿命。以矿用KPY-350型带式输送机为例，其基本数据如下：输送机长度L=2100mm，驱动装置转递的最大牵引力KN；驱动滚筒的牵引因素，；输送带在奔离驱动滚筒点上的预张力KN；输送带的最大张力KN。用真空滚筒代替输送机的普通滚筒，真空滚筒的参数为：cm，B=50cm。取Pa,.此时，最大张力降低35KN。这样，就可以用强度较低的输送带，或者按原来选输送带强度，增大输送机的长度。由此可见，在带式输送机双滚筒驱动系统中使用真空滚筒，在一定条件下可以达到：显著提高双滚筒驱动的牵引能力，特别是当输送带与驱动滚筒间的粘着系数降低时；提高第二滚筒所传递的牵引力的比例，并由此使它的装机容量提高。2.1.3 托辊与机架 托辊是带式输送机的重要部件，种类多，数量大。它占了一台带式输送机总成本的35%，承受70%以上的阻力。因此质量尤为重要。托辊按用途可分为：1. 承载托辊：它的作用是承载装运物料和支撑返回的输送作用。2. 调心托辊：带式输送机在运行时偏向一侧时能使输送带返回中间位置。3. 缓冲托辊：主要在装料的机尾部用以减缓物料对输送机的冲击损害。对托辊的结构和使用要求是：使用可靠、回转阻力小、制造成本低、托辊表面光滑、径向跳动小、使用寿命不低于15000小时。 托辊的作用是支撑输送带，使它的垂度不超过限定值以减小运行阻力，保证输送带平稳的运行。托辊运转必须灵活可靠，减少输送带同托辊的摩擦力，它的工作状况直接影响着整个输送机的运行。托辊的结构简单，具体的结构多种多样，但是大多数是采用的滚珠轴承的结构。对占输送机总成本25%以上的输送机的寿命起关键的作用。为了增大输送带的承载断面，将承载段的输送带的托辊组成槽形断面，而组成槽型托辊。这种槽型托辊应用比较广泛。机架是承受滚筒、托辊、输送带、物料和一些清扫装置、张紧装置的钢结构，可以承受冲击、拉伸、压缩和弯曲应力。机架的作用是保持其他部件的相对位置以及运输机的正常运行。机架是支承滚筒及承受输送带张力的装置。不同类型的机架结构不同，一般机架包括机头架、机尾架、张紧装置和中间架等。一般采用结构紧凑、刚性好、强度大的三角形机架。机架按材料不同可分为：钢结构架，钢管架，混凝土架，玻璃钢架。2.1.4 张紧装置输送带是橡胶和纤维织品两者复合而成的制品，在应用中的重锤张紧装置，在运行一段时间后，重锤会自动下降一段距离，使输送带变长。这说明输送带发生了蠕变，在启动、制动过程中也会发生蠕变现象。此时张紧装置就必须进一步收紧才不会发生打滑现象。由此可见，张紧装置是保证带式输送机正常运转必不可少的重要部件。其功能有：(1) 使输送带在传动滚筒上形成正压力，靠摩擦力将传动滚筒的圆周力传递出来。(2) 限制输送带在托辊间的垂度，防止输送带在托辊间距过分松弛而丧失槽形，引起物料和输送带跑偏，增加运行阻力。(3) 补偿输送带的弹性伸长和线粘性伸长。时间长了输送带会自动伸长，而且在过度工况下发生永久伸长。同时，在启动、制动时输送带自动收紧，可以免除机组振动。(4) 为重连接头提供必要的行程。(5) 在长距离带式输送机中，张紧装置对其产生重大影响。(6) 使输送带具有足够的张力，以保证驱动装置所传递的摩擦牵引力和限定的输送带垂度。张紧装置可以分为固定张紧装置和自动张紧装置两大类：（1） 固定式张紧装置。固定式张紧装置分重力张紧装置和刚性张紧装置。重锤式、水箱式都属于重力张紧装置。重力式张紧装置始终使输送带初拉力保持恒定，在启动、制动时会产生上下振动，但惯性力很快消失。刚性张紧装置有螺旋拉紧，手动或电动张紧装置等几种，它们的拉紧力是固定不变的，不能自动调整。在安装后，拉紧一次可运行一段时间，但还是要收紧一次，以消除蠕变。（2） 自动式张紧装置。带式输送机是恒定转矩，因此输送带拉力是固定的，自动测力张紧装置以拉紧力作为反馈信号随时间变化设定拉力，进行比较，随时调整张紧装置的改向滚筒的位移。自动式张紧装置有两种形式：电动式和液压式。2.1.5 制动装置带式输送机的制动装置有逆止器和制动器。逆止器是供向上输送的输送机使用的，在其停车后，防止输送带倒退。制动器是供向下输送的输送机使用的，防止输送带下滑。水平运输若要准确停机也应该有制动器。2.1.6 清扫装置输送带输送的材料往往带有粘性物质，如煤尘，泥浆、粉状物料，其中一部分会粘在输送带工作面上，在卸料时不能卸掉，这时，粘着物料便进入空行段的下托辊上，把托辊弄脏并粘有这些附着物。物料进入托辊壳体内，从而增大轴承座上的径向载荷和轴向载荷，使轴承快速磨损，托辊壳体粘上物料会撕裂和拉毛输送带的面胶，加速输送带磨损毁坏。如果，粘着物进入机尾改向滚筒，就会粘在滚筒表面上，越粘越多，附着力越来越大，结果是造成输送带跑偏，增加输送带磨损，酿成严重后果。输送带上残留的物料还会加大对滚筒的摩擦力，有时会引起输送带的面胶和滚筒包胶层的撕裂。如果清扫装置好，对托辊、输送带等的使用寿命都可以延长。由此可见，清扫装置在带式输送机上有着不可忽视的作用。清扫器的形式有以下几种：单刮板式或多刮板式式清扫器，旋转式输送带清扫器，螺旋式清扫器，自动补偿式旋转式清扫器，喷水器和刮水器。输送带清扫器安装位置应使从输送带上清扫下来的物料能落入卸料溜槽内或能收集起来进行处理，一般弹簧或配重的单刮板或多刮板清扫器应安装在输送带刚离开滚筒之后的位置上，卸料溜槽的结构往往决定着清扫器的具体位置。铰接刮板清扫器安装在输送带刚离开滚筒之后输送带的空载段上。旋转刮板清扫器通常安装在输送带与滚筒脱离接触点的后面，旋转刷子清扫器的安装位置要求相同。对采用真空滚筒驱动的带式输送机，输送带的清扫器的作用尤为重要。真空滚筒要求输送带和滚筒要完全的紧贴，才能保证真空室的气密性较好，才能使真空滚筒起作用。另外，输送带粘着的物料容易进入真空滚筒的真空通道，造成堵塞，引起真空滚筒的失效，而增加日常维护的负担。所以，选用良好的清扫器对真空滚筒驱动的带式输送机尤为重要。第3章 带式输送机的选择设计3.1 输送能力的计算带式输送机输送能力按下式计算：式中 货载的散度密度；输送机的倾角系数；货载断面系数。由文献5表3-10,C取1.0 由文献5表3-11,K=291,r=1.0速度取v=1.63m/s。得： 所以满足输送能力要求。3.2 输送机参数的确定3.2.1 运行阻力的确定对运行阻力的计算，在一般情况下，重段和空段的运行阻力可以分别表示为下式：重段全长的阻力：空段全长的阻力：式中输送机的倾角，其中项的符号，当输送带在该段的运行方向是倾斜向上时，取正号；而倾斜向下时取负号，；L输送机的长度，；分别为槽形，平形托辊阻力系数；每米的输送带上的货载重量可由： 求得；每米长的输送带自重，；别为折算到每米长度上的上下托辊转动部分的重力，即单位长度重段、空段托辊转动部分重力。单位输送带上的货载重量：由文献5表3-8, 托辊转动部分的重力；由文献5表3-12上托辊的间距一般取，下托辊的间距一般取一般取由文献5表3-13，取在时，重段全长的阻力：空段全长的阻力：3.2.2 带张力的计算图3.2.2-1带式输送机计算图I普通滚筒 II真空滚筒由于要保证输送带工作时不打滑，并有一定的备用摩擦传动条件来确定输送带的最小张力值。逐点法找出与的关系： （1）带式输送机的的主动滚筒的圆周牵引力为：当 （2）当驱动滚筒采用真空滚筒时，总牵引力，计算公式：式中 纵向槽的长度，； 纵向槽的宽度，；两个相邻纵向槽对应的中心角，；真空滚筒整个围仓圆弧上的角的个数，；驱动滚筒分离点张力，即；相应为第一和第二个驱动滚筒的牵引因素。查文献5表3-14，；驱动滚筒的真空度取， （3）由式子（1）（2），联立得： 可解得： （4）由式子（1）（4），联立得： 解得：逐点法求出各点的张力：输送带的垂度的验算由于要保证输送带在两托辊间的下垂度不超过允许值，因此必须按照输送带最大允许下垂度条件验算。空段中的最小张力满足垂度条件下，满足空段的输送带允许的最小张力。重段中的最小张力 所以，各点的张力满足垂度条件。3.2.3 验算输送带的强度各点张力中的最大值是，由文献5表3-28，许用安全系数取10。已知给定输送带的为6层。所以输送带的强度满足条件。3.2.4 装载阻力的计算物料在装载段被加速的慢性阻力和摩擦阻力，其计算公式：式中容积输送能力,；输送带的速度，；装入的物料在输送带运行方向的速度分量，；物料的堆积密度，。由文献5表3-11，r=1.0，取0m/s。 3.2.5 弯曲段运行阻力的计算由文献5，在4至5段的阻力公式为： 输送带在6至1段的阻力： 3.3 电机功率的计算 带式输送机驱动滚筒牵引力为N，因此电动机的功率式中1.2为备用系数；传动效率。减速器是采用的一对圆锥齿轮，其传动效率，两对圆柱齿轮，其传动效率，以及一对开式传动的圆柱齿轮，传动效率。所以，电动机的功率其值小于给定的17+30，故符合要求。第4章 真空滚筒的设计计算4.1 真空滚筒的原理及结构 真空滚筒驱动的原理是利用真空泵把输送带围包弧内的真空槽抽成真空，借助于大气压力使输送带紧贴于滚筒表面，产生附加的粘着力来驱动输送带运行。真空滚筒实际上是一种靠摩擦和真空负压相结合的驱动方式。其关键是如何实现在输送带围包弧内始终是真空状态，这就是配气阀的作用。真空滚筒结构如图所示：图4.1-1.真空滚筒的原理结构1、真空槽2、孔3、真空室4、配气阀5吹气室真空滚筒由滚筒体和配气阀组成。在滚筒体的外表面沿轴向均匀的铣出若干条浅槽子，即真空槽1。每一个真空槽的一端都钻出一小孔2，经配气阀4内的真空室3和吸气孔与一外接小型真空泵相通。工作时，滚筒轴与滚筒体一起转动，但配气阀不动，始终保证在围包弧内的气槽为真空槽，而其他槽子始终是非真空状态。配气阀和筒毂处的结合面设有密封圈并开有润滑油槽，以保证二者有良好的密封和润滑性能。配气阀的主要作用是形成上、下两个月牙形的真空室和吹气室5。带的围包弧内的槽子始终为真空状态，而其他槽子始终是非真空状态；配气阀的另一个作用是，可以对吹气室的小孔从里向外吹气，以清除小孔内的积尘。4.2 真空滚筒的分析计算4.2.1 真空滚筒的结构设计根据真空滚筒驱动的原理，在材料为铸铁的卷筒上铣出若干个槽，作为真空槽。设为每个真空槽所对的中心角，为两个相邻真空槽之间的滚筒而所对的中心角，并令，则整个滚筒的真空槽数为。利用计算机进行了大量的计算和数据处理，结果表明，就单从提高牵引力而论，比效果好，且越小越好，即真空槽的数目越多越好。但是从加工工艺的要求来说，不宜太小；另一方面，如果考虑到输送带在真空槽上的悬垂度和对筒壳厚度的要求，又不宜太大。根据以上原因，且槽宽在30-50cm为合适。取mm。查文献1，纵向槽真空槽长度系数，取。所以，为了避免运行过程中输送带在绕入点和绕出点同时接触半个真空槽而发生漏气，取最大有效真空槽数（围包弧内呈真空状态的槽数）n=a/-1,a为输送带在驱动滚筒上的围包角。整个真空滚筒的真空槽的个数。真空滚筒的真空度可有实验研究结果，取较为合适。真空槽的面积：查文献1,真空槽的正压力式中，和真空度成正比关系，；真空槽的面积，；真空度, MPa。4.2.2 真空滚筒牵引力的计算采用真空滚筒的驱动牵引力，对真空滚筒的外壳上具有纵向沟槽的牵引力可用下式计算： 式中纵向槽的长度，m；纵向槽的宽度，m；两个相邻纵向槽对应的中心角，；真空滚筒整个围仓圆弧上的角的个数，；驱动滚筒奔离点的张力，即，N；真空滚筒在不产生真空时的牵引因素。对于双滚筒驱动，通常取一个滚筒为真空滚筒。为尽量利用真空滚筒的性能，减少输送带在绕出点的张力，并尽可能的产生较大的牵引力，通常取近绕入点的滚筒I为普通滚筒，近绕出点的滚筒II为真空滚筒。查文献5表3-14，真空滚筒产生的牵引力： 普通滚筒I牵引力式中驱动滚筒奔离点的张力，即，N；真空滚筒在不产生真空时的牵引因素，真空滚筒在不产生真空时的牵引因素。查文献5表3-14， 代入得：当不计两滚筒间输送带分支的变形时，驱动滚筒I和真空滚筒II牵引力分配比例：式中驱动滚筒分离点张力，即；相应为第一和第二个驱动滚筒的牵引因素。查文献5表3-14，代入计算得：4.2.3 等效粘着系数的计算为了进一步研究真空滚筒的驱动性能，引入等效粘着系数的概念。由于真空力的作用，使输送带紧贴于滚筒表面，从而产生比较大的粘着力，这一现象的实现是等效粘着系数的提高。当两个驱动滚筒的粘着系数值相同时，即。其计算公式：式中两个相邻纵向槽对应的中心角，；滚筒的粘着系数；真空滚筒整个围仓圆弧上的角的个数，真空度,MPa。代入数据得：普通驱动滚筒在相同的条件下，粘着系数为：2.28。其结果表明，真空滚筒由于真空力的作用，较大的提高了等效粘着系数，明显改善了真空滚筒的驱动性能。 4.2.4 真空度的计算驱动滚筒的真空度的计算公式如下：式中为每个真空槽所对的中心角，为两个相邻真空槽之间的滚筒而所对的中心角，；总牵引力,N；驱动滚筒分离点张力，即，N；真空槽的长度，,m；真空槽的宽度，,m。查文献5表3-14，代入数据得： 与假设值一致。4.3 真空滚筒驱动轴的设计真空滚筒的牵引力。电动机的功率计算公式如下：式中1.2为备用系数；传动效率；真空滚筒的牵引力，N。所以，真空滚筒的驱动电机采用功率为的电机。真空滚筒的驱动轴受到转矩T，带式输送机的速度v=1.63 m/s，真空滚筒的直径D=450 mm,则真空滚筒的角速度代入数据得：真空滚筒的转数4.3.1 初步确定轴的最小直径选取轴的材料的为45钢，调质处理。根据文献6表15-3，取 mm轴的最小直径显然是安装联轴器处的直径。联轴器的计算转矩，查文献6表14-1，考虑到转矩变化很小，故取，则： 根据文献8，表22.5-37，参考弹性柱销联轴器LH7，GB/T50141985，公称转矩为6300，材料为铁，半联轴器的参数：查文献8表22.535，参考芯型弹性联轴器LN12，取故取4.3.2 轴的结构设计拟定轴上零件的装配方案根据真空滚筒的结构，制定出轴的结构，如图所示： 图4.3.2轴的结构分布根据轴向定位的要求确定轴的各段直径和长度 为了满足半联轴器的轴向定位要求，-轴段右段和-轴段左段需制出一轴肩。同时-，-轴段需要安装轴承。根据文献8表20.6-17，选取调心滚子轴承60000型。其参数如下：滚动轴承采用轴肩进行轴向定位，由文献8查得轴肩高度，因此，IV-V轴段无任何零件装配，故已知卷筒宽，轴承距滚筒取，轴的长度4.3.3 按扭矩校核轴的强度从轴的结构图看，可以分析得出VI-VII扭矩最大。VI-VII轴段截面扭矩截面上的扭转切应力轴的材料为45钢，调质处理，由文献6表15-1查得。截面上由于轴肩而形成的理论应力集中系数 由文献6附图3-1可得轴的材料的敏性系数为故有效应力集中系数为：由文献6附图3-3得扭转尺寸系数轴按磨削加工，由文献6附图3-4得表面质量系数为轴未表面强化处理，即碳钢的特性系数： 取计算安全系数故可知安全。驱动轴与卷筒之间键的选择驱动轴无轴向力，故选择普通平键A型，查文献7，28 16，GB/T1096-2003L取120mm，轴槽深t=10.0,=6.4校核键联接的强度键轴和卷筒的材料是钢和铸铁，由文献6表6-2，许用挤压应力钢铸铁。键的工作长度取L=127mm,键与轮毂槽的接触高度K=6mm,键与键槽的接触高度k=10mm.，所以，键的强度合格。4.4 配气阀与卷筒之间的轴承的选择轴承是支撑离心卷筒的部件，承受径向和轴向载荷，根据轴承结构的不同，可分为滚动轴承和滑动轴承两大类。滚动轴承的优点是轴承磨损小，轴或转子不会因轴承磨损而下沉很多，轴承间隙小，能保证轴的对中性、互换性好、维修方便、摩擦系数小。滚动轴承是否能正常工作与轴承润滑情况密切相关，一般来说，被输送液体的温度在80时，一般均采用润滑油润滑。配气阀内圆与卷筒之间用两盘单列向心球轴承，查文献8表6.34，选取61822型，GB/T276-1994。其参数如下：。4.4 配气阀的密封O形圈是一种挤压型密封件，有良好的密封性，它的使用范围很宽，从的真空，到400MPa的高压（动密封达35MPa）。如果材料选择恰当，使用温度范围可以从到。真空滚筒与卷筒之间有相对的转动，而且它们之间要有密封。真空室存在一个MPa。查文献9，选用JB/6659-93的O形圈，O形圈截面直径d为2.65。4.5 配气阀的固定 配气阀的作用的实现是由配气阀的绝对静止实现的。配气阀的安装位置应使输送带围包弧内的气槽正好与真空室相通，无论真空滚筒如何转动，始终保证在围包弧内的气槽为真空槽，其他为非真空槽。所以要保证配气阀在某一固定位置不能转动。当卷筒和驱动轴一起转动的时候，配气阀不转动。配气阀采用铸件，可以一次性铸出一个支座，与机架固定。4.6 配气阀的润滑 配气阀和卷筒之间有转动，并且两者之间有密封，必须开有润滑油槽，以保证两者有良好的润滑性能。由于卷筒的转动速度不是很高，所以配气阀与卷筒之间可以采用油润滑。油通过油杯注入，来实现对配气阀的润滑。查文献8，选用旋盖式油杯，JB/T7940.3-1995,A25。第5章 带式输送机的运转与维护5.1 带式输送机的运转1、带式输送机在正确安装以后，首先要对带式输送机进行调试。在试车前应该做好以下准备工作：在各个滑动且需要润滑的部位要加润滑脂、润滑油，检查各紧固件是否有松动现象，检查各个部件的组装是否符合安全安装规范。2、进行空载试车时，在接通电源，闭合电闸，打开运转开关后，应检查传动滚筒、改向滚筒、驱动滚筒以及减速箱的运转是否正常；检查上、下托棍组是否灵活运转；胶带是否有跑偏现象；拉紧装置、清扫装置是否合适。3、进行空载试车后，即可进行重载试车。重载试车是在空载试车正常条件下的又一重要环节。根据额定输送量的60%，进行半载实验。检查驱动装置，改向滚筒，传动滚筒，上下托棍组是否正常运转，是否有比较严重的噪音。检查轴承是否发热过高。检查胶带是否有跑偏现象。拉紧装置、清扫装置是否正常工作。如果出现问题，找出问题所在，进行调整后重新试车。在半载实验均正常的情况下可进行额定输送量的满载试车，其检查过程可以依据半载试车的检查过程，进行检查调整。4、尽量避免在短时间内频繁启动输送机，正常情况下输送机应空载启动，避免带载启动。在用两台电动机传动时可先后顺序启动两台电动机，也可以同时启动。5、输送机启动时应确保带面上无物料，禁止带载启动。5.2 带式输送机的维护1、检查输送机的接头是否有异常情况，如割伤、裂纹等以及其他原因造成的损害，而造成真空滚筒失效，胶带运输安全性降低。2、必须保持带式输送机良好和清洁的工作环境，保证电机和减速器具有良好的散热条件，机头、机身和机尾底部的粉尘必须清除。3、经常检查机身钢丝绳的张紧程度，发现有松动的情况要立即张紧，张紧后要检查皮带是否有跑偏，如有跑偏要及时调整。4、对托滚进行检查，检查密封圈内是否涂满润滑油，托滚是否运转灵活，若有不灵活的要立即更换。 5、检查是否有皮带沿传动滚筒打滑的现象，发现皮带松弛要张紧皮带。 6、检查绳卡上的斜楔必须打紧，防止皮带跑偏时划破皮带。 7、转载点应保持在物料装卸在皮带的正中，不允许在较大的高度内直接卸载以防止大块的物料砸伤皮带。5.3 输送带跑偏的调整由于安装的原因，输送机运转中可能发生跑偏，因而必须在试运行中进行调整，使输送带保证在正中位置运转。本设计中没有设置固定的调偏装置。所以调整输送带跑偏一般在运转中进行，调整时各部件相互配合。调整输送带跑偏的部位为：机头卸煤滚筒、张紧滚筒、机尾部改向滚筒、各个槽型托辊组和托辊支架。调整输送带跑偏的方法应该根据输送带运行方向和输送带跑偏方向来确定，调整改向滚筒和托辊时一般原则为将滚筒位于输送带跑偏方向的一侧向后移动，在托辊上的原则为将托辊输送带跑偏的一侧想运行方向前移一定距离。但一次不能调的太多，应该根据输送带运行的情况进行适当的调整。5.4 运转维护中的几个主要问题1、尽量保持带式输送机良好和清洁的工作环境，保证电动机和减速器具有良好的散热条件，机头、机身和机尾底部的煤粉必须尽量清除。2、 尽量避免在短时间内频繁启动带式输送机，正常情况下输送机应空载启动，在用双电动机驱动时可以先后顺序启动两太电动机，也可以同时启动3、 每班工作前必须仔细检查各润滑部件有无漏油现象，并定期检查各部件的润滑情况。发现润滑油量不足应立即按规定补充。在输送机工作中禁止取掉护罩。4、 经常检查张紧装置钢丝绳的使用情况，发现损坏应及时更换，但更换后应注意观察输送带是否跑偏，并及时调整。5、 托辊的使用情况应经常检查，检查时密封圈内必须涂满润滑油，转动不灵活的托辊应立即更换，更换后同样应该观察输送带是否跑偏。6、 不允许输送带沿传动滚筒出现打滑现象，发现输送带松弛应该立即张紧输送带、张紧装置滑块与滑轨应时刻保持清洁。7、 发现输送带跑偏应该及时调整，不允许出现摩擦输送带边缘现象。8、 经常检查输送带接头情况，发现有局部破损应及时更新接头。9、 所有地角螺栓必须保持紧固，发现有局部破损应及时更换。10、 对清扫装置的清扫情况应该经常检查，被输送带磨损后应及时更换，驱动滚筒上不允许有附着煤粉和碎煤。11、 投放物料的漏斗应保证物料装在输送带的正中，不允许有大块原煤在较大的高度内直接投放，以防砸伤输送带。 第6章 带式输送机的跑偏在输送机运转的过程中，输送带受各种偏心力的作用，使其轴线离开运输机中心线而偏向一边，这种现象称作输送带的跑偏。目前，输送带跑偏是带式输送机在运行中最常见的故障之一。无论是在机头、机尾还是在中间处输送带跑偏都将影响带式输送机的正常运转。严重时还将造成输送带磨损，托辊、滚筒、机架等设备的损坏，甚至造成卷带、断带等严重事故，威胁安全、影响生产。理论分析分析表明：输送带跑偏是由于在带式输送机上产生了足以引起输送带横向位移的横向力而引起的。众所周知，带式输送机是靠摩擦来实现能量传递的。如图6-1所示。有挠性摩擦传动的欧拉公式可知：输送带在整个围抱弧上处于极限状态下，相遇点的最大张力与分离点的张力之间的关系可写成：图6-1 滚筒受力图 （1）式中 e-自然对数的底，e=2.718f-摩擦系数a-围抱角由（1）式可知：相遇点的张力决定于分离点张力、摩擦系数f和围抱角的数值。为保证输送机正常工作而不打滑，相遇点的张力应满足： 式中-滑动弧对应之圆心角， 由于带式输送机滚筒具有一定的宽度，在实际工作过程中。因为种种原因，实际的和沿其宽度方向不是常数。在此，假定和均是沿滚筒宽度方向变化，分别用(x)和(x)表示，如图6-2。则相遇点之张力可表示为： （2） 图 6-2为讨论方便起见，分两种情况来讨论输送带受力及变形情况。即(1) (x)=常数和（2）(x)=常数。为此，假定输送带均质、连续、各向同性，其刚度系数为K