带式输送机的改进设计毕业论文.doc

山东科技大学学士学位论文 I 带式输送机的改进设计毕业论文带式输送机的改进设计毕业论文 目目 录录 摘摘 要要 I ABSTRACT II 1 绪论绪论 1 1 1 带式输送机的技术发展 1 1 2 常用带式输送机类型与特点 3 2 带式输送机的施工设计 带式输送机的施工设计 8 2 1 概述 8 2 2 带式输送机的初步设计 8 3 带式输送机关键部件的选择带式输送机关键部件的选择 29 3 1 驱动装置及其布置 28 3 2 制动器装置的选择 32 4 带式输送机电控设计带式输送机电控设计 38 4 1 指令说明 37 4 2 系统工作原理 38 5 结结 论论 47 5 1 经济技术性分析 46 5 2 小 结 46 山东科技大学学士学位论文 II 主要参考文献主要参考文献 48 致谢致谢 49 附附 录录 50 山东科技大学学士学位论文 1 1 1 绪论绪论 带式输送机是输送能力最大的连续输送机械之一 其结构简单 运行 平稳 运转可靠 能耗低 对环境污染小 便于集中控制和实现自动化 管理维护方便 在连续装载条件下可实现连续运输 它是运输成件货物与 散装物料的理想工具 因此被广泛用于国民经济各部门 尤其在矿山用量 最多 规格最大 1 1 带式输送机的技术发展带式输送机的技术发展 1880 年德国 LMG 公司设计了一台链斗挖掘机 其尾部带一条蒸气机 驱动的带式输送机 1896 年美国纽约颁布了鲁宾斯为带式输送机的发明人 20 世纪 30 年代随着德国褐煤露天矿连续开采工艺的发展 带式输送机也 随之得到迅速地发展 二次大战前德国褐煤露天矿已出现 1 6m 带宽的带 式输送机 50 年代开发出的钢绳芯输送带为带式输送机长距离化和大型化 创造了条件 前西德为了摆脱石油危机带来的影响 开发了年产 4000 5000 万 t 的褐煤露天矿 并在 50 60 年代为日挖 10 万石方的斗轮 挖掘机开发了配套的 3 0m 带宽的带式输送机 带速为 6 8m s 后经科研 开发将带速提高到 7 5m s 使带宽从 3 0m 降至 2 8m 但运量仍保持 3 75 万 t h 单条带式输送机的装机容量为 6 2000kW 是当今运量最大的带式 输送机 上述两种带式输送机均采用了模块设计 各条带式输送机由统一的机 头 机尾 中间架 传动单元 托辊组和电气房模块组成 给设计 制造 使用和维护带来许多方便 目前最高的带速是 15m s 可用于大型排土机 臂架上 山东科技大学学士学位论文 2 70 年代开始 西方各国推广斜井带式输送机 德国鲁尔区 Haniel Prosper 煤矿使用了当今规格最大的斜井带式输送机 其带宽为 1 4m 带 速为 5 5m s 带强为 st7500N mm 整机传动功率为 2 3100kW 同步电机 电机转子直接固定在滚筒轴上 从而省去了减速器 同步机用交直交变频 装置调速 起 制动过程非常平稳 起动时间可达 140s 制动时间达 40s 输送带保证寿命达 20 年 该机上 下分支输送带都运送物料 向上 运媒 1800t h 下分支向下运矸石 1000t h 提高高度达 700 余米 经过一百年的发展 带式输送机已成为一个庞大的家族 不再是常规 的开式槽型或直线布置的带式输送机 而是针对生产需求设计出各种各样 的特种带式输送机 例如 弯曲型 线摩擦型 大倾角型 可伸缩型 吊 挂型 管式 吊挂管式 波纹挡边式 气垫式 压带式 钢丝绳牵引式和 钢带式等带式输送机 它们各有各的独特优点 适用于某些特殊场合 例 如 管式和吊挂式输送机因其密封性好 适用于有环保要求或物料不应受 外界环境影响的场合 波纹挡边带式输送机可以做大倾角甚至垂直提升 因而在卸船和 竖井提升中得到应用 压带式大倾角带式输送机于 50 年代 在下挖式斗轮挖掘机上广泛应用 倾角可达 35 从而缩短斗轮臂架长度 目前国内外带式输送机正朝着长距离 高速度和大运量方向发展 单 机运距已达 30 4km 多机串联运距最长达 208km 由 17 条带式输送机组 成 最宽的带式输送机带宽为 4m 最大运输能力已达到 3 75 万 t h 最高 带速达到 15m s 单条带式输送机的装机功率达到 6 2000kW 我国生产 的带式输送机最大带宽已达到 2m 带速已达到 2 m s 设计运输能力已达 到 5 2 万 t h 最大运距为 3 7km 带式输送机的运输能力和输送距离是所有其他输送设备无法比拟的 因此世界各国都在不断地努力发展 山东科技大学学士学位论文 3 和完善带式输送机技术 努力的方向着重于 提高带速 它是提高输送能力和节省投资的有效途径 提高各部件的可靠性 也包括输送带的可靠性 往往一个部件的失灵 会影响整机乃至整个系统的停顿 努力减少维护工作量或取消日常维护工作 因带式输送机分布在几百 米甚至几千米的运输线路上 很难实现有效的维护保养工作 节能研究 带式输送机本身是输送机中耗能最省的 但在大型矿山 冶金 电力和专用港口等企业中带式输送机用量很大 成为企业中的一个 耗能大部门 因而进一步的节能研究具有重要意义 例如 功率计算中的 阻力确定 加大张力和托辊直径以及改进输送带结构与配方降低在运行阻 力中占最大比重的压陷阻力 西方一些国家为适应金属露天矿型化的需要 正努力解决输送机输送 金属矿石及其围岩的问题 以求用带式输送机替代昂贵的汽车运输 对大中型带式输送机采用动态设计方法 通常采用的静态设计方法没 有考虑输送带的粘弹性问题 因而输送机的起动与制动过程中会在输送带 中产生冲击波 冲击波引起的输送带动张力要比正常运行的最大张力大 10 多倍 它直接关系着输送带的强度 接头强度 滚筒 传动装置和联接件 的设计强度 然而研究可控的起动装置和制动装置来减小动张力便成为动 态设计的根本所在 1 2 常用带式输送机类型与特点常用带式输送机类型与特点 带式输送机的种类很多 常用的主要有以下几种 一 通用带式输送机 DT 通用带式输送机是一种固定式带式输送机 其特点式托辊安装在固定 的机架上 由型钢做成的机架固定在底板或地基上 整个机身成刚性结构 山东科技大学学士学位论文 4 因此 它广泛用于要求设备服务年限长 地基平整稳定的场合 例如 煤 矿地面生产系统 洗煤厂 井下主要运输大巷 港口 发电厂等生长地点 该种输送机应用十分普遍 现已形成系列产品如 TD62 TD75 DT 等 二 钢绳芯带式输送机 钢绳芯带式输送机在结构形式上相同于通用带式输送机 只是输送带 由织物芯带改为钢丝绳芯带 因此 它是一种强力型带式输送机 具有输 送距离长 运输能力大 运行速度高 输送带成槽性好和寿命长等优点 但其最大缺点是因钢绳芯输送带的芯体无横丝 故横向强度低易造成纵向 撕裂 在大型矿井的主要平巷 斜井和地面生产系统往往会遇到大运量 长距离情况 如果采用普通型带式输送机运输 由于受到输送带强度的限 制而只能采用多台串联运行方式 这就造成了设备数量多 物料转载次数 多 因而带来设备投资高 运转效率低 事故率升高 粉媒比重上升以及 维护人员增多等后果 采用钢绳芯带式输送机可以有效地解决这类问题 该种带式输送机已经定型成 DX 系列 三 吊挂式带式输送机 吊挂式带式输送机是一种将其机架用钢丝绳或铁链吊挂在顶板上的带 式输送机 机架可以采用钢丝绳或型钢材 托辊组可以是铰接或固定支承 它通常用于底板或地基起伏不稳定 服务时间较短的场合 如煤矿井下采 区上 下山 顺槽和集中运输巷 四 可伸缩带式输送机 可伸缩带式输送机的输送长度可以根据工作的需要随时缩短或加长 这是为满足煤矿井下综采工作面顺槽输送要求而设计的 五 移动带式输送机 DY 移动带式输送机是一种按整机设计并且整机可在不同地点使用的带式 输送机 按移动的方式不同又可分为移动式与携带式带式输送机 前者是 山东科技大学学士学位论文 5 靠轮子 履带或滑撬移动的带式输送机 后者是可用人力或机械从一个位 置抬到另一个位置的带式输送机 主要用作短距离输送或转载 如煤场 码头 仓库等场所 六 弯曲带式输送机 弯曲带式输送机是一种在输送线路上可变向的带式输送机 该种输送 机适用于煤矿井下弯曲巷道和地面越野输送 七 线摩擦带式输送机 在带式输送机 在此称之为主机 某位置的输送带下面加装一台或几 台短的带式输送机 称之为辅机 主带借助重力或弹性力压在辅机的带 子 辅带 上 辅带可以通过摩擦力驱动主带 这样主带张力便可以大大 降低而实现低强度带完成长距离或大运量输送 八 大倾角带式输送机 普通带式输送机的输送倾角超过临界角度时 物料将沿输送带下滑 各种物料所允许的最大上运倾角见表 1 大倾角带式输送机可以减小输送 距离 降低巷道开拓量 减少设备投资 在露天矿它可以直接安装在非工 作边坡 节省大量土方工程和投资 山东科技大学学士学位论文 6 表 1 1 带式输送机的最大倾角 物料名称最大倾角物料名称最大倾角 块煤18 湿精矿20 原煤20 干精矿18 谷物18 筛分后石灰石12 0 25mm 焦炭18 干砂15 0 30mm 焦炭20 湿砂23 0 350mm 焦炭16 盐20 0 120mm 矿石18 水泥20 0 60mm 矿石20 块状干粘土15 18 40 80mm 油母页 岩 18 粉状干粘土22 干松泥土20 九 钢绳牵引带式输送机 钢绳牵引带式输送机从 1951 年起在英语国家得到应用 它的优点在 于牵引体与承载体是分开的 可以跨越长距离和大高差 但缺点是输送带 成槽性差 影响输送截面积 钢丝绳裸露在外 不易防腐蚀 维护费用高 因此 国外一些国家不提倡使用 我国自 1967 年起在煤矿开始使用 但 总体用量不高 根据研究表明 当输送量超过 500t h 运距超过 2 5km 时 钢绳牵引带式输送机的基建投资和运费将少于钢绳芯带式输送机 即 运距越长越有利 十 圆管式带式输送机 圆管式带式输送机是用托辊把输送带逼成管形 物料形成封闭运输 减少了环境污染 并能任意转变和提高输送倾角 它适用于有环保要求或 山东科技大学学士学位论文 7 物料不受外界环境影响的场合 如水泥 粉媒 谷物等物料的输送 十一 钢带输送机 DG 钢带输送机的输送带是一薄的挠性钢带 其耐热性比常规输送带好得 多 因此它已在食品工业中得到应用 但钢带的成槽性差 滚筒传递扭距 很有限 因而不适用于长距离输送 十二 网带输送机 DW 网带输送机的输送带是一挠性网带 在技术性能上与钢带输送机相似 主要用于轻工业和有特殊要求的场合 山东科技大学学士学位论文 8 2 2 带式输送机的施工设计带式输送机的施工设计 2 1 概述概述 带式输送机的设计通常包含初步设计和施工设计两个方面的内容 前 者主要是通过理论上的分析计算选出满足生产要求的输送机各部件 确定 合理的运行参数 或者对确定的部件参数进行验算 并完成输送线路的宏 观设计 后者主要是根据初步设计完成输送机的安装布置图 2 2 带式输送机的初步设计带式输送机的初步设计 2 2 1 设计原始资料 设计原始资料 设计运输能力 1050t h 运输距离 1394m 输送倾角 9 原煤松 散密度 1 0t m 煤最大块度 300mm 煤动态堆积角 25 供电电压 10kv 660v 带速 2 5m s 应用单位 大青山煤矿 2 2 2 带式输送机的类型带式输送机的类型 钢绳芯带式输送机在结构形式上相同于通用带式输送机 只是输送带 由织物芯带改为钢丝绳芯带 因此它是一种强力型带式输送机 具有输送 距离长 运输能力大 运行速度高 输送带成槽性好和寿命长等优点 但 其最大的缺点是因钢绳芯输送带的芯体无横丝 故横向强度低已造成纵向 撕裂 在大型矿井的主要平巷 写景和地面生产系统往往会用到大运量 长距离情况 如果采用普通型带式输送机运输 由于受到输送带强度的限 制而只能采用多台串联运行方式 这就造成了设备数量多 物料转载次数 多 因而带来设备投资高 运转效率低 事故率升高 粉煤比重上升以及 维护人员增多等后果 采用钢绳芯带式输送机可以有效地解决这类问题 因此 根据条件 我采用钢绳芯带式输送机 山东科技大学学士学位论文 9 2 2 3 输送带类型的确定输送带类型的确定 输送带是输送机的重要部件 要求它具有较高的强度和较好的挠性 其价格比较昂贵 约占输送机总成本的 25 50 在类型确定上需考虑 以下几点 1 煤矿井下必须使用阻燃输送带 并且尽量选用橡胶贴面 其次 为橡塑贴面和塑料贴面的阻燃输送带 2 在同等条件下 优先选择分层带 其次整体带芯带和钢绳芯带 3 优先选用尼龙 维尼龙帆布层带 因在同样抗拉强度下 上述 材料比棉帆布带体轻 带薄 柔软 成槽性好 耐水和耐腐蚀 覆盖胶的厚度主要取决于被运物料的种类和特性 给料冲击的大小 带速与机长 输送带由带芯 骨架 和覆盖层组成 带芯由钢丝绳构成 他是输送带的骨架层 几乎承受输送带工作时全部负荷 因此 带芯材料 必须具有一定的强度和刚度 覆盖胶用以保护中间的带芯不受机械损伤以 及周围介质的有害影响 上覆盖胶层一般较厚 这是输送带的承载面 直 接与物料接触并承受物料的冲击和磨损 下覆盖胶是输送带与支撑托辊接 触的一面 主要承受压力 为了减少输送带眼托辊运行时的压陷阻力 下 覆盖胶是输送带与支撑托辊接触的一面 主要承受压力 为了减少输送带 沿托辊运行时的压陷阻力 下覆盖胶的厚度一般较薄 侧边覆盖胶的作用 是当输送带发生跑偏是侧面和机架相碰时 保护其不受机械损伤 输送带的分类 按输送带带芯结构及材料不同 输送带被分成织物层芯和钢丝绳芯两 大类 织物层新输送带又被分为分层织物层芯和整体编织织物层芯两类 且织物层新的材质有棉 尼龙和维纶等 整体编织织物层新输送带与分层织物层芯输送带相比 在带强相同的 山东科技大学学士学位论文 10 前提下 整体输送带的厚度小 柔性好 耐冲击性好 使用中不会发生层 间剥裂 但其伸长率较高 在使用过程中 需较大的拉紧行程 钢丝绳芯输送带是由许多柔软的细钢丝绳相隔一定间距排列 用于钢 丝绳有良好粘合性的胶料粘合而成 钢丝绳芯输送带的纵向拉伸强度高 抗弯曲疲劳性能好 伸长率小 需要的拉紧行程小 同其他种类输送带相 比 在带强相同的前提下 钢丝绳芯输送带的厚度小 输送带的连接 为了便于制造和搬运 输送带的长度一般制成每段 100 200m 因此 使用时必须根据橡胶输送带的连接方法有机械接法与硫化胶接法两种 硫 化胶接法有可分为热硫化和冷硫化胶接 塑料输送带则有机械接头与塑化 接头两种 1 机械接头 机械接头是一种可拆卸的接头 它对带芯有损伤 街头强度效率低 只有 25 60 使用寿命短 并且接头通过滚筒时对滚筒表面有损害 常用于端运距或移动式带式输送机上 织物层芯输送带常采用的机械接头 形式有胶接活页式 铆钉固定的夹板式和勾状卡子式 钢丝绳芯输送带一 般不采用机械接头方式 2 硫化 塑化 接头 硫化 塑化 接头是一种不可拆卸的接头形式 它具有承受拉力大 使用寿命长 对滚筒表面不产生损害 接头强度效率可高达 60 95 的 优点 但存在接头工艺过程复杂的缺点 对于分层织物层芯输送带在硫化前 将其短部按帆布层数且成阶梯状 然后将两个端头互相很好的贴合 用专用硫化设备加压加热并保持一定时 间即可完成 值得注意的是接头竟载强度为原来强度的 i 1 100 其中 i 为帆布层数 山东科技大学学士学位论文 11 对于钢丝绳芯输送带 在硫化前将接头处的钢丝绳剝出 然后将钢丝 绳按照某种排列形式搭接好 附上硫化胶料 即可在专用硫化设备上进行 硫化接头 根据原始资料和上述选择要求 本设计选择钢丝绳芯带 型号是 2000 其带芯强度为 2000N mm 输送带质量为 34kg m 带厚为 20mm 钢丝绳根数 79 芯带采用硫化接头 2 2 4 输送线路初步设计输送线路初步设计 线路初步设计的任务是根据使用地点的具体情况或输送机类型情况 进行输送机的整体布置 主要内容包括驱动装置的型式 数量和安装位置 的确定 拉紧装置的形式和安装位置的确定 机头 机尾布置 装卸位置 及形式 清扫装置的类型及位置的确定等 最后根据这些内容画 出输送 机的布置简图 图 2 1 输送机布置简图 2 2 5 带宽的确定带宽的确定 1 满足设计运输能力的带宽 B1 山东科技大学学士学位论文 12 式 2 1 1 1 1 0 05 3600 Q B KV C 0 953m 式中 Q 设计运输能力 t h B1 满足设计运输能力的输送带宽度 m K 物料断面系数 为 0 1488 v 输送带运行速度 m s 物料的散状密度 0 90t m 3 c 倾角系数 为 0 97 2 满足物料块度条件的宽度B2 对于未筛分过的物料 根据上 2max 22002 300200800Bamm 列计算选取带宽 B 1000mm 2 2 6 基本参数的确定计算基本参数的确定计算 1 输送带线质量 根据 DT 手册表 4 5 钢丝绳芯输送带规格及技术参数查得 mkgqd 42 2 物料线质量q 已知设计运输能力 Q 1050t h 输送带运行速度 2 5m s 时 物料线 质量 q 116 67kg m 3 6 Q 3 托辊旋转部分线质量与 t q qt 托辊的选择 托辊是用来支承输送带和输送带上的物料 减少输送带的运行阻力 保证输送带的垂度不超过技术规定 使输送带沿预定的方向平稳地运行 山东科技大学学士学位论文 13 带式输送机上的主要部件是托辊 其成本占输送机总成本的 25 30 总重约占总机重量的 30 40 它是日常主要管理 维护和更换的对象 因此 它的可靠性和寿命决定着输送机的功效 托辊使用寿命短会增加输 送机的维修费用 转动不灵活会增加输送机的功耗 堵转的托辊会磨损昂 贵的输送带 甚至可导致矿井瓦斯 煤尘爆炸的严重事故 通常托辊的预 期使用寿命大约在 2 5 万小时 但在恶劣的工作条件下 如煤矿井下工作 它的实际使用寿命低于预期的使用寿命 托辊类型及其作用 托辊按其用途的不同主要分为承载托辊 又称上托辊 回程托辊 又称下托辊 缓冲托辊与调心托辊 托辊的结构与具体布置形式主要 决定于输送机的类型与所运物料的性质 承载托辊安装在有载分支上 以支承输送带与物料 在生产实践中要 求它能根据所输送物料性质的不同 使输送带的承载断面的形状有相应的 变化 例如 运送散状物料 为了提高生产率和防止物料的撒落 通常采 用槽形托辊 槽形托辊一般由 3 个或 3 个以上托辊组成 目前普通槽形托 辊的成槽角均为 35 托辊之间成铰接或固支 对于成件物品的运输通 常采用平行承载托辊 回程托辊安装在空载分支上 以支承输送带 通常采用平行托辊大型 输送机有时采用 V 形回程托辊 缓冲托辊大多安装在输送机的装载点上 以减轻物料对输送带的冲击 在运输沉重的大块物料的情况下 有时也需沿输送机全线设置缓冲托辊 通常缓冲托辊有弹簧钢板式和橡胶圈式两种 输送带运行时 由于张力的不平衡 物料偏堆积 机架变形 托辊轴 承损坏以及风载荷作用等使其产生跑偏 目前应用最为普遍的是前倾托辊 它取代了调心托辊 靠普通槽形托辊的两侧辊向输送带运行方向倾斜 山东科技大学学士学位论文 14 2 3 实现防跑偏 托辊间距的选择 托辊间距的选择应考虑物料性质 输送带的重度及运行阻力等条件的 影响 承载分支托辊间距可参考表 2 1 选取 缓冲托辊间距一般为承载托 辊间距的 0 3 0 5 倍 约为 0 3 0 6m 回程托辊间距可按 2 3 m 考虑或取为 承载托辊间距的 2 倍 表 2 1 承载托辊间距参考表 m 1 带宽 mm 松散物料堆 积密度 t m 40050065080010001200140016002000 2 51 21 21 11 11 0 表 2 2 F 托辊回转部分质量 kg 1 带宽 mm 托辊形式 500650800100012001400160018002000 铸铁座 111214222547507277 槽形 承载 托辊 冲压座 89111720 铸铁座 810121720 39 V 42 V 61 V 65 V 回程 托辊 V 形 托辊 冲压座 79111518 直径 mm 89108133159 托辊 轴承型 号 204305406407 山东科技大学学士学位论文 15 头部滚筒或尾部滚筒距第一组槽形托辊的距离 s 按下式计算 Bs 67 2 式中 s 滚筒与第一组托辊之间的距离 m 托辊的成槽角 rad B 输送带宽度 m 经计算可知 我设计的带式输送机的尾部滚筒距第一组槽形托辊的距 离 2 67 35 2 1 360 1 63m2 67sB 槽型托辊成槽角 35 B 1m 头部滚筒距第一组槽形托辊的距离 2 67 35 2 1 360 1 63m2 67sB 槽形托辊成槽角 35 B 1m 本设计的带式输送机的带宽B 1000mm 堆积密度 1 0 t m 经查表 3 表 4 可知选托辊直径 D 108mm 承载分支托辊间距 1 2 m 其托 L 辊回转部分质量 17kg 冲压座 根据 DT 手册查的承载托辊选 G 择 35 槽型托辊 图号 DT 100C414 回程托辊间距 2 4m 其托 L 辊回转部分质量 15kg 冲压座 根据 DT 手册回程托辊选择平 G 行下托辊 图号 DT 100C460 因此 可求出托辊旋转部分线质量 承载托辊旋转部分线质量为 式 2 17 14 17 1 2 t t t G qkg m L 2 回程托辊旋转部分线质量为 式 2 12 6 25 2 4 t t G qkg m L 3 另外 在输送机的前后各加一个 10 过渡托辊 图号为 DT 100C411 一个 20 过渡托辊 图号为 DT 100C412 山东科技大学学士学位论文 16 4 计算输送带许用张力 钢丝绳芯带 式 2 dB S m 4 3150 1000 10 315000N 式中 输送带许用张力 N S 带芯拉断强度 N mm d B 输送带宽度 mm m 输送带安全系数 取钢丝绳芯带 m 10 5 滚筒的选择 滚筒是带式输送机的重要部件 按其结构与作用的不同分为传动 驱 动 滚筒 电动滚筒 外装式电动滚筒和改向滚筒 驱动滚筒 驱动滚筒用来传递牵引力或制动力 驱动滚筒有钢制光面滚筒 包胶 滚筒和陶瓷滚筒等 钢制光面滚筒主要缺点是表面摩擦系数小 所以一般 常用于短距离输送机中 包胶滚筒主要优点是表面摩擦系数大 适用于长距离大型带式输送机 包胶滚筒按其表面形状又可分为 光面包胶滚筒 人字形沟槽包胶滚 筒和菱形 网纹 包胶滚筒 光面包胶滚筒制造工艺相对简单 易满足技术要求 正常工作条件下 摩擦系数大 能减少物料黏结 但在潮湿场合 由于表面无沟槽致使无法 截断水膜 因而摩擦系数显著下降 山东科技大学学士学位论文 17 为了增大摩擦系数 在光面钢制滚筒表面上 冷粘或硫化一层人字形 沟槽的橡胶板 为使这层橡胶板粘得牢靠 必须先在滚筒表面挂上一层很 薄的衬胶 一般小于 2mm 然后再把人字形沟槽橡胶冷粘或硫化在衬胶 上 这种带人字形的沟槽滚筒 由于有沟槽存在 能使表面水薄膜中断 不积水 同时输送带与滚筒接触时 输送带表面能挤压到沟槽里 由于这 两种原因 即使在潮湿的条件下 摩擦系数也降低不大 但是 此种滚筒 具有方向性 不能反向运转 菱形 网纹 包胶滚筒 除了具有人字沟槽胶面滚筒的优点外 最突 出的一个优点是它没有方向性 有效防止了输送带的跑偏 对可逆输送机 尤为适用 但摩擦系数比人字沟槽胶面稍有降低 尽管如此 人们还是认 为菱形沟槽胶面比人字沟槽胶面优越 继菱形沟槽胶面滚筒之后又出现了 一种带轴向槽的菱形沟槽胶面滚筒 因为轴向沟槽使摩擦系数升高 从而 弥补了菱形沟槽胶面滚筒比人字沟槽胶面滚筒摩擦系数小的缺点 这种菱 形沟槽滚筒目前国内尚未制造生产 普通传动滚筒都是采用焊接结构 即轮毂 辐板和筒皮之间采用焊接 结构 该类滚筒适用于中小型带式输送机 在大功率的带式输送机中 必须采用铸焊结合的结构形式 滚筒两端 的轮毂 辐板和筒皮为整体铸造 然后再与中间筒皮焊在一起 改向滚筒 改向滚筒有钢制光面滚筒和光面包胶滚筒 包胶的目的是为了减少物 料在其表面的黏结以防输送带的跑偏与磨损 滚筒的轴承有布置在内侧与 外侧两种形式 滚筒直径的选择计算 在带式输送机的设计中 正确合理地选择滚筒直径具有很大的意义 如果直径增大可改善输送带的使用条件 但在其他条件相同之下 直径增 山东科技大学学士学位论文 18 大会使其重量 驱动装置 减速器的传动比和质量相应提高 因此 滚筒 直径尽量不要大于确保输送带正常使用条件所需的数值 在选择传动滚筒直径时 可按四个方面考虑 1 为限制输送带绕过传动滚筒时产生过大的附加弯曲应力 传动滚 筒直径应按下面方法计算 对于钢绳芯带式输送机的传动滚筒直径 式 2 5 150150 6 0900Ddmm 式中 D 传动滚筒直径 mm d 钢丝绳直径 mm 2 改向滚筒直径可按下式确定 D1 0 8D 720mm D2 0 6D 540mm 式中 D1 尾部改向滚筒直径 mm D2 其他改向滚筒直径 mm D 传动滚筒直径 mm 综合考虑以上几条因素 我选择传动滚筒直径D 1000mm 图号为 DT 100A508Y Z 尾部改向滚筒的直径 D1 800mm 图号为 DT 100B107 G 头部改向滚筒直径为 D2 630mm 图号为 DT 100B306 G 各个滚筒表面均为人字形沟槽的橡胶覆盖面 3 计算各直线区段阻力 对于承载分支 式 2 sin cos dtdz qqwqqqglW 6 245805 6 N 其中 0 04 山东科技大学学士学位论文 19 对于回程分支 式 2 7 sincos dtdk qwqqglW 9 8 1394 42 6 25 0 035cos9 42 sin9 112543 8N 0 035 式中 Wz 承载分支直线运行阻力 N Wk 回程分支直线运行阻力 N g 重力加速度 m s L 输送长度 m 输送倾角 输送带在承载分支运行的阻力系数 输送带在回程分支运行的阻力系数 表 2 3 输送带沿托辊运行的阻力系数 1 槽形 平行 工作条件滚动轴 承 含油轴 承 滚动轴 承 含油轴 承 清洁 干燥0 020 040 0180 034 少量尘埃 正常湿度0 030 050 0250 040 大量尘埃 湿度大0 04 0 060 0350 056 2 2 7 输送带张力计算输送带张力计算 用逐点法计算输送带关键点张力 山东科技大学学士学位论文 20 图 2 2 输送带设计示意图 输送带张力应满足两个条件 1 垂度条件 即输送带的张力必须保证输送带在两托辊间的垂度不 超过规定值 或者满足最小张力条件 对于承载分支输送带最小张力 式 2 min 5cos Zd SgL qq 8 N 9 9214 对于回程分支输送带最小张力 式 2 min 5cos Kd SgL q 9 N39 4878 取承载分支的最小张力点 S2 则 S3 K S2根据这一条件得出各 minZ S 点的张力点分别为 S1 S1 山东科技大学学士学位论文 21 S2 K S1 Wz S3 K S2 S4 S3 S5 K S4 S6 S5 S7 K S6 S8 K S7 Wk S9 K S8 S10 S9 S11 K S10 S12 K S11 S13 S12 04 1 K取 计算得 S1 245212 02N S2 9214 9N S3 9583 5N S4 9583 5N S5 9966 83N S6 9966 83N S7 10365 5N S8 123323 9N S9 128256 9N S10 128256 9N S11 133387 2N 山东科技大学学士学位论文 22 S12 138722 6N S13 138722 6N 2 校核传动滚筒摩擦传动条件 外载荷需要传动滚动表面输出的牵引力 F0 S1 S13 106489 4N S1 eua 1 n 所以满足摩擦传动条件 2 2 8 输送带强度校核 输送带强度校核 Smax S 所以满足输送带强度 2 2 9 计算滚筒牵引力与电动机功率计算滚筒牵引力与电动机功率 由于满载工作下电动机的运行状态 有可能是电动状态也可能是发电 状态 所以在牵引力和功率计算上有区别 尤其应注意各种阻力的正方向 和正常发电状态而空载电动状态下的功率验算 电动机备用功率一般按 15 20 考虑 1 传动滚筒的主轴牵引力 F0 S13 0 03 S13 94971 4N 式 2 1 S 1 S 10 2 电动机功率由于主轴牵引力为负值所以电机处于发电状态 P F0VK1 10 3 1 17 94971 4 1 05 2 5 0 85 10 3 247 9KW 其中电动机功率备用系数为Kd 1 17 传动装置的效率为 0 85 所以电动机选 280kw 查阅有关手册选择 Y3555 4 型三相异步电动机 其主要技术参数 额定功率为 280kw 转速为 1480r min 2 2 10 拉紧力与拉紧行程拉紧力与拉紧行程 1 拉紧力PH 山东科技大学学士学位论文 23 PH S7 S6 10365 5N 9966 83N 20332 33N 式 2 11 2 拉紧行程 L 0 0017 1394 1 3 3 6698m 式 2 BKLLL3 1 21 12 式中 L 输送机总长度 1394m K 输送带工作时的伸长系数 见表 2 4 可知 K 0 0015 表 2 4 输送带伸长系数 K 3 输送机长度 L m合成纤维输送带钢绳芯输送带 10000 010 0015 3 拉紧装置的选择与布置 拉紧装置又称张紧装置 它是带式输送机必不可少的部件 具有以下 四个主要作用 使输送带有足够的张力 以保证输送带与滚筒间产生必要的摩擦力并 防止打滑 保证输送带各点的张力不低于一定值 以防止输送带在托辊之间过分 松弛而引起撒料和增加运动阻力 补偿输送带的塑性伸长和过渡工况下弹性伸长的变化 为输送带重新接头提供必要的行程 在带式输送机的总体布置时 选择合适的拉紧装置 确定合理的安装 位置 是保证输送机正常运转 起动和制动时输送带在传动滚筒上不打滑 的重要条件 通常确定拉紧装置的位置时须考虑以下三点 山东科技大学学士学位论文 24 拉紧装置应尽量安装在靠近传动滚筒的空载分支上 以利于起动和制 动时不产生打滑现象 对运距较短的输送带可布置在机尾部 并将机尾部 的改向滚筒作为拉紧滚筒 拉紧装置应尽可能布置在输送带张力最小处 这样可减小拉紧力 应尽可能使输送带在拉紧滚筒的绕入和绕出分支方向与滚筒位移线平 行 且施加的拉紧力要通过滚筒中心 按拉紧装置的原理不同 常用的拉紧装置有以下几种 重锤拉紧装置 重锤拉紧装置应用十分普通 它是利用重锤的重量 产生拉紧力 并保证输送带在各种工况下有恒定的拉紧力 可以自动补偿 由于温度改变和磨损而引起输送带的伸长变化 重锤拉紧装置在结构上简 单 工作上可靠 维护量小 是一种较理想的拉紧装置 它的缺点是占用 空间较大 工作拉紧力不能自动调整 根据输送机的长度和使用场合的不 同 重锤拉紧装置的具体结构形式也有所不同 如重锤垂直拉紧装置和重 锤车式拉紧装置 它们适用于固定长距离带式输送机上 固定式拉紧装置 固定式拉紧装置的拉紧滚筒在输送机运转过程中 位置是固定的 其拉紧行程的调整有手动和电动两种方式 其优点是结构 简单紧凑 对污染不敏感 工作可靠 缺点是输送机运转过程中由于输送 带的弹性变形和塑性伸长引起张力降低 可能导致输送带在传动滚筒上打 滑 常用的结构类型有螺旋拉紧装置 拉紧行程短 拉紧力小 故适用于 机长小于 80m 的短距离带式输送机上 和钢绳绞车拉紧装置 利用钢丝绳 缠绕在绞筒上 将输送带拉紧 等 自动拉紧装置 自动拉紧装置是一种在输送机工作中能按一定的要 求自动调节拉紧力的拉紧装置 在现代长距离带式输送机中使用较多 它 使输送带具有合理的张力图 自动补偿输送带的弹性变形和塑性变形 它 的缺点是结构复杂 外形尺寸大 对污染较敏感及需要辅助装置 山东科技大学学士学位论文 25 自动拉紧装置的类型很多 按作用原理分 有连续作用和周期作用两 种 按控制参数分 有一个 两个或三个等 常作为控制参量的有张力 带速和传动滚筒的利用弧 按拉紧装置的驱动方式分 有电力驱动与液 力驱动两种 按被调节的绕出点张力的变化规律分 有稳定式 随动式和 综合式三种 TYZL 通用型液压自动拉紧装置是针对我国带式输送机 索道等连续 输送设备而开发的一种机电一体化通用设备 它具有以下特点 1 根据使用场合的条件 拉紧力可以根据需要进行设定 使设备处 于最佳的工作状态 2 拉紧力设定后 TYZL 型液压自动拉紧装置可以保持系统处于恒力 拉紧状态 3 TYZL 型液压自动拉紧装置具有相应速度快 动态性能好的特点 以及时补偿输送带或钢丝绳的弹塑性变形 4 油泵电机可以实现空载起动 达到额定拉力时 电机断电 有蓄 能器完成油力补偿 从而达到 TYZL 型液压自动拉紧装置的节能运行 5 TYZL 型液压自动拉紧装置结构紧凑 安装布置方便 6 TYZL 型液压自动拉紧装置可与集控装置连接 实现对该机的远程 控制 在带式输送机的工艺布置中 选择合理的拉紧装置 确定合理的安装 位置 是保证输送机正常运转 启动和制动时输送带在传动滚筒上不打滑 的重要条件 通常确定拉紧装置的位置时需要考虑以下三点 拉紧装置应尽量安装在靠近传动滚筒的空载分支上 以利于起动和 制动时不产生打滑现象 对运距很短的输送机可布置在机尾部 并将尾部 滚筒作为拉紧滚筒 拉紧装置应尽可能布置在输送带张力最小处 这样可以减少拉紧力 山东科技大学学士学位论文 26 缩小拉紧行程 应使输送带在拉紧滚筒的绕入和绕出分支方向与滚筒位移线平行 而且施加的拉紧力要通过滚筒中心 本通用性液压自动拉紧装置适用于钢绳芯 普通橡胶带固定式带式输 送机以及索道等连续运转的设备 该设备可放在输送机机头或机尾 设计 者依据具体情况选用并确定具体位置 根据输送机设计原始资料和已计算出的拉紧力和拉紧行程 综合考虑 上述各种拉紧装置类型和特点 本设计选择使用重车拉紧装置 拉紧装置 布置在中间改向滚筒一端 如输送带布置简图所示 2 2 11 制动力矩计算制动力矩计算 根据井下用带式输送机技术要求 制动装置或逆止装置产生的制动力 矩不得小于该输送机所需制动力矩的 1 5 倍 1 对于电动机运行状态的带式输送机所需制动装置的总制动力矩为 cos2sin75 0q t q t qdqqgL MZ 1 式 2 13 式中 MZ 制动装置作用在传动滚筒轴上的总制动力矩 N m D 传动滚筒直径 m L 输送机长度 m 托辊阻力系数 取值为 0 012 2 对于发电运行状态的带式输送机所需制动装置的总制动力矩为 式 2 14 3 0 0 75 10 Z DN M 式中 MZ 制动装置作用在传动滚筒轴上的总制动力矩 N m D 传动滚筒直径 m 山东科技大学学士学位论文 27 输送带速度 m s N0 系统所需电机总功率 未考虑备用功率系数前 kW 从上述的传动滚筒轴牵引力的计算结果可知 本设计带式输送机的电 动机输出的是制动力矩 运行状态处于发电状态 根据公式可计算出带式 输送机所需制动装置的总制动力矩为 3 0 0 75 10 Z DN M 0 75 1 247 9 1000 2 5 74370N m 根据和控制要求本设计选择 YWZ5 500 121 2 制动装置 2 2 12 清扫装置清扫装置 在带式输送机运行过程中 不可避免的有部分细块和粉料粘到输送带 的表面 不能完全卸净 当表面粘有物料的输送带通过回程托辊或导向滚 筒时 由于物料的积累而是它们的直径增大 加剧托辊和输送带的磨损 引起输送带跑偏 同时不断掉落的物料又污染了场地环境 如果粘有物料 的输送带表面与传动滚筒表面相接触 除有上列危害外 还会破坏多滚筒 传动的牵引力分配关系 以致使某些电机过载而烧毁 因此 清扫粘结在 输送带表面的物料 对于提高输送带的使用寿命和保证输送带的正常运转 是具有重要意义的 对清扫装置的基本要求是 清扫干净 清扫阻力小 不损伤输送带的 覆盖层 结构简单而可靠 常用的清扫装置有刮板式清扫器 清扫刷 此外 还有水力冲刷 振 动清扫器等 采用哪种装置 应视所输送物料的粘性而定 目前 应用比较好的清扫器有 P 型橡胶弹簧清扫器 H 型橡胶弹簧清 扫器和 TQ 型硬质合金刮片清扫器 清扫装置一般安装卸载滚筒的 山东科技大学学士学位论文 28 下方是输送带在进入空载分支前将粘附在输送带上的物料清扫掉 有时为 了清扫输送带非承载面上的粘附物 防止物料堆集在尾部滚筒或拉紧滚筒 处 还需在机尾空载分支安装刮板式清扫装置 本设计选用图号为 DT 100E11 的头部清扫装置 图号为 DT 100E21 的空段清 扫装置 3 带式输送机关键部件的选择带式输送机关键部件的选择 3 1 驱动装置及其布置驱动装置及其布置 驱动装置的作用是在带式输送机正常运行时提供牵引力或制动力 它 主要由传动滚筒 减速器 联轴器 电动机 软启动等组成 电动机与减 速器又构成驱动单元 3 1 1 驱动装置型式驱动装置型式 驱动装置按传动滚筒的数目分为单滚筒驱动 双滚筒驱动及多滚筒驱 动 按电动机的数目分为单电动机驱动和多电动机驱动 每个传动滚筒机 可配一个驱动单元又可配两个驱动单元 而且每个驱动单元也可以驱动两 个传动滚筒 动单元的轴线与输送机身的关系 驱动装置的布置形式有垂直式和并 列式两种 并列式与垂直式相比较具有驱动装置横向尺寸小 占地面积小 适宜于工作空间小的场合 特别对煤矿井下更有意义 但并列式布置要求 使用垂直出轴减速器 因此制造要求高 价格也比较高 我国 TD75 与 DX 系列带式输送机驱动装置均为垂直布置 按驱动单元的固定方式可分为侧挂式与基本式 基本式又分为固定式 单点浮动支承式 侧挂式的驱动单元挂在机头一侧 不需地基 基建投资 山东科技大学学士学位论文 29 少 不必考虑地面的崎岖不平 安装调试方便 但加装制动装置有困难 固定式的驱动单元固定在机座上 机座用螺栓固定的基础上 减速器与传 动滚筒之间采用固定式联轴器 这种固定方式要求安装精度高 但往往由 于制造和安装的误 工作载荷引起的轴和支承部分的变形以及基础下沉等 不均衡因素使两根轴的对中受影响 从而大大地降低了传动性能 而单点 浮动支承可以克服这一不足 整个驱动单元安装在浮动底座上 浮动支承 从理论上讲减速器不受附加弯矩 机壳不受附加应力的影响 因此机壳的 寿命比较长浮点支承受力分析 减速器传给主动滚筒转矩 T 时 减速器壳 体必受一反作用转矩 根据力矩平衡原理即可求出球铰点距质心的距 T 离 L 即 W T L 式中 作用于减速器机壳的反作用转矩 N m T W 传动系统的重力 N 当正常稳定运转时 由于反转矩的的作用 辅助支点 千斤顶 与 T 底座脱开 停机时 0 在重力 W 作用下 底座与千斤顶接触 辅助 T 支点起作用 减速器采用轴装式减速器 即输出轴是空心的 主动滚筒与轴 减速 器输出轴与主动滚筒轴的联接采用各种锁紧装器联接 这种联接的缺点是 拆卸减速器必须把整个减速器与电机底座一起外移 给检修更换零件造成 困难 本设计采用垂直式布置 3 1 2 电动机的选择电动机的选择 带式输送机驱动装置最常用的电动机是三相笼型电动机 其次是三相 绕线型异步电动机 只有个别情况下才采用直流电动机 山东科技大学学士学位论文 30 三相笼型电动机与其他两种电动机相比较具有结构简 制造方便和易 隔 运行可 价格低廉等一系列优点 并且在输送机上便于实现自动控制 因此在煤矿井下得到广泛的应用 其最大的缺点是不能经济地实现范围较 广的平滑调速 起动力矩不能控制 起动电流大 当驱动装置采用刚性联 轴器时 同时在多滚筒传动系统中 难以调整整个电动机之间的负载分配 这个缺点可通过使用液粘软启动在一定程度上得以克服 我国带式输送机 常用这种电动机的型号有 JO JO3 JQO2 JS JB BJO2 目前 我国 已经生产出最新 Y 系列三相异步电动机 它是一般用途的全封闭自扇冷三 相笼型电动机 功率等级和安装尺寸符合国际电工委员会 英文缩写为 IEC 标准 它与被替代的 JO2 JO3 系列相比较具有高效 节能 起动转 矩大 性能好 噪音低 震动小可靠性高等优点 YB 系列三相电动机派 生的隔爆型三相异步电动机 它除了有 Y 系列电动机的优点外 还有隔爆 结构先进 使用可靠等优点 它相应替代了 BJO2 和 BJO3 系列电动机 三相绕线型电动机具有较好的调速特性 在其转子回路中串电阻 可 以解决输送机各传动滚筒间的功率平衡问题 不致使个别电动机长时过载 而烧坏或闷车 可以通过串电阻起动以减小对电网的负荷冲击 同时又可 以按所需的加速度调整时间断电器或电流继电器进行电阻的逐步切换 以 实现平稳起动 三相绕线型电动机在结构和控制上都比较复杂 如果带电 阻长时运转使电动机发热 效率降低 使用寿命短 尤其在隔爆方面很难 做到 因此煤矿井下很少采用 一般长距离 大功率带式输送机应用较多 我国 DX 系列带式输送机除隔爆式电动机采用三相笼型电动机外 其余均 使用三相绕线型电动机 主要型号有 JR JRQ YR 系列电动机 直流电动机最突出的优点就是调速特性好 起动转矩大 但结构复杂 维护量大 与同容量的异步电机相比较 重量是异步电机的 2 倍 价格是 异步电机的 3 倍 而且需要直流电源 因此只有在特殊情况 例如调速性 山东科技大学学士学位论文 31 能高 下才采用 直流电机在要求隔爆的场合使用很少 因此 根据实际情况 本设计采用三相笼型电动机 3 1 3 减速器的选择减速器的选择 驱动单元用的减速器从结构形式分为直交轴式和平行轴式 按固定形 式分为悬挂式与落地式 根据使用要求输出轴可以做成空心 本设计选用图号为 DCY560 32 5 的减速器 3 1 4 联轴器的选择联轴器的选择 驱动装置中的联轴器分为告诉联轴器和低速联轴器 它们分别安装在 电动机与减速器之间和减速器与传动滚筒中间 常见的告诉联轴器有尼龙 柱销联轴器 液力联轴器和粉末联轴器等 常见的低速联轴器有十字滑块 联轴器和棒销联轴器等 液力联轴器与笼型转子异步电动机联合工作具有 改善电动机起动性能 均衡负荷 保护电机的优点 目前国内外对于大型 带式输送机为改善起动 调速 均衡载荷等广泛推广使用调速液力耦合器 和油膜离合器 本设计选用图号为 YOX z560 的联轴器 3 1 5 驱动装置位置的选择驱动装置位置的选择 带式输送机其他参数已定 如果忽略由于张力变化而引起主力变量时 驱动装置功率与其位置选择无关 但其位置影响输送带的各点张力 因此 在选择驱动装置位置时应考虑以下两点 1 尽量将驱动装置的位置选择在使输送带的最大张力值为最小 这 样可是输送带的强度 价格相对降低 运行阻力也能减少 能耗降低 提 高了输送带 滚筒及其他部件的寿命 根据上述原则 一般驱动滚筒应选择在松边张力较大的位置 如输送 机倾斜上运行时 驱动装置尽量设在上部即卸载端 当倾斜下运并处于发 山东科技大学学士学位论文 32 电制动工况时 驱动装置也应尽可能放在上部 这样布置不仅有利于减小 输送带张力 而且有利于制动 避免发生飞车事故 2 适当考虑安