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堆取料机皮带机设计【7张CAD图纸+毕业论文】【答辩通过】

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摘  要

斗轮堆取料机是一种高效率的连续装卸设备,被广泛应用在火电厂、港口码头、钢铁冶金、矿山、建材水泥、化工、煤炭与焦化厂等原料储运场,可实现煤炭、矿石、化工原料等散状物料的堆取、转运、装卸的连续作业。
带式输送机是斗轮堆取料机中重要环节,在其它方面也广泛应用。带式输送机是现代物料连续运输的重要设备,是连续运动的无端输送带运送货物的机械,用胶带作为输送带的带式输送机称为胶带输送机,简称胶带机。它具有结构简单、成本低、运输距离长、效率高的优点。其主要用于冶金、采矿、煤炭、电站、港口以及工业企业。它将为我国各矿业装卸工作的机械化、现代化作出越来越大的贡献。
本文主要介绍了斗轮堆取料机中的运输皮带机。首先,介绍了带式输送机的工作特点、发展概况、工作原理,分类;其次,介绍了胶带的摩擦传动原理;最后,根据带式输送机的工作条件对其计算,其中对传动部分的减速器部分进行了详细的设计及设计计算,简单分析了皮带跑偏及撒料的原因和解决方法,又介绍了其他几种形式的皮带机。
关键词:带式输送机;发展概况;减速器

Abstract

Bucket Wheel Stacker and feeder is a highly efficient for handling equipment, is widely used in thermal power plants, port, iron and steel metallurgy, mining, cement building materials, chemicals, coal and coke plant, and other raw materials storage and transportation field, can be realized coal, ore , Chemical raw materials and other bulk material from the reactor, transit, handling of the continuum.
Belt conveying systems is expected bucket Stacker and an important link in the machine, in other areas also widely used. Modern belt conveyor is an important material for transport equipment, is no reason for the movement of mechanical conveyor belt transporting goods, with the belt conveyor belt as a conveyor belt known as the conveyor belt, or tape machines. It is simple in structure, low cost, long distance transport, high efficiency advantages. Its mainly used for metallurgical, mining, coal, power plants, ports and industrial enterprises. It is China's handling of the mining mechanization and modernization of increasing the contribution.
This paper presents a bucket Stacker and feeder in the transport belt machine. First of all, the work on the belt conveyor characteristics, Development, principle, classification and secondly, the friction on the tape drive principle; Finally, the working conditions under their belt conveyors, including the transmission of the slowdown Is part of a detailed design and design calculations, the simple analysis of the belt material deviation and spread the causes and solutions, has introduced several other forms of belt machine.
Key words: belt conveyors: Belt conveying systems ;Development survey; reduction gear

目    录
1 绪论 1
1.1斗轮堆取料机 1
1.2斗轮堆取料机尾车 3
1.2.1固定式单尾车 3
1.2.2钢绳卷扬驱动的活动式单尾车 4
1.2.3后部铰轴俯仰液压驱动活动单尾车 5
1.2.4中部铰轴俯仰液压驱动活动单尾车 5
1.2.5伸缩升降式双尾车 5
1.2.6 钢绳卷扬驱动双尾车 6
1.2.7液压驱动双尾车 7
1.2.8 固定叉式漏斗双尾车 7
1.2.9尾车机构的选择 8
1.3带式输送机的特点 8
1.4带式输送机的工作原理和分类 8
1.4.1带式输送机的工作原理 8
1.4.2带式输送机的分类 11
1.5带式输送机的摩擦传动原理 13
1.5.1胶带的摩擦传动原理 13
1.5.2传动装置的牵引力 15
1.6带式输送机的现状与发展趋势 15
1.6.1国外带式输送机技术的现状 15
1.6.2. 国内带式输送机技术的现状 16
1.6.3 国内外带式输送机技术的差距 17
1.6.4 煤矿带式输送机技术的发展趋势 19
2 带式输送机的参数设计计算 19
2.1带速的确定 20
2.2核算输送能力 20
2.3根据原煤粒度核算输送机带宽 20
2.4圆周驱动力的确定 20
2.5输送带的选型 23
2.6输送带的张力计算 23
2.6.1输送带不打滑条件校核 23
2.6.2输送带下垂度校核 24
2.6.3各特性点张力计算 24
2.6.4确定传动滚筒合张力 25
2.7输送带的强度校核 26
2.8拉紧行程的计算 26
2.9各部件选型 26
3 减速器的计算 27
3.1电动机选型 27
3.2传动比分配 27
3.3计算传动装置的运动和动力参数 28
3.4齿轮的设计及校核计算 29
3.4.1第一对齿轮的设计 29
3.4.2 第二对齿轮的设计 34
3.4.3 第三对齿轮的设计 37
3.5传动轴的设计 40
3.5.1Ⅰ轴的设计 40
3.5.2Ⅱ轴的设计 44
3.5.3  Ⅲ轴的设计 48
3.5.4  Ⅳ轴的设计 52
3.5.4键的强度校核 55
3.5.5轴承的校核 56
3.6减速器箱体的结构设计 59
3.7 轴系部件的结构设计 61
3.8 减速器的附件 61
3.8.1 检查孔与检查孔盖的设计 61
3.8.2 油标指示器 62
3.8.3 定位销 63
3.8.4 启盖螺钉 63
4 带式输送机的操作、维护和安装 64
4.1启动和停机 64
4.2带式输送视的维护 64
4.3皮带打滑的解决办法 67
4.3.1重锤张紧皮带运输机皮带的打滑 67
4.3.2螺旋张紧或液压张紧皮带机的打滑 68
4.3.3其它 68
4.4皮带运输机皮带跑偏的调整 68
4.4.1 调整承载托辊组 68
4.4.2安装调心托辊组 69
4.4.3调整驱动滚筒与改向滚筒位置 69
4.4.4张紧处的调整 69
4.4.5 转载点处落料位置对皮带跑偏的影响 70
4.4.6双向运行皮带运输机跑偏的调整 70
4.5皮带运输机的撒料的处理 70
4.5.1转载点处的撒料 71
4.5.2凹段皮带悬空时的撒料 71
4.5.3跑偏时的撒料 71
4.6带式输送机的安装 71
5 其它形式的带式输送机 72
5.1手造带式输送机 72
5.2大倾角带式输送机 73
参考文献 75
翻译部分 76
英文原文 76
中文译文: 84
致  谢 88

1 绪论
1.1斗轮堆取料机
斗轮堆取料机是在斗轮挖掘机的基础上发展起来的,其结构与斗轮挖掘机基本相同,只是在挖掘能力上有所差异。最早的斗轮挖掘机进行向上挖掘是1916年法国贝尔维茨露天矿用轨道行走式斗轮机,可以说是最早的斗轮取料机。
我国斗轮堆取料机诞生在上世纪六十年代末期,经过近四十年的发展,如今已经发展成为一个庞大的行业,在国民经济中发挥着重要的作用。
斗轮堆取料机是一种高效率的连续装卸设备,被广泛应用在火电厂、港口码头、钢铁冶金、矿山、建材水泥、化工、煤炭与焦化厂等原料储运场,可实现煤炭、矿石、化工原料等散状物料的堆取、转运、装卸的连续作业。斗轮堆取料机与其它散料搬运设备相比,


内容简介:
工序号工序名称工序内容及说明0锻造1划线 检查毛坯余量 划一端中心孔加工线2打中心孔 平一端面并打中心孔3粗车 各外圆及端面留量,总余量=正火后车削余量(齿顶圆仅此一项)+渗碳后车去渗碳层余量+淬火后车削余量+外圆及端面磨削余量。为了避免热处理时由于应力集中造成裂纹:全部棱边按留量倒角;图样台肩圆角小于R5按R5加工,大于R5按图加工;全部表面粗糙度不大于(同时为了超声波探伤要求)。根据工艺需要车出热处理吊台4探伤 超声波探伤检查齿坯是否有缺陷。若齿坯内部质量不合格就报废5正火预备热处理。目的是使齿坯组织细化和均匀化,减少渗碳淬火时的变形6车 车两轴端端面,修打两端中心孔。齿顶圆按图车成。齿宽按图车成。其余外圆及端面留量,总余量=渗碳后车去渗碳层余量+淬火后车削余量+外圆及端面磨削余量倒角、台肩圆角、其余表面粗糙度要求同工序37粗滚齿 齿形预加工,要求精度达到8-8-8(GB1009588)采用带触角的磨前滚刀,在齿形根部切出沉割。测量公法线长度,并留出半精滚齿及磨齿余量8钳工 端面齿形及齿顶沿齿长棱边倒角,避免热处理时产生裂纹9车 按齿顶圆两端找正。车成轴端端面,修打两端中心孔。车去各部渗碳层,外圆及端面留量,总余量=淬火后车削余量+外圆及端面磨削余量。倒角、台阶圆角、表面粗糙度要求同工序310淬火11喷丸 目的是:清除热处理氧化皮;使齿根部产生残余应力,以提高齿根抗弯疲劳强度12半精车 切去热处理吊台,保持总长 直齿轮在卡盘卡爪位置的四个齿槽两端均布8个磁性找正棒。在相距0.8齿宽的两个截面上,找正齿圈径向跳动。 调节卡盘卡爪和置于中心架上的固定于另一端的定位套,进行找正。修打两端中心孔 需磨削的外圆及端面要留量,其余车成。全部表面粗糙度不大于13探伤 超声波探伤,此次探伤结果最终确定齿坯内部质量是否合格14磨 磨外圆及端面15半精滚齿按两端轴径找正,采用硬质合金滚刀半精滚齿,留磨余量为粗滚齿留出余量的1/4。要求精度达到7-8-8(GB1009588)。设计要求精度为7-8-8(GB1009588)或更低可精滚成16磨齿 按两端基准轴径找正,径向圆跳动允差0.01 齿廓根部切出沉割,意图是避免齿槽根部磨削,其好处是:避免降低槽底硬度,及保持渗碳、淬火、喷丸后形成的压力应力层,以提高齿根抗弯疲劳强度;槽底狭小,散热条件差,以及过渡曲线处余量大小变化大,易产生磨削烧伤和裂纹;槽底磨削条件差,砂轮外圆磨粒易脱落和磨损,从而影响磨齿质量。总之,齿槽根部不磨削可以提高齿轮承载能力,避免磨齿损伤,提高磨齿质量,降低磨齿负荷,提高生产效率 调整好磨齿机后,每批首件试磨,然后对其进行精度检测,根据齿形和齿向的检测结果,对磨齿机进行小调整,直至磨出合格的产品17检查 按图样要求检查齿轮精度,在检查齿形时,同时检查渐开线长度是否足够,检查是否有磨齿烧伤、裂纹;检查齿根部是否出现磨齿凸台18划线 划键槽加工线19铣 铣键槽20钻孔钻出轴端孔21加工螺纹孔按图样要求加工出轴端的螺纹孔22钳工 端面齿形及齿顶沿齿长棱边倒角毕业论文题目:堆取料机皮带机设计毕业论文题目:堆取料机皮带机设计毕业论文专题题目:皮带机传动系统毕业论文专题题目:皮带机传动系统毕业论文主要内容和要求:毕业论文主要内容和要求:主要参数和要求:胶带机宽度:1600mm (胶带宽度) ,采用阻燃型强力胶带;输送能力:2000t/h 带速:2.5m/s 驱动联结型式:液力联轴器运输机水平布置,采用液压张紧装置;电机功率:(2160k 参考) 电压:660/1140V 转速:1490r/min传动型式:机械传动 头尾滚筒中心距:380000mm设计内容:参考有关胶带输送机设计、选型手册进行设计计算;1、参考有关完成输送机和堆取料机总体配套方案设计;A0 2、传动装置设计;A03、完成传动装置箱体设计 A04、完成传动装置组件、零件工作图设计及零件加工工艺编制;A2,2A3中国矿业大学毕业论文指导教师评阅书指导教师评语(基础理论及基本技能的掌握;独立解决实际问题的能力;研究内容的理论依据和技术方法;取得的主要成果及创新点;工作态度及工作量;总体评价及建议成绩;存在问题;是否同意答辩等):成 绩: 指导教师签字: 年 月 日中国矿业大学毕业论文评阅教师评阅书评阅教师评语(选题的意义;基础理论及基本技能的掌握;综合运用所学知识解决实际问题的能力;工作量的大小;取得的主要成果及创新点;写作的规范程度;总体评价及建议成绩;存在问题;是否同意答辩等):成 绩: 评阅教师签字: 年 月 日中国矿业大学毕业论文答辩及综合成绩答 辩 情 况回 答 问 题提 出 问 题正 确基本正确有一般性错误有原则性错误没有回答答辩委员会评语及建议成绩:答辩委员会主任签字: 年 月 日学院领导小组综合评定成绩:学院领导小组负责人: 年 月 日摘 要斗轮堆取料机是一种高效率的连续装卸设备,被广泛应用在火电厂、港口码头、钢铁冶金、矿山、建材水泥、化工、煤炭与焦化厂等原料储运场,可实现煤炭、矿石、化工原料等散状物料的堆取、转运、装卸的连续作业。带式输送机是斗轮堆取料机中重要环节,在其它方面也广泛应用。带式输送机是现代物料连续运输的重要设备,是连续运动的无端输送带运送货物的机械,用胶带作为输送带的带式输送机称为胶带输送机,简称胶带机。它具有结构简单、成本低、运输距离长、效率高的优点。其主要用于冶金、采矿、煤炭、电站、港口以及工业企业。它将为我国各矿业装卸工作的机械化、现代化作出越来越大的贡献。本文主要介绍了斗轮堆取料机中的运输皮带机。首先,介绍了带式输送机的工作特点、发展概况、工作原理,分类;其次,介绍了胶带的摩擦传动原理;最后,根据带式输送机的工作条件对其计算,其中对传动部分的减速器部分进行了详细的设计及设计计算,简单分析了皮带跑偏及撒料的原因和解决方法,又介绍了其他几种形式的皮带机。关键词:带式输送机;发展概况;减速器 Abstract Bucket Wheel Stacker and feeder is a highly efficient for handling equipment, is widely used in thermal power plants, port, iron and steel metallurgy, mining, cement building materials, chemicals, coal and coke plant, and other raw materials storage and transportation field, can be realized coal, ore , Chemical raw materials and other bulk material from the reactor, transit, handling of the continuum. Belt conveying systems is expected bucket Stacker and an important link in the machine, in other areas also widely used. Modern belt conveyor is an important material for transport equipment, is no reason for the movement of mechanical conveyor belt transporting goods, with the belt conveyor belt as a conveyor belt known as the conveyor belt, or tape machines. It is simple in structure, low cost, long distance transport, high efficiency advantages. Its mainly used for metallurgical, mining, coal, power plants, ports and industrial enterprises. It is Chinas handling of the mining mechanization and modernization of increasing the contribution. This paper presents a bucket Stacker and feeder in the transport belt machine. First of all, the work on the belt conveyor characteristics, Development, principle, classification and secondly, the friction on the tape drive principle; Finally, the working conditions under their belt conveyors, including the transmission of the slowdown Is part of a detailed design and design calculations, the simple analysis of the belt material deviation and spread the causes and solutions, has introduced several other forms of belt machine. Key words: belt conveyors: Belt conveying systems ;Development survey; reduction gear目目 录录1 1 绪论绪论.11.1 斗轮堆取料机 .11.2 斗轮堆取料机尾车 .31.2.11.2.1 固定式单尾车固定式单尾车.31.2.21.2.2 钢绳卷扬驱动的活动式单尾车钢绳卷扬驱动的活动式单尾车 .4 41.2.31.2.3 后部铰轴俯仰液压驱动活动单尾车后部铰轴俯仰液压驱动活动单尾车 .5 51.2.41.2.4 中部铰轴俯仰液压驱动活动单尾车中部铰轴俯仰液压驱动活动单尾车 .5 51.2.51.2.5 伸缩升降式双尾车伸缩升降式双尾车 .5 51.2.61.2.6 钢绳卷扬驱动双尾车钢绳卷扬驱动双尾车.6 61.2.71.2.7 液压驱动双尾车液压驱动双尾车 .7 71.2.81.2.8 固定叉式漏斗双尾车固定叉式漏斗双尾车.7 71.2.91.2.9 尾车机构的选择尾车机构的选择 .8 81.3 带式输送机的特点 .81.4 带式输送机的工作原理和分类 .81.4.11.4.1 带式输送机的工作原理带式输送机的工作原理 .8 81.4.21.4.2 带式输送机的分类带式输送机的分类 .11111.5 带式输送机的摩擦传动原理 .131.5.11.5.1 胶带的摩擦传动原理胶带的摩擦传动原理 .13131.5.21.5.2 传动装置的牵引力传动装置的牵引力 .15151.6 带式输送机的现状与发展趋势 .151.6.11.6.1 国外带式输送机技术的现状国外带式输送机技术的现状 .15151.6.2.1.6.2. 国内带式输送机技术的现状国内带式输送机技术的现状.16161.6.31.6.3 国内外带式输送机技术的差距国内外带式输送机技术的差距.17171.6.41.6.4 煤矿带式输送机技术的发展趋势煤矿带式输送机技术的发展趋势.19192 2 带式输送机的参数设计计算带式输送机的参数设计计算.19192.1 带速的确定 .202.2 核算输送能力 .202.3 根据原煤粒度核算输送机带宽 .202.4 圆周驱动力的确定 .202.5 输送带的选型 .232.6 输送带的张力计算 .232.6.12.6.1 输送带不打滑条件校核输送带不打滑条件校核 .23232.6.22.6.2 输送带下垂度校核输送带下垂度校核 .24242.6.32.6.3 各特性点张力计算各特性点张力计算 .24242.6.42.6.4 确定传动滚筒合张力确定传动滚筒合张力 .25252.7 输送带的强度校核 .262.8 拉紧行程的计算 .262.9 各部件选型 .263 3 减速器的计算减速器的计算.27273.1 电动机选型 .273.2 传动比分配 .273.3 计算传动装置的运动和动力参数 .283.4 齿轮的设计及校核计算 .293.4.13.4.1 第一对齿轮的设计第一对齿轮的设计 .29293.4.23.4.2 第二对齿轮的设计第二对齿轮的设计.34343.4.33.4.3 第三对齿轮的设计第三对齿轮的设计.37373.5 传动轴的设计 .403.5.13.5.1轴的设计轴的设计.40403.5.23.5.2轴的设计轴的设计.44443.5.33.5.3 轴的设计轴的设计.48483.5.43.5.4 轴的设计轴的设计.52523.5.43.5.4 键的强度校核键的强度校核 .55553.5.53.5.5 轴承的校核轴承的校核 .56563.6 减速器箱体的结构设计 .593.7 轴系部件的结构设计 .613.8 减速器的附件 .613.8.13.8.1 检查孔与检查孔盖的设计检查孔与检查孔盖的设计.61613.8.23.8.2 油标指示器油标指示器.62623.8.33.8.3 定位销定位销.63633.8.43.8.4 启盖螺钉启盖螺钉.63634 4 带式输送机的操作、维护和安装带式输送机的操作、维护和安装.64644.1 启动和停机 .644.2 带式输送视的维护 .644.3 皮带打滑的解决办法 .674.3.14.3.1 重锤张紧皮带运输机皮带的打滑重锤张紧皮带运输机皮带的打滑 .67674.3.24.3.2 螺旋张紧或液压张紧皮带机的打滑螺旋张紧或液压张紧皮带机的打滑 .68684.3.34.3.3 其它其它 .68684.4 皮带运输机皮带跑偏的调整 .684.4.14.4.1 调整承载托辊组调整承载托辊组.68684.4.24.4.2 安装调心托辊组安装调心托辊组 .69694.4.34.4.3 调整驱动滚筒与改向滚筒位置调整驱动滚筒与改向滚筒位置 .69694.4.44.4.4 张紧处的调整张紧处的调整 .69694.4.54.4.5 转载点处落料位置对皮带跑偏的影响转载点处落料位置对皮带跑偏的影响.70704.4.64.4.6 双向运行皮带运输机跑偏的调整双向运行皮带运输机跑偏的调整 .70704.5 皮带运输机的撒料的处理 .704.5.14.5.1 转载点处的撒料转载点处的撒料 .71714.5.24.5.2 凹段皮带悬空时的撒料凹段皮带悬空时的撒料 .71714.5.34.5.3 跑偏时的撒料跑偏时的撒料 .71714.6 带式输送机的安装 .715 5 其它形式的带式输送机其它形式的带式输送机.72725.1 手造带式输送机 .725.2 大倾角带式输送机 .73参考文献参考文献.7575翻译部分翻译部分.7676英文原文.76中文译文:.84致致 谢谢.8888中国矿业大学 2008 届本科生毕业设计(论文)第 1 页1 绪论1.1 斗轮堆取料机斗轮堆取料机是在斗轮挖掘机的基础上发展起来的,其结构与斗轮挖掘机基本相同,只是在挖掘能力上有所差异。最早的斗轮挖掘机进行向上挖掘是 1916 年法国贝尔维茨露天矿用轨道行走式斗轮机,可以说是最早的斗轮取料机。我国斗轮堆取料机诞生在上世纪六十年代末期,经过近四十年的发展,如今已经发展成为一个庞大的行业,在国民经济中发挥着重要的作用。斗轮堆取料机是一种高效率的连续装卸设备,被广泛应用在火电厂、港口码头、钢铁冶金、矿山、建材水泥、化工、煤炭与焦化厂等原料储运场,可实现煤炭、矿石、化工原料等散状物料的堆取、转运、装卸的连续作业。斗轮堆取料机与其它散料搬运设备相比,具有如下优点:1)生产效率高;2)能耗低;3)自重轻;4)投资省;5)操作简单等。斗轮堆取料机是散料搬运设备中的一个系列分支,它包括:斗轮堆取料机、桥式斗轮取料机、滚筒式混匀取料机。按结构分为:悬臂式斗轮堆取料机、桥式斗轮取料机、滚筒式混匀取料机和门式斗轮堆取料机。悬臂式斗轮堆取料机按工艺要求又分为:斗轮取料机、斗轮堆取料机和堆料机三种。按臂架形式分为:定臂堆料机、动臂堆料机和摇臂堆料机。桥式斗轮取料机分为:桥式单斗取料机和桥式双斗取料机。按功能和工艺分为:斗轮取料机、斗轮堆取料机、混匀取料机、堆料机、混匀堆料机。混匀取料机和混匀堆料机主要用于冶金行业的原料预均化工艺中。按主机俯仰结构特点分为:液压式俯仰和机械卷扬变幅两种。液压式俯仰斗轮堆取料机按俯仰变幅部分的结构又分为:整体平衡式斗轮机和活动平衡式斗轮机。斗轮堆取料机主要由斗轮机构、俯仰机构、回转结构、行走结构、胶带机组、金属结构、电器控制系统、润滑系统、抑尘系统等组成。其中斗轮堆取料机尾车按结构分为:固定单尾车、固定双尾车、交叉尾车、折返半趴单尾车、折返全趴单尾车、全功能尾车等。中国矿业大学 2008 届本科生毕业设计(论文)第 2 页图 1.1 臂架型斗轮堆取料机利用斗轮连续取料,用机上的带式输送机连续堆料的有轨式装卸机械。它是散状物料(散料)储料场内的专用机械,是在斗轮挖掘机的基础上演变而来的,可与卸车(船)机、带式输送机、装船(车)机组成储料场运输机械化系统,生产能力每小时可达 1 万多吨。斗轮堆取料机的作业有很强的规律性,易实现自动化。控制方式有手动、半自动和自动等。 斗轮堆取料机按结构分臂架型和桥架型两类。有的设备只具有取料一种功能,称斗轮取料机。臂架型斗轮堆取料机:它有堆料和取料两种作业方式。堆料由带式输送机运来的散料经尾车卸至臂架上的带式输送机,从臂架前端抛卸至料场。通过整机的运行,臂架的回转、俯仰可使料堆形成梯形断面的整齐形状。取料是通过臂架回转和斗轮旋转连续实现的。物料经卸料板卸至反向运行的臂架带式输送机上,再经机器中心处下面的漏斗卸至料场带式输送机运走。通过整机的运行,臂架的回转、俯仰,可使斗轮将储料堆的物料取尽。臂架斗轮堆取料机由斗轮机构、回转机构、带式输送机、尾车、俯仰与运行机构组成(图 1.1) 。 斗轮机构:是取料的工作机构,包括斗轮及其驱动装置。斗轮分无格式、半格式和有格式 3 种(图 1.2) 。中国矿业大学 2008 届本科生毕业设计(论文)第 3 页图 1.2 斗轮结构图无格式斗轮的铲斗没有斗底,在非卸料区内用固定在臂架上的圆弧挡板堵住斗中散料,散料在圆弧挡板上滑移。在卸料区内没有圆弧挡板而有一个固定的斜溜槽。当铲斗随轮体旋转至卸料区时,斗中物料在自重作用下经斜溜槽滑到带式输送机上。它的卸料区间大,因而斗轮转速较高,可提高作业能力,能卸较粘物料。半格式斗轮的结构与无格式相似,只是将斗壁向斗轮中心延伸一段,使圆弧挡板与轮体之间的距离加大,以减少在圆弧挡板与轮体间发生卡料的可能性。有格式斗轮的每个铲斗的斗底是一个扇形斜溜槽,在非卸料区却有固定不动的侧挡板。当铲斗随轮体旋转至一定高度后,斗中散料开始沿扇形斜溜槽向斗轮中心滑动,铲斗到达卸料区后,由于没有侧挡板阻挡,散料经斜溜槽、卸料板滑到带式输送机上。有格式斗轮卸料慢,需较大的斗轮直径,但不会产生卡料现象,适用于坚硬物料。三种斗轮中以无格式应用最多。斗轮的传动方式有机械与液压两种,一般不需调速。 回转机构:由回转支承和驱动装置两部分组成,用以使臂架左右回转。为保证臂架在任意位置时斗铲都能装满,回转速度要求在 0.010.2 转分的范围内按一定规律实现自动无级调节。大多用直流电动机或液压驱动。 臂架带式输送机:供输送物料之用。在堆料、取料作业时,输送带需正反向运行。 尾车:将料场带式输送机与斗轮堆取料机联系在一起的机构。料场带式输送机的输送带绕过尾车机架上的两个滚筒,呈 S 形走向,以便在堆料时把物料由料场带式输送机转运到斗轮堆取料机上去。 俯仰机构和运行机构:均与门座起重机中相应的机构相似。 桥架式斗轮堆取料机 按桥架形式又分为门式和桥式两种。 门式斗轮堆取料机:它有一个门形的金属构架和一个可升降的桥架。门架横梁上有一条固定的和一条可移动且可双向运行的堆料带式输送机,在门架一侧的料场带式输送机线上设有随门架运行的尾车。无格式斗轮通过圆形滚道、支承轮、挡轮套装在可沿升降桥架运行的小车上,桥架内装有带式输送机。堆料时,物料经料场带式输送机、尾车转至堆料带式输送机上,最后抛卸至料场。通过门架的移动及其上堆料带式输送机的运行,使物料形成一定形状的料堆。取料时,由横向运行的小车及其上旋转的斗轮连续取料,物料在卸料区卸到桥架带式输送机上,最后转卸到料场带式输送机运走。通过桥架的升降和门架的运行,可将料堆取尽。 桥式斗轮取料机:与门式斗轮堆取料机在结构上的主要区别是:它没有高大的门架,桥架是固定不升降的,而且处于较低位置;没有堆料带式输送机和尾车;在斗轮的前方有固定在小车上的料耙(图 1.3) 。小车运行时带动料耙沿料堆端面运动,使上面的散料中国矿业大学 2008 届本科生毕业设计(论文)第 4 页下滑,图 1.3 桥式斗轮堆取料机以便斗轮取料。料耙还能使由堆料机按不同物料分层堆放的物料在下滑时混匀,因此往往又称为桥式斗轮混匀取料机。1.2 斗轮堆取料机尾车尾车又称为进料车或卸料车,英文通常称为 Tripper Car 或 Tripper 。尾车一般应用在斗轮堆取料机、堆料机、排土机和装船机等大型移动散料机械上。斗轮堆取料机的尾车的作用是在堆料时将地面皮带运输机的物料送到斗轮堆取料机的悬臂皮带机,通过悬臂皮带机将物料堆送到料场。在堆料机中尾车的形式相对比较简单。大多数情况下为固定式单尾车。所谓固定式单尾车就是尾车仅为单个车体组成,车体上无任何可以变换的机构。而在堆取料机中使用的尾车则有许多种形式,应用较多的常见的尾车形式有八种。1.2.11.2.1 固定式单尾车固定式单尾车固定式单尾车的形式见图一,尾车由四组车轮支承,并由主机牵引在大车走行轨道上行走。尾车的上部为尾车的主梁。尾车本身无动力,靠主机牵引在轨道上行走。尾车上的皮带是地面皮带机的皮带。地面皮带经过主梁后再经过三个改向滚筒返回到地面。 图 1.4 固定式单尾车当物料从地面上升到地面皮带的尾车上的部分后将物料经过前部的漏斗流到主机的悬臂皮带机上。固定单尾车上无任何机构,仅仅由主机牵引在轨道上行走。固定式单尾车功能就是堆料。 1.2.21.2.2 钢绳卷扬驱动的活动式单尾车钢绳卷扬驱动的活动式单尾车 钢绳卷扬驱动的活动式单尾车结构形式见图二。在尾车前部的立梁上设有定滑轮,在尾车平台上设有卷扬机,主梁上设有动滑轮用来起升尾车的主梁,主梁的后部靠近后部走行轮处设有两个铰轴,尾车主梁的前部可绕后部铰轴沿前部所示虚线上下移动。尾车和主机之间的连接为车钩连接。 采用活动单尾车的目的有两个,一是在堆取料机取料时可以将尾车落到下位,使主中国矿业大学 2008 届本科生毕业设计(论文)第 5 页机的回转机构可以回转到165o 的角度,以便在设备后退到轨道极端位置时可以取到回转角度大于 90o 位置的物料,尽可能的减少后部的剩料。二是在某些系统中要求设备在取料时要求地面皮带机将物料向与取料时的相反方向输送物料,既常说的折反式尾车。在这种尾车变换时连接主机和尾车之间采用一对容易摘挂的车钩或电动推杆。变换时先摘钩,然后开动主机,或开动电动推杆驱动尾车变换和主机间的位置。第三步是变换尾车主梁的位置,再开动主机,挂钩。无论是向上变换还是向下变换都有这样一个过程。 图 1.5 钢绳卷扬驱动活动单尾车在取料时由于尾车的主梁前部已经位于主机的下部,主机取料时落下的物料刚好落到尾车主梁前部的缓冲托辊区间的皮带机上,物料从尾车的前部经过尾车中部运到尾车的后部,最后返回地面皮带上。此时地面皮带的运行方向与堆料时相反。 1.2.3后部铰轴俯仰液压驱动活动单尾车后部铰轴俯仰液压驱动活动单尾车 此种尾车的作用和操作与钢绳卷扬驱动活动单尾车完全相同,只不过其驱动方式为液压油缸驱动。 图 1.6 后部铰轴俯仰液压驱动活动单尾车此种机构存在一定的不足是在采用两个油缸工作要求双缸同步,并且主梁因为过长而导致主梁的刚性不十分理想,容易在实际运行时左右摆动。 1.2.41.2.4 中部铰轴俯仰液压驱动活动单尾车中部铰轴俯仰液压驱动活动单尾车 中部铰轴俯仰液压驱动活动单尾车机构形式见图 4,中部铰轴俯仰液压驱动活动单尾车是将铰轴安装到尾车主梁位置的中部,相对于后部铰轴俯仰液压驱动活动单尾车活动中国矿业大学 2008 届本科生毕业设计(论文)第 6 页梁部分的长度减短了许多,所以,活动主梁部分具有相对比较好的刚度。此种尾车的功能同第二和第三种。同样需要处理好双油缸的同步问题。由于几何尺寸的限制。此种机构在前部活动主梁下俯时皮带折曲的角度较大。在皮带机设计中一般要求在皮带长度方向上皮带凸段部分应具有足够大的曲率半径。 图 1.7 中部铰轴俯仰液压驱动活动单尾车而在此种尾车上做不到。所以在使用这种机型时不应使尾车皮带机的槽角超过 35o,最好小于或等于 30o,否则,此处皮带横向容易凸起或打折而损坏皮带。1.2.51.2.5 伸缩升降式双尾车伸缩升降式双尾车 伸缩升降式双尾车机构形式见图 5。伸缩升降式双尾车的机构相对比较复杂,尾车前部有四组车轮,后部有四组车轮。前部四个车轮组成一个车体,后部四个车轮组成一个车体。上部由固定在后部的固定梁和前部活动梁组成。地面皮带机经过上部的固定梁和活动梁返回到后部的固定梁,最后返回到地面皮带机架上。前部的活动梁的前部设有一对活动摆杆用于支承活动梁,活动梁的后部铰接于后部车体的固定梁上。在活动梁的前部设有卸料漏斗。前部车体上设有两套驱动装置。驱动装置设有两个伸缩杆组成,每个伸缩杆上还设有销齿条和轨道,由两个齿轮驱动销齿条伸缩运动。伸缩杆的上下部分别设有若干支承伸缩杆轨道的滚轮。在伸缩杆的后部有两个铰轴铰接于后车体上。为了消除多余约束,此处铰轴孔在竖直方向为长孔。在前后车体之间的伸缩杆的下部设有两对连接车钩用于连接或断开前后车体的连接。在前车体的前部还设有一个接料斗用来盛接地面皮带的来料。此双尾车上无独立的皮带运输机,机上的皮带是地面皮带机上的皮带。 此尾车的工作原理是:当尾车的状态如图 5 所示,在上位时因为前部摆杆前倾,连接两车体的车钩处受压,此时很容易将车钩摘下。两车钩摘开后开动电机驱动伸缩杆向后运动,推动后部车体后移,使前后车体的距离拉大,在前摆杆的作用下,活动梁相对于前车体向后向下运动,最终落到前车体上。此时活动梁的漏斗刚好落到前车体的下部的接料斗上部。在活动梁和前车体之间设有一对缓冲器用于减少下落时的冲击。当需要将活动梁抬起时则可以开动电机驱动伸缩杆拉动后车体前移,在摆动杆的作用下活动梁逐渐升起,直到连接车钩挂上。此种尾车的前车体和主机之间的连杆无论在什么状态都不脱开,即始终连接在一起。本尾车比较适合于要求具有直通功能的焦碳料场。 中国矿业大学 2008 届本科生毕业设计(论文)第 7 页图 1.8 伸缩升降式双尾车本尾车最大的特点有四方面,一是在尾车的变换时尾车与主机之间不需要脱开,尾车靠自身的机构完成主梁的位置变换;二是尾车在主梁的下位时不需要主机下部有太大的高度空间也可实现物料直通的功能;三是尾车上无转载中继皮带机;四是取料时可以实现165o 回转范围的取料。本尾车的功能是提高取料时取料机的回转角度;直通时可以降低物料的提升高度和降低落料高度差。物料经尾车返回到地面皮带机时地面皮带机的皮带运行方向同堆料时的方向一致。在主梁的上升和下降的过程中运行平稳,容易操作,在上位和下位地面皮带的总长度变化较小。本尾车相对机构比较复杂。 1.2.61.2.6 钢绳卷扬驱动双尾车钢绳卷扬驱动双尾车 钢绳卷扬驱动双尾车见图 6,钢绳卷扬驱动双单尾车是由前后两部分组成,其中前部尾车为相对独立的尾车,有四组车轮组成前部车轮的主体,类似于固定式单尾车,只不过在其上面的皮带不是地面皮带,而是独立的安装在尾车上的中继皮带机。尾车和主机的连接是不可摘开的连杆连接。本尾车的后部分为仅有两组支承轮的尾车,前部由弯折杠杆,动滑轮组,定滑轮组,卷扬机等组成,双尾车的后部尾车主梁由后部两个支承轮和后尾车前部杠杆支承。收或放卷扬机的钢绳可以将弯折杠杆拉起或放下。使后部尾车的主梁可以在上位或在下位,改变了后部尾车主梁前部相对于前部尾车后部的位置,使地面的来料可以卸到前部尾车的皮带机上或使物料直接通过后部尾车继续向前输送。后部尾车在下部时还可以使设备在取料时皮带机地面皮带机向与堆料时相反的方向输送物料。本尾车在变换时地面皮带机的皮带长度变化较大,在设计地面皮带机时要考虑这一因素对地面皮带机的影响。本尾车的功能是堆料、物料的直通、地面皮带机与堆料方向相同时的直通或取料、地面皮带机的运行方向与堆料时相反方向的取料。本尾车应用在堆取料机上时取料的回转角度因前部尾车的影响与堆料状态相同。一般最大不超过110o。由于地面皮带的张力较大,设计时要充分考虑变换驱动装置克服地面皮带的张力。 中国矿业大学 2008 届本科生毕业设计(论文)第 8 页图 1.9 钢绳卷扬驱动双尾车1.2.71.2.7 液压驱动双尾车液压驱动双尾车 图 1.10 液压驱动双尾车液压驱动双尾车的功能与原理基本同钢绳卷扬驱动双尾车,所不同的是后部尾车在变换时由液压油缸驱动后部弯折杠杆使后部尾车上下变换位置。 1.2.81.2.8 固定叉式漏斗双尾车固定叉式漏斗双尾车 固定叉式漏斗双尾车的前部尾车同钢绳卷扬驱动双尾车的前部尾车,后部尾车也相当一个固定尾车,在两个尾车的中间设有一个叉式漏斗,以改变物料的流向,此种尾车的机构比较简单,除前部尾车设有独立的皮带机和中部的翻板外无任何机构,尾车和主机的连接也是由不可摘下的连杆连接。在改变叉式漏斗内的翻板的位置可以使物料流向前部尾车,也可以使物料流向地面皮带机,或者使部分物料流向地面皮带机,部分流向前部尾车。就是说在叉式漏斗处也可以实现分流。 图 1.11 固定叉式漏斗双尾车1.2.91.2.9 尾车机构的选择尾车机构的选择 前面讲述了八种类型的尾车,在实际选用时应当根据料场的工艺流程、资金的投入中国矿业大学 2008 届本科生毕业设计(论文)第 9 页等多方面决定。实际上某些用户如果需要物料在堆料状态下实现物料的直通,即物料不堆入料场,直接返回地面皮带机,也可以采用普通的固定式单尾车。具体方法有两种:一是在地面皮带机来料时可以以取料的方向开动主机悬臂皮带机,使落到悬臂皮带机上的物料返回到地面皮带机;二是可以在尾车前部落料口下部主机回转平台处的接料斗设计成可以摆动的漏斗使物料直接落到主机的中心漏斗处,物料返回到地面皮带机。只不过上述的方法与前面所述的几种尾车相比较不十分理想。尾车功能的选择应以满足实际需要为原则,和兼顾制造成本的原则来选择。 当需要设备具有物料直通功能时可选择第五、第六、第七、第八种类型的尾车 ;当取料时地面皮带机的运行方向和取料时地面皮带机运行的方向相反时可选择第二、第三、第四、第六、第七种类型的尾车;当需要主机取料时回转角度达到约165o 可选择第二、第三、第四、第五种类型的尾车。尾车的形式选用还应当充分考虑机构和结构的刚度和强度,因为尾车相对长度方向尺寸比较大,最容易发生设备在安装和投入使用后出现变形、下挠等结构故障。另外,还应当考虑在尾车上设置的各种其它机械设备的载荷对尾车钢结构强度和刚度的影响。1.3 带式输送机的特点带式输送机俗称“皮带机” ,是以胶带、钢带、钢纤维带、塑料带和化纤带作为传送物料和牵引工件的输送机械,是连续式输送机械中应用最广泛的一种。带式输送机是由承载的输送带兼作牵引机构的连续运输设备,可输送矿石、煤炭等散装物料和包装好的成件物品。由于它具有运输能力大、运输阻力小、耗电量低、运行平稳、在运输途中对物料的损伤小等优点,被广泛应用于国民经济的各个部门。在矿井巷道内采用带式输送机运送煤炭、矿石等物料,对建设现代化矿井有重要作用。1.4 带式输送机的工作原理和分类1.4.11.4.1 带式输送机的工作原理带式输送机的工作原理带式输送机是由许多零部件和具有某些特殊功能的装置组成。输送带、托辊、机架等是沿输送机全长布置的,驱动装置、拉紧装置、储带装置和清扫装置等也是带式输送机的重要组成部分,它们的结构和工作原理对带式输送机整体特性影响很大。带式输送机是以胶带作为牵引机构和承载机构的连续运输机械,所以也称胶带输送机。随着带式输送机在国民经济各部门中日益广泛的应用,其结构简单、运行平稳可靠、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等许多优点,越来越被人们深刻理解和认识,因而针对生产需求设计出了通用带式输送机和各种各样的特种带式输送机。虽然它们结构各异,使用场合也不同,但是它们的工作原理基本是相同的,即大多属于以输送带兼作牵引机构和承载机构的连续运输机械,只有极个别的带式输送机(如钢丝绳牵引带式输送机)的输送机只作为承载机构。带式输送机的主要组成部分和工作原理如图 1.12 所示。中国矿业大学 2008 届本科生毕业设计(论文)第 10 页AA61234578A-A带式输送机的工作原理图1-驱动装置;2-清扫装置;3-上、下托辊;4-输送带;5-拉紧装置;6-机尾换向滚筒;7-装载装置;8-机架输送带 4 绕过驱动装置 1 的主动滚筒和机尾换向滚筒 6 形成一个环形带。 上下两股输送带分别支承在上、下托辊 3 上。拉紧装置 5 给输送带以正常运转所需的张紧力。工作时,驱动装置 1 的主动滚筒通过它和输送带之间的摩擦力带动输送带运行。货载装在输送带上与输送带一起运动。带式输送机一般是利用上段输送带运送货载的,并且在端部卸载,也可利用专门的卸载装置在中间卸载。带式输送机的机身断面如图 1.12 中的截面图 AA 所示。上部的输送带利用一组槽形上托辊支承,以增加输送带的承载断面积。下部输送带一般利用平形下托辊支承。带式输送机可用于水平或倾斜运输,但倾角受物料特性限制。在通常情况下,倾斜向上运输时的倾角不超过 18,向下运输不超过 15。带式输送机不宜运送有棱角的货物,因为有棱角的物料易损坏输送带,降低带式输送机的使用寿命。带式输送机的运输能力大,运行阻力小,运输过程中物料一般不会破碎,因而特别适合输送散料货物。带式输送机虽然种类繁多,但其基本组成部分差别不大,只是具体结构有所不同。基本组成部分(参考图 1.12)的功能简介如下。(1)驱动装置驱动装置的作用是将电动机的动力传送给输送带,并带动它运行。驱动装置由电动机、联轴器、减速器和驱动滚筒等部件组成。带式输送机使用的电动机有鼠笼式、绕线式异步电动机。在有防爆要求的场合,应采用防爆电动机。使用液力耦合器时,不需用具有高启动力矩的电动机,只要与耦合器配合得当,就能得到接近电动机最大力矩的启动力矩。带式输送机上使用的联轴器,按传动和结构上的需要,分别采用液力耦合器、柱销联轴器、棒销联轴器、齿轮联轴器、十字滑块联轴器或各种弹性联轴器等。带式输送机使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,但要求电动机轴与带式输送机线路垂直,驱动装置占地面积大,井下使用时需加宽硐室,若把电动机布置在输送带下面,会给维护和更换造成困难。因此,用于煤矿采区巷道的带式输送机应尽量采用圆锥圆柱齿轮减速器,使电动机轴与输送机平行布置,以减小驱动装置的宽度。中国矿业大学 2008 届本科生毕业设计(论文)第 11 页驱动滚筒是依靠它与输送带之间的摩擦力带动输送带动运行的部件。据挠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和围抱角的增大而增大,所以提高牵引力必须从这两方面入手。增大驱动滚筒与输送带之间的摩擦系数的方法是将滚筒表面包覆一层具有高摩擦系数的材料,通常用橡胶。包胶的方法常用硫化法(铸胶)和冷粘法,也可采用螺栓在滚筒表面固定一层输送带的方法。包覆的橡胶外表面可做人字形槽纹、棱形槽纹或光面,其中人字形槽纹和棱形槽纹可以增大驱动滚筒与输送带之间的摩擦系数,提高驱动效率。比较而言,人字形槽纹效果要好些,棱形槽纹次之。当滚筒或其表面的包覆材料与输送带之间潮湿或着水时,摩擦系数将急剧降低。而且包覆的橡胶越硬,摩擦系数越小。电动滚筒是将电动机和减速齿轮装在滚筒内的一种驱动装置。油冷式电动滚筒在滚筒空腔内装满润滑油,滚筒旋转时油液冲刷电动机外壳进行冷却,并润滑齿轮传动系统。电动滚筒的结构紧凑,带式输送机采用这种驱动装置能使整机体小轻便,但目前功率尚小。(2)清扫装置清扫装置是为卸载后的输送带清扫表面粘着物之用。最简单的清扫装置是刮板式清扫器,由重锤或弹簧使刮板紧压在输送带上。此外,还有旋转刷、指状弹性刮刀、水力冲刷、振动清扫等。采用哪种清扫装置,应视运送物料的粘性而定。(3)上、下托辊托辊是带式输送机的重要部件之一。它的作用是支承输送带,使输送带的垂度不超过限定值以减小运行阻力,保证带式输送机平稳运行。托辊沿输送机全长分布,数量很多,它的工作性能直接影响带式输送机的整机性能。托辊的全部质量约占整机的 1/3,价值约占整机的 2025。为增大输送带的承载断面,将承载的输送带用短托辊组成槽形断面,这种托辊组称为槽形托辊组。槽形托辊组所使用的托辊数量有 3 个、4 个、5 个等,因而也使槽形端面的形状各异。对于空程段的输送带用一个长托辊支承,一般称为平形托辊组。有些输送带较宽的带式输送机,其空程段的输送带用 2 个托辊组成 V 形断面的托辊组支承,称为 V 形托辊组。采用 V 形托辊组对防止输送带跑偏有一定作用。(4)输送带输送带的作用是承载物料和运送物料。输送带贯穿带式输送机的全长(为机身长度的 2 倍多) ,用量大、价格高,约占整个带式输送机价值 50。为使输送带不但有足够的强度,而且能够耐磨损和腐蚀,输送带由芯体和覆盖层构成,芯体承受拉力,覆盖层起保护芯体的作用。芯体的材料有丝织物和钢丝绳 2 类。丝织物芯体有多层帆布粘合及整体编织 2 种。丝织物芯体的材质有棉、维纶和尼龙。整体编织芯体的输送带与多导粘合的相比,强度相同时整编芯体的厚度小、柔度好、耐冲击性好,使用中不会发生层间剥裂。整编芯体的输送带伸长率较高,使用时需要有较大的拉紧行程,钢丝绳芯体是由许多柔软的细钢丝绳相隔一定间距排列,用与钢丝绳有良好粘合性的胶料粘合而成。钢丝绳芯输送带的强度高,抗冲击性和抗弯曲疲劳性能好;伸长率小,需要的拉紧行程小。同其他类型的输送带比较,钢丝绳芯输送带的厚度小,所需滚筒直径也小。(5)拉紧装置拉紧装置的作用是使输送带具有足够的张力,以保证驱动装置传递出应有的摩擦牵中国矿业大学 2008 届本科生毕业设计(论文)第 12 页引力和使输送带的垂度保持在限定范围内。带式输送机常用的拉紧装置有螺旋式、重力式和钢丝绳绞车式等几种,它们都是采用改变机尾换向滚筒与驱动装置的驱动滚筒之间中心距的方法来实现拉紧输送带的。一般而言,螺旋式拉紧装置只能用于拉紧行程小、要求结构紧凑的场合。重力式拉紧装置适用于固定安装的带式输送机,结构形式有多种,其特点是输送带伸长变形不影响拉紧力,但体积大、比较笨重。钢丝绳绞车式拉紧装置是用绞车代替重锤,靠牵引钢丝绳改变机尾滚筒与驱动滚筒之间的距离来张紧输送带。用这种方法实现输送带的张紧,在输送带伸长变形时需要开动绞车来调整输送带张力,否则张力下降。它的特点是调整拉紧力方便,可实现自动调整。在满载启动时,则开动绞车以增加输送带张力;在正常运转时,适当反转绞车使张力减小。驱动滚筒出现打滑现象,又可开动绞车增大拉紧力,使驱动滚筒摩擦牵引力增大,消除驱动滚筒打滑现象。(6)制动装置制动装置有逆止器和制动器。逆止器的作用是防止向上运输的带式输送机停车后输送带下滑。制动器的作用是保证向下运输的带式输送机可靠停车;在水平运输时,若要求准确停车,也应装设制动器。(7)装载装置装载装置也称给料装置,主要由漏斗和挡板等部件组成。常用的有强制式、自溜式和组合式 3 类。(8)机架机架包括机头架、机尾架和中间架等。它们的作用是安装带式输送机的机头、机尾、托辊组以及其他辅助装置等。常用机架也有几种不同的结构。煤矿井下使用的带式输送机,为了拆装方便,机头架、机尾架做成结构紧凑便于移置的构件,中间架采用便于拆装的结构。根据结构特点,有钢绳机架和型钢机架两种。按照安装方式不同,中间架又有落地式和绳架吊挂式之分,落地式机架又有固定式和可拆移式两种。用于地面和煤矿井下主要运输巷道的通用带式输送机的中间架多采用型钢焊接而成的固定式机架,而采区顺槽一般用可拆移式机架或吊挂式机架。可拆移式机架一般用型钢焊接成 H 型中间托架。将 H 型中间托架与两边的钢管采用插入式销钉固定联接,整个机架不用一个螺栓,避免了因螺栓生锈而造成的拆装不便。型钢机架也可采用吊挂式安装,但应用较少。1.4.21.4.2 带式输送机的分类带式输送机的分类带式输送机的应用已经有 100 多年的历史了。据有关资料介绍,最早的带式输送机出现在德国。1880 年德国 LMG 公司在链斗式挖掘机的尾部使用了一条蒸汽机驱动的带式输送机。到了 20 世纪 30 年代,德国褐煤露天矿连续开采工艺趋于成熟,带式输送机也得到了迅速发展,第二次世界大战前就已经使用了 1.6m 带宽的带式输送机。20 世纪 50年代开发研制成的钢丝绳芯输送带,为实现带式输送机单机远距离输送提供了物质条件。为了提高生产率,在不断增加单机长度的同时,带式输送机的运行速度也不断提高,目前最高带速已达 15m/s。20 世纪 70 年代德国鲁尔区 Haniel-Prosper号煤矿使用了当时规格最大的带式输送机,其带宽为 1.4m,带速为 5.5m/s,整机传动功率为 23100kW 电动机转子直接固定在滚筒轴上,从而省去了减速器。采用交直交交变频装置调速,启、制动过程非常平稳,启动时间可达 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。向上运煤、向下运矸石,提升高度为 700m。尽管带式中国矿业大学 2008 届本科生毕业设计(论文)第 13 页输送机已具有相当长的历史,其应用十分广泛,但就其技术和结构形式而言,仍然处在发展之中,许多新的机型和新的部件还在不断地开发研制。目前,带式输送机已发展成为一个庞大的家族,不再只是常规的开式槽型和直线布置的带式输送机,而是根据使用条件和生产环境设计出了多种多样的机型。为了便于管理、选用和设计,可以按照结构特点、使用场合、运送物料特征和卸载方法等分为如下类型。通用带式输送机是一种固定式带式输送机。其特点是托辊安装在固定的机架上,由型钢制成的机架固定在地板或地基上,整个机身成刚性结构。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、选煤厂、井下主要运输大巷、港口、发电厂等生产地点。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。这种带式输送机主要是为满足煤矿井下综采工作面顺槽输送要求而设计的。可伸缩带式输送机中增设了一个储带装置,其作用是把带式输送机伸长前或缩短后的多余输送带暂时储存起来,以满足采煤工作面持续前进或后退的需要。这种带式输送机的机架与机架之间、托辊与机架之间的连接方式都采用插入式,用销钉固定,整个机架没有一个螺栓,拆装十分方便。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和携带式两种。钢绳芯带式输送机在结构形式上与通用带式输送机相同,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。 钢绳牵引带式输送机是苏格兰工程师查尔汤姆森所创制。该机 1949 年完成设计,1951 年制造完成第一台样机,1954 年 8 月在苏格兰诺克平诺煤矿开始运行。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。其缺点是输送带成槽性差,影响物料截面积,钢丝绳裸露在外,不易防腐蚀,维护费用较高。因此,国外有些国家不提倡使用。我国自 1967 年起在煤矿开始使用,但总体用量不大。使用表明,当输送量超过 500t/h、运距超过 25km 时,钢绳牵引带式输送机的机件投资和运费将少于钢绳芯带式输送机,即运距越长越有利。 线摩擦带式输送机是在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输送带(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输送带完成长距离或大运量输送。使用线摩擦带式输送机不仅可以从总体上减少输送线路中的转载点数,而且可以方便地对旧带式输送机进行加长改造,显著节省投资。 平面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。它可以代替沿折线布置的、由多台单独的直线输送机串联而成的运输系统,沿复杂的空间折曲线路实现物料的连续运输。输送带在平面上转弯运行,可以大大简化物料运输系统,减少转载站的数目,降低基建工程量和投资。法国在这种带式输送机的研制和使用方面,具有国际领先水平。我国的煤矿也有数台正在运行,在设计和安装方面积累了一定的经验。 大倾角带式输送机可以减少输送距离,降低巷道开拓量,减少设备投资。当倾角增大到 90时,大倾角带式输送机就转变成了垂直输送的带式输送机。它不仅在结构上具中国矿业大学 2008 届本科生毕业设计(论文)第 14 页有新的特点,而且在设计计算、物料截面形状和输送速度的确定等方面都有新的影响因素。垂直输送的带式输送机主要用于其他形式的输送机难以胜任的场合。气垫带式输送机的工作原理及其结构不同于前述的几种带式输送机,它不使用托辊支承输送带,而是以空气形成的气垫压力浮托起输送带。我国在气垫带式输送机研制方面起步较晚,但由于气垫带式输送机的技术经济效果显著,近年来也发展很快。与前述使用托辊的带式输送机相比,气垫带式输送机有如下优点:能耗少;维修费用低;制造成本低;运行稳定,工作可靠;输送能力高;污染少。 在食用和轻工业等工业生产中,由于卫生和工作环境的要求,通常使用一种以薄钢带作为输送带的带式输送机,其耐热性比胶带好得多,但钢带的成槽性差,滚筒传递扭矩也很有限,因而不适用于长距离输送。还有一种以挠性网作为输送带的网带输送机,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。另外,在输送铁磁性物料(例如铁矿石)时,常常使用被称为磁力摩擦式带式输送机,它实质上是具有磁铁的带式输送机,一般使用丝织物芯体输送带作为承载构件,在输送带的下面设置永久磁铁。磁铁把物料吸向输送带,由此提高了物料的稳定性,并为倾斜输送物料创造了条件。1.5 带式输送机的摩擦传动原理1.5.11.5.1 胶带的摩擦传动原理胶带的摩擦传动原理带式输送机所需要的牵引力是通过传动滚筒与胶带之间的摩擦力来传递的。图 1.2所示为带式输送机传动原理简图。当电动机经减速器带动传动滚筒转动时,传动滚筒靠摩擦力带动胶带沿圈中所示箭头方向运动,使得胶带与传动滚筒相遇点的张力大于分yF离点的张力。与之差值为传动滚筒所传递的牵引力。lFyFlFdNcbaF+dFFF+dFABo14P01423dLdF取 AB 这段长度的胶带为隔离体,如图 1.13 中 c 图所示。当传动滚筒顺时针转动时,作用在单元体上的力有:A 点的张力;B 点的张力,与 成角;传动滚筒对FdFF Fd胶带的法向反力及摩擦力,为滚筒与胶带之间的摩擦因数。当忽略胶带自重,dNdN离心力和弯曲力矩时,该单元体受力平衡方程为:=dN2sin2sindFFF中国矿业大学 2008 届本科生毕业设计(论文)第 15 页2cos2cosdFFdNF由于很小,故1 ,1。 因此,上述方程组可简化为d2sin2cos 2ddFFddN dNdF略去二次微量项,解上述方程组,得ddF ddFF1式(1.1)为一阶常微分方程,解之可得出张力随围抱角变化而变化的函数。在极限平衡状态下,当围抱角由 0 增加到时,张力由增加到。利用 fF lFmaxlF这两个边界条件,对微分方程式(1.1)两边定积分得 (1.1)0maxddFFylFF解上式,得 (1.2) eFFlymax 同理,对于围抱弧上任意一点 A 的张力 F 可以表示为 (1.3)eFFl相遇点张力随负载的增加而加大,当负载增加过多时,就会出现相遇点张力与分离点张力之差大于传动滚筒与胶带间的极限摩擦力,胶带将在滚筒上打滑而不能工作。若使胶带不在滚筒上打滑,必须满足如下条件 (1.4)lFyFmaxyF图 1.14 所示是按式(1.2) 、式(1.4)绘制的胶带张力变化规律曲线。从图中可以看出,胶带张力在 BC 弧内按欧拉公式(1.2)所反映的规律变化,在 C 点胶带的张力达到,在 CA 弧内胶带的张力保持不变。lF胶带是弹性体,在张力作用下要产生弹性伸长,而且受力越大变形越大。而胶带张力由相遇点到分离点是逐渐变小的,也就是说在相遇点被拉长的胶带,在向分离点运动时,就会随着张力的减小而逐渐收缩。在这个过程中,胶带与滚筒之间便产生相对滑动,称其为弹性滑动(或叫弹性蠕动) ,显然,弹性滑动只发生在传动滚筒上有张力差的一段胶带内。这个张力差就是滚筒传递给胶带的牵引力。也就是说在传递牵引力的围抱弧内必然有弹性滑动现象。这段由弹性滑动产生的弧叫滑动弧,滑动弧所对应的中心角 叫利用角。滑动弧随着相遇点张力的增大增加。中国矿业大学 2008 届本科生毕业设计(论文)第 16 页ACBbacF1FymaxF1图1.3 传动滚筒上胶带张力变化曲线图 1.14 传动滚筒上张力变化曲线1.5.21.5.2 传动装置的牵引力传动装置的牵引力由式(1.2)可知,带式输送机单滚筒传动装置可能传递的最大牵引力为 (1.5)1maxmaxeFFFFlly从式(1.5)中可以看出,提高传动装置牵引力有如下方法:增大。增加拉紧力可使分离点张力增大。但在增大的同时,必须相应地增大lFlFlF胶带断面,这样就使胶带费用及传动装置的结构尺寸随之加大,故不经济。增大围抱角。对于井下带式输送机,因工作条件较差,所需牵引力较大,可采用滚筒传动增大围抱角。增大摩擦因数。通常是在传动滚筒上覆盖摩擦因数较大的橡胶、牛皮等衬垫材料,以增大摩擦因数。式(1.5)表示的是传动滚筒能传递的最大摩擦牵引力。在实际使用中,考虑到摩擦因数和运行阻力的变化,以及启动加速时的动负荷影响,应使摩擦牵引力有一定的富裕量作为备用。因此,设计采用的摩擦牵引力应为F (1.6)neFnFFl1max式中:n 为摩擦力备用系数(以称启动系数) ,可取 n=1.31.7。 摩擦因数对所能传递的牵引力有很大影响,影响摩擦因数的因素很多,主要是输送带与滚筒接触面的材料、表面状态以及工作条件。对于功率大的带式输送机,还要考虑比压、输送带覆盖胶和滚筒包覆层的硬度、滑动速度、接触面温度。1.6 带式输送机的现状与发展趋势1.6.11.6.1 国外带式输送机技术的现状国外带式输送机技术的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,如高倾角带式输送机、管状带式输送机、空间转弯带式中国矿业大学 2008 届本科生毕业设计(论文)第 17 页输送机等各种机型;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:设备大型化,其主要技术参数与设备均向着大型化发展,以满足年产 300-500 万;以上高产高效集约化生产的需要。应用动态分析技术和机电一体化、计算机监控等高新技术、采用大功率软启动与自动张紧技术,对输送机进行动态监测与监控,大大地降低了输送带的动张力,设备运行性能好,运输效率高。采用多机驱动与中间驱动及其功率平衡、输送机变向运行技术,使输送机单机运行长度在理论上已不受限制,并确保了输送系统设备的通用性、互换性及其单元驱动的可靠性。新型、高可靠性关键部件技术。如包含 CST 等在内的各种先进的大功率驱动装置与调速装置、高寿命高速托辊、自清式滚筒装置、高效贮带装置、快速自移机尾等。如英国 FSW 生产的 FSW1200/(2-3)400(600)工作面顺槽带式输送机就采用了液粘差速或变频调速装置,运输能力达 3000t/h 以上,它的机尾与新型转载机(如美国久益公司生产的 S500E)配套,可随工作面推移而自动快速自移、人工作业少、生产效率高。表 1.1 国外带式输送机的主要技术指标Tab 1.1 The main technical parameters of belt conveyer in overseas国外 300-500va 高产高效矿井主参数顺槽可伸缩带式输送机 大巷与斜井固定式强力带是传输机运距/m200030003000带速/m*s-13.5445,最高达 8输送量/t*h-12500300030004000驱动总功率/kW1200200015003000,最大达 10 1001.6.2.1.6.2. 国内带式输送机技术的现状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的提高,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品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,并对带式输送机的关键技术及其主要元部件进行了理论研究产品开发,研制成功了多种软启动和制动装置以及以 PLC 为核心的可编程电控装置,驱动系统采用调速型液力耦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 所示中国矿业大学 2008 届本科生毕业设计(论文)第 18 页表 1.2 国内带式输送机的主要技术指标Tab 1.2 The main technical parameters of the belt conveyer in China主参数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/m1000200010004000带速/m*s-123.52.54输送量/t*h-1800180010002000驱动总功率/kW25075075015001.6.31.6.3 国内外带式输送机技术的差距国内外带式输送机技术的差距一、 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检测技术 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定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数(一般取 n=10 左右) ,与实际情况相差较远。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。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数,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)可靠的可控软启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打、距离长且多机驱动,必须采用软启动方式来降低输送机的动张力,特别是多电机驱动时。为了减少对电网的冲击,软启动时应有分时慢速起动;还要控制输送机起动加速度0.30.1m/s,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耦合器来实现输送机的软启动与功率平衡,解决了长距离带式输送的启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,调速型液力耦合器虽然实现软启动与功率平衡,但还需要研制适合长距离的无级液力调速装置。当单机功率。500kW 时,可控 CST 软启动显示出优越性。由于可控软启动是将行星齿轮减速器的内齿圈与湿式摩擦离合器组合而成(即粘性传动) 。通过比例阀及控制系统来实现软启动与功率平衡,其调节精度可达 98%以上。但价格较贵,急需国产化。二、技术性能上的差距中国矿业大学 2008 届本科生毕业设计(论文)第 19 页 我国带式输送机的主要性能 u 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 4250Kw,国外产品可达 4970Kw,国产带式输送机的装机功率约为国外产品的 30%-40%,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 3000t/h,国外已达 5500t/h。(3)最大输送带宽度 我国带式输送机为 1400mm,国外为 1830mm。(4)带速 由于受辊转速的限制,我国带式输送机带速为 4m/s,国外为 5m/s 以上。(5)工作面顺槽运输长度 我国为 3000m,国外为 7300m。(6)自移机尾 随着高产高效工作面的不断出现,要求顺槽可伸缩带式输送机机尾随着工作面的快速推进而快速自移。国内自移机尾主要依赖进口,主要有 2 种:(a)随转载机一起移动的由英国 LONGWALL 公司生产的自移机尾装置。 (b)德国 DBT 公司生产的自移机尾装置。前者只有一个推进油缸,后者则有 2 个推进油缸。LONGWALL 公司生产的自移机尾用于在国内宽带 1.2m 的输送机上,缺点是自移机尾输送带的跑偏量太小,纠偏能力弱,刚性差。德国生产的自移机尾在国内使用效果优于前者,水平、垂直 2 个方向均有调偏油缸,纠偏能力强。因此,前者还需完善,后者则需研制。但对自移机尾的要求是共同的,既要满足输送机正常工作时防滑的要求,又要满足在输送机不停机的情况下实现快速自移。(7)高效储带与张紧装置 我国采用封闭式储带结构和绞车张紧为主,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,输送带不易跑偏,不会出现脱轨现象。(8)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 2500N/mm,国外为3150N/mm。钢丝绳芯阻燃输送带最高为 4000N/mm,国外为 7000N/mm。(2)输送带接头强度 我国输送带接头强度为母带的 50%-60%,国外达母带的 70%-75%。(3)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,而美国等使用的新型注油托辊,其运行阻力小,轴承采用稀油润滑,大大地提高了托辊的使用寿命,并可作为告诉托辊应用于带式输送机上,使用面广,经济效益显著。我国输送机托辊寿命为 2 万 h,国外托辊寿命 5-9 万 h,国产托辊寿命仅为国外产品的 30%-40%。(4)输送机减速器寿命 我国输送机减速器寿命 2 万 h,国外减速器寿命为 7 万 h.(5)带式输送机山下运行时可靠性差。四、 控制系统差距(1)驱动方式 我国为调速型液力耦合器和硬齿面速器,国外传动方式多样,如 BOSS中国矿业大学 2008 届本科生毕业设计(论文)第 20 页系统,CST 可控传动系统,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件与综合电源继电器控制技术预计数据采信、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)动装置配合使用,大道可控启(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繁殖输送带跑偏、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;带纵向撕裂及接头监测系统防爆电子输送带自动计量系统。这些新型保护系统我国基本出于空白。而我国现有的打滑、堆煤、溜煤眼满仓保护,仿跑偏、超温洒水,烟雾报警装置的可靠性、灵敏性、寿命都较低。1.6.41.6.4 煤矿带式输送机技术的发展趋势煤矿带式输送机技术的发展趋势一、 设备大型化、提高运输能力为了适应高产高效集约化生产的需要,带式输送机的输送能力要加大。长距离、高带速、大运量、大功率是今后发展到必然趋势,也是高产高效矿井运输技术的发展方向。在今后的 10 年内输送量要提高到 3000-4000t/h,带速提高至 4-6m/s,输送长度对于可伸缩带式输送机要达到 3000m。对于钢绳芯强力带式输送机需加长至 5000m 以上,单机驱动功率要达到 1000-1500kW,输送带抗拉强度达到 6000N/mm(钢绳芯)和 2500N/mm(整芯) 。尤其是煤矿井下顺槽可伸缩输送技术的发展,随着高产高效工作面的而出现及煤炭科技的不断发展,原有的可伸缩带式输送机,无论是主参数,还是运行性能都难以适应高产高效工作面的要求,煤矿现有急需主参数更大、技术更先进、性能更可靠的长距离、大运量、大功率顺槽可伸缩带式输送机,以提升我国带式输送机技术的设计水平,填补国内空白,接近并赶上国际先进工业国的技术水平。其包含 7 个方面的关键技术:(1)带式输送机动态分析与监控技术;(2)软启动张紧技术;(3)中间驱动技术;(4)自动张紧技术;(5)新型高寿命高速托辊技术;(6)快速自移机尾技术;(7)高效储带技术;二、提高元部件性能和可靠性设备开机率的高与低主要取决于元部件的性能和可靠性。除了进一步完善和提高现有元部件的性能和可靠性,还要不断地开发研究新的技术和元部件,如高性能可控软启动技术、动态分析与监控技术、高效贮带装置、快速自移机尾、高速托辊等,使带式输送机的性能得到进一步提高。三、 扩大功能,一机多用化拓展运人、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。开发特殊型带式输送机,如弯曲带式输送机、大倾角或垂直提升输送机等。2 带式输送机的参数设计计算设计参数:输送量:htQ/2000静堆积角:=45输送机长度:L=380m中国矿业大学 2008 届本科生毕业设计(论文)第 21 页输送物料:原煤松散密度:39 . 03mkg皮带参数:带宽:1600mm初定设计参数:上托辊间距:a0=1200mm;下托辊间距 au=3000mm;托辊槽角=30。托辊辊径 159mm;托辊前倾 123。2.1 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 2-37,初步确定带速。sm5 . 22.2 核算输送能力由参考资料1式(3.3-6)kSQ6 . 3由 =45查表参考资料12-1 得 =25,再查表 3-2 得 S=0.325m2。,满足要求。hthtQ/2000/3 .248685015 . 2325. 06 . 32.3 根据原煤粒度核算输送机带宽由参考资料1式(3.3-15)2002BmmmmB16001400)2006002(2002输送机带宽能满足输送 600mm 粒度原煤要求。2.4 圆周驱动力的确定传动滚筒上所需圆周驱动力为所有运行阻力之和,即UF StSSNHUFFFFFF21或 StSSNGBRURUFFFFqqqqfLgF210cos2输送机倾角,。 01cos带式输送机机长 L=380m80m,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:中国矿业大学 2008 届本科生毕业设计(论文)第 22 页 (N)210cos2SSGGBRURUFFHgqqqqqCfLgF式中 C与输送机长度有关的系数,在机长大于 80 米时,可按式(3.4-3)计算,或从表 3-5 查取;LLLC0 模拟摩擦系数,根据工作条件制造、安装水平选取,参见表 3-6;f L输送机的长度,m; 重力加速度,取=9.81;gg2sm 承载分支托辊每米长旋转部分质量,用式(3.4-5)计算:0Rqmkg (3.4-5)010aGqR式中 G1承载分支每组托辊旋转部分质量,Kg 从表 3-7 查询; ao承载分支托辊间距,m;回程分支托辊每米长旋转部分质量,用式(3.4-6)计算:RUqmkg (3.4-6)uRaGq20式中 G2回程分支每组托辊旋转部分质量,Kg 从表 3-7 查询; au回程分支托辊间距,m;每米长输送带的质量,按表 3-8 估计选取;Bqmkg每米长输送物料的质量,;Gqmkg 主要阻力,N;HF 附加阻力,N;NF 特种主要阻力,即托辊前倾摩擦阻力及导料槽摩擦阻力,N;1SF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;2SF 倾斜阻力,N;StF H输送机卸料段和装料段间的高差,m;中国矿业大学 2008 届本科生毕业设计(论文)第 23 页查表 3-6 得:=0.03f经计算得:C=1.236经查询承载托辊运行阻力为 F 阻 0=3N,回程托辊阻力 F 阻 u=3N上托辊间距mm,下托辊间距mm。12000a3000ua计算,初选输送带 NN100,Z=4。查表 1-6,NN100 输送带的每层质量 1.02Bq,上胶厚mm,下胶厚mm,每毫米胶料质量为 1.19。2mkg0 . 315 . 122mkg6 .33Bqmkg2235 . 26 . 320006 . 3QqGmkg计算主要阻力NqGqbLgFH2 .338703811035)2236 .332(81. 938003. 031273345)2(03. 0计算特种主要阻力11gSFFF0F NbvglQgqqLCFlvgBns1 .60156 .22465 .3768sincos)(222201参考资料1 (3.4-9.10.12)式中 物料和导料挡板间的摩擦系数,=0.50.7,这里取=0.5;222 导料挡板内部宽度,=0.4m; 1b1b装有导料挡板的设备长度,取 =2m;ll计算特种附加阻力 参考资料1 (3.4-13)NFpAnFFnaar4800)6 . 01010016. 0(5)(F4333S2式中子 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 1.5 个清扫器) 。倾斜阻力 Fst=0所以:NFFFFCFStSsHU7 .5267848001 .60152 .33870236. 121中国矿业大学 2008 届本科生毕业设计(论文)第 24 页参考资料1 (3.4-2)传动功率计算 由参考资料1 (3.6-1)传动滚筒轴功率 PA为:KWvFPuA8 .2081000则电动机功率 PM为:KWPPAM5 .277式中 总机械效率,= =0.960.980.94; 12根据带式输送机的布置要求,传动系统采用双滚筒双电机驱动,正常工作为 2 台电机,则每台电机的功率为:KW75.13825 .277选电动机型号为 Y315M2-4,N=160KW2.5 输送带的选型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,查参考资料1表选取 800S 型的阻燃输送带。S 表示具有阻燃和抗静电性能,800 表示输送带整体纵向拉断强度为 800。mmN输送带端头连接方法有机械连接和硫化(塑化)连接两种。选煤厂常用的是机械连接方法,有钩卡连接、合页连接和板卡连接等。机械连接法操作较简便,但接头处强度只相当于输送带本身强度的 3540,使用期限短。硫化胶接有热硫化和冷硫化两种胶接法。后者连接时间长,采用得比较少。硫化胶接法,先将输送带两接头部位每层的夹层对纵轴成 60至 70倾斜地切成阶梯形状,使两端头很好地相互配合,在每层夹层上涂以橡胶浆使其粘着,然后用专门的硫化设备,在整个输送带宽度范围内施加均匀面足够的压力进行热的或冷的硫化粘合连接。硫化胶接法接头强度高,牢固耐用,但操作复杂。中国矿业大学 2008 届本科生毕业设计(论文)第 25 页2.6 输送带的张力计算2.6.12.6.1 输送带不打滑条件校核输送带不打滑条件校核由参考资料1式(3.5-1)输送带不打滑条件:1maxmin)1(21eFFUs式中NFKFUAU79018)7 .526785 . 1 (max根据给定条件,取 =0.35,双滚筒传动 =1+2=200+200=400查表参考资料表 3-13 56.114 . 34 . 321ee则NFs8 .7482156.11179018min)2(22.6.22.6.2 输送带下垂度校核输送带下垂度校核由参考资料1(3.5-2)得,承载分支最小张力 Fmin 为:NahgqqaFadmGB13.3461201. 0881. 9)2236 .33(1 . 1)/(8)(min0承由参考资料式(3.5-3)得,回程分支最小张力 Fmin 为:NahgqaFadmBU6 .1236001. 0881. 96 .333)/(8min回2.6.32.6.3 各特性点张力计算各特性点张力计算根据不打滑条件,传动滚筒奔离点最小张力为 7482.8N输送机布置如图 2.1。中国矿业大学 2008 届本科生毕业设计(论文)第 26 页图 2.1 输送机布置示意图本系统为双滚筒双驱动,功率按 1:1 分配,以这种分配方式时,可设两滚筒功率相同,各为总功率的 1/2。其优点是电机、减速器及有关设备全一样,运转维护方便,缺点是不能充分利用相遇点一侧的滚筒 1 所能传递的摩擦牵引力,因而需要加大输送带的张力。圆同驱动力 FU=52678.7N则2UlyFFFlyFFeF4 . 3式中:围抱角,取=200;摩擦系数,=0.4;15 .109768 . 47 .526788 . 4FNFFUlNF7 .174182435 .18115FNFNFF1884004. 145NF190406min677 .1980104. 1承FNFFNF13.346127令NF33.681018NFF4 .7082504. 189NFFFr4 .741855 . 3910NF9 .332806NF9 .316305439 .30423FNFNF7 .174182中国矿业大学 2008 届本科生毕业设计(论文)第 27 页NF8 .2905312.6.42.6.4 确定传动滚筒合张力确定传动滚筒合张力NFFFU2 .5539321110传动滚筒合张力NFFS6 .126218110101NFFS8444711012确定各改向合张力:头部改向滚筒直径 1250mm 合张力为 F=138.9KN尾部改向滚筒直径 1000mm 合张力为 F=67.9KN拉紧改向滚筒直径 1000mm 合张力为 F=59.7KN中部改向流筒直径 1000mm 合张力为 F=62.1KN确定传动滚筒 FU1=FU2=26339.4N=26.3KN初选滚筒直径为 1000mm 则传动滚筒最大扭矩为m13.2KN2D)(FFMmaxmaxU2U1根据最大合张力和最大扭矩 Mmax 选择传动滚筒为 100100.3 Mmax=27KNm KNF170max 23 .168mKgJ2.7 输送带的强度校核根据所选阻燃带,考虑采用硫化接头,取(尼龙) ,由矿井运输提升表12daK1-3 和式(3-18)可得:由参考资料1 3.9-3NFFFU5 .817328 .290537 .526781max选为 9,则1n460160095 .817321maxBnFGX可选输送带 St630,即满足要求。2.8 拉紧行程的计算拉紧行程LL1 =(0.01+0.001)380中国矿业大学 2008 届本科生毕业设计(论文)第 28 页 =4.18m式中:输送带弹性伸长率和永久伸长率,由输送带生产厂家给出,通常帆布带为0.010.015; 1拉紧后托辊间允许的垂度,一般取 0.001;L输送机长度;2.9 各部件选型根据参考资料1进行各部件选型传动滚筒选 100100.3,滚筒直径为 1000mm,许用扭矩 27KN.m ,许用合力 170KN,轴承型号 22232;液力耦合器型号为 YOXz560低速联轴器选用弹性柱销联轴器302170352180ZL机头部改向滚筒直径为 1000mm机尾部改向滚筒尺寸,滚筒 1 直径为 800mm,许用合力 220KN,图号 100B407,滚筒 2 直径为 500mm 许用合力 75KN,图号为 100B305。中部改向滚筒与拉近滚筒直径均为 1000mm,许用合力 240KN,图号 80A108。各滚筒表面均采用菱形铸胶表面。托辊转速不小于 600r/min,所以选托辊直径为 159mm承载托辊间距为 1200mm,回程托辊间距为 3000mm3 减速器的计算3.1 电动机选型本设计中的堆取料机皮带机用于露天煤矿。露天煤矿煤尘多,但无防爆要求。根据工作环境要求,参考文献,选择 Y 系列三相异步电动机 Y315M2-4。减速器用四对轴承,第一轴选用圆锥滚子轴承查得其效率为98. 01电机与减速器之间选用液力耦合器,根据参考文献,选用 YOX Z 560 输入转速为1500r/min,传递功率为 120-170KW,效率为96. 02第一级齿轮选用弧锥齿轮,其效率为96. 03第二级、第三级齿轮均选用直齿圆柱齿轮,效率为97. 04减速器输出轴与传动滚筒之间选用弹性柱销联轴器,效率为99. 05总效率为:中国矿业大学 2008 届本科生毕业设计(论文)第 29 页84. 099. 097. 097. 096. 096. 098. 054321电动机所需的功率为: 05.2061. 023.12wdPP所以电机选:型号为 Y315M2-4电机总功率 160KW同步速度 1500/minr电机的满载转速为 1490 /minr堵转转矩的额定转矩为 1.8N m最大转矩的额定转矩为 2.2N m查表可知电机轴直径为 80 mm3.2 传动比分配因为带速要求为 2.5m/s,传动滚筒直径为 1000mm,所以滚筒转速为min/8 .47100014. 36010005 . 2rn电动机转速为 1490r/min,所以总传动比为2 .318 .471490i根据减速器摆放位置,结构及传动比选用锥圆柱齿轮减速器三级传动取 i1=2.89,i2=4.37 ,i3=2.47 3.3 计算传动装置的运动和动力参数 电动机功率 KWPd160各轴的转速根据电动机的满载转速及传动比进行计算;传动装置各部分的功率和转mn矩。计算各轴时将传动装置中各轴从高速轴到低速轴依次编号,定 0 轴(电动机轴) ,1轴,2 轴,3 轴,4 轴;相邻两轴间的传动比表示为 ,;各轴的输出功率为,1i2i3i0p,;各轴的输出转矩为,。1p2p3p4p0T1T2T3T4T1)各轴的输出功率0 轴(电动机轴)kWPPd1600中国矿业大学 2008 届本科生毕业设计(论文)第 30 页1 轴(高速轴)kWPP528.15098. 096. 016031012 轴(中间轴)kWPP62.14198. 096. 0528.15032123 轴(低速轴)kWPP62.13497. 098. 062.14143234 轴(低速轴)kWPP97.12797. 098. 062.13453342)各轴的输出转速0 轴(电动机轴)min14900rnn1 轴(高速轴)min149001rnn2 轴(中间轴)min57.51589. 21490112rinn3 轴(低速轴)min98.11737. 457.515223rinn4 轴(低速轴)min8 .4747. 298.117334rinn各轴的输出转矩0 轴(电动机轴)mmNnPTTwdd5 .102514901609550955001 轴(高速轴)mmNnPT79.9641490528.150955095501112 轴(中间轴)mmNnPT25.262357.51562.141955095502223 轴(低速轴)mmNnPT94.1089698.11762.134955095503334 轴(低速轴)mmNnPT23.255678 .4797.127955095504443.4 齿轮的设计及校核计算3.4.13.4.1 第一对齿轮的设计第一对齿轮的设计(1)选择齿轮材料查表 6.2 小齿轮选用 20C M T 渗碳淬火 HRC =5862rni1中国矿业大学 2008 届本科生毕业设计(论文)第 31 页 大齿轮选用 40Cr 渗碳淬火 HRC =48552许用接触应力H 由参考资料3式 6-6,NZHminHlimHS接触疲劳强度极限 Hlim 查参考资料3图 6-4Hlim1=1500N/mm2Hlim2=700N/mm2接触强度寿命系数 ZN 应力循环次数 N 由式 6-7N1=60n1jLh=3.087109N2=60n2jLh=1.49109查图 6-5 得、N1ZN2Z1ZN11ZN2接触强度安全系数 SHmin=1则 2H1/1500111500mmN2H2/70011700mmN许用弯曲应力 由式(6-12)FFxNFFSYY/lim弯曲疲劳极限 查参考资料3图 6-7limF N/mm26501limF N/mm25402limF弯曲寿命系数 查参考资料3图 6-8NY121NNYY尺寸系数 查图 6-9 =1xYxY最小安全系数 查参考资料3表 8-27 minFS4 . 1minFS则 FxNFFSYY/111lim1 4 . 1/11650中国矿业大学 2008 届本科生毕业设计(论文)第 32 页 N/mm23 .464 FxNFFSYY/222lim2 4 . 1/11540 N/mm2 450(2)按齿面接触疲劳强度计算确定齿轮传动精度等级,估取圆周速度,由参考资料3表 6-7,参考10tV/m s资料3表 6-8 选取公差组 7 级据参考资料3表 15-14 得3111825HPkTd其中载荷系数 K 由参考资料3推荐值中选取8 . 12 . 1 K 56. 1K设计齿轮的许用接触应力limHHHPS其中试验齿轮接触疲劳极限查参考资料3图取 N/mm2,估算limH461500limH时接触强度的安全系数由推荐值中选项取为2 . 11SH2 . 1HS则9 .1352 . 1150005. 268.83656. 11825182532311HPkTd以下计算来源参考资料4表 15-8小齿轮齿数在推荐值 17-40 中选1Z191Z大齿轮齿数 圆整 2Z91.541989. 212ZiZ552Z齿数比 u895. 2195512ZZu传动比误差 误差在5% 范围内合uu/05. 00017. 089. 2/ )89. 2895. 2(/uu适中国矿业大学 2008 届本科生毕业设计(论文)第 33 页1 .1221de 4 . 6191 .122111zdmee按参考资料3表圆整,取81em已知小齿轮转矩9647501TN m则15211 mZde44022 mZde分锥角06.19arctan211ZZ94.70arctan122ZZ外锥矩 73.232sin2Re11ed齿宽系数35. 0R齿宽2 .81cRRb中点模数6 . 6)5 . 01 (Remmm齿宽中点螺旋角 取,小齿轮旋向及螺旋方向为顺时针左旋15m中点法向模数38. 6cosmmnmmm切向变位系数065. 01tx065. 012ttxx径向变位系数35. 035. 0121xxx齿形角15齿顶高 eaamxhh)(*85. 0*ahmmmxhheaa6 . 9835. 085. 0)(1*1mmmxhheaa4835. 085. 0)(2*2中国矿业大学 2008 届本科生毕业设计(论文)第 34 页齿根高 eafmxchh)(*188. 0*cmmmxchheaf4 . 5835. 0188. 085. 0)(1*1mmmxchheaf1 .11835. 0188. 085. 0)(2*2齿顶圆直径mmhddaeae15.17006.19cos6 . 92152cos21111mmhddaeae61.44294.70cos42440cos22222锥顶到轮冠的距离mmhdAaeK87.216sin21121mmhdAaeK22.72sin22212当量齿数91.186coscos31.22coscos22222111mvmvZZZZ查图 15-8 端面重合度 68. 094. 021aa941. 0K52. 121aaaK纵向重合度866. 0tanmmmb总重合度545. 1小轮平均分度圆直径mmdddmm4 .1361895. 235. 01/15211/22111圆周速度 V:6000011ndVm6000001494 .136 6 .10/m s与估计取 Vt=10m/s 相近(3)齿根弯曲疲劳强度校核计算由参考资料3式(6-21)中国矿业大学 2008 届本科生毕业设计(论文)第 35 页112211FSaFadmFYYmbdKT齿形系数查参考资料3表 6.5 FaY小轮 7107. 21FaY 大轮 125. 22FaY应力修正系数 查参考资料3表 6.5 SaY小轮 572. 11SaY大轮 8595. 12SaY故:/78.176572. 17107. 21895. 235. 0184 .1368296479065. 121121221121111FSaFadmFmmNYYmdbKT/93.1638595. 1125. 21895. 235. 0184 .1368296479065. 121122222221212FSaFadmFmmNYYmdbKT齿根弯曲强度足够3.4.23.4.2 第二对齿轮的设计第二对齿轮的设计 (1)选择齿轮材料查参考资料3表 6.2 小齿轮选用 20C M T 渗碳淬火 HRC =5862rni3 大齿轮选用 40Cr 渗碳淬火 HRC =48554许用接触应力H 由参考资料3式 6-6,NZHminHlimHS接触疲劳强度极限 Hlim 查参考资料3图 6-4Hlim3=1500N/mm2Hlim4=700N/mm2接触强度寿命系数 ZN 应力循环次数 N 由参考资料3式 6-7N3=60n1jLh=3.087109 N4=60n2jLh=0.91109查参考资料3图 6-5 得、N3ZN4Z1ZN3中国矿业大学 2008 届本科生毕业设计(论文)第 36 页1.01ZN4接触强度安全系数 SHmin=1则 2H3/1500111500mmN2H4/70701. 11700mmN(2)按齿面接触疲劳强度计算确定齿轮传动精度等级,按 v =(0.0130.022) 估取圆周速度,t3222nPnsmVt/6参考参考资料3表 6-7,参考资料3表 6-8 选取公差组 7 级小轮分度圆直径 d ,由3参考资料3式(6-5)得d =332112HHEdZZZuuKT齿宽系数查参考资料3表 6.9 按齿轮相对轴承为非对称布置,取 d6 . 0d小齿轮齿数在推荐值 17-40 中选3Z183Z大齿轮齿数7966.781837. 4324ZiZ齿数比 u38. 418/79/34ZZu传动比误差 =0.002 误差在5% 范围内 合适uu/uu/37. 4/ )38. 437. 4(小轮转矩已知mmNT25.26232载荷系数 K 由式 8-54 得aVAKKKKK使用系数查参考资料3表 6.3 K =1.25 AKA动载荷系数 K =1.2V齿向载荷分布系数由推荐值 1.01.2 K1 . 1K齿间载荷分配系数 K 由推荐值 1.01.2 中得 K =1.1则载荷系数 K 815. 11 . 11 . 12 . 125. 1aVAKKKKK弹性系数 查参考资料3表 6.4 得EZEZ28 .189mmN节点影响系数查参考资料3图 6-3(=0,)得HZ120XX5 . 2HZ重合度系数由推荐值 0.850.92 中选取Z87. 0Z故的设计初值为1dtd1中国矿业大学 2008 届本科生毕业设计(论文)第 37 页mmZZZuuKTdHHEd13270799. 084. 045. 28 .189368. 31368. 39 . 02623250815. 1212323213齿轮模数 m: 4 . 718/14433Zdm查参考资料3表 6.6 圆整得 mmm8小轮分度圆直径的参数圆整值1dmZd33818 144mm圆周速度 V:6000033ndV60000/57.515228 15. 6/m s与估计取 Vt=6m/s 接近标准中心距 a 388mm79)/2(188)/2Zm(Za43齿宽 b1401529 . 03dbdmm大轮齿宽1404 bb小轮齿宽 1503bmm(3)齿根弯曲疲劳强度校核计算由参考资料3式 6-10212FSaFaFYYYmbdKT齿形系数查参考资料3表 6.5 FaY小轮 91. 23FaY 大轮 202. 24FaY应力修正系数 查参考资料3图 8-68 SaY小轮 53. 13SaY大轮 768. 14SaY重合度系数 由参考资料3式(8-67)Y中国矿业大学 2008 届本科生毕业设计(论文)第 38 页重合度67. 1)20tan)8279820cos798s(tan(arcco79)20tan)8218820cos188s(tan(arcco1821)tan(tan)tan(tan212413aaaZZ 699. 067. 1/75. 025. 0Y许用弯曲应力 由参考资料3式(6-12)FFxNFFSYY/lim弯曲疲劳极限 查参考资料3图 6-7limF 7003limF2mmN 6004limF2mmN弯曲寿命系数 查参考资料3图 6-8NY143NNYY尺寸系数 查参考资料3图 6-9 =1xYxY最小安全系数 查参考资料3表 8-27 minFS4 . 1minFS则 FxNFFSYY/333lim3 4 . 1/11700 5002mmN FxNFFSYY/444lim4 25. 1/11600 6 .4282mmN故:/7 .160699. 0586. 163. 281441502623250815. 1221233323FSaFaFmmNYYYmbdKT/7 .160699. 0768. 1202. 281441402623250815. 1222244324FSaFaFmmNYYYmbdKT齿根弯曲强度足够。(4)齿轮其它主要尺寸 63279844Zmd 根圆:124825. 12144233ffhdd 612825. 12632244ffhdd中国矿业大学 2008 届本科生毕业设计(论文)第 39 页 顶圆:16082144233aahdd 。64882632244aahdd3.4.33.4.3 第三对齿轮的设计第三对齿轮的设计 (1)选择齿轮材料查表 6.2 小齿轮选用 20C M T 渗碳淬火 HRC5=5862rni 大齿轮选用 40Cr 渗碳淬火 HRC6=4855许用接触应力H 由参考资料3式 6-6,NZHminHlimHS接触疲劳强度极限 Hlim 查参考资料3图 6-4Hlim5=1500N/mm2Hlim6=700N/mm2接触强度寿命系数 ZN 应力循环次数 N 由参考资料3式 6-7N5=60n1jLh=3.087109N6=60n2jLh=1.25109查参考资料3图 6-5 得、N5ZN6Z1ZN51ZN6接触强度安全系数 SHmin=1则 2H5/1500111500mmN2H6/70011700mmN(2)按齿面接触疲劳强度计算确定齿轮传动精度等级,按 v =(0.0130.022) 估取圆周速度,t3333nPnsmVt/3参考参考资料3表 6-7,参考资料3表 6-8 选取公差组 7 级小轮分度圆直径 d ,由3参考资料3式(6-5)得d=32112HHEdZZZuuKT齿宽系数查参考资料3表 6.9 按齿轮相对轴承为非对称布置,取 d8 . 0d小齿轮齿数 Z5在推荐值 17-40 中选191Z大齿轮齿数 圆整为93.461847. 2536ZiZ476Z齿数比 u474. 218/47/56ZZu传动比误差 =0.0016 误差在5% 范围内 合适uu/uu/47. 2/ )47. 2474. 2(小轮转矩已知mmNT108969403载荷系数 K 由参考资料3式 8-54 得aVAKKKKK使用系数查参考资料3表 6.3 K =1.25 AKA中国矿业大学 2008 届本科生毕业设计(论文)第 40 页动载荷系数 K =1.2V齿向载荷分布系数由推荐值 1.01.2 K1 . 1K齿间载荷分配系数 K 由推荐值 1.01.2 中得 K =1.1则载荷系数 K 815. 11 . 11 . 12 . 125. 1aVAKKKKK弹性系数 查参考资料3表 6.4 得EZEZ28 .189mmN节点影响系数查参考资料3图 6-3(=0,)得HZ120XX5 . 2HZ重合度系数由推荐值 0.850.92 中选取Z87. 0Z故的设计初值为1dtd1mmZZZuuKTdHHEd27670099. 084. 045. 28 .189474. 21474. 28 . 010896940815. 1212323215齿轮模数 m: 5 .1419/27611Zdm查参考资料3表 6.6 得圆整 mmm14小轮分度圆直径的参数圆整值mZd551419 266mm圆周速度 V:6000011ndV60000/98.117266 2/m s与估计取 Vt=3m/s 相差较大,但考虑传动精度,不改变齿轮精度等级。中国矿业大学 2008 届本科生毕业设计(论文)第 41 页标准中心距 a mm624)/274(1941)/2Zm(Za65齿宽 b2134628 . 01dbdmm大轮齿宽2136 bb小轮齿宽 2205bmm(3)齿根弯曲疲劳强度校核计算由参考资料3式 6-10211FSaFaFYYYmbdKT齿形系数查参考资料3表 6.5 FaY小轮 85. 25FaY 大轮 338. 26FaY应力修正系数 查参考资料3图 8-68 SaY小轮 54. 15SaY大轮 688. 16SaY重合度系数 由参考资料3式(8-67)Y重合度64. 1)20tan)142471420cos4714s(tan(arcco47)20tan)142191420cos1914s(tan(arcco1921)tan(tan)tan(tan216255aaaZZ 707. 064. 1/75. 025. 0Y许用弯曲应力 由参考资料3式(6-12)FFxNFFSYY/lim弯曲疲劳极限 查参考资料3图 6-7limF 7001limF2mmN 6002limF2mmN弯曲寿命系数 查参考资料3图 6-8NY121NNYY尺寸系数 查参考资料3图 6-9 =1xYxY最小安全系数 查参考资料3表 8-27 minFS4 . 1minFS则 FxNFFSYY/111lim5 4 . 1/11700 5002mmN FxNFFSYY/222lim6 25. 1/11600中国矿业大学 2008 届本科生毕业设计(论文)第 42 页 6 .4282mmN故: /1 .147707. 0586. 163. 21426621310896940815. 1221211135FSaFaFmmNYYYmbdKT /4 .142707. 0768. 1202. 21426622010896940815. 1222222236FSaFaFmmNYYYmbdKT齿根弯曲强度足够。(4)齿轮其它主要尺寸 658471466Zmd 根圆:2311425. 12266255ffhdd 6231425. 12658266ffhdd 顶圆:294142266255aahdd 6861426658266aahdd3.5 传动轴的设计3.5.13.5.1轴的设计轴的设计(1)该轴上的转矩 1T 79.9641TN m(2)求出作用在齿轮上的力输入轴齿轮的分度圆直径为 1521dmm中点圆周力、径向力和轴向力的大小如下,方向如图 3-4 所示。tFrFF KNdTFmt25.141451369647902211 KNFFmnmntr25.6279)sinsincos(tancostan KNFFmnmnt39.2980)cossinsin(tancostan(3)确定轴的最小直径选取轴的材料为 45 钢,调质处理。按参考资料3式 8-2 初估轴的最小直径,查中国矿业大学 2008 届本科生毕业设计(论文)第 43 页表 8.6,取 A=115,可得 mmnPAd7 .5414901601153311min轴段(见图 3-3)用于安装液力耦合器,其直径应该与液力耦合器的孔径相配合,电动机伸出轴直径为 80,因此要选用液力耦合器。已知液力耦合器为 YOXZ560。液力耦合器连接电机与减速器,电机轴的直径为,许用转速传递功率mm80min/1500rn 范围为 120-170KW。(4) 轴的结构设计1)拟定轴上零件的装配方案装配方案如图 3-1 所示图 3-1 轴的结构图2)按轴向定位要求确定各轴段直径和长度轴段 半联轴器左端用轴端挡圈定位,按轴段的直径mm。为保证轴端801d挡圈压紧半联轴器,轴段的长度应与液力耦合器配合段毂孔长度相等,1L)210(mmL 取。mmL2101轴段 为了液力耦合器的轴向定位,轴段右端制出轴肩,取轴肩高度,所以轴段的直径)07. 0(51dhmmhmmd902根据减速器与轴承端盖的结构,确定端盖的总宽度为。根据端盖装拆要求,mm90取端盖外端面与半联轴器右端面之间的距离为,根据结构要求取。mm20mmL702轴段 该轴段安装滚动轴承内圈轴向定位的圆螺母。根据结构选择圆螺母为 M100,轴段长度为 28。轴段 该轴段安装滚动轴承,考虑该轴承受有较大轴向力,因此选用圆锥滚子轴承,选用轴承型号为 32322,B=80,该轴轴伸长度根据轴承宽度,为便于固定,该轴伸长度不小轴承宽度 3-4mm,所以。mmL1044轴段 该轴段做成齿轮轴,两轴承均重一侧装入,为便天安装,该轴段直径应比中国矿业大学 2008 届本科生毕业设计(论文)第 44 页轴承内径小,因此取轴段直径,取轴段长度为mmd1065mmL445轴段 该轴段安装轴承与挡油环,选用轴承型号为 32322,挡油环宽度为 15mm 取该段轴径,轴环长度根据结构取mmd1106mmL1006轴段 该轴段为轴承轴向定位,取,轴段长度。mmd1207mmL3373)轴上零件的周向固定滚动轴承与轴的周向定位采用过渡配合保证,因此轴段直径的尺寸公差取为。6k轴与半联轴器的周向定位采用花键,尺寸为。12888210BDdN(5)轴的强度校核1)求轴的载荷首先根据轴的结构作出轴的计算简图(见图 3-1) 。在确定轴承的支点位时,手册中查取 a 值。对于 32322 型圆锥滚子轴承反向安装,因此轴的支撑跨距。mmL175根据轴的计算简图作出轴的弯矩图、扭矩图和当量弯矩图(见图 3-2) 。从轴的结构图和当量弯矩图中可以看出,C 截面的当量弯矩最大,是轴的危险截面。C 截面处的的数值如下。及、cVHMTMMM支反力: 水平面 垂NRNRHH22309,83.816321直面NRNRVV38.8741,38.246221弯矩和 : HMVM水平面垂直面NmmMNmmMVV598.2032625 .43091621合成弯矩 M NmmMNmmMMMVH598.20326221 .154018021211扭矩 TmmNT 964790当量弯矩cMNmmTMMca25.1645372)9647906 . 0(1 .1540180)(222211NmmTMMca613523)9647906 . 0(598.203262)(222222中国矿业大学 2008 届本科生毕业设计(论文)第 45 页图 3-2 轴的计算简图2)校核轴的强度轴的材料为 20GrMnTi 钢,调质处理。由表 4-1 查得,则2/650mmNB0.090.15865 B2/mmN取2/60mmN轴的计算应力为22311/60/4.121101.025.1645372mmNmmNWMcc中国矿业大学 2008 届本科生毕业设计(论文)第 46 页22322/60/79. 21101 . 0613523mmNmmNWMcc根据计算结果可知,该轴满足强度要求。3.5.23.5.2轴的设计轴的设计(1)该轴上的转矩 : 2T26232502TN mm(2)求出作用在齿轮上的力输入齿轮的分度圆直径为:mmd1443圆周力、径向力和轴向力的大小如下,方向如图 3-2 所示。tFrFF 36434144262325022221dTFtN 25.141452tFN 9 .1326020tan36434tan01ntrFFNNFr39.29802 35.6279xFN(3)确定轴的最小直径选取轴的材料为 45 钢,调质处理。按参考资料3式 8-2 初估轴的最小直径,查表 8.6,取 A=115,可得 9057.51562.1411153322minnPAdmm(4) 轴的结构设计1)拟定轴上零件的装配方案装配方案如图 3-3 所示中国矿业大学 2008 届本科生毕业设计(论文)第 47 页图 3-3 轴的结构图2)按轴向定位要求确定各轴段直径和长度轴段 该轴段安装滚动轴承。因轴承承受径向力和轴向力,选择调心滚子轴承。选用 22318c 型调心滚子轴承。取轴段直径 mm,。901dmmL651轴段 该轴段为过渡轴段,为方便安装齿轮。取轴段直径 ,长度结982dmm合结构定为。mmL742轴段 该轴段安装齿轮,该轴段右端有一轴肩取,则轴段直径mmh5。已知齿轮轮毂宽度为,为了使套筒端面可靠地压紧齿轮,轴段应略mmd1043mm100短于齿轮毂孔宽度取。954L轴段 该轴段为轴肩,齿轮的轴向固定,宽度取为 20mm,直径为。mmd1144轴段 该轴段直径为长度,直径为。mmL745mmd1045轴段 该段为轴齿轮,齿轮参数见 3.4.3 长度,直径为。mmL1406mmd1606轴段 该轴段为过渡轴段,长度,直径为mmL136mmd1046轴段 该轴段同轴,安装滚动轴承。因轴承承受径向力和轴向力,选择调心滚子轴承。选用 22318c 型调心滚子轴承。取轴段直径 mm,。901dmmL801中国矿业大学 2008 届本科生毕业设计(论文)第 48 页3)轴上零件的周向固定齿轮与轴的周向定位采用双键 A 型普通平键,平键的尺寸分别为。为了保持齿轮与轴有良好的对中性,取齿轮与轴的配合为。1001628Lhb67/hH滚动轴承与轴的周向定位采用过渡配合保证,因此轴段直径的尺寸公差取为。6k4)确定轴上的圆角和倒角尺寸各处轴肩的圆角半径取为,轴端倒角取。mmr20452(5)轴的强度校核1)求轴的载荷首先根据轴的结构(见图 3-3)作出轴的计算简图。 。由于采用的轴承为 22318c 型调心滚子轴承,因此轴的支撑跨距。mmL505根据轴的计算简图作出轴的弯矩图、扭矩图和当量弯矩图(见图 3-4) 。从轴的结构图和当量弯矩图中可以看出,C 截面的当量弯矩最大,是轴的危险截面。C 截面处的的数值如下。及、cVHMTMMM支反力: 水平面 NRNRHH23.32341,02.1823821垂直面NRNRVV3.10835,79.55421弯矩和: HMVM水平面NmmMNmmMHH05.436606698.362936521垂直面NmmMNmmMNmmMvVv5 .146276545.12419721 .105410211合成弯矩: M NmmMNmmMNmmM37.460458652.3835986405.3630896211扭矩: TNmmT2623250当量弯矩:22)( TMMc2 .486616208.4146337681.3957363211cacacaMMNmmM中国矿业大学 2008 届本科生毕业设计(论文)第 49 页图 3-4 轴的计算简图2)校核轴的强度轴的材料为 20GrMnTi 钢,调质处理。由表 6.2 查得,轴的计算222/110/11099,1 . 009. 0/1100mmNmmNmmNBB,取即,则应力为中国矿业大学 2008 届本科生毕业设计(论文)第 50 页mmNmmNWMmmNmmNWMcccc/110/52.251241.02.4866162/110/86.361041.008.414633723222311根据计算结果可知,该轴满足强度要求。3.5.33.5.3 轴的设计轴的设计(1)该轴上的转矩 3T 108969403TN mm(2)求出作用在齿轮上的力输入轴大齿轮的分度圆直径为 2662dmm圆周力、径向力和轴向力的大小如下,方向如图 3-6 所示。tFrFF 9 .819312661089694022523dTFtN 364342tFN 8 .2982020tan9 .81931tan03ntrFFNNFr9 .132602(3)确定轴的最小直径选取轴的材料为 45 钢,调质处理。按参考资料3式 8-2 初估轴的最小直径,查表 8.6,取 A=115,可得 mmnPAd2 .12098.11762.1341153333min(4)轴的结构设计1)拟定轴上零件的装配方案装配方案如图 3-5 所示中国矿业大学 2008 届本科生毕业设计(论文)第 51 页图 3-5 轴的结构图2)按轴向定位要求确定各轴段直径和长度轴段该轴段安装轴承与挡油环,选取轴承型号为 23226c,宽度 B 为 80,取轴段直径。挡油环宽度 B 为 33mm,根据减速器与轴承端盖的结构,确定端盖的总宽mmd1301度为。因此取轴段。mm70mmL1131轴段 该轴段安装齿轮,齿轮左端采用挡油环定位,右端采用轴肩定位。取轴段直径,已知齿轮的轮毂宽度为,为了使挡油环端面可靠地压紧齿轮,mmd1404mm220轴段长度应略短于齿轮毂孔宽度取mmL2152轴段 该轴段的作用是做齿轮的轴向固定。考虑轴承只承受径向力,选择深沟球轴承。取轴段直径为,宽度为。mmd1543mm20轴段该轴段安装齿轮,齿轮左端采用轴肩定位,右端采用挡油环定位。取轴段直径,已知齿轮的轮毂宽度为,为了使挡油环端面可靠地压紧齿mmd1404mm140轮,轴段长度应略短于齿轮毂孔宽度取mmL1352轴段 该轴段与轴段相同安装轴承与挡油环。挡油环宽度为 28mm,轴承型号为 23226c,宽度 B 为 80,轴段长度。mmL10853)轴上零件的周向固定左侧齿轮与轴的周向定位采用双键 A 型普通平键,平键的尺寸为中国矿业大学 2008 届本科生毕业设计(论文)第 52 页。右侧齿轮与轴的周向定位采用 A 型普通平键,键的尺寸为1902036Lhb。为了保持齿轮与轴有良好的对中性,取齿轮与轴的配合为1452036Lhb67/hH滚动轴承与轴的周向定位采用过渡配合与轴端挡圈保证,因此轴段直径的尺寸公差取为。6k4)确定轴上的圆角和倒角尺寸各处轴肩的圆角半径为 R2,轴端倒角取。0452(5)轴的强度校核1)求轴的载荷首先根据轴的结构(见图 3-5)作出轴的计算简图。由图知轴的支撑跨距。mmL521根据轴的计算简图作出轴的弯矩图、扭矩图和当量弯矩图(见图 3-6) 。各截面处的的数值如下。及、cVHMTMMM支反力: 水平面 NRNRHH26.55212,64.6315321垂直面NRNRVV33.853,57.1570621弯矩和: HMVM水平面mmNMmmNMHH18.789535312.1155711621垂直面mmNMmmNMVV19.12202631.287430221合成弯矩 2221HHMMM mmNMmmNM108.78962961 .1190917921扭矩 TmmNT10896940当量弯矩22TMMcmmNMmmNMcaca27.102517841358588021中国矿业大学 2008 届本科生毕业设计(论文)第 53 页图 3-6 轴的受力分析图2)校核轴的强度轴的材料为 45 钢,调质处理。由参考资料3表 8.2 查得,则2/650mmNB0.090.15865 B2/mmN取2/60mmN轴的计算应力为中国矿业大学 2008 届本科生毕业设计(论文)第 54 页2232222311/60/4.37881.027.10251784/60/5.49881.012585880mmNmmNWMmmNmmNWMcccc根据计算结果可知,该轴满足强度要求。3.5.43.5.4 轴的设计轴的设计(1)该轴上的转矩 4T 255672304TN mm(2)求出作用在齿轮上的力 9 .81931tFNNFr8 .29820(3)确定轴的最小直径选取轴的材料为 45 钢,调质处理。按参考资料3式 8-2 初估轴的最小直径,查表 8.6,取 A=115,可得 mmnPAd1598 .4797.1271153344min(4)轴的结构设计1)拟定轴上零件的装配方案装配方案如图 3-5 所示图 3-7 轴的结构图2)按轴向定位要求确定各轴段直径和长度轴段 该轴段安装联轴器,选用的联轴器型号为,轴段直径30218035218012ZL中国矿业大学 2008 届本科生毕业设计(论文)第 55 页,取轴段。mmd1801mmL3521轴段 该轴段为联轴器轴向固定,轴肩高度为 5mm。根据结构取轴承端盖宽度为 50mm。取轴段直径,轴段长度取。mmd1904mmL822轴段 该轴段的作用是安装轴承与挡油环。考虑轴承只承受径向力,选择深沟球轴承 22240c。取轴段直径为,轴段长度为。mmd2003mmL1313 轴段 该轴段安装齿轮,齿轮左端采用挡油环定位,右端采用轴肩定位。取轴段直径,已知齿轮的轮毂宽度为,为了使挡油环端面可靠地压紧齿mmd2304mm230轮,轴段长度应略短于齿轮毂孔宽度取mmL2252 轴段 该轴肩为了固定齿轮,高度选 5mm,因此该段轴径为宽度mmd2405选 20mm。轴段 为满足结构要求,选择该轴段长度,直径为。mmL1436mmd2306轴段 该轴段安装滚动轴承。选择调心滚子轴承。选用 22240c 型调心滚子轴承。取轴段直径为,轴段长度为。mmd2003mmL11333)轴上零件的周向固定齿轮与轴的周向定位采用双键 A 型普通平键,平键的尺寸为。为了保持齿轮与轴有良好的对中性,取齿轮与轴的配合为2202850Lhb67/hH滚动轴承与轴的周向定位采用过渡配合与轴端挡圈保证,因此轴段直径的尺寸公差取为。6k4)确定轴上的圆角和倒角尺寸各处轴肩的圆角半径为 R2,轴端倒角取。0452(5)轴的强度校核1)求轴的载荷首先根据轴的结构(见图 3-7)作出轴的计算简图。由图知轴的支撑跨距。mmL539根据轴的计算简图作出轴的弯矩图、扭矩图和当量弯矩图(见图 3-6) 。轴的的各截面处的的数值如下。及、cVHMTMMM支反力: 水平面 NRNRHH4.29185,5.5274621垂直面NRNRVV62.10622,8.1919821弯矩和: HMVM水平面mmNMH10127328垂直面mmNMV6 .3686169合成弯矩 2221HHMMM mmNM65.107773191扭矩 TmmNT 25567230当量弯矩22TMMcmmNMca89.187477081中国矿业大学 2008 届本科生毕业设计(论文)第 56 页图 3-8图 3-8 轴受力分析图2)校核轴的强度轴的材料为 45 钢,调质处理。由表 4-1 查得,则2/650mmNB0.090.15865 B2/mmN取2/60mmN轴的计算应力为223/60/4.152301.089.18747708mmNmmNWMcc根据计算结果可知,该轴满足强度要求。中国矿业大学 2008 届本科生毕业设计(论文)第 57 页3.5.43.5.4 键的强度校核键的强度校核轴上花键的强度校核轴材料为,经热处理后强度为GrMnTi2058p花键尺寸为 1082h788a1112h10已知mmKNnPT79.9641490528.1509550955011136. 38515061075. 096479022pmpzhldT式中键与轮毂槽的接触高度,为键高;khhkmm, 2/,键的工作长度,为键宽;lbbLlAmm, 2/,型:许用挤压应力,查参考资料3表 3.4 得。p2/mmN2/45mmNp花键强度满足要求。轴上键的强度校核键的尺寸,材料 45 钢。1001628Lhb键的有效长度为 704ppdhlT08.907016104262325044ppdhlT式中键与轮毂槽的接触高度,为键高;khhkmm, 2/,键的工作长度,为键宽;lbbLlAmm, 2/,型:许用挤压应力,查参考资料3表 3.2 得。p2/mmN2/90mmNp强度要求达不到,因此采用双键固定,并按 180布置。45701610426232502421ppdhlT式中键高,mm;h键的工作长度,为键宽;lbbLlAmm, 2/,型:许用挤压应力,查参考资料3表 3.2 得。p2/mmN2/90mmNp双键满足强度要求。轴上 1 键的强度校核键的尺寸分别为 1452036Lhb键的有效长度为 1053 .1481052014010896940441ppdhlT强度要求达不到,因此采用双键固定,并按 180布置。式中键与轮毂槽的接触高度,为键高;khhkmm, 2/,键的工作长度,为键宽;lbbLlAmm, 2/,型:许用挤压应力,查参考资料3表 3.2 得。p2/mmN2/90mmNp中国矿业大学 2008 届本科生毕业设计(论文)第 58 页15.74105201401089694024211ppdhlT双键满足强度要求。轴上 2 键的强度校核键的尺寸分别为 1302036Lhb7 .1191302014010896940442ppdhlT强度要求达不到,因此采用双键固定,并按 180布置。9 .59130201401089694024212ppdhlT式中键与轮毂槽的接触高度,为键高;khhkmm, 2/,键的工作长度,为键宽;lbbLlAmm, 2/,型:许用挤压应力,查参考资料3表 3.2 得。p2/mmN2/90mmNp双键满足强度要求。轴上键的强度校核键的尺寸分别为, 2202850Lhb键的有效长度为 165 2 .961652823025567230441ppdhlT式中键与轮毂槽的接触高度,为键高;khhkmm, 2/,键的工作长度,为键宽;lbbLlAmm, 2/,型:许用挤压应力,查参考资料5表 3.2 得。p2/mmN2/90mmNp强度要求达不到,因此采用双键固定,并按 180布置。1 .48165282302556723024211ppdhlT双键满足强度要求。3.5.53.5.5 轴承的校核轴承的校核轴上的轴承为 32322 型圆锥滚子轴承,查手册,该轴承的主要性能参数为:35. 0, 7 . 1,1060,7250eYKNCKNCrr1)计算轴承支反力1、水平支反力: NRNRHH22309,83.8163212、垂直支反力: NRNRVV38.8741,38.2462213、合成支反力: NRRRVH1 .852738.246283.81632221211 NRRRVH45.2396038.88741223092222222中国矿业大学 2008 届本科生毕业设计(论文)第 59 页2)轴承的派生轴向力为。 19.70477 . 1245.239602/97.25077 . 121 .85272/2211YRSYRS3)轴承所受的轴向载荷为:2154883697.250739.2980SSFA所以19.70478 .40662221SAFSAA4)轴承的当量动载荷轴承工作时有中等冲击,由参考资料3表 10.6 载荷系数5 . 1Pf(1),35. 048. 01 .8527/8 .4066/11eRA 7 . 1, 4 . 011YX由式 5-7NAYRXpr2 .309738 .40667 . 11 .85274 . 011111(2),查参考资料2得eRA29. 045.23960/19.7047/220, 122YXNAYRXpr45.23960222225)轴承寿命因,故应按计算,由参考资料3表 10.3、参考资料3表 10.6 得12RrPP1rP。1, 5 . 1tpff按参考资料3式 10-4hpfCfnLrprth6 .249939)2 .309735 . 17250001(14906010)(60103616轴上的轴承为 22318c 型调心滚子轴承,查参考资料2,该轴承的主要性能参数为:34. 0, 0 . 2,622000,47500010eYNCNCrr1)计算轴承支反力1、水平支反力: NRNRHH23.32341,02.18238212、垂直支反力:NRNRVV3.10835,79.554213、合成支反力: NRRRVH46.18246)79.554(02.182382221211中国矿业大学 2008 届本科生毕业设计(论文)第 60 页 NRRRVH34108)3 .10835(23.3234122222222)轴承的派生轴向力为零。3)轴承所受的轴向载荷为零。68.3139235.627921 AA4)轴承的当量动载荷1、,查参考资料2eRA46.18246/68.3139/112, 111YXNAYRXpr82.2452568.3139246.182461111112、,查参考资料2得eRA 0/222, 122YXNAYRXpr3 .4038768.31392341081222225)轴承寿命因,故应按计算,由表 5-9、表 5-10 得。12RrPP2rP1, 5 . 1tpff按式 5-5hpfCfnLrprth49.30956)3 .403875 . 14750001(57.5156010)(60103626轴上的轴承型号为 23226c,查参考资料2,23226c 轴承的主要性能参数为:33. 0, 0 . 2,1060000,6680000eYNCNCrr1)计算轴承支反力1、水平支反力: NRNRHH26.5521264.63153212、垂直支反力: NRNRVV33.85357.15706213、合成支反力: NRRRVH48.6507757.1570664.631532222211 NRRRVH85.5521833.85326.5521222222222)轴承的派生轴向力为零。3)轴承所受的轴向载荷为零。中国矿业大学 2008 届本科生毕业设计(论文)第 61 页4)轴承的当量动载荷1、,查表19. 00/11eRA0, 111YX由式 5-7NAYRXpr48.65077111112、,查表 5-12 得eRA 0/220, 122YXNAYRXpr85.55218222225)轴承寿命因,故应按计算,由表 5-9、表 5-10 得。12RrPP1rP1, 5 . 1tpff按式 5-5hpfCfnLrprth3 .85945)48.650775 . 16680001(98.1176010)(60103626轴承校核时所用到的公式、表和图,参考机械设计工程学 。3.6 减速器箱体的结构设计减速器的箱体是支承和安装齿轮等传动零件的基座,因此,它本身必轴上键的校核须具有很好的刚性,以免产生过大的变形而引起齿轮上载荷分布不均。为此目的,在轴承座凸缘的下部设有肋板。箱体多制成剖分式,剖分面一般设在水平位置并与齿轮轴面重合。箱体选用铸铁。200HT表 3.1铸铁减速器箱体结构尺寸(参考文献6表 15-1)名称符号二级减速器尺寸关系箱体壁厚mm20箱盖壁厚1mm20箱座凸缘厚度bmmb35箱盖凸缘厚度1bmmb351箱座底凸缘厚度2bmmb502地脚螺钉直径fdmmdf30地脚螺钉的数目n6n中国矿业大学 2008 届本科生毕业设计(论文)第 62 页轴承旁联接螺栓直径1dmmd241箱盖与箱座联接螺栓直径2dmmd162联接螺栓直径的间距2dl之间200150轴承端盖螺钉直径3dmmd163窥视孔盖螺钉直径4dmmd124定位销直径dmmd8、fd1d至外箱壁2d的距离1C见表 3-5、至凸fd2d缘边缘距离2C见表 3-5凸台高度hmmh153外箱壁至轴承座端面距离1lmml1261大齿轮顶圆与内箱壁距离1mm201齿轮端面与内箱壁距离2mm252箱盖、箱座筋板1mm2421 mm轴承端盖外径2D轴承座孔直径35 . 55d轴承旁联接螺栓距离S尽量靠近,以互不干涉为准,一般取2DS 注:多级传动时,取低速级中心距。a中国矿业大学 2008 届本科生毕业设计(论文)第 63 页表 3-2 C1、C2 值螺栓直径8M10M12M16M20M24M30Mmin1C14161822263440min2C12141620242835沉头座直径182226334048613.7 轴系部件的结构设计轴外伸处的密封设计:在输入轴或输出轴的外伸处,为防止润滑剂外漏及外界的灰尘、水分和其它杂质浸入,造成轴承的磨损或腐蚀,要求设置密封装置。旋转轴唇形密封圈适用于转速不高的稀油润滑,其结构形式见图 3-9图 3-9 唇形密封圈密封3.8 减速器的附件为了保证减速器正常工作,除了对箱体、轴系部件的结构设计应给予足够的重视外,还应考虑到为减速器润滑油池注油、排油、指示油面,装拆时箱座与箱盖的精确定位、启盖及吊运等减速器附件的合理选择和设计。3.8.13.8.1 检查孔与检查孔盖的设计检查孔与检查孔盖的设计为了检查传动零件的啮合和润滑情况,并为了向箱体内注入润滑油,应在传动件啮中国矿业大学 2008 届本科生毕业设计(论文)第 64 页合区的上方设置窥视孔。窥视孔要足够大,以便于检查操作。窥视孔上设有视孔盖,用螺钉紧固,视孔盖可用钢板、铸铁或有机玻璃等材料制造,其结构形式及尺寸确定如图 3-10图 3-10 视孔盖的结构取;螺钉为 M12,直径,个数为 6 个mmA300mmd124mmdAA3706541mmAAA340240200212112mmB3001mmdBB2306541mmB2602mmR5mmh203.8.23.8.2 油标指示器油标指示器为了指示减速器内油面的高度,以保持箱体内正常的油量,应在便于观察和油面比较稳定的部位设置油面指示器。油面指示器上有两条刻线,分别表示最高油面和最低油面的位置。最低油面为传动零件正常运转时所需的油面,其高度根据传动零件的浸油润滑要求确定;最高油面为油面静止时的高度。两油面高度差值与传动零件的结构、速度等有关。对中、小型减速器通常取 510mm。油面指示器的结构形式见图 3-9、尺寸见表 3-8。中国矿业大学 2008 届本科生毕业设计(论文)第 65 页图 3-11 杆式油标的结构和安装表 3-3d1d2d3dhabcD1D32M38268351510632383.8.33.8.3 定位销定位销为精确地加工轴承座孔,并保证减速器每次装拆后轴承座的上下半孔始终保持加工时的位置精度,应在箱盖和箱座的剖分面加工完成并用螺栓联接后,镗孔之前,在箱盖和箱座的联接凸缘上配装两个定位圆锥销。定位销的位置应便于钻、铰加工,且不防碍附近联接螺栓的装拆。两圆锥销应相距较远,且不宜对称布置,以提高定位精度。圆锥销的公称直径(小端直径)可取,其长度应稍大于箱盖和箱座联接凸缘的总厚度,以便于装拆。见图 3-12定位销直径取标准值mmd12图 3-11 定位销结构3.8.43.8.4 启盖螺钉启盖螺钉 为了加强密封效果,防止润滑油从箱体剖分面处渗漏,通常在箱盖和箱座剖分面上以水玻璃或密封胶,因而在拆卸时往往因粘接较紧而不易分开。为此常在箱盖凸缘的适当位置上设置 12 个启盖螺钉。启盖螺钉的直径与箱盖凸缘联接螺栓直径相同,其长度中国矿业大学 2008 届本科生毕业设计(论文)第 66 页应大于箱盖凸缘的厚度。其端部应为圆柱形或半圆形,以免在拧动时将其端部螺纹破坏,见图 3-12图 3-12 启盖螺钉结构4 带式输送机的操作、维护和安装4.1 启动和停机输送机一般应在空载的条件下启动。在顺次安装有数台带式输送机时,应采用可以闭锁的起动装置,以便通过集控室按一定顺序起动和停机。除此之外,为防止突发事故,每台输送机还应设置就地启动或停机的按钮,可以单独停止任意一台。为了防止输送带由于某种原因而被纵向撕裂,当输送机长度超过 30m 时,沿着输送机全长,应间隔一定距离(如 2530m)安装一个停机按钮。4.2 带式输送视的维护为了保证带式输送机运转可靠,最主要的是及时发现和排除可能发生的故障。为此操作司机必须随时观察运输机的工作情况,如发现异常应及时处理。机械工人应定期巡视和检查任何需要注意的情况或部件,这是很重要的。例如一个托辊,并不显得十分重要,但输送磨损物料的高速输送带可能很快把它的外壳磨穿,出现一个刀刃,这个刀刃就可能严重地损坏一条价格昂贵的输送带。受过训练的工人或有经验的工作人员能及时发现即将发生的事故,并防患于未然。带式输送机的输送带在整个输送机成本里占相当大的比重。为了减少更换和维修输送带的费用,必须重视对操作人员和维修人员进行输送带的运行和维修知识的培训。表l40 列出了大量的有关输送带发生操作问题的原因及处理办法。中国矿业大学 2008 届本科生毕业设计(论文)第 67 页表 4-1 带式输送机发生故障的原因及消除方法故 障 内 容原因(按可能发生的顺序排列)输送带在尾部滚筒处跑偏715141721整条输送带在全线跑偏26171521416输送带的一部分在全线跑偏2111 输送带在头部滚筒处跑偏15222116 输送带全长都在一些特定的托辊处跑到一边151621 输送带打滑197211422 输送带起动打滑1972210 输送带拉伸过大131021698输送带在带扣处或带扣后裂口;带扣拉松22313222010硫化接头剥离1323102029过度磨损,包括撕裂、凿拾、破坏和撕破1225172185下覆盖胶过度磨损21145192022边部过度磨损、破边264178121覆盖胶局部鼓起或起条纹8 输送带变硬或裂纹8232218 覆盖胶呈细裂纹或变脆818 上部覆盖胶纵向起沟或者裂纹27142112 下覆盖胶纵向起沟或者裂纹142122 层间剥离132311831输送带弯曲避免把输送带卷成塔形或贮存在潮湿的地方。一条新的输送带在接入后应平直,否则就应更换。2输送带拼接不正确或者卡子不当使用正确的卡于,在运转一个短时间后再卡紧一次。假如拼接不正确,就要除去输送带的接头,再做一个新接头。建立定期的检查制度。3输送带速度太快降低输送带速度。4输送带在一边扭歪接入新的输送带。如果输送带接入不正确或不是新带,就要除去扭歪部分,并接入一段新的输送带。5条状缓冲衬层遗漏或不当不能使用时,装上带有适当的条状缓冲衬层的输送带。6配重太重重新计算需要的重量并相应调整配重,把弦紧力减少至打滑点,然后再稍许拉紧。7配重太轻重新计算所需重量并相应调节配重或螺旋张紧装置。8由于磨损、酸、化学物、热、霉、油而损坏采用为特殊条件使用的输送带。磨损性物料磨破或者磨入织物层时,用冷补或永久性修补。用金属卡子或者用阶梯式硫中国矿业大学 2008 届本科生毕业设计(论文)第 68 页化接头代替。封闭输送带作业线以防雨雪或太阳、不要过量地润滑托辊。9双滚筒传动速度不同进行必要的调整。10输送带传递能力不足重新计算输送带最大张力和选择正确的输送带。假如系统延伸得过长,应考虑采用具有运转站的两段系统。假如带芯刚度很差,不足以支承负荷而不能正常工作时,应更换具有适当挠性的轮送带。11输送带边部磨损或破裂修复输送带边部,除去磨损厉害的或者不正的部分并拼接一块新的输送带边部。12在输送带上或者卡子处物料的冲击过大用正确设计的溜槽和防护板;采用硫化接头:安装缓冲托辊;在可能的地方先加入细料。在导料槽下部夹物料的地方,调节导料技到最小间隙或装设弹性托辊以保持输送带靠紧在导料槽上。13张力过大重新计算并调整张力。在推荐的范围内使用硫化接头。14托辊不转使托辊转动,加润滑油,改进维护 4 不要加过量润滑油)。15托辊或滚筒与输送机中心线斜歪重新定线。为了安全,要安装限位开关。16托辊设置不当重新设置托辊,或者按一定间距插人补充的托辊来支承输送带。17加料不当、撒料根据输送带运行的方向及带速在输送带的中心给料。用给料机、溜槽和导料槽控制物料流动。18保存或装卸不当参照制造商关于保存和装卸的说明。19在输送带和接筒之间摩擦力不够用增面滚筒增加包角,驱动滚筒加护面,如在潮湿的条件下,使用带槽的护面滚简。为了安全起见,装设合适的消扫装置,查看上面第七条。20物料进人输送带与滚筒之间使用适当的导料槽,清除堆积物;改善维护工作。21物料积垢清除堆积物;安装清扫装置、刮板和倒“v”字形益板 0。改善看管工作。22该简的护面磨损更换磨损的滚筒护面。在潮湿情况下。使用带槽的护面。拧紧松了的或突起的螺订。23滚筒太小采用较大直径的滚筒。24竖向凸弧曲线半径太小在竖直方向重新排列托辊以增大竖向曲线半径,从而防止输送带边部张力过大。25相对加料速度过高或过低调整溜槽或者改正输送带速度。并考虑使用缓冲托辊。26给料偏斜在输送带的中心按输送带的运行方向给料。27导料槽设置不当安装导料槽时应保证它们不磨损输送带。在一台输送机试机投产之前,应详细地检查这台输送机及其部件,这种做法是值得推荐。进行精确检查后,才能运转。在检查和试运转的过程中,应该校核所有的机械部件的对中情况及输送带运行在重载段和空载段托辊上的对中情况。请参见输送机的安装中有关输送带和托辊对中的部分。中国矿业大学 2008 届本科生毕业设计(论文)第 69 页检查时应确保在开机时没有可能擦伤、撕裂或割破输送带的建筑材料、工具或者突起的零件。溜槽、导料槽安装应保证不磨损输送带。导料槽上的橡胶边板应调整得使它们只是轻轻地触及到输送带表面。检查输送带的刮板清扫器,如果需要,要进行最后调整。输送带局部破损可以采用硫化法修补,如因硫化法修补时间太长,或者局部破损面积不大,可以在裂缝中临时打上板卡进行修补。如胶带需要更换时。可以利用“脱皮法”(见图 4-1)。这种方法是在尾部滚筒后面,用 3 个直径 8mm 的铆钉把新输送带的一端铆在旧带的上段,开动机头,利用旧的输送带将新带向上牵引,当新带已经绕行一周并通过尾部滚筒后停机,即可将新带与旧带分开(这时将旧带的空载段割断,顺次将其往边上翻)。图 4-1 输送带更换方法4.3 皮带打滑的解决办法 4.3.14.3.1 重锤张紧皮带运输机皮带的打滑重锤张紧皮带运输机皮带的打滑 中国矿业大学 2008 届本科生毕业设计(论文)第 70 页使用重锤张紧装置的皮带运输机在皮带打滑时可添加配重来解决,添加到皮带不打滑附图 4.2为止。但不应添加过多,以免使皮带承受不必要的过大张力而降低皮带的使用寿命。 4.3.24.3.2 螺旋张紧或液压张紧皮带机的打滑螺旋张紧或液压张紧皮带机的打滑使用螺旋张紧或液压张紧的皮带运输机出现打滑时可调整张紧行程来增大张紧力。但是,有时张紧行程已不够,皮带出现了永久性变形,这时可将皮带截去一段重新进行硫化。 4.3.34.3.3 其它其它在使用尼龙带或 EP 是要求张紧行程较长,当行程不够时也可重新硫化或加大张紧行程来解决。4.4 皮带运输机皮带跑偏的调整皮带运输机皮带跑偏的处理 皮带运输机运行时皮带跑偏是最常见的故障。为解决这类故障重点要注意安装的尺寸精度与日常的维护保养。跑偏的原因有多种,需根据不同的原因区别处理。4.4.14.4.1 调整承载托辊组调整承载托辊组 皮带机的皮带在整个皮带运输机的中部跑偏时可调整托辊组的位置来调整跑偏;在制造时托辊组的两侧安装孔都加工成长孔,以便进行调整。具体调整方法见图 1 具体方法是皮带偏向哪一侧,托辊组的哪一侧朝皮带前进方向前移,或另外一侧后移。如图 1所示皮带向上方向跑偏则托辊组的下位处应当向左移动,托辊组的上位处向右移动。中国矿业大学 2008 届本科生毕业设计(论文)第 71 页图 4.3 托辊组的调整方法4.4.24.4.2 安装调心托辊组安装调心托辊组 调心托辊组有多种类型如中间转轴式、四连杆式、立辊式等,其原理是采用阻挡或托辊在水平面内 方向转动阻挡或产生横向推力使皮带自动向心达到调整皮带跑偏的目的。一般在皮带运输机总长度较短时或皮带运输机双向运行时采用此方法比较合理,原因是较短皮带运输机更容易跑偏并且不容易调整。而长皮带运输机最好不采用此方法,因为调心托辊组的使用会对皮带的使用寿命产生一定的影响。 4.4.34.4.3 调整驱动滚筒与改向滚筒位置调整驱动滚筒与改向滚筒位置驱动滚筒与改向滚筒的调整是皮带跑偏调整的重要环节。因为一条皮带运输机至少有 2 到 5 个滚筒,所有滚筒的安装位置必须垂直于皮带运输机长度方向的中心线,若偏斜过大必然发生跑偏。其调整方法与调整托辊组类似。对于头部滚筒如皮带向滚筒的右侧跑偏,则右侧的轴承座应当向前移动,皮带向滚筒的左侧跑偏,则左侧的轴承座应当向前移动,相对应的也可将左侧轴承座后移或右侧轴承座后移。尾部滚筒的调整方法与头部滚筒刚好相反。调整方法见图 2。经过反复调整直到皮带调到较理想的位置。在调整驱动或改向滚筒前最好准确安装其位置。 4.4.44.4.4 张紧处的调整张紧处的调整 皮带张紧处的调整是皮带运输机跑偏调整的一个非常重要的环节。重锤张紧处上部的两个改向滚筒除应垂直于皮带长度方向以外还应垂直于重力垂线,即保证其轴中心线水平。使用螺旋张紧或液压油缸张紧时,张紧滚筒的两个轴承座应当同时平移,以保证滚筒轴线与皮带纵向方向垂直。具体的皮带跑偏的调整方法与滚筒处的调整类似。中国矿业大学 2008 届本科生毕业设计(论文)第 72 页图 4.4 滚筒的调整4.4.54.4.5 转载点处落料位置对皮带跑偏的影响转载点处落料位置对皮带跑偏的影响转载点处物料的落料位置对皮带的跑偏有非常大的影响,尤其在两条皮带机在水平面的投影成垂直时影响更大。通常应当考虑转载点处上下两条皮带机的相对高度。相对高度越低,物料的水平速度分量越大,对下层皮带的侧向冲击也越大,同时物料也很难居中。使在皮带横断面上的物料偏斜,最终导致皮带跑偏。如果物料偏到右侧,则皮带向左侧跑偏,反之亦然。在设计过程中应尽可能地加大两条皮带机的相对高度。在受空间限制的移动散料运输机械的上下漏斗、导料槽等件的形式与尺寸更应认真考虑。一般导料槽的的宽度应为皮带宽度的三分之二左右比较合适。为减少或避免皮带跑偏可增加挡料板阻挡物料,改变物料的下落方向和位置。 在皮带上的物料不居中见图 4.5 物料在皮带上下不居中4.4.64.4.6 双向运行皮带运输机跑偏的调整双向运行皮带运输机跑偏的调整 双向运行的皮带运输机皮带跑偏的调整比单向皮带运输机跑偏的调整相对要困难许多,在具体调整时应先调整某一个方向,然后调整另外一个方向。调整时要仔细观察皮带运动方向与跑偏趋势的关系,逐个进行调整。重点应放在驱动滚筒和改向滚筒的调整上,其次是托辊的调整与物料的落料点的调整。 同时应注意皮带在硫化接头时应使皮带断面长度方向上的受力均匀,在采用导链牵引时两侧的受力尽可能地相等。4.5 皮带运输机的撒料的处理 皮带运输机的撒料是一个共性的问题,原因也是多方面的。但重点还是要加强日常的维护与保养。 中国矿业大学 2008 届本科生毕业设计(论文)第 73 页4.5.14.5.1 转载点处的撒料转载点处的撒料转载点处撒料主要是在落料斗,导料槽等处。如皮带运输机严重过载,皮带运输机的导料槽挡料橡胶裙板损坏,导料槽处钢板设计时距皮带较远橡胶裙板比较长使物料冲出导料槽。上述情况可以在控制运送能力上,加强维护保养上得到解决。4.5.24.5.2 凹段皮带悬空时的撒料凹段皮带悬空时的撒料凹段皮带区间当凹段曲率半径较小时会使皮带产生悬空,此时皮带成槽情况发生变化,因为皮带已经离开了槽形托辊组,一般槽角变小,使部分物料撒出来。因此,在设计阶段应尽可能地采用较大的凹段曲率半径来避免此类情况的发生。如在移动式机械装船机、堆取料机设备上为了缩短尾车而将此处凹段设计成无圆弧过渡区间,当皮带宽度选用余度较小时就比较容易撒料。4.5.34.5.3 跑偏时的撒料跑偏时的撒料 皮带跑偏时的撒料是因为皮带在运行时两个边缘高度发生了变化,一边高,而另一边低,物料从低的一边撒出,处理的方法是调整皮带的跑偏。4.6 带式输送机的安装带式输送机的安装一般按下列几个阶段进行。1)安装带式输送机的机架机架的安装是从头架开始的,然后顺次安装各节中间架,最后装设尾架。在安装机架之前,首先要在输送机的全长上拉引中心线,因保持输送机的中心线在一直线上是输送带正常运行的重要条件,所以在安装各节机架时,必须对准中心线,同时也要招架子找平,机架对中心线的允许误差,每米机长为0.1mm。但在输送机全长上对机架中心的误差不得超过 35mm。当全部单节安设并找准之后,可将各单节连接起来。2)安装驱动装置安装驱动装置时,必须注意使带式输送机的传动轴与带式输送机的中心线垂直,使驱动滚筒的宽度的中央与输送机的中心线重合,减速器的轴线与传动轴线平行。同时,所有轴和滚筒都应找平。轴的水平误差,根据输送机的宽窄,允许在 0.51.5mm 的范围内。在安装驱动装置的同时,可以安装尾轮等拉紧装置,拉紧装置的滚筒轴线,应与带式输送机的中心线垂直。3)安装托辊在机架、传动装置和拉紧装置安装之后,可以安装上下托辊的托辊架,使输送带具有缓慢变向的弯弧,弯转段的托滚架间距为正常托辊架间距的 1/21/3。托辊安装后,应使其回转灵活轻快。中国矿业大学 2008 届本科生毕业设计(论文)第 74 页4)带式输送机的最后找准为保证输送带始终在托辊和滚筒的中心线上运行,安装托辊、机架和滚筒时,必须满足下列要求:(1)所有托辊必须排成行、互相平行,并保持横向水平。(2)所有的滚筒排成行,互相平行。(3)支承结构架必须呈直线,而且保持横向水平。为此,在驱动滚筒及托辊架安装以后,应该对输送机的中心线和水平作最后找正。然后将机架固定在基础或楼板上。带式输送机固定以后,可装设给料和卸料装置。5)挂设输送带挂设输送带时,先将输送带带条铺在空载段的托辊上,围抱驱动滚筒之后,再敷在重载段的托辊上。挂设带条可使用 0.51.5t 的手摇绞车。在拉紧带条进行连接时,应将拉紧装置的滚筒移到极限位置,对小车及螺旋式拉紧装置要向传动装置方向拉移;而垂直式捡紧装置要使滚筒移到最上方。在拉紧输送带以前,应安装好减速器和电动机,倾斜式输送机要装好制动装置。带式输送机安装后,需要进行空转试机。在空转试机中?要注意输送带运行中有无跑偏现象、驱动部分的运转温度、托辊运转中的活动情况、请扫装置和导料板与输送带表面的接触严密程度等,同时要进行必要的调整,各部件都正常后才可以进行带负载运转试机。如果采用螺旋式拉紧装置,在带负荷运转试机时,还要对其松紧度再进行一次调整。5 其它形式的带式输送机带式输送机形式众多,这里主要介绍常用的形式。5.1 手造带式输送机在带式输送机上进行手选是最方便,又最经济的形式,既完成手选工作,又能完成运输任务。一般手选的目的是在输送机上选出混入煤炭中的铁器或歼石。为了便于手选工作,手选带式输送机采用水平布置(也可以向上输送,倾角不得大于12),从地面至带面的距离规定为 0.70.9m,手选带式输送机一般采用平型上托辊,如采用槽型托辊,其最大凹度不得超过最大块的直径。手选输送带的长度取决于每班工作的手选工人数,手选工人数可按下式计算:式中 n每班手选工人数;Q手选小时处理量;中国矿业大学 2008 届本科生毕业设计(论文)第 75 页x含矸率,%T每班工作时数;手选工效率,查表(5-1)。表 5-1 手 选 工 效 率选 矸 率,t矸石粒度,mmh6h7h+1000.63.43.9+750.52.93.3+500.42.32.6100500.31.72.050250.10.50.6手选输送带宽不得超过 1200mm,当带宽小于 6500 时,手选工站在输送机的一侧工作,册则手选带式输送机的总长为式中 L手选带式输送机长度,cm;A手选带机头长(一般取 2.6),m;E手选带机尾长(一般取 1.01.8),m;L手选工工作间距(一般取 1.21.5),m。当带宽 B800mm 时,手选工人可两边交叉站立工作,则手带式输送机总长为式中各符号意义同前。手选带的移动速度要比普通输送机慢许多,一般手选带速为 0.3 一 0.4m/s。输送带上矿石层的宽度 b=(B-0.1)m;厚度 h 控制在矿石最小块度直径的 1.52 倍。在确定手选带式输送机生产能力和输送宽度时,必须:普虑有用矿物在输送带宽度分布较一般运输机更为均匀,因此,可以近似地假定物料的横截面为长方形,手选带生产率可按下式计算:Q=3600bh,t/h5.2 大倾角带式输送机由于一般带式输送机的倾角不能过大,所以在一定程度上限制了其应用范围。为了克服上述缺点,可以采用大倾角的花纹带式输送机。这种输送机的基本构造和通用带式输送机没有很大的区别,其主要不同点在于带条的工作面上。在大倾角输送机中,使用带隔板和特殊凸面的橡胶带(见图 1-40)。花纹凸出的高度,低者几毫米,高者达 20mm。由于工作面上具有花纹或隔板,这种输送机的倾角可以大一些。根据我国现场的使用经验,运输块状或粒状的物料时,倾角可达 65时,物料也不下滑。中国矿业大学 2008 届本科生毕业设计(论文)第 76 页合理地布置胶带的花纹,对提高输送机的使用效率和可靠性有重要意义。花纹的布置除了要保证输送机在大倾角的情况下可以输送一般散状物外,还需要使胶带横向和纵向挠性好,因为只有这样才能保证狡带自由地安放在托辊上,并平稳地通过各种滚筒。除此之外,花纹的布置还要能使胶带连续平稳地通过下托辊,并使物料不易粘在或卡在花纹之间,在工作过程中,清扫胶带也应较为方便。根据这些要求,我国在大倾角花纹带式输送机中多采用短条斜错排列的形式。在我国大倾角花纹带式输送机的系列设计中,定型的带式输送机规格有500、650mm(其花纹高度为 15mm)800、1000、1200、1400mm(花纹高度为 20mm)等六种。在大倾角运输中,如胶带速度太快容易造成物料不稳定,所以速度规定为 0.82.0m/s范围内。规定输送机的最大倾角为 35,托辊的槽角为 30。花纹带式输送机突出的优点是提高了输送机的倾角,缩短了机长,节约场地和投资。目前,我国已有不少现场开始使用。但是,由于输送带的工作面有花纹,也出现了加输送带的清扫、给料处的密封、大功率输送机的传动等问题。这些新的问题需在使用中逐步加以解决。 中国矿业大学 2008 届本科生毕业设计(论文)第 77 页参考文献1 DT(A)型带式输送机设计手册.北京:冶金工业出版社,19982 机械设计手册 新版第三卷. 机械工业出版社,20073 程志红机械设计 东南大学出版社 20064 吴宗泽主编 .机械设计师手册(上册).机械工业出版社,20025 甘永立 .几何量公差与检测(第五版).上海科学技术出版社.20036 程志红唐大放.机械设计课程上机与设计 东南大学出版社 20067 机械化运输设计手册编委会.机械化运输设计手册.机械工业出版社 19978 运输机械设计选用手册编辑委员会.运输机械设计选用手册(上).北京:化学工业出版社,19999 北京起重机械研究所.DT型固定式带式输送机设计选用手册.北京:冶金工业出版社,199810 中国矿业大学机械制图教材编写组.画法几何及机械制图. 徐州:中国矿业大学出版社,200211 刘鸿文.简明材料力学.北京:高等教育出版社,199712 成大先.机械设计手册.第一卷.第三版.北京:化学工业出版社,199813 成大先.机械设计手册.第二卷.第三版.北京:化学工业出版社,199814 成大先.机械设计手册.第三卷.第三版.北京:化学工业出版社,199815 成大先.机械设计手册.第五卷.第三版.北京:化学工业出版社,199816 JB/T7330-94,电动滚筒.北京:机械工业部机械标准化研究所,199517 吴相宪,王正为,黄玉堂.实用机械设计手册. 徐州:中国矿业大学出版社,199218 唐大放,冯晓宁,杨现卿.机械设计工程学(). 徐州:中国矿业大学出版社,200119 唐大放,冯晓宁,杨现卿.机械设计工程学(). 徐州:中国矿业大学出版社,200120 陈国庆.综采运输机械. 北京:煤炭工业出版社,1988中国矿业大学 2008 届本科生毕业设计(论文)第 78 页翻译部分翻译部分英文原文英文原文BeltBelt ConveyingConveying SystemsSystems DevelopmentDevelopment ofof drivingdriving systemsystem Among the methods of material conveying employed,belt conveyors play a very important part in the reliable carrying of material over long distances at competitive costConveyor systems have become larger and more complex and drive systems have also been going through a process of evolution and will continue to do soNowadays,bigger belts require more power and have brought the need for larger individual drives as well as multiple drives such as 3 drives of 750 kW for one belt(this is the case for the conveyor drives in Chengzhuang Mine)The ability to control drive acceleration torque is critical to belt conveyors performanceAn efficient drive system should be able to provide smooth,soft starts while maintaining belt tensions within the specified safe limitsFor load sharing on multiple drivestorque and speed control are also important considerations in the drive systems design. Due to the advances in conveyor drive control technology,at present many more reliableCost-effective and performance-driven conveyor drive systems covering a wide range of power are available for customers choices1.1 1 AnalysisAnalysis onon conveyorconveyor drivedrive technologiestechnologies1 11 1 DirectDirect drivesdrivesFull-voltage startersWith a full-voltage starter design,the conveyor head shaft is direct-coupled to the motor through the gear driveDirect full-voltage starters are adequate for relatively low-power, simple-profile conveyorsWith direct fu11-voltage startersno control is provided for various conveyor loads anddepending on the ratio between fu11- and no-1oad power requirements,empty starting times can be three or four times faster than full loadThe maintenance-free starting system is simple,low-cost and very reliableHowever, they cannot control starting torque and maximum stall 中国矿业大学 2008 届本科生毕业设计(论文)第 79 页torque;thereforethey are limited to the low-power, simple-profile conveyor belt drivesReduced-voltage startersAs conveyor power requirements increase,controlling the applied motor torque during the acceleration period becomes increasingly importantBecause motor torque 1s a function of voltage,motor voltage must be controlledThis can be achieved through reduced-voltage starters by employing a silicon controlled rectifier(SCR)A common starting method with SCR reduced-voltage starters is to apply low voltage initially to take up conveyor belt slackand then to apply a timed linear ramp up to full voltage and belt speedHowever, this starting method will not produce constant conveyor belt accelerationWhen acceleration is completethe SCRs, which control the applied voltage to the electric motor are locked in full conduction, providing fu11-line voltage to the motorMotors with higher torque and pullup torque,can provide better starting torque when combined with the SCR starters, which are available in sizes up to 750 KWWound rotor induction motorsWound rotor induction motors are connected directly to the drive system reducer and are a modified configuration of a standard AC induction motorBy inserting resistance in series with the motors rotor windingsthe modified motor control system controls motor torqueFor conveyor starting,resistance is placed in series with the rotor for low initial torqueAs the conveyor accelerates,the resistance is reduced slowly to maintain a constant acceleration torqueOn multiple-drive systemsan external slip resistor may be left in series with the rotor windings to aid in load sharingThe motor systems have a relatively simple designHowever, the control systems for these can be highly complex,because they are based on computer control of the resistance switchingToday,the majority of control systems are custom designed to meet a conveyor systems particular specificationsWound rotor motors are appropriate for systems requiring more than 400 kW 中国矿业大学 2008 届本科生毕业设计(论文)第 80 页DC motorDC motorsavailable from a fraction of thousands of kW ,are designed to deliver constant torque below base speed and constant kW above base speed to the maximum allowable revolutions per minute(r/min)with the majority of conveyor drives, a DC shunt wound motor is usedWherein the motors rotating armature is connected externallyThe most common technology for controlling DC drives is a SCR device which allows for continual variable-speed operationThe DC drive system is mechanically simple, but can include complex custom-designed electronics to monitor and control the complete systemThis system option is expensive in comparison to other soft-start systemsbut it is a reliable, cost-effective drive in applications in which torque,1oad sharing and variable speed are primary considerationsDC motors generally are used with higher-power conveyors,including complex profile conveyors with multiple-drive systems,booster tripper systems needing belt tension control and conveyors requiring a wide variable-speed range1 12 2 HydrokineticHydrokinetic couplingcouplingHydrokinetic couplings,commonly referred to as fluid couplingsare composed of three basic elements; the driven impeller, which acts as a centrifugal pump;the driving hydraulic turbine known as the runner and a casing that encloses the two power componentsHydraulic fluid is pumped from the driven impeller to the driving runner, producing torque at the driven shaftBecause circulating hydraulic fluid produces the torque and speed,no mechanical connection is required between the driving and driven shaftsThe power produced by this coupling is based on the circulated fluids amount and density and the torque in proportion to input speedBecause the pumping action within the fluid coupling depends on centrifugal forcesthe output speed is less than the input speedReferred to as slipthis normally is between l% and 3%Basic hydrokinetic couplings are available in configurations from fractional to several thousand kW Fixed-fill fluid couplingsFixed-fill fluid couplings are the most 中国矿业大学 2008 届本科生毕业设计(论文)第 81 页commonly used soft-start devices for conveyors with simpler belt profiles and limited convex/concave sectionsThey are relatively simple,1ow-cost,reliable,maintenance free devices that provide excellent soft starting results to the majority of belt conveyors in use todayVariable-fill drain couplingsDrainable-fluid couplings work on the same principle as fixed-fill couplingsThe couplings impellers are mounted on the AC motor and the runners on the driven reducer high-speed shaftHousing mounted to the drive base encloses the working circuitThe couplings rotating casing contains bleed-off orifices that continually allow fluid to exit the working circuit into a separate hydraulic reservoirOil from the reservoir is pumped through a heat exchanger to a solenoid-operated hydraulic valve that controls the filling of the fluid couplingTo control the starting torque of a single-drive conveyor system,the AC motor current must be monitored to provide feedback to the solenoid control valveVariable fill drain couplings are used in medium to high-kW conveyor systems and are available in sizes up to thousands of kW The drives can be mechanically complex and depending on the control parametersthe system can be electronically intricateThe drive system cost is medium to high, depending upon size specifiedHydrokinetic scoop control driveThe scoop control fluid coupling consists of the three standard fluid coupling components:a driven impeller, a driving runner and a casing that encloses the working circuitThe casing is fitted with fixed orifices that bleed a predetermined amount of fluid into a reservoirWhen the scoop tube is fully extended into the reservoir, the coupling is l00 percent filledThe scoop tube, extending outside the fluid coupling,is positioned using an electric actuator to engage the tube from the fully retracted to the fully engaged positionThis control provides reasonably smooth acceleration ratesto but the computer-based control system is very complexScoop control couplings are applied on conveyors requiring single or multiple drives from l50 kW to 750 kW.1 13 3 Variable-frequencyVariable-frequency control(VFC)control(VFC)中国矿业大学 2008 届本科生毕业设计(论文)第 82 页Variable frequency control is also one of the direct drive methodsThe emphasizing discussion about it here is because that it has so unique characteristic and so good performance compared with other driving methods for belt conveyor VFC devices Provide variable frequency and voltage to the induction motor, resulting in an excellent starting torque and acceleration rate for belt conveyor drivesVFC drivesavailable from fractional to several thousand(kW ), are electronic controllers that rectify AC line power to DC and,through an inverter, convert DC back to AC with frequency and voltage contro1VFC drives adopt vector control or direct torque control(DTC)technology,and can adopt different operating speeds according to different loadsVFC drives can make starting or stalling according to any given S-curvesrealizing the automatic track for starting or stalling curvesVFC drives provide excellent speed and torque control for starting conveyor beltsand can also be designed to provide load sharing for multiple driveseasily VFC controllers are frequently installed on lower-powered conveyor drives,but when used at the range of medium-high voltage in the pastthe structure of VFC controllers becomes very complicated due to the limitation of voltage rating of power semiconductor devices,the combination of medium-high voltage drives and variable speed is often solved with low-voltage inverters using step-up transformer at the output,or with multiple low-voltage inverters connected in seriesThree-level voltage-fed PWM converter systems are recently showing increasing popularity for multi-megawatt industrial drive applications because of easy voltage sharing between the series devices and improved harmonic quality at the output compared to two-level converter systems With simple series connection of devicesThis kind of VFC system with three 750 kW /23kV inverters has been successfully installed in ChengZhuang Mine for one 27-km long belt conveyor driving system in following the principle of three-level inverter will be discussed in detail2 2 NeutralNeutral pointpoint clamped(NPC)three-levelclamped(NPC)three-level inverterinverter usingusing IGBTsIGBTsThree-level voltage-fed inverters have recently become more and more 中国矿业大学 2008 届本科生毕业设计(论文)第 83 页popular for higher power drive applications because of their easy voltage sharing features1ower dv/dt per switching for each of the devices,and superior harmonic quality at the outputThe availability of HV-IGBTs has led to the design of a new range of medium-high voltage inverter using three-level NPC topologyThis kind of inverter can realize a whole range with a voltage rating from 23 kV to 41 6 kV Series connection of HV-IGBT modules is used in the 33 kV and 41 6 kV devicesThe 23 kV inverters need only one HV-IGBT per switch2,3.2 21 1 PowerPower sectionsectionTo meet the demands for medium voltage applicationsa three-level neutral point clamped inverter realizes the power sectionIn comparison to a two-level inverterthe NPC inverter offers the benefit that three voltage levels can be supplied to the output terminals,so for the same output current quality,only 1/4 of the switching frequency is necessaryMoreover the voltage ratings of the switches in NPC inverter topology will be reduced to 1/2and the additional transient voltage stress on the motor can also be reduced to 1/2 compared to that of a two-level inverter The switching states of a three-level inverter are summarized in Table 1UV and W denote each of the three phases respectively;P N and O are the dc bus pointsThe phase U,for example,is in state P(positive bus voltage)when the switches S1u and S2u are closed,whereas it is in state N (negative bus voltage) when the switches S3u and S4u are closedAt neutral point clamping,the phase is in O state when either S2u or S3u conducts depending on positive or negative phase current polarity,respectivelyFor neutral point voltage balancing,the average current injected at O should be zero2 22 2 LineLine sideside converterconverterFor standard applicationsa l2-pulse diode rectifier feeds the divided DC-link capacitorThis topology introduces low harmonics on the line sideFor even higher requirements a 24-pulse diode rectifier can be used as an input converterFor more advanced applications where regeneration capability is necessary, an active frontend converter can replace the diode 中国矿业大学 2008 届本科生毕业设计(论文)第 84 页rectifier, using the same structure as the inverter2 23 3 InverterInverter controlcontrolMotor Contro1Motor control of induction machines is realized by using a rotor fluxoriented vector controllerFig2 shows the block diagram of indirect vector controlled drive tha
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