机械毕业设计（论文）-大倾角下运带式输送机设计【全套图纸】.doc

目 录 1 1 概述概述 1 1 1 带式输送机 1 1 1 1 带式输送机的分类 1 1 1 2 带式输送机的结构原理 1 1 2 国内外带式输送机的发展现状 1 1 3 大倾角带式输送机 2 1 3 1 深槽形带式输送机 2 1 3 2 压带式输送机 3 1 3 3 裙边带式输送机 3 1 4 大倾角下运带式输送机设计 3 1 4 1 大倾角下运带式输送机技术关键 3 1 4 2 增加倾角的主要方法 4 1 4 3 下运制动技术 5 2 2 带式输送机设计带式输送机设计 7 2 1 工作条件与原始参数 7 2 2 输送带速度与宽度的确定 7 2 2 1 输送带速度的选择 7 2 2 2 输送带宽度的确定 7 2 2 3 输送带宽度的核算 8 2 2 4 输送带型号初选 9 2 3 圆周驱动力计算 10 2 3 1 主要阻力 10 2 3 2 附加阻力 12 2 3 3 特种主要阻力 12 2 3 4 附加特种阻力 13 2 3 5 倾斜阻力 13 2 3 6 圆周驱动力 14 2 4 输送带张力计算 14 2 4 1 输送带不打滑条件限制 14 2 4 2 输送带下垂度的限制 15 2 4 3 运行阻力计算 15 2 4 4 各特性点张力计算 16 2 4 5 输送带验算 17 2 5 传动功率计算 18 2 5 1 滚筒传动轴功率 18 2 5 2 电机功率计算 19 2 6 传动滚筒相关参数计算 19 2 6 1 传动滚筒合张力计算 19 2 6 2 传动滚筒直径初选 19 2 6 3 传动滚筒最大扭矩计算 19 2 7 拉紧行程与拉紧力计算 20 2 7 1 拉紧行程计算 20 2 7 2 拉紧力计算 20 3 3 传动装置的设计与计算传动装置的设计与计算 22 3 1 传动方案的确定 22 3 2 电机选型 22 3 2 1 电动机选型 22 3 2 2 发电机选型 23 3 3 减速器的设计与计算 23 3 3 1 总传动比的计算 23 3 3 2 传动比分配 23 3 3 3 运动和动力参数计算 24 3 3 4 直齿圆锥齿轮传动的设计与计算 26 3 3 5 直齿圆柱齿轮传动的设计与计算 轴 与轴 间 29 3 3 6 其它齿轮设计与计算 32 3 3 7 高速轴 的设计 33 3 3 8 其它轴的设计 36 3 3 9 键的校核 36 3 3 10 各组轴承的选用 38 3 3 11 箱体的设计 40 3 3 12 减速器附件的设计 40 3 4 制动器选型 41 3 4 1 制动装置的作用和种类 41 3 4 2 制动装置的选型 42 3 5 离合器选型 42 3 5 1 离合器 42 3 5 2 离合器的选用 43 3 6 联轴器选型 43 4 4 带式输送机主要部件的选用带式输送机主要部件的选用 45 4 1 输送带 45 4 1 1 输送带的分类 45 4 1 2 输送带的连接 45 4 2 托辊 46 4 2 1 托辊的作用与类型 46 4 2 2 托辊的选型 47 4 2 3 托辊间距 47 4 2 4 托辊的校核 47 4 3 滚筒 49 4 3 1 传动滚筒 49 4 3 2 改向滚筒 50 4 4 拉紧装置 51 4 5 清扫装置 52 4 5 1 常用清扫装置的形式与特点 52 4 5 2 清扫器的安装位置 53 参考文献参考文献 56 英文原文英文原文 57 中文译文中文译文 66 致致 谢谢 72 中国矿业大学 2010 届本科生毕业设计第 1 页 1 概述 1 1 带式输送机 带式输送机是以输送带兼作牵引机构和承载机构的一种连续动作式运输设备 可运 送矿石 煤炭 沙等粉 块状物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 运输中对物料的损伤小等优点 已被广泛应用于国民经济 的各个部门 特别是对高产高效矿井 带式输送机已成为煤炭高效开采机电一体化技术 的关键设备 对建设现代化矿井有重要作用 1 1 11 1 1 带式输送机的分类带式输送机的分类 带式输送机分类方法有多种 按运输物料的输送带结构可分成两类 一类是普通型 带式输送机 这类带式输送机在输送带运输物料的过程中 上带呈槽形 下带呈平形 输送带有托辊托起 输送带外表几何形状均为平面 另外一类是特种结构的带式输送机 各有各的输送特点 其简介如下 TD QD80 DX U 型固定式带式输送机 轻型固定式带式输送机 普通型 型钢绳芯带式输送机 型带式输送机 管形带式输送机 带式输送机 气垫带式输送机 波状挡边带式输送机 特种结构型 钢绳牵引带式输送机 压带式带式输送机 其他类型 1 1 21 1 2 带式输送机的结构原理带式输送机的结构原理 带式输送机的主要部件是输送带 亦称为胶带 输送带兼作牵引机构和承载机构 带式输送机主要包括以下几个部分 输送带 通常称为胶带 托辊 驱动装置 机架 拉紧装置 制动装置 清扫装置和卸料装置等 输送带绕经传动滚筒和机尾换向滚筒形成一个无极的环形带 输送带的上 下两部 分都支承在托辊上 拉紧装置给输送带以正常运转所需要的拉紧力 工作时 传动滚筒 通过它和输送带之间的摩擦力带动输送带运行 物料从装载点装到输送带上 形成连续 运动的物流 在卸载点卸载 一般物料是装载到上带 承载段 的上面 在机头滚筒 在此 即是传动滚筒 卸载 利用专门的卸载装置也可在中间卸载 普通型带式输送机的机身的上带是用槽形托辊支撑 以增加物流断面积 下带为返 回段 不承载的空带 一般下托辊为平托辊 带式输送机可用于水平 倾斜和垂直运输 对于普通型带式输送机倾斜向上运输 其倾斜角不超过 18 向下运输不超过 15 1 2 国内外带式输送机的发展现状 带式输送机依靠其结构简单 传动方便 机械效果明显 维修护理容易等特点已在 工厂 仓库 工地 煤矿等地方得到了广泛的运用 近年来在露天矿和地下矿的联合运 中国矿业大学 2010 届本科生毕业设计第 2 页 输系统中带式输送机又成为重要的组成部分 这些输送机的特点是输送能力大 可达 30000t h 适用范围广 可运送矿石 煤炭 岩石和各种粉状物料 特定条件下也可以运人 安全可靠 自动化程度高 设备维护检 修容易 爬坡能力大 可达 16 经营费用低 由于缩短运输距离可节省基建投资 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 如大倾角带式输送机 管状带式输送机 空间转弯带式输 送机等各种机型 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 从 20 世纪 80 年代起 我国煤矿用带式输送机也有了很大的发展 对带式输送机的 关键技术研究和新产品的开发都取得了可喜的成果 输送机产品系列不断增多 从定型 的 SDJ SSJ STJ DT 等系列发展到多功能并适应各种特种用途的多种带式输送机系列 但这一阶段的发展大都是在我国 70 年代前后所引进带式输送机的基础上进行的变形和改 进 主体结构没有大的变化 进入 90 年代后 随着煤矿现代化的发展和需要 我国对大 倾角带式输送机 高产高效工作面顺槽可伸缩带式输送机及长运距 大运量带式输送机 及其关键技术 关键零部件进行了理论研究和产品开发 应用动态分析技术和中间驱动 与智能化控制等技术 研制成功了软启动和制动装置以及 PLC 控制为核心的防爆电控装 置 目前 带式输送机的发展趋势是 大运输能力 大带宽 大倾角 增加单机长度和 水平转弯 合理使用胶带张力 降低物料输送能耗 清理胶带的最佳方法等 1 3 大倾角带式输送机 4 由于普通带式输送机的输送倾角不能太大 使该类型输送机的应用范围受到了很大 限制 因此 早从 20 世纪 40 年代开始 德国 苏联 美国等就先后研制出了一些大倾 角带式输送机 从 70 年代开始 我国也有一些大倾角带式输送机问世 如花纹带带式输 送机 压带式带式输送机 裙边挡板带式输送机 鳍板式带式输送机 深槽形带式输送 机和圆管式带式输送机等等 大倾角带式输送机的铺设倾角 输送距离和要求的货载性质均有不同 下面重点介 绍几种技术较成熟的煤矿可用的大倾角带式输送机 1 3 11 3 1 深槽形带式输送机深槽形带式输送机 这种输送机与普通带式输送机相似 所不同的是在槽形托辊的结构上进行了改进 开始有少量的大倾角带式输送机采用的糟形托辊组是由 5 个单排托辊组成的 如图 1 1 a 所 示 由于输送带的槽深变大 使得输送倾角也相应提高 但由于这种托辊组的中托辊是 平的 货载与输送带问的摩擦力小 尤其是在装载量较少时 摩擦力更小甚至发生滚料 现象 因而把最大输送倾角限制在 22 以下 又由于这种托辊组的托辊长度短 为非标 推托辊 所以制造成本高 互换性差 为了解决上述问题 进一步提高输送倾角 后来出现了双排 V 形深槽托辊组 如图 1 1 b 所示 这种托辊组具有以下持征 底部托辊系双排 V 形 其最大输送倾角可提高 至上运 28 下运 25 该托辊组采用双排交错排列后 使托辊的端部尖角不与输 送带接触 减小了输送带的磨损 延长了使用寿命 托辊组采用 4 个标推托辊 且比原 中国矿业大学 2010 届本科生毕业设计第 3 页 深槽形托辊组减少 1 个 不但可以省工省料 而且便于生产和维修 图 1 1 深槽托辊组 1 3 21 3 2 压带式输送机压带式输送机 压带式输送机 亦称夹带式输送机 它是在承载输送带的货裁上面增加一个辅助输 送带 辅助输送带实际上是一条带动力的循环连续输送带 它与货载同步运行 靠辅助 带的自身重量和加在它上面的压力 将货载压在输送带上而不让它下滑 以达到提高输 送倾角的目的 给辅助带上面施加压力有多种方法 一种是在辅助输送带上隔一定距离放置一架托 辊组 托辊组的榴形形状各异 每架托辊组靠弹簧力 气压力或液体力等使其紧压在辅 助带上 这称为辊压式带式输送机 当输送倾角不太大时 压带式输送机的辅助输送带可以不加任何压力 只靠辅助带 的自身重量来适当地提高输送倾角 这称为带压式带式输送机 此外 还有一种 压带 式输送机 即贷载上面不是放置辅助输送带 而是放置金 属链条 金属链是无极闭合的 两端分别套在头 尾链轮上 其中头链轮为主动链轮 金属链上分支靠托链轮文承 下分支自由放在货载上 金属链为普通圆环链 共 3 条 金属链上每隔一定距离横向固定一条板式链条 金属链较重 对负载能够产生一定的压 力 此外 横向板式链条有阻止货载下滑的作用 这称为链压式带式输送机 1 3 31 3 3 裙边带式输送机裙边带式输送机 裙边带式输送机与普通带式输送机主要区别在于输送带及配套使用的托辊 图 1 2 为裙边输送带 它主要由基带 1 裙边 2 和横隔板 3 等组成 裙边和基带是胶合到一起的 裙边外册有加强筋 4 使裙边具有较大的支承强度和纵 横向稳定性 裙边的上部具有良 好的柔性 以便使输送带弯曲时 能方便地拉伸和压缩 由于裙边输送带结构的特殊性 所以对托辊的结构也提出了持殊要求 输送带的上 分支可采用标准的平形托辊 下分支托辊一般采用复式托辊或滚轮来支承裙边外侧的基 带边 也可以采用乎形托辊来支承裙边的顶部 但这对裙边顶部磨损严重 裙边带式输送机的特殊结构形成了它的使用特点 可以增大输送机的运输倾角 最 大可至 80 左右 能够节省设备的占地面积 由于裙边的存在 致使输送能力可以大大 提 因为输送带刚性的增强 所以输送带跑偏的可能性很小 突出而明显的缺点是当 输送粘性大 水分多的货载时 输送带不易清理 1 4 大倾角下运带式输送机设计 1 4 11 4 1 大倾角下运带式输送机技术关键大倾角下运带式输送机技术关键 13 中国矿业大学 2010 届本科生毕业设计第 4 页 大倾角下运带式输送机输送物料为散装的不规则形状原煤或矸石 由于倾角大 广 泛应用于煤矿运输 常规的带式输送机设计只建议其在 17 l7 的范围内使用 因此当带式输送机的倾角小于 17 时 它的设计与其他形式的带式输送机设计不同 在 设计过程中需要解决以下几个主要技术问题 1 物料在运行过程中的稳定性 输送机在向下运行时 物料的重力也使其有向下滚动的趋势 倾角越大物料的稳定 性就越差 就越容易产生向下的滚动和滑动 当输送机突然停车时 由于物料惯 图 1 2 裙边输送带 性因素 它的滚动趋势就更大 如何防止物料在输送带上滚动和滑动 此问题 的解决 好坏将直接影响着矿井的安全生产 2 输送机的运行工况改善 输送机的功率随着输送煤量的多少不断的变化 因此当输送量较少时 输送机可能 处在正功电动状态 而当输送量较多或满载时 输送机却又可能处在负功发电状态 在 不同的运行状态必须采用相应的保护措施以免发生飞车事故 3 输送机启动 制动加速度的控制 在输送机的设计规范中规定 输送机的启动 制动加速度必须小于 3m s2 而下运 输送机有时会满载停车 然后再满载启动 这时输送机正处于负功发电状态 因此就必 须采用有效的保护装置以避免在启动 制动时出现飞车事故 4 输送机在停车时产生飞带现象 因煤矿井下特殊环境的限制 可能出现输送带与滚筒之间进水等现象 导致摩擦系 数减小 使得在传动滚筒停止转动后而输送带仍然在不停地向下滑动 这时同样要有可 靠的保护装置使其停止滑动 1 4 21 4 2 增加倾角的主要方法增加倾角的主要方法 14 为了使输送机倾角增大 关键问题是增加物料与胶带之间的摩擦 使物料在胶带上 不会下滑 对于光面输送带输送原煤 三托辊组成槽角 30 时 最大下运倾角为 16 要增 大倾角 首先要增大物料与输送带之间的摩擦力 只有摩擦力大于下滑力时 物料才能 在输送带的带动下稳定运行 现有的深槽形托辊装置有 5 个托辊 两侧托辊的槽角增至 45 60 输送带与物料之间的摩擦系数相应提高 但由于中间一个托辊是水平布置的 中国矿业大学 2010 届本科生毕业设计第 5 页 物料容易下滑 且成槽角过大时 输送带易在侧托辊和中间托辊拐角处产生纵向撕裂 经过比较 采用双排交错 V 形深槽托辊组具有明显的优势 其主要表现在以下几个 方面 1 用 4 个标准托辊组取代 5 个特殊托辊 便于维修和制造 2 取消了中间的水平托辊 中间两托辊呈 V 形布置 在装载量小时摩擦系数仍较大 不易下滑 3 4 个托辊按双排交错方式布置 托辊两端尖角不与输送带接触 对输送带寿命有 利 改变输送带表面形式也可以实现增大倾角的要求 山东矿院通过实验的方法得到了 适用于运送原煤的人字形浅花纹胶带 如图 1 3 所示 根据山东矿院的实验结果 四节 深槽托辊组与人字形浅花纹胶带配合使用 下运最大倾角可达 26 实际工程中一般采 用 25 图 1 3 人字形浅花纹胶带 1 4 31 4 3 下运制动技术下运制动技术 大倾角下运带式输送机制动系统是下运带式输送机的关键组成部分 制动系统配置 是否合适 直接影响带式输送机能否正常制动 大倾角下运带式输送机对制动系统的性 能要求更高 它涉及到设备的安全生产 因此它必须能提供可靠 平稳 无冲击的停车 制动力矩 以保证输送带不出现超速 打滑及输送带上的物料不出现滚料和滑料现象 为此要求制动装置的制动力矩可随时调整 以保证停车制动的减速度可控 极大地减小 对物料的冲击 针对下运带式输送机的制动技术要求 目前国内开发研究成功并已应用的大功率可 控制动装置主要有以下几种 自冷盘式制动装置 液压制动器 液力制动器和液黏制动 器 防爆自冷盘式制动装置主要由机械盘闸和可控液压站组成 其工作原理是通过制动 器对工作盘施加摩擦制动力而产生制动力矩 通过液压站调整制动器中油压的大小可以 调整正压力 从而调整制动力矩的大小 液压站采用了电液比例控制技术 所以制动系 统的制动力矩可以根据工作需要自动进行调整 实现良好的可控制动 为了保证不出现 火花 一般制动盘安装在中低速轴 要求线速度不大于 lOm s 为了使制动器具有良好 的散热性 保证制动盘温度 根据风机原理把制动盘做成中空结构的强制冷却方式 使 中国矿业大学 2010 届本科生毕业设计第 6 页 制动过程中绝对不超过 150 根据下运带式输送机驱动系统的要求 当大功率或多机驱 动时 可以在减速机与电机之间加液力耦合器实现功率平衡 液力制动系统的液力制动器实质上是一种涡轮 定子 固定不动的液力偶合器 其泵 轮 转子 与减速器高速轴相连 随输送机转动 制动时油泵向液力制动器供油 工作油 在转子内被加速在定子内被减速 给转子以反力矩形成制动力矩 液压制动系统由柱塞泵 压力阀 电磁换向阀 电液比例调速阀等组成 液压制动 系统的制动器是通过柱塞泵将输送机的机械能转化为液压能 然后通过有关控制阀节流 所产生的高压作用于柱塞泵 形成制动力矩 液体粘性制动装置是利用摩擦片在黏性液体中的摩擦力来传递力矩的 为了实现带 式输送机各项制动性能要求 可以采用常闭式结构 主要由主动 被动轴 主 从动摩 擦片 控制油缸 弹簧 壳体及密封件等组成 当主动轴带动主动摩擦片旋转式 由于 从动摩擦片不动 使得主 从动摩擦片之间产生摩擦力作用 当改变控制油缸中的油压 大小可以调节主 从动摩擦片之间的压紧力 进一步改变主动摩擦片与从动摩擦片间的 摩擦力矩 从而实现带式输送机各项制动技术要求 中国矿业大学 2010 届本科生毕业设计第 7 页 2 带式输送机设计 2 1 工作条件与原始参数 此次带式输送机系统设计的基本参数及工作条件如下 输送物料 煤 物料特性 块度 0 300mm 散装密度 1000 3 kg m 堆积角 安息角的 50 70 本设计中取 30 物料温度 50 工作环境 井下 输送系统参数 输送机总长 422m 倾斜角 25 最大运量 400t h 2 2 输送带速度与宽度的确定 2 2 12 2 1 输送带速度的选择输送带速度的选择 带速与带宽 输送能力 物料性质 块度和输送机的线路倾角等因素有关 输送机 水平运输时 可选择高带速 向上运输时 倾角大 带速应低 向下运输时 带速更应 低 带速选择原则 1 输送量大 输送带较宽时 应选择较高的带速 2 较长的水平输送机 应选择较高的带速 输送机倾角愈大 输送距离愈短 则带 速应愈低 3 物料易滚动 粒度大 磨琢性强的 或容易扬尘的以及环境卫生条件要求较高的 宜选用较低带速 4 一般用于给料或输送粉尘量大时 带速可取 0 8m s 1m s 或根据物料特性和工 艺要求决定 5 人工配料称重时 带速不应大于 1 25m s 6 采用犁式卸料器时 带速不宜超过 2 0m s 7 采用卸料车时 带速一般不宜超过 2 5m s 当输送细碎物料或小块料时 允许带 速为 3 15m s 8 有计量秤时 带速应按自动计量秤的要求决定 9 输送成品对象时 带速一般小于 1 25m s 设计的输送机为大倾角下运带式输送机 根据输送机的工作条件并结合上述原则 取带速为 2 m s 2 2 22 2 2 输送带宽度的确定输送带宽度的确定 带式输送机的最大输送能力是由输送带上物料的最大截面积 带速和设备倾斜系数 决定的 即 2 1 3 6QAv k 中国矿业大学 2010 届本科生毕业设计第 8 页 式中 输送量 Qt h 输送带上物料的最大截面积 A 2 m 带速 vm s 物料堆积密度 3 kg m 输送机的倾斜系数 按表 2 1 查取 k 表 2 1 输送机倾斜系数 倾角 2468101214162025 k1 000 990 980 970 950 930 910 890 810 72 查表 取 为满足输送机的运输能力要求 输送带上必需具有的物料最大截0 72k 面积 3 6 Q A v k 2 400 0 0772m 3 6 2 1000 0 72 表 2 2 列出了普通的三节槽型托辊组物料截面积与带宽的关系 而在本设计中 为 防止滚料 采用的是由四节普通托辊组成的双排 V 形深槽托辊组 如图 2 1 所示 下托 辊槽角为 25 上托辊槽角为 60 由于两排托辊的相对位置可以在小范围内调整 在此可以将其近似等价为槽角 40 的三节槽型托辊组 根据表 2 2 可知 带宽为 800m 的 输送带上允许的物料堆积的截面积为 0 0822 此值大于计算所需要的堆积截面积 据 2 m 此初步确定输送带的宽度为 800mm 表 2 2 物料的最大截面积 槽角 o 带宽 mm 堆积角 o 202530354045 500 0 10 20 30 0 0098 0 0142 0 0187 0 0234 0 0120 0 0162 0 0206 0 0252 0 0130 0 0180 0 0222 0 0266 0 0157 0 0196 0 0236 0 0278 0 0173 0 0210 0 0247 0 0287 0 0186 0 0220 0 0256 0 0293 650 0 10 20 30 0 0184 0 0262 0 0342 0 0427 0 0224 0 0299 0 0377 0 0459 0 0260 0 0332 0 0406 0 0484 0 0294 0 0362 0 0433 0 0507 0 0322 0 0386 0 0453 0 0523 0 0347 0 0407 0 0469 0 0534 800 0 10 20 30 0 0279 0 0405 0 0536 0 0671 0 0344 0 0466 0 0591 0 0722 0 0402 0 0518 0 0638 0 0763 0 0454 0 0564 0 0672 0 0793 0 0500 0 0603 0 0710 0 0822 0 0540 0 0636 0 0736 0 0840 1000 0 10 20 30 0 0478 0 0674 0 0876 0 1090 0 0582 0 0771 0 0966 0 1170 0 0677 0 0857 0 1040 0 1240 0 0763 0 0933 0 1110 0 1290 0 0838 0 0998 0 1160 0 1340 0 0898 0 1050 0 1200 0 1360 2 2 32 2 3 输送带宽度的核算输送带宽度的核算 确定带宽需要考虑所运物料的最大块度 以使输送机能够稳定运行 因此 还需按 物料的块度进行校核 对于未过筛的松散货载 如原煤 中国矿业大学 2010 届本科生毕业设计第 9 页 2 2 max 2200Ba 图 2 1 双排深槽托辊组 对于经过筛分后的松散货载 2 3 3 3200 p Ba 式中 输送带宽度 mm B 货载的最大块度 mm max a 货载的平均块度 mm p a 不同宽度的胶带运送货载的最大块度可按表 2 3 来进行核算 将数据代入式 2 2 进行校核计算 8002 300200B 由此可知 所选带宽合适 表 2 3 不同带宽输送物料的最大粒度 带宽 B mm 500650800100012001400 筛分后 100130180250300350 粒度 未筛分 150200300400500600 2 2 42 2 4 输送带型号初选输送带型号初选 我国目前生产的输送带有以下几种 尼龙分层输送带 塑料输送带 整体带芯阻燃带 钢丝绳芯带等 在输送带类型确定上应考虑如下因素 1 为延长输送带使用寿命 减小物料磨损 尽量选用橡胶贴面 其次为橡塑贴面和 塑料贴面的输送带 2 在同等条件下优先选择分层带 其次为整体带芯和钢丝绳芯带 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 4 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 输送石炭石之类的矿石 可以加厚 2mm 表面橡胶层 以延长使用寿命 在本设计中 初选带宽为 800mm 的 NN 350 型输送带 NN 350 型输送带的技术规格 如下 中国矿业大学 2010 届本科生毕业设计第 10 页 扯断强度 350N mm 层 层数 6 胶带每米质量 12 11 kg m B q 输送带厚度 12 9mm 2 3 圆周驱动力计算 驱动滚筒上所需的圆周驱动力为输送机所有阻力之和 带式输送机的运行阻力由 U F 以下几种阻力组成 主要阻力 附加阻力 特种主要阻力 特种附加阻力 倾斜阻力 则圆周驱动力可用下式计算 2 4 12UHNSSSt FFFFFF 式中 主要阻力 H FN 附加阻力 N FN 特种主要阻力 1S FN 特种附加阻力 2S FN 倾斜阻力 St FN 在这五种阻力中 是所有输送机都有的 其它三类阻力 根据输送机型式及 H F N F 附件装设情况而定 由设计者进行选择 2 3 12 3 1 主要阻力主要阻力 输送机的主要阻力是输送带的前进阻力和承载分支及回程分支托辊的旋转阻力之和 可按下式计算 2 5 2 cos HRORUBG FfLg qqqq 式中 模拟摩擦系数 根据工作条件及制造 安装水平选取 可按表 2 4 查取 f 输送机长度 头尾滚筒中心距 Lm 重力加速度 g 2 g 9 81m s 输送机的工作倾角 输送带单位长度的质量 B qkg m 每米长度输送物料的质量 G qkg m 承载分支托辊每米长旋转部分的质量 RO qkg m 回程分支托辊每米长旋转部分的质量 RU qkg m 表 2 4 摩擦系数 输送机工况摩擦因数 工作条件和设备质量良好 带速低 物料内摩擦较小0 02 0 023 工作条件和设备质量一般 带速较高 物料内摩擦较大0 025 0 030 工作条件恶劣 多尘 低温 湿度大 设备质量较差 托辊槽角大于35 0 035 0 045 每米长输送物料的质量及承载分支和回程分支托辊每米长旋转部分的质量可分别按 下列各式计算 中国矿业大学 2010 届本科生毕业设计第 11 页 每米长输送物料质量 3 6 G Q q 承载分支托辊每米长旋转部分的质量 RO RO RO m q l 回程分支托辊每米长旋转部分的质量 RU RU RU m q l 式中 输送能力 Qt h 带速 vm s 承载分支中一组托辊旋转部分的质量 按表 2 5 查取 kg RO m 回程分支中一组托辊旋转部分的质量 按表 2 5 查取 kg RU m 承载分支托辊的间距 一般取 1 1 5m RO l 回程分支托辊的间距 一般取 2 3m RU l 查表选取 取 代入数据进行计算 14kg RO m 12kg RU m 1 2m RO l 3m RU l 每米长输送物料的质量 400 55 56kg m 3 63 6 2 G Q q 承载分支托辊每米长旋转部分的质量 14 11 67kg m 1 2 RO RO RO m q l 回程分支托辊每米长旋转部分的质量 12 4kg m 3 RU RU RU m q l 表 2 5 托辊旋转部分的质量 带宽 mm托辊形 式 轴承座 形式 800100012001400160018002000 铸铁座 14222547507277 上托辊 kg冲压座111720 铸铁座 12172039426165 下托辊 kg冲压座111518 所设计带式输送机在井下工作 工作条件恶劣 查表 2 4 取 将算得的数0 045f 据代入式 2 5 中 可计算出主要阻力 2 cos HRORUBG FfLg qqqq 0 045 422 9 81 11 674 2 12 11 55 56 cos25 中国矿业大学 2010 届本科生毕业设计第 12 页 16389 07N 2 3 22 3 2 附加阻力附加阻力 附加阻力包括 物料在装卸段被加速的惯性阻力和摩擦阻力 物料在装卸段的导料 挡板侧壁上的摩擦阻力 除驱动滚筒外的滚筒轴承阻力 输送带在滚筒上绕行的弯曲阻 力 对于长距离的带式输送机 机长大于 80m 附加阻力明显的小于主要阻力 这时 在计算中可把附加阻力划到主要阻力中去 以简化运行阻力的计算 不会出现严重错误 具体方法是把主要阻力乘以一个系数C 即 HNH FFCF 式中是与输送机长度有关的系数 当输送机长度小于 80m 时 系数 C 不是稳定值 C 当长度大于 80m 时 系数 C 是稳定值 根据输送机的长度可从表 2 6 中查出的数值 C 即 1 25C 表 2 6 附加阻力计入系数 L m 80100150200300400500600 C1 921 781 581 451 311 251 201 17 L m 70080090010001500200025005000 C1 141 121 101 091 061 051 041 03 2 3 32 3 3 特种主要阻力特种主要阻力 主要特种阻力包括 由于槽形托辊的两侧辊向前倾斜引起的摩擦阻力 在输送带的 重段沿线设有导料拦板时 物料与拦板之间的摩擦阻力 特种主要阻力计算 2 6 1SSaSb FFF 1 托辊前倾的摩擦阻力 2 7 0 cossin SaBG FCL qqg 式中 槽形系数 C 承载托辊与输送带间的摩擦系数 0 0 0 3 0 4 装有前倾托辊的区段长度 L m 侧辊轴线相对于与输送带纵轴线垂直的平面的前倾角 取 321 本设计中 普通托辊组 调心托辊组按照 10 1 的比例设计安装 则 422 1 38 4m 11 L 取 代入式 2 7 中 0 4C 0 0 3 0 cossin SaBG FCL qqg 0 4 0 3 38 412 11 55 56 9 81 cos25sin1 23 67N 中国矿业大学 2010 届本科生毕业设计第 13 页 2 由于不设裙板 0 Sb F 由此可计算出主要特种阻力 1 67067N SSaSb FFF 2 3 42 3 4 附加特种阻力附加特种阻力 附加特种阻力包括 输送带清扫器的阻力 卸料器摩擦阻力 卸料车的阻力 空段 输送带的翻转阻力等部分 按下式计算 2 8 2SScSd FnFF 式中 清扫器个数 n 1 输送带清扫器的摩擦阻力 2 9 3Sc FAp 式中 单个清扫器和输送带接触面积 按表 2 7 查取 A 2 m 清扫器和输送带间的压力 一般取为 P 442 3 1010 10 N m 清扫器和输送带间的摩擦系数 一般取为 0 5 0 7 3 表 2 7 清扫器刮板与输送带接触面积 刮板与输送带接触面积 A m 2 带宽 B mm 导料栏板内宽 m 1 b 头部清扫器空段清扫器 5000 3150 0050 008 6500 4000 0070 01 8000 4950 0080 012 10000 6100 010 015 12000 7300 0120 018 14000 8500 0140 021 查表 2 7 得 取 将数据带入式 2 9 进行计 2 0 008mA 42 10 10 N mp 3 0 6 算 4 3 0 008 10 100 6480N Sc FAp 2 卸料器的摩擦阻力 2 10 Sda FB k 式中 卸料器的阻力系数 一般取为 1500 N m a k 计算 0 8 15001200N Sda FBk 由此可计算出附加特种阻力 2 3 5 480 12002880N SScSd FnFF 2 3 52 3 5 倾斜阻力倾斜阻力 倾斜阻力是在倾斜安装的输送机上 物料上运时要克服的重力或物料下运时的负重 中国矿业大学 2010 届本科生毕业设计第 14 页 力 倾斜阻力的计算式为 2 11 sin StGG Fq gHq gL 式中 输送机提升或下运物料的高度 m H 计算 sin55 56 9 81 422 sin 25 97205 75N StG Fq gL 2 3 62 3 6 圆周驱动力圆周驱动力 综上 由式 2 4 可算出圆周驱动力 12UHNSSSt FFFFFF 12HSSSt CFFFF 1 25 16389 07672880 97205 75 73680 1N 算得的圆周驱动力为满载运行状态下的驱动力 数值为负且具有较大绝对值 说明 带式输送机能够靠物料的自重运行 并有较大的加速度 同理可计算出空载运行状态下的圆周驱动力 0 11660 81N U F 2 4 输送带张力计算 输送带张力在整个长度上是变化的 影响因素很多 为保证输送机正常运行 输送 带张力必须满足以下两个条件 1 在任何负载情况下 作用在输送带上的张力应使得全部传动滚筒上的的圆周力是 通过摩擦传递到输送带上 即输送带与滚筒间应保证不打滑 2 作用在输送带上的张力应足够大 使输送带在两组托辊间的垂度小于一定值 2 4 12 4 1 输送带不打滑条件限制输送带不打滑条件限制 圆周驱动力通过摩擦传递到输送带上 为保证输送带工作时不打滑 须在回程带上 保持最小张力 输送带在传动滚简松边的最小张力应满足 2 12 的要求 2 12 2minmax 11 11 Ua FFK F ee 式中 满载输送机启动或制动时出现的最大圆周驱动力 N 在本设计中应为 maxU F 满载制动时的最大圆周力 尤拉系数 e 传动滚筒与输送带的摩擦系数 按表 2 8 查取 传动滚筒的圆包角 一般取 2 8 4 2rad 160 240 动载荷系数 1 2 1 7 a K a K 对惯性小 起制动平稳的输送机动载荷系数可取较小值 否则 就应取较大值 设计 中取1 32 取 0 2 代入计算得 a K 220 中国矿业大学 2010 届本科生毕业设计第 15 页 2min 0 2 3 84 11 1 32 74967 8784172 96N 11 a FK F ee 表2 8 传动滚筒与输送带的摩擦系数 工作条件 光面滚筒胶面滚筒 清洁干燥0 25 0 03 0 40 环境潮湿0 10 0 150 25 0 35 潮湿粘污 0 050 20 2 4 22 4 2 输送带下垂度的限制输送带下垂度的限制 为使皮带输送机运转平稳 皮带两组托辊间下垂度不应过大 皮带的垂度与其张力 有关 张力越大 垂度越小 为了限制输送带在两组托辊间的下垂度 作用在输送带上 任意一点的最小张力需按式 2 13 和式 2 14 进行验算 承载分支 2 13 min max 8 ROBG C lqqg F h a 回程分支 2 14 min max 8 RUB H lqg F h a 式中 允许最大下垂度 一般取 0 01 max h a 输送带单位长度的质量 B qkg m 每米长度输送物料的质量 G qkg m 承载上托辊间距 最小张力处 RO l 回程下托辊间距 最小张力处 RU l 代入数据计算 承载分支 min max 1 2 12 11 55 56 9 81 9957 64N 8 0 01 8 ROBG C lqqg F h a 回程分支 min max 3 12 11 9 81 4454 97N 8 0 01 8 RUB H lqg F h a 中国矿业大学 2010 届本科生毕业设计第 16 页 2 4 32 4 3 运行阻力计算运行阻力计算 承载段与回空段运行阻力可分别表示为 承载段 2 15 1 cos sin CzGBROzGB FqqqLqqLg 回空段 2 16 2 cossin HzBRUzB FqqLq Lg 式中 槽形托辊阻力系数 按表 2 9 查取 1z 平形托辊阻力系数 按表 2 9 查取 2z 输送机倾角 项符号 当皮带在该段的运行方向是倾斜向上时 sin 取正号 而倾斜向下时取负号 表 2 9 托辊阻力系数 工作条件 槽形 1z 平形 2z 清洁干燥 0 020 018 少量尘埃 正常湿度 0 030 025 大量尘埃 湿度大 0 040 035 代入数据计算 1 cos sin CzGBROzGB FqqqLqqLg 55 56 12 11 11 67 422 0 04 cos25 55 56 12 11 422 sin25 9 81 106485 78N 2 cossin HzBRUzB FqqLq Lg 12 114 422 0 035 cos2512 11 422 sin25 9 81 23302 74N 2 4 42 4 4 各特性点张力计算各特性点张力计算 为了确定输送带作用于改向筒的合张力 拉紧装置拉紧力和凸凹弧起始点张力等特 性点张力 需逐点张力计算法 进行各特性点张力计算 本输送机采用单电机单滚筒驱 动 重锤车式拉紧装置 以主动滚筒的分离点为 1 点 依次将特殊点设为 1 2 3 一直到相遇点 如图 2 2 所示 依据 逐点计算法 计算各特性点张力 211 106485 78 Cz ssFs 3322 321 1 051 05111810 07sssFss 4433 431 1 05 1 1117400 57sssFss 中国矿业大学 2010 届本科生毕业设计第 17 页 544 541 1 05 1 155123270 6ssFss 651 1 15599967 86 Hz ssFs 由输送机的运行阻力得知 输送机在有载运行时 将工作在发点运行状态 按摩擦 传动条件并考虑摩擦力备用问题列出摩擦力方程 2 17 16 1 1 e SS n 式中 摩擦系数 取 0 2 传动滚筒的圆包角 rad 摩擦力备用系数 取 n1 2n 代入数据并联立各式解方程 1 142470 96Ns 2 35985 18Ns 3 37784 44Ns 4 39673 66Ns 5 41657 34Ns 6 64960 08Ns 图 2 2 各特性点分布图 2 4 52 4 5 输送带验算输送带验算 1 不打滑条件验算 中国矿业大学 2010 届本科生毕业设计第 18 页 为保证输送带工作时不打滑 输送带在传动滚简松边的最小张力应满足 2min 84172 96NF 根据已算得的输送带在传动滚简松边的最小张力 1 142470 96N84172 96Ns 即满足不打滑条件要求 2 下垂度条件验算 为了限制输送带在两组托辊之间的下垂度 作用在输送带承载分支和回程分支上任 意一点的最小张力应满足如下要求 承载分支 min 9526 49N C F 回程分支 min 3377 09N H F 将算得的各特性点的张力代入相应的式子进行验算 可知输送带下垂度满足要求 3 输送带强度验算 计算出输送带的最大张力后 应校验带的强度 对于帆布带的强度校核公式为 2 18 max Fm BZ 式中 输送带最大张力 N max F 安全系数 按表 2 10 查取 m 胶带扯断强度 N mm 层 输送带层数 Z 表 2 10 安全系数 帆布层数3 45 89 12 硫化街头 8910 机械街头 101112 胶带层数为 6 层 输送带最大张力为特性点 1 处的张力 取 进行校核计算 9m max 142470 96 11 326 5350 800 6 Fm BZ 故输送带强度满足要求 2 5 传动功率计算 2 5 12 5 1 滚筒传动轴功率滚筒传动轴功率 滚筒传动轴所需功率可按下式计算 2 19 1000 U A F P 式中 传动轴所需功率 kW A P 滚筒圆周驱动力 N U F 带速 m s 中国矿业大学 2010 届本科生毕业设计第 19 页 则满载状态下 73680 1 2 147 36kW 10001000 U A F P 空载状态下 0 0 11660 81 2 23 32kW 10001000 U A F P 2 5 22 5 2 电机功率计算电机功率计算 电动机功率可按下式计算 2 20 A M m P P 式中 传动效率 一般取 0 85 0 95 m 则空载状态下电动机功率 0 23 32 26 5kW 0 88 A M m P P 满载运行时 发电制动系统工作 按电机反馈运转情况计算 发电机功率为 147 45 0 98144 5kW EAm PP 式中 传动效率 一般取 0 95 1 m 2 6 传动滚筒相关参数计算 传动滚筒是传递动力的主要部件 传动滚筒根据承载能力分为轻型 中型和重型三 种 传动滚筒表面有裸露光钢面 人字形和菱形花纹橡胶覆面 小功率 小带宽及环境 干燥时可采用裸露光钢面滚筒 人字形花纹胶面摩擦系数大 防滑性和排水性好 但有 方向性 菱形胶面用于双向运行的输送机 用于重要场合的滚筒 最好采用硫化橡胶覆 面 用于阻燃 隔爆条件 应采取相应措施 本设计中选用人字形包胶滚筒 以增大摩 擦系数和便于排出粘着物料 2 6 12 6 1 传动滚筒合张力计算传动滚筒合张力计算 根据算得的特性点的张力计算传动滚筒的合张力 1216 142470 9664960 08207431 04NFFSS 2 6 22 6 2 传动滚筒直径初选传动滚筒直径初选 传动滚筒的最小直径可按下式确定 2 21 Dcd 式中 芯层厚的或钢绳直径 mm d 系数 棉织物 尼龙 聚酯 钢绳芯 c80c 90c 108c 145c 输送带芯层厚度 使用尼龙输送带 取 传动滚筒的最小直径 8 4mmd 90c 90 8 4756mmDcd 从手册中查取标准化的传动滚筒直径 初步选择 800mmD 中国矿业大学 2010 届本科生毕业设计第 20 页 2 6 32 6 3 传动滚筒最大扭矩计算传动滚筒最大扭矩计算 设计带式输送机采用单滚筒单电机驱动 传动滚筒的最大扭矩按下式进行计算 2 22 max 2000 U FD M 式中 D 传动滚筒的直径 mm 最大圆周驱动力 N U F 传动滚筒最大圆周驱动力是输送机满载运行时滚筒上的圆周驱动力 即 代入式 2 22 中计算 73726 26N U F max 73726 26 800 29490 5N m 20002000 U FD M 2 6 42 6 4 传动滚筒直径验算传动滚筒直径验算 大量实验表明 传动滚筒的摩擦系数与胶带和滚筒之间的单位压力有较大关系 在 单位压力较大的区域摩擦系数随压力的增大而减小 所以传动滚筒的直径应按平均压力 进行验算 2 23 360 U F p BD 式中 胶带与滚筒之间的平均压力 对于织物芯胶带推荐不大于 p 2 0 4N mm B 带宽 已知 800mmB D 传动滚筒直径 mm 传动滚筒与输送带间的摩擦系数 取 0 2 胶带在滚筒上的包角 代入数据计算 2 360360 73726 26 0 3N mm 800 800220 0 2 U F p BD 因此传动滚筒直径满足要求 2 7 拉紧行程与拉紧力计算 2 7 12 7 1 拉紧行程计算拉紧行程计算 拉紧行程的总行程包括安装行程和工作行程 安装行程由设计者根据张紧装置结构 并考虑输送带接头所需行程在设计时确定 工作行程是指张紧滚筒的位移 它与输送机 的起动和制动方式 频率 输送带的延伸特性有关 可按下式计算 2 24 1 LL 式中 输送机的长度 m L 输送带弹性伸长率和永久伸长率 由输送带厂家给出 通常帆布带取 0 01 0 015 张紧后托辊间允许的垂率 一般取 0 001 1 代入数据计算 1 0 0150 001 4226 75mLL 中国矿业大学 2010 届本科生毕业设计第 21 页 2 7 22 7 2 拉紧力计算拉紧力计算 合理的拉紧力对带式