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长距离矿用皮带输送机总体设计【优秀机械毕业设计】【word+CAD图纸全套】

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内容简介:
黑龙江科技学院 毕业设计任务书 学生姓名: 纪 旭 任务下达日期 : 2011 年 12 月 19 日 设计开题日期: 2012 年 4 月 13 日 设计开始日期: 2012 年 4 月 16 日 中期检查日期: 2012 年 5 月 18 日 设计完成日期: 2012 年 6 月 4 日 一、设计题目 : 长距离矿用皮带输送机总体设计 二 、设计的主要内容: 说明书 : 1、 中英文摘要 、中英文目录; 2、 输送机整体方案论证 ; 3、输送机 总体参数 计算; 4、 主要传动部件设计 .; 5、 经济与技术分析 。 图纸 : 1、 输送机总体 总装配图 A0 一张 ; 2、 传动 部减速器 A0 一张 ;3、 托辊部件图 A1 一张; 4、零 件图(手绘图 1 张)。 三 、设计目标: 设计参数:输送量 1000t/h;带速 3.15m/s,;输送机总长度 4308m;综合运用知识,多种方案比较,确定方案,满足设计参数要求。 指 导 教 师: 赵砚虹 院(系)主管领导: 2011 年 12 月 19 日 nts 本学期是大学四年的最后一个学期,也是大学生活的最后时光。这学期开始进行毕业设计,为了更好的进行毕业设计,在本学期开学以后学校安排了三周的毕业设计实习,通过三周的时间对自己要进行毕业设计长距离皮带运输机整体 设计 内容有一些大概的了解,尤其是进行的实际的参观和学习,通过观看实物对毕业设计有大概的直观的了解,对接下来的毕业设计有直观的印象。 在第一周时,这个阶段主要是查找一些自己所要设计的所需要的一些资料,对于毕业设计有一个大概的把握,在这一周的时间里我主要是上图书馆查找一些实体书籍, 查找一些关于皮带机的图片, 查找一些皮带机的国家标准。在网上搜索一些关于皮带机的资料。通过查找资料,我对于皮带机有了一个大概的了解,它是在运输机械中应用最为广泛的一种机械,在各种各样的运输环节中都能看到,同时关于皮带机有了一些基本的资料。 皮带机的组成:电机 、 减速机 、 滚筒 、 拖辊 、 皮带支架 、 卸料器 、 车式 /垂直拉紧装置 、 清扫器 、 逆止器等。 一 、 皮带 1 根据运输量的大小按宽度分为: B500 B600 B650 B800 B1000 B1200 B1400 等常用型号( B 代表宽度,单位为毫米)。 2.按使用环境的不同,分为普通橡胶输送带、耐热 橡胶输送带、耐寒橡胶输送带、耐酸碱橡胶输送带、耐油橡胶输送带、食品输送带等型号。其中普通橡胶输送带和食品输送带上覆盖胶最低厚度为 3.0mm,下覆盖胶最低为 1.5mm;耐热橡胶输送带、耐寒橡胶输送带、耐酸碱橡胶输送带、耐油橡胶输送带上覆盖胶最低厚度为 4.5mm,下覆盖胶最低为 2.0mm。根据使用环境的具体情况可按 1.5mm 的厚度来增加上下覆盖胶的使用寿命。 各种带宽的传动滚筒直径 B(毫米) 500 650 800 1000 1200 1400 D (毫米) 500 - - - 500 630 - - 500 630 800 - 630 800 1000 - 630 800 1000 1250 800 1000 1250 1400 nts 3.普通型橡胶输送带采用硫化接头时,传动滚筒直径与帆布层数之比 D/Z 125,采用机械接头时, D/Z 100。 各种帆布层数对应的传动滚筒直径 D(毫米) 500 630 800 1000 1250 1400 Z 硫化接头 4 5 6 7 8 910 1112 机械接头 5 6 7 8 910 1112 4.整芯塑料输送带传动滚筒直径的选取与 同等强度的橡胶输送带相同。 二、改向滚筒 1.改筒滚筒分别用于 180、 90及小于 45改向。用于 180改向者一般用作尾部滚筒或垂直拉紧滚筒,用于 90改向者一般用作垂直拉紧装置上方的改向滚筒,用在45改向者一般作增面滚筒。 2.本系列改向滚筒为钢板焊接结构,采用滚动轴承。 传动滚筒与改向滚筒直径配套表 B (毫米) 传动滚筒直径 (毫米) 180改向滚筒 直径(毫米) 90改向滚筒 直径(毫米) 45改向滚筒 直径(毫米) 500 500 400 320 320 650 500 630 400 500 400 400 320 320 800 500 630 800 400 500 630 400 400 400 320 320 320 nts 1000 630 800 1000 500 630 800 500 500 500 400 400 400 1200 630 800 1000 1250 500 630 800 1000 500 500 500 630 400 400 400 400 1400 800 1000 1250 1400 630 800 1000 1250 500 500 630 630 400 400 400 400 三、托辊 1 托辊是带式输送机的重要组成部件,主要肩负着承载输送物料的作用,在皮带机的运输过程中承受 70%以上的阻力,是皮带机中用量最大、更换频率最高的零部件,因此托辊的使用寿命在整部皮带机中十分重要。 同时 由于使用条件恶劣,托辊的使用寿命一般仅可达 15 000h 左右,需频繁更换托辊,严重影响着生产,也增加了带式输送机的运行成本,同时也加大了工人的劳动强度 。 2 判断托辊好坏的标准有以下几条:托辊径向跳动量;托辊灵活度;轴向窜动量。 托辊直径与带宽的关系见 B(毫米) 500 800 1000 1400 托辊直径(毫米) 89 108 3 上托辊分槽形和平形二种。输送散状物料一般均采用槽形托辊,其槽角为 30,用于手选输送机及输送成件物品时采用平形托辊。 4 下托辊均为平形托辊。 5 为了防止和克服输送带跑偏现象,可选用自动调心托辊。上分支每隔 10 组槽形托辊(或上平形托辊),设置一组槽形调心托辊(或上平形调心托辊)。下分支每隔 610组下平形托辊,设置一组下平形调心托辊。 四、电极型号和说明 nts 1、 Y、 Y2 、 YPT、 YB、系列小电机;机座号: Y80-355、 380V IP44 2、 YZ、 YZR 系列起重及冶金 用电机;机座号: 132-355、 IP44、 IP54 380V 3、 JS、 JR、 JR2 等、机座号: 11#-15# 380V、 6KV 、 10KV 电机 4、 Y、 YR YKK、 YRKK、机座号 355-800、 380V、 60KV 10KV 等各型大中型高低电机。 5、 Z2、 Z3、 Z4、 ZZJ、 ZZY、 ZYZ、及派生系列直流电机 6、 SF、 SFW、 TF、 ZYS 等发电机。 Y 系列全程为全封闭自扇冷式三相鼠笼型异步电动机。使用非常普遍 YS 系列三相异步电动机功率较小,适用于小型机床、泵、 压缩机的驱动,接线盒均在电动机顶部。 YSF、 YT 系列区别不大,都是风机专用三相异步电动机,是根据风机行业的配套要求,电动机在结构上采取了一系列的降噪、减振措施。该系列电机具有高效节能、噪声低,启动性能好,运行可靠,使用安装方便等特点。适用于风机安装和使用,是风机的理想配套产品。 YD 为多速三相异步电动机,一般有 4/2 极 8/6 极 8/4/2 极 6/4 极 12/6 极 8/6/4极 8/4 极 6/4/2 极 12/8/6/4 极 YL 系列为双值电容单相异步电动机,也就是有两个电容 YC 系列双值电容单相异步电动机 YY 系列为单相电容运转异步电动 电机型号如 Y132S2-2 第一部分汉语拼音字母 Y 表示异步电动机; 第二部分数字( 132)表示机座中心高 132mm; 第三部分英文字母为机座长度代号( S-短机座、 M-中机座、 L-长机座),字母后的数字 2 为铁心长度代号; 第四部分 2 表示电机极数为 2 极。 电机型号如 YB160M-4WF 第一部分 YB 表示隔爆型异步电动机 第二部分 160M-4 中心高 160MM 中机座 M 4 极 第三部分 W 户外用 F 化工防腐用 电动机型号由产品 代号,规格代号,特殊环境代号,补充代号等 4 部分组成。并按下列顺序排列: 1-2-3-4 nts 1-产品代号 2-规格代号 3-特殊环境代号 4-补充代号 产品代号 包括类型代号,电动机特点代号,设计序号和励磁代号组成。 类型代号 名称 代号 名称 代号 “ 交流 ”“ 异 ” YJ “ 安 ” 全 A 封闭型 O “ 阀 ” 门 F “ 绕 ” 线型 R “ 管 ” 道 G 隔 “ 爆 ” 型 B 水 “ 泵 ” B “ 多 ” 速 D 采 “ 煤 ” 机用 CM 高 “ 起 ” 动转矩 Q 装 “ 岩 ” 机用 I “ 高 ” 速 K 回 “ 柱 ” 绞车 Z 双鼠笼运输机 S “ 通 ” 风机 T 高 “ 滑 ” 差 H 特点代号 为表征电机的性能,结构或用途而采用汉语拼音字母。如 B隔爆型 , YB 隔爆型异步电动机。 设计序号 表示产品设计顺序,对第一次设计产品,不标设计序号。 电动机的规格代号 包括机座号或中心高尺寸,功率,转速或 极数,电压等级等。 其中机座长度采用国际通用字母表示, S-短机座, M-中机座, L 长机座。 特殊环境代号 “ 高 ” 原用 G “ 船 ” 海 用 H 户 “ 外 ” 用 W 化工防 “ 腐 ” 用 F “ 热 ” 带用 T “ 湿热 ” 带用 TH “ 干热 ” 带用 TA 注:如同时适用于 1 个以上的特殊环境时,则按顺序排列。 五、 皮带输送机的常见问题及解决方法 nts 1.异常噪音 皮带机运行时其驱动装置、驱动滚筒和改向滚筒、以及托辊组在不正常时会发出异常的噪音,根据异常噪音可判断设备的故障。 2. 托辊严 重偏心时的噪音 皮带运输机运行时托辊常会发生异常噪音,并伴有周期性的振动。尤其是回程托辊,因其长度较大,自重大,噪音也比较大。发生噪音的原因主要有两个原因。一是制造托辊的无缝钢管壁厚不均匀,产生的离心力较大。二是在加工时两端轴承孔中心与外圆圆心偏差较大,使离心力过大。在轴承不损坏并允许噪音存在的情况下可以继续使用。 3.联轴器两轴不同心时的噪音 在驱动装置的高速端电机与减速机之间的联轴器或带制动轮的联轴器处发出的异常噪音,这种噪音也伴有与电机转动频率相同的振动。发生这种噪音时应及时对电机减速机的位置进行 调整,以避免减速机输入轴的断裂。 4.改向滚筒与驱动滚筒的异常噪音 改向滚筒与驱动滚筒正常工作时噪音很小,发生异常噪音时一般是轴承损坏,轴承座处发出咯咯响声,此时要更换轴承 六、 皮带输送机运行时皮带跑偏是最常见的故障。 皮带跑偏虽然较为常见,但处理方法需因事而定,本人在工作现场长期维护巡检设备,对皮带跑偏的处理方法总结了以下 23 条,写出供大家分享,不妥之处敬请批评指正。 1、皮带架子安装不合格,调整架子。 2、头尾轮不平行,调整头尾轮达到平衡。 3、皮带过松,调整尾轮张紧及增加配重 。 4、下料点不正,调整或改造下料点。 5、漏斗两侧挡皮压的过紧,调整挡皮。一般情况把挡皮调为与皮带似接触而非接触。既起到挡料作用又不磨损皮带。 6、漏斗两侧挡皮压的力量不均或挡皮高度不均,应调均,高度一致。 7、头尾轮粘料,及时清除。 8、上下托辊粘料,及时清除。 9、皮带托辊架变形,更换和调整。 10、机尾滚筒处有积料,及时清理。 11、机头漏斗堵或有异物与皮带摩擦,应及时清理和清除。 nts 12、头尾及配重处滚筒轴承坏,应及时更换。 13、皮带机头,机尾滚筒架子的地脚开焊,移位或架变形,应及时恢复原位焊好。 14、配重支撑杆张紧绳断或配重上下滑动轨道间隙过大,应及时更换调整。 15、皮带接口不正或皮带本身质量问题,应割开重新粘接或两侧加挡轮。 16、皮带老化,严重磨损,两侧力量不均,应更换。 17、皮带边缘裂开口子,应及时处理。 18、上下托辊坏,造成下料点发生变化及皮带受力不均,应及时更换坏托辊。 19、漏斗两侧挡皮坏,向皮带光面(反面)洒料,应及时更换。 20、机械张紧丝 杆调整力量不均,长短不一,应调均,长短一致。 21、空皮带运转正常,带料偏,可判断下料点不正,皮带松,应调整下料点或张紧皮带。 22、机械张紧各处正常。皮带左偏,紧左丝杆或松右丝杆;向右偏,紧右丝杆,松左丝杆。 23、重力张紧各处正常,皮带跑偏,可调整上下托辊。向左偏,站在左边把上下托辊向皮带运转方向调,站在右边逆着皮带运转方向调;皮带右偏,站在右边,顺着皮带运转方向调托辊,站在左边逆着皮带运转方向调。 在第一周结束的时候,我在学校图书馆和上网查找到大量的资料,对于我要进行的毕业设 计有了很多的资料,有了很多的理论基础。在接下来的第二周的时间里我出去上了鹤岗,在鹤岗的机电总厂和峻德煤矿进行参观实习,主要是进行一些实地的考察,对于我要进行的皮带机的设计有一个直观和整体的印象 ,此次去的机电总厂没有赶上他们公司没有进行皮带机的生产,这是比较遗憾的,但是我还是看到了一些皮带机生产的一些部件,一些部分,主要是皮带机机头部和皮带机的机尾部这两个部分 。 在鹤岗的实习主要就是对于我的毕业设计的题目和我说要进行的设计的皮带机有一个比较直观的了解,在鹤岗的实习所得的收获也是巨大的,对于皮带机虽然我没有 看到 整体但是还是看到了一些皮带机的部分,对于下一阶段的毕业设计有了一个良好的基础。 第三周我回到了学校,这一周的主要的任务就是对于前两周所得的资料进行综合的整理,在大量的资料当中找到那些我所需要的资料,并进行整理。同时我所获得的资料当中有一些我所得到的对于我进行毕业设计有很大的帮助。 通过这三周的实习,我收获了很多,同时我对于接下来的毕业设计也充满了信心,我相信在老师的指导和我的努力下我的毕业设计会取得成功的! nts 实 习 总 结 专 业 : 机械设计制造及其自动化 性 质: 毕业实习 学 年 : 2011-2012 班 级: 机 制 08-4 班 姓 名: 纪 旭 学 号: 2008026062 指导教师姓名: 赵砚虹 实 习 起止日期: 2012 年 3 月 12 日 2012 年 4 月 1 日 机械工程学院 nts 本科毕业设计开题报告 题 目: 长距离 矿用 皮带输送机总 体 设计 院 (系): 机械工程学院 班 级: 机制 08-4 班 姓 名: 纪 旭 学 号: 2008026062 指导教师: 赵砚虹 教师职称: 高级工程师 nts 黑龙江科技学院本科毕业设计开题报告 题 目 长距离 矿用 皮带输送机总 体 设计 来源 工程实际 1、研究目的和意义 带式输送机是连续运行的运输设备 , 在冶金 、 采矿 、 动力 、 建材等重工业部门及交通运输部门中主要用来运送大量散状货物 , 如矿石 、 煤 、 砂等粉 、 块状物和包装好的成件物品 。 带式输送机是煤矿最理想的高效连续运输设备,与其他运输设备相比,不仅具有长距离、大运量、连续输送等优 点,而且运行可靠 ,易于实现自动化、集中化控制 ,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与装备的关键设备。特别是近 10年 , 长距离 、 大运量 、 高速度的带式输送机的出现 , 使其在矿山建设的井下巷道 、 矿井地表运输系统及露天采矿场 、 选矿厂中的应用又得到进一步推广 。 在一些大型年产在几百上千万吨的煤矿中长距离矿用皮带输送机得到广泛的应用,并带来了巨大的经济效益。 2、国内外发展情况 (文献综述 ) 目前带式输送机已广泛应用于国民经经济各个部门,近年来在露天矿和地下矿的联合运输系统中带式输送机又成为重要的 组成部分。主要有:钢绳芯带式输送机 、 钢绳牵引胶带输送机和排弃场的连续输送设施等 24。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。 国 内 外对于长距离地面输送带式输送机的研究和使用较早,主要用于港口、钢厂、水泥厂、矿山等场合 27。带式输送机也是煤矿最为理想的高效连续运输设备,特别是煤矿高产高效现代化的大型矿井,带式输送机己成为煤炭高效开采机电一体化技术与装备的关键设备 356。 国外带式输送 机技术的发展主要表现在两方面: 1)带式输送机的功能多元化,应用范围扩大化,如高倾角带式输送机、管状带式输送机、空间转弯带式输送机等各种机型。 2)带式输送机本身的技术与装备有了巨大的发展,尤其是长距离,大运量,高带速等大型输送机已成为其发展的主要方向。目前,世界上单机运距最长达 30.4km。带式输送机已在澳大利亚的铝钒土矿投入使用;运输量达到 37500t/h,带速为 7.4m/snts 的一条大型带式输送机已用于德国露天煤矿 4 。 3、研究 /设计的目标 本次设计为长距离皮带输送机的总 体 设计。 其原始参数为 长度 4308 米, 带速为3.15m/s,运力为 1000t/h,同时还有两段不同的倾角, 第一段长 684米,第二段长 3570.在矿山中的长距离、大运量的、重载荷情况下带式输送机的设计和研究,满足矿山日益增长的煤炭输送量 。 4、设计方案(研究 /设计方法、理论分析、计算、实验方法和步骤等) 本次设计的长距离皮带输送机 在进行于整体设计时考虑到实际情况分为两种方案。第一种方案为采用一根皮带(即设计一台带式输送机);第二种方案为采用两根皮带(即设计 为两台带式输送机)。通过两种不同的方案设计, 进行两种方案之间的比较,得出哪种 方案 更好,选择方案后进行输送机的参数设计计算。 采用一根皮带时采用头部双滚筒尾部但滚筒驱动,布置如下图: 采用两根皮带时,第一段采用头部但滚筒驱动,第二段采用头尾驱动,如下图:关于长距离矿用皮带输送机的机构布置图: nts 1、 了解设备的设计要求,确定设计依据。包括:输送量、输送机路线的尺寸、物料的性质、工作的环境状况、给、卸料的 方法、工作制度等。 2、 根据输送量和物料的性质来初步确定输送机的运行速度,并在可能的情况下尽量采用高带速降低运行阻力。 3、 确定输送带、托辊和中间架的结构和参数 :根据查表确定带宽; B=1200mm。有效带宽 b:B 2m时 b=0.9B-0.05 4、 标准方法计算 功率的计算。 5、确定驱动装置的类型、位置及功率分配。 电动滚筒的系统设计,包括:减速器设计和电动机型号和功率的选取 :电机功率的确定 76.24995.095.095.0 14.2140 PPM 6、输送带张力的计算。计算输送带的最大、最 小张力,验算输送带的强度、输送带的挠垂度,给出初步的张紧力要求: ( 1)、包角计算:头双尾单滚筒驱动: I= 1+ 2, = 3;头尾单滚筒驱动: I= 1 , = 2. 7、拉紧装置 的设计。根据驱动装置的位置确定拉紧装置的位置和张紧力和张紧行程: 近似计算, 考虑拉紧装置的总行程等于工作行 程HPl g与安装行程HMl g之和 : H H P H Ml l l gg拉紧装置的工作行程决定于胶带的类型和输送带的长度 ;H P Hl K Lg,(1 2 )HMlB g 。 7.110000017.0 LKl HPH 0.0017 4358.78=7.32 ( 1 2 ) 1 1 1 mHMlB g 1.5 1.2=1.8m 7.217.1 MHPHH lll 7.32+1.8=9.12m 8、制动装置的设计。确定制动器的位置,制动力的大小,制动力的分配制动力要求的张紧力。 5、方案的可行性分析 关于长距离矿用皮带输送机,对于输送机的电机功率,皮带的张紧 都有特殊的要求,关于总体的设计可以解决此类 的问题, 在国外已经得到应用(在参考文献【 5】中德国鲁尔工业区的煤矿已经应用了长度达 6km的皮带输送机)。并且能可靠的运行节约了大量的成本,拥有较好经济效益。 nts 6、该设计的创新之处 关于 长距离 矿用 皮带输送机总体的设计其中涉及到驱动力计算之后的多点驱动电机的选择和长距离情况下皮带张紧力不平衡的两大问题。由于是长距离的皮带输送机采用普通的头部、尾部或是头尾驱动不能满足驱动力的要求故要采用多点驱动,采用多电机来满足驱动力的要求。在长距离运行下的皮带张力存在不平衡的问题,为 了解决此类问题采用液力耦合器。 液力耦合器拥有以下的优点: 能消除冲击和振动;输出转速低於输入转速,两轴的转速差随载荷的增大而增加;过载保护性能和起动性能好,载荷过大而停转时输入轴仍可转动,不致造成动力机的损坏;当载荷减小时,输出轴转速增加直到接近於输入轴的转速,使传递扭矩趋於零。 7、设计产品的主要用途和应用领域 本次设计的产品主要应用于露天煤矿,井下巷道长距离,大运量的 运输巷的煤炭运输。 8、时间进程 3月 11日 4月 1日 : 实习,收集,整理相关资料。 4月 2日 4月 15日 : 根据收集整理后的资料,进 行运输机的 相关参数计算。 4月 16日 4月 29日 : 绘制皮带运输机整体装配图。 4月 30日 5月 13日 : 绘制减速器装配图、槽型托辊及手绘零件图。 5月 14日 5月 27日 : 编写说明书 。 5月 28日 6月 4日 : 检查,修改,整理说明书及图纸。 6月 5日 6月 11日 : 上交所有文件,准备答辩。 9、参考文献 1 袁立颖 陈锦昌 .机械标准件库的开发研究 J华南理工大学学报 1999 2 宋伟刚 .通用带式输送机设计 机械工业出版社 2006.5 3 于学谦 .矿山运输机械 中国矿业大学出版社 2003.1 nts 4 于岩 李维坚 .运输机械设计 中国矿业大学出版社 1998.8 5 黄万吉 矿山运输机械设计 东北工学院出版社 1990.11 6 张钺 .新型带式输送机设计手册 冶金工业出版社 2001.2 7 黄学群等 .运输机械设计选用手册 化学工业出版社 1999.1 8 运输机械研究所主编 .带式输送机选用手册 黄河水利出版社 1996.1 9 北京起重运输机械研究所主编 DTII(A)型带式输送机设计手册 冶金工业出版 2003.8 10 李琨 .典型带式输送机设计系统的开发 .华 北电力大学硕士学位论 文 文 2006 11 王洪军 .通用带式输送机的计算机辅助设计系统 D.吉林大学硕士学位论文 . 2005 12 蒋卫粮 .带式输送机的现状与发展 J.煤矿机械 .1999,( 7): 1 3 13 张宏富 .带式输送机发展方向的研究 J.能源技术与管理 .2006, ( 1): 4951 14 刘俊杰,李 旻,李文生,邱 然 .带式输送机的设计与应用 .农机化研 究, 2006,( 3): 101 102 15Stanley M. Mercier, Bexley,Ohio.belt conveyer system with multiple relatively movable loading devicesM. Nited States Patent O ce.Patented. ( June 5) 16 A Harrison Belt Conveyor Research1980-2000J. Bulk Solids Handling,2001, 21(2):159-164 17 Lodewijks G.Dynamics of belt systems:Doctoral Thesis J.Delft University of Technology, Netherland, 1996, 8( 2): 185-193 nts 指导教师意见 教师签字: 年 月 日 开题答辩小组意见 : 组长签字: 成员签字: 年 月 日 毕业设计领导小组意见 : 组长签字: 年 月 日 nts I 摘 要 本 设计是 长距离矿用皮带输送机总 体 设计。 长距离皮带输送机可 实现在长距离运输巷道内连续的、大运量的运输,减少能源损耗,节约成本,同时提高生产效率 。 在设计中 首先 根据运输巷道的布置图提出并确定设计方案。其次根据原始参数进行皮带输送机总体的设计:确定带宽; 计算输送机 总圆周驱动力;计算输送机各点的张力并确定圆周驱动力的分配; 电动机 装机功率的计算及确定电动机布置方案;输送机的拉紧力及拉紧行程的计算。最后对主要传动部件进行设计:减速器的设计计算及托辊的 校核。 本设计主要应用于运输巷道,主要的特点为长距离、大运量 。 解决了在长距离的情况下输送机多点驱动的问题,以及长距离皮带拉紧的问题。 关键词: 长距离输送机 ; 张力计算 ;减速器 设计 nts II Abstract This design is the long-distance belt conveyor for mine design. Through the conveyor belt to achieve the overall design of roadway in the long-distance transport continuous, large capacity of transport, reducing energy consumption, saving costs while increasing productivity. First of all, in the design layout of the roadway under the proposed transport and determine the design. Second, according to the original parameters of the overall design of belt conveyor: identification bandwidth; calculated the total circumference of conveyor drive; calculate the points of tension conveyor and determine the circumference of the driving force distribution; motor installed power of calculation and determine the electrical layout of the program; delivery Machine tension force and tension calculation trip. Finally, the design of the main transmission components: speed reducer design calculations and check idlers. This design is mainly used in the transport tunnel, the main features of the long-distance, large capacity. Solved in the case of long distance multi-point drive conveyor, as well as long-distance belt tensioner problem. Keywords: Long distance conveyor;tension calculation;reducer design nts III 目 录 摘 要 . I Abstract . II 第 1 章 绪论 . 1 1.1 国内外带式输送机的发展现状 . 1 1.2 带式输送机的分类 . 2 1.3 选题的目的、意义和本文主要的研究内容 . 3 1.4 设计目标及原始参数 . 4 第 2 章 输送机总体结构设计计算 . 5 2.1 输送机总体方案确定 . 5 2.2 输送带张力计算 . 6 2.2.1 输送带允许最大的下垂度计算最小张力 . 6 2.2.2 输送带不打滑条件 . 7 2.2.3 各种驱动力分配情况下各点张力计算 . 9 2.3 输送机的基本功能参数 . 13 2.3.1 输送带的宽度及校核 . 13 2.3.2 输送带层数的计算 . 16 2.3.3 输送带强度的校核 . 17 2.3.4 输送带最大的物料横截面积 . 19 2.3.5 总圆周驱动力计算 . 20 2.4 电动机功率计算及布置方案 . 25 2.5 液压拉紧装置的原件选择和计算 . 26 2.5.1 拉紧力和拉紧行程的计算 . 26 2.5.2 拉紧行程的确定 . 26 第 3 章 主要传动部件设计 . 28 3.1 减速器设计 . 28 3.1.1 传动比的分配和传动效率的选择 . 28 3.1.2 传动装置的运动和动力参数计算 . 29 3.1.3 齿轮传动设计 . 31 nts IV 3.1.4 轴的设计 . 41 3.1.5 键的选择和校核 . 51 3.1.6 滚动轴承的 选择与校核 . 51 3.2 托辊的校核 . 53 3.2.1 校核辊子载荷 . 54 3.2.2 托辊的额定负荷和最大转速 . 55 3.3 其它设备的选型 . 56 3.3.1 滚筒的选择 . 56 3.3.2 导料槽及清扫器选型 . 57 3.3.3 制动及逆止装置 . 57 3.3.4 保护设备与其他辅助设备选型 . 58 第 4 章 经济与技术分析 . 58 结 论 . 59 致 谢 . 60 参考文献 . 61 nts V CONTENTS Abstract(Chinese) . 错误 !未定义书签。 Abstract . 错误 !未定义书签。 Chapter 1 Introduction . 1 1.1 Development of belt conveyor at home and abroad . 1 1.2 Classification of belt conveyor . 2 1.3 The purpose of topics, significance and content of this major research 3 1.4 Design objectives and the original parameters . 4 Chapter 2 Conveyor demonstrate the overall program . 5 2.1 Conveyor design and calculation of the overall structure . 5 2.2 Calculation of belt tension . 6 2.2.1 Conveyor belt to allow the largest minimum tension sag calculation . 6 2.2.2 Conveyor belt does not slip conditions . 7 2.2.3 Distribution of the various drivers points under tension calculation . 9 2.3 The parameters of the basic functions of conveyor . 13 2.3.1 The width of conveyor belt and check. 13 2.3.2 Calculation of belt layers . 15 2.3.3 Check of belt strength . 16 2.3.4 The largest cross section area of conveyor belt material . 18 2.3.5 Calculation of the total circle drive . 20 2.4 Motor power calculation and Layout . 24 2.5 Hydraulic tensioning device of the original selection and calculation 25 2.5.1 Tension force and tension calculation of travel . 25 2.5.2 Determination of tension trip . 25 Chapter 3 Design of the main transmission parts . 27 3.1 Reducer design . 27 nts VI 3.1.1 Transmission ratio of the distribution and transmission efficiency of the selection . 27 3.1.2 Transmission of motion and calculation of dynamic parameters. 28 3.1.3 Gear Transmission Design . 30 3.1.4 Design of shaft. 40 3.1.5 Selection and check of key . 50 3.1.6 Selection and check of rolling bearings. 50 3.2 Check idlers . 52 3.2.1 Check of roller load . 53 3.2.2 Roller rated load and the maximum speed . 54 3.3 Selection of other equipment . 55 3.3.1 Selection drum . 55 3.3.2 Selection guide trough and cleaning device . 56 3.3.3 Brake and return device . 56 3.3.4 Protection of equipment and other auxiliary equipment selection. 57 Chapter 4 Conomic and Technical Analysis . 58 Conclusions . 59 Acknowledgements . 60 References . 61 nts 1 第 1 章 绪论 1.1 国内外带式输送机的发展现状 带式输送机是连续运输机的一种,连续运输机是固定式或运移式起重运输机中主要类型之一,其运输特点是形成装载点到装载点之间的连续物料流,靠连续物料流的整体运动来完成物流从装载点到卸载点的输送 9 。 目前带式输送机已广泛应用于国民经经济各个部门 , 近年来在露天矿和地下矿的联合运输系统中带式输送机又成为重要的组成部分 。 主要有 : 钢绳芯带式输送机、钢绳牵引胶带输送机和排弃场的连续输送设施等 。 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 16 。 现阶段, 带式输送机的发展趋势是 10.9 : 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 。 我国已于 1978 年完成了钢绳芯带式输送机的定型设计 。 国外带式输送机技术的 发展主要表现在两方面: ( 1) 带式输送机的功能多元化,应用范围扩大化,如高倾角带式输送机、管状带式输送机、空间转弯带式输送机等各种机型; ( 2) 带式输送机本身的技术与装备有了巨大的发展,尤其是长距离,大运量,高带速等大型输送机已成为其发展的主要方向。目前,世界上单机运距最长达 30.4km。带式输送机已在澳大利亚的铝钒土矿投入使用;运输量达到 37500t/h,带速为 7.4m/s 的一条大型带式输送机已应nts 2 用于德国露天煤矿。 1.2 带式输送机的分类 带式输送机可从不同的角度分类。 1.按承载能力分类 轻型带式输送机 :专门应用于轻型载荷的输送机。 通用带式输送机:这是应用最广泛的带式输送机,其他类型带式输送机都是这种带式输送机的变形。 钢丝绳芯带式输送机:应用于重型载荷的输送机。 2.按可否移动分类 固定带式输送机:输送机安装在固定的地点,不需要移动。 移动带式输送机:具有移动机构,如轮、履带。 移植带式输送机:通过移动设备变换设备的位置。 可伸缩带式输送机:通过储带装置改变输送机的长度。 3.按输送带的结构形式分类 普通输送带带式输送机:输送带为平型,带芯为帆布或尼龙帆布或钢绳芯。 钢绳牵引带式输送机:用钢丝绳作为牵 引机构,用带有耳边的输送带作为承载机构。 压带式输送机:用两条闭环带,其中一条为承载带,另一条为压带。 钢带输送机:输送带是钢带。 网带输送机:输送带是网带。 管状带式输送机:输送带围包成管状或用特殊结构输送带密封输送物料。 波状挡边带式输送机:输送带边上有挡边以增大物料的截面,倾斜角度大时,一般在横向设置挡板。 nts 3 花纹带式输送机:用花纹带以增大物料和输送带的摩擦,提高输送倾角。 4.按承载方式分类 托辊式带式输送机 :用托辊支撑输送带。 气垫带式输送机:用气膜支撑输送带。另外还有磁性输送带、液垫带式输送机,它 们共同的特点都是对输送带连续支撑。 深槽型带式输送机:由于加大槽深,除用托辊支撑外,也起到对物料的夹持作用,可增大输送带倾角。 5.接输送机线路布置分类 直线带式输送机:由于输送机纵向是直线,但是可在铅垂面上有凸凹变化曲线。 平面弯曲带式输送机:可在平面上实现弯曲运行。 空间弯曲带式输送机:可在空间实现弯曲运行。 6.按驱动方式分类 单滚筒驱动带式输送机。 多滚筒驱动带式输送机。 线摩擦带式输送机:用一个或多个输送带作为驱动体。 磁性带式输送机:通过磁场作用驱动输送带 10 。 1.3 选题的目的、意义和本文主要的研究内容 带式输送机广泛的应用于国民经济的各个部门中,在经济生活中起着重要的作用。在煤炭行业中也有着大量的应用,尤其是在矿山的煤矿开采运输中起着 举足轻重的作用。本 毕业设计做的是长距离矿用皮带输送机总体设计。在设计中计算圆周驱动力和输送带的张力,通过计算并校核所运用的原件。本 设计的输送机是长距离、大运量,是目前 输送机的 主要发展的方向 也是本nts 4 设计主要的研究解决的内容。本设计是主要解决的问题是在长距离 大功率多电机的情况下解决多点驱动的问题。 1.4 设计目标及原始 参数 本设计的目标是根据给定的原始参数通过设计计算完成长距离矿用皮带输送机的总体设计, 带速 (m/s)是输送机的重要设计参数,而输送能力 (t/h)是输送机最重要的性能指标,该指标与带宽、带速参数密切相关。 原始数据:输送物料:煤; 输送量: t/h1000 带速: m/s15.3 物料性质:散状物料; 松散密度: 33 kg/m101 工作环境 :潮湿 ; 输送机布置形式:倾斜 6.6、 11放置。 nts 5 第 2 章 输送机总体结构设计计算 2.1 输送机总体方案确定 本 设计 是长距离的在矿山运输巷道中应用的输送机,根据运输巷道的布置图可知输送机的 总运输 长度在大约 4000 多米,在这样长的距离中用皮带机进行煤碳的连续运输。同 时可知在整个运输过程中总共经过了四个运输区段,有平行运输也有坡度 运输。在设计皮带机的时候 在 整个运输区段可以 采用两种方方案设计:第一种方案采用一 台输送机; 第 二 种方案 采用两台输送机。 图 2-1 运输巷走向 图 第一种方案在整个运输区段采用一台输送机。优点是整个运输区段总长是 4000 多米,使用一台输送机完成整个运输区段的运输,在大运量的情况下完成运输任务;采用一台输送机时驱动的布置可以布置在机头或是机尾部,这样可以在检修的时候不用携带大量的仪器进入运输巷道中,解决了运输巷道狭窄不容易进入的情况。缺点是采用一台输送机的情况下由于运输距离过井下301.588420684(688.563)3570(3570.216) 504304(4308.78)6.611 地 面 ( m )428.5nts 6 长,所使用的输送带就会产生张力过大,拉紧力过大的问题,同时由于采用一台输送机有多点驱动,驱动力平衡的问题, 第二种方案是在整个运输区段采用两台皮带机。优点是通过两台输送机可以缩 短运输距离,解决了驱动功率过大的问题;缺点是采用两台输送机会有两个机头机尾部增加了工作量,同时开凿出宽运输巷道会增加经济成本,也增加开凿的困难,也由于采用两台输送机,驱动就会布置在巷道的中间,在检修的时候会增加工作量,也不容易携带仪器进入巷道深处。 根据经济成本和技术水平,以及两种方案的优缺点最终选择第一种方案进行设计。 2.2 输送带张力计算 2.2.1 输送带允许最大的下垂度计算最小张力 在输送带自重和物料的作用下,输送带在托辊间总是有垂度的 , 作用在输送带上的张力应足够的大 , 使输送带在两组托辊间的 垂度小于一定值。如果悬垂度过大,带条在两托辊之间松弛变平,物料易撒漏和下滑,输送带的运动 阻力 也大为增加,所以在设计中规定了允许的最大悬垂度。一般规定输送带的最大悬垂度 应满足: h/a=0.0050.02,本设计取 0.015。 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 minF 需按 公式 计算 : 承载分支最小张力 : )/(8)(0m in ahgqqaF GB nts 7 回程分支最小张力 : )/(8m in ahgqaF Bu式中,0a 输送机承载分支的托辊间距 ; ua 回程分支最小张力处 ; 所以: 载分支最小张力 N04.1 0 9 7 412.0 8.9)18.888.23(2.1)/(8 )(0m i n ah gqqaF GB 回程分支最小张力 N5 8 3 112.0 8.98.233)/(8m i n ah gqaF Bu 2.2.2 输送带不打滑条件 输送机是靠皮带与带轮之间的摩擦力来传递运动和力的 , 在安装带传动时,须将带张紧 ; 由于张紧力的存在,带与带轮的接触表面上就产生了正压力。当带传动开始工作时 , 带与带轮的接触表面有相对 运动的趋势,因而在该接触面间就产生了摩擦力,传动轮的两边就产生了相应的紧边和松边,设紧边的张力为 1F , 松边为 2F ,则两边的拉力差为 : 21 FFF 由于输送机在非稳定状态下 (启动和制动 ), 带条除受静张力作用外还受速度变化引起的附加动张力作用动张力与静张力叠加 , 可能引起带条在驱动滚筒上的打滑,这种是不允许的,因为这会造成带条的下覆面胶层与滚筒覆nts 8 面之间的强烈摩擦、发热而损坏,更主要的是会使滚筒与 带条之间摩擦系数降低,以致造成输送机不仅难于继续传动,而且破坏了它的正常传动。为了防止这种状况的发生需要在圆周驱动力前乘以一个系数 k; 即 :21 FFKF U 根据柔体摩擦的理论,输送带的紧边和松边拉力之间的关系可用欧拉公式表示为 : eFF 21 式中, 传动滚筒与输送带间的摩擦系数 ; 输送带在所有传动滚筒 上的包角 ; 综合上面两式可得 : 111 eKFF U因此,为防止输送带的打滑,需在回程带上保持的最小张力应大于 1F ,即输送带最小张力 min2F ,应按 公式 计算 : 11m a xm in2 eFF U式中,maxUF 输送机满载启动时或制动时出现的最大圆周力,启动时UAU FKF max,启动系数 7.13.1AK , AK 取 1.5; 所以 : N2.4 3 2 0 4 3N58.2 8 8 0 2 85.1m a x UU K F F式中: 传动滚筒与输送带间的 摩擦系数; 输送带在所有传动滚筒上的尾包角,采用弧度 ; 对于 头部双滚筒尾部 单 滚 筒 驱 动 , 取 0210 , 即 40.3e ;即 0321 210 ; 40.3321 eee ; nts 9 综上所述 输送机最小张力 : N6.3 6 0 035114.3 12.4 3 2 04 3m i n2 F 2.2.3 各种驱动力分配情况下各点张力计算 在求出输送带在不打滑的条件下最小的张力,保证这一情况通过逐点的方法计算并求出在不同的圆周驱动力情况下的各点的张力。同时输送机的驱动原理图: S 1S 2S 3S4S 5S 6S 7S 8S 9S10S 11S 12S 13S 14S 15 S 16S 17 S 18S 19S 20S 21S 22S 23图 3-4 张力点分布图 上分支运行阻力 : N9976.248808N3876.102327N49.511N8.9025.04308)321.2618.888.23()( 11 stsROGB FFf L gqqqF 下分支运行阻力 : N07.36186N2.11505.1N8.9025.04308)85.88.23(5.1)(1 rRUB FL w gqqF 如图可知最小张力点在输送机驱动奔离点,则由 N6.36003m in2 F 计算输送机各点张力: nts 10 12 SS 123 04.104.1 SSS 134 04.1 SSS 145 06.102.1 SSS 156 1.104.1 SSS 11167 1.1 FSFSS )1.1(04.104.1 1178 FSSS )1.1(04.1 1189 FSSS )1.1(06.102.1 11910 FSSS 31131011 )1.1(06.1 uu FFSFSS 3111112 )1.1(06.1 uFFSSS )1.1(06.104.104.1 3111213 uFFSSS )1.1(06.104.1 3111314 uFFSSS )1.1(06.108.104.1 3111415 uFFSSS )1.1(06.108.1 3111516 uFFSSS )1.1(06.11.102.1 3111617 uFFSSS )1.1(06.112.02.1 3111718 uFFSSS )1.1(06.116.104.1 3111819 uFFSSS 231121920 )1.1(06.116.1 FFFSFSS u )1.1(06.116.104.104.1 23112021 FFFSSS u )1.1(06.116.104.1 23112122 FFFSSS u 2231122223 )1.1(06.116.104.1 uuu FFFFSFSS 表 3-7 不同驱动力各点张力 按不打滑条件计算 2:1:2(N) 2:2:1(N) 1:2:2(N) 36003.6 48004.76 48004.76 24002.38 37443.74 49924.95 49924.95 24962.48 37443.74 49924.95 49924.95 24962.48 38192.62 50923.45 50923.45 25461.73 39720.32 52960.39 52960.39 26480.2 288529.32 301769.39 301769.39 275289.18 300070.49 313840.16 313840.16 286300.74 300070.49 313840.16 313840.16 286300.74 306071.90 320116.97 320116.97 292026.76 190860.47 204905.54 262511.25 176815.33 nts 11 190860.47 204905.54 262511.25 176815.33 198494.89 213101.76 273011.7 183887.94 198494.89 213101.76 273011.7 183887.94 206434.69 221625.83 283932.17 191243.46 206434.69 221625.83 283932.17 191243.46 续表 按不打滑条件计算 2:1:2(N) 2:2:1(N) 1:2:2(N) 210563.38 226058.35 289610.81 195068.33 214774.65 230579.51 295403.03 198969.7 223365.63 239802.69 307219.15 206928.48 259551.71 275988.76 343405.22 243114.55 267733.78 287028.32 357141.43 252839.14 267733.78 287029.32 357141.43 252839.14 154722.35 229422.6 241874.99 137627.71 确定传动滚筒合张力: 根据工况要求: 1. 功率配比 2: 1: 2 时 N43.11521158.288028525231 NFFF uuu 11123 uFSS eSS 1123 所以: N76.4800414.3 1N43.1152111111 eFS u第一滚筒合张力 N36.2 7 7 4 2 7N76.4 8 0 0 4N6.2 2 9 4 2 211231 SSF nts 12 第二滚筒合张力 N92.5 1 6 4 5 1N6.2 2 9 4 2 2N32.2 8 7 0 2 923222 SSF 第三滚筒合张力 N51.5 2 5 0 2 2N54.2 0 4 9 0 5N97.3 2 0 1 1 611103 SSF 2. 功率配比 2: 2: 1 时 : N76.48004N58.288028525231 uuu FFF 11123 uFSS eSS 1123 所以: N76.4800414.3 1N43.1152111111 eFS u第一滚筒合张力 N75.2 8 9 8 7 9N76.4 8 0 0 4N99.2 4 1 8 7
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