可伸缩带式输送机设计

1 绪 论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。选择带式输送机这种通用机械的设计作为毕业设计的选题，能培养我们独立解决工程实际问题的能力，这次毕业设计是对所学基本理论和专业知识的一次综合运用，也使我们的设计、计算和绘图能力都得到了全面的训练,让我们所学的知识得到进一步提升！原始参数：1）输送物料：原煤2）物料特性：（1）块度：0200mm（2）散装密度：900Kg/m 3（3）物料温度：3000带速/(m/s) 3.5-4 4-5,最高达 8输送量/(t/h) 2500-3000 3000-4000驱动总功率/kw 1200-2000 1500-3000,最大达 10100其关键技术与装备有以下几个特点:（1）设备大型化。其主要技术参数与装备均向着大型化发展，以满足年产 300500万 t 以上高产高效集约化生产的需要。（2）应用动态分析技术和机电一体化、计算机监控等高新技术，采用大功率软起动与自动张紧技术，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。（3）采用多机驱动与中间驱动及其功率平衡、输送机变向运行等技术，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。（4）新型、高可靠性关键元部件技术。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/（23）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 3000 t/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。1.2 带式输送机的应用可伸缩带式输送机主要供中、小型煤矿的机械采煤工作面及一般采煤面作作顺槽运输。也可用来作为掘进机的后配套。当与掘进机配套作掘进运输时，不但能加快掘进速度面且可减低劳动强度，显示它特有的经济合理性。1.3 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：80TDQXU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1.4 可伸缩带式输送机的型号含义和主要特点1.4.1 可伸缩带式输送机的型号含义1.4.2 可伸缩带式输送机的主要特点带式输送机具有长度大、运行速度高、运输能力大，且工作阻力小、耗电量低。同样的运输条件和距离，带式输送机使用的台数少，中间转载次数也少，故能节省设备和人力。其主要特点如下：（1）本机符合井下矿用带式输送机系列 MT8201999 和 MT9012000 标准，并尽可能地采用了通用固定带式输送机系列的有关标准，本机所用的舍去滚筒，改向滚筒，下托辊，清扫器等与标准带式输送机尺寸规格相同，以达通用互换，而减速器等传动部件不同规格的刮板输送机基本通用，因而“三化程度高” 。（2）机头传动装置采用墙板式机架结构，传动部件侧帮固定，具有结构紧凑，安装断面小，刚性强，拆装方便等优点。（3）机身为无螺栓连接的钢架落地式，具有结构简单，拆装方便，劳动强度低，伸缩迅速等特点。（4）张紧输送带及收放输送带采用电动绞车和液压自动张紧装置，操作简便、省力、张紧可靠。（5）托辊为仿西德结构，采用铸铁轴承座，迷宫式尼龙密封件，密封可靠，转动灵活，使用寿命长。（6）传动滚筒外层包胶，可提高输送带与滚筒的摩擦系数，对防止打滑，减小初张力，具有较好的效果。1.5 可伸缩带式输送机的工作原理在综合机械化采煤工作中，由于工作面向前推进的速度较快，而拆移顺槽中运输设备的次数和花费的时间在总生产时间中所占的比重较大，影响了采煤生产能力的进一步提高，所以要求顺槽运输设备能够比较灵活地伸长或缩短。可伸缩带式输送机是供顺槽运输的专用设备。由工作面输送机运来的煤，经顺槽桥式转载机卸装到可伸缩带式输送机上，由它把煤从顺槽运到上、下山或装车站的煤仓中。可伸缩带式输送机机身长度可根据工作需要不断伸长或逐渐缩短，其最大伸长量不应超过电动机的额定功率所允许的长度；最小缩短量，可以缩至机身不能再缩为止。可伸缩带式输送机和普通带式输送机相比，增加了一个储带仓、一套储带装置和机尾牵引机构。可伸缩带式输送机是根据挠性体摩擦传动的原理，靠胶带与传动滚筒之间的摩擦力来驱动胶带运行，完成运输作业的，其工作原理如图 11 所示。胶带 6 绕过传动装置 2 的滚筒，经储带装置 3 的滚筒至机尾 8 的滚筒，形成无级环形带。胶带均支承在托辊上。储带装置拉紧车把工作胶带张紧，使胶带在工作中与传动滚筒产生摩擦力。输送机的伸缩是利用胶带在储带仓内的多次折返和收放来实现的。当拉紧装置 4 拉着储带仓内的活动滚筒向机尾方向移动时，胶带进入储带仓内，此时机尾在绞车的牵引下回缩，使整个输送机缩短，反之，则使整个输送机伸长。图 1-1 可伸缩带式输送机的工作原理1-卸载端；2-传动装置；3-储带装置；4-拉紧装置；5-收放胶带装置；6-胶带；7-机尾牵引机构；8-机尾；1.6 可伸缩带式输送机的结构概述 可伸缩带式输送机主要由机头传动装置，贮带装置，张紧装置，收放输送带装置机身及机尾等，机身及机尾是输送机的非固装部分，其余为固装部分，而机身又是输送机的可伸缩部分。1.6.1 机头传动装置机头传动装置主要由电功机、液力偶合器、减速器、主、副传动滚筒、联动齿轮和传动架等组成。主、副传动滚筒由两台异步防爆型电动机通过液力偶合器和减速器带动。在液力偶合器保护罩的两端装有连接法兰，电动机输出轴端的外壳上及减速器输入轴端的外壳上也有相应的连接法兰，靠这冲连接法兰，用螺栓将三者紧紧连成一体，组成带式输送机的传动装置。其特点是结构紧凑，便于安装和运输，特别是便于相互对准找正，以提高安装质量，使输送机运转平稳。整个传动装置通过减速器外壳用螺栓固定在机头架的侧板上。减速器采用三级齿轮传动。第一级为圆锥齿轮，第二级和第三级均为直齿圆柱齿轮。传动滚筒为焊接结构，主轴采用双键和螺栓与卷筒连接，滚筒一侧的连接轮壳在装配后与卷筒辐板焊接，故滚筒受力情况好。又保证装拆方便，为了增加胶带在传动滚筒上的围包角，可伸缩带式输送机采用双滚筒传动。采用双滚筒传动时，可以单电机驱动，也可以双电机驱动。当用一台电动机驱动时，需在机头架另一例的主、副滚筒上安装一对大小相同、齿数相等的联动齿轮。当电动机起动后，通过液力偶合器、减速器和联动齿轮同时传动主、副滚筒，驱动胶带运行。若用两台电动机分别驱动主副滚筒，一般不加联动齿轮。但是在本设计传动装置中，既采用双电机驱动，又装有联动齿轮。这是因为考虑到机身缩短到一定程度时，所需功率由一台电动机负担即可，这时可拆掉一套传动装置，变成单电机驱动型式。单电机驱动的优点是设备制造简单，电控设备少，便于维护运转，缺点是随着运输距离的缩短，将形成大马拉小车，电动机运行功率因数降低。传动滚筒是带式输送机传递牵引力、驱动胶带运行的主要部件。滚筒表面型式有光面、包胶和铸胶之分。在功率不大、不潮湿的情况下，可采用光面滚筒；在环境潮湿、大功率、易打滑的条件下，宜采用胶面滚筒，以提高输送机的牵引力；铸胶滚筒胶厚耐磨，有条件时应尽量采用。滚筒的外形可以做成圆筒形的，也可以做成中间大、两头小的双锥形，其锥度一般为 1:100。后者用以防止胶带跑偏。卸载端是由在机头最前部的伸出架和安装在伸出架上的卸载滚筒组成，卸载滚筒安装的轴线位置可以调节，以防输送带在机头部跑偏。卸载端的后部还装有一个改向滚筒，以改变输送带运行方向。头部清扫器分重锤清扫器和犁式清扫器二道，以清扫输送带正反面的粘煤。1.6.2 贮带装置由贮带转向架、贮带仓架、支承小车和张紧车等组成。(1)贮带转向架、贮带仓架为焊接结构，彼此用螺拴连接，组成了贮带装置框架。在贮带转向架内装有二个 320、一个 108 的改向滚筒与张紧车上两个 320、一个 108 的改向滚筒一起供输送带在贮带装置中往返导向。框架的上方及下部分别安装有槽形托辊和下托辊，以支承上、下输送带。在贮带仓架内设有轨道，供支承小车和张紧车行走(2)支承小车由托辊、支架和车轮等组成，其作用是支承贮藏部分的输送带，使其悬垂度不致过大。二个支承小车应基本上等距离的分布在张紧车和贮带转向架之间，因此当张紧车移动后，需要通过人力调整支承小车位置。(3)张紧车由车架、车轮、滑转组和改向滚筒等组成。张紧绞车通过钢丝绳、滑轮组牵引张紧车在轨道上行走，从而达到贮进和放出输送带的作用，并使输送带得到适当的张紧度，滑轮组由滑轮架和四个滑轮组成，它通过一销轴铰接在车架上，使作用在四个滑轮上的牵引力，通过销轴作用于张紧车中心，对防止改向滚筒的输送带跑偏有较好的效果，为防止张紧车掉轨，在车上还装有四个止爬钩。改向滚筒的轴线位置均可调节。以防输送带跑偏，同时，每个改向滚筒都配有刮煤板，可将滚筒表面的碎煤、粉煤刮下。1.6.3 张紧装置由框架、滑轮组、张紧绞车和固定滑轮架等组成。自动张紧装置是一种在输送机工作过程中能按一定的要求自动调节拉紧力的张紧装置，在现代化距离带式输送机中使用较多，它能使输送带具有合理的张力，自动补偿输送带的弹性变形和塑性变形，是一种理想的张紧装置。常见的自动张紧装置有自动绞车张紧装置和全自动液压张紧装置，输送带的初张力能用张紧绞车人为调节，应保证足够的初张力来防止输送带在传动滚筒表面打滑，但初张力过大，致使输送带最小张力无谓的增大，也是不宜的。1.6.4 机身部由“H”型支架、钢管上下托辊组成，是输送机的可伸缩部分。钢管作为可拆卸部分搭在 H 型支架的管座中。用弹簧销固定，下托辊搭苍型支架上，上托辊为槽形托辊，通过抓爪支承在钢管上。1.6.5 机尾 由支座、导轨、滚筒座、缓冲托辊、清扫器等组成。几种不同形式的导轨与支座、滚筒固定痤，组成了五节机尾骨架，彼此又用圆柱销连接成为一整体，可供转载机在上面行走。机尾滚筒安装在滚筒座上，其轴线位置可调，并配有刮煤板。机尾的前后端都可装移动机尾用的滑轮，供移动机尾用，移动机尾用回柱绞车牵引。2 可伸缩带式输送机的设计计算2.1 已知原始数据及工作条件（1）输送物料：煤（2）物料特性： 1）块度：0300mm2）散装密度： =0.9t/3m3）在输送带上堆积角：=304）物料温度：50（3）工作环境：井下（4）输送系统及相关尺寸： 1）运距： L=900m 2）倾斜角： =03）最大运量: Q=400t/h初步确定输送机布置形式，如图 2-1 所示：图 2-1 传动系统图2.2 计算步骤2.2.1 带宽的确定按给定的工作条件,取原煤的堆积角为 30.原煤的堆积密度按 900 kg/ ;3m输送机的工作倾角 =0;带式输送机的最大运输能力计算公式为=3.6A （2-1）Q式中： 输送量（ ；)/ht带速（ ；vsm物料堆积密度（ ） ；3/kg在运行的输送带上物料的最大堆积面积, A 2mK-输送机的倾斜系数。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)一般用于给了或输送粉尘量大时，带速可取 0.8m/s1m/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)输送成品物件时，带速一般小于 1.25m/s。带速与带宽、输送能力、物料性质、块度和输送机的线路倾角有关.当输送机向上运输时，倾角大，带速应低；下运时，带速更应低；水平运输时，可选择高带速.带速的确定还应考虑输送机卸料装置类型，当采用犁式卸料车时，带速不宜超过 3.15m/s. 表 2-1 倾斜系数 k 选用表倾角()2 4 6 8 10 12 14 16 18 20k 1.00 0.99 0.98 0.97 0.95 0.93 0.91 0.89 0.85 0.81输送机的工作倾角=0。查 DT带式输送机选用手册或本设计（表 2-1）(此后凡未注明均为该书)得 k=1。按给定的工作条件,取原煤的堆积角为 0。原煤的堆积密度为 900kg/ 。3m考虑山上的工作条件取带速为 2.0m/s。将个参数值代入上式, 可得到为保证给定的运输能力,带上必须具有的的截面积 AA 206173.2906.34.vkQ图 2-2 槽形托辊的带上物料堆积截面表 2-2 槽形托辊物料断面面积 A槽角/（ o）带宽/mm堆积角/(o) 20 25 30 35 40 4550001020300.00980.01420.01870.02340.01200.01620.02060.02520.01300.01800.02220.02660.01570.01960.02360.02780.01730.02100.02470.02870.01860.02200.02560.029365001020300.01840.02620.03420.04270.02240.02990.03770.04590.02600.03320.04060.04840.02940.03620.04330.05070.03220.03860.04530.05230.03470.04070.04690.053480001020300.02790.04050.05360.06710.03440.04660.05910.07220.04020.05180.06380.07630.04540.05640.06720.07930.05000.06030.07100.08220.05400.06360.07360.0840100001020300.04780.06740.08760.10900.05820.07710.09660.11700.06770.08570.10400.12400.07630.09330.11100.12900.08380.09980.11600.13400.08980.10500.12000.1360查表 2-2 或矿井运输提升表 3-17， 输送机的承载托辊槽角 35，物料的堆积角为 30时，带宽为 800 mm 的输送带上允许物料堆积的横断面积为 0.0793 ，此值大2m于计算所需要的堆积横断面积,据此选用宽度为 800mm 的输送带能满足要求。2.2.2 输送带宽度的核算输送大块散状物料的输送机，需要按（2-1）式核算，再查表 2-3（2-1）20B式中 最大粒度，mm。表 2-3 不同带宽推荐的输送物料的最大粒度 mm带宽 B 500 650 800 1000 1200 1400筛分后 100 130 180 250 300 350粒度未筛分 150 200 300 400 500 600计算： 8023故，输送带宽满足输送要求。输送能力的验算 htKAVQ /04.5176.96.6.3max 500t/h 满足输送量的要求,通过计算,验证了所选带宽合适。 Qmax2.3 运行阻力 1主要阻力 HF（2-2）cos)2(RUOGBqqfLg式中 模拟摩擦因数,根据工作条件及制造，安装水平选取，见表 2-4 ；f输送机长度， （ ） ；Lm重力加速度， （ ） ，取 ；g2/s2/s81.9g输送机的工作倾角 ，0单位长度输送带的质量， （ ） ，见表 2-5；Bqk/单位长度输送带输送物料的质量， （ ） ；G g/m承载分支托辊每米长旋转部分的质量， （ ） ；RO k回程分支托辊每米长旋转部分的质量， （ ） 。Uq /其中， 由表 2-4 选取 ，由表 2-5 可以选用 ST630 型钢丝绳芯输送带且f 03.fmkgB/2.15单位长度输送带上装运的物料量 GqVQqG6.3= 2.40=55.6kg/m （2-3）单位长度上分布的托辊旋转部分的质量，如下:承载分支托辊：（2-4）2.14ROlmq.7kg/回程分支托辊：（2-5）3RUlq4kg/式中 为承载分支中一组托辊旋转部分的质量（ ） ，见表 2-6；ROm为回程分支中一组托辊旋转部分的质量（ ） ，见表 2-6；U kg承载分支托辊组的间距（ ） ，见表 2-7；ROl m回程分支托辊组的间距， （ ） ，见表 2-7。U表 2-4 阻力系数 f机型 水平及上运型工作条件室内清洁干燥,设备质量良好湿度正常,灰尘不大,设备质量一般灰尘较多 ,输送摩擦较大的物料,设备质量较差湿度大,尘大,寒冷,使用条件恶劣,设备质量较差阻力系数 f02.025.03. 04.表 2-5 输送带质量输送带强度 ， xGN/m630钢绳直径， 3.0上下覆盖胶厚， 5+5带宽 Bm80输送带每米质量 )kg/m(dq15.2表 2-6 托辊转动部分质量带宽/mm托辊形式（轴承座形式） 800 1000 1200 1400铸铁座 14 22 25 47上托辊 kgRO/m冲压座 11 17 20 -铸铁座 12 17 20 39下托辊 RU/冲压座 11 15 18 -表 2-7 常用承载分支托辊和回程分支托辊的间距物料堆积密度 / 3mt承载托辊组间距 /mm 回程托辊组间距 /mm6.11200 30001000 3000则运行阻力 HFcos)2(RUOGBqqfLg= 47.10cos)6.52.1(8.903. 67N2.附加阻力 F对于长距离的带式输送机 ，附加阻力明显小于主要阻力，采用将主要阻力m80乘一个大于 的系数 来计入附加阻力的计算，以简化运行阻力的计算，见表 2-8。1C表 2-8 计入附加阻力的系数 值CL(m) 100 150 200 300 400 500 600 700 800 900 1000C 1.78 1.58 1.45 1.31 1.25 1.20 1.17 1.14 1.12 1.1O 1.093.特种主要阻力 1SF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SaF的重段沿线设有导料拦板时，物料与拦板之间的摩擦阻力 。SbF托辊前倾的摩擦阻力 SaF（2-6） sinco)(0 gqLCGBSa式中 槽形系数，取 ； 43.承载托辊与输送带间的摩擦系数， ，取 ；0 4.030=3.装有前倾托辊的区段长度，( )；qLm侧辊轴线相对于与输送带纵向轴线的前倾角，取 。 21则 sinco)(0 gqCFGBSa =0两辊式前倾下托辊， （2-7）0sinco0 gqLFBSb故：本输送机没有特种阻主要力 1S即 =0 （2-8）ba4.特种附加阻力 2SF特种附加阻力 包括输送带清扫器摩擦阻力 和卸料器摩擦阻力 等部分，按下式rFaF计算：（2-9）23Sran（2-10）rFAP（2-11）2aBk式中 清扫器个数，包括头部清扫器和空段清扫器；3nA一个清扫器和输送带接触面积， ，见表2m清扫器和输送带间的压力， N/ ，一般取为 3 N/ ；P 44102m清扫器和输送带间的摩擦系数，一般取为 0.50.7；3刮板系数，一般取为 1500 N/m。2k表 2-9 导料槽栏板内宽、刮板与输送带接触面积刮板与输送带接触面积 A/m2带宽 B/mm 导料栏板内宽 /m1b头部清扫器 空段清扫器500 0.315 0.005 0.008650 0.400 0.007 0.01800 0.495 0.008 0.0121000 0.610 0.01 0.0151200 0.730 0.012 0.0181400 0.850 0.014 0.021查表 2-9 得 A=0.008m ，取 =10 N/m ，取 =0.6，将数据带入式（2-10）2p41023则 =AP rF3=0.00810 0.6=480 N410拟设计的总图中有两个清扫器和一个空段清扫器（一个空段清扫器相当于 1.5 个清扫器） 12058.0aF由式（2-9） 则 = 3.5480+1200=2880 NSF5倾斜阻力 st倾斜阻力是在倾斜安装的输送机上，物料提升上运要克服的重力即：（2-12）sinLgqHGSt式中：因为本输送机是水平运输，所以 H=0则： 0FSt24 牵引力及运行功率驱动滚筒上所需的牵引力 是所有运行阻力之和u（2-13）StSNHu FF21STSRUOGB FqqfLgC21cos)2(0879.63.10带式输送机所需运行功率 P带式输送机驱动滚筒上所需的运行功率，取决于牵引力和输送带的速度，即= （2-14）VFPu0 KW7.385.01/20.3（2-15）21PKM电 动 机 功 率式中 电动机功率，( )；电动机功率系数，采用鼠笼型电动机时，多机驱动 ，取1 4.125.1K；3.K电动机起动方式系数，一般选取为 ；2 1传动滚筒轴功率，( )。0PKW则电动机功率为：=95.81KW （2-16）021PM根据电动机所需功率选取两台功率为 的 型鼠笼式隔爆电动机。54-250MYB其铭牌数据见表 2-10。表 2-10 YB2 系列隔爆型三相异步电动机技术数据（380/660V、50H Z）同步转速 r/min150型号 功率KW电流 A转速r/in效率%功率因数cos堵转转矩/额定转矩堵转电流/额定电流最大转矩/额定转矩重量 kg4-250MYB103.31480.9372.74.272.5 输送带张力计算本设计输送机的工作系统如图 2-3 所示。图 2-3 输送机工作系统图1限制输送带下垂度的最小张力承载分支：（2-17）NlgqFlROfGB 1.520902.8.)615(.98)(maxmin 回程分支： （2-18）NlRUlfB .79502.38maxin式中 和 分别为承载分支和回程分支的最大允许垂度，其他符号意义同前maxfaISO 标准规定。 02.xROlf输送带工作时不打滑需保持的最小张力为（2-19）1)(maxin2eFu式中输送机满载启动或制动时出现的最大圆周驱动力，启动时 ,maxFu UAUFkmax;5.17.31AAkK取启 动 系 数 ；摩 擦 系 数 ， 见 表传 动 滚 筒 与 输 送 带 间 的 12。折 合， 双 滚 筒 驱 动 取， 折 合单 滚 筒 驱 动 取定 ， 一 般。 其 值 根 据 几 何 条 件 确上 的 围 包 角 ，输 送 带 在 所 有 传 动 滚 筒 407.907.3 rad表 2-11 传动滚筒和橡胶带之间的摩擦系数 滚筒覆盖面 运行条件光滑裸露的光滚筒带“人”字形沟槽的橡胶覆盖面带“人”字形的聚胺基酸酯覆盖面带“人”字形沟槽的陶瓷覆盖面干态运行 0.35-0.4 0.4-0.45 0.35-0.4 0.4-0.45清洁湿态（有水）运行0.1 0.35 0.35 0.35-0.4污浊湿态有（泥土）运行0.05-0.1 0.25 0.2 0.35（2-NKFAUu 51.469.103max 20）（ ： 动 载 荷 系 数 ）A151.46980/25.1430min2 eF（2-21）N2各特性点张力计算为了确定输送带作用于各改向滚筒的合张力，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。由分离点起，依次将特殊点设为 1、2、3、，一直到相遇点 14 点，如图 2-3所示。计算运行阻力时，首先要确定输送带的种类和型号。在前面已经选好了输送带，型号为 ST630 型钢丝绳输送带 ， 输送带质量为 15.2Kg/m.。（1)承载段运行阻力由式（2-22）：（2-22）LgqLfqFBGRBGz sin)(cos)(0=（55.6+15.2+11.7）9000.03cos0 o9.81=21851.775N（2)回空段运行阻力由式（2-23）（2-23）gLqLfqFKRuBK sin)(cos)( 0F =(15.2+4) 893.630.025cos0o 9.81109=4207.9NF =(15.2+4) 9.20.025cos0o 9.8187=43.32NF =(15.2+4) 8.30.025cos0o 9.8165=39.08NF =(15.2+4) 7.50.025cos0o 9.8143=35.32NF =(15.2+4) 11.440.025cos0o 9.8121=53.68NF =(15.2+4) 3.970.025cos0o 9.81143=18.69N（3)最小张力点由以上计算可知，13 点为最小张力点输送带上各点张力的计算1）由悬垂度条件确定 5 点的张力承载段最小张力应满足=5209.11NminF承 02.881.9)61(.2)由逐点计算法计算各点的张力因为 S11=5209.11N,根据推荐值选 =1.05，FC故有NCF1.49605.12106.753.20.909 SF9.715.638NS97.632.4.877 CF.6105.936S8.02.8465 NF1.570.24S78.32.4343 CF1.50.782NS4.96.32211 Z 31.287592CF05.113 NSY 6.4079.24134 2.6 传动滚筒、改向滚筒合张力计算2.6.1 传动滚筒合张力计算根据各特性点的张力计算传动滚筒的合张力:动滚筒合张力:(2-24)NSF04.276.430.591421 2.6.2 改向滚筒合张力计算根据计算出的各特性点张力,计算各滚筒合张力。头部 180 改向滚筒的合张力: (2-25)NSF24.7193.2481.3121 改尾部 180 改向滚筒的合张力:(2-26).0.5.96102改2.7 传动滚筒最大扭矩计算单驱动时,传动滚筒的最大扭矩 按式（2-27）计算：maxM（2-27）max20UFDM式中 D传动滚筒的直径（mm） 。 双驱动时,传动滚筒的最大扭矩 按式（2-28）计算：max（2-28）12maxmax()0UF初选传动滚筒直径为 500mm,则传动滚筒的最大扭矩为: NSYU 04.276.4596.307)(1ax21 KNM/05.476m2.8 拉紧力和拉紧行程计算1） 、拉紧装置拉紧力 按式（2-29）计算0F（2-29）01iiFS式中 拉紧滚筒趋入点张力（ N） ；i拉紧滚筒奔离点张力（ N） 。1i由式（2-30）(2-30)NSSF 83.2679.38.6417.532.176320 查煤矿机械设计手册 初步选定钢绳绞车式拉紧装置。2） 、拉紧行程：L （ ） L (2-31)1（0.0025+0.001）9003.15m式中：L拉紧行程L输送机长度；输送带弹性伸长率和永久伸长率，由输送厂家给出，通常钢丝绳芯输送带为 0.0025；拉紧后托辊间允许的垂度，一般取 0.00122.9 输送带强度验算：选用的 ST630 型钢丝绳芯输送带的拉断强度是 630N/mm 带宽为 800mm，安全系数为（2-32）1073.5.469803max UXFBG由于输送带是钢丝绳芯，其安全系数为 ，即所选带型合适，满足张力要求。3 驱动装置的选用与设计带式输送机的负载是一种典型的恒转矩负载，而且不可避免地要带负荷起动和制动。电动机的起动特性与负载的起动要求不相适应在带式输送机上比较突出，一方面为了保证必要的起动力矩，电机起动时的电流要比额定运行时的电流大 67 倍，要保证电动机不因电流的冲击过热而烧坏，电网不因大电流使电压过分降低，这就要求电动机的起动要尽量快，即提高转子的加速度，使起动过程不超过 35s。驱动装置是整个皮带输送机的动力来源，它由电动机、偶合器，减速器 、联轴器、传动滚筒组成。驱动滚筒由一台或两台电机通过各自的联轴器、减速器、和链式联轴器传递转矩给传动滚筒。减速器有二级、三级及多级齿轮减速器，第一级为直齿圆锥齿轮减速传动，第二、三级均为直齿圆柱齿轮减速传动，联接电机和减速器的连轴器有两种，一是弹性联轴器，一种是液力联轴器。为此，减速器的锥齿轮也有两种；用弹性联轴器时，用第一种锥齿轮，轴头为平键连接；用液力偶合器时，用第二种锥齿轮，轴头为花键齿轮联接。传动滚筒采用焊接结构，主轴承采用调心轴承，传动滚筒的机架与电机、减速器的机架均安装在机头侧板上面，电动机可安装在机头任一侧。根据情况而定。3.1 电机的选用带式输送机常用的电动机，有鼠笼式、绕线式异步电动机。本设计为井下运输，有防爆的要求所以采用矿用隔爆电动机，通过式（2-16）计算，本设计选用 系列鼠笼YB2式电动机，其型号为 。4-250MYB3.2 液力耦合器的选型1.液力耦合器的优点液力耦合器，置于驱动装置和带式输送机的减速器之间，它具有一般联轴器所没有的功能，将变速调节和力矩转换功能集于一身，而且还具有软启动和过载保护功能。带式输送机使用液力耦合器的好处是：.改善启动特性。带式输送机在启动时需要大的启动力矩来克服系统的静阻力矩和获得系统的加速度。带式输送机启动是拉力很大，往往超过允许输送带拉力。为此希望启动是缓慢加速，减少压力。使用液力耦合器便可通过对工作腔延时充液，是转速缓慢上升。.带式输送机在满载时启动，可利用电动机的启动力矩。.过载保护可靠。当带式输送机因装料过多或被物料卡死而不能运转时，液力耦合器便发生打滑。电动机虽正常运转，但带式输送机已停止工作。.节约能耗。使用液力耦合器后，可选电动机的安装功率接近带式输送机所需功率。.可以通过液力耦合器的油量是中间摩擦时和多驱动式带式输送机的各电动机功率平衡。.中间摩擦式带式输送机为多点驱动工作方式。各电动机按顺序启动必须配有液力耦合器，否则会烧毁电动机。.使用调速液力耦合器可实现无极调速，以减轻振动。2. 液力耦合器的选用根据电动机的输入转速和传递功率本设计选用 型液力耦合器，其主要参450YOX数见表 3-1。表 3-1 YOX450 型液力耦合器主要参数充油量， L转动惯量 kg型号输入转速r/min传递功率范围 KW启动系数 40%8主动件从动件充油量80%450YOX190713.5636.023.1.输入轴孔 输出轴孔 m重量 外形尺寸 m效率 max1dax1Lax2dax2Lkg D L960.754071408530973.3 联轴器选型联轴器是机械传动中常用的部件。它用来把两轴联接在一起，机器运转时两轴不能分离；只有在机器停车并将联接拆开后，两轴才能分离。联轴器所联接的两轴，由于制造及安装误差、承载后的变形以及温度变化的影响等，往往不能保证严格的对中，而是存在着某种程度的相对位移。这就要求设计联轴器时，要从结构上采取各种不同的措施，使之具有适应一定范围的相对位移的性能。根据对各种相对位移有无补偿能力（即能否在发生相对位移条件下保持联接的功能） ，联轴器可分为刚性联轴器（无补偿能力）和挠性联轴器（有补偿能力）两大类。挠性联轴器又可按是否具有弹性元件分为无弹性元件的挠性联轴器和有弹性元件的挠性联轴器两个类别。刚性联轴器这类联轴器有套筒式、夹壳式和凸缘式等。凸缘联轴器是把两个带有凸缘的半联轴器联成一体，以传递运动和转矩。凸缘联轴器的材料可用灰铸铁或碳钢，重载时或圆周速度大于 30m/s 时应用铸钢或碳钢。由于凸缘联轴器属于刚性联轴器，对所联两轴的相对位移缺乏补偿能力，故对两轴对中性的要求很高。当两轴有相对位移存在时，就会在机件内引起附加载荷，使工作情况恶化，这是它的主要缺点。但由于构造简单、成本低、可传递较大转矩，故当转速低、无冲击、轴的刚性大、对中性较好时亦常采用挠性联轴器。（1）无弹性元件的挠性联轴器这类联轴器因具有挠性，故可补偿两轴的相对位移。但因无弹性元件，故不能缓冲减振。常用的有以下几种：1）十字滑块联轴器十字滑块联轴器由两国在端面上开有凹槽的半联轴器和一个两面带有凸牙的中间盘所组成。因凸牙可在凹槽中滑动，故可补偿安装及运转时两轴间的相对位移。这种联轴器零件的材料可用 45 钢，工作表面须进行热处理，以提高其硬度；要求较低时也可用 Q275 钢，不进行热处理。为了减少摩擦及磨损，使用时应从中间盘的油孔中注油进行润滑。因为半联轴器与中间盘组成移动副，不能发生相对转动，故主动轴与从动轴的角速度应相等。但在两轴间有相对位移的情况下工作时，中间盘就会产生很大的离心力，从而增大动载荷及磨损。因此选用时应注意其工作转速不得大于规定值。这种联轴器一般用于转速 ,轴的刚度较大，且无剧烈冲击处。效率250/minr，这里 为摩擦系数，一般取为 0.120.25； 为两轴间径向位移量，1(35)yfdf y单位为 ； 为轴径，单位为 。m2）滑块联轴器这种联轴器与十字滑块联轴器相似，只是两边半联轴器上的沟槽很宽，并把原来的中间盘改为两面不带凸牙的方形滑块，且通常用夹布胶木制成。由于中间滑块的质量减小，又具有较高的极限转速。中间滑块也可用尼龙 6 制成，并在配制时加入少量的石墨或二硫化钼，以便在使用时可以自行润滑。这种联轴器结构简单，尺寸紧凑，适用于小功率、高转速而无剧烈冲击处。3)十字轴式万向联轴器这种联轴器可以允许两轴间有较大的夹角（夹角 最大可达 ） ，而且在机0354器运转时，夹角发生改变仍可正常传动；但当 过大时，传动效率会显著降低。这种联轴器的缺点是：当主动轴角速度为常数时，从动轴的角速度并不是常数，而是在一定范围内变化，因而在传动中将产生附加动载荷。为了改善这种情况，常将十字轴式万向联轴器成队使用。这种联轴器结构紧凑，维护方便，广泛应用于汽车、多头钻床等机器的传动系统中。小型十字轴式万向联轴器已标准化，设计时可按标准选用。4）齿式联轴器这种联轴器能传递很大的转矩，并允许有较大的偏移量，安装精度要求不高；但质量较大，成本较高，在重型机械中广泛使用。5）滚子链联轴器滚子链联轴器的特点是结构简单，尺寸紧凑，质量小，装拆方便，维修容易、价廉并具有一定的补偿性能和缓冲性能，但因链条的套筒与其相配件间存在间隙，不宜用于逆向传动、起动频繁或立轴传动。同时由于受离心力影响也不宜用于高速传动。（2）有弹性元件的挠性联轴器这类联轴器因装有弹性元件，不仅可以补偿两轴间的相对位移，而且具有缓冲减振的能力。弹性元件所能储存的能量愈多，则联轴器的缓冲能力愈强；弹性元件的弹性滞后性能与弹性变形时零件间的摩擦功愈大，则联轴器的减振能力愈好。1）弹性套柱销联轴器这种联轴器的构造与凸缘联轴器相似，只是套有弹性套的柱销代替了联接螺栓。因为通过蛹状的弹性套传递转矩，故可缓冲减振。这种联轴器制造容易，装拆方便，成本较低，但弹性套易磨损，寿命较短。他适用于联接载荷平稳、需正反转或起动频繁的传递中小转矩的轴。2）弹性柱销联轴器这种联轴器与弹性套柱销联轴器很相似，但传递转矩的能力很大，结构更为简单，安装、制造方便，耐久性好，也有一定的缓冲和吸振能力，允许被联接两轴有一定的轴向位移以及少量的径向位移和角位移，适用于轴向窜动较大、正反转变化较多和起动频繁的场合。3）梅花形弹性联轴器这种联轴器的半联轴器与轴的配合孔可作成圆柱形或圆锥形。装配联轴器时将梅花形弹性件的花瓣部分夹紧在两半联轴器端面凸齿交错插进所形成的齿侧空间，以便在联轴器工作时起到缓冲减振的作用。3.4 减速器的设计计算3.4.1 传动方案及传动件设计计算带式输送机用的减速器，有圆柱齿轮减速器和圆锥-圆柱齿轮减速器。圆柱齿轮减速器的传动效率高，但是它要求电动机轴与输送机垂直，驱动装置占地宽度大，所以本设计采用圆锥-圆柱齿轮减速器，因为这种减速器具有承载能力大、传递效率高、噪声低、体积小、寿命长，用于输入轴与输出轴呈垂直方向布置，使电动机与输送机平行布置，以减小驱动装置的宽度。减速器用四对轴承，每根轴上所选用的滚动轴承的传递效率查表得其效率 98.01液力耦合器的传递效率 96.022查 表 得第一级齿轮选用圆锥齿轮，其传递效率为 .3第二，三级均选用直齿圆柱齿轮其传递效率为 9704减速器输出轴与传动滚筒之间用弹性柱销联轴器，其效率为 9.05传动滚筒的传递效率为 96.03.4.2 传动比的确定因为带速要求为 2m/s,传动滚筒的直径为 500mm,所以滚筒转速为 （3-1） min/43.765014.32rn电动机的转速为 i/180D（3-2）4.93.76总所 以 总 的 传 动 比 为 i根据减速器的摆放位置，结构及传动比选用圆锥圆柱齿轮减速器三级传动。取，第一级传动比 8.2i15.2i第 二 级 传 动 比 35.2i第 三 级 传 动 比实际总传动比i 实 =i1i2i3 =2.82.952.35=19.411因为 i=i 实 i 总 =0.0110.05,故传动比满足要求。3.4.3 计算传动装置的运动和动力参数计算电动机的功率 KWPD5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矩。mn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 ，1i23i 0p， ， ， ；各轴的输出转矩为 ， ， ， ， 。1pp0TT41）各轴的输出功率0 轴（电动机轴） kWPD501 轴（高速轴） kW74.5196.08211 2 轴（中间轴） 874.23 轴（低速轴） kP2.4134 轴（低速轴） 94370982.64 2）各轴的输出转速0 轴（电动机轴） min1800rn1 轴（高速轴） 412 轴（中间轴） in57.28.12 rin3 轴（低速轴） mi1.9.23i4 轴（低速轴） min43.765.218934 rin3)各轴的输出转矩0 轴（电动机轴） mNnPTD35490189001 轴（高速轴） 645795112 轴（中间轴） mNnPT89532.200223 轴（低速轴） 461.795334 轴（低速轴） mNnPT 5923.00443.4.4 齿轮的设计及校核计算1.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 rni 62581HRC大齿轮选用 40Cr 渗碳淬火 2许用接触应力 由参考资料 式 6-6，H3NHZSlim接触疲劳强度极限 Hlim 查参考资料3图 6-4 Hlim1=1500N/mm2 Hlim2=700N/mm2接触强度寿命系数 ZN 应力循环次数 N 由式 6-7N1=60n1jLh=6014801(1030016)=4.262109N2=60n2jLh= =1.5221091/i查图 6-5 得 、 N2Z1N2接触强度最小安全系数 SHmin=1则 2H1/150mN27许用弯曲应力 由式（6-12）Fminli/FxNFSY弯曲疲劳极限 查参考资料3图 6-7limN/mm210limFN/mm2542li弯曲寿命系数 查参考资料3图 6-8 得NY121NY弯曲强度尺寸系数 查图 6-9 =1xxY弯曲强度最小安全系数 查参考资料3表 8-27 minFS 4.1minFS则in1