皮带式输送机毕业设计论文(最终版)

东北大学继续教育学院毕业设计 论文 东北大学继续教育学院毕业设计 论文 I 毕毕业业设设计计 论论 文文 GRADUATE DESIGN THESIS 设计 论文 题目设计 论文 题目 皮带式输送机的设计皮带式输送机的设计 学学 生生 毛毛 毛毛 学习中心学习中心 安徽含山奥鹏安徽含山奥鹏 专专 业业 机械工程及自动化机械工程及自动化 指导教师指导教师 温泉温泉 二二 一七年一七年 三月三月 二十七二十七 东北大学继续教育学院毕业设计 论文 东北大学继续教育学院毕业设计 论文 II 毕业设计 论文 任务书 毕业设计 论文 题目 皮带式输送机的设计皮带式输送机的设计 基本内容 目目 学学 院院 指导教师 年 月 日 东北大学继续教育学院毕业设计 论文 东北大学继续教育学院毕业设计 论文 III 指 导 教 师 评 语 指导教师姓名 指导教师职称 评阅时间 年 月 日 东北大学继续教育学院毕业设计 论文 东北大学继续教育学院毕业设计 论文 IV 东北大学继续教育学院毕业设计 论文 指导记录东北大学继续教育学院毕业设计 论文 指导记录 教学中心 年级专业 学生姓名 指导日期指 导 内 容指导教师姓名 东北大学继续教育学院毕业设计 论文 东北大学继续教育学院毕业设计 论文 V 东北大学继续教育学院 毕业设计 论文 开题报告 设计 论文 题目 姓名 学 号 专业 学习中心 住址 电话 Email 开题日期 年 月 日 指导教师 东北大学继续教育学院毕业设计 论文 东北大学继续教育学院毕业设计 论文 VI 摘摘 要要 皮带式输送机是连续运动的无端输送带输送货物的机械 它结构简单 造价低 运输距离长 主要用于冶金 采矿 煤 炭 电站以及工业企业 随着现代工业科学技术的不断发展 皮带式输送机在工业生产中重要性越来越大 本文的主要任务是针对易顺煤矿主斜井的实际工况 设计出一 套符合要求的上运皮带式输送机系统 皮带式输送机的机械设 计程序分两步 第一步是初步设计 主要是通过理论上的计算 选出合适的输送机部件 其中包括输送带的类型和带宽选择 皮带式输送机线路初步设计 托滚及其间距的选择 滚筒的选 择 电动机 减速器的选择等 第二步是施工设计 主要根据 初步设计选定的滚筒 托滚 驱动装置完成对已选部件的安装 与布置图纸设计工作 最后 通过可编程控制器 PLC 对电器进行控制 关键词关键词 皮带式输送机 上运 可编程控制器 东北大学继续教育学院毕业设计 论文 东北大学继续教育学院毕业设计 论文 VII 目目 录录 摘 要 VI 目 录 VII 1 绪 论 1 1 1 本课题研究的目的和意义 1 1 2 本课题研究的内容 2 1 3 国内外研究情况及其发展 3 1 3 1 国外皮带式输送机技术的现状 3 1 3 2 国内皮带式输送机技术的现状 5 1 4 电控系统介绍 6 1 4 1 PLC 的组成 6 1 4 2 PLC 的指令系统 7 1 4 3 PLC 的性能指标 9 1 4 4 PLC 的主要特性 11 1 5 长距离皮带式输送机合理的驱动装置 12 1 6 皮带式输送机的发展趋势 13 2 上运皮带式输送机设计 18 2 1 设计题目原始参数 18 东北大学继续教育学院毕业设计 论文 东北大学继续教育学院毕业设计 论文 VIII 2 2 输送带选型计算 18 2 2 1 输送带运行速度选择 20 2 2 2 带宽的确定 21 2 2 3 输送带种类的选择 22 2 3 输送线路初步设计 23 2 4 托辊的选择计算 24 2 4 1 托辊类型及其作用 24 2 4 2 托辊参数确定 27 2 4 3 托辊间距的确定 27 2 4 4 托辊阻力系数 28 2 5 皮带式输送机线路阻力计算 29 2 5 1 基本参数计算 29 2 5 2 线路阻力计算 32 2 6 输送带张力的计算 33 2 6 1 按功率比为 2 1 计算张力 33 2 6 2 按功率比为 1 1 计算张力 36 2 6 3 按功率比为 1 2 计算张力 37 2 7 输送带强度验算 37 2 8 牵引力及电机功率计算 38 东北大学继续教育学院毕业设计 论文 东北大学继续教育学院毕业设计 论文 IX 2 8 1 牵引力及电机功率计算 38 2 8 2 电动机选型 39 2 9 驱动装置及布置 40 2 9 1 滚筒的选择 40 2 9 2 减速器的选型与热容量校核 44 2 9 3 联轴器的选型 45 2 10 拉紧力 拉紧行程的计算及拉紧装置的选择 46 2 10 1 拉紧力的计算 46 2 10 2 拉紧行程的计算 46 2 10 3 拉紧装置的选择与布置 47 2 11 制动力矩的计算及制动器的选择 50 2 11 1 制动力矩计算 50 2 12 逆止器的选型计算 51 2 13 辅助装置 52 2 13 1 清扫装置 52 2 13 2 装载装置 53 3 皮带式输送机电控系统设计 54 3 1 电控系统设计基本要求 54 3 2 电控系统常用保护 55 东北大学继续教育学院毕业设计 论文 东北大学继续教育学院毕业设计 论文 X 3 3 变频器在软启动中的应用 56 3 3 1 皮带式输送机软启动的类型 56 3 3 2 变频技术介绍 57 3 3 3 变频器主要技术参数 58 3 3 4 变频器主要优点 59 3 3 5 变频器选型 60 3 4 系统工作原理 60 3 4 1 自动工作方式 60 3 4 2 手动工作方式 63 3 4 3 手动调试方式 66 3 5 信号与报警 66 3 6 故障解除与其它 66 4 结论 67 参考文献 68 致谢 69 东北大学继续教育学院毕业设计 论文 东北大学继续教育学院毕业设计 论文 1 1 1 绪绪 论论 皮带式输送机是以胶带 钢带 钢纤维带 塑料带作为传 送物料和牵引工作的输送机械 是输送能力最大的连续输送机 械之一 其结构简单 运行平稳 运转可靠 能耗低 对环境 污染小 便于集中控制和实现自动化 管理维护方便 在连续 装载条件下可实现连续运输 它是运输成件货物与散状物料的 理想工具 因此被广泛用于电力 冶金 煤炭 化工 矿山 港口等各行业 1 1 本课题研究的目的和意义 皮带式输送机是连续运动的无端输送带输送货物的机械 它结构简单 造价低 运输距离长 而且有很高的生产率 主 要用于冶金 采矿 煤炭 电站 港口以及 工业企业 随着现 代工业科学技术的不断发展 皮带式输送机在工业生产中重要 性越 来越大 是工业机械化的重要内容 皮带式输送机是最重 要的现代散状物料输送设备 它广泛应用于电力 冶金 化工 煤矿 港口 建材 粮食等领域 因此 对皮带式输送机进行 东北大学继续教育学院毕业设计 论文 东北大学继续教育学院毕业设计 论文 2 设计十分必要 由于组成皮带式输送机的基本部件有几十种 每种又包括 若干类型 加之不同的地形 工况 布置形式又有多种变化 使得皮带式输送机的设计任务相当繁重 尤其部件的选型涉及 较多的知识 经验与规则 随着国内外市场的迅速发展 皮带 式输送机市场的竞争也日趋激烈 为了适应用户要求 必须向 新产品 多品种方向发展 因此 以往的设计方法已经不能满 足当前的需要 采用现代化的设计方法和 CAD 技术 增强竞争 能力 并在课题的研究中将对皮带式输送机的基本设计思想进 行较深入的研究 应用现代的设计计算方法对皮带式输送机的 设计理论进行分析 相信通过本课题的研究 必定会对皮带式 输送机的设计提出新的理念 进一步完善设计结果 1 2 本课题研究的内容 首先了解皮带式输送机的基本知识 包括其主要设备工作方式工作原 理等 然后根据使用场合和给定的原始参数 对各种工况进行分析计算 设计系统方案 运输机布置形式 驱动方式 输送带的选型 拉紧装置的 设计 清扫装置的设计等 设计出合适的驱动系统和控制系统 设计出 各个系统之后 还要进行动态特性的研究 以确保在输送机启动时 系统 东北大学继续教育学院毕业设计 论文 东北大学继续教育学院毕业设计 论文 3 的动安全系数大于预先设定的数值 所设计的系统仍能符合要求的正常运 行 1 3 国内外研究情况及其发展 1 3 1 国外皮带式输送机技术的现状 国外皮带式输送机技术的发展很快 其主要表现在 2 个方面 一 方面是皮带式输送机的功能多元化 应用范围扩大化 如高倾 角皮带式输送机 管状皮带式输送机 空间转弯皮带式输送机 等各种机型 另一方面是皮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 高带速等大型皮带式输送 机已成为发展的主要方向 其核心技术是开发应用了皮带式输 送机动态分析与监控技术 提高了皮带式输送机的运行性能和 可靠性 国外己经使用或己经进行设计的几条典型长距离皮带 式输送机输送线 1 西班牙的西撒哈拉皮带式输送机线路是世界最长的长 距离输送机线路 该线路长达 100km 用两年半时间建成 并 于 1972 年投入使用 用来将位于石质高原地区的布 克拉露天 矿的磷灰石矿石运往艾尔 阿雍海港 总投资额为两亿马克 东北大学继续教育学院毕业设计 论文 东北大学继续教育学院毕业设计 论文 4 预计该线路能达行 30 年 年平均运输量为 1000 万吨磷灰石矿 石 2000t h 整条线路由长为 6 9 11 8km 的 11 台皮带式输 送机组成 带宽为 l000mm 采用 ST3150 型钢丝绳芯胶带 带 速为 4 5 m s 18 2 恰那矿 20km 地面皮带式输送机系统是代表了现代皮带 式输送机发展水平的一条输送线 该输送系统由一条长为 10 3km 的平面转弯皮带式输送机和一条 10 1km 的直线长距离 皮带式输送机构成 转弯皮带式输送机的曲率半径为 9km 弧 长为 4km 两条输送机除线路参数外 其他参数相同 运输能 力为 2200t h 带宽 1050mm 输送带抗拉强度为 3000N mm 安 全系数为 5 拉紧装置为重锤拉紧 允许行程为 25m 驱动采用 3 台 700KW 直流电动机 双滚筒驱动 系统采用了先进的托辊 制造和安装技术 水平转弯技术和动态分析技术 20 3 津巴布韦钢铁公司 ZISCO 15 6km 水平转弯越野皮 带式输送机于 1996 年投入使用 是世界上单机最长的皮带式输 送机 该输送机将 ZISCO 的 New Ripple Creek 矿的经过二次破 碎的铁矿石运送到 Zimbabwe 的炼钢厂附近 输送量为干矿石 东北大学继续教育学院毕业设计 论文 东北大学继续教育学院毕业设计 论文 5 500t h 湿矿石 600t h 系统全长 15 6km 物料提升高度为 90m 近年来 我国在大型皮带式输送机的设计 制造上也有了 长足的进步 从 20 世纪 60 年代末我国己经生产 200 余条钢丝 绳芯皮带式输送机 在煤矿 磷矿 铁矿和港口使用 其中单 机长度达 7602m 的大型皮带式输送机已投入使用 目前 包括 总长 l0km 的输送线等多条长距离皮带式输送机系统正在设计或 计划中 12 1 3 2 国内皮带式输送机技术的现状 我国生产制造的皮带式输送机的品种 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 皮带式输送机的技术水平有了很大提高 煤矿井下用大功率 长距离皮带式输送机的关键技术研究和新产吕开发都取得了很 大的进步 如大倾角长距离皮带式输送机成套设备 高产高效 工作面顺槽可伸缩皮带式输送机等均填补了国内空白 并对皮 带式输送机的减低关键技术及其主要元部件进行了理论研究和 产品开发 研制成功了多种软起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偶合器和行星 东北大学继续教育学院毕业设计 论文 东北大学继续教育学院毕业设计 论文 6 齿轮减速器 8 1 4 电控系统介绍 电控装置控制核心采用可编程控制器 它能自动对输送机 的可控起动 可控制动 带速同步 功率平衡 输送带张力 输送带接头强度 传动滚筒与托辊轴承温度 输送量计量及各 类保护与安全装置等进行监控 下面着重对可编程控制器 PLC 进行介绍 1 4 1 PLC 的组成 PLC 是可编程控制器 Programmable logical controller 缩写 与 20 世纪 70 年代诞生于美国 是计算机 与继电器接触控制技术相结合的产物 PLC 具有逻辑控制 定 时 计数等功能 并取代了继电器 接触器控制 采用了计算机 存储程序和顺序执行的原理 也是靠存储程序 执行指令进行 信息处理 实现输入到输出的变换 PLC 编程语言采用直观的 类似继电器 接触器控制电路图的梯形语言 它的目的是用以控 东北大学继续教育学院毕业设计 论文 东北大学继续教育学院毕业设计 论文 7 制各种类型机械或生产过程 所以从实质讲 PLC 是一台工业环 境应用的满足实时控制要求的专用计算机 与普通计算机所不 同的主要是 1 没有键盘 代之为一个个输出电路 并用其获取控制 命令或现场信号 同时 此输入电路具有滤波能力 与内部电 路是电隔离的 但可通过光耦合建立联系 2 没有显示器 代之为一个个输出电路 并用其产生控 制输出 由于此电路具有驱动功能 故可以驱动一般的工业控 制元器件 如电磁阀 接触器等 同时 此电路与内部电路也 是电隔离的 用光或磁偶合建立联系 3 没有有硬盘 只有内存 但可配备存储卡 为程序与 数据建立备份 4 配置有外设或通信接口 可用以编程或下载程序 监 控及联网通信 5 结构为模块化 体积小 安装方便 比较坚固 具有 很强的抗干扰 抗冲击 抗震动特性 1 4 2 PLC 的指令系统 按结构特点分可分为箱体式的 PLC 和模块式 PLC 箱体式 东北大学继续教育学院毕业设计 论文 东北大学继续教育学院毕业设计 论文 8 的 PLC 把电源 CPU 内存 I O 系统都集成在一个小箱体内 一个主机箱就是一台完整的 PLC 就可以实现控制 微型机 小型机多为箱体式 模块式 PLC 是由不同功能的模块组成 包 括 CPU 模块 输入输出模块 电源模块 通信模块 机架等 超大 大型机多采用模块式 PLC 有丰富的指令系统 有各种各样的 I O 接口 通信接 口 有大容量的可靠的操作系统 因而具有丰富的功能 如 1 信号采集功能 可采用开关信号 模拟信号及脉冲信 号 2 输出控制功能 可控制输出开关信号 模拟信号及脉 冲 脉冲链或脉宽可调制的脉冲 信号 3 逻辑处理功能 可进行各种位 字节 字 双字逻辑 运算 4 数据运算功能 可进行各种字 双字整数运算 有的 还可以进行浮点运算 5 定时功能 可进行延时或定时控制 时间可精确到毫 秒 有的还有内置实时时钟 6 计数功能 可进行计数 高速计数频率可高达几百赫 东北大学继续教育学院毕业设计 论文 东北大学继续教育学院毕业设计 论文 9 兹 7 中断处理功能 可实现种种内外中断 以提高对输入 的响应速度与精度 8 程序与数据存储功能 可存储系统设定 程序及数据 并可保证这些数据在掉电时不丢失 除此外 还有联网通信 自检测 自诊断等功能 可见 丰富的功能使 PLC 得到广泛应用 也为工业系统的自动化 远 程化 信息化及智能化创造了条件 1 4 3 PLC 的性能指标 衡量 PLC 的性能的指标有两种 一般指标与特定指标 一般指标规定一些 PLC 的使用条件 如 PLC 的保存与使用 温度 湿度 大气气氛 耐电压及绝缘指标 抗干扰指标 抗 机械振动 冲击指标等 特定指标规定一些具体型号 PLC 的具体性能 如某型 CPU 模块 则要指出它的工作方式 指令条数 类型 执行一条指 令的时间 可处理的输入 输出点数 内部器件的类型 数量 工作电源类型 电压允许的波动范围等 从整体看可分为以下 几方面 东北大学继续教育学院毕业设计 论文 东北大学继续教育学院毕业设计 论文 10 1 工作速度 PLC 的指令不同 执行的时间也不同 但大体都有相同的 指令 所以用执行一条基本指令的时间来体现这个速度 PLC 的工作速度高在允许的扫描周期内 可增加运行指令的条数 提高处理数据的能力 2 控制规模 控制规模体现了控制能力 是对 PLC 其它性能指标起着制 约作用的指标 是高低档 PLC 主要区别 也是 PLC 划分为微 小 中 大和特大型机的唯一依据 控制规模与多方面因素有 关 如工作速度 内存区的大小 输入输出电路的数量以及 PLC 指令系统都是影响控制规模的因素 3 组成模块 组成 PLC 的模块是 PLC 的硬件基础 反映了 PLC 的控制能 力 模块的类型越多 规格越齐全 功能性越强 性能越好 PLC 越容易配置成各式各样的系统以满足各种不同的需要 4 内存容量 PLC 内存有系统用内存与用户内存 系统内存要存储监控 东北大学继续教育学院毕业设计 论文 东北大学继续教育学院毕业设计 论文 11 程序 提供内部器件及参数的设定 用户内存用于存储用户程 序 内存越大 内部器件种类越多 数量越多 越便于 PLC 的 进行各种控制与数据处理 可见 常用内部器件种类机器数量 与可能提供的用户程序容量代表 PLC 内存的大小 5 指令系统 具有多少指令 各条指令又有什么功能 是了解与使用 PLC 的重要方面 PLC 的指令越多 功能也越来越强大 除了以上是主要的衡量 PLC 的指标 PLC 编程支持软件 为保证 PLC 正常工作采取的可靠措施以 PLC 的联网能力和经 济指标都可以作为衡量 PLC 性能的指标 1 4 4 PLC 的主要特性 与其他控制器相比 PLC 在工业生产中得到了广泛应用 主要因为 PLC 具有以下主要特性 l 具有高可靠性 所有输入输出电路均采用光电隔离 各 FO 端子除了采用常规模拟量滤波外 还有数字滤波 内部采 用电磁屏蔽 防止辐射干扰 每次扫描都对程序进行检查和校 验 一旦程序出错立即报警并停止运行 东北大学继续教育学院毕业设计 论文 东北大学继续教育学院毕业设计 论文 12 2 编程方便 易于使用 PLC 采用与实际电路接线图非 常接近的梯形图 易懂易编 编程工作集中到了设计思想的本 身而不是如何实现设计思想 从硬件方面说 使用可编程控制 器 无论是接线 配置都及其方便 3 环境要求低 适用于恶劣的工业环境 且不需要特殊 维护 4 与其它装置配置连接方便 PLC 的接口原则是使用外 部接线 电平转换尽量少 对于开关量 输入可以是无源触点 开关或集电极晶体管输出 输出有继电器 可控硅 晶体管等 不同的形式 对于模拟量 只要模拟量信号电平在一定的范围 内 士 10 或 4 20MA 就可以按要求直接接入 对于数据通信 只需要 RS232 或 RS422 接口即可 1 5 长距离皮带式输送机合理的驱动装置 从输送带强度对功率的影响 考虑降低初期投资及提高输送 机运行的可靠性 长运距皮带式输送机的驱动宜采用中间驱动的 方式 其最大优点是可有效降低输送带的张力 使输送机的输送 东北大学继续教育学院毕业设计 论文 东北大学继续教育学院毕业设计 论文 13 长度理论上不受输送带张力的影响而无限延长 同时 采用中间 驱动还可以使巨大的总功率分解成多个较小的单元驱动功率 便 于实现输送机主要驱动原部件的标准化 系列化和通用化 中 间驱动有两种形式 即卸载式中间驱动和摩擦式中间驱动 由经 济性和操作性比较优劣 建议采用卸载式中间驱动方式 驱动装 置由电动机 减速器 液力凋速装置 制动器等元部件组成 为 使电动机 减速器 调速型液力偶合器等的连接基本处于水平 可以考虑该连接与底座采用浮动支撑的连接形式 达到对中性好 调整容易 拆装方便的效果 1 6 皮带式输送机的发展趋势 随着煤矿现代化的发展和需要 我国对大倾角固定皮带式 输送机 高效高产工作面顺槽可伸缩皮带式输送机及长运距 大运量皮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 应用动态分析技术与智能化控制技术 研制成 功了软启动和制动装置以及 PLC 控制 为核心的电控装置 并且 井下大功率防爆变频器也已经进入研发 试制阶段 随着高效 东北大学继续教育学院毕业设计 论文 东北大学继续教育学院毕业设计 论文 14 高产矿井的发展 皮带式输送机各项技术指标有了很大的发展 主要表现在以下几个方面 1 提高煤矿井下皮带式输送机关键零部件的性能和安全 可靠性 设备开机率的高低主要取决于运输零部件的性能和可 靠性 提高零部件的性能和可靠性可以大大提高设备开机率 2 提高运输能力 适应高产高效集约化生产的需要 长 运距 高速度 大运量 大功率 集中控制是皮带式输送机今 后发展的必然趋势 3 控制自动化水平要提高 4 一机多用 扩大功能 皮带式输送机是一种理想的连 续运输设备 但是不能充分发挥起能力 浪费了资源 如果将 皮带式输送机结构做适当修改 并且采取一定安全措施 就可 以拓展起工作领域 是起发挥更大的经济效益 通过上述分析 可以预见 未来新机型应该具有以下特征 1 大运量 高速度 即意味着高生产率 减少单位时间生 产成本 2 长使用寿命 胶带与托辊的磨损是限制输送机寿命的主 要原因 减少胶带与托辊之间的摩擦系数 增加胶带的耐磨性 提 东北大学继续教育学院毕业设计 论文 东北大学继续教育学院毕业设计 论文 15 高托辊的性能 可以较大程度地提高输送机的使用寿命 3 低生产成本 在普通胶带输送机中 托辊制造的费用占 整个胶带运输机的 17 25 且运动部件过多 维修费用昂贵 采用无托辊支承或非接触支承是降低胶带输送机成本的最有效 方法 4 低能源消耗 胶皮带式输送机的能源 80 左右都消耗在 摩擦损失上 降低摩擦损耗的最有效方法是采用非接触带输式 送机 如水垫式胶带运输机 它所需的电机功率仅为普通胶带输 送机的 20 5 智能化 未来机型应与电脑密切联系 适合程序控制 智能操作 物料装卸 机器安装与维护都应能实现智能化管理 可以预见 胶带输送机的发展趋势是从接触式胶带输送机向 非接触的胶带输送机发展 最终发展趋势是采用最原始的胶带输 送机的结构 即采用带子在槽内滑动 胶带非接触支承节省大量 的金属 大大减少了胶带运动阻力和能耗 维修也简便 随着新 型材料的出现 特别是近几年出现的纳米材料 有理由相信胶带 与滑槽之间的摩擦系数和带子的耐磨性可以得到很大的改观 而胶带在滑槽内滑动的结构最简单 运动部件最少 这样它更适 合智能化管理 同时生产成本也大大降低 东北大学继续教育学院毕业设计 论文 东北大学继续教育学院毕业设计 论文 16 在给定条件下 皮带式输送机选型设计计算合理与否关系 到能否高效 安全 可靠地完成生产任务 一般说来 皮带式 输送机的选型设计有两种方法 一种是成套供应的设备 或已 有设备 的计算 对于这一类运输机的设计计算无需进行参数 和部件的选择 一般只需核算生产能力 电动机功率和输送带 强度等是否满足有关规定的要求 另一种是对通用设备 如 TD75 DT 系列通用固定皮带式输送机和 DX 系列钢丝绳芯带时 输送机等 的选型计算 需要通过计算选择各组成部件 如 输送带 滚筒 托辊 驱动装置 最后组合成使用于具体 条件下的皮带式输送机 该设计主要进行的是后一种设计 皮 带式输送机的设计程序大体分两步 第一步是初步设计 主要 是通过理论上的计算选出合适的输送机部件 或者完成对已选 部件的验算 第二步是施工设计 主要完成对已选部件的安装 布置图纸设计工作 由于该种皮带输送机既有上坡运输又有下坡运输 最困难 得工况就不一定时在满载时 因此要分不同工况进行分析 第 一种工况是满载运行状态 输送带各段都满载的运行状态 大 东北大学继续教育学院毕业设计 论文 东北大学继续教育学院毕业设计 论文 17 多数情况下 此状态为输送机系统最困难的工况 所以必须对 正常运行工况进行设计计算 以确定各主要点输送带张力 电 机功率 张紧力的结论 第二种工况最大发电状态 如果设计 中没有考虑到这种工况 就必然会出现驱动装置过载 或者在 这种条件下停车制动不住 出现飞车造成严重的事故 本输送 系统最大发电运行状态的工况是在只有下运段满载 而上运段 处于空载状态的情况下出现 第三种工况是最大电动状态 如 果忽略此工况 有可能出现电机堵转 闷车而烧坏 而且这种 工况也随起动和停车过程的出现而不断出现 对于本输送机系 统的最大电动状态是在线路下运段空载 而上运段满载的情况 出现 第四种工况是空载运行状态 就是输送机上各点都没有 载荷情况下输送机的运行状态 对于本输送线路 空载运行状 态比最大电动状态是安全 因此在这就不进行详细设计计算 比较这前三种工况下所需的牵引力和电机功率 按照最困难的 工况进行各部件的选取 东北大学继续教育学院毕业设计 论文 东北大学继续教育学院毕业设计 论文 18 2 2 上运皮带式输送机设计上运皮带式输送机设计 2 1 设计题目原始参数 易顺煤矿主斜井上运原始参数 1 设计运输能力 Q 650 t h 2 输送距离 L 588 m 3 输送倾角 24 4 4 原煤松散密度 0 7 t m 5 煤最大块度 amax 230 mm 东北大学继续教育学院毕业设计 论文 东北大学继续教育学院毕业设计 论文 19 6 煤动堆积角 30 7 供电电压 6KV 8 是否要求防爆 否 9 备注 变频器 盘闸 2 2 输送带选型计算 输送带是输送机的重要部件 要求它具有较高的强度和较 好的挠性 其价格比较昂贵 约占输送机总成本的 25 50 在类型确定上需考虑以下几点 煤矿井下必须使用阻燃输送带 并且尽量选用橡胶贴面 其次为橡塑贴面和塑料贴面的阻燃输送带 表 2 1 设计原始数据 长度 m 输送量 t h 运行方 式 倾角 供电电 压 KV 来料点 位置 堆积角 最大块度 mm 588650 上运 24 46 机尾 30 230 在同等条件下 优先选择分层带 其次整体带芯带和钢绳 芯带 优先选用尼龙 维尼龙帆布层带 因在同样抗拉强度下 东北大学继续教育学院毕业设计 论文 东北大学继续教育学院毕业设计 论文 20 上述材料比棉帆布带体轻 带薄 柔软 成槽性好 耐水和耐 腐蚀 覆盖胶的厚度主要取决于被运物料的种类和特性 给料冲 击的大小 带速与机长 输送带由带芯 骨架 和覆盖层组成 带芯主要由各种织物 棉织物 各种化纤织物以及混纺材料等 或钢丝绳构成 他们是输送带的骨架层 几乎承受输送带工作 时全部负荷 因此 带芯材料必须具有一定的强度和刚度 覆 盖胶用以保护中间的带芯不受机械损伤以及周围介质的有害影 响 上覆盖胶层一般较厚 这是输送带的承载面 直接与物料 接触并承受物料的冲击和磨损 下覆盖胶是输送带与支撑托辊 接触的一面 主要承受压力 为了减少输送带眼托辊运行时的 压陷阻力 下覆盖胶是输送带与支撑托辊接触的一面 主要承 受压力 为了减少输送带沿托辊运行时的压陷阻力 下覆盖胶 的厚度一般较薄 侧边覆盖胶的作用是当输送带发生跑偏是侧 面和机架相碰时 保护其不受机械损伤 2 2 1 输送带运行速度选择 表 2 2 与物料有关的常用带速 东北大学继续教育学院毕业设计 论文 东北大学继续教育学院毕业设计 论文 21 带宽 B mm 500 600800 10001200 1400 输送物料的特性 带速 v m s 磨琢性小 品质 不会因粉化而降 低 如 原煤 砂 泥土 原盐等 0 8 2 51 0 3 151 5 5 0 带速是输送机的重要参数 通常根据下列原则进行选择 1 长距离 大运量的输送机可选择较高带速 2 倾角大 运距短的输送机带速易小 3 下运相对上运皮带式输送机带速低 4 粒度大 耐磨性大 易粉碎和易起尘的物料宜选用较 低带速 5 采用卸料车卸料时带速不宜超过 2 5m s 由此结合表 2 1 选择 v 2 5m s 2 2 2 带宽的确定 表 2 3 物料断面系数 动堆积角 10 20 30 40 50 东北大学继续教育学院毕业设计 论文 东北大学继续教育学院毕业设计 论文 22 槽型 316385422458496 K 平型 67135172209247 表 2 4 倾角系数 输送倾角0 3 5 10 15 20 c10 990 950 890 81 1 按输送能力确定带宽 B1 988 mm 1 B vkc Q9 04227 05 2 650 式 2 1 式中 Q 650t h K 422 由表 2 2 得到 v 2 5m s 0 90 t m3 C 0 9 由表 2 3 推出 2 按输送物料的块度确定带宽 2 B 660 mm 2max 200Ba 式 2 2 式中 amax 物料最大块度的横向尺寸 东北大学继续教育学院毕业设计 论文 东北大学继续教育学院毕业设计 论文 23 综合考虑 本设计带宽选择为 1000m 2 2 3 输送带种类的选择 钢绳芯皮带式输送机在结构形式上相同于通用皮带式输送 机 只是输送带由织物芯带改为钢丝绳芯带 因此它是一种强 力型皮带式输送机 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 大型矿井的主要平巷 写景和地面生产系统往往会用到大运量 长距离情况 如果采 用普通型皮带式输送机运输 由于受到输送带强度的限制而只 能采用多台串联运行方式 这就造成了设备数量多 物料转载 次数多 因而带来设备投资高 运转效率低 事故率升高 粉 煤比重上升以及维护人员增多等后果 采用钢绳芯皮带式输送 机可以有效地解决这类问题 因为我设计的输送机运输距离长 588m 所以我采用钢绳芯输送带 查 DT 手册表 4 1 4 5 预选 钢丝绳芯输送带 NR 覆盖胶 表 2 5 ST 带芯皮带规格及技术参数 输送带类纵向钢丝绳最钢丝绳间带厚 东北大学继续教育学院毕业设计 论文 东北大学继续教育学院毕业设计 论文 24 型拉伸强度 N mm 大直径 mm 距 mm mm ST200061220 上胶层厚 8mm 下胶层 6mm 钢丝绳根数 79 根 输送带质量 33 1kg m 1 2 3 输送线路初步设计 线路初步设计的任务是根据使用地点的具体情况 用户要 求或输送机类型情况 进行输送机的整体布置 主要内容包括 驱动装置的型式 数量和安装位置的确定 拉紧装置的形式和 安装位置的确定 机头 机尾布置 装卸位置及形式 清扫装 置的类型及位置的确定等 最后根据这些内容画 出输送机的布 置简图 本题目选择双滚筒向上运输式布置 如图 2 1 所示 东北大学继续教育学院毕业设计 论文 东北大学继续教育学院毕业设计 论文 25 图 2 1 皮带式输送机的布置形式 2 4 托辊的选择计算 2 4 1 托辊类型及其作用 托辊是用来支承输送带和输送带上的物料 减少输送带的 运行阻力 保证输送带的垂度不超过技术规定 使输送带沿预 定的方向平稳地运行 皮带式输送机上的主要部件是托辊 其 成本占输送机总成本的 25 30 总重约占总机重量的 30 40 它是日常主要管理 维护和更换的对象 因此 它的可靠 性和寿命决定着输送机的功效 托辊使用寿命短会增加输送机 的维修费用 转动不灵活会增加输送机的功耗 堵转的托辊会 磨损昂贵的输送带 甚至可导致矿井瓦斯 煤尘爆炸的严重事 东北大学继续教育学院毕业设计 论文 东北大学继续教育学院毕业设计 论文 26 故 通常托辊的预期使用寿命大约在 2 5 万小时 但在恶劣的 工作条件下 如煤矿井下工作 它的实际使用寿命低于预期的 使用寿命 托辊按其用途的不同主要分为承载托辊 又称上托辊 回 程托辊 又称下托辊 缓冲托辊与调心托辊 托辊的结构与具 体布置形式主要决定于输送机的类型与所运物料的性质 承载托辊安装在有载分支上 以支承输送带与物料 在生 产实践中要求它能根据所输送物料性质的不同 使输送带的承 载断面的形状有相应的变化 例如 运送散状物料 为了提高 生产率和防止物料的撒落 通常采用槽形托辊 槽形托辊一般 由 3 个或 3 个以上托辊组成 目前普通槽形托辊的成槽角均为 35 托辊之间成铰接或固支 对于成件物品的运输通常采用 平行承载托辊 回程托辊安装在空载分支上 以支承输送带 通常采用平 行托辊大型输送机有时采用 V 形回程托辊 缓冲托辊大多安装在输送机的装载点上 以减轻物料对输 送带的冲击 在运输沉重的大块物料的情况下 有时也需沿输 东北大学继续教育学院毕业设计 论文 东北大学继续教育学院毕业设计 论文 27 送机全线设置缓冲托辊 通常缓冲托辊有弹簧钢板式和橡胶圈 式两种 输送带运行时 由于张力的不平衡 物料偏堆积 机架变 形 托辊轴承损坏以及风载荷作用等使其产生跑偏 目前应用 最为普遍的是前倾托辊 它取代了调心托辊 靠普通槽形托辊 的两侧辊向输送带运行方向倾斜 2 3 实现防跑偏 托辊间距的选择应考虑物料性质 输送带的重度及运行阻 力等条件的影响 承载分支托辊间距可参考表 2 3 选取 缓冲 托辊间距一般为承载托辊间距的 0 3 0 5 倍 约为 0 3 0 6m 回程托辊间距可按 2 3 m 考虑或取为承载托辊间距的 2 倍 根据课题实际要求 承载托辊我们选择 35 槽型托辊组 另外加入 35 槽型前倾托辊组 这样可以起到防跑偏作用了 回程托辊选择普通平行托辊 同时选用 35 缓冲托辊 选用 10 20 过度托辊 2 4 2 托辊参数确定 查 DT A 皮带式输送机设计手册表 6 3 35 槽型托辊 东北大学继续教育学院毕业设计 论文 东北大学继续教育学院毕业设计 论文 28 组主要参数如表 2 6 手册表 6 17 平行托辊参数如本文表 2 7 手册 6 11 得缓冲托辊参数如下表 2 8 查 35 DT A 皮带式输送机设计手册 P64 表 6 5 槽型 前倾托辊组前倾角为 1 26 2 4 3 托辊间距的确定 托辊间距的选择应考虑物料性质 输送带的重度及运行阻 力等条件的影响 承载分支托辊间距可参考表 2 9 选取 缓冲 托辊间距一般为承载托辊间距的 0 3 0 5 倍 约为 0 3 0 6m 回 程托辊间距可按 2 3 m 考虑或取为承载托辊间距的 2 倍 表 2 6 35 槽型承载托辊组参数 带宽 m 辊长 mm 带速 m s 辊径 mm 辊子图号轴承型号 托辊组 质量 kg 10003802 5133G5056305 C445 5 表 2 7 平行下托辊参数 带宽 mm 辊长 mm 带速 m s 辊径 mm 辊子图号轴承型号 托辊组 质量 东北大学继续教育学院毕业设计 论文 东北大学继续教育学院毕业设计 论文 29 kg 100011502 5133G5196305 C426 表 2 8 35 缓冲托辊参数 带宽 mm 辊长 mm 带速 m s 辊径 mm 辊子图号轴承型号 托辊 组质 量 kg 10003802 5133G505H6306 C461 6 查 矿井运输提升 P51 表 选取承载托辊间距 1 2m 则下托辊间距 2 4m 2 4 4 托辊阻力系数 查 矿井运输机械 P128 表 表 2 9 承载托辊间距参考表 松散物料堆带宽 mm 东北大学继续教育学院毕业设计 论文 东北大学继续教育学院毕业设计 论文 30 积密度 t m 40050065080010001200140016002000 2 51 21 21 11 11 0 表 2 10 输送带沿托辊运行的阻力系数 槽形 平行 工作条件 滚动轴承含油轴承滚动轴承含油轴承 清洁 干燥 0 020 040 0180 034 少量尘埃 正常湿度 0 030 050 0250 040 大量尘埃 湿度大 0 040 060 0350 056 取承载托辊阻力系数 0 03 回程托辊阻力系数 0 025 2 5 皮带式输送机线路阻力计算 2 5 1 基本参数计算 1 输送带线质量 qd 输送带线质量 33 1kg m 1 见 2 2 3 中输送带类型选择 2 物料线质量 q 东北大学继续教育学院毕业设计 论文 东北大学继续教育学院毕业设计 论文 31 已知设计运输能力 Q 650t h 输送带运行速度 2 5m s 时 物 v 料线量 q 72 2 kg m 式 v Q 6 35 2 6 3 650 2 3 3 托辊转动部分线质量 表 2 11 F 托辊回转部分质量 kg 带宽 mm 托辊形式 50065080010001200140016001800 200 0 铸铁 座 111214222547507277 槽形 承载 托辊 冲压 座 89111720 铸铁 座 810121720 39 V 42 V 61 V 65 V 回程 托辊 V 形 托辊 冲压 座 79111518 东北大学继续教育学院毕业设计 论文 东北大学继续教育学院毕业设计 论文 32 头部滚筒或尾部滚筒距第一组槽形托辊的距离 s 按下式计算 式 2 4 Bs 67 2 式中 滚筒与第一组托辊之间的距离 ms 35 托辊的成槽角 rad B 1000 输送带宽度 mm 经计算可知 本设计皮带式输送机的尾部滚筒距第一组槽形托 辊的距离 2 67 35 2 1 360 1 63 Bs 67 2 m 式 2 5 槽型托辊成槽角 35 B 1m 头部滚筒距第一组槽形托辊的距离 2 67 35 2 1 360 1 63 mBs 67 2 槽形托辊成槽角 35 B 1m 本设计的皮带式输送机的带宽 B 1000mm 堆积密度 0 7 t m 经查表 2 9 表 2 11 可知承载分支托辊间距 1 3 m Lt 其托辊承载部分质量 17kg 冲压座 回程托辊间距G 2 6m 下托辊的间距一般取 2 倍的上托辊间距 其托辊回 Lt 转部分质量 15kg 冲压座 根据 DT 手册回程托辊选择平 G 行下托辊 因此 可求出托辊旋转部分线质量 东北大学继续教育学院毕业设计 论文 东北大学继续教育学院毕业设计 论文 33 承载托辊旋转部分线质量为 17 1 3 13 kg m t q 式 2 6 回程托辊旋转部分线质量为 15 2 6 5 7 kg m t q 式 2 7 2 5 2 线路阻力计算 1 直线阻力计算 对于承载分支 sincos ddtZ qqqqqgLW 式 2 8 268815 N 其中 0 03 对于回程分支 K W sincos ddt qqqgL 式 2 9 73887 N 0 025 式中 承载分支直线运行阻力 N z W 回程分支直线运行阻力 N k W 重力加速度 m s g 东北大学继续教育学院毕业设计 论文 东北大学继续教育学院毕业设计 论文 34 输送长度 m L 输送倾角 输送带在承载分支运行的阻力系数 输送带在回程分支运行的阻力系数 2 6 输送带张力的计算 2 6 1 按功率比为 2 1 计算张力 用逐点张力法算输送带张力应满足两个条件 摩擦传动条 件 即输送带的张力必须保证输送机在任何正常工况下都无输 送带打滑现象发生 对于塑面带应相应减少 输送带的受力情 况如图 2 2 所示 东北大学继续教育学院毕业设计 论文 东北大学继续教育学院毕业设计 论文 35 图 2 2 输送带设计示意图 按摩擦条件确定 10 02 2 SS SS 式 2 10 1 1001 1 210 e SSS n 式 2 11 312 SK S 式 2 12 413 SK S 式 2 13 54K SSW 式 2 14 625 SK S 式 2 15 16Z SSW 东北大学继续教育学院毕业设计 论文 东北大学继续教育学院毕业设计 论文 36 式 2 16 其中 05 1 04 1 2 1 c c 为回程托辊阻力 a W 为承载托辊阻力 z W 联立求解得 1 279747SN 2 83924SN 3 90401SN 4 94017SN 5 20130SN 6 21137SN 0 150128SN 所以 max 279747SN 2 6 2 按功率比为 1 1 计算张力 按垂度条件计算 6 min 5cos72 233 110 cos24 44795 zhdt SSqqlN 式 2 17 东北大学继续教育学院毕业设计 论文 东北大学继续教育学院毕业设计 论文 37 由逐点张力法得 6 5 2 4566 S SN K 式 2 18 5 min 5cos648 Kd t SSq lN 式 2 19 16 273610 zh SSWN 式 2 20 45 78453 K SSWN 式 2 21 4 3 1 75435 S SN K 式 2 22 3 2 1 72534 S SN K 式 2 23 所以 max 273610SN 2 6 3 按功率比为 1 2 计算张力 按垂度条件计算 6 min 5cos72 233 110 cos24 44795 zhdt SSqqlN 由逐点张力法得 6 5 2 4566 S SN K 5 min 5cos648 Kd t SSq lN 东北大学继续教育学院毕业设计 论文 东北大学继续教育学院毕业设计 论文 38 16 273610 zh SSWN 45 78453 K SSWN 4 3 1 75435 S SN K 3 2 1 72534 S SN K 所以 max 273610SN 因此选功率比 2 1 进行计算 2 7 输送带强度验算 根据上面的计算结果 最大张力 max 279747SN max 2000 1000 7 1 279747 d SB n S 式 2 24 其中 n 安全系数 钢丝绳纵向拉伸强度 d S 因此安全系数满足要求 2 8 牵引力及电机功率计算 2 8 1 牵引力及电机功率计算 1 传动滚筒表面牵引力的表达式为 0 F 东北大学继续教育学院毕业设计 论文 东北大学继续教育学院毕业设计 论文 39 012 195823FSSN 式 2 25 2 传动滚筒主轴牵引力 011212 0 030 05210359FSSSSN 式 2 26 因为 表示传动滚筒输出牵引力 所需电动机的功率为 01 0F 3 01 10 dd F v NK 式 2 27 3 2 5 210359 1 1510 0 9 672kW 式中 包括联轴器和减速器的总传动效率 3 空载功率 3 01 2 10 dd F v NK 式 2 28 3 195823 2 5 1 1510 0 9 626kW 东北大学继续教育学院毕业设计 论文 东北大学继续教育学院毕业设计 论文 40 此时 皮带式输送机所需电动机功率为 12 max ddd NNN 式 2 29 672kW 2 8 2 电动机选型 所需最大功率 672kw 则我们必须选用最大功率为 250 3 750kw 的驱动组合 查 DT 手册表 17 6 可知 Y3554 4 满足要求 其主要性能参数如下表 2 12 所示 表 2 12 Y3554 4 型电动机主要性能参数 满载 电动机型号额定功率 kw 转速 r min电流 A效率 功率因数cos Y3554 4250150029 1193 40 85 起动电流 额定电流起动转矩 额定转矩最大转矩 额定转矩重量 kg 6 50 81 81990 东北大学继续教育学院毕业设计 论文 东北大学继续教育学院毕业设计 论文 41 2 9 驱动装置及布置 2 9 1 滚筒的选择 滚筒是皮带式输送机的重要部件 按其结构与作用的不同 分为传动 驱动 滚筒 电动滚筒 外装式电动滚筒和改向滚 筒 传动滚筒用来传递牵引力或制动力