皮带运输机系统总体方案设计.doc

皮带运输机系统总体方案设计：参考已有的皮带运输机，设计本系统皮带运输机草图如下：由设计要求:工作能力IV30t/h，1.65t/m3， 得其工作能力Iv18.182m3/h，及运输物料粒径5mm。并由减小输送机重量的立场出发，由资料1表124初步选定输送机带宽为500mm，由资料1表1-25初步选定输送机带速V=2m/s。其有效带宽B=0.9B-0.05=0.4m输送机倾角确定为水平方向即G=00。已知输送机输送量即其工作能力IV18.182m3/h，由资料1表1-27查得当V=2m/s，B=500mm时，输送机输送量IV=174m3/s18.182m3/h,因此可将带速修正为0.8m/s，此时输送机输送量IV=69m3/s完全可满足设计要求。估算运距根据整体设计即筑堆机轨道宽1.6m，轨道离堆浸池壁距离为1.2m，堆浸池宽25m，且输送物料安息角为360-370，因输送机带速很慢且高度不高，而忽略物料抛撒倾角，如下图粗略计算得输送机运距L=23m。输送带的选用由资料1表6-2查得输送带选用氯丁胶为覆盖胶，其特性如下：生胶密度：1.151.25g/cm3硬度：1090JIS抗拉强度：0.502.50N/cm2伸长率：1001000%回跳弹性：优扯断强度：良永久变形：优耐磨损性：优耐弯曲龟裂性：优良耐热性：良耐寒性：良耐矿物油：良耐酸：优耐碱：由资料1表6-3选用芳纶为带芯,其特性如下:抗拉强度：37.345.0kn/tex湿干强度比：100%断裂伸长率：2032%伸长30%时回弹率：95100%初始弹性模量：7901400kn/tex相对密度：1.36吸湿率：0.40.5耐热性：2382500c耐光性：良好耐磨性：良好耐酸碱性：优断裂强度：1100Mpa平均强度：80kn/tex初始模量：90kn/tex弹性模量：6.08.0kn/mm2以输送带带芯为聚酯帆布,从资料1表6-6选用DT型固定式输送机用EP-200型输送带,其带强为200N/MM,特性如下:扯断强度：200kn/mm每层厚度：1.3mm每层质量：1.32kg/m2伸长率：约1.5带宽：5001200层数：36覆盖胶厚度/质量：3.0/3.4/(mm/(kg/m2)由资料1表6-7查得输送带每米质量为5.02kg/m,由资料1表6-8查得其特性参数为:带强：200n/mm带层：23弹性模量：1110kn/m使用最大拉力：20kn/m骨架厚度：2.62骨架单位质量：3.02kg/m使用滚筒直径：315400mm输送带寿命计算根据资料1德国Hztzel法计算QO=a*b*c*d1*d2*d3*d4*d5*Q其中各参数为:Q-可持久输送量，由资料1表6-29查得其为31万吨。a-上覆盖胶的耐用度，由表6-30查得为100%b-上覆盖胶厚度与拉伸强度有关的耐用度，由表6-31查得其为120%c- 运输物种的耐用度，由表6-32查得为90%d1-装置点有关的耐用度，由表6-33查得为100%d2-倾角的耐用度，由表6-33查得为100%d3-装置地点有关的耐用度，由表6-33查得为100%d4-拉紧装置形式有关的耐用度，由表6-33查得100%d5-驱动形式有关的耐用度，由表6-33查得为100%将以上各参数代入计算得：Q0=a*b*c*d1*d2*d3*d4*d5*Q=100%*120%*90%100%*100%*100%*100%*100%*310000t=334800t随着生产力的发展,输送带带强的提高,上式得出值仅为现在实测寿命的1/2以下,加以修正T=K*T0=8*T0=8*334800t=2678400t,其中K=8为安全系数,由资料1表6-34查得.即输送带实际运输寿命为267.8万吨。由此可得输送带规格为：BP*(3.0+1.5)*L即5003*(3.0+1.5)*L其中L代表输送带总长度其外观质量规定如下:GB526-89对一般带式输送机用输送带的外观质量做了规定：（1） 覆盖胶表面上的疤痕小于1mm，不予修理。（2） 覆盖胶脱层面积不超过160cm2/m2,一次修理完善。（3） 不允许覆盖胶脱皮。（4） 不允许带侧突出。（5） 带侧露布，不得超过带长的3%，一次修理完善。（6） 边胶海绵与扯掉的边胶不得超过带长的8%，并一次修理完善。凡有微孔群的边胶均属海绵。（7） 压上熟胶边不能超过5%，一次修好。（8） 布层脱层不得超过12cm2/m2,修理层数不得超过布层总数的50%。（9） 带面露布纹不得超过0.5cm2/m2长，低于带平面者应一次修好。（10） 布层横波浪不得超过1.5mm/100m长，不得超过4处，一处不得超过4个峰，纵向波浪按明疤处理，局部微凹者均为明疤。输送带的连接输送带的接头要连成无缝的环形带才能使用，接头的连接强度十分重要，如果达不到原来输送带的强度，就会在接头处发生断裂，本设计采用硫化连接法。 将输送带分层削离，打磨干净，刷上橡胶液，待不粘手时再涂刷一遍，再凉到不沾手时，将两输送带削离层合拢，敲平，再盖上电加热板，上好压板，通电1.5h，输送带中心温度达到1500c时即止。不可过于硫化，如果硫化时间不足，或者过头均达不到预期效果。拉紧装置:由减小输送机重量之目的出发,采用螺旋拉紧装置,其规格由资料1表7-2查得如下:机架设计以带宽为依据,参考输送机标准机架设计,主机架材料选用10#热轧槽钢,其特性参数如下:机架中间支撑杆件材料选用3.6#热轧等边角钢,其特性参数如下:机架设计草图如下图：机架的有关计算：根据设计草图，计算机架总长：L1=23m+1.6m+0.3m+1.2m=25.8m伸出臂长：L2=25.8m-1.6m-0.3m=23.9m根据设计草图，计算机架的钢梁总长如下：L1=主梁长+底面梁长+构架横梁长+构架斜梁长+构架竖梁长 =2*(23m+1.6m+0.3m+1.2m)+12*0.85m+10*3.12m+3.31m*4+1.4m*2*2=111.84m伸出臂钢梁总长：L4=111.84m-(1.6m+0.3m)*2*3+0.85m*4+3.31m*2+(1.4m+0.7m)*2)=90.02m钢梁总重：G1=111.84m*10.007kg/m=1119.183kg伸出臂总重：G2=90.02m*10.007kg/m=900.83kg根据设计要求,机架设计如零件图。机架结构均为焊接.驱动方式选择根据资料1表3-5选择驱动方式为:头部单电动滚筒驱动。驱动简图如下：其驱动参数有：最大拉力：25000n(100%)，安全系数：11.8 包角：18002400，圆周力：T2（euo-1）托辊的选择由资料1表8-3以托辊同输送机带宽配合选用：上托辊选用槽型托辊,其尺寸为：长L3=200，直径D=89MM，下托辊选用平型托辊,其尺寸为：长L1=600，直径D=89MM，与托辊配合用轴承由资料1表8-4选用型号4G204轴承。其承载能力由资料1表8-5查得：当带速为0.8M/S，辊径D=89MM，辊长L3=200MM时，托辊的承载能力为2.95kn。上托辊组即槽型托辊组尺寸规格由资料1表8-24查得如下图：平型下托辊组尺寸规格由资料1表8-12查得如下图缓冲槽型托辊组选用资料1表8-28中PLX50-89-S，其尺寸规格如下：上调心托辊选用资料1表8-30之TD-75-S型，其尺寸规格如下：下调心托辊选用资料1表8-35之TD-75-X型，其尺寸规格如下：上挡边轮由资料1选用JDC50-B下挡边轮由资料1选用JGR-500确定托辊间距：由资料1表8-44取得：承载段托辊间距A0=1200mm.验算间距：承载段：由资料1之公式h=A02*(qb+qG)*g/8Tmin=3%A0当采用垂度基本公式时，允许的垂度应考虑输送带芯的刚度，因成槽产生的输送带跨距的强度等因素。当垂度一定时，输送带的最小拉力为：当垂度为3%时，Tmin=4.2A0*(qb+qG)*g.代入上式计算可得托辊间理论间距A0=4200mm,由此可得本设计中托辊间距合理。下托辊间距由资料1表8-44查得A1=3000mm.受料处托辊间距取(1/2-1/3)A0,且应力求物料负荷的主要部分位于两托辊之间的输送带上.头部滚筒到第一托辊间距取(1-1.3)A0.尾部滚筒到第一托辊间距取A0由资料1表8-46取2.4B各托辊间距具体如下：上过渡托辊间距：1200mm;受料处托辊间距：600mm;头部滚筒到第一托辊间距:1200mm;尾部滚筒到第一托辊间距:1200mm;下托辊间距：3000mm.托辊最小间隙:托辊圆周和托辊横梁或任何其他结构之间的空隙由资料1表8-47取30mm.输送带在正常位置与最靠近障碍物间隙C1由资料1表8-48取C150mm.托辊的选用计算:由资料1中公式计算托辊静载荷为:承载分支段:P0=9.81*e*a0*(Im/v+qG)回程分支段:pu=9.18*e*au*qG式中p0承载分支托辊静载荷，Pu回程分支托辊静载荷，e托辊载荷系数，由资料1表8-49查得e=0.8a0-上托辊间距，初步选用为1200mm，即1.2mIm-输送能力，已知其30t/h即8.33kg/sv带速，已知带速为0.89m/sQg每米输送带质量，已知其为5.02kg/mau下分支托辊间距，初步选用为3000mm,即3m将以上各参数代入上两式可得P0=9.81*0.8*1.2m*(8.33kg*s-1/0.89m*s-1+5.02kg/m) =135.43nPv=9.18*0.8*3m5.02kg/m=36.87n托辊动载荷计算：承载段分支：P10=P0*fs*fd*fa回程段分支：P1u=Pu*fs*fa式中fs运行系数，由资料1表8-50查得为1.0fd-冲击系数，由资料1表8-51查得为1.00fa-工况系数，由资料1表8-49查得为1.1将以上各参数代入上式可得：P10=135.43n*1.0*1.00*1.1=148.973nP1u=36.87n*1.0*1.1=40.557n托辊检验:由资料1表8-53查得托辊额定载荷为:上托辊:IQ=2350kn,下托辊:IQ=1100kn.由资料1表8-55查得其承载能力为0.813kn,比较托辊设计载荷与托辊额定载荷：支承段托辊设计载荷=135.43n+148.973n=284.403n2350kn回程段分支托辊设计载荷=40.557n+36.87n=77.427n1100kn因此可得本设计中托辊设计合理。托辊密封圈的选用:采用托辊配套DT-型径向迷宫式密封圈,规格由资料1表8-57查得:外径*内径*厚=147.2mm*20mm*26mm,重量为23g.材质为尼龙。清扫装置选用:输送带输送的物质往往带有粘性物质，如煤尘，泥浆，粉状物料，其中一部分会粘在输送带工作面上，在卸料时不能卸掉，这时，粘着的物料便进入空行段的下托辊上，把托辊弄脏并粘有这些附着物。物料进入托辊壳体内，从而增大轴承座上的径向载荷和轴向载荷，使轴承快速磨损，托辊壳体上粘上物料会撕裂和拉毛输送带的面胶，加速输送带磨损毁坏。如果粘着物进入机尾滚筒，就会粘在滚筒表面上，越粘越多，附着力也越来越大，结果是造成输送带跑偏，增加输送带磨损，酿成严重后果。输送带上残留的物料还会加大对滚筒的摩擦力，有时会引起输送带面胶和滚筒表胶面的撕裂。如果清扫装置良好，对托辊，输送带等的作用寿命都可以延长。由此可见，清扫器在带式输送机上有着不可忽视的作用。在运行中，为保证带式输送机的正常运转，在进入增面轮之前，必须将输送带上的附着物清扫干净。在本设计中，头部清扫器可由资料1选用弹性刮板刮净器,其特点为是利用一块或几块刮板借助于重锤或弹簧拉力与输送带工作面保持接触以清除输送带面上的粘着物料。单刮板清扫器是由一块横跨输送带整个宽度的刮板构成的。多刮板清扫器是由横跨整个宽度的两块或两块以上的相互平行的刮板构成的。在本设计中，头部清扫器采用多刮板清扫器。由资料1表9-5中选用头部清扫器为JW50-C1,其尺寸如图:刮板的安装和选择安装刮板时，刀口对准滚筒中心线，采用橡胶刮板，并且将刮板安放于皮带表面，才能刮掉输送带上的粘接残留物，但这样必然导致输送带与刮板间的作用力很高。即使在这样高的压力下，清扫效果也是很差的，因为橡胶硬度不够。采用金属刮板，并且刮板向与输送带进行方向相反的方向倾斜，清扫效果很好，金属刮板分216个刮刀，刮刀板宽2001900mm，视物料不同可用不锈钢，工具钢，碳化钨等做刀片，刀片宽120mm ,装在每个弹簧部件上，可以调动，也可以安装多排刀片。弹性刮板刮竟净器的设计计算：1. 弹簧的选择弹簧是本设计中较重要的零件，通过对弹簧的受力分析及弹簧应起的作用，确定零件的各参数。本清扫器有6个刀片，每个刀片上有一个弹簧，刀片到转轴距离L=150mm,弹簧的最大工作扭距为：M=FL=760/6*150=19000n*mm设弹簧丝直径为d=7mm,弹簧直径为D=18mm则弹簧的抗弯截面模量为：W=d3/320.1d3=34.3mm3扭转弹簧的曲度系数为：K3=(4c-1)/(4c-4)=1.5弹簧钢丝选用65Mn材料，其许用弯曲应力b为：b=0.625B=880MPa扭转弹簧钢丝受弯强度为：b=K3*M/W=831MPab因此，所选材料65Mn可以满足要求。65Mn的弹性模量E=200GPa,弹簧丝剖面的轴惯性距为：I=d3/64=117.86mm4因此所需的弹簧圈数为：Z=EI/180MD=3.84圈扭转变形取1002. 弹簧轴的选择及校核弹簧轴直径为10mm，材料为45号钢，弹簧的压缩量取22mm,则由F为产生的弯距为：M1=760/6*22=2786.67n*mm最大工作扭矩M=190000n*mm，弯距及扭矩合成为M1:M1=对于不变的扭矩：a=-1b/+1b=0.2826则：校核强度：因此弹簧轴满足强度要求。3. 轴的强度校核轴是用以支撑弹性刮板的，其材料的选择及强度校核也很重要。轴的材料取20钢，其直径取为48mm,由清扫器阻力F产生的轴弯矩为：扭矩取111mm，则由清扫器阻力F产生的扭矩为：M=760*111=84360n*mm弯矩，扭矩合成为 =210355.3n*mm校核轴的强度：因此轴的强度足够。空载段输送带的清扫：除圆管式的输送带外，即使槽型带式输送机是精心设计的，在加料点和沿输送带长度的任意地方也都可以发生输送带撒料的现象。如果发生撒料现象，撒出的物料可能落到输送带空载段上，从而被夹在输送带和滚筒之间，引起输送带的损坏或跑偏。空段清扫器安装在空载段上侧，紧靠在尾部滚筒的前方，用来清扫撒在空载段输送带上的任何物料，从而防止撒出的物料夹在输送带与尾部滚筒之间，这种刮板清扫器呈V形，有一个600夹角，V形刮板的顶点应指向输送带，刮板清扫器应布置在机尾滚筒和其前面的第一个下托辊之间，并要安放在输送带的上面，除UPF刮板外，全用玻璃钢制成。在本设计中，空载段清扫器选用资料1中重锤式清扫器,其规格尺寸如下图:滚筒选用:传动滚筒是传递带式输送机功率的圆柱形筒，而改向滚筒仅作为引导输送带改变方向的圆柱形筒，改向滚筒不承担转矩，结构比较简单。传动滚筒和驱动滚筒装置相连，是带式输送机最重要的部件，驱动功率的大小往往取决于传动滚筒表面之间的摩擦系数和输送带在该滚筒上的包角。传动滚筒的选用：按驱动方式分，传动滚筒有：1.外驱动式，即驱动装置放在传动滚筒外面，减速器直接同传动滚筒输入轴相联。2.内驱动式，即将驱动装置全部放在传动滚筒内，此种方式又称为电动滚筒。如果仅将减速器放入滚筒内，称为齿轮滚筒，或称为外装式减速滚筒，适用于大功率带式输送机。按轴承孔大小分，传动滚筒分为：1.轻型，孔径在50100mm;2.中型，孔径在120180mm;3.重型，孔径在200220mm。按外形分，传动滚筒可分为：1.鼓形滚筒，用钢板卷圆焊接而成，中间部分筒径大于两边筒径约几毫米，目的是防止输送带跑偏。2.叶片式滚筒，滚筒由许多横向叶片组成，目的是便于清洁输送带，此类滚筒又称为自清扫滚筒，如果将叶片改为圆钢棒，称为棒式滚筒，自然也可以将圆柱形钢壳上开上横槽，也可以起到自清扫作用，此类滚筒称为格栅滚筒。3.沟槽胶面滚筒，滚筒上的护面开上人形，直线形，环行等各种护面形状的滚筒，其目的是增大摩擦系数和便于排除粘着物料，传动滚筒护面常选用菱形和人字形。在本设计中，为减小皮带运输系统的整体质量和减小运输系统的空间大小，选用轻型内驱动式直线形沟槽胶面滚筒即轻形直线形沟槽胶面电动滚筒。根据输送系统输送带宽，由资料1 表10-19选用TDY筒径400mm型油冷式电动滚筒, 其结构图如下: 其重量由资料2表2-5-1查得G=260kg.其外型尺寸如图: 电动滚筒功率计算：由资料1中公式计算其功率为:式中 P电动滚筒轴功率，单位为Kw；C阻力系数，查表10-14可得c=2.2f-托辊阻力系数；已知为0.01L-输送机长度，已知为23m;qB输送带重，已知为5.02kb/m；qG-物料重，已知为1650kg/m3qRo承载托辊旋转重，以知为15.3kg/mqRu回程托辊旋转重，已知为10.4kg/mv带速，已知为0.89m/s；Iv输送量，已知为30t/s-物料密度，已知为1.65t/m3h输送高度，已知为平行运输。B带宽，已知为500mm;即0.5m.将以上各参数代入上式可得： =1.98kw电动滚筒的转矩计算：由资料1中公式计算电动滚筒的转矩如下：M=D*P*500/v式中 M电动滚筒转矩，单位为n*m,D电动滚筒直径，已知为500mm,即0.5m;P电动滚筒传动功率，由上式已知得1.98kwv带速，已知为0.89m/s；将以上各参数代入上式，可得：M=0.5m*1.98kw*500/0.89m/s =556.179n*m电动滚筒同改向滚筒的直径匹配，电动滚筒同改向滚筒的直径匹配按最高输送带拉力/安全系数的利用率区分：一级：利用率大于60%时，电动滚筒直径等于传动滚筒直径；1800改向滚筒比传动滚筒小一级：1800改向滚筒比传动滚筒小两级。二级：利用率为30%60%时，传动滚筒比一级小一级；1800改向滚筒比一级的再小一级，1800改向滚筒比一级的再小一级。三级：利用率不大于30%时，传动滚筒比二级的小一级；1800改向滚筒比二级的小一级，1800改向滚筒比二级的小一级。在本设计中，电动滚筒直径初步选定为400mm,按照以上一级要求即利用率大于60%，1800改向滚筒直径比传动滚筒小一级，即改向滚筒直径选用320mm.改向滚筒选用:根据带宽及上面所得结论,由资料1表10-2查得滚筒尺寸为D1=320mm,L=500mm.又由资料1表10-5,查得其使用系数为:最大承载力:13kn,轴承型号1312.其结构如图:滚筒的制造和安装要求:1.滚筒外圆直径偏差应符合GB10595-89规定,其外圆直径偏差应达到上偏差为1.50,下偏差为0.2.滚筒静平衡度应达到G40，可在滚筒接盘上采用减少或添加材料的方法实现。3.滚筒轴不应有夹层，折叠，裂纹，结疤等缺陷。经探伤后，轴上不允许有裂纹和白点。4.滚筒轴体承受合力大于80kn时，应消除内应力。一般选45钢经调质处理，HB=229269；或40号铬钢。5.滚筒装配后其外圆径向跳动应符合1.1的标准。6.滚筒轴承座同传动轴的配合为H7/g6,或者H8/g7，重型滚筒用H8/h7配合。7.滚筒轴的轴斜度，一般控制在1/20001/3000。3,增面轮:根据带宽即其与电动滚筒及改向滚筒的配合,由资料1表10-2查得其D=320mm,轴承型号选用1310,又由资料2表2-5-1查得其重量为93kg。皮带运输机系统总体设计