毕业设计带式输送机毕业设计.doc

摘 要带式输送机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。本论文主要涉及了带式输送机的机械设计和电器原理设计部分。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、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、推杆制动器、液压软起动的选择等；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，在机械设计的基础上，完成了对输送机的保护装置及其电器原理设计。电器控制主要通过可编程控制器实现（PLC）。关键词：带式输送机；驱动装置；可编程控制器Abstract Belt conveyor transmission capacity is one of the largest continuous transporting machine . Its structure is simple、 smooth operation 、 reliable functioning, and low consumption, little pollution, easy centralized control and automation And the continuous transportation of the facilities can be achieved in successive loading. The paper is mainly about the mechanical design and electrical principles belt conveyor design.There are two steps of designing the belt conveyor machinery. the first step is the preliminary design, mainly through theoretical calculations elected suitable carriers components. Including travel and the type of bandwidth selection, preliminary design belt conveyor lines, roll up their space options, roller choice, electric motors, reducer, push rod brakes, hydraulic soft start option; The second step is the construction design, based primarily on the preliminary design selected roller, roll up, driven devices have completed the installation of the components of the design and layout drawings. Finally, in the mechanical design basis for carriers I complete the design principles of the protection devices and appliances. the control of electrical equipment can be achieved primarily through programmable controller (PLC) . Keywords: belt conveyor；driven devices；programmable controller目录1 绪 论11.1 带式输送机的发展及现状11.2 带式输送机的发展趋势91.3 本课题研究的目的和意义121.4 本课题研究的内容132 带式输送机的施工设计152.1 概述152.2 带式输送机的初步设计153 带式输送机电控设计403.1 指令说明403.2 系统工作原理41参 考 文 献47致 谢49附 录501 绪 论 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，因此被广泛用于冶金、煤炭、化工、矿山、港口等各行业。1.1 带式输送机的发展及现状现代所指的胶带输送机主要指采用托辊支承，也就是普通意义上的胶带输送机。普通胶带输送机的输送带为橡胶带，输送带绕过两端的传动滚筒，并在整个长度上支承在许多托辊上。其中，输送带上面的分支为有载分支；而橡胶带下面的分支为无载分支。输送带既是胶带输送机的牵引件，又是承载货物的承载机构。工作时，由电动机通过减速器驱动传动滚筒，依靠传动滚筒与输送带之间的摩擦力，使输送带连续运动，被运物品靠它与输送带之间的摩擦力，随输送带运动到卸载地点卸载。普通胶带输送机根据工作位置是否固定不变，可分为固定式胶带输送机和移动式胶带输送机；根据驱动电机和可否正反转，可分为正转胶带运输机和可逆式输送机；另外也可以做成机架伸缩以改变输送距离的可伸缩胶带输送机等。带式输送机的组成如图1.1所示，主要有输送带、驱动装置（电动机、减速机、软启动装置、制动装置、联轴器）、传动滚筒、改向滚筒、托辊组、拉紧装置、卸料器、机架、漏斗、导料槽、安全保护装置以及电气控制系统等组成。图1.1 带式输送机组成示意图带式输送机的发展历史,实际上就是胶带输送机支承件的发展史,大致可分为三个时期:滑槽支承、托辊支承、非接触支承。最原始的胶带输送机的胶带在滑槽内滑动,由于当时条件下摩擦系数与胶带的耐磨性没有办法解决,所以得不到应用与推广。在采用托辊支承以后,摩擦系数显著减少,胶带输送机得到了广泛应用。但是托辊的数量以及托辊的维护成为制约胶带输送机发展的最大障碍,特别在高速运输场合,其缺点更加明显。20世纪70、80年代出现了非接触式胶带输送机采用气垫、磁垫、液垫的形式,使胶带与支承件不直接接触,该种机型大大节省了金属材料,降低了生产成本,更适合高速、大运量场合。带式输送机按承载断面可以分为平形、槽形、双槽形（压带式）、波纹挡边斗式波纹挡边袋式、吊挂式圆管形、固定式和移动式圆管形等8大类；按驱动方式分，带式输送机又可分为三大类：有辊式（输送带全由托辊支撑运转）、无辊式（输送带靠气垫、磁垫、水垫支撑运转）、直线驱动方式（将电动机驱动变为直线电动机驱动方式）。带式输送机与其他散状物料输送机以及汽车、铁路运输相比，有以下优点：（1）结构简单。带式输送机的结构由传动滚筒、改向滚筒、托辊或无辊式部件、驱动装置、输送带等几大件组成，仅有十多种部件，能进行标准化生产，并可按需要进行组合装配，结构十分简单。（2）输送物料范围广。带式输送机的输送带具有抗磨、耐酸碱、耐油、阻燃等各种性能，并耐高低温，可按需求进行制造，因而能输送各种散料、块料、化学品、生熟料和混凝土（3）输送量大。运量可从每小时几公斤到几千吨，而且是连续不间断运送，这是火车、汽车运输望尘莫及的。（4）运距长。单机长度可达十几公里一条，在国外已十分普及，中间无需任何转载点。德国单机60公里一条已经出现。越野的带式输送机常使用中间摩擦驱动方式，使输送长度不受输送带强度的限制。（5）对线路适应性强。现代的带式运输机在越野敷设时，已从槽形发展到圆管形，他可以在水平及垂直面上打弯，打破了槽形带式输送机不能转弯的限制，因而能依山靠水，沿地形而走，可节省大量修隧道、桥梁的基础建设。（6）装卸料十分方便。带式输送机可根据工艺流程的需要，可在任何点上进行装、卸料。圆管式带式输送机也是如此。还可以在回程段上装、卸料，进行反向运输。（7）可靠性高。由于结构简单，运动不见自重轻，只要输送带不被撕破，寿命可长达十年之久，而金属结构部件，只要防锈好，几十年也不坏。（8）营运费低廉。带式输送机的磨损件仅为托滚和滚筒，输送带寿命长，自动化程度高，使用人员很少，平均没公里不到一人，消耗的汽油和电力也很少。（9）基础建设投资低。火车、汽车输送的坡度都很小，因而延长不大，修建的路基长。而带式输送机一般可在20度以上，如果用圆管式90度都能上去，又能水平转弯，大大节省了基础建设投资。另外，通过合理设计也可以大量节约基建投资。现在国外带式输送机每公里成本费为100万300万美元，国内为人民币500万元，其中输送带占整机成本的30%35%。随着化学工业的发展，输送带成本将进一步下降。（10）能耗低，效率高。由于运动部件自重轻，无效运量少，在所有连续式和非连续式运输中，带式输送机能耗最低，效率最高。综上所述，带式输送机的优越性已十分明显，它是国民经济中不可缺少的关键设备。加之国际互联网络化的实现，又大大缩短了带式输送机的设计、开发、制造、销售的周期，使它更加具有竞争力。带式输送机的经济效益比较如下列表所示：表1.1 德国槽形带式输送机和铁路、卡车、有轨电车基建费比较表项 目槽形带式输送机铁路有轨电车卡车从矿山到港口距离/km10.4623.5010.4617.38每吨公里运费/万元1.00.582.291.30每吨的相对运费/万元1.01.262.292.16相对的基建投资/万元1.01.300.810.97相对基建投资比例1.01.1300.810.97表1.2 德国卡车和带式输送机设备投资和运费比较表距离/km带式输送机设备投资费用/万元卡车设备投资费用/万元带式输送机运费/（元（tkm）-1）卡车运费/（元（tkm）-1）21319.52334.50.45721.82741928.52740.50.32431.01562537.53004.40.27960.751183146.53288.60.24360.6293103791.13451.00.22740.5481表1.3 法国卡车同带式输送机的经济性比较表项目带宽/带长/km高差/m功率/kw运量/（th-1）带式输送机比卡车节省投资功率电能180013.12-27190080072%42%71%28005.8-72250100079%94%93%380011.20-55750（下运）51640%94%98%表1.4 中国山西铝厂龙门山石灰石矿带式输送机与电机车及卡车运输方案比较表运输方式运距/km1988年预算/（元t-1）1988年成本/（元t-1）年运费/万元带式输送机（钢芯胶带）1.20.2750.8140电机车方案1.10.3050.9195卡车方案1.22.43.0600随着国民经济的飞速发展,矿山、建材、化工、港口、粮食、电力、煤炭等部门对散状物料的输送提出了新的要求,要求带式输送机以长距离(指单机输送长度,国外最长达15000m,国内最长达8984m)、大运量(高带速和大带宽)和大倾角输送物料,同时提出无公害环保输送散体物料的要求。因此,带式输送机已不只是厂内及车间与车间之间的输送设备,而成为可以与汽车运输相竞争的输送设备。无论国外还是国内的建材及矿山行业,在这两种运输方案的对比选择后,最终还是较多地选择以长距离、大运量的带式输送机代替汽车运输的方案。其原因是采用汽车运输不仅要修建公路,购买汽车一次性投资大,而且日常的公路和汽车维修费用也很高;带式输送机输送散状物料是连续的物料流,生产效率高。目前,国外最大带速已达12m/s，国内的最大带速达5.18m/s,最大输送量8400t/h。当然,增加输送带的宽度也可以提高输送量(国外采用的最大带宽是3300mm),但增加带宽使整机所有相关尺寸增大,增加了设备的总投资。特别是输送带的成本要占整机成本的3050%,而且距离越长,运量越大,占的比例就越大。同时,大带宽需要相应的硫化设备用于输送带和输送带接头的硫化。因此我国目前所采用的最大带宽为22002400mm。今后的发展趋势是提高带速以提高输送量。当然,提高带速受到托辊转速(主要是轴承转速)的限制,国外生产的轴承转速可达1000rmin。而国内设计规范中规定不大于600r/min。如何生产出与托辊配套的高质量轴承也是轴承行业需要深入探讨的课题。近年来,增加带式输送机的运输长度成为减少输送散状物料费用的有效手段,增加运输长度不但减少了带式输送机成本,而且改进了输送机性能。设计出性能更可靠、寿命更长、使用期投资更低的高强度长距离带式输送机一直是输送机技术中的一项革新方向。通过引进国外先进国家的带式输送机整套设备及技术,以及国内广大科研技术人员的共同努力,可以说国内设计和制造长距离、大运量带式输送机的水平已经可以满足国内市场的需求,但是一些关键技术尚需引起重视并加以深入研究和开发。长距离带式输送机的驱动系统作为整机的枢纽,必须有效地控制好整条输送机,最大可能地保证输送机的最佳输送性能,且尽量减少对输送机各部件的负荷,尤其是机电部件的负荷和动力。同时,长距离带式输送机需要消耗大量的电能,实验表明,用在带式输送机上的电能70%被用于克服滞动力,这就使得长距离带式输送机的胶带张力控制和带动力都是极为重要的。因此,在提高输送机所用胶带性能的同时,长距离带式输送机的驱动系统必须能够满足各种综合动力的技术要求,以适应输送各种物料的需要。(1)驱动系统的技术要求输送机控制性能长距离带式输送机的驱动系统必须从加(减)速度、过载、负荷分配、输送带张力控制等方面有效地对输送机进行全程控制。加(减)速度控制：在小于最大设计载荷的任何载荷情况下,驱动系统都必须前后均匀地给输送带加(减)速,且加速段要长,以防止物料滑落、胶带在滚筒上打滑和过度张紧运动。过载控制：驱动系统应能防止输入功率和扭矩越过安全设施进入输送机,以免产生故障。同时,还应具备随时排除输送机阻卡现象的功能。负荷分配：多机驱动情况下,载荷应根据设计规范合理地分配给各驱动装置,避免因导致个别或多个驱动装置过载而影响输送机各部件运行质量,造成不必要的运行故障。输送带张力控制：输送带的正确张力是保证输送机安全可靠运行的首要条件之一。但带式输送机起止瞬间形成的带张力会给输送机的运行和控制带来很大的不利影响,严重的破坏性张力波可能会使长距离带式输送机迅速减速乃至停机。因此,驱动装置必须按要求控制住进入输送机的输送功率,使输送带随时保持良好的张力。输送机驱动性能驱动系统是输送机的关键设备,它的各部件都应具备最佳的可靠性,都必须严格按照标准和规范精心设计和制造。在使用期间,要配备良好的监控设备,随时了解掌握输送机运行情况,避免突然事故和阻卡现象给输送机造成的损失,减少维修和停机次数,提高长距离带式输送机的使用效率。最小电应力对长距离带式输送机来说,如果所有电机同时启动,电源系统中的电压负荷急剧增大,导致电压下降,使电机启动时间延长乃至困难,对电机产生应力,因此,当在最小电压时,驱动系统也必须能使主要电机及时启动。同时,电机每次启动时产生的极大电流会使电机温度增高,而电机启动所需时间越长,电流持续时间越长,温度也越高,电机的热化损坏也越快,从而使绝缘体的耐热性能下降,并最终在绝缘体内进行化学物质的变化,使绝缘体完全失去功能,最后毁坏电机。因此,要尽量以最小电应力进入电机,且启动次数尽可能减少,启动时间尽可能缩短,使电机有良好的使用环境。最小机械应力由于驱动系统的载荷分配不均,特别是急速启动情况下,包括不可控制的启动情况,以及不能逆止输送机的情况直接影响输送机的主要驱动装置及其他部件上的应力。针对产生的原因,必须对长运距带式输送机的驱动系统进行恰当的设计,在恰当分配各驱动装置载荷的情况下,设立适长的启动斜面并采用S型启动斜面以减少输送带应力。同时实行软启动以对输入功率和扭矩进行最大程度的限制,提高输送机的安全性,而减少对输送带的要求因素,这样就有效地降低输送机的成本。胶带要正常运行必须是封闭环路,将一个以上的胶带端部连接起来才能形成无极胶带同路,而接头强度只能达到该胶带强度的70%90%。因此,钢芯胶带的最薄弱处就是它的接头,所以如何确定接头的最佳连接方法就成为提高胶带实际强度的关建。对胶带的安全性,现主要基于四项不同的设计规范,即运行张力、起动张力、胶带延伸性和寿命的递减、接头动态效能的损失。对运行张力虽通常按最高张力条件确定,但由于造成接头疲劳的额定运行张力约占最高设计张力的80%,故很难达到；起动张力是一种不常出现的周期性条件,可根据停机和启动的频率来确定是否应视为持续起作用的疲劳因素；对胶带延伸应力和性能退化应该视为一种持续负到运行数值中,由于利用新技术,胶带接头间的动态强度达到了一个新水平,现在钢绳的耐用性倒成了限制接头高效能的因素,橡胶性能的改进使无沦何种强度的胶带均能获得效果良好的高效能接头。(2) 长距离带式输送机合理的驱动装置驱动方式的确定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。电机功率合理分配设计中可采用带有调速型液力偶合器的驱动装置有效地解决多机驱动中的电机负载不平衡问题。1.2 带式输送机的发展趋势随着煤矿现代化的发展和需要，我国对大倾角固定带式输送机，高效高产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。随着高效高产矿井的发展，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；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。（5）研制特殊机型。为了满足煤矿井下的某些特殊要求应开发满足这些要求的带式运输机。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。在给定条件下，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，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带式输送机。该设计主要进行的是后一种设计。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。1.3 本课题研究的目的和意义带式输送机是以胶带兼作牵引机构和承载机构的一种运输设备，它在地面和井下运输具有广泛的应用。由于带式输送机具有布置安装灵活,运行安全可靠 效率高且能连续输送和自动化程度高等特点，而被广泛地应用于各种线路生产系统中。普通上运带式输送机有一定的输送倾角，当超过临界角度时将引起物料的下滑。原煤所允许的最大上运倾角为20。本次课题研究的带式输送机倾角为2.96，输送的物料为原煤，符合普通上运带式输送机的设计要求。胶带输送机的设计通常采用标准的计算方法，对于长距离、高速的输送系统设计，一些对普通胶带输送机设计不被重视的问题显得突出起来。长距离胶带输送机系统投资较大，因而进行经济合理的设计，对节省工程投资、降低运营费用是极为重要的，目前经常采用的方法有：（1）合理地布置托辊间距，减少托辊的数量，从而降低托辊的投资；（2）降低输送机的运输能力，减少能耗以降低输送机系统的运营费用，为减少阻力需要提高托辊的制造和安装质量，以及适当加大托辊的直径；（3）降低输送带的张力，可使设计中选择强度登记较低的输送带，从而降低输送带的投资；（4）选择合理的驱动系统，在长距离胶带输送机的设计中，单纯采用大电机的方法难以满足起动力矩的需要，会使输送带受到很大的震荡波。目前采用较多的是使用液力偶合器和液体粘性软起动装置，在电机和驱动滚筒之间允许有打滑，从而得到一个软起动。根据带式输送机布置的不同，起制动方式和时间也相应可以调整，使输送机的动态冲击降到最小，提高输送带的使用寿命和降低输送带的强度等级。1.4 本课题研究的内容1.4.1 带式输送机系统初步设计（1）带式输送机初步设计计算 输送机布置形式的分析确定，带速的选择；输送带带宽、类型的选择确定；输送带线质量的计算；物料线质量的计算；托辊旋转部分质量的计算；各直线区段阻力计算；局部阻力计算；输送带各点张力计算及强度校核；变坡段曲率半径的确定；滚筒牵引力与电机功率的计算；拉紧力与拉紧行程的计算；制动(逆止)力矩的计算。（2）机械装置的选择与确定 电动机、减速器、联轴器的选择；软起动装置、逆止装置和制动装置的选择；传动滚筒、改向滚筒的选择与设计；确定托辊、托辊组的种类、结构形式及特点；确定拉紧装置的结构与特点。（3）带式输送机系统布置图的设计1.4.2 电气控制设计（1）总体要求 控制核心采用可编程序控制器，具有自动、远控/近控两种工作方式；电控装置和软起动装置（水平或上运）或软制动装置（下运）配合，保证空载、满载工况下的软起动和软停车；满足空载起动、重载起动；可以分别控制二台给煤机，且和给煤机之间有闭锁功能；具有运行状态显示和故障指示，并具有沿线通话和起车预警功能；具有前、后台设备闭锁功能；具备液压系统压力及温度保护功能，并能输出报警。（2）电控系统综合保护 防跑偏开关、拉线保护、纵撕保护、烟雾保护、煤位保护、超温保护、烟雾保护和自动洒水装置、打滑保护、语音信号保护。（3）对软起动装置的控制要求 可以实现带式输送机在空载、满载等工况下的正常软起动。 （4）对软制动装置的控制要求 软制动装置必须具备可靠的制动效果，保证带式输送机的安全运行；与配套电控联合工作能满足下运带式输送机正常制动、紧急制动、断电制动等要求。2 带式输送机的施工设计2.1 概述带式输送机的设计通常包含初步设计和施工设计两个方面的内容。前者主要是通过理论上的分析计算选出满足生产要求的输送机各部件，确定合理的运行参数，或者对确定的部件参数进行验算，并完成输送线路的宏观设计；后者主要是根据初步设计完成输送机的安装布置图。2.2 带式输送机的初步设计2.2.1设计原始资料输送带能力运输距离输送倾角原煤松散密度煤最大块度600t/h40+570m0+(-15)0.9t/m300mm煤动态堆积角供电电压带速应用单位20660v2.5m/s桃园矿2采区2.2.2带式输送机的类 输送带在带式输送机中，既是承载构件又是牵引构件，它不仅需要足够的强度，而且还应具有耐磨、耐疲劳以及特殊要求，如井下用的输送带还必须具有阻燃的特性。输送带选择的合理与否直接影响带式输送机的投资、运行成本，更重要的是影响输送机可靠、安全的运行。2.2.3输送带运行速度的选择 带速是输送机的重要参数，通常根据以下原则进行选择：长距离、大运量的输送机可选择高带速；倾角大、运距短的输送机带速宜小；下运相对上运带式输送机带速低；粒度大、磨琢性大、易粉碎和易起尘的物料宜选用较低带速；采用卸料车卸料时带速不宜超过2.5m/s，采用犁式卸料器卸料时，带速不宜超过2m/s；输送成件物品时，带速不得超过1.25m/s；手选用带式输送机带速一般为0.3m/s。表2.1 与物料有关的常用带速输送物料的特性带宽B（毫米）500,650800,10001200,1400带速v（米/秒）磨琢性小，品质不会因粉化而降低；如：原煤、砂、泥土、原盐等0.82.51.03.151.55.0中等磨琢性，中小粒度（150mm以下）的物料；如：矿石、石渣、钢渣等0.82.01.02.51.04.0磨琢性大，粒度大（350mm以下）大块物料；如：矿石、石渣、钢渣等0.81.61.02.51.03.15磨琢性大，易碎的物料；如：烧结矿、焦炭等0.81.60.82.00.82.0磨琢性小，品质会因粉化而降低；如：谷物、化肥、无烟煤等0.82.00.82.50.83.15常用带速系列值如下：0.8,1.0,1.26,1.6,2.0,2.5,3.15,4.0,4.5,5.0,5.6,6.0。此处，初选带速v=2.5m/s。2.2.4带宽的确定(1）满足设计运输能力的带宽B1由公式2.1： B1= 式（2.1）=882.2mm式中 Q设计运输能力，t/h;B1满足设计运输能力的输送带宽度，m;K物料断面系数；v 输送带运行速度，m/s;物料的散状密度，t/;c倾角系数。表2.2 倾角系数表输送倾角035101520c10.990.950.890.81(2)满足物料块度条件的宽度 对于未筛分过的物料：，根据上列计算选取带宽。2.2.5输送带种类的选择 在输送带类型确定上应考虑以下因素：(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)在煤矿生产中，同等条件下优先选择整体阻燃带和钢丝绳芯带；(3)在大倾角输送中，为了改善成槽性，高强输送带采用钢丝绳芯带较为理想；(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，输送原煤之类的矿石，为防止撕裂，可以加防撕网；(5)根据机长和带强来具体确定类型，长距离一般采用钢丝绳芯带，高强度一般采用钢丝绳芯带。 综合以上原则以及矿井下使用的工况环境，选用钢丝绳芯输送带。2.2.6输送线路初步设计由驱动装置的型式、数量和安装位置，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内容确定输送机的布置简见图2.1所示：图2.1 输送机布置示意图2.2.7托辊的选择计算（1）托辊的种类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23实现防跑偏。（2）托辊直径和质量的确定 根据输送带的宽度、托辊组中的托辊数和托辊见的链接和布置方式,由设计手册确定槽型托辊的长度L=380mm，直径D=108mm，图号G405，轴承型号为：6205/C4。（3）托辊间距的选择 托辊间距应该满足两个条件：辊子轴承的承载能力和输送带的下垂度。承载托辊间距可以根据参考表查的，下托辊间距一般为上托辊间距的2倍。受料处托辊间距视物料容量和块度而定，一般去为上托辊间距的1/21/3。 此处 上托辊间距：=1.2m； 下托辊间距：=2.4m。（4）托辊阻力系数托辊轴承目前均采用滚动轴承，迷宫式密封，由于旋转部件不与密封直接接触，所以运行阻力小。参考托辊组里系数表选取各系数如下表：表2.3 托辊组系数表运行系数fs冲击系数fd工况系数fa1.11.061.00表2.4 承载托辊间距参考表（m）松散物料堆积密度t/m带宽 (mm)400500650800100012001400160020002.51.21.11.11.0表2.5 F托辊回转部分质量（kg）托辊形式带宽（mm）500650800100012001400160018002000槽形承载托辊铸铁座111214222547507277冲压座89111720回程托辊、V形托辊铸铁座81012172039（V）42（V）61（V）65（V）冲压座79111518托辊直径89108133159轴承204305406407（5）过渡段托辊组的布置 此次设计中有过渡段，在后边转弯半径设计计算中考虑。2.2.8 带式输送机线路阻力计算（1）基本参数的确定计算a.输送带线质量根据DT手册表4-5 钢丝绳芯输送带ST1000规格及技术参数查得。b.物料线质量已知设计运输能力，输送带运行速度时，物料线质量由公式得： 式（2.2）式中 q-输送带每米长度上的物料质量，kg/m； Q-每小时运输量，t/h； v-运输带运行速度，m/s。c.托辊转动部分的线质量： 式（2.3）式（2.4）式中 、分别为承载分支和回程分支托辊组的线质量，kg/m； 、分别为承载分支和回程分支的托辊组质量，kg； 、分别为承载分支和回程分支的托辊组间距，m。（2）计算各直线区段阻力对于承载分支：= 1904.13N 其中（=0.04）=-103572.51N=+=-101668.38N 式（2.5）对于回程分支：=442.74N其中（=0.035）=39491.26N=+=39934N 式（2.7）式中 承载分支直线运行阻力，N；回程分支直线运行阻力，N；重力加速度， m/s输送长度，m输送倾角；输送带在承载分支运行的阻力系数，见表2.6输送带在回程分支运行的阻力系数，见表2.6表2.6 输送带沿托辊运行的阻力系数工作条件（槽形）（平行）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0.040.060.0350.0562.2.9 输送带张力计算（1）用逐点法计算输送带关键点张力：图2.2：输送带各张力点图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。传动滚筒与输送带间的摩擦系数可参考表2.4选取，对于塑面带应相应减少。表2.7 传动滚筒与输送带间的摩擦系数运行条件光滑裸露的钢滚筒带人字形沟槽的橡胶覆盖面带人字形沟槽的聚胺基酸脂覆盖面带人字形沟槽的陶瓷覆盖面干态运行0.35-0.40.4-0.450.35-0.40.4-0.45清洁湿态运行0.10.350.350.35-0.4污浊湿态运行0.05-0.10.25-0.30.20.35为简化计算，输送带绕经滚筒的两项阻力按输送带的张力增加5%计算，依逐点计算法得： 式（2.7） ； 式（2.8）； 式（2.9） ； 式（2.10）； 式（2.11） 式（2.12） 式（2.13） 式（2.14） ； 式（2.15）经查上表可知，摩擦系数，其中围包角取，摩擦备用系数取n=1.2；最小张力电在处。（2）垂度条件，即输送带的张力必须保证输送带在两托辊间的垂度不超过规定值，或者满足最小张力条件。对于承载分支输送带最小张力： =5278.48N 式（2.16）对于回程分支输送带最小张力： =2717N 式（2.17）由上面计算的数值可以得知不满足垂度条件。取回空分支的最小张力点=5280N，则根据这一条件 出各点的张力点分别为：；2.2.10 输送带强度校核选用的ST1000型钢丝绳芯输送带的拉断强度为1000N/mm，带宽1000mm。安全系数为： 式（2.18）2.2.11 转弯半径及有关尺寸的计算 凸弧半径的设计原则是： （1）：凸弧处输送带侧边应变不超过允许值 （2）：不致使槽型托辊的中间托辊对应的输送带隆起 （3):不致造成托辊轴承寿命的缩短满足原则（1）有： 式（2.19）式中 在凸弧处，支承托辊相对加密。2.2.12 计算滚筒牵引力与电动机功率由于满载工作下电动机的运行状态，有可能是电动状态也可能是发电状态，所以在牵引力和功率计算上有区别。尤其应注意各种阻力的正方向和正常发电状态而空载电动状态下的功率验算。电动机备用功率一般按15%-20%考虑。因向下运煤所需的牵引力大于输送机空转所需的牵引力，应按向下运煤计算所需的电动机功率。输送机向下运煤的反馈功率为： 式（2.20）因为使用双电机带动单滚筒驱动，所以电动机选，查阅有关手册选择Y315-4型三相异步电动机，其主要技术参数：额定功率为132kw。额定转送为1480r/min.2.2.13 驱动装置及其布置驱动装置的作用是在带式输送机正常运行时提供牵引力或制动力。它主要由传动滚筒、减速器、联轴器和电动机等组成。（1）滚筒的选择滚筒是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。传动滚筒传动滚筒用来传递牵引力或制动力。传动滚筒有钢制光面滚筒、包胶滚筒和陶瓷滚筒等。钢制光面滚筒主要缺点是表面摩擦系数小，所以一般常用于短距离输送机中。包胶滚筒主要优点是表面摩擦系数大，适用于长距离大型带式输送机。包胶滚筒按其表面