毕业论文输料皮带机的三维CAD的研究与设计

1、摘要本次毕业设计是关于输料皮带机的三维CAD的研究与设计。首先对输料皮带机作了简单的概述；接着分析了带式输送机的选型原则及计算方法；然后根据这些设计准则与计算选型方法按照给定参数要求进行选型设计；接着对所选择的输送机各主要零部件进行了校核。设计过程大致分为以下 个方面,首先绘出输料皮带机相关图纸，然后根据所绘出的二维图纸进行三维建模，采用工具进行实体建模，主要是头架，中间架，尾架，拉锁组件的三维建模，最后将这些三维模型组装成为输料皮带机的机架。然后利用ANSYS分析软件对所组装的机架进行有限元分析，找出两个拉索在梁上的最优位置，使得两根拉索在工作的过程中受力大小近似相等，而且使得梁上的危险截面

2、处的弯矩最小。此外，利用MATALAB软件辅助手工计算，找出拉索在梁上的最优位置。然后与软件分析的最优位置进行比较，得出拉索在梁上所处的最优位置。最后，对梁进行强度校核，判断所建模型是否符合强度要求。关键词：带式输送机；PROE建模；ANSYS有限元分析；MATLAB软件AbstractThe design is a graduation project about the belt conveyor used in coal mine. At first, it is introduction about the belt conveyor. Next, it is the principl

3、es about choose component parts of belt conveyor. After that the belt conveyor abase on the principle is designed. Then, it is checking computations about main component parts. The ordinary belt conveyor consists of six main parts: Drive Unit, Jib or Delivery End, Tail Ender Return End, Intermediate

4、 Structure, Loop Take-Up and Belt. At last, it is explanation about fix and safeguard of the belt conveyor. Today, long distance, high speed, low friction is the direction of belt conveyors development. Air cushion belt conveyor is one of them. At present, we still fall far short of abroad advanced

5、technology in design, manufacture and using. There are a lot of wastes in the design of belt conveyor. Keyword: belt conveyor;PROE modeling; ANSYS finite element analysis;MATLAB software;目录摘要1Abstract21 绪论61.1输料皮带机的国内外研究与发展6输料皮带机的简介6输料皮带机的国外研究成果71.1.3 输料皮带机的国内研究现状81.1.4 输料皮带机的发展趋势91.2 本课题的主要内容、研究方法与

6、技术路线101.2.1 本课题的主要内容101.2.2 本课题的主要研究内容及技术关键111.3 本课题的研究意义及主要成果112软件开发平台及开发工具的选择132.1 PROE软件的简介132.1.1 软件概述132.1.2 主要特性132.2 ANSYS软件的简介14软件概述142.2.2 技术种类142.3 MATLAB软件的简介17软件概述17主要功能193 带式输送机部件的选用203.1 输送带203.1.1 输送带的分类：203.1.2 输送带的连接223.2 传动滚筒233.2.1 传动滚筒的作用及类型233.2.2 传动滚筒的选型及设计243.2.3 传动滚筒结构253.3 托

7、辊263.3.1 托辊的作用与类型263.3.2 托辊的选型313.4 制动装置353.4.1 制动装置的作用353.4.2 制动装置的种类363.4.3 制动装置的选型383.5 改向装置383.6拉紧装置393.6.1 拉紧装置的作用393.6.2 张紧装置在使用中应满足的要求393.6.3 拉紧装置在过渡工况下的工作特点403.6.4 拉紧装置布置时应遵循的原则403.6.5 拉紧装置的种类及特点414 拉索最优位置的确定444.1对梁的受力分析444.2 计算剪力与弯矩474.3 判断剪力与弯矩图的情况474.4 利用MATLAB辅助软件确定梁上拉索的最优位置485 梁的校核525.1

8、 危险截面的判断525.2 分析截面受力525.3 校核53总结54参考文献55致谢571 绪论1.1输料皮带机的国内外研究与发展1.1.1输料皮带机的简介皮带机是皮带输送机的简称，皮带机运用输送带的连续或间歇运动来输送各种轻重不同的物品，既可输送各种散料，也可输送各种纸箱、包装袋等单件重量不大的件货，用途广泛。皮带式输送机具有输送量大、结构简单、维修方便、部件标准化等优点，广泛应用于矿山、冶金、煤炭等行业，用来输送松散物料或成件物品，根据输送工艺要求，可单台输送，也可多台组成或与其它输送设备组成水平或倾斜的输送系统，以满足不同布置型式的作业 线需要 ,适用于输送堆积密度小于1.67/吨/立方

9、米，易于掏取的粉状、粒状、小块状的低磨琢性物料及袋装物料，如煤、碎石、砂、水泥、化肥、粮食等。被送物料温度小于60。其机长及装配形式可根据用户要求确定，传动可用电滚筒，也可用带驱动架的驱动装置。皮带输送机结构形式多样，有槽型皮带机、平型皮带机、爬坡皮带机、侧倾皮带机、转弯皮带机等多种形式。 常用的胶带输送机可分为:普通帆布芯胶带输送机、钢绳芯高强度胶带输机、全防爆下运胶带输送机、难燃型胶带输送机、双速双运胶带输送机、可逆移动式胶带输送机、耐寒胶带输送机等等。 皮带输送机主要由机架、输送皮带、皮带辊筒、张紧装置、传动装置等组成。带式输送机是最重要的现代散状物料输送设备，它广泛的应用电力、粮食、冶

10、金、化工、煤炭、矿山、港口、建材等领域。近年来，带式输送机因为它所拥有的输送料类广泛、输送能力范围宽、输送路线的适应性强以及灵活的装卸料和可靠性强费用低的特点，已经在某些领域逐渐开始取代汽车、机车运输。成为散料运输的主要装备，在社会经济结构中扮演越来越重要的角色。特别是电动滚筒驱动的带式输送机在粮库的散料输送过程中更加有无可比拟的优势和发展潜力因此我们开拓思维、努力创新并结合自己原有的知识和现有的资料对其进行创新完善。在此过程中检验自己的创新能力使其应用的范围更加广泛的在国民经济的各个领域起到更加重要的作用。加快带式输送机的创新研制特别是以电动滚筒作为驱动装置的带式输送机有着极其重要的意义。因

11、其拥有结构紧凑、传动效率高、噪声低、使用寿命长、运转稳定、工作可靠性和密封性好、占据空间小等特点，并能适应在各种恶劣工作环境下工作包括潮湿、泥泞、粉尘多等。因此国内外将带式输送机（电动滚筒驱动）广泛应用于采矿、粮食、冶金等各个生产领域，思维的不断开阔、制造技术的不断提高和制造材料的不断改进，带式输送机将以前所未有的速度发展。保障散料输送工作高效、安全、可靠的运转，并将在社会和经济发展领域继续起到更加重要的意义。1.1.2输料皮带机的国外研究成果皮带机的发展已有150余年的历史，它是散状物料运输的理想设备，能以高速度、自动化、连续性的作业实现物料的传输。当今，在许多场合，无论衡量标准是输送量、运

12、送距离还是经济效益，采用带式输送机都有着比路上交通的汽车、火车更为优越的性能口3。比较常见的是目前港口码头的装煤卸煤运行都会选择使用带式输送机，其原因是采用汽车运输投资较大，不仅要修建公路，购买汽车，而且还要投资日常的公路和汽车维修费；而带式输送机输送散状物料是连续的物料流，生产效率比较高口1。1983年ARoberts等就提出了一份关于长距离带式输送机与汽车和铁路运输相比较的统计研究报告，指出当运输距离小于50km时，最经济的方式是采用带式输送机进行物料输送1。目前，带式输送机已被广泛应用于煤炭、冶金、矿山、港口、电力、粮食和化工等领域呻1。随着国民经济的飞速发展，这些领域对散状物料的输送提

13、出了新要求，带式输送机也相应的发展成为具有长距离(指单机输送长度，国外最长达15000m，)、大运量(高带速和大带宽)和大倾角输送物料能力的大型皮带输送机。 输料皮带机的国内研究现状我国生产制造的带式输送机的品种、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，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。如大倾角长距离带式输送机成套设备、高产高效工作面顺槽可伸缩带式输送机等均填补了国内空白，并对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

14、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齿轮减速器。 输料皮带机的发展趋势未来输送机的将向着大型化发展、扩大使用范围、物料自动分拣、降低能量消耗、减少污染等方面发展。大型化包括大输送能力、大单机长度和大输送倾角等几个方面。水力输送装置的长度已达440公里以上带式输送机的单机长度已近15公里，并已出现由若干台组成联系甲乙两地的“带式输送道”。不少国家正在探索长距离、大运量连续输送物料的更完善的输送机结构。扩大输送机的使用范围，是指发展能在高温、低温条件下有腐蚀性、放射性、易燃性物质的环境中工作的，以及能输送炽热、易爆、易结团、粘性物料的输送机。继续向大型化发展。大型化包括大输送能

15、力、大单机长度和大输送倾角等几个方面。水力输送装置的长度已达 440公里以上。带式输送机的单机长度已近15公里，并已出现由若干台组成联系甲乙两地的"带式输送道"。不少国家正在探索长距离、大运量连续输送物料的更完善的输送机结构。扩大输送机的使用范围。发展能在高温、低温条件下、有腐蚀性、放射性、易燃性物质的环境中工作的，以及能输送炽热、易爆、易结团、粘性的物料的输送机。使输送机的构造满足物料搬运系统自动化控制对单机提出的要求。如邮局所用的自动分拣包裹的小车式输送机应能满足分拣动作的要求等。降低能量消耗以节约能源，已成为输送技术领域内科研工作的一个重要方面。已将1吨物料输送1公里

16、所消耗的能量作为输送机选型的重要指标之一。减少各种输送机在作业时所产生的粉尘、噪声和排放的废气。1.2 本课题的主要内容、研究方法与技术路线 本课题的主要内容原始条件：生产能力： 500/h 纵向倾角： 13°皮带宽度： 1000mm输料距离：16m机架：分体式桁架结构 拉索固定点高度： 4.2m1.完成三维建模使用PROE三维实体软件完成液压支架的三维建模、然后进行ANSYS环境下的有限元分析。2.完成液压支架校核与计算 利用MATLAB进行辅助计算，对液压支架进行分析校核，判断三维模型是否符合强度要求。将经典机械设计理论与先进技术手段相结合，在广泛调研、方案论证的基础上，完成输料

17、皮带机主要零部件的设计与计算，建立其三维参数化实体模型；利用ANSYS、MATLAB等软件对机架、拉索等主要零部件进行分析与仿真，得到相关分析数据或图形，实现输料皮带机的三维CAD。要求：要求输料皮带机结构简单且合理，满足所需的强度要求和刚度要求。输料皮带机各机构之间应动作协调，无卡死现象，整机应运行平稳。输料皮带机应达到额定生产能力，满足并实验工作场地的要求。其他设计要求，如外形美观、安全高效、方便运输、利于环保等。 本课题的主要研究内容及技术关键1.研究方法首先绘出输料皮带机相关图纸，然后根据所绘出的二维图纸进行三维建模，采用工具进行实体建模，主要是头架，中间架，尾架，拉锁组件的三维建模，

18、最后将这些三维模型组装成为输料皮带机的机架。然后利用ANSYS分析软件对所组装的机架进行有限元分析，找出两个拉索在梁上的最优位置，使得两根拉索在工作的过程中受力大小近似相等，而且使得梁上的危险截面处的弯矩最小。此外，利用MATALAB软件辅助手工计算，找出拉索在梁上的最优位置。然后与软件分析的最优位置进行比较，得出拉索在梁上所处的最优位置。最后，对梁进行强度校核，判断所建模型是否符合强度要求。2.技术关键(1)三维建模 主要是头架，中间架，尾架，拉锁组件的三维建模，最后将这些三维模型组装成为输料皮带机的机架。(2)ANSYS分析 利用ANSYS分析软件对所组装的机架进行有限元分析，找出两个拉索

19、在梁上的最优位置，使得两根拉索在工作的过程中受力大小近似相等，而且使得梁上的危险截面处的弯矩最小。(3)MATALAB软件辅助 利用MATALAB软件辅助手工计算，找出拉索在梁上的最优位置。1.3 本课题的研究意义及主要成果本课题“输料皮带机的三维CAD”，主要应用PROE实体软件进行三维实体建模，能够展现液压支架的实体模型，然后可以用ANSYS软件对所组装的机架进行软件的有限元分析，实现机架的软件优化，找出拉索的最优位置，最后通过手工计算（MATALAB进行辅助计算），也可算出一个拉索的最优位置。然后对两者进行对比，分析可得出拉索的最优位置。通过本次课程设计，可初步建立皮带机的三维实体模型，

20、并可初步获得拉索的最优化位置。2软件开发平台及开发工具的选择2.1 PROE软件的简介2.1.1软件概述Pro/Engineer操作软件是美国参数技术公司（PTC)旗下的CAD/CAM/CAE一体化的三维软件。Pro/Engineer软件以参数化著称，是参数化技术的最早应用者，在目前的三维造型软件领域中占有着重要地位，Pro/Engineer作为当今世界机械CAD/CAE/CAM领域的新标准而得到业界的认可和推广。是现今主流的CAD/CAM/CAE软件之一，特别是在国内产品设计领域占据重要位置。2.1.2 主要特性Pro/E第一个提出了参数化设计的概念，并且采用了单一数据库来解决特征的相关性问

21、题。另外，它采用模块化方式，用户可以根据自身的需要进行选择，而不必安装所有模块。Pro/E的基于特征方式，能够将设计至生产全过程集成到一起，实现并行工程设计。它不但可以应用于工作站，而且也可以应用到单机上。Pro/E采用了模块方式，可以分别进行草图绘制、零件制作、装配设计、钣金设计、加工处理等，保证用户可以按照自己的需要进行选择使用。1参数化设计相对于产品而言，我们可以把它看成几何模型，而无论多么复杂的几何模型，都可以分解成有限数量的构成特征，而每一种构成特征，都可以用有限的参数完全约束，这就是参数化的基本概念。2 基于特征建模Pro/E是基于特征的实体模型化系统，工程设计人员采用具有智能特性

22、的基于特征的功能去生成模型，如腔、壳、倒角及圆角，您可以随意勾画草图，轻易改变模型。这一功能特性给工程设计者提供了在设计上从未有过的简易和灵活。3 单一数据库（全相关）Pro/Engineer是建立在统一基层上的数据库上，不像一些传统的CAD/CAM系统建立在多个数据库上。所谓单一数据库，就是工程中的资料全部来自一个库，使得每一个独立用户在为一件产品造型而工作，不管他是哪一个部门的。换言之，在整个设计过程的任何一处发生改动，亦可以前后反应在整个设计过程的相关环节上。例如，一旦工程详图有改变，NC（数控）工具路径也会自动更新；组装工程图如有任何变动，也完全同样反应在整个三维模型上。这种独特的数据

23、结构与工程设计的完整的结合，使得一件产品的设计结合起来。这一优点，使得设计更优化，成品质量更高，产品能更好地推向市场，价格也更便宜。2.2 ANSYS软件的简介软件概述ANSYS软件是融结构、流体、电场、磁场、声场分析于一体的大型通用有限元分析软件。由世界上最大的有限元分析软件公司之一的美国ANSYS开发，它能与多数CAD软件接口，实现数据的共享和交换，如Pro/Engineer, NASTRAN, Alogor, IDEAS, AutoCAD等， 是现代产品设计中的高级CAE工具之一。 技术种类CAE的技术种类有很多，其中包括有限元法(FEM,即Finite Element Method),

24、边界元法(BEM,即Boundary Element Method)，有限差分法(FDM,即Finite Difference Element Method)等。每一种方法各有其应用的领域，而其中有限元法应用的领域越来越广，现已应用于结构力学、结构动力学、热力学、流体力学、电路学、电磁学等。ANSYS有限元软件包是一个多用途的有限元法计算机设计程序，可以用来求解结构、流体、电力、电磁场及碰撞等问题。因此它可应用于以下工业领域： 航空航天、汽车工业、生物医学、桥梁、建筑、电子产品、重型机械、微机电系统、运动器械等。软件主要包括三个部分：前处理模块，分析计算模块和后处理模块。前处理模块提供了一个强

25、大的实体建模及网格划分工具，用户可以方便地构造有限元模型；分析计算模块包括结构分析（可进行线性分析、非线性分析和高度非线性分析）、流体动力学分析、电磁场分析、声场分析、压电分析以及多物理场的耦合分析，可模拟多种物理介质的相互作用，具有灵敏度分析及优化分析能力；后处理模块可将计算结果以彩色等值线显示、梯度显示、矢量显示、粒子流迹显示、立体切片显示、透明及半透明显示（可看到结构内部）等图形方式显示出来，也可将计算结果以图表、曲线形式显示或输出。软件提供了100种以上的单元类型，用来模拟工程中的各种结构和材料。该软件有多种不同版本，可以运行在从个人机到大型机的多种计算机设备上，如PC，SGI，HP，

26、SUN，DEC，IBM，CRAY等。ANSYS发布10.0新版本美国宾夕法尼亚州2006年6月2日消息：作为优化产品研发流程的仿真技术及软件的开发者和革新者，ANSYS公司（纳斯达克股票代号：ANSS）今天发布ANSYS 10.0新版本。新版本在性能、易用性、协同工作及耦合技术，如流固耦合，等方面有很大提高。10.0新版本是在9.0软件的基础上研发的，与其有很好的兼容性，将于7月正式投入市场。延续了ANSYS一贯强大的耦合场技术，10.0版本为复杂的流固耦合（FSI）问题提供了更完善的解决方案。该版本整合了世界一流的应力分析和流体分析技术，形成了一套完整的FSI解决方案。通过适合于特定场要求的

27、网格划分，一个单一的几何体可以应用于两种场。该版本提供了有效地解决FSI动力学分析的信息交换功能。市场上没有任何其他的FSI软件可以提供如此强大的稳健性和高度的精确性分析。另外，该版本可以在多个机群进行并行处理解决超大模型。“ANSYS 10.0代表了最先进的CAE整合技术，较9.0有了显着的提高” ，ANSYS公司总裁兼首席执行官Jim Cashman说，“我们一直致力于拓展ANSYS仿真技术的广度和深度，同时建立各种类型的仿真分析软件的空前大连盟。得益于ANSYS Workbench整合CAE技术的架构，我们创建了建模、仿真、分析、前后处理的一系列无缝链接。10.0新版本整合了世界上最优秀

28、的结构、热、流体等分析功能。”ANSYS10.0加入了旋转机械和叶片设计工具，丰富了Workbench环境下的行业化功能。即ANSYSBladeModeler，一款针对旋转机械叶片构件的高效的三维设计工具；以及ANSYSTurboGrid，一款高质量的叶片设计六面体网格划分工具。“结合了ANSYS CFX和涡轮专用的前后处理CFD功能，10.0版本提供了涡轮机械设计和分析完整的解决方案，”ANSYS公司副总裁兼总经理Chris Reid说，“应力分析、计算流体动力学分析或流固耦合分析的模型可以直接建立，通过CAD系统连通性，可以把模型扩展到上下游部件，最终完成整个模型的分析。ANSYS Wor

29、kbench是提供此功能上独一无二的环境，借此空气动力学工程师可以进行CFD设计，同时确认结构特征。这将大幅度缩短设计流程。”在机械应用领域，ANSYS 10.0包括了ANSYS Workbench下全部的热瞬态分析功能。这不仅帮助用户进行非常复杂的时域仿真，同时ANSYS Workbench也可自动完成很多建模和求解工作。这样可以轻松快速地求解设备在一定运行时间内的热性能。为了满足日益增加的对大型复杂问题及时有效的分析需求，ANSYS 10.0的并行求解器如今可增加了对CPU和通信技术的选择余地。除了支持Ethernet和Gigabit Ethernet，ANSYS 10.0还支持Myrin

30、et和InfiniBand。相对于以前的架构，ANSYS 10.0能以最少的成本满足高性能的机群计算。本着以低成本硬件设备提供高性能解决方案的目标，ANSYS Workbench现可支持Windows XP 64位机的AMD和EMT64芯片集。此项改革解决了许多用户在Windows操作系统下运行大型模型所面临的2GB内存限制。另外，它也使得ANSYS用户不再需要写硬盘就能完成整个求解，从而节约求解时间。对于用户，这将帮助他们更加经济有效地解决大型模型问题，如那些低频稳态和全瞬态电磁分析问题。ANSYS 10.0并行求解器可以解决高于一亿自由度的大型电磁问题，在CAE行业独树一帜。在高频电磁领域

31、，10.0版本提供了一个新的模式端口。此端口大大简化了集成电路（IC）、射频识别(RFID)和射频微机电系统(MEMS)等多种设备分析传输线端口的建模。标准算例显示，利用此端口建模，可以显着缩小模型尺寸，在保证精确的频域计算结果前提下，节约30%到50%的求解时间和内存需求。2.3 MATLAB软件的简介2.3.1软件概述MATLAB是美国MathWorks公司出品的商业数学软件，用于算法开发、数据可视化、数据分析以及数值计算的高级技术计算语言和交互式环境，主要包括MATLAB和Simulink两大部分。MATLAB是由美国mathworks公司发布的主要面对科学计算、可视化以及交互式程序设计

32、的高科技计算环境。它将数值分析、矩阵计算、科学数据可视化以及非线性动态系统的建模和仿真等诸多强大功能集成在一个易于使用的视窗环境中，为科学研究、工程设计以及必须进行有效数值计算的众多科学领域提供了一种全面的解决方案，并在很大程度上摆脱了传统非交互式程序设计语言（如C、Fortran）的编辑模式，代表了当今国际科学计算软件的先进水平。MATLAB和Mathematica、Maple、MathCAD并称为四大数学软件。它在数学类科技应用软件中在数值计算方面首屈一指。MATLAB可以进行矩阵运算、绘制函数matlab开发工作界面和数据、实现算法、创建用户界面、连接其他编程语言的程序等，主要应用于工程

33、计算、控制设计、信号处理与通讯、图像处理、信号检测、金融建模设计与分析等领域。MATLAB的基本数据单位是矩阵，它的指令表达式与数学、工程中常用的形式十分相似，故用MATLAB来解算问题要比用C，FORTRAN等语言完成相同的事情简捷得多，并且MATLAB也吸收了像Maple等软件的优点，使MATLAB成为一个强大的数学软件。在新的版本中也加入了对C，FORTRAN，C+，JAVA的支持。可以直接调用,用户也可以将自己编写的实用程序导入到MATLAB函数库中方便自己以后调用，此外许多的MATLAB爱好者都编写了一些经典的程序，用户可以直接进行下载就可以用。2.3.2主要功能1.数值分析2.数值

34、和符号计算3.工程与科学绘图4.控制系统的设计与仿真5.数字图像处理6.数字信号处理7.通讯系统设计与仿真8.财务与金融工程3 带式输送机部件的选用3.1 输送带输送带在带式输送机中既是承载构件又是牵引构件（钢丝绳牵引带式输送机除外），它不仅要有承载能力，还要有足够的抗拉强度。输送带有带芯（骨架）和覆盖层组成，其中覆盖层又分为上覆盖胶，边条胶，下覆盖胶。输送机的带芯主要是有各种织物（棉织物，各种化纤织物以及混纺织物等）或钢丝绳构成。它们是输送带的骨干层，几乎承载输送带工作时的全部负载。因此，带芯材料必须有一定的强度和刚度。覆盖胶用来保护中间带芯不受机械损伤以及周围有害介质的影响。上覆盖胶层一般

35、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。下覆胶层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使侧面与机架相碰时，保护带芯不受机械损伤。3.1.1 输送带的分类：按输送带带芯结构及材料不同，输送带被分成织物层芯和钢丝绳芯两大类。织物层芯又分为分层织物芯和整体织物层层芯两类，且织物层芯的材质有棉，尼龙和维纶等。整体编织织物层芯输送带与分层织物层芯输送带相比，在带强度相同的情况下，整体输送带的厚度小，柔性好，耐冲击性好，使用中不会发生层间剥裂，但伸长率较高，在使用过程中，需要较大的

36、拉紧行程。钢丝绳芯输送带是有许多柔软的细钢丝绳相隔一定的间距排列，用与钢丝绳有良好粘合性的胶料粘合而成。钢丝绳芯输送带的纵向拉伸强度高，抗弯曲性能好；伸长率小，需要拉紧行程小。同其它输送带相比，在带强度相同的前提下，钢丝绳芯输送带的厚度小。在钢芯绳中,钢丝绳的质量是决定输送带使用寿命长短的关键因素之一，必须具有以下特点：(1)应具有较高的破断强度。钢芯强度高则输送带亦可增大，从另一个角度来说，绳芯强度越高，所用绳之直径即可缩小，输送带可以做的薄些，已达到减小输送机尺寸的目的。(2)绳芯与橡胶应具有较高的黏着力。这对于用硫化接头具有重大意义.提高钢绳与橡胶之间黏着力的主要措施是在钢绳表面电镀黄铜

37、及采用硬质橡胶等。(3)应具有较高的耐疲劳强度，否则钢绳疲劳后，它与橡胶的黏着力即下降乃至完全分离。(4)应具有较好的柔性.制造过程中采用预变形措施以消除钢绳中的残余应力，可使钢绳芯具有较好的柔性而不松散。输送带上下覆盖胶目前多采用天然橡胶,国外有采用耐磨和抗风化的橡胶的胶带，如轮胎花纹橡胶的改良胶作为覆盖胶,以提高其使用寿命。输送带的中间用合成橡胶与天然胶的混合物。钢绳芯带与普通带相比较以下优点：(1)强度高。由于强度高，可使1台输送机的长度增大很多。目前国内钢绳芯输送带输送机1台长度达几公里、几十公里。伸长量小.钢绳芯带的伸长量约为帆布带伸长量的十分之一，因此拉紧装置纵向弹性高。这样张力传

38、播速度快，起动和制动时不会出现浪涌现象。(2)成槽性好。由于钢绳芯是沿着输送带纵向排列的，而且只有一层，与托辊贴合紧密,可以形成较大的槽角。近年来钢绳芯输送带输送机的槽角多数为35º，这样不仅可以增大运量，而且可以防止输送带跑偏。(3)抗冲击性及抗弯曲疲劳性好，使用寿命长。由于钢绳芯是以很细的钢丝捻成钢绳带芯，它弯曲疲劳和耐冲击性非常好。(4)破损后容易修补，钢绳芯输送带一旦出现破损，破伤几乎不再扩大，修补也很容易。相反，帆布带损伤后，会由于水浸等原因而引起剥离。使帆布带强度降低。(5)接头寿命长。这种输送带由于采用硫化胶接，接头寿命很长，经验表明有的接头使用十余年尚未损坏。(6)输

39、送机的滚筒小。钢绳芯输送带由于带芯是单层细钢丝绳，弯曲疲劳轻微，允许滚筒直径比用帆布输送带的。钢绳芯输送带也存在一些缺点:(1)制造工艺要求高，必须保证各钢绳芯的张力均匀，否则输送带运转中由于张力不均而发生跑偏现象。(2)由于输送带内无横向钢绳芯及帆布层，抗纵向撕裂的能力要避免纵向撕裂。(3)易断丝。当滚筒表面与输送带之间卡进物料时，容易引起输送带钢绳芯的断丝。因此,要求要有可靠的清扫装置。3.1.2 输送带的连接为了方便制造和搬运，输送带的长度一般制成100200米，因此使用时必须根据需要进行连接。橡胶输送带的连接方法有机械接法与硫化胶接法两种。硫化胶接法又分为热硫化和冷硫化胶接法两种。塑料

40、输送带则有机械接法和塑化接法两种。(1)机械接头机械接头是一种可拆卸的接头。它对带芯有损伤，接头强度效率低，只有25%60%，使用寿命短，并且接头通过滚筒表面时，对滚筒表面有损害，常用于短距或移动式带式输送机上。织物层芯输送带常采用的机械接头形式有胶接活页式，铆钉固定的夹板式和钩状卡子式，但钢丝绳芯输送带一般不采用机械接头方式。(2)硫化（塑化）接头硫化（塑化）接头是一种不可拆卸的接头形式。它具有承受拉力大，使用寿命长，对滚筒表面不产生损害，接头效率高达60%95%的优点，但存在接头工艺复杂的缺点。对于分层织物层芯输送带在硫化前，将其端部按帆布层数切成阶梯状，如下图5-1所示：图5-1 分层织

41、物层芯输送带的硫化接头然后将两个端头相互很好的粘合，用专用的硫化设备加压加热并保持一定的时间即可完成。其强度为原来强度的(i-1)/i3100%。其中i为帆布层数。3.2 传动滚筒3.2.1 传动滚筒的作用及类型传动滚筒是传动动力的主要部件。作为单点驱动方式来讲，可分成单滚筒传动及双滚筒传动。单滚筒传动多用于功率不太大的输送机上，功率较大的输送机可采用双滚筒传动，其特点是结构紧凑，还可增加围包角以增加传动滚筒所能传递的牵引力。使用双滚筒传动时可以采用多电机分别传动，可以利用齿轮传动装置使两滚筒同速运转。如双滚筒传动仍不需要牵引力需要，可采用多点驱动方式。输送机的传动滚筒结构有钢板焊接结构及铸钢

42、或铸铁结构，新设计产品全部采用滚动轴承。传动滚筒的表面形式有钢制光面滚筒、铸（包）胶滚筒等，钢制光面滚筒主要缺点是表面磨擦系数小，所以一般用在周围环境湿度小的短距离输送机上，铸（包）胶滚筒的主要优点是表面磨擦系数大，适用于环境湿度大、运距长的输送机，铸（包）胶滚筒按其表面形状又可分为光面铸（包）胶滚筒、人字形沟槽铸（包）胶滚筒和菱形铸（包）胶滚筒。3.2.2 传动滚筒的选型及设计传动滚筒是传递动力的主要部件，它是依靠与输送带之间的摩擦力带动输送带运行的部件。传动滚筒根据承载能力分为轻型、中型和重型三种。同一种滚筒直径又有几种不同的轴径和中心跨距供选用。 轻型：轴承孔径80100。轴与轮毂为单键

43、联接的单幅板焊接筒体结构。单向出轴。 中型：轴承孔径120180。轴与轮毂为胀套联接。 重型：轴承孔径200220。轴与轮毂为胀套联接，筒体为铸焊结构。有单向出轴和双向出轴两种。输送机的传动滚筒结构有钢板焊接结构及铸钢或铸铁结构，驱动滚筒的表面形式有钢制光面滚筒、铸（包）胶滚筒等，钢制光面滚筒主要缺点是表面摩擦系数小，一般用在周围环境湿度小的短距离输送机上。铸（包）胶滚筒的主要优点是表面摩擦系数大，适用于环境湿度大、运距长的输送机，铸（包）胶滚筒按其表面形状又可分为光面铸（包）胶滚筒、人字形沟槽铸（包）胶滚筒和菱形铸（包）胶滚筒。人字形沟槽铸（包）胶滚筒是为了增大摩擦系数，在钢制光面滚筒表面上

44、，加一层带人字沟槽的橡胶层面，这种滚筒有方向性，不得反向运转。人字形沟槽铸（包）胶滚筒，沟槽能使水的薄膜中断，不积水，同时输送带与滚筒接触时，输送带表面能挤压到沟槽里，由于这两种原因，即使在潮湿的场合工作，摩擦系数降低也很小。考虑到本设计的实际情况和输送机的工作环境：用于工厂生产，环境潮湿，功率消耗大，易打滑，所以我们选择这种滚筒。铸胶胶面厚且耐磨，质量好；而包胶胶皮易掉，螺钉头容易露出，刮伤皮带，使用寿命较短，比较二者选用铸胶滚筒。3.2.3 传动滚筒结构其结构示意图如图5-2所示：传动滚筒长度的确定. 查中国采矿设备手册表5.422得：其主要性能参数如表5-1所示：表5-1传动滚筒参数表m

45、m许用扭矩许用合力1000240800轴承型号轴承座型号转动惯量重量3520Z12103981616再查表运输设计选用手册240可得出滚筒长度为1150。或者由经验公式：已知带宽B1000，传动滚筒直径为800，滚筒长度比胶带宽略大，一般取滚筒长度（100200）取10001501150 与查表结果一致3.3 托辊3.3.1 托辊的作用与类型（一）作用托辊是决定带式输送机的使用效果，特别是输送带使用寿命的最重要部件之一。托辊组的结构在很大程度上决定了输送带和托辊所受承载的大小与性质。对托辊的基本要求是：结构合理，经久耐用，密封装置防尘性能和防水性能好，使用可靠。轴承保证良好的润滑，自重较轻，回

46、转阻力系数小，制造成本低，托辊表面必须光滑等。支承托辊的作用是支承输送带及带上的物料，减小带条的垂度，保证带条平稳运行，在有载分支形成槽形断面，可以增大运输量和防止物料的两侧撒漏。一台输送机的托辊数量很多，托辊质量的好坏，对输送机的运行阻力、输送带的寿命、能量消耗及维修、运行费用等影响很大。安装在刚性托辊架上的三个等长托辊组是最常见的，三个托辊一般布置在同一个平面内，两个侧托辊向前倾；亦可将中间托辊和侧托辊错开布置。后一种形式托辊组的优点是能接触到每一个托辊，便于润滑；缺点是托辊组支架结构复杂、重量大，并且输送带运行阻力大约增加10。因此实际上主要采用三个托辊布置在同一平面内的托辊组。（二）类

47、型托辊可分为槽形托辊、平行托辊、缓冲托辊和调心托辊等；图5-3 槽形托辊槽形托辊(图5-3)用于输送散粒物料的带式输送机上分支，使输送带成槽形，以便增大输送能力和防止物料向两边洒漏。目前国内系列由三个辊子组成的槽形托辊槽角为或，增大槽角可加大载货的横断面积相防止输送带跑偏，但使胶带弯折，对输送带的寿命不利。为降低胶带边缘的附加应力，在传动滚筒与第一组槽形托辊之间可采取槽角为、的过渡托辊使胶带逐步成槽。平形托辊由一个平直的辊子构成，用于输送件货。其结构简图如下：图5-4 平行托辊缓冲托辊用于带式输送机的受料处，以便减少物料对输送带的冲击，有橡胶圈式和弹簧板式等。其结构简图如下：图5-5 缓冲托辊

48、a)橡胶圈式 b)弹簧板式调心托辊用来调整输送带的横向位置，使它保持正常运行。调心托辊形式很多，输送散粒物料最简单的是采用槽形前倾托辊。如图5-6所示借助两个侧托辊朝胶带运行方向前倾一定角度(一般约)而对跑偏的输送带起复位作用。这种方法简单，但会使阻力增大约10。其它还有锥形、V形、反V形等多种调心托辊，可按需选用。图5-6 侧托辊前倾的调心托辊托辊直径与带宽、物料松散密度和带速有关。随着这些参数的增大，托辊直径相应增大。带式输送机有载分支最常用的是由刚性的、定轴式的三节托辊组成的槽形托辊。一般带式输送机的槽角为，如果槽角由增大到，则在同样带宽条件下物料横断面积增大20，运输量可提高13，带式

49、输送机的无载分支常采用平形托辊。带式输送机的装载处由于物料对托辊的冲击，易引起托辊轴承的损坏，常采用缓冲托辊组。托辊密封结构的好坏直接影响托辊阻力系数的大小和托辊的寿命。托辊的转动阻力不仅与速度、轴承及其密封有关，而且与润滑脂的选择也有很大关系。润滑脂除起润滑作用外，还起密封作用。（三）托辊间距托辊间距的布置应遵循胶带在托辊间所产生的挠度尽可能小的原则。胶带在托辊间的挠度值一般不超过托辊间距的2.5。在装载处的上托辊间距应小一些，一般的间距为300600mm，而且必须选用缓冲托辊，下托辊间距可取25003000mm，或取为上托辊间距的两倍。 在有载分支头部、尾部应各设置一组过渡托辊，以减小头、

50、尾过渡段胶带边缘的应力，从而减少胶带边缘的损坏。过渡托辊的槽角为与两种，端部滚筒中心线与过渡托辊之间的距离一般不大于8001000mm。带式输送机在运转过程中，经常出现胶带跑偏现象，即胶带运行中心线偏离输送机的的纵向几何中心线。为防止和克服胶带跑偏现象，常用的方法是采用不同形式的调心托辊，在有载分支每隔10组槽形托辊放置一组调心托辊，下分支每隔610组平型托辊放置一组调心托辊。最简单的调心托辊是上分支采用前倾式槽形托辊，下分支采用V型前倾式托辊，前倾托辊的两个侧托辊朝胶带运行方向前倾。由于托辊有前倾角，则胶带运行速度和托辊周围速度之间相差一个角度，因而托辊相对胶带就有一个相对速度;使托辊有沿轴

51、向产生相对运动的趋势，但是，托辊受托辊架的限制不能运动，于是两侧托辊相对胶带就产生一个向内的横向摩擦力。当胶带位于正中央时，胶带两侧受力平衡。当胶带偏向一侧时，该侧胶带和托辊所受正压力增加，则胶带所受到的横向摩擦力大于另一侧，因而使胶带又回复到正中位置。这种托辊防跑偏简单可靠，但由于胶带运行时存在附加滑动摩擦力，增加了胶带的磨损，前倾托辊只能用于胶带单向运行。另外还有一种回转式调心托辊，槽形调心托辊用于有载分支，其防跑偏原理与前倾托辊相同。当胶带跑偏时，胶带的一侧压在立挡辊上，给挡辊以正压力和摩擦力，从而使托辊架绕垂直轴回转一角度，这时胶带受到一个与跑偏方向相反的摩擦力，使胶带向输送机中心线移

52、动，从而纠正跑偏现象。这种调心托辊在固定型带式输送机上应用的很多。3.3.2 托辊的选型由于胶带输送机胶带跑偏常常引起设备停机，撒料，机架堵塞，胶带边缘撕裂、磨损等故障，严重影响了设备的使用及寿命，明显地降低了运输经济指标。因此，设计时应引起注意，现着重分析带式输送机胶带跑偏的原因并提出相应的防偏措施。（1）带式输送机胶带跑偏的主要原因带式输送机在运转过程中受各种偏心力的作用，使胶带中心偏离输送机的中心线，产生偏心，其主要原因是卸料点偏心给料、安装制造误差、风力干扰、蛇行等。胶带跑偏不仅能引起胶带边缘的磨损、物料洒落等，而且还能造成人力、物力和财力的浪费。（2）改变托辊组结构来防止带式输送机胶

53、带跑偏胶带跑偏是通过胶带传送给托辊。使托辊组与胶带间的摩擦力产生变化引起的。因此，解决输送机的胶带跑偏问题，最好是改变托辊组结构，常见的防偏托辊组结构有前倾托辊组、调心托辊组和铰链式吊挂托辊组。1）前倾托辊组前倾托辊组与普通托辊组的区别在于侧辊在边支柱上沿输送机运行方向前倾一个角度，一般为1.5°2.O°从安装制造上讲，不会造成成本的增加。前倾托辊组纠偏原理是：当胶带跑偏时，偏离侧的托辊与胶带的摩擦力增大，而胶带运行方向与托辊的线速度方向有一夹角及前倾角，使胶带产生一个向心的纠偏力。由于辊子的前倾增加，胶带的运行阻力也会增加，输送机全程采用前倾托辊，耗能约增加1020，所以

54、，长距离的输送机不宜全程采用前倾托辊组。合理的前倾托辊组其边支柱应做成可将边托辊置于前倾和对中两种位置上，在调试运行过程中。只有跑偏段的托辊调到前倾位置上输送机的耗能增加很少，不会超过3。一般情况下。给料稳定的胶带机采用前倾托辊组，能较好地解决胶带跑偏问题。2）调心托辊组调心托辊组重量较大、成本较高。对于给料经常发生变化的胶带机用调心托辊组纠偏效果较好。目前采用的调心托辊组主要有锥形连杆式双向自动调心托辊组、分体式锥形调心托辊组和带侧挡辊的调心托辊组。调心托辊组的纠偏原理是：当胶带跑偏时，引起托辊上的载荷重新分布并且是不均匀的，相对转轴产生扭矩，跑偏量较小时，调心托辊组的扭矩小于摩擦力矩，调心

55、托辊组不会转动，对跑偏没有反应，当跑偏量逐渐增大，扭矩超过摩擦力矩时横梁就围绕立轴成旋转，并随着转动的增加，转矩继续加大，调心托辊组继续转动，辊子的线速度方向与胶带的运行方向形成的夹角增大，使它们的摩擦力产生向心分力。强制胶带返回中心位置，而越过中心位置向另一侧继续移动，扭矩也逐渐减少，经过几次往复直到扭矩小于摩擦力矩。胶带达到稳定运行。试验证明，每81O个托辊组增加一个调心托辊组，能很好地解决胶带跑偏的问题。3）铰链式吊挂托辊组铰链式吊挂托辊组的辊子是相互铰接的。侧辊靠拆卸方便的挂具吊在机架或钢绳上，特别适用于输送大块物料和经常搬移、安装精度不高的移置式输送机上。它的纠偏原理是：胶带跑偏时物

56、料偏向一边，铰接的托辊组外形发生变化，跑偏的一边因承载力的加大，胶带与辊子摩擦力的增大，位于跑偏一边的侧托辊倾角大于另一侧的托辊倾角，使中间辊发生偏转并产生调心力，由于物料的大部分由中间辊承受因此总的调心力显著增大，对胶带纠偏效果很好。铰链式吊挂托辊组的优点：一是更换托辊时不停机。在输送物料过程中可将托辊组与胶带脱离随时更换，对载荷的适应性强。二是托辊组重量轻。由于它没有横梁所以比一般的托辊组重量轻许多。三是噪音低。因其属于挠性连接，所以可以吸收振动和冲击，运行平稳。这种托辊在国外得到了广泛的应用，国内也多次采用了这种结构的托辊，但应注意铰链式吊挂托辊组不适用于井下输送机。因为输送机的倾角使胶带产生偏心横向力，胶带不易使输送机对中运动，造成运行的不稳定。该设计采用槽形托辊用于输送散粒物料的带式输送机的上分支，最常用的由三个棍子组成的槽形托辊。由原始尺寸B800mm查运输机械设计选用手册表242，取托辊为DT03C0311, 托辊直径D为89mm。在输送机的受料处，为了减少物料对输送带的冲击，减少运行阻力，拟采用DT03C0711缓冲托辊；结构型式为