带式输送机系统设计

1、中国矿业大学成人教育学院2012届毕业设计摘 要该课题是结合实际工程问题而制订出的一个题目，其目的是设计一套能够在给定场合下安全可靠运行的带式输送机系统。本文是对通用设备（DT系列通用固定带式输送机）的选型计算，需要通过计算选择各组成部件。最后组合成使用于具体条件下的带式输送机。本文设计的带式输送机为下坡运输，因此要分满载运行状态和空载运行状态两种不同工况进行分析。然后比较不同工况下所需的牵引力和电机功率，并按照最困难的工况选取出带式输送机的各部件来组成符合实际工程要求的输送机系统。本文通过对输送机各部件的选型计算和某些重要部件的设计以使整个系统能够在给定场合下安全可靠的完成预期的任务。关键词

2、 带式输送机 ；盘式制动器；PLC 1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带式输送机常见问题及解决方 102 下运带式输送机的静力学设计 132.1 输送带选择计算132.2 托辊的选择计算152.3 基本参数计算182.4 计算牵引力及电机功率232.5 滚筒的选择252.6 减速器的选型262.7 制动力矩的计算及制动器的选择282.8 联轴器的选择292.9 拉紧力及拉紧行程的计算及拉紧装置的选择 292.10 软起动的选择 323 带式输送机的动力学特性研究 353.1起动性能的分析 354 带式输送机电控装置 384.1电气控制操作系统开

3、发设计技术要求 385 结论 41参考文献42致谢 43451 绪论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，已经成为煤矿井下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。煤矿井下用带式输送机向大功率、大运量、长距离方向发展的同时,如何实现软启动与自动张紧,逐渐向智能化、自动化、人性化方向发展,是目前煤矿井下带式输送机的发展方向。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

4、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

5、；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

6、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

7、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

8、。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

9、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。11）维修费用少。带式输送机运动部

10、件仅是滚筒和托辊，输送带又十分耐磨。相比之下，火车、汽车磨损部件要多得多，并且更换磨损件也比较频繁，经济效益差。12）应用领域广泛。市场巨大。根据调查，我国现有带式输送机约200万台，其中，锅炉上煤约40万台；煤矿约120万台；火力发电厂167座，每厂约3KM，折合1万台；建材厂和水泥厂6千个，平均每厂50台，共计30万台；港口码头约1万，不包括卸船机和散货装船机等。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 中国铁路

11、、公路和带式输送机运输的经济性比较表项 目平均坡度（°）基建费经营费能耗指标（万元/m）倍数/（元·/t·m-1）倍数（kw·h·/t·m-1）倍数铁路运输24590.0052660.0137公路运输4.60.61.430.01145120.00543带式输送机运输15.900.40.7510.0009310.001871。注：根据鞍山矿山设计院1986年的调查结果表1.2 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

12、/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注：燃化通讯，1987年。表1.3 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·（t·km）-1）卡车运费/（元·（t·km）-1）21319.52334.50.45721.82741928.52740.50.32431.01562537.53004.40.27960.751183146.5328

13、8.60.24360.6293103791.13451.00.22740.5481注：燃化通讯，1987年。表1.4 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/（t·h-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%注：燃化通讯，1987年。 表1.5 中国山西铝厂龙门山石灰石矿带式输送机与电机车、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/（

14、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注：连续输运技术，1987年第三期。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

15、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

16、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

17、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

18、A. 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

19、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。B. 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。C. 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

20、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。D. 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

21、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

22、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A. 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

23、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。B. 电机功率合理分配设计中可采用带有调速型液力

24、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1)设备大型化、提高运输能力 为了适应高产高效集约化生产的需要，带式输送机的输送能力要加大。长距离、高带速、大运量、大功率是今后发展的必然趋势，也是高产高效矿井运输技术的发展方向。在今后的10a内输送量要提高到30004000 t/h，还速提高至46m/s，输送长度对于可伸缩带式输送机要达到3000m。对于钢绳芯强力带式输送机需加长至5000m以上，单机驱动功率要求达到10001500 kW，输送带抗拉强度达到6000 N/mm（钢绳芯）和2500 N/mm（钢绳芯）。尤其是煤矿井下顺槽可伸缩输送技术的发展，

25、随着高产高效工作面的出现及煤炭科技的不断发展，原有的可伸缩带式输送机，无论是主参数，还是运性能都难以适应高产高效工作面的要求，煤矿现场急需主参数更大、技术更先进、性能更可靠的长距离、大运量、大功率顺槽可伸缩带式输送机，以提高我国带式输送机技术的设计水平，填补国内空白，接近并赶上国际先进工业国的技术水平。其包含7个方面的关键技术：带式输送机动态分析与监控技术；软起动与功率平衡技术；中间驱动技术；自动张紧技术；新型高寿命高速托辊技术；快速自移机尾技术；高效储带技术。2) 提高元部件性能和可靠性 设备开机率的高与低主要取决于元部件的性能和可靠性。除了进一步完善和提高现有元部件的性能和可靠性，还要不断

26、地开发研究新的技术和元部件，如高性能可控软起动技术、动态分析与监控技术、高效贮带装置、快速自移机尾、高速托辊等，使带式输送机的性能得到进一步的提高。3 )扩大功能，一机多用化 拓展运人、运料或双向运输等功能，做到一机多用，使其发挥最大的经济效益。开发特殊型带式输送机，如弯曲带式输送机、大倾角或垂直提升输送机等。1.3 带式输送机常见问题及解决方法1)带式输送机的发展状况及常见问题和决方法长距离、大运量、较大倾角的下运带式输送机的使用，可较大幅度地减少开采区的巷道工程量，降低基建费用和缩短施工周期，发电运行时还可向电网输电，具有较大的经济效益，是一种极具发展前途的节能设备。但由于带速高，移动部分

27、和转动部分的惯性很大，其下滑的惯性力矩也很大，生产中经常出现打滑、滚料、飞车等事故，因此制动是关键问题。目前国内外煤矿常用的制动方式有液力制动装置、液压制动装置和盘式制动装置等3种。带液力制动系统的下运机是国家“六五”重点科技攻关项目，主要是通过在输送机的驱动装置中安装液力制动系统，分2步实现制动，即先由该系统将输送机运行速度减慢(加速度保持在0.10.3 m/s2的范围内)，降至额定速度的13，然后由机械抱闸最终制动，当井下发生突然停电事故时，仍可实现二级制动。目前能够达到的主参数为：倾角=-25,运量Q=1 500 t/h，带速V=3.15 m/s，运距L=2000m。 2 )输

28、送带的打滑及解决办法  输送带在运行中，打滑的原因是多方面的，常见的原因及解决办法有：  A. 初张力太小。输送带离开滚筒处的张力不够造成输送带打滑。这种情况一般发生在启动时，解决的办法是调整拉紧装置，加大初张力。  B. 传动滚筒与输送带之间的摩擦力不够造成打滑。其不要原因多半是输送 带上有水或环境潮湿。解决办法是在滚筒上加些松香末。但要注意不要用手投加，而应用鼓风设备吹入，以免发生人身事故。  C. 尾部滚筒轴承损修和更换已经损坏或转动不灵活的部件，使阻力增大造成打滑。 坏不转或上下托辊轴承损坏不转的太多。造成损坏的原因是机尾浮沉太多，没有

29、及时检D. 启动速度太快也能形成打滑。此时可慢速启动。如使用鼠笼电机，可点动两次后再启动，也能有效克服打滑现象。  D.  输送带的负荷过大，超过电机能力也会打滑。此时打滑有利的一面是对电机起到了保护作用。否则时间长了电机将被烧毁。但对于运行来说则是打滑事故。  克服输送带打滑现象，首先要找到打滑原因，方可采取有效解决措施。  3) 输送带的跑偏及其处理      带式输送机运行时输送带跑偏是最常见的故障之一。跑偏的原因有多种，其主要原因是安装精度低和日常的维护保养差。   

30、  安装过程中，头尾滚筒、中间托辊之间尽量在同一中心线上，并且相互平行，以确保输送带不偏或少偏。另外，带子接头要正确，两侧周长应相同。  在使用过程中，如果出现跑偏，则要作以下检查以确定原因，进行进行调整。输送带跑偏时常检查的部位和处理方法有：  A. 检查托辊横向中心线与带式输送机纵向中心线的不重合度。如果不重合度值超过3mm，则应利用托辊组两侧的长形安装孔对其进行调整。具体方法是输送带偏向哪一侧，托辊组的哪一侧向输送带前进的方向前移，或另外一侧后移。  B. 检查头、尾机架安装轴承座的两个平面的偏差值。若两平面的偏差大于1mm，则应对两平面

31、调整在同一平面内。头部滚筒的调整方法是：若输送带向滚筒的右侧跑偏，则滚筒右侧的轴承座应当向前移动或左侧轴承座后移；若输送带向滚筒的左侧跑偏，则滚筒左侧的轴承座应当向前移动或右侧轴承座后移。尾部滚筒的调整方法与头部滚筒刚好相反。  C. 检查物料在输送带上的位置。 物料在输送带横断面上不居中，将导致输送带跑偏。如果物料偏到右侧，则皮带向左侧跑偏，反之亦然。在使用时应尽可能的让物料居中。为减少或避免此类输送带跑偏可增加挡料板，改变物料的方向和位置。 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

32、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

33、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空载的情况出现。比较这前两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。2 下运带式输送机的静力学设计2.1输送带选择计算1.带速的确定输送带运行速度是输

34、送机设计计算的重要参数，在输送量一定时，适当提高带速，可减少带宽。目前带式输送机推荐的带速为1.254m/s，参考表1，取V=2.5m/s。表2.1带宽与带速关系表输送物料的特性带 宽B（毫米）500，650800，10001200，1400带 速v（米/秒）无磨损性，或磨损性小的物料；如：原煤，洗精煤1.252.51.253.151.254.0磨损性小的中小块状物料；如矿石，炉渣等1.252.01.252.51.253.15有磨损性的大块物料；如：大块矿石1.251.61.252.01.252.52.带宽的确定 1）按输送能力确定带宽 式（2.1）查设计选用手册可知，K=458，C=0.99

35、，则代入公式（2.1）B1=0.939m2）按输送物料的块度确定带宽B2由于， 则取B=1000m表2.2物料名称堆积容重（吨/米3）堆积角（度）物料名称堆积容重（吨/米3）堆积角（度）原煤0.851.030°精煤0.8530°焦炭0.60.735°无烟煤0.850.9530°黄铁矿2.025°褐煤0.80.8530°富铁矿2.525°石灰石1.62.025°表2.3堆积角r10°20°25°30°35°K值316385422458496表2.4倾 角 b0

36、6;7°8°15°16°20°20°28°C 值10.950.950.90.90.80.70.83.输送带种类的选择我国目前生产的输送带有以下几种：尼龙分层输送带、塑料输送带、整体带芯阻燃带、钢丝绳芯带等。在输送带类型确定上应考虑如下因素：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

37、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带型，长距离一般采用钢丝绳芯带，高强度也一般采用钢丝绳芯带等。查DT设计选用手册表17（见附录二）选用钢丝绳芯输送带ST630,参数如下：表 2.5纵向拉伸强度 N/mm钢丝绳最大直径 mm钢丝绳间 距 mm带 厚mm上覆盖胶厚 度mm下覆盖胶厚 度mm钢丝绳根 数输送带 质 量 kg/m26303.01013559518图2.1 下运带式输送机结构简图2.2 托辊的选择计算托辊组是用于支承输送带及输送带上承载的物料，保证带稳定运行的装置，托辊组的形式的选择可根据托辊在不同部位的情况选择。本机上所有的托

38、辊种类如下：a)槽形托辊：用于承载分支输送散状物料，采用35°槽形托辊。b)平行托辊：用于回程分支支撑输送带。c)缓冲托辊：安装在受料段下方，减小输送带所受的冲击，延长带的使用寿命。d)调心托辊：设置用于调整输送带跑偏。e)过渡托辊：安装在滚筒与第一组托辊之间，可使输送带逐步或成槽由槽形展平，以降低输送带边缘因成槽延伸而产生的附加应力，同时也防止输送带展平时出现撒料现象。1.托辊直径和长度的确定托辊长度的选择可以直接通过输送带的宽度、托辊组中的托辊数和托辊间的连接和布置方式确定。托辊的直径和托辊轴的直径以及轴承可根据托辊所受的载荷情况选择。托辊直径的大小直接影响托辊的使用寿命，直径越

39、大寿命越大，对带的承托效果也越好。托辊的直径根据表2.6并结合实际使用情况确定。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。查DT设计选用手册可选上托辊直径为133，下托辊直径为133。2.托辊间距的确定托辊间距应满足两个条件：即辊子轴承的承载能力及输送带的下垂度。承载托辊间距可根据表2.7查得，下托辊间距一般取2倍的上托辊间距。受料处托辊间距视物料容重和块度而定，一般取为上托辊间距的1/21/3。生产经验证明，在确定加料段下面的托辊间距时，应力求使物料负荷的主要部分位于两个托辊之间的输送带上。头部滚筒到第一组槽形托辊的间距可取为上托辊间距

40、的11.3倍，尾部滚筒到第一组托辊间距不小于上托辊间距。由上述及表2.5，2.6，2.7可选托辊如下：上托辊选用三辊式30°槽形托辊，托辊直径为133；下托辊选用单辊式平形托辊，托辊直径为133；由表可查得托辊间距：；托辊轴承采用滚动轴承迷宫式密封；表2.5 辊子参数 带宽辊径650800100012001400160089108133159表2.6 承载段托辊间距 货载容重g(吨/米3)输 运 带 宽 度 B (毫米)500,600800,10001200,140016002000上 托 辊 间 距 (毫米)£1.61200/15001200/15001200/15001

41、100/1200>1.61200/15001100/12001100/12001000表 2.7 托辊阻力系数工作条件重段托辊w'空段托辊w"清洁,干燥0.020.018少量尘埃0.030.025尘埃大,湿度大0.040.0353. 过渡段托辊组的布置ltltltltltltltl't图2.2 过渡段托辊组布置图在输送机的头尾部，输送带由平形变成槽形或者由槽形变成平形的段叫过渡段。在过渡段，输送带的倾角由零逐渐过渡到最大槽角。如果过渡段托辊组的布置不合理，将直接影响输送带的强度和寿命；尤其在高张力区，影响更为严重，所以必须重视高张力区托辊组的过渡布置，达到设计的

42、合理化。过渡段的布置如图2.2所示。2.3 基本参数计算1.输送带线质量对于输送带线质量可以通过查表和计算两种方法求得。在这里由于是通用型设备的设计，所以可以通过DT设计选用手册表查得2. 物料线质量输送带上物料的线质量3. 托辊转动部分线质量4.线路阻力计算线路阻力（输送带运行阻力）包括直线阻力和弯曲段阻力。弯曲段阻力一般考虑阻力系数K(K=1.031.07)。述基本阻力外，还受附加阻力，包括物料在装载点加速时与输送带之间的摩擦阻力简称物料加速阻力；装料点的导料槽摩擦阻力；清扫装置的摩擦阻力；中间卸料装置的阻力等。下面分别予以计算1） 直线阻力计算：承载段和空载段直线阻力的计算公式分别如下：

43、 式（2.7） 式（2.8）将各段上的参数分别代入公式（2.7），（2.8）2）局部阻力（1）装载点物料加速阻力Wa（2）装载点导料槽侧板阻力Wb其中 带宽，m 物料集散密度，t/m3 导料槽侧板长度，m （3）清扫器阻力：Wc弹簧清扫器阻力： 空段清扫器阻力： 5.输送带张力的计算1） 用逐点法计算输送带关键点张力，输送带张力应满足两个条件：(1) 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。 式（2.9）式中 Sy-送带强度，N；Sl输送带与传动滚筒分离点处张力，N；K传动滚筒与输送带间的摩擦系数,采用包胶滚筒，； a输送带与传动滚筒间的围包角，取a=

44、225°；C0摩擦力备用系数，取C0=1.3；（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，或满足最小张力条件。在输送带自重和载荷重量的作用下，输送带在两托辊之间必然有悬垂度。托辊间距愈大或输送带张力愈小，其垂度愈大。如果垂度过大输送带在两组托辊之间将发生松弛现象，可能导致物料撒落且将引起输送带运行阻力加大，故各国均规定了允许的最大垂度值。ISO5048中规定输送带垂度不超过托辊间距的0.5%2.0%,我国设计规范中规定为2.5%。为满足输送带的垂度条件，对于任何一个运输系统，承载分支输送带的最小张Szmin需满足Szmin5g(q+qd)cosb 式（

45、2.10）回程分支输送带的最小张力Skmin需满足Skmin5glt"qdcosb 式（2.11）有上述可以看出，输送带张力的计算方法有两种：一种是根据摩擦传动条件并利用“逐点张力法”求出个特殊点的张力值，然后验算输送带的垂度条件；另一种是根据垂度条件求出输送带上某一确定点的张力，然后按“逐点张力法”计算出各点的张力，再验算摩擦传动条件。2）张力计算为了充分降低输送带的张力,只要满足摩擦条件和垂度条件,就能保证输送机的驱动条件,且由于该布置形式不容易定性的判断最小张力点的位置，所以我们先按摩擦条件进行计算,然后验算垂度条件。有输送带布置形式可知：根据摘要中有关叙述和该输送带的具体情况

46、可知，计算张力需分两种不同工况来分析，即满载和空载。a， 首先计算满载运行工况即物料再输送带上均匀分布的情况，取K=1.05，由以上可求得： 则有输出牵引力 额定牵引力 由可得： 由公式可得各点张力：因而应按垂度条件计算：满足条件 则逐点法计算张力得：由于 所以满足摩擦条件。验算带强：考虑输送带的寿命、起动时的动应力、输送带的接头效果、输送带的磨损，以及输送带的备用能力，选用输送带时必须有一定的备用能力（即安全系数），对于强力大功率带式输送机静安全系数一般取m³7，动安全系数md³5。由于n>7,所以满足强度要求b,计算空载时各点张力：由摩擦条件的公式可以算出则由于则

47、有解得： 只有按垂度条件计算： 所以令则由逐点法计算得：验算带强满足强度要求。2.4 计算牵引力及电机功率1.牵引力的计算传动滚筒表面牵引力的普遍表达式为，N 式（2.13）考虑到传动滚筒轴承摩擦阻力及输送带在传动滚筒上的弯曲阻力，传动滚筒主轴牵引力W的普遍表达式为，N 式（2.14）2.电机功率的计算1） 当W>0时，表示传动滚筒输出牵引力，所需电动机的功率为 式（2.15）式中 -包括联轴器和减速器的总传动效率，一般取0.80.85；2） 当W<0时，表示传动滚筒输出制动力。此时，电动机工作在第二象限，作发电回馈制动，所需电动机的功率为 式（2.16）式中 -电机作发电制动时对

48、应得输送带速度，一般取。但是，当输送带空载或非满载运行时仍将处于电动工作状态，因此还必须计算此工况下的电动机功率为 式（2.17）式中 -空载或非满载下运行工况是传动滚筒主轴牵引力。此时，带式输送机所需电动机功率为 式（2.18）选择电机功率与数量应符合如下要求：(1) 额定总功率Pe³P；(2) 考虑到台数和单电动机功率符合各驱动滚筒牵引力配比；(3) 尽可能用同一型号电动机，以减少备用台数3） 分别计算满载和空载牵引力和所需电机功率a，满载运行工况时的牵引力及电机功率（见式（2.14），(2.15)） 取K=1.15，=0.85b，空载运行工况时牵引力为电机功率为有以上可知电机功

49、率则查DT设计选用手册可选电机为一台75kw的YB280S-4型电机，其主要参数见下表：表2.8 电机主要参数表型号额定功率kw转 速r/m效 率 %转动惯量Kg·m2质 量KgYB280S-475148092.7%1.125602.5滚筒的选择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。改向滚筒部承担转矩，结构比较简单。传动滚筒和驱动装置相联，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同输送带之间的摩擦系数和输送带在该滚筒上的包角。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的外面，减速器直接同传动滚筒

50、输入轴相联。2）内驱动方式，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。如果仅将减速器装入在筒内，称为齿轮滚筒，或称外装式减速滚筒适用于大功率带式输送机。按轴承内孔大小分，传动滚筒可分为：（1）轻型，孔径在50100；（2）中型，孔径在120180；（3）重型，孔径在200220。这种分类对于改向滚筒也是适用。外面铸上一层橡胶的滚筒称为铸胶滚筒；用机械方法包上一层橡胶的滚筒称为包胶滚筒；什么不包的滚筒称为光面滚筒。改向滚筒常为光面滚筒。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

51、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。滚筒的护面开上菱形、人字形、直线形、环形、梯形则分别称为菱形护面、人字形护面等各种护面形状的滚筒，其目的是增大摩擦系数和便于排出黏着物料。传动滚筒护面常选1.传动滚筒的选择选择传动滚筒直径时，可按四个方面考虑：1） 限制输送带绕过传动滚筒时产生过大的附加弯曲应力计算滚筒直径式中D传动滚筒直径，mm；d钢丝绳直径，mm。2） 为限制输送带表面比压，以免造成覆盖胶脱落的滚筒直径式中 S输送带张力，N（此处以最大张力

52、Smax代入）；B输送带宽度，mm；a钢丝绳间距，mm 查表得a=10mm；p输送带表面许用比压，取p1Mpa=1N/mm2。3） 限制覆盖胶或花纹变形量小于6的传动滚筒直径为式中K围包角影响系数，当围包角小于90°时，K0.8，否则K1；b钢绳芯输送带上覆盖胶厚度，mm查表得b5mm。4） 当输送带弯曲频次高时，滚筒直径要相应大一点，以补偿高频次弯曲疲劳破坏程度。综上所述，传动滚筒直径 则选传动滚筒直径为630mm。根据滚筒所受合力查DT设计选用手册可选传动滚筒型号及主要参数为表2.9 传动滚筒主要参数表型号转动惯量 kg.m2质量 kgDT100A/206Y38.38232. 改向滚筒的选择1）尾部改向滚筒直径尾部改向滚筒的直径取D2=630mm根据滚筒所受合力查DT设计选用手册可选传动滚筒型号及主要参数为表2.10尾部改向滚筒参数表型号转动惯量 kg.m2质量 kgDT100B106（G）26.556