大倾角掘进巷道带式输送机的设计

目录

1绪论.......................................................2

1.1带式输送机的现状及发展.................................3

1.2带式输送机的工作原理、适用条件及优缺点.................5

1.3带式输送机的分类.......................................7

1.4带式输送机的布置形式..................................10

1.5带式输送机的主要部件..................................11

1.6大倾角带式输送机.......................................15

2带式输送机的设计与计算....................................17

2.1有关参数的确定.........................................20

2.2带速的确定............................................20

2.3带宽的确定............................................20

2.4核算输送能力..........................................21

2.5根据原煤粒度核算输送机带宽............................22

2.6圆周驱动力的确定......................................22

2.7输送带的确定..........................................26

2.8输送带的张力计算......................................27

2.8.1输送带不打滑条件校核...............................28

2.8.2输送带下垂度校核...................................28

2.8.3车昆子载荷的校核.....................................29

2.8.4钢丝绳的选择.......................................31

2.9输送带的强度校核.....................................31

2.10拉紧行程的计算.......................................32

2.11拉紧装置、机架及改向滚筒的设计.......................32

3减速器的计算.............................................36

3.1电机的确定............................................36

3.2传动比分配............................................37

3.3计算传动装置的运动和动力参数.........................38

3.4齿轮的设计及校核计算.................................39

3.4.1第一对齿轮的设计....................................39

3.4.2第二对齿轮的设计..................................46

3.4.3第三对齿轮的设计..................................51

3.5传动轴的设计..........................................57

3.5.1I轴的期..........................................57

3.5.2II轴的设计.........................................63

3.5.3III轴的设计.......................................70

3.5.4IV轴的设计.......................................76

3.5.4键的强度校核.......................................81

3.5.5轴承的校核........................................84

3.6减速器箱体的结构设计..................................88

3.7轴系部件的结构设计....................................92

3.8减速器的附件..........................................93

3.8.1检查孔与检查孔盖的设计............................93

3.8.2油标指示器........................................94

3.8.3定位销............................................95

3.8.4启盖螺钉..........................................96

参考文献....................................................97

翻译部分....................................................99

英文原文....................................................99

中文译文...................................................105

结论.....................................................109

致谢.....................................................110

L绪论

带式输送机是由承载的输送带兼作牵引机构的连续运输设备是以输送带

载运物料的连续输送机。可输送煤炭、矿石等散装物料和包装好的成件

物品。由于它具有运输能力大、运输阻力小、耗电量低、运行平稳，在

运输途中对物料的损伤小等优点，被广泛应用于国民经济的各个部门。

许多煤矿从采掘工作面，采区上下山、运输大巷直到地面运输系统都采

用了带式输送机，采取一定的安全措施后，还可做人员运载。带式输送

机常以多台串联衔接，构成一完整的连续运输系统。在矿井巷道内采用

带式输送机运送煤炭、矿石等物料，对建设现代化矿井有重要作用。

1.1带式输送机的现状及发展

带式输送机是煤矿最理想的高效连续运输设备，与其他运输设备相

比，具有输送距离长、运量大、连续运输等优点，而且运行可靠、易于

实现自动化和集中化控制，尤其对高产高效矿井，带式输送机已成为煤

炭开采机电一体化技术与装备的关键设备，随着我国高产高效矿井的出

现，原有的带式输送机无论是主参数还是运行性能都已不能满足要求，

必须向长距离、高带速、大运量、大功率的大型化方向发展，并要改善

和提高运行性能，确保安全可靠。

我国生产制造的带式输送机的品种，有多种类型，以适应不同条件下

使用，但其组成基本相同，只是具体结构有所区别，使用平面输送带用

选转托辐承托的机型是普通型带式输送机。1965年，我国煤矿井下开始

推广使用吊挂式带式输送机。20世纪60年代后期，在平碉使用了钢丝

绳牵引带式输送机。70年代中期为配合综合机械化采煤的发展，先后开

发了可伸缩带式输送机和钢丝绳芯带式输送机等品种。在“八五”期间,

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、高速托根

等，使带式输送机的性能得到进一步提高。

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。

大倾角带式输送机突破了，运25°的极限，为煤矿开拓，开采及在

斜井输送设备的选型开辟了一条新途径，也为当前斜井输送系统改扩建

提供了经济高效的设备，对提高产量，降低成本具有重要意义。

水平带式输送机在我国矿山生产中有着广阔的前景。我国倾斜煤层

较多，16〜25°倾斜煤层大量存在。带式输送机能成功地用于井下，既

能减少巷道开拓量和设备投资又可加快工程进度具有较大的经济效益。

1.2带式输送机的工作原理、适用条件及优缺点

带式输送机是由许多零部件和具有某些特殊功能的装置组成。输送

带、托辐、机架等是沿输送机全长布置的，驱动装置、拉紧装置、储带

装置和清扫装置等也是带式输送机的重要组成部分，它们的结构和工作

原理对带式输送机整体特性影响很大。

带式输送机是以胶带作为牵引机构和承载机构的连续运输机械，所

以也称胶带输送机。随着带式输送机在国美经济各部门中日益广泛的应

用，其结构简单、运行平稳可靠、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等

许多优点，越来越被人们深刻理解和认识，因而针对生产需求设计出了

通用带式输送机和各种各样的特种带式输送机。虽然它们结构各异，使

用场合也不同，但是它们的工作原理基本是相同的，即大多属于以输送

带兼作牵引机构和承载机构的连续运输机械，只有极个别的带式输送机

（如钢丝绳牵引带式输送机）的输送机只作为承载机构。带式输送机的

主要组成部分和工作原理如图1.1所示。

图1.1带式输送机的工作原理图

1-驱动装置；2-清扫装置；3-上、下托根；4-输送带;

5-拉紧装置；6-机尾换向滚筒；7-装载装置；8-机架

输送带4绕过驱动装置1的主动滚筒和机尾换向滚筒6形成一个环

形带。

上下两股输送带分别支承在上、下托辐3上。拉紧装置5给输送带以正

常运转所需的张紧力。工作时\驱动装置1的主动滚筒通过它和输送带

之间的摩擦力带动输送带运行。货载装在输送带上与输送带一起运动。

带式输送机一般是利用上段输送带运送货载的，并且在端部卸载，也可

利用专门的卸载装置在中间卸载。

带式输送机的机身断面如图1.1中的截面图A-A所示。上部的输

送带利用一组槽形上托辐支承，以增加输送带的承载断面积。下部输送

带一般利用平形下托辐支承。

带式输送机可用于水平或倾斜运输，但倾角受物料特性限制。在通

常情况下，倾斜向上运输时的倾角不超过18°,向下运输不超过15°,

运送附着性和粘结性大的物料时，倾角还可大一些。

带式输送机的优点：是运输能力大，而工作阻力小，耗电量低，约

为刮板输送机耗电量的1/3〜1/5因在运输过程中，货载与胶带一起移

动，故磨损小，货载的破碎性小。由于结构简单，既节省设备，又节省

人力，故广泛应用于我国国民经济的许多工业部门。国内外的生产实践

证明，带式输送机无论在运输能力方面，还是在经济指标方面，都是一

种较先进的运输设备。

带式输送机的缺点：是胶带成本高且易损坏，故与其它运输设备相

比，初期投资高，又不适于运送又棱角的货载。随着煤炭科学技术的发

展，虽然在国内的带式输送机转弯运行的讲究有所进展，但总的看来，

带式输送机对弯曲巷道的适应性还比较差。

1.3带式输送机的分类

目前，带式输送机己发展成为一个庞大的家族，不再只是常规的开

式槽型和直线布置的带式输送机，而是根据使用条件和生产环境设计出

了多种多样的机型。为了便于管理、选用和设计，可以按照结构特点、

使用场合、运送物料特征和卸载方法等分为如下类型。

(1)通用带式输送机是一种固定式带式输送机。其特点是托辐安

装在固定的机架上，由型钢制成的机架固定在地板或地基上，整个机身

成刚性结构。因此，它广泛用于要求设备服务年限长、地基平整稳定的

场合，例如煤矿地面生产系统、选煤厂、井下主要运输大巷、港口、发

电厂等生产地点。

(2)可伸缩带式输送机的输送长度可以根据工作的需要随时缩短

或加长。这种带式输送机主要是为满足煤矿井下综采工作面顺槽输送要

求而设计的。可伸缩带式输送机中增设了一个储带装置，其作用是把带

式输送机伸长前或缩短后的多余输送带暂时储存起来，以满足采煤工作

面持续前进或后退的需要。这种带式输送机的机架与机架之间、托辑与

机架之间的连接方式都采用插入式，用销钉固定，整个机架没有一个螺

栓，拆装十分方便。

(3)移动带式输送机是一种按整机设计并且整机可在不同地点使

用的带式输送机。按移动的方式不同又可分为移动式和携带式两种。

(4)钢绳芯带式输送机在结构形式上与通用带式输送机相同，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。

(5)钢绳牵引带式输送机是苏格兰工程师查尔•汤姆森所创制。该

机1949年完成设计，1951年制造完成第一台样机，1954年8月在苏格

兰诺克平诺煤矿开始运行。它的优点在于牵引体与承载体是分开的，可

以跨越长距离和大高差。其缺点是输送带成槽性差，影响物料截面积，

钢丝绳裸露在外，不易防腐蚀，维护费用较高。因此，国外有些国家不

提倡使用。我国自1967年起在煤矿开始使用，但总体用量不大。使用表

明，当输送量超过500t/h、运距超过2〜5km时，钢绳牵引带式输送机

的机件投资和运费将少于钢绳芯带式输送机，即运距越长越有利。

(6)线摩擦带式输送机是在主机某位置的输送带下面加装一台或几

台短的带式输送机(称之为辅机)，主带借助重力或弹性力压在辅机的输

送带(辅带)上，辅带可以通过摩擦力驱动主带，这样主带张力便可以

大大降低而实现低强度输送带完成长距离或大运量输送。使用线摩擦带

式输送机不仅可以从总体上减少输送线路中的转载点数，而且可以方便

地对旧带式输送机进行加长改造，显著节省投资。

(7)平面弯曲带式输送机是一种在输送线路上可变向的带式输送机。

它可以代替沿折线布置的、由多台单独的直线输送机串联而成的运输系

统，沿复杂的空间折曲线路实现物料的连续运输。输送带在平面上转弯

运行，可以大大简化物料运输系统，减少转载站的数目，降低基建工程

量和投资。法国在这种带式输送机的研制和使用方面，具有国际领先水

平。我国的煤矿也有数台正在运行，在设计和安装方面积累了一定的经

验。

(8)大倾角带式输送机可以减少输送距离，降低巷道开拓量，减少设

备投资。当倾角增大到90°时，大倾角带式输送机就转变成了垂直输送

的带式输送机。它不仅在结构上具有新的特点，而且在设计计算、物料

截面形状和输送速度的确定等方面都有新的影响因素。垂直输送的带式

输送机主要用于其他形式的输送机难以胜任的场合。表1-1为几种物料

所允许的最大上运倾角。

(9)气垫带式输送机的工作原理及其结构不同于前述的几种带式输送

机，它不使用托辑支承输送带，而是以空气形成的气垫压力浮托起输送

带。我国在气垫带式输送机研制方面起步较晚，但由于气垫带式输送机

的技术经济效果显著，近年来也发展很快。与前述使用托根的带式输送

机相比，气垫带式输送机有如下优点:

①、能耗少；

②、维修费用低；

③、制造成本低；

④、运行稳定，工作可靠；

⑤、输送能力高；

⑥、污染少。

1.4带式输送机的布置形式

带式输送机的布置的一般要求：在曲线段内，禁设给、卸料装置，

各种给、卸料装置应设于水平段。拉紧装置一般布置在输送带张力最小

处。输送机尽可能布置成直线，应避免单纯地按地形布置成大凹弧、深

凹弧的形式

在具体布置时应注意以下几点。

①在曲线段内，不允许设给料和卸料装置。

②给料和中途卸料点最好设在水平段上，但也可设在倾斜段上，设

在倾斜段上时，中途卸料点的倾斜度不宜超过10°〜12。，否则容易掉

料。

③若在水平段内均匀给料，并且转折处比较平滑，凸、凹段曲率半

径适当，则表5T中所列最大允许倾角还可增加10%左右。

④当输送机需要由倾斜段转折为水平段时，其凸弧段最好用几个槽

形托辑进行过渡，以防止物料散落。过渡的半径取

%>18B（B为带宽）

推荐最小值见表1-2,也可采用改向滚筒进行过渡。当由倾斜段转

折为水平段并在短距离内安装卸料装置时，则应采用改向滚筒。

表1-2%、%最小值

带宽B/mm

名称

5006508001000

9121518

凸弧段最小半径凡/m

凹弧段最小半径&/川

55707075

⑤当输送机需要水平段转折为倾斜段时，其凹弧的曲率半径一

般应是输送带带无载荷时的张力与带子自重所形成的曲率半径，这样才

不至于使带子在过渡段浮起。曲率半径按下式计算

%之尸/%g=5（%+%）乙。/%

式中F一凹弧段输送带最大张力，kN;

%—每米长度上物料的质量，kg;

心一输送带每米长度质量,kg;

一一上托一间距,mo

⑥当输送机长度超过90m,或采用移动式滚筒卸料装置时，均需采

用配重式拉紧装置。

1.5带式输送机的主要部件

带式输送机虽然种类繁多，但其基本组成部分差别不大，只是具体

结构有所不同。基本组成部分（参考图L1）的功能简介如下。

（1）驱动装置

驱动装置的作用是将电动机的动力传送给输送带，并带动它运行。

驱动装置由电动机、联轴器、减速器和驱动滚筒等部件组成。

带式输送机使用的电动机有鼠笼式、绕线式异步电动机。在有防爆

要求的场合，应采用防爆电动机。使用液力耦合器时，不需用具有高启

动力矩的电动机，只要与耦合器配合得当，就能得到接近电动机最大力

矩的启动力矩。

带式输送机上使用的联轴器，按传动和结构上的需要，分别采用液

力耦合器、柱销联轴器、棒销联轴器、齿轮联轴器、十字滑块联轴器或

各种弹性联轴器等。

带式输送机使用的减速器有圆柱齿轮减速器和圆锥一圆柱齿轮减

速器。圆柱齿轮减速器的传动效率高，但要求电动机轴与带式输送机线

路垂直，驱动装置占地面积大，井下使用时需加宽洞室，若把电动机布

置在输送带下面，会给维护和更换造成困难。因此，用于煤矿采区巷道

的带式输送机应尽量采用圆锥一圆柱齿轮减速器，使电动机轴与输送机

平行布置，以减小驱动装置的宽度。

驱动滚筒是依靠它与输送带之间的摩擦力带动输送带动运行的部

件。据挠性牵引构件的摩擦传动理论，输送带与滚筒之间的最大摩擦力

随摩擦系数和围抱角的增大而增大，所以提高牵引力必须从这两方面入

手。

增大驱动滚筒与输送带之间的摩擦系数的方法是将滚筒表面包覆

一层具有高摩擦系数的材料，通常用橡胶。包胶的方法常用硫化法（铸

胶）和冷粘法，也可采用螺栓在滚筒表面固定一层输送带的方法。包覆

的橡胶外表面可做人字形槽纹、棱形槽纹或光面，其中人字形槽纹和棱

形槽纹可以增大驱动滚筒与输送带之间的摩擦系数，提高驱动效率。比

较而言，人字形槽纹效果要好些，棱形槽纹次之。

当滚筒或其表面的包覆材料与输送带之间潮湿或着水时，摩擦系数

将急剧降低。而且包覆的橡胶越硬，摩擦系数越小。

电动滚筒是将电动机和减速齿轮装在滚筒内的一种驱动装置。油冷

式电动滚筒在滚筒空腔内装满润滑油，滚筒旋转时油液冲刷电动机外壳

进行冷却，并润滑齿轮传动系统。电动滚筒的结构紧凑，带式输送机采

用这种驱动装置能使整机体小轻便，但目前功率尚小。

(2)清扫装置

清扫装置是为卸载后的输送带清扫表面粘着物之用。最简单的清

扫装置是刮板式清扫器，由重锤或弹簧使刮板紧压在输送带上。此外，

还有旋转刷、指状弹性刮刀、水力冲刷、振动清扫等。采用哪种清扫装

置,应视运送物料的粘性而定。

(3)上、下托辐

托辐是带式输送机的重要部件之一。它的作用是支承输送带，使输

送带的垂度不超过限定值以减小运行阻力，保证带式输送机平稳运行。

托辐沿输送机全长分布，数量很多，它的工作性能直接影响带式输送机

的整机性能。托帽的全部质量约占整机的1/3,价值约占整机的20%〜

25%。为增大输送带的承载断面，将承载的输送带用短托辐组成槽形断

面，这种托轻组称为槽形托辐组。槽形托轨组所使用的托轻数量有3个、

4个、5个等，因而也使槽形端面的形状各异。对于空程段的输送带用一

个长托辐支承，一般称为平形托辐组。有些输送带较宽的带式输送机，

其空程段的输送带用2个托辐组成V形断面的托辐组支承，称为V形托

馄组。采用V形托辐组对防止输送带跑偏有一定作用。

(4)输送带

输送带的作用是承载物料和运送物料。输送带贯穿带式输送机的全

长(为机身长度的2倍多)，用量大、价格高，约占整个带式输送机价值

50%。为使输送带不但有足够的强度，而且能够耐磨损和腐蚀，输送带

由芯体和覆盖层构成，芯体承受拉力，覆盖层起保护芯体的作用。芯体

的材料有丝织物和钢丝绳2类。丝织物芯体有多层帆布粘合及整体编织

2种。丝织物芯体的材质有棉、维纶和尼龙。整体编织芯体的输送带与

多导粘合的相比，强度相同时整编芯体的厚度小、柔度好、耐冲击性好,

使用中不会发生层间剥裂。整编芯体的输送带伸长率较高，使用时需要

有较大的拉紧行程，钢丝绳芯体是由许多柔软的细钢丝绳相隔一定间距

排列，用与钢丝绳有良好粘合性的胶料粘合而成。钢丝绳芯输送带的强

度高，抗冲击性和抗弯曲疲劳性能好；伸长率小，需要的拉紧行程小。

同其他类型的输送带比较，钢丝绳芯输送带的厚度小，所需滚筒直径也

小。

(5)拉紧装置

拉紧装置的作用是使输送带具有足够的张力，以保证驱动装置传递

出应有的摩擦牵引力和使输送带的垂度保持在限定范围内。带式输送机

常用的拉紧装置有螺旋式、重力式和钢丝绳绞车式等几种，它们都是采

用改变机尾换向滚筒与驱动装置的驱动滚筒之间中心距的方法来实现拉

紧输送带的。一般而言，螺旋式拉紧装置只能用于拉紧行程小、要求结

构紧凑的场合。重力式拉紧装置适用于固定安装的带式输送机，结构形

式有多种，其特点是输送带伸长变形不影响拉紧力，但体积大、比较笨

重。钢丝绳绞车式拉紧装置是用绞车代替重锤，靠牵引钢丝绳改变机尾

滚筒与驱动滚筒之间的距离来张紧输送带。用这种方法实现输送带的张

紧，在输送带伸长变形时需要开动绞车来调整输送带张力，否则张力下

降。它的特点是调整拉紧力方便，可实现自动调整。在满载启动时，则

开动绞车以增加输送带张力；在正常运转时，适当反转绞车使张力减小。

驱动滚筒出现打滑现象，又可开动绞车增大拉紧力，使驱动滚筒摩擦牵

引力增大，消除驱动滚筒打滑现象。

(6)制动装置

制动装置有逆止器和制动器。逆止器的作用是防止向上运输的带

式输送机停车后输送带下滑。制动器的作用是保证向下运输的带式输送

机可靠停车；在水平运输时，若要求准确停车，也应装设制动器。

(7)装我装置

装载装置也称给料装置，主要由漏斗和挡板等部件组成。常用的

有强制式、自溜式和组合式3类。

(8)机架

机架包括机头架、机尾架和中间架等。它们的作用是安装带式输送

机的机头、机尾、托辐组以及其他辅助装置等。常用机架也有几种不同

的结构。煤矿井下使用的带式输送机，为了拆装方便，机头架、机尾架

做成结构紧凑便于移置的构件，中间架采用便于拆装的结构。根据结构

特点，有钢绳机架和型钢机架两种。按照安装方式不同，中间架又有落

地式和绳架吊挂式之分，落地式机架又有固定式和可拆移式两种。用于

地面和煤矿井下主要运输巷道的通用带式输送机的中间架多采用型钢焊

接而成的固定式机架，而采区顺槽一般用可拆移式机架或吊挂式机架。

可拆移式机架一般用型钢焊接成H型中间托架。将H型中间托架与两边

的钢管采用插入式销钉固定联接，整个机架不用一个螺栓，避免了因螺

栓生锈而造成的拆装不便。型钢机架也可采用吊挂式安装，但应用较少。

1.6大倾角带式输送机

由于一般带式输送机的倾角不能过大，所以在一定程度上限制了其

应用范围。为了克服上述缺点，可以采用大倾角的花纹带式输送机。这

种输送机的基本构造和通用带式输送机没有很大的区别，其主要不同点

在于带条的工作面上。

在大倾角输送机中，使用带隔板和特殊凸面的橡胶带（见图1-40）o

花纹凸出的高度，低者几毫米，高者达20nm1。由于工作面上具有花纹或

隔板，这种输送机的倾角可以大一些。根据我国现场的使用经验，运输

块状或粒状的物耨时，倾角可达65°时，物料也不下滑。

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合理地布置胶带的花纹，对提高输送机的使用效率和可靠性有重要

意义。花纹的布置除了要保证输送机在大倾角的情况下可以输送一般散

状物外，还需要使胶带横向和纵向挠性好，因为只有这样才能保证胶带

自由地安放在托辐上，并平稳地通过各种滚筒。除此之外，花纹的布置

还要能使胶带连续平稳地通过下托辐，并使物料不易粘在或卡在花纹之

间，在工作过程中，清扫胶带也应较为方便。根据这些要求，我国在大

倾角花纹带式输送机中多采用短条斜错排列的形式。

在我国大倾角花纹带式输送机的系列设计中，定型的带式输送机规

格有500、格0mm（其花纹高度为15mm）800、1000、1200、1400mm（花纹

高度为20mm）等六种。在大倾角运输中，如胶带速度太快容易造成物料

不稳定，所以速度规定为0.8〜2.0m/s范围内。规定输送机的最大倾角

为35°,托辐的槽角为30°。

花纹带式输送机突出的优点是提高了输送机的倾角，缩短了机长，

节约场地和投资。目前，我国已有不少现场开始使用。但是，由于输送

带的工作面有花纹，也出现了加输送带的清扫、给料处的密封、大功率

输送机的传动等问题。这些新的问题需在使用中逐步加以解决。

2带式输送机的设计与计算

现有技术中煤矿井下普掘肝煤运输设备主要以刮板输送机为主，其

缺陷是容易出现卡链条、断链条、机头链轮断齿，卡刮板、断刮板、底

链易出槽等故障，另外，由于机器笨重，安装撤除环节复杂，设备故障

率高，造成工人劳动强度大，工作效率低，配件投资多等问题。再者是

刮板运行过程中肝石与刮板对溜槽的挤压或刮卡，容易产生火花，形成

安全隐患，不利于安全生产。

本实用新型的目的，是提供一种煤矿井下掘进原煤运输简易皮带

机，它是由机头部和中间部与机尾部三部分构成，机头部采用设置驱动

装置和张紧装置与回转装置，机尾部承载段设有弹簧托辐缓冲装置，中

间部分利用支架和纵梁连接，通过阻燃胶带的运动，实现肝煤运输的目

的。整机结构简单，采用组合式，由螺栓连接，安装拆卸方便，解决刮

板运输机的缺陷。

本实用新型煤矿井下掘进叶煤运输简易皮带机采取以下技术方案

来实现的，它是由机头部和机尾部与纵梁和支架连接构成，机头部设置

电动滚筒驱动装置，由于电动滚筒具有结构紧凑、传动效率高、噪声低、

使用寿命长、运转平稳、工作可靠、密封性好、占据空间小、安装维修

方便等优点，并且适合在各种恶劣环境条件下工作，所以采用电动滚筒

作为驱动装置。由边框组成的张紧仓设置三联托辑和回转滚筒与皮带托

轮及平托短，张紧仓内设有张紧装置，中间部分由型支架和纵梁与三联

托相连接而成，机尾部上设置回转滚筒和皮带托轮与阻燃胶带，承载架

上设置挡煤板和弹簧缓冲托辐。机头部设置电动滚筒作为驱动装置，机

头部张紧仓设有单滚筒张紧游动车，张紧仓边框内设有轨道，由绞车张

紧装置缠绕张紧钢丝绳，带动张紧游动车，张紧游动车中轨道上实现来

回运动。电动滚筒与阻燃胶带的摩擦带动阻燃胶带循环运行，机尾部承

载架设有弹簧缓冲托辐和挡煤板，减小肝煤对阻燃胶带冲击破坏。肝煤

由扒装机或综掘机卸载到机尾部，通过阻燃胶带运输，将砰煤运至机头

部卸载。

本型煤矿井下掘进肝煤运输简易皮带机的效果是结构简单，操作安

装拆卸方便，整机采用组合式，成本低，设备安全可靠，广泛用于煤矿

井下掘进肝煤运输机器设备。

本简易型带式输送机的结构示意图2.1如下:

图2.1简易皮带机的结构示意图

卜电动滚筒;2-皮带托轮;3-平托物4■边柢5■三联托筒;6-回转滚筒；7-张紧装置;

8-钢丝络9-游动车；10-张紧仓：11-阻燃胶带；12-纵梁；13-支架；

14--煤板；15-机尾部；16嘘载架;17-弹簧缓冲托幅

具体实施方式：

参照图2.1,本设计实用型煤矿井下掘进砰煤运输简易皮带机，它

是由机头部和机尾部15与纵梁12、支架13连接构成，机头部设置驱动

装置和张紧装置与回转装置，由边框4组成的张紧仓内设置三联托辐5

和回转滚筒6与皮带托轮2及平托辑3,张紧仓10内设用绞车张紧装置

7和张紧钢丝绳8与张紧游动车9,游动车9上设置回转滚筒6和皮带托

轮2、纵梁12和三联托辑5与II型支架13组成中间框架，阻燃胶带11

在三联托辑上运行，机尾部15上设置回转滚筒6和皮带托轮2,承载架

16上设置挡煤板14和弹簧缓冲托辑17o机头部设置电动滚筒1作为驱

动装置，机头部张紧仓10设置单滚筒张紧游动车9,张紧仓边框4内设

有轨道，张紧游动车9在轨道上实现来回运动，由绞车张紧装置7缠绕

张紧钢丝绳8,带动张紧游动车9运动，阻燃胶带11张紧，电动滚筒1

与阻燃胶带11产生摩擦力带动阻燃胶带11循环运行,机尾部15承载架

16设有弹簧缓冲托辐17和挡煤板14,减小肝煤对阻燃胶带11冲击破坏。

砰煤由扒装机或综掘机卸载到机尾部15,通过阻燃胶带11运输，将肝

煤运至机头部卸载。

2.1有关参数的确定

设计参数：输送量：Q=150〃/z

输送机长度：L=600m

输送物料：原煤

松散密度:y=l.lxlO3kg/m3

倾角：p=25°

初定设计参数：，托辐间距：aO-1200mm；下托辐间距au-3000mm；

托辐槽角入二30。。托辐槽径108mm；托辑前倾1。30,。

2.2带速的确定

输送带的带宽B和它的运行速度v决定了带式输送机的输送能力。

带速根据带宽和被运物料性质确定，我国带速已标准化，具体选取可参

考《矿井运输提升》表3-19,初步确定带速v=1.8〃z/s。

2.3带宽的确定

带宽的确定士要取决于以下两方面的要求：

(1)物料块度要求

(2)输送能力要求

按给定条件Q=15O，/〃，y=1.1xlO3kg/m3,v=\.8m/s,经查表

3-3可得4=0.75,将其代入下式，则可求出物料断面积A为

A=-----上-----=0.0280nr

3.6yvk

表3-3输送机的倾斜系数上

倾角/

24681012141618

(°)

k1.000.990.980.970.950.930.910.890.85

根据运送的物料名称和带速及物料密度等因素，查《带式输送机设

计手册》可得物料的堆积角0=25。；同时取托辐槽角入=30。。按托辐

槽角X=30。,堆积角0=2。°，并结合物料的断面积A=0.0280m2查《带

式输送机设计手册》可得带宽B=500,77/77o

为了增大运送余量，并结合带宽、带速与运送能力的匹配关系，同

时查表3-4,取带宽3=650〃〃%

表3-4各种带宽使用的最大块度

带宽/mm500650800100012001400

最大块度/mm150150200300350350

带宽/mm16001800200022002400

最大块度/nun350350350350350

2.4核算输送能力

由参考资料⑴式（3.3-6）Q=3.6SvAp

由4=300查表参考资料得0=25°,再查表3-2得

S=0.0458m%

Q=3.6x0.0458xl.8x0.75x850

,满足要求。

=189.20r///>150r//?

2.5根据原煤粒度核算输送机带宽

由参考资料［口式(3.3-15)

B32a+200

B=2a+200=(2x1504-200)mm=500<650mm

输送机带宽能满足输送150mm粒度原煤要求。

2.6圆周驱动力的确定

传动滚筒上所需圆周驱动力先为所有运行阻力之和，即

FF

u=H+FN+FST+FS2+FSt

或Fu=JLgMRO+qRU+Q%JFFN+FSI+居2+八r

输送机倾角P=25。，cos。=0.991。

带式输送机机长L=600m>80m,附加阻力明显小于主要阻力，可引入

系数C来考虑阻力，它取决于输送机的长度，按下式计算：

Fu=CjLgLo+C1RU+Q/+9G》osB1久出+Fs\+%

(N)

式中C—与输送机长度有关的系数，在机长大于80米时,可按式(343)

计算，或从表3-5查取；

Q=L+—()

L

/一模拟摩擦系数，根据工作条件制造、安装水平选取，参见表

3-6；

L—输送机的长度，m；

g—重力加速度，取g=9.81m/s?；

外。一承载分支托辐每米长旋转部分质量，kg/m,用式(345)计

算：

_G、

Qno=—

"。(3.4-5)

式中G1——承载分支每组托辐旋转部分质量，Kg从表3-7查询;

ao----承载分支托馄间距，m；

"u一回程分支托辑每米长旋转部分质量，kg/m,用式(3.4-6)计算：

G?

以o=一

4(3.4-6)

式中G2——回程分支每组托辐旋转部分质量，Kg从表3-7查询;

au----回程分支托辐间距，m；

心一每米长输送带的质量，kg/m,按表3-8估计选取；

外一每米长输送物料的质量，kg/m；

与一主要阻力，N；

品一附加阻力，N；

舄一特种主要阻力，即托根前倾摩擦阻力及导料槽摩擦阻力，N；

/2一特种附加阻力，即清扫器、卸料器及翻转回程分支输送带的阻力,

N；

七一倾斜阻力，N；

H—输送机卸料段和装料段间的高差，m；

查表3-6得：模拟摩擦系数：/=0.022

经计算得:C=1.13

上托辑间距%=1200mm,下托辐间距%=3000查表可得:

qRO=llJkg/m

qRU=4.0kg/in

计算公，初选输送带NN—100,Z=4。查表1-6,NN—100输送带的每

层质量1.02kg/m,上胶厚3=4.0mm,下胶厚§2=L5mm,每毫米

胶料质量为1.19kg/m;

qR=17.6kg/m

Q150

%=23.15kg/m

3.6v3.6x1.8

计算主要阻力

FH=Q.022Lg(2qb+c/G)cosp+345x3+127x3

=0.022x600x9.81x(2xl7.6+23.15)x().991+11.7+4

=7503.56N

计算特种主要阻力Fs\=K+Fgi

匕=。

马=C卬。〃(%+%)gcosBsin£+呼泻

=996.42+16.99

=1013.41

参考资料[1](3.4-9.10.12)

式中k—物料和导料挡板间的摩擦系数，臼=。-5〜0.7,这里取

p,2=0.6；

々一导料挡板内部宽度，4=0.4m；

/一装有导料挡板的设备长度，取/=2m；

计算特种附加阻力=%(AP&)+优参考

=5x(().()lxl()4x0.6)+0.8xI5()()

=1500N

资料⑴(3413)

式子中血=5,包括2个清扫器和2个空段清扫器(1个空段清扫器相当

于1.5个清扫器)。

倾斜阻力：

&=%xgxH

=23.15x9.81x253.57

=57586.13

所以:参考资料⑴(3.4-2)

「

FCFH+FS2+FSl

=1.13x7503.56+1()13.41+15(X)+57586.13

=68580.22N

传动功率计算

由参考资料[1](3.6-1)传动滚筒轴功率PA为:

Fv

R—=123A4KW

1000

则电动机功率PM为:

匕=-^=J39.59KW

式中r\一总机械效率，H=rliXrl2=0.96x0.98x0.94；

选电动机型号为Y315M2-4,N=160KW

2.7输送带的确定

带式输送机靠摩擦传动，当胶带过松，传动滚筒分离点处张力过小,

摩擦系数较低或过载时，都可能造成胶带在滚筒上打滑的现象。由于摩

擦发热，在滚筒表面产生高温，会使胶带的橡胶覆盖层损坏，并引起胶

带着火。在打滑时，由于胶带是绝缘体会在胶带表面产生很高的静电电

势，从而产生电火花。胶带着火或产生电火花会造成煤矿井下瓦斯爆炸

事故，产生的有毒气体也会酿成熏人事故。所以煤矿井下带式输送机要

使用阻燃带。

阻燃带，顾名思义，是不可燃烧的或燃烧后能自行熄灭的一种胶带。

在制作过程中加入了一定的原料如聚氯乙烯，以提高胶带的防火及抗静

电特性。它是一种特殊用途的胶带。阻燃带已系列化，查参考资料[1]

表选取800s型的阻燃输送带。S表示具有阻燃和抗静电性能，800表示

输送带整体纵向拉断强度为800N/mm。

输送带端头连接方法有机械连接和硫化（塑化）连接两种。选煤厂常

用的是机械连接方法，有钩卡连接、合页连接和板卡连接等。机械连接

法操作较简便，但接头处强度只相当于输送带本身强度的35—40%,使

用期限短。硫化胶接有热硫化和冷硫化两种胶接法。后者连接时间长，

采用得比较少。硫化胶接法，先将输送带两接头部位每层的夹层对纵轴

成60°至70。倾斜地切成阶梯形状，使两端头很好地相互配合，在每

层夹层上涂以橡胶浆使其粘着，然后用专'1的硫化设备，在整个输送带

宽度范围内施加均匀面足够的压力进行热的或冷的硫化粘合连接。硫化

胶接法接头强度高，牢固耐用，但操作复杂。

又因为倾角较大，即：由于一般带式输送机的倾角不能过大，所以

在一定程度上限制了其应用范围。为了克服上述缺点，可以采用大倾角

的花纹带式输送机。

2.8输送带的张力计算

图2.2输送机布置示意图

为安全起见，取输送带在换向滚筒处局部阻力系数以=0.06,有：

耳=1.06不，线=片+%，F5=\.06F4,尼=尼+心，

*1

£=用+&，Fl=F2l+——。

K”凶

式中：

a一围抱角，取a=210°；

R—摩擦系数，pi=0.4；

长“一牵引力备用系数，Kmq=l.3；

Fk=Lfg+矶1600x0.022x9.81x47.6+4.0%2797.03N

尸油="B+%Xcosp+sinp^+%桃

=(17.6+23.15)x(0.022xcos25+sin25)x600x9.81+11.7x600x0.022x9.81

=107483.23N

解得：=1211583.8NF2=425117.12NF3=427914.15N

F4=430711.18NF5=456553.85NF6=564037.08N

Fh=F3+F4=858625.33N

2.8.1输送带不打滑条件校核

由参考资料［1］式(3.5-1)输送带不打滑条件：

1

「2(sl)min—rVmax——］

e

式中C/max=KAFU=(1.5X68580.22)=102870.33TV

根据给定条件，取口二0.35,单滚筒传动。二200

查表参考资料表3-136叩=«峥=3.4

则Komin>102870.33x—!—=42862.63N

—inHI34।

2.8.2输送带下垂度校核

由参考资料由参-2）得，承载分支最小张力Fmin为:

厂承min7”。0十%总

8（〃/%加

1.2x（17.6+23.15）x9.81

-8x0.01

=5496.67N

由参考资料式（3.5-3）得，回程分支最小张力Fmin为:

3x17.6x9.81

~8x0.01-

=6474.6N

所以输送带强度足够。

2.8.3辐子载荷的校核

（1）静载计算

承载分支托馄：

4二e劭（Z+夕^）g=0-8x1.2x（41.67/1.8+17.6）x9.81=383.77N

v

式中：

与一承载分支托辐静载荷，N；

e一轻子载荷系数，查《运输机械设计选用手册》表2.35,得e=0.8；

一承载分支托辐间距，m,%=1.2m；

乙一输送能力，kg/s；

=150/3.6=41.67kg/s

为一每米长输送带的质量，kg/mm；%=17.6kg/mm；

查表2-74,上轮小108,L=600mm,轴承4G204,承载能力为2170N,

能满足要求。

回程分支托辐：

=e〃uqBg=0.63x3x17.6x9.81=326.32N

式中:

此一回程分支托辐静载荷，N；

一回程分支托辐间距，m；即=3m；

e一辐子载荷系数，查《运输机械设计选用手册》表2-35,得e=0.63；

查表2-74,下轴小108,L=750mm,轴承4G204,承载能力为1070N,

能满足要求。

（2）动载计算

承载分支与二巴£.£=383.77xl.Ox1.06x1.1=447.48N<2170N

回程分支Pj=Pvf5fa=326.32x1.0x1.1=358.95N<1070N

式中：

尸o'一承载分支托辑动载荷，N；

&，'一回程分支托辐动载荷，N；

八一运行系数，查表2-36得：X=1.0；

力一冲击系数，查表2-37得：力=1.06；

，一工况系数，查表2-38得：fa=U；

均满足要求。

2.8.4钢丝绳的选择

我国是按《煤矿安全规程》的规定来设计的。其原则是：钢丝绳应

按最大静载荷并考虑一定的安全系数来进行计算。安全系数是指钢丝绳

拉断力的总和与钢丝绳的计算静拉力之比,但是应当注意，安全系数并

不代表钢丝绳真正具有的强度储备，只不过表示经过实践证明在此条件

下钢丝绳可以安全运行。拉紧用的钢丝绳的安全系数值为外=5。

根据使用条件，初选绳6x7股（1+6）绳纤维芯。

钢丝绳d=4.7mm,钢丝d=0.5mm,钢丝总断面积S°=8.24mm2,

参考重量为7.87kg/100m,公称抗拉强度为=1550N/mm-,钢丝破断

拉力总和ES之1270No

OOSM1550X8.24___

F23130

式中：

，巩一拉紧用的钢丝绳安全系数，〃%=5；

所选钢丝绳强度足够，满足要求。

2.9输送带的强度校核

根据所选阻燃带，考虑采用硫化接头，取K〃=12（尼龙），由《矿

井运输提升》表1・3和式（3-18）可得：

rXXLNrr

FBZ\F\6504100

e="=----------------=2166666.67N>Finax

式中忸卜每米带宽每层帆布的拉断强度，|f」二100N/m.层

2.10拉紧行程的计算

拉紧行程

=(0.015+0.001)x600

=9.6m

式中：

£一输送带弹性伸长率和永久伸长率，由输送带生产厂家给出,

通常帆布带为0.01〜0.015；

£।一拉紧后托轻间允许的垂度，一般取0.001；

L—输送机长度：

2.11拉紧装置、机架及改向滚筒的设计

拉紧装置是保证带式输送机正常工作的重要部件，在确保输送机最

小初拉力满足挠度要求的条件下，输送带在驱动滚筒相遇点和分离点的

张力比应为定值，为此要求启动时拉紧力与工作时额定拉紧力的比值k

为1.4〜1.5,允许波动范围为土1()%；正常工作过程中k为().9〜1.1。当

输送机的结构、起动和制动方式及拉紧装置的安装位置确定后，拉紧装

置的特性就取决于其自身的性能。实际上，拉紧装置的作用除保证承载

分支最小张力点所必需的张力，使其挠度在规定的范围内；保证输送带

在传动滚筒分离点的张力，在起动和制动及正常运转时，使输送带与传

动滚筒之间有足够的摩擦力而不致打滑外，还具有弥补输送带塑性变形

及起动和制动过程中张力变化而引起的输送带长度变化；为输送带重新

接头及修补提供必要行程；输送机检修时放松输送带等作用。

拉紧装置在整机中的位置很重要，它距传动滚筒越近，响应速度就

越快，性能就越好。拉紧装置位置确定的原则为：尽可能布置在输送带

张力最小处；电动机作电动运行时，拉紧装置尽可能设在驱动滚筒的松

边；电动机作发电运行时，拉紧装置尽可能设在驱动滚筒的入（紧）边;

尽可能减少输送带的弯曲次数。在本次设计时，把拉紧装置设在了机头

部，并设在了驱动滚筒的松边。

对拉紧装置的要求：

响应速度快，工作可靠；拉紧滚筒上输送带的包角180°,并与滚

筒位移平行，施加的拉紧力应通过滚筒中心，以免张力由于其位置不同

而变化；不能出现死区，即拉紧滚筒作反方向移动时不至于产生张力突

然变化。尤其机尾有低谷的高垂度输送机，制动时在低谷处会由于垂度

过大而引起输送带的折叠和严重变形，从而导致落料。

本设计拉紧装置采用固定绞车拉紧装置，固定绞车拉紧装置是利用

小型绞车来拉紧，绞车用蜗轮蜗杆减速器带动卷筒来缠绕钢丝绳，从而

拉紧胶带，这种拉紧装置的优点是体积小、拉力大，被广泛应用于井下

带式输送机中。其缺点是它只能根据所需要的拉力调定后产生固定的拉

紧力，拉紧力不能自动调节，当绞车和控制系统出现问题时，对胶带机

不能产生恒定的拉紧力或拉紧力失效，安全可靠性相对降低。

拉紧绞车的设计选用：

拉紧力b二2313N,拉紧速度v=0.05m/s

卷筒所需的功率为：N=2313x°05=0.116kW

A10001000

电动机所需功率为：、=丛=更应=0.136kW

10.85

选取JJ—型的拉紧绞车，它是一个由蜗轮蜗杆减速器及一对开式

齿轮传动组成的慢速绞车。蜗轮、蜗杆的设计具有反行程自锁的特点，

同时在蜗杆的一端装有一个摩擦阻尼装置，绞车的卷筒空套在卷筒轴上。

离合器用滑键与卷筒相联，通过操作机构（包括手轮、螺杆、螺母）即

可把离合器打在传动位置或制动位置，故称为此为双作用离合器。当需

要拉紧胶带时，按顺时针方向转达动手轮，使离合器与卷筒销啮合，则

卷筒与卷筒轴连接起来。此时开动电动机，经联轴器f蜗杆f蜗轮f蜗

轮轴一小齿轮f大齿轮一卷筒轴f卷筒f漉绕钢丝绳而拉紧胶带。当放

松胶带时，应注意先不要打开离合器，因为此时钢丝绳张力很大，而卷

筒是空套在轴上，突然打开离合器将造成卷筒失控旋转，钢丝绳也会松

散。正确的方法是先点动一下电动机反转，待钢丝绳松弛后即停止电动

机，这时再反时针方向转动手轮，打开离合器，使离合器制动盘上的刹

车带与卷筒制动环接触，当具有一定的制动力时即可操作卷带。

机架的设计：

机架包括机头架、机尾架和中间架等，机架的主要作用一是承载，

输送机各部的载荷及自重，最终全部由机架承担。二是联接各部件，如

传动装置，托根装置及其它各组件在机架上预留位置，使各组成部分能

够有序有效地发挥作用。常用机架也用几种不同的结构。

机架按照主体结构型式可以划分为钢架结构和绳架结构。按照承载

方式可以分为吊挂式和落地式。它是输送机分类的一个重要依据％目前

使用的输送机其机架主要有两种类型，一是绳架吊挂式；二是钢架落地

式。近年来，绳架吊挂式皮带机得到了广泛的应用。

本设计中的机架，如图纸所示。

为了拆装方便，机头架做成结构紧凑的，用槽钢焊接而成。机头部

架包括卸载架、机头架。卸载架和机头架各做成一个。卸载架紧固于机

头架上。卸载架上安装有卸载滚筒，来自输送带的物料经卸载滚筒卸下,

输送带返回驱动滚筒。

中间架处于输送机的机身部位，位于机头部与机尾部装载部之间。

落地式中间机架，主要由立柱和横梁组成，立柱为槽钢，纵梁分别用螺

栓固定在立柱上方，做成便于拆装的结构，

这种机身结构的优点是：

(1)结构重量轻，耗费材料少：

(2)托辑安放简单；

(3)组装拆卸方便，不用扳手或专门工具，就能快速实现拆装。

胶带绕过机尾滚筒换向运行，并在机尾部接受物料。机尾架联接的

主要部件有机尾滚筒、承载弹簧缓冲托辐、回程平行托辐。机尾架做成

一个，用槽钢焊接而成。

改向滚筒的设计：

改向滚筒用于改变输送带的运行方向或增加输送带与驱动滚筒间

的围包角,应在不增加带式输送机机头部和机尾部有关部件结构尺寸下,

尽量取较大直径，以便减少输送带工作过程中弯曲应力和弯曲次数，提

高输送带的使用寿命。

通常按照下面的经验公式计算：

//=0.8£M).8x500=400mm

D2=0.6/)=0.6X500=300mm

式中：

一尾部换向滚筒的直径，mm；

。2—其他奥向滚筒直径，mm；

DTE动滚筒的直径，mm；

机头部的改向滚筒也为卸载滚筒，一般采用心轴结构，工作时轴不

动，而是固定在卸载架轴座之中，因它不是主动滚筒，故筒壳与轴承外

圈一起随时胶带运行而转动。

轴承选用1516调心球轴承，材料为HT200；轴承座为SN216,材料为

QT400—15；螺栓为M20X35,材料为Q235—A；选用0型密封圈；轴

的材料为QT400—15；筒体材料为Q235—A；支座材料为QT400—15；

轴承端盖材料为HT200«

3减速器的计算

3.1电机的确定

本设计中的掘进巷道大倾角皮带机用于煤矿井下。煤矿井下煤尘

多，电动机一定具有隔爆性能。根据工作环境要求，选择YB系列隔爆

型三相异步电动机。

减速器用四对轴承，第一轴选用圆锥滚子轴承查得其效率为

v\]=0.98

电机与减速器之间选用液力耦合器，根据参考文献，选用YOXIIZ

560输入转速为1500r/min,传递功率为120-170KW,效率为7=0.96

第一级齿轮选用弧锥齿轮，其效率为％=。-96

第二级、第三级齿轮均选用直齿圆柱齿轮，效率为0=