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2462
带式输送机设计
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2462 带式输送机设计,2462,带式输送机设计,输送,设计
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河南理工大学万方科技学院本科河南理工大学万方科技学院本科毕业论毕业论文文I摘 要作为一种输送松散物料的主要设备,带式输送机具有输送能力大、结构简单、投资费用相对较低及维护方便等特点而被广泛应用于港口、码头、冶金、热电厂、焦化厂、露天矿和煤矿井下的物料输送。本次毕业设计是关于矿用固定式带式输送机的设计。首先对胶带输送机作了简单的概述;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。普通型带式输送机由六个主要部件组成:传动装置,机尾和导回装置,中部机架,拉紧装置以及胶带。目前,带式输送机正朝着长距离,高速度,低摩擦的方向发展,近年来出现的气垫式带式输送机就是其中的一个。在带式输送机的设计、制造以及应用方面,目前我国与国外先进水平相比仍有较大差距,国内在设计制造带式输送机过程中存在着很多不足。本次带式输送机设计代表了设计的一般过程, 对今后的选型设计工作有一定的参考价值。 关键词:带式输送机 选型和设计 主要部件 河南理工大学万方科技学院本科河南理工大学万方科技学院本科毕业论毕业论文文IIAbstractIt is well known to us that conveyor belt conveyor is a kind of loose materials, major equipment. Because of its large transmission capacity, simple structure, relatively low investment costs and easy maintenance,it has been widely used in ports, docks, metallurgical, power plants, coking plants, open-pit coal mine and transportation of materials. The 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 principles 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 Structure, Loop Take-Up and Belt. 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 technology in design, manufacture and using. There are a lot of wastes in the design of belt conveyor. Keyword: belt conveyor Lectotype Design main parts河南理工大学万方科技学院本科河南理工大学万方科技学院本科毕业论毕业论文文i目 录前 言.11 带式输送机概述.21.1 带式输送机国内外的发展情况及差距 .21.1.1 国外带式输送机技术的现状 .21.1.2 国内带式输送机技术的现状 .31.1.3 国内外带式输送机技术的差距 .41.2 带式输送机的发展趋势 .71.3 带式输送机的应用 .91.4 带式输送机的工作原理和分类 .91.4.1 带式输送机常用的种类及型号.101.5 带式输送机的结构和布置形式 .121.5.1 带式输送机的结构.121.5.2 布置方式.132 带式输送机的设计计算.142.1 已知原始数据及工作条件 .142.2 计算步骤 .152.2.1 带宽的确定.152.2.2 输送带宽度的核算.172.3 计算圆周力 .182.3.1 圆周驱动力.182.3.2 计算主要阻力 FU.202.3.3 计算主要特种阻力 FS1.212.3.4 计算特种附加阻力 FS2.232.3.5 计算倾斜阻力 FSt.242.3.6 计算牵引力 FU.242.4 计算传动功率 .242.5 输送带张力计算 .252.5.1 计算最小张力 .262.5.2 输送带上各张力的计算.283 驱动装置的选用.323.1 电动机的选用 .323.2 减速器的选型 .333.3 联轴器的选用及其结构 .334 传动滚筒的设计.35河南理工大学万方科技学院本科河南理工大学万方科技学院本科毕业论毕业论文文ii4.1 结构与种类 .354.2 设计筒体 .394.2.1 计算筒体的厚度 .394.2.2 滚筒筒体强度的校核 .394.3 传动滚筒轴的设计计算 .414.3.1 求轴上的功率 P,转速 n 和转矩 T .414.3.2 轴的最小直径的确定 .424.3.3 传动滚筒轴的结构设计 .424.4 驱动滚筒的校核 .465 拉紧装置的设计与选用.485.1 拉紧置的选型与布置 .485.1.1 拉紧装置的选型.485.1.2 拉紧装置的布置.495.2 设计拉紧装置 .506 其他部件的设计与选用.516.1 托辊的选用 .516.2 校核辊子载荷 .566.2.1 静载计算.566.2.2 动载计算 .576.3 改向装置 .586.4 制动装置的选用及其结构 .586.5 机架与中间架 .596.5.1 机架.596.5.2 中间架.616.5.3 机尾或导回装置.617 辅助设备的设计与选用.627.1 给料和卸料装置 .627.1.1 给料装置.627.1.2 卸料装置.627.2 清扫装置 .637.2.1 输送带清扫器的安装位置.647.3 头部漏斗 .657.4 电气及安全保护装置 .65总 结.67致 谢.68参考文献.69河南理工大学万方科技学院本科河南理工大学万方科技学院本科毕业论毕业论文文1前 言带式输送机是一种利用连续而具有挠性输送带来输送物料的连续运输机械,是散状物料和成件物品的主要输送设备之一,具有输送物料种类广泛、输送能力范围宽、输送线路适应性强、灵活的装卸料、可靠性强、安全性高、费用低等优点,广泛应用于煤炭冶金、港口、化工、电力等领域。采用固定结构式的带式输送机已形成通用型的系列产品,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,在国民经济的各个领域起到更加重要的作用。带式输送机的最新发展方向一时呈现长距离、大运量、高速度、集中控制等特点。带式输送机的另一特点是承载物料得带也是传递动力得牵引件,这与其他输送机械由明显的区别。随着煤矿现代化的发展和需要,我国对固定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,应用动态分析技术和中间驱动与智能化控制等技术,研制成功了软启动的制动装置以及 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。随着高产高效矿井的发展,带式输送机各项技术指标有了很大提高。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。选择带式输送机这种通用机械的设计作为毕业设计的选题,能培养我们独立解决工程实际问题的能力,通过这次毕业设计是对所学基本理论和专业知识的一次综合运用,也使我们的设计、计算和绘图能力都得到了全面的训练。设计解决的问题:熟悉带式输送机的各部分的功能与作用,对带式输送机及其主要部件进行选型设计与计算,解决在实际使河南理工大学万方科技学院本科河南理工大学万方科技学院本科毕业论毕业论文文2用中容易出现的问题,并大胆地进行创新设计。河南理工大学万方科技学院本科河南理工大学万方科技学院本科毕业论毕业论文文31 带式输送机概述1.1 带式输送机国内外的发展情况及差距1.1.1 国外带式输送机技术的现状国外带式输送机技术的发展很快,其主要表现在 2 个方面:一方面是带式输送机的功能多元化、应用范围扩大化,如高倾角带输送机、管状带式输送机、空间转弯带式输送机等各种机型;另一方面是带式输送机本身的技术与装备有了巨大的发展,尤其是长距离、大运量、高带速等大型带式输送机已成为发展的主要方向,其核心技术是开发应用于了带式输送机动态分析与监控技术,提高了带式输送机的运行性能和可靠性。目前,在煤矿井下使用的带式输送机已达到表 1-1 所示的主要技术指标,其关键技术与装备有以下几个特点:设备大型化。其主要技术参数与装备均向着大型化发展,以满足年产 300500 万 t 以上高产高效集约化生产的需要。应用动态分析技术和机电一体化、计算机监控等高新技术,采用大功率软起动与自动张紧技术,对输送机进行动态监测与监控,大大地降低了输送带的动张力,设备运行性能好,运输效率高。采用多机驱动与中间驱动及其功率平衡、输送机变向运行等技术,使输送机单机运行长度在理论上已有受限制,并确保了输送系统设备的通用性、互换性及其单元驱动的可靠性。新型、高可靠性关键元部件技术。如包含 CST 等在内的各种先进的大功率驱动装置与调速装置、高寿命高速托辊、自清式滚筒装置、高效贮带装置、快速自移机尾等。如英国 FSW 生产的 FSW1200/(23)400(600)工作面顺槽带式输送机就采用了液粘差速或变频调速装置,河南理工大学万方科技学院本科河南理工大学万方科技学院本科毕业论毕业论文文4运输能力达 3000 t/h 以上,它的机尾与新型转载机(如美国久益公司生产的 S500E)配套,可随工作面推移而自动快速自移、人工作业少、生产效率高。表 1-1 国外带式输送机的主要技术指标主参数顺槽可伸缩带式输送机大巷与斜井固定式强力带式输送机运距/m600075006000带速/1.m s4.5647, 最高达 10输送量/1. t h3500500040005000驱动功率/kW1500400035007000,最大达 150001.1.2 国内带式输送机技术的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。目前,我国煤矿井下用带式输送机的主要技术特征指标如表 1-2 所示。表 1-2 国内带式输送机的主要技术指标主参数顺槽可伸缩带式输送机大巷与斜井固定式强力带式输送机运距/m200030003000带速/1.m s3.5445, 最高达 8输送量/1. t h2500300030004000河南理工大学万方科技学院本科河南理工大学万方科技学院本科毕业论毕业论文文5驱动功率/kW1200200015003000,最大达 100001.1.3 国内外带式输送机技术的差距1、 大型带式输送机的关键核心技术上的差距带式输送机动态分析与监测技术 长距离、大功率带式输送机的技术关键是计与监测,它是制约大型带式输送机发展的核心技术。目前我国用刚性理论来分析研究带式输送机并制订计算方法和设计规范,设计中对输送带使用了很高的安全系统(一般取 n=10 左右) ,与实际情况相差很远。实际上输送带是粘弹性体,长距离带式输送机其输送带对驱动装置的起、制动力的动态响应是一个非常复杂的过程,而不能简单地用刚体力学来解释和计算。已开发了带式输送机动态设计方法和应用软件,在大型输送机上对输送机的动张力进行动态分析与动态监测,降低输送带的安全系统,大大延长使用寿命,确保了输送机运行的可靠性,从而使大型带式输送机的设计达到了最高水平(输送带安全系数n=56) ,并使输送机的设备成本尤其是输送带成本大为降低。可靠的可控软起动技术与功率均衡技术 长距离大运量带式输送机由于功率大、距离长且多机驱动,必须采用软起动方式来降低输送机制动张力,特别是多电机驱动时。为了减少对电网的冲击,软起动时应有分时慢速起动;还要控制输送机起动加速度 0.30.1 m/s2,解决承载带与驱动带的带速同步问题及输送带涌浪现象,减少对元部件的冲击。由于制造误差及电机特性误差,各驱动点的功率会出现不均衡,一旦某个电机功率过大将会引起烧电机事故,因此,各电机之间的功率平衡应加以控制,并提高平衡精度。国内已大量应用调速型液力偶合器来实现输送机的软起动与功率平衡,解决了长距离带式输送机的起动与功率平衡及同步性问题。但其调节精度及可靠性与国外相比还有一定差距。此外,长距离大功率带式输送机除了要求一个运煤带速外,还需要一个验河南理工大学万方科技学院本科河南理工大学万方科技学院本科毕业论毕业论文文6带的带速,调速型液力偶合器虽然实现软启动与功率平衡,但还需研制适合长距离的无级液力调速装置。当单机功率500 kW 时,可控 CST 软起动显示出优越性。由于可控软起动是将行星齿轮减速器的内齿圈与湿式磨擦离合器组合而成(即粘性传动) 。通过比例阀及控制系统来实现软起动与功率平衡,其调节精度可达 98% 以上。但价格昂贵,急需国产化。2、 技术性能上差距我国带式输送机的主要性能与参数已不能满足高产高效矿井的需要,尤其是顺槽可伸缩带式输送机的关键元部件及其功能如自移机尾、高效储带与张紧装置等与国外有着很大差距。 装机功率 我国工作面顺槽可伸缩带式输送机最大装机功率为4250 kW,国外产品可达 4970 kW,国产带式输送机的装机功率约为国外产品的 30%40%,固定带式输送机的装机功率相差更大。运输能力 我国带式输送机最大运量为 3000 t/h,国外已达5500 t/h。最大输送带宽度 我国带式输送机为 1400 mm,国外最大为 1830 mm。带速 由于受托辊转速的限制,我国带式输送机带速为 4m/s,国外为 5m/s 以上。工作面顺槽运输长度 我国为 3000 m,国外为 7300m。自移机尾 随着高产高效工作面的不断出现,要求顺槽可伸缩带式输送机机尾随着工作面的快速推进而快速自移。国内自移机尾主要依赖进口,主要有 2 种:(a)随转载机一起移动的由英国 LONGWALL 公司生产的自移机尾装置。 (b)德国 DBT 公司生产的自移机尾装置。前者只有一个推进油缸,后者则有 2 个推进油缸。LONGWALL 公司生产的自称河南理工大学万方科技学院本科河南理工大学万方科技学院本科毕业论毕业论文文7机尾用于在国内带宽 1.2 m 的输送机上,缺点是自移机尾输送带的跑偏量太小,纠偏能力弱,刚性差。德国生产的自移机尾在国内使用效果优于前者,水平、垂直 2 个方向均有调偏油缸,纠偏能力强。因此,前者还需完善,后者则需研制。但对自移机尾的要求是共同的,既要满足输送机正常工作时防滑的要求,又要满足在输送机不停机的情况下实现快速自移。高效储带与张紧装置 我国采用封闭式储带结构和绞车红紧为主,张紧小车易脱轨,输送带易跑偏,输送带伸缩时,托辊小车不自移,需人工推移,检修麻烦。国外采用结构先进的开放式储带装置和高精度的大扭矩、大行程自动张紧设备,托辊小车能自动随输送带伸缩到位。输送带有易跑偏,不会出现脱轨现象。输送机品种 机型品种少,功能单一,使用范围受限,不能充分发挥其效能,如拓展运人、运料或双向运输等功能,做到一机多用;另外,我国煤矿的地质条件差异很大,在运输系统的布置上经常会出现一些特殊要求,如弯曲、大倾角(+25)直至垂直提升等,应开发特殊型专用机种带式输送机。3、 可靠性、寿命上的差距输送带抗拉强度 我国生产的织物整芯阻燃输送带最高为 2500 N/mm,国外为 3150 N/mm。钢丝绳芯阻燃输送带最高为 4000 N/mm,国外为 7000 N/mm。输送带接头强度 我国输送带接头强度为母带的 50%65%,国外达母带的 70%75%。托辊寿命 我国现有的托辊技术与国外比较,寿命短、速度低、阻力大,而美国等使用的新型注油托辊,其运行阻力小,轴承采用稀油润滑,大大地提高了托辊的使用寿命,并可作为高速托辊应用于带式输河南理工大学万方科技学院本科河南理工大学万方科技学院本科毕业论毕业论文文8送机上,使用面广,经济效益显著。我国输送机托辊寿命为 2 万 h,国外托辊寿命 59 万 h,国产托辊寿命仅为国外产品的 30%40%。输送机减速器寿命 我国输送机减速器寿命 2 万 h,国外减速器寿命 7 万 h。带式输送机上下运行时可靠性差。4、 控制系统上差距驱动方式 我国为调速型液力偶合器和硬齿面减速器,国外传动方式多样,如 BOSS 系统、CST 可控传动系统等,控制精度较高。监控装置 国外输送机已采用高档可编程序控制器 PLC,开发了先进的程序软件与综合电源继电器控制技术以及数据采信、处理、存储、传输、故障诊断与查询等完整自动监控系统。我国输送机仅采用了中档可编程序控制器来控制输送机的启动、正常运行、停机等工作过程。虽然能与可控启(制)支装置配合使用,达到可控启(制)动、带速同步、功率平衡等功能,但没有自动临近装置,没有故障诊断与查询等。输送机保护装置 国外带式输送机除安装防止输送带跑偏、打滑、撕裂、过满堵塞、自动洒水降尘等保护装置外,近年又开发了很多新型监测装置:传动滚筒、变向滚筒及托辊组的温度监测系统;烟雾报警及自动消防灭火装置;纤维织输送带纵撕裂及接头监测系统;防爆电子输送带秤自动计量系统。这些新型保护系统我国基本处于空白。而我国现有的打滑、堆煤、溜煤眼满仓保护,防跑偏、超温洒水,烟雾报警装置的可靠性、灵敏性、寿命都较低。1.2 带式输送机的发展趋势煤矿带式输送机技术的发展趋势是:1、 设备大型化、提高运输能力河南理工大学万方科技学院本科河南理工大学万方科技学院本科毕业论毕业论文文9 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 10 年内输送量要提高到30004000 t/h,带速提高至 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,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,还是运行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。河南理工大学万方科技学院本科河南理工大学万方科技学院本科毕业论毕业论文文101.3 带式输送机的应用带式输送机由驱动装置、拉紧装置、输送带中部构架和托辊组成,输送带作为牵引和承载构件借以连续输送散碎物料或成件品。带式输送机是一种摩擦驱动以连续方式运输物料的机械。应用它,可以将物料在一定的输送线上,从最初的供料点到最终的卸料点间形成一种物料的输送流程。它既可以进行碎散物料的输送,也可以进行成件物品的输送。除进行纯粹的物料输送外,还可以与各工业企业生产流程中的工艺过程的要求相配合,形成有节奏的流水作业运输线。所以带式输送机广泛应用于现代化的各种工业企业中。 在矿山的井下巷道、矿井地面运输系统、露天采矿场及选矿厂中,广泛应用带式输送机。可用于水平运输或倾斜运输。1.4 带式输送机的工作原理和分类带式输送机又称为胶带输送机,其最重要的部件是输送带,亦称为胶带,输送带兼作牵引机构和承载机构。带式输送机组成及工作原理如图所示,它主要包括一下几个部分:输送带(通常称为胶带)、托辊及中间架、滚筒拉紧装置、制动装置、清扫装置和卸料装置等。河南理工大学万方科技学院本科河南理工大学万方科技学院本科毕业论毕业论文文11图 1-1 带式输送机组成1-张紧装置 2-装料装置 3-犁形卸料器 4-槽形托辊 5-输送带 6-机架 7-动滚筒 8-卸料器 9-清扫装置 10-平行托辊 11-空段清扫器 12-清扫器输送带 1 绕经传动滚筒 2 和机尾换向滚筒 3 形成一个无极的环形带。输送带的上、下两部分都支承在托辊上。拉紧装置 5 给输送带以正常运转所需要的拉紧力。工作时,传动滚筒通过它和输送带之间的摩擦力带动输送带运行。物料从装载点装到输送带上,形成连续运动的物流,在卸载点卸载。一般物料是装载到上带(承载段) 的上面,在机头滚筒(在此,即是传动滚筒)卸载,利用专门的卸载装置也可在中间卸载。 普通型带式输送机的机身的上带是用槽形托辊支撑,以增加物流断面积,下带为返回段(不承载的空带)一般下托辊为平托辊。带式输送机可用于水平、倾斜和垂直运输。对于普通型带式输送机倾斜向上运输,其倾斜角不超过 18,向下运输不超过 15。输送带是带式输送机部件中最昂贵和最易磨损的部件。当输送磨损性强的物料时,如铁矿石等,输送带的耐久性要显著降低。1.4.1 带式输送机常用的种类及型号带式输送机分类方法有多种,按运输物料的输送带结构可分成两类,河南理工大学万方科技学院本科河南理工大学万方科技学院本科毕业论毕业论文文12一类是普通型带式输送机,这类带式输送机在输送带运输物料的过程中,上带呈槽形,下带呈平形,输送带有托辊托起,输送带外表几何形状均为平面;另外一类是特种结构的带式输送机,各有各的输送特点。其简介如下:80TDQDDXU型固定式带式输送机轻型固定式带式输送机普通型型钢绳芯带式输送机型带式输送机管形带式输送机带式输送机气垫带式输送机波状挡边带式输送机特种结构型钢绳牵引带式输送机压带式带式输送机其他类型 QD80 轻型固定式带输送机与 TD型相比,其带较薄、载荷也较轻,运距一般不超过 100m,电机容量不超过 22kw。 属于高强度带式输送机,其输送带的带芯DX型钢绳芯带式输送机中有平行的细钢绳,一台运输机运距可达几公里到几十公里。 U 形带式输送机又称为槽形带式输送机,其明显特点是将普通带式输送机的槽形托辊角由提高到使输送带成 U 形。这样一来030 045090输送带与物料间产生挤压,导致物料对胶带的摩擦力增大,从而输送机的运输倾角可达 25。U 形带式输送带进一步的成槽,最后形成一个圆管状,即为管形带式输送机,因为输送带被卷成一个圆管,故可以实现闭密输送物料,可明显减轻粉状物料对环境的污染,并且可以实现弯曲运行。河南理工大学万方科技学院本科河南理工大学万方科技学院本科毕业论毕业论文文131.5 带式输送机的结构和布置形式1.5.1 带式输送机的结构带式输送机主要由以下部件组成:头架、驱动装置、传动滚筒、尾架、托辊、中间架、尾部改向装置、卸载装置、清扫装置、安全保护装置等。输送带是带式输送机的承载构件,带上的物料随输送带一起运行,物料根据需要可以在输送机的端部和中间部位卸下。输送带用旋转的托棍支撑,运行阻力小。带式输送机可沿水平或倾斜线路布置。表 1-3 不同物料的最大运角物料种类角度物料种类角度煤块18筛分后的石灰石12煤块20干沙15筛分后的焦碳17未筛分的石块180350mm 矿石16水泥200200mm 油田页岩22干松泥土20使用光面输送带沿倾斜线路布置时,不同物料的最大运输倾角是不同的,如下表 1-3 所示:由于带式输送机的结构特点决定了其具有优良性能,主要表现在:运输能力大,且工作阻力小,耗电量低,约为刮板输送机的 1/3 到1/5;由于物料同输送机一起移动,同刮板输送机比较,物料破碎率小;带式输送机的单机运距可以很长,与刮板输送机比较,在同样运输能力及运距条件下,其所需设备台数少,转载环节少,节省设备和人员,并且维护比较简单。由于输送带成本高且易损坏,故与其它设备比较,初期投资高且不适应输送有尖棱的物料。河南理工大学万方科技学院本科河南理工大学万方科技学院本科毕业论毕业论文文14输送机年工作时间一般取 4500-5500 小时。当二班工作和输送剥离物,且输送环节较多,宜取下限;当三班工作和输送环节少的矿石输送,并有储仓时,取上限为宜。1.5.2 布置方式电动机通过联轴器、减速器带动传动滚筒转动或其他驱动机构,借助于滚筒或其他驱动机构与输送带之间的摩擦力,使输送带运动。带式输送机的驱动方式按驱动装置可分为单点驱动方式和多点驱动方式两种。单筒、单电动机驱动方式最简单,在考虑驱动方式时应是首选方式。在大运量、长距离的钢绳芯带式输送机中往往采用多电动机驱动。带式输送机常见典型的布置方式如下表 1-4 所示:表 1-4 带式输送机典型布置方式河南理工大学万方科技学院本科河南理工大学万方科技学院本科毕业论毕业论文文152 带式输送机的设计计算2.1 已知原始数据及工作条件带式输送机的设计计算,应具有下列原始数据:(1)物料的名称和输送能力: (2)物料的性质:粒度大小,最大粒度和粗度组成情况;堆积密度;动堆积角、静堆积角,温度、湿度、粒度和磨损性等。(3)工作环境:露天、室内、干燥、潮湿和灰尘多少等;(4)卸料方式和卸料装置形式。(5)给料点数目和位置;(6)输送机布置形式和尺寸,即输送机系统(单机或多机)综合布置形式、地形条件和供电情况。输送距离、上运或下运、提升高度、最大倾角等;(7)装置布置形式,是否需要设置制动器。原始参数和工作条件(1)输送物料:散状物料(2)物料特性: 1)块度:0200mm2)散装密度:700kg/3m3)在输送带上动堆积角:=204)物料温度:2x200+200=600故,输送带宽满足输送要求。2.3 计算圆周力2.3.1 圆周驱动力 传动滚筒上所需圆周驱动力为所有阻力之和,可按式(2-1) 、UF式(2-2)进行计算。=+ (N) (2-1) UFHFNF1SF2SFStF=fLg+(2+)cos+ (N) UFROqRUqBqGqNF1SF2SFStF(2-2) 当输送机倾角小于 18时,可选取 cos1。对于长距离带式输送机(机长大于 80m) ,附加阻力明显小于主要阻力可引入系数 C 来考虑附加阻力,它取决于输送机的长度,可按(2-3)进行计算。=CfLg+(2+)cos+ UFROqRUqBqGq1SF2SFStF(2-3)式中 C系数;河南理工大学万方科技学院本科河南理工大学万方科技学院本科毕业论毕业论文文20f模拟摩擦系数,根据工作条件及制造、安装水平选取;L输送机长度(头、尾滚筒中心距) ,m ;g重力加速度,取 g=9.81m/;2s承载分支托辊组每米长度旋转部分重量,kg/m;ROq回程分支托辊组每米长度旋转部分质量,kg/m;RUq每米长度输送带质量,kg/m;Bq每米长度输送物料质量,kg/m;Gq主要阻力,N;HF附加阻力,N;NF 特种主要阻力,即托辊前倾摩擦阻力及导料槽摩擦阻力,1SFN;特种附加阻力即清扫器、卸料器及翻转回程分支输送带的2SF阻力,N;倾斜阻力,N;StF H输送机卸料段和装料段间的高度差,m。 查DTII 带式输送机设计手册表 3-5,C=1.89。查DTII 带式输送机设计手册表 3-6,f=0.022。查DTII 带式输送机设计手册表 3-7,查得上托辊为前倾槽型托辊 89。查DTII 带式输送机设计手册表 3-7,查得单位长度托辊组转动部分质量 =7.74kg 1G河南理工大学万方科技学院本科河南理工大学万方科技学院本科毕业论毕业论文文21托辊间距 01.2a =6.45(kg/m)ROq01aG2 . 174. 7 查得单个下托辊 89。 查得单个单位长度下托辊转动部分质量=7.15kg。2G=3a=2.38(kg/m)RUqaG2315. 7计算单位长度输送带质量Bq 初选输送带为尼龙芯带。 查DTII 带式输送机设计手册 (以后凡省略则均为此书)表 3-8 =9.6Bq计算单位长度输送物料长度Gq 由公式(3-4-7)计算= (kg/m) (2-4)GqVIV 输送能力,/s;VI3m 物料松散密度,kg/;3m V带速,m/s。 则 =34.72(kg/m)GqVIVVQ6 . 36 . 16 . 3200河南理工大学万方科技学院本科河南理工大学万方科技学院本科毕业论毕业论文文222.3.2 计算主要阻力 FU=frg+(2+)cosUFROqRUqBqGq =0.022x75x9.8x6.45+2.38+(2x9.6+34.72)xcos12=995.612.3.3 计算主要特种阻力 FS1主要特种阻力包括托辊前倾的摩擦阻力和被输送物料与导料1SFF槽拦板间的摩擦阻力两部分,按式(3-5)计算:glF =+ (2-5)1SFF1gF 按式(2-6)或式(2-7)计算:F(1) 三个等长辊子的前倾上托辊时 (2-0() cossinBGFCL qqg6)(2) 二辊式前倾下托辊时 (2-7)0coscossinBFL q g 由于托辊是用三个等长度的承载托辊 则 0() cossinBGFCL qqg 式中槽形系数;C 承载、回程托辊和输送带的摩擦系数,0 =0.30.4;0 装有前倾托辊的设备长度,m;L河南理工大学万方科技学院本科河南理工大学万方科技学院本科毕业论毕业论文文23 托辊轴线相对于垂直输送带纵向轴线的前倾角,; 取=0.4,=0.3,=12,=77m;C0L 查表 2-42,=1.5; 则 0() cossinBGFCL qqg =0.40.377(7.6+34.72)9.81cos12sin1.5 =90.37(N) 输送物料与导料挡板间的摩擦力 =1gF12222bVglIV式中物料和导料挡板间的摩擦系数,2 =0.50.72 l倒料槽板长度,m; 导料挡板内部宽度,m;查表 3-111b 输送能力,/s;VI3m g重力加速度,取 g=9.81m/;2s物料松散密度,kg/;3m V带速,m/s。 取=0.6,l=3.0m, =0.46m;21b= =0.08(/s)VI6 . 3Q7006 . 32003m河南理工大学万方科技学院本科河南理工大学万方科技学院本科毕业论毕业论文文24则 = =1gF12222bVglIv222495. 06 . 1381. 970008. 06 . 0 =71.9(N)则 =+=90.37+71.9 = 162.27(N)1SFF1gF2.3.4 计算特种附加阻力 FS2 特种附加阻力包括输送带清扫器摩擦阻力和犁式卸料器摩2SFrF擦阻力等部分。Fa =+2SFrFFa 输送带清扫器的摩擦阻力 =AprF3 式中 A输送带和输送带清扫器的接触面积,;2m P输送带清扫器和输送带间的压力(一般 310410N/) ;410 输送带和输送带清扫器的摩擦系数,=0.50.7;33 取 p=6N,=0.6;4103 查表 3-11,头部清扫的面积=0.008;1A 空段清扫器的面积=0.012;2A则 A= + =0.021A2A =Ap =0.0260.6 =720(N)rF3410表 3-1 导料槽栏板内宽、刮板与输送带接触面积河南理工大学万方科技学院本科河南理工大学万方科技学院本科毕业论毕业论文文25刮板与输送带接触面积 A/m2带宽 B/mm导料栏板内宽/m1b头部清扫器空段清扫器5000.3150.0050.0086500.4000.0070.018000.4950.0080.01210000.6100.010.01512000.7300.01214000.8500.0140.0180.021由于无卸料器,则=0aF 则=+=720+0=720(N)2sFrFFa2.3.5 计算倾斜阻力 FSt倾斜阻力按下式计算: =ghStFGq式中 H-输送机受料点与卸料点间的高差,m;输送机向上提升时,H 取正值;输送机向下运输时,H 取负值。则 =gh=34.729.816.5=5614(N)StFGq2.3.6 计算牵引力 FU 将上述数据代入公式(2-3)中得:=C fLg+(2+)cos+ UFROqRUqBqGq1SF2SFStF=1.89857.2+153.4+720+5614=8107.51(N)河南理工大学万方科技学院本科河南理工大学万方科技学院本科毕业论毕业论文文262.4 计算传动功率=VAPUF 式中传动滚筒轴所需功率,KW;AP 圆周驱动力,KN;UF V带速,m/s; 代入数据,得=V=8107.511.6=12972.01(W)=12.97(KW)APUF 驱动电机轴所需功率MP = (KW) (带式输送机所需正功率)MP1AP 式中=0.9810.94=0.921 单机驱动不平衡系数 1; 三级减速器效率 0.94; 联轴器效率 0.98;则 = =14.09(KW)MP1AP92. 097.12选配电动机功率为 22KW。查DTII 固定式带式输送机选用手册附表 1.1-1,查得,电机为Y200L2-6。河南理工大学万方科技学院本科河南理工大学万方科技学院本科毕业论毕业论文文272.5 输送带张力计算 输送带张力在整个长度上变化的,影响因素很多,为保证输送机的正常运行,输送带的张力必须满足以下两个条件:(1) 输送带的张力在任何负载情况下,作用到全部滚筒上的圆周力是通过摩擦传递到输送带上,而输送带与滚筒间应保证不打滑;(2) 作用到输送带上的张力应足够大,使输送带在两组承载托辊间保持垂度小于一定值。2.5.1 计算最小张力为限制输送带在两组承载托辊间的下垂度,作用在输送带上任意一点的最小张力,则minF 承载分支 max0min)(8)(ahgqqaFGB 取 =1.2m01. 0)(maxah0a NF6 .652101. 0881. 9)72.346 . 9(2 . 1min 回程分支 NahgqaFBu6 .353101. 0881. 96 . 90 . 3)(8maxmin 圆周驱动力通过摩擦传递到输送带上,为保证输送带工作时不UF打滑,需在回程带上保持最小张力,按式(2-8)进行计算:min2F (2-11maxmin2eFFU8)式中 满载输送机起动或制动时出现的最大圆周驱动力;maxUF河南理工大学万方科技学院本科河南理工大学万方科技学院本科毕业论毕业论文文28 传动滚筒与输送带间的摩擦系数; 传动滚筒的围包角,一般取=160240; 尤拉系数;e查表 3-12,=0.25. 按公式求起动时传动滚筒上最大圆周力 (2-9)AUUKFFmax, 取5 . 1AK =8107.5112161.26NmaxUF5 . 1由表 3-13 查得 则40. 2e =8686.6114 . 2126.12161min2FN令=8686.61,计算输送机各点张力,忽略附加阻力,min2FN 取N 61.86862F 可得稳定运行工况下 =8686.61+8107.51=16794.12(N)UFFF2max1输送带层数计算 由公式得 =2.5 层1maxbFnZB1008001212.16794 按表 2-16 取 4 层,与初选相同。传动滚筒合力nF由手册式3.58=12161.26+28686.61=29534.48(N)minmax2FFFUn河南理工大学万方科技学院本科河南理工大学万方科技学院本科毕业论毕业论文文29各改向滚筒合力,根据各类侧型输送机改向滚筒所处的位置分别确定。为减少改向滚筒品种,一般相同直径的改向滚筒总是取为完全一样的型号。根据查手册表 6-1 初选传动滚筒直径 D=800mm,许用合力nF110KN,L=1000mm满足要求。传动滚筒扭矩: = (N) 2000maxmaxDFMU5 .4864200080026.12161=4.8645KNM20KNM初选规格满足要求。传动滚筒图号为: 04 6143YZDTIIA2.5.2 输送带上各张力的计算图 2-3 输送带张力计算点分布图根据通用机械设计逐点点张力计算要点如下:(1)按输送带运行的方向定出一些特殊点,一般从主动滚筒的分离点开始,图 3-3 中 1 点,即使传动滚筒与输送带的分离点,张力用来表示,F河南理工大学万方科技学院本科河南理工大学万方科技学院本科毕业论毕业论文文30此时。1lFF (2)特殊点。特殊点是指各滚筒的分离点与相遇点,曲线段的进、出点,直线摩擦驱动的相遇点与分离点,装载位置的起点与终点等.图 4-3中的 1、2、3、4、5、6、7、8、9、10 点,在这儿是以滚筒的相遇点和分离点来取的,其中 2 点处的滚筒,对输送带与滚筒的围包角较小,故可认为是一点。也就是说,在此,2 点处滚筒对输送带的运行阻力可不计.要注意到的是,各点的序号是按输送带的运行方向依次来定的,此顺序不能打乱. (3)在上述的规定下,就有后点(从顺序上来讲)的张力,等于其前一点的张力加上此两点间运行阻力的代数和,即表达式 (2-10)11iii iFFF 式中后一点输送带的张力,N;1iF 输送带的张力,N;iF ii+1 点之间的运行阻力,N;要注意的是其可以是正1 iiF值也可以是负值; 用式(2-10),可逐点写出各点的张力表达式 =+2F1F21F =+3F2F32F =+1F21F32F =+4F3F43F =+1F21F32F43F 5445FFF河南理工大学万方科技学院本科河南理工大学万方科技学院本科毕业论毕业论文文31 =+1F21F32F43F54F 56FCFF =(+)FC1F21F32F43F54F =7F766 FF =(+)+FC1F21F32F43F54F76F +8F7F87F =(+)+FC1F21F32F43F54F76F87F =+9F8F98F =(+)+FC1F21F32F43F54F76F87F98F =10F9FCF =(+)+(+)2FC1F21F32F43F54FFC76F87F98F =yF1F11010 FF 输送带回空段的阻力为 cossinKiKBRUBiFgLWqqgq L 回空段托辊组运行阻力系数,kg/m 查表 3-14kw =0.035。kw 根据承载段运行阻力为 正压力阻力系数下滑力ZF因为 河南理工大学万方科技学院本科河南理工大学万方科技学院本科毕业论毕业论文文32正压力=cosGBROqqglqgl 下滑力=()gL BGqqsin所以 ()gL ZFcosGBROKiqqglqgl WBGqqsin=7029.51(N)当承载段向上运行时,下滑力为正;向下运行时下滑力为负。由于 2 点、3 点,4 点与 5 点之间,以及 6 点、7 点和 8 之间运距短且无空载托辊,可近似。2345,678,FFFF FFF9F取=1.04。fC根据上式计算得 1234567891013311.087187.697187.695807.665807.666039.976039.976039.976039.976281.57FFFFFFFFFF河南理工大学万方科技学院本科河南理工大学万方科技学院本科毕业论毕业论文文333 驱动装置的选用3.1 电动机的选用 选择带式输送机用电动机考虑的电动机的机械特性: (1)电动机的转矩。电动机必须提供足够的启动力矩,克服带式输送机的静阻力,即。式中为圆周力。、分别为承载和uFABuFAB回程总阻力。电动机除克服带动输送机的静阻力外,还要克服物料、工作构件和输送机回转部分惯性力的动力矩和输送机驱动部件的惯性力矩,这些都要在启动时间内完成。因此,电动机的转矩表示为: 12ncddMMMM式中:-克服输送机的静阻力矩;cM-克服物料、工作构件和输送机回转部分(不包括驱动装置)1dM惯性力的力矩; -克服驱动装置部件惯性力的力矩。2dM (2)启动力矩。由于加速度非恒定量,实际上最大启动力矩要大于平均理论值的 1.33 倍。电动机的启动过载系数要满足:maxMnMmax1.33ndMMKMM额定额定 式中 -已选电动机的额定输出转矩。M额定 根据第二部分计算所选电动机型号为:Y200L2-6, 额定功率为22KW,满载时转速为 970r/min。河南理工大学万方科技学院本科河南理工大学万方科技学院本科毕业论毕业论文文343. .2 减速器的选型 通过长期应用,和各部门试验结果得出的常用减速器的公称减速比值是:8,10,11.2,12.5,14,16,18,20,22.4,25,28,31.5,40 等.计算应比公称减速比值要小或基本等于公称值。减速比计算公式为 vDni6096. 00式中 电动机的同步转数,一般取:0n01500 /min 1000 /min 750 /min;nrrr、传动滚筒的直径;D-带速,。v/m s此时,1000 3.14 0.80.9625.1231.560 1.6i故,取 i=31.5选取减速器型号为:DCY224,i=31.5 3.3 联轴器的选用及其结构联轴器是机械传动中常用的部件。它用来把两轴联接在一起,机器运转时两轴不能分离;只有在机器停车并将联接拆开后,两轴才能分离。联轴器所联接的两轴,由于制造及安装误差、承载后的变形以及温度变化的影响等,往往不能保证严格的对中,而是存在着某种程度的相对位移。这就要求设计联轴器时,要从结构上采取各种不同的措施,使河南理工大学万方科技学院本科河南理工大学万方科技学院本科毕业论毕业论文文35之具有适应一定范围的相对位移的性能。根据对各种相对位移有无补偿能力(即能否在发生相对位移条件下保持联接的功能) ,联轴器可分为刚性联轴器(无补偿能力)和挠性联轴器(有补偿能力)两大类。挠性联轴器又可按是否具有弹性元件分为无弹性元件的挠性联轴器和有弹性元件的挠性联轴器两个类别。对于弹性元件的挠性联轴器,这类联轴器因装有弹性元件,适用于各种机械联接两同轴线的传动轴,通常用于动频繁的高低速运动。工作温度为-20 +80;传递公称扭矩为 4020000NM。不仅可以补偿两轴间的相对位移,而且具有缓冲减振的能力。弹性元件所能储存的能量愈多,则联轴器的缓冲能力愈强;弹性元件的弹性滞后性能与弹性变形时零件间的摩擦功愈大,则联轴器的减振能力愈好。此次设计选用梅花形弹性联轴器,它的型号为:。其结构如图 3-1 所示。55 11262506acMLLIMTb图 3-1 梅花形弹性联轴器河南理工大学万方科技学院本科河南理工大学万方科技学院本科毕业论毕业论文文364 传动滚筒的设计滚筒是带式输送机的重要部件,按在输送机中所起的作用滚筒可分为传动滚筒和改向滚筒两大类。传动滚筒的作用是将驱动装置提供的扭矩传到输送带上。改向滚筒包括用于输送机端部改向的改向滚筒、增加传动滚筒包角的增面滚筒和用于拉紧装置的拉紧滚筒。铸焊结构滚筒由滚筒轴、轴承座、接盘(轮毂、辐板以及筒体一部分铸造在一起)、筒体等部件组成,有的滚筒还有轮毂和滚筒轴的连接件、轮毂和辐板的连接件。一般地,传动滚筒的表面覆盖有橡胶或镶有陶瓷以增大传动滚筒与输送带间的摩擦系数。滚筒轴承一般用球面调心滚子轴承,本次设计选用就是球面调心滚子轴承。(a)焊接结构滚筒 (b)铸焊结构滚筒图4-1传动滚筒典型结构图4.1 结构与种类(1) 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河南理工大学万方科技学院本科河南理工大学万方科技学院本科毕业论毕业论文文37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。(2) 按轴承内孔大小分,传动滚筒可分为:1)轻型孔径在50-100mm:轻型滚筒的结构是轴与轮毂之间采用过盈配合(或配单键),辐板与筒体焊接,其中轮毂与轴采用键连接的结构用于传动滚筒。2)中型孔径在 120180mm;中型滚筒的结构是轴与轮毂用胀套连接,辐板与筒体焊接。3)重型孔径在 200220mm:重型滚筒的结构是轴与轮毂采用胀套连接,这种结构的滚筒是筒体的一部分、辐板、轮毂铸成一体的接盘与筒体的另一部分焊接而成,也就是铸焊滚筒。这种分类对于改向滚筒也适用。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;什么也不包的滚筒称为光面滚筒。改向滚筒常为光面滚筒,此次设计用滚筒的属于中型。 (3)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,中间部分筒体大于两边筒秤约几毫米,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。自然也可将圆柱形钢壳上开上横槽,也可其到自清扫作用,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、河南理工大学万方科技学院本科河南理工大学万方科技学院本科毕业论毕业论文文38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粘着物料。传动滚筒常选用菱形和人字形。此次设计综合考虑到滚筒工作要求和各类滚筒优缺点,选用人字形滚筒,以便增大摩擦系数和便于排出粘着物料。(4) 按功能分,传动滚筒可分为:1)真空滚筒。为增大输送带同该筒之间的摩擦力,在滚筒装体真空泵或外接真空泵,使输送带间滚筒包角之间成真空,增大摩擦力。但内部结构复杂真空滚筒尚未得到推广。2)磁力滚筒。滚筒内装有磁铁,如输送带下层为磁性覆盖胶。根据异性相吸作用。能增大摩擦力。当使用普通输送带时,磁力滚筒就成为除铁滚筒: 3)轮胎滚筒。滚筒外面由许多充气轮胎构成,轮胎表向带有沟槽。各轮胎充气压不同时,也起到鼓形滚筒作用。4)陶瓷滚筒。滚筒护面由许多陶瓷片镶成、一方面可增大摩擦力,另方面便于清扫陶瓷片也可做成插板式,以便于更换。滚筒包胶的主要优点就是表面摩擦系数大,包胶是在滚筒的表面上用冷粘或硫化一层橡胶。包胶滚筒按其表面形状又可分为:光面包胶滚筒、人字形沟槽包胶滚筒和菱形包胶滚筒。人字形包胶滚筒如图4-2所示。这种滚筒有方向性,不得反向运转。带人字形沟槽滚筒有沟槽的存在,能使表面水薄膜中断,不积水,同时输送带与滚筒接触时,输送带表面的水能挤压到沟槽里。由于这两种原因,即使在潮湿的条件下,摩擦系数仍降低很少。菱形包胶滚筒如图4-3所示,这种滚筒没有方向性,滚筒可正反转,同样起到人字形沟槽增加摩擦系数和排水的作用,对于可逆输送机采用菱形滚筒比较合适。河南理工大学万方科技学院本科河南理工大学万方科技学院本科毕业论毕业论文文39图4-2人字形沟槽包胶滚筒 图4-3菱形包胶滚筒胀套连接结构是国际上广泛应用于重型载荷下机械连接的一种先进基础部件。胀套的结构如图4-4所示,其原理是:当旋转紧定螺钉时,前压环和后压环相互靠近,迫使带张口的外环胀大,内环缩小,从而使轴和轮毂形成过盈配合,达到连接的目的。胀套的传递负荷是通过胀套的内外环产生的压力和摩擦力来实现的。采用胀套连接的优点是:容易实现高精度的定位,可传递大扭矩和轴向力;可连接不可焊材料;可从外部安装拆卸,并可重复使用;降低了孔和轴的加工精度和加工费用。图 4-4 胀套结构本次设计初步选型传动滚筒:04 6143YZDTIIA河南理工大学万方科技学院本科河南理工大学万方科技学院本科毕业论毕业论文文404.2 设计筒体4.2.1 计算筒体的厚度筒体的厚度取决于滚筒的直径、筒体长度、输送带张力、制动时的磨损等因素。关于筒体厚度的计算十分困难,并且一般计算值偏小。但考虑到耐磨损等因素,筒体的厚度一般都取得较厚。 选Q235A钢板用作电动滚筒筒体材料,并取。 4s对于 Q235A 钢,=235N/,则=58.75N/。s2mm 2mm22286.710.03380.1875()ptlDmmR式中 p功率,kW; v带速,m/s; l筒长,mm;R滚筒半径, R=D/2 ; 许用应力,N/。 2mm查表得,l=1000mm 则22286.710.03380.1875()ptlDmmR3mm2222286.710.0338 10000.1875 8001.6 4004.2.2 滚筒筒体强度的校核已知 带速 v=1.6m/s,筒长 l=1000mm,直径 D=800mm,筒体厚度t=3mm,材料为 Q235A 钢板, 12161.26N。max,UF传动滚筒扭矩: MNDFMU504.4864200080026.121612000maxmax河南理工大学万方科技学院本科河南理工大学万方科技学院本科毕业论毕业论文文41因 WMmaxWMWMn2maxmax式中 W抗弯截面模数,对于内径 d,外径为 D 的传动滚筒,其抗弯截面模数应按圆柱壳理论选取:W= )(1963. 01632mmtRRRt因此 maxmaxmax225.0930.1963MMMWR tR t maxmaxmax222.54722 0.1963MMMWR tR t 式中 R壳(滚筒)的平均半径,mm; t壳(滚筒)的厚度,mm;则 )/(42.772400504.4864093. 5093. 5222maxmmNtRM正应力:)/(72.382400504.4864547. 2547. 2222maxmmNtRM根据第四强度理论,合成弯矩可以写成:322k式中 弯矩作用下的正应力,;2/mmN 扭矩作用下的剪切应力,;2/mmN 许用应力,取=/1.5s河南理工大学万方科技学院本科河南理工大学万方科技学院本科毕业论毕业论文文42滚筒体均为235A 钢制造,该钢的235Mpa,s其许用应力为156.7MPa222272.38342.773k=95.25()2/mmN所以满足强度要求。4.3 传动滚筒轴的设计计算4.3.1 求轴上的功率 P,转速 n 和转矩 T传动滚筒轴的设计因滚筒材料为 Q235A 钢,其密度为,与滚筒的直径 D=630mm,厚度 t=3mm,可求得滚筒质33 =7.8 10/kg m量为 m=146.95kg,= =14.09(KW) 。MP则=31.8(r/min)5 .311000innmT=9550=4231.40Nm8 .3109.14则轴的角转速: =3.33rad/s6014. 328 .31602wnw=1.332m/s3.33 0.400vw r=0.53514. 3233. 32wf河南理工大学万方科技学院本科河南理工大学万方科技学院本科毕业论毕业论文文434.3.2 轴的最小直径的确定式中 3pdAnp-kW;n-r/min;轴转递的功率,单位为轴的转速,单位选取轴的材料为 45 钢,调质处理,选取126。于是得0A d=96.05mm3308 .3109.14126npA考虑综合条件,取 d=140mm。4.3.3 传动滚筒轴的结构设计1)拟定轴上的零件方案,现选用下图 4-5 的装配方案。ABEC DAyAxByExCyDyDx250400400250图 4-5 传动滚筒轴受力图2) 根据定位和装配的要求确定轴的各段直径和长度,轴的左边部分如下图 4-6 所示河南理工大学万方科技学院本科河南理工大学万方科技学院本科毕业论毕业论文文44图 4-6 传动滚筒轴左部分图3) 轴上零件的周向定位 联轴器与轴的定位均采用平键联结,滚动轴承与轴的周向定位是借过渡配合来保证的,此处选轴的直径尺寸公差为 k6,轴和轮毂之间是通过轴套定位的。4) 确定轴上圆角和倒角尺寸取轴端倒角为,轴两端轴肩处的圆角半径为 R20,其余轴肩2 45处的圆角半径为 R3。5) 求轴上的载荷轴的受力简图如 4-7 所示,轴在水平方向的受力如图所示, 4-ABECDAxDxEx7 轴水平方向力矩图河南理工大学万方科技学院本科河南理工大学万方科技学院本科毕业论毕业论文文45平均张力:10761.85N1213311.087187.691.0522uFFFk 即10761.85N,其中0, =0XEXBXC根据力矩平衡,由 M(D)=0 即 1300-650=0XAXE则5380.93N,由上图可知3497.60NmXAHEM轴在垂直方向的受力如图 4-8 所示, AByBECDDyCyAy图 4-8 轴垂直方向力矩图滚筒重力 G=mg=146.959.81=1441.58N则 1/2G=720.79NyByC根据力矩平衡,由 M(D)=0 即 1300-1050-250=0yAyByC则720.79N, =180.197yAyDCBEMMMNm轴的扭矩图 4-9河南理工大学万方科技学院本科河南理工大学万方科技学院本科毕业论毕业论文文46图 4-9 轴的扭矩图从轴的结构图以及弯矩和扭矩图中可以看出截面 E 是轴的危险截面。3502.24NM22223497.60180.20OEHEHMMM(4)按弯扭合成应力校核轴的强度进行校核时,通常只校核轴上承受最大弯矩和扭矩的截面(即危险截面 E)的强度。根据式 22()caMTW式中 轴的计算应力,单位为 MPa;caM轴所受的弯矩,单位为,;N mT轴所受的扭矩,单位为,N mW轴的抗弯截面系数,单位为,对没键槽的由式3mmN m331 . 032dd许用弯曲应力,对于选定的材料为 45 钢,调质处理,1。160MPa5.58Mpa22()caMTW3221751 . 0)67.35016 . 0(24.3502因有,因此,此轴安全。1ca本次设计的带式输送机所选用的传动滚筒型号为: 04 5103YZDTIIA河南理工大学万方科技学院本科河南理工大学万方科技学院本科毕业论毕业论文文474.4 驱动滚筒的校核由带宽 B=800mm,选取驱动滚筒直径 D=800mm滚筒长度略宽于胶带,一般取:,即1100 200BB 200)=800+200=1000(mm)100(1 BB驱动滚筒直径的验算:实验表明, 驱动滚筒的摩擦系数与胶带和滚筒之间的单位压力有较大关系。在单位压力较大的区域摩擦系数随压力的增加而减小,因此驱动滚筒的直径应按平均压力进行验算: 360PPBD式中: P胶带与滚筒之间的平均压力,对于织布芯的 胶带推荐不大于 4N/;2mm B带宽,B=800mm; D传动滚筒直径,D=800mm; -胶带在滚筒上的围包角,=200; P传动滚筒牵引力,P=12161.26/2=6080.63N;-摩擦系数,取=0.35则 360PPBD河南理工大学万方科技学院本科河南理工大学万方科技学院本科毕业论毕业论文文48= 35. 020014. 380063063.6080360=0.20()4N/;2/mmN2mm因此滚筒直径适合。 综合以上设计将滚筒如下:传动滚筒:04 6143YZDTIIA河南理工大学万方科技学院本科河南理工大学万方科技学院本科毕业论毕业论文文495 拉紧装置的设计与选用拉紧装置在带式输送机的设计中,具有十分重要的作用。拉紧装置的作用是:保证输送带在传动滚筒的绕出端(即输送带与传动滚筒的分离点)有足够的张力,能使滚筒与输送带间产生必须的摩擦力,防止输送带打滑;保证输送带不低于一定值,以限制输送带在各支承托辊间的垂度,避免撒料和增加运动阻力;补偿输送带在运转过程中产生的塑性伸长和过渡工况下弹性伸长的变化。5.1 拉紧置的选型与布置 在带式输送机的设计中,选择合适的拉紧装置,确定合理的布置条件,是保证输送机正常运转、启动和制动时输送带在滚筒上不打滑的必要条件。5.1.1 拉紧装置的选型常用的拉紧装置有以下几种:(1)螺旋式拉紧装置 螺旋式拉紧装置拉紧滚筒的轴承座安装在带有螺母的滑动架上,滑动架可在尾架的导轨上移动。它利用人力旋转螺杆来调节输送带的张力。螺旋式拉紧装置的结构简单紧凑,但是拉紧力的大小不易掌握,工作过程中不能保持恒定。一般用于机长小于 100m,功率较小的输送机上,可按机长的选取拉紧行程。1% 1.5% (2)小车重锤式拉紧装置 小车重锤式拉紧装置的拉紧滚筒固定在小车上,通过重锤的重力牵引小车,从而达到张紧输送带的作用。它的结构也较简单,可保持恒定的拉紧力,其大小决定于重锤的重量。小车重锤式拉紧装置外形尺寸大、河南理工大学万方科技学院本科河南理工大学万方科技学院本科毕业论毕业论文文50占地多、质量大,适用于长度、功率较大的输送机,尤其是倾斜输送机上。 (3)垂直重锤拉紧装置 垂直重锤拉紧装置是利用重锤重力,使拉紧滚筒沿垂直导轨移动产生拉紧力。它能保证输送带在各种运动状态下有恒定的牵引力,可以自动补偿输送带的伸长,适用于长距离固定式带式输送机。这种型式的拉紧装置应优先采用。 (4)钢绳绞筒式拉紧装置利用钢绳缠绕在绞筒上,将输送带拉紧。一般绞筒都是经过蜗轮减速器来带动。这种方式结构简单安装方便维修简易, 在带式输送机上广泛使用。综合分析各自特点及考虑制造成本的因素,拟选择小车重锤式拉紧装置。 5.1.2 拉紧装置的布置带式输送机拉紧装置位置的合理布置,对输送机正常运转、启动和制动,以及拉紧装置的设计、性能及成本的影响都十分大,一般情况拉紧装置的布置应遵循以下原则:(1)为降低拉紧装置的成本,使其张紧力最小,一般张紧装置尽可能布置在输送带张力最小处。 (2)长运距水平输送机和坡度在 5以下的倾斜输送机,拉紧装置一般布置在驱动滚筒的空载侧(张力最小处) 。(3)距离较短的输送机和坡度在 6以上的倾斜输送机拉紧装置一般布置在输送机机尾,并尽可能将输送机局部滚筒作拉紧滚筒。(4)拉紧装置的布置位置还要考虑输送机的具体安装布置形式,使拉紧装置便于安装、维护。河南理工大学万方科技学院本科河南理工大学万方科技学院本科毕业论毕业论文文51一般情况下,拉紧装置布置在胶带张力最小处。对于输送距离大于 300m 的水平输送机,拉紧装置常设置在靠近驱动滚筒的无载分支上,本次设计拟采用此方法5.2 设计拉紧装置拉紧装置 重锤质量计算 m = 1Gg式中 m: 重锤的质量,kg;:重锤的重量,N.1G=+1G56FF5807.666039.97=11847.63N则 m=1207.71 kg河南理工大学万方科技学院本科河南理工大学万方科技学院本科毕业论毕业论文文526 其他部件的设计与选用6.1 托辊的选用 托辊是带式输送机的重要部件,种类多、数量大。它占了一台带式输送机总成本的,承受以上的阻力,因此托辊的质量尤为重35%70%要。托辊的作用是支撑输送带和物料重量。托辊运转必须灵活可靠,减少输送带同托辊的摩擦力,对占输送机总成本以上的输送带的寿25%命起着关键的作用。对托辊的基本要求是:结构合理,经久耐用,制造成本低,托辊表面光滑,径向跳动小,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,回转阻力系数小等。 托辊由中心轴、轴承和套筒三个部分组成。各类托辊的规格和尺寸如下:1平行类1)平行上托辊组如图 6-1 所示图 6-1 平行上托辊组 2)平行下托辊组河南理工大学万方科技学院本科河南理工大学万方科技学院本科毕业论毕业论文文53 平行下托辊由单根长托辊组成,托辊两端各有一个固定架,托辊的长度、吊架结构以及安装孔距应能允许输送带具有适当的横向移动,不允许输送带边同输送机的任何固定部件或机架相接触。它具有平形、梳形、螺旋形和弹簧形等各类托辊,如图 6-2 所示。图 6-2 平行下托辊组2v 形类 两辊成“v”形布置多用于下托辊,用于上托辊的较少。v 形下托辊由两个托辊组成每根托辊的倾斜角约为 1015。这些托辊可以是吊环悬挂结构,也可以钢件结构,v 形下托辊具有对输送带的对中作用,同时由于其承受的载荷额定值增大,因此允许较大的托辊间距。v 形下托辊可采用钢辊式、橡胶圆盘梳形结构,现场经验表明,钢辊比橡胶圆盘结构优越,出为后者磨损较快。用于凹弧段的反 v 形托辊,装在凹程段上如图 6-3 所示。河南理工大学万方科技学院本科河南理工大学万方科技学院本科毕业论毕业论文文54图 6-3 v 形托辊组3槽形类 1) 三辊圆柱式托辊组 三辊圆柱式托铀组用于上托辊,槽角有 10、20、30、35和 45,其中还带有前倾角托辊和缓冲托辊。 缓冲托辊可用弹簧托辊代替,托辊体全部用弹簧丝绕成,左人旋向,两端带轴承盒,对于防止输送带跑偏有利。10、20过渡托辊组可作为输送带由槽形过渡到平形第一节托辊,如下 6-6 图所示。30、35过渡托辊组如 6-7 图所示图 6-4 三辊圆柱式托铀组35槽形前倾托辊组如 6-5 图所示河南理工大学万方科技学院本科河南理工大学万方科技学院本科毕业论毕业论文文55图 6-5 35槽形前倾托辊组45缓冲槽形托辊组是指槽角为 45带有橡胶缓冲圈的槽形托辊组,如 6-6 下图。图 6-6 45缓冲槽形托辊组一般缓冲托辊用弹性材料制成。这种托辊使用在加料点,由于向输送带上落料时,大块的物料向下有很大的冲击力,托辊上的橡胶圈可以河南理工大学万方科技学院本科河南理工大学万方科技学院本科毕业论毕业论文文56起缓冲作用。这种橡胶圈式缓冲托辊是常用的一种形式,它由彼此有一定间隙的弹性圆盘制成。还有一种是弹簧板式缓冲托辊,托辊间是用铰链连接,两侧支承由具有弹性的钢板制成。这种形式对加料处防输送带跑偏有利。4调心托辊组常用的调心托辊组有一个支承辊子的托架。该托架装在近似垂直于输送带的中心枢轴上。该装置能使承载辊相对于输送机有小心偏斜。当输送带沿着这些偏斜的辊子运动时,偏斜辊子迫使偏移的输送带回到输送机中心线上来这时偏斜辊子又被推回到正常位置。 摩擦上调心托辊组如 6-7 图。图 6-7 摩擦上调心托辊组本次设计:选定上托辊为槽角托辊。具体所使用托辊情况如下:35河南理工大学万方科技学院本科河南理工大学万方科技学院本科毕业论毕业论文文57过渡托辊组:,图号为:DTII03C052120过渡托辊组:,图号为:DTII03C0421 10槽形前倾托辊组:,图号为:DTII03C0321 35摩擦上调心托辊组:=35,图号为:DTII03C1111摩擦下调心托辊组:=35, 图号为:DTII03C2811缓冲托辊组:,图号为:DTII03C0811 35平行下托辊组:图号为:DTII03C2111 6.2 校核辊子载荷6.2.1 静载计算 承载分支 gqvIeaPBm)(00 式中 承载分支托辊静载荷,N;0P 承载分支托辊间距,m0a 辊子载荷系数;e v带速,m/s; 每米长输送带质量,kg/m;Bq 输送能力,kg/s.mI 其中 e=0.8;=1.2m;v=1.6m/s;=9.6kg/m;=42kg/s0aBqmI 81. 9)22.116 . 142(2 . 18 . 00PN7.352河南理工大学万方科技学院本科河南理工大学万方科技学院本科毕业论毕业论文文58 回程分支 gqeaPBuu式中 回程分支托辊静载荷,N;uP 回程分支托辊间距,m.ua 查表 4-17,上辊 89,L=315mm,轴承 4G204,承载能力 2270N 满足要求 gqeaPBuu8 . 96 . 931N24.282下辊 89,L=950mm,轴承 4G204,承载能力 603N 满足要求。6.2.2 动载计算承载分支 adsfffPP00回程分支 asuuffPP 式中 承载分支托辊动载荷,N;0P回程分支托辊动载荷,N;uP运行系数;sf冲击系数;df工况系数。af每天运行大于 16 小时,查表 2-36,=1.2,粒径小,查表 2-sf37,=1.0,查表 2-38,=1.1dfaf=352.70PNN22704661 . 112 . 1=282.24=373uP1 . 12 . 1NN603河南理工大学万方科技学院本科河南理工大学万方科技学院本科毕业论毕业论文文59均满足要求。6.3 改向装置带式输送机采用改向滚筒或改向托辊组来改变输送带的运动方向。改向滚筒可用于输送带、或的方向改变。一般布置在尾部1809045的改向滚筒或垂直重锤式的张紧滚筒使输送带改向。180 改向滚筒直径有 200、320、400、500、630、800、1000mm 等规格。选用时可与传动滚筒直径匹配,改向时其直径可比传动滚筒直径小180一档,改向或时可随改向角减小而适当取小 12 挡。9045 综合以上,本设计所选用滚筒:DTII03B3122 DTII0330826.4 制动装置的选用及其结构本设计制动装置采用液压推杆制动器。液压推杆制动器由制动架和电力液压推动器(ED)两部分组成。液压推动器由交流异步电机、叶轮和活塞组成。它安装在高速轴上,驱动装置工作时,它同步工作,电机转子高速旋转,产生油压,推动活塞上升,制动器松闸,工作可靠,能连续工作。逆止力的计算: max1.5BstHFFF =C fLg+(2+)cosHFROqRUqBqGq =1.89857.2=1620.12 (N)河南理工大学万方科技学院本科河南理工大学万方科技学院本科毕业论毕业论文文60=34.729.8116.5 =5619.95(N)gHqFGstmax 所以, =1.5(5619.95-1620.12)=5999.74(N)BF电机轴上的制动力矩为:=5999.74=863.59NM22BBDMFK29 . 099. 028 . 0 故,选用液压推杆制动器的型号为:630-121。5ZYW其结构如图 6-8 所示:图 6-8 液压推杆制动器结构图1-电力液压准动器 2-推杆 3-制动矩调整螺杆 4-拉杆 5-制动瓦6.5 机架与中间架 6.5.1 机架 机架是承受滚筒、托辊、输送带、物料和一些清扫装置、拉紧装置的钢结构。可以承受冲击、拉伸、压缩和弯曲应力。机架分为刚性和柔河南理工大学万方科技学院本科河南理工大学万方科技学院本科毕业论毕业论文文61性两种。刚性机架可作为固定式和移动式的机架,而柔性机架主梁是用钢丝绳支承托辊、输送带和物料,而驱动装置的机架必须足刚性的。 按材料不同可分为: (1)钢结构架。使用型钢(如槽钢、角钢、工字钢)或异型管钢等。 (2)钢管架。机架可焊在钢管上,作为长距离线路,也可利用普通无缝钢管作机架。钢管内可以输水、油等,一举两得。 (3)混凝土架:用混凝土做垂直圆管式带式输送机机架,可减少去锈等维护工作,安装方便,固定式的长距离运输机常用此法。机头、机尾架均可预制,上留轴承安装孔。(4)玻璃钢机架。具有高强度、耐腐蚀、轻便等特点,特别适宜在海水盐场、矿井下、化学盐类工厂等输送环境。按同重量相比,价格稍高于钢材,但如考虑钢材的防锈费用,两者相等都有推广前途。 根据典型布置设计了四种滚筒机架(头、尾 架)和中间架及支腿。头、尾机架采用槽钢和型钢焊接的三角形结构。机架种类如下: 01 机架 02 机架 03 机架 04 机架01 机架用于传动滚筒放在头部的头部滚筒机架。02 机架用于尾部改向滚筒处。03 机架用于头部探头的改向滚筒(卸料)机架。04 机架用于传动滚筒设在下分支的传动滚筒机架。采用两个 04 机架对称安装用于下分支时,即可用作双滚筒传动机架。河南理工大学万方科技学院本科河南理工大学万方科技学院本科毕业论毕业论文文62为了运输方便,机架由两片组成,现场安装时用螺栓联接后再焊接。此次设计选用 01 机头架。 6.5.2 中间架刚性中间架用于安装托辊,标准长度为 6m,使用有斜撑支腿或无斜撑支腿,一般用槽钢制成,现可改用玻璃钢材料代替,具有抗拉、抗弯、耐腐蚀等优点。中间架为螺栓联接的快速拆装支架,非标准长度为30006000mm 及凸凹弧段中间架,它由钢管、H 型支架、下托辊、和挂钩式槽形托辊组成,是机器的非固定部分,钢管作为可拆卸的机身,用弹性柱销架设在 H 型支架的管座中。柱销固装在钢管上,只是打入的位置适当转动钢管,就能方便地从管座中抽出或放入。中间架支腿:有型、型两种,支腿与中间架采用螺栓联接,便于运输,安装后也可焊接。本次设计: 选用有支褪 I、支褪 II 分别为 DTII03J081111 和DTII03J081122,中间架型号为:DTII03J07121。6.5.3 机尾或导回装置导回滚筒组件位于机尾,是一个箱状结构,内盛滚筒,胶带回绕而过。滚筒可以用自洁型,滚筒通常备有调节螺杆,保证胶带在设备内最终找直。在机尾内部装有一刮煤板,防止被底段胶带携带的任何物件沾污导回的滚筒。也可以把刮煤板装在离机尾最近的那一节中部的基架上。刮煤板应把污物导至巷道的行人一侧以便于安全的清除。河南理工大学万方科技学院本科河南理工大学万方科技学院本科毕业论毕业论文文637 辅助设备的设计与选用7.1 给料和卸料装置7.1.1 给料装置带式输送机装载和转载物料是最重要、最复杂的运输作业之一。研究证明,在广泛应用的中距离输送机上(长度在 260m 以内) ,输送带的使用期限主要取决于给料装置的结构是否合理。为了减轻输送带的磨损,对给料装置提出了一系列要求:物料给到输送带上的速度快慢和方向应与带速近似一致,对准输送带中心给料,保证物料均匀的给到输送带上;在装料点不允许有物料堆积和撒料现象,应在给料装置内部而不是在输送带上形成物流;在装料设施后面尽量避免设置紧接输送带的拦板,尽量减少物料的落差,特别是要防止大块物料从很高处直接下落到输送带上。当被输送物料的物理机械性质变化或使用条件改变时,要有可能调节物料的速度,具有良好的通过性能,特别是当输送强黏性物料时保证不堵塞,结构紧凑,工作可靠,耐磨性好等等。给料漏斗的宽度应不大于输送带宽度的。另一方面,为防止漏斗23堵塞,其宽度应采取如下值:当输送筛分过的物料时应不小于最大块度的 2.53 倍,当运输未经筛分时可取最大块度的 2 倍。 7.1.2 卸料装置 带式输送机可以在末端卸料,也可在中间卸料,前者不需专门的卸料装置,后者可以采用卸载挡板或卸载小车。卸载挡板(犁形卸料器)为平直挡板或 V 形挡板,适用于平皮带输送机,可用来卸件货,也可在一侧或两侧卸货。卸载挡板的结构十分简河南理工大学万方科技学院本科河南理工大学万方科技学院本科毕业论毕业论文文64单,但对输送带的磨损比较厉害,还会增加带条运行阻力,因此对较长的输送带,特别是输送块度大、磨损性大的物料时不宜采用。为了使卸料挡板能够正常地工作,必须正确的选择它对于带条纵向轴线的倾角。卸料小车装设在长皮带机的水平区段上,由小车车架、两个滚筒和两个跨在皮带机两侧的导向槽组成。卸料小车可沿导轨在皮带机长度方向移动,因此,卸料小车适用于散粒物料在皮带机输送中途的各个卸载点上卸料,物料从卸载小车的上滚筒抛出经导向槽由皮带机的一侧或两侧卸下。为引导物料流卸载方向和减少粉尘飞扬,在卸料滚筒或卸料小车处要加设罩盖。为使罩盖内表面不受物流过大的冲击,其形状应根据物流抛出的轨迹制作,首先应找出物料与绕在滚筒上的输送带表面的分离点。此带式输送机采用末端卸料,自由卸料的方式。7.2 清扫装置输送带输送的材料往往带有粘性物质,如煤尘,泥浆、粉渣等,其中一部分会粘附在输送带工作面上,在卸料时不能卸掉,这时,粘着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
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