畢業(yè)設計（論文）-帶式輸送機設計 (3).doc

山東科技大學學士學位論文 i 目目 錄錄 1.緒論緒論2 1.1 帶式輸送機的技術發(fā)展 2 1.2 常用帶式輸送機類型與特點 2 2、帶式輸送機的施工設計、帶式輸送機的施工設計.2 2.1 概述 2 2.2.帶式輸送機的初步設計 2 3.帶式輸送機電控設計帶式輸送機電控設計2 3.1 指令說明 2 3.2 系統(tǒng)工作原理2 主要參考文獻主要參考文獻.2 致謝致謝.2 附錄（英文翻譯原文）附錄（英文翻譯原文）.2 中文翻譯 2 山東科技大學學士學位論文 i 論文：論文：“帶式輸送機設計帶式輸送機設計” 摘摘 要要 帶式輸送機是輸送能力最大的連續(xù)輸送機械之一。其結構簡單、運行 平穩(wěn)、運轉可靠、能耗低、對環(huán)境污染小、便于集中控制和實現(xiàn)自動化、 管理維護方便，在連續(xù)裝載條件下可實現(xiàn)連續(xù)運輸。本論文主要涉及了帶 式輸送機的機械設計和電器原理設計部分。 帶式輸送機的機械設計程序分兩步，第一步是初步設計，主要是通過 理論上的計算選出合適的輸送機部件。其中包括輸送帶的類型和帶寬選擇、 帶式輸送機線路初步設計、托滾及其間距的選擇、滾筒的選擇、電動機、 減速器、推桿制動器、液壓軟起動的選擇等；第二步是施工設計，主要根 據(jù)初步設計選定的滾筒、托滾、驅動裝置完成對已選部件的安裝與布置圖 紙設計工作。 最后，在機械設計的基礎上，完成了對輸送機的保護裝置及其電器原 理設計。電器控制主要通過可編程控制器實現(xiàn)（plc） 關鍵詞關鍵詞：帶式輸送機，驅動裝置，可編程控制器 山東科技大學學士學位論文 ii 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 山東科技大學學士學位論文 1 1.緒論緒論 帶式輸送機是輸送能力最大的連續(xù)輸送機械之一。其結構簡單、運行 平穩(wěn)、運轉可靠、能耗低、對環(huán)境污染小、便于集中控制和實現(xiàn)自動化、 管理維護方便，在連續(xù)裝載條件下可實現(xiàn)連續(xù)運輸。它是運輸成件貨物與 散裝物料的理想工具，因此被廣泛用于國民經(jīng)濟各部門。尤其在礦山用量 最多、規(guī)格最大。 1.1 帶式輸送機的技術發(fā)展帶式輸送機的技術發(fā)展 1880 年德國 lmg 公司設計了一臺鏈斗挖掘機，其尾部帶一條蒸氣機驅 動的帶式輸送機。1896 年美國紐約頒布了魯賓斯為帶式輸送機的發(fā)明人。 20 世紀 30 年代隨著德國褐煤露天礦連續(xù)開采工藝的發(fā)展，帶式輸送機也 隨之得到迅速地發(fā)展，二次大戰(zhàn)前德國褐煤露天礦已出現(xiàn) 1.6m 帶寬的帶 式輸送機。50 年代開發(fā)出的鋼繩芯輸送帶為帶式輸送機長距離化和大型化 創(chuàng)造了條件。前西德為了擺脫石油危機帶來的影響，開發(fā)了年產(chǎn) 40005000 萬 t 的褐煤露天礦，并在 5060 年代為日挖 10 萬石方的斗輪 挖掘機開發(fā)了配套的 3.0m 帶寬的帶式輸送機，帶速為 6.8m/s。后經(jīng)科研 開發(fā)將帶速提高到 7.5m/s，使帶寬從 3.0m 降至 2.8m，但運量仍保持 3.75 萬 t/h。單條帶式輸送機的裝機容量為 62000kw，是當今運量最大的帶式 輸送機。 上述兩種帶式輸送機均采用了模塊設計。各條帶式輸送機由統(tǒng)一的機 頭、機尾、中間架、傳動單元、托輥組和電氣房模塊組成，給設計、制造、 使用和維護帶來許多方便。目前最高的帶速是 15m/s，可用于大型排土機 臂架上。 70 年代開始，西方各國推廣斜井帶式輸送機。德國魯爾區(qū) haniel- prosper煤礦使用了當今規(guī)格最大的斜井帶式輸送機，其帶寬為 1.4m，帶 速為 5.5m/s,帶強為 st7500n/mm，整 山東科技大學學士學位論文 2 機傳動功率為 23100kw 同步電機。電機轉子直接固定在滾筒軸上，從而 省去了減速器。同步機用交直交變頻裝置調速，起、制動過程非常平穩(wěn)， 起動時間可達 140s，制動時間達 40s。輸送帶保證壽命達 20 年。該機上、 下分支輸送帶都運送物料。向上運媒 1800t/h，下分支向下運矸石 1000t/h。提高高度達 700 余米。 經(jīng)過一百年的發(fā)展，帶式輸送機已成為一個龐大的家族，不再是常規(guī) 的開式槽型或直線布置的帶式輸送機，而是針對生產(chǎn)需求設計出各種各樣 的特種帶式輸送機。例如，彎曲型、線摩擦型。大傾角型?？缮炜s型。吊 掛型、管式、吊掛管式、波紋擋邊式、氣墊式、壓帶式、鋼絲繩牽引式和 鋼帶式等帶式輸送機。它們各有自己的獨特優(yōu)點，適用于某些特殊場合。 例如，管式和吊掛式輸送機因其密封性好，適用于有環(huán)保要求或物料不應 受外界環(huán)境影響的場合。波紋擋邊帶式輸送機可以做大傾角甚至垂直提升， 因而在卸船和 豎井提升中得到應用。壓帶式大傾角帶式輸送機于 50 年代 在下挖式斗輪挖掘機上廣泛應用。傾角可達 35，從而縮短斗輪臂架長度。 目前國內外帶式輸送機正朝著長距離、高速度和大運量方向發(fā)展。單 機運距已達 30.4km，多機串聯(lián)運距最長達 208km，由 17 條帶式輸送機組 成，最寬的帶式輸送機帶寬為 4m。最大運輸能力已達到 3.75 萬 t/h，最高 帶速達到 15m/s。單條帶式輸送機的裝機功率達到 62000kw。我國生產(chǎn) 的帶式輸送機最大帶寬已達到 2m，帶速已達到 2 m/s，設計運輸能力已達 到 5.2 萬 t/h，最大運距為 3.7km。 帶式輸送機的運輸能力和輸送距離是所有其他輸送設備無法比擬的， 因此世界各國都在不斷地努力發(fā)展和完善帶式輸送機技術。努力的方向著 重于： 提高帶速，它是提高輸送能力和節(jié)省投資的有效途徑。 山東科技大學學士學位論文 3 提高各部件的可靠性，也包括輸送帶的可靠性，往往一個部件的失靈 會影響整機乃至整個系統(tǒng)的停頓。 努力減少維護工作量或取消日常維護工作，因帶式輸送機分布在幾百 米甚至幾千米的運輸線路上，很難實現(xiàn)有效的維護保養(yǎng)工作。 節(jié)能研究，帶式輸送機本身是輸送機中耗能最省的，但在大型礦山、 冶金、電力和專用港口等企業(yè)中帶式輸送機用量很大，成為企業(yè)中的一個 耗能大部門，因而進一步的節(jié)能研究具有重要意義。例如，功率計算中的 阻力確定，加大張力和托輥直徑以及改進輸送帶結構與配方降低在運行阻 力中占最大比重的壓陷阻力 西方一些國家為適應金屬露天礦型化的需要，正努力解決輸送機輸送 金屬礦石及其圍巖的問題，以求用帶式輸送機替代昂貴的汽車運輸。 對大中型帶式輸送機采用動態(tài)設計方法，通常采用的靜態(tài)設計方法沒 有考慮輸送帶的粘彈性問題，因而輸送機的起動與制動過程中會在輸送帶 中產(chǎn)生沖擊波，沖擊波引起的輸送帶動張力要比正常運行的最大張力大 10 多倍，它直接關系著輸送帶的強度、接頭強度、滾筒、傳動裝置和聯(lián)接件 的設計強度，然而研究可控的起動裝置和制動裝置來減小動張力便成為動 態(tài)設計的根本所在。 1.2 常用帶式輸送機類型與特點常用帶式輸送機類型與特點 帶式輸送機的種類很多，常用的主要有以下幾種： （一）通用帶式輸送機（dt） 通用帶式輸送機是一種固定式帶式輸送機。其特點式托輥安裝在固定 的機架上，由型鋼做成的機架固定在底板或地基上，整個機身成剛性結構。 因此，它廣泛用于要求設備服務年限長，地基平整穩(wěn)定的場合。例如，煤 礦地面生產(chǎn)系統(tǒng)、洗煤廠、井下主要運輸大巷、港口、發(fā)電廠等生長地點。 該種輸送機應用十分普遍，現(xiàn)已形成系列產(chǎn)品如 td62、td75、dt等。 山東科技大學學士學位論文 4 （二）鋼繩芯帶式輸送機 鋼繩芯帶式輸送機在結構形式上相同于通用帶式輸送機，只是輸送帶 由織物芯帶改為鋼絲繩芯帶。因此，它是一種強力型帶式輸送機，具有輸 送距離長、運輸能力大、運行速度高、輸送帶成槽性好和壽命長等優(yōu)點。 但其最大缺點是因鋼繩芯輸送帶的芯體無橫絲，故橫向強度低易造成縱向 撕裂。在大型礦井的主要平巷、斜井和地面生產(chǎn)系統(tǒng)往往會遇到大運量、 長距離情況，如果采用普通型帶式輸送機運輸，由于受到輸送帶強度的限 制而只能采用多臺串聯(lián)運行方式，這就造成了設備數(shù)量多，物料轉載次數(shù) 多，因而帶來設備投資高，運轉效率低，事故率升高，粉媒比重上升以及 維護人員增多等后果。采用鋼繩芯帶式輸送機可以有效地解決這類問題。 該種帶式輸送機已經(jīng)定型成 dx 系列。 （三）吊掛式帶式輸送機 吊掛式帶式輸送機是一種將其機架用鋼絲繩或鐵鏈吊掛在頂板上的帶 式輸送機。機架可以采用鋼絲繩或型鋼材，托輥組可以是鉸接或固定支承。 它通常用于底板或地基起伏不穩(wěn)定，服務時間較短的場合。如煤礦井下采 區(qū)上、下山，順槽和集中運輸巷。 （四）可伸縮帶式輸送機 可伸縮帶式輸送機的輸送長度可以根據(jù)工作的需要隨時縮短或加長。 這是為滿足煤礦井下綜采工作面順槽輸送要求而設計的。 （五）移動帶式輸送機（dy） 移動帶式輸送機是一種按整機設計并且整機可在不同地點使用的帶式 輸送機。按移動的方式不同又可分為移動式與攜帶式帶式輸送機。前者是 靠輪子、履帶或滑撬移動的帶式輸送機；后者是可用人力或機械從一個位 置抬到另一個位置的帶式輸送機。主要用作短距離輸送或轉載。如煤場、 碼頭、倉庫等場所。 山東科技大學學士學位論文 5 （六）彎曲帶式輸送機 彎曲帶式輸送機是一種在輸送線路上可變向的帶式輸送機。該種輸送 機適用于煤礦井下彎曲巷道和地面越野輸送。 （七）線摩擦帶式輸送機 在帶式輸送機（在此稱之為主機）某位置的輸送帶下面加裝一臺或幾 臺短的帶式輸送機（稱之為輔機） ，主帶借助重力或彈性力壓在輔機的帶 子（輔帶）上，輔帶可以通過摩擦力驅動主帶，這樣主帶張力便可以大大 降低而實現(xiàn)低強度帶完成長距離或大運量輸送。 （八）大傾角帶式輸送機 普通帶式輸送機的輸送傾角超過臨界角度時，物料將沿輸送帶下滑。 各種物料所允許的最大上運傾角見表 1。大傾角帶式輸送機可以減小輸送 距離、降低巷道開拓量，減少設備投資。在露天礦它可以直接安裝在非工 作邊坡，節(jié)省大量土方工程和投資。 表 1 帶式輸送機的最大傾角 物料名稱最大傾角物料名稱最大傾角 塊煤18濕精礦20 原煤20干精礦18 谷物18篩分后石灰石12 025mm 焦炭18干砂15 030mm 焦炭20濕砂23 0350mm 焦炭16鹽20 0120mm 礦石18水泥20 060mm 礦石20塊狀干粘土1518 4080mm 油母頁巖18粉狀干粘土22 干松泥土20 山東科技大學學士學位論文 6 （九）鋼繩牽引帶式輸送機 鋼繩牽引帶式輸送機從 1951 年起在英語國家得到應用。它的優(yōu)點在于 牽引體與承載體是分開的，可以跨越長距離和大高差。但缺點是輸送帶成 槽性差，影響輸送截面積，鋼絲繩裸露在外，不易防腐蝕，維護費用高。 因此，國外一些國家不提倡使用。我國自 1967 年起在煤礦開始使用，但 總體用量不高。根據(jù)研究表明，當輸送量超過 500t/h，運距超過 25km 時，鋼繩牽引帶式輸送機的基建投資和運費將少于鋼繩芯帶式輸送機，即 運距越長越有利。 （十）圓管式帶式輸送機 圓管式帶式輸送機是用托輥把輸送帶逼成管形，物料形成封閉運輸， 減少了環(huán)境污染，并能任意轉變和提高輸送傾角。它適用于有環(huán)保要求或 物料不受外界環(huán)境影響的場合，如水泥、粉媒、谷物等物料的輸送。 （十一）鋼帶輸送機（dg） 鋼帶輸送機的輸送帶是一薄的撓性鋼帶。其耐熱性比常規(guī)輸送帶好得 多，因此它已在食品工業(yè)中得到應用。但鋼帶的成槽性差，滾筒傳遞扭距 很有限，因而不適用于長距離輸送。 （十二）網(wǎng)帶輸送機（dw） 網(wǎng)帶輸送機的輸送帶是一撓性網(wǎng)帶，在技術性能上與鋼帶輸送機相似， 主要用于輕工業(yè)和有特殊要求的場合 山東科技大學學士學位論文 7 2、帶式輸送機的施工設計、帶式輸送機的施工設計 2.1 概述概述 帶式輸送機的設計通常包含初步設計和施工設計兩個方面的內容。前 者主要是通過理論上的分析計算選出滿足生產(chǎn)要求的輸送機各部件，確定 合理的運行參數(shù)，或者對確定的部件參數(shù)進行驗算，并完成輸送線路的宏 觀設計；后者主要是根據(jù)初步設計完成輸送機的安裝布置圖。 2.2.帶式輸送機的初步設計帶式輸送機的初步設計 2.2.1 設計原始資料：設計原始資料： 設計運輸能力：800t/h, 運輸距離：1024m, 輸送傾角：-14, 原煤松 散密度：0.91t/m, 煤最大塊度：300mm，煤動態(tài)堆積角：25，供電電壓： 660v，帶速：2.5m/s, 應用單位：孫疃煤礦。 2.2.2. .帶式輸送機的類型帶式輸送機的類型 鋼繩芯帶式輸送機在結構形式上相同于通用帶式輸送機，只是輸送帶 由織物芯帶改為鋼絲繩芯帶。因此它是一種強力型帶式輸送機，具有輸送 距離長、運輸能力大、運行速度高、輸送帶成槽性好和壽命長等優(yōu)點。但 其最大的缺點是因鋼繩芯輸送帶的芯體無橫絲，故橫向強度低已造成縱向 撕裂。在大型礦井的主要平巷、寫景和地面生產(chǎn)系統(tǒng)往往會用到大運量、 長距離情況，如果采用普通型帶式輸送機運輸，由于受到輸送帶強度的限 制而只能采用多臺串聯(lián)運行方式，這就造成了設備數(shù)量多，物料轉載次數(shù) 多，因而帶來設備投資高，運轉效率低，事故率升高，粉煤比重上升以及 維護人員增多等后果。采用鋼繩芯帶式輸送機可以有效地解決這類問題。 因為我設計的輸送機運輸距離長（1024m） ，運輸能力大（800t/h） ，所以我 采用鋼繩芯帶式輸送機。 2.2.3.輸送帶類型的確定輸送帶類型的確定 山東科技大學學士學位論文 8 輸送帶是輸送機的重要部件，要求它具有較高的強度和較好的撓性， 其價格比較昂貴，約占輸送機總成本的 25%50%。在類型確定上需考慮 以下幾點： 煤礦井下必須使用阻燃輸送帶，并且盡量選用橡膠貼面，其次為橡塑 貼面和塑料貼面的阻燃輸送帶； 在同等條件下，優(yōu)先選擇分層帶，其次整體帶芯帶和鋼繩芯帶； 優(yōu)先選用尼龍、維尼龍帆布層帶，因在同樣抗拉強度下，上述材料比 棉帆布帶體輕、帶薄、柔軟、成槽性好、耐水和耐腐蝕； 覆蓋膠的厚度主要取決于被運物料的種類和特性，給料沖擊的大小， 帶速與機長。輸送帶由帶芯（骨架）和覆蓋層組成。帶芯主要由各種織物 （棉織物、各種化纖織物以及混紡材料等）或鋼絲繩構成。他們是輸送帶 的骨架層，幾乎承受輸送帶工作時全部負荷，因此，帶芯材料必須具有一 定的強度和剛度。覆蓋膠用以保護中間的帶芯不受機械損傷以及周圍介質 的有害影響。上覆蓋膠層一般較厚，這是輸送帶的承載面，直接與物料接 觸并承受物料的沖擊和磨損。下覆蓋膠是輸送帶與支撐托輥接觸的一面， 主要承受壓力，為了減少輸送帶眼托輥運行時的壓陷阻力，下覆蓋膠是輸 送帶與支撐托輥接觸的一面，主要承受壓力，為了減少輸送帶沿托輥運行 時的壓陷阻力，下覆蓋膠的厚度一般較薄。側邊覆蓋膠的作用是當輸送帶 發(fā)生跑偏是側面和機架相碰時，保護其不受機械損傷。 （一）輸送帶的分類 按輸送帶帶芯結構及材料不同，輸送帶被分成織物層芯和鋼絲繩芯兩 大類?？椢飳有螺斔蛶в直环譃榉謱涌椢飳有竞驼w編織織物層芯兩類， 且織物層新的材質有棉、尼龍和維綸等。 整體編織織物層新輸送帶與分層織物層芯輸送帶相比，在帶強相同的 前提下，整體輸送帶的厚度小、柔性好、耐沖擊性好、使用中不會發(fā)生層 山東科技大學學士學位論文 9 間剝裂，但其伸長率較高，在使用過程中，需較大的拉緊行程。 鋼絲繩芯輸送帶是由許多柔軟的細鋼絲繩相隔一定間距排列，用于鋼 絲繩有良好粘合性的膠料粘合而成。鋼絲繩芯輸送帶的縱向拉伸強度高， 抗彎曲疲勞性能好；伸長率小，需要的拉緊行程小。同其他種類輸送帶相 比，在帶強相同的前提下，鋼絲繩芯輸送帶的厚度小。 （二）輸送帶的連接 為了便于制造和搬運，輸送帶的長度一般制成每段 100200m，因此，使 用時必須根據(jù)橡膠輸送帶的連接方法有機械接法與硫化膠接法兩種，硫化 膠接法有可分為熱硫化和冷硫化膠接；塑料輸送帶則有機械接頭與塑化接 頭兩種。 1、機械接頭 機械接頭是一種可拆卸的接頭。它對帶芯有損傷，街頭強度效率低， 只有 25%60%，使用壽命短，并且接頭通過滾筒時對滾筒表面有損害， 常用于端運距或移動式帶式輸送機上。織物層芯輸送帶常采用的機械接頭 形式有膠接活頁式，鉚釘固定的夾板式和勾狀卡子式。鋼絲繩芯輸送帶一 般不采用機械接頭方式。 2、硫化（塑化）接頭 硫化（塑化）接頭是一種不可拆卸的接頭形式。它具有承受拉力大、 使用壽命長、對滾筒表面不產(chǎn)生損害、接頭強度效率可高達 60%95%的優(yōu) 點。但存在接頭工藝過程復雜的缺點。 對于分層織物層芯輸送帶在硫化前，將其短部按帆布層數(shù)且成階梯狀， 然后將兩個端頭互相很好的貼合，用專用硫化設備加壓加熱并保持一定時 間即可完成。值得注意的是接頭竟載強度為原來強度的（i-1）/ 100%， 其中 i 為帆布層數(shù)。 對于鋼絲繩芯輸送帶，在硫化前將接頭處的鋼絲繩剝出，然后將鋼絲 山東科技大學學士學位論文 10 繩按照某種排列形式搭接好，附上硫化膠料，即可在專用硫化設備上進行 硫化接頭。 冷粘連接法（冷硫化法） 冷粘連接法與硫化連接主要不同之點是冷連接使用的膠料涂在接口上 后不需加熱，只需施加適當?shù)膲毫Ρ３忠欢〞r間即可。冷連接只適用于分 層織物層芯的輸送帶。 根據(jù)原始資料和上述選擇要求，本設計選擇鋼絲繩芯帶，型號是 gx3150，其帶芯強度為 3150n/ mm，輸送帶質量為 42kg/m，帶厚為 25mm，鋼絲繩根數(shù) 64。芯帶采用硫化接頭。 2.2.4.輸送線路初步設計輸送線路初步設計 線路初步設計的任務是根據(jù)使 用地點的具體情況、用戶要求或輸送機類型情況，進行輸送機的整體布置。 主要內容包括驅動裝置的型式、數(shù)量和安裝位置的確定，拉緊裝置的形式 和安裝位置的確定，機頭、機尾布置，裝卸位置及形式，清掃裝置的類型 及位置的確定等。最后根據(jù)這些內容畫 出輸送機的布置簡圖。 速度2.5m/s s1 s2 s3 s4 s5 s6 s7 s8 s9 s10 s11 s12 s13 圖 1 輸送機布置簡圖 山東科技大學學士學位論文 11 2.2.5.帶寬的確定帶寬的確定 1）滿足設計運輸能力的帶寬 b1 b1=1.1（+0.05） (式 2-1) vkc q 3600 =1.1*（+0.05）=0.9658m 800 3600*2.5*0.85*0.91*0.1676 式中 q設計運輸能力，t/h; b1滿足設計運輸能力的輸送帶寬度，m; k物料斷面系數(shù)，見表 1； v 輸送帶運行速度，m/s; 物料的散狀密度，t/; m 3 c傾角系數(shù)，見表 2。 表 1 物料斷面系數(shù) 1 動堆積角1020304050 槽 型 316385422458496 k 平 型 67135172209247 表 2 傾角系數(shù) 1 輸送 傾角 03 5 101520 c10.990.950.890.81 山東科技大學學士學位論文 12 2)滿足物料塊度條件的寬度b2 對于未篩分過的物料=2=800mm，根據(jù)上 b2 200 2 max a 200300 列計算選取帶寬 b=1000mm。 2.2.6. .基本參數(shù)的確定計算基本參數(shù)的確定計算 1）輸送帶線質量q d 根據(jù) dt手冊表 4-5 鋼絲繩芯輸送帶規(guī)格及技術參數(shù)查得 =42kg/m。 qd 2）物料線質量q 已知設計運輸能力=800t/h，輸送帶運行速度 =2.5m/s 時，物料線質qv 量=88.89 kg/mq v q 6 . 35 . 26 . 3 800 3）托輥旋轉部分線質量、 q t q t 托輥的選擇 托輥是用來支承輸送帶和輸送帶上的物料，減少輸送帶的運行阻力， 保證輸送帶的垂度不超過技術規(guī)定，使輸送帶沿預定的方向平穩(wěn)地運行。 帶式輸送機上的主要部件是托輥，其成本占輸送機總成本的 25%30%， 總重約占總機重量的 30%40%；它是日常主要管理、維護和更換的對象。 因此，它的可靠性和壽命決定著輸送機的功效。托輥使用壽命短會增加輸 送機的維修費用；轉動不靈活會增加輸送機的功耗；堵轉的托輥會磨損昂 貴的輸送帶，甚至可導致礦井瓦斯、煤塵爆炸的嚴重事故。通常托輥的預 期使用壽命大約在 2-5 萬小時，但在惡劣的工作條件下，如煤礦井下工作， 它的實際使用壽命低于預期的使用壽命。 托輥類型及其作用 山東科技大學學士學位論文 13 托輥按其用途的不同主要分為承載托輥（又稱上托輥） 、回程托輥（又 稱下托輥） 、緩沖托輥與調心托輥。托輥的結構與具體布置形式主要決定 于輸送機的類型與所運物料的性質。 承載托輥安裝在有載分支上，以支承輸送帶與物料。在生產(chǎn)實踐中要 求它能根據(jù)所輸送物料性質的不同，使輸送帶的承載斷面的形狀有相應的 變化。例如，運送散狀物料，為了提高生產(chǎn)率和防止物料的撒落，通常采 用槽形托輥，槽形托輥一般由 3 個或 3 個以上托輥組成。目前普通槽形托 輥的成槽角均為 35，托輥之間成鉸接或固支。對于成件物品的運輸通常 采用平行承載托輥。 回程托輥安裝在空載分支上，以支承輸送帶。通常采用平行托輥大型 輸送機有時采用 v 形回程托輥。 緩沖托輥大多安裝在輸送機的裝載點上，以減輕物料對輸送帶的沖擊。 在運輸沉重的大塊物料的情況下，有時也需沿輸送機全線設置緩沖托輥。 通常緩沖托輥有彈簧鋼板式和橡膠圈式兩種。 輸送帶運行時，由于張力的不平衡、物料偏堆積、機架變形、托輥軸 承損壞以及風載荷作用等使其產(chǎn)生跑偏，目前應用最為普遍的是前傾托輥， 它取代了調心托輥，靠普通槽形托輥的兩側輥向輸送帶運行方向傾斜 23實現(xiàn)防跑偏。 托輥間距的選擇 托輥間距的選擇應考慮物料性質、輸送帶的重度及運行阻力等條件的 影響。承載分支托輥間距可參考表 3 選取。緩沖托輥間距一般為承載托輥 間距的 0.3-0.5 倍，約為 0.3-0.6m?；爻掏休侀g距可按 2-3 m 考慮或取為承 載托輥間距的 2 倍。 山東科技大學學士學位論文 14 表 3 承載托輥間距參考表（m）1 帶寬 (mm) 松散物料堆 積密度 t/m 40050065080010001200140016002000 2.51.21.21.11.11.0 表 4 f 托輥回轉部分質量（kg）1 帶寬（mm） 托輥形式 500650800100012001400160018002000 鑄鐵座111214222547507277槽形承載 托輥沖壓座89111720 鑄鐵座810121720 39（ v） 42（ v） 61（ v） 65（ v） 回程托輥、 v 形托輥 沖壓座79111518 直徑 （mm） 89108133159 托輥 軸承型 號 204305406407 頭部滾筒或尾部滾筒距第一組槽形托輥的距離 s 按下式計算： bs67. 2 式中 滾筒與第一組托輥之間的距離，m；s 山東科技大學學士學位論文 15 托輥的成槽角，rad； 輸送帶寬度，m。b 經(jīng)計算可知，我設計的帶式輸送機的尾部滾筒距第一組槽形托輥的距 離： =2.673521/360=1.63mbs67 . 2 （槽型托輥成槽角=35；=1m） ；b 頭部滾筒距第一組槽形托輥的距離： =2.673521/360=1.63mbs67. 2 （槽形托輥成槽角=35；=1m） 。b 本設計的帶式輸送機的帶寬=1000mm，堆積密度=0.91 t/m，經(jīng)查b 表 3、表 4 可知選托輥直徑 d=133mm,承載分支托輥間距=1.2 m，其托 lt 輥回轉部分質量=17kg （沖壓座） ，根據(jù) dt手冊查的承載托輥選擇 g 35槽型托輥，圖號 dt100c514?；爻掏休侀g距=2.4m，其托輥回 lt 轉部分質量=15kg（沖壓座） ，根據(jù) dt手冊回程托輥選擇平行下托輥， g 圖號 dt100c560。因此，可求出托輥旋轉部分線質量： 承載托輥旋轉部分線質量為：=14.17kg/m （式 2- l g q t t t 2 . 1 17 2） 回程托輥旋轉部分線質量為：=6.25kg/m （式 2- 4 . 2 15 l g q t t t 3） 另外，在輸送機的前后各加一個 10過渡托輥，圖號為 dt100c511，一個 20過渡托輥，圖號為 dt100c512。 4）計算輸送帶許用張力 鋼絲繩芯帶 山東科技大學學士學位論文 16 （式 2-4） m b d es =3150*1000/11=286363.6n 式中輸送帶許用張力，n； se 帶芯拉斷強度，n/mm； d 輸送帶寬度，mm；b 輸送帶安全系數(shù)。取鋼絲繩芯帶 m=11。m 5）滾筒的選擇 滾筒是帶式輸送機的重要部件。按其結構與作用的不同分為傳動（驅 動）滾筒、電動滾筒、外裝式電動滾筒和改向滾筒。 傳動滾筒 傳動滾筒用來傳遞牽引力或制動力。傳動滾筒有鋼制光面滾筒、包膠 滾筒和陶瓷滾筒等。鋼制光面滾筒主要缺點是表面摩擦系數(shù)小，所以一般 常用于短距離輸送機中。 包膠滾筒主要優(yōu)點是表面摩擦系數(shù)大，適用于長距離大型帶式輸送機。 包膠滾筒按其表面形狀又可分為：光面包膠滾筒、人字形溝槽包膠滾 筒和菱形（網(wǎng)紋）包膠滾筒。 光面包膠滾筒制造工藝相對簡單，易滿足技術要求，正常工作條件下 摩擦系數(shù)大，能減少物料黏結，但在潮濕場合，由于表面無溝槽致使無法 截斷水膜，因而摩擦系數(shù)顯著下降。 為了增大摩擦系數(shù)，在光面鋼制滾筒表面上，冷粘或硫化一層人字形 溝槽的橡膠板，為使這層橡膠板粘得牢靠，必須先在滾筒表面掛上一層很 薄的襯膠（一般小于 2mm） ，然后再把人字形溝槽橡膠冷粘或硫化在襯膠上。 山東科技大學學士學位論文 17 這種帶人字形的溝槽滾筒，由于有溝槽存在，能使表面水薄膜中斷，不積 水，同時輸送帶與滾筒接觸時，輸送帶表面能擠壓到溝槽里。由于這兩種 原因，即使在潮濕的條件下，摩擦系數(shù)也降低不大。但是，此種滾筒具有 方向性，不能反向運轉。 菱形（網(wǎng)紋）包膠滾筒，除了具有人字溝槽膠面滾筒的優(yōu)點外，最突 出的一個優(yōu)點是它沒有方向性，有效防止了輸送帶的跑偏，對可逆輸送機 尤為適用。但摩擦系數(shù)比人字溝槽膠面稍有降低。盡管如此，人們還是認 為菱形溝槽膠面比人字溝槽膠面優(yōu)越。繼菱形溝槽膠面滾筒之后又出現(xiàn)了 一種帶軸向槽的菱形溝槽膠面滾筒。因為軸向溝槽使摩擦系數(shù)升高，從而 彌補了菱形溝槽膠面滾筒比人字溝槽膠面滾筒摩擦系數(shù)小的缺點。這種菱 形溝槽滾筒目前國內尚未制造生產(chǎn)。 普通傳動滾筒都是采用焊接結構，即輪轂、輻板和筒皮之間采用焊接 結構。該類滾筒適用于中小型帶式輸送機。 在大功率的帶式輸送機中，必須采用鑄焊結合的結構形式，滾筒兩端 的輪轂、輻板和筒皮為整體鑄造，然后再與中間筒皮焊在一起。 改向滾筒 改向滾筒有鋼制光面滾筒和光面包膠滾筒。包膠的目的是為了減少物 料在其表面的黏結以防輸送帶的跑偏與磨損。滾筒的軸承有布置在內側與 外側兩種形式。 滾筒直徑的選擇計算 在帶式輸送機的設計中，正確合理地選擇滾筒直徑具有很大的意義。 如果直徑增大可改善輸送帶的使用條件，但在其他條件相同之下，直徑增 大會使其重量、驅動裝置、減速器的傳動比和質量相應提高。因此，滾筒 直徑盡量不要大于確保輸送帶正常使用條件所需的數(shù)值。 在選擇傳動滾筒直徑時，可按四個方面考慮： 山東科技大學學士學位論文 18 1）為限制輸送帶繞過傳動滾筒時產(chǎn)生過大的附加彎曲應力，傳動滾筒 直徑應按下面方法計算： 對于鋼繩芯帶式輸送機的傳動滾筒直徑 =150=1215mm （式 2-5）dd1501 . 8 式中 傳動滾筒直徑，mm；d d鋼絲繩直徑，mm。 2）為限制輸送帶的表面比壓，以免造成覆蓋膠脫落，傳動滾筒直徑為： 鋼繩芯帶=2286363.6/10001000000=1.06 pbd sa d 2 151 . 8 10 3 mm 式中 傳動滾筒直徑，mm；d 輸送帶張力，n；s 輸送帶寬度，mm；b d鋼絲繩直徑，mm； a鋼絲繩間距，mm； 輸送帶表面許用比壓，取 1mpa。 p 3）限制覆蓋膠或花紋變形量小于 6%的，傳動滾筒直徑為 鋼繩芯帶 2=35 =666.75)5 . 0(35dbkd) 1 . 85 . 015(1 式中 傳動滾筒直徑，mm；d 圍包角影響系數(shù)，當圍包角小于 90時，k =0.8，否則， =1；kk b鋼繩芯輸送帶上覆蓋膠厚度（包括花紋高度） ，mm； 山東科技大學學士學位論文 19 d鋼絲繩直徑，mm。 4）改向滾筒直徑可按下式確定 =0.8=1000mm d1 d =0.6=630mm d2 d 式中 尾部改向滾筒直徑，mm d1 其他改向滾筒直徑，mm d2 傳動滾筒直徑，mm d 綜合考慮以上幾條因素，我選擇傳動滾筒直徑=1250mm，圖號為d dt100a109y(g) 2的傳動滾筒；尾部改向滾筒的直徑=1000mm，圖 d1 號為 dt100b308(g) 2的尾部改向滾筒；頭部改向滾筒直徑為 =630mm d2 各個滾筒表面均為人字形溝槽的橡膠覆蓋面。 6）計算各直線區(qū)段阻力 對于承載分支： 3 （式 2-6）sincos qqq w dtd z qqgl =9.81024（88.89+42+14.17）0.04*cos14-（88.89+42） sin14 = -261267.6n 其中（=0.04） 對于回程分支： 3 （式 2-7）sincos qqq w dtd z gl =9.81024（42+14.17）0.035cos14-42sin14 =121107.5n （“=0.035） 式中 承載分支直線運行阻力，n； wz 山東科技大學學士學位論文 20 回程分支直線運行阻力，n； wk 重力加速度， m/sg 輸送長度，ml 輸送傾角； 輸送帶在承載分支運行的阻力系數(shù)，見表 5 輸送帶在回程分支運行的阻力系數(shù)，見表 5 表 5 輸送帶沿托輥運行的阻力系數(shù)1 （槽形）“（平行） 工作條件 滾動軸承含油軸承滾動軸承含油軸承 清潔、干燥0.020.040.0180.034 少量塵埃，正常濕度0.030.050.0250.040 大量塵埃，濕度大0.040.060.0350.056 2.2.7 輸送帶張力計算輸送帶張力計算 用逐點法計算輸送帶關鍵點張力： 速度2.5m/s s1 s2 s3 s4 s5 s6 s7 s8 s9 s10 s11 s12 s13 圖 2：輸送帶設計示意圖 輸送帶張力應滿足兩個條件： 摩擦傳動條件，即輸送帶的張力必須保證輸送機在任何正常工況下 山東科技大學學士學位論文 21 都無輸送帶打滑現(xiàn)象發(fā)生。傳動滾筒與輸送帶間的摩擦系數(shù)可參考表 6 選取，對于塑面帶應相應減少。 表 6 傳動滾筒與輸送帶間的摩擦系數(shù)1 運行條件 光滑裸露 的鋼滾筒 帶人字形溝槽 的橡膠覆蓋面 帶人字形溝 槽的聚胺基 酸脂覆蓋面 帶人字形溝槽 的陶瓷覆蓋面 干態(tài)運行0.35-0.40.4-0.450.35-0.40.4-0.45 清潔濕態(tài)（有水） 運行 0.10.350.350.35-0.4 污濁濕態(tài)（泥土） 運行 0.05-0.10.25-0.30.20.35 按摩擦條件確定： ss 11 ； wss zh k 12 ； kss 23 ； ss 34 ； ss k 45 ss 56 ； ss k 67 wss kz k 78 ； ss k 89 ； ss 910 ； ss k 1011 山東科技大學學士學位論文 22 ss 1112 kss 1213 04 . 1 k取 。1 14 141 e s ss n 經(jīng)查表 6 可知，摩擦系數(shù)，其中圍包角取，摩擦備20 . 0 300 用系數(shù)取17 . 1 n ；n s 2 . 223954 1 ；n s 4 . 37313 2 ；n s 9 .38805 3 ；n s 9 . 38805 4 ；n ss 2 . 40358 65 ；n s 5 . 41972 7 ；n s 9 .79134 8 ；n s 4 . 82300 9 。n s 4 . 82300 10 n s 4 .85592 11 ；n s 4 . 85592 12 n s 1 . 89016 13 2）垂度條件，即輸送帶的張力必須保證輸送帶在兩托輥間的垂度不 超過規(guī)定值，或者滿足最小張力條件 山東科技大學學士學位論文 23 對于承載分支輸送帶最小張力： （式 2-8） cos5 min q ls d tz qg 14cos4289.882 . 18 . 95 n 7 . 7467 對于回程分支輸送帶最小張力： （式 2-9）cos5 min q ls d tk g n 7 . 3993 14cos424 . 28 . 95 由上面計算的數(shù)值可以得知不滿足垂度條件。取回空分支的最小張力 點 s2=，則 s3=ks2=1.04*7467.6=7766.4n 根據(jù)這一條件 出各點的張 sz min 力點分別為 ；n s 3 . 268735 1 ；n s 6 . 7467 2 ；n s 4 . 7766 3 ；n s 4 . 7766 4 ；n ss 1 . 8078 65 ；n s 2 . 8401 7 ；n s 7 . 129508 8 ；n s 1 . 134689 9 。n s 1 . 134689 10 n s 8 . 138729 11 山東科技大學學士學位論文 24 n s 8 . 138729 12 n s 1 .142897 13 2.2.8 輸送帶強度校核輸送帶強度校核 。，輸送帶滿足強度要求因此可知 ss ss ss e e n max 1max max 3 . 268735 2.2.9 計算滾筒牽引力與電動機功率計算滾筒牽引力與電動機功率 由于滿載工作下電動機的運行狀態(tài)，有可能是電動狀態(tài)也可能是發(fā)電 狀態(tài)，所以在牽引力和功率計算上有區(qū)別。尤其應注意各種阻力的正方向 和正常發(fā)電狀態(tài)而空載電動狀態(tài)下的功率驗算。電動機備用功率一般按 15%- 20%考慮。 1）傳動滾筒的主軸牽引力： 3=-146148.9n （式 2-10） ssssf 1131310 03 . 0 2）電動機功率由于主軸牽引力為負值所以電機處于發(fā)電狀態(tài) 3 =381.5kw 3 0 10vp fkd 3 8510 . 0 5 . 205 . 1 9 . 14614817. 1 （其中電動機功率備用系數(shù)為，傳動裝置的效率為）17 . 1 kd 85 . 0 所以電動機選 200，查閱有關手冊選擇型三相kw4002 4355 2 ly 異步電動機，其主要技術參數(shù)：額定功率為 200kw;轉速為 1470r/min;許 用扭矩為 52kn.m。 2.2.102.2.10 拉緊力與拉緊行程拉緊力與拉緊行程 1）拉緊力： ph kn3 （式 2- 45 7766.48078.115844.5 hssp 山東科技大學學士學位論文 25 11） 2）拉緊行程：l 3 （式 2- mblklll836 . 2 3 . 110240015 . 0 3 . 121 12） 式中 l輸送機總長度，m； k輸送帶工作時的伸長系數(shù)，見表 7，可知 k=0.0015 表 7 輸送帶伸長系數(shù) k 3 輸送機長度 l，m合成纖維輸送帶鋼繩芯輸送帶 10000.010.0015 3）拉緊裝置的選擇與布置 拉緊裝置又稱張緊裝置，它是帶式輸送機必不可少的部件，具有以下 四個主要作用： 使輸送帶有足夠的張力，以保證輸送帶與滾筒間產(chǎn)生必要的摩擦力并 防止打滑； 保證輸送帶各點的張力不低于一定值，以防止輸送帶在托輥之間過分 松弛而引起撒料和增加運動阻力； 補償輸送帶的塑性伸長和過渡工況下彈性伸長的變化； 為輸送帶重新接頭提供必要的行程。 在帶式輸送機的總體布置時，選擇合適的拉緊裝置，確定合理的安裝 位置，是保證輸送機正常運轉、起動和制動時輸送帶在傳動滾筒上不打滑 山東科技大學學士學位論文 26 的重要條件，通常確定拉緊裝置的位置時須考慮以下三點： 拉緊裝置應盡量安裝在靠近傳動滾筒的空載分支上，以利于起動和制 動時不產(chǎn)生打滑現(xiàn)象，對運距較短的輸送帶可布置在機尾部，并將機尾部 的改向滾筒作為拉緊滾筒； 拉緊裝置應盡可能布置在輸送帶張力最小處，這樣可減小拉緊力； 應盡可能使輸送帶在拉緊滾筒的繞入和繞出分支方向與滾筒位移線平 行，且施加的拉緊力要通過滾筒中心。 按拉緊裝置的原理不同，常用的拉緊裝置有以下幾種： 重錘拉緊裝置。重錘拉緊裝置應用十分普通。它是利用重錘的重量 產(chǎn)生拉緊力，并保證輸送帶在各種工況下有恒定的拉緊力，可以自動補償 由于溫度改變和磨損而引起輸送帶的伸長變化。重錘拉緊裝置在結構上簡 單，工作上可靠，維護量小，是一種較理想的拉緊裝置。它的缺點是占用 空間較大，工作拉緊力不能自動調整。根據(jù)輸送機的長度和使用場合的不 同，重錘拉緊裝置的具體結構形式也有所不同，如重錘垂直拉緊裝置和重 錘車式拉緊裝置，它們適用于固定長距離帶式輸送機上。 固定式拉緊裝置。固定式拉緊裝置的拉緊滾筒在輸送機運轉過程中 位置是固定的，其拉緊行程的調整有手動和電動兩種方式。其優(yōu)點是結構 簡單緊湊，對污染不敏感，工作可靠，缺點是輸送機運轉過程中由于輸送 帶的彈性變形和塑性伸長引起張力降低，可能導致輸送帶在傳動滾筒上打 滑。常用的結構類型有螺旋拉緊裝置（拉緊行程短，拉緊力小，故適用于 機長小于 80m 的短距離帶式輸送機上）和鋼繩絞車拉緊裝置（利用鋼絲繩 纏繞在絞筒上，將輸送帶拉緊）等。 自動拉緊裝置。自動拉緊裝置是一種在輸送機工作中能按一定的要 求自動調節(jié)拉緊力的拉緊裝置。在現(xiàn)代長距離帶式輸送機中使用較多。它 使輸送帶具有合理的張力圖，自動補償輸送帶的彈性變形和塑性變形。它 山東科技大學學士學位論文 27 的缺點是結構復雜，外形尺寸大，對污染較敏感及需要輔助裝置。 自動拉緊裝置的類型很多，按作用原理分，有連續(xù)作用和周期作用兩 種；按控制參數(shù)分，有一個、兩個或三個等（常作為控制參量的有張力、 帶速和傳動滾筒的利用?。?；按拉緊裝置的驅動方式分，有電力驅動與液 力驅動兩種；按被調節(jié)的繞出點張力的變化規(guī)律分，有穩(wěn)定式、隨動式和 綜合式三種。 tyzl 通用型液壓自動拉緊裝置是針對我國帶式輸送機、索道等連續(xù)輸 送設備而開發(fā)的一種機電一體化通用設備。它具有以下特點： 1）根據(jù)使用場合的條件，拉緊力可以根據(jù)需要進行設定，使設備處于 最佳的工作狀態(tài)。 2）拉緊力設定后，tyzl 型液壓自動拉緊裝置可以保持系統(tǒng)處于恒力 拉緊狀態(tài)。 3）tyzl 型液壓自動拉緊裝置具有相應速度快，動態(tài)性能好的特點， 以及時補償輸送帶或鋼絲繩的彈塑性變形 4）油泵電機可以實現(xiàn)空載起動，達到額定拉力時，電機斷電，有蓄能 器完成油力補償，從而達到 tyzl 型液壓自動拉緊裝置的節(jié)能運行。 5）tyzl 型液壓自動拉緊裝置結構緊湊，安裝布置方便。 6）tyzl 型液壓自動拉緊裝置可與集控裝置連接，實現(xiàn)對該機的遠程 控制。 在帶式輸送機的工藝布置中，選擇合理的拉緊裝置，確定合理的安裝 位置，是保證輸送機正常運轉、啟動和制動時輸送帶在傳動滾筒上不打滑 的重要條件，通常確定拉緊裝置的位置時需要考慮以下三點： 拉緊裝置應盡量安裝在靠近傳動滾筒的空載分支上，以利于起動和 制動時不產(chǎn)生打滑現(xiàn)象，對運距很短的輸送機可布置在機尾部，并將尾部 滾筒作為拉緊滾筒； 山東科技大學學士學位論文 28 拉緊裝置應盡可能布置在輸送帶張力最小處，這樣可以減少拉緊力， 縮小拉緊行程； 應使輸送帶在拉緊滾筒的繞入和繞出分支方向與滾筒位移線平行， 而且施加的拉緊力