中國礦業(yè)大學成人教育學院2012屆畢業(yè)設計摘 要該課題是結合實際工程問題而制訂出的一個題目，其目的是設計一套能夠在給定場合下安全可靠運行的帶式輸送機系統(tǒng)。本文是對通用設備（DT系列通用固定帶式輸送機）的選型計算，需要通過計算選擇各組成部件。最后組合成使用于具體條件下的帶式輸送機。本文設計的帶式輸送機為下坡運輸，因此要分滿載運行狀態(tài)和空載運行狀態(tài)兩種不同工況進行分析。然后比較不同工況下所需的牽引力和電機功率，并按照最困難的工況選取出帶式輸送機的各部件來組成符合實際工程要求的輸送機系統(tǒng)。本文通過對輸送機各部件的選型計算和某些重要部件的設計以使整個系統(tǒng)能夠在給定場合下安全可靠的完成預期的任務。關鍵詞 帶式輸送機 ；盤式制動器；PLC 1目 錄1緒論11.1 帶式輸送機的發(fā)展及現狀11.2 帶式輸送機的發(fā)展趨勢91.3帶式輸送機常見問題及解決方 102 下運帶式輸送機的靜力學設計 132.1 輸送帶選擇計算132.2 托輥的選擇計算152.3 基本參數計算182.4 計算牽引力及電機功率232.5 滾筒的選擇252.6 減速器的選型262.7 制動力矩的計算及制動器的選擇282.8 聯(lián)軸器的選擇292.9 拉緊力及拉緊行程的計算及拉緊裝置的選擇 292.10 軟起動的選擇 323 帶式輸送機的動力學特性研究 353.1起動性能的分析 354 帶式輸送機電控裝置 384.1電氣控制操作系統(tǒng)開發(fā)設計技術要求 385 結論 41參考文獻42致謝 43451 緒論帶式輸送機是最重要的現代散狀物料輸送設備，它廣泛的應用電力、糧食、冶金、化工、煤炭、礦山、港口、建材等領域。近年來，帶式輸送機因為它所擁有的輸送料類廣泛、 輸送能力范圍寬、輸送路線的適應性強以及靈活的裝卸料和可靠性強費用低的特點，已經成為煤礦井下散料運輸的主要裝備，在社會經濟結構中扮演越來越重要的角色。煤礦井下用帶式輸送機向大功率、大運量、長距離方向發(fā)展的同時,如何實現軟啟動與自動張緊,逐漸向智能化、自動化、人性化方向發(fā)展,是目前煤礦井下帶式輸送機的發(fā)展方向。因此我們開拓思維、努力創(chuàng)新并結合自己原有的知識和現有的資料對其進行創(chuàng)新完善。在此過程中檢驗自己的創(chuàng)新能力使其應用的范圍更加廣泛1.1 帶式輸送機的發(fā)展及現狀現代所指的膠帶輸送機主要指采用托輥支承，也就是普通意義上的膠帶輸送機。普通膠帶輸送機的輸送帶為橡膠帶，輸送帶繞過兩端的傳動滾筒，并在整個長度上支承在許多托輥上。其中，輸送帶上面的分支為有載分支；而橡膠帶下面的分支為無載分支。輸送帶既是膠帶輸送機的牽引件，又是承載貨物的承載機構。工作時，由電動機通過減速器驅動傳動滾筒，依靠傳動滾筒與輸送帶之間的摩擦力，使輸送帶連續(xù)運動，被運物品靠它與輸送帶之間的摩擦力，隨輸送帶運動到卸載地點卸載。普通膠帶輸送機根據工作位置是否固定不變，可分為固定式膠帶輸送機和移動式膠帶輸送機；根據驅動電機和可否正反轉，可分為正轉膠帶運輸機和可逆式輸送機；另外也可以做成機架伸縮以改變輸送距離的可伸縮膠帶輸送機等。帶式輸送機的組成如圖1.1所示，主要有輸送帶、驅動裝置（電動機、減速機、軟啟動裝置、制動裝置、聯(lián)軸器）、傳動滾筒、改向滾筒、托輥組、拉緊裝置、卸料器、機架、漏斗、導料槽、安全保護裝置以及電氣控制系統(tǒng)等組成。圖1.1 帶式輸送機組成示意圖帶式輸送機的發(fā)展歷史,實際上就是膠帶輸送機支承件的發(fā)展史,大致可分為三個時期:滑槽支承、托輥支承、非接觸支承。最原始的膠帶輸送機的膠帶在滑槽內滑動,由于當時條件下摩擦系數與膠帶的耐磨性沒有辦法解決,所以得不到應用與推廣。在采用托輥支承以后,摩擦系數顯著減少,膠帶輸送機得到了廣泛應用。但是托輥的數量以及托輥的維護成為制約膠帶輸送機發(fā)展的最大障礙,特別在高速運輸場合,其缺點更加明顯。20世紀70、80年代出現了非接觸式膠帶輸送機采用氣墊、磁墊、液墊的形式,使膠帶與支承件不直接接觸,該種機型大大節(jié)省了金屬材料,降低了生產成本,更適合高速、大運量場合。帶式輸送機按承載斷面可以分為平形、槽形、雙槽形（壓帶式）、波紋擋邊斗式波紋擋邊袋式、吊掛式圓管形、固定式和移動式圓管形等8大類；按驅動方式分，帶式輸送機又可分為三大類：有輥式（輸送帶全由托輥支撐運轉）、無輥式（輸送帶靠氣墊、磁墊、水墊支撐運轉）、直線驅動方式（將電動機驅動變?yōu)橹本€電動機驅動方式）。帶式輸送機與其他散狀物料輸送機以及汽車、鐵路運輸相比，有以下優(yōu)點：1)結構簡單。帶式輸送機的結構由傳動滾筒、改向滾筒、托輥或無輥式部件、驅動裝置、輸送帶等幾大件組成，僅有十多種部件，能進行標準化生產，并可按需要進行組合裝配，結構十分簡單。2)輸送物料范圍廣。帶式輸送機的輸送帶具有抗磨、耐酸堿、耐油、阻燃等各種性能，并耐高低溫，可按需求進行制造，因而能輸送各種散料、塊料、化學品、生熟料和混凝土3)輸送量大。運量可從每小時幾公斤到幾千噸，而且是連續(xù)不間斷運送，這是火車、汽車運輸望塵莫及的。4)運距長。單機長度可達十幾公里一條，在國外已十分普及，中間無需任何轉載點。德國單機60公里一條已經出現。越野的帶式輸送機常使用中間摩擦驅動方式，使輸送長度不受輸送帶強度的限制。5)對線路適應性強?，F代的帶式運輸機在越野敷設時，已從槽形發(fā)展到圓管形，他可以在水平及垂直面上打彎，打破了槽形帶式輸送機不能轉彎的限制，因而能依山靠水，沿地形而走，可節(jié)省大量修隧道、橋梁的基礎建設。6)裝卸料十分方便。帶式輸送機可根據工藝流程的需要，可在任何點上進行裝、卸料。圓管式帶式輸送機也是如此。還可以在回程段上裝、卸料，進行反向運輸。7)可靠性高。由于結構簡單，運動不見自重輕，只要輸送帶不被撕破，壽命可長達十年之久，而金屬結構部件，只要防銹好，幾十年也不壞。8）營運費低廉。帶式輸送機的磨損件僅為托滾和滾筒，輸送帶壽命長，自動化程度高，使用人員很少，平均沒公里不到一人，消耗的汽油和電力也很少。9）基礎建設投資低?；疖嚒⑵囕斔偷钠露榷己苄?，因而延長不大，修建的路基長。而帶式輸送機一般可在20度以上，如果用圓管式90度都能上去，又能水平轉彎，大大節(jié)省了基礎建設投資。另外，通過合理設計也可以大量節(jié)約基建投資?，F在國外帶式輸送機每公里成本費為100萬300萬美元，國內為人民幣500萬元，其中輸送帶占整機成本的30%35%。隨著化學工業(yè)的發(fā)展，輸送帶成本將進一步下降。10）能耗低，效率高。由于運動部件自重輕，無效運量少，在所有連續(xù)式和非連續(xù)式運輸中，帶式輸送機能耗最低，效率最高。11）維修費用少。帶式輸送機運動部件僅是滾筒和托輥，輸送帶又十分耐磨。相比之下，火車、汽車磨損部件要多得多，并且更換磨損件也比較頻繁，經濟效益差。12）應用領域廣泛。市場巨大。根據調查，我國現有帶式輸送機約200萬臺，其中，鍋爐上煤約40萬臺；煤礦約120萬臺；火力發(fā)電廠167座，每廠約3KM，折合1萬臺；建材廠和水泥廠6千個，平均每廠50臺，共計30萬臺；港口碼頭約1萬，不包括卸船機和散貨裝船機等。綜上所述，帶式輸送機的優(yōu)越性已十分明顯，它是國民經濟中不可缺少的關鍵設備。加之國際互聯(lián)網絡化的實現，又大大縮短了帶式輸送機的設計、開發(fā)、制造、銷售的周期，使它更加具有競爭力。帶式輸送機的經濟效益比較如下列表所示：表1.1 中國鐵路、公路和帶式輸送機運輸的經濟性比較表項 目平均坡度（）基建費經營費能耗指標（萬元/m）倍數/（元/tm-1）倍數（kwh/tm-1）倍數鐵路運輸24590.0052660.0137公路運輸4.60.61.430.01145120.00543帶式輸送機運輸15.900.40.7510.0009310.001871。注：根據鞍山礦山設計院1986年的調查結果表1.2 德國槽形帶式輸送機和鐵路、卡車、有軌電車基建費比較表項 目槽形帶式輸送機鐵路有軌電車卡車從礦山到港口距離/km10.4623.5010.4617.38每噸公里運費/萬元1.00.582.291.30每噸的相對運費/萬元1.01.262.292.16相對的基建投資/萬元1.01.300.810.97相對基建投資比例1.01.1300.810.97注：燃化通訊，1987年。表1.3 德國卡車和帶式輸送機設備投資和運費比較表距離/km帶式輸送機設備投資費用/萬元卡車設備投資費用/萬元帶式輸送機運費/（元（tkm）-1）卡車運費/（元（tkm）-1）21319.52334.50.45721.82741928.52740.50.32431.01562537.53004.40.27960.751183146.53288.60.24360.6293103791.13451.00.22740.5481注：燃化通訊，1987年。表1.4 法國卡車同帶式輸送機的經濟性比較表項目帶寬/帶長/km高差/m功率/kw運量/（th-1）帶式輸送機比卡車節(jié)省投資功率電能180013.12-27190080072%42%71%28005.8-72250100079%94%93%380011.20-55750（下運）51640%94%98%注：燃化通訊，1987年。 表1.5 中國山西鋁廠龍門山石灰石礦帶式輸送機與電機車、卡車運輸方案比較表運輸方式運距/km1988年預算/（元t-1）1988年成本/（元t-1）年運費/萬元帶式輸送機（鋼芯膠帶）1.20.2750.8140電機車方案1.10.3050.9195卡車方案1.22.43.0600注：連續(xù)輸運技術，1987年第三期。隨著國民經濟的飛速發(fā)展,礦山、建材、化工、港口、糧食、電力、煤炭等部門對散狀物料的輸送提出了新的要求,要求帶式輸送機以長距離(指單機輸送長度,國外最長達15000m,國內最長達8984m)、大運量(高帶速和大帶寬)和大傾角輸送物料,同時提出無公害環(huán)保輸送散體物料的要求。因此,帶式輸送機已不只是廠內及車間與車間之間的輸送設備,而成為可以與汽車運輸相競爭的輸送設備。無論國外還是國內的建材及礦山行業(yè),在這兩種運輸方案的對比選擇后,最終還是較多地選擇以長距離、大運量的帶式輸送機代替汽車運輸的方案。其原因是采用汽車運輸不僅要修建公路,購買汽車一次性投資大,而且日常的公路和汽車維修費用也很高;帶式輸送機輸送散狀物料是連續(xù)的物料流,生產效率高。目前,國外最大帶速已達12m/s，國內的最大帶速達5.18m/s,最大輸送量8400t/h。當然,增加輸送帶的寬度也可以提高輸送量(國外采用的最大帶寬是3300mm),但增加帶寬使整機所有相關尺寸增大,增加了設備的總投資。特別是輸送帶的成本要占整機成本的3050%,而且距離越長,運量越大,占的比例就越大。同時,大帶寬需要相應的硫化設備用于輸送帶和輸送帶接頭的硫化。因此我國目前所采用的最大帶寬為22002400mm。今后的發(fā)展趨勢是提高帶速以提高輸送量。當然,提高帶速受到托輥轉速(主要是軸承轉速)的限制,國外生產的軸承轉速可達1000rmin。而國內設計規(guī)范中規(guī)定不大于600r/min。如何生產出與托輥配套的高質量軸承也是軸承行業(yè)需要深入探討的課題。近年來,增加帶式輸送機的運輸長度成為減少輸送散狀物料費用的有效手段,增加運輸長度不但減少了帶式輸送機成本,而且改進了輸送機性能。設計出性能更可靠、壽命更長、使用期投資更低的高強度長距離帶式輸送機一直是輸送機技術中的一項革新方向。通過引進國外先進國家的帶式輸送機整套設備及技術,以及國內廣大科研技術人員的共同努力,可以說國內設計和制造長距離、大運量帶式輸送機的水平已經可以滿足國內市場的需求,但是一些關鍵技術尚需引起重視并加以深入研究和開發(fā)。長距離帶式輸送機的驅動系統(tǒng)作為整機的樞紐,必須有效地控制好整條輸送機,最大可能地保證輸送機的最佳輸送性能,且盡量減少對輸送機各部件的負荷,尤其是機電部件的負荷和動力。同時,長距離帶式輸送機需要消耗大量的電能,實驗表明,用在帶式輸送機上的電能70%被用于克服滯動力,這就使得長距離帶式輸送機的膠帶張力控制和帶動力都是極為重要的。因此,在提高輸送機所用膠帶性能的同時,長距離帶式輸送機的驅動系統(tǒng)必須能夠滿足各種綜合動力的技術要求,以適應輸送各種物料的需要。（1）驅動系統(tǒng)的技術要求A. 輸送機控制性能長距離帶式輸送機的驅動系統(tǒng)必須從加(減)速度、過載、負荷分配、輸送帶張力控制等方面有效地對輸送機進行全程控制。加(減)速度控制：在小于最大設計載荷的任何載荷情況下,驅動系統(tǒng)都必須前后均勻地給輸送帶加(減)速,且加速段要長,以防止物料滑落、膠帶在滾筒上打滑和過度張緊運動。過載控制：驅動系統(tǒng)應能防止輸入功率和扭矩越過安全設施進入輸送機,以免產生故障。同時,還應具備隨時排除輸送機阻卡現象的功能。負荷分配：多機驅動情況下,載荷應根據設計規(guī)范合理地分配給各驅動裝置,避免因導致個別或多個驅動裝置過載而影響輸送機各部件運行質量,造成不必要的運行故障。輸送帶張力控制：輸送帶的正確張力是保證輸送機安全可靠運行的首要條件之一。但帶式輸送機起止瞬間形成的帶張力會給輸送機的運行和控制帶來很大的不利影響,嚴重的破壞性張力波可能會使長距離帶式輸送機迅速減速乃至停機。因此,驅動裝置必須按要求控制住進入輸送機的輸送功率,使輸送帶隨時保持良好的張力。B. 輸送機驅動性能驅動系統(tǒng)是輸送機的關鍵設備,它的各部件都應具備最佳的可靠性,都必須嚴格按照標準和規(guī)范精心設計和制造。在使用期間,要配備良好的監(jiān)控設備,隨時了解掌握輸送機運行情況,避免突然事故和阻卡現象給輸送機造成的損失,減少維修和停機次數,提高長距離帶式輸送機的使用效率。C. 最小電應力對長距離帶式輸送機來說,如果所有電機同時啟動,電源系統(tǒng)中的電壓負荷急劇增大,導致電壓下降,使電機啟動時間延長乃至困難,對電機產生應力,因此,當在最小電壓時,驅動系統(tǒng)也必須能使主要電機及時啟動。同時,電機每次啟動時產生的極大電流會使電機溫度增高,而電機啟動所需時間越長,電流持續(xù)時間越長,溫度也越高,電機的熱化損壞也越快,從而使絕緣體的耐熱性能下降,并最終在絕緣體內進行化學物質的變化,使絕緣體完全失去功能,最后毀壞電機。因此,要盡量以最小電應力進入電機,且啟動次數盡可能減少,啟動時間盡可能縮短,使電機有良好的使用環(huán)境。D. 最小機械應力由于驅動系統(tǒng)的載荷分配不均,特別是急速啟動情況下,包括不可控制的啟動情況,以及不能逆止輸送機的情況直接影響輸送機的主要驅動裝置及其他部件上的應力。針對產生的原因,必須對長運距帶式輸送機的驅動系統(tǒng)進行恰當的設計,在恰當分配各驅動裝置載荷的情況下,設立適長的啟動斜面并采用S型啟動斜面以減少輸送帶應力。同時實行軟啟動以對輸入功率和扭矩進行最大程度的限制,提高輸送機的安全性,而減少對輸送帶的要求因素,這樣就有效地降低輸送機的成本。膠帶要正常運行必須是封閉環(huán)路,將一個以上的膠帶端部連接起來才能形成無極膠帶同路,而接頭強度只能達到該膠帶強度的70%90%。因此,鋼芯膠帶的最薄弱處就是它的接頭,所以如何確定接頭的最佳連接方法就成為提高膠帶實際強度的關建。對膠帶的安全性,現主要基于四項不同的設計規(guī)范,即運行張力、起動張力、膠帶延伸性和壽命的遞減、接頭動態(tài)效能的損失。對運行張力雖通常按最高張力條件確定,但由于造成接頭疲勞的額定運行張力約占最高設計張力的80%,故很難達到；起動張力是一種不常出現的周期性條件,可根據停機和啟動的頻率來確定是否應視為持續(xù)起作用的疲勞因素；對膠帶延伸應力和性能退化應該視為一種持續(xù)負到運行數值中,由于利用新技術,膠帶接頭間的動態(tài)強度達到了一個新水平,現在鋼繩的耐用性倒成了限制接頭高效能的因素,橡膠性能的改進使無淪何種強度的膠帶均能獲得效果良好的高效能接頭。(2） 長距離帶式輸送機合理的驅動裝置A. 驅動方式的確定從輸送帶強度對功率的影響,考慮降低初期投資及提高輸送機運行的可靠性,長運距帶式輸送機的驅動宜采用中間驅動的方式,其最大優(yōu)點是可有效降低輸送帶的張力,使輸送機的輸送長度理論上不受輸送帶張力的影響而無限延長，同時,采用中間驅動還可以使巨大的總功率分解成多個較小的單元驅動功率,便于實現輸送機主要驅動原部件的標準化、系列化和通用化。中間驅動有兩種形式,即卸載式中間驅動和摩擦式中間驅動,由經濟性和操作性比較優(yōu)劣,建議采用卸載式中間驅動方式。驅動裝置由電動機、減速器、液力凋速裝置、制動器等元部件組成,為使電動機、減速器、調速型液力偶合器等的連接基本處于水平,可以考慮該連接與底座采用浮動支撐的連接形式,達到對中性好、調整容易、拆裝方便的效果。B. 電機功率合理分配設計中可采用帶有調速型液力偶合器的驅動裝置有效地解決多機驅動中的電機負載不平衡問題。1.2 帶式輸送機的發(fā)展趨勢1)設備大型化、提高運輸能力 為了適應高產高效集約化生產的需要，帶式輸送機的輸送能力要加大。長距離、高帶速、大運量、大功率是今后發(fā)展的必然趨勢，也是高產高效礦井運輸技術的發(fā)展方向。在今后的10a內輸送量要提高到30004000 t/h，還速提高至46m/s，輸送長度對于可伸縮帶式輸送機要達到3000m。對于鋼繩芯強力帶式輸送機需加長至5000m以上，單機驅動功率要求達到10001500 kW，輸送帶抗拉強度達到6000 N/mm（鋼繩芯）和2500 N/mm（鋼繩芯）。尤其是煤礦井下順槽可伸縮輸送技術的發(fā)展，隨著高產高效工作面的出現及煤炭科技的不斷發(fā)展，原有的可伸縮帶式輸送機，無論是主參數，還是運性能都難以適應高產高效工作面的要求，煤礦現場急需主參數更大、技術更先進、性能更可靠的長距離、大運量、大功率順槽可伸縮帶式輸送機，以提高我國帶式輸送機技術的設計水平，填補國內空白，接近并趕上國際先進工業(yè)國的技術水平。其包含7個方面的關鍵技術：帶式輸送機動態(tài)分析與監(jiān)控技術；軟起動與功率平衡技術；中間驅動技術；自動張緊技術；新型高壽命高速托輥技術；快速自移機尾技術；高效儲帶技術。2) 提高元部件性能和可靠性 設備開機率的高與低主要取決于元部件的性能和可靠性。除了進一步完善和提高現有元部件的性能和可靠性，還要不斷地開發(fā)研究新的技術和元部件，如高性能可控軟起動技術、動態(tài)分析與監(jiān)控技術、高效貯帶裝置、快速自移機尾、高速托輥等，使帶式輸送機的性能得到進一步的提高。3 )擴大功能，一機多用化 拓展運人、運料或雙向運輸等功能，做到一機多用，使其發(fā)揮最大的經濟效益。開發(fā)特殊型帶式輸送機，如彎曲帶式輸送機、大傾角或垂直提升輸送機等。1.3 帶式輸送機常見問題及解決方法1)帶式輸送機的發(fā)展狀況及常見問題和決方法長距離、大運量、較大傾角的下運帶式輸送機的使用，可較大幅度地減少開采區(qū)的巷道工程量，降低基建費用和縮短施工周期，發(fā)電運行時還可向電網輸電，具有較大的經濟效益，是一種極具發(fā)展前途的節(jié)能設備。但由于帶速高，移動部分和轉動部分的慣性很大，其下滑的慣性力矩也很大，生產中經常出現打滑、滾料、飛車等事故，因此制動是關鍵問題。目前國內外煤礦常用的制動方式有液力制動裝置、液壓制動裝置和盤式制動裝置等3種。帶液力制動系統(tǒng)的下運機是國家“六五”重點科技攻關項目，主要是通過在輸送機的驅動裝置中安裝液力制動系統(tǒng)，分2步實現制動，即先由該系統(tǒng)將輸送機運行速度減慢(加速度保持在0.10.3 m/s2的范圍內)，降至額定速度的13，然后由機械抱閘最終制動，當井下發(fā)生突然停電事故時，仍可實現二級制動。目前能夠達到的主參數為：傾角=-25,運量Q=1 500 t/h，帶速V=3.15 m/s，運距L=2000m。 2)輸送帶的打滑及解決辦法 輸送帶在運行中，打滑的原因是多方面的，常見的原因及解決辦法有： A. 初張力太小。輸送帶離開滾筒處的張力不夠造成輸送帶打滑。這種情況一般發(fā)生在啟動時，解決的辦法是調整拉緊裝置，加大初張力。 B. 傳動滾筒與輸送帶之間的摩擦力不夠造成打滑。其不要原因多半是輸送 帶上有水或環(huán)境潮濕。解決辦法是在滾筒上加些松香末。但要注意不要用手投加，而應用鼓風設備吹入，以免發(fā)生人身事故。 C. 尾部滾筒軸承損修和更換已經損壞或轉動不靈活的部件，使阻力增大造成打滑。壞不轉或上下托輥軸承損壞不轉的太多。造成損壞的原因是機尾浮沉太多，沒有及時檢D. 啟動速度太快也能形成打滑。此時可慢速啟動。如使用鼠籠電機，可點動兩次后再啟動，也能有效克服打滑現象。 D. 輸送帶的負荷過大，超過電機能力也會打滑。此時打滑有利的一面是對電機起到了保護作用。否則時間長了電機將被燒毀。但對于運行來說則是打滑事故。 克服輸送帶打滑現象，首先要找到打滑原因，方可采取有效解決措施。 3)輸送帶的跑偏及其處理 帶式輸送機運行時輸送帶跑偏是最常見的故障之一。跑偏的原因有多種，其主要原因是安裝精度低和日常的維護保養(yǎng)差。 安裝過程中，頭尾滾筒、中間托輥之間盡量在同一中心線上，并且相互平行，以確保輸送帶不偏或少偏。另外，帶子接頭要正確，兩側周長應相同。 在使用過程中，如果出現跑偏，則要作以下檢查以確定原因，進行進行調整。輸送帶跑偏時常檢查的部位和處理方法有： A. 檢查托輥橫向中心線與帶式輸送機縱向中心線的不重合度。如果不重合度值超過3mm，則應利用托輥組兩側的長形安裝孔對其進行調整。具體方法是輸送帶偏向哪一側，托輥組的哪一側向輸送帶前進的方向前移，或另外一側后移。 B. 檢查頭、尾機架安裝軸承座的兩個平面的偏差值。若兩平面的偏差大于1mm，則應對兩平面調整在同一平面內。頭部滾筒的調整方法是：若輸送帶向滾筒的右側跑偏，則滾筒右側的軸承座應當向前移動或左側軸承座后移；若輸送帶向滾筒的左側跑偏，則滾筒左側的軸承座應當向前移動或右側軸承座后移。尾部滾筒的調整方法與頭部滾筒剛好相反。 C. 檢查物料在輸送帶上的位置。物料在輸送帶橫斷面上不居中，將導致輸送帶跑偏。如果物料偏到右側，則皮帶向左側跑偏，反之亦然。在使用時應盡可能的讓物料居中。為減少或避免此類輸送帶跑偏可增加擋料板，改變物料的方向和位置。 在給定條件下，帶式輸送機選型設計計算合理與否關系到能否高效、安全、可靠地完成生產任務。一般說來，帶式輸送機的選型設計有兩種方法：一種是成套供應的設備（或已有設備）的計算，對于這一類運輸機的設計計算無需進行參數和部件的選擇，一般只需核算生產能力、電動機功率和輸送帶強度等是否滿足有關規(guī)定的要求；另一種是對通用設備（如TD75、DT系列通用固定帶式輸送機和DX系列鋼絲繩芯帶時輸送機等）的選型計算，需要通過計算選擇各組成部件（如：輸送帶、滾筒、托輥、驅動裝置），最后組合成使用于具體條件下的帶式輸送機。該設計主要進行的是后一種設計。帶式輸送機的設計程序大體分兩步，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，或者完成對已選部件的驗算；第二步是施工設計，主要完成對已選部件的安裝布置圖紙設計工作。由于該種皮帶輸送機既有上坡運輸又有下坡運輸，最困難得工況就不一定時在滿載時，因此要分不同工況進行分析。第一種工況是滿載運行狀態(tài)，輸送帶各段都滿載的運行狀態(tài)。大多數情況下，此狀態(tài)為輸送機系統(tǒng)最困難的工況，所以必須對正常運行工況進行設計計算，以確定各主要點輸送帶張力、電機功率、張緊力的結論；第二種工況是最大電動狀態(tài)，如果忽略此工況，有可能出現電機堵轉，悶車而燒壞，而且這種工況也隨起動和停車過程的出現而不斷出現。對于本輸送機系統(tǒng)的最大電動狀態(tài)是在線路空載的情況出現。比較這前兩種工況下所需的牽引力和電機功率，按照最困難的工況進行各部件的選取。2 下運帶式輸送機的靜力學設計2.1輸送帶選擇計算1.帶速的確定輸送帶運行速度是輸送機設計計算的重要參數，在輸送量一定時，適當提高帶速，可減少帶寬。目前帶式輸送機推薦的帶速為1.254m/s，參考表1，取V=2.5m/s。表2.1帶寬與帶速關系表輸送物料的特性帶 寬B（毫米）500，650800，10001200，1400帶 速v（米/秒）無磨損性，或磨損性小的物料；如：原煤，洗精煤1.252.51.253.151.254.0磨損性小的中小塊狀物料；如礦石，爐渣等1.252.01.252.51.253.15有磨損性的大塊物料；如：大塊礦石1.251.61.252.01.252.52.帶寬的確定 1）按輸送能力確定帶寬 式（2.1）查設計選用手冊可知，K=458，C=0.99，則代入公式（2.1）B1=0.939m2）按輸送物料的塊度確定帶寬B2由于， 則取B=1000m表2.2物料名稱堆積容重（噸/米3）堆積角（度）物料名稱堆積容重（噸/米3）堆積角（度）原煤0.851.030精煤0.8530焦炭0.60.735無煙煤0.850.9530黃鐵礦2.025褐煤0.80.8530富鐵礦2.525石灰石1.62.025表2.3堆積角r1020253035K值316385422458496表2.4傾 角 b0781516202028C 值10.950.950.90.90.80.70.83.輸送帶種類的選擇我國目前生產的輸送帶有以下幾種：尼龍分層輸送帶、塑料輸送帶、整體帶芯阻燃帶、鋼絲繩芯帶等。在輸送帶類型確定上應考慮如下因素：1） 為延長輸送帶使用壽命，減小物料磨損，盡量選用橡膠貼面，其次為橡塑貼面和塑料貼面的輸送帶；2） 在煤礦生產中，同等條件下優(yōu)先選擇整體阻燃帶和鋼絲繩芯帶；3） 在大傾角輸送中，為了改善成槽性，高強輸送帶采用鋼絲繩芯帶較為理想；4） 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，輸送原煤之類的礦石，為防止撕裂，可以加防撕網。5） 根據機長和帶強來具體確定帶型，長距離一般采用鋼絲繩芯帶，高強度也一般采用鋼絲繩芯帶等。查DT設計選用手冊表17（見附錄二）選用鋼絲繩芯輸送帶ST630,參數如下：表 2.5縱向拉伸強度 N/mm鋼絲繩最大直徑 mm鋼絲繩間 距 mm帶 厚mm上覆蓋膠厚 度mm下覆蓋膠厚 度mm鋼絲繩根 數輸送帶 質 量 kg/m26303.01013559518圖2.1 下運帶式輸送機結構簡圖2.2 托輥的選擇計算托輥組是用于支承輸送帶及輸送帶上承載的物料，保證帶穩(wěn)定運行的裝置，托輥組的形式的選擇可根據托輥在不同部位的情況選擇。本機上所有的托輥種類如下：a)槽形托輥：用于承載分支輸送散狀物料，采用35槽形托輥。b)平行托輥：用于回程分支支撐輸送帶。c)緩沖托輥：安裝在受料段下方，減小輸送帶所受的沖擊，延長帶的使用壽命。d)調心托輥：設置用于調整輸送帶跑偏。e)過渡托輥：安裝在滾筒與第一組托輥之間，可使輸送帶逐步或成槽由槽形展平，以降低輸送帶邊緣因成槽延伸而產生的附加應力，同時也防止輸送帶展平時出現撒料現象。1.托輥直徑和長度的確定托輥長度的選擇可以直接通過輸送帶的寬度、托輥組中的托輥數和托輥間的連接和布置方式確定。托輥的直徑和托輥軸的直徑以及軸承可根據托輥所受的載荷情況選擇。托輥直徑的大小直接影響托輥的使用壽命，直徑越大壽命越大，對帶的承托效果也越好。托輥的直徑根據表2.6并結合實際使用情況確定。托輥阻力系數托輥軸承目前均采用滾動軸承，迷宮式密封，由于旋轉部件不與密封直接接觸，所以運行阻力小。查DT設計選用手冊可選上托輥直徑為133，下托輥直徑為133。2.托輥間距的確定托輥間距應滿足兩個條件：即輥子軸承的承載能力及輸送帶的下垂度。承載托輥間距可根據表2.7查得，下托輥間距一般取2倍的上托輥間距。受料處托輥間距視物料容重和塊度而定，一般取為上托輥間距的1/21/3。生產經驗證明，在確定加料段下面的托輥間距時，應力求使物料負荷的主要部分位于兩個托輥之間的輸送帶上。頭部滾筒到第一組槽形托輥的間距可取為上托輥間距的11.3倍，尾部滾筒到第一組托輥間距不小于上托輥間距。由上述及表2.5，2.6，2.7可選托輥如下：上托輥選用三輥式30槽形托輥，托輥直徑為133；下托輥選用單輥式平形托輥，托輥直徑為133；由表可查得托輥間距：；托輥軸承采用滾動軸承迷宮式密封；表2.5 輥子參數 帶寬輥徑650800100012001400160089108133159表2.6 承載段托輥間距 貨載容重g(噸/米3)輸 運 帶 寬 度 B (毫米)500,600800,10001200,140016002000上 托 輥 間 距 (毫米)1.61200/15001200/15001200/15001100/1200>1.61200/15001100/12001100/12001000表 2.7 托輥阻力系數工作條件重段托輥w空段托輥w"清潔,干燥0.020.018少量塵埃0.030.025塵埃大,濕度大0.040.0353. 過渡段托輥組的布置ltltltltltltltlt圖2.2 過渡段托輥組布置圖在輸送機的頭尾部，輸送帶由平形變成槽形或者由槽形變成平形的段叫過渡段。在過渡段，輸送帶的傾角由零逐漸過渡到最大槽角。如果過渡段托輥組的布置不合理，將直接影響輸送帶的強度和壽命；尤其在高張力區(qū)，影響更為嚴重，所以必須重視高張力區(qū)托輥組的過渡布置，達到設計的合理化。過渡段的布置如圖2.2所示。2.3 基本參數計算1.輸送帶線質量對于輸送帶線質量可以通過查表和計算兩種方法求得。在這里由于是通用型設備的設計，所以可以通過DT設計選用手冊表查得2. 物料線質量輸送帶上物料的線質量3. 托輥轉動部分線質量4.線路阻力計算線路阻力（輸送帶運行阻力）包括直線阻力和彎曲段阻力。彎曲段阻力一般考慮阻力系數K(K=1.031.07)。述基本阻力外，還受附加阻力，包括物料在裝載點加速時與輸送帶之間的摩擦阻力簡稱物料加速阻力；裝料點的導料槽摩擦阻力；清掃裝置的摩擦阻力；中間卸料裝置的阻力等。下面分別予以計算1） 直線阻力計算：承載段和空載段直線阻力的計算公式分別如下： 式（2.7） 式（2.8）將各段上的參數分別代入公式（2.7），（2.8）2）局部阻力（1）裝載點物料加速阻力Wa（2）裝載點導料槽側板阻力Wb其中 帶寬，m 物料集散密度，t/m3 導料槽側板長度，m （3）清掃器阻力：Wc彈簧清掃器阻力： 空段清掃器阻力： 5.輸送帶張力的計算1） 用逐點法計算輸送帶關鍵點張力，輸送帶張力應滿足兩個條件：(1) 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都無輸送帶打滑現象發(fā)生。 式（2.9）式中 Sy-送帶強度，N；Sl輸送帶與傳動滾筒分離點處張力，N；K傳動滾筒與輸送帶間的摩擦系數,采用包膠滾筒，； a輸送帶與傳動滾筒間的圍包角，取a=225；C0摩擦力備用系數，取C0=1.3；（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，或滿足最小張力條件。在輸送帶自重和載荷重量的作用下，輸送帶在兩托輥之間必然有懸垂度。托輥間距愈大或輸送帶張力愈小，其垂度愈大。如果垂度過大輸送帶在兩組托輥之間將發(fā)生松弛現象，可能導致物料撒落且將引起輸送帶運行阻力加大，故各國均規(guī)定了允許的最大垂度值。ISO5048中規(guī)定輸送帶垂度不超過托輥間距的0.5%2.0%,我國設計規(guī)范中規(guī)定為2.5%。為滿足輸送帶的垂度條件，對于任何一個運輸系統(tǒng)，承載分支輸送帶的最小張Szmin需滿足Szmin5g(q+qd)cosb 式（2.10）回程分支輸送帶的最小張力Skmin需滿足Skmin5glt"qdcosb 式（2.11）有上述可以看出，輸送帶張力的計算方法有兩種：一種是根據摩擦傳動條件并利用“逐點張力法”求出個特殊點的張力值，然后驗算輸送帶的垂度條件；另一種是根據垂度條件求出輸送帶上某一確定點的張力，然后按“逐點張力法”計算出各點的張力，再驗算摩擦傳動條件。2）張力計算為了充分降低輸送帶的張力,只要滿足摩擦條件和垂度條件,就能保證輸送機的驅動條件,且由于該布置形式不容易定性的判斷最小張力點的位置，所以我們先按摩擦條件進行計算,然后驗算垂度條件。有輸送帶布置形式可知：根據摘要中有關敘述和該輸送帶的具體情況可知，計算張力需分兩種不同工況來分析，即滿載和空載。a， 首先計算滿載運行工況即物料再輸送帶上均勻分布的情況，取K=1.05，由以上可求得： 則有輸出牽引力 額定牽引力 由可得： 由公式可得各點張力：因而應按垂度條件計算：滿足條件 則逐點法計算張力得：由于 所以滿足摩擦條件。驗算帶強：考慮輸送帶的壽命、起動時的動應力、輸送帶的接頭效果、輸送帶的磨損，以及輸送帶的備用能力，選用輸送帶時必須有一定的備用能力（即安全系數），對于強力大功率帶式輸送機靜安全系數一般取m7，動安全系數md5。由于n>7,所以滿足強度要求b,計算空載時各點張力：由摩擦條件的公式可以算出則由于則有解得： 只有按垂度條件計算： 所以令則由逐點法計算得：驗算帶強滿足強度要求。2.4 計算牽引力及電機功率1.牽引力的計算傳動滾筒表面牽引力的普遍表達式為，N 式（2.13）考慮到傳動滾筒軸承摩擦阻力及輸送帶在傳動滾筒上的彎曲阻力，傳動滾筒主軸牽引力W的普遍表達式為，N 式（2.14）2.電機功率的計算1） 當W>0時，表示傳動滾筒輸出牽引力，所需電動機的功率為 式（2.15）式中 -包括聯(lián)軸器和減速器的總傳動效率，一般取0.80.85；2） 當W<0時，表示傳動滾筒輸出制動力。此時，電動機工作在第二象限，作發(fā)電回饋制動，所需電動機的功率為 式（2.16）式中 -電機作發(fā)電制動時對應得輸送帶速度，一般取。但是，當輸送帶空載或非滿載運行時仍將處于電動工作狀態(tài)，因此還必須計算此工況下的電動機功率為 式（2.17）式中 -空載或非滿載下運行工況是傳動滾筒主軸牽引力。此時，帶式輸送機所需電動機功率為 式（2.18）選擇電機功率與數量應符合如下要求：(1) 額定總功率PeP；(2) 考慮到臺數和單電動機功率符合各驅動滾筒牽引力配比；(3) 盡可能用同一型號電動機，以減少備用臺數3） 分別計算滿載和空載牽引力和所需電機功率a，滿載運行工況時的牽引力及電機功率（見式（2.14），(2.15)） 取K=1.15，=0.85b，空載運行工況時牽引力為電機功率為有以上可知電機功率則查DT設計選用手冊可選電機為一臺75kw的YB280S-4型電機，其主要參數見下表：表2.8 電機主要參數表型號額定功率kw轉 速r/m效 率 %轉動慣量Kgm2質 量KgYB280S-475148092.7%1.125602.5滾筒的選擇傳動滾筒是傳遞帶式輸送機功率的圓柱形筒。而改向滾筒僅作為引導輸送帶改變方向的圓柱形筒。改向滾筒部承擔轉矩，結構比較簡單。傳動滾筒和驅動裝置相聯(lián)，是帶式輸送機最重要的部件，驅動功率的大小往往取決于傳動滾筒表面同輸送帶之間的摩擦系數和輸送帶在該滾筒上的包角。按驅動方式分，傳動滾筒有：1）外驅動式，即驅動裝置放在傳動滾筒的外面，減速器直接同傳動滾筒輸入軸相聯(lián)。2）內驅動方式，即將驅動裝置全部放在傳動滾筒內，此種方式又稱為電動滾筒。如果僅將減速器裝入在筒內，稱為齒輪滾筒，或稱外裝式減速滾筒適用于大功率帶式輸送機。按軸承內孔大小分，傳動滾筒可分為：（1）輕型，孔徑在50100；（2）中型，孔徑在120180；（3）重型，孔徑在200220。這種分類對于改向滾筒也是適用。外面鑄上一層橡膠的滾筒稱為鑄膠滾筒；用機械方法包上一層橡膠的滾筒稱為包膠滾筒；什么不包的滾筒稱為光面滾筒。改向滾筒常為光面滾筒。按外形分，傳動滾筒可分為：1）鼓形滾筒。用鋼板卷圓焊接而成，中間部分筒徑大于兩邊筒徑約幾毫米，目的是防止輸送帶跑偏。2）葉片式滾筒。滾筒由許多橫向葉片組成，目的是便于清潔輸送帶，此類滾筒又稱為自清掃滾筒。如果將葉片改為圓鋼棒，稱為棒式滾筒。自然也可以將圓柱形鋼殼上開上橫槽，也可起到自清掃作用，此類滾筒稱為格柵滾筒。3）溝槽膠面滾筒。滾筒的護面開上菱形、人字形、直線形、環(huán)形、梯形則分別稱為菱形護面、人字形護面等各種護面形狀的滾筒，其目的是增大摩擦系數和便于排出黏著物料。傳動滾筒護面常選1.傳動滾筒的選擇選擇傳動滾筒直徑時，可按四個方面考慮：1） 限制輸送帶繞過傳動滾筒時產生過大的附加彎曲應力計算滾筒直徑式中D傳動滾筒直徑，mm；d鋼絲繩直徑，mm。2） 為限制輸送帶表面比壓，以免造成覆蓋膠脫落的滾筒直徑式中 S輸送帶張力，N（此處以最大張力Smax代入）；B輸送帶寬度，mm；a鋼絲繩間距，mm 查表得a=10mm；p輸送帶表面許用比壓，取p1Mpa=1N/mm2。3） 限制覆蓋膠或花紋變形量小于6的傳動滾筒直徑為式中K圍包角影響系數，當圍包角小于90時，K0.8，否則K1；b鋼繩芯輸送帶上覆蓋膠厚度，mm查表得b5mm。4） 當輸送帶彎曲頻次高時，滾筒直徑要相應大一點，以補償高頻次彎曲疲勞破壞程度。綜上所述，傳動滾筒直徑 則選傳動滾筒直徑為630mm。根據滾筒所受合力查DT設計選用手冊可選傳動滾筒型號及主要參數為表2.9 傳動滾筒主要參數表型號轉動慣量 kg.m2質量 kgDT100A/206Y38.38232. 改向滾筒的選擇1）尾部改向滾筒直徑尾部改向滾筒的直徑取D2=630mm根據滾筒所受合力查DT設計選用手冊可選傳動滾筒型號及主要參數為表2.10尾部改向滾筒參數表型號轉動慣量 kg.m2質量 kgDT100B106（G）26.55672）其他改向滾筒直徑為D3=315mm根據滾筒所受合力查DT設計選用手冊可選傳動滾筒型號及主要參數為表2.11 其他改向滾筒參數表型號轉動慣量 kg.m2質量 kgDT100B2035322.6減速器的選型根據帶速、傳動滾筒直徑和電動機轉速推知減速器的傳動比為:查DT設計選用手冊可選用DCY型公稱減速比為20的減速器，其主要技術參數如下：表2.12 減速器主要參數公稱減速比公稱轉速公稱輸入功率kw名義中心距amm轉動慣量kg.m2輸入n1輸出n2201500751952800.06126根據下面的公式驗算減速器功率 式（2.19）式中 Pm-選用功率，kw；Pe-實際負載功率，kwf-工況系數，如表2.8所示；SA-安全系數，如表2.9所示。查表可知f=1.5；SA=1.2代入數值計算得：由于Pm<Pe所以符合要求。熱平衡功率校核PGPefWfA式中 PG熱功率，kw；fW環(huán)境溫度系數，如表2.10所示；fA功率利用系數。查表可知fW=0.89；，代入公式（2.19）可求由于PG< PefWfA，所以熱功率符合要求。表2.13 工況系數f每天工作時間/h載荷種類24h連續(xù)不停平穩(wěn)中等重型沖擊30.81.01.51.11.23101.01.251.751.11.210241.251.502.01.11.2表2.14 安全系數SA使用條件安全系數SA間斷使用機械，配套減速器失效，能引起嚴重后果，例如帶式輸送機用減速器等11.2每天8h工作和不經常滿載工作的減速器，例如起重用減速器1.31.5一般設備，減速器失效，僅引起單機停產，且易更換備件重要設備、減速器失效引起機組、生產線或全廠停產，例如強磁選礦設備配套減速器等1.61.8高安全要求，減速器失效會引起嚴重后果設備或人身事故，或因減速器失效，會給社會生產造成損失，如動力廠用減速器1.92.1表2.15環(huán)境溫度系數fW冷卻方式環(huán)境溫度/每小時運轉率/%10080604020減速器不附加外冷卻裝置101.121.181.301.511.93201.01.061.161.351.78300.890.931.021.331.52400.750.870.901.011.34500.630.670.730.851.122.7 制動力矩的計算及制動器的選擇根據帶式輸送機技術要求制動裝置產生的制動力矩不得小于該輸送機所需制動力矩的1.5倍以上。制動力矩的計算公式為： 式（2.20）把參數代入公式（2.20）計算求得一臺驅動裝置制動力為6463Nm.查DT設計選用手冊（見附表三）可選KZP-1000,其主要技術參數為：表2.16盤式制動器主要參數型號最大制動力矩 kN.m質量 kg電機功率 wKZP-1000/YZ-4019.653615502.8 聯(lián)軸器的選擇驅動裝置中的聯(lián)軸器分為告、高速軸聯(lián)軸器和低速軸聯(lián)軸器，它們分別安裝在電動機與減速器之間和減速器與傳動滾筒之間。常見的高速軸聯(lián)軸器有尼龍柱銷聯(lián)軸器、液力偶合器等；常見的低速軸聯(lián)軸器有十字滑塊聯(lián)軸器、和棒銷聯(lián)軸器等。高速軸上的扭矩為：由DT設計選用手冊可查得，高速軸聯(lián)軸器選用ML8型梅花形彈性聯(lián)軸器，低速聯(lián)軸器選用ZL7型彈性柱銷齒式聯(lián)軸器。其主要參數為：表2.17聯(lián)軸器主要參數型號公稱扭矩NM許用轉速r/m軸孔直徑mm轉動慣量Kgm2質 量kgML811202900759.2225.7ZL71000029001100.38756.4772.9 拉緊力及拉緊行程的計算及拉緊裝置的選擇1. 拉緊力的計算a，滿載運行工況時b,空載運行工況時則拉緊力2. 拉緊行程的計算首先計算出輸送帶的長度Ld其中 L輸送機長度，m；D、D1、D2、D3驅動滾筒及主要改向滾筒直徑，m；A接頭長度，取接頭長度2m；N接頭數目，按每100m一個接頭；Lr輸送帶在其他方面增加的長度，取15m。把數據代入公式可求得Ld=1737m根據實際情況，輸送帶的長度應該具有足夠的備用，所以建議購買1800m。計算拉緊行程 式（2.21）式中 DL拉緊行程， L輸送帶長度， B帶寬， K伸