1 河南科技學院河南科技學院 2009 屆本科畢業論文 設計 屆本科畢業論文 設計 論文題目 高傾角帶式傳送機的設計論文題目 高傾角帶式傳送機的設計 學生姓名 學生姓名 劉劉 博博 所在院系 所在院系 機電學院機電學院 所學專業 所學專業 機電技術教育機電技術教育 導師姓名 導師姓名 杜家熙杜家熙 卞平艷卞平艷 完成時間 2009 年 5 月 19 日 2 摘要摘要 本文對高傾角帶式輸送機的設計 根據工作條件的要求合理地確定輸送機的傳動系統 和結構方案 設計計算的主要內容為 膠帶寬度 速度的選擇計算 膠帶運行阻力的計算 膠帶的張力計算 牽引力及功率的計算 其他參數 如膠帶厚度 拉緊力及制動力矩等等 的計算 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要求的輸送機各部件 確定合理的運行參數 或者對確定的 部件參數進行驗算 并完成輸送機路線的宏觀設計 后者主要是根據初步設計完成輸送機 的安裝布置圖 關鍵詞關鍵詞 膠帶 輸送機 速度 阻力 Abstract In this paper the high angle conveyor design Under the conditions of work required to determine reasonable conveyor drive system and structure of the program Design for the main content Belt width The choice of speed computing Tape running resistance calculations The calculation of belt tension Traction and power calculation Other parameters If the thickness of tape Taut power and braking torque etc calculations Belt Conveyor Design usually contain preliminary design and construction design two aspects The former mainly through theoretical analysis in terms of production to meet the requirements of the conveyor components Determine reasonable parameters Or to determine the parameters of components checked And completion of the conveyor line macro design The latter is based mainly on the completion of the preliminary design of the conveyor installation layout Keywords Belt Conveyor Speed and resistance 1 1 緒論緒論 1 1 3 2 2 高傾角帶式輸送機設計高傾角帶式輸送機設計 2 2 2 1 花紋橡膠運輸帶 3 2 2 輸送能力和帶寬的計算 3 2 3 輸送路線初步設定 4 裝式電動 2 4 滾筒 5 2 4 1 滾筒直徑的選擇計算 5 2 5 托輥 6 2 5 1 托輥類型 7 2 5 2 托輥間距的選擇 7 2 6 拉緊裝置 9 2 6 1 類型 9 2 6 2 拉緊裝置的布置 9 2 7 清掃裝置 9 2 7 1 清掃器的形式 9 2 7 2 清掃器的安裝位置 10 2 8 給料裝置 10 2 8 1 對給料裝置的基本要求 10 2 8 2 裝料段欄板的布置及尺寸 10 2 9 阻力計算 11 2 10 各點張力計算 14 2 11 拉緊裝置的計算 17 2 11 1 拉緊力與拉緊裝置 17 2 12 曲率半徑計算 18 2 13 制動力計算矩 18 2 14 膠帶層數計算 20 2 15 驅動裝置 20 2 15 1 電動機的選擇 21 2 15 2 減速器的選擇 22 2 15 3 傳動滾筒 22 2 15 4 改向滾筒 22 2 15 5 托輥的選擇 23 2 15 6 聯軸器的設計 24 2 16 膠帶輸送機運轉中的主要問題 25 3 3 高傾角帶式輸送機控制系統高傾角帶式輸送機控制系統 28 3 1 高傾角帶式輸送機的可控起動裝置 28 3 1 1 可控起動系統 CST 28 結論 結論 29 致謝致謝 29 4 參考資料參考資料 30 5 1 1 緒論緒論 帶式輸送機是一種輸送松散物料的主要設備 因其具有輸送能力大 結構簡單 投資費用 相對較低及維護方便等特點而被廣泛應用于港口 碼頭 冶金 熱電廠 焦化廠 露天礦 和煤礦井下的物料輸送 隨著煤炭工業科學技術的不斷進步與發展 我國的帶式輸送機設 計研究技術及帶式輸送機專業制造技術都已接近了國際水平 但與世界先進工業國家比較 仍存在一定差距 有待于進一步努力 目前 普通帶式運輸機已經在礦山得到了普遍的應用 但由于目前形成系列化的帶式 運輸機運輸傾角一般在 18 以下 使得帶式輸送機在生產實際現場的應受到一定范圍的限 制 而近年來發展起來的各種大傾角帶式輸送機在露天 地下礦山以及其他場合的使用 都取得了較好的效果 而且大傾角帶式輸送機在提升高度相同的情況下 所占地面積和空 間都比使用普通帶式輸送機少 并且具有常規帶式輸送機的所有特點 投資成本低 因而 在生產運輸中越來越受到重視 應用前景十分廣闊 大傾角帶式輸送機在各行業中的廣泛應用 充分顯示了其優越性和經濟性 在國外礦 山運輸應用大傾角輸送機已相當普遍 露天礦 地下礦 隧道工程豎井等均有用大傾角輸 送機提升和垂直提升 應用較多的是波狀擋邊輸送機和壓帶式輸送機 輸送能力也大 在 國內 由于深槽形帶式輸送機具有結構簡單 運行成本低的特點 使其在礦山運輸 礦井 提升 煤礦井下輸送等場合有著廣闊的應用前景 深槽形帶式輸送機深槽形帶式輸送機的 傾角一般在 30 以下 國內的研制開發正處于發展階段 生產的機種有上下運帶式輸送機 帶寬 800 1 200 mm 運量 500 t h 傾角 18 28 主要研制單位有沈陽起重運輸機 械廠 煤炭科學研究總院上海分院等單位 另外美國 英國都有研制 盡管目前正在應用的各種大傾角運輸機都存在各自的不足之處 然而作為一種新型運 輸設備 在其發展和應用的初期存在一些問題 是可以想象的 作為一種集眾多優點于一 身的輸送設備 必將隨著某些技術問題的解決 而對礦山的開拓 生產以及礦石成本等方 面產生積極的影響 可以預見 大傾角帶式輸送機必將成為 21 世紀礦山運輸設備的重要 組成部分 因此選擇 大傾角運輸機選型設計 的畢業設計課題 可以培養即將走上工作崗位的 機械專業畢業生應具備的設計能力和經驗 另外作為一種還不是很成熟的產品 在設計的 過程中也可以發現一些問題 思考改進的設計方案 由于本人知識水平有限 并且缺乏設計和生產的實踐經驗 此設計說明書在內容和形 6 式上一定有許多缺點和錯誤 提出的產品改進方案也不一定能應用與實踐 因此老師給予 批評指正 2 2 高傾角帶式輸送機設計高傾角帶式輸送機設計 設計帶式輸送機時 要知道輸送機的工作條件 如使用地點 運距 傾角及被運貨載 的性質 如散集容重 塊度等 以及裝載和卸載方式等 根據工作條件的要求合理地確 定輸送機的傳動系統與結構方案 設計計算帶式輸送機時 一般應給出下列原始資料 輸送長度 L 米 輸送機安裝傾 角 度 貨載在膠帶上的堆積角 度 設計運輸生產率 A 噸 小時 貨載的散集 容重 貨載的塊度 a 毫米 萬 3 萬 在普通帶式輸送機的設計中 為了提高穩妥可靠 光面輸送帶上運煤最大的傾角一般 為 18 度 下運傾角一般在 15 度左右 我們設計的輸送傾角為 28 度 為了提高帶式輸送 機的適應傾角 可采取各種措施 其中在輸送機結構基本不變時的措施是采用承載面具有 花紋的輸送帶 花紋輸送帶的花紋圖案有 V 形 人字形和波浪形等 由于井下原煤有時含 水較大 為便于排水 以采用人字花紋帶為宜 是輸送傾角 是物料在光面帶上的 靜摩察角 設 f1 為物料內摩察系數 f2 為物料在光面帶上的靜摩察系數 由于花紋高度 h 可以滯留 以下的物料 在 L1 區段內的物料滑動臨界摩察系數應為 f1 而不是 f2 但在 L2 區段內的物料滑動摩察臨界系數為 f2 根據 L1 L2 區段物料的力學平衡條件 并考慮制造 使用等因素 可以等到合理的花紋結構參數 設計計算的主要內容為 膠帶寬度 速度的選擇計算 膠帶運行阻力的計算 膠帶的 張力計算 牽引力及功率的計算 其他參數 如膠帶強度 拉緊力及制動力矩等等的計算 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要求的輸送機各部件 確定合理的運行參數 或者對確定的 部件參數進行驗算 并完成輸送路線的宏觀設計 后者主要是根據初步設計完成輸送 機的安裝布置圖 2 12 1 花紋橡膠運輸帶花紋橡膠運輸帶 膠帶是輸送機的重要組成部分 膠帶貫穿輸送機全長 為機身長度的二倍 用量大 膠帶的價格比較貴 在輸送機成本中占有很大比重 約 50 左右 膠帶的類型有三種 普通膠帶 鋼絲繩芯膠帶及鋼絲繩牽引膠帶 7 2 22 2 輸送能力和帶寬的計算輸送能力和帶寬的計算 取 V 表示膠帶運動速度 米 秒 q 表示單位長度膠帶內貨載的重量 千克 米 則 膠帶輸送機的輸送能力為 噸 小時 13 6Qqv 單位長度的載荷 q 值決定于被運貨載的斷面積 F及其容重 對于連 2 萬萬萬 3 萬萬萬萬 續貨流的膠帶輸送機單位長度重量為 千克 米 21000qF A 將 2 代入 2 1 式 則得 噸 小時 33600QF v A A 貨載斷面積 F 的大小主要取決于膠帶的寬度 我們設計的是槽形膠帶上貨載的斷面 這里暫定 貨載斷面由梯形斷面和圓弧面積組成 在膠帶寬度 B 上 貨載的總1F2F 寬度為 0 8B 中間托輥長為 0 4B 貨載在帶面上的堆積角為 并堆成一個圓弧面 其 半徑 r 中心角為 2 則梯形面積為 2 1 0 40 8 0 2300 0693 2 BB FBtgB 萬萬 圓弧面積為 2 2 2 1 0 4 2sin22sin2 22 sin rB F 萬萬萬萬萬萬 3 萬萬萬萬 總面積為 22 12 1 0 4 0 06932sin2 2 sin B FFFB 萬萬萬萬 22 12 1 0 4 0 06932sin2 2 sin B FFFB 萬萬萬萬 即 4 22 1 0 06932sin2 2 FB 0 4 萬萬萬萬 sin 8 式中 貨載的堆積角 弧度 將 4 式代入 3 式 化簡后 可得膠帶輸送機的輸送能力 噸 小時 5 2 QKB v C 式中 B 膠帶寬度 米 Q 輸送量 噸 小時 v 帶速 米 秒 貨載散集容重 3 萬萬萬萬 K 貨載斷面系數 K 值與貨載的堆積角有關 C 輸送機傾角系數 原始資料 運輸對象為含水原煤 300 天 年 14 時 天 噸 時 47 62 噸 時 堆積角20 Q 萬萬萬 5 2 10 300 14 運輸距離 L 300 米 輸送傾角向上運輸 經過 礦山運輸機30 1 3 萬萬 萬萬28 械 中國礦業學院主編 煤炭工業出版社 1980 年出版查得 K 458 C 0 8 煤礦井下帶式 輸送機常用帶速為 1 6m s 2 m s 2 5 m s 3 15 m s 等 根據機械化運輸設計手冊查 得帶速范圍為 0 8 m s 2 5 m s 選定帶速 v 1 6 m s 由式 4 5 轉換得 6 Q B K vC A A A pa 將數據代入上式解得 47 62 0 285 458 1 6 1 0 8 Q Bmm K vC A A A 萬萬萬萬 另外帶寬還必須按物料的塊度進行校核 對于未過篩的松散貨載 max2200Bamm 萬萬 對于經過篩分后的松散貨載 3 3200pBamm 萬萬 式中 貨載最大塊度的橫向尺寸 毫米 maxa 9 貨載平均塊度的橫向尺寸 毫米 pa 選定帶寬 B 500mm 這樣可以滿足上面兩式的塊度尺寸 2 32 3 輸送路線初步設定輸送路線初步設定 通用固定式輸送帶輸送機多采用單點驅動方式 即驅動裝置集中的安裝在輸送機長度 上的某一個位置處 一般放在機頭處 單點驅動方式按傳動滾筒的數目分 可分為單滾筒驅動和雙滾筒驅動 對每個滾筒的 驅動又可分為單電機驅動和多電機驅動 單滾筒 單電機驅動方式最簡單 在考慮驅動方式時應該是首選方式 對于長距離運 輸一般采用多點驅動方式 圖 1 雙滾筒驅動示意圖 根據現場要求 由于運距不太長 小于 1000m 因此初步選定采用單點驅動方式 因此在本設計中 初步選定在機頭部采用雙滾筒單點單電機驅動的方式 2 42 4 滾筒滾筒 滾筒是帶式輸送機的重要部件 按其結構和作用的不同分為傳動滾筒 電動滾筒 外 滾筒和改向滾筒 2 4 12 4 1 滾筒直徑的選擇計算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 改善輸送機的使用條件 但在其他條件之下 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需要的數 值 在選擇傳動滾筒直徑時 可按四個方面考慮 1 為限制輸送帶繞過傳動滾筒時產生過大的附加彎曲應力 傳動滾筒直徑應按下 10 面方法計算 對于固定式使用帆布芯層帶的帶式輸送機傳動滾筒直徑 硫化接頭 D 125Z 機械接頭 D 100Z 對于移動式和井下便于拆裝式使用帆布芯層帶的帶式輸送機傳動滾筒直徑 D 80Z 對于鋼絲繩芯帶式輸送機的傳動滾筒直徑 D 150d 式中 D 傳動滾筒直徑 mm Z 帆布層數 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 織物芯帶 2S D B p 2 Sa D 鋼繩芯帶 2Sa D Bd p 式中 D 傳動滾筒直徑 mm S 輸送帶張力 N B 輸送帶寬度 mm 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 織物芯帶 D 17 5Ka 鋼繩芯帶 D 35K b 0 5d 式中 D 傳動滾筒直徑 mm d 鋼絲繩直徑 mm a 輸送帶總厚度 mm K 圍包角影響系數 當圍包角小于 90 度時 K 0 8 否則 K 1 11 b 鋼繩芯輸送帶上覆蓋膠厚度 mm 4 當輸送帶彎曲頻次高時 滾筒直徑則要相應大一點以補償高頻次彎曲疲勞破壞 程度 改向滾筒直徑可按下式確定 1 2 0 8 0 6 DD DD 式中 傳動滾筒直徑 mm D 尾部改向滾筒直徑 mm 1 D 其他改向滾筒直徑 mm 2 D 對于高張力區的改向滾筒直接應按傳動滾筒直徑的計算方法進行計算 2 52 5 托輥托輥 托輥是用來支承輸送帶和輸送帶上的物料 減小輸送帶的運行阻力 保證輸送帶的垂 度不超過技術規定 使輸送帶沿預定的方向平穩地運行 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 h 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 圖 2 托輥 12 2 5 12 5 1 托輥類型托輥類型 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 過 度托輥 緩沖托輥和調芯托輥等 托輥的結構與具體布置形式主要決定于輸送帶的類型和 所運物料的性質 2 5 22 5 2 托輥間距的選擇托輥間距的選擇 表 1 承載托輥間距參考表 帶寬 mm 松散物料 堆積密度 3 t m 40050065080010001200140016002000 0 8 1 51 41 31 3 0 81 1 61 41 31 21 2 1 61 21 41 31 21 2 2 1 2 51 31 21 11 0 2 5 1 21 21 11 11 0 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 2 67sB 式中 s 滾筒與第一組托輥之間的距離 mm B 輸送帶寬度 m 托輥成槽角 rad 常用托輥技術參數如下表所示 表 2 托輥回轉部分質量 帶寬 mm 托輥形式 500650800100012001400160018002000 鑄鐵 座 111214222547507277 槽形 承載 托輥 沖壓 座 89111720 回程 托輥 鑄鐵 座 810121720 39 V 42 V 61 V 65 V 13 沖座 79111518 直徑 mm 89108133159 托輥 軸承 型號 204305406407 托輥間距取決于輥子軸承的承載能力和承載性質及輸送帶的下垂度 并配合考慮該處 輸送帶的張力 使之獲得合適的垂度 最大下垂度按下式計算 0 max 0 8 LGLB ga h F 式中 兩組托輥間輸送帶的最大下垂度 一般約等于 1 max h 重力加速度 9 8gg 物料線質量 kg m LG 輸送帶線質量 kg m LB 托輥間距 m 0 a 該處輸送帶張力 N 0 F 穩定工況下的下垂度應限制在 1 以內 間距過大則撓度大 運行不平穩 間距過小又 不經濟 輸送質量大于 20kg 的成件物品時 托輥間距不應大于物品長度的 50 沿輸送方 向 對于 20kg 以下的成件物品托輥間距可取 1m 2 62 6 拉緊裝置拉緊裝置 拉緊裝置的作用是使輸送帶具有足夠的張力 輸送帶和傳動滾筒間產生摩擦力 輸送 帶不打滑 限制輸送帶在各托輥間的垂度 從而保證輸送機的正常運轉 螺旋拉緊裝置適用于較短 小雨 100m 距離 功率較小的輸送機上 重錘車式拉緊裝置 適用于較長距離 功率較大的輸送機 2 6 12 6 1 類型類型 按拉緊裝置的原理不同 常用的拉緊裝置有以下幾種 1 重錘拉緊裝置 14 2 固定式拉緊裝置 3 自動拉緊裝置 2 6 22 6 2 拉緊裝置的布置拉緊裝置的布置 在帶式輸送機的工藝布置中 選擇合適的拉緊裝置時需考慮以下三點 1 拉緊裝置應盡量安裝在靠緊傳動滾筒的空載分支上 以利用起動和制動時不產 生打滑的現象 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 2 拉緊裝置應盡可能布置在輸送帶張力最小處 這樣可以減小拉緊力 縮小拉緊 行程 3 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 拉緊力要通過滾筒中心 2 72 7 清掃裝置清掃裝置 目前 應用比較好的清掃器有 P 型橡膠彈簧清掃器 H 型橡膠彈簧清掃器和 TQ 型硬質 合金刮片清掃器 空段清掃器用于清掃輸送帶非工作面的物料 安裝在尾部改向滾筒前下分支輸送帶的 非工作面或垂直重錘裝置入下邊改向滾筒處 2 7 12 7 1 清掃器的形式清掃器的形式 1 單刮板式或多刮板式清掃器 刮板可分為 橫跨輸送帶的刮板 分段刮板 鉸接刮板 2 旋轉式輸送帶清掃器 旋轉式硬毛刷輸送帶清掃器分為 低速旋轉刷清掃器 高速旋轉刷清掃器 硬毛刷或尼龍刷也可用刮板 稱為旋轉式刮板清掃器 其橡皮刮板與軸平行布置或呈 螺旋狀布置在軸上 這些橡皮刮板具有拭清或刮擦的作用 這種旋轉式刮板清掃器也有兩 種形式 低速旋轉刮板清掃器 低速旋轉刮板清掃器 3 螺旋式清掃器 15 4 自動補償式旋轉式清掃器 5 噴水器和刮水器 盡管這種清掃方法對某些物料是十分有效的 但是它有兩個缺點 一是必須采取措施 來處理沖洗水 二是嚴寒的天氣會使整個系統不能工作 2 7 22 7 2 清掃器的安裝位置清掃器的安裝位置 輸送帶清掃器安裝位置應使從輸送帶上清掃下來的物料能落入卸料溜槽內或能收集起 來進行處理 一般彈簧或配重的單刮板或多刮板清掃器應安裝在輸送帶剛離開滾筒之后的 位置上 卸料溜槽的結構往往決定著清掃器的具體位置 鉸接刮板清掃器安裝在輸送帶剛 離開滾筒之后輸送帶的空載段上 旋轉刮板清掃器通常安裝在輸送帶與滾筒脫離接觸點的后面 旋轉刷子清掃器的安裝 位置要求相同 然而 如果由于溜槽結構 增面輪位置等原因而有必要的話 旋轉刷可安 裝在輸送帶與滾筒仍在接觸的地方 以便將輸送帶清掃 2 82 8 給料裝置給料裝置 2 8 12 8 1 對給料裝置的基本要求對給料裝置的基本要求 帶式輸送機裝載和轉載物料是最重要 最復雜的運輸作業之一 研究證明 在廣泛應 用的中距離輸送機上 長度在 260m 以內 輸送帶的使用期限主要取決于給料裝置的機結 構合理與否 為了減輕輸送帶的磨損 對給料裝置提出了一系列要求 物料給到輸送帶上的速度快慢和方向應與帶速近似一致 對準輸送帶中心給料 保證 物料均勻的給到輸送帶上 在裝料點不允許有物料堆積和撒料現象 應在給料裝置內部而不是在輸送帶上形成物 流 在裝料設施后面盡量避免設置緊接輸送帶的擋板 盡量減少物料的落差 特別是要防 止大塊物料從很高處直接下落到輸送帶上 2 8 22 8 2 裝料段欄板的布置及尺寸裝料段欄板的布置及尺寸 欄板的長度隨物料給到輸送帶上的速度賀帶速之差的增大而增大 欄板之間的最大間 距通常取槽形輸送帶寬度的 2 3 當輸送流動性好的物料時 最好將欄板的間距減小到槽 形輸送帶寬度的 1 2 16 2 92 9 阻力計算阻力計算 膠帶輸送機運行阻力包括的內容及計算方法與刮板輸送機基本相同 用逐點計算法計 算各特殊點張力 在某一點所受張力為前一點張力與該二點間的運行阻力之和 i S 1i S 1 ii W 即 1 1 iiii SSW 由于膠帶輸送機的托輥內裝有滾珠軸承 所以阻力系數比刮板輸送機要小得多 阻 力系數與軸承型式及工作條件有關 計算時可按下表選取 表 3 托輥阻力系數 槽形 平形 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 膠帶在運送貨載段托輥上所遇到的阻力 為重段運行阻力 用表示 膠帶在回空 zh W 段的阻力為空段運行阻力 用表示 在一般情況 重段和空段的運行阻力可以表示如 K W 下 7 cos sin zhdgd WqqqLqqL 8 cos sin zhdqd WqqqLqqL 式中 輸送機的傾角 其中項的符號 當膠帶在該段的運行方向是傾斜向上時 sin 取正號 而傾斜向下時取負號 L 輸送機長度 m 分別為槽形 平形托輥的阻力系數 q 每米長的膠帶上貨載重量 kg m 可由式求得 17 3 6 Q q v 每米長的膠帶自重 kg m d q 分別為折算到每米長度上的上 下托輥轉動部分的重量 kg m g q g q 普通帆布膠帶每米長度的重量可按下式計算 kg m 9 12 1 1 d qBi 式中 1 1 膠帶的平均容重 t 3 m B 膠帶寬度 m i 膠帶帆布間層數 一層帆布帶的厚度 毫米 平均取 1 25 毫米 p 56 千克 厘米一層 2 毫米 p 96 千克 厘米一層 膠帶上保護層厚度 3mm 1 1 膠帶下保護層厚度 1mm 2 2 托輥轉動部分的重量及分別按下列公式計算 g q g q kg m g q g g G l kg m g q g g G l 式中 分別為每組上 下托輥轉動部分重量 kg m g G g G 上托輥間距 米 一般取 1 1 5 米 g l g l 下托輥間距 米 一般 2 3 米 g l g l 1 重段阻力計算 參照類似帶式輸送機 取 22kg m 7kg m 向上運行阻力系數取 0 04 g q g q 18 0 035 8 3 3 6 Q qkg m v 12 1 1 5 5 d qBikg m 由 運輸機械設計選用手冊 上 表 2 42 選用上托輥型號為 89 L 315mm 軸 承型號為 4G205 由 運輸機械設計選用手冊 上 表 2 70 查得單個上托輥轉動部分質量 3 53 g Gkg 故可算得承載段托輥每米質量為 kg m 3 53 4 10 177 1 2 g g g G q l 萬 可以得出以下結論 cos sin 8 35 5 10 177 300 0 04 cos28 8 35 5 300sin28 254 1943 2197 21553 zhdgd WqqqLqqL kg N 2 空段阻力計算 由 運輸機械設計選用手冊 上 表 2 50 選用下托輥型號為 89 L 950mm 軸承型號為 4G205 由 運輸機械設計選用手冊 上 表 2 70 查得單個下托輥轉動部分質量 8 74 g Gkg 故可算得回空段托輥每米質量為 kg m 8 74 2 913 3 g g g G q l 萬 根據公式 cossin 5 52 913 300 0 035 cos285 5 300sin28 696 6 6834 kdgd WqqLq L kg N 由以上計算可知 因回空段運行阻力為負值 19 2 3 5 52 913 280 0 035 cos285 5 280 sin28 650 6378 W kg N 1 2 5 52 913 16 0 035 cos285 5 16sin28 37 1 365 W kg N 6 7 5 52 913 6 0 035 cos285 5 6sin28 137 W N 圖 3 逐點張力計算法示意圖 2 102 10 各點張力計算各點張力計算 輸送機膠帶張力可用逐點計算法計算 由于要保證膠帶工作時不打滑 并有一定的備用摩擦力 因此必須按摩擦傳動條件來 確定膠帶的最小張力值 min S 由于要保證膠帶在兩托輥間的下垂度不超過允許值 因此 必須按膠帶的最大允許下垂度 條件來驗算 min S 1 按逐點計算法找出各點張力的表達式 20 10 211 2 322 3 43 544 5 65 766 7 F F y SSW SSW SC S SSW SC S SSSW 由上式可知 最后可得到間的關系式 且均為未知數 再有一個關系式才能求解 1 SSy與 按摩擦傳動件找出的關系 1 SSy與 因為 n eS SS ey 1 1 所以 11 1 1 1max n e SSyt 在具體計算中要求 yy SS max 式中 n 摩擦力備用系數 一般 n 1 15 1 2 輸送帶與傳動滾筒的摩擦系數 按表 4 選取 輸送帶與兩個滾筒的圍包角之和 表 4 摩擦系數 表 接觸面類型光面 潮濕光面 干燥膠面 潮濕 膠面 干 燥 橡膠接觸面 0 20 250 350 4 塑料接觸面 0 150 170 250 3 聯立式 13 與式 14 可求出之值 同時可算出其他各點的張力 這些張力值可 1 SSy與 保證輸送帶工作時不打滑 用承載段與回空處各最小的張力點 驗算此處張力是否滿足懸垂度條件 如果不滿足 就要用懸垂度條件重新確定最小張力點處的張力 再依次計算其他各點張力后 再用摩擦 21 條件來驗算 直到兩條件均滿足為止 2 輸送帶的懸垂度條件 為保證輸送帶運轉平穩和物流的穩定 承載段與回空段輸送帶的懸垂度的最大值均為 托輥組間距的千分之二十五 承載段滿足最大允許懸垂度的最小張力為 g lqq S tz z max 2 0 min 8 cos 式中 min maxtmaxtz 0 025l z t SN 承載段的最小張力 輸送帶最大允許懸垂度 把值代入上式 可求得 tmax 12 cos 5 0mintzz glqqS 同理 可求得回空段輸送帶的最小張力為 13 cos5 0mintkk glqS 式中 回空段兩托輥間距 m 傳動系數見表 5 tk l F C 表 5 分離點張力系數表 F C 軸承類型近 90 圍包角近 180 圍包角 滑動軸承 1 03 1 041 05 1 06 滾動軸承 1 02 1 031 04 1 05 輸運帶上各點張力的計算 1 由懸垂條件確定 4 點的張力 由式 2 15 承載段最小張力應滿足 zmindg S 5 q q gl cos 5 8 3 5 5 9 81 1 2 cos28 717N 故 4min 717 z SSN 2 由逐點法計算各點張力 22 因為 又根據表 5 選故有 4 717SN F C 1 05 4 3 F 2323 1l21 2 54z 6 5F y7667 S717 S 683N C1 05 S S F683 6378 7061 S S S F7061 365 7426 S S F 7426 21553 28979N S S C28979 1 0530428 S S S F30428 137 30291 N N N N 3 用摩擦條件驗算傳動滾筒分離點與相遇點張力的關系 本設計初選包膠滾筒 滾筒與輸運帶的圍包角為 200 由表 4 選摩擦系數 0 35 并取摩擦力備用系數 n 1 2 由式 11 可算得允許的最大值為 y S ymax1 400 0 35 180 1 1 1 74261 1 2 e SS n e y 7204230291NSN 故摩擦條件滿足要求 2 112 11 拉緊裝置的計算拉緊裝置的計算 在布置拉緊裝置時 要保證繞入和繞出拉緊滾筒的輸送帶要與拉緊滾筒的行程線平行 并且施加的拉緊力要在拉緊滾筒軸的軸心線所在的平面中 拉緊裝置行程 拉緊裝置行程即是拉緊滾筒的行程 它與輸送機的長度 輸送帶的延伸率和輸送機的 啟動 制動方式等因素有關 在此 按下式計算 14 nt lLl 查表 6 和表 7 選得 0 0025 0 001 1 35 1 tn l 23 代入式 14 得 300 0 00250 001 2 35 2 225 l m 令l 2 5m 表 6 常用輸送帶的延伸率與接頭長度 膠帶種類 彈性延伸率 懸垂度率 t 接頭長度 ln m 棉帆布膠帶 0 010 0012 尼龍膠帶 0 020 0012 鋼繩芯膠帶 0 00250 001 表 6 2 值 1 表 7 鋼繩芯帶接頭長度 型號 ST 630ST 800ST 1000ST 1250ST 1600 鋼繩直徑 d 3 03 54 04 55 0 接頭長度 ln 60065070012501350 型號 ST 2000ST 2500ST 3150ST 4000ST 4500 鋼繩直徑 d 6 07 58 18 69 1 接頭長度 ln 14501550175029503250 2 11 1 拉緊力與拉緊裝置 因最小張力點在機尾 故可把機尾滾筒又作為拉緊滾筒 采用車式拉緊裝置 由于輸 送機傾角較大 可只用拉緊小車作為拉緊裝置 此時所需要的拉緊裝置的總質量為 gf SS G yili cos sin 式中 2 kg f f0 05 g 9 8m s G 拉緊裝置總的質量包括配重和小車及滾筒自重 拉緊小車與小車軌道的磨擦系數一般 輸送機傾角在此同小車的軌道傾角 重力加速度 24 所以 sincos 2 717 sin280 05 cos289 81 343 6 liyi SS G fg kg 2 122 12 曲率半徑計算曲率半徑計算 凸弧段曲率半徑的計算 1 R 輸送機凸弧段最小曲率半徑可按下式進行計算 計算各種帆布輸送帶的伸長率為 0 8 1 R m 1 38 42sinRB 萬萬 式中 帆布輸送帶的最小曲率半徑 m 1 R B 帶寬 m 托輥槽角 凹弧段曲率半徑的計算 2 R 輸送機凹弧段最小半徑可按下式進行計算 2 R 2 1 35 1 5 x LB F Rm g 式中 凹弧段起點處輸送帶張力 N x F 輸送帶線質量 kg m LB 重力加速度 取 9 81gg 2 m s 2 132 13 制動力計算矩制動力計算矩 輸送機向上運輸時 在停車時需防止輸送帶的反向倒退 此時的制動一般稱為逆止 必須設置逆止裝置和制動裝置 傳動滾筒所需的逆止力 制動力 應按輸送機的最不利逆 止工況計算 即 25 15 max 1 5 BstH FFF 式中 max B H st FN FN FN 制動力 主要運行阻力 最大下滑力 其中 0 2cos Ht FfLg qqq 又 0 012 tgg fqqq 則 0 012 300 9 8110 1772 9132 5 5 8 3cos28 H F 1064N 式 2 15 中 max sin21 9 81 8 3 300 sin28 11468 st FqgH qgL N 故 max 1 5 BstH FFF 1 511468 1064 15606N 電動軸上的最大制動力矩 2 BB D MFk i 式中 m kk1 25 0 850 9 i D 傳動滾筒直徑 安全制動系數 本設計取 電機到傳動滾筒的傳動效率 一般取 減速器的減速比 26 所以 0 50 85 156061 25 240 104 B M N 查 運輸機械設計選用手冊 上 表 1 86 選擇制動器型號為 5500 201YWZ 查 運輸機械設計選用手冊 上 表 1 90 選擇逆止器型號為 80NF 2 142 14 膠帶層數計算膠帶層數計算 輸送帶層數計算 1max Fn Z B 式中 Z 輸送帶帆布層數 穩定工況下輸送帶最大張力 N 1max F 穩定工況下輸送帶靜安全系數 n 棉帆布輸送帶 89 n 尼龍帆布帶 1012 n B 帶寬 mm 輸送帶縱向拉斷強度 N mm 每層 B 500mm 72042N 取 n 8 300N mm 層 1max F 把數據代入公式的 Z 3 2 152 15 驅動裝置驅動裝置 1 功率的確定 電動機的功率按下式計算 16 1000 1000 1 0 vSS k vW kP y 式中 k1 15 1 2 0 85 0 9 k 動力系數 減速器效率 故 27 3 v 1000 138 9652 2172 10 1 20 85 1000 244 9 yl SS Pk kw 查 運輸機械設計選用手冊 上 表 2 77 可選用一臺 250kw 的電動機 2 和減速器的選擇 查 運輸機械設計選用手冊 上 表 2 158 選用的電動機型號為 355394 250kwY 主要技術參數為 250kw 1483 r min 380V 功率 轉速 電壓 配套使用的減速器型號為 56040 ZSY 滾筒的確定 驅動滾筒的直徑 D 由輸送帶的允許彎曲度來決定 其值用下列公式 確定 對于硫化接頭 D 125Z 對機械接頭 D 100Z 對移動式輸送機 D 80Z 式中 Z 膠帶的掛膠帆布層數 在標準設計中 帶寬與滾筒直徑也有一定比例關系 所以用上式計算的滾筒直徑 然 后在系列標準中圓整成相近的標準直徑 表 8 帶寬 B 與驅動滾筒標準直徑的關系 mm 膠帶寬度 650800100012001400 500500630630800 驅動滾筒 標準直徑 D 6306308008001000 28 800100010001250 12501400 滾筒長度 B1 應比輸送帶寬度 B 大 100 200mm 驅動裝置是輸送機的動力裝置 驅動裝置作為一個機組 由電動機 皮帶輪 減速器 滑塊聯軸器及傳動滾筒等組成 2 15 12 15 1 電動機的選擇電動機的選擇 綜合考慮各因素可選用 Y 系列全封閉式自扇冷式籠型三相異步電動機 1 1 電動機的轉速一般應選擇同步轉速為 1000 或 1500 r min 的電動機 2 2 電動機功率應選擇電動機的同步轉速為 1500 或 1000 r min 功率為 11KW 3 電動機的型號的確定 在計算中我們選擇同步轉速為 1500r min 滿載轉速為 1460r min 的電動機 型號為 Y160M 4 的電動機 表 9 電動機型號表 方案號電動機 的型號 額定功 率 KW 同步轉 速 滿載轉 速 總傳動 比 外伸軸 徑 軸外伸 長度 1Y132M 47 51500144037 73880 2Y160M 4111500146025 13880 電動機示意圖如下 29 圖 4 電動機 2 15 22 15 2 減速器的選擇減速器的選擇 綜合本次設計的傳動特點 本次設計所選用的減速器為圓柱齒輪減速器 采用二級圓 柱齒輪減速器 其加工方便 效率高 成本較低 根據 機械設計實用手則 選用型號為 ZQ250 型減速器 型號為 ZQ250 型減速器的主要尺寸 高速軸軸徑為 38 毫米 外伸軸長 60 毫米 低速軸軸徑為 55 毫米 外伸軸長 82 毫米 2 15 32 15 3 傳動滾筒傳動滾筒 傳動滾筒靠摩擦力向輸送帶傳遞牽引力的滾筒 是傳遞動力的主要部件 根據表 2 2 7 機械化運輸設計手冊 可查得所選用的膠面滾筒直徑為 500 毫米 普通型橡膠輸送帶采用硫化接頭時 傳動滾筒直徑與帆布層數之比 D Z125 因為 D 500 Z 4 所以 D Z 125 符合要求 根據表 2 2 8 機械化運輸設計手冊 可查得所選用的各項數值符合表中所規定的數值 其示意圖如圖 5 所示 有關參數值見表 2 10 表 10 機械化運輸設計手冊 BDALL1L2KMNQPHhH1dbds 65050010007501280588 513590 3504101203376702027 30 A K L1 L2 A D A L H N M h P Q d h1 dr AA b 圖 5 傳動滾筒示意圖 2 15 42 15 4 改向滾筒改向滾筒 改向滾筒是改變輸送帶運行方向的滾筒 增面滾筒是增加輸送帶與傳動滾筒之間的圍 包角的改向滾筒 改向滾筒分別作 180 90 及小于 45 改向用 180 改向滾筒一般用作尾部滾筒或垂直 拉緊滾筒 90 改向滾筒一般用作垂直拉緊裝置上方的改向滾筒 小于 45 的改向滾筒 一般用作增面滾筒 本系列改向滾筒為鋼板焊接結構 采用滾筒軸承 根據表 2 2 9 機械化運輸設計手冊 可查得所選用的滾筒直徑為 800 毫米 180 改 向滾筒直徑為 400 毫米 符合表中所規定的要求 其示意圖如下圖所示 有關參數見表 11 表 11 參數表 BDALL1QPHhMNds 65040096075010622803401003370 27 31 L1 A D L B h N M P Q H dr 圖 6 改向筒示意圖 2 15 52 15 5 托輥的選擇托輥的選擇 托輥是由輥子和支撐架所組成的用來支撐輸送帶的部件 用于保證輸送帶的穩定運行 托輥直徑與帶寬的關系見表 2 2 10 機械化運輸設計手冊 由表 2 2 10 機械化運輸 設計手冊 查得所選用的托輥直徑為89 毫米 上托輥分為槽形和平形兩種 輸送散狀物料時 一般均采用槽形托輥 本次設計所采用 的托輥為槽形托輥 輸送散狀物料時 其槽角為 30 平形托輥用于手選輸送機及輸送 成件物品 下托輥均為平行托輥 為了防止和克服輸送帶跑偏現象 可選用自動調心托輥 上分支每隔 10 組槽形托輥設 置一組槽形調心托輥 下分支每隔 6 10 組平形下托輥設置一組平形下調心托輥 托輥輥子有無縫鋼管 配沖壓軸承座 鑄鐵軸承座和全增強塑料 3 種 均采用滾動軸承 密封結構相同 性能大體相同 全增強塑料托輥能耐酸 但不耐沖擊 本次設計所采用的托輥輥子為無縫鋼管配沖壓軸承座 上托輥間距 l 按表 2 2 11 選用 根據表 2 2 11 可查得上托輥的的標準間距 l 為 1200 00 毫米 但根據實際情況間距 l 可以進行適當調整 本次選用的間距是 1200 毫米 0 受料處托輥間距視物料容重及塊度而定 一般取為上托輥間距的 1 2 1 3 下托輥間距 32 可取為 3 米 根據實際情況可以調整 這次是 2662 毫米 凸弧段托輥間距一般取水平 段上托輥間距的 1 2 頭部滾筒軸線到第一組槽形托輥的間距可取為上托輥間距的 1 1 3 倍 尾部滾筒到第一組托輥間距不小于上托輥間距 在受料處 為了減少物料對輸送帶的沖擊 應選用緩沖托輥 用以減緩加料時物料對輸 送帶的沖擊 延長輸送帶的使用壽命 輸送特大塊度的物料時 可選用重型緩沖托輥 本次設計只需選用普通的緩沖托輥就可以了 槽形托輥應按輸送帶的理論高度 H 值布置 根據表 2 2 12 查得 H 的值為 240 毫米 其 布置圖如總裝圖 2 15 62 15 6 聯軸器的設計聯軸器的設計 聯軸器是用作軸與軸之間的聯接 1 常用聯軸器 a 剛性聯軸器 b 撓性聯軸器 c 滑塊聯軸器 兩軸相對軸向位移為 1 2 毫米 許用相對徑向位移為 0 2 毫米 許用相對角位移為 0 4 通常按標準 JB ZQ4384 86 滑塊聯軸器 進行選用 標準適用范圍軸徑 d 10 100 毫 米 許用轉矩16 500 許用轉速 n 10000 1500r min 重量 m 0 6 120kg n TmN 在前面選用電動機的過程中可知表 所以根據表 2 2 14 機械設計實用手冊 可查得所選用的滑塊聯軸器的型號為 KL9 型 的聯軸器 其有關參數見下表 表 12 電動機型號表 電機型號 額定功率 kw 同步轉速 r min 滿載轉 速 r min 總傳動 比 外伸軸徑 mm 軸外伸長 度 mm Y160M 4111500146038 242110 表 13 KL9 型滑塊聯軸器的有關參數 型號公稱轉矩許用轉速軸孔直徑軸孔長度 D1 D 1 B 2 B轉動慣量質量 KL935501800701422501501804064 985 33 172 2 162 16 膠帶輸送機運轉中的主要問題膠帶輸送機運轉中的主要問題 一 膠帶的跑偏問題 膠帶輸送機運轉過程中膠帶中心線脫離輸送機的中心線 而偏向一邊 這種現象稱為 膠帶的跑偏 由于膠帶跑偏可能造成膠帶邊緣與機架相互磨損 使膠帶邊緣過早損壞 跑 偏嚴重時將脫離托輥而掉下來 造成輸送機運轉中的重大事故 因此 在膠帶輸送機的安 裝 調整 運轉和維護工作都應特別注意輸送帶的運轉狀況 防止膠帶跑偏造成事故 影響膠帶跑偏的因素很多 但其根本原因是膠帶受力不均造成的 首先膠帶的結構及制造質量是決定因素 例如鋼絲繩芯膠帶中有數十根細鋼絲繩芯 再制造中若各鋼絲繩芯受力不均 則在運轉中可能會發生跑偏現象 又如膠帶的接頭不正 即接口與膠帶中心線不垂直 也會造成受力不均 使膠帶發生跑偏現象 其次 托輥和滾筒的安裝質量及調整工作對膠帶跑偏又很大影響 安裝膠帶輸送機要 求平直 必須保證各托輥軸線 各滾筒軸線同膠帶輸送機的中心線垂直 否則 將使膠帶 在運轉中受到橫向推力而發生跑偏現象 此外 清掃及裝載工作對膠帶跑偏也有影響 如果清掃不干凈 造成煤粉粘結在滾筒 上 使滾筒的半徑不等 造成膠帶受力不均 或裝載時貨載偏向膠帶一側 或從側向沖擊 膠帶造成膠帶受力不均 這些都會造成膠帶跑偏現象