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摘 要
早在20世紀70年代，就已經(jīng)出現(xiàn)了運輸距離達到100的帶式輸送機輸送線路。近年來，帶式輸送機在礦山運輸中已經(jīng)逐漸開始取代汽車和機車運輸，成為散裝物料的主要運輸裝備。不斷出現(xiàn)新型帶式輸送機，拓寬了帶式輸送機的應用領域?？缮炜s帶式輸送機是連續(xù)輸送物料機械中效率最高、使用最普遍的一種機型，是巷道掘進運輸和采煤工作面順槽運輸?shù)闹饕O備。在煤炭、冶金領域中，可伸縮帶式輸送機得到了廣泛應用。
為適應這一變化，本文主要針對帶式輸送機中的可伸縮帶式輸送機進行了結(jié)構(gòu)設計，包括可伸縮帶式輸送機輸送帶的選擇、中間架的選擇計算、傳動裝置的設計、張緊裝置、收放膠帶裝置的計算、托輥以及滾筒的選擇計算等，并針對其結(jié)構(gòu)及其工作原理作了概括性總結(jié)?？缮炜s帶式輸送機利用傳動滾筒與輸送帶之間的摩擦傳遞動力，在結(jié)構(gòu)上增加了儲帶裝置，這樣可以實現(xiàn)整機的伸長和縮短，從而提高了工作效率，增大產(chǎn)量，減少人員操作，具有一定的工程實踐價值。
關鍵詞：帶式輸送機；儲帶裝置；膠帶；驅(qū)動滾筒；托輥
Abstract
In the early 1970’s, the belt conveyor transportation route with the distance of 100 has already appeared. In recent years, belt conveyor has gradually replaced the automobile and motorcycle in the mine transportation, and becomes main equipment of bulk materials. Constantly appeared new type belt conveyor has exploited the application of belt conveyor. The flexible belt conveyor is one of the highest、 efficiency、common use continuous transportation equipment, which is the main equipment in lane dig and coal face sequential slot transportation. The flexible belt conveyor has been widely used in coal, metallurgy fields.
In order to adapt this change, this paper mainly carries on the flexible belt conveyor structure design of the belt conveyors. includes the choice of the belt, the choice and calculation of the middle shelf, the design of transmission device、the calculation of the tighten device and draw in and out belt device、the choice and calculation of the support roll and cylinder, then give a summarized conclusion of its construction and work principle. The flexible belt conveyor transmits power depending on the friction between the transmission cylinder and the belt, adding belt storage device in structure, which can realize the extension and shorten, thus raises the working efficiency increases the output, reduces the personal operation, which has some engineer practice value.
Keyword: Belt conveyer；storage belt device；Belt；Driving roller；Roller
目 錄
摘 要 I
Abstract II
第1章 緒論 1
1.1 可伸縮帶式輸送機的研究目的及意義 1
1.2 可伸縮式帶式輸送機的分類和特點 1
1.2.1 各種帶式輸送機的分類 1
1.2.2 各種帶式輸送機的特點 2
1.3 國內(nèi)外帶式輸送機的現(xiàn)狀 2
1.4 本設計的研究內(nèi)容 3
第2章 輸送機總體方案設計 4
2.1 傳動方案和總體設計 4
2.2 可伸縮帶式輸送機的結(jié)構(gòu)及其工作原理 4
第3章 帶式輸送機輸送帶的設計計算 6
3.1 可伸縮帶式輸送機輸送帶的選擇 6
3.2 輸送量 6
3.2.1 物料堆積橫截面積的計算 7
3.2.2 驗算膠帶寬度和厚度 8
3.2.3 輸送能力的驗算 9
3.3 牽引力的計算 9
3.4 輸送帶各點張力的計算 10
3.4.1 膠帶層數(shù)的計算 13
3.4.2 膠帶打滑條件的計算 13
3.5 輸送帶壽命的計算 14
第4章 帶式輸送機滾筒設計計算 15
4.1 直徑的確定 15
4.2 直徑的驗算與材料的選擇 16
4.3 兩軸承座中心距A的計算 17
4.4 滾筒的轉(zhuǎn)速及軸的確定 18
第5章 拉緊裝置及收放膠帶裝置的設計 23
5.1 拉緊裝置的概述 23
5.1.1 拉緊裝置的作用 23
5.1.2 拉緊裝置的種類 23
5.1.3 拉緊裝置在帶式輸送機中布置的位置 24
5.2 拉緊裝置的選擇計算 25
5.2.1 張緊絞車的工作原理 25
5.2.2 張緊力的確定 25
5.3 收放裝置的設計 26
第6章 輸送機傳動裝置的設計 28
6.1 電機的選擇及減速器的選用 28
6.1.1 電機的選擇 28
6.1.2 減速器的選用 29
6.2 液力偶合器的選擇 30
6.3 托輥的結(jié)構(gòu)與種類 31
6.4 托輥的選擇計算 32
6.4.1 托輥垂度與間距的設計計算 32
6.4.2 輸送帶的最小拉力 33
6.4.3 托輥最大轉(zhuǎn)速的確定 34
結(jié)論 36
致謝 37
參考文獻 38
CONYENTS
Abstract II
Chapter 1 Introduction 1
1.1 The purpose of scalable and significance of the belt conveyor 1
1.2 Classification and characteristics of a belt conveyor 1
1.2.1 Classification of a variety of belt conveyor 1
1.2.2 The characteristics of a variety of belt 2
1.3 The status of the belt conveyor 3 at home and abroad 2
1.4 The research design 3
Chapter 2 Overall design of conveyor 4
2.1 Transmission scheme and overall design 4
2.2 Extensible Belt in the structure and working principle 4
Chapter 3 Design and calculation of Conveyor Belt 6
3.1 The selection of scalable Conveyor Belt 6
3.2 Throughput 6
3.2.1 Calculation of cross sectional area of the material accumulation 7
3.2.2 Checking tape width and thickness 8
3.2.3 Checking transmission capacity 9
3.3 Calculation of traction 9
3.4 Calculation of belt tension of points 10
3.4.1 Calculation of adhesive tape layers 13
3.4.2 Checking diameter of and the choice of materials 13
3.5 Calculation of belt life 14
Chapter 4 Calculation of belt rollers 15
4.1 Determination of diameter 15
4.2 Checking diameter of and the choice of materials 16
4.3 A two-center distance of bearing calculation 17
4.4 Determine of the drum speed and shaft 18
Chapter 5 Tension device and the design of retractable tape devices 23
5.1 Overview of tensioning device 23
5.1.1 The role of tensioning device 23
5.1.2 He type of tensioning device 23
5.1.3 Tensioning device in the position of belt 28 in the arrangement of 24
5.2 Tensioning device selection and calculation 25
5.2.1 The working principle of tension winch 25
5.2.2 Determination of tension 25
5.3 Design of a retractable device 26
Chapter 6 Transmission Device Design 28
6.1 Motor selection and gear selection 28
6.1.1 Motor Selection 28
6.1.2 Selection of gear 29
6.2 The choice of fluid coupling 30
6.3 Structure and types of rollers 31
6.4 The selection and calculation of roller 32
6.4.1 Sag roller design calculations and spa 32
6.4.2 The minimum pull of 38 conveyor belt 33
6.4.3 Determination of maximum speed of roller 34
Conclusions 36
Thanks 37
References 38
40
第1章 緒論
1.1 可伸縮帶式輸送機的研究目的及意義
可伸縮帶式輸送機是使用最普通的一種輸送機，其基本結(jié)構(gòu)是在水平或傾斜的長機架兩端裝有輸送帶滾筒，在滾筒上的無接縫環(huán)形輸送帶連續(xù)地朝一個方向移動，貨物放在帶上輸送?？缮炜s帶式輸送機與其他類型的輸送機相比，具有優(yōu)良的性能，在連續(xù)裝載的情況下能連續(xù)運輸，生產(chǎn)率高，運行平穩(wěn)可靠，輸送連續(xù)均勻，工作過程中噪聲小，結(jié)構(gòu)簡單，能量消耗小，運行維護費用低，維修方便，易于實現(xiàn)自動控制及遠程操作等優(yōu)點。
可伸縮帶式輸送機可用于水平和傾斜運輸。沿傾斜使用的角度，依所運物料性質(zhì)的不同和輸送帶表面形狀不同而異。
1.2 可伸縮式帶式輸送機的分類和特點
1.2.1 各種帶式輸送機的分類
帶式輸送機分類方法有多種，按輸送帶結(jié)構(gòu)可分成兩類，一類是普通型帶式輸送機，這類帶式輸送機在輸送帶運輸物料的過程中，上帶呈槽形，下帶呈平形，輸送帶有托輥托起，外表幾何形狀均為平面；另外一類如下圖簡單表示。
TDⅡ型固定式帶式輸送機
QD80輕型固定帶式輸送機
普通型 DX型鋼繩芯帶輸送機
U型帶式輸送機
管形帶式輸送機
輸送機
氣墊帶式輸送機
波狀擋邊帶式輸送機
特種結(jié)構(gòu)型 鋼繩牽引帶式輸送機
壓帶式帶式輸送機
可伸縮帶式輸送機
圖1-1 各式輸送機的簡介
1.2.2 各種帶式輸送機的特點
可伸縮帶式輸送機：由于綜合機械化采煤工作面推進速度比較快，所以順槽的長度和運輸距離變化比較快，這就要求順槽運輸設備能夠比較迅速地進行伸長或縮短?？缮炜s帶式輸送機是為了適應這種需要而設計制造的。它的主要特點是機身可以很方便地收縮，它有一個儲帶裝置，可以貯存一卷膠帶?？缮炜s帶式輸送機有鋼絲繩吊掛式和落地架式兩種。
1. QD80輕型固定式帶輸送機
QD80輕型固定式帶輸送機與TDⅡ型相比，其帶較薄、載荷也較輕，運距一般不超過100m，電機容量不超過22kW。
2. DX型鋼繩芯帶式輸送機
它屬于高強度帶式輸送機，其輸送帶的帶芯中有平行的細鋼繩，一臺運輸機運距可達幾公里到幾十公里。
3. U形帶式輸送機
它又稱為槽形帶式輸送機，其明顯特點是將普通帶式輸送機的槽形托輥角由提高到使輸送帶成U形。這樣一來輸送帶與物料間產(chǎn)生擠壓，導致物料對膠帶的摩擦力增大，從而輸送機的運輸傾角可達25°。
4. 管形帶式輸送機
U形帶式輸送帶進一步的成槽，最后形成一個圓管狀，即為管形帶式輸送機，因為輸送帶被卷成一個圓管，故可以實現(xiàn)閉密輸送物料，可明顯減輕粉狀物料對環(huán)境的污染，并且可以實現(xiàn)彎曲運行。
5. 氣墊式帶輸送機
其輸送帶不是運行在托輥上的，而是在空氣膜（氣墊）上運行，省去了托輥，用不動的帶有氣孔的氣室盤形槽和氣室取代了運行的托輥，運動部件的減少，總的等效質(zhì)量減少，阻力減小，效率提高，并且運行平穩(wěn)，可提高帶速。但一般其運送物料的塊度不超過300mm。增大物流斷面的方法除了用托輥把輸送帶強壓成槽形外，也可以改變輸送帶本身，把輸送帶的運載面做成垂直邊的，并且?guī)в袡M隔板。一般把垂直側(cè)擋邊作成波狀，故稱為波狀帶式輸送機，這種機型適用于大傾角，傾角在以上，最大可達。
6. 壓帶式帶輸送機
它是用一條輔助帶對物料施加壓力。這種輸送機的主要優(yōu)點是：輸送物料的最大傾角可達，運行速度可達6m/s，輸送能力不隨傾角的變化而變化，可實現(xiàn)松散物料和有毒物料的密閉輸送。其主要缺點是結(jié)構(gòu)復雜、輸送帶的磨損增大和能耗較大。
7. 鋼繩牽引帶式輸送機
它是無際繩運輸與帶式運輸相結(jié)合的產(chǎn)物，既具有鋼繩的高強度、牽引靈活的特點，又具有帶式運輸?shù)倪B續(xù)、柔性的優(yōu)點。
1.3 國內(nèi)外可伸縮帶式輸送機的現(xiàn)狀
早在20世紀70年代，就已經(jīng)出現(xiàn)了運輸距離達到100 的帶式輸送機輸送線路。近年來，帶式輸送機在礦山運輸中已經(jīng)逐漸開始取代汽車和機車運輸，成為散裝物料的主要運輸裝備。不斷出現(xiàn)新型帶式輸送機，拓寬了帶式輸送機的應用領域?？缮炜s帶式輸送機是連續(xù)輸送物料機械中效率最高、使用最普遍的一種機型，是巷道掘進運輸和采煤工作面順槽運 輸?shù)闹饕O備。在煤炭、冶金領域中，可伸縮帶式輸送機得到了廣泛應用。
目前帶式輸送機已廣泛應用于國民經(jīng)經(jīng)濟各個部門，近年來在露天礦和地下礦的聯(lián)合運輸系統(tǒng)中可伸縮帶式輸送機又成為重要的組成部分。
這種輸送機的特點是輸送能力大（可達30000t/h），適用范圍廣（可運送礦石，煤炭，巖石和各種粉狀物料，特定條件下也可以運人），安全可靠，自動化程度高，設備維護檢修容易，經(jīng)營費用低，由于縮短運輸距離可節(jié)省基建投資。
未來可伸縮帶式輸送機的發(fā)展趨勢是：大運輸能力、大帶寬、大傾角和水平轉(zhuǎn)彎，合理使用膠帶張力，降低物料輸送能耗，清理膠帶的最佳方法等。
1.4 本設計的研究內(nèi)容
本設計為可伸縮式帶式輸送機的結(jié)構(gòu)設計，主要要研究輸送帶的選用、帶式輸送托輥、帶式輸送機滾筒的、拉緊裝置及收放帶裝置、輸送機傳動裝置的，輸送帶的選用包括輸送量的計算、牽引力的計算、各點張力的計算及輸送帶壽命的計算。托輥的設計計算包括托輥垂度與間距的設計計算、輸送帶最小拉力、托輥的載荷計算、托輥的額定負荷和最大轉(zhuǎn)速。拉近裝置及收放膠帶裝置的設計包括拉緊裝置的復制作用和種類、拉緊裝置的計算。輸送機傳動裝置包括電機及減速器的選用、輸送滾筒設計計算及軸的確定。
第2章 輸送機總體方案設計
2.1 傳動方案和總體設計
由于我們設計的皮帶輸送機用于井下巷道，工作環(huán)境惡劣，運輸量大且空間狹小，為了減小設計尺寸且提高運輸能力，擬采用大功率雙電動機驅(qū)動，與機身平行安裝，雙滾筒采用齒輪嚙合傳動。按照皮帶輸送機的一般工作原理可得到總體的傳動方案，擬定采用如下線路布置傳動方案。
1-頭部卸載滾筒 2-驅(qū)動滾筒 3-儲帶換向滾筒
4-拉緊滾筒 5-尾部換向滾筒
圖2-1 帶式輸送機傳動方案圖
2.2 可伸縮帶式輸送機的結(jié)構(gòu)及其工作原理
可伸縮帶式輸送機主要由以下部件組成：頭架、驅(qū)動裝置、傳動滾筒、尾架、托輥、中間架、尾部改向裝置、卸載裝置、清掃裝置、張緊裝置、儲帶裝置等組成。輸送帶是帶式輸送機的承載構(gòu)件，帶上的物料隨輸送帶一起運行，物料根據(jù)需要可以在輸送機的端部或中間部位卸下，輸送帶用旋轉(zhuǎn)的托棍支撐，運行阻力小，可沿水平或傾斜線路布置。
可伸縮帶式輸送機是以輸送帶作為牽引和承載構(gòu)件，通過承載物料的輸送帶的運動進行物料輸送的連續(xù)運輸設備。其結(jié)構(gòu)原理如圖2-1所示，輸送帶繞經(jīng)傳動滾筒和尾部滾筒形成無極環(huán)形帶，上下輸送帶由托輥支承以限制輸送帶的撓曲垂度，拉緊裝置為輸送帶正常運行提供所需的張力。工作時驅(qū)動裝置驅(qū)動傳動滾筒，通過傳動滾筒和輸送帶之間的摩擦力驅(qū)動輸送帶運行，物料裝在輸送帶上和帶子一起運動。
1-卸載滾筒；2-傳動滾筒；3-儲帶倉；4-尾部滾筒
圖2-1 可伸縮帶式輸送機結(jié)構(gòu)原理圖
可伸縮帶式輸送機一般在端部卸載，當采用專門的卸載裝置時，也可在中間卸載。在結(jié)構(gòu)上與通用固定式的主要區(qū)別是增加了伸縮輸送帶的機構(gòu)。伸縮機構(gòu)有儲帶、卷帶、放帶和機尾移動裝置，中間架便于拆裝。儲帶裝置包括一組固定滾筒和一組裝在游動小車上的活動滾筒，輸送帶繞經(jīng)兩組滾筒，可通過張緊絞車，增大兩組滾筒間的距離，儲帶裝置中卷入的輸送帶增多，將機尾向前移動，輸送機的運輸距離就縮短，反之就增長。收放膠帶裝置是拆除和接入輸送帶的設備，它可將拆除的輸送帶纏繞成卷，或?qū)⒊删磔斔蛶Ы尤雰аb置；這樣便可按需要改變輸送機長度?？缮炜s帶式輸送機也有水平式和傾斜式兩種，它與橋式轉(zhuǎn)載機配合用于回采工作面的下平巷，能加快工作面推進速度，也可用于使用掘進機的掘進工作面。
第3章 帶式輸送機輸送帶的設計計算
3.1 可伸縮帶式輸送機輸送帶的選擇
可伸縮帶式輸送機的輸送帶是輸送機的重要部件，在輸送機中輸送帶的成本占整個設備成本的30％～50％。在運轉(zhuǎn)過程中，輸送帶所受的載荷是極復雜的，它除受縱向的拉伸應力外，還受經(jīng)過滾筒和托輥的彎曲應力。大多數(shù)輸送帶的損壞表現(xiàn)為工作面層和邊緣磨損，受大塊、尖利物料的沖擊引起擊穿、撕裂和剝離。合理選擇輸送帶，對輸送帶的設計十分重要。
輸送帶的選用是根據(jù)輸送機的線路布置、輸送的材料和使用條件來進行的。合理選擇輸送帶不僅對完成輸送機設計任務至關重要，還影響輸送機滾筒、托輥和驅(qū)動裝置等機械部件的設計。
帶式輸送機常用的輸送帶主要有織物芯膠帶、整體編織和鋼繩芯膠帶3類?？椢镄灸z帶用掛膠的帆布形成若干層襯墊骨架，外面用橡膠覆蓋，形成一定厚度的覆面層。上覆面較厚，一般為3～6 mm，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；下覆面層與支承托輥接觸，主要承受壓力，為了減少輸送帶沿托輥運行時的壓陷滾動阻力，下覆面層較薄，一般為1．5～2 mm。當輸送帶跑偏與機架接觸時，將側(cè)邊橡膠覆面加厚以避免輸送帶受到機械磨損。在設計中正確選擇輸送帶，在使用中保護好輸送帶，都是很重要的問題，應盡可能地避免輸送帶的不正常損壞。
由于在井下作業(yè)故皮帶應選用阻燃型的，材料選用氯丁CR。由于輸送的是煤，故要求的強度較大，可選用阻燃尼龍皮帶。輸送帶的成本約占帶式輸送機總成本的1/2以上，所以選擇合適的輸送帶就顯得十分重要，安全系數(shù)和接頭方式都直接影響整機的成本。其中，本設計已知量如下：
輸送量；帶速；動堆積角°；輸送長度；原煤最大塊度，輸送機工作傾角°；原煤堆積密度；工作環(huán)境為井下、潮濕。
3.2 輸送量
可伸縮帶式輸送機的運輸能力，決定于輸送帶上所裝運的物料的斷面積，輸送帶的運行速度及輸送機的傾角，因為在傾斜的輸送機上物料的堆積面積小。
可伸縮帶式輸送機屬于連續(xù)運行的運輸機械，對于均勻、連續(xù)裝載時，其運輸能力為:
(3-1)
式中 ——運輸能力，；
——單位長度上所裝物料的質(zhì)量，；
——物料的運行速度，。
由
（3-2）
得
（3-3)
式中 ——在運行的輸送帶上，物料的最大橫截面積，；
——物料的堆積密度，。
可伸縮帶式輸送機屬連續(xù)運行式的運輸機械，其運輸能力按公式（3-3）計算?？紤]到輸送帶在沿傾斜方向運行時，物料在輸送帶上的堆積面將減小。因此，計算帶式輸送機的最大運輸能力時，應在工式（3-3）中乘一個傾斜系數(shù)，可知可伸縮帶式輸送機的最大運輸能力用下式計算：
（3-4）
式中 ——運輸能力，；
——在運行的輸送帶上，物料的最大堆積橫截面積，；
——物料的堆積密度，；
——物料的運行速度，；
——輸送機的傾斜系數(shù)。
3.2.1 物料堆積橫截面積的計算
按給定的工作條件，原煤的動堆積角為°；原煤的堆積密度為；輸送機的工作傾角為°；查《礦山運輸機械》表4-13得傾斜系數(shù)為；帶速；將各參數(shù)帶入式（3-4），為保證給定的運輸能力，帶上必須具有的堆積橫截面積為：
=m2
可查《礦山運輸機械》表4-12，輸送機的承載托輥槽角為°時，物料的動堆積角為°時，帶寬為的輸送帶上允許物料堆積的橫截面積為，此值大于計算所需的堆積橫截面積，據(jù)此選用帶寬為的輸送帶能滿足要求。
3.2.2 驗算膠帶寬度和厚度
查《礦山運輸機械》Ⅱ有：
m （3-5）
式中 ——運輸能力，；
——貨載斷面系數(shù)，查《礦山運輸機械》表3-19可按動堆積角°，得貨斷載截面系數(shù)，；
——物料的堆積密度，=；
——物料的運行速度，；
——輸送機的傾斜系數(shù)。
將上述數(shù)據(jù)帶入式（3-5）得：
=m
考慮礦井的增產(chǎn)能力、貨載塊度及膠帶的來源，選用寬的膠帶，為滿足一定運輸生產(chǎn)率所需的帶寬，還必須按物料的塊度進行校核。查《礦山運輸機械》Ⅱ有:
對于原煤 mm
則 mm
式中 ——帶寬，；
——貨載最大塊度的橫向尺寸，。
可見所選帶寬滿足最大塊度要求。故選用寬度為的輸送帶滿足要求。輸送帶厚度=布層數(shù)×每層厚度mm+上膠厚mm+下膠厚mmmm
查《運輸機械設計選用手冊》表1-13可知帆布輸送帶單位質(zhì)量；
重段單位長度上分布的托輥旋轉(zhuǎn)部分質(zhì)量為：
=kg/m
空段單位長度上分布的托輥旋轉(zhuǎn)部分質(zhì)量為：
==kg/m
單位長度上分布緩沖托輥旋轉(zhuǎn)部分質(zhì)量為：
kg/m
3.2.3 輸送能力的驗算
根據(jù)式（3-4）得：
=t/h
式中 ——水平輸送量，；
——輸送機的傾角系數(shù)，查《礦山運輸機械》表4-13，；
——物料橫斷面積；
——帶速，；
——物料松散密度，。
由于，故能滿足輸送量要求。
3.3 牽引力的計算
本機長為，牽引力的計算可查《礦山運輸機械》按下式計算：
（3-6）
對于長距離的帶式輸送機（例如以上），附加阻力明顯小于主要阻力，采用將主要阻力乘以一個大于的系數(shù)計入附加阻力的計算，不會出現(xiàn)嚴重錯誤，以簡化運行阻力的計算。為此引入一個系數(shù)，可對上式進行簡化計算驅(qū)動滾筒上的牽引力（圓周力）。
故本機可簡化為:
承載段
（3-7）
N
式中 ——驅(qū)動滾筒上所需的牽引力（圓周力），；
——計入附加阻力系數(shù)，查《礦山運輸機械》表4-18，當輸送長度為600時，=1.17；
——單位長度輸送帶上裝運的物料量，；
——單位長度輸送帶的質(zhì)量，；
——空段單位長度上分布的托輥旋轉(zhuǎn)部分的質(zhì)量，；
——承載段單位長度上分布的托輥旋轉(zhuǎn)部分的質(zhì)量，；
——輸送機長度，；
——重力加速度，；
——輸送帶在托輥上運行的阻力系數(shù)（也有稱模擬摩擦系數(shù)）。查《礦山運輸機械》表4-17，。
空載段
（3-8）
則
N
式中 ——驅(qū)動滾筒上所需的牽引力（圓周力），；
——計入附加阻力系數(shù)，可查《礦山運輸機械》表4-18知，當輸送長度為600時，=1.17；
——單位長度輸送帶的質(zhì)量，；
——空段單位長度上分布的托輥旋轉(zhuǎn)部分的質(zhì)量；
——承載段單位長度上分布的托輥旋轉(zhuǎn)部分的質(zhì)量；
——輸送機長度，；
——重力加速度，；
——輸送帶在托輥上運行的阻力系數(shù)（也有稱模擬摩擦系數(shù)）。查《礦山運輸機械》表4-17，。
3.4 輸送帶各點張力的計算
輸送帶作為帶式輸送機的牽引構(gòu)件，在承受為克服輸送帶運行阻力所必需的牽引力的同時，由于可伸縮帶式輸送機是靠驅(qū)動滾筒與輸送帶之間的摩擦力傳遞牽引力，它的張力還要滿足滾筒摩擦傳動的需要。除此之外，為防止輸送帶在兩托輥之間有過大的垂度，輸送帶的張力還要滿足它的垂度不超過規(guī)定值的需要。
輸送帶作為牽引構(gòu)件，它的張力沿輸送機全長是變化的，需要用逐點法求算它在各點的張力。
圖3-1 可伸縮帶式輸送機工作系統(tǒng)圖
采用逐點法求各點張力，如圖3-1是輸送帶整體布局各點受力情況，根據(jù)各點的受力情況：
1）計算輸送帶各區(qū)段的運行阻力
按所給定條件，如圖3-1所示，本機只有重段和空段兩個直線區(qū)段。各段運行阻力計算如下：
N
N
式中 ——各段阻力，；
——各段輸送長度，；
——單位長度輸送帶上裝運的物料量，；
——單位長度輸送帶的質(zhì)量，；
——承載段單位長度上分布的托輥旋轉(zhuǎn)部分的質(zhì)量，；
——空段單位長度上分布的托輥旋轉(zhuǎn)部分的質(zhì)量，；
——輸送帶在托輥上運行的阻力系數(shù)（也有稱模擬摩擦系數(shù)）。查《礦山運輸機械》表4-17，；
——輸送帶在托輥上運行的阻力系數(shù)（也有稱模擬摩擦系數(shù)）。查《礦山運輸機械》表4-17，。
2）輸送帶各點的張力計算
為簡化計算，輸送帶繞經(jīng)滾筒兩項阻力按輸送帶的張力增加﹪計算。依逐點計算法得：
（3-9）
本機為雙滾筒驅(qū)動，初取圍包角°，由于驅(qū)動滾筒為膠面，采區(qū)空氣潮濕取，摩擦力備用系數(shù)一般取，查《礦山運輸機械》Ⅱ表3-27得。
按摩擦牽引條件：
（3-10）
則聯(lián)立式（3-9）與式（3-10）得：
N
按空段輸送帶最大允許垂度的要求，空段最小張力點應小于上式求得之值為：
（3-11）
則取最小張力點為：
令，以此為準，按上列各點張力的關系式求算各點張力得：
3.4.1 膠帶層數(shù)的計算
查《礦山運輸機械》Ⅱ有下式
（3-12）
則
式中 ——輸送帶帆布層數(shù)；
——膠帶的最大張力，；
——輸送帶安全系數(shù)，一般取～12，??；
——輸送帶帶寬，；
——帶寬為一厘米的一層帆布的拉斷力，
可知選帶層為三層織物的尼龍帶合適。
3.4.2 膠帶打滑條件的計算
查《礦山運輸機械》有，當輸送帶在相遇點上的實際張力超過計算得出的最大值時，滾筒將在輸送帶接觸面上打滑。因此，撓性體摩擦傳動的工作條件是：
（3-13）
式（3-13）即歐拉公式。
則
核算圍包角：在煤礦中因運轉(zhuǎn)條件較差，一般取，查《礦山運輸機械》Ⅱ表3-27，則：
實際設備圍包角為，故值滿足不打滑條件要求。
3.5 輸送帶壽命的計算
目前常用德國HZ7ZEL法（德國人赫特澤爾于1940年提出的公式）來計算輸送帶壽命，即：
（3-14）
則 %100%180%100%100%120%
120%80%450
式中 ——可持久耐用的輸送量，查《新型帶式輸送機手冊》表6-29，=450 萬t；
——上覆蓋膠耐用度，查《新型帶式輸送機手冊》表6-30，=100%；
——上覆蓋膠厚度與拉伸強度有關的耐用度，查《新型帶式輸送機手冊》表6-31，=100%；
——運輸物種的耐用度，查《新型帶式輸送機手冊》表6-32，=180%；
——裝載點有關的耐用度（一個裝載點），查《新型帶式輸送機手冊》表6-33，=100%；
——傾角的耐用度，查《新型帶式輸送機手冊》表6-33，=100%；
——裝載地點有關的耐用度，查《新型帶式輸送機手冊》表6-33，=120%；
——拉緊裝置型式有關的耐用度，查《新型帶式輸送機手冊》表 6-33，=120%；
——驅(qū)動系的耐用度，查《新型帶式輸送機手冊》表6-33，=80%；
第4章 帶式輸送機滾筒設計計算
滾筒是帶式輸送機的重要部件，按在輸送機中所起的作用滾筒可分為傳動滾筒和改向滾筒兩大類。傳動滾筒的作用是將驅(qū)動裝置提供的轉(zhuǎn)矩傳到輸送帶上，改向滾筒包括用于輸送帶在輸送機端部的改向、增加傳動滾筒包角的導向滾筒、拉緊滾筒是用于拉緊裝置的導向滾筒。改向滾筒不承擔轉(zhuǎn)矩，結(jié)構(gòu)比較簡單。傳動滾筒和驅(qū)動裝置相連，是帶式輸送機最重要的部件，驅(qū)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(shù)和輸送帶在該滾筒上的包角。
按驅(qū)動方式分，傳動滾筒有：
1、 外驅(qū)動式，即驅(qū)動裝置放在傳動滾筒外面，減速器直接同傳動滾筒輸入軸相聯(lián)。本設計選用此種結(jié)構(gòu)。
2、 內(nèi)驅(qū)動式，即將驅(qū)動裝置全部放在傳動滾筒內(nèi)，此種方式又稱為電動滾筒。如果僅將減速器裝入滾筒內(nèi)，稱為齒輪滾筒，或稱為外裝式減速滾筒，適用于大功率帶式輸送機。
按外形分，傳動滾筒可分為：
1、人字形滾筒。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、片式滾筒。滾筒由許多葉片組成，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，也可以起到自清掃作用，此類滾筒稱為格柵滾筒。
3、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、、直線形護面、環(huán)形護面、梯形護面等各種護面形狀的滾筒，其目的是增大摩擦系數(shù)和便于排除黏著物料。本設計選用菱形膠面滾筒。
4.1 傳動滾筒直徑的確定
輸送帶的彎曲疲勞極限與滾筒直徑成反比，滾筒直徑越大越有利，依層厚度而定。
查《新型帶式輸送機手冊》有滾筒直徑表達式：
（4-1）
式中 ——滾筒直徑，；
——滾筒因子，查《新型帶式輸送機設計手冊》表6-28，；
——帆布層數(shù)，；
——每層芯厚度，。
則
查《新型帶式輸送機設計手冊》表10-2，可知當 時，傳動滾筒直徑的范圍為～1000，故上述符合。查《新型帶式輸送機設計手冊》表10-4，取主滾筒直徑，軸承號為3520。同理，查《新型帶式輸送機設計手冊》表10-8，卸載滾筒直徑，機尾滾筒。
4.2 直徑的驗算與材料的選擇
1）查《新型帶式輸送機設計手冊》，根據(jù)滾筒平均表面壓強可求得滾筒直徑的計算公式為：
（4-2）
則傳動滾筒的平均面壓為：
式中 ——平均接觸面壓，對于織物帶芯，有；
——筒皮的最大承受能力，查《新型帶式輸送機設計手冊》續(xù)表 10-8，；
——滾筒直徑，；
——輸送帶寬，。
則卸載滾筒的平均面壓為：
式中 ——平均接觸面壓，對于織物帶芯，有；
——筒皮的最大承受能力，查《新型帶式輸送機設計手冊》續(xù)表 10-8，；
——滾筒直徑，；
——輸送帶寬，。
故滾筒直徑的選擇滿足條件的要求。
2）材料的選用：
主滾筒材料選擇按GB711-85的技術要求，選用無縫鋼管鋼。45鋼管 ～。
輻板采用鋼板Q235—A結(jié)構(gòu)。
由于滾筒直徑，故輪轂材質(zhì)選用,許用應力 。
軸選用40Cr調(diào)質(zhì)處理，～。
滾筒與軸之間采用鍵聯(lián)接，一端用軸肩定位，另一端采用過盈配合，由于部件比較大，所以可以固定住。在主滾筒上覆蓋膠用以增加滾筒與皮帶之間的摩擦系數(shù)，無縫鋼管與輻板之間采用焊接的方式。
滾筒包膠的主要優(yōu)點就是表面摩擦系數(shù)大，包膠是在光面鋼制滾筒表面上用冷粘或硫化一層橡膠。本設計傳動滾筒選用菱形（網(wǎng)紋）包膠滾筒。這種滾筒沒有方向性，滾筒可正反轉(zhuǎn)，對于可逆運輸送機采用菱形滾筒比較適合，其中，主滾筒結(jié)構(gòu)圖如下：
圖4-1 主滾筒結(jié)構(gòu)圖
4.3 兩軸承座中心距A的計算
查《新型帶式輸送機設計手冊》有兩軸承座中心距的計算公式如下：
對于～
（4-3）
式中 ——帶寬，；
所以中心距只要在這個范圍中就可以，可以根據(jù)圖紙中零件的布置確定。
為了防止覆蓋膠開裂，滾筒直徑應大于35倍帶厚（上下覆蓋膠最大值與芯體厚度之和）。
4.4 滾筒的轉(zhuǎn)速及軸的確定
由《新型帶式輸送機設計手冊》查得設計輸送帶時常用公式將滾筒外徑換算為帶速，而一旦選定滾筒直徑后，引入一個系數(shù)，公式可變?yōu)椋?
（4-4）
則滾筒的轉(zhuǎn)速為：
式中 ——帶速，；
——滾筒轉(zhuǎn)速，；
——系數(shù)，查《新型帶式輸送機設計手冊》表10-12，=0.00586。
由《新型帶式輸送機設計手冊》可知：
滾筒兩幅板間距：
。
滾筒長度L為：
（100～200）=800+150=950
1.求傳動軸上的功率、轉(zhuǎn)速、轉(zhuǎn)矩 。
由于該減速器的傳動效率不小于94%，所以取η=0.95
電機的功率為=40 ，轉(zhuǎn)速，減速器的傳動比=18.449 ；
所以 =
2.初步確定軸的最小直徑
查《機械設計》式（15-2）初步估算軸的最小直徑。選取軸的材料為40Cr，調(diào)質(zhì)處理。查表15-3《機械設計》，取A0=112，于是得：
（4-5）
式中 ——計算軸的直徑，；
——軸傳遞的額定扭矩，，；
——軸傳遞的額定功率，；
——軸的許用扭應力，見《機械設計手冊》表26；
——按定的系數(shù)，見《機械設計手冊》表26，。
取
3.軸的結(jié)構(gòu)設計
根據(jù)軸向定位的要求確定軸的各段直徑和長度，其基本尺寸如圖4-2。
圖4-2 主軸的結(jié)構(gòu)尺寸
為了滿足軸的定位要求，軸上安裝主滾筒處的左端采用軸肩定位，右端采用彈性擋圈定位。而輻板是和滾筒外徑焊接在一起的。所以此段長就根據(jù)滾筒長度來定，初步選擇為。
初步選擇軸承。因軸承同時受有徑向力和法向載荷的作用（在調(diào)節(jié)皮帶時，不可能不承受周向力，當然很?。蔬x用雙列調(diào)心滾子軸承型號3520。軸承產(chǎn)品目錄初步選取雙列向心球面滾子軸承，該處軸徑定為，便于安裝。
4.軸上零件的周向定位
滾筒輪轂采用平鍵定位，其制造簡單，裝拆方便，對中性好，由手冊查得平鍵截面(GB/GT1095-79)，鍵槽用鍵槽銑刀加工，長分別為（標準鍵長查表4-91），同時為了保證滾筒輪轂與滾筒外圓筒焊接的同軸度，故選擇滾筒輪轂與軸的配合為；軸承與軸的周向定位是借過渡配合來保證的，此處選軸的直徑尺寸公差為。
5.確定軸上圓角和倒角尺寸
參考表《機械設計》15-2，取軸端倒角為2×45°，各軸肩處的圓角半徑為。具體見圖4-2。
6.求軸上的載荷
首先根據(jù)軸的結(jié)構(gòu)圖做出軸的計算簡圖。在確定軸承的支點位置時，從軸的結(jié)構(gòu)尺寸圖4-2和軸彎矩圖4-3中可以看出截面3（滾筒輪轂邊緣處）是軸的危險截面。
扭矩
由上圖可判斷出；； 所以只求就可以。
各點彎矩
即
由于在垂直方向只受重力，假設滾筒重，；
則
7.按彎扭合成應力校核軸的強度
查《機械設計手冊》（表-3）及上表中的數(shù)值，軸的計算應力為：
取 （扭應力不變時）
則
查《機械設計手冊》表查得；
選定軸的材料為40Cr，調(diào)質(zhì)處理則，固安全。
圖4-3 軸彎矩圖
8.精確校核軸的疲勞強度
抗彎截面系數(shù)
mm3
抗扭截面系數(shù)
4截面Ⅳ左側(cè)的彎矩為
截面上的扭矩為
截面上的彎曲應力為
截面上的扭轉(zhuǎn)切應力為
軸的材料為40Cr，調(diào)質(zhì)處理。由表查得：
；；。
截面上由于軸肩而形成的理論應力集中系數(shù)及按《機械設計》附表3-2查取。因，
經(jīng)插值后查得：，；
查《機械設計》附圖3-1可得軸的材料的敏性系數(shù)為：
故有效應力集中系數(shù)按式為：
查《機械設計》附圖3-2得尺寸系數(shù)；
查《機械設計》附圖3-3得扭轉(zhuǎn)尺寸系數(shù)。
軸按磨削加工，查《機械設計》附圖3-4得表面質(zhì)量系數(shù)為
；
軸未經(jīng)表面強化處理，即；
則查《機械設計》按式（3-12）及（3-12a）得綜合系數(shù)值為：
又查《機械設計》第三章第一節(jié)和第二節(jié)知材料的特性系數(shù)：
～，??；～，取。
計算安全系數(shù)值，按《機械設計》式（15-6）～（15-8）可得下式
由以上計算可知其安全。
由于改向滾筒在扭轉(zhuǎn)方向變形很小，所以它的抗扭應力足夠，故在此不進行計算。
第5章 拉緊裝置及收放膠帶裝置的設計
5.1 拉緊裝置的概述
5.1.1 拉緊裝置的作用
帶式輸送機的正常運轉(zhuǎn)必須使輸送帶具有一定的張緊力，提供張緊力的設備就是拉緊裝置。所謂“拉緊”，具有吸收輸送帶伸長和為輸送帶提供張緊力兩層含義。一般的輸送機拉緊裝置作用如下：
1）保證輸送帶在傳動滾筒分離點具有足夠的張力，以滿足傳動滾筒的摩擦傳動要求；
2）保證輸送帶最小張力點的張力，以滿足輸送帶的垂度限制條件；
3）滿足輸送帶動張力引起的彈性伸長要求的拉緊行程；
4）補償輸送帶的永久伸長；
5）為輸送帶接頭提供必要的行程。
對于長距離、高張力的輸送機需要考慮在不同的工作狀態(tài)提供不同的張緊力，以提高輸送帶的使用壽命。在輸送機的起動、制動時為保證起動、制動力的傳遞所需要的張緊力不同。輸送帶的張力分布也不相同，需要考慮在這兩種工況下滿足輸送帶的垂度條件所需要的張緊力也相應增大。所以要求在起動、制動過程中要有大于運行時的張緊力。這就要求拉緊裝置在不同的工況下能夠提供相應的張緊力。
5.1.2 拉緊裝置的種類
拉緊裝置按作用可以分為重錘式、固定式和自動拉緊三類。
1.重錘拉緊裝置
重錘式拉緊裝置是結(jié)構(gòu)最簡單、應用范圍最廣泛的拉緊裝置。它是保持張緊力不變的拉緊裝置，盡管在輸送機起動和停機時拉緊重錘也有慣性力產(chǎn)生。分析表明，重錘的加速度遠小于重力加速度，因而，可近似看作張緊力不變。
2.固定拉緊裝置
固定拉緊裝置是在輸送機的運轉(zhuǎn)過程中拉緊滾筒位置保持不變拉緊裝置。這類拉緊裝置是在輸送機的停機狀態(tài)對張緊力或拉緊行程進行調(diào)整，而在運行時無法及時調(diào)整。固定拉緊有螺旋拉緊和絞車固定拉緊。
絞車拉緊裝置可以是手動的和電動的。手動絞車一般應用于中等長度的輸送機。它可以促成各種形式，為了能進行人工操作，它的傳動部分應該是有較大的減速比，因而經(jīng)長用蝸輪、蝸桿減速器。手動絞車也可以通過液壓來實現(xiàn)，電動絞車一般應用于長距離帶式輸送機，電動絞車也可以通過液壓裝置進行工作。
電動絞車拉緊裝置，它由絞車、拉緊鋼絲繩、滑輪、拉緊小車組成。為保證輸送機停機時得到合適的張緊力，有的拉緊裝置上還設有張力傳感器。為使拉緊位置固定，有的拉緊絞車上需設置閉鎖裝置和制動器。
電動絞車拉緊裝置雖然不能實現(xiàn)恒張力拉緊，但是它具有儲帶功能，當輸送帶工作一段時間后會產(chǎn)生變形，絞車可以消化此變形。在可伸縮帶式輸送機中將絞車作為輸送帶的儲帶工作機構(gòu)。
在應用中可以同時使用固定絞車拉緊裝置和重錘拉緊裝置，這樣既保證在輸送機工作中張緊力為一恒定值，又可以減小重錘拉緊的工作空間，這種組合拉緊方式是一種較好的拉緊方式。
3.自動絞車拉緊
前面提到的固定絞車拉緊裝置，在其上設置自動控制系統(tǒng)可以構(gòu)成自動拉緊裝置。自動拉緊裝置是現(xiàn)代大型帶式輸送機中廣泛應用的拉緊形式。由于自動拉緊裝置要完成自動拉緊過程，拉緊裝置的結(jié)構(gòu)和控制都較復雜。自動拉緊裝置可分為：電動絞車自動拉緊裝置和液壓式自動拉緊裝置。
5.1.3 拉緊裝置在帶式輸送機中布置的位置
在帶式輸送機設計中，合理的選擇拉緊裝置的形式布置在相應的位置是保證輸送機正常運轉(zhuǎn)、起動和制動時輸送帶在傳動滾筒上不打滑的必要條件。一般情況下，布置拉緊裝置必須考慮的因素如下：
1）拉緊裝置要盡量布置在輸送帶的張力最小出處。
2）需要考慮拉緊裝置張緊力的作用區(qū)域，必要時可以設計兩個拉緊裝置。
3）拉緊裝置應盡量靠近傳動滾筒處。
4）在雙滾筒驅(qū)動時，一般拉緊裝置設置在后一個傳動滾筒的分離點；考慮傳遞制動力的要求也可設置在兩個傳動滾筒之間。
5）采用任何形式的拉緊裝置都必須布置成拉緊滾筒繞入和繞出輸送帶分支與滾筒位移線平行，而且施加的拉緊力要通過滾筒中心。
5.2 拉緊裝置的選擇計算
5.2.1 張緊絞車的工作原理
張緊小車由車架、車輪、滑輪組和改向滾筒等組成。張緊絞車通過鋼繩滑輪組牽引張緊小車在軌道上行走，從而達到儲進和放出膠帶的作用，并使膠帶得到適當?shù)膹埦o度?；喗M由滑輪架和四個滑輪組成。它通過一銷軸鉸接在車架上，從而使作用于四個滑輪上大小不等的牽引力成為一合力。通過銷軸作用于張緊車的中心。實踐證明這樣容易控制張緊車，對防止改向滾筒上的膠帶跑偏效果好，張緊絞車的作用是對作業(yè)中的輸送帶進行張緊。作業(yè)過程當輸送帶松時，應該用張緊絞車來張緊輸送帶。具體方法是：應使離合器與滾筒銷軸嚙合，使?jié)L筒與傳動軸連接，以形成電機-聯(lián)輪器-蝸桿-蝸輪-中間軸-小齒輪-大齒輪-傳動軸-離合器(齒輪式離合器處于嚙合狀態(tài))-滾筒這樣的傳動系統(tǒng)。
當因作業(yè)需要使輸送帶松開時，先不要松開離合器，應使電動機反轉(zhuǎn)，放松鋼絲繩。然后停止電動機，打開離合器，慢慢放松輸送帶。目的是防止由于松繩過多而使張緊游動小車運行不穩(wěn)或鋼絲繩在滑輪上脫槽等現(xiàn)象。圖5-1為張緊裝置鋼絲繩纏繞示意圖。
圖5-1張緊裝置鋼絲繩纏繞示意圖
5.2.2 張緊力的確定
固定式拉緊裝置的張緊力需要考慮輸送機在不同工況下的張力分布提供必要的最小張緊力。本設計采用電動絞車拉緊，絞車的輪子與軌道之間存在滑動摩擦力，此摩擦力很小，可以忽略不計。則
拉緊裝置的最大拉力為：
則
根據(jù)《新型帶式輸送機設計手冊》表7-6查絞車拉緊的規(guī)格可知，當寬時，拉緊鋼絲繩直徑，最大拉緊力為。質(zhì)量，拉緊行程，鋼絲繩在卷筒上纏繞的安全圈數(shù)不得少于3圈，纏繞鋼絲繩時應使用鋼絲繩從卷筒下方繞出。
從可查《新型帶式輸送機設計手冊》表7-8絞車拉緊裝置的組合。查拉緊速度=0.01m/s。絞車牽引力，額定拉緊力時，滑輪直徑。鋼絲繩