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摘 要
煤礦帶式輸送機(jī)從它誕生以來，歷經(jīng)幾百年的不斷完善及改進(jìn)，現(xiàn)已進(jìn)入冶金，煤炭，化工，礦山等各行各業(yè)之中。其機(jī)構(gòu)簡單，容易操作，輸送物料的范圍廣，輸送量大，運(yùn)距較長，對線路適應(yīng)性也強(qiáng)，裝卸料十分方便，可靠性高，營運(yùn)費(fèi)低廉，基建投資省，耗能低，效率高，維修費(fèi)少等優(yōu)點(diǎn)。
根據(jù)初始數(shù)據(jù)和相應(yīng)計(jì)算，本次選型設(shè)計(jì)為DX型鋼絲繩芯式帶式輸送機(jī)，其采用機(jī)頭雙滾筒驅(qū)動，在保證滾筒不發(fā)生打滑的前提下，來完成傳遞較大的功率，使各部分正常運(yùn)行，降低輸送帶的張力和提高膠帶輸送機(jī)的使用壽命。本次選型設(shè)計(jì)根據(jù)初始數(shù)據(jù)參數(shù)，依此算出膠帶輸送機(jī)的受力情況和其他部件的參數(shù)，進(jìn)行選型設(shè)計(jì)。本次選型設(shè)計(jì)采用分配，得出尾部張力最小，根據(jù)布置原則，張緊裝置一般布置在輸送帶張力最小處，所以本文采用重載車式張緊裝置進(jìn)行張緊。如今，帶式輸送機(jī)正向長距離、高帶速、大功率、大運(yùn)量的大型化自動化方向發(fā)展，使其在煤炭行業(yè)得到廣泛的應(yīng)用。
關(guān)鍵詞 : 帶式輸送機(jī)；雙滾筒驅(qū)動；張緊
I
Abstract
Coal belt conveyor from its inception, after hundreds of years of continuous improvement and improvement, has now entered the metallurgical, coal, chemical, mining and other industries. Which has the advantages of simple structure, easy operation, conveying material range wide, large conveying capacity, transportation distance is long, the adaptive line is also strong, handling material is very convenient, high reliability, low operating costs, investment in infrastructure, low energy consumption, high efficiency, less maintenance cost advantages.
The design is DX model core type belt conveyer of wire rope, the machine header adopts two cylinder drives ,in guarantee cylinder do not occur the prerequisite with slippery dozen transmit greater power, reduce raising the tension of belt conveyer and improve service life. The selection and design of the distribution, draw the tail tension minimum according to the principle of layout, tensioning device is generally arranged in conveying belt tension minimum. Therefore, this paper uses heavy truck type tensioning device for tensioning. Today, belt conveyor forward to a long distance, high belt speed, large power, large volume of large-scale automation development, so that it is widely used in the coal industry.
Keyword : Belt conveyer； two cylinder drive； tight
III
目 錄
1 緒 論 1
1.1 前言 1
1.2 帶式輸送機(jī)的發(fā)展史 1
1.2.1國外帶式輸送機(jī)的發(fā)展 1
1.2.2國內(nèi)帶式輸送機(jī)的發(fā)展 2
1.2.3 礦山運(yùn)輸與提升的地位和作用 2
1.2.4帶式輸送機(jī)的發(fā)展趨勢 4
1.3 帶式輸送機(jī)的分類 5
1.4 帶式輸送機(jī)的特點(diǎn)及應(yīng)用 6
2 帶式輸送機(jī)的整體選型設(shè)計(jì)方案 7
2.1 方案的提出 7
2.2 工作原理 8
3 帶式輸送機(jī)的選型設(shè)計(jì)計(jì)算 12
3.1 選型設(shè)計(jì)初始參數(shù) 12
3.2 根據(jù)實(shí)際輸送量計(jì)算帶寬 12
3.3 運(yùn)行阻力 15
3.4 牽引力及運(yùn)行功率 20
3.5 輸送帶張力計(jì)算 21
3.6 輸送帶強(qiáng)度驗(yàn)算 23
3.7 滾筒直徑的確定 24
3.8 驅(qū)動裝置的選型及計(jì)算 24
3.8.1電動機(jī)的選型 25
3.8.2液力偶合器的選型 25
3.8.3減速器的選型 25
3.8.4聯(lián)軸器的選型 28
3.8.5制動器的選型及計(jì)算 29
3.9 拉緊力計(jì)算 33
4 主要部件型號的選擇 35
4.1 輸送帶 35
4.1.1輸送帶的發(fā)展 35
4.1.2輸送帶的種類及差異 35
4.1.3輸送帶的要求 36
4.1.4鋼絲繩芯輸送帶 36
4.2 拉緊裝置 37
4.2.1拉緊裝置的作用 37
4.2.2拉緊裝置的分類及特點(diǎn) 38
4.3 托輥 38
4.3.1托輥的結(jié)構(gòu)及作用 39
4.3.2 靜載荷計(jì)算 39
4.3.3 動載荷計(jì)算 41
4.3.4托輥的選擇 43
4.4清掃裝置 44
4.4.1清掃器的作用 44
4.4.2清掃器的形式 45
4.5 傳動滾筒、改向滾筒 46
4.5.2改向滾筒的選取 47
4.5.3環(huán)形脹套 47
4.6 機(jī)架的設(shè)計(jì)與選取 48
結(jié) 論 50
經(jīng)濟(jì)技術(shù)分析 51
致 謝 53
參考文獻(xiàn) 54
附錄A 56
附錄B 64
1 緒 論
1.1 前言
帶式輸送機(jī)自創(chuàng)造發(fā)明以來，在發(fā)展和革新的道路上一直前進(jìn)，運(yùn)用創(chuàng)新思維和不斷完善的設(shè)備，現(xiàn)已經(jīng)被相關(guān)各行各業(yè)大量運(yùn)用，在現(xiàn)代化技術(shù)運(yùn)用下，帶式輸送機(jī)越來越受到歡迎。帶式輸送機(jī)的進(jìn)一步發(fā)展以及步入一個(gè)新的時(shí)代是伴隨著新材料、新技術(shù)的出現(xiàn)而發(fā)展的。在帶式輸送機(jī)成為全國優(yōu)先發(fā)展的今天，其運(yùn)送量、運(yùn)距、經(jīng)濟(jì)效益已成為衡量帶式輸送機(jī)的指標(biāo)。另外，隨著我國工業(yè)生產(chǎn)自動化程度的不斷提高，帶式輸送機(jī)這一類古老、經(jīng)濟(jì)適用而又現(xiàn)代化的連續(xù)輸送機(jī)械，是國民經(jīng)濟(jì)中不可缺少的重要設(shè)備[1]。
1.2 帶式輸送機(jī)的發(fā)展史
皮帶運(yùn)輸機(jī)有著幾年的發(fā)展歷史，影響深遠(yuǎn)，意義重大。自二十世紀(jì)七十年代圓管膠帶輸送機(jī)產(chǎn)生后就在國外迅速普及，到二十一世紀(jì)初已有700余種運(yùn)輸機(jī)械在世界各地生產(chǎn)并使用。隨后，我國發(fā)明了可伸縮、可升降的圓管膠帶輸送機(jī)；氣墊式圓管膠帶輸送機(jī)；中摩式圓管膠帶輸送機(jī)和圓管膠帶輸送機(jī)用高溫耐熱膠帶、無縫托輥組[12]。
1.2.1國外帶式輸送機(jī)的發(fā)展
帶式輸送機(jī)技術(shù)的發(fā)展在國外很迅速，兩個(gè)方面最能體現(xiàn)，其一是技術(shù)，其二是質(zhì)量，這兩方面歸結(jié)起來就是在有長距離、大運(yùn)量、高帶速的巷道對大型帶式輸送機(jī)的功能、應(yīng)用范圍提出了更高的要求，使其自身的技術(shù)與裝備有了更高的發(fā)展。在運(yùn)用微電控制以及動態(tài)分析的技術(shù)下，是帶式輸送機(jī)的安全性能和可靠性能有了更高的提升。
1.2.2國內(nèi)帶式輸送機(jī)的發(fā)展
在二十世紀(jì)九十年代初期，帶式輸送機(jī)在國家有關(guān)項(xiàng)目的實(shí)施下，其發(fā)展迅速，在技術(shù)水平、質(zhì)量保證方面有了空前的發(fā)展。另外，帶式輸送機(jī)在關(guān)鍵技術(shù)和產(chǎn)品開發(fā)方面要求更高，尤其是在大功率、長距離帶式輸送機(jī)方面。國內(nèi)在相關(guān)技術(shù)方面成績卓越并與世界先進(jìn)水平同步，特別是帶式輸送機(jī)的成套設(shè)備、產(chǎn)量大效率高的大傾角帶式輸送機(jī)的技術(shù)和性能方面，并且在關(guān)鍵技術(shù)取得了可喜的成果，建立了理論研究模型和相關(guān)產(chǎn)品的開發(fā)，各種軟啟動、制動裝置和PLC編程控制方面成功的運(yùn)用到了煤礦相關(guān)運(yùn)輸和提升里面，先進(jìn)的調(diào)速型液力偶合器和行星齒輪減速器系統(tǒng)均被采用。
1.2.3 礦山運(yùn)輸與提升的地位和作用
國內(nèi)外帶式輸送機(jī)存在差距，主要表現(xiàn)在大型帶式輸送機(jī)核心技術(shù)上的差距、技術(shù)性能上差距、可靠性、壽命上的差距、控制系統(tǒng)上的差距等。
礦山運(yùn)輸與提升是煤炭生產(chǎn)過程中必不可少的重要生產(chǎn)環(huán)節(jié)。從井下采煤工作面采出的煤炭，只有通過礦山運(yùn)輸與提升環(huán)節(jié)將其運(yùn)到地面，才能加以利用。在運(yùn)輸煤炭的同時(shí)，還需要運(yùn)輸矸石、材料、設(shè)備和人員。礦山運(yùn)輸與提升在礦山生產(chǎn)中占有重要地位，尤其是現(xiàn)代化大型礦井對此更應(yīng)高度重視。因?yàn)榇笮偷V井的矸石運(yùn)量每年有數(shù)十萬噸之多，十幾噸重的設(shè)備需要在多變的采區(qū)巷道中整體運(yùn)到工作面，此外，材料設(shè)備的規(guī)格多、運(yùn)輸?shù)攸c(diǎn)分散，上下班時(shí)要求在短時(shí)間內(nèi)把人員送到各指定地點(diǎn)等等，這一切都離不開礦山運(yùn)輸與提升。
由于礦山運(yùn)輸與提升由多個(gè)環(huán)節(jié)和各種設(shè)備配套而成，如果某個(gè)環(huán)節(jié)中斷，就會使工作面和其他工作地點(diǎn)的作業(yè)陷于停頓，甚至?xí)?dǎo)致全礦停產(chǎn)，因此，礦山運(yùn)輸與提送系統(tǒng)運(yùn)行的正常與否直接關(guān)系到礦山生產(chǎn)能否正常進(jìn)行。所以，有人把礦山運(yùn)輸與提升形象的比作礦山生產(chǎn)的動脈和咽喉。
從安全生產(chǎn)的角度看，礦山運(yùn)輸與提升事故占很大比例。據(jù)統(tǒng)計(jì)，有25%以上的安全事故發(fā)生在運(yùn)輸與提升環(huán)節(jié)，僅次于頂板事故而居第二位。輕者，影響煤炭產(chǎn)量，重者，則會危及人身安全。因此，煤礦安全生產(chǎn)離不開運(yùn)輸與提升的安全。
從經(jīng)濟(jì)角度看，礦山運(yùn)輸與提升費(fèi)用再生產(chǎn)成本中占很大的比例，因?yàn)榈孛婕熬逻\(yùn)輸與提升設(shè)備很多，從事運(yùn)輸和裝載的工人數(shù)幾乎占全礦工人的一般。因此，正確配置運(yùn)輸與提升設(shè)備及合理組織運(yùn)輸與提升工作，對提高煤炭的產(chǎn)量、降低生產(chǎn)成本和提高工人勞動生產(chǎn)率有著重要的作用。
從人員上下井消耗時(shí)間來看，隨著礦井開拓范圍的不斷擴(kuò)大，工人從入井到采掘工作面作業(yè)地點(diǎn)往往需要1~1.5小時(shí)。有的還要爬斜井、上下山，體力消耗很大，工作時(shí)間、工作耐力受到很大影響，這種損失是無形的、巨大的。隨著井型和開拓范圍的不斷擴(kuò)大，運(yùn)輸距離越來越長，這個(gè)問題更加突出。
1.2.4帶式輸送機(jī)的發(fā)展趨勢
⑴.設(shè)備大型化、提高輸送能力及效率。
為了適應(yīng)高產(chǎn)高效集約化生產(chǎn)的需要，帶式輸送機(jī)的輸送能力要加大。運(yùn)距較長、帶速較高、運(yùn)量較大、功率高是今后發(fā)展的必然趨勢，也是高產(chǎn)高效礦井運(yùn)輸技術(shù)的發(fā)展方向。在今后的十年內(nèi)輸送量要提高到3000～4000 t/h，帶速提高至4～6m/s，輸送長度對于可伸縮帶式輸送機(jī)要達(dá)到3000m。對于鋼繩芯強(qiáng)力帶式輸送機(jī)需加長至5000m以上，單機(jī)驅(qū)動功率要求達(dá)到1000～1500 kW，輸送帶抗拉強(qiáng)度達(dá)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(shù)的發(fā)展，隨著高產(chǎn)高效工作面的出現(xiàn)及煤炭科技的不斷發(fā)展，原有的可伸縮帶式輸送機(jī)，無論是主參數(shù)，還是運(yùn)行性能都難以適應(yīng)高產(chǎn)高效工作面的要求，煤礦現(xiàn)場急需主參數(shù)更大、技術(shù)更先進(jìn)、性能更可靠的運(yùn)距較長、帶速較高、運(yùn)量較大、功率高的順槽可伸縮帶式輸送機(jī)，以提高我國帶式輸送機(jī)技術(shù)的設(shè)計(jì)水平，填補(bǔ)國內(nèi)外空白，接近并趕上國際先進(jìn)工業(yè)國的技術(shù)水平。其包含7個(gè)方面的關(guān)鍵技術(shù)：⑴帶式輸送機(jī)動態(tài)分析與監(jiān)控技術(shù)；⑵軟起動與功率平衡技術(shù)；⑶中間驅(qū)動技術(shù)；⑷自動張緊技術(shù)；⑸新型高壽命高速托輥技術(shù)；⑹快速自移機(jī)尾技術(shù)；⑺高效儲帶技術(shù)。
⑵.提高元部件性能和可靠性。
設(shè)備開機(jī)率的高與低主要取決于元部件的性能和可靠性。除了進(jìn)一步完善和提高現(xiàn)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(shù)和元部件，如高性能可控軟起動技術(shù)、動態(tài)分析與監(jiān)控技術(shù)、高效貯帶裝置、快速自移機(jī)尾、高速托輥等，使帶式輸送機(jī)的性能得到進(jìn)一步的提高。
⑶.擴(kuò)大功能，一機(jī)多用化，拓展運(yùn)人、運(yùn)料或雙向運(yùn)輸?shù)裙δ?，做到一機(jī)多用，使其發(fā)揮最大的經(jīng)濟(jì)效益。
1.3 帶式輸送機(jī)的分類
1.傳送機(jī)的分類方法很多,按外形分，帶式輸送機(jī)可分為
⑴.平行和槽形帶式輸送機(jī)。我國現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)是和型帶式輸送機(jī)，其有固定式和移動式兩大類[2]。
⑵.夾帶式帶式輸送機(jī)。其原型是在各有一套驅(qū)動裝置的普通槽形帶式輸送機(jī)相扣在一起而形成。
⑶.波紋擋邊斗式輸送機(jī)。就是兩邊是波紋擋邊平型膠帶要冷粘或硫化，斗形是中間用一段橡膠隔板形成。在垂直提升時(shí)用壓輪壓住波紋擋邊，且適用于散料干料，如料濕便會卸不干凈，故機(jī)頭處裝有振打器[4]。
⑷.波紋擋邊袋式輸送機(jī)。其實(shí)質(zhì)是袋口向內(nèi)翻的橡膠帶串連在一起形成的，外形如波紋擋邊輸送機(jī)[2]。
⑸.吊裝式蛋管形帶式輸送機(jī)。輸送帶會合攏成立式橢圓形由于物料的裝入，小滑車上吊掛著輸送帶，在工字縱梁上裝著滑車，用鋼絲繩牽引滑車拖動輸送帶運(yùn)動，輸送帶在機(jī)頭和機(jī)尾處的大轉(zhuǎn)盤處會打開或合攏[10]。
⑹.固定式圓管形帶式輸送機(jī)。其圓筒型的帶式輸送機(jī)能在托輥上運(yùn)行，也可在瓷輥上運(yùn)行，所以稱為固定式[1]。
2. 在驅(qū)動方式上輸送帶可分為三大類
⑴.有輥式， 托輥支撐著輸送帶運(yùn)轉(zhuǎn)。
⑵.無輥式，在氣墊、磁墊、水墊支撐下運(yùn)轉(zhuǎn)。
⑶.直線驅(qū)動方式，在直線電動機(jī)驅(qū)動下，帶內(nèi)是轉(zhuǎn)子線圈，帶外是釘子線圈，輸送帶在轉(zhuǎn)子的運(yùn)動下而運(yùn)轉(zhuǎn)[1]。
1.4 帶式輸送機(jī)的特點(diǎn)及應(yīng)用
煤礦膠帶式輸送機(jī)是有撓性牽引構(gòu)件的連續(xù)運(yùn)輸機(jī)械，具有結(jié)構(gòu)簡單，輸送物料范圍廣，運(yùn)量大，運(yùn)距較長，對線路及環(huán)境適應(yīng)性強(qiáng)，裝卸料方便，可靠性能高，營運(yùn)費(fèi)用低，基建投資省，能耗低，維修費(fèi)用少等特點(diǎn)，廣泛應(yīng)用于煤炭產(chǎn)業(yè)、冶金電力及交通運(yùn)輸?shù)炔块T[18]。
2 帶式輸送機(jī)的整體選型設(shè)計(jì)方案
2.1 方案的提出
帶式輸送機(jī)的發(fā)展隨著現(xiàn)代煤礦的發(fā)展而發(fā)展，其發(fā)展的速度也迅速提高，尤其是在大型功率、輸送量大、運(yùn)距較長的礦井下，對帶式輸送機(jī)的要求也越來越高，本設(shè)計(jì)為DX型鋼絲繩芯式帶式輸送機(jī)選型設(shè)計(jì)，其與普通帶式輸送機(jī)相比有很多不同之處，其優(yōu)點(diǎn)有單機(jī)運(yùn)輸距離較長、經(jīng)濟(jì)效果好、結(jié)構(gòu)簡單、使用壽命長、運(yùn)行速度大等。
輸送機(jī)有幾種輸送類型最常見的有頭部驅(qū)動、頭尾驅(qū)動和多驅(qū)動三種類型。根據(jù)本次選型設(shè)計(jì)的要求，其用于由下向上運(yùn)輸，頭部驅(qū)動性能最佳，選型設(shè)計(jì)參數(shù)為L=1000m，運(yùn)距比較長、所需功率較大，采用頭部雙滾筒分別驅(qū)動方式，即兩部電動機(jī)、液力偶合器、減速器、聯(lián)軸器等。雙滾筒驅(qū)動功率分配的原則有張力最小分配和比例分配兩種[9]。
（a） (b)
（c）
a—頭部驅(qū)動：b—頭尾驅(qū)動：c—多驅(qū)動
圖2-1 驅(qū)動裝置布置示意圖
Fig. 2-1 driver arrangement diagram
輸送帶在運(yùn)輸時(shí)，選取輸送帶的張力最小值，就是張力最小分配原則。這種分配方式優(yōu)點(diǎn)很多，輸送帶張力最小時(shí)傳遞一定的牽引力，對輸送帶的運(yùn)行極其有利，但是難點(diǎn)是對電動機(jī)的要求高，合適的少，對于電機(jī)功率、減速器選型要求也不同。
在兩個(gè)滾筒上分配相應(yīng)的功率，進(jìn)行運(yùn)輸傳送，其常用的有1：1和2：1兩種。當(dāng)滾筒即可使用相同的電動機(jī)、減速器及有關(guān)設(shè)備，也可充分發(fā)揮滾筒的摩擦力時(shí)，采用2：1分配最為合適，即其中一個(gè)滾筒是另一個(gè)滾筒的兩倍。但是傳遞同樣牽引力時(shí)，所需輸送帶的張力大。缺點(diǎn)是要使用兩套電動機(jī)和減速器，占地面較大。當(dāng)兩個(gè)滾筒各位總功率的一般時(shí)，此時(shí)采用1：1分配，此時(shí)電動機(jī)、減速器及相關(guān)設(shè)備完全一樣運(yùn)轉(zhuǎn)維護(hù)方便。
因此本選型設(shè)計(jì)采用機(jī)頭雙滾筒分別驅(qū)動，并且采取1：1分配，進(jìn)行等功率單元法計(jì)算。
2.2 工作原理
在散狀物料的運(yùn)量大、運(yùn)距長的輸送場合，相比較來說型鋼絲繩芯式帶式輸送機(jī)比其他輸送機(jī)性能更好，松散密度為t/m3的物料更適合輸送。膠帶、托輥、傳動滾筒、拉緊裝置、制動器及頭尾清掃裝置為其主要組成部分。DX型輸送機(jī)一般都形成封閉環(huán)形以便于物料運(yùn)輸，其繞經(jīng)途徑是在過頭部雙傳動滾筒后再過改向滾筒，在下托輥的支撐下來到尾部轉(zhuǎn)向滾筒及拉緊裝置，然后回轉(zhuǎn)到機(jī)頭部形成環(huán)形裝置。在環(huán)形裝置轉(zhuǎn)動下，貨物從機(jī)尾處裝煤，靠膠帶與驅(qū)動滾筒之間的摩擦力將貨物運(yùn)送到機(jī)頭處，為了安全起見在膠帶運(yùn)輸?shù)倪^程中，若有異常情況，會有制動系統(tǒng)進(jìn)行制動，實(shí)現(xiàn)連續(xù)安全運(yùn)輸。
在運(yùn)距較長、運(yùn)量較大、所需膠帶張力大時(shí)，DX型鋼絲繩芯式帶式輸送機(jī)能發(fā)揮其特點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)連續(xù)運(yùn)輸。根據(jù)我的初始參數(shù)以及應(yīng)用范圍，應(yīng)該采用機(jī)頭雙滾筒分別驅(qū)動，即兩套傳動裝置，在電動機(jī)的帶動下使膠帶連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)，其傳動部分組成為電動機(jī)、傳動滾筒、液力偶合器、減速器和聯(lián)軸器等組成。為了滿足此次運(yùn)距長、功率需求大、帶速要求高的條件，DX型鋼絲繩芯式帶式輸送機(jī)系統(tǒng)能電動機(jī)無載啟動可以任意調(diào)整帶的速度且可以頻繁啟動、有過載保護(hù)及電動機(jī)負(fù)荷均衡。
圖2-3 機(jī)頭部
Fig. 2-3 nose part
圖2-3為機(jī)頭部，包括電動機(jī)、液力偶合器、減速器、聯(lián)軸器、傳動滾筒等。
為增大滾筒的摩擦牽引力可以從以下三個(gè)方面著手：
⑴加大拉緊裝置緊的拉緊力。帶式輸送機(jī)是一種摩擦驅(qū)動以連續(xù)方式運(yùn)輸物料的機(jī)械。為保證輸送機(jī)正常穩(wěn)定的運(yùn)行，必須要滿足驅(qū)動滾筒與輸送帶間的摩擦驅(qū)動力，這就需要輸送帶具有一定的拉緊力。
⑵適當(dāng)?shù)募哟髧恰榱嗽黾虞斔蛶У膹埩?，防止輸送帶跑偏打滑，延長輸送帶的使用壽命，采取對滾筒進(jìn)行圍包角的措施，所進(jìn)行圍包角的滾筒一般是新增的。
⑶選擇合適的材料提高摩擦系數(shù)。
圖2-4 機(jī)身部
Fig. 2-4 fuselage Department
圖2-4為 機(jī)身是輸送帶的中間部件，它起到承載運(yùn)輸物料的作用，支撐機(jī)架的是上托輥，其固定在斜撐式支架上組成中間部。由于輸送帶的垂度要求不能超過限定值，所以要用上托輥予以支撐，保證輸送帶的運(yùn)行平穩(wěn)，且把物料從一邊送到另一邊，中間機(jī)身每十組設(shè)置7組正常35°槽形托輥，2組35°槽形前傾托輥，一組錐形上調(diào)心托輥，防止跑偏
圖2-5 機(jī)尾部
Fig. 2-5 aircrafttail
圖2-5為機(jī)尾部，此處為物料裝載處，沖擊比較大，為了延長輸送帶的壽命和保護(hù)輸送帶，在此處安裝適當(dāng)緩沖托輥。在輸送帶運(yùn)送的過程中，會有伸長，因此機(jī)尾處需要安裝拉緊裝置，在保證拉緊力不變的情況下，實(shí)現(xiàn)輸送帶的平穩(wěn)運(yùn)輸，本次選型設(shè)計(jì)采用重載車式拉緊裝置。
3 帶式輸送機(jī)的選型設(shè)計(jì)計(jì)算
3.1 選型設(shè)計(jì)初始參數(shù)
畢業(yè)設(shè)計(jì)依據(jù)或原始條件、參數(shù)（DX）：已知主運(yùn)輸大巷道內(nèi)空氣潮濕，向上運(yùn)輸，煤為塊狀無煙煤，其散集密度為ρ=1.0t/m3 （據(jù)此選擇帶速V),煤在膠帶上的堆積角（安息角的50%-70%）為α=25° ，運(yùn)量為Q=1800t/h，運(yùn)距為L=1000m，安裝傾角為b=14°，最大塊度為a=300mm。
3.2 根據(jù)實(shí)際輸送量計(jì)算帶寬
⑴選取輸送帶帶寬[13]
考慮采區(qū)上山的工作條件，為保證給定的運(yùn)輸能力，輸送帶上必需具有的最大堆積橫截面積
（3-1）
式中： Q—輸送量，(t/h)；
—物料松散密度,(t/m5)，見表3-1[1]，本設(shè)計(jì)取=1.0t/m3；
V—運(yùn)行速度，根據(jù)初始數(shù)據(jù)選v=3.15（m/s）；
K—傾角系數(shù)，見表3-2[18]，選安裝傾角b=30，取K=1.00。
表3-1 各種散狀物料的特性
Tab. 3-1 characteristics of various bulk materials
物料名稱
松散密度*103
安息角
運(yùn)行方向最大傾斜角
原煤
0.8~1.0
50°
3°~18°
表3-2 傾角系數(shù)
Tab. 3-2 dip coefficient
輸送機(jī)傾角
3
6
8
10
12
14
傾角系數(shù)
1.00
0.98
0.97
0.95
0.93
0.91
則最大堆積橫截面積F
物料的動堆積角一般是安息角的50%~70%，由原煤的安息角為50°（由表4-1查?。詣佣逊e角，本次選型設(shè)計(jì)取，選取輸送機(jī)的承載托輥槽角為30°。由表三選出帶寬為1200mm的輸送帶上所以允許物料堆積的橫截面積為0.1710w/m2，見表3-3[1]所示，此值大于計(jì)算所需的堆積橫截面積，據(jù)此選用寬度為1200mm的輸送帶能滿足需要。
表3-3 平形和三節(jié)托輥槽形輸送帶上最大截面積F(㎡)
Ta. 3-3 flat and three roller groove on the conveyor belt the maximum cross-sectional area of F (square meters)
帶寬B（mm）
堆積角
槽角
30°
1200
25°
0.1710
查表3-4[18]，帶寬為1200mm的輸送帶，能適用于運(yùn)送最大塊度為350mm的原煤。
表3-4 部分帶寬適用的最大塊度[18](m)
表3-4 部分帶寬適用的最大塊度(m)
Tab. 3-4 maximum block degree (m) for partial bandwidth application
帶寬
0.5
0.65
0.8
1.0
1.2
1.4
最大塊度
0.1
0.15
0.2
0.3
0.35
0.35
⑵膠帶寬度的計(jì)算[13]
（3-2）
式中 ： B—帶寬（m）；
—貨載斷面系數(shù)，它與帶面上的物料動堆積角有關(guān)，見表3-5 ，取=422。
表3-5 貨載斷面系數(shù)
Tab. 3-5cargo section coefficient
動堆積角
10°
20°
25°
30°
35°
槽形
平形
316
67
385
135
422
172
458
209
496
247
則膠帶寬度B
（m）
考慮礦井的增產(chǎn)的能力，貨載塊度及膠帶的性能,選用帶寬為1200mm的膠帶合適。
膠帶寬度算出后選擇標(biāo)準(zhǔn)寬度應(yīng)進(jìn)行塊度校核見表3-6[18]。
對于原煤
可見所選帶寬合適。
表3-6 各種帶寬適用的最大塊度（）
Tab. 3-6 maximum block degree (mm) for various bandwidth application
帶寬
500
650
800
1000
1200
1400
最大塊度
100
150
200
300
350
400
⑶輸送能力的驗(yàn)算[12]
t/h
=1800t/h
故滿足輸送量的要求,通過計(jì)算,驗(yàn)證了所選帶寬合適。
3.3 運(yùn)行阻力
1.主要阻力[13]
（3-3）
式中:—單位長度輸送帶上裝運(yùn)的物料量, （kg/m）；
—單位長度輸送帶的質(zhì)量，（kg/m），見表3-7；
—重段單位長度上分布的托輥旋轉(zhuǎn)部分的質(zhì)量，（kg/m）；
—空段單位長度上分布的托輥旋轉(zhuǎn)部分的質(zhì)量，（kg/m）；
—輸送機(jī)長度，L=1000（m）；
—重力加速度,（m/s2），取g=9.8m/s2；
—輸送帶在托輥上運(yùn)行的阻力系數(shù)，見表3-8；
—輸送機(jī)的工作傾角。
其中，w由表3-8選取w=0.04，由表3-9可以選用DX型礦用阻燃輸送帶且輸送機(jī)每米質(zhì)量kg/m
單位長度輸送帶上裝運(yùn)的物料量
kg/m （3-4）
重段、空段單位長度上分布的托輥旋轉(zhuǎn)部分的質(zhì)量、如下:
kg/m （3-5）
kg/m （3-6）
式中： —重段托輥組的間距，=1.2（m），見表3-10[1]；
—重段托輥組旋轉(zhuǎn)部分的質(zhì)量，（kg），取=25見表3-10[1] ；
—空段托輥組旋轉(zhuǎn)部分的質(zhì)量，（kg），取=20見表3-10[1]；
—空段托輥組的間距，=3（m），見表3-10[1]。
則運(yùn)行阻力Wzhu
N
表3-7 輸送帶質(zhì)量
Tab. 3-7 conveyor belt quality
輸送帶強(qiáng)度，
3000
鋼繩直徑，
9.18
上下覆蓋膠厚，
8+8
帶寬B mm
1200
輸送帶每米質(zhì)量qd（kg/m）
49.8
表3-8 阻力系數(shù)
Tab. 3-8 drag coefficient
機(jī)型
水平及上運(yùn)型
工作條件
室內(nèi)清潔干燥,設(shè)備質(zhì)量良好
濕度正常,灰塵不大,設(shè)備質(zhì)量一般
灰塵較多,輸送摩擦較大的物料,設(shè)備質(zhì)量較差
濕度大,塵大,寒冷,使用條件惡劣,設(shè)備質(zhì)量較差
阻力系數(shù)
0.020
0.025
0.030
0.04
表3-9 上托輥間距
Tab. 3-9 pitch of roller
物料密度*105(kg/m5)
帶寬B/mm
<=1.6
500
650
800
1000
1200
1400
間距
1200
1200
1200
表3-10 托輥轉(zhuǎn)動部分質(zhì)量
Tab. 3-10rotational part quality of roller
托輥型式
帶寬B/mm
800
1000
1200
1400
托輥質(zhì)量、
上托輥
鑄鐵座
14
22
25
47
下托輥
鑄鐵座
12
17
20
39
上托輥間距
上托輥轉(zhuǎn)動部分質(zhì)量
1.2
11.7
18.4
20.8
39
下托輥間距
下托輥轉(zhuǎn)動部分質(zhì)量
3
4
5.7
6.7
13
2.附加阻力Wfu
對于長距離的帶式輸送機(jī)L>80，附加阻力明顯小于主要阻力，采用將主要阻力乘一個(gè)大于的系數(shù)來計(jì)入附加阻力的計(jì)算，以簡化運(yùn)行阻力的計(jì)算，見表3-11[14]
表3-11 計(jì)入附加阻力的系數(shù)值
Tab. 3-11coefficient values for additional drag
Ls(m)
100
150
200
300
400
500
600
700
800
1200
1400
1.78
1.58
1.45
1.31
1.25
1.20
1.17
1.14
1.12
1.18
1.14
=（C-1)=N
3.主要特種阻力WT1
主要特種阻力包括：由于槽形托輥的兩側(cè)輥向前傾斜引起的摩擦阻力Wb1；當(dāng)導(dǎo)料欄板設(shè)在輸送帶的重段沿線時(shí)，物料與攔板之間的摩擦阻力Wb2。
⑴托輥前傾的摩擦阻力Wb1
（3-7）
式中：Ccao—槽形系數(shù)，??；
—承載托輥與輸送帶間的摩擦系數(shù)，，取0.3；
Lq—裝有前傾托輥的區(qū)段長度，(m)；
—側(cè)輥軸線相對于輸送帶縱軸線垂直的平面的前傾角，取。
則
N
⑵由于不設(shè)裙板，Wb2
⑶主要特種阻力WT1
N （3-8）
4.附加特種阻力WT2
⑴清掃器的摩擦阻力Wsao包括頭部和尾部摩擦阻力之和，其中頭部約為(700~1000)B，尾部約為200B，所以Wsao為
N （3-9）
⑵犁式卸料器的摩擦阻力Wi.x
（3-10）
式中 ： —輸送帶寬,()；
—犁式卸料器的阻力系數(shù)，一般為1500N/m；
N （3-11）
附加特種阻力等于清掃器和卸料器的摩擦阻力之和即：
N （3-12）
5.傾斜阻力Wxie
傾斜阻力是在傾斜安裝的輸送機(jī)上，物料提升上運(yùn)要克服的重力即：N （3-13）
3.4 牽引力及運(yùn)行功率
⑴驅(qū)動滾筒上所需的牽引力Fu是所有運(yùn)行阻力之和： N （3-14）
⑵帶式輸送機(jī)所需運(yùn)行功率P0帶式輸送機(jī)驅(qū)動滾筒上所需的運(yùn)行功率，取決于牽引力和輸送帶的速度，即
(kw) （3-15）
電動機(jī)功率 （3-16）
式中： —電動機(jī)功率，(KW)；
—電動機(jī)功率系數(shù)，采用鼠籠型電動機(jī)時(shí)，多機(jī)驅(qū)動，?。?
—電動機(jī)啟動相關(guān)系數(shù)取為；
—傳動滾筒軸功率，(KW)。
則電動機(jī)功率為：
(kw) （3-17）
根據(jù)電動機(jī)所需功率選取兩臺功率為1400kw的YKK5602-4型鼠籠式電動機(jī)。其銘牌數(shù)據(jù)見表3-12[1]。
表3-12 系列型三相異步電動機(jī)技術(shù)數(shù)據(jù)（380V、50HZ）
同步轉(zhuǎn)速
Tab. 3-12 technical data of three-phase asynchronous motor (50HZ, 380V)
Synchronous speed
型號
功率
KW
電流
A
轉(zhuǎn)速
r/min
效率
%
功率因數(shù)
堵轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩/額定轉(zhuǎn)矩
堵轉(zhuǎn)電流/額定電流
最大轉(zhuǎn)矩/額定轉(zhuǎn)矩
YKK5602-4
1400
161.0
1500
95.3
0.88
0.6
6.5
1.8
3.5 輸送帶張力計(jì)算
本次選型設(shè)計(jì)輸送機(jī)的工作系統(tǒng)如圖3-1所示。
圖3-1 輸送機(jī)工作系統(tǒng)圖
Fig. 3-1 conveyor system diagram
⑴限制輸送帶下垂度的最小張力
承載分支： （3-18）
N
式中 ： —輸送帶最大允許垂度，取。
回程分支： （3-19）
式中 ： —輸送帶最大允許垂度，取。
⑵輸送帶工作時(shí)不打滑需保持的最小張力
（3-20）
由于采用雙滾筒驅(qū)動假設(shè)滾筒用足，按照分配，每個(gè)傳動滾筒受到最大的力的一半。
N （3-21）
--啟動系數(shù)，為1.5
空載段阻力：
（3-22）
N
空載段阻力：
（3-23）
N
（3-24）
N
N
N
N
N
3.6 輸送帶強(qiáng)度驗(yàn)算
選用的型阻燃輸送帶的拉斷強(qiáng)度為Gx=4000N.mm,帶寬為，安全系數(shù)為：
（3-26）
由于輸送帶是鋼絲繩芯，其安全系數(shù)為，即所選帶型合適，滿足張力要求。
3.7 滾筒直徑的確定
根據(jù)經(jīng)驗(yàn)公式[20] （3-27）
其中 ： D—滾筒直徑,(mm)；
ｄ—鋼絲繩直徑,(mm)。
所以選D=1400mm的包膠滾筒。
通過表格3-13如下：
表格3-13 鋼絲繩芯膠帶用滾筒直徑
Tab. 3-13 鋼絲繩芯膠帶用滾筒直徑
3-13 wire rope core tape roller diameter
膠帶強(qiáng)度
650~1250
1600~2000
2500
3000~4000
滾筒直徑
800
1000
1250
1400
鋼繩直徑
4.5
6.75
8.1
9.18
再次驗(yàn)證直徑為1400mm的傳動滾筒合適。
滾筒長度 mm
3.8 驅(qū)動裝置的選型及計(jì)算
輸送帶的運(yùn)行是在驅(qū)動裝置下把電動機(jī)的動力傳遞給輸送帶。驅(qū)動裝置就是帶式輸送機(jī)的動力部分由電動機(jī)高速軸聯(lián)軸器減速器和低速軸聯(lián)軸器以及制動器組成以及各種工具的動力源驅(qū)動裝置的用途是帶動具有撓性牽引構(gòu)件的輸送機(jī)的牽引構(gòu)件和工作構(gòu)件或者將無牽引構(gòu)件輸送機(jī)的工作構(gòu)件帶動。它是由安裝在驅(qū)動架上的YB系列鼠籠型電機(jī)、液力偶合器、減速器、ZL型彈性柱銷齒式聯(lián)軸器、制動器等組成[20]。
3.8.1電動機(jī)的選型
帶式輸送機(jī)常用的電動機(jī)，有鼠籠式、繞線式異步電動機(jī)。本選型設(shè)計(jì)為井下運(yùn)輸，有防爆的要求所以采用礦用隔爆電動機(jī)，通過式（3-17）計(jì)算，本設(shè)計(jì)選用鼠籠式電動機(jī)，其型號為YKK5602-4。
3.8.2液力偶合器的選型
液力耦合器是利用液體的動能而進(jìn)行能量傳遞的一種液力傳動裝置，它以液體油作為工作介質(zhì)，通過泵輪和渦輪將機(jī)械能和液體的動能相互轉(zhuǎn)化，從而連接原動機(jī)與工作機(jī)械實(shí)現(xiàn)動力的傳遞。液力耦合器按其應(yīng)用特性可分為三種基本類型，即普通型、限矩型、調(diào)速型及兩個(gè)派生類型：液力耦合器傳動裝置與液力減速器。
根據(jù)電動機(jī)的輸入轉(zhuǎn)速和傳遞功率本次選型設(shè)計(jì)選用YCTCK750型液力偶合器，其主要參數(shù)有輸入轉(zhuǎn)速為1500r/min、傳遞功率為480~1100kw、額定轉(zhuǎn)差率為1.5%~3%。
3.8.3減速器的選型
減速器在原動機(jī)和工作機(jī)或執(zhí)行機(jī)構(gòu)之間起匹配轉(zhuǎn)速和傳遞轉(zhuǎn)矩的作用，減速機(jī)是一種相對精密的機(jī)械，使用它的目的是降低轉(zhuǎn)速，增加轉(zhuǎn)矩。按照傳動級數(shù)不同可分為單級和多級減速機(jī)；按照齒廠輪形狀可分為圓柱齒輪減速機(jī)、圓錐齒輪減速機(jī)和圓錐－圓柱齒引輪減速機(jī)；按照傳動的布置形式又可分為展開式、分流式和同進(jìn)軸式減速機(jī)。減速器是一種由封閉在剛性殼體內(nèi)的齒輪傳動、蝸桿傳動、齒輪-蝸桿傳動所組成的獨(dú)立部件，常用作原動件與工作機(jī)之間的減速傳動裝置 。在原動機(jī)和工作機(jī)或執(zhí)行機(jī)構(gòu)之間起匹配轉(zhuǎn)速和傳遞轉(zhuǎn)矩的作用，在現(xiàn)代機(jī)械中應(yīng)用極為廣泛。
在選用電機(jī)減速器時(shí)要綜合考慮各種條件來選用，由于圓柱齒輪減速器安裝工作時(shí)要求電動機(jī)軸與輸送機(jī)垂直且占地面積較大，因此綜合以上情況在選型設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)該采用圓錐-圓柱齒輪減速器，此種減速器具有承載能力比較大、傳遞效率高、噪聲低、體積小、壽命長，當(dāng)輸入軸與輸出軸呈垂直方向布置且電動機(jī)與輸送機(jī)平行布置時(shí)，采用圓錐-圓柱齒輪減速器，以減小驅(qū)動裝置的寬度。
1.總傳動比的確定
傳動滾筒的角速度Wchuan
rad/s （3-28）
其中 ： —帶速,（）；
—傳動滾筒的半徑,（）。
電動機(jī)軸的角速度Wd
rad/s （3-29）
其中 ： n—電動機(jī)軸的轉(zhuǎn)數(shù),（）；
總傳動比 (3-30）
2.確定減速器的規(guī)格
按公稱功率值確定減速器的公稱PN>=P2f中心距
KW （3-31）
其中 ： —減速器公稱輸入功率，（KW），通過查表3-14[1]選出許用功率PN在n1=1500r/min時(shí)為1120kw，本次選型設(shè)計(jì)預(yù)選YKK5004-4型減速器；
—被傳動機(jī)械所需功率，（KW）；
—工況系數(shù)，如表3-15[1]，因?yàn)樗茌d荷為平穩(wěn)載荷
表3-14 DCY型減速器公稱輸入功率PN
Tab. DCY400 3-14 type reducer nominal input power PN
公稱傳動比
公稱轉(zhuǎn)速r/mm
公稱中心距 a/mm
輸入n1
輸出n1
400
公稱輸入功率PN
35
1500
42
500
表3-15 工況系數(shù)
Tab. 3-15 operating mode coefficient
原料機(jī)
每天工作時(shí)間/h
載荷種類
平穩(wěn)載荷
中等沖擊載荷
重沖擊載荷
電機(jī)、渦輪機(jī)
>10~24
1.25
1.5
2.0
3.驗(yàn)算啟動轉(zhuǎn)矩
（3-32）
式中 ： —啟動轉(zhuǎn)矩或最大轉(zhuǎn)矩，(N/m)，；
—電動機(jī)的額定轉(zhuǎn)矩，(N/m)。
N.m
N.m
即：
所以選用DCY型三級硬齒面圓錐圓柱齒輪減速器。
3.8.4聯(lián)軸器的選型
聯(lián)軸器是用來聯(lián)接不同機(jī)構(gòu)中的兩根軸（主動軸和從動軸）使之共同旋轉(zhuǎn)以傳遞扭矩的機(jī)械零件。在高速重載的動力傳動中，有些聯(lián)軸器還有緩沖、減振和提高軸系動態(tài)性能的作用。聯(lián)軸器由兩半部分組成，分別與主動軸和從動軸聯(lián)接。一般動力機(jī)大都借助于聯(lián)軸器與工作機(jī)相聯(lián)接。
根據(jù)初始參數(shù)和各種計(jì)算，本設(shè)計(jì)選用彈性柱銷齒式聯(lián)軸器，其主要參數(shù)見表3-16[25]所示。
表3-16 ZL13彈性柱銷齒式聯(lián)軸器主要參數(shù)
表3-19 ZL13彈性柱銷齒式聯(lián)軸器主要參數(shù)
Tab. ZL13 3-16 elastic pin tooth type coupling main parameters
型號
公稱轉(zhuǎn)矩TN(N.m)
許用轉(zhuǎn)速 [n]r/min
軸孔直徑
d1d2
軸孔長度
轉(zhuǎn)動慣量(kg.m2)
Y J1
ZL13
100000
1500
190
352
282
12.286
D
D1
B
S
重量kg
515
345
218
8
459.670
3.8.5制動器的選型及計(jì)算
制動器是具有使運(yùn)動部件（或運(yùn)動機(jī)械）減速、停止或保持停止?fàn)顟B(tài)等功能的裝置。是使機(jī)械中的運(yùn)動件停止或減速的機(jī)械零件。俗稱剎車、閘。制動器主要由制架、制動件和操縱裝置等組成。有些制動器還裝有制動件間隙的自動調(diào)整裝置。為了減小制動力矩和結(jié)構(gòu)尺寸，制動器通常裝在設(shè)備的高速軸上，但對安全性要求較高的大型設(shè)備（如礦井提升機(jī)、電梯等）則應(yīng)裝在靠近設(shè)備工作部分的低速軸上。
表3-17 一般起動與制動要求
表3-20 一般起動與制動要求
Tab. 3-17 general starting and braking requirements
輸送機(jī)特點(diǎn)
起動加速度
最大
起動時(shí)間
要求避免的故障及情況
上運(yùn)輸送（滿載）
0.1~0.3
1~2
6~20
起動時(shí)間過短，起動過快，采用的，同時(shí)要求，以免輸送機(jī)帶動不了物料提升，反而往下滑行。
上運(yùn)輸送（滿載）
制動減速度
10~20
制動時(shí)間比較短，機(jī)器傾角越大，料越多，t則越短，空載制動時(shí)的t較長些。
輸送機(jī)的有載制動時(shí)間短，在制動過程的初始階段不應(yīng)該立即上閘，以免制動過猛，會引起：（1）輸送機(jī)喘振，設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)不穩(wěn)定；（2）傳動滾筒處，輸送帶打滑；（3）零件破壞
0.1~0.3
1.一般起動與制動要求
本設(shè)計(jì)為上運(yùn)輸送機(jī)其制動要求如表3-17[1]所示