帶式輸送機(jī)的設(shè)計(jì)計(jì)算

1、第3章帶式輸送機(jī)的設(shè)計(jì)計(jì)算設(shè)計(jì)膠帶輸送機(jī)時，要知道輸送機(jī)的工作條件(如使用地點(diǎn)、運(yùn)距、傾角及被運(yùn)貨載的性質(zhì)，如散集容重、快度等)，以及裝載和卸載方式等,根據(jù)工作條件的要求合理地確定輸送機(jī)的傳動系統(tǒng)和結(jié)構(gòu)方案。第3.1節(jié)原始數(shù)據(jù)(1)輸送機(jī)長度：1000m(2)帶速：v=2.5m/s(3)選擇帶寬B=1.2m的GX2000型鋼絲純芯膠帶3.2輸送機(jī)輸送量的計(jì)算取v表示膠帶運(yùn)動速度(m/s),q表示單位長度膠帶內(nèi)貨載的重量(kg/m),則膠帶輸送機(jī)的輸送能力為(3-1)F(m2)及其容重y(t/m3),(3-2)(3-3)Q=3.6v(t/h)單位長度的載荷q值決定于被運(yùn)貨載的斷面積對于連續(xù)貨流的

2、膠帶輸送機(jī)單位長度重量為q-1000F(kg/m)Q=360Fv(/h將式(3-2)代入(3-1)式，則得貨載斷面積F的大小主要取決于膠帶的寬度。如圖3-1所示為槽形膠帶上貨載的斷面。圖31槽形膠帶上貨載斷面1貨載斷面由梯形斷面Fi和圓弧面積F2組成。在膠帶寬度B上，貨載的總寬度為0.8B,中間托輾長為0.4B,貨載在帶面上的堆積角為p,并堆積成一個圓弧面，其半徑為r,中心角為2P。則梯形面積為l（0.4B0.8B）0.2Btan30'Fl=22-0.0693B圓弧面積為F2=r2(2：-sin2。)2三（0.4Bsin)2(2:sin2：)/2總面積為F=FiF22=0.063B2卷

3、)2(2:-sin2：)/20422即F=0.063（-.）（2：-sin2：）/2B（3-4）sin:式中p貨載的堆積角，（弧度）；將式（3-4）代入（3-3）,化簡后，可得膠帶輸送機(jī)的輸送能力Q=KB2vC（t/h）式中B膠帶白寬度（m）;Q輸送量（t/h）;v帶速（m/s）;Y貨載散集容重（t/m3）；K貨載斷面系數(shù)，K值與貨載的堆積角p值有關(guān)，C輸送機(jī)傾角系數(shù)。查文獻(xiàn)1帶寬B=1.2m的GX2000型鋼絲純芯膠帶的單位長度重量qd=35kg/m,膠帶厚度為17mm,由表3-19查得K=458。又按0=0°查表3-20得0=1;查表3-18選取T=0.9將以上數(shù)據(jù)代入公式得Q=

4、KB2v0(t/h)2=4581.222.50.91=1483.9t/h取Q=1450t/h又Q=3.6qvQq二3.6v則=1450/3.6/2.5=161.1kg/m其中q單位長度膠帶上載貨重量（kg/m）v膠帶運(yùn)行速度（m/s）3. 3膠帶運(yùn)行阻力的計(jì)算圖32膠帶輸送機(jī)運(yùn)行阻力計(jì)算示意圖圖3-2為膠帶輸送機(jī)運(yùn)行阻力的計(jì)算示意圖。圖中未標(biāo)明輸送機(jī)的傾角，它可以是水平的，也可以是傾斜的。圖中3-4段為運(yùn)送貨載段，膠帶在這一段托輾上所遇到的阻力，為重段運(yùn)行阻力，用Wzh表示，1-2段為回空段，膠帶在這一段的阻力位空段運(yùn)行阻力，用Wk表示。在一般情況下，重段和空段的運(yùn)行阻力可以分別表示如下：Wz

5、h=(qqdqg，)Lw'cos.(qqd)LsinWk二(qdqg")Lwcos:qdLsin：3.3. 1重段運(yùn)行阻力的計(jì)算重段的阻力Wzh為Wzh=(qqdqg')Lw'cos-(qqd)Lsin-:(3-7)式中輸送機(jī)的傾角，這里取6=0°L輸送機(jī)長度；w、w分別為槽形、平行托輾阻力系數(shù)，查表3-25得w=0.03,"w=0.025;q每米長的膠帶上的貨載重量(kg/m),由以上求得q=161.1kg/m;qd每米長的膠帶自重(kg/m),查文獻(xiàn)1取qd=35kg/m;qg，、qg”分別為折算到每米長度上的上、下托輾轉(zhuǎn)動部分的重量(

6、kg/m),其中qg，Gg，lg'qg"二Gg”lg"Gg,、Gg”分別為到每組上、下托輾轉(zhuǎn)動部分的重量(kg)查表3-26得Gg，=25kg,Gg.=25kg;lg，上托輾間距(m),一般取lg，=11.5m,這里取lg，=1.5m,lg-下托輾間距(m，一般lg.=23m這里取lg.=3m.把以上數(shù)據(jù)代入(3-7)式得重段運(yùn)行阻力Wzh=(161.13525/1.5)10000.03cos0：(161.135)1000sin0=6383(kg)3.3.2空段運(yùn)行阻力的計(jì)算計(jì)算公式：Wk=(qdqg.)Lwcos:qdLsin：式中qd每米長的膠帶自重(kg/m)

7、,這里qd=35kg/mqg”折算到每米長度上的下托輾轉(zhuǎn)動部分的重量(kg/m);其中Gg.qg”=Vlg"二生3=8.33kg/mw膠帶在下托輾上運(yùn)彳T阻力系數(shù)，查表3-25選取w=0.025.巴(358.33)10000.025cos0：351000sin0，:,=1084kg3. 4膠帶張力的計(jì)算輸送帶作為帶式輸送機(jī)的牽引機(jī)構(gòu)，在承受為克服輸送帶運(yùn)行阻力所必需的牽引力的同時，由于帶式輸送機(jī)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輾之間有過大的垂度，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)

8、件，它的張力沿輸送機(jī)全長是變化的，需要采用逐點(diǎn)法求算它在各點(diǎn)的張力。參照設(shè)計(jì)計(jì)算示意圖33。圖33膠帶輸送機(jī)傳動系統(tǒng)設(shè)計(jì)計(jì)算示意圖3.4. 1各點(diǎn)張力的計(jì)算用逐點(diǎn)計(jì)算法列出為克服運(yùn)行阻力，輸送帶各點(diǎn)的張力關(guān)系。為簡化計(jì)算，輸送帶在滾筒上繞行的彎曲阻力及滾筒軸承的阻力兩項(xiàng)合并，按輸送帶的張力增加5%計(jì)算。由S3S2:2SiS3=1.06S2得S2=0.97sl所以S3=1.06S2=1.060.97Si=1.035S4=1.06S3=1.061.03S1=1.092sl“S5-S4W4_5=S4(qdqg")L4_5,=S4(3525/3)987.7820.025二S41070.1=1

9、.092sl1070.1又S6=1.06$=1.06(1.092S1070.1)=1.16§1134.3S7=&W6,'WQ7=(qqdqg")L6'又=(161.13525/1.5)10000.03二6383=S7=S6W6：=1.16sl1134.36383=1.16sl7517.3S8=1.065=1.06(1.16S17517.3)=1.23§7968.4S9=S8W8.一"Wj-9=(qdqg")L8_9,又=(3568.43/3)8.8250.025=12.7S9=S8+12.7=1.23§+796

10、8.4+12.7=1.23sl+7981.1(3-8)根據(jù)歐拉公式得：S9=6(1')(3-9)n式中a滾筒圍包角，取a=420°；n摩擦力備用系數(shù)，取n=1.2;以一一膠帶與滾筒之間的摩擦系數(shù)，根據(jù)煤礦井下使用條件，輸送機(jī)膠面驅(qū)動滾筒，采區(qū)空氣潮濕，查文獻(xiàn)1表3-27選取以=0.2。將以上數(shù)據(jù)代入歐拉公式得：S9=6(1-433二1)=3.8S11.2聯(lián)立式(3-8)和(3-9)解得S1=3106kg,S9=11802.8kg,從而可得其他各點(diǎn)張力為：S2=0.976=0.973106=3012.8kgS3=1.03&=1.033106=3199.2kgS4=1.0

11、92sl=1.0923106-3391.8kgS5-1.092S11071.1-4462.9kgS=1.16S1134.3-4737.3kgS7=1.16S7517.3=11120.3kgS8=1.23S7968.4=11788.8kg3.4.2計(jì)算滿足輸送帶垂度要求所需的張力圖34所示為輸送帶張力與垂度的關(guān)系，可列出下列關(guān)系式:(3-10).(qqd)l；,gcos：Smin-8ymax圖3-4托輾間膠帶的下垂度式中Smin輸送帶在重段的最小張力，N；lg'重段托輾間距，一般取lg,=11.5m,這里取lg,=1.5m；qd每米長的膠帶自重(kg/m),這里qd=35kg/m;q每米

12、長的膠帶上的貨載重量(kg/m),由以上算得q=164.0kg/m;一：一一輸送機(jī)的傾角,這里取一：二9°ymax輸送帶最大允許垂度，按ymax=0.025lg,計(jì)。將ymax值代入上式得Smin=5(qqd)lg，gcos：二5(161.135)1.59.8cos9=14235.9N3.4.3驗(yàn)算各點(diǎn)張力由以上算得Smin=14235.9kg,大于以上所算得的重段的最小張力值，所以應(yīng)以Smin=14235.9kg作為重段的最小張力，即S6=14235.9kg。由此可得Si=11294.5kg,S2=10955.7kg,S3=11633.3kg,S4=12333.6kg,S5=134

13、04.7kg,S7=20619kg,S8=21860.6kg,S9=21873.3kg.3.5膠帶打滑條件的驗(yàn)算由以上求得e?:=4.33.L=1.46核算圍包角口:在煤礦中因運(yùn)轉(zhuǎn)條件較差，一般取以=0.2,則:J46180冗1.46180一3.14二418,實(shí)際設(shè)備圍包角為415。，故口值符合要求。3.6膠帶強(qiáng)度的驗(yàn)算已知最大張力S9=21873.3kg,本輸送機(jī)選用的是GX2000型鋼純芯膠帶，帶寬B=1.2m,拉斷強(qiáng)度為2000N/cm.根據(jù)煤礦用阻燃輸送帶的安全系數(shù)公式：10m星Smax式中Sd阻燃帶的整體縱向拉斷強(qiáng)度,N/cm;阻燃帶寬度，cm;SJmax輸送帶運(yùn)行所受到的最大靜張力

14、,No將已知數(shù)據(jù)代入公式，求得安全系數(shù)SdBm二Smax_1202000一21873.3=11輸送機(jī)重大載荷時，取安全系數(shù)m=1Q實(shí)際求得m值為11,大于10,滿足安全要求。3.7電機(jī)功率的計(jì)算KW0V計(jì)算公式：電機(jī)功率N102將已知數(shù)據(jù)代入上式，得1.2(S9-Si)2.51020.9_1.2(21873.3-11294.5)2.51020.9=345.7KW3.8傳動裝置的選用及驗(yàn)算3.8.1電動機(jī)的選用根據(jù)上面算得電動機(jī)功率為動機(jī)選用Y2-355L-4異步電動機(jī),345.7KW,本輸送機(jī)主要用于礦山，故電傳動方式為雙電機(jī)傳動。11額定電流In=556A額定*數(shù)n=1480r/min;額定

15、功率N=315KW3.8.2減速器的選擇已知傳動滾筒直徑D=0.83m;滾筒的最大扭矩為KWDk21.2（21873.3-11294.5）0.83一2=5268.2kgLm查機(jī)械設(shè)計(jì)手冊（單行本減速器電機(jī)與電器）選用DCZ450型減速器，其減速比i=20,輸入功率為280KW3. 8.3聯(lián)軸器的選擇根據(jù)3.8.2中算得滾筒的最大扭矩Mk=5268.2kg-m=52.682KN-M,查機(jī)械設(shè)計(jì)手冊第四卷選擇ML2型梅花彈性聯(lián)軸器（GB5272-85）。3.8. 4制動力矩的計(jì)算（電動機(jī)軸的制動力矩）MTqH-Cm（W0-qH）DKg式中q膠帶上每米貨載重量，q=74kg/m;H輸送機(jī)提升高度，H

16、=2.15m;Cm阻力降低系數(shù)，Cm=0.55m;D傳動滾筒直徑，D=0.83m；K安全制動系數(shù)，K=1.25;電動機(jī)到滾筒之間的傳動效率，12把數(shù)據(jù)代入公式得電動機(jī)軸的制動力矩為mt0.81.250.859.8161.12.15-0.55(21873.3-11294.5)-161.12,15220=1142Nm根據(jù)計(jì)算結(jié)果，Mt=1142Nm,查機(jī)械設(shè)計(jì)手冊（第四卷）選用液壓推桿制動器，其型號為YWZ-400/90,其制動力矩為1600Nm,制動輪直徑為400mm,電機(jī)功率為0.25KW.3. 9托輻直徑和型號的選擇托輾是決定膠帶輸送機(jī)的使用效果一一特別是膠帶使用壽命的最重要部件之一。托輾組

17、的結(jié)構(gòu)在很大程度上決定了膠帶和托輾所受載荷的大小與性質(zhì)。對托輾的基本要求是：是使用可靠，回轉(zhuǎn)阻力系數(shù)小，制造成本低，托輾表面必須光滑，徑向跳動小等等。對于井下輸送機(jī)用托輾還要求限制它的重量和尺寸。托輾在目前輸送機(jī)中已制成標(biāo)準(zhǔn)系列，其直徑和型號的選擇與以下各種因素有關(guān)：載荷的大小及特征；膠帶的寬度與運(yùn)行速度；使用條件，輸送機(jī)工作制度；被運(yùn)輸物料的性質(zhì)；預(yù)定的軸承壽命;維修制度等等。1. 9.1托輻直徑的選擇托輾直徑的大小與帶寬、被運(yùn)物料的松散比重和塊度有關(guān)。被運(yùn)物料的松散比重和塊度越大，托輾的直徑亦應(yīng)越大。托輾直徑增大，其重量相應(yīng)增大，但同時使膠帶的運(yùn)轉(zhuǎn)條件改善，促使膠帶的運(yùn)行阻力系數(shù)減小。對于

18、露天礦和采選企業(yè)使用的輸送機(jī)，由于作業(yè)條件沉重，根據(jù)被運(yùn)物料的性能為中重、粒狀和中塊煤，托輾直徑選擇標(biāo)準(zhǔn)133mm3. 9.2托輯型號的選擇托輾型號和結(jié)構(gòu)決定于輸送機(jī)的工作條件、托輾允許的載荷、所需的托輾工作壽命等。在煤礦中，工作條件為中級，膠帶寬度為1200mm寬度組別為中寬，選擇托輾型號為133/m帶穿通心軸的DX型槽形托輾（如圖3-5所示），其直徑為133mm長度為315mm13圖35槽形托輾它由三個剛性托輾組成，三個托輾布置在同一平面內(nèi)，軸承布置在托輾外殼的里面。托輾軸的兩端由支架的托座支承。托輾的外殼用無縫鋼管制造。在高速輸送機(jī)上，要求保證托輾質(zhì)量平衡，否則托輾轉(zhuǎn)動時將產(chǎn)生徑向跳動。

19、托輾質(zhì)量的平衡需借助于提高它的制造質(zhì)量才能達(dá)到。為此，制造托輾是必須采取以下措施：嚴(yán)格校準(zhǔn)托輾殼體的外徑；托輾殼體兩端的配合面在同一臺設(shè)備上鏈削；細(xì)致的進(jìn)行裝配以保證制造精度；采取半自動焊接等。托輾軸承的密封采用迷宮式密封，帶迷宮式密封的托輾工作可靠，阻力小，由此消耗能量亦小。在一般條件下，托輾的工作可靠性在很大程度上與正確選擇軸承的潤滑方法有關(guān)。為此，本輸送機(jī)托輾的潤滑采用長效潤滑方式，長效潤滑是在制造托輾時注入潤滑油，采用這種潤滑方式，可以簡化和方便輸送機(jī)的運(yùn)行。膠帶運(yùn)行時可能由于張力不足，物料偏心堆積，機(jī)架變形，托輾軸承缺陷，風(fēng)載荷作用以及張力分布不均勻，引起膠帶跑偏。要消除膠帶跑偏常用

20、托輾調(diào)心方法：用帶導(dǎo)向輾和立軸承的槽形托輾組調(diào)心。托輾組剛周定在弧形托座上，托座可沿固定輾子滾動。當(dāng)膠帶跑偏接觸到導(dǎo)向輾時，14槽梁就圍繞立軸承旋轉(zhuǎn)，并強(qiáng)制膠帶返回中心位置。利用槽形托輾組與膠帶之間的摩擦力，橫梁轉(zhuǎn)到原來的位置。在輸送機(jī)的機(jī)尾裝載點(diǎn)處，為了減輕裝物料時物料對膠帶的沖擊應(yīng)力，采用緩沖托輾組作為承載托輾，如圖3-6所示。它是用3個襯托輾組成，邊托輾的傾角達(dá)到60°。圖36緩沖托輾3. 10滾筒直徑的選擇在膠帶輸送機(jī)的設(shè)計(jì)中，正確選擇滾筒的直徑具有重要的意義。膠帶的使用條件隨著滾筒直徑的增大而得到改善，但是在其他條件相同的情況下，滾筒直徑增大，將使它的重量、驅(qū)動裝置減速器的

21、傳動比、減速器的重量和尺寸都相應(yīng)增大。因此，滾筒的直徑不應(yīng)大于為確保膠帶正常使用條件所需的數(shù)值。由此可見，驅(qū)動滾筒的直徑不僅影響到任何輸送機(jī)整個驅(qū)動裝置的造價(jià)及重量，而在移動式輸送機(jī)中還有重要的使用意義。選擇驅(qū)動滾筒的直徑時一般考慮下列基本因素：1） 膠帶的厚度以及與厚度有關(guān)的繞過滾筒時產(chǎn)生的彎曲應(yīng)力；2） 膠帶承受的包括拉應(yīng)力和彎曲應(yīng)力在內(nèi)的總應(yīng)力；153） 膠帶與滾筒面之間的最大或平均單位壓力，以及相應(yīng)的單位牽引力（即通過滾筒面單位面積傳遞的牽引力）；4） 膠帶承受彎曲載荷的頻數(shù)，與膠帶的導(dǎo)繞方式及繞過滾筒的數(shù)目有關(guān)。5） 輸送機(jī)的類型及安裝地點(diǎn)。圖37機(jī)頭驅(qū)動滾筒滾筒直徑的大小主要還決定

22、于：滾筒的用途（驅(qū)動、張緊、迂回、改向），輸送機(jī)的用途（地面、坑內(nèi)），膠帶的形式和層數(shù)，膠帶的抗拉強(qiáng)度以及膠帶許用強(qiáng)度的利用率；已知膠帶為鋼絲純膠帶，帶寬為1200mm膠帶縱向拉斷強(qiáng)度為2000N/mm,從標(biāo)準(zhǔn)系列中選擇驅(qū)動滾筒直徑為830mm如圖37所小）,機(jī)頭改向滾筒直徑為630mm機(jī)尾改向滾筒直徑為500mm滾筒的長度B要比膠帶的寬度B大，B=B+（100200）mm,取B=1200+100=1300mm由于本輸送機(jī)主要用于礦山，環(huán)境比較潮濕，且輸送機(jī)功率又大，膠帶容易打滑，故驅(qū)動滾筒采用有襯滾筒，滾筒表面帶襯，襯墊的用途是增大驅(qū)動滾筒與膠帶之間的粘著系數(shù)、減小滾筒面的磨損，并使?jié)L筒表面

23、有自清作用。襯墊為肖氏硬度為5062度的橡膠。橡膠襯墊與滾筒的接合采取鑄膠方式。鑄膠滾筒膠面厚而耐磨，質(zhì)量好，滾筒的膠皮不容易脫掉。輸送機(jī)的驅(qū)動滾筒采用鋼板焊接結(jié)構(gòu)，用兩個環(huán)狀脹套連接滾筒的轂和軸，一個圍包住軸，另一個壓入驅(qū)動滾筒的轂內(nèi)。163.11拉緊裝置拉緊裝置的作用是：1）保證膠帶在驅(qū)動滾筒的奔離點(diǎn)具有足夠的張力，使?jié)L筒與膠帶間產(chǎn)生必要的摩擦力，防止膠帶打滑；2）保證膠帶周長上各點(diǎn)具有必需的張力，防止膠帶在托輾組之間松弛而引起撒料；3）補(bǔ)償膠帶的塑性伸長和過渡工況下彈性伸長的變化；4）為膠帶重新接頭提供必要的行程。本輸送機(jī)采用鋼繩絞車式自動拉緊裝置：利用鋼絲繩纏繞在絞筒上，通過移動拉緊小

24、車的位置來調(diào)節(jié)膠帶的松緊程度，輸送機(jī)在啟動前，先開動絞車，將輸送帶的拉緊力增加到啟動所需的大小后，驅(qū)動電動機(jī)才起動輸送帶，輸送帶達(dá)到等速運(yùn)行時，將拉緊力減小到穩(wěn)定運(yùn)行所需要的量值。驅(qū)動滾筒打滑時，絞車開動增加拉緊力，以加大驅(qū)動滾筒的摩擦牽引力。運(yùn)行中若輸送帶的張力下降到設(shè)定值，絞車開動將輸送帶拉緊到設(shè)計(jì)值。拉緊裝置的拉緊行程按膠帶伸長的4%考慮，已知輸送機(jī)輸送長度為1000m,故拉緊行程為S=0.004X1000=4m。拉緊力的大小為T=S3+S2弋2si=2X11294.5=22589kg。3.12儲帶裝置儲帶裝置是可伸縮式膠帶輸送機(jī)用來把膠帶輸送機(jī)伸長前或縮短后的多余膠帶，在一定長度內(nèi)暫時儲存起來，以滿足采煤工作面持續(xù)前進(jìn)或后退的需要。儲帶裝置主要由固