董永“帶式輸送機設計”

1、摘要帶式輸送機是輸送能力最大的連續(xù)輸送機械之一。其結構簡單、運行平穩(wěn)、運轉可靠、能耗低、對環(huán)境污染小、便于集中控制和實現自動化、管理維護方便,在連續(xù)裝載條件下可實現連續(xù)運輸。本論文主要涉及了帶式輸送機的機械設計和電器原理設計部分。帶式輸送機的機械設計程序分兩步,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。其中包括輸送帶的類型和帶寬選擇、帶式輸送機線路初步設計、托輥及其間距的選擇、滾筒的選擇、電動機、減速器、推桿制動器、液壓軟起動的選擇等;第二步是施工設計,主要根據初步設計選定的滾筒、托輥、驅動裝置完成對已選部件的安裝與布置圖紙設計工作。最后,在機械設計的基礎上,完成了對輸送機

2、的保護裝置及其電器原理設計。電器控制主要通過可編程控制器實現(PLC。關鍵詞:帶式輸送機,驅動裝置,可編程控制器ABSTRACTBelt conveyor transmission capacity is one of the largest continuous transporting machine. Its structure is simple、smooth operation、reliable functioning, and low consumption, little pollution, easy centralized control and automation And

3、 the continuous transportation of the facilities can be achieved in successive loading. The paper is mainly about the mechanical design and electrical principles belt conveyor design.There are two steps of designing the belt conveyor machinery. The first step is the preliminary design, mainly throug

4、h theoretical calculations elected suitable carriers components. Including travel and the type of bandwidth selection, preliminary design belt conveyor lines, roll up their space options, roller choice, electric motors, reducer, push rod brakes, hydraulic soft start option; The second step is the co

5、nstruction design, based primarily on the preliminary design selected roller, roll up, driven devices have completed the installation of the components of the design and layout drawings. Finally, in the mechanical design basis for carriers I complete the design principles of the protection devices a

6、nd appliances. The control of electrical equipment can be achieved primarily through programmable controller (PLC.Keywords: belt conveyor, driven devices, programmable controller目錄摘要. I ABSTRACT . II 1.緒論 . (11.1帶式輸送機的技術發(fā)展 (11.2常用帶式輸送機類型與特點 (32.帶式輸送機的施工設計 (72.1概述 (73.帶式輸送機電控設計 (343.1指令說明 (343.2系統(tǒng)工作原

7、理 (354.總結 (40主要參考文獻 (41致謝 (42附錄(英文翻譯原文 (43中文翻譯 (52I1.緒論帶式輸送機是輸送能力最大的連續(xù)輸送機械之一。其結構簡單、運行平穩(wěn)、運轉可靠、能耗低、對環(huán)境污染小、便于集中控制和實現自動化、管理維護方便,在連續(xù)裝載條件下可實現連續(xù)運輸。它是運輸成件貨物與散裝物料的理想工具,因此被廣泛用于國民經濟各部門。尤其在礦山用量最多、規(guī)格最大。1.1帶式輸送機的技術發(fā)展上述兩種帶式輸送機均采用了模塊設計。各條帶式輸送機由統(tǒng)一的機頭、機尾、中間架、傳動單元、托輥組和電氣房模塊組成,給設計、制造、使用和維護帶來許多方便。目前最高的帶速是15m/s,可用于大型排土機臂

8、架上。70年代開始,西方各國斜井帶式輸送機。德國魯爾區(qū)Haniel-Prosper煤礦使用了當今規(guī)格最大斜井帶式輸送機,其帶寬為1.4m,帶速為5.5m/s,帶強為st7500N/mm,整機傳動功率為2×3100kW同步電機。電機轉子直接固定在滾筒軸上,從而省去了減速器。同步機用交直交變頻裝置調速,起、制動過程非常平穩(wěn),起動時間可達140s,制動時間達40s。輸送帶保證壽命達20年。該機上、下分支輸送帶都運送物料。向上運媒1800t/h,下分支向下運矸石1000t/h。提高高度達700余米。經過一百年的發(fā)展,帶式輸送機已成為一個龐大的家族,不再是常規(guī)的開式槽型或直線布置的帶式輸送機,

9、而是針對生產需求設計出各種各樣的特種帶式輸送機。例如,彎曲型、線摩擦型。大傾角型?？缮炜s型。吊掛型、管式、吊掛管式、波紋擋邊式、氣墊式、壓帶式、鋼絲繩牽引式和鋼帶式等帶式輸送機。它們各有自己的獨特優(yōu)點,適用于某些特殊場合。例如,管式和吊掛式輸送機因其密封性好,適用于有環(huán)保要求或物料不應受外界環(huán)境影響的場合。波紋擋邊帶式輸送機可以做大傾角甚至垂直提升,因而在卸船和豎井提升中得到應用。壓帶式大傾角帶式輸送機于50年代在下挖式斗輪挖掘機上廣泛應用。傾角可達35º,從而縮短斗輪臂架長度。目前國內外帶式輸送機正朝著長距離、高速度和大運量方向發(fā)展。單機運距已達30.4km,多機串聯運距最長達20

10、8km,由17條帶式輸送機組成,最寬的帶式輸送機帶寬為4m。最大運輸能力已達到3.75萬t/h,最高帶速達到15m/s。單條帶式輸送機的裝機功率達到6×2000kW。我國生產的帶式輸送機最大帶寬已達到2m,帶速已達到2 m/s,設計運輸能力已達到5.2萬t/h,最大運距為3.7km。帶式輸送機的運輸能力和輸送距離是所有其他輸送設備無法比擬的,因此世界各國都在不斷地努力發(fā)展和完善帶式輸送機技術。努力的方向著重于:提高帶速,它是提高輸送能力和節(jié)省投資的有效途徑。提高各部件的可靠性,也包括輸送帶的可靠性,往往一個部件的失靈會影響整機乃至整個系統(tǒng)的停頓。努力減少維護工作量或取消日常維護工作,

11、因帶式輸送機分布在幾百米甚至幾千米的運輸線路上,很難實現有效的維護保養(yǎng)工作。節(jié)能研究,帶式輸送機本身是輸送機中耗能最省的,但在大型礦山、冶金、電力和專用港口等企業(yè)中帶式輸送機用量很大,成為企業(yè)中的一個耗能大部門,因而進一步的節(jié)能研究具有重要意義。例如,功率計算中的阻力確定,加大張力和托輥直徑以及改進輸送帶結構與配方降低在運行阻力中占最大比重的壓陷阻力西方一些國家為適應金屬露天礦型化的需要,正努力解決輸送機輸送金屬礦石及其圍巖的問題,以求用帶式輸送機替代昂貴的汽車運輸。對大中型帶式輸送機采用動態(tài)設計方法,通常采用的靜態(tài)設計方法沒有考慮輸送帶的粘彈性問題,因而輸送機的起動與制動過程中會在輸送帶中產

12、生沖擊波,沖擊波引起的輸送帶動張力要比正常運行的最大張力大10多倍,它直接關系著輸送帶的強度、接頭強度、滾筒、傳動裝置和聯接件的設計強度,然而研究可控的起動裝置和制動裝置來減小動張力便成為動態(tài)設計的根本所在。1.2常用帶式輸送機類型與特點帶式輸送機的種類很多,常用的主要有以下幾種:(1通用帶式輸送機(DT通用帶式輸送機是一種固定式帶式輸送機。其特點式托輥安裝在固定的機架上,由型鋼做成的機架固定在底板或地基上,整個機身成剛性結構。因此,它廣泛用于要求設備服務年限長,地基平整穩(wěn)定的場合。例如,煤礦地面生產系統(tǒng)、洗煤廠、井下主要運輸大巷、港口、發(fā)電廠等生長地點。該種輸送機應用十分普遍,現已形成系列產

13、品如TD62、TD75、DT等。(2鋼繩芯帶式輸送機鋼繩芯帶式輸送機在結構形式上相同于通用帶式輸送機,只是輸送帶由織物芯帶改為鋼絲繩芯帶。因此,它是一種強力型帶式輸送機,具有輸送距離長、運輸能力大、運行速度高、輸送帶成槽性好和壽命長等優(yōu)點。但其最大缺點是因鋼繩芯輸送帶的芯體無橫絲,故橫向強度低易造成縱向撕裂。采用鋼繩芯帶式輸送機可以有效地解決這類問題。該種帶式輸送機已經定型成DX系列。(3吊掛式帶式輸送機吊掛式帶式輸送機是一種將其機架用鋼絲繩或鐵鏈吊掛在頂板上的帶式輸送機。它通常用于底板或地基起伏不穩(wěn)定,服務時間較短的場合。如煤礦井下采區(qū)上、下山,順槽和集中運輸巷。(4可伸縮帶式輸送機可伸縮帶

14、式輸送機的輸送長度可以根據工作的需要隨時縮短或加長。這是為滿足煤礦井下綜采工作面順槽輸送要求而設計的。(5移動帶式輸送機(DY移動帶式輸送機是一種按整機設計并且整機可在不同地點使用的帶式輸送機。按移動的方式不同又可分為移動式與攜帶式帶式輸送機。前者是靠輪子、履帶或滑撬移動的帶式輸送機;后者是可用人力或機械從一個位置抬到另一個位置的帶式輸送機。主要用作短距離輸送或轉載。如煤場、碼頭、倉庫等場所。(6彎曲帶式輸送機彎曲帶式輸送機是一種在輸送線路上可變向的帶式輸送機。該種輸送機適用于煤礦井下彎曲巷道和地面越野輸送。(7線摩擦帶式輸送機在帶式輸送機(在此稱之為主機某位置的輸送帶下面加裝一臺或幾臺短的帶

15、式輸送機(稱之為輔機,主帶借助重力或彈性力壓在輔機的帶子(輔帶上,輔帶可以通過摩擦力驅動主帶,這樣主帶張力便可以大大降低而實現低強度帶完成長距離或大運量輸送。(8大傾角帶式輸送機普通帶式輸送機的輸送傾角超過臨界角度時,物料將沿輸送帶下滑。各種物料所允許的最大上運傾角見表1.1。在露天礦它可以直接安裝在非工作邊坡,節(jié)省大量土方工程和投資。表1.1 帶式輸送機的最大傾角 (9鋼繩牽引帶式輸送機鋼繩牽引帶式輸送機從1951年起在英語國家得到應用。它的優(yōu)點在于牽引體與承載體是分開的,可以跨越長距離和大高差。但缺點是輸送帶成槽性差,影響輸送截面積,鋼絲繩裸露在外,不易防腐蝕,維護費用高。因此,國外一些國

16、家不提倡使用。我國自1967年起在煤礦開始使用,但總體用量不高。根據研究表明,當輸送量超過500t/h,運距超過25km 時,鋼繩牽引帶式輸送機的基建投資和運費將少于鋼繩芯帶式輸送機,即運距越長越有利。(10圓管式帶式輸送機圓管式帶式輸送機是用托輥把輸送帶逼成管形,物料形成封閉運輸,減少了環(huán)境污染,并能任意轉變和提高輸送傾角。它適用于有環(huán)保要求或物料不受外界環(huán)境影響的場合,如水泥、粉媒、谷物等物料的輸送。(11鋼帶輸送機(DG鋼帶輸送機的輸送帶是一薄的撓性鋼帶。其耐熱性比常規(guī)輸送帶好得多,因此它已在食品工業(yè)中得到應用。但鋼帶的成槽性差,滾筒傳遞扭距很有限,因而不適用于長距離輸送。(12網帶輸送

17、機(DW網帶輸送機的輸送帶是一撓性網帶,在技術性能上與鋼帶輸送機相似,主要用于輕工業(yè)和有特殊要求的場合2.帶式輸送機的施工設計2.1概述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,并完成輸送線路的宏觀設計;后者主要是根據初步設計完成輸送機的安裝布置圖。設計運輸能力:560t/h, 運輸距離:892m, 輸送傾角:-14°, 原煤松散密度:0.91t/m³, 煤最大塊度:300mm,煤動態(tài)堆積角:20°,供電電壓:660v/6kv,帶速:2.

18、5m/s, 應用單位:硯北煤礦。鋼繩芯帶式輸送機在結構形式上相同于通用帶式輸送機,只是輸送帶由織物芯帶改為鋼絲繩芯帶。因此它是一種強力型帶式輸送機,具有輸送距離長、運輸能力大、運行速度高、輸送帶成槽性好和壽命長等優(yōu)點。但其最大的缺點是因鋼繩芯輸送帶的芯體無橫絲,故橫向強度低已造成縱向撕裂。由于受到輸送帶強度的限制而只能采用多臺串聯運行方式,這就造成了設備數量多,物料轉載次數多,因而帶來設備投資高,運轉效率低,事故率升高,粉煤比重上升以及維護人員增多等后果。采用鋼繩芯帶式輸送機可以有效地解決這類問題。因為我設計的輸送機運輸距離長(892m,運輸能力大(560t/h,所以我采用鋼繩芯帶式輸送機。2

19、.2.3.輸送帶類型的確定輸送帶是輸送機的重要部件,要求它具有較高的強度和較好的撓性,其價格比較昂貴,約占輸送機總成本的25%50%。在類型確定上需考慮以下幾點:煤礦井下必須使用阻燃輸送帶,并且盡量選用橡膠貼面,其次為橡塑貼面和塑料貼面的阻燃輸送帶;在同等條件下,優(yōu)先選擇分層帶,其次整體帶芯帶和鋼繩芯帶;優(yōu)先選用尼龍、維尼龍帆布層帶,因在同樣抗拉強度下,上述材料比棉帆布帶體輕、帶薄、柔軟、成槽性好、耐水和耐腐蝕;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。輸送帶由帶芯(骨架和覆蓋層組成。帶芯主要由各種織物(棉織物、各種化纖織物以及混紡材料等或鋼絲繩構成。他們是輸送帶

20、的骨架層,幾乎承受輸送帶工作時全部負荷,因此,帶芯材料必須具有一定的強度和剛度。下覆蓋膠是輸送帶與支撐托輥接觸的一面,主要承受壓力,為了減少輸送帶眼托輥運行時的壓陷阻力,下覆蓋膠是輸送帶與支撐托輥接觸的一面,主要承受壓力,為了減少輸送帶沿托輥運行時的壓陷阻力,下覆蓋膠的厚度一般較薄。側邊覆蓋膠的作用是當輸送帶發(fā)生跑偏是側面和機架相碰時,保護其不受機械損傷。(1輸送帶的分類按輸送帶帶芯結構及材料不同,輸送帶被分成織物層芯和鋼絲繩芯兩大類?？椢飳有螺斔蛶в直环譃榉謱涌椢飳有竞驼w編織織物層芯兩類,且織物層新的材質有棉、尼龍和維綸等。整體編織織物層新輸送帶與分層織物層芯輸送帶相比,在帶強相同的前提下

21、,整體輸送帶的厚度小、柔性好、耐沖擊性好、使用中不會發(fā)生層間剝裂,但其伸長率較高,在使用過程中,需較大的拉緊行程。鋼絲繩芯輸送帶是由許多柔軟的細鋼絲繩相隔一定間距排列,用于鋼絲繩有良好粘合性的膠料粘合而成。鋼絲繩芯輸送帶的縱向拉伸強度高,抗彎曲疲勞性能好;伸長率小,需要的拉緊行程小。同其他種類輸送帶相比,在帶強相同的前提下,鋼絲繩芯輸送帶的厚度小。(2輸送帶的連接為了便于制造和搬運,輸送帶的長度一般制成每段100200m,因此,使用時必須根據橡膠輸送帶的連接方法有機械接法與硫化膠接法兩種,硫化膠接法有可分為熱硫化和冷硫化膠接;塑料輸送帶則有機械接頭與塑化接頭兩種。機械接頭機械接頭是一種可拆卸的

22、接頭。它對帶芯有損傷,街頭強度效率低,只有25%60%,使用壽命短,并且接頭通過滾筒時對滾筒表面有損害,常用于端運距或移動式帶式輸送機上?？椢飳有据斔蛶С２捎玫臋C械接頭形式有膠接活頁式,鉚釘固定的夾板式和勾狀卡子式。鋼絲繩芯輸送帶一般不采用機械接頭方式。硫化(塑化接頭硫化(塑化接頭是一種不可拆卸的接頭形式。它具有承受拉力大、使用壽命長、對滾筒表面不產生損害、接頭強度效率可高達60%95%的優(yōu)點。但存在接頭工藝過程復雜的缺點。對于分層織物層芯輸送帶在硫化前,將其短部按帆布層數且成階梯狀,然后將兩個端頭互相很好貼合,用專用硫化設備加壓加熱并保持一定時間即可完成。對于鋼絲繩芯輸送帶,在硫化前將接頭處

23、的鋼絲繩剝出,然后將鋼絲繩按照某種排列形式搭接好,附上硫化膠料,即可在專用硫化設備上進行硫化接頭。冷粘連接法(冷硫化法冷粘連接法與硫化連接主要不同之點是冷連接使用的膠料涂在接口上后不需加熱,只需施加適當的壓力保持一定時間即可。冷連接只適用于分層織物層芯的輸送帶。根據原始資料和上述選擇要求,本設計選擇鋼絲繩芯帶,型號是G X2000,其帶芯強度為2000N/ mm ,輸送帶質量為34kg/m ,帶厚為22mm ,鋼絲繩根數64。芯帶采用硫化接頭。線路初步設計的任務是根據使用地點的具體情況、用戶要求或輸送機類型情況,進行輸送機的整體布置。主要內容包括驅動裝置的型式、數量和安裝位置的確定,拉緊裝置的

24、形式和安裝位置的確定,機頭、機尾布置,裝卸位置及形式,清掃裝置的類型及位置的確定等。最后根據這些內容畫出輸送機的布置簡圖。 圖2.1 輸送機布置簡圖(1滿足設計運輸能力的帶寬1B 0.780m = 式中Q 設計運輸能力,t/h;1B 滿足設計運輸能力的輸送帶寬度,m;k 物料斷面系數,見表2.1;v 輸送帶運行速度,m/s;物料的散狀密度,t/m 3;c 傾角系數,見表2.2。表2.1 物料斷面系數1 表2.2 傾角系數1 (2滿足物料塊度條件的寬度B 2對于未篩分過的物料B 22a max +200=2200300+=800mm ,根據上列計算選取帶寬B 2=800mm 。(1輸送帶線質量q

25、 d根據DTII 手冊表4-5鋼絲繩芯輸送帶規(guī)格及技術參數查得q d =42kg/m 。(2物料線質量q已知設計運輸能力Q=560t/h ,輸送帶運行速度v =2.5m/s 時,物料線質量q=v Q 6.3=5603.6 2.5=62.2 kg/m (3托輥旋轉部分線質量托輥的選擇托輥是用來支承輸送帶和輸送帶上的物料,減少輸送帶的運行阻力,保證輸送帶的垂度不超過技術規(guī)定,使輸送帶沿預定的方向平穩(wěn)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%;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

26、,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2-5萬小時,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。托輥類型及其作用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、緩沖托輥與調心托輥。托輥的結構與具體布置形式主要決定于輸送機的類型與所運物料的性質。承載托輥安裝在有載分支上,以支承輸送帶與物料。在生產實踐中要求它能根據所輸送物料性質的不同,使輸送帶的承載斷面的形狀有相應的變化回程托輥安裝在空載分支上,以支承輸送帶。通常采用平行托輥大型輸送機有時采用V 形回程托輥。緩沖托輥大多安裝在輸送機的裝載點上,以減輕物料對輸送帶

27、的沖擊。在運輸沉重的大塊物料的情況下,有時也需沿輸送機全線設置緩沖托輥。通常緩沖托輥有彈簧鋼板式和橡膠圈式兩種。輸送帶運行時,由于張力的不平衡、物料偏堆積、機架變形、托輥軸承損壞以及風載荷作用等使其產生跑偏,目前應用最為普遍的是前傾托輥,它取代了調心托輥,靠普通槽形托輥的兩側輥向輸送帶運行方向傾斜2°3°實現防跑偏。托輥間距的選擇托輥間距的選擇應考慮物料性質、輸送帶的重度及運行阻力等條件的影響。承載分支托輥間距可參考表2.3選取。緩沖托輥間距一般為承載托輥間距的0.3-0.5倍,約為0.3-0.6m?；爻掏休侀g距可按2-3 m考慮或取為承載托輥間距的2倍。表2.3 承載托輥

28、間距參考表(m1 表2.4 F 托輥回轉部分質量(kg 1 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:2.67s B 式中s 滾筒與第一組托輥之間的距離,m ;托輥的成槽角,rad ;B 輸送帶寬度,m 。(槽型托輥成槽角=35°B =0.8m ; 頭部滾筒距第一組槽形托輥的距離:(槽形托輥成槽角=35°B =0.8m 。本設計的帶式輸送機的帶寬B =800mm ,堆積密度=0.91 t/m²,經查表2.3、表2.4可知選托輥直徑D=89mm,承載分支托輥間距L 't =1.3 m ,其托輥回轉部分質量G '=14kg (沖壓座,根據

29、DT 手冊查的承載托輥選擇35°槽型托輥,圖號80C314?；爻掏休侀g距L t "=2.5m ,其托輥回轉部分質量G "=1kg (沖壓座,根據DT 手冊回程托輥選擇平行下托輥,圖號DT 80C360。因此,可求出托輥旋轉部分線質量:承載托輥旋轉部分線質量為:'''1710.77/1.2t tt G q kg m G = (式2-2回程托輥旋轉部分線質量為:"""15 4.4/2.4t tt G q kg m G = (式2-3另外,在輸送機的前后各加一個10°過渡托輥,圖號為DT 80C311,一個

30、20°過渡托輥,圖號為DT 80C312。(4計算輸送帶許用張力 鋼絲繩芯帶b e BS m=(式2-43150800/11229090.9N=式中e S 輸送帶許用張力,N ;d 帶芯拉斷強度,N/mm ;B 輸送帶寬度,mm ;m 輸送帶安全系數。取鋼絲繩芯帶m=11。 (5滾筒的選擇滾筒是帶式輸送機的重要部件。按其結構與作用的不同分為傳動(驅動滾筒、電動滾筒、外裝式電動滾筒和改向滾筒。傳動滾筒傳動滾筒用來傳遞牽引力或制動力。傳動滾筒有鋼制光面滾筒、包膠滾筒和陶瓷滾筒等。鋼制光面滾筒主要缺點是表面摩擦系數小,所以一般常用于短距離輸送機中。包膠滾筒主要優(yōu)點是表面摩擦系數大,適用于長

31、距離大型帶式輸送機。包膠滾筒按其表面形狀又可分為:光面包膠滾筒、人字形溝槽包膠滾筒和菱形(網紋包膠滾筒。光面包膠滾筒制造工藝相對簡單,易滿足技術要求,正常工作條件下摩擦系數大,能減少物料黏結,但在潮濕場合,由于表面無溝槽致使無法截斷水膜,因而摩擦系數顯著下降。為了增大摩擦系數,在光面鋼制滾筒表面上,冷粘或硫化一層人字形溝槽的橡膠板,為使這層橡膠板粘得牢靠,必須先在滾筒表面掛上一層很薄的襯膠(一般小于2mm,然后再把人字形溝槽橡膠冷粘或硫化在襯膠上。這種帶人字形的溝槽滾筒,由于有溝槽存在,能使表面水薄膜中斷,不積水,同時輸送帶與滾筒接觸時,輸送帶表面能擠壓到溝槽里。由于這兩種原因,即使在潮濕的條

32、件下,摩擦系數也降低不大。但是,此種滾筒具有方向性,不能反向運轉。菱形(網紋包膠滾筒,除了具有人字溝槽膠面滾筒的優(yōu)點外,最突出的一個優(yōu)點是它沒有方向性,有效防止了輸送帶的跑偏,對可逆輸送機尤為適用。但摩擦系數比人字溝槽膠面稍有降低。盡管如此,人們還是認為菱形溝槽膠面比人字溝槽膠面優(yōu)越。繼菱形溝槽膠面滾筒之后又出現了一種帶軸向槽的菱形溝槽膠面滾筒。因為軸向溝槽使摩擦系數升高,從而彌補了菱形溝槽膠面滾筒比人字溝槽膠面滾筒摩擦系數小的缺點。這種菱形溝槽滾筒目前國內尚未制造生產。普通傳動滾筒都是采用焊接結構,即輪轂、輻板和筒皮之間采用焊接結構。該類滾筒適用于中小型帶式輸送機。在大功率的帶式輸送機中,必

33、須采用鑄焊結合的結構形式,滾筒兩端的輪轂、輻板和筒皮為整體鑄造,然后再與中間筒皮焊在一起。 改向滾筒改向滾筒有鋼制光面滾筒和光面包膠滾筒。包膠的目的是為了減少物料在其表面的黏結以防輸送帶的跑偏與磨損。滾筒的軸承有布置在內側與外側兩種形式。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帶的使用條件,但在其他條件相同之下,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所需的數值。在選擇傳動滾筒直徑時,可按四個方面考慮: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

34、下面方法計算:對于鋼繩芯帶式輸送機的傳動滾筒直徑1501507.51130D d mm = (式2-5式中D 傳動滾筒直徑,mm ;d 鋼絲繩直徑,mm 。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: 鋼繩芯帶D mm 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;p輸送帶表面許用比壓,取1MPa。限制覆蓋膠或花紋變形量小于6%的,傳動滾筒直徑為鋼繩芯帶b2D+K5.0(35d=351.8+=666.75155.0(1式中D傳動滾筒直徑,mm;K圍包角影響系數,當圍包角小于90°時,K

35、=0.8,否則,K=1;b鋼繩芯輸送帶上覆蓋膠厚度(包括花紋高度,mm;d鋼絲繩直徑,mm。改向滾筒直徑可按下式確定D=0.8D=1000mm1D=0.6D=630mm2D尾部改向滾筒直徑,mm式中1D其他改向滾筒直徑,mm2D傳動滾筒直徑,mm綜合考慮以上幾條因素,我選擇傳動滾筒直徑D=1250mm,圖號為D=1000mm,圖號DT80A109Y(G 2的傳動滾筒;尾部改向滾筒的直徑1D=630mm 為DT80B308(G 2的尾部改向滾筒;頭部改向滾筒直徑為2各個滾筒表面均為人字形溝槽的橡膠覆蓋面。(6計算各直線區(qū)段阻力對于承載分支:(''cos sin Z d t d W

36、 gL q q q q q =+-+3 (式2-6 =9.8×892(62.2+34+10.77×0.02×cos14°-(62.2+34sin14° = -185296N 其中(´=0.02 對于回程分支:(""cos sin K t d W gL q q q =+3 (式2-7 =9.8×892×(4.4+34×0.018cos14°+34×sin14° =77765.4N ("=0.018式中 Z W 承載分支直線運行阻力,N ;K W 回

37、程分支直線運行阻力,N ;g 重力加速度, m/s ² L 輸送長度,m輸送傾角;'輸送帶在承載分支運行的阻力系數,見表2.5 ''輸送帶在回程分支運行的阻力系數,見表2.5表2.5 輸送帶沿托輥運行的阻力系數1 (1用逐點法計算輸送帶關鍵點張力: 圖2.1輸送帶設計示意圖輸送帶張力應滿足兩個條件: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。傳動滾筒與輸送帶間的摩擦系數可參考表6選取,對于塑面帶應相應減少。表2.6 傳動滾筒與輸送帶間的摩擦系數1 按摩擦條件確定:S1=S1;S2=KS+W ZH;S3=KS2;S4=KS3

38、+W K;S 5=KS 4;S 6=S 5;S 7=KS 6; S 8=S 7; S 9=KS 8; S 9-S 1=(11ua S e n-(取K=1.04經查表2.6可知,摩擦系數20.0=,其中圍包角取a=200,摩擦備用系數取17.1=n1133359.8S = 2568263S =-出現負值,不合適。(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,或者滿足最小張力條件對于承載分支輸送帶最小張力:('2min 5cos Z d t S S q q L =+ (式2-8 =5×(34+62.2×1.3×。=606.7對于回程分

39、支輸送帶最小張力:"min 5cos K t d S gL q = (式2-9N=由上面計算的數值可以得知不滿足垂度條件。取回空分支的最小張力點S 2=min Z S ,則S 3=KS 2=1.047467.6=7766.4N 根據這一條件 出各點的張力點分別為S 1=185902.7S 2=606.7S 3=631.0 S 4=631.0 S 5=656.2 S 6=656.2S 7=682.5 S 8=78447.9 S 9=78447.9max max 1268735.3eS S S S N=由于滿載工作下電動機的運行狀態(tài),有可能是電動狀態(tài)也可能是發(fā)電狀態(tài),所以在牽引力和功率計

40、算上有區(qū)別。尤其應注意各種阻力的正方向和正常發(fā)電狀態(tài)而空載電動狀態(tài)下的功率驗算。電動機備用功率一般按15%-20%考慮。(1傳動滾筒的主軸牽引力:F 0=S 9-S 1=-107454.8 (式2-10 (2電動機功率由于主軸牽引力為負值所以電機處于發(fā)電狀態(tài)3010d P K F v -=3=1.17×96880.85×1.05×2.5×10-3 ×0.85=252.9KW(其中電動機功率備用系數為17.1=K d ,傳動裝置的效率為85.0=所以電動機選132×2=264KW ,查閱有關手冊選擇Y315M-4132型三相異步電動機,

41、其主要技術參數:額定功率為132kw;轉速為1470r/min;許用扭矩為60KN.M 。(1拉緊力H P :P N =S 6+S 7=1138.7KN3 (式2-11 (2拉緊行程L :K 輸送帶工作時的伸長系數,見表2.7,可知K=0.0015表2.7 輸送帶伸長系數K 3 (3拉緊裝置的選擇與布置拉緊裝置又稱張緊裝置,它是帶式輸送機必不可少的部件,具有以下四個主要作用:使輸送帶有足夠的張力,以保證輸送帶與滾筒間產生必要的摩擦力并防止打滑;保證輸送帶各點的張力不低于一定值,以防止輸送帶在托輥之間過分松弛而引起撒料和增加運動阻力;補償輸送帶的塑性伸長和過渡工況下彈性伸長的變化;為輸送帶重新接

42、頭提供必要的行程。在帶式輸送機的總體布置時,選擇合適的拉緊裝置,確定合理的安裝位置,是保證輸送機正常運轉、起動和制動時輸送帶在傳動滾筒上不打滑的重要條件,通常確定拉緊裝置的位置時須考慮以下三點:拉緊裝置應盡量安裝在靠近傳動滾筒的空載分支上,以利于起動和制動時不產生打滑現象,對運距較短的輸送帶可布置在機尾部,并將機尾部的改向滾筒作為拉緊滾筒;拉緊裝置應盡可能布置在輸送帶張力最小處,這樣可減小拉緊力;應盡可能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,且施加的拉緊力要通過滾筒中心。按拉緊裝置的原理不同,常用的拉緊裝置有以下幾種:·重錘拉緊裝置。重錘拉緊裝置應用十分普通。它是利

43、用重錘的重量產生拉緊力,并保證輸送帶在各種工況下有恒定的拉緊力,可以自動補償由于溫度改變和磨損而引起輸送帶的伸長變化。重錘拉緊裝置在結構上簡單,工作上可靠,維護量小,是一種較理想的拉緊裝置。它的缺點是占用空間較大,工作拉緊力不能自動調整。根據輸送機的長度和使用場合的不同,重錘拉緊裝置的具體結構形式也有所不同,如重錘垂直拉緊裝置和重錘車式拉緊裝置,它們適用于固定長距離帶式輸送機上。·固定式拉緊裝置。固定式拉緊裝置的拉緊滾筒在輸送機運轉過程中位置是固定的,其拉緊行程的調整有手動和電動兩種方式。其優(yōu)點是結構簡單緊湊,對污染不敏感,工作可靠,缺點是輸送機運轉過程中由于輸送帶的彈性變形和塑性伸

44、長引起張力降低,可能導致輸送帶在傳動滾筒上打滑。常用的結構類型有螺旋拉緊裝置(拉緊行程短,拉緊力小,故適用于機長小于80m的短距離帶式輸送機上和鋼繩絞車拉緊裝置(利用鋼絲繩纏繞在絞筒上,將輸送帶拉緊等。·自動拉緊裝置。自動拉緊裝置是一種在輸送機工作中能按一定的要求自動調節(jié)拉緊力的拉緊裝置。在現代長距離帶式輸送機中使用較多。它使輸送帶具有合理的張力圖,自動補償輸送帶的彈性變形和塑性變形。它的缺點是結構復雜,外形尺寸大,對污染較敏感及需要輔助裝置。自動拉緊裝置的類型很多,按作用原理分,有連續(xù)作用和周期作用兩種;按控制參數分,有一個、兩個或三個等(常作為控制參量的有張力、帶速和傳動滾筒的利

45、用弧;按拉緊裝置的驅動方式分,有電力驅動與液力驅動兩種;按被調節(jié)的繞出點張力的變化規(guī)律分,有穩(wěn)定式、隨動式和綜合式三種。TYZL通用型液壓自動拉緊裝置是針對我國帶式輸送機、索道等連續(xù)輸送設備而開發(fā)的一種機電一體化通用設備。它具有以下特點:根據使用場合的條件,拉緊力可以根據需要進行設定,使設備處于最佳的工作狀態(tài)。拉緊力設定后,TYZL型液壓自動拉緊裝置可以保持系統(tǒng)處于恒力拉緊狀態(tài)。TYZL型液壓自動拉緊裝置具有相應速度快,動態(tài)性能好的特點,以及時補償輸送帶或鋼絲繩的彈塑性變形油泵電機可以實現空載起動,達到額定拉力時,電機斷電,有蓄能器完成油力補償,從而達到TYZL型液壓自動拉緊裝置的節(jié)能運行。T

46、YZL型液壓自動拉緊裝置結構緊湊,安裝布置方便。TYZL型液壓自動拉緊裝置可與集控裝置連接,實現對該機的遠程控制。在帶式輸送機的工藝布置中,選擇合理的拉緊裝置,確定合理的安裝位置,是保證輸送機正常運轉、啟動和制動時輸送帶在傳動滾筒上不打滑的重要條件,通常確定拉緊裝置的位置時需要考慮以下三點:·拉緊裝置應盡量安裝在靠近傳動滾筒的空載分支上,以利于起動和制動時不產生打滑現象,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;·拉緊裝置應盡可能布置在輸送帶張力最小處,這樣可以減少拉緊力,縮小拉緊行程;·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,

47、而且施加的拉緊力要通過滾筒中心。本通用性液壓自動拉緊裝置適用于鋼繩芯、普通橡膠帶固定式帶式輸送機以及索道等連續(xù)運轉的設備,該設備可放在輸送機機頭或機尾,設計者依據具體情況選用并確定具體位置。根據輸送機設計原始資料和已計算出的拉緊力和拉緊行程,綜合考慮上述各種拉緊裝置類型和特點,本設計選擇使用液壓拉緊裝置,型號為TYZL-100/3,拉緊裝置布置在中間改向滾筒一端(如輸送帶布置簡圖所示。根據井下用帶式輸送機技術要求,制動裝置或逆止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。(1對于電動機運行狀態(tài)的帶式輸送機所需制動裝置的總制動力矩為:(cos 2sin 75.0q t q t q

48、d q q gL M Z ''+'+-=1 (式2-13 式中 M Z 制動裝置作用在傳動滾筒軸上的總制動力矩,Nm ; D 傳動滾筒直徑,m ;L 輸送機長度,m ;托輥阻力系數,取值為0.012(2對于發(fā)電運行狀態(tài)的帶式輸送機所需制動裝置的總制動力矩為: ('0.75s i n 2c o s Z d t M g L q q q q =-+(式2-14 式中 M Z 制動裝置作用在傳動滾筒軸上的總制動力矩,Nm ;D 傳動滾筒直徑,m ;v 輸送帶速度,m/s ;N 0系統(tǒng)所需電機總功率(未考慮備用功率系數前,kW 。 從上述的傳動滾筒軸牽引力的計算結果可知,

49、本設計帶式輸送機的電動機輸出的是制動力矩,運行狀態(tài)處于發(fā)電狀態(tài)。根據公式可計算出帶式輸送機所需制動裝置的總制動力矩為:300.7510Z DN M v =根據Z M 和控制要求本設計選擇121/4005-YWZ 2制動裝置。驅動裝置的作用是在帶式輸送機正常運行時提供牽引力或制動力。它主要由傳動滾筒、減速器、聯軸器、電動機、軟啟動等組成。電動機與減速器又構成驅動單元。(1驅動裝置型式驅動裝置按傳動滾筒的數目分為單滾筒驅動、雙滾筒驅動及多滾筒驅動;按電動機的數目分為單電動機驅動和多電動機驅動。每個傳動滾筒機可配一個驅動單元又可配兩個驅動單元,而且每個驅動單元也可以驅動兩個傳動滾筒。動單元的軸線與輸

50、送機身的關系,驅動裝置的布置形式有垂直式和并列式兩種。并列式與垂直式相比較具有驅動裝置橫向尺寸小,占地面積小,適宜于工作空間小的場合,特別對煤礦井下更有意義。但并列式布置要求使用垂直出軸減速器,因此制造要求高,價格也比較高。我國TD75與DX 系列帶式輸送機驅動裝置均為垂直布置。按驅動單元的固定方式可分為側掛式與基本式?；臼接址譃楣潭ㄊ絾吸c浮動支承式。側掛式的驅動單元掛在機頭一側,不需地基,基建投資少,不必考慮地面的崎嶇不平,安裝調試方便,但加裝制動裝置有困難。固定式的驅動單元固定在機座上,機座用螺栓固定的基礎上,減速器與傳動滾筒之間采用固定式聯軸器,這種固定方式要求安裝精度高,但往往由于制

51、造和安裝的誤、工作載荷引起的軸和支承部分的變形以及基礎下沉等不均衡因素使兩根軸的對中受影響,從而大大地降低了傳動性能。而單點浮動支承可以克服這一不足。整個驅動單元安裝在浮動底座上。浮動支承從理論上講減速器不受附加彎矩,機殼不受附加應力的影響,因此機殼的壽命比較長浮點支承受力分析,減速器傳給主動滾筒轉矩T 時,減速器殼體必受一反作用轉矩 T '。根據力矩平衡原理即可求出球鉸點距質心的距離L ,即WT L '= 式中 T '作用于減速器機殼的反作用轉矩,Nm ;W 傳動系統(tǒng)的重力,N 。當正常穩(wěn)定運轉時,由于反轉矩的T '的作用,輔助支點(千斤頂與底座脫開;停機時,

52、T '=0,在重力W 作用下,底座與千斤頂接觸,輔助支點起作用。減速器采用軸裝式減速器,即輸出軸是空心的,主動滾筒與軸,減速器輸出軸與主動滾筒軸的聯接采用各種鎖緊裝器聯接。這種聯接的缺點是拆卸減速器必須把整個減速器與電機底座一起外移,給檢修更換零件造成困難。(2電動機帶式輸送機驅動裝置最常用的電動機是三相籠型電動機,其次是三相繞線型異步電動機,只有個別情況下才采用支流電動機。型電動機與其他兩種電動機相比較具有結構簡、制造方便和易隔、運行可、價格低廉等一系列優(yōu)點,并且在輸送機上便于實現自動控制,因此在煤礦井下得到廣泛的應用。其最大的缺點是不能經濟地實現范圍較廣的平滑調速,起動力矩不能控制

53、,起動電流大。當驅動裝置采用剛性聯軸器時,同時在多滾筒傳動系統(tǒng)中,難以調整整個電動機之間的負載分配,這個缺點可通過使用液粘軟啟動在一定程度上得以克服。我國帶式輸送機常用這種電動機的型號有JO、JO3、JQO2、JS、JB、BJO2。目前,我國已經生產出最新Y系列三相異步電動機,它是一般用途的全封閉自扇冷三相籠型電動機,功率等級和安裝尺寸符合國際電工委員會(英文縮寫為IEC標準。它與被替代的JO2、JO3系列相比較具有高效、節(jié)能、起動轉矩大、性能好、噪音低、震動小可靠性高等優(yōu)點。YB系列三相電動機派生的隔爆型三相異步電動機,它除了有Y系列電動機的優(yōu)點外,還有隔爆結構先進,使用可靠等優(yōu)點。它相應替

54、代了BJO2和BJO3系列電動機。三相繞線型電動機具有較好的調速特性,在其轉子回路中串電阻,可以解決輸送機各傳動滾筒間的功率平衡問題,不致使個別電動機長時過載而燒壞或悶車;可以通過串電阻起動以減小對電網的負荷沖擊,同時又可以按所需的加速度調整時間斷電器或電流繼電器進行電阻的逐步切換,以實現平穩(wěn)起動。三相繞線型電動機在結構和控制上都比較復雜,如果帶電阻長時運轉使電動機發(fā)熱、效率降低,使用壽命短,尤其在隔爆方面很難做到,因此煤礦井下很少采用。一般長距離、大功率帶式輸送機應用較多,我國DX系列帶式輸送機除隔爆式電動機采用三相籠型電動機外,其余均使用三相繞線型電動機,主要型號有:JR、JRQ、YR系列

55、電動機。動機最突出的優(yōu)點就是調速特性好,起動轉矩大,但結構復雜,維護量大。與同容量的異步電機相比較,重量是異步電機的2倍,價格是異步電機的3倍,而且需要直流電源,因此只有在特殊情況(例如調速性能高下才采用,直流電機在要求隔爆的場合使用很少。(3減速器動單元用的減速器從結構形式分為直交軸式和平行軸式,按固定形式分為懸掛式與落地式。根據使用要求輸出軸可以做成空心。本設計選用圖號為DCY500-40的減速器。2(4聯軸器驅動裝置中的聯軸器分為告訴聯軸器和低速聯軸器,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中間。常見的告訴聯軸器有尼龍柱銷聯軸器、液力聯軸器和粉末聯軸器等;常見的低速聯軸器有十

56、字滑塊聯軸器和棒銷聯軸器等。液力聯軸器與籠型轉子異步電動機聯合工作具有改善電動機起動性能、均衡負荷、保護電機的優(yōu)點。目前國內外對于大型帶式輸送機為改善起動、調速、均衡載荷等廣泛推廣使用調速液力耦合器和油膜離合器。560的聯軸器。2本設計選用圖號為YOXz(5驅動裝置位置的選擇帶式輸送機其他參數已定,如果忽略由于張力變化而引起主力變量時,驅動裝置功率與其位置選擇無關,但其位置影響輸送帶的各點張力。因此,在選擇驅動裝置位置時應考慮以下兩點:盡量將驅動裝置的位置選擇在使輸送帶的最大張力值為最小。這樣可是輸送帶的強度、價格相對降低,運行阻力也能減少,能耗降低,提高了輸送帶、滾筒及其他部件的壽命。根據上述原則,一般驅動滾筒應選擇在松邊張力較大的位置。如輸送機傾斜上運行時,驅動裝置盡量設在上部即卸載端;當傾斜下運并處于發(fā)電制動工況時,驅動裝置也應盡可能放在上部。這樣布置不僅有利于減小輸送帶張力,而且有利于制動,避免發(fā)生飛車事故。適當考慮安裝、維修、搬運及特殊條件的要求。例如煤礦井下的上山運輸,由于巷道狹窄,驅動裝置放在上部給更換電機、減速器、驅動滾筒等部件帶來了困難,同時供電線路加長,而且隨著工作面的不斷推進要求上部滾筒能經常下移,故驅動裝置在上部回帶來拆卸的不便,這時驅動裝置可適當向下布置,但盡量避免放在下端。(1概述主要用于大型機電設備的可控制動停車,特別適合用