學術論文：(畢業(yè)設計論文)《大傾角皮帶機設計》

〔畢業(yè)設計論文〕?大傾角皮帶機設計?1緒論1.1引言煤炭是當前我國能源的主要組成局部之一，是國民經濟保持高速增長的重要物質根底。但是目前我國的煤炭工業(yè)的開展遠不能滿足整個國民經濟的開展需要。因此必須以更快的速度開展煤炭工業(yè)。然而，高速開展煤炭工業(yè)的出路在于煤炭工業(yè)的機械化。煤炭工業(yè)的機械化是指采掘、支護、運輸、提升的機械化。其中運輸包括運輸和輔助運輸。帶式輸送機是由承載的輸送帶兼作牽引機構的連續(xù)運輸設備，可輸送礦石、煤炭等散裝物料和包裝好的成品物品，自1795年創(chuàng)造以來，經歷了兩個世紀，由于它輸送能力大，耗電量低，運行平穩(wěn)，運輸途中對物料的破碎性小，連續(xù)運行容易實現自動控制，因此被廣泛應用在港口、電廠以及煤礦的井上、井下運輸，在礦井巷道內采用帶式輸送機運送煤炭、礦石等物料，對建設現代化礦井有重要作用。1.2概述帶式輸送機按其結構不同可分為多種型號，帶式輸送機可用于水平和傾斜運輸，傾斜的角度依物料性質的不同和輸送帶外表形狀不同而異。帶式輸送機有多種類型，以適應在不同條件下使用的需要，但其根本組成局部相同，只是具體結構有所區(qū)別。礦井也使用固定可伸縮帶式輸送機，它設有貯帶倉架，可根據用戶需要貯存一定的輸送帶，一般存貯100米，我們廠現生產SPJ-80，650等帶式可伸縮帶式輸送機。其中用得最多的是通用型帶式輸送機，國內目前采用的是?DTⅡ型固定式帶式輸送機?系列，該系列帶式輸送機由許多標準部件組成，各部件的規(guī)格也都成系列，按不同的使用條件和工況進行選型設計，組合成整臺帶式輸送機。1.3輸送機行業(yè)現狀寶鋼三號高爐上料帶式輸送機帶寬2200mm,機長347m,傾角11.5度,上料能力5500t/h，裝機功率4×355kw，上述技術參數均為同類產品全國之最。山西晉城礦務局帶寬1400mm，帶速4m/s，單機長度7.6km的長距離帶式輸送機，是目前國內單機最長的帶式輸送機。元寶山露天煤礦運量7800t/h帶速5.85m/s裝機總功率6×560kw的帶式輸送機，運量、帶速等技術參數均為全國之最。為山西陽泉礦務局三礦主井提供的機長3631m，帶寬1400mm,裝機功率3×1000kw的帶式輸送機，是目前國內單機驅動功率最大的帶式輸送機。上海寶鋼三號高爐、天津南疆港、山東日港數十條B=2200mm帶式輸送機，均為國內帶寬最寬的帶式輸送機。目前世界上單機最長的帶式輸送機,長30.4KM,用在澳大利亞鋁釩土礦,總長最長的是由17條帶式輸送機組成,全長220.6KM在荷蘭鹿特丹礦山上,運量最大的是在德國一露天礦使用的帶式輸送機,Q=37500噸/小時,V=7.4m/s.Vmax=9m/s。2大傾角膠帶輸送機設計任務書為了縮短巷道距離，減小井下煤的運輸距離，降低開采費用和運輸本錢。近年來，人們致力于大傾角膠帶輸送機的研究，它的成功將會給煤礦企業(yè)帶來很大的經濟效益，具有很大的經濟意義和使用價值，目前在煤礦已得到廣泛應用。本次設計內容分為兩局部：1〕、一般局部：大傾角膠帶輸送機總體設計計算2〕、專題局部：斷帶保護和平安制動技術要求如下：〔1〕、帶輸送機是用在井下，故在部件選用時必須考慮到防爆，另外，由于井下有淋水、煤塵，故托輥的密封要有較好的防潮和密封性?！?〕、膠帶輸送機的驅動裝置采用隔爆型電動機、液力偶合器、行星齒輪減速機、棒銷聯軸器、傳動滾筒等傳動方式，同時應嚴格按照標準要求。〔3〕、本大傾角膠帶輸送機應具有良好的平安制動性能，并要求配備各種保護裝置，以斷帶保護為主?！?〕、要求電動機具有良好的起動性能，應滿足在滿載起動過程中煤在膠帶中不致產生相對滑動。原始技術參數輸送機年運量45萬噸/年物料名稱煙煤物料塊度0～180毫米靜安息角30°斜巷長度332米輸送距離350米斜巷傾角28°勞動生產率150噸/小時工作制度一年工作300天，一天工作14小時3大傾角膠帶輸送機總體設計〔一般局部〕雖然本次設計只限于大傾角膠帶輸送機，但對其它類型的膠帶輸送機也應有一些概念上的認識。膠帶輸送機按驅動原理可以分為以下幾類：3.1.1滾筒驅動式膠帶輸送機這是傳統(tǒng)式的，靠機頭滾筒同膠帶間的摩擦來傳遞圓周力的一類膠帶輸送機。它按照歐拉定理分配張力。由于結構簡單，驅動滾筒可任意布置，深受用戶的歡迎，為當代各類膠帶輸送機的根本形式。3.1.2中間摩擦式多點驅動膠帶輸送機這種膠帶輸送機與一般膠帶輸送機不同的是：除了在機頭、機尾設置驅動裝置外，在輸送機的中間部位也設置假設干套驅動裝置，其特點是：可以用低強度的普通膠帶實現長距離的無轉載運輸。3.1.3彎曲膠帶輸送機通用的膠帶輸送機在平面上只允許直線運行，因而限制了它的應用范圍，彎曲膠帶輸送機是不需將輸送帶強制導向就能夠彎曲運行，因為它的撓性輸送帶在一定的力的作用下，能在平面上轉彎運行。它有以下幾種形式：〔A〕圓筒式膠帶輸送機〔B〕普通轉彎膠帶輸送機〔C〕中間摩擦式膠帶輸送機3.1.4垂直提升及大傾角膠帶輸送機該機使用特殊制造的皮帶，膠帶的兩側為波紋擋邊，中間有相等尺寸的隔板，以承載物料。目前，世界上已將此種皮帶機用于豎井提升。大傾角膠帶輸送機又分為以下幾種：〔A〕帶槽斗式，同垂直提升原理一樣，國內85年研制成功。〔B〕夾帶式〔C〕深槽形帶式輸送機3.1.5管式〔直線〕膠帶輸送機管式〔直線〕膠帶輸送機是在普通槽形膠帶輸送機的根底上開展起來的一種變形機種，它既有槽形膠帶輸送機的一些特點，又具有以下優(yōu)點：〔A〕以密封運輸，不影響環(huán)境，利于環(huán)保，也不受外界氣候影響；〔B〕膠帶成管形，可以在水平和垂直方向轉彎；〔C〕物料與膠帶的摩擦增多，可以向上爬坡到35°;〔D〕同樣帶寬寬度小，管形比槽形運輸量大，斷面積小，不會跑偏，整個圓周都是托輥。以上對各類膠帶輸送機作了一些簡單的介紹，由于本設計為大傾角膠帶輸送機，所以下面將重點介紹大傾角膠帶輸送機。3.2大傾角膠帶輸送機總體布置及部件的選用3.2.1設計原那么：1〕、滿足用戶要求，照顧操作方便及使用習慣；2〕、盡量采用比較合理的結構，充分利用材料；3〕、在滿足設計要求的同時，充分考慮其經濟性；4〕、機器要便于拆裝，便于井下運輸。3.2.2膠帶輸送機的總體布置原那么如下：1〕、各驅動裝置的聯軸器、機頭滾筒和機尾滾筒設有平安防護罩，不得外露；2〕、機頭機尾必須設有清掃裝置；3〕、沿線應裝設緊急停車拉線開關或報警停車裝置；4〕、井下選用膠帶必須是阻燃帶，并裝設皮帶打滑、跑偏、斷裂等一些保護裝置。3.2.3膠帶輸送機組成：膠帶、驅動裝置、托輥、機架、拉緊裝置、制動裝置、清掃裝置、裝載裝置。輸送帶在膠帶輸送機中，既是承載構件，又是牽引構件〔鋼絲繩牽引膠帶輸送機除外〕，它不僅具有承載能力，還要有足夠的強度，因此我們根據設計要求選用國產橡膠難燃花紋膠帶，帶寬1000mm，該膠帶滿足?礦用阻燃輸送帶?的阻燃性標準中的規(guī)定，可以在井下使用3.2.3.2驅動裝置驅動裝置由電動機、液力偶合器、減速器、棒銷聯軸器和驅動滾筒組成。帶式輸送機從整體看，有頭部驅動和頭尾驅動、多驅動三種類型。頭部驅動是僅在機頭或機尾裝設驅動裝置；頭尾驅動是兩端都裝設驅動裝置；多驅動那么是除機頭機尾設驅動裝置外，在中間部位也設假設干套驅動裝置。頭尾驅動和多驅動都是用于長距離帶式輸送機的驅動方式，以減小輸送帶所受的張力。本設計是大傾角膠帶輸送機，輸送量小，輸送距離短，所以采用了頭部驅動。帶式輸送機驅動裝置裝在膠帶產生張力最小的地方較為理想，一般規(guī)那么如下：〔1〕向上運輸和水平運輸機裝在卸料端；〔2〕向下運輸和水平運輸機裝在加料端；〔3〕懸臂式向上運輸機裝在加料端；〔4〕從經濟、便于維修裝在中間部位最好。所以本設計將驅動裝置布置在機頭部〔卸料端〕，考慮用戶習慣，采用雙電機雙滾筒驅動。3.2.3.2.1電動機：考慮到井下防爆問題，我們采用了隔爆型異步電動機，由于使用液力偶合器，所以不需用具有高起動力矩的電動機，只要與液力偶合器相匹配得當，就能得到接近電動機最大轉矩的起動力矩。3.2.3.2.2液力偶合器：在輸送機上采用液力偶合器，其優(yōu)點如下：〔1〕改善起動特性，使電動機處于輕載甚至于空載起動，這點對負荷大而且在重載條件下直接起動的工作面輸送機極為重要；〔2〕由于泵輪和透平輪之中沒有機械聯系，所以能夠吸收傳動系統(tǒng)中的振動，減少沖擊負荷，使輸送機起動平穩(wěn)；〔3〕改善牽引特性，可使多電機驅動中的各電機之中的負荷分配均勻，并使各傳動裝置的輸出轉矩趨于一致。當然，在本設計中，膠帶輸送機為單電機單滾筒的驅動，不存在這方面的問題；〔4〕減小起動電流，充分利用電機的最大能力，提高起動轉矩；〔5〕具有過載保護的作用，使電動機的輸出功率不至于超過最大值，以防止電動機過載而損壞。鑒于以上各特點，本設計采用了液力偶合器聯接電動機和減速器，使輸送機在起動、過載保護和減少因電動機引起的振動方面得到了改善。3.2.3.2.3減速器：本次設計選用錐斜齒輪減速器，三極減速〔DCY型〕。本減速器的優(yōu)點如下：〔1〕使用較多，通用性好；〔2〕傳動效率高；〔3〕傳動功率范圍大；〔4〕傳動比范圍大；〔5〕適應行強，且耐用；〔6〕安裝空間小，所需要的硐室也小。3.2.3.2.4聯軸器選用齒式聯軸器具體計算在后章節(jié)中3.2.3.2.5驅動滾筒：本設計對驅動滾筒采用包膠滾筒，滾筒直徑φ630，滾筒寬度為1150mm，驅動滾筒是依靠它與輸送帶之間的摩擦力帶動輸送帶運行的部件，依據撓性牽引構件的摩擦傳動理論〔歐拉公式〕，輸送帶與滾筒之間的最大摩擦力隨摩擦系數和圍包角的增大而增大，所以提高牽引力必須從這兩方面入手，因此，我們選用了包膠滾筒，利用硫化法在滾筒上包覆一層橡膠，包覆的橡膠外外表做成人字形槽紋，人字形槽紋的方向與滾筒旋轉方向一致，這樣不但可以增大摩擦系數，還有利于輸送帶上粘附泥土的自行去除。為使輸送帶繞經滾筒時有自動對中的作用，可以將滾筒外表制成腰鼓形，中部比兩端凸起的高度按下式計算，但最小應大于4mm式中：h—滾筒中部比兩端凸起的寬度，mmB—滾筒的寬度，mm目前，驅動滾筒有一種電動滾筒，它是將減速器裝入滾筒內的傳動滾筒，本身結構緊湊，外形尺寸小，易于安裝布置，它可以代替一般的電動機減速器裝置，適用于環(huán)境溫度在40℃以下的場合，還能用于具有防爆要求的場合，但它一般功率較小，通常都在15Kw以下，多用于移動式膠帶輸送機，而且價格較為昂貴，限制了使用。在本設計中不采用，只作一般性的了解。3.2.3.2.6機架膠帶輸送機的機架包括：機頭架、機尾架、拉緊裝置、中間架。井下使用便于拆裝式的帶式輸送機，機頭架、機尾架都做成結構緊湊，便于移置的構件，中間架是便于安裝的結構。機頭架在鋼絲繩芯膠帶輸送機中，用于支撐滾筒，一般地，在普通的膠帶輸送機中，這種機架做成桿系結構。如果在高強度鋼絲繩芯膠帶輸送機中那么采用板式結構機架，但這種機架腹板厚度較大。在實際設計中，我們采用了簡單的三角形機架的結構，主軸兩端的軸承安裝在左右機架上，在機架前端下方有彈簧清掃器，該清掃器利用螺母擰緊或放松來調整清掃器與膠帶的接觸壓力。在清掃刮板磨損到一定程度，可將清掃刮板上移至與滾筒接觸后重新使用。在機架的另一端有一直徑為φ400的增面滾筒，它除了起到使?jié)L筒增加包角的作用外，還使返程膠帶與上行膠帶距離縮小，從而使結構更為緊湊。機尾架采用普通四方架。中間架由上托輥支架、上托輥縱梁、H架等組成。在本設計中，我們將縱梁與H架的連接采用螺栓連接，便于井下拆裝和運輸。本機采用單點裝載，裝載裝置由兩節(jié)裝載架組成。它的上托輥為緩沖托輥，裝載架上的掃煤板擴大口分別裝在裝載架的兩端。機頭、機尾中間架兩側還裝有防跑偏開關和測速裝置。機尾中間架那么裝有上下托輥、防跑偏開關、拉線開關和清掃器。在主傳動機架后設改向架，裝一Φ315×1150光面滾筒，機頭卸煤處機架選用三角架，裝一Φ400×1150滾筒。圖3-1主機架圖3-2改向架3.2.3.2.7拉緊裝置a各種帶式輸送機拉緊裝置功能如下：〔1〕保證輸送帶在驅動滾筒的繞出端有足夠的初張力，使所需的牽引力得以傳遞，防止輸送帶打滑；〔2〕輸送帶在上分支允許撓度下的膠帶張力，以防止輸送帶在托輥之間過分松弛，引起撒料和增加運行阻力；〔3〕輸送帶重新接頭提供必要的行程。b帶式輸送機常用的拉緊裝置：〔1〕螺旋式拉緊裝置：只適用于機長小于80m的短距離輸送機?！?〕重錘車式拉緊裝置；拉力恒定，適用于固定式長距離輸送機。〔3〕鋼絲繩絞車式拉緊裝置：利用小型絞車拉緊，因其體積小，拉力大，所以廣泛用于井下帶式輸送機。相比之下，絞車式拉緊裝置結構比較復雜，根據其地形本設計中選用絞車拉緊裝置。由于小型絞車其體積小，拉力大，所以本機選用鋼絲繩絞車式拉緊裝置c帶式輸送機拉緊裝置的布置要點：〔1〕盡量布置在張力最小處或靠近滾筒的松邊上；〔2〕確定拉緊力的大小時，要考慮到正常運行、起動和制動等各種工作情況。在本設計中，將拉緊裝置布置在機頭局部，便于維修及操作。圖3-3張緊車3.2.3.2.8制動裝置本機采用電液推桿制動器YWZ5-315/50。3.2.3.2.9裝載裝置向帶式輸送機上加料需考慮許多方面，其中最重要的是應將物料裝在輸送帶的中央，物料沿輸送帶運行方向的速度應盡可能和輸送帶的運行速度相等。如果加料速度和輸送帶的運行速度不同，在加料點就會有大量的物料跳動，并可能在該處堆積。這種物料的跳動是由于速度差引起的。假設所輸送的物料在輸送帶中央且物料裝載時沿輸送帶運行方向的前進速度又和輸送帶的速度完全相同時，就可能實現理想的加料。在該種情況下，輸送帶覆蓋層的磨損量小，輸送帶運行所需的功率最低，物料具有良好的裝載形狀而不會撒出，并且物料的粉碎率和揚塵量也最小。雖然在生產實踐中很難到達這樣的理想條件，但是為了盡可能接近該條件而做出努力是值得的。在該設計中針對上述的情況作了大量研究，使加料盡量合理化，同時考慮到下面的幾個問題：加料的方向：輸送的加料方向有兩種：〔1〕運行方向加料〔2〕輸送帶側面加料沿著輸送帶運行方向加料，這種加料方式最好。因為設計最簡單，可以使物料流通過加料溜槽裝到運行的輸送帶上，這樣物料的前進速度幾乎與帶速相同，料流可以被導向到輸送帶的中央，從而使載料形狀對稱，加料點的導料槽長度最小，給料的變化不會明顯的影響輸送帶的正常裝載；而在輸送帶的側面加料那么存在一個難題就是：從物料速度和向受料輸送帶中央加料這兩個觀點看設計加料槽的問題。因為它很難滿足物料速度及將物料導向輸送帶的中央。因此，在本設計中，我們采用的是沿輸送帶運行方向加料，只有一個裝載點。如果加料溜槽和導料槽的設計和安裝不適宜，就會嚴重損壞輸送帶，因此對它的設計應予以認真的研究。溜槽和導料槽應固定牢固，以使它們正確地對著輸送帶定位。導料槽長度不能超過需要的長度，底邊不能和輸送帶靠的太緊。當配有卸料器的帶式輸送機沒有傾斜加料段時，導料槽應延伸到改向滾筒的第一組托輥處。這樣做的目的是為了使輸送帶上的物料在到達曲線段的起點位置上仍然保持良好的裝載形狀，圖3-4典型的加料溜槽3.2.3.2.10清掃裝置a、清掃裝置的作用清掃裝置是為卸載后的輸送帶清掃粘著物之用。在卸載后不能隨其它物料一起卸掉的粘著物會進入空段的下托輥上，使托輥弄臟，并粘有這些附著物。如果清掃器清不掉或清不完全，使之進入機尾的改向滾筒，它就會粘在滾筒外表上，愈粘愈多，附著力也就會愈來愈大，結果是造成膠帶跑偏，增加膠帶磨損，釀成嚴重后果。如果安裝了清掃裝置，清掃效果不好，其后果仍然很嚴重，不僅空行段下方到處撒料，增大運行阻力，而且還會因運行阻力的增大而斷帶。井下采面膠帶機就經常出現這種事故。如果清掃裝置良好，對托輥、輸送帶的壽命都可以延長。可見，清掃器在皮帶輸送機上有著不可無視的作用。b、清掃裝置的種類刮板式清掃器、旋轉刷、指狀彈簧刮刀、水力沖刷、振動清掃器等多種形式，一般視所運物料的粘性而定。在本設計中我們就采用了彈簧清掃器和犁式清掃器兩種清掃裝置。由于輸送帶的清掃效果對延長輸送帶的壽命及托輥的使用壽命都有很大的影響，因此在設計和使用時都應給予充分的注意。3.2.3.2.11、托輥a、托輥的作用托輥是承托輸送帶使它的垂度不超過限定值以減小運行阻力，保證帶式輸送機平穩(wěn)運行的部件。托輥沿帶式輸送機全長分布，數量很多，其總重約占整機的30%~40%，價值約占整機的20%。所以，托輥質量的好壞直接影響輸送機的運行。托輥的制造質量主要表現為旋轉阻力和使用壽命。b、托輥的分類托輥按用途分有：承載托輥、調心托輥和緩沖托輥。c、托輥的設計在本次設計中主要使用普通托輥和緩沖托輥。在裝載點安裝了緩沖托輥，以緩沖物料落下時的沖擊力，延長皮帶壽命。對上運托輥組，我們采用的是由四個托輥組成的槽形托輥組，槽角45°，輸送帶返回的空載段采用平行托輥。該托輥組由四個輥組成〔如圖4〕。它在大傾角運輸機中代替了由五個托輥組成的槽形托輥組。在本次設計中采用這種形式的托輥組。其主要優(yōu)點為：c.1用4個標準托輥取代5個特殊托輥，不但省工省料，而且便于制造和維修；c.2取消了中間的水平托輥。當中兩托輥呈V形布置。在裝載量小時，導向摩擦系數仍很大，不易打滑；c.34個托輥按雙排交錯方式布置。托輥兩端尖角不與膠帶接觸，對膠帶的壽命有利。在設計中，選定托輥間距：上托輥間距：1.2米，下托輥間距：3米?？紤]到離頭部滾筒的第一組托輥槽角的影響，該處張力很大，膠帶撓度接近于零。為使膠帶側邊局部伸長不超過膠帶許用伸長率0.002，因此頭部滾筒與第一組托輥的間距L不得太小。L—頭部滾筒與第一組托輥的間距α—托輥槽角〔弧度〕B—帶寬在實際設計中，考慮到輸送機托輥的全部質量約占整機的30%，價值約占整機的20%，因此我們在設計中盡量提高托輥的質量，從而降低能源消耗，節(jié)約鋼材，增加運行的可靠性。圖3-5四聯托輥組3.2.3.3本機整體結構特點a、改善起動性能，實現慢速起動；由于電機直接起動，加速度過大，加上起動電流過大，對電網沖擊大。并且由于起動加速度過大，膠帶松邊拉緊裝置來不及拉緊，致使膠帶下垂度過大，可能引起膠帶層間相互碰撞摩擦，導致膠帶磨損大、壽命短、傳動不平穩(wěn)、可靠性差。b、采用調速型液力偶合器，降低了動張力，從而降低了膠帶平安系數；c、具有多種保護功能；d、大包角、包膠滾筒、阻燃花紋膠帶；e、采用落地側裝式鋼架為機身。3.3主要參數確實定3.3.1輸送機簡圖：3.3.2設計根底條件：原始數據參考輸送機年運量63萬噸/年物料名稱煙煤物料塊度0～300毫米靜安息角30°斜巷長度332米輸送距離350米斜巷傾角28°勞動生產率150噸/小時工作制度一年工作300天，一天工作14小時3.3.3主要參數確實定：1〕、帶速：按MT414中的速度系列，選用帶速V=2米/秒。2〕、帶寬：初選帶寬1米B=式中：B—帶寬，毫米Q—勞動生產率，噸/小時K1—斷面系數—物料容度，噸/米3V—帶速，米/秒C—傾角系數查表：MT467-1996表3取K1=312φ動=10°選取帶寬B=1000毫米根據物料粒度校核，a=300mmB≥2a+200=2×300+200=200mm滿足條件3〕、每米物料重量qG：4〕、初選上托輥DTⅡGP2304，旋轉質量4.19kg，帶速2m/s時承載能力2550N，上托輥間距1.2m，下托輥DTⅡGP2312，旋轉質量10.56kg，帶速2m/s時承載能力1230N，下托輥間距3m。每米上、下托輥旋轉局部重量：上托輥：ｑRO=ｍRO×4/ｌRO下托輥：ｑRU=ｍRU/ｌRU5〕、每米膠帶重量qB：根據煤礦習慣選用PVG整體帶芯阻燃輸送帶，規(guī)格1000S，縱向拉斷強度1080N/mm，帶厚10.7mm，上膠厚1.6mm，下膠厚1.6mm，帶寬1000mm時14.1kg/m。3.3.4張力計算及膠帶平安系數校核帶式輸送機裝運散料的運行阻力詳細分析是由許多項阻力合成的，其中包括：托輥旋轉阻力、輸送帶壓陷給托輥的滾動阻力、輸送帶運行時因重垂度反復彎曲的阻力及物料相互碰撞的阻力等。下面計算根本阻力。FU=C·FH+FS1+FS2+FSt主要阻力：FH=fLg(ｑRO+ｑRU+(2qB+qG)cosδ)FH=0.035×350×9.81×(13.97+3.52+(2×14.1+20.83)×cos28°)主要特種阻力：附加特種阻力FS2=5×1×0.01×3000×0.6=900N提升阻力：FU=C·FH+FS1+FS2+FSt傳動效率：總功率：P=86.12/0.8*1.15=124kW選擇兩臺75kW電機，型號YB280S-4，轉動慣量1.1kg·m2根據?運輸機械設計手冊?其它驅動裝置：液力偶合器YOXⅡZ450，減速器DCY280-25，制動器YWZ5-315/30根據垂度條件計算輸送帶張力根據不打滑條件計算輸送帶張力雙滾筒驅動時，回空段最小張力為采用逐點張力計算法S8=S7+fLg*(ｑRO+(qB+qG)cosδ)+FSt均可滿足垂度要求校核輸送帶強度輸送帶平安系數n=1000*1000/56931.7=17.6>12輸送帶平安系數足夠校核托輥強度校核靜載承載分支輥子載荷系數取0.8，回程分支輥子載荷系數1承載分支Po=0.8*1.2*(41.67/2+14.1)*9.8=328.7N<2550N回程分支Pu=1*3*14.1*9.8=414.5N<1230N校核動載承載分支Po’=328.7*1.1*1.2*1.1=477.3N<2550N回程分支Pu=414.5*1.1*1.1=501.5N<1230N均滿足條件根據各點張力選擇滾筒型號如下：傳動滾筒扭矩：T=FU/2*D/2=43059.2/2*0.63/2=6781N·m選擇滾筒型號DTⅡ04A6143Y/Z，許用合力110kN，許用轉矩20kN·m，轉動慣量80.3kg·m2選擇滾筒型號DTⅡ04B4122，許用合力45kN，轉動慣量9.5kg·m2選擇滾筒型號DTⅡ04B6142，許用合力110kN，比要求的合力稍小，差距在5%之內，可以認為合格，轉動慣量64.3kg·m2選用滾筒型號DTⅡ04B3102，許用合力29kN，轉動慣量5kg·m2驅動裝置驗算液力偶合器YOXⅡZ450轉速為1500r/min時，傳遞功率最大為90kW>75kW，滿足條件，轉動慣量為1.3kg·m2減速器DCY280-25承載能力160kW，以中等風速選擇許用熱功率91kW，轉動慣量0.05859kg·m2帶式輸送機所需功率為：Pe=124/2=62kW那么減速器公稱輸入功率PN=62*1.5=93kW<160kW取啟動轉矩：Tk=955N·m校核熱功率PG1*fW*fA=91*0.89*0.79=64kW>62kW機械聯軸器選型Te=9550*Pe/n*KW*K*KZ*Kt=9550*62/48*1.0*1.5*1.0*1.2=22203.8N·m選擇ZL10，公稱扭矩31500N·m，轉動慣量2.163kg·m2逆止力計算FL=Fst-0.8fg[L(ｑRO+ｑRU+2qB)+H/sinδ*qG]=31849.7-0.8*0.035*9.81*(350*(13.97+3.52+2×14.1)+151.17/sin28°*20.83)作用于傳動滾筒上的力矩為：ML’≥25614.8*0.8/2000=10.25kN·m那么逆止力矩為：ML≥10.25/10/(0.98*0.98*0.98)=1.09kN·m選擇逆止器型號NF16，額定逆止力矩1.6kN·m張緊選擇根據煤礦習慣，采用JH-8回柱絞車張緊，其額定靜張力80000N，大于張緊滾筒合力28.8kN，張緊力足夠實際配安裝行程9m啟動制動力矩驗算m1=L(ｑRO+ｑRU+2qB+qG)=350×(13.97+3.52+2×14.1+20.83)=23282Nm2=2*(1.1*31.5*31.5+1.3*31.5*31.5+0.05859*31.5*31.5+2.163*1*1)/0.4/0.4+啟動圓周力制動力驗算FU*=CfLg(ｑRO+ｑRU+(2qB+qG)cosδ)+FS1+FS2+FSt=1.31*0.012*350*9.81*(13.97+3.52+(2×14.1+20.83)×cos28°)FB=Fa-FU*=0自由停車時間t=2/0.66=3s采用制動器時，FZ=31.5*400/0.4=31500NaB=(36771.3+31500)/(23282+32203.9)=1.23m/s2減速度過大，需采用停車后延時制動的方式制動。阻力系數：承載重段阻力F1F1=〔q+q0+q′〕Lω′cosβ+〔q0+q〕Lsinβ+〔q+q0+q′〕L′ω′其中：β—巷道傾角L′—輸送機水平段長度，取L′=20米空載段阻力F2F2=〔q0+q″〕Lω″cosβ—q0Lsinβ+〔q0q″〕L′ω″=-22730N本膠帶輸送機采用雙電機雙滾筒驅動，使用膠面滾筒根據摩擦牽引條件得：S1=S2〔1+〕=3.35S2〔1〕用張力逐點計算法計算各點張力：S3=S2+F2=S2-817.8〔2〕S4=KS3S4=1.04S3=1.04S2-850.5〔3〕S1=S4+F1=1.04S2+3667.4〔4〕式〔1〕～〔4〕聯立解得：S2=1587.6kgS1=5318.5kgS3=769.8kgS4=800.6kg彎曲段阻力：驅動滾筒：Sqg=0.04×〔5318.5+1587.6〕=276.2kg改向滾筒：Sgg=0.04S3=0.04×769.8=30.8kg物料加速阻力：Wj===530.9kg清掃器阻力：彈簧清掃器：Ws=850×0.8/9.8=69.4kg空段清掃器：Ws′=200×0.8/9.8=16.3kg導料槽摩擦阻力：Wc=式中：Wc—導料槽摩擦阻力，kgB—帶寬，米γ—物料重度，噸/米3L—導料槽長，米Wc==24.2kg圓周力P：P=F1+F2+Sqg+Sgg+Wj+Ws+Ws′+Wc=4647.9kg重段垂度校核：式中：ymax—重段膠帶最大垂度Lg′—重段托輥間距，米Smin—重段膠帶最小張力，kg校核通過。因為重段垂度校核通過，所以空段垂度校核一定通過。膠帶平安系數校核：預選用國產維尼綸膠帶，ī=5層，B=800毫米強度=169公斤/厘米層平安系數：n===12.7＞12校核通過。大傾角膠帶輸送機物料下滑問題及起動加速度的討論為了使帶式輸送機系統(tǒng)工藝布置得到改進，近年來國外一些先進興旺國家都在研制大傾角膠帶輸送機。國內也有多家在研制。根據研制的情況，大傾角膠帶輸送機大致可分為三種類型：第一種類型是：在輸送膠帶的外表形狀上采取措施，以提高物料在膠帶上的防滑能力，增大輸送帶的傾角。如圖4-1所示：格倉式輸送機的輸送帶上附有橫格板和橫壓立邊，這樣就使得相鄰兩橫格板之間形成一個封閉的小煤倉。在上運大傾角膠帶輸送機中使用此種帶式結構，可以很好的防止物料下滑，提高起動加速度。但問題是膠帶結構復雜，制造費用高，本次設計因此沒有采用。圖4-1格倉式輸送機如圖4-2所示：格板式與格倉式輸送機的原理根本相同，不同處在于：格倉式帶式輸送機的承載段使用的是平行托輥。因為格倉可以代替托輥成槽。而格板式那么在承載段使用槽形托輥。在防止物料下滑問題上，使用托輥組槽角要比深槽式小。由于膠帶上裝有格板，因此回空段需用特制的回空托輥。本次設計不采用次種結構。圖4-2格板式輸送機如圖4-3所示為花紋帶面輸送機。它的特點是使用了外表刻有花紋的膠帶，利用花紋結構來增加對物了的摩擦力，以到達大傾角輸送的目的。圖4-3花紋帶面輸送機圖4-4所示為即為本次設計采用的輸送機結構形式。它的結構特點是利用由于深槽而造成托輥對膠帶的反作用力形成對物了的夾持力，以到達輸送目的。圖4-4深槽式輸送機圖4-5所示是利用氣囊充氣帶動壓輥對覆蓋帶形成壓力，這樣就增加了物料受力和受力面積，次種結構本錢高，本次設計不采用。圖4-5氣囊充氣式輸送機1承載帶2覆蓋壓帶3氣囊4壓輥圖4-6為氣壓式膠帶輸送機。圖4-6氣壓式膠帶輸送機1膠帶2上拖板3下拖板4氣囊4.1導致物料下滑滾落的因素和解決途徑如圖4-7和圖4-8所示，帶式輸送機的傾角為β，膠帶上單位長度的無粘性物自重為W，物料與膠帶之間的摩擦系數為μb，物料的動休止角為φ，那么自重的切向分力為WSinβ，將促使物料向下滑動，而它的發(fā)向分力N=WCosβ，在物料與膠帶之間和膠帶內局部別產生摩擦力μbWCosβ和tgφWCosβ，阻止物料下滑。當輸送機傾角β增大到一定值時，即：WSinβ＞μbWCosβ〔1〕或WSintg＞tgφWCosβ〔2〕物料失去穩(wěn)定向下滑動。圖4-7和圖4-8中，β是輸送機傾角，W是膠帶上單位長度的物料重力，μb是物料的內摩擦系數，φ是物料的內摩擦角，F是摩擦阻力。由〔1〕式可知，要保持物料在帶面上的穩(wěn)定，解決途徑有：改變膠帶外表結構；增大摩擦系數μb；附加法向力N；減小實際承載角度。引動休止角是由物料性質決定的。由〔2〕式可知，要保證物料內部的穩(wěn)定，只能采取最后兩種方法。4-84.1.1幾種大傾角帶式輸送機防止物料下滑的方法：4.1.1.1、在花紋面的帶式輸送機是在帶面做成花紋，以增大摩擦系數μb，而提高阻力F，以增大輸送機的傾角β。但是當μb＞tgβ＞tgφ時，物料將因內摩擦力不夠而導致下滑滾落。輸送機傾角增加是很有限的。如圖5的波紋擋邊格倉式，圖4-2的格板式，通過格板的承載，減小物料的實際承載角度，降低了下滑力。在物料裝滿系數較低的條件下，輸送機傾角可以到達任何值。4.1.1.2、圖4-4的深槽式與圓管式，兩者的原理是相同的，都是利用兩側的托輥對膠帶的反作用力，增加膠帶對物料的擠壓力，同時增大物料內部相互作用的摩擦力，從而使輸送機的傾角加大。深槽式帶式輸送機在物料上部沒有托輥，圓管式的在上部雖有托輥，但管內物料的充滿率最多不大于75%，故管內的上部有空腔，所以上部的托輥不能對物料產生作用力，而且兩側托輥對膠帶產生的作用力是由物料的自重來確定的，故是有限的。如果膠帶上的物流不均勻、不連續(xù)或有間斷時，兩側托輥的擠壓力又達不到料層上部的物料，那么輸送機傾角超過物料的動堆積角時，物料就會發(fā)生下滑滾落。而且輸送機的傾角和物料在輸送帶內的充滿率有關。充滿率愈低，那么傾角愈小。所以這兩種輸送機所能增加的傾角是有一定限度的。4.1.1.3、夾帶式大傾角帶式輸送機，因為有兩條膠帶，使物料與膠帶之間增加一個接觸面，從而增大了對物料的下滑阻力。它的主要作用是從物料外部增加正壓力N，從而增大摩擦阻力F，以提高輸送機的傾角β。因為是從外部增加正壓力，故可根據需要設計N值，所以夾帶式的傾角可以到達90°。圖4-5的氣囊式、圖4-6氣壓式、邊輥式、圖4-9彈簧壓輥式就是用不同的方法產生法向正壓力N。a彈簧式壓輥機構壓輥機構與輸送機的機架用銷軸鉸接。壓輥機構設有兩組壓輥2，每組由4個壓輥組成，壓輥覆蓋膠帶之上。在壓輥的上方設置一個螺旋彈簧3，這些零件組裝在一個型鋼焊接的機架4上，整個機架可圍繞著銷軸1進行回轉，兩組壓輥有可以圍繞銷軸5回轉。根據物料流均勻與否，壓輥機構上下起伏、自由浮動，使覆蓋壓帶緊貼物料，并施加法向正壓力N。當物料中斷，兩組托輥又可以使覆蓋膠帶與承載膠帶，不使兩膠帶之間形成空腔，起到擋板的作用，使物料不致因動堆積角而產生下滑滾落。從膠帶的橫向斷面看，每組壓輥的4個輥子，左邊的兩個和右邊的兩個可以成雙的圍繞銷軸6回轉。左邊的兩個又可以圍繞銷軸7回轉，右邊的兩個又可以圍繞銷軸8回轉，而每個壓輥的自身又可以圍繞銷軸9回轉。這樣，壓輥機構又可以適應物料流在膠帶的橫向斷面上的不同情況，如偏載或大塊偏某一邊，都能使覆蓋帶貼向物料。所以這種彈簧式的壓輥機構，即可以解決由于膠帶與物料之間摩擦阻力不夠而導致物料下滑問題，又可以解決由于物料內摩擦力不夠而下滑滾落問題。對物料流的不同情況，如時多時少，時有時無，時斷時續(xù)，以及大塊、小塊等不規(guī)那么的物料都有較好的適應性。使用這種彈簧式的壓輥機構，可以使輸送機到達任意傾角。其輸送能力也可以很大。所需法向壓力N，又可以根據需要如傾角的大小、輸送能力的大小進行計算。公式為：Nmin=式中：Nmin—所需的最小法向正壓力μ″—物料的內摩擦系數μm和物料與覆蓋壓帶之間摩擦系數μt的較小者μe—承載膠帶與壓帶之間的摩擦系數μ′—物料與承載膠帶之間的摩擦系數μb和μm的較小者β—帶式輸送機的傾角W—膠帶單位長度上的物料重力，W=Q—帶式輸送機每小時的輸送能力V—帶速法向壓力N由彈簧壓力、覆蓋壓帶自重的法向分力及壓輥機構自重的法向分力組成。那么彈簧壓力應為：P=2Lnmin—2lgCosβ—GCosβ式中：P—彈簧的壓力q—覆蓋帶單位長度的膠帶重力G—壓輥機構重力L—兩組壓輥之間的間距以上是對各種形式的大傾角帶式輸送機的防滑問題進行的簡單介紹，而本次設計采用的是深槽式結構。下面進行具體計算分析。b深槽式大傾角帶式輸送機物料下滑分析計算：1、物料的堆積角〔自然坡度角〕與物料內摩擦角之間的關系：如圖4-10所示，從研究散粒體的平衡條件入手來探討其自由外表。用1—1線割出一塊體積V，這塊物料能保持平衡的條件是：VγCosμ0≥VγSin即μ0≥tg本設計中取=30°式中：V—物料的體積，米3 —物料的安息角，度μm—物料內摩擦系數μ—物料與膠帶之間的摩擦系數γ—物料重度，公斤/米3輸送機傾角β=25°＜μm滿足內摩擦條件。圖4-102、物料和膠帶間的受力分析：如圖4-11所示，散料物料在輸送帶中受到水平支持力N、重力W和托輥擠壓力F。正是由于托輥給予物料的挾持力才使得增大了對物料下滑的摩擦阻力。從而到達大傾角輸送物料的目的。關于物料的受力可近似按下式進行計算：2Fsin45°+N=G因膠帶在托輥形成的深槽中受到托輥的作用力，從而使煤也受到由此而產生的挾持力，且膠帶底部水平局部面膠較小，因此可近似認為：2Fsin45°=G解得：2F=G其中：G—單位長度膠帶上的物料重量，Nf—物料受膠帶阻止其下滑的摩擦力f=2Fμ=Gμ要滿足物料不下滑那么要滿足下式：Gμ≥GSinβ+式中：a—輸送機起動加速度，米/秒2β—輸送機傾角，度解得：a≤〔μ—Sinβ〕g=0.43m/S2前面計算物料下滑阻力f時其值偏大，故取實際最大起動加速度amax=amax=0.29m/S2圖4-115斷帶保護和平安制動對于大型上運帶式輸送機，特別是安裝在巷道內的，倘假設發(fā)生斷帶，就會導致膠帶和物料下滑，損壞運輸設備，堵塞運輸系統(tǒng)等，后果都是極其嚴重的。近年來，要求在帶式輸送機上安裝斷帶保護裝置的用戶越來越多。在上運帶式輸送機上安裝斷帶保護裝置，對保證上運帶式輸送機的平安運行是很有必要的。在斷帶事故發(fā)生的同時，斷帶保護裝置發(fā)生動作阻止膠帶下滑，同時也應使驅動裝置及時得到制動，這樣才能使物料和膠帶盡快地得到制動?；谏鲜銮闆r，本次專題設計著重以斷帶保護和平安制動為主進行設計。斷帶保護裝置的設計圖5-1斷帶保護裝置5.1.1DB型斷帶保護裝置的結構及工作原理DB型斷帶保護裝置由上、下制動輪、壓帶輪、清掃器、底架、護罩、限位開關、預壓彈簧〔在設計中采用的是拉伸彈簧〕等組成。工作原理：上、下制動輪均可繞自身軸單向轉動，帶式輸送機正常工作時，兩制動輪在預壓彈簧的作用下夾緊膠帶，繞自身軸相對膠帶做無滑動轉動。當短帶后，膠帶和物料在重力作用下向下滑動，初速度為零。這時，兩制動輪都不再繞自身軸轉動，下制動輪與膠帶相對滑動，上制動輪在膠帶摩擦力作用下，隨曲柄繞固定軸轉動。因為α角小于制動輪與膠帶摩擦角，所以兩制動輪將膠帶越夾越緊，最后將其制動。在制動膠帶的同時，限位開關動作，發(fā)出信號。工作原理如圖17。5.1.2DB型斷帶保護裝置的設計進行斷帶保護裝置設計時，應考慮以下幾個問題：對帶式輸送機來說，膠帶一點不跑偏是不可能的，所以設計時除了考慮采用防止膠帶跑偏措施外，在結構上還應允許膠帶有一定的跑偏量。為了防止膠帶偏出制動輪后而導致斷帶保護失效，應將保護裝置對稱布置在輸送機兩邊。只要有一邊起作用，就可到達斷帶保護目的。安裝保護裝置不能影響物料通過。因此制動輪不能太寬，盡量向膠帶兩邊布置。制動輪前應加清掃器，將物料掃向中間。防止α角變化因膠帶是柔性體，膠帶在上制動輪壓迫下要繞下制動輪轉動，改變α角大小。當α角大于摩擦角時，保護裝置就失去作用。所以，用前移制動輪設計壓帶輪，防止α角增加過大。5.1.3主要參數計算5.1.3.1α角確實定：α角的大小取決于制動輪與膠帶之間的摩擦系數。制動輪應選用強度高、耐磨性好的材料。本設計上、下制動輪采用GCr15。鋼對橡膠的摩擦系數為μ=0.6～0.9，本設計取μ=0.7。摩擦角β=35°本設計取α=23°斷帶保護裝置所受的力，主要是膠帶和物料的下滑力W，按下式計算：W=g〔Q/V+q0〕LSinβ—g〔Q/V+q0+qg〕LW′Cocβ〔1〕式中：g—重力加速度，m/s2V—帶速，m/sQ—輸送量，kg/sq0—膠帶每米自重，kg/mβ—膠帶輸送機傾角，度L—保護裝置安裝組距，m，定為L=50m把數據帶入〔1〕式中得：W=9.8〔33.3+11〕×50×Sin25°－9.8〔33.3+11+40.87〕×50×0.045Cos25°=7473.1NW為每組保護裝置所受的力。這個力由上、下制動輪直接承受。5.1.3.3制動輪外徑與寬度計算：制動輪外徑確實定，應先根據W，按強度要求計算出制動輪軸徑，然后根據內部結構計算直徑。制動輪寬度的設計，一方面考慮不能阻礙物料通過，不能過寬；另一方面要考慮制動輪所夾局部膠帶強度。〔1〕制動輪軸徑的計算：首先應當考慮軸的受力狀況。由于軸上受力是通過上、下制動輪來傳遞的，因此先分析制動輪的受力狀況。根據結構特點知制動輪受力圖如下：圖中：F2為下制動輪和膠帶間作用力，F2為制動的主要作用力。由圖中得：F2=WCtgα=7473.4×2.36=17636.5N摩擦制動力：F=μF2=0.7×17636.5=12345.5N＞W因此該裝置能保證膠帶不下滑。下面分析軸的受力：1、上制動輪軸見圖紙1—2可知，上制動輪軸受的是均布載荷，其中：P===440.9125N/mm=440912.5N/m力矩圖如下：Mmax=405.6Nmδmax=查機械設計手冊得20Cr[δ]=65MN/m2d1=m取d1=45ｍｍ２、下制動輪軸：見圖紙１—２可知，下制動輪軸受力和上制動輪軸受力一樣如下：力矩圖如下：M２max＝440912.5×0.04×0.074=1305.1Nm取d2=65mm此軸做成階梯軸。因為最大力矩在軸根處，因此軸的尺寸按以下圖所示：〔2〕制動輪寬度的計算因為制動輪的安裝是對稱安裝的，因此按下式計算：2×5×5×δ≥W取b=4cm〔3〕制動輪外徑的計算根據結構尺寸計算得到制動輪外徑D=70ｍｍ。5.1.3.4斷帶保護的布置斷帶的過程是一個由局部拉裂形成應力集中到全部拉斷的緩慢過程，并不是在膠帶某一點會突然拉斷。所以運行的輸送帶很難具體確定斷帶的位置。輸送帶的任何位置都有可能發(fā)生斷裂帶，但是張力大的地方，斷帶的可能性也大。張力小的地方，斷帶的可能性也小。所以斷帶保護布置應沿輸送機多組布置?？拷读蠞L筒局部，組距要小些，靠近尾部，組距可以大些。5.1.3.5研究斷帶保護的意義有了可靠的斷帶保護裝置，不僅可以保證帶式輸送機平安運行，防止斷帶產生的后果。更重要的是，在設計帶式輸送機、選用膠帶時，可以降低平安系數，減少設備投資。我們知道，一條帶式輸送機膠帶的價值將近占整個設備總價值的一半。選用膠帶是以強度計算為依據，平安系數往往都在１０左右。尼龍帶那么要大于１０，假設能將平安系數降低一定數值，那麼在膠帶上節(jié)約的設備投資是相當可觀的。我們很少聽說過大型膠帶輸送機發(fā)生斷帶事故，因為我們選用的膠帶強度是相當可靠的?？煽康臄鄮ПＷo出現后，有可能改變傳統(tǒng)選取膠帶規(guī)格的方法。5.2平安制動裝置的設計平安制動裝置是用于機構或機器使其停止的裝置。有時也用于調節(jié)或限制機構或機器的運行速度，它是保證機構或機器正常工作的重要部件。電力制動〔再生制動、渦流制動、反接制動等〕只能消耗機構運動的一局部動能，減小或限制速度，而不能使運動停止。而本次設計的主要目的是設計一個能在事故發(fā)生后及時使機構停止運動的制動裝置。因而本次設計采用機械制動器。具有減速、停止、支持等功能。為了減小制動力矩，縮小制動器尺寸，通常將制動器安裝在機構的高速軸上或減速器的輸入軸上。某些平安制動器那么裝在低速軸或卷筒上，以防止傳動系統(tǒng)斷軸時物料下滑。本設計的平安制動器是裝在減速器的輸入軸上。按照工作狀態(tài)，制動器可分為常閉式和常開式。常閉式制動器靠彈簧或重力的作用經常處于緊閘狀態(tài)，而機構工作時，可利用人力或松閘器使制動器松閘。與此相反，常開式制動器經常處于松閘狀態(tài)，只有施加外力時才能使其緊閘。本次設計采用常閉式制動器。6膠帶輸送機的安裝、調整和維護6.1安裝 1、首先確定輸送機的安裝中心線和機頭的安裝位置，并在頂底版上相應標記出來，機架中心線對輸送機縱向中心線不重合度不應超過3mm。2、清理巷道底部，平整驅動裝置、機頭裝置、張緊裝置的巷道底板，以便安裝輸送機的固定部件。3、按順序將輸送機各部件運至該件安裝處，然后根據已確定位置按總圖順序安裝。各局部要求沿中心線不要歪斜，整個機身要求滿足規(guī)定的直線度。4、安裝后應保證各托輥與膠帶接觸良好。5、托輥小車、游動小車、重錘張緊車在安裝過程中以及使用時必須栓保險繩，栓掛必須牢固可靠，并備有專用絞車供解除重錘張緊車張緊之用。6、各地腳螺栓、連接螺栓應牢固可靠，露