皮帶式輸送機畢業(yè)設計論文(最終版)[80頁]

1、東北大學繼續(xù)教育學院畢業(yè)設計（論文） 畢業(yè)設計(論 文) GRADUATE DESIGN (THESIS) 設計（論文）題目 皮帶式輸送機的設計 學 生 毛 毛 學習中心 安徽含山奧鵬 專 業(yè) 機械工程及自動化 指導教師 溫泉 二一七年 三月 二十七畢業(yè)設計（論文）任務書畢業(yè)設計（論文）題目：皮帶式輸送機的設計基本內(nèi)容：目 : ：學 院指導教師：年月日指 導 教 師 評 語指導教師姓名： 指導教師職稱：評閱時間 年 月 日東北大學繼續(xù)教育學院畢業(yè)設計（論文）指導記錄教學中心： 年級專業(yè)： 學生姓名：指導日期指 導 內(nèi) 容指導教師姓名東北大學繼續(xù)教育學院畢業(yè)設計（論文）開題報告 設計（論文）題目

2、： 姓名： 學 號： 專業(yè)： 學習中心： 住址： 電話： Email: 開題日期： 年 月 日 指導教師： V摘 要皮帶式輸送機是連續(xù)運動的無端輸送帶輸送貨物的機械。它結(jié)構(gòu)簡單、造價低、運輸距離長。主要用于冶金、采礦、煤炭、電站以及工業(yè)企業(yè)。隨著現(xiàn)代工業(yè)科學技術(shù)的不斷發(fā)展，皮帶式輸送機在工業(yè)生產(chǎn)中重要性越來越大。本文的主要任務是針對易順煤礦主斜井的實際工況，設計出一套符合要求的上運皮帶式輸送機系統(tǒng)。皮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、皮帶式輸送機線路初步設計、托滾及其間距的選擇、滾筒的選擇、電動機、減速

3、器的選擇等；第二步是施工設計，主要根據(jù)初步設計選定的滾筒、托滾、驅(qū)動裝置完成對已選部件的安裝與布置圖紙設計工作。最后，通過可編程控制器（PLC）對電器進行控制。關(guān)鍵詞： 皮帶式輸送機；上運；可編程控制器目 錄摘 要VI目 錄VII1.緒 論11.1 本課題研究的目的和意義11.2 本課題研究的內(nèi)容21.3國內(nèi)外研究情況及其發(fā)展31.3.1 國外皮帶式輸送機技術(shù)的現(xiàn)狀31.3.2 國內(nèi)皮帶式輸送機技術(shù)的現(xiàn)狀51.4 電控系統(tǒng)介紹61.4.1 PLC的組成61.4.2 PLC的指令系統(tǒng)71.4.3 PLC的性能指標91.4.4 PLC的主要特性111.5 長距離皮帶式輸送機合理的驅(qū)動裝置121.6

4、 皮帶式輸送機的發(fā)展趨勢132.上運皮帶式輸送機設計182.1 設計題目原始參數(shù)182.2 輸送帶選型計算182.2.1輸送帶運行速度選擇202.2.2帶寬的確定212.2.3輸送帶種類的選擇222.3 輸送線路初步設計232.4 托輥的選擇計算242.4.1托輥類型及其作用242.4.2托輥參數(shù)確定272.4.3托輥間距的確定272.4.4托輥阻力系數(shù)282.5 皮帶式輸送機線路阻力計算292.5.1基本參數(shù)計算292.5.2線路阻力計算322.6 輸送帶張力的計算332.6.1 按功率比為21計算張力332.6.2 按功率比為11計算張力362.6.3 按功率比為12計算張力372.7 輸

5、送帶強度驗算372.8牽引力及電機功率計算382.8.1 牽引力及電機功率計算382.8.2電動機選型392.9驅(qū)動裝置及布置402.9.1 滾筒的選擇402.9.2減速器的選型與熱容量校核442.9.3聯(lián)軸器的選型452.10拉緊力、拉緊行程的計算及拉緊裝置的選擇462.10.1拉緊力的計算462.10.2拉緊行程的計算462.10.3拉緊裝置的選擇與布置472.11制動力矩的計算及制動器的選擇502.11.1制動力矩計算502.12逆止器的選型計算512.13輔助裝置522.13.1清掃裝置522.13.2裝載裝置533.皮帶式輸送機電控系統(tǒng)設計543.1 電控系統(tǒng)設計基本要求543.2電

6、控系統(tǒng)常用保護553.3變頻器在軟啟動中的應用563.3.1 皮帶式輸送機軟啟動的類型563.3.2 變頻技術(shù)介紹573.3.3 變頻器主要技術(shù)參數(shù)583.3.4 變頻器主要優(yōu)點593.3.5 變頻器選型603.4系統(tǒng)工作原理603.4.1 自動工作方式603.4.2 手動工作方式633.4.3 手動調(diào)試方式663.5 信號與報警663.6 故障解除與其它664.結(jié)論67參考文獻68致謝69X1.緒 論皮帶式輸送機是以膠帶、鋼帶、鋼纖維帶、塑料帶作為傳送物料和牽引工作的輸送機械，是輸送能力最大的連續(xù)輸送機械之一。其結(jié)構(gòu)簡單、運行平穩(wěn)、運轉(zhuǎn)可靠、能耗低、對環(huán)境污染小、便于集中控制和實現(xiàn)自動化、管

7、理維護方便，在連續(xù)裝載條件下可實現(xiàn)連續(xù)運輸。它是運輸成件貨物與散狀物料的理想工具，因此被廣泛用于電力、冶金、煤炭、化工、礦山、港口等各行業(yè)。1.1 本課題研究的目的和意義皮帶式輸送機是連續(xù)運動的無端輸送帶輸送貨物的機械。它結(jié)構(gòu)簡單、造價低、運輸距離長，而且有很高的生產(chǎn)率。主要用于冶金、采礦、煤炭、電站、港口以及工業(yè)企業(yè)。隨著現(xiàn)代工業(yè)科學技術(shù)的不斷發(fā)展，皮帶式輸送機在工業(yè)生產(chǎn)中重要性越來越大，是工業(yè)機械化的重要內(nèi)容。皮帶式輸送機是最重要的現(xiàn)代散狀物料輸送設備，它廣泛應用于電力、冶金、化工、煤礦、港口、建材、糧食等領(lǐng)域。因此，對皮帶式輸送機進行設計十分必要。由于組成皮帶式輸送機的基本部件有幾十種，

8、每種又包括若干類型，加之不同的地形、工況、布置形式又有多種變化，使得皮帶式輸送機的設計任務相當繁重，尤其部件的選型涉及較多的知識、經(jīng)驗與規(guī)則。隨著國內(nèi)外市場的迅速發(fā)展，皮帶式輸送機市場的競爭也日趨激烈。為了適應用戶要求，必須向新產(chǎn)品、多品種方向發(fā)展，因此，以往的設計方法已經(jīng)不能滿足當前的需要，采用現(xiàn)代化的設計方法和CAD技術(shù)，增強競爭能力。并在課題的研究中將對皮帶式輸送機的基本設計思想進行較深入的研究，應用現(xiàn)代的設計計算方法對皮帶式輸送機的設計理論進行分析，相信通過本課題的研究，必定會對皮帶式輸送機的設計提出新的理念，進一步完善設計結(jié)果。1.2 本課題研究的內(nèi)容首先了解皮帶式輸送機的基本知識（

9、包括其主要設備工作方式工作原理等）。然后根據(jù)使用場合和給定的原始參數(shù)，對各種工況進行分析計算，設計系統(tǒng)方案（運輸機布置形式，驅(qū)動方式，輸送帶的選型，拉緊裝置的設計，清掃裝置的設計等），設計出合適的驅(qū)動系統(tǒng)和控制系統(tǒng)。設計出各個系統(tǒng)之后，還要進行動態(tài)特性的研究，以確保在輸送機啟動時，系統(tǒng)的動安全系數(shù)大于預先設定的數(shù)值，所設計的系統(tǒng)仍能符合要求的正常運行。1.3國內(nèi)外研究情況及其發(fā)展1.3.1 國外皮帶式輸送機技術(shù)的現(xiàn)狀 國外皮帶式輸送機技術(shù)的發(fā)展很快，其主要表現(xiàn)在2個方面:一方面是皮帶式輸送機的功能多元化、應用范圍擴大化，如高傾角皮帶式輸送機、管狀皮帶式輸送機、空間轉(zhuǎn)彎皮帶式輸送機等各種機型;另

10、一方面是皮帶式輸送機本身的技術(shù)與裝備有了巨大的發(fā)展，尤其是長距離、大運量、高帶速等大型皮帶式輸送機已成為發(fā)展的主要方向，其核心技術(shù)是開發(fā)應用了皮帶式輸送機動態(tài)分析與監(jiān)控技術(shù)，提高了皮帶式輸送機的運行性能和可靠性。國外己經(jīng)使用或己經(jīng)進行設計的幾條典型長距離皮帶式輸送機輸送線： （1）西班牙的西撒哈拉皮帶式輸送機線路是世界最長的長距離輸送機線路，該線路長達100km，用兩年半時間建成，并于1972年投入使用，用來將位于石質(zhì)高原地區(qū)的布克拉露天礦的磷灰石礦石運往艾爾阿雍海港?？偼顿Y額為兩億馬克。預計該線路能達行30年，年平均運輸量為1000萬噸磷灰石礦石(2000t/h)。整條線路由長為6.911.

11、8km的11臺皮帶式輸送機組成。帶寬為l000mm，采用ST3150型鋼絲繩芯膠帶，帶速為4.5 m/s18。 （2）恰那礦20km地面皮帶式輸送機系統(tǒng)是代表了現(xiàn)代皮帶式輸送機發(fā)展水平的一條輸送線。該輸送系統(tǒng)由一條長為10.3km的平面轉(zhuǎn)彎皮帶式輸送機和一條10.1km的直線長距離皮帶式輸送機構(gòu)成。轉(zhuǎn)彎皮帶式輸送機的曲率半徑為9km，弧長為4km。兩條輸送機除線路參數(shù)外，其他參數(shù)相同，運輸能力為2200t/h，帶寬1050mm，輸送帶抗拉強度為3000N/mm，安全系數(shù)為5，拉緊裝置為重錘拉緊。允許行程為25m，驅(qū)動采用3臺700KW直流電動機，雙滾筒驅(qū)動。系統(tǒng)采用了先進的托輥制造和安裝技術(shù)、

12、水平轉(zhuǎn)彎技術(shù)和動態(tài)分析技術(shù)20。 （3）津巴布韋鋼鐵公司（ZISCO）15.6km水平轉(zhuǎn)彎越野皮帶式輸送機于1996年投入使用，是世界上單機最長的皮帶式輸送機。該輸送機將ZISCO的New Ripple Creek礦的經(jīng)過二次破碎的鐵礦石運送到Zimbabwe的煉鋼廠附近。輸送量為干礦石500t/h（濕礦石600t/h）。系統(tǒng)全長15.6km，物料提升高度為90m。近年來，我國在大型皮帶式輸送機的設計、制造上也有了長足的進步。從20世紀60年代末我國己經(jīng)生產(chǎn)200余條鋼絲繩芯皮帶式輸送機，在煤礦、磷礦、鐵礦和港口使用。其中單機長度達7602m的大型皮帶式輸送機已投入使用。目前，包括總長l0km

13、的輸送線等多條長距離皮帶式輸送機系統(tǒng)正在設計或計劃中12。 1.3.2 國內(nèi)皮帶式輸送機技術(shù)的現(xiàn)狀 我國生產(chǎn)制造的皮帶式輸送機的品種、類型較多。在“八五”期間，通過國家一條龍“日產(chǎn)萬噸綜采設備”項目的實施，皮帶式輸送機的技術(shù)水平有了很大提高，煤礦井下用大功率、長距離皮帶式輸送機的關(guān)鍵技術(shù)研究和新產(chǎn)呂開發(fā)都取得了很大的進步。如大傾角長距離皮帶式輸送機成套設備、高產(chǎn)高效工作面順槽可伸縮皮帶式輸送機等均填補了國內(nèi)空白，并對皮帶式輸送機的減低關(guān)鍵技術(shù)及其主要元部件進行了理論研究和產(chǎn)品開發(fā)，研制成功了多種軟起動和制動裝置以及以PLC為核心的可編程電控裝置，驅(qū)動系統(tǒng)采用調(diào)速型液力偶合器和行星齒輪減速器8。

14、 1.4 電控系統(tǒng)介紹 電控裝置控制核心采用可編程控制器，它能自動對輸送機的可控起動、可控制動、帶速同步、功率平衡、輸送帶張力、輸送帶接頭強度、傳動滾筒與托輥軸承溫度、輸送量計量及各類保護與安全裝置等進行監(jiān)控。下面著重對可編程控制器（PLC）進行介紹。1.4.1 PLC的組成PLC是可編程控制器（Programmable logical controller）縮寫，與20世紀70年代誕生于美國，是計算機與繼電器接觸控制技術(shù)相結(jié)合的產(chǎn)物。PLC具有邏輯控制、定時、計數(shù)等功能，并取代了繼電器-接觸器控制，采用了計算機存儲程序和順序執(zhí)行的原理，也是靠存儲程序、執(zhí)行指令進行信息處理，實現(xiàn)輸入到輸出的變

15、換。PLC編程語言采用直觀的類似繼電器-接觸器控制電路圖的梯形語言，它的目的是用以控制各種類型機械或生產(chǎn)過程。所以從實質(zhì)講PLC是一臺工業(yè)環(huán)境應用的滿足實時控制要求的專用計算機。與普通計算機所不同的主要是：(1) 沒有鍵盤，代之為一個個輸出電路，并用其獲取控制命令或現(xiàn)場信號。同時，此輸入電路具有濾波能力，與內(nèi)部電路是電隔離的，但可通過光耦合建立聯(lián)系；(2) 沒有顯示器，代之為一個個輸出電路，并用其產(chǎn)生控制輸出。由于此電路具有驅(qū)動功能，故可以驅(qū)動一般的工業(yè)控制元器件，如電磁閥、接觸器等。同時，此電路與內(nèi)部電路也是電隔離的，用光或磁偶合建立聯(lián)系。(3) 沒有有硬盤，只有內(nèi)存。但可配備存儲卡，為程序

16、與數(shù)據(jù)建立備份；(4) 配置有外設或通信接口，可用以編程或下載程序、監(jiān)控及聯(lián)網(wǎng)通信；(5) 結(jié)構(gòu)為模塊化，體積小，安裝方便，比較堅固，具有很強的抗干擾、抗沖擊、抗震動特性。1.4.2 PLC的指令系統(tǒng)按結(jié)構(gòu)特點分可分為箱體式的PLC和模塊式PLC。箱體式的PLC把電源、CPU、內(nèi)存、I/O系統(tǒng)都集成在一個小箱體內(nèi)，一個主機箱就是一臺完整的PLC，就可以實現(xiàn)控制。微型機、小型機多為箱體式。模塊式PLC是由不同功能的模塊組成，包括CPU模塊、輸入輸出模塊、電源模塊、通信模塊、機架等。超大、大型機多采用模塊式。PLC有豐富的指令系統(tǒng)，有各種各樣的I/O接口、通信接口，有大容量的可靠的操作系統(tǒng)，因而具

17、有豐富的功能，如：(1) 信號采集功能：可采用開關(guān)信號、模擬信號及脈沖信號。(2) 輸出控制功能：可控制輸出開關(guān)信號、模擬信號及脈沖（脈沖鏈或脈寬可調(diào)制的脈沖）信號。(3) 邏輯處理功能：可進行各種位、字節(jié)、字、雙字邏輯運算(4) 數(shù)據(jù)運算功能：可進行各種字、雙字整數(shù)運算，有的還可以進行浮點運算。(5) 定時功能：可進行延時或定時控制，時間可精確到毫秒。有的還有內(nèi)置實時時鐘。 (6) 計數(shù)功能：可進行計數(shù)，高速計數(shù)頻率可高達幾百赫茲。(7) 中斷處理功能：可實現(xiàn)種種內(nèi)外中斷，以提高對輸入的響應速度與精度。(8) 程序與數(shù)據(jù)存儲功能：可存儲系統(tǒng)設定、程序及數(shù)據(jù)，并可保證這些數(shù)據(jù)在掉電時不丟失。除

18、此外，還有聯(lián)網(wǎng)通信、自檢測、自診斷等功能?？梢姡S富的功能使PLC得到廣泛應用，也為工業(yè)系統(tǒng)的自動化、遠程化、信息化及智能化創(chuàng)造了條件。1.4.3 PLC的性能指標衡量PLC的性能的指標有兩種：一般指標與特定指標。一般指標規(guī)定一些PLC的使用條件。如PLC的保存與使用溫度、濕度、大氣氣氛，耐電壓及絕緣指標，抗干擾指標，抗機械振動、沖擊指標等。特定指標規(guī)定一些具體型號PLC的具體性能。如某型CPU模塊。則要指出它的工作方式。指令條數(shù)、類型、執(zhí)行一條指令的時間，可處理的輸入、輸出點數(shù)，內(nèi)部器件的類型、數(shù)量，工作電源類型、電壓允許的波動范圍等。從整體看可分為以下幾方面：(1) 工作速度 PLC的指令

19、不同，執(zhí)行的時間也不同，但大體都有相同的指令，所以用執(zhí)行一條基本指令的時間來體現(xiàn)這個速度。PLC的工作速度高在允許的掃描周期內(nèi)，可增加運行指令的條數(shù)，提高處理數(shù)據(jù)的能力。(2) 控制規(guī)模 控制規(guī)模體現(xiàn)了控制能力，是對PLC其它性能指標起著制約作用的指標；是高低檔PLC主要區(qū)別，也是PLC劃分為微、小、中、大和特大型機的唯一依據(jù)。控制規(guī)模與多方面因素有關(guān)，如工作速度，內(nèi)存區(qū)的大小，輸入輸出電路的數(shù)量以及PLC指令系統(tǒng)都是影響控制規(guī)模的因素。(3) 組成模塊 組成PLC的模塊是PLC的硬件基礎，反映了PLC的控制能力。模塊的類型越多，規(guī)格越齊全，功能性越強，性能越好，PLC越容易配置成各式各樣的系

20、統(tǒng)以滿足各種不同的需要。(4) 內(nèi)存容量 PLC內(nèi)存有系統(tǒng)用內(nèi)存與用戶內(nèi)存，系統(tǒng)內(nèi)存要存儲監(jiān)控程序，提供內(nèi)部器件及參數(shù)的設定；用戶內(nèi)存用于存儲用戶程序。內(nèi)存越大，內(nèi)部器件種類越多，數(shù)量越多，越便于PLC的進行各種控制與數(shù)據(jù)處理?？梢姡Ｓ脙?nèi)部器件種類機器數(shù)量與可能提供的用戶程序容量代表PLC內(nèi)存的大小。(5) 指令系統(tǒng) 具有多少指令，各條指令又有什么功能，是了解與使用PLC的重要方面。PLC的指令越多，功能也越來越強大。除了以上是主要的衡量PLC的指標，PLC編程支持軟件、為保證PLC正常工作采取的可靠措施以、PLC的聯(lián)網(wǎng)能力和經(jīng)濟指標都可以作為衡量PLC性能的指標。1.4.4 PLC的主要特

21、性與其他控制器相比，PLC在工業(yè)生產(chǎn)中得到了廣泛應用，主要因為PLC具有以下主要特性：(l) 具有高可靠性。所有輸入輸出電路均采用光電隔離；各FO端子除了采用常規(guī)模擬量濾波外，還有數(shù)字濾波；內(nèi)部采用電磁屏蔽，防止輻射干擾；每次掃描都對程序進行檢查和校驗，一旦程序出錯立即報警并停止運行。(2) 編程方便，易于使用。PLC采用與實際電路接線圖非常接近的梯形圖，易懂易編，編程工作集中到了設計思想的本身而不是如何實現(xiàn)設計思想。從硬件方面說，使用可編程控制器，無論是接線、配置都及其方便。(3) 環(huán)境要求低，適用于惡劣的工業(yè)環(huán)境，且不需要特殊維護。(4) 與其它裝置配置連接方便。PLC的接口原則是使用外部

22、接線，電平轉(zhuǎn)換盡量少。對于開關(guān)量，輸入可以是無源觸點開關(guān)或集電極晶體管輸出；輸出有繼電器、可控硅、晶體管等不同的形式。對于模擬量，只要模擬量信號電平在一定的范圍內(nèi)(士10或4-20MA)，就可以按要求直接接入。對于數(shù)據(jù)通信，只需要RS232或RS422接口即可。1.5 長距離皮帶式輸送機合理的驅(qū)動裝置從輸送帶強度對功率的影響,考慮降低初期投資及提高輸送機運行的可靠性,長運距皮帶式輸送機的驅(qū)動宜采用中間驅(qū)動的方式,其最大優(yōu)點是可有效降低輸送帶的張力,使輸送機的輸送長度理論上不受輸送帶張力的影響而無限延長，同時,采用中間驅(qū)動還可以使巨大的總功率分解成多個較小的單元驅(qū)動功率,便于實現(xiàn)輸送機主要驅(qū)動原

23、部件的標準化、系列化和通用化。中間驅(qū)動有兩種形式,即卸載式中間驅(qū)動和摩擦式中間驅(qū)動,由經(jīng)濟性和操作性比較優(yōu)劣,建議采用卸載式中間驅(qū)動方式。驅(qū)動裝置由電動機、減速器、液力凋速裝置、制動器等元部件組成,為使電動機、減速器、調(diào)速型液力偶合器等的連接基本處于水平,可以考慮該連接與底座采用浮動支撐的連接形式,達到對中性好、調(diào)整容易、拆裝方便的效果。1.6 皮帶式輸送機的發(fā)展趨勢隨著煤礦現(xiàn)代化的發(fā)展和需要，我國對大傾角固定皮帶式輸送機，高效高產(chǎn)工作面順槽可伸縮皮帶式輸送機及長運距，大運量皮帶式輸送機及其關(guān)鍵技術(shù)，關(guān)鍵零部件進行了理論研究和產(chǎn)品開發(fā)，應用動態(tài)分析技術(shù)與智能化控制技術(shù)，研制成功了軟啟動和制動裝

24、置以及PLC控制 為核心的電控裝置，并且井下大功率防爆變頻器也已經(jīng)進入研發(fā)，試制階段。隨著高效高產(chǎn)礦井的發(fā)展，皮帶式輸送機各項技術(shù)指標有了很大的發(fā)展。主要表現(xiàn)在以下幾個方面：（1）提高煤礦井下皮帶式輸送機關(guān)鍵零部件的性能和安全可靠性；設備開機率的高低主要取決于運輸零部件的性能和可靠性。提高零部件的性能和可靠性可以大大提高設備開機率。（2）提高運輸能力，適應高產(chǎn)高效集約化生產(chǎn)的需要；長運距、高速度、大運量、大功率、集中控制是皮帶式輸送機今后發(fā)展的必然趨勢。（3）控制自動化水平要提高；（4）一機多用，擴大功能；皮帶式輸送機是一種理想的連續(xù)運輸設備，但是不能充分發(fā)揮起能力，浪費了資源，如果將皮帶式輸

25、送機結(jié)構(gòu)做適當修改，并且采取一定安全措施，就可以拓展起工作領(lǐng)域，是起發(fā)揮更大的經(jīng)濟效益。通過上述分析,可以預見,未來新機型應該具有以下特征:(1)大運量、高速度。即意味著高生產(chǎn)率,減少單位時間生產(chǎn)成本。(2)長使用壽命。膠帶與托輥的磨損是限制輸送機壽命的主要原因,減少膠帶與托輥之間的摩擦系數(shù),增加膠帶的耐磨性,提高托輥的性能,可以較大程度地提高輸送機的使用壽命。(3)低生產(chǎn)成本。在普通膠帶輸送機中,托輥制造的費用占整個膠帶運輸機的17%25%,且運動部件過多,維修費用昂貴，采用無托輥支承或非接觸支承是降低膠帶輸送機成本的最有效方法。(4)低能源消耗。膠皮帶式輸送機的能源80%左右都消耗在摩擦損

26、失上，降低摩擦損耗的最有效方法是采用非接觸帶輸式送機(如水墊式膠帶運輸機),它所需的電機功率僅為普通膠帶輸送機的20%。(5)智能化。未來機型應與電腦密切聯(lián)系,適合程序控制、智能操作、物料裝卸、機器安裝與維護都應能實現(xiàn)智能化管理?？梢灶A見,膠帶輸送機的發(fā)展趨勢是從接觸式膠帶輸送機向非接觸的膠帶輸送機發(fā)展,最終發(fā)展趨勢是采用最原始的膠帶輸送機的結(jié)構(gòu),即采用帶子在槽內(nèi)滑動。膠帶非接觸支承節(jié)省大量的金屬,大大減少了膠帶運動阻力和能耗,維修也簡便。隨著新型材料的出現(xiàn),特別是近幾年出現(xiàn)的納米材料,有理由相信膠帶與滑槽之間的摩擦系數(shù)和帶子的耐磨性可以得到很大的改觀。而膠帶在滑槽內(nèi)滑動的結(jié)構(gòu)最簡單,運動部件

27、最少，這樣它更適合智能化管理,同時生產(chǎn)成本也大大降低。在給定條件下，皮帶式輸送機選型設計計算合理與否關(guān)系到能否高效、安全、可靠地完成生產(chǎn)任務。一般說來，皮帶式輸送機的選型設計有兩種方法：一種是成套供應的設備（或已有設備）的計算，對于這一類運輸機的設計計算無需進行參數(shù)和部件的選擇，一般只需核算生產(chǎn)能力、電動機功率和輸送帶強度等是否滿足有關(guān)規(guī)定的要求；另一種是對通用設備（如TD75、DT系列通用固定皮帶式輸送機和DX系列鋼絲繩芯帶時輸送機等）的選型計算，需要通過計算選擇各組成部件（如：輸送帶、滾筒、托輥、驅(qū)動裝置），最后組合成使用于具體條件下的皮帶式輸送機。該設計主要進行的是后一種設計。皮帶式輸送

28、機的設計程序大體分兩步，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，或者完成對已選部件的驗算；第二步是施工設計，主要完成對已選部件的安裝布置圖紙設計工作。由于該種皮帶輸送機既有上坡運輸又有下坡運輸，最困難得工況就不一定時在滿載時，因此要分不同工況進行分析。第一種工況是滿載運行狀態(tài)，輸送帶各段都滿載的運行狀態(tài)。大多數(shù)情況下，此狀態(tài)為輸送機系統(tǒng)最困難的工況，所以必須對正常運行工況進行設計計算，以確定各主要點輸送帶張力、電機功率、張緊力的結(jié)論；第二種工況最大發(fā)電狀態(tài)，如果設計中沒有考慮到這種工況，就必然會出現(xiàn)驅(qū)動裝置過載，或者在這種條件下停車制動不住，出現(xiàn)飛車造成嚴重的事故，本輸送

29、系統(tǒng)最大發(fā)電運行狀態(tài)的工況是在只有下運段滿載，而上運段處于空載狀態(tài)的情況下出現(xiàn)；第三種工況是最大電動狀態(tài)，如果忽略此工況，有可能出現(xiàn)電機堵轉(zhuǎn)，悶車而燒壞，而且這種工況也隨起動和停車過程的出現(xiàn)而不斷出現(xiàn)。對于本輸送機系統(tǒng)的最大電動狀態(tài)是在線路下運段空載，而上運段滿載的情況出現(xiàn)。第四種工況是空載運行狀態(tài)，就是輸送機上各點都沒有載荷情況下輸送機的運行狀態(tài)，對于本輸送線路，空載運行狀態(tài)比最大電動狀態(tài)是安全，因此在這就不進行詳細設計計算。比較這前三種工況下所需的牽引力和電機功率，按照最困難的工況進行各部件的選取。2.上運皮帶式輸送機設計2.1 設計題目原始參數(shù)易順煤礦主斜井上運原始參數(shù)：（1）設計運輸能

30、力Q: 650 t/h；（2）輸送距離L: 588 m；（3）輸送傾角: 24.4；（4）原煤松散密度: 0.7 t/m；（5）煤最大塊度amax： 230 (mm)；（6）煤動堆積角: 30 ()；（7）供電電壓：6KV；（8）是否要求防爆：否；（9）備注:變頻器+盤閘。2.2 輸送帶選型計算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；表2.1 設計原始數(shù)據(jù)長度(m)輸送量(t/h)運行方式傾角()供電電壓(KV)

31、來料點位置堆積角最大塊度(mm)588650上運24.46機尾30230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(gòu)成。他們是輸送帶的骨架層，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。覆蓋膠用以保護中間的帶芯不受機械損傷以及周圍介質(zhì)的有害影響。上覆蓋膠層一般較厚，這是輸送帶的

32、承載面，直接與物料接觸并承受物料的沖擊和磨損。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(cè)邊覆蓋膠的作用是當輸送帶發(fā)生跑偏是側(cè)面和機架相碰時，保護其不受機械損傷。2.2.1輸送帶運行速度選擇 表2.2 與物料有關(guān)的常用帶速輸送物料的特性帶寬B（mm）500,600800,10001200,1400帶速v（m/s）磨琢性小，品質(zhì)不會因粉化而降低；如：原煤、砂、泥土、原鹽等0.8-2.51.0-3.151.5-5.0帶速是輸送機的重要參數(shù)

33、，通常根據(jù)下列原則進行選擇：1） 長距離、大運量的輸送機可選擇較高帶速；2） 傾角大、運距短的輸送機帶速易小；3） 下運相對上運皮帶式輸送機帶速低；4） 粒度大、耐磨性大、易粉碎和易起塵的物料宜選用較低帶速；5） 采用卸料車卸料時帶速不宜超過2.5m/s；由此結(jié)合表2.1，選擇v=2.5m/s。2.2.2帶寬的確定表2.3 物料斷面系數(shù) 動堆積角1020304050K槽型316385422458496平型67135172209247表2.4 傾角系數(shù) 輸送傾角035101520c10.990.950.890.811）按輸送能力確定帶寬B1=988 mm （式2.1）式中 Q=650t/h； K

34、=422（由表2.2得到） v=2.5m/s； =0.90 t/； C=0.9（由表2.3推出）；2）按輸送物料的塊度確定帶寬=660 mm （式2.2）式中 amax物料最大塊度的橫向尺寸。綜合考慮，本設計帶寬選擇為1000m。2.2.3輸送帶種類的選擇鋼繩芯皮帶式輸送機在結(jié)構(gòu)形式上相同于通用皮帶式輸送機，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皮帶式輸送機，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。大型礦井的主要平巷、寫景和地面生產(chǎn)系統(tǒng)往往會用到大運量、長距離情況，如果采用普通型皮帶式輸送機運輸，由于受到輸送帶強度的限制而只能采用多臺串聯(lián)運行方式，

35、這就造成了設備數(shù)量多，物料轉(zhuǎn)載次數(shù)多，因而帶來設備投資高，運轉(zhuǎn)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。采用鋼繩芯皮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588m，所以我采用鋼繩芯輸送帶。查DT手冊表4-1、4-5預選：鋼絲繩芯輸送帶，NR覆蓋膠表2.5 ST帶芯皮帶規(guī)格及技術(shù)參數(shù)輸送帶類型縱向拉伸強度/Nmm鋼絲繩最大直徑(mm)鋼絲繩間距(mm)帶厚(mm)ST200061220上膠層厚8mm，下膠層6mm，鋼絲繩根數(shù)79根，輸送帶質(zhì)量33.1kgm-12.3 輸送線路初步設計線路初步設計的任務是根據(jù)使用地點的具體情況、用戶要求或輸送機類型情況，進行輸

36、送機的整體布置。主要內(nèi)容包括驅(qū)動裝置的型式、數(shù)量和安裝位置的確定，拉緊裝置的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(jù)這些內(nèi)容畫 出輸送機的布置簡圖。本題目選擇雙滾筒向上運輸式布置，如圖2.1所示。圖2.1 皮帶式輸送機的布置形式2.4 托輥的選擇計算2.4.1托輥類型及其作用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(shù)規(guī)定，使輸送帶沿預定的方向平穩(wěn)地運行。皮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%；它是日常主要管理、維護和更換的對象。因此，它的可

37、靠性和壽命決定著輸送機的功效。托輥使用壽命短會增加輸送機的維修費用；轉(zhuǎn)動不靈活會增加輸送機的功耗；堵轉(zhuǎn)的托輥會磨損昂貴的輸送帶，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(diào)心托輥。托輥的結(jié)構(gòu)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(zhì)。承載托輥安裝在有載分支上，以支承輸送帶與物料。在生產(chǎn)實踐中要求它能根據(jù)所輸送物料性質(zhì)的不同，使輸送帶的承載斷面的形狀有相應的變化。例如，運送散狀物料，為了提高

38、生產(chǎn)率和防止物料的撒落，通常采用槽形托輥，槽形托輥一般由3個或3個以上托輥組成。目前普通槽形托輥的成槽角均為35，托輥之間成鉸接或固支。對于成件物品的運輸通常采用平行承載托輥?；爻掏休伆惭b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(chǎn)生跑偏，目前應用最為普遍的是前傾托輥，它取代了調(diào)心托輥，靠普通槽形托輥的兩側(cè)輥向輸

39、送帶運行方向傾斜23實現(xiàn)防跑偏。托輥間距的選擇應考慮物料性質(zhì)、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。根據(jù)課題實際要求，承載托輥我們選擇35槽型托輥組另外加入35槽型前傾托輥組，這樣可以起到防跑偏作用了。回程托輥選擇普通平行托輥。同時選用 35緩沖托輥。選用10、20過度托輥。2.4.2托輥參數(shù)確定查DT（A）皮帶式輸送機設計手冊表6-3，35槽型托輥組主要參數(shù)如表2.6.手冊表6-17平行托輥參數(shù)如本文表2.7，手冊6-11得緩沖托輥

40、參數(shù)如下表2.8查35DT（A）皮帶式輸送機設計手冊P64表6-5，槽型前傾托輥組前傾角為126。2.4.3托輥間距的確定托輥間距的選擇應考慮物料性質(zhì)、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2.9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2.6 35槽型承載托輥組參數(shù)帶寬（m）輥長(mm)帶速(m/s)輥徑(mm)輥子圖號軸承型號托輥組質(zhì)量（kg）10003802.5133G5056305/C445.5 表2.7 平行下托輥參數(shù)帶寬（mm）輥長(mm)帶速(m/s)輥徑(mm)輥

41、子圖號軸承型號托輥組質(zhì)量（kg）100011502.5133G5196305/C426表2.8 35緩沖托輥參數(shù)帶寬（mm）輥長(mm)帶速(m/s)輥徑(mm)輥子圖號軸承型號托輥組質(zhì)量（kg）10003802.5133G505H6306/C461.6查礦井運輸提升P51表選取承載托輥間距1.2m則下托輥間距2.4m2.4.4托輥阻力系數(shù)查礦井運輸機械P128表表2.9 承載托輥間距參考表松散物料堆積密度t/m帶寬 (mm)400500650800100012001400160020002.51.21.21.11.11.0表2.10 輸送帶沿托輥運行的阻力系數(shù)工作條件（槽形）（平行）滾動軸承

42、含油軸承滾動軸承含油軸承清潔、干燥0.020.040.0180.034少量塵埃，正常濕度0.030.050.0250.040大量塵埃，濕度大0.040.060.0350.056取承載托輥阻力系數(shù)=0.03回程托輥阻力系數(shù)=0.0252.5 皮帶式輸送機線路阻力計算2.5.1基本參數(shù)計算（1）輸送帶線質(zhì)量qd輸送帶線質(zhì)量33.1kgm-1（見2.2.3中輸送帶類型選擇）（2）物料線質(zhì)量q已知設計運輸能力Q=650t/h，輸送帶運行速度=2.5m/s時，物料線量 q=72.2 kg/m （式2.3）（3）托輥轉(zhuǎn)動部分線質(zhì)量表2.11 F托輥回轉(zhuǎn)部分質(zhì)量（kg）托輥形式帶寬（mm）500650800

43、100012001400160018002000槽形承載托輥鑄鐵座111214222547507277沖壓座89111720回程托輥、V形托輥鑄鐵座81012172039（V）42（V）61（V）65（V）沖壓座79111518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： （式2.4）式中 滾筒與第一組托輥之間的距離，m35（托輥的成槽角，rad）B1000 （輸送帶寬度，mm）經(jīng)計算可知，本設計皮帶式輸送機的尾部滾筒距第一組槽形托輥的距離： =2.673521/360=1.63 m （式2.5）（槽型托輥成槽角=35；B=1m）頭部滾筒距第一組槽形托輥的距離：=2.673521/3

44、60=1.63 m（槽形托輥成槽角=35；B=1m）本設計的皮帶式輸送機的帶寬B=1000mm，堆積密度=0.7 t/m，經(jīng)查表2.9、表2.11可知承載分支托輥間距=1.3 m，其托輥承載部分質(zhì)量=17kg （沖壓座），回程托輥間距=2.6m(下托輥的間距一般取2倍的上托輥間距)，其托輥回轉(zhuǎn)部分質(zhì)量=15kg（沖壓座），根據(jù)DT手冊回程托輥選擇平行下托輥。因此，可求出托輥旋轉(zhuǎn)部分線質(zhì)量：承載托輥旋轉(zhuǎn)部分線質(zhì)量為： =17/1.3=13 kg/m （式2.6）回程托輥旋轉(zhuǎn)部分線質(zhì)量為： =15/2.6=5.7 kg/m （式2.7）2.5.2線路阻力計算（1）直線阻力計算 對于承載分支： （式

45、2.8）=268815 N 其中（=0.03） 對于回程分支： （式2.9）=-73887 N （=0.025）式中 承載分支直線運行阻力，N； 回程分支直線運行阻力，N； 重力加速度， m/s； 輸送長度，m； 輸送傾角，； 輸送帶在承載分支運行的阻力系數(shù)； 輸送帶在回程分支運行的阻力系數(shù)。2.6 輸送帶張力的計算2.6.1 按功率比為21計算張力用逐點張力法算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(xiàn)象發(fā)生。對于塑面帶應相應減少。輸送帶的受力情況如圖2.2所示。圖2.2 輸送帶設計示意圖按摩擦條件確定： （式2.10）（式2.11）

46、 （式2.12） （式2.13） （式2.14） （式2.15） （式2.16）其中 為回程托輥阻力為承載托輥阻力聯(lián)立求解得：所以 2.6.2 按功率比為11計算張力按垂度條件計算：（式2.17）由逐點張力法得: （式2.18） （式2.19） （式2.20） （式2.21） （式2.22） （式2.23）所以 2.6.3 按功率比為12計算張力按垂度條件計算：由逐點張力法得: 所以 因此選功率比21進行計算。2.7 輸送帶強度驗算根據(jù)上面的計算結(jié)果，最大張力 （式2.24）其中 n-安全系數(shù) -鋼絲繩縱向拉伸強度因此安全系數(shù)滿足要求。2.8牽引力及電機功率計算2.8.1 牽引力及電機功率計算

47、（1）傳動滾筒表面牽引力的表達式為 （式2.25）（2）傳動滾筒主軸牽引力 （式2.26）因為，表示傳動滾筒輸出牽引力，所需電動機的功率為 （式2.27） 式中 包括聯(lián)軸器和減速器的總傳動效率。（3）空載功率 （式2.28） 此時，皮帶式輸送機所需電動機功率為 （式2.29）2.8.2電動機選型所需最大功率672kw，則我們必須選用最大功率為250*3=750kw的驅(qū)動組合。查DT手冊表17-6可知，Y3554-4滿足要求，其主要性能參數(shù)如下表2.12所示。表2.12 Y3554-4型電動機主要性能參數(shù)電動機型號額定功率kw滿載轉(zhuǎn)速r/min電流A效率功率因數(shù)Y3554-4250150029.

48、1193.40.85起動電流/額定電流起動轉(zhuǎn)矩/額定轉(zhuǎn)矩最大轉(zhuǎn)矩/額定轉(zhuǎn)矩重量kg6.50.81.819902.9驅(qū)動裝置及布置2.9.1 滾筒的選擇 滾筒是皮帶式輸送機的重要部件。按其結(jié)構(gòu)與作用的不同分為傳動（驅(qū)動）滾筒、電動滾筒、外裝式電動滾筒和改向滾筒。 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(shù)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(shù)大，適用于長距離大型皮帶式輸送機。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(wǎng)紋）包膠滾筒。 光面包膠滾筒制造工藝相對簡單，易滿足技

49、術(shù)要求，正常工作條件下摩擦系數(shù)大，能減少物料黏結(jié)，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(shù)顯著下降。 為了增大摩擦系數(shù)，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，即使在潮濕的條件下，摩擦系數(shù)也降低不大。但是，此種滾筒具有方向性，不能反向運轉(zhuǎn)。 菱形（網(wǎng)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)

50、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(shù)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(xiàn)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(shù)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(shù)小的缺點。這種菱形溝槽滾筒目前國內(nèi)尚未制造生產(chǎn)。普通傳動滾筒都是采用焊接結(jié)構(gòu)，即輪轂、輻板和筒皮之間采用焊接結(jié)構(gòu)。該類滾筒適用于中小型皮帶式輸送機。 在大功率的皮帶式輸送機中，必須采用鑄焊結(jié)合的結(jié)構(gòu)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(jié)以防輸送帶的跑偏與磨損。滾筒的軸承有布置在內(nèi)側(cè)與外側(cè)兩種形式。 在皮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