交通运输普通胶带运输机的设计最新.docx

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交通运输普通胶带运输机的设计最新

（交通运输）普通胶带运输机的设计最新

普通带式输送机的设计

摘要：

本次毕业设计是关于普通胶带运输机的一般设计，首先对胶带运输机作了简单概述，指出了胶带运输机的工作原理，结构特点及发展方向，接着介绍了胶带运输机的原始数据、初选方法和布置形式，，然后根据选型设计原则、计算造型方法按照给定参数要求进行了选型设计。

指出了钢丝绳胶带运输机的具体选型计算方法及常见故障及处理分析，安装、维护、操作注意事项。

将静态设计结论和动态分析结果相结合，并提出可行的控制理论和解决方案。

钢丝绳胶带输送机是煤矿最理想的高效连续运输设备，与其他的运输设备相比，不仅有运输量大、距离长、速度快、寿命长等特点，而且运行可靠，易实现自动化、集中化控制。

特别是对高产高效矿井胶带输送机已经成为煤炭高效开采机电一体化与装备的关键设备。

特别是近十年，长距离、大运量、高速度的胶带输送机的出现，使其胶带运输机在矿山建设的井下巷道、矿井地表运输系统及露天采矿场得到进一步的推广。

本项设计，由于设计水平有限，时间仓促，错误或不妥之处在所难免，恳切希望各位评委老师批评指正，本人将认真听取并加以改正。

努力提高自己的设计水平。

概述…………………………………………………………………………3

第一章原始数据及工作条件………………………………………………11

第二章胶带输送机的选型计算……………………………………………12

一、初选胶带输送机形式及确定布置形式………………………………12

二、带宽的计算……………………………………………………………13

三、胶带输送机的功率和胶带张力的简单计算…………………………15

四、胶带选择及其强度验算………………………………………………17

五、运行阻力的计算………………………………………………………18

六、胶带悬垂度的验算……………………………………………………22

七、胶带张力的计算………………………………………………………23

八、电动机的选型计算……………………………………………………26

九、减速器的选用计算……………………………………………………28

十、启动与制动计算………………………………………………………29

十一、实际带速和实际输送量的计算……………………………………37

十二、胶带输送机拉紧装置的选择计算…………………………………37

十三、保护装置及机架选型………………………………………………40

第三章胶带输送机常见故障分析处理及操作维护安装………………42

总结…………………………………………………………………………53

参考文献……………………………………………………………………54

概述

1.1带式输送机的应用

带式输送机是连续运输机的一种。

具有长距离、大运量、高速度、集中控制等特点。

与其他运输设备相比，不仅具备以上特点，而且运行可靠，易于实现自动化和集中控制，经济效益十分明显。

带式输送机也是煤矿最为理想的高效连续运输设备，特别是煤矿高产高效现代化的大型矿井，带式输送机己成为煤炭高效开采机电一体化技术与装备的关键设备。

随着煤矿现代化的发展和需要，我国对大倾角固定带式输送机，及长运距、大运量带式输送机及其关键技术、关键零部件进行了理论研究和产品开发，应用动态分析技术和中间驱动与智能化控制等技术，研制成功了软启动和制动装置以及PLC控制为核心的电控装置，并且井下大功率防爆变频器也已经进入研发、试制阶段。

随着高产高效矿井的发展，带式输送机各项技术指标有了很大提高。

本文在对胶带运输一般设计的基础上，介绍钢丝绳胶带运输机的选型计算，通过系统的动态建模计算和仿真分析，将静态设计结论和动态分析结果相结合，指出胶带运输机常见故障分析处理方法及维护操作安装的注意事项，并提出可行的控制理论和解决方案。

1.2带式输送机的工作原理及分类

带式输送机的工作原理：

输送带连接成封闭环形，用张紧装置将它们张紧，在电动机的驱动下，靠输送带与驱动滚筒（驱动轮）之间的摩擦力，使输送带连续运转，从而达到将货物从一个地方运到另一个地方的目的。

带式输送机的工作方案如下图所示。

带式输送机工作方案布置图

1-驱动滚筒2-机架3-上托辊4-下托辊5-输送带6-改向滚筒

7-螺旋张紧装置8-卸料装置9-清扫器

带式输送机分类方法有多种，按运输物料的输送带结构可分成两类，一类是普通型带式输送机，这类带式输送机在输送带运输物料的过程中，上带呈槽形，下带呈平形，输送带有托辊托起，输送带外表几何形状均为平面；另外一类是特种结构的带式输送机，各有各的输送特点。

其简介如下：

1.3各种带式输送机的特点

（1）QD80轻型固定式带输送机QD80轻型固定式带输送机与TDⅡ型相比，其带较薄、载荷也较轻，运距一般不超过100m，电机容量不超过22kW.

（2）DX型钢绳芯带式输送机它属于高强度带式输送机，其输送带的带芯中有平行的细钢绳，一台运输机运距可达几公里到几十公里。

（3）U形带式输送机  它又称为槽形带式输送机，其明显特点是将普通带式输送机的槽形托辊角由提高到使输送带成U形。

这样一来输送带与物料间产生挤压，导致物料对胶带的摩擦力增大，从而输送机的运输倾角可达25°。

（4）管形带式输送机  U形带式输送带进一步的成槽，最后形成一个圆管状，即为管形带式输送机，因为输送带被卷成一个圆管，故可以实现闭密输送物料，可明显减轻粉状物料对环境的污染，并且可以实现弯曲运行。

（5）气垫式带输送机  其输送带不是运行在托辊上的，而是在空气膜（气垫）上运行，省去了托辊，用不动的带有气孔的气室盘形槽和气室取代了运行的托辊，运动部件的减少，总的等效质量减少，阻力减小，效率提高，并且运行平稳，可提高带速。

（6）压带式带输送机  它是用一条辅助带对物料施加压力。

这种输送机的主要优点是：

输送物料的最大倾角可达90°，运行速度可达6m/s，输送能力不随倾角的变化而变化，可实现松散物料和有毒物料的密闭输送。

其主要缺点是结构复杂、输送带的磨损增大和能耗较大。

（7）钢绳牵引带式输送机  它是无际绳运输与带式运输相结合的产物，既具有钢绳的高强度、牵引灵活的特点，又具有带式运输的连续、柔性的优点。

1.4带式输送机的结构

1.驱动装置

（1）电动机，一般采用交流电动机，电压等级一般采用660v/1140v。

随着技术不断进步，目前，矿井带式输送机逐步采用了6000v高压电动机。

电动机是带式输送机的原动力。

（2）联轴节，带式输送机通常采用液力联轴节和柱销联轴节。

（3）减速器，是将电动机传动的高转速低扭矩，通过齿轮传递，使驱动滚筒获得低转速高扭矩的装置。

（4）制动器，安装在倾斜巷道的带式输送机，为了防止停机后由于载负的作用发生飞车而设置的一种装置，（5）逆止器，用在倾斜巷道向上运输的带式运输机上，是防止停机后由于载负的作用发生逆转飞车事故。

（6）驱动滚筒与导向滚筒，驱动滚筒的作用是靠滚筒的边缘与输送带的摩擦力来牵引输送带运动。

有单滚筒和双滚筒。

导向滚筒是增大驱动滚筒的围包角及改变输送带的方向从而使驱动滚筒有足够的牵引力。

它应根据驱动滚筒的设置及现场条件来设置。

2.输送带输送

带既是承载部件，又是牵引部件。

3.托辊

托辊安装在带式运输机的支架上，是运输机的承载和导向部件。

带式运输机的主要托辊有：

承载托辊、回程托辊、调心托辊、缓冲托辊。

4.支架

用于固定托辊，并支撑托辊、输送机及货载重量。

有固定式和可拆卸式两类。

5.张紧装置

张紧装置的作用是将输送带张紧，使输送带与驱动滚筒具备足够的摩擦力，使两托辊组支架的输送带控制在一定的扰度范围内，从而使带式输送机正常运转。

可分为机械张紧、重锤张紧和丝杠张紧三类。

除此以外还有电动张紧和液压张紧装置等。

6储带装置

储带装置它的作用是在带式输送机延长使，把储存的输送带吐出来，缩短时把多余的输送带储存起来来满足输送机进退的需要。

1.5带式输送机的发展与现状

长距离、大运量、高速是带式输送机的最新发展方向。

与其他运输设备（如机车类）相比，带式输送机不仅具有长距离（单机长度可达5000米，而且可以实现多机进行串联搭接，运距可达206km）、大运量、连续运输的特点，而且运行可靠，易于实现自动化和集中控制，经济效益十分明显。

带式输送机运行维护费用远远低于公路汽运方式，而且只要生产时间超过5年，带式输送机输送方式比公路汽运的总投资要小得多，所以在企业的生产过程中，凡能实现带式输送机输送的场合，一般都采用连续的带式输送机输送。

与其他设备相比，带式输送机有以下优点：

（1）输送物料种类广泛；

（2）输送能力范围宽；

（3）输送线路的适应性强；

（4）灵活的装卸料，可以灵活实现一点或多点受料或卸料；

（5）可靠性和安全性高；

（6）费用低。

国外对于长距离地面输送带式输送机的研究和使用较早，主要用于港口、钢厂、水泥厂、矿山等场合。

带式输送机也是煤矿最为理想的高效连续运输设备，特别是煤矿高产高效现代化的大型矿井，带式输送机己成为煤炭高效开采机电一体化技术与装备的关键设备。

（a）国外煤矿用带式输送机技术现状和发展趋势：

国外带式输送机技术的发展主要表现在三个方面：

（1）带式输送机功能多元化、应用范围扩大化，如大倾角带式输送机、管状带式输送机、空间转弯带式输送机等各种机型；

（2）带式输送机本身的技术向长运距、大运量、高带速等大型带式输送机方向发展；（3）带式输送机本身关键零部件向高性能、高可靠性方向发展。

在煤矿井下，由于受环境条件的限制，其带式输送机的技术指标要比地面用带式输送机的指标为低。

国外通常使用的带式输送机的主要技术指标如表所示。

主要参数

国外300--500万t/a高产高效矿井

顺槽可伸缩带式输送机

大巷与斜井固定式强力带式输送机

运距（m）

2000—3000

>3000

带速（m/s）

3.5—4

4—5，最高达8

输送量（t/h）

2500—3000

3000—4000

驱动总功率（kw）

1200—2000

1500—3000，最大达10100

（b）国内煤矿用带式输送机的技术现状及存在的问题从20世纪80年代起，我国煤矿用带式输送机也有了很大发展，对带式输送机的关键技术研究和新产品的开发都取得了可喜的成果，输送机产品系列不断增多，从定型的SDJ,SSJ,STJ,DT等系列发展到多功能、适应特种用途的各种带式输送机系列，但这一阶段的发展大都基于我国70年代前后引进带式输送机的变形和改进，主体结构没有大的变化。

进入90年代后，随着煤矿现代化的发展和需要，我国对大倾角带式输送机、高产高效工作面顺槽可伸缩带式输送机及长运距、大运量带式输送机及其关键技术、关键零部件进行了理论研究和产品开发，应用动态分析技术和中间驱动与智能化控制等技术，研制成功了软启动和制动装置以及PLC控制为核心的防爆电控装置。

随着我国煤矿高产高效矿井的发展，煤矿井下带式输送机到目前己达到下表所示的主要技术指标。

国内带式输送机的主要技术指标

主要参数

顺槽可伸缩带式输送机

大巷与斜井固定式强力带式输送机

运距（m）

2000—3000

>4500

带速（m/s）

2.5—4.5

3-5

输送量（t/h）

1500—3000

2000—3000

驱动总功率（km）

900—1600

1500—3000

比较可以看出，我国煤矿高产高效矿井配套国产带式输送机的水平基本达到了国际水平。

目前，在带式输送机产品中，主要存在的问题但关键零部件的可靠性水平还有待于进一步提高。

在煤矿井下，由于煤层和井下地质结构等原因，有时不得不采用下运带式输送机。

由于下运方式对制动技术、可靠性、安全性等要求较高，在矿井开拓及运输方式设计时，大都尽量避免下运运输方式，这也是目前下运带式输送机应用较少的原因。

（c）我国煤矿用带式输送机的发展

（1）大型化、智能化

为了适应高产高效集约化生产的需要，带式输送机的运输能力要加大，控制自动化水平要提高，长运距、高带速、大运量、大功率是带式输送机今后发展的必然趋势。

在今后的10年内，输送量要达到4000～5000t/h，带速要提高到6m/s，顺槽可伸缩输送机头部集中驱动要达到3000米，对于固定强力带式输送机要达到5000米，单机驱动功率1000～1500KW,输送带要达到PVG3150和ST6000以上。

（2）提高关键零部件的性能和可靠性

设备开机率的高低主要取决于输送机关键零部件的性能和可靠性。

而要提高关键零部件的性能和可靠性，除了进一步完善和提高现有零部件的性能和可靠性外，还要不断开发研究新的技术和零部件，如高性能可控软启动技术、动态分析与监控技术、高效储带装置、快速自移机尾、高寿命托辊等，使带式输送机的性能进一步提高。

（3）扩大功能，一机多用化

带式输送机是一种理想的连续运输设备，但目前其效能还没有充分发挥，资源有所浪费。

如将带式输送机结构作适当修改，并采取一定的安全措施，就可拓展到运人、运料或双向运输等功能，做到一机多用，使其发挥最大的经济效益。

（4）开发专用机种

中国煤矿的地质条件差异较大，在运输系统的布置上经常会出现一些特殊要求，如弯曲、大倾角（>25°）直至垂直提升、长运距下运带式输送机等，而有些场合常规的带式输送机是无法满足要求的。

为了满足煤矿井下的某些特殊要求，应开发满足这些特殊要求带式输送机，如波纹挡边输送机、管状带式输送机、平面转弯带式输送机、线摩擦多驱动带式输送机角上运带式输送机、大倾角下运输送机。

第一章原始数据及工作及工作条件

设计前应搜集以下有关原始数据：

1、物料名称：

原煤

2、物料性质：

（1）最大粒度a（mm）a=350mm

（2）散集密度ρ（t/m3）ρ=1.05t/m3

（3）动堆集角α（o）α=25°

3、输送量Q （t/h）Q=1000t/h

4、运输机布置形式及尺寸：

（1）运输机安装倾角β（o） β=8.91°（向上运输倾角最大不超过16°）。

（2）输送机长度L（m）L=400mm。

（3）上（下）运高度H（m）H=62mm

5、给料情况：

（1）给料数目:

 1

（2）给料位置:

300mm

（3）给料形式及能力放煤漏斗：

a=1000t/h

6、卸料方式:

机头定点卸料

7、工作环境：

（1）环境温度（oC）:

16oC

（2）风速（m/s）:

0.8m/s

（3）瓦斯等级：

Ⅰ

（4）物料干燥情况：

有水

（5）电压等级（V）：

1140、660

第二章胶带输送机的选型计算

一、初选胶带输送机形式及确定布置形式

（一）初选胶带输送机形式：

1、选型设计原则：

①应遵守国家目前有关方针、政策、规程、规定。

②树立社会责任心及服务态度，是所选设备合设计工程获得良好的社会效益。

③经济上合理：

要尽可能降低基建投资合运转费用。

④技术要先进：

在满足相关条件下，尽可能采用社会上比较先进的技术。

2、根据原始条件要求初步选定钢绳芯胶带输送机，原因如下：

钢绳芯胶带是一种高强度的输送带，其主要特点是使用钢丝绳代替帆布层。

这种胶带所用的钢丝绳是由高强度的钢丝顺绕制成的，中间有软钢芯，钢芯强度已达到60000N/cm，较普通胶带提高了几倍甚至几十倍、上百倍，是较有前途的输送机。

钢绳芯胶带输送机的优点：

输送能力大。

输送距离长，长度可达数公里以上。

输送带伸长率小，一般为2%约为普通胶带的1/5左右。

输送速度快，约为普通胶带的两倍。

使用寿命长，约为普通胶带的2至3倍。

按照原始条件及设计原则，钢绳芯胶带较符合，因此选用钢绳芯胶带输送机。

（二）根据设计要求，选用钢绳芯胶带输送机，初步确定布置示意图如下：

二、胶带宽度的计算：

（一）选择带速

带宽和物料的粒度关系及工作能力条件初选带宽B=1000mm.

运输近趋于水平运输（β=8.9°），并为防止块度大，易滚动故初选带速V=3.15m/s。

（二）胶带宽度计算

1、选择带速：

根据[1]表6-3，带宽和物料的粒度关系及工作能力条件初选带宽B=1000mm.

结合[1]表6-4,及运输近趋于水平运输（β=8.9°），并为防止块度大，易滚动故初选带速V=3.15m/s。

2、胶带宽度计算

B=

式中：

B---胶带宽度（m）

Q---输送量（t/h）

K---物料断面系数

V---带速（m/s）

C---输送机倾角系数

ρ---物料散集密度（t/m3）

ξ---输送机速度系数

根据[2]表3-2、3-3、3-4取C=0.94、ξ=0.94、K=422、ρ=1.05

代入公式B=

B=

=

=0.91m

由B=910mm，根据阻燃带宽度系列表圆整为标准带宽B=1000mm.

3、带宽较核

按带宽计算公式求得为在一定运输Q下所需的胶带宽度，则必须按物料的粒度进行胶带宽度校核。

对于未过筛的松散物料：

如原煤

B≥2amax+200mm

式中：

B---带宽（mm）

amax---物料最大粒度（mm）

∴B≥2×350+200mm

B≥900mm

则B=1000mm满足要求。

4、输送机实际输送量的计算

按胶带宽度计算公式求得带宽，圆整后带宽的实际输送量QO要大于原始要求。

QO=K×V×C×B2×ξ×ρ＇

前面已取K=422、C=0.96、ξ=0.90、V=3.15m/s、ρ＇=1.05t/m3

QO=422×3.15×0.96×10002×0.90×1.05

=1205.94t/h

QO＞Q，因为实际输送量比原始定量大，经比较，决定选用带宽B=1000mm，带速V=3.15m/s。

三、胶带输送机功率及胶带张力的简易计算

为了在方案设计阶段进行可行性研究，为了节省时间，只把在技术经济分析时进行比较所必需的电动机和胶带初选出来。

再一就是为了下一步计算方便。

先初选电动机和胶带，故对胶带输送机作简易计算。

（一）胶带输送机功率的简易计算

1、传动滚筒轴功率简易计算

NO=（K1×Lh×V+K2×Lh×Q+0.00273Q×H）×K3×K4+∑N＇

式中：

NO—传动滚筒轴功率（kw）

H—输送机垂直高度（m）

Lh----输送机水平投影长度（m）

K1--空载运行功率系数

K2—物料水平运行功率系数

K3—附加功率系数

K4—卸料功率系数

N＇--导料槽长度超过3m时附加功率（kw）

根据[2]表4-1、4-2、4-4、4-5、4-6、4-7查出：

ω=0.04　K1=0.0229　K2=8.1710-5　K3=1.14　K4=1.11

=0.10L

由于实际情况选择导料槽长度为2m，因导料槽长度未超过3m，故不存在附加功率。

Lh=400×artcos8.91o

=395.2m

NO=（0.0229×395.2×3.15+395.2×1000×8.17×10-5+0.00273×1000×62）×1.11×1.15

=（28.5+32.28+169.26）×1.11×1.15

=293.7kw

2、初选电动机

N=K×NO/η

式中：

K---系数（多机驱动K=1.4）

η---总传动效率,胶面传动滚筒η=0.9

N=1.4×293.7/0.9

=456.87kw

据计算初选电动机功率为456.87kw，单台电动机功率为228.43KW。

根据[1]表1-59，初选电动机型号为YB355-34-4型电动机3台，其中2台工作，1台备用。

其技术数据如下：

型号

额定功率

额定电压

额定电流

额定转速

YB355-34-4

200KW

1140/660V

5.5A

1484r/min

效率

额定转距

转动惯量

起动转距

质量

93.27%

2.49KN

3.5kg.m2

1.18KW

1910kg

（二）输送带最大张力简易计算

胶带输送机向上运送物料时：

1、按不打滑条件计算：

Smax=K5·NO/V·9.8N

式中:

K5---不打滑系数,

根据[2]表4-8K5=153

Smax=153·293.7/3.15·9.8

=139801.2N

2、按悬垂度进行校核：

Smax=（K6ρ+K7H+K8NO）·9.8N

式中:

K6---物料密集系数,

K7---高度系数,

K8---功率系数,

根据[2]表4-9、4-10取=880=18.0=33

Smax=（K6ρ+K7H+K8NO）·9.8

=（880×1.05+18×62+33×293.7）×9.8

=114974.58N

对计算结果进行比较，139801.2＞114974.58。

所以选取=139801.2N作为胶带强度验算的依据。

四、胶带选择及其强度验算

1、胶带种类的选择

因本设计井下运送原煤，输送量大，磨损严重，冲击较大。

根据《运输机设计选择手册》选用阻燃型钢绳芯胶带。

型号：

ST1600

2、钢丝绳输送带的强度验算：

钢丝绳输送带允许最大张力：

[Smax]=B×GX/n＇

其中：

Gx---钢丝绳输送带每厘米宽的拉断力（N/cm）

n＇--钢丝绳传送带安全系数

B---钢绳芯输送带的宽度

考虑胶带安全性，我国GX系列钢丝绳芯胶带计算时，取n＇=10

由[Smax]=B×GX/n＇得GX=Smaxn＇/B

GX=139801.2×10/1000

=1398.102N/cm

根据计算结果，由[1]表1-7选用ST1600型胶带。

其输送规格及技术参数如下表：

型号

胶带破断强度

胶带质量

胶带强度

钢丝绳直径

钢丝绳中心矩

每根钢丝绳破断强度

ST-1600

N/cm

Kgf/cm

N/

Kg/

N/根

Kgf/根

15680

1600

316

32.2

23

6.2

20

33440

3410

3、传动滚筒直径的选择

根据胶带型号、强度与滚筒直径的配合关系及我国GX钢绳芯胶带输送机系列产品，根据[1]表6-65取D=1000mm

4、选择钢丝绳输送带的连接方式：

采用硫化接头，使用移动式硫化机。

五、胶带的运行阻力计算

1、重段运行阻力

Wzh=g（q+qd+qg＇）×L×ω＇×cosβ+g（q+qd）×L×sinβ

式中：

WZh---重段运行阻力N

q---每米长度胶带上的物料质量kg/m

q=Q/3.6Vkg/m

Q---输送量t/h

V---带速m/s

L---胶带输送机的长度l

β---输送机安装角度

qg＇---折算到每米长度的上托辊转动部分质量kg

ω＇---槽型托辊阻力系数

根据[3]表6-1、6-2查取ω＇=0.03qg＇=18.3kg/mqd=32.2kg/m

q=Q/3.6V

=1000/3.6×3.15

=88.2kg/m

qd=34kg/m

Wzh=g（q+qd+qg＇）×L×ω＇×cosβ+g（q+qd）×L×sinβ

=9.8×（88.2+32.2+18.3）×400×0.03×cos8.91o+9.8×（88.2+34）×400×sin8.91o

=9.8×140.6×400×0.03×0.99+9.8×122.2×400×0.15