带式输送机毕业设计1.doc
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山东科技大学学士学位论文
摘要
带式输送机是输送能力最大的连续机械之一,被广泛应用于国民经济各部门。
它的主要优点是运行平衡，运转可靠，能耗低，对环境污染小，便于集中控制和实现自动化，管理维护方便，在连续装载条件下可实现连续运输。
本文根据地面主提升带式输送机的原始参数，结合常规上运带式输送机驱动方案及制动方案的理论的研究,对上运带式输送机进行了系统设计。
通过对输送机各部件的选型计算和某些重要部件的设计,最终使整个系统能够在给定场合下安全可靠的完成预期的任务。
普通型带式输送机由六个主要部件组成：
传动装置，机尾和导回装置，中部机架，拉紧装置以及胶带。
在文中，详述了目前国内拉紧装置的主要形式，通过介绍拉紧装置的主要作用和几种拉紧装置优缺点的比较，对液压自动拉紧装置系统进行了设计。
经过上述的设计和计算，最终得到了符合条件的带式输送机。
关键词：
带式输送机；上运；选型设计
ABSTRACT
Beltconveyersystemisknownasanefficientmeanoftransportingbulkmaterials,ithasahighrequirementofreliablity.Withthedevelopmentofminingworkconditions,theconveryroutebecomemoreandmorecomplex,andit′sconveyanceabilitywithtransportdistanceisallothertransportamachineequipmentscan'tcompareto,itsstructuresimple,circulatebalance,revolvecredibility.
Thisarticlesumsupthefeasibleschemeofthekeytechnology,aimedattheprimitiveparameterofthebeltconveyorofcoalcolliery.Inthearticle,throughthedesigncalculationofchoosingtheequipmentsandthedesignofsomeimportantpartsofthebeltconveyor,thesystemcanfinishthemissionsafelyanddependablyontheoccasion.
Theordinarybeltconveyorconsistsofsixmainparts:
DriveUnit,JiborDeliveryEnd,TailEnderReturnEnd,IntermediateStructure,LoopTake-UpandBelt.
Thearticlepassesthecomparisonwhichtensesdevicemeritandshortcomingofmainfunctionandafewkindsthattheintroductiontensesdeviceingoingintodetailtotensethefoundationofthemainformofdevicewithdomesticcurrently.Weservethepurposeatlast.
Keywords:
Beltconveyer,Transport,LectotypeDesign
目录
摘要 I
ABSTRACT II
1绪论 1
1.1带式输送机的发展与现状 2
1.2带式输送机的分类及其特点 5
1.3解决的关键问题和设计思路、方法 8
1.4带式输送机的结构及其原理 9
2上运带式输送机总体设计 11
2.1带式输送机主要参数 11
2.2输送机布置形式的确定 12
3带式输送机各部分设计计算 14
3.1输送带选择计算 14
3.2托辊的选择 21
3.3输送带受力计算及强度验算 26
3.5滚筒的选择 32
3.6制动力矩计算 34
3.7减速器和联轴器的选择 35
3.8拉紧装置 39
3.9软启动的选择 43
3.10本章综述 44
4带式输送机电控装置 46
4.1输送机电控装置主要技术性能 46
4.2电气控制操作系统开发设计技术要求 46
4.3PLC控制原理 47
4.4输送机系统的特殊保护 48
4.5变频器软启动的原理 50
5皮带跑偏原因及处理方法 52
经济技术可行性分析 56
结论 57
致谢 58
参考文献 59
附录英文文献及翻译 61
IV
1绪论
现代工业发展导致能源消耗的激增，随之而来的是与工业生产相关的运输设备有了长足的进步。
在带式输送机方面，随着运行阻力计算方法、动力学分析、高张力输送带设计、接头分析、清扫和监控技术、PLC技术的应用，带式输送机以广泛应用在矿山、冶金、煤炭等部门，并在长距离输送机、转弯输送机、双向输送机、垂直提升输送机和气垫带式输送机等方面取得了新的发展。
带式输送机由于具有长距离连续运输、运输量大、运行可靠、效率高和易于自动化等优点，现在国外高产高效矿井，顺槽可伸缩带式输送机主要参数一般为：
运距为1200～2000～3000M，带速为3.5～4m/s，输送量为2500～3000t/h，驱动总功率为1500～3000kw、最大达11000kw。
目前国产带式输送机的主要参数要比国外低得多，运行性能尤其是工作可靠性差距更大。
输送带是带式输送机的承载构件，带上的物料随带一起运行，根据需要物料可在输送机端部和中部位置卸下。
输送带用旋转地托辊支撑，运行阻力小。
带式输送机可沿水平和倾斜路线布置，在输送原煤时，设计向上的最大输送角一般为17º～18º；向下最大输送倾角一般为15º～16º。
当采用花纹输送带加之采取其他相应措施上运倾角可高达28º～29º；下运倾角可达25º～28º。
当采用某些特殊措施时，可实现更大的运输倾角，乃至垂直提升。
本课题的研究意义与目的在于，本课题所涉及的带式输送机为地面上运、长距离输送机，其所需要解决的主要问题在于软启动问题以及拉紧装置的选取，同时需要大工作量的计算，而且还需考虑多级驱动与功率平衡问题。
[1]
1.1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。
1.1.1国外煤矿用带式输送机技术现状和发展趋势
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。
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1.1所示。
[1]
表1.1国外带式输送机的主要技术指标
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
1.1.2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表1.2所示的主要技术指标。
表1.2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
从表1.1和表1.2的比较可以看出，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。
[1]
1.1.3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、大倾角上运带式输送机、打倾角下运带式输送机等。
[1]
1.2带式输送机的分类及其特点
1.2.1带式输送机的分类
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，另外一类是特种结构的带式输送机。
[1]
1.2.2带式输送机的特点
普通型：
（1）DTⅡ型固定式带式输送机DTⅡ型固定式带式输送机由于输送量大、结构简单、维护方便、成本低、通用性强等优点广泛地在冶金、矿山、煤炭、港口、电站、建材、化工、轻工、石油等行业中用来输送散状物料和成件物品。
根据输送工艺要求，单机输送，也可以多台或与其它输送机组成水平或倾斜的输送系统。
DTⅡ型在环境温度-25℃～40℃的范围内使用，输送物料的温度在50℃以下，对于有耐热、耐寒、防水、防腐、防爆、阻燃等条件，应另行采取相应的防护措施。
[3]
（2）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。
（3）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。
（4）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30°～45°提高到90°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°。
[1]
特种结构型：
（1）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。
（2）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。
但一般其运送物料的块度不超过300mm。
增大物流断面的方法除了用托辊把输送带强压成槽形外，也可以改变输送带本身，把输送带的运载面做成垂直边的，并且带有横隔板。
一般把垂直侧挡边作成波状，故称为波状带式输送机，这种机型适用于大倾角，倾角在30°以上，最大可达90°。
（3）波状挡边带式输送机可大倾角的输送散装物块，能大量节省占地面积，彻底解决了普通、花纹带式输送机不能达到的输送角度。
总体投资较低，尤其在陶瓷、建材、煤炭行业应用较佳。
（4）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。
（5）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。
[6]
1.3解决的关键问题和设计思路、方法
1.解决的关键问题
（1）带式输送机的选型问题
根据实际情况以及课题所给出的已知条件，结合DTⅡ手册确定带式输送机的各个部件。
（2）带式输送机的软启动问题
鉴于各种软启动装置以及比较它们的优缺点和实际情况，来选取正确的软启动装置以解决软启动问题。
（3）带式输送机的拉紧问题
拉紧装置在带式输送机系统中占有重要的作用，他对整个输送机的稳定性和可靠性起着很大的作用，由于液压拉紧装置具有响应快、工作稳定等优点，故在大的方向上选用液压拉紧装置，以此延长皮带的使用寿命，提高了工作效率。
（4）带式输送机的各种保护问题
防跑偏装置、拉线保护、纵撕保护、烟雾保护、煤位保护、超温保护、打滑保护。
2.设计思路和方法
首先学习带式输送机的设计原理，阅读相关文献对带式输送机有一个整体的认识，然后对所设计的带式输送机系统进行功能分析，确定带式输送机的类型，进而进行系统的整体布置，进行带式输送机各个部件（输送带、滚筒、拉紧装置、制动装置、驱动装置、清扫装置电控装置操作系统等等）选定。
然后进行毕业实习，参观实验室和工厂的带式输送机，对带式输送机的实际情况充分了解并对自己所设计的方案进行审核并作出修改。
完成这些机械设备、电控系统的选型就可以为后续的计算和设计打下基础。
最后用CAD绘出带式输送机的工作图、相关零件图，并编写毕业论文说明书。
1.4带式输送机的结构及其原理
图1.1带式输送机原理图
1-传动滚筒（电动滚筒）2-头罩3-头架4-头罩5-传送带
6-弹簧清扫器7-上托辊8-槽型调心托辊9-缓冲托辊10-改向滚筒
11-弹簧拉紧装置12-尾架13-改向滚筒14-下托辊15-中间架16-改向滚筒
带式输送机是由输送带、驱动装置、托辊、机架、清扫器、拉紧装置和制动装置等组成。
输送带绕经驱动滚筒和尾部改向滚筒形成无极的环形封闭带。
上、下两股输送带分别支承在上托辊和下托辊上。
拉紧装置保证输送带正常运转所需的张紧力。
工作时，驱动滚筒通过摩擦力驱动输送带运行。
物料装在输送带上与输送带一同运动。
通常利用上股输送带运送物料，并在输送带绕过机头滚筒改变方向时卸载。
必要时，可利用专门的卸载装置在输送机中部任意点进行卸载。
输送带绕经传动滚筒和机尾换向滚筒形成一个无极的环形带。
输送带的上、下两部分都支承在托辊上。
拉紧装置给输送带以正常运转所需要的拉紧力。
工作时，传动滚筒通过它和输送带之间的摩擦力带动输送带运行。
物料从装载点装到输送带上，形成连续运动的物流，在卸载点卸载。
一般物料是装载到上带（承载段）的上面，在机头滚筒（在此，即是传动滚筒）卸载，利用专门的卸载装置也可在中间卸载。
普通型带式输送机的机身的上带是用槽形托辊支撑，以增加物流断面积，下带为返回段（不承载的空带）一般下托辊为平托辊。
带式输送机可用于水平、倾斜和垂直运输。
对于普通型带式输送机倾斜向上运输，其倾斜角不超过18°，向下运输不超过15°.[8]
2上运带式输送机总体设计
2.1带式输送机主要参数
带式输送机的设计计算，应具有下列原始数据及工作条件资料
（1）物料的名称和输送能力：
（2）物料的性质：
（a）粒度大小，最大粒度和粗度组成情况；
（b）堆积密度；
（c）动堆积角、静堆积角，温度、湿度、粒度和磨损性等。
（3）工作环境、露天、室内、干燥、潮湿和灰尘多少等；
（4）卸料方式和卸料装置形式；
（5）给料点数目和位置；
（6）输送机布置形式和尺寸，即输送机系统、综合布置形式、地形条件和供电情况。
输送距离、上运或下运、提升高度、最大倾角等；
（7）装置布置形式，是否需要设置制动器。
带式输送机的主要原始参数如表2.1所示
表2.1
主要参数
运量Q
820t/h
运距L
1150m
倾角b
7°
运行方式
上运
原煤块度amax
150mm
容重g
0.9t/m3
使用场合
地面
供电电压
380/660V，10kv
启动方式
变频器软启动
来料点位置
机尾
使用环境
地面
2.2输送机布置形式的确定
电动机通过联轴器、减速器带动传动滚筒转动或其他驱动机构，借助于滚筒或其他驱动机构与输送带之间的摩擦力，使输送带运动。
带式输送机的驱动方式按驱动装置可分为单点驱动方式和多点驱动方式两种。
通用固定式输送带输送机多采用单点驱动方式，即驱动装置集中的安装在输送机长度的某一个位置处，一般放在机头处。
单点驱动方式按传动滚筒的数目分，可分为单滚筒和双滚筒驱动。
对每个滚筒的驱动又可分为单电动机驱动和多电动机驱动。
因单点驱动方式最常用，凡是没有指明是多点驱动方式的，即为单驱动方式，故一般对单点驱动方式，“单点”两字省略。
单筒、单电动机驱动方式最简单，在考虑驱动方式时应是首选方式。
在大运量、长距离的钢绳芯胶带输送机中往往采用多电动机驱动。
DTⅡ型带式输送机的整机布置应有设计者根据物料输送工艺及其它要求进行主参数选择及计算后，选用本系列的各个部件组成一台完整的输送机。
制造厂按总图或部件清单生产供货，设计者应对整机的主要性能负责，制造厂应对部件本身的性能及质量负责，一般整机布置有下面几种形式（见图2.1）。
[8]
图2.1整机布置形式
本次设计的带式输送机为矿用上倾式，应选择图2.1中图2的布置形式，因此根据输送机工作环境及工作参数,确定输送机布置形式如图2.2所示：
图2.2输送机布置形式
3带式输送机各部分设计计算
3.1输送带选择计算
输送带是带式输送机的重要组成部分，约占带式输送机总成本的20~35％左右。
它贯穿输送机的全长，为机身长的两倍多，在设备检修中占很大比重。
同时，输送带在带式输送机中既是货物的承载机构，又是带式输送机的牵引机构，因此，不仅需要足够的强度，而且还应具有耐磨、耐腐蚀的要求。
输送带选择的合理与否直接影响带式输送机的投资、运行成本，更为重要的是将直接影响输送机的可靠、安全运行。
3.1.1输送带概述
（1）输送带简介
输送带是输送机中的引构件和承载构件。
本系列带式输送机采用普通型输送带。
抗拉体（芯层）有棉帆布、尼龙帆布、聚酯帆布和钢丝绳芯。
输送带在带式输送机中既是承载构件又是牵引构件（钢丝绳牵引带式输送机除外），它不仅要有承载能力，还要有足够的抗拉强度。
输送带有带芯（骨架）和覆盖层组成，其中覆盖层又分为上覆盖胶，边条胶，下覆盖胶。
输送机的带芯主要是有各种织物（棉织物，各种化纤织物以及混纺织物等）或钢丝绳构成。
它们是输送带的骨干层，几乎承载输送带工作时的全部负载。
因此，带芯材料必须有一定的强度和刚度。
覆盖胶用来保护中间带芯不受机械损伤以及周围有害介质的影响。
上覆盖胶层一般较厚，这是输送带的承载面，直接与物料接触并承受物料的冲击和磨损。
下覆胶层是输送带与支撑托辊接触的一面，主要承受压力，为了减少输送带沿托辊运行时的压陷阻力，下覆盖胶的厚度一般较薄。
侧边覆盖胶的作用是当输送带发生跑偏使侧面与机架相碰时，保护带芯不受机械损伤。
（2）输送带的分类及其特点
按输送带带芯结构及材料不同，输送带被分成织物层芯和钢丝绳芯两大类。
织物层芯又分为分层织物芯和整体织物层层芯两类，且织物层芯的材质有棉，尼龙和维纶等。
整体编织织物层芯输送带与分层织物层芯输送带相比，在带强度相同的情况下，整体输送带的厚度小，柔性好，耐冲击性好，使用中不会发生层间剥裂，但伸长率较高，在使用过程中，需要较大的拉紧行程。
钢丝绳芯输送带是有许多柔软的细钢丝绳相隔一定的间距排列，用与钢丝绳有良好粘合性的胶料粘合而成。
钢丝绳芯输送带的纵向拉伸强度高，抗弯曲性能好；伸长率小，需要拉紧行程小。
同其它输送带相比，在带强度相同的前提下，钢丝绳芯输送带的厚度小。
在钢芯绳中,钢丝绳的质量是决定输送带使用寿命长短的关键因素之一，必须具有以下特点：
（a）应具有较高的破断强度。
钢芯强度高则输送带亦可增大，从另
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